包含橫向抑制二極管的雙極晶體管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般來說涉及集成電路。更具體來說，本發(fā)明涉及一種用于抑制橫向雙極傳導(dǎo)路徑的設(shè)備及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路易受來自靜電放電(ESD)事件的損壞。ESD事件可在帶電對象(例如，人體、機(jī)械的組件、移動電話)物理接觸集成電路(IC)時發(fā)生。ESD對IC的損壞在電荷量超過穿過IC的傳導(dǎo)路徑的容量時發(fā)生。一些IC芯片包含用以防止由ESD事件造成的損壞的ESD保護(hù)機(jī)構(gòu)。ESD保護(hù)機(jī)構(gòu)可定位于IC芯片上在每一輸入端子及每一輸出端子處。一些ESD保護(hù)機(jī)構(gòu)包含用以吸收來自ESD事件的能量而不損壞IC芯片的其它組件的晶體管結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種用于抑制橫向雙極傳導(dǎo)路徑的設(shè)備及方法。
[0004]在第一實例中，一種晶體管包含第一導(dǎo)電類型的射極、第二導(dǎo)電類型的基極、所述第一導(dǎo)電類型的集電極及所述第一導(dǎo)電類型的陰極。所述射極安置于所述晶體管的頂部表面處且經(jīng)配置以從外部源接收電流。所述基極經(jīng)配置以將所述電流從所述集電極傳導(dǎo)到所述射極。所述基極安置于所述晶體管的所述頂部表面處且橫向地在所述射極與所述集電極之間。所述集電極經(jīng)配置以從所述基極吸引并收集少數(shù)載流子。所述陰極由所述基極環(huán)繞且安置于所述射極與所述集電極之間，且所述陰極經(jīng)配置以抑制所述少數(shù)載流子從所述基極到所述集電極的橫向流動。
[0005]在第二實例中，一種集成電路(IC)包含半導(dǎo)體襯底、晶體管及靜電放電(ESD)裝置。所述晶體管包含第一導(dǎo)電類型的射極，所述第一導(dǎo)電類型的射極安置于所述IC的頂部表面處且經(jīng)配置以從外部源接收電流。所述晶體管包含第二導(dǎo)電類型的基極，所述第二導(dǎo)電類型的基極經(jīng)配置以將所述電流從集電極傳導(dǎo)到所述射極。所述基極安置于所述IC的所述頂部表面處且橫向地在所述射極與所述集電極之間。所述晶體管包含經(jīng)配置以從所述基極吸引并收集少數(shù)載流子的所述集電極。所述晶體管包含由所述基極環(huán)繞且安置于所述射極與所述集電極之間的所述第一導(dǎo)電類型的陰極。所述陰極經(jīng)配置以抑制所述少數(shù)載流子從所述基極到所述集電極的橫向流動。所述ESD裝置包含垂直地安置于所述襯底上方且與所述襯底直接物理接觸的第一半導(dǎo)體材料埋入層。所述ESD裝置包含垂直地安置于所述第一埋入層上方且與所述第一埋入層直接物理接觸的第二半導(dǎo)體材料埋入層。所述第二埋入層具有與所述第一埋入層及所述射極相反的摻雜極性。所述ESD裝置包含安置于半導(dǎo)體材料頂部層內(nèi)的所述射極，所述半導(dǎo)體材料頂部層垂直地安置于所述第二埋入層上方。
[0006]在第三實例中，一種方法包含形成第一導(dǎo)電類型的射極，其安置于晶體管的頂部表面處。所述射極經(jīng)配置以從外部源接收電流。所述方法包含形成第二導(dǎo)電類型的基極。所述基極經(jīng)配置以將所述電流從所述第一導(dǎo)電類型的集電極傳導(dǎo)到所述射極。所述基極安置于所述晶體管的所述頂部表面處且橫向地在所述射極與所述集電極之間。所述集電極經(jīng)配置以從所述基極吸引并收集少數(shù)載流子所述方法還包含形成所述第一導(dǎo)電類型的陰極。所述陰極由所述基極環(huán)繞且安置于所述射極與所述集電極之間。所述陰極經(jīng)配置以抑制所述少數(shù)載流子從所述基極到所述集電極的橫向流動。
[0007]依據(jù)以下圖、描述及權(quán)利要求書，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可容易地明了其它技術(shù)特征。
【附圖說明】
[0008]為更完整地理解本發(fā)明及其特征，現(xiàn)在結(jié)合附圖來參考以下描述，附圖中:
[0009]圖1圖解說明根據(jù)本發(fā)明的包含垂直晶體管的實例性集成電路(IC)裝置的橫截面圖；
[0010]圖2圖解說明根據(jù)本發(fā)明的包含橫向抑制二極管的集成電路(IC)裝置的橫截面圖；
[0011]圖3圖解說明根據(jù)本發(fā)明的少數(shù)載流子濃度作為沿著圖2的從射極到集電極的線‘X’的位置的函數(shù)的圖形表示；及
[0012]圖4圖解說明根據(jù)本發(fā)明的抑制雙極晶體管內(nèi)的橫向擴(kuò)散電流的方法。
【具體實施方式】
[0013]下文所論述的圖1到4及在本專利文件中用于描述本發(fā)明的原理的各種實例僅以圖解說明方式進(jìn)行且決不應(yīng)解釋為以任何方式限制本發(fā)明的范圍。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以任何適合方式且以任何類型的適合布置的裝置或系統(tǒng)來實施本發(fā)明的原理。
[0014]圖1圖解說明根據(jù)本發(fā)明的包含垂直晶體管的實例性集成電路(IC)裝置的橫截面圖。圖1中所展示的集成電路裝置100僅用于圖解說明?？稍诓槐畴x本發(fā)明的范圍的情況下使用其它實施例。舉例來說，圖1是參考NPN垂直晶體管的結(jié)構(gòu)描述的，但其它實施例可包含PNP垂直晶體管的結(jié)構(gòu)。
[0015]除晶體管結(jié)構(gòu)的橫截面圖之外，圖1還展示表示晶體管結(jié)構(gòu)內(nèi)的電流流動的雙極子晶體管的示意性表示。如圖1中所展示，IC 100包含深溝槽(DT)隔離器101、在DT隔離器101中的兩者之間的半導(dǎo)體襯底102、安置于襯底的頂部上且在兩個DT隔離器101之間的槽、安置于槽內(nèi)的深阱P型外延層(PEPI) 108、兩個側(cè)端淺阱110及生長于深阱108內(nèi)的中心淺阱112。在頂部表面處，IC 100包含安置于每一側(cè)端淺阱110的頂部上的集電極114、多個射極116a-c(即，在IC 100內(nèi)每垂直子晶體管一個射極)及安置于每一集電極-射極對之間的基極118a-d，且基極經(jīng)安置以便觸摸IC的頂部表面。另外在頂部表面處，IC 100包含在活性硅的活性區(qū)域(集電極114、基極118a-d及射極216a-c的接觸區(qū)域)之間提供淺溝槽隔離的非活性場氧化物122。在特定實施例中，場氧化物122在晶體管之間提供淺溝槽隔咼。
[0016]IC 100形成于半導(dǎo)體襯底102中及半導(dǎo)體襯底102上，所述半導(dǎo)體襯底可為娃晶片、塊體硅或活性硅。在所展示的實施例中，襯底102具有P型導(dǎo)電性且包含摻雜有P型摻雜劑的第一外延層及摻雜有P型摻雜劑的第二外延層108。
[0017]所述槽將IC裝置與襯底102隔離。NPN垂直晶體管的集電極是η型槽，且因此所述槽的全部組件包含η型經(jīng)摻雜硅。所述槽的橫截面圖形成U形。所述槽的“底部”包含η型經(jīng)摻雜埋入層104 (NBL)。所述槽的側(cè)包含垂直地延伸的η型經(jīng)摻雜半導(dǎo)體材料的DEEPN擴(kuò)散(DEEPN) 106。更特定來說，NBL 104為在第二外延硅層108 (PEPI)沉積之前植入的半導(dǎo)體材料η型經(jīng)摻雜區(qū)域。DT隔離器101通過從襯底102的頂部蝕刻溝槽且用適當(dāng)材料(例如電介質(zhì)材料或多晶硅材料)來填充所述溝槽而形成。也就是說，NBL 104延伸DT隔離器101之間的整個寬度。DEEPN 106各自垂直地與DT隔離器101并排地植入且向下植入到NBL 104中。舉例來說，DEEPN 106可從NBL 104的中間深度延伸到側(cè)端淺阱110中的每一者的底部表面。在特定實施例中，DEEPN 106在第二外延層108 (PEPI)沉積之后形成為到硅表面中的磷植入物且使用爐退火向下擴(kuò)散穿過PEPI 108以觸摸NBL 104。
[0018]深阱108為生長于NBL 104的頂部上且在DEEPN 106之間的外延層。深阱108包含形成埋入層(PBLMV)的P型經(jīng)摻雜半導(dǎo)體材料。深阱108的下部部分(PBLMV)(展示于線120下方)可載運中等電壓且深阱108的上部部分(PBLLV)(展示于線120上方)可載運較低電壓。在特定實施例中，PEPI 108經(jīng)充分摻雜以在淺η型阱(SNWELL) 110與NBL 104之間提供結(jié)隔離以便避免額外P型埋入層(PBL)類型擴(kuò)散。
[0019]側(cè)端淺阱110的摻雜極性與中心淺阱112的摻雜極性相反。也就是說，側(cè)端淺阱110包含η型經(jīng)摻雜半導(dǎo)體材料，且中心淺阱112包含P型經(jīng)摻雜半導(dǎo)體材料。P型中心淺阱112水平地(S卩，橫向地)安置于側(cè)端淺阱110之間，從而形成兩個橫向PN結(jié)。在圖1中，左側(cè)端淺阱110與中心淺阱112共同形成PN結(jié)，且中心淺阱112與右側(cè)端淺阱110共同形成PN結(jié)。NBL 104及DEEPN擴(kuò)散106形成NPN垂直晶體管的η型槽。PEPI 108形成NPN垂直晶體管的基極，且η型活性區(qū)域116形成NPN垂直晶體管的射極。
[0020]IC 100包含安置于側(cè)端淺阱110與中心淺阱112之間的每一橫向雙極結(jié)(PN結(jié))處的橫向寄生子晶