[发明专利]整合于垂直栅鳍式场效二极管的静电放电及被动结构

说明书

本发明涉及整合于垂直栅鳍式场效二极管的静电放电及被动结构。具体涉及场效二极管结构利用具有L形截面的接面结构(自平面部分延展的鳍片)。阳极置于鳍片的顶面，而阴极置于平面部分的端面。鳍片与平面部分的垂直性造成阳极与阴极彼此垂直。第一栅极绝缘体接触介于顶面与平面部分之间的鳍片。第一栅极导体接触第一栅极绝缘体，而第一栅极绝缘体介于第一栅极导体与鳍片的表面之间。另外，第二栅极绝缘体接触介于端面与鳍片之间的平面部分。第二栅极导体接触第二栅极绝缘体，而第二栅极绝缘体系介于第二栅极导体与平面部分的表面之间。

本申请是申请号为201610251813.7,申请日为2016年4月21日，发明名称为“整合于垂直栅鳍式场效二极管的静电放电及被动结构”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本揭露大体上关于二极管，并且更具体地说，关于鳍式集成电路结构中的垂直二极管。

背景技术

鳍式场效晶体管(FinFET)利用鳍形半导体本体作为主要的晶体管元件。鳍片的中心(通道)乃是半导体，且鳍片的端部乃是导体，而上覆栅极供应电压场以改变鳍片中心的导电性。

二极管包含容许电流在阳极与阴极之间沿着指定方向流动的p-n接面。二极管有许多类型；然而，二极管在可让电流通过之前，大体上需要先超过初始临限值。一些二极管可利用一或多个栅极来控制，用以判定让电流可通过二极管的轻易程度。

晶体管具有单一通道以及导电性源极与漏极结构，一旦上覆栅极或栅极氧化物在鳍形结构上方形成，导电性源极与漏极结构便可轻易地掺有杂质，然而，与晶体管不同的是，二极管不容易受鳍形结构控制，因为二极管利用多个相隔紧密的杂质，而这些相隔紧密的杂质不易对准(双栅极场效二极管尤其如此)。因此，二极管不易使用鳍式晶体管结构来形成。

发明内容

本文中场效二极管结构的例示性具体实施例利用具有L形截面的接面结构。接面结构包含平面部分及鳍片部分。更具体地说，鳍片部分自平面部分(沿着第一方向)延展。平面部分沿着垂直于第一方向的第二方向延展。鳍片部分具有沿着第一方向远离平面部分的顶面。顶面与平面部分共面，但顶面横置于有别于平面部分的平面中。平面部分具有沿着第二方向远离鳍片部分的端面。端面与鳍片部分共面，但端面横置于有别于鳍片部分的平面中。阳极置于鳍片部分的顶面，而阴极置于平面部分的端面。鳍片部分与平面部分的垂直性造成阳极与阴极彼此垂直。

第一栅极绝缘体接触沿着第一方向延展的鳍片部分的表面。具体而言，第一栅极绝缘体接触介于顶面与平面部分之间的鳍片部分的表面。第一栅极导体接触第一栅极绝缘体，而第一栅极绝缘体置于第一栅极导体与鳍片部分的表面之间。第一栅极导体可包含环绕栅极导体，此环绕栅极导体围绕沿着第一方向延展的矩形鳍片部分的全部四个侧面。此外，第一栅极绝缘体介于矩形鳍片部分的四个侧面与环绕栅极导体之间。

另外，第二栅极绝缘体接触沿着第二方向延展的平面部分的表面。第二栅极绝缘体接触介于端面与鳍片部分之间的平面部分的表面。第二栅极导体接触第二栅极绝缘体，而第二栅极绝缘体置于第二栅极导体与平面部分的表面之间。按照这种方式，第二栅极导体包含静电放电保护装置。

由于多个栅极的关系，接面结构包含介于阳极与阴极之间的多个p-n接面。举例而言，接面结构包含介于阳极与第一栅极导体之间的第一暂时p-n接面、介于鳍片部分与第二栅极导体之间的第二暂时p-n接面、以及介于阴极与第二栅极导体之间的第三永久p-n接面。

在一些结构中，接面结构包含半导体。阳极包含具有第一类型杂质的导体，而阴极包含具有第二类型杂质的导体(其中第一类型杂质具有与第二类型杂质相反的极性)。因此，接面结构包含基于第一栅极导体与第二栅极导体之间的电压差的介于阳极与阴极之间的导体。