專利名稱：靜電放電保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜電放電保護(hù)裝置，特別涉及一種高壓組件的靜電放電保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
柵接地(gate-ground)N型(ggN)或P型(ggP)金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)的結(jié)構(gòu)，一般應(yīng)用在深次微米的集成電路的靜電放電保護(hù)的裝置組件，其主要特征在于其寄生雙極(bipolar)組件特性，當(dāng)瞬間高電壓發(fā)生時(shí)，其寄生雙極將被觸發(fā)而適當(dāng)?shù)貙?dǎo)引其高電壓所產(chǎn)生的高電流至Vss或Vdd。
圖1所示為一般應(yīng)用在高壓組件中供做靜電放電保護(hù)的柵接地N型或P型金屬氧化物半導(dǎo)體的線路結(jié)構(gòu)示意圖。靜電放電保護(hù)裝置，例如ggNMOS 115，其柵極與一輸入端，例如源極或漏極接地，其另一端與內(nèi)部電路113則接至一工作電壓。當(dāng)有一瞬間正向高電壓時(shí)，會(huì)激活ggNMOS 115中的寄生雙極組件，使高電流導(dǎo)引至Vss。圖2所示則為圖1的應(yīng)用原理。當(dāng)一靜電放電事件發(fā)生在一輸入端的墊(pad)時(shí)，ggNMOS 115將被觸發(fā)，并進(jìn)入驟轉(zhuǎn)區(qū)域(snapback region)，在此驟轉(zhuǎn)區(qū)域中，ggNMOS 115將夾持橫跨其本身的一低電位電壓并維持一高電流，因此靜電放電電流可有效地導(dǎo)引出去。
然而，由于高壓組件是使用在高壓的環(huán)境操作下，而用在高壓組件的靜電放電保護(hù)裝置是設(shè)計(jì)在靜電放電攻擊時(shí)能夠被觸發(fā)。但若輸入/輸出端同時(shí)有正和負(fù)操作電壓時(shí)，通常的靜電放電保護(hù)無(wú)法保護(hù)到所有的輸入/輸出端。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種靜電放電保護(hù)裝置，確保保護(hù)到所有的輸入/輸出端，利用金屬氧化物半導(dǎo)體的加入在靜電放電保護(hù)裝置，避免同時(shí)受到正負(fù)電壓的攻擊。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種靜電放電保護(hù)裝置，用在保護(hù)具有一正電壓輸出端與一負(fù)電壓輸出端的一內(nèi)部電路，其包含兩個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體。其一的一端連接至一正工作電壓，另一端與柵極接地，且其底材連接至接地的一端。另一金屬氧化物半導(dǎo)體的一端接地，柵極與另一端連接至一負(fù)工作電壓，且兩端相連接，其底材亦連接至連接負(fù)工作電壓的一端。


圖1為通常供做靜電放電保護(hù)的柵接地N型或P型金屬氧化物半導(dǎo)體的線路裝置示意圖。
圖2則為圖1的應(yīng)用原理。
圖3為本發(fā)明的一實(shí)施例供做靜電放電保護(hù)的線路裝置示意圖。
圖4為本發(fā)明的另一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)的線路裝置示意圖。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)的電路示意圖。
圖6為本發(fā)明的一實(shí)施例供做靜電放電保護(hù)的剖面示意圖。
圖7為本發(fā)明的一實(shí)施例供做靜電放電保護(hù)的剖面示意圖。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明10輸入端12P型金屬氧化物半導(dǎo)體內(nèi)部電路N型金屬氧化物半導(dǎo)體15金屬氧化物半導(dǎo)體16P型金屬氧化物半導(dǎo)體17金屬氧化物半導(dǎo)體18N型金屬氧化物半導(dǎo)體21金屬氧化物半導(dǎo)體23金屬氧化物半導(dǎo)體25二極管27二極管110輸入端112電阻113內(nèi)部電路115ggNMOS117ggPMOS具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D3所示，靜電放電保護(hù)裝置包含兩個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體15與17，例如N型金屬氧化物半導(dǎo)體。金屬氧化物半導(dǎo)體15的一端a1，例如源極或漏極，連接一用以提供正電壓的工作電壓，另一端a3，例如源極或漏極，與柵極a2接地，且其底材與接地的另一端a3連接，其作用如同一二極管。金屬氧化物半導(dǎo)體17的一端b1，例如源極或漏極接地，柵極b2與另一端b3，例如源極或漏極，連接一用以提供負(fù)電壓的工作電壓，且其底材與連接的另一端b3連接，且金屬氧化物半導(dǎo)體17的兩端b1與b3相連接，其作用如同電阻。
另一方面，一內(nèi)部電路13亦分別與供應(yīng)正、負(fù)電壓的工作電壓墊及接地墊相連接。內(nèi)部電路13可接收-12至0伏特的輸入端及0至12伏特的輸入端。內(nèi)部電路13包含兩個(gè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體14與18，及P型金屬氧化物半導(dǎo)體12與16。P型金屬氧化物半導(dǎo)體12與N型金屬氧化物半導(dǎo)體14的柵極連接至0至12伏特的輸入端，且一端共同連接可輸出0至12伏特至一輸出端墊。其次，P型金屬氧化物半導(dǎo)體12、16的柵極連接至0至-12伏特的輸入端，且一端共同連接可輸出0至-12伏特至一輸出端墊。P型金屬氧化物半導(dǎo)體12、16與N型金屬氧化物半導(dǎo)體14的一端皆與底材相連接，形成二極管的功能。N型金屬氧化物半導(dǎo)體18則更包含兩端相連接，形成一電阻功能。
根據(jù)上述，當(dāng)輸出/輸入端受到靜電襲擊時(shí)，無(wú)論是正操作電壓的輸出/輸入端，或是負(fù)操作電壓的輸出/輸入時(shí)，其所產(chǎn)生的大量過(guò)剩電流均可均由適當(dāng)?shù)男诺理樌懦鲋琳?、?fù)工作電壓處或接地處。
圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置。參照?qǐng)D4，其中金屬氧化物半導(dǎo)體15與17的連接與作用和圖3相同，且內(nèi)部電路13中的所有組件，例如兩個(gè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體14與18，及P型金屬氧化物半導(dǎo)體12與16亦與圖3中相同。然而，在此實(shí)施例中，靜電放電保護(hù)裝置更包含另外兩個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體21與23，例如N型金屬氧化物半導(dǎo)體。對(duì)在金屬氧化物半導(dǎo)體21而言，其一端c1，例如源極或漏極，連接用以提供正電壓的工作電壓，另一端c3，例如源極或漏極，則連接至內(nèi)部電路13中的0至-12伏特的輸出端。再者，其柵極c2則與一端c3相連接，其作用如同一二極管。類似的，對(duì)在金屬氧化物半導(dǎo)體23而言，其一端d3，例如源極或漏極，連接用以提供負(fù)電壓的工作電壓，柵極d2與d3相連接，另一端d1則連接至內(nèi)部電路13中的0至12伏特的輸出端，其作用亦如同一二極管。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電路示意圖。與圖4類似的，但以兩個(gè)二極管25與27取代圖4中的金屬氧化物半導(dǎo)體21與23，但其作用與金屬氧化物半導(dǎo)體21與23相同。
圖6所示為圖4中實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置的金屬氧化物半導(dǎo)體21與23的剖面示意圖。P型底材30中形成兩個(gè)N型阱32。P型底材30表面下則形成隔離組件34，在兩相鄰隔離組件34間則為N型重?fù)诫s區(qū)36，P型底材30的隔離組件34上則一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)38。在操作時(shí)，例如靜電放電攻擊發(fā)生在負(fù)電壓輸入端與正工作電壓端的間時(shí)，需要觸發(fā)兩個(gè)寄生雙極晶體管，當(dāng)本實(shí)施例加入一并聯(lián)的N型金屬氧化物半導(dǎo)體時(shí)，應(yīng)用CMOS工藝中一般的阱濃度控制，即可達(dá)到適當(dāng)?shù)挠|發(fā)電壓在靜電放電保護(hù)的結(jié)構(gòu)中。
圖7所示為圖4中實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置的二極管25與27的剖面示意圖。P型底材40中具有一深N型阱44，深N型阱44上方則為P型阱42，其兩側(cè)為N型阱46。類似圖6的，當(dāng)本實(shí)施例加入一并聯(lián)的二極管時(shí)，應(yīng)用CMOS工藝中一般的阱濃度控制，即可達(dá)到適當(dāng)?shù)挠|發(fā)電壓在靜電放電保護(hù)的結(jié)構(gòu)中。
要說(shuō)明的是，上述實(shí)施例雖以+12或-12伏特說(shuō)明，但本發(fā)明不限于此，只要為高壓組件，即大于5伏特操作電壓的高壓組件應(yīng)用，均在本發(fā)明范圍內(nèi)。
以上所述的實(shí)施例僅是為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使熟習(xí)此技藝的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，當(dāng)不能以的限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種靜電放電保護(hù)裝置，用于保護(hù)具有一正電壓輸出端與一負(fù)電壓輸出端的一內(nèi)部電路，其特征在于該靜電放電保護(hù)裝置包括一第一金屬氧化物半導(dǎo)體，該第一金屬氧化物半導(dǎo)體的一第一端連接至一正工作電壓，一第二端與一第一柵極接地，且一第一底材連接至該第二端；及一第二金屬氧化物半導(dǎo)體，該第二金屬氧化物半導(dǎo)體的一第三端接地，一第二柵極與一第四端連接至一負(fù)工作電壓，且該第三端連接至該第四端，且一第二底材連接至該第四端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于所述第一金屬氧化物半導(dǎo)體是為一N型金屬氧化物半導(dǎo)體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于所述第二金屬氧化物半導(dǎo)體是為一N型金屬氧化物半導(dǎo)體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于還包含并聯(lián)一第三金屬氧化物半導(dǎo)體，所述第三金屬氧化物半導(dǎo)體的一第五端連接至該正工作電壓，一第六端與第三柵極連接至負(fù)電壓輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于所述第三金屬氧化物半導(dǎo)體是為一N型金屬氧化物半導(dǎo)體。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于還包含并聯(lián)一第四金屬氧化物半導(dǎo)體，所述第四金屬氧化物半導(dǎo)體的一第七端連接至該正電壓輸出端，一第八端與第四柵極連接至負(fù)工作電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于所述第四金屬氧化物半導(dǎo)體是為一N型金屬氧化物半導(dǎo)體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于還包含并聯(lián)一第一二極管，所述第一二極管的一第五端連接至該正工作電壓，一第六端連接至負(fù)電壓輸出端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于還包含并聯(lián)一第二二極管，所述第二二極管的一第七端連接至該正電壓輸出端，一第八端連接至負(fù)工作電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種靜電放電保護(hù)裝置，用于保護(hù)具有一正電壓輸出端與一負(fù)電壓輸出端的一內(nèi)部電路，其包含兩個(gè)金氧半導(dǎo)體。其一的一端連接至一正工作電壓，另一端與柵極接地，且其底材連接至接地的一端。另一金氧半導(dǎo)體的一端接地，柵極與另一端連接至一負(fù)工作電壓，且兩端相連接，其底材亦連接至連接負(fù)工作電壓的一端。
文檔編號(hào)H01L23/60GK1787320SQ20041008939
公開(kāi)日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者高榮正, 黃圣揚(yáng) 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司