專利名稱：可避免鎖死現(xiàn)象的靜電放電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種靜電放電(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：
靜電放電裝置廣泛地應用于集成電路中，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(latch-up effect)。當此硅控整流器結(jié)構(gòu)被觸發(fā)時，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。當此硅控整流器因觸發(fā)而被鎖死時，它將無法返回正常操作狀態(tài)，因而失去靜電放電(ESD)裝置應有的功能。
因此，如何提升靜電放電裝置的防鎖死能力，已成為當前設計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
本發(fā)明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，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，本發(fā)明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型并不相接觸。
該第三P+型摻雜區(qū)是配置于該P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)以一第二場氧化層相隔離。該第一電極是經(jīng)由一第一電性導體連接該第二P+型摻雜區(qū)與該第三N+型摻雜區(qū)。該第二電極是經(jīng)由一第二電性導體連接該第一N+型摻雜區(qū)與該第一P+型摻雜區(qū)。
本發(fā)明因在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，此時該靜電放電裝置呈現(xiàn)一等效硅控整流器結(jié)構(gòu)。當該靜電放電裝置于供電的狀態(tài)下發(fā)生涌浪(Surge)，利用一開關使得該第三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)。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖1是依照本發(fā)明的實施例說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是依照本發(fā)明的實施例說明該靜電放電裝置于未供應電源電壓時的等效電路圖。
圖3是依照本發(fā)明的實施例說明該靜電放電裝置于供應電源電壓時的等效電路圖。
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開關 Rs電阻具體實施方式
以下將參照所附圖式而詳細說明本發(fā)明的實施范例。在下述實施例中，相同或相似的部件將以相同的元件符號表示。
下述實施例將說明如何克服習知靜電放電裝置的缺點，以及其如何達到避免鎖死的功能。圖1是依照本發(fā)明的實施例說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。請參照圖1所示，一N型井106形成于一P型基板102中。依照本發(fā)明的實施例，在該N型井106中置放一第一N+型摻雜區(qū)104a、多個第一P+型摻雜區(qū)202a與多個第二N+型摻雜區(qū)104b，并于該N型井106外形成多個第三N+型摻雜區(qū)202b與多個第二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。當該靜電放電裝置100為靜電現(xiàn)象所觸發(fā)時，相互連接的互補摻雜區(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位。
兩個等效晶體管與兩個內(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型基板102形成一等效PNP晶體管，而該N型井106、該P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、該多個第一P+型摻雜區(qū)202a與該多個第二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。上述該第一電性導體與該第二電性導體可以是金屬材質(zhì)。
在本實施例中，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)以該第一場氧化層相隔離同時其另一端以一第四場氧化層與該第三N+型摻雜區(qū)相隔離。
在本實施例中，靜電放電裝置100更包括一開關Ms與一電阻Rs。該開關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，其中該開關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關Ms的該控制端與該第二電極VCC。
請參閱圖2所示，是依照本發(fā)明的實施例說明該靜電放電裝置100于未接上電源的情況下的等效電路圖，當該靜電放電裝置100未供應電源電壓時發(fā)生靜電放電，該開關Ms因無閘極電壓而截止(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)。當靜電導入該第二電極VCC時，由于該靜電放電期間極短，與該開關Ms的該寄生電容Cp的充電延遲之故，使得該開關于靜電放電期間仍保持截止狀態(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導引至第一電極MSS。當靜電放電結(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鎖死的現(xiàn)象。
請參閱圖3所示，是依照本發(fā)明的實施例說明該靜電放電裝置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將透過該電阻Rs對該開關Ms的該寄生電容Cp充電完成而使開關Ms導通，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)導入該第二電極VCC時，可有效防止該靜電放電裝置鎖死。
因此，依據(jù)本發(fā)明的該靜電放電裝置，不論是否提供電源情況下，均無鎖死的現(xiàn)象，藉以提升該靜電放電裝置的效能。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍以權利要求書為準。
權利要求
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)與一第一場氧化層之間；一第三N+型摻雜區(qū)，形成于該P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)是以該第一場氧化層與該第二N+型摻雜區(qū)隔開，其中當該靜電放電裝置于未供應電源狀態(tài)下，該第三P+型摻雜區(qū)是為浮接狀態(tài)，當該靜電放電裝置于電源供應狀態(tài)下，該第三P+型摻雜區(qū)是連接至一最低電位。
2.根據(jù)權利要求1所述的該靜電放電裝置，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)之間以一第二場氧化層相隔離。
3.根據(jù)權利要求1所述的該靜電放電裝置，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)之間以一第三場氧化層相隔離。
4.根據(jù)權利要求1所述的該靜電放電裝置，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)之間以一第四場氧化層相隔離。
5.根據(jù)權利要求1所述的該靜電放電裝置，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)權利要求5所述的該靜電放電裝置，其特征在于更包括一開關，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，其中該開關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關的該控制端與該第二電極。
7.根據(jù)權利要求6所述的該靜電放電裝置，其中當該靜電放電裝置于供應電源時，該開關被導通，使得該第三P+型摻雜區(qū)經(jīng)由該開關連接至該最低電位。
8.根據(jù)權利要求1所述的該靜電放電裝置，其特征在于其中所述的第一電性導體與該第二電性導體是為金屬。
9.根據(jù)權利要求1所述的該靜電放電裝置，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。
全文摘要
本發(fā)明是有關于一種可避免鎖死現(xiàn)象的靜電放電裝置，當一電源電壓未供應至該靜電放電裝置時，其具有等效硅控整流器(SCR)結(jié)構(gòu)；當該電源電壓供應至該靜電放電裝置時，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H01L23/60GK1905188SQ200510087179
公開日2007年1月31日 申請日期2005年7月27日 優(yōu)先權日2005年7月27日
發(fā)明者黃志豐, 楊大勇, 林振宇, 簡鐸欣 申請人:崇貿(mào)科技股份有限公司