本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種半導(dǎo)體器件和電子裝置。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域中，靜電放電(ESD)現(xiàn)象是對集成電路(IC)的一大威脅。隨著半導(dǎo)體制程工藝尺寸的不斷減小，ESD防護設(shè)計在納米級的CMOS技術(shù)中變得越來越具有挑戰(zhàn)性和難度。

SCR(可控硅整流器)器件由于其強的ESD魯棒性(robustness)和在單位面積下具有最強的電流泄放能力被廣泛應(yīng)用于IC的片上靜電放電(ESD)保護。當其被用作低工作功率源ICs時，SCR器件高的觸發(fā)電壓限制了其應(yīng)用范圍。因此一些先進技術(shù)例如二極管輔助觸發(fā)SCR器件(DTSCR)被提出用來增強SCR器件的開啟效率。

圖1A和圖1B示出了現(xiàn)有的一種DTSCR器件的剖面示意圖和等效電路圖。圖1A示出了一個外接了兩個二極管的DTSCR器件，該DTSCR器件包括主SCR器件部分和一個用于輔助觸發(fā)的二極管串,其中圖中右邊部分為主SCR器件部分，圖中左邊部分為兩個P+/N阱二極管。SCR器件部分N阱中的P+/N阱以及右邊的兩個P+/N阱二極管則組成了這個DTSCR的二極管串觸發(fā)電路。圖1B示出了對應(yīng)圖1B中DTSCR器件結(jié)構(gòu)的等效電路圖，其中虛線箭頭曲線表示二極管串輔助觸發(fā)的電流路徑，二極管串開啟后，電流會從陽極進入，依次流過SCR中的N阱(該N阱為寄生PNP三極管的基極)以及之后的兩個二極管，最終由陰極流出。當陽極遭受ESD事件時，二極管串開啟，電流會從陽極進入，流過SCR中的N阱(該N阱為寄生PNP三極管的基極)，同時觸發(fā)SCR的電流路徑。開啟行為直接依賴于DTSCR器件的寄生NPN三極管和PNP三極管的基極和發(fā)射極之間的電壓，開啟行為被流入寄生NPN三極管和PNP三極管的基極的觸發(fā)電流誘導(dǎo)，現(xiàn)有的DTSCR器件中觸發(fā)電流只流入兩個寄生三極管的一個基極，即寄生PNP三極管的基極，因此導(dǎo)致開啟速度 很低。

由此可見，現(xiàn)有的二極管輔助觸發(fā)SCR器件存在著開啟速度低的問題。因此，為解決上述技術(shù)問題，有必要提出一種新的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術(shù)方案的保護范圍。

為了克服目前存在的問題，本發(fā)明實施例一提供一種半導(dǎo)體器件，包括：

P型半導(dǎo)體襯底；

第一N阱，位于所述P型半導(dǎo)體襯底內(nèi)；

第二N阱，位于所述P型半導(dǎo)體襯底內(nèi)，與所述第一N阱彼此間隔；

P阱，位于所述P型半導(dǎo)體襯底內(nèi)，與所述第二N阱相鄰且接觸，并與所述第一N阱間隔；

第一N+注入?yún)^(qū)和第一P+注入?yún)^(qū)，彼此間隔位于所述第一N阱內(nèi)；

第二P+注入?yún)^(qū)和第二N+注入?yún)^(qū)，彼此間隔位于所述第二N阱內(nèi)；

第三P+注入?yún)^(qū)、第四P+注入?yún)^(qū)和第三N+注入?yún)^(qū)，彼此間隔位于所述P阱內(nèi),

其中，所述第二P+注入?yún)^(qū)構(gòu)成所述半導(dǎo)體器件的陽極，所述第四P+注入?yún)^(qū)和第三N+注入?yún)^(qū)構(gòu)成所述半導(dǎo)體器件的陰極，所述第一N+注入?yún)^(qū)和所述第三P+注入?yún)^(qū)相連接，所述第一P+注入?yún)^(qū)和所述第二N+注入?yún)^(qū)相連接。

進一步，還包括位于所述第一N阱內(nèi)的第四N+注入?yún)^(qū)，所述第四N+注入?yún)^(qū)與所述第一N+注入?yún)^(qū)和第一P+注入?yún)^(qū)彼此之間間隔設(shè)置。

進一步，所述第四N+注入?yún)^(qū)連接所述第一N+注入?yún)^(qū)和所述第三P+注入?yún)^(qū)。

進一步，還包括位于所述第二N阱內(nèi)的第五P+注入?yún)^(qū)，所述第五P+注入?yún)^(qū)與所述第二P+注入?yún)^(qū)和第二N+注入?yún)^(qū)彼此之間間隔設(shè)置。

進一步，所述第五P+注入?yún)^(qū)和所述第二P+注入?yún)^(qū)共同構(gòu)成所述半導(dǎo)體器件的陽極。

進一步，所述第二N阱位于所述第一N阱和所述P阱之間。

進一步，所述N+注入?yún)^(qū)和所述P+注入?yún)^(qū)與其相鄰的N+注入?yún)^(qū)或P+注入?yún)^(qū)之間均設(shè)置有隔離結(jié)構(gòu)。

進一步，所述第五P+注入?yún)^(qū)與其相鄰的P+注入?yún)^(qū)或N+注入?yún)^(qū)之間均設(shè)置有隔離結(jié)構(gòu)。

進一步，所述半導(dǎo)體器件的陽極連接靜電放電輸入端，所述半導(dǎo)體器件的陰極連接輸出端。

本發(fā)明實施例二提供一種電子裝置，所述電子裝置包含前述的半導(dǎo)體器件以及與所述半導(dǎo)體器件相連接的電子組件。

綜上所述，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件為一種改進了的雙基極二極管觸發(fā)SCR器件，該半導(dǎo)體器件可實現(xiàn)優(yōu)異的ESD防護性能，不需要增加其它的結(jié)構(gòu)層，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件即可實現(xiàn)對SCR器件的快速觸發(fā)，因此其非常適用于CDM(組件充電放電模式)模式的靜電保護。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。

附圖中：

圖1A示出了現(xiàn)有的一種二極管輔助觸發(fā)SCR器件(DTSCR)的剖面示意圖；

圖1B示出了對應(yīng)圖1A中SCR器件的等效電路圖；

圖2A示出了本發(fā)明一個具體實施方式中的半導(dǎo)體器件的剖面示意圖；

圖2B示出了對應(yīng)圖2A中半導(dǎo)體器件的等效電路圖。

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進行描述。

應(yīng)當理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實施，而不應(yīng)當解釋為局限于這里提出的實施例。相反地，提供這些實施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標記表示相同的元件。

應(yīng)當明白，當元件或?qū)颖环Q為“在…上”、“與…相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或?qū)訒r，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，當元件被稱為“直接在…上”、“與…直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當明白，盡管可使用術(shù)語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)分一個元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。

空間關(guān)系術(shù)語例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向為在其它元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語“在…下面”和“在…下”可包括上和下兩個取向。器件可以另外地取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語相應(yīng)地被解釋。

在此使用的術(shù)語的目的僅在于描述具體實施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時，單數(shù)形式的“一”、“一個”和“所述/該” 也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語“組成”和/或“包括”，當在該說明書中使用時，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項目的任何及所有組合。

為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明提出的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。

實施例一

下面，參照圖2A和圖2B來具體描述本發(fā)明的一個實施例的半導(dǎo)體器件。其中，圖2A示出了本發(fā)明一個具體實施方式中的半導(dǎo)體器件的剖面示意圖；圖2B示出了對應(yīng)圖2A中半導(dǎo)體器件的等效電路圖。

如圖2A所示，本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件包括P型半導(dǎo)體襯底20，所述半導(dǎo)體襯底可以是以下所提到的材料中的至少一種：硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。該半導(dǎo)體襯底20被摻雜有P型摻雜離子后構(gòu)成P型半導(dǎo)體襯底20。

還包括第一N阱211、第二N阱212和P阱213，均位于所述P型半導(dǎo)體襯底20內(nèi)，第二N阱212與所述第一N阱211彼此間隔，P阱213與所述第二N阱212相鄰且接觸，并與所述第一N阱211間隔。較佳地，所述第二N阱212位于所述第一N阱211和所述P阱213之間。如圖2A所示，所述第一N阱211、所述第二N阱212和所述P阱213順序設(shè)置于P型半導(dǎo)體襯底20中，但并不局限于上述布局結(jié)構(gòu)，還可以為所述P阱213、所述第二N阱212和第一N阱211順序設(shè)置。其它未列舉的設(shè)置方式，例如使P阱位于第一N阱和第二N阱之間也適用于本發(fā)明，在此不作贅述。

本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件還包括N+注入?yún)^(qū)221和P+注入?yún)^(qū)222，彼此間隔位于所述第一N阱211內(nèi)，N+注入?yún)^(qū)221為第一N阱211提供歐姆接觸。進一步，還包括位于所述第一N阱221內(nèi)的 N+注入?yún)^(qū)223，N+注入?yún)^(qū)223與N+注入?yún)^(qū)221和P+注入?yún)^(qū)223彼此之間間隔設(shè)置，N+注入?yún)^(qū)223與N+注入?yún)^(qū)221共同為第一N阱211提供歐姆接觸。

本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件還包括P+注入?yún)^(qū)224和N+注入?yún)^(qū)225，彼此間隔位于所述第二N阱212內(nèi)。在一個示例中，還包括位于所述第二N阱212內(nèi)的P+注入?yún)^(qū)226，所述P+注入?yún)^(qū)226與所述P+注入?yún)^(qū)224和第二N+注入?yún)^(qū)225彼此之間間隔設(shè)置。

本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件還包括P+注入?yún)^(qū)227、N+注入?yún)^(qū)228和P+注入?yún)^(qū)229，彼此間隔位于所述P阱213內(nèi),P+注入?yún)^(qū)227和P+注入?yún)^(qū)229為P阱213提供歐姆接觸。

其中，上述N+注入?yún)^(qū)和P+注入?yún)^(qū)與其相鄰的N+注入?yún)^(qū)或P+注入?yún)^(qū)之間均設(shè)置有隔離結(jié)構(gòu)23，如圖2A所示。示例性地，該隔離結(jié)構(gòu)23可以為淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。

P+注入?yún)^(qū)224構(gòu)成本發(fā)明實施例半導(dǎo)體器件的陽極，P+注入?yún)^(qū)229和N+注入?yún)^(qū)228構(gòu)成本發(fā)明實施例半導(dǎo)體器件的陰極，N+注入?yún)^(qū)221和P+注入?yún)^(qū)227相連接，P+注入?yún)^(qū)222和N+注入?yún)^(qū)225相連接。進一步地，N+注入?yún)^(qū)223連接N+注入?yún)^(qū)221和P+注入?yún)^(qū)227。在一個示例中，P+注入?yún)^(qū)224和P+注入?yún)^(qū)226共同構(gòu)成所述半導(dǎo)體器件的陽極。

進一步，所述半導(dǎo)體器件的陽極連接靜電放電輸入端，所述半導(dǎo)體器件的陰極連接輸出端。

該半導(dǎo)體器件為一種二極管輔助觸發(fā)SCR器件(DTSCR)，如圖2A所示，其包括圖中右側(cè)的主SCR器件部分，和圖中左側(cè)的二極管部分。盡管圖中僅示出了具有一個二極管的器件結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明并不局限于此，還可以包括多個串聯(lián)的二極管，本發(fā)明實施例中稱為二極管串。該SCR器件部分可以等效為兩個三極管，即，一個寄生PNP型三極管和一個寄生NPN型三極管，如圖2A和2B所示，P型襯底20作為寄生PNP型三極管的集電極，位于第二N阱212內(nèi)的P+注入?yún)^(qū)224和P+注入?yún)^(qū)226作為寄生PNP型三極管的發(fā)射極，所述第二N阱212作為寄生PNP型三極管的基極。另外，第二N阱212構(gòu)成寄生NPN型三極管的集電極，位于P阱213內(nèi)的N+注入?yún)^(qū)228 構(gòu)成寄生NPN型三極管的發(fā)射極，P阱213作為寄生NPN型三極管的基極。

P+注入?yún)^(qū)224和P+注入226、第二N阱212、N+注入?yún)^(qū)225、P+注入?yún)^(qū)222、第一N阱211、N+注入?yún)^(qū)221和N+注入223、P+注入?yún)^(qū)227、P阱213和P+注入?yún)^(qū)229構(gòu)成二極管輔助觸發(fā)電流路徑。

圖2B示出了本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的等效電路圖，其中圖中的虛線曲線箭頭代表觸發(fā)電流路徑。器件的陽極接靜電放電輸入端，陰極連接輸出端時，當陽極于一靜電放電事件下時，電流由陽極流入，經(jīng)過SCR器件的第二N阱(即PNP型三極管的基極)流入二極管的陽極，從二極管的陰極流出進入NPN型三極管的基極后，流經(jīng)P阱后從器件的陰極流出。

當器件與一靜電放電事件下時，二極管串開啟，電流會流經(jīng)SCR器件的寄生PNP型三極管的基極和寄生NPN型三極管的基極，也即SCR器件的第二N阱和P阱，快速觸發(fā)SCR器件。

將本發(fā)明的半導(dǎo)體器件置于28nm節(jié)點CMOS技術(shù)下，通過TLP和VFTLP測試，與現(xiàn)有技術(shù)的DTSCR器件相比，其可實現(xiàn)對SCR器件的快速觸發(fā)。

因此，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件為一種改進了的雙基極二極管觸發(fā)SCR器件，該半導(dǎo)體器件可實現(xiàn)優(yōu)異的ESD防護性能，不需要增加其它的結(jié)構(gòu)層，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件即可實現(xiàn)對SCR器件的快速觸發(fā)，因此其非常適用于CDM(組件充電放電模式)模式的靜電保護。

實施例二

本發(fā)明還提供一種電子裝置，該電子裝置包括實施例一中所述的半導(dǎo)體器件以及與所述半導(dǎo)體器件相連接的電子組件。

由于包括的半導(dǎo)體器件具有更好的ESD防護性能，該電子裝置同樣具有上述優(yōu)點。

該電子裝置，可以是手機、平板電腦、筆記本電腦、上網(wǎng)本、游戲機、電視機、VCD、DVD、導(dǎo)航儀、照相機、攝像機、錄音筆、MP3、MP4、PSP等任何電子產(chǎn)品或設(shè)備，也可以是具有上述半導(dǎo)體器件的中間產(chǎn)品，例如：具有該集成電路的手機主板等。

本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進行了說明，但應(yīng)當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。