[实用新型]二极管、半导体结构、栅控二极管和MOS晶体管

说明书

本申请涉及二极管、半导体结构、栅控二极管和MOS晶体管。公开了一种具有减小的寄生电容的二极管。特别地，公开了用于提供RF电路对诸如ESD、电压尖峰、电涌或其他噪声之类的高功率噪声事件的快速响应保护的二极管。与现有技术相比，所公开的电路中的寄生电容大大减小，因此显著地增加了用于消散所有高功率噪声事件的响应的速度。

技术领域

本公开涉及多指二极管(multi-fingered diode)领域，特别是用于ESD保护电路的二极管，其具有减小的电容和对ESD事件的较快响应时间。

背景技术

二极管经常用于半导体芯片中以用于各种目的。二极管的目的之一是防止高噪声，例如静电放电(ESD)。为了保护在ESD事件期间与外部世界相互作用的芯片的引脚(电导体)，使用两个二极管，使得一个二极管的阳极连接到引脚，阴极连接到电源，而另一个二极管的阳极连接到接地且阴极连接到引脚。在芯片的正常操作期间，两个二极管保持在截止状态(阳极处于低于或等于阴极电位的电位)。然而，在引脚和电源或接地之间的ESD事件期间，只要引脚上的电位升高到二极管的势垒电位以上并且将过量电流放电到电源或接地，一个或两个二极管就会导通，从而保护电路的其他部分免受电压浪涌。

为了正常工作，二极管必须非常快速地响应ESD事件。由于ESD 事件是高频或短持续时间事件，如果其固有电容或其寄生电容过高，二极管可能无法足够快地响应。特别地，任何可能存在的电容，无论是来自固有结构本身还是来自寄生电容，都将减慢二极管的响应。随着二极管变得越来越大，金属层越多，表面积越大，电流消耗越大，电容也类似增大。如果电容变得太大，二极管在ESD事件中耗散电荷的响应时间可能无法足够快以便于保护电路的其余部分。因此，如果电容太高，则具有能够耗散大电流的非常大的二极管是没有用的。

实用新型内容

公开了一种具有减小的寄生电容的二极管。特别地，公开了用于为RF电路提供对高功率噪声事件(例如ESD、电压尖峰、功率浪涌或其他噪声)的快速响应保护的二极管。与现有技术相比，所公开的电路中的寄生电容大大减小，因此显著地增加了响应的速度以耗散所有高功率噪声事件。

根据本公开的原理，在不同电压电位下偏置的重叠金属层大大减少，并且在一些实施例中，不存在。因此，重叠的寄生电容被减小，或者在一些情况下，是零。另外，在一个实施例中，通过在连接到阳极电极的选定位置使用减小面积的过孔，大大减小可能与相邻金属层发生的边缘电容。在其他实施例中，阴极电极被分成单独的段，并与阳极电极间隔开以进一步减小边缘电容。

在一些实施例中，增加相同金属层中的相邻金属构件之间的空间以增加它们之间的距离，这减小了边缘电容的任何影响。在其他实施例中，选择金属构件在同一金属层级处的位置以避免金属构件彼此相邻且其间具有电介质的位置，以便大大减少并且在一些情况下完全防止任何边缘寄生电容的发生。

在优选实施例中，连接到衬底中的掺杂能级的所有金属层精确地在彼此的顶部上并且与过孔互连，以确保所有重叠的金属层始终处于同一电压电平，从而防止它们之间的任何电容。

在一个实施例中，二极管被设计在半导体衬底上。阴极区域被定位于半导体衬底中。阳极区域也被定位于半导体衬底中并且基本上包围阴极区域，阳极区域与阴极区域相邻。第一绝缘层直接在半导体衬底上方。阴极电极具有与阴极区域相同的占地面积并且直接覆盖整个阴极区域，阴极电极由第一金属层构成并且与阴极电接触。

阳极电极具有与阳极区域基本相同的占地面积并且直接覆盖基本上整个阳极区域，阳极电极由与阳极电接触的第一金属层构成。直接在阴极电极和阳极电极上方的第一金属层上的第二绝缘层和在第二绝缘层上的第二金属层，第二金属层具有直接覆盖整个阴极电极的第一部分和多个第二部分，每个部分具有选定宽度，每个第二部分彼此隔开选定距离；每个第二部分具有直接覆盖阳极电极的区域和在不存在阳极电极的位置覆盖衬底的区域。