[发明专利]使用底部击穿电流路径的雪崩保护晶体管及其形成方法在审

专利信息
申请号: 202110069074.0 申请日: 2021-01-19
公开(公告)号: CN113540243A 公开(公告)日: 2021-10-22
发明(设计)人: 苏亮宇;蔡宏智;柳瑞兴;雷明达;杨彰台;夏德殷;钟于彰;杨南盈 申请(专利权)人: 台湾积体电路制造股份有限公司
主分类号: H01L29/78 分类号: H01L29/78;H01L29/06;H01L29/36;H01L21/336
代理公司: 南京正联知识产权代理有限公司 32243 代理人: 顾伯兴
地址: 中国台湾新竹科*** 国省代码: 台湾;71
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摘要:
搜索关键词: 使用 底部 击穿 电流 路径 雪崩 保护 晶体管 及其 形成 方法
【权利要求书】:

1.一种场效晶体管,包括:

主体半导体层,位于半导体衬底中且具有第一导电类型的掺杂;

源极区与漏极区,形成在所述半导体衬底的上部部分中,具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂,且通过沟道区在侧向上间隔开;

经掺杂主体接触区,形成在所述半导体衬底的所述上部部分中,具有所述第一导电类型的掺杂,且与所述源极区间隔开;以及

隐埋的第一导电类型阱,位于所述半导体衬底内,位于所述漏极区之下且在平面图中与所述漏极区具有面积交叠,在垂直方向上与所述漏极区间隔开,并且具有比所述主体半导体层高的所述第一导电类型的掺杂剂的原子浓度。

2.根据权利要求1所述的场效晶体管,还包括源极侧第一导电类型阱位于所述半导体衬底内,且所述源极侧第一导电类型阱具有比所述主体半导体层高的所述第一导电类型的掺杂剂的原子浓度。

3.根据权利要求2所述的场效晶体管,其中所述源极侧第一导电类型阱连接所述经掺杂主体接触区与所述隐埋的第一导电类型阱。

4.根据权利要求3所述的场效晶体管,其中所述源极侧第一导电类型阱与所述隐埋的第一导电类型阱通过栅极介电质之下的部分所述主体半导体层侧向上间隔开。

5.根据权利要求1所述的场效晶体管,其中所述源极区与所述漏极区具有不对称的延伸区,使得漏极延伸区在所述平面图中与栅极电极的面积交叠大于源极延伸区在所述平面图中与所述栅极电极的面积交叠。

6.根据权利要求1所述的场效晶体管,其中所述隐埋的第一导电类型阱在所述平面图中与所述源极区、所述漏极区及所述经掺杂主体接触区的整个面积具有面积交叠。

7.根据权利要求1所述的场效晶体管,其中所述隐埋的第一导电类型阱在所述平面图中与所述漏极区的整个面积具有面积交叠,且在所述平面图中与所述经掺杂主体接触区的面积不交叠。

8.根据权利要求1所述的场效晶体管,还包括隐埋的第二导电类型阱,所述隐埋的第二导电类型阱位于所述隐埋的第一导电类型阱之下且与所述隐埋的第一导电类型阱形成p-n结。

9.一种半导体芯片,包括位于半导体衬底中的至少一个雪崩保护场效晶体管,其中所述至少一个雪崩保护场效晶体管中的每一者包括:

主体半导体层,位于所述半导体衬底中且具有第一导电类型的掺杂;

源极区与漏极区,形成在所述半导体衬底的上部部分中,具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂,且通过沟道区在侧向上间隔开;以及

隐埋的第一导电类型阱,位于所述半导体衬底内,位于所述漏极区之下且在平面图中与所述漏极区具有面积交叠,在垂直方向上与所述漏极区间隔开,并且具有比所述主体半导体层高的所述第一导电类型的掺杂剂的原子浓度,

其中所述至少一个雪崩保护场效晶体管中的每一者具有如下配置:使得在雪崩击穿期间超过90%的碰撞电离电荷从所述源极区流动、穿过所述隐埋的第一导电类型阱、并撞击在p-n结的水平表面上,所述水平表面是所述漏极区的底表面,且少于10%的所述碰撞电离电荷撞击在所述p-n结的侧壁表面上。

10.一种形成半导体结构的方法,包括:

提供半导体衬底,所述半导体衬底包括具有第一导电类型的掺杂的主体半导体层;

将所述半导体衬底的表面区掺杂成具有所述第一导电类型的掺杂的经掺杂主体接触区;

沉积栅极介电层及栅极电极层并将所述栅极介电层及所述栅极电极层图案化,以在所述半导体衬底之上形成包括栅极介电质及栅极电极的栅极堆叠结构;

在所述半导体衬底的上部部分中植入与所述第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂剂,其中形成了源极区与漏极区,所述源极区与所述漏极区通过位于所述栅极堆叠结构之下的沟道区在侧向上间隔开;以及

在用于形成所述栅极堆叠结构、所述源极区、所述漏极区及所述经掺杂主体接触区的处理步骤之前、之间或之后,植入所述第一导电类型的掺杂剂,由此形成位于所述半导体衬底内的隐埋的第一导电类型阱,

其中所述隐埋的第一导电类型阱在平面图中与所述漏极区具有面积交叠,且在垂直方向上与所述漏极区间隔开,并且具有比所述主体半导体层高的所述第一导电类型的掺杂剂的原子浓度。

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