DE102021107350A1 - Elektrostatische entladungsschutzvorrichtungen und verfahren zum bilden von elektrostatischen entladungsschutzvorrichtungen - Google Patents

Elektrostatische entladungsschutzvorrichtungen und verfahren zum bilden von elektrostatischen entladungsschutzvorrichtungen Download PDF

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Abstract

Es kann eine elektrostatische Entladungsschutz (ESD) -vorrichtung bereitgestellt sein, die ein Substrat mit einem darin angeordneten Leitfähigkeitsbereich, einen ersten Anschlussbereich und einen zweiten Anschlussbereich, die innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs angeordnet sind, und eine Feldverteilungsstruktur umfasst. Die Feldverteilungsstruktur kann einen Zwischenbereich, der innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs zwischen dem ersten Anschlussbereich und dem zweiten Anschlussbereich angeordnet ist, ein Isolationselement, das über dem Zwischenbereich angeordnet ist, und eine erste leitfähige Platte und eine zweite leitfähige Platte umfassen, die über dem Isolationselement angeordnet sind. Die erste leitfähige Platte kann mit dem ersten Anschlussbereich elektrisch verbunden sein und die zweite leitfähige Platte kann mit dem zweiten Anschlussbereich elektrisch verbunden sein.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Schutzvorrichtungen gegen eine elektrostatische Entladung (ESD) und Verfahren zum Bilden von ESD-Vorrichtungen.
  • Hintergrund
  • ESD-Schutzvorrichtungen werden häufig verwendet, um elektrische Vorrichtungen vor einer Beschädigung durch ESD-Ereignisse zu schützen. 1A zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht einer beispielhaften ESD-Schutzvorrichtung 100 aus dem Stand der Technik. Gemäß der Darstellung in 1A umfasst die ESD-Schutzvorrichtung 100 ein Substrat 102 vom p-Typ und eine tiefe n-Wanne 104, die innerhalb des Substrats 102 vom p-Typ angeordnet ist. Ein Kollektorbereich 106 und ein Emitter/Basisbereich 108 sind innerhalb der tiefen n-Wanne 104 angeordnet. Der Kollektorbereich 106 umfasst eine Hochspannungs-p-Wanne 1061, eine p-Wanne 1062 innerhalb der Hochspannungs-p-Wanne 1061 und einen Kontakt 1063 vom p-Typ innerhalb der p-Wanne 1062. Der Emitter/Basisbereich 108 umfasst eine n-Wanne 1081 und einen Kontakt 1082 vom p-Typ und einen Kontakt 1083 vom n-Typ innerhalb der n-Wanne 1081. Der Kontakt 1082 vom p-Typ und der Kontakt 1083 vom n-Typ sind durch eine dazwischenliegende Isolationsstruktur 110 voneinander elektrisch isoliert. Weitere Isolationsstrukturen 112, 114 sind an gegenüberliegenden Seiten der ESD-Schutzvorrichtung 100 aus dem Stand der Technik vorgesehen. Der Kollektorbereich 106 ist mit einem Anschlusspunkt 116 elektrisch verbunden und der Emitter/Basisbereich 108 ist mit einem Anschlusspunkt 118 elektrisch verbunden.
  • Im Gebrauch ist die ESD-Schutzvorrichtung 100 aus dem Stand der Technik über die Anschlusspunkte 116, 118 mit einem Paar von Anschlüssen einer elektrischen Vorrichtung verbunden. 1B zeigt eine Ersatzschaltung der ESD-Schutzvorrichtung 100 aus dem Stand der Technik und 1C zeigt ein Strom-Spannungs-Diagramm der Vorrichtung 100 während der Verwendung. Gemäß der Darstellung in 1B und 1C fungiert die Vorrichtung 100 als eine Transistorvorrichtung, wenn die Vorspannungsspannung zwischen den Anschlusspunkten 116, 118 in einer positiven Richtung anliegt. Wenn diese positive Vorspannungsspannung eine Auslösespannung VT der ESD-Schutzvorrichtung 100 (aufgrund eines ESD-Ereignisses innerhalb des elektrischen Geräts) überschreitet, schaltet sich die ESD-Schutzvorrichtung 100 ein und leitet einen Strom von der elektrischen Vorrichtung weg. Dies hilft zu verhindern, dass die elektrische Vorrichtung durch den durch das ESD-Ereignis verursachten Überstrom beschädigt wird. Der Strom, der durch die ESD-Schutzvorrichtung 100 geleitet wird, kann als Entladungsstrom oder ESD-Strom bezeichnet werden. Die ESD-Schutzvorrichtung 100 ist üblicherweise so ausgelegt, dass die Auslösespannung etwas niedriger ist als eine maximale Spannung, die die elektrische Vorrichtung aushalten kann, bevor sie zerstört wird (oder anders ausgedrückt, eine Durchbruchspannung des elektrischen Geräts).
  • Andererseits verhält sich die ESD-Schutzvorrichtung 100 aus dem Stand der Technik wie eine Diode, wenn die Vorspannung zwischen den Anschlusspunkten 116, 118 in einer negativen Richtung anliegt, wie in 1B und 1C gezeigt ist. Mit anderen Worten stellt die Vorrichtung 100 eine unidirektionale Vorrichtung dar, die nicht dazu in der Lage ist, eine Vorspannung mit zwei Polaritäten zu unterstützen. Um dies zu überwinden, kann ein Paar der Vorrichtungen 100 in einer Rücken-an-Rücken-Stapelkonfiguration elektrisch verbunden werden, wie in 1D gezeigt ist. Eine solche Struktur weist jedoch tendenziell einen hohen Silizium-Footprint und einen hohen Durchlasswiderstand auf. Darüber hinaus neigen ESD-Schutzvorrichtungen aus dem Stand der Technik, wie z. B. die Vorrichtung 100, auch zu Problemen wie einem geringen Ausfallstrom und einem hohen Durchlasswiderstand.
  • Zusammenfassung
  • Gemäß verschiedenen nicht-einschränkenden Ausführungsformen kann eine ESD-Schutzvorrichtung bereitgestellt werden, umfassend: ein Substrat mit einem darin angeordneten Leitfähigkeitsbereich; einen ersten Anschlussbereich und einen zweiten Anschlussbereich, die innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs angeordnet sind; und eine Feldverteilungsstruktur, umfassend: einen Zwischenbereich, der innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs zwischen dem ersten Anschlussbereich und dem zweiten Anschlussbereich angeordnet ist; ein Isolationselement, das über dem Zwischenbereich angeordnet ist; und eine erste leitfähige Platte und eine zweite leitfähige Platte, die über dem Isolationselement angeordnet sind. Die erste leitfähige Platte kann mit dem ersten Anschlussbereich elektrisch verbunden sein und die zweite leitfähige Platte kann mit dem zweiten Anschlussbereich elektrisch verbunden sein.
  • Gemäß verschiedenen nichtbeschränkenden Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Bilden einer ESD-Schutzvorrichtung bereitgestellt werden. Das Verfahren kann ein Bereitstellen eines Substrats; ein Bilden eines Leitfähigkeitsbereichs innerhalb des Substrats; ein Bilden eines ersten Anschlussbereichs und eines zweiten Anschlussbereichs innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs; ein Bilden einer Feldverteilungsstruktur umfassen, umfassend: einen Zwischenbereich innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs zwischen dem ersten Anschlussbereich und dem zweiten Anschlussbereich; ein Isolationselement über dem Zwischenbereich; und eine erste leitfähige Platte und eine zweite leitfähige Platte über dem Isolationselement. Das Verfahren kann ferner ein Bilden einer elektrischen Verbindung zwischen der ersten leitfähigen Platte und dem ersten Anschlussbereich und ein Bilden einer elektrischen Verbindung zwischen der zweiten leitfähigen Platte und dem zweiten Anschlussbereich umfassen.
  • Figurenliste
  • In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen auf gleichen Teile in den verschiedenen Ansichten. Außerdem sind die Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu, wobei der Schwerpunkt im Allgemeinen auf der Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung liegt. Nichtbeschränkende Ausführungsformen der Erfindung werden nun lediglich beispielhaft mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
    • 1A eine vereinfachte Querschnittsansicht einer beispielhaften ESD-Schutzvorrichtung aus dem Stand der Technik zeigt, 1 B eine Ersatzschaltung der Vorrichtung aus dem Stand der Technik von 1A zeigt, 1C ein Strom-Spannungs-Diagramm der Vorrichtung aus dem Stand der Technik von 1A zeigt und 1D eine Struktur mit einem Paar der Vorrichtungen aus dem Stand der Technik von 1A zeigt;
    • 2A eine vereinfachte Querschnittsansicht einer ESD-Schutzvorrichtung gemäß verschiedenen nichtbeschränkenden Ausführungsformen zeigt und 2B eine Ersatzschaltung der ESD-Schutzvorrichtung von 2A zeigt;
    • 3 die ESD-Schutzvorrichtung von 2A in der Verwendung zeigt;
    • 4 ein Flussdiagramm zeigt, das ein Verfahren zum Bilden der ESD-Schutzvorrichtung von 2A darstellt;
    • 5 simulierte Gleichstrom-(DC) -Strom-Spannungs-(I-V) -Kurven der ESD-Schutzvorrichtung von 2A zeigt;
    • 6 eine simulierte Karte des elektrischen Feldes der ESD-Schutzvorrichtung von 2A zeigt;
    • 7 simulierte Strom-Spannungs-Kurven (I-V-Kurven) eines Übertragungsleitungspulses (TLP) der ESD-Schutzvorrichtung von 2A und einer unidirektionalen ESD-Schutzvorrichtung aus dem Stand der Technik zeigt;
    • 8 eine simulierte Stromdichtekarte der ESD-Schutzvorrichtung von 2A zeigt;
    • 9 eine vereinfachte Querschnittsansicht einer ESD-Schutzvorrichtung gemäß alternativen, nichtbeschränkenden Ausführungsformen zeigt;
    • 10 eine vereinfachte Querschnittsansicht einer ESD-Schutzvorrichtung gemäß alternativen, nichtbeschränkenden Ausführungsformen zeigt; und
    • 11 eine vereinfachte Querschnittsansicht einer ESD-Schutzvorrichtung gemäß alternativen, nichtbeschränkenden Ausführungsformen zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die Ausführungsformen beziehen sich allgemein auf Halbleitervorrichtungen. Insbesondere beziehen sich einige Ausführungsformen auf ESD-Schutzvorrichtungen. Die ESD-Schutzvorrichtungen können beispielsweise in integrierte Schaltungen (ICs) verwendet werden, die für verschiedene Produkte, wie z. B. ohne Beschränkung elektronische Konsumprodukte, eingesetzt werden können.
  • Aspekte der vorliegenden Erfindung und bestimmte Merkmale, Vorteile und Details davon werden unten mit Bezug auf die nichtbeschränkenden Beispiele, die in den begleitfähigen Zeichnungen dargestellt sind, näher beschrieben. Es werden keine bekannten Materialien, Herstellungswerkzeuge, Verarbeitungstechniken usw. beschrieben, um die Erfindung nicht unnötig im Detail zu verschleiern. Die detaillierte Beschreibung und die speziellen Beispiele sind, während sie Aspekte der Erfindung darstellen, nur zur Veranschaulichung angegeben und sie sollen nicht beschränkend sein. Verschiedene Substitutionen, Modifikationen, Ergänzungen und/oder Anordnungen innerhalb des Wesens und/oder des Umfangs der zugrundeliegenden erfinderischen Konzepte sind dem Fachmann anhand dieser Beschreibung ersichtlich.
  • In der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen kann eine ungenaue Sprache verwendet werden, um eine beliebige quantitative Darstellung zu modifizieren, die zulässigerweise variieren könnte, ohne dass dies zu einer Änderung der Grundfunktion führt, auf die sie sich bezieht. Dementsprechend ist ein Wert, der durch einen oder mehrere Begriffe wie „ungefähr“ oder „etwa“ modifiziert wird, nicht auf den genau angegebenen Wert beschränkt. In einigen Fällen kann die ungenaue Formulierung der Genauigkeit eines Instruments zur Messung des Wertes entsprechen. Weiterhin wird eine Richtung durch einen Begriff oder Begriffe wie „im Wesentlichen“ modifiziert, um zu bedeuten, dass die Richtung innerhalb der normalen Toleranzen der Halbleiterindustrie anzuwenden ist. Zum Beispiel bedeutet „im Wesentlichen parallel“, dass sie sich innerhalb der normalen Toleranzen der Halbleiterindustrie weitgehend in die gleiche Richtung erstrecken und „im Wesentlichen senkrecht“ bedeutet, dass sie in einem Winkel von neunzig Grad plus oder minus einer normalen Toleranz der Halbleiterindustrie liegen.
  • Die hier verwendete Terminologie dient nur der Beschreibung von besonderen Beispielen und ist nicht als die Erfindung beschränkend anzusehen. Die hier verwendeten Singularformen „ein, eine“ und „der, die, das“ schließen auch die Pluralformen mit ein, sofern aus dem Kontext nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Die Begriffe „umfassen“ (und jede Form von umfassen, z. B. „umfasst“ und „umfassend“), „aufweisen“ (und jede Form von aufweisen, z. B. „weist auf“ und „aufweisend“), „einschließen“ (und jede Form von einschließen, z. B. „schließt ein“ und „einschließend“) und „beinhalten“ (und jede Form von beinhalten, z. B. „beinhaltet“ und „beinhaltend“) sind als Verben mit offenem Einschluss zu verstehen. Folglich besitzt ein Verfahren oder Gerät, das einen oder mehrere Schritte oder Elemente „umfasst“, „aufweist“, „einschließt“ oder „enthält“, diesen einen oder diese mehreren Schritte oder dieses eine oder diese mehreren Elemente, ist aber nicht darauf beschränkt, nur diesen einen oder diese mehreren Schritte oder nur dieses eine oder diese mehreren Elemente zu besitzen. Ebenso besitzt ein Schritt eines Verfahrens oder ein Element einer Vorrichtung, das ein oder mehrere Merkmale „umfasst“, „aufweist“, „einschließt“ oder „enthält“, dieses eine oder diese mehreren Merkmale, ist aber nicht darauf beschränkt, nur dieses eine oder diese mehreren Merkmale zu besitzen. Darüber hinaus ist eine Vorrichtung oder eine Struktur, die auf eine bestimmte Weise ausgebildet ist, mindestens auf diese Weise ausgebildet, kann aber auch auf nicht aufgeführte Weisen ausgebildet sein.
  • Gemäß der Verwendung hierin bedeutet der Begriff „verbunden“, wenn er sich auf zwei physikalische Elemente bezieht, eine direkte Verbindung zwischen den beiden physikalischen Elementen. Der Begriff „gekoppelt“ kann jedoch eine direkte Verbindung oder eine Verbindung über ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente bedeuten.
  • Gemäß der Verwendung hierin zeigen die Begriffe „kann“ und „kann sein“ an, dass eine Reihe von Umständen eintreten kann; sie zeigen einen Besitz einer bestimmten Eigenschaft, eines Merkmals oder einer Funktion an; und/oder sie qualifizieren ein anderes Verb, indem sie eine oder mehrere Fähigkeiten, Fertigkeiten oder Möglichkeiten in Verbindung mit dem qualifizierten Verb ausdrücken. Dementsprechend zeigt die Verwendung von „kann“ und „kann sein“ an, dass ein modifizierter Begriff für eine angegebene Eigenschaft, Funktion oder Verwendung scheinbar angemessen, fähig oder geeignet ist, wobei zu berücksichtigen ist, dass der modifizierte Begriff unter bestimmten Umständen manchmal nicht angemessen, fähig oder geeignet sein kann. Zum Beispiel kann unter bestimmten Umständen ein Ereignis oder eine Fähigkeit erwartet werden, während unter anderen Umständen das Ereignis oder die Fähigkeit nicht unbedingt eintritt - diese Unterscheidung wird durch die Begriffe „kann“ und „kann sein“ erfasst.
  • 2A zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht einer ESD-Schutzvorrichtung 200 gemäß verschiedenen nicht beschränkenden Ausführungsformen. Gemäß der Darstellung in 2A kann die ESD-Schutzvorrichtung 200 zu einer Mittelachse A-A' symmetrisch sein.
  • Die ESD-Schutzvorrichtung 200 kann ein Substrat 202 umfassen. Das Substrat 202 kann ein Halbleitermaterial umfassen und kann z.B. ein Halbleiter-auf-Isolator-Substrat sein. Das Halbleitermaterial kann ein Material wie z. B. Silizium (Si), Germanium (Ge), Siliziumkohlenstoff (SiC), Galliumarsenid (GaAs), Galliumnitrid (GaN) oder Kombinationen davon umfassen. Darüber hinaus kann das Substrat 202 einen darin angeordneten Leitfähigkeitsbereich 204 umfassen. Der Leitfähigkeitsbereich 204 kann eine Hochspannungswanne umfassen, die eine epitaktische Schicht sein kann.
  • Die ESD-Schutzvorrichtung 200 kann auch einen ersten Anschlussbereich 206 und einen zweiten Anschlussbereich 208 umfassen, die innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs 204 angeordnet sind. Dementsprechend kann jeder Anschlussbereich 206, 208 von dem Substrat 202 durch einen Teil des Leitfähigkeitsbereichs 204 elektrisch isoliert sein. Ein jeder von dem ersten Anschlussbereich 206 und dem zweiten Anschlussbereich 208 kann einen Driftabschnitt 2061, 2081, einen innerhalb des Driftabschnitts 2061, 2081 angeordneten Wannenabschnitt 2062, 2082 und einen innerhalb des Wannenabschnitts 2062, 2082 angeordneten Kontaktabschnitt 2063, 2083 umfassen. Der Driftabschnitt 2061, 2081 kann eine Hochspannungswanne sein. Gemäß der Darstellung in 2A können der erste Anschlussbereich 206 und der zweite Anschlussbereich 208 an entsprechenden Ecken des Substrats 202 angeordnet sein. Für jeden Anschlussbereich 206, 208 können der Wannenabschnitt 2062, 2082 und der Kontaktabschnitt 2063, 2083 zu der Ecke ausgerichtet sein, an der der Anschlussbereich 206, 208 angeordnet ist. In 2A ist der Kontaktabschnitt 2063, 2083 als an den Driftabschnitt 2061, 2081 angrenzend dargestellt, jedoch kann der Kontaktabschnitt 2063, 2083 alternativ von dem Driftabschnitt 2061, 2081 durch einen Teil des Wannenabschnitts 2062, 2082 beabstandet sein.
  • Obwohl in 2A nicht dargestellt, kann die ESD-Schutzvorrichtung 200 ferner ein optionales isolierendes Element umfassen, das innerhalb eines jeden von dem ersten Anschlussbereich 206 und dem zweiten Anschlussbereich 208 angeordnet ist. Insbesondere kann jedes isolierende Element innerhalb des Kontaktabschnitts 2063, 2083 des jeweiligen Anschlussbereichs 206, 208 angeordnet sein und sich in den Wannenabschnitt 2062, 2082 erstrecken. Ferner kann jedes isolierende Element zu der Ecke ausgerichtet sein, an der der jeweilige Anschlussbereich 206, 208 angeordnet ist. Jedes isolierende Element kann ein isolierendes Material umfassen, wie z. B. ohne Beschränkung ein spaltfüllendes Oxid, Nitrid oder Kombinationen davon. Zum Beispiel kann jedes isolierende Element eine Flachgrabenstruktur (STI-Struktur) sein.
  • Mit Bezug auf 2A kann die ESD-Schutzvorrichtung 200 ferner eine Feldverteilungsstruktur 210 umfassen, die teilweise innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs 204 und zwischen dem ersten und zweiten Anschlussbereich 206, 208 angeordnet ist. Die Feldverteilungsstruktur 210 kann eine Struktur mit reduziertem Oberflächenfeld (reduced surface field, RE-SURF) umfassen.
  • Die Feldverteilungsstruktur 210 kann einen Zwischenbereich 212 umfassen, der innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs 204 zwischen dem ersten Anschlussbereich 206 und dem zweiten Anschlussbereich 208 angeordnet ist. Insbesondere kann der Zwischenbereich 212 vollständig innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs 204 angeordnet sein. Der Zwischenbereich 212 kann von dem ersten Anschlussbereich 206 und dem zweiten Anschlussbereich 208 getrennt sein, wobei ein Teil des Leitfähigkeitsbereichs 204 zwischen dem Zwischenbereich 212 und dem ersten Anschlussbereich 206 und ein anderer Teil des Leitfähigkeitsbereichs 204 zwischen dem Zwischenbereich 212 und dem zweiten Anschlussbereich 208 angeordnet ist. Gemäß der Darstellung in 2A kann der Zwischenbereich 212 von dem ersten Anschlussbereich 206 und dem zweiten Anschlussbereich 208 seitlich beabstandet sein. Insbesondere kann ein erster seitlicher Abstand 2501 zwischen dem Zwischenbereich 212 und dem ersten Anschlussbereich 206 angeordnet sein und ein zweiter seitlicher Abstand 2502 kann zwischen dem Zwischenbereich 212 und dem zweiten Anschlussbereich 208 angeordnet sein. Eine Länge des ersten seitlichen Abstands 2501 und eine Länge des zweiten seitlichen Abstands 2502 können ungefähr gleich sein. Die Längen des ersten und zweiten seitlichen Abstands 2501 , 2502 können jedoch alternativ unterschiedlich sein. Die Länge jedes seitlichen Abstands 2501 , 2502 kann zwischen etwa 0,5 µm und etwa 2 µm liegen. In einigen speziellen nicht beschränkenden Ausführungsformen kann mindestens eine von der Länge des ersten seitlichen Abstands 2501 und der Länge des zweiten seitlichen Abstands 2502 größer als oder gleich 1,6 µm sein. In 2A ist der Zwischenbereich 212 so dargestellt, dass er dieselbe Tiefe in den Leitfähigkeitsbereich 204 aufweist wie der erste und zweite Anschlussbereich 206, 208. Der Zwischenbereich 212 kann jedoch eine andere Tiefe als der erste und zweite Anschlussbereich 206, 208 aufweisen.
  • Gemäß der Darstellung in 2A kann der Zwischenbereich 212 eine vergrabene Schicht 2121 und einen Driftbereich 2122 umfassen, der über der vergrabenen Schicht 2121 angeordnet ist. Die vergrabene Schicht 2121 kann eine erste Seite 2121a und eine zweite Seite 2121b gegenüber der ersten Seite 2121a aufweisen und der Driftbereich 2122 kann eine erste Seite 2122a und eine zweite Seite 2122b gegenüber der ersten Seite 2122a aufweisen. Die ersten Seiten 2121a, 2122a der vergrabenen Schicht 2121 und des Driftbereichs 2122 können vertikal ausgerichtet sein und die zweiten Seiten 2121b, 2122b der vergrabenen Schicht 2121 und des Driftbereichs 2122 können ebenfalls vertikal ausgerichtet sein. Mit anderen Worten können die vergrabene Schicht 2121 und der Driftbereich 2122 gleiche Längen L2121 , L2122 entlang der lateralen Richtung aufweisen. Diese Längen L2121 , L2122 können jedoch in einigen nicht beschränkenden alternativen Ausführungsformen unterschiedlich sein, solange die vergrabene Schicht 2121 von jedem Anschlussbereich 206, 208 durch den Leitfähigkeitsbereich 204 getrennt ist. Die Länge L2122 des Driftbereichs 2122 kann so ausgebildet sein, dass ein geringerer Einschaltwiderstand für die ESD-Schutzvorrichtung 200 erreicht wird, während die Fähigkeit der Vorrichtung 200, einer hohen Durchbruchspannung zu widerstehen, erhalten bleibt. Zum Beispiel kann die Länge L2122 des Driftbereichs 2122 im Bereich von etwa 1 µm bis etwa 12 µm liegen. Ferner können, obwohl eine Dicke T2122 des Driftbereichs 2122 in 2A größer als eine Dicke T2121 der vergrabenen Schicht 2121 dargestellt ist, die Dicken T2121 , T2122 ungefähr gleich sein oder die Dicke T2122 des Driftbereichs 2122 kann kleiner als die Dicke T2121 der vergrabenen Schicht 2121 sein.
  • Das Substrat 202, der erste Anschlussbereich 206, der zweite Anschlussbereich 208 und die vergrabene Schicht 2121 können einen ersten Leitfähigkeitstyp aufweisen oder, mit anderen Worten, sie können Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps umfassen. Der Leitfähigkeitsbereich 204 und der Driftbereich 2122 können einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweisen, der sich von dem ersten Leitfähigkeitstyp unterscheidet, oder sie können, mit anderen Worten, Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweisen. Wenn beispielsweise das Substrat 202, der erste Anschlussbereich 206, der zweite Anschlussbereich 208 und die vergrabene Schicht 2121 vom Leitfähigkeitstyp vom p-Typ sind, können der Leitfähigkeitsbereich 204 und der Driftbereich 2122 vom Leitfähigkeitstyp vom n-Typ sein, und umgekehrt. Die Dotierstoffe vom p-Typ können Bor (B), Aluminium (AI), Indium (In) oder Kombinationen davon umfassen, während die Dotierstoffe vom n-Typ Phosphor (P), Arsen (As), Antimon (Sb) oder Kombinationen davon aufweisen können.
  • Das Substrat 202 kann zum Beispiel mit einer Dotierstoffkonzentration in einem Bereich von etwa 1E15 cm-3 bis etwa 1E16 cm-3 leicht dotiert sein. Der Leitfähigkeitsbereich 204 kann eine höhere Dotierstoffkonzentration als das Substrat 202 aufweisen, z.B. in einem Bereich von etwa 5E15 cm-3 bis etwa 5E16 cm-3. Der Driftabschnitt 2061, 2081 von jedem von dem ersten Anschlussbereich 206 und dem zweiten Anschlussbereich 208 kann eine höhere Dotierstoffkonzentration als der Leitfähigkeitsbereich 204 aufweisen. In jedem der Anschlussbereiche 206, 208 kann der Wannenabschnitt 2062, 2082 eine höhere Dotierstoffkonzentration als der Driftabschnitt 2061, 2081 aufweisen und der Kontaktabschnitt 2063, 2083 kann eine höhere Dotierstoffkonzentration als der Wannenabschnitt 2062, 2082 aufweisen. Zum Beispiel kann der Driftabschnitt 2061, 2081 eine Dotierstoffkonzentration in einem Bereich von etwa 1E16 cm-3 bis etwa 5E17 cm-3 aufweisen; der Wannenabschnitt 2062, 2082 kann eine Dotierstoffkonzentration in einem Bereich von etwa 1E17 cm-3 bis etwa 1E19 cm-3 aufweisen und der Kontaktabschnitt 2063, 2083 kann eine Dotierstoffkonzentration in einem Bereich von etwa 5E19 cm-3 bis etwa 5E20 cm-3 aufweisen. Die relativen Konzentrationen des Driftabschnitts 2061, 2081, des Wannenabschnitts 2062, 2082 und des Kontaktabschnitts 2063, 2083 von jedem der Anschlussbereiche 206, 208 können dazu beitragen, die Durchbruchspannung zu erhöhen, der die ESD-Schutzvorrichtung 200 standhalten kann, und können auch dazu beitragen, die Menge des Entladestroms zu erhöhen, den die ESD-Schutzvorrichtung 200 führen kann. Die vergrabene Schicht 2121 des Zwischenbereichs 212 kann auch eine höhere Dotierstoffkonzentration als der Leitfähigkeitsbereich 204 aufweisen; wohingegen der Driftbereich 2122 des Zwischenbereichs 212 eine Dotierstoffkonzentration aufweisen kann, die ungefähr der der vergrabenen Schicht 2121 entspricht. Zum Beispiel kann die vergrabene Schicht 2121 eine Dotierstoffkonzentration in einem Bereich von etwa 1E16 cm-3 bis etwa 1E17 cm-3 aufweisen und der Driftbereich 2122 kann eine Dotierstoffkonzentration in einem Bereich von etwa 1E16 cm-3 bis etwa 1E17 cm-3 aufweisen.
  • Mit Bezug auf 2A kann die Feldverteilungsstruktur 210 ferner ein Isolationselement 214 umfassen, das über dem Zwischenbereich 212, insbesondere über dem Driftbereich 2122, angeordnet ist. Das Isolationselement 214 kann an den ersten Anschlussbereich 206 und den zweiten Anschlussbereich 208 angrenzen und kann sich durchgehend zwischen diesen Anschlussbereichen 206, 208 erstrecken. Insbesondere kann sich das Isolationselement 214 zwischen dem Kontaktabschnitt 2063 des ersten Anschlussbereichs 206 und dem Kontaktabschnitt 2083 des zweiten Anschlussbereichs 208 erstrecken. Gemäß der Darstellung in 2A kann sich das Isolationselement 214 über den Driftbereich 2061 des ersten Anschlussbereichs 206 erstrecken, um an den Kontaktabschnitt 2063 des ersten Anschlussbereichs 206 anzuschließen, und über den Driftbereich 2081 des zweiten Anschlussbereichs 208 erstrecken, um an den Kontaktabschnitt 2083 des zweiten Anschlussbereichs 208 anzuschließen. In 2A ist das Isolationselement 214 so dargestellt, dass es sich teilweise in die Kontaktabschnitte 2063, 2083 erstreckt, aber alternativ kann das Isolationselement 214 auch vollständig außerhalb der Kontaktabschnitte 2063, 2083 liegen. Ferner kann, wie in 2A gezeigt, das Isolationselement 214 teilweise innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs 204 angeordnet sein, und ein Teil des Isolationselements 214 kann sich über dem Substrat 202 erstrecken. Das Isolationselement 214 kann ein LOCOS-Element (LOCOS für Local Oxidation of Silicon) umfassen. Die Verwendung eines LOCOS-Elements als Isolationselement 214 kann dazu beitragen, die Herstellungskosten der ESD-Schutzvorrichtung 200 zu reduzieren.
  • Die Feldverteilungsstruktur 210 kann ferner eine erste leitfähige Platte 216 und eine zweite leitfähige Platte 218 umfassen, die über dem Isolationselement 214 angeordnet sind. Die erste und die zweite leitfähige Platte 216, 218 können jeweils ein leitfähiges Material umfassen, wie z.B. ohne Beschränkung Polysilizium, ein Metall oder Kombinationen davon. Die erste leitfähige Platte 216 kann mit dem ersten Anschlussbereich 206 elektrisch verbunden sein und die zweite leitfähige Platte 218 kann mit dem zweiten Anschlussbereich 208 elektrisch verbunden sein. Insbesondere kann die erste leitfähige Platte 216 mit dem Kontaktabschnitt 2063 des ersten Anschlussbereichs 206 elektrisch verbunden sein und die zweite leitfähige Platte 218 mit dem Kontaktabschnitt 2083 des zweiten Anschlussbereichs 208 elektrisch verbunden sein. Die erste und die zweite leitfähige Platte 216, 218 können voneinander beabstandet sein und daher durch das Isolierelement 214 voneinander elektrisch isoliert sein.
  • Gemäß der Darstellung in 2A können die erste leitfähige Platte 216 und der Kontaktabschnitt 2063 des ersten Anschlussbereichs 206 mit einem ersten Anschlusspunkt 220 elektrisch verbunden sein, während die zweite leitfähige Platte 218 und der Kontaktabschnitt 2083 des zweiten Anschlussbereichs 208 mit einem zweiten Anschlusspunkt 222 elektrisch verbunden sein können. Der erste Anschlusspunkt 220 und der zweite Anschlusspunkt 222 können mit entsprechenden Anschlüssen einer elektrischen Vorrichtung (in den Figuren nicht dargestellt) verbunden sein, so dass die ESD-Schutzvorrichtung 200 dieser elektrischen Vorrichtung vor Schäden durch ESD-Ereignisse schützen kann. Zumindest ein Teil der ersten leitfähigen Platte 216 kann in vertikaler Ausrichtung zu einem ersten p-n-Übergang zwischen der vergrabenen Schicht 2121 (der ersten Seite 2121a der vergrabenen Schicht 2121) und dem Leitfähigkeitsbereich 204 sein und zumindest ein Teil der zweiten leitfähigen Platte 218 kann in vertikaler Ausrichtung zu einem zweiten p-n-Übergang zwischen der vergrabenen Schicht 2121 (der zweiten Seite 2121b der vergrabenen Schicht 2121) und dem Leitfähigkeitsbereich 204 sein. Dies kann dazu beitragen, das elektrische Feld in der Nähe der Oberfläche des Substrats 202 zu reduzieren, so dass die ESD-Schutzvorrichtung 200 in der Lage ist, eine höhere Vorspannung zwischen den Anschlusspunkten 220, 222 standzuhalten, bevor sie eingeschaltet wird.
  • 2B zeigt eine Ersatzschaltung der ESD-Schutzvorrichtung 200. Gemäß der Darstellung in 2B kann die ESD-Schutzvorrichtung 200 als Transistorvorrichtung betrieben werden. Insbesondere kann ein jeder von dem ersten Anschlussbereich 206 und dem zweiten Anschlussbereich 208 als Emitter oder Kollektor der Transistorvorrichtung fungieren, je nachdem, welche von der Spannung am ersten Anschlusspunkt 220 und der Spannung am zweiten Anschlusspunkt 222 höher ist. Der Zwischenbereich 212 der Feldverteilungsstruktur 210 kann als Basis der Transistorvorrichtung dienen.
  • 3 zeigt die ESD-Schutzvorrichtung 200 im Betrieb, wobei der erste Leitfähigkeitstyp vom p-Typ und der zweite Leitfähigkeitstyp vom n-Typ ist. Um die Abbildung nicht zu überladen, sind die Abmessungen T2121 , T2122 , L2121/L2122 , 2501 , 2502 und die Seiten 2121a, 2122a, 2121b, 2122b in 3 nicht beschriftet.
  • Im Gebrauch können die Anschlusspunkte 220, 222 der ESD-Schutzvorrichtung 200 mit entsprechenden Anschlüssen der zu schützenden elektrischen Vorrichtung (in 3 nicht dargestellt) verbunden sein, während der Leitfähigkeitsbereich 204 schwebend sein kann. Wenn die Spannung am zweiten Anschlusspunkt 222 höher ist als die am ersten Anschlusspunkt 220 und eine Spannungsdifferenz zwischen diesen Anschlusspunkten 220, 222 die Auslösespannung der ESD-Schutzvorrichtung 200 übersteigt, können ein erster Strom 302 und ein zweiter Strom 304 durch die ESD-Schutzvorrichtung 200 fließen, wie in 3 gezeigt ist. Der zweite Strom 304 kann der Hauptentladungsstrom sein und kann in der Größe viel größer sein als der erste Strom 302.
  • Insbesondere kann der erste Strom 302 gemäß der Darstellung in 3 von dem Kontaktabschnitt 2083 des zweiten Anschlussbereichs 208 durch den Wannenabschnitt 2082 und den Driftabschnitt 2081 des zweiten Anschlussbereichs 208 fließen. Der erste Strom 302 kann ferner durch einen ersten Teil des Leitfähigkeitsbereichs 204 (zwischen dem Zwischenbereich 212 und dem zweiten Anschlussbereich 208), den Driftbereich 2122 des Zwischenbereichs 212 und anschließend durch einen zweiten Teil des Leitfähigkeitsbereichs 204 (zwischen dem Zwischenbereich 212 und dem ersten Anschlussbereich 206) fließen. Danach kann der erste Strom 302 durch den Driftabschnitt 2061 und den Wannenabschnitt 2062 des ersten Anschlussbereichs 206 fließen, um den Kontaktabschnitt 2063 des ersten Anschlussbereichs 206 zu erreichen.
  • Der zweite Strom 304 kann in ähnlicher Weise vom Kontaktabschnitt 2083 des zweiten Anschlussbereichs 208 durch den Wannenabschnitt 2082 und den Driftabschnitt 2081 dieses Anschlussbereichs 208 fließen. Ähnlich wie bei dem ersten Strom 302 kann der zweite Strom 304 dann durch den ersten Teil des Leitfähigkeitsbereichs 204 fließen. Anstelle des Driftbereichs 2122 kann der zweite Strom 304 jedoch durch die vergrabene Schicht 2121 des Zwischenbereichs 212 fließen. Der zweite Strom 304 kann dann auch durch den zweiten Teil des Leitfähigkeitsbereichs 204 und weiter durch den Driftabschnitt 2061 und den Wannenabschnitt 2062 des ersten Anschlussbereichs 206 fließen, um den Kontaktabschnitt 2063 dieses Anschlussbereichs 206 zu erreichen.
  • Wenn die Spannung an dem ersten Anschlusspunkt 220 höher ist als die Spannung an dem zweiten Anschlusspunkt 222 und eine Spannungsdifferenz zwischen diesen Anschlusspunkten 220, 222 die Auslösespannung der ESD-Schutzvorrichtung 200 übersteigt, können erste und zweite Ströme, die den oben erwähnten ersten und zweiten Strömen 302, 304 ähnlich sind, durch die ESD-Schutzvorrichtung 200 fließen, außer dass die Richtungen dieser Ströme zu den oben beschriebenen entgegengesetzt sein können. Die Richtungen dieser ersten und zweiten Ströme 302, 304 und der oben beschriebenen können sich entsprechend ändern, wenn der erste Leitfähigkeitstyp und der zweite Leitfähigkeitstyp stattdessen entsprechend vom n-Typ und p-Typ sind.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 400 zum Bilden der ESD-Schutzvorrichtung 200 gemäß verschiedenen nicht beschränkenden Ausführungsformen darstellt.
  • Bei 402 kann das Substrat 202 bereitgestellt werden.
  • Bei 404 kann der Leitfähigkeitsbereich 204 innerhalb des Substrats 202 gebildet werden. Insbesondere kann der Leitfähigkeitsbereich 204 durch ein geeignetes Dotieren von einem Teil des Substrats 202 gebildet werden.
  • Bei 406 können die ersten und zweiten Anschlussbereiche 206, 208 innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs 204 gebildet werden. Insbesondere können Abschnitte des Substrats 202 mit den geeigneten Konzentrationen und Dotierstofftypen dotiert werden, um den Driftabschnitt 2061, 2081, den Wannenabschnitt 2062, 2082 und den Kontaktabschnitt 2063, 2083 von einem jeden der Anschlussbereiche 206, 208 zu bilden. Die Driftabschnitte 2061, 2081 der beiden Anschlussbereiche 206, 208 können zunächst gleichzeitig gebildet werden. Die Wannenabschnitte 2062, 2082 der beiden Endbereiche 206, 208 können dann gleichzeitig innerhalb der jeweiligen Driftabschnitte 2061, 2081 gebildet werden und die Kontaktabschnitte 2063, 2083 der beiden Endbereiche 206, 208 können anschließend innerhalb der jeweiligen Wannenabschnitte 2062, 2082 gleichzeitig gebildet werden.
  • Bei 408 kann die Feldverteilungsstruktur 210 teilweise innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs 204 zwischen den ersten und zweiten Anschlussbereichen 206, 208 gebildet werden. Insbesondere kann die vergrabene Schicht 2121 durch eine geeignete Dotierung eines Abschnitts des Substrats 202 gebildet werden und der Driftbereich 2122 kann durch eine geeignete Dotierung eines Abschnitts des Substrats 202 oberhalb der vergrabenen Schicht 2121 gebildet werden. Das Isolationselement 214 kann dann durch Oxidieren eines oberen Abschnitts des Substrats 202 gebildet werden und die leitfähigen Platten 216, 218 können durch ein Abscheiden von leitfähigem Material über dem Isolationselement 214 gebildet werden.
  • Bei 410 kann eine elektrische Verbindung zwischen der ersten leitfähigen Platte 216 und dem ersten Anschlussbereich 206 (insbesondere dem Kontaktabschnitt 2063) gebildet werden und zwischen der zweiten leitfähigen Platte 218 und dem zweiten Anschlussbereich 208 (insbesondere dem Kontaktabschnitt 2083) kann eine elektrische Verbindung gebildet werden. Diese elektrischen Verbindungen können auch die Kontaktabschnitte 2063, 2083 des ersten und zweiten Anschlussbereichs 206, 208 entsprechend mit dem ersten und zweiten Anschlusspunkt 220, 222 elektrisch verbinden.
  • Die oben beschriebene Reihenfolge für das Verfahren ist nur zur Veranschaulichung gedacht und das Verfahren ist nicht auf die oben speziell beschriebene Reihenfolge beschränkt, sofern nicht ausdrücklich etwas anders angegeben ist.
  • 5 zeigt simulierte Gleichstrom (DC) -Spannungs (I-V) -Kurven 502, 504, 506 der ESD-Schutzvorrichtung 200, die mit Hilfe von technologieunterstütztem Design (TCAD) erhalten wurden. Insbesondere werden die Kurven 502, 504, 506 erhalten, indem die Längen der seitlichen Abstände 2501 , 2502 zwischen dem Zwischenbereich 212 und jedem der ersten und zweiten Anschlussbereiche 206, 208 entsprechend auf 0,8 µm, 1,2 µm und 1,6 µm eingestellt werden. Gemäß der Darstellung in 5 kann mit zunehmender Länge der seitlichen Abstände 2501 , 2502 die Auslösespannung der ESD-Schutzvorrichtung 200 ansteigen. Dementsprechend kann die ESD-Schutzvorrichtung 200 einer höheren Durchbruchspannung standhalten, wenn die Längen der seitlichen Abstände 2501 , 2502 der Vorrichtung 200 größer sind. Daher kann die ESD-Schutzvorrichtung 200 so ausgebildet sein, dass sie seitliche Abstände 2501 , 2502 mit Längen von gleich oder größer als 1,6 µm aufweist, um einer höheren Durchbruchspannung standzuhalten.
  • 6 zeigt eine Potential- und elektrische Felddarstellung, die ein simuliertes elektrisches Feld innerhalb der ESD-Schutzvorrichtung 200 darstellt, wenn die Vorrichtung 200 an ihrem Lawinendurchbruchspunkt eingeschaltet wird. In 6 stellen die weißen Konturen die Grenzen der Verarmungsbereiche und die schwarzen Konturen die Übergangsgrenzen dar. Das simulierte elektrische Feld in 6 wird erhalten, wenn die Längen der seitlichen Abstände 2501 , 2502 auf 1,6 µm eingestellt sind und die Spannung am zweiten Anschlusspunkt 222 höher ist als die Spannung am ersten Anschlusspunkt 220 (oder mit anderen Worten, wenn das elektrische Potential in einer Richtung vom zweiten Anschlusspunkt 222 zum ersten Anschlusspunkt 220 abnimmt, wie durch den Pfeil 602 angezeigt wird). Gemäß der Darstellung in 6 kann durch die Einbeziehung der Feldverteilungsstruktur 210 die elektrische Feldverteilung innerhalb des Substrats 202 der ESD-Schutzvorrichtung 200 gleichmäßiger sein.
  • 7 zeigt eine simulierte Transmission-Line-Pulse (TLP) -Strom-Spannungs (I-V) - Kurve 702 der ESD-Schutzvorrichtung 200 und eine simulierte TLP-I-V-Kurve 704 einer unidirektionalen ESD-Schutzvorrichtung aus dem Stand der Technik. Gemäß der Darstellung in 7 ist der simulierte Fehlerstrom (am Punkt 706) der ESD-Schutzvorrichtung 200 ähnlich dem (am Punkt 708) der Vorrichtung aus dem Stand der Technik. Der Einschaltwiderstand der ESD-Schutzvorrichtung 700 ist jedoch viel niedriger als der von der Vorrichtung aus dem Stand der Technik, wie die Kurven 702, 704 zeigen. Dementsprechend hat die ESD-Schutzvorrichtung 200 eine bessere Spannungsklemmfähigkeit.
  • 8 zeigt eine simulierte Stromdichtedarstellung der ESD-Schutzvorrichtung 200, wenn der TLP-Strom ungefähr 1mA/µm beträgt und wenn die Spannung am zweiten Anschlusspunkt 222 höher ist als die am ersten Anschlusspunkt 220. Wie oben erwähnt, kann der Hauptentladungsstrom, der durch die ESD-Schutzvorrichtung 200 fließt, der zweite Strom 304 durch die vergrabene Schicht 2121 sein; wohingegen der erste Strom 302 durch den Driftbereich 2122 betragsmäßig kleiner sein kann als der zweite Strom 304. Dementsprechend ist, gemäß der Darstellung in 8, die Stromdichte innerhalb der vergrabenen Schicht 2121 viel höher als die innerhalb des Driftbereichs 2122.
  • Wie oben beschrieben, kann die ESD-Schutzvorrichtung 200 eine bidirektionale Vorrichtung sein, die in der Lage ist, eine Vorspannung mit zwei Polaritäten zu unterstützen (entweder eine positive Vorspannung, wenn die Spannung am ersten Anschlusspunkt 220 höher ist als die Spannung am zweiten Anschlusspunkt 222, oder eine negative Vorspannung, wenn die Spannung am ersten Anschlusspunkt 220 niedriger ist als die Spannung am zweiten Anschlusspunkt 222). Mit anderen Worten kann die ESD-Schutzvorrichtung 200 in der Lage sein, den Strom von der zu schützenden elektrischen Vorrichtung wegzuleiten, unabhängig von der Richtung der ESD durch die elektrische Vorrichtung. Ferner kann, wie in den 5 bis 8 gezeigt, die Feldverteilungsstruktur 210 der ESD-Schutzvorrichtung 200 dazu beitragen, das elektrische Feld in der Nähe der Oberfläche des Substrats 202 zu reduzieren. Insbesondere können die erste leitfähige Platte 216 und die zweite leitfähige Platte 218 dazu beitragen, das elektrische Feld an der Oberfläche des Substrats 202 zu modulieren und die vergrabene Schicht 2121 kann dazu beitragen, das elektrische Feld innerhalb des Substrats 202 zu modulieren. Dementsprechend kann das elektrische Feld innerhalb des Substrats 202 gleichmäßiger sein und daher kann die ESD-Schutzvorrichtung 200 einer höheren Durchbruchspannung standhalten, was in verschiedenen Hochspannungsanwendungen nützlich sein kann. Durch das gleichmäßigere elektrische Feld innerhalb des Substrats 202 kann der seitliche Abstand zwischen den Anschlussbereichen 206, 208 verringert werden, ohne dass die Durchbruchspannung, der die Vorrichtung 200 standhalten kann, wesentlich beeinträchtigt wird. Dies wiederum trägt dazu bei, den Einschaltwiderstand der ESD-Schutzvorrichtung 200 zu senken und den Ausfallstrom dieser Vorrichtung 200 zu erhöhen. Die ESD-Schutzvorrichtung 200 kann daher eine bessere Klemmfähigkeit aufweisen und kompakter sein, mit einer mindestens 50%igen Reduzierung der Siliziumgrundfläche im Vergleich zu Vorrichtungen aus dem Stand der Technik.
  • 9 zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht einer ESD-Schutzvorrichtung 900 gemäß alternativen, nicht beschränkenden Ausführungsformen. Die ESD-Schutzvorrichtung 900 ist der ESD-Schutzvorrichtung 200 ähnlich und daher sind die gemeinsamen Merkmale mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und müssen nicht diskutiert werden.
  • Im Vergleich zur ESD-Schutzvorrichtung 200 kann die ESD-Schutzvorrichtung 900 ferner einen vergrabenen Bereich 902 umfassen, der innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs 204 angeordnet ist. Der vergrabene Bereich 902 kann von dem ersten Anschlussbereich 206 und dem zweiten Anschlussbereich 208 vertikal beabstandet sein. Mit anderen Worten kann ein Teil des Leitfähigkeitsbereichs 204 zwischen den Anschlussbereichen 206, 208 und dem vergrabenen Bereich 902 angeordnet sein. Die Dotierstoffkonzentration des vergrabenen Bereichs 902 kann höher sein als die des Leitfähigkeitsbereichs 204. Während beispielsweise der Leitfähigkeitsbereich 204 eine Dotierstoffkonzentration von etwa 5E15 cm-3 bis etwa 5E16 cm-3 aufweisen kann, kann der vergrabene Bereich 902 eine Dotierstoffkonzentration von etwa 1E18 cm-3 bis etwa 1E20 cm-3 aufweisen.
  • 10 zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht einer ESD-Schutzvorrichtung 1000 gemäß alternativen, nicht beschränkenden Ausführungsformen. Die ESD-Schutzvorrichtung 1000 ist der ESD-Schutzvorrichtung 200 ähnlich und daher sind die gemeinsamen Merkmale mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und müssen nicht diskutiert werden.
  • Im Vergleich zu der ESD-Schutzvorrichtung 200 kann das Isolationselement 214 in der ESD-Schutzvorrichtung 1000 ein Flachgrabenisolationselement (STI-Element) anstelle eines LOCOS-Elements umfassen. Ferner kann das Isolationselement 214 vollständig innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs 204 angeordnet sein. Das Isolationselement 214 kann sich in ähnlicher Weise durchgehend zwischen den Kontaktabschnitten 2063, 2083 des ersten Anschlussbereichs 206 und des zweiten Anschlussbereichs 208 erstrecken. Insbesondere kann sich das Isolationselement 214 über die Driftbereiche 2061, 2081 dieser Anschlussbereiche 206, 208 erstrecken, um an die jeweiligen Kontaktabschnitte 2063, 2083 anzuschließen. Gemäß der Darstellung in 10 kann sich das Isolationselement 214 teilweise in die Kontaktabschnitte 2063, 2083 erstrecken. Ferner kann sich das Isolationselement 214 auch vertikal in die Wannenabschnitte 2062, 2082 erstrecken.
  • 11 zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht einer ESD-Schutzvorrichtung 1100 gemäß alternativen, nicht beschränkenden Ausführungsformen. Die ESD-Schutzvorrichtung 1100 ist der ESD-Schutzvorrichtung 200 ähnlich und daher sind die gemeinsamen Merkmale mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und müssen nicht diskutiert werden.
  • Im Vergleich zu der ESD-Schutzvorrichtung 200 kann in der ESD-Schutzvorrichtung 1100 das Isolationselement 214 ein Feldoxidabscheidungs (FOD) -element anstelle eines LOCOS-Elements umfassen. Ferner kann das Isolationselement 214 vollständig über dem Substrat 202 angeordnet sein. Das Isolationselement 214 kann sich in ähnlicher Weise kontinuierlich zwischen den Kontaktabschnitten 2063, 2083 des ersten Anschlussbereichs 206 und des zweiten Anschlussbereichs 208 erstrecken. Gemäß der Darstellung in 11 kann das Isolationselement 214 teilweise mit den Kontaktabschnitten 2063, 2083 überlappen. Insbesondere kann sich das Isolationselement 214 über den Driftbereich 2061 des ersten Anschlussbereichs 206 erstrecken, um mit dem Kontaktabschnitt 2063 des ersten Anschlussbereichs 206 zu überlappen, und es kann sich über den Driftbereich 2081 des zweiten Anschlussbereichs 208 erstrecken, um mit dem Kontaktabschnitt 2083 des zweiten Anschlussbereichs 208 zu überlappen.
  • Die Erfindung kann in anderen speziellen Formen ausgeführt sein, ohne vom Wesen oder den wesentlichen Merkmalen davon abzuweichen. Die vorstehenden Ausführungsformen sind daher in jeder Hinsicht anschaulich und nicht als Einschränkung der hierin beschriebenen Erfindung zu betrachten. Der Umfang der Erfindung wird daher eher durch die beigefügten Ansprüche als durch die vorangehende Beschreibung angegeben und alle Änderungen, die in den Bedeutungs- und Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sollen davon umfasst sein.

Claims (20)

  1. Elektrostatische Entladungsschutz (ESD) -vorrichtung, umfassend: ein Substrat mit einem darin angeordneten Leitfähigkeitsbereich einen ersten Anschlussbereich und einen zweiten Anschlussbereich, die innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs angeordnet sind; und eine Feldverteilungsstruktur, umfassend: einen Zwischenbereich, der innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs zwischen dem ersten Anschlussbereich und dem zweiten Anschlussbereich angeordnet ist ein Isolationselement, das über dem Zwischenbereich angeordnet ist; und eine erste leitfähige Platte und eine zweite leitfähige Platte, die über dem Isolationselement angeordnet sind; wobei die erste leitfähige Platte mit dem ersten Anschlussbereich elektrisch verbunden ist und die zweite leitfähige Platte mit dem zweiten Anschlussbereich elektrisch verbunden ist.
  2. ESD-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Abschnitt des Leitfähigkeitsbereichs zwischen dem Zwischenbereich und dem ersten Anschlussbereich angeordnet ist; und wobei ein anderer Abschnitt des Leitfähigkeitsbereichs zwischen dem Zwischenbereich und dem zweiten Anschlussbereich angeordnet ist.
  3. ESD-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein erster seitlicher Abstand zwischen dem Zwischenbereich und dem ersten Anschlussbereich angeordnet ist; und wobei ein zweiter seitlicher Abstand zwischen dem Zwischenbereich und dem zweiten Anschlussbereich angeordnet ist.
  4. ESD-Schutzvorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine Länge des ersten seitlichen Abstands und eine Länge des zweiten seitlichen Abstands ungefähr gleich sind.
  5. ESD-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Zwischenbereich eine vergrabene Schicht und einen über der vergrabenen Schicht angeordneten Driftbereich umfasst.
  6. ESD-Schutzvorrichtung nach Anspruch 5, wobei eine erste Seite des Driftbereichs und eine erste Seite der vergrabenen Schicht vertikal ausgerichtet sind, und eine zweite Seite gegenüber der ersten Seite des Driftbereichs und eine zweite Seite gegenüber der ersten Seite der vergrabenen Schicht vertikal ausgerichtet sind.
  7. ESD-Schutzvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Substrat, der erste Anschlussbereich, der zweite Anschlussbereich und die vergrabene Schicht einen ersten Leitfähigkeitstyp aufweisen; und wobei der Leitfähigkeitsbereich und der Driftbereich einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweisen, der sich von dem ersten Leitfähigkeitstyp unterscheidet.
  8. ESD-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Isolationselement an den ersten Anschlussbereich und den zweiten Anschlussbereich angrenzt.
  9. ESD-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich das Isolationselement durchgehend zwischen dem ersten Anschlussbereich und dem zweiten Anschlussbereich erstreckt.
  10. ESD-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leitfähigkeitsbereich eine Hochspannungswanne umfasst.
  11. ESD-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen vergrabenen Bereich, der innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs angeordnet ist.
  12. ESD-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder von dem ersten Anschlussbereich und dem zweiten Anschlussbereich umfasst: einen Driftabschnitt; einen Wannenabschnitt, der innerhalb des Driftabschnitts angeordnet ist; und einen Kontaktabschnitt, der innerhalb des Wannenabschnitts angeordnet ist.
  13. ESD-Schutzvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die erste leitfähige Platte mit dem Kontaktabschnitt des ersten Anschlussbereichs elektrisch verbunden ist; und wobei die zweite leitfähige Platte mit dem Kontaktabschnitt des zweiten Anschlussbereichs elektrisch verbunden ist.
  14. ESD-Schutzvorrichtung nach Anspruch 12, wobei sich das Isolationselement zwischen dem Kontaktabschnitt des ersten Anschlussbereichs und dem Kontaktabschnitt des zweiten Anschlussbereichs erstreckt.
  15. ESD-Schutzvorrichtung nach Anspruch 14, wobei sich das Isolationselement über den Driftbereich des ersten Anschlussbereichs und über den Driftbereich des zweiten Anschlussbereichs erstreckt.
  16. ESD-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Isolationselement ein Element zur lokalen Oxidation von Silizium (LOCOS) umfasst; und wobei das Isolationselement teilweise innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs angeordnet ist.
  17. ESD-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Isolationselement ein Flachgrabenisolationselement (STI-Element) umfasst; und wobei das Isolationselement vollständig innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs angeordnet ist.
  18. ESD-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Isolationselement ein Feldoxidabscheidungselement (FOD-Element) umfasst; und wobei das Isolationselement vollständig über dem Substrat angeordnet ist.
  19. ESD-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Teil der ersten leitfähigen Platte in vertikaler Ausrichtung zu einem ersten p-n-Übergang zwischen der vergrabenen Schicht und dem Leitfähigkeitsbereich ist; und wobei zumindest ein Teil der zweiten leitfähigen Platte in vertikaler Ausrichtung zu einem zweiten p-n-Übergang zwischen der vergrabenen Schicht und dem Leitfähigkeitsbereich ist.
  20. Verfahren zum Bilden einer ESD-Schutzvorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: ein Bereitstellen eines Substrats; ein Bilden eines Leitfähigkeitsbereichs innerhalb des Substrats; ein Bilden eines ersten Anschlussbereichs und eines zweiten Anschlussbereichs innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs ein Bilden einer Feldverteilungsstruktur, umfassend: einen Zwischenbereich innerhalb des Leitfähigkeitsbereichs zwischen dem ersten Anschlussbereich und dem zweiten Anschlussbereich; ein Isolationselement über dem Zwischenbereich; und eine erste leitfähige Platte und eine zweite leitfähige Platte über dem Isolationselement; und ein Bilden einer elektrischen Verbindung zwischen der ersten leitfähigen Platte und dem ersten Anschlussbereich; und ein Bilden einer elektrischen Verbindung zwischen der zweiten leitfähigen Platte und dem zweiten Anschlussbereich.
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