專利名稱：可控制觸發(fā)電壓的靜電放電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜電放電(ESD)裝置，特別是涉及一種具有寄生硅控整流器(SCR)結(jié)構(gòu)與可控制觸發(fā)電壓特性的靜電放電裝置。
背景技術(shù)：
集成電路廣泛地應(yīng)用靜電放電裝置，以防止其因靜電破壞而燒毀。通常，靜電放電裝置占用不少的集成電路的芯片面積，因此增加制造的成本。再者，由于導(dǎo)線的傳導(dǎo)特性與靜電放電裝置通常具有大面積，流經(jīng)靜電放電裝置的電流并不均勻，因此可能影響其電性特性(例如靜電放電裝置的崩潰電壓)。
具有寄生硅控整流器(SCR)結(jié)構(gòu)的靜電放電裝置亦常見于各種應(yīng)用中。如何使寄生硅控整流器具有穩(wěn)定且可控制的觸發(fā)電壓是當(dāng)前設(shè)計(jì)靜電放電裝置的主要課題。因此，具有可控制觸發(fā)電壓與電氣特性改善的靜電放電裝置將為產(chǎn)業(yè)所渴求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種新型結(jié)構(gòu)的可控制觸發(fā)電壓的靜電放電裝置，所要解決的技術(shù)問題是使其以在不需調(diào)整制程的形況下，可以依需求而決定靜電放電裝置的觸發(fā)電壓，從而更加適于實(shí)用。
基于上述及其他目的，本發(fā)明提出一種可控制觸發(fā)電壓的靜電放電裝置，包括一P型基板、一N型井、一第一N+型區(qū)、一第一P+型區(qū)、一第二N+型區(qū)、一第二P+型區(qū)、一第三N+型區(qū)、一第一電極以及一第二電極。該N型井形成于該P(yáng)型基板中。該第一N+型區(qū)形成于該P(yáng)型基板中以及該N型井外。該第一P+型區(qū)形成于該P(yáng)型基板中以及該N型井外，并且該第一P+型區(qū)與該第一N+型區(qū)之間以一第一場(chǎng)氧化層(field oxides)相隔離。該第二N+型區(qū)配置于該N型井中。該第二P+型區(qū)配置于該N型井中，該第三N+型區(qū)配置于該第二P+型區(qū)與一第二場(chǎng)氧化層之間，并且該第三N+型區(qū)與該第一N+型區(qū)之間以該第二場(chǎng)氧化層相隔離。其中該第二場(chǎng)氧化層與該第三N+型區(qū)相鄰接的邊緣至該N型井的邊緣為一預(yù)定距離。該第一電極經(jīng)由一第一電性導(dǎo)體連接該第一P+區(qū)與該第一N+型區(qū)。該第二電極經(jīng)由一第二電性導(dǎo)體連接該第二N+型區(qū)與該第二P+型區(qū)。其中，藉由調(diào)整該預(yù)定距離，可決定該靜電放電裝置的一觸發(fā)電壓。
從另一觀點(diǎn)來看，本發(fā)明提出一種可控制觸發(fā)電壓的靜電放電裝置，包括一P型基板、一N型嵌入層(buried layer)、一N型井、一P型井、一第四N+型區(qū)、一第四P+型區(qū)、一第五P+型區(qū)、一第五N+型區(qū)、一第六P+型區(qū)、一第三電極以及一第四電極。該N型嵌入層形成于該P(yáng)型基板中。該N型井形成于該N型嵌入層上。該P(yáng)型井形成于該N型嵌入層上并鄰接該N型井。該第四N+型區(qū)形成于該N型井中。該第四P+型區(qū)形成于該N型井中，并且該第四P+型區(qū)與該第四N+型區(qū)之間以一第三場(chǎng)氧化層相隔離。該第五P+型區(qū)形成于該P(yáng)型井中。該第五N+型區(qū)形成于該P(yáng)型井中，該第六P+型區(qū)配置于該第五N+型區(qū)與一第四場(chǎng)氧化層之間，并且該第六P+型區(qū)與該第四P+型區(qū)之間以該第四場(chǎng)氧化層相隔離。其中該第四場(chǎng)氧化層與該第六P+型區(qū)相鄰接的邊緣至該P(yáng)型井的邊緣為一預(yù)定距離。該第三電極經(jīng)由一第三電性導(dǎo)體連接該第四N+型區(qū)與該第四P+型區(qū)。該第四電極經(jīng)由一第四電性導(dǎo)體連接該第五P+型區(qū)與該第五N+型區(qū)。其中，藉由調(diào)整該預(yù)定距離，使該P(yáng)型井的邊緣位于該第四場(chǎng)氧化層與該第六P+型區(qū)的范圍間，而決定該靜電放電裝置的一觸發(fā)電壓。
本發(fā)明因采用具有寄生硅控整流器(SCR)結(jié)構(gòu)與可控制觸發(fā)電壓特性的靜電放電裝置，并且藉由調(diào)變輕摻雜井邊緣與重?fù)诫s區(qū)邊緣之間的距離，實(shí)現(xiàn)此靜電放電裝置可調(diào)整的觸發(fā)電壓。因此，可以在不需改變集成電路制程的情況下，而依需求決定靜電放電裝置的觸發(fā)電壓。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。經(jīng)由上述可知，本發(fā)明是有關(guān)于一種具有寄生硅控整流器(SCR)結(jié)構(gòu)與可控制觸發(fā)電壓特性的靜電放電(ESD)裝置。藉由調(diào)變輕摻雜井的邊緣與位于輕摻雜井邊緣的重?fù)诫s區(qū)邊緣之間的距離，實(shí)現(xiàn)此靜電放電裝置可調(diào)整的觸發(fā)電壓。此觸發(fā)電壓可設(shè)為介于一最小值到一最大值之間的一特定值。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖1是依照本發(fā)明的實(shí)施例說明一種具有寄生硅控整流器結(jié)構(gòu)的靜電放電裝置的剖面?zhèn)纫晥D。
圖2A-圖2C是依照本發(fā)明實(shí)施例說明N型井邊緣與N+型區(qū)邊緣的相對(duì)位置的剖面?zhèn)纫晥D。
圖3是依照本發(fā)明實(shí)施例說明當(dāng)N型井部分圍住或完全圍住N+型區(qū)，觸發(fā)電壓對(duì)N型井邊緣與N+型區(qū)邊緣的預(yù)定距離的曲線圖。
圖4是依照本發(fā)明另一實(shí)施例說明靜電放電裝置的剖面?zhèn)纫晥D。
100、1100靜電放電裝置101N型嵌入層102P型基板104a、104b、104c、1204a、1204bN+型摻雜區(qū)106、1106N型井202a、202b、1102a、1102b、1102cP+型摻雜區(qū)302第二電性導(dǎo)體304第一電性導(dǎo)體310、1310場(chǎng)氧化層dN型井邊緣與摻雜區(qū)串列邊緣的預(yù)定距離VTG觸發(fā)電壓1108P型井具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的可控制觸發(fā)電壓的靜電放電裝置其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
以下實(shí)施范例說明本發(fā)明如何克服習(xí)知靜電放電裝置的缺點(diǎn)，并同時(shí)減少集成電路的面積與制造成本。依照本發(fā)明的實(shí)施例，于一N型井中置放多個(gè)N+型區(qū)與多個(gè)P+型區(qū)而形成一靜電放電裝置。該多個(gè)P+型區(qū)與該多個(gè)N+型區(qū)彼此以相間方式連續(xù)排列構(gòu)成一摻雜區(qū)串列并且形成于該N型井中。該摻雜區(qū)串列的兩端為N+型區(qū)。調(diào)整該N型井邊緣與此摻雜區(qū)串列的N+型區(qū)邊緣的相對(duì)位置，可用以調(diào)變靜電放電裝置的觸發(fā)電壓。
此外，靜電放電裝置形成于一焊墊(pad)下方，并且二者之間以金屬相互連接。因?yàn)楹笁|為一理想傳導(dǎo)器，從焊墊流至靜電放電裝置的電流可以被充份分散掉，其改善了靜電放電裝置的效能。靜電放電裝置形成于焊墊下方亦可節(jié)省集成電路的面積。因此，降低了制造成本。
圖1為本發(fā)明的一實(shí)施例，說明具有可控制觸發(fā)電壓VTG的一靜電放電裝置100的剖面?zhèn)纫晥D。請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，該靜電放電裝置100形成于一P型基板102中，其包括一N型井106、以場(chǎng)氧化層(field oxide)相隔離的一第一N+型區(qū)104c與一第一P+型區(qū)202b、一場(chǎng)氧化層310、一第二N+型區(qū)104a、一第二P+型區(qū)202a以及一第三N+型區(qū)104b。其中，該第二P+型區(qū)202a、該N型井106與該P(yáng)型基板102形成一等效晶體管，而該N型井106、該P(yáng)型基板102與該第一N+型區(qū)104c則形成另一個(gè)等效晶體管。場(chǎng)氧化層310用以隔離該第三N+型區(qū)104b與該第一N+型區(qū)104c。一第一電極是經(jīng)由一第一電性導(dǎo)體304連接該第一P+型區(qū)202b與該第一N+型區(qū)104c。一第二電極經(jīng)由第二電性導(dǎo)體302連接該第二N+型區(qū)104a與該第二P+型區(qū)202a。電性導(dǎo)體302與304可以金屬材質(zhì)為之。于本實(shí)施例中，該第二電極電性是連接至該焊墊，并將該第一電極電性是連接至一電源電壓端或一接地電壓端。熟習(xí)此技藝者亦可視其需要，改將該第一電極電性連接至該焊墊，并將該第二電極電性連接至該電源電壓端或該接地電壓端。
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)(例如該第二N+型區(qū)104a與該第二P+型區(qū)202a)操作于不同電壓準(zhǔn)位。如圖1所示，兩個(gè)等效晶體管與兩個(gè)內(nèi)電阻形成一等效的硅控整流器(SCR)。當(dāng)靜電電壓增大，流經(jīng)靜電放電裝置100的瞬間電流便藉由內(nèi)電阻使相互連接的互補(bǔ)摻雜區(qū)104a-202a之間以及104c-202b之間引起電壓差。然后如圖1所示二個(gè)等效晶體管的連接關(guān)是呈現(xiàn)了等效硅控整流器。互補(bǔ)摻雜區(qū)表示不同型態(tài)的摻雜區(qū)，例如N型摻雜區(qū)與P型摻雜區(qū)。
藉由調(diào)整該N型井106的邊緣與該摻雜區(qū)串列(例如該第三N+型區(qū)104b)的邊緣的相對(duì)位置，可調(diào)變?cè)撿o電放電裝置100的該觸發(fā)電壓VTG。以下將以可調(diào)整的預(yù)定距離d表示前述二者的相對(duì)位置。
再者，該靜電放電裝置100可以在焊墊(未繪示)下方形成，以節(jié)省集成電路的面積與制造成本。
圖2A是說明當(dāng)該N型井106于部分圍住該第三N+型區(qū)104b時(shí)，該N型井106邊緣與該第三N+型區(qū)104b邊緣的相對(duì)位置的剖面?zhèn)纫晥D。當(dāng)該N型井106的寬度是W1時(shí)，在該第三N+型區(qū)104b邊緣與該N型井106邊緣之間形成一預(yù)定距離d1。該觸發(fā)電壓VTG與預(yù)定距離d1二者互為反比關(guān)系。當(dāng)預(yù)定距離d1達(dá)到飽和值d1，sat，如圖3所示的A點(diǎn)，此時(shí)該觸發(fā)電壓VTG將會(huì)達(dá)到一低飽和電壓VTG，min。
圖2B是說明當(dāng)該N型井106完全圍住該第三N+型區(qū)104b時(shí)，該N型井106邊緣與該第三N+型區(qū)104b邊緣的對(duì)位置的剖面?zhèn)纫晥D。當(dāng)該N型井106的寬度是W2時(shí)，在該第三N+型區(qū)104b邊緣與該N型井106邊緣之間形成一預(yù)定距離d2。觸發(fā)電壓VTG與該預(yù)定距離d2二者互為正比關(guān)系。當(dāng)預(yù)定距離d2達(dá)到飽和值d2，sat，如圖3所示的C點(diǎn)，此時(shí)觸發(fā)電壓VTG將會(huì)達(dá)到一高飽和電壓VTG，max。
圖2C是說明當(dāng)該N型井106的寬度恰等于摻雜區(qū)串列寬度時(shí)，該N型井106邊緣與該第三N+型區(qū)104b邊緣的相對(duì)位置的剖面?zhèn)纫晥D。亦即，該N型井106邊緣與該第三N+型區(qū)104b邊緣恰好切齊成一直線。如圖3的B點(diǎn)，其表示預(yù)定距離d1與d2均為零，并且相對(duì)應(yīng)的一觸發(fā)電壓為VTG0。
請(qǐng)參照?qǐng)D3所示，其為說明該觸發(fā)電壓VTG對(duì)該預(yù)定距離d的曲線圖。于圖3中，水平軸表示該預(yù)定距離d。隨者預(yù)定距離d1增加至A點(diǎn)的飽和值d1，sat，該觸發(fā)電壓VTG則跟著下降。隨者預(yù)定距離d2增加至C點(diǎn)的飽和值d2，sat，觸發(fā)電壓VTG則跟著上升。因此，該觸發(fā)電壓VTG的改變(從A點(diǎn)至C點(diǎn))與該預(yù)定距離d的改變是互為線性比例的。在相同制程條件下，藉由調(diào)變預(yù)定距離d而可以設(shè)定觸發(fā)電壓VTG為任何特定值(除了圖3所示飽和區(qū)10a與10b之外)。此飽和區(qū)表示觸發(fā)電壓VTG已無法依照預(yù)定距離d的增加而改變。
圖4是依照本發(fā)明另一實(shí)施例說明一靜電放電裝置1100的剖面?zhèn)纫晥D。該靜電放電裝置1100是該靜電放電裝置100的互補(bǔ)結(jié)構(gòu)，其表示本發(fā)明具有可控制觸發(fā)電壓特性的靜電放電裝置亦可以互補(bǔ)制程制造。
在該靜電放電裝置1100中，具有形成于一P型基板102中的一N型嵌入層101、形成于該N型嵌入層101上的一N型井1106與一P型井1108。該P(yáng)型井1108可以藉由P型離子摻雜形成，或是直接以該P(yáng)型基板102中由該N型嵌入層101與該N型井1106包圍的幾何區(qū)域形成。靜電放電裝置1100與圖1的靜電放電裝置100正好相反，圖4的等效晶體管亦與圖1的等效晶體管相反。其中，一第四P+型區(qū)1102c、該N型井1106、該P(yáng)型井1108與一第五N+型區(qū)1204a形成等效硅控整流器。一第三電極經(jīng)由一第三電性導(dǎo)體連接該第四P+型區(qū)1102c與一第四N+型區(qū)1204b。一第四電極經(jīng)由一第四電性導(dǎo)體連接該第五N+型區(qū)1204a與一第五P+型區(qū)1102a。一場(chǎng)氧化層1310用以隔離一第六P+型區(qū)1102b與該第四P+型區(qū)1102c。
該靜電放電裝置1100亦可以調(diào)整該P(yáng)型井1108的邊緣與該摻雜區(qū)串列(例如該第六P+型區(qū)1102b)邊緣二者的相對(duì)位置，即可調(diào)整圖4中標(biāo)示的預(yù)定距離d，以調(diào)變靜電放電裝置1100的該觸發(fā)電壓VTG。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可控制觸發(fā)電壓的靜電放電裝置，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+型區(qū)，形成于該P(yáng)型基板中以及該N型井外；一第一P+型區(qū)，形成于該P(yáng)型基板中以及該N型井外，并且該第一P+型區(qū)與該第一N+型區(qū)之間以一第一場(chǎng)氧化層(field oxides)相隔離；一第二N+型區(qū)，配置于該N型井中；一第二P+型區(qū)，配置于該N型井中；一第三N+型區(qū)，配置于該第二P+型區(qū)與一第二場(chǎng)氧化層之間，其中該第三N+型區(qū)與該第一N+型區(qū)之間以該第二場(chǎng)氧化層相隔離，以及該第二場(chǎng)氧化層與該第三N+型區(qū)相鄰接的邊緣至該N型井的邊緣為一預(yù)定距離；一第一電極，其經(jīng)由一第一電性導(dǎo)體連接該第一P+型區(qū)與該第一N+型區(qū)；以及一第二電極，其經(jīng)由一第二電性導(dǎo)體連接該第二N+型區(qū)與該第二P+型區(qū)；其中藉由調(diào)整該預(yù)定距離，使該N型井的邊緣位于該第二場(chǎng)氧化層與該第三N+型區(qū)的范圍間，而決定該靜電放電裝置的一觸發(fā)電壓。
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一電性導(dǎo)體與該第二電性導(dǎo)體均為金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電裝置，其特征在于其中當(dāng)該N型井完全圍住該第三N+型區(qū)時(shí)，該靜電放電裝置的該觸發(fā)電壓與該預(yù)定距離是成正比關(guān)系，以及當(dāng)該N型井部分圍住該第三N+型區(qū)時(shí)，該靜電放電裝置的該觸發(fā)電壓與該預(yù)定距離成反比關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的靜電放電裝置，其特征在于其中藉由配置該N型井的邊緣與該第三N+型區(qū)的邊緣的相對(duì)位置而調(diào)變?cè)擃A(yù)定距離，以線性調(diào)整該靜電放電裝置的該觸發(fā)電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的靜電放電裝置，其特征在于其中所述的第二N+型區(qū)與該第二P+型區(qū)二者相鄰接，以及該第二P+型區(qū)與該第三N+型區(qū)二者相鄰接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的靜電放電裝置，其特征在于其中所述的第一電極與該第二電極二者之一電性連接至一焊墊(pad)，并且二者之另一電性連接至一電源電壓端或一接地電壓端。
7.一種可控制觸發(fā)電壓的靜電放電裝置，其特征在于其包括一P型基板；一N型嵌入層(buried layer)，形成于該P(yáng)型基板中；一N型井，形成于該N型嵌入層上；一P型井，形成于該N型嵌入層上并鄰接該N型井；一第四N+型區(qū)，形成于該N型井中；一第四P+型區(qū)，形成于該N型井中，并且該第四P+型區(qū)與該第四N+型區(qū)之間以一第三場(chǎng)氧化層(field oxides)相隔離；一第五P+型區(qū)，形成于該P(yáng)型井中；一第五N+型區(qū)，形成于該P(yáng)型井中；一第六P+型區(qū)，配置于該第五N+型區(qū)與一第四場(chǎng)氧化層之間，其中該第六P+型區(qū)與該第四P+型區(qū)之間以該第四場(chǎng)氧化層相隔離，以及該第四場(chǎng)氧化層與該第六P+型區(qū)相鄰接的邊緣至該P(yáng)型井的邊緣為一預(yù)定距離；一第三電極，其經(jīng)由一第三電性導(dǎo)體連接該第四N+型區(qū)與該第四P+型區(qū)；以及一第四電極，其經(jīng)由一第四電性導(dǎo)體連接該第五P+型區(qū)與該第五N+型區(qū)；其中藉由調(diào)整該預(yù)定距離，使該P(yáng)型井的邊緣位于該第四場(chǎng)氧化層與該第六P+型區(qū)的范圍間，而決定該靜電放電裝置的一觸發(fā)電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的靜電放電裝置，其特征在于其中所述的第三電性導(dǎo)體與該第四電性導(dǎo)體均為金屬。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的靜電放電裝置，其特征在于其中當(dāng)該P(yáng)型井完全圍住該第六P+型區(qū)時(shí)，該靜電放電裝置的該觸發(fā)電壓與該預(yù)定距離成正比關(guān)系，以及當(dāng)該P(yáng)型井部分圍住該第六P+型區(qū)時(shí)，該靜電放電裝置的該觸發(fā)電壓與該預(yù)定距離成反比關(guān)系。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的靜電放電裝置，其特征在于其中藉由配置該P(yáng)型井的邊緣與該第六P+型區(qū)的邊緣的相對(duì)位置而調(diào)變?cè)擃A(yù)定距離，以線性調(diào)整該靜電放電裝置的該觸發(fā)電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靜電放電裝置，其特征在于其中所述的第五P+型區(qū)與該第五N+型區(qū)相鄰接，以及該第五N+型區(qū)與該第六P+型區(qū)相鄰接。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的靜電放電裝置，其特征在于其中所述的第三電極與該第四電極二者之一電性連接至一焊墊(pad)，并且二者之另一電性連接至一電源電壓端或一接地電壓端。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的靜電放電裝置，其特征在于其中所述的P型井是以P型離子摻雜形成，或直接以該P(yáng)型基板中由該N型嵌入層與該N型井包圍的幾何區(qū)域形成。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種具有寄生硅控整流器(SCR)結(jié)構(gòu)與可控制觸發(fā)電壓特性的靜電放電(ESD)裝置。藉由調(diào)變輕摻雜井的邊緣與位于輕摻雜井邊緣的重?fù)诫s區(qū)邊緣之間的距離，實(shí)現(xiàn)此靜電放電裝置可調(diào)整的觸發(fā)電壓。此觸發(fā)電壓可設(shè)為介于一最小值到一最大值之間的一特定值。
文檔編號(hào)H01L23/60GK1866511SQ20051007100
公開日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2005年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月18日
發(fā)明者黃志豐, 簡(jiǎn)鐸欣, 林振宇, 楊大勇 申請(qǐng)人:崇貿(mào)科技股份有限公司