專(zhuān)利名稱(chēng)：可避免鎖死現(xiàn)象的靜電放電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種靜電放電(ESD)裝置，特別是涉及一種具有等效硅控整流器(SCR)結(jié)構(gòu)并可避免鎖死現(xiàn)象的靜電放電裝置。
背景技術(shù)：
靜電放電裝置廣泛地應(yīng)用于集成電路中，用以防止其因遭受靜電破壞。通常，具有等效硅控整流器(SCR)結(jié)構(gòu)的靜電放電裝置，因其先天條件的限制，將存在一鎖死效應(yīng)(latch-up effect)。當(dāng)此硅控整流器結(jié)構(gòu)被觸發(fā)時(shí)，此硅控整流器可忍受大量電流，但橫跨其兩端的電壓將折返至低保持電壓。當(dāng)此硅控整流器因觸發(fā)而被鎖死時(shí)，它將無(wú)法返回正常操作狀態(tài)，因而失去靜電放電(ESD)裝置應(yīng)有的功能。
因此，如何提升靜電放電裝置的防鎖死能力，已成為當(dāng)前設(shè)計(jì)靜電放電裝置的主要課題。于是，具有防鎖死能力的靜電放電裝置將為業(yè)界所渴求。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是提供一種可避免鎖死的靜電放電裝置，以在其因觸發(fā)而被鎖死時(shí)，改變其等效硅控整流器結(jié)構(gòu)，而使靜電放電裝置脫離鎖死狀態(tài)。
基于上述及其他目的，本實(shí)用新型提出一種可避免鎖死的靜電放電裝置，包括一P型基板、一N型井、一第一N+型摻雜區(qū)、一第一P+型摻雜區(qū)、一第二N+型摻雜區(qū)、一第二P+型摻雜區(qū)、一第三N+型摻雜區(qū)、一第三P+型摻雜區(qū)、一第一電極以及一第二電極。
該N型井是形成于該P(yáng)型基板中。該第一N+型摻雜區(qū)與該第一P+型摻雜區(qū)均形成于該N型井中并相互以一第三場(chǎng)氧化層隔離。該第二N+型摻雜區(qū)是形成于該第一P+型摻雜區(qū)與一第一場(chǎng)氧化層之間。該第二N+型摻雜區(qū)是與該第一P+型摻雜區(qū)相鄰接。該第三N+型摻雜區(qū)形成于該P(yáng)型基板中以及該N型井外，其中該第三N+型摻雜區(qū)與該N型井不相接觸。該第二P+型摻雜區(qū)是形成于該P(yáng)型基板中以及該N型井外，其中該第二P+型摻雜區(qū)與該N型井不相接觸。
該第三P+型摻雜區(qū)是配置于該P(yáng)型基板中以及該N型井外，該第三P+型摻雜區(qū)是與該第二N+型摻雜區(qū)以該第一場(chǎng)氧化層相隔離，該第三P+型摻雜區(qū)是與該第三N+型摻雜區(qū)以一第四場(chǎng)氧化層相互隔離，該第三N+摻雜區(qū)是與該第二P+型摻雜區(qū)以一第二場(chǎng)氧化層相隔離。該第一電極是經(jīng)由一第一電性導(dǎo)體連接該第二P+型摻雜區(qū)與該第三N+型摻雜區(qū)。該第二電極是經(jīng)由一第二電性導(dǎo)體連接該第一N+型摻雜區(qū)與該第一P+型摻雜區(qū)。
本實(shí)用新型因于該靜電放電裝置的等效硅控整流器結(jié)構(gòu)中配置該第三P+型摻雜區(qū)，當(dāng)該靜電放電裝置于未供電的狀態(tài)下發(fā)生靜電放電，該第三P+型摻雜區(qū)是為浮接，此時(shí)該靜電放電裝置呈現(xiàn)一等效硅控整流器結(jié)構(gòu)。當(dāng)該靜電放電裝置于供電的狀態(tài)下發(fā)生涌浪(Surge)，利用一開(kāi)關(guān)使得該第三P+型摻雜區(qū)連接至一最低電位，使得該靜電放電裝置的等效硅控整流器結(jié)構(gòu)改變?yōu)橐坏刃ФO管結(jié)構(gòu)，而使靜電放電裝置脫離鎖死狀態(tài)。
為讓本實(shí)用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。
圖1是依照本實(shí)用新型的實(shí)施例說(shuō)明一種具有等效硅控整流器結(jié)構(gòu)的靜電放電裝置的剖面?zhèn)纫晥D。
圖2是依照本實(shí)用新型的實(shí)施例說(shuō)明該靜電放電裝置于未供應(yīng)電源電壓時(shí)的等效電路圖。
圖3是依照本實(shí)用新型的實(shí)施例說(shuō)明該靜電放電裝置于供應(yīng)電源電壓時(shí)的等效電路圖。
100靜電放電裝置 102P型基板104a、104b、202bN+型摻雜區(qū)106N型井202a、104c、104dP+型摻雜區(qū)Cp寄生電容Ms開(kāi)關(guān)Rs電阻具體實(shí)施方式
以下將參照所附圖式而詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施范例。在下述實(shí)施例中，相同或相似的部件將以相同的元件符號(hào)表示的。
下述實(shí)施例將說(shuō)明如何克服習(xí)知靜電放電裝置的缺點(diǎn)，以及其如何達(dá)到避免鎖死的功能。圖1是依照本實(shí)用新型的實(shí)施例說(shuō)明一種具有等效硅控整流器結(jié)構(gòu)的靜電放電裝置的剖面?zhèn)纫晥D。請(qǐng)參照?qǐng)D1，一N型井106形成于一P型基板102中。依照本實(shí)用新型的實(shí)施例，在該N型井106中置放一第一N+型摻雜區(qū)104a、多個(gè)第一P+型摻雜區(qū)202a與多個(gè)第二N+型摻雜區(qū)104b，并在該N型井106外形成多個(gè)第三N+型摻雜區(qū)202b與多個(gè)第二P+型摻雜區(qū)104c，而形成具有等效硅控整流器結(jié)構(gòu)的靜電放電裝置100。當(dāng)該靜電放電裝置100為靜電現(xiàn)象所觸發(fā)時(shí)，相互連接的互補(bǔ)摻雜區(qū)(例如N+型摻雜區(qū)104a與P+型摻雜區(qū)202a)是操作于不同電壓準(zhǔn)位。
兩個(gè)等效晶體管與兩個(gè)內(nèi)電阻形成該靜電放電裝置100的等效硅控整流器(SCR)結(jié)構(gòu)。其中，該第一P+型摻雜區(qū)202a、該N型井106與該P(yáng)型基板102形成一等效PNP晶體管，而該N型井106、該P(yáng)型基板102與該第三N+型摻雜區(qū)202b則形成一等效NPN晶體管。
在本實(shí)施例中，在該N型井106外的該第二P+型摻雜區(qū)104c與該第三N+型摻雜區(qū)202b是經(jīng)由一第一電性導(dǎo)體連接于一第一電極VSS，其中該第二P+型摻雜區(qū)104c與該第三N+型摻雜區(qū)202b之間以一第二場(chǎng)氧化層相隔離。在該N型井106中，該第一N+型摻雜區(qū)104a、該多個(gè)第一P+型摻雜區(qū)202a與該多個(gè)第二N+型摻雜區(qū)104b彼此以相間方式連續(xù)排列構(gòu)成一摻雜區(qū)串列。該摻雜區(qū)串列的兩端是為該第二N+型摻雜區(qū)104b。該第一N+型摻雜區(qū)104a與該第一P+型摻雜區(qū)202a是經(jīng)由一第二電性導(dǎo)體而連接于一第二電極VCC，其中該第一P+型摻雜區(qū)202a與該第一N+型摻雜區(qū)104a之間是以一第三場(chǎng)氧化層相隔離。在此該第二N+型摻雜區(qū)104b與該第一P+型摻雜區(qū)202a二者相鄰接。上述該第一電性導(dǎo)體與該第二電性導(dǎo)體可以是金屬材質(zhì)。
在本實(shí)施例中，該靜電放電裝置100的等效硅控整流器結(jié)構(gòu)中額外配置多個(gè)第三P+型摻雜區(qū)104d。該第三P+型摻雜區(qū)104d是形成于P型基板102中以及N型井106外，該第三P+型摻雜區(qū)的一端是與該第二N+型摻雜區(qū)以該第一場(chǎng)氧化層相隔離同時(shí)其另一端以一第四場(chǎng)氧化層與該第三N+型摻雜區(qū)相隔離。
在本實(shí)施例中，靜電放電裝置100更包括一開(kāi)關(guān)Ms與一電阻Rs。該開(kāi)關(guān)Ms的一第一端與一第二端是分別電性連接至該第三P+型摻雜區(qū)104d與該第一電極VSS，其中該開(kāi)關(guān)Ms的一控制端與該第二端之間具有一寄生電容Cp。該電阻Rs的二端是分別電性連接于該開(kāi)關(guān)Ms的該控制端與該第二電極VCC。
圖2是為依照本實(shí)用新型的實(shí)施例說(shuō)明該靜電放電裝置100于未接上電源的情況下的等效電路圖，當(dāng)該靜電放電裝置100未供應(yīng)電源電壓時(shí)發(fā)生靜電放電，該開(kāi)關(guān)Ms因無(wú)閘極電壓而截止(turn off)，使得該第三P+型摻雜區(qū)104d呈浮接(floating connection)狀態(tài)。因此靜電放電裝置100的該第一P+型摻雜區(qū)202a、該N型井106、該P(yáng)型基板102與該第三N+型摻雜區(qū)202b形成等效硅控整流器結(jié)構(gòu)。當(dāng)靜電導(dǎo)入該第二電極VCC時(shí)，由于該靜電放電期間極短，與該開(kāi)關(guān)Ms的該寄生電容Cp的充電延遲之故，使得該開(kāi)關(guān)于靜電放電期間仍保持截止?fàn)顟B(tài)，因此，該靜電放電裝置100的等效硅控整流器將被靜電觸發(fā)而導(dǎo)通(turn on)，因此該靜電放電裝置100可以將大量靜電從第二電極VCC導(dǎo)引至第一電極VSS。當(dāng)靜電放電結(jié)束后，由于該靜電放電裝置100并未接上電源，因此等效硅控整流器將因靜電電流小于其保持電流而無(wú)鎖死的現(xiàn)象。
圖3是為依照本實(shí)用新型的實(shí)施例說(shuō)明該靜電放電裝置100于接上電源的情況下的等效電路圖，在此譬如將該第一電極VSS接至一最低電位(或是接地電位)Vss，并將該第二電極VCC電性連接至最高電位(或是電源電壓)Vcc。當(dāng)該靜電放電裝置接上電源后，該最高電位(或是電源電壓)VCC將透過(guò)該電阻Rs對(duì)該開(kāi)關(guān)Ms的該寄生電容Cp充電完成而使開(kāi)關(guān)Ms導(dǎo)通，使得該第三P+型摻雜區(qū)104d連接至最低電位(或是接地電位)VSS。由于該第三P+型摻雜區(qū)104d連接至最低電位，使得靜電放電裝置100的等效硅控整流器結(jié)構(gòu)中，該N型井106、該P(yáng)型基板102與該第三N+型摻雜區(qū)202b所形成的該等效NPN晶體管被禁能，而僅剩下由該第一N+型摻雜區(qū)104a與該第三P+型摻雜區(qū)104d所形成的一等效二極管，在涌浪(Surge)導(dǎo)入該第二電極VCC時(shí)，可有效防止該靜電放電裝置鎖死。
因此，依據(jù)本實(shí)用新型的該靜電放電裝置，不論是否提供電源情況下，均無(wú)鎖死的現(xiàn)象，藉以提升該靜電放電裝置的效能。
雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本實(shí)用新型的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種可避免鎖死的靜電放電裝置，其特征在于其包括一P型基板；一N型井，形成于該P(yáng)型基板中；一第一N+型摻雜區(qū)，形成于該N型井中；一第一P+型摻雜區(qū)，形成于該N型井中；一第二N+型摻雜區(qū)，形成于該第一P+型摻雜區(qū)與一第一場(chǎng)氧化層之間；一第三N+型摻雜區(qū)，形成于該P(yáng)型基板中以及該N型井外，其中該第三N+型摻雜區(qū)與該N型井不相接觸；一第二P+型摻雜區(qū)，形成于該P(yáng)型基板中以及該N型井外，其中該第二P+型摻雜區(qū)與該N型井不相接觸；一第一電極，其經(jīng)由一第一電性導(dǎo)體連接該第二P+型摻雜區(qū)與該第三N+型摻雜區(qū)；一第二電極，其經(jīng)由一第二電性導(dǎo)體連接該第一N+型摻雜區(qū)與該第一P+型摻雜區(qū)；以及一第三P+型摻雜區(qū)，形成于該P(yáng)型基板中以及該N型井外，其中該第三P+型摻雜區(qū)是以該第一場(chǎng)氧化層與該第二N+型摻雜區(qū)隔開(kāi)，其中當(dāng)該靜電放電裝置于未供應(yīng)電源狀態(tài)下，該第三P+型摻雜區(qū)是為浮接狀態(tài)，當(dāng)該靜電放電裝置于電源供應(yīng)狀態(tài)下，該第三P+型摻雜區(qū)是連接至一最低電位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電裝置，其特征在于其中所述的第二P+型摻雜區(qū)與該第三N+型摻雜區(qū)之間以一第二場(chǎng)氧化層相隔離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電裝置，其特征在于其中所述的第一P+型摻雜區(qū)與該第一N+型摻雜區(qū)之間以一第三場(chǎng)氧化層相隔離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電裝置，其特征在于其中所述的第三N+型摻雜區(qū)與該第三P+型摻雜區(qū)之間以一第四場(chǎng)氧化層相隔離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電裝置，其特征在于其中所述的第一電極電性是電性連接至該最低電位。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的靜電放電裝置，其特征在于更包括一開(kāi)關(guān)，其一第一端與一第二端分別電性連接于該第三P+型摻雜區(qū)與該第一電極，其中該開(kāi)關(guān)的一控制端與該第二端間具有一寄生電容；以及一電阻，其一第一端與一第二端分別電性連接于該開(kāi)關(guān)的該控制端與該第二電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的靜電放電裝置，其特征在于其中當(dāng)該靜電放電裝置于供應(yīng)電源時(shí)，該開(kāi)關(guān)被導(dǎo)通，使得該第三P+型摻雜區(qū)經(jīng)由該開(kāi)關(guān)連接至該最低電位。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電裝置，其特征在于其中所述的第一電性導(dǎo)體與該第二電性導(dǎo)體是金屬。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電裝置，其特征在于其中所述的第一P+型摻雜區(qū)與該第二N+型摻雜區(qū)二者相鄰接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是有關(guān)于一種可避免鎖死現(xiàn)象的靜電放電裝置，包括一P型基板、一N型井、一第一N+型摻雜區(qū)、一第一P+型摻雜區(qū)一第二N+型摻雜區(qū)、一第二P+型摻雜區(qū)、一第三N+型摻雜區(qū)、一第三P+型摻雜區(qū)、一第一電極以及一第二電極。該N型井是形成于該P(yáng)型基板中。該第一N+型摻雜區(qū)與該第一P+型摻雜區(qū)均形成于該N型井中并相互以一第三場(chǎng)氧化層隔離。該第二N+型摻雜區(qū)是形成于該第一P+型摻雜區(qū)與一第一場(chǎng)氧化層之間。該第二N+型摻雜區(qū)是與該第一P+型摻雜區(qū)相鄰接。當(dāng)一電源電壓未供應(yīng)至該靜電放電裝置時(shí)，其具有等效硅控整流器(SCR)結(jié)構(gòu)；當(dāng)該電源電壓供應(yīng)至該靜電放電裝置時(shí)，其具有等效PN二極管結(jié)構(gòu)，因此可以避免靜電放電裝置的鎖死現(xiàn)象。
文檔編號(hào)H01L23/58GK2831437SQ20052011489
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2005年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者黃志豐, 楊大勇, 林振宇, 簡(jiǎn)鐸欣 申請(qǐng)人:崇貿(mào)科技股份有限公司