TWI686915B - Semiconductor structures - Google Patents
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Abstract
Description
本發明係有關於一種半導體結構,特別是有關於一種可有效提高靜電放電防護的半導體結構。 The invention relates to a semiconductor structure, in particular to a semiconductor structure that can effectively improve the protection of electrostatic discharge.
靜電放電(electrostatic discharge,ESD)是造成大多數電子元件故障與損壞的主因。靜電放電的產生是很難避免的,舉例來說,電子元件在作動過程中極易累積靜電,尤其是對於不易開啟(turn on)的高電壓元件,如此使得電子元件很容易遭到靜電放電的破壞,例如靜電放電電流(ESD current)造成電晶體元件的燒毀。因此,一般積體電路須進一步搭配適當的靜電放電防護設計,以避免積體電路遭受靜電放電的威脅與破壞。 Electrostatic discharge (ESD) is the main cause of most electronic components failure and damage. The generation of electrostatic discharge is difficult to avoid. For example, electronic components are extremely easy to accumulate static electricity during operation, especially for high-voltage components that are not easy to turn on (turn on), which makes electronic components vulnerable to electrostatic discharge. Destruction, such as electrostatic discharge current (ESD current), causes the transistor element to burn out. Therefore, general integrated circuits must be further equipped with appropriate ESD protection design to prevent the integrated circuits from being threatened and destroyed by electrostatic discharge.
因此,開發一種可有效提高靜電放電防護的半導體結構是眾所期待的。 Therefore, the development of a semiconductor structure that can effectively improve the electrostatic discharge protection is expected.
根據本發明的一實施例,提供一種半導體結構。該半導體結構,包括:一基板,具有一第一摻雜型態;一金屬層,形成於該基板的表面;一閘極,形成於該基板上;一汲極,形成於該基板中,位於該閘極的一側,並與該金屬層相鄰;一源極,形成於該基板中,位於該閘極的另一側;以及一第一摻雜區,形成於該基板中,包圍該金屬層與該汲極,該第一摻雜 區具有一第二摻雜型態,且該第二摻雜型態與該第一摻雜型態不同。 According to an embodiment of the invention, a semiconductor structure is provided. The semiconductor structure includes: a substrate having a first doping type; a metal layer formed on the surface of the substrate; a gate electrode formed on the substrate; a drain electrode formed in the substrate and located at One side of the gate is adjacent to the metal layer; a source is formed in the substrate on the other side of the gate; and a first doped region is formed in the substrate to surround the Metal layer and the drain, the first doping The region has a second doping type, and the second doping type is different from the first doping type.
根據部分實施例,上述金屬層包括金屬矽化物(silicide)。 According to some embodiments, the metal layer includes a metal silicide.
根據部分實施例,上述源極與上述汲極為N摻雜,上述基板的第一摻雜型態為P摻雜,上述第一摻雜區的第二摻雜型態為N摻雜。 According to some embodiments, the source electrode and the drain electrode are N-doped, the first doped type of the substrate is P-doped, and the second doped type of the first doped region is N-doped.
根據部分實施例,上述源極與上述汲極為P摻雜,上述基板的第一摻雜型態為N摻雜,上述第一摻雜區的第二摻雜型態為P摻雜。 According to some embodiments, the source electrode and the drain electrode are P-doped, the first doped type of the substrate is N-doped, and the second doped type of the first doped region is P-doped.
根據部分實施例,本發明半導體結構更包括一隔離結構(isolation),形成於上述第一摻雜區內,位於上述汲極的一側。 According to some embodiments, the semiconductor structure of the present invention further includes an isolation structure (isolation) formed in the first doped region on one side of the drain.
根據部分實施例,上述第一摻雜區的摻雜濃度與上述汲極的摻雜濃度相同。 According to some embodiments, the doping concentration of the first doping region is the same as the doping concentration of the drain.
根據部分實施例,上述第一摻雜區的摻雜濃度與上述汲極的摻雜濃度不同。 According to some embodiments, the doping concentration of the first doping region is different from the doping concentration of the drain.
根據本發明的一實施例,提供一種半導體結構。該半導體結構,包括:一基板,具有一第一摻雜型態;一金屬層,形成於該基板的表面;一第一摻雜區,形成於該基板中,並與該金屬層相鄰;一第二摻雜區,形成於該基板中,相對於該第一摻雜區;以及一第三摻雜區,形成於該基板中,包圍該金屬層與該第一摻雜區,該第三摻雜區具有一第二摻雜型態,且該第二摻雜型態與該第一摻雜型態不同。 According to an embodiment of the invention, a semiconductor structure is provided. The semiconductor structure includes: a substrate having a first doping type; a metal layer formed on the surface of the substrate; a first doped region formed in the substrate and adjacent to the metal layer; A second doped region is formed in the substrate relative to the first doped region; and a third doped region is formed in the substrate, surrounding the metal layer and the first doped region, the first The three doped regions have a second doped type, and the second doped type is different from the first doped type.
根據部分實施例,上述第一摻雜區與上述第二摻雜區為N摻雜,上述基板的第一摻雜型態為P摻雜,上述第三摻雜區的第二摻雜型態為N摻雜。 According to some embodiments, the first doped region and the second doped region are N-doped, the first doped type of the substrate is P-doped, and the second doped type of the third doped region N-doped.
根據部分實施例,上述第一摻雜區與上述第二摻雜區為P摻雜,上述基板的第一摻雜型態為N摻雜,上述第三摻雜區的第二摻雜型態為P摻雜。 According to some embodiments, the first doped region and the second doped region are P-doped, the first doped type of the substrate is N-doped, and the second doped type of the third doped region P-doped.
根據部分實施例,本發明半導體結構更包括一隔離結構,形成於上述第三摻雜區內,位於上述第一摻雜區的一側。 According to some embodiments, the semiconductor structure of the present invention further includes an isolation structure formed in the third doped region on one side of the first doped region.
根據部分實施例,上述第三摻雜區的摻雜濃度與上述第一摻雜區的摻雜濃度相同。 According to some embodiments, the doping concentration of the third doping region is the same as the doping concentration of the first doping region.
根據部分實施例,上述第三摻雜區的摻雜濃度與上述第一摻雜區的摻雜濃度不同。 According to some embodiments, the doping concentration of the third doping region is different from the doping concentration of the first doping region.
根據部分實施例,上述第一摻雜區為P摻雜,上述第二摻雜區為N摻雜,上述基板的第一摻雜型態為P摻雜,上述第三摻雜區的第二摻雜型態為N摻雜。 According to some embodiments, the first doped region is P doped, the second doped region is N doped, the first doped type of the substrate is P doped, and the second doped region of the third doped region The doping type is N doping.
根據部分實施例,上述第一摻雜區為N摻雜,上述第二摻雜區為P摻雜,上述基板的第一摻雜型態為N摻雜,上述第三摻雜區的第二摻雜型態為P摻雜。 According to some embodiments, the first doped region is N-doped, the second doped region is P-doped, the first doped type of the substrate is N-doped, and the second doped region of the third doped region The doping type is P doping.
本發明提出結合蕭特基二極體(Schottky diode)與高電壓MOS電晶體(NMOS或PMOS)的整合型半導體結構。利用蕭特基二極體的高電流特性來散逸元件於作動過程中所產生的靜電放電電流(ESD current),且結構中利用摻雜濃度較低、摻雜範圍較大的摻雜區包圍蕭特基二極體,以降低蕭特基二極 體漏電的可能。此整合型半導體結構藉由蕭特基二極體與MOS電晶體兩者在結構、功能上的互益特性,不但保有高電壓MOS電晶體的驅動能力,能有效散逸靜電放電電流之外,亦可避免蕭特基二極體的漏電。本發明亦提出結合蕭特基二極體與NPN型或PNP型雙載子接面電晶體(BJT)的應用模式以及結合蕭特基二極體與矽控整流器(SCR)的應用模式。 The present invention proposes an integrated semiconductor structure combining a Schottky diode (Schottky diode) and a high-voltage MOS transistor (NMOS or PMOS). The high current characteristics of Schottky diodes are used to dissipate the electrostatic discharge current (ESD current) generated during the operation of the device, and the structure is surrounded by a doped region with a lower doping concentration and a larger doping range. Ukiji diode to reduce Schottky diode The possibility of body leakage. This integrated semiconductor structure not only retains the driving capability of high-voltage MOS transistors, but also effectively dissipates the electrostatic discharge current due to the structural and functional mutual benefits of Schottky diodes and MOS transistors. It can avoid the leakage of Schottky diode. The invention also proposes an application mode combining a Schottky diode and an NPN or PNP type double carrier junction transistor (BJT) and an application mode combining a Schottky diode and a silicon controlled rectifier (SCR).
為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂,下文特舉一較佳實施例,並配合所附的圖式,作詳細說明如下。 In order to make the above objects, features and advantages of the present invention more comprehensible, a preferred embodiment is described below in conjunction with the accompanying drawings, which are described in detail below.
10、100‧‧‧半導體結構 10.100‧‧‧Semiconductor structure
12、120‧‧‧基板 12, 120‧‧‧ substrate
14、140‧‧‧金屬層 14.140‧‧‧Metal layer
16‧‧‧第一閘極 16‧‧‧First gate
16’‧‧‧第二閘極 16’‧‧‧second gate
18‧‧‧第一汲極 18‧‧‧ First Jiji
18’‧‧‧第二汲極 18’‧‧‧Second Jiji
20‧‧‧第一源極 20‧‧‧First source
20’‧‧‧第二源極 20’‧‧‧Second source
22‧‧‧第一摻雜區 22‧‧‧First doped area
24‧‧‧第一N型金氧半(NMOS)場效電晶體 24‧‧‧First N-type metal oxide semi-conductor (NMOS) field effect transistor
24’‧‧‧第二N型金氧半(NMOS)場效電晶體 24’‧‧‧Second N-type metal oxide semi-oxide (NMOS) field effect transistor
26、260‧‧‧蕭特基二極體 26、260‧‧‧Schottky diode
28、280‧‧‧隔離結構 28、280‧‧‧Isolated structure
30‧‧‧第一P型金氧半(PMOS)場效電晶體 30‧‧‧First P-type metal oxide semi-oxide (PMOS) field effect transistor
30’‧‧‧第二P型金氧半(PMOS)場效電晶體 30’‧‧‧Second P-type metal oxide semi-oxide (PMOS) field effect transistor
180‧‧‧第一摻雜區 180‧‧‧First doped area
200‧‧‧第二摻雜區 200‧‧‧Second doped area
220‧‧‧第三摻雜區 220‧‧‧The third doped region
240‧‧‧NPN型雙載子接面電晶體 240‧‧‧NPN double carrier junction transistor
250‧‧‧PNP型雙載子接面電晶體 250‧‧‧PNP type double carrier junction transistor
270‧‧‧矽控整流器 270‧‧‧Silicon controlled rectifier
第1圖係根據本發明的一實施例,一種半導體結構的剖面示意圖;第2圖係根據本發明的一實施例,一種半導體結構的剖面示意圖;第3圖係根據本發明的一實施例,一種半導體結構的剖面示意圖;第4圖係根據本發明的一實施例,一種半導體結構的剖面示意圖;第5圖係根據本發明的一實施例,一種半導體結構的剖面示意圖;第6圖係根據本發明的一實施例,一種半導體結構的剖面示意圖;第7圖係根據本發明的一實施例,一種半導體結構的剖面 示意圖;第8圖係根據本發明的一實施例,一種半導體結構的剖面示意圖;第9圖係根據本發明的一實施例,一種半導體結構的剖面示意圖;第10圖係根據本發明的一實施例,一種半導體結構的剖面示意圖;第11圖係根據本發明的一實施例,一種半導體結構的剖面示意圖;第12圖係根據本發明的一實施例,一種半導體結構的剖面示意圖。 Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor structure according to an embodiment of the present invention; Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor structure according to an embodiment of the present invention; Fig. 3 is an embodiment of the present invention, A schematic cross-sectional view of a semiconductor structure; Figure 4 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor structure according to an embodiment of the present invention; Figure 5 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor structure according to an embodiment of the present invention; Figure 6 is based on An embodiment of the present invention, a schematic cross-sectional view of a semiconductor structure; FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor structure according to an embodiment of the present invention FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor structure according to an embodiment of the present invention; FIG. 9 is a cross-sectional schematic view of a semiconductor structure according to an embodiment of the present invention; FIG. 10 is an implementation according to the present invention For example, a schematic cross-sectional view of a semiconductor structure; FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor structure according to an embodiment of the present invention; FIG. 12 is a cross-sectional schematic view of a semiconductor structure according to an embodiment of the present invention.
請參閱第1圖,根據本發明多個實施例中的其中之一,提供一種半導體結構10。第1圖為半導體結構10的剖面示意圖。
Please refer to FIG. 1, according to one of the embodiments of the present invention, a
如第1圖所示,在本實施例中,半導體結構10包括基板12、金屬層14、第一閘極16、第一汲極18、第一源極20、第二閘極16’、第二汲極18’、第二源極20’、以及第一摻雜區22。基板12的摻雜型態為P摻雜。金屬層14形成於基板12的表面。第一閘極16與第二閘極16’形成於基板12上。第一汲極18與第二汲極18’形成於基板12中,分別位於第一閘極16與第二閘極16’的一側,並與金屬層14相鄰。第一源極20與第二源極20’形成於基板12中,分別位於第一閘極16與第二閘極16’的另一側,並與金屬層14相鄰。第一汲極18、第二汲極18’、第一源極20、
以及第二源極20’的摻雜型態為N摻雜。第一摻雜區22形成於基板12中,包圍金屬層14、第一汲極18與第二汲極18’,且第一摻雜區22的摻雜型態為N摻雜。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, the
在部分實施例中,基板12可包括矽基板或其他適合的基板材料。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層14可包括金屬矽化物(silicide)。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層14位於第一汲極18、第二汲極18’、第一源極20、以及第二源極20’的頂部,即第一汲極18、第二汲極18’、第一源極20、以及第二源極20’藉由金屬層14與外部電路(未圖示)連接。
In some embodiments, the
在部分實施例中,第一摻雜區22的摻雜濃度與第一汲極18、第二汲極18’的摻雜濃度相同。
In some embodiments, the doping concentration of the first
在部分實施例中,第一摻雜區22的摻雜濃度與第一汲極18、第二汲極18’的摻雜濃度不同,舉例來說,第一摻雜區22的摻雜濃度低於第一汲極18、第二汲極18’的摻雜濃度。
In some embodiments, the doping concentration of the
在本實施例中,第一閘極16與N摻雜的第一汲極18以及第一源極20構成第一N型金氧半(NMOS)場效電晶體24。第二閘極16’與N摻雜的第二汲極18’以及第二源極20’構成第二N型金氧半(NMOS)場效電晶體24’。金屬層14與N摻雜的第一摻雜區22構成蕭特基二極體(Schottky diode)26。因此,半導體結構10同時包含NMOS場效電晶體(24、24’)與蕭特基二極體26。
In this embodiment, the
請參閱第2圖,根據本發明多個實施例中的其中之一,提供一種半導體結構10。第2圖為半導體結構10的剖面示意圖。
Please refer to FIG. 2, according to one of the embodiments of the present invention, a
如第2圖所示,在本實施例中,半導體結構10包括基板12、金屬層14、第一閘極16、第一汲極18、第一源極20、第二閘極16’、第二汲極18’、第二源極20’、第一摻雜區22、以及隔離結構28。基板12的摻雜型態為P摻雜。金屬層14形成於基板12的表面。第一閘極16與第二閘極16’形成於基板12上。第一汲極18與第二汲極18’形成於基板12中,分別位於第一閘極16與第二閘極16’的一側,並與金屬層14相鄰。第一源極20與第二源極20’形成於基板12中,分別位於第一閘極16與第二閘極16’的另一側,並與金屬層14相鄰。第一汲極18、第二汲極18’、第一源極20、以及第二源極20’的摻雜型態為N摻雜。第一摻雜區22形成於基板12中,包圍金屬層14、第一汲極18與第二汲極18’,且第一摻雜區22的摻雜型態為N摻雜。隔離結構28形成於第一摻雜區22內,位於第一汲極18與第二汲極18’的一側。
As shown in FIG. 2, in this embodiment, the
在部分實施例中,基板12可包括矽基板或其他適合的基板材料。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層14可包括金屬矽化物(silicide)。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層14位於第一汲極18、第二汲極18’、第一源極20、以及第二源極20’的頂部,即第一汲極18、第二汲極18’、第一源極20、以及第二源極20’藉由金屬
層14與外部電路(未圖示)連接。
In some embodiments, the
在部分實施例中,第一摻雜區22的摻雜濃度與第一汲極18、第二汲極18’的摻雜濃度相同。
In some embodiments, the doping concentration of the first
在部分實施例中,第一摻雜區22的摻雜濃度與第一汲極18、第二汲極18’的摻雜濃度不同,舉例來說,第一摻雜區22的摻雜濃度低於第一汲極18、第二汲極18’的摻雜濃度。
In some embodiments, the doping concentration of the
在部分實施例中,隔離結構28可包括任何適當的絕緣材料。
In some embodiments, the
在部分實施例中,隔離結構28向下延伸超過第一汲極18與第二汲極18’。
In some embodiments, the
在本實施例中,第一閘極16與N摻雜的第一汲極18以及第一源極20構成第一N型金氧半(NMOS)場效電晶體24。第二閘極16’與N摻雜的第二汲極18’以及第二源極20’構成第二N型金氧半(NMOS)場效電晶體24’。金屬層14與N摻雜的第一摻雜區22構成蕭特基二極體(Schottky diode)26。因此,半導體結構10同時包含NMOS場效電晶體(24、24’)與蕭特基二極體26。
In this embodiment, the
請參閱第3圖,根據本發明多個實施例中的其中之一,提供一種半導體結構10。第3圖為半導體結構10的剖面示意圖。
Referring to FIG. 3, according to one of the embodiments of the present invention, a
如第3圖所示,在本實施例中,半導體結構10包括基板12、金屬層14、第一閘極16、第一汲極18、第一源極20、第二閘極16’、第二汲極18’、第二源極20’、以及第一摻雜區22。
基板12的摻雜型態為N摻雜。金屬層14形成於基板12的表面。第一閘極16與第二閘極16’形成於基板12上。第一汲極18與第二汲極18’形成於基板12中,分別位於第一閘極16與第二閘極16’的一側,並與金屬層14相鄰。第一源極20與第二源極20’形成於基板12中,分別位於第一閘極16與第二閘極16’的另一側,並與金屬層14相鄰。第一汲極18、第二汲極18’、第一源極20、以及第二源極20’的摻雜型態為P摻雜。第一摻雜區22形成於基板12中,包圍金屬層14、第一汲極18與第二汲極18’,且第一摻雜區22的摻雜型態為P摻雜。
As shown in FIG. 3, in this embodiment, the
在部分實施例中,基板12可包括矽基板或其他適合的基板材料。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層14可包括金屬矽化物(silicide)。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層14位於第一汲極18、第二汲極18’、第一源極20、以及第二源極20’的頂部,即第一汲極18、第二汲極18’、第一源極20、以及第二源極20’藉由金屬層14與外部電路(未圖示)連接。
In some embodiments, the
在部分實施例中,第一摻雜區22的摻雜濃度與第一汲極18、第二汲極18’的摻雜濃度相同。
In some embodiments, the doping concentration of the first
在部分實施例中,第一摻雜區22的摻雜濃度與第一汲極18、第二汲極18’的摻雜濃度不同,舉例來說,第一摻雜區22的摻雜濃度低於第一汲極18、第二汲極18’的摻雜濃度。
In some embodiments, the doping concentration of the
在本實施例中,第一閘極16與P摻雜的第一汲極18
以及第一源極20構成第一P型金氧半(PMOS)場效電晶體30。第二閘極16’與P摻雜的第二汲極18’以及第二源極20’構成第二P型金氧半(PMOS)場效電晶體30’。金屬層14與P摻雜的第一摻雜區22構成蕭特基二極體(Schottky diode)26。因此,半導體結構10同時包含PMOS場效電晶體(30、30’)以及蕭特基二極體26。
In this embodiment, the
請參閱第4圖,根據本發明多個實施例中的其中之一,提供一種半導體結構10。第4圖為半導體結構10的剖面示意圖。
Referring to FIG. 4, according to one of the embodiments of the present invention, a
如第4圖所示,在本實施例中,半導體結構10包括基板12、金屬層14、第一閘極16、第一汲極18、第一源極20、第二閘極16’、第二汲極18’、第二源極20’、第一摻雜區22、以及隔離結構28。基板12的摻雜型態為N摻雜。金屬層14形成於基板12的表面。第一閘極16與第二閘極16’形成於基板12上。第一汲極18與第二汲極18’形成於基板12中,分別位於第一閘極16與第二閘極16’的一側,並與金屬層14相鄰。第一源極20與第二源極20’形成於基板12中,分別位於第一閘極16與第二閘極16’的另一側,並與金屬層14相鄰。第一汲極18、第二汲極18’、第一源極20、以及第二源極20’的摻雜型態為P摻雜。第一摻雜區22形成於基板12中,包圍金屬層14、第一汲極18與第二汲極18’,且第一摻雜區22的摻雜型態為P摻雜。隔離結構28形成於第一摻雜區22內,位於第一汲極18與第二汲極18’的一側。
As shown in FIG. 4, in this embodiment, the
在部分實施例中,基板12可包括矽基板或其他適
合的基板材料。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層14可包括金屬矽化物(silicide)。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層14位於第一汲極18、第二汲極18’、第一源極20、以及第二源極20’的頂部,即第一汲極18、第二汲極18’、第一源極20、以及第二源極20’藉由金屬層14與外部電路(未圖示)連接。
In some embodiments, the
在部分實施例中,第一摻雜區22的摻雜濃度與第一汲極18、第二汲極18’的摻雜濃度相同。
In some embodiments, the doping concentration of the first
在部分實施例中,第一摻雜區22的摻雜濃度與第一汲極18、第二汲極18’的摻雜濃度不同,舉例來說,第一摻雜區22的摻雜濃度低於第一汲極18、第二汲極18’的摻雜濃度。
In some embodiments, the doping concentration of the
在部分實施例中,隔離結構28可包括任何適當的絕緣材料。
In some embodiments, the
在部分實施例中,隔離結構28向下延伸超過第一汲極18與第二汲極18’。
In some embodiments, the
在本實施例中,第一閘極16與P摻雜的第一汲極18以及第一源極20構成第一P型金氧半(PMOS)場效電晶體30。第二閘極16’與P摻雜的第二汲極18’以及第二源極20’構成第二P型金氧半(PMOS)場效電晶體30’。金屬層14與P摻雜的第一摻雜區22構成蕭特基二極體(Schottky diode)26。因此,半導體結構10同時包含PMOS場效電晶體(30、30’)以及蕭特基二極體26。
In this embodiment, the
請參閱第5圖,根據本發明多個實施例中的其中之一,提供一種半導體結構100。第5圖為半導體結構100的剖面示意圖。
Please refer to FIG. 5, according to one of the embodiments of the present invention, a
如第5圖所示,在本實施例中,半導體結構100包括基板120、金屬層140、多個第一摻雜區180、多個第二摻雜區200、以及第三摻雜區220。基板120的摻雜型態為P摻雜。金屬層140形成於基板120的表面。第一摻雜區180形成於基板120中,並與金屬層140相鄰。第二摻雜區200形成於基板120中,相對於第一摻雜區180,並與金屬層140相鄰。第一摻雜區180與第二摻雜區200的摻雜型態為N摻雜。第三摻雜區220形成於基板120中,並包圍金屬層140與第一摻雜區180,且第三摻雜區220的摻雜型態為N摻雜。
As shown in FIG. 5, in this embodiment, the
在部分實施例中,基板120可包括矽基板或其他適合的基板材料。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層140可包括金屬矽化物(silicide)。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層140位於第一摻雜區180與第二摻雜區200的頂部,即第一摻雜區180與第二摻雜區200藉由金屬層140與外部電路(未圖示)連接。
In some embodiments, the
在部分實施例中,第三摻雜區220的摻雜濃度與第一摻雜區180的摻雜濃度相同。
In some embodiments, the doping concentration of the
在部分實施例中,第三摻雜區220的摻雜濃度與第一摻雜區180的摻雜濃度不同,舉例來說,第三摻雜區220的摻雜濃度低於第一摻雜區180的摻雜濃度。
In some embodiments, the doping concentration of the
在本實施例中,N摻雜的第一摻雜區180、N摻雜的第三摻雜區220、P摻雜的基板120、以及N摻雜的第二摻雜區200構成NPN型雙載子接面電晶體(bipolar junction transistor,BJT)240。金屬層140與N摻雜的第三摻雜區220構成蕭特基二極體(Schottky diode)260。因此,半導體結構100同時包含NPN型雙載子接面電晶體240與蕭特基二極體260。
In this embodiment, the N-doped first doped
請參閱第6圖,根據本發明多個實施例中的其中之一,提供一種半導體結構100。第6圖為半導體結構100的剖面示意圖。
Referring to FIG. 6, according to one of the embodiments of the present invention, a
如第6圖所示,在本實施例中,半導體結構100包括基板120、金屬層140、多個第一摻雜區180、多個第二摻雜區200、第三摻雜區220、以及隔離結構280。基板120的摻雜型態為P摻雜。金屬層140形成於基板120的表面。第一摻雜區180形成於基板120中,並與金屬層140相鄰。第二摻雜區200形成於基板120中,相對於第一摻雜區180,並與金屬層140相鄰。第一摻雜區180與第二摻雜區200的摻雜型態為N摻雜。第三摻雜區220形成於基板120中,並包圍金屬層140與第一摻雜區180,且第三摻雜區220的摻雜型態為N摻雜。隔離結構280形成於第三摻雜區220內,位於第一摻雜區180的一側。
As shown in FIG. 6, in this embodiment, the
在部分實施例中,基板120可包括矽基板或其他適合的基板材料。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層140可包括金屬矽化物(silicide)。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層140位於第一摻雜區180
與第二摻雜區200的頂部,即第一摻雜區180與第二摻雜區200藉由金屬層140與外部電路(未圖示)連接。
In some embodiments, the
在部分實施例中,第三摻雜區220的摻雜濃度與第一摻雜區180的摻雜濃度相同。
In some embodiments, the doping concentration of the
在部分實施例中,第三摻雜區220的摻雜濃度與第一摻雜區180的摻雜濃度不同,舉例來說,第三摻雜區220的摻雜濃度低於第一摻雜區180的摻雜濃度。
In some embodiments, the doping concentration of the
在部分實施例中,隔離結構280可包括任何適當的絕緣材料。
In some embodiments, the
在部分實施例中,隔離結構280向下延伸超過第一摻雜區180。
In some embodiments, the
在本實施例中,N摻雜的第一摻雜區180、N摻雜的第三摻雜區220、P摻雜的基板120、以及N摻雜的第二摻雜區200構成NPN型雙載子接面電晶體(bipolar junction transistor,BJT)240。金屬層140與N摻雜的第三摻雜區220構成蕭特基二極體(Schottky diode)260。因此,半導體結構100同時包含NPN型雙載子接面電晶體240與蕭特基二極體260。
In this embodiment, the N-doped first doped
請參閱第7圖,根據本發明多個實施例中的其中之一,提供一種半導體結構100。第7圖為半導體結構100的剖面示意圖。
Please refer to FIG. 7, according to one of the embodiments of the present invention, a
如第7圖所示,在本實施例中,半導體結構100包括基板120、金屬層140、多個第一摻雜區180、多個第二摻雜區200、以及第三摻雜區220。基板120的摻雜型態為N摻雜。金屬層140形成於基板120的表面。第一摻雜區180形成於基板120
中,並與金屬層140相鄰。第二摻雜區200形成於基板120中,相對於第一摻雜區180,並與金屬層140相鄰。第一摻雜區180與第二摻雜區200的摻雜型態為P摻雜。第三摻雜區220形成於基板120中,並包圍金屬層140與第一摻雜區180,且第三摻雜區220的摻雜型態為P摻雜。
As shown in FIG. 7, in this embodiment, the
在部分實施例中,基板120可包括矽基板或其他適合的基板材料。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層140可包括金屬矽化物(silicide)。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層140位於第一摻雜區180與第二摻雜區200的頂部,即第一摻雜區180與第二摻雜區200藉由金屬層140與外部電路(未圖示)連接。
In some embodiments, the
在部分實施例中,第三摻雜區220的摻雜濃度與第一摻雜區180的摻雜濃度相同。
In some embodiments, the doping concentration of the
在部分實施例中,第三摻雜區220的摻雜濃度與第一摻雜區180的摻雜濃度不同,舉例來說,第三摻雜區220的摻雜濃度低於第一摻雜區180的摻雜濃度。
In some embodiments, the doping concentration of the
在本實施例中,P摻雜的第一摻雜區180、P摻雜的第三摻雜區220、N摻雜的基板120、以及P摻雜的第二摻雜區200構成PNP型雙載子接面電晶體(bipolar junction transistor,BJT)250。金屬層140與P摻雜的第三摻雜區220構成蕭特基二極體(Schottky diode)260。因此,半導體結構100同時包含PNP型雙載子接面電晶體250與蕭特基二極體260。
In this embodiment, the P-doped first doped
請參閱第8圖,根據本發明多個實施例中的其中之
一,提供一種半導體結構100。第8圖為半導體結構100的剖面示意圖。
Please refer to FIG. 8, according to one of the embodiments of the present invention
First, a
如第8圖所示,在本實施例中,半導體結構100包括基板120、金屬層140、多個第一摻雜區180、多個第二摻雜區200、第三摻雜區220、以及隔離結構280。基板120的摻雜型態為N摻雜。金屬層140形成於基板120的表面。第一摻雜區180形成於基板120中,並與金屬層140相鄰。第二摻雜區200形成於基板120中,相對於第一摻雜區180,並與金屬層140相鄰。第一摻雜區180與第二摻雜區200的摻雜型態為P摻雜。第三摻雜區220形成於基板120中,並包圍金屬層140與第一摻雜區180,且第三摻雜區220的摻雜型態為P摻雜。隔離結構280形成於第三摻雜區220內,位於第一摻雜區180的一側。
As shown in FIG. 8, in this embodiment, the
在部分實施例中,基板120可包括矽基板或其他適合的基板材料。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層140可包括金屬矽化物(silicide)。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層140位於第一摻雜區180與第二摻雜區200的頂部,即第一摻雜區180與第二摻雜區200藉由金屬層140與外部電路(未圖示)連接。
In some embodiments, the
在部分實施例中,第三摻雜區220的摻雜濃度與第一摻雜區180的摻雜濃度相同。
In some embodiments, the doping concentration of the
在部分實施例中,第三摻雜區220的摻雜濃度與第一摻雜區180的摻雜濃度不同,舉例來說,第三摻雜區220的摻雜濃度低於第一摻雜區180的摻雜濃度。
In some embodiments, the doping concentration of the
在部分實施例中,隔離結構280可包括任何適當的絕緣材料。
In some embodiments, the
在部分實施例中,隔離結構280向下延伸超過第一摻雜區180。
In some embodiments, the
在本實施例中,P摻雜的第一摻雜區180、P摻雜的第三摻雜區220、N摻雜的基板120、以及P摻雜的第二摻雜區200構成PNP型雙載子接面電晶體(bipolar junction transistor,BJT)250。金屬層140與P摻雜的第三摻雜區220構成蕭特基二極體(Schottky diode)260。因此,半導體結構100同時包含PNP型雙載子接面電晶體250與蕭特基二極體260。
In this embodiment, the P-doped first doped
請參閱第9圖,根據本發明多個實施例中的其中之一,提供一種半導體結構100。第9圖為半導體結構100的剖面示意圖。
Please refer to FIG. 9, according to one of the embodiments of the present invention, a
如第9圖所示,在本實施例中,半導體結構100包括基板120、金屬層140、多個第一摻雜區180、多個第二摻雜區200、以及第三摻雜區220。基板120的摻雜型態為P摻雜。金屬層140形成於基板120的表面。第一摻雜區180形成於基板120中,並與金屬層140相鄰。第二摻雜區200形成於基板120中,相對於第一摻雜區180,並與金屬層140相鄰。第一摻雜區180的摻雜型態為P摻雜,第二摻雜區200的摻雜型態為N摻雜。第三摻雜區220形成於基板120中,並包圍金屬層140與第一摻雜區180,且第三摻雜區220的摻雜型態為N摻雜。
As shown in FIG. 9, in this embodiment, the
在部分實施例中,基板120可包括矽基板或其他適合的基板材料。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層140可包括金屬矽化物(silicide)。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層140位於第一摻雜區180與第二摻雜區200的頂部,即第一摻雜區180與第二摻雜區200藉由金屬層140與外部電路(未圖示)連接。
In some embodiments, the
在部分實施例中,第三摻雜區220的摻雜濃度與第一摻雜區180的摻雜濃度相同。
In some embodiments, the doping concentration of the
在部分實施例中,第三摻雜區220的摻雜濃度與第一摻雜區180的摻雜濃度不同,舉例來說,第三摻雜區220的摻雜濃度低於第一摻雜區180的摻雜濃度。
In some embodiments, the doping concentration of the
在本實施例中,P摻雜的第一摻雜區180、N摻雜的第三摻雜區220、P摻雜的基板120、以及N摻雜的第二摻雜區200構成矽控整流器(silicon controlled rectifier,SCR)270。金屬層140與N摻雜的第三摻雜區220構成蕭特基二極體(Schottky diode)260。因此,半導體結構100同時包含矽控整流器270與蕭特基二極體260。
In this embodiment, the P-doped first doped
請參閱第10圖,根據本發明多個實施例中的其中之一,提供一種半導體結構100。第10圖為半導體結構100的剖面示意圖。
Referring to FIG. 10, according to one of the embodiments of the present invention, a
如第10圖所示,在本實施例中,半導體結構100包括基板120、金屬層140、多個第一摻雜區180、多個第二摻雜區200、第三摻雜區220、以及隔離結構280。基板120的摻雜型態為P摻雜。金屬層140形成於基板120的表面。第一摻雜區180形成於基板120中,並與金屬層140相鄰。第二摻雜區200形成
於基板120中,相對於第一摻雜區180,並與金屬層140相鄰。第一摻雜區180的摻雜型態為P摻雜,第二摻雜區200的摻雜型態為N摻雜。第三摻雜區220形成於基板120中,並包圍金屬層140與第一摻雜區180,且第三摻雜區220的摻雜型態為N摻雜。隔離結構280形成於第三摻雜區220內,位於第一摻雜區180的一側。
As shown in FIG. 10, in this embodiment, the
在部分實施例中,基板120可包括矽基板或其他適合的基板材料。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層140可包括金屬矽化物(silicide)。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層140位於第一摻雜區180與第二摻雜區200的頂部,即第一摻雜區180與第二摻雜區200藉由金屬層140與外部電路(未圖示)連接。
In some embodiments, the
在部分實施例中,第三摻雜區220的摻雜濃度與第一摻雜區180的摻雜濃度相同。
In some embodiments, the doping concentration of the
在部分實施例中,第三摻雜區220的摻雜濃度與第一摻雜區180的摻雜濃度不同,舉例來說,第三摻雜區220的摻雜濃度低於第一摻雜區180的摻雜濃度。
In some embodiments, the doping concentration of the
在部分實施例中,隔離結構280可包括任何適當的絕緣材料。
In some embodiments, the
在部分實施例中,隔離結構280向下延伸超過第一摻雜區180。
In some embodiments, the
在本實施例中,P摻雜的第一摻雜區180、N摻雜的第三摻雜區220、P摻雜的基板120、以及N摻雜的第二摻雜區200
構成矽控整流器(silicon controlled rectifier,SCR)270。金屬層140與N摻雜的第三摻雜區220構成蕭特基二極體(Schottky diode)260。因此,半導體結構100同時包含矽控整流器270與蕭特基二極體260。
In this embodiment, the P-doped first doped
請參閱第11圖,根據本發明多個實施例中的其中之一,提供一種半導體結構100。第11圖為半導體結構100的剖面示意圖。
Please refer to FIG. 11, according to one of the embodiments of the present invention, a
如第11圖所示,在本實施例中,半導體結構100包括基板120、金屬層140、多個第一摻雜區180、多個第二摻雜區200、以及第三摻雜區220。基板120的摻雜型態為N摻雜。金屬層140形成於基板120的表面。第一摻雜區180形成於基板120中,並與金屬層140相鄰。第二摻雜區200形成於基板120中,相對於第一摻雜區180,並與金屬層140相鄰。第一摻雜區180的摻雜型態為N摻雜,第二摻雜區200的摻雜型態為P摻雜。第三摻雜區220形成於基板120中,並包圍金屬層140與第一摻雜區180,且第三摻雜區220的摻雜型態為P摻雜。
As shown in FIG. 11, in this embodiment, the
在部分實施例中,基板120可包括矽基板或其他適合的基板材料。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層140可包括金屬矽化物(silicide)。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層140位於第一摻雜區180與第二摻雜區200的頂部,即第一摻雜區180與第二摻雜區200藉由金屬層140與外部電路(未圖示)連接。
In some embodiments, the
在部分實施例中,第三摻雜區220的摻雜濃度與第
一摻雜區180的摻雜濃度相同。
In some embodiments, the doping concentration of the third
在部分實施例中,第三摻雜區220的摻雜濃度與第一摻雜區180的摻雜濃度不同,舉例來說,第三摻雜區220的摻雜濃度低於第一摻雜區180的摻雜濃度。
In some embodiments, the doping concentration of the
在本實施例中,N摻雜的第一摻雜區180、P摻雜的第三摻雜區220、N摻雜的基板120、以及P摻雜的第二摻雜區200構成矽控整流器(silicon controlled rectifier,SCR)270。金屬層140與N摻雜的第三摻雜區220構成蕭特基二極體(Schottky diode)260。因此,半導體結構100同時包含矽控整流器270與蕭特基二極體260。
In this embodiment, the N-doped first doped
請參閱第12圖,根據本發明多個實施例中的其中之一,提供一種半導體結構100。第12圖為半導體結構100的剖面示意圖。
Referring to FIG. 12, according to one of the embodiments of the present invention, a
如第12圖所示,在本實施例中,半導體結構100包括基板120、金屬層140、多個第一摻雜區180、多個第二摻雜區200、第三摻雜區220、以及隔離結構280。基板120的摻雜型態為N摻雜。金屬層140形成於基板120的表面。第一摻雜區180形成於基板120中,並與金屬層140相鄰。第二摻雜區200形成於基板120中,相對於第一摻雜區180,並與金屬層140相鄰。第一摻雜區180的摻雜型態為N摻雜,第二摻雜區200的摻雜型態為P摻雜。第三摻雜區220形成於基板120中,並包圍金屬層140與第一摻雜區180,且第三摻雜區220的摻雜型態為P摻雜。隔離結構280形成於第三摻雜區220內,位於第一摻雜區180的一側。
As shown in FIG. 12, in this embodiment, the
在部分實施例中,基板120可包括矽基板或其他適合的基板材料。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層140可包括金屬矽化物(silicide)。
In some embodiments, the
在部分實施例中,金屬層140位於第一摻雜區180與第二摻雜區200的頂部,即第一摻雜區180與第二摻雜區200藉由金屬層140與外部電路(未圖示)連接。
In some embodiments, the
在部分實施例中,第三摻雜區220的摻雜濃度與第一摻雜區180的摻雜濃度相同。
In some embodiments, the doping concentration of the
在部分實施例中,第三摻雜區220的摻雜濃度與第一摻雜區180的摻雜濃度不同,舉例來說,第三摻雜區220的摻雜濃度低於第一摻雜區180的摻雜濃度。
In some embodiments, the doping concentration of the
在部分實施例中,隔離結構280可包括任何適當的絕緣材料。
In some embodiments, the
在部分實施例中,隔離結構280向下延伸超過第一摻雜區180。
In some embodiments, the
在本實施例中,N摻雜的第一摻雜區180、P摻雜的第三摻雜區220、N摻雜的基板120、以及P摻雜的第二摻雜區200構成矽控整流器(silicon controlled rectifier,SCR)270。金屬層140與N摻雜的第三摻雜區220構成蕭特基二極體(Schottky diode)260。因此,半導體結構100同時包含矽控整流器270與蕭特基二極體260。
In this embodiment, the N-doped first doped
本發明提出結合蕭特基二極體(Schottky diode)與高電壓MOS電晶體(NMOS或PMOS)的整合型半導體結構。利用 蕭特基二極體的高電流特性來散逸元件於作動過程中所產生的靜電放電電流(ESD current),且結構中利用摻雜濃度較低、摻雜範圍較大的摻雜區包圍蕭特基二極體,以降低蕭特基二極體漏電的可能。此整合型半導體結構藉由蕭特基二極體與MOS電晶體兩者在結構、功能上的互益特性,不但保有高電壓MOS電晶體的驅動能力,能有效散逸靜電放電電流之外,亦可避免蕭特基二極體的漏電。本發明亦提出結合蕭特基二極體與NPN型或PNP型雙載子接面電晶體(BJT)的應用模式以及結合蕭特基二極體與矽控整流器(SCR)的應用模式。 The present invention proposes an integrated semiconductor structure combining a Schottky diode (Schottky diode) and a high-voltage MOS transistor (NMOS or PMOS). use The high current characteristics of Schottky diodes dissipate the electrostatic discharge current (ESD current) generated during the operation of the device, and the structure is surrounded by a doped region with a lower doping concentration and a larger doping range. Base diode to reduce the possibility of Schottky diode leakage. This integrated semiconductor structure not only retains the driving capability of high-voltage MOS transistors, but also effectively dissipates the electrostatic discharge current due to the structural and functional mutual benefits of Schottky diodes and MOS transistors. It can avoid the leakage of Schottky diode. The invention also proposes an application mode combining a Schottky diode and an NPN or PNP type double carrier junction transistor (BJT) and an application mode combining a Schottky diode and a silicon controlled rectifier (SCR).
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作任意之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 Although the present invention has been disclosed in several preferred embodiments as above, it is not intended to limit the present invention. Anyone with ordinary knowledge in the technical field can make any changes without departing from the spirit and scope of the present invention. And retouching, therefore, the scope of protection of the present invention shall be subject to the scope defined in the appended patent application.
10‧‧‧半導體結構 10‧‧‧Semiconductor structure
12‧‧‧基板 12‧‧‧ substrate
14‧‧‧金屬層 14‧‧‧Metal layer
16‧‧‧第一閘極 16‧‧‧First gate
16’‧‧‧第二閘極 16’‧‧‧second gate
18‧‧‧第一汲極 18‧‧‧ First Jiji
18’‧‧‧第二汲極 18’‧‧‧Second Jiji
20‧‧‧第一源極 20‧‧‧First source
20’‧‧‧第二源極 20’‧‧‧Second source
22‧‧‧第一摻雜區 22‧‧‧First doped area
24‧‧‧第一N型金氧半(NMOS)場效電晶體 24‧‧‧First N-type metal oxide semi-conductor (NMOS) field effect transistor
24’‧‧‧第二N型金氧半(NMOS)場效電晶體 24’‧‧‧Second N-type metal oxide semi-oxide (NMOS) field effect transistor
26‧‧‧蕭特基二極體 26‧‧‧Schottky diode
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2018
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