[发明专利]可控硅整流器

说明书

提出了可控硅整流器SCR。SCR包括半导体本体，其包括第一主表面和有源器件区。在第一主表面处的第一、第二、第三和第四表面接触区域沿着第一横向方向一个接一个地直接布置。半导体本体在第一至第四表面接触区域中的每个处电接触。SCR还包括第一、第二、第三和第四SCR区。第一和第三SCR区是第一导电类型的并且分别直接邻接第一和第三表面接触区域，并且第二和第四SCR区是第二导电类型的并且分别直接邻接第二和第四表面接触区域。SCR还包括第一导电类型的第一阱区。第二SCR区在第一主表面处与第一阱区至少部分地重叠。第一SCR区在第一主面处与第一阱区至多部分地重叠。第一SCR区电连接到第二SCR区，并且第三SCR区电连接到第四SCR区。

技术领域

本公开涉及半导体器件，特别地涉及可控硅整流器SCR（闸流晶体管）。

背景技术

诸如晶体管、二极管、电阻器、电光器件、精密膜（precision film）电阻器和各种集成电路之类的部件都对静电放电（ESD）敏感，并且由于电子产品制造商趋向使器件小型化并改进操作速度，所以器件对ESD的易感性（susceptibility）正在增加。器件在生产的每个阶段处都经受ESD损坏：从晶片制造到子组件（sub-assembly）和组件中的组装（populated）电路板。而且，在部件或集成电路的操作期间，可能出现不期望的电压脉冲。在汽车芯片中，不希望的电压脉冲可能由车辆布线引起，任何不希望的电压脉冲都可能损坏敏感子系统，诸如安全系统、控制模块和信息娱乐（infotainment）设备。脉冲可能由事件引起，所述事件诸如是来自乘客（occupant）的静电放电（ESD）、诸如电机驱动或气候控制之类的子系统的开启/关闭、或当诸如电池之类的重要负载突然断开时的负载突降（loaddump）。为了避免在组装或操作期间脉冲对集成电路或电子器件的损坏，在集成电路的管脚之间连接了ESD保护器件，例如SCR，以便防止由于脉冲的连接在管脚之间的电路的故障或击穿（breakdown）。为了最小化ESD保护所需的芯片区域，ESD保护器件的紧凑设计是希望的。

存在改进用于ESD保护的可控硅整流器的需要。

FR 2 904 473 A1公开了一种保护元件，在静电放电的作用下，该保护元件在与npn型双极晶体管的极化的相同时间被极化。该晶体管去除放电电流。该元件位于离半导体材料和晶体管的极化连接的大距离处，使得该元件比晶体管的极化更多地被极化。该元件包括连接到端子的双极保护晶体管。该晶体管通过连接被极化。针对一种用于针对静电放电保护集成电路的方法还包括独立权利要求。

WO 2015 / 056 040 A1公开了一种SCR型电路，包括PNP晶体管和NPN晶体管，其并入Zener二极管，该Zener二极管允许电路以相对低的触发电压阈值操作。Zener二极管击穿电压由N型阱（well）的掺杂区域中的掺杂水平来控制。串联连接在SCR电路和器件的输入/输出端子之间的一个或多个二极管有利地提高了SCR电路的折回电压（snapbackvoltage）。在掺杂区之间的氮化物间隔物的使用而不是栅极氧化物的技术显著地减少了不期望的漏电流。

US 6 249 414 B1公开了通过利用半导体器件固有的寄生可控硅整流器来保护具有薄至32埃（Angstrom）的氧化物的CMOS半导体器件不受静电放电的电路、器件结构和方法。通过提供大约1.2伏特的寄生SCR的低电压触发来提供保护。借助于位移（displacement）电流触发器使得在此类低电压处的触发是可能的，位移电流触发器引起SCR的部件（寄生npn和pnp双极晶体管）导通，即触发SCR。位移电流通过结电容（junctioncapacitance）实现，该结电容在一侧上连接到要保护的焊盘并且在另一侧上连接到上述寄生双极晶体管的端子。公开了实现结电容的两个方式。

发明内容

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