靜電放大保護器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種半導體靜電放電保護器件。具體地，本公開涉及這種靜電放電保護器件的陣列。更具體地，本公開涉及一種包括這種靜電放電保護器件或者這種靜電放電保護器件的陣列的數(shù)據(jù)傳輸線或數(shù)據(jù)接口。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如電過應(yīng)力或靜電放電(ESD)瞬時脈沖的電涌是電子設(shè)備損壞的常見原因。為保護對抗這些瞬時電涌，通常通過電涌或ESD保護器件來保護電子設(shè)備。這些器件提供對抗電過應(yīng)力或靜電放電的保護，一般用于便攜式/消費電子設(shè)備(例如個人計算機、音頻和視頻設(shè)備、或者移動電話)。這些器件還可以用于在這些便攜式/消費電子設(shè)備中使用的數(shù)據(jù)傳輸線或數(shù)據(jù)接口。根據(jù)國際電子技術(shù)委員會(Internat1nal ElectrotechnicalCommiss1n)標準IEC 61000-4-2 (也稱為“gun測試”)，這些設(shè)備應(yīng)當在高達8kV的系統(tǒng)級ESD應(yīng)力下得到保護。
[0003]然而，便攜式/消費電子設(shè)備的原始設(shè)備制造商(OEM)開始要求高達15kV放電的保護。為實現(xiàn)提高的保護級別，ESD設(shè)備可以簡單地造得更大。然而，較大的設(shè)備將導致設(shè)備電容增加。必須在不妨礙設(shè)備正常操作的同時，根據(jù)IEC標準保護便攜式/消費電子設(shè)備不受ESD事件影響。在包括高速接口(例如通用串行總線USB或高清多媒體接口 HDMI)的應(yīng)用中，ESD設(shè)備必須具有較小的設(shè)備電容，以便保持沿數(shù)據(jù)傳輸線或數(shù)據(jù)接口處的信號完整性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]已知使用所謂的半導體控制型整流器(SCR)和二極管作為ESD設(shè)備的基礎(chǔ)。
[0005]一種涉及半導體靜電放電保護設(shè)備的實施例，包括:半導體控制型整流器；以及
[0006]p-n 二極管；其中所述半導體控制型整流器和所述二極管在半導體襯底的主表面上橫向一體布置；并且所述半導體控制型整流器的電流通路(current path)與所述二極管的電流通路相分離。
[0007]所述半導體控制型整流器可以包括相反類型的第一晶體管和第二晶體管，其中:所述第一晶體管的基極和發(fā)射極布置為第一輸入端；所述第二晶體管的基極和發(fā)射極布置為第二輸入端；并且所述二極管連接在所述第一輸入端和第二輸入端之間。
[0008]所述二極管可以布置在所述第一晶體管的基極和所述第二晶體管的基極之間。
[0009]所述半導體控制型整流器可以包括具有第一導電類型的第一半導體區(qū)和具有與第一導電類型相反的第二導電類型的第二半導體區(qū)；其中所述P-n 二極管包括第二半導體區(qū)和具有第一導電類型的第三半導體區(qū)。
[0010]第一半導體區(qū)、第二半導體區(qū)以及第三半導體區(qū)可以各自包括相應(yīng)的相反導電類型的第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)。
[0011]所述P-n 二極管包括第三半導體區(qū)的第一摻雜區(qū)和第二半導體區(qū)的第二摻雜區(qū)
[0012]第一半導體區(qū)的相應(yīng)第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)和第三半導體區(qū)的相應(yīng)第一和第三摻雜區(qū)可以包括第一輸入端，并且第二半導體區(qū)的相應(yīng)第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)可以包括第二輸入端。
[0013]實施例可以涉及一種半導體靜電放電保護器件的陣列，可以包括在襯底上橫向一體布置的半導體控制型整流器和二極管的交替陣列。
[0014]實施例可以涉及半導體靜電放電保護器件的陣列，其中所述陣列包括相反導電性的第一半導體區(qū)和第二半導體區(qū)的橫向布置。
[0015]第一半導體區(qū)的相應(yīng)第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)可以形成所述陣列的第一輸入端子，并且第二半導體區(qū)的相應(yīng)第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)可以形成所述陣列的第二輸入端子
[0016]所述半導體控制型整流器還可以包括低電壓觸發(fā)注入物或擴散物。
[0017]—種數(shù)據(jù)傳輸線，可以包括根據(jù)實施例的靜電放電保護器件或者根據(jù)實施例的靜電放電保護器件的陣列。
[0018]一種數(shù)據(jù)接口，包括根據(jù)實施例的靜電放電保護器件或者根據(jù)實施例的靜電放電保護器件的陣列。
【附圖說明】
[0019]在附圖和以下描述中，相似的附圖標記指代相似的特征。以下僅通過示例方式，參考附圖進一步描述實施例，其中:
[0020]圖1示出了 SCR和p-n 二極管ESD保護器件的等效電路圖；
[0021]圖2-1示出了圖1所示類型的SCR和p-n 二極管ESD保護器件的示意橫截面；
[0022]圖2-2示出了圖2-1的ESD保護器件的任意陣列的示意橫截面結(jié)構(gòu)；
[0023]圖3-1示出了 ESD保護器件的SCR的電流通路；
[0024]圖3-2示出了 ESD保護器件陣列中SCR的電流通路；
[0025]圖4-1示出了 ESD保護器件的二極管的電流通路；
[0026]圖4-2示出了 ESD保護器件陣列中二極管的電流通路；
[0027]圖5-1示出了 ESD保護器件的SCR和二極管的共享電流通路；
[0028]圖5-2示出了 ESD保護器件陣列中SCR和二極管的共享電流通路；
[0029]圖6-1示出了 SCR和p-n 二極管ESD保護器件的共享電流通路；
[0030]圖6-2示出了形成ESD保護器件陣列的SCR和p-η陣列的示意橫截面；
[0031]圖7-1示出了 ESD保護器件的SCR的電流通路；
[0032]圖7-2示出了 ESD保護器件陣列的SCR的電流通路；
[0033]圖8-1示出了 ESD保護器件的二極管的電流通路；
[0034]圖8-2示出了 ESD保護器件陣列的二極管的電流通路；
[0035]圖9-1示出了 ESD保護器件的SCR和二極管的分離電流通路；以及
[0036]圖9-2示出了 ESD保護器件陣列的SCR和二極管的分離電流通路。
【具體實施方式】
[0037]圖1中示出了 ESD保護器件100的等效電路。總體上，ESD保護器件100可以包括信號端子104和接地端子102。ESD保護器件100可以有效地被認為是其中p-n-p晶體管106連接到n-p-n晶體管108形成SCR 110的裝置，并且該裝置上還跨接p_n 二極管112，如下文所述。
[0038]p-n-p晶體管106的集電極可以連接到n_p_n晶體管108的基極，并且p-n-p晶體管106的基極可以連接到n-p-n晶體管108的集電極。通過這種方式，ESD保護器件100可以被認為包括硅控制型整流器(SCR) 110。n-p-n晶體管108的發(fā)射極可以形成ESD保護器件100的接地端子102，并且p-n-p晶體管106的發(fā)射極可以形成ESD保護器件的信號端子104。p-n 二極管112，也稱為反向二極管(back_d1de)可以跨接在信號端子104和接地端子102之間。Rnw和Rpw是相應(yīng)η型和P型講的擴展(spreading)電阻，如下文所述。圖2-1示出了 ESD保護器件100的示意橫截面結(jié)構(gòu)，ESD保護器件100包括在圖1的電路圖中示出SCR 110和p-n 二極管。ESD保護器件100可以形成在其中形成有η型阱區(qū)(nw) 220的P型襯底240之中。p+型擴散區(qū)210和η+型擴散區(qū)225可以形成在η型阱區(qū)220之中。P型襯底240中也可以形成P型阱區(qū)(pw) 230。η+型擴散區(qū)250和ρ+型擴散區(qū)235可以形成在ρ型阱區(qū)230之中。圖2-2示出了圖2_1所示的ESD保護器件100的陣列的示意橫截面結(jié)構(gòu)。
[0039]根據(jù)圖2-1和圖2-2的示意橫截面結(jié)構(gòu)以及圖1的電路圖，SCRllO可以被認為由四個橫向布置的交替的η型和P型半導體材料層組成，形成ρ-η-ρ-η結(jié)構(gòu)。ρ_η_ρ晶體管106的發(fā)射極可以由ρ+型擴散區(qū)210形成，p-n-p晶體管106的基極可以由η型阱區(qū)(nw) 220形成，并且p-n-p晶體管106的集電極可以由ρ型阱區(qū)(pw) 230和ρ+擴散區(qū)235形成。經(jīng)由η+擴散區(qū)225接觸p-n-p晶體管106的基極。n-p-n晶體管