[发明专利]形成双向二极管的方法及其结构

说明书

技术领域

本发明一般涉及电子学，尤其是涉及形成半导体器件的方法和结 构。

背景技术

过去，半导体工业利用各种方法和结构来为诸如静电放电(ESD) 保护的应用形成双通(bi-lateral)或双向(bi-directional)二极管结 构。二极管通常形成为齐纳二极管。通常，期望二极管结构具有对称 的电流-电压特征曲线并且还有电流-电压特征曲线的锐利拐点(sharp knee)。然而，获得电流-电压特征曲线的锐利拐点并获得对称的电流 -电压特征曲线很难。

因此，期望有一种双向二极管结构，其具有基本上对称的电流- 电压特征曲线，并具有电流-电压特征曲线的锐利拐点。

附图说明

图1简要示出根据本发明的双向器件的一部分的实施方式；

图2示出根据本发明的图1的双向器件的优选实施方式的放大横 截面部分；

图3示出根据本发明的图2的双向器件的一部分的放大平面图； 以及

图4是示出根据本发明的图1和图2的双向器件的电流-电压特 征曲线的曲线图。

为了说明的简洁和清楚，附图中的元件不一定按比例绘制，且不 同图中相同的参考数字表示相同的元件。此外，为了描述的简单而省 略了公知的步骤和元件的说明与详述。这里所使用的载流电极表示器 件的元件，例如MOS晶体管的源极或漏极、或双极晶体管的集电极 或发射极、或二极管的阴极或阳极，其承载通过该器件的电流；而控 制电极表示器件的元件，例如MOS晶体管的栅极或双极晶体管的基 极，其控制通过该器件的电流。虽然这些器件在这里被解释为某个N 沟道或P沟道器件、或某个N型或P型掺杂区，但本领域中的普通 技术人员应该认识到，依照本发明，互补器件也是可能的。词“大约” 或“基本上”的使用意指元件的值具有预期非常接近于规定值或位置 的参数。然而，正如在本领域中所公知的，总是存在阻止值或位置确 切地如规定的微小变化。本领域中完全确认，直到至少10％(且对于 半导体掺杂浓度，直到20％)的变化是偏离确切地如所述的理想目标 的合理变化。为了附图的清楚，器件结构的掺杂区被示为通常具有直 线的边缘和精确角度的拐角。然而，本领域技术人员应理解，由于掺 杂物的扩散和活化，掺杂区的边缘通常可能不是直线且拐角可能不是 精确的角度。

具体实施方式

图1简要示出具有基本上对称的电流-电压特征曲线的双向器件 10的一部分的实施方式。器件10包括齐纳二极管14、齐纳二极管15、 第一端子11和第二端子12。电流-电压特征曲线的基本上对称的形状 意味着二极管14和15每个都具有相对于其它二极管变化不大于约 30％的齐纳电压。齐纳二极管14的阳极连接到端子11，而齐纳二极 管15的阳极连接到端子12。给定二极管14和15背靠背配置，二极 管14的阴极连接到二极管15的阴极。端子11或12中的任一个可为 输入端子，而另一个端子为输出端子。例如，端子11可具有相对于 施加到端子12的电压的正电压。如果电压大于二极管14的正向电压 加上二极管15的齐纳电压，则器件10两端的电压将使二极管14正 向偏压并使二极管15反向偏压，且使电流I1从端子11通过二极管 14和15流到端子12。类似地，端子12可接收相对于施加到端子11 的电压为正的电压。如果器件10两端的电压大于二极管15的正向电 压加上二极管14的齐纳电压，则该电压将使二极管15正向偏压并使 二极管14反向偏压，使电流I2从端子12流过二极管15和14并流到 端子11。

图2示出器件10的优选实施方式的放大横截面部分。