本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體靜電放電(electrostatic discharge protection，以下簡稱為ESD)保護元件，尤指一種具有自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)(self-triggered structure)的半導(dǎo)體ESD保護元件。

背景技術(shù)：

隨著科技進步，集成電路制作工藝技術(shù)也隨之不斷精進，因此各種電子電路可集成/形成于單一芯片上。目前集成電路芯片可區(qū)分為核心電路與輸入/輸出電路，并且核心電路與輸入/輸出電路分別使用不同大小的電壓源來驅(qū)動。為了要使核心電路與輸入/輸出電路能接收外界的電壓源，集成電路芯片上會設(shè)有導(dǎo)電的電源連接墊以及輸入/輸出連接墊。

然而，芯片在封裝、測試、運輸、加工等過程中，這些連接墊也很容易因為與外界的靜電電源接觸，其所帶來的過量電荷會在極短時間內(nèi)進入傳導(dǎo)至芯片內(nèi)部，并進而導(dǎo)致芯片內(nèi)部電路的損毀，這種現(xiàn)象即為所謂的靜電放電。為了解決此一問題，業(yè)界通常會在內(nèi)部電路與I/O接腳之間設(shè)置一ESD保護裝置，其必須在靜電放電的脈沖(pulse)未到達內(nèi)部電路之前先行啟動，以迅速地消除過高的電壓，進而減少靜電放電現(xiàn)象所導(dǎo)致的破壞。而隨著集成電路制作工藝的進步，業(yè)界對于用來保護集成電路芯片免受靜電放電損害的ESD保護元件/電路的要求益發(fā)嚴(yán)格。舉例來說，為了提升導(dǎo)通速度(turn on speed)，ESD保護元件的啟始電壓(threshold voltage，Vt)必須降低。另外，ESD保護元件的元件穩(wěn)定性(device robustness)要求，也越來越提升。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一目的在于提供一種具有低啟始電壓與高元件穩(wěn)定性的半導(dǎo)體ESD保護元件。

為達上述目的，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體ESD保護元件，該半導(dǎo)體ESD保護元件包含有一基底、一設(shè)置于該基底上的柵極組(gate set)、分別設(shè)置于 該柵極組兩側(cè)的該基底內(nèi)的一源極區(qū)域與一漏極區(qū)域、至少一設(shè)置于該漏極區(qū)域內(nèi)的第一摻雜區(qū)域、以及至少一設(shè)置于該基底內(nèi)的第二摻雜區(qū)域。該源極區(qū)域與該漏極區(qū)域包含有一第一導(dǎo)電型態(tài)(conductivity type)，而該第一摻雜區(qū)域與該第二摻雜區(qū)域則包含有一第二導(dǎo)電型態(tài)，且該第二導(dǎo)電型態(tài)與該第一導(dǎo)電型態(tài)互補(complementary)。更重要的是，該第二摻雜區(qū)域與該第一摻雜區(qū)域彼此電連接。

根據(jù)本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件，設(shè)置于漏極區(qū)域內(nèi)的第一摻雜區(qū)域與設(shè)置于基底內(nèi)的第二摻雜區(qū)域可在半導(dǎo)體ESD保護元件作為一自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)，因此可以降低臨界電壓、提升半導(dǎo)體ESD保護元件的導(dǎo)通速度以及半導(dǎo)體ESD保護元件的元件穩(wěn)定性。另外，本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件包含柵極組，柵極組內(nèi)可包含單一柵極、多柵極、或多重柵極組合，故本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件可成功整合于單一柵極金屬氧化物半導(dǎo)體(metal-oxide-semiconductor，以下簡稱為MOS)晶體管元件、疊置晶體管(cascode transistor)元件、多柵極(multi-gate)MOS晶體管元件。另外，通過基底其他阱區(qū)的組合，本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件還可與橫向擴散金屬氧化物半導(dǎo)體(lateral-diffusion metal-oxide-semiconductor，以下簡稱為LDMOS)晶體管元件整合。換句話說，本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件可依需求與多種晶體管元件整合，更提升了ESD保護元件的產(chǎn)品彈性及實用性。

附圖說明

圖1A為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的一第一優(yōu)選實施例的布局結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1B為該第一優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的示意圖，且為圖1A中沿A-A’切線的剖視圖；

圖1C為該第一優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的電路圖；

圖2A為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的一第二優(yōu)選實施例的布局結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2B為該第二優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的示意圖，且為圖2A中沿B-B’切線的剖視圖；

圖2C為該第二優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的電路圖；

圖3為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的一變化型的布局結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的另一變化型的布局結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的又一變化型的布局結(jié)構(gòu)圖；

圖6A為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的一第三優(yōu)選實施例的剖面示意圖；

圖6B為該第三優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的電路圖；

圖7為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的一第四優(yōu)選實施例的剖面示意圖；

圖8A為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的一第五優(yōu)選實施例的剖面示意圖；

圖8B為該第五優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的電路圖；

圖9A為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的一第六優(yōu)選實施例的剖面示意圖；

圖9B為該第五優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的電路圖。

符號說明

100、200、200a、200b、200c、300、400、500、600半導(dǎo)體ESD保護元件

102、202、302、502、602 阱區(qū)

402 基底

402a 第一阱區(qū)

402b 第二阱區(qū)

104、204、304、404、504、604 隔離結(jié)構(gòu)

106、206、306、406、506、606 防護環(huán)

110、210、310、410、510、610 柵極組

112、412、514、612 單一柵極結(jié)構(gòu)

512、612 第一組柵極結(jié)構(gòu)

212、312、512a、614a 第一柵極結(jié)構(gòu)

514、614 第二組柵極結(jié)構(gòu)

214、314、512b、614b 第二柵極結(jié)構(gòu)

316 第三柵極結(jié)構(gòu)

218、318、518、618 第三摻雜區(qū)域

120D、220D、320D、420D、520D、620D 漏極區(qū)域

120S、220S、320S、420S、520S、620S 源極區(qū)域

222C 漏極區(qū)域接觸插塞

130、230、230a、230b、230’、230a’、230b’、330、430、530、630第一摻雜區(qū)域

132、232、232a、232b、232’、232a’、232b’、332、432、532、632第二摻雜區(qū)域

534、634 第四摻雜區(qū)域

140、240、340、440、540、640 第一阻擋結(jié)構(gòu)

142、242、342、442、542、642 第二阻擋結(jié)構(gòu)

GND 接地連接墊

I/O 輸入/輸出連接墊

VDD 電源連接墊

VDD₁ 第一電源連接墊

VDD₂ 第二電源連接墊

IN 信號輸入連接墊

a、b 電荷流動方向

A-A’、B-B’ 剖線

具體實施方式

請參閱圖1A至圖1C，其中圖1A為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的一第一優(yōu)選實施例的布局結(jié)構(gòu)示意圖，圖1B為該第一優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的示意圖，且為圖1A中沿A-A’切線的剖視圖，圖1C則為該第一優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的電路圖。如圖1A與圖1B所示，本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件100包含有一基底，且基底包含一阱區(qū)102?；着c阱區(qū)102上設(shè)置有一柵極組(gate set)110，在本優(yōu)選實施例中，柵極組110包含一單一柵極結(jié)構(gòu)112。如熟悉該項技術(shù)的人士所知，單一柵極結(jié)構(gòu)112包含有一柵極導(dǎo)電層與一柵極介電層，由于柵極導(dǎo)電層與柵極介電層的材料組合為熟悉該項技術(shù)的人士應(yīng)知者，故 于此將不加以贅述。本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件100還包含一源極區(qū)域120S與一漏極區(qū)域120D，分別設(shè)置于柵極組110(即單一柵極結(jié)構(gòu)112)兩側(cè)的基底/阱區(qū)102內(nèi)。在本優(yōu)選實施例中，源極區(qū)域120S與漏極區(qū)域120D包含有一第一導(dǎo)電型態(tài)(conductivity type)，阱區(qū)102包含有一第二導(dǎo)電型態(tài)，且第一導(dǎo)電型態(tài)與第二導(dǎo)電型態(tài)彼此互補(complementary)。舉例來說，本優(yōu)選實施例中第一導(dǎo)電型態(tài)為n型，而第二導(dǎo)電型態(tài)為p型。然而熟悉該項技術(shù)的人士應(yīng)知，本優(yōu)選實施例中的第一導(dǎo)電型態(tài)也可為p型，而第二導(dǎo)電型態(tài)則為n型。因此，本優(yōu)選實施例提供設(shè)置于p型阱區(qū)102內(nèi)的n型源極區(qū)域120S與n型漏極區(qū)域120D。另外，半導(dǎo)體ESD保護元件100還包含一隔離結(jié)構(gòu)104與一包含第二導(dǎo)電型態(tài)的防護環(huán)(guard ring)106，隔離結(jié)構(gòu)104與防護環(huán)106環(huán)繞半導(dǎo)體ESD保護元件100，以提供半導(dǎo)體ESD保護元件100與其他元件之間的電性隔離。在本優(yōu)選實施例中，隔離結(jié)構(gòu)104優(yōu)選為淺溝隔離(shallow trench isolation，以下簡稱為STI)，但不限于此。

請繼續(xù)參閱圖1A與圖1B。本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件100還包含至少一設(shè)置于漏極區(qū)域120D內(nèi)的第一摻雜區(qū)域130，以及至少一設(shè)置于基底內(nèi)，尤其是設(shè)置于源極區(qū)域120D內(nèi)的第二摻雜區(qū)域132。另外，在本優(yōu)選實施例中，第一摻雜區(qū)域130如圖1A所示設(shè)置于漏極區(qū)域120D的中央，而第二摻雜區(qū)域132設(shè)置于源極區(qū)域120S的中央，但不限于此。關(guān)于第一摻雜區(qū)域130與漏極區(qū)域120D的布局配置關(guān)系，以及第二摻雜區(qū)域132與源極區(qū)域120D的布局配置關(guān)系的其他變化型可參閱圖3至圖5以及后續(xù)說明，此處先不贅述。值得注意的是，雖然第一摻雜區(qū)域130設(shè)置于漏極區(qū)域120D內(nèi)，而第二摻雜區(qū)域132設(shè)置于源極區(qū)域120S內(nèi)，但第一摻雜區(qū)域130通過一第一阻擋結(jié)構(gòu)140而與漏極區(qū)域120D分離而不接觸，同理第二摻雜區(qū)域132通過一第二阻擋結(jié)構(gòu)142而與源極區(qū)域120S分離而不接觸。如圖1A-圖1C所示，第一阻擋結(jié)構(gòu)140包圍第一摻雜區(qū)130而隔離了第一摻雜區(qū)130與漏極區(qū)域120D，而第二阻擋結(jié)構(gòu)142包圍第二摻雜區(qū)132而隔離了第二摻雜區(qū)132與源極區(qū)域120S。在本優(yōu)選實施例中，第一阻擋結(jié)構(gòu)140與第二阻擋結(jié)構(gòu)142包含STI，但第一阻擋結(jié)構(gòu)140與第二阻擋結(jié)構(gòu)142也可包含虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)(dummy gate)、或金屬硅化物阻擋(salicide block，以下簡稱為SAB)結(jié)構(gòu)。另外，第一摻雜區(qū)域130與第二摻 雜區(qū)域132都包含有第二導(dǎo)電型態(tài)，故本優(yōu)選實施例提供一p型第一摻雜區(qū)域130與一p型第二摻雜區(qū)域132。

更重要的是，設(shè)置于漏極區(qū)域120D內(nèi)的第一摻雜區(qū)域130與設(shè)置于源極區(qū)域120S內(nèi)的第二摻雜區(qū)域132如圖1B所示彼此電連接。另外，柵極組110(即單一柵極結(jié)構(gòu)112)、源極區(qū)域120S與防護環(huán)106都電連接至一接地連接墊(ground pad)GND，而漏極區(qū)域120D則電連接至一輸入/輸出(input/output，以下簡稱為I/O)連接墊I/O。如圖1B與圖1C所示，當(dāng)靜電灌注進入半導(dǎo)體ESD保護元件100時，除可通過接地的柵極組110/112快速的導(dǎo)通排除之外，n型漏極區(qū)域120D、p型阱區(qū)102與p型第一摻雜區(qū)域130可作為一二極管，且此二極管在靜電放電時自動觸發(fā)，是以灌注進漏極區(qū)域120D的電荷可如箭頭a所示流向第一摻雜區(qū)域130，以及與第一摻雜區(qū)域130電連接的第二摻雜區(qū)域132。另外，n型漏極區(qū)域120D、p型阱區(qū)102與n型源極區(qū)域120S可作為一npn雙載流子接面晶體管(bipolar junction transistor，以下簡稱為BJT)，且此BJT也在靜電放電時自動觸發(fā)，是以灌注進漏極區(qū)域120D的電荷可如箭頭b所示流向接地的源極區(qū)域120S，而用于排除。換句話說，本優(yōu)選實施例所提供的自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)(包含二極管與BJT)可作為電流的分流管道。

根據(jù)上述說明，可知本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件100可以是一單一柵極MOS晶體管元件，其通過分別設(shè)置于漏極區(qū)域120D與源極區(qū)域120S，且彼此電連接的第一摻雜區(qū)域130與第二摻雜區(qū)域132與漏極區(qū)域120D組成的二極管作為一自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)，使得電流得到分流的管道。因此，半導(dǎo)體ESD保護元件100的啟始電壓可有效地降低，以提升導(dǎo)通速度，并作為突然灌注進入半導(dǎo)體ESD保護元件100的靜電的分流管道，故可避免半導(dǎo)體ESD保護元件100本身被靜電脈沖燒毀，而提升半導(dǎo)體ESD保護元件100的元件穩(wěn)定性。更重要的是，由于此一分流管道為一自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)，因此在半導(dǎo)體ESD保護元件100未導(dǎo)通時不產(chǎn)生任何作用，故可有效降低漏電流。另外，第一摻雜區(qū)域130與第二摻雜區(qū)域132的設(shè)置可與現(xiàn)有制作工藝整合，而不增加制作工藝復(fù)雜度與制作工藝成本。

請參閱圖2A至圖2C，其中圖2A為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的一第二優(yōu)選實施例的布局結(jié)構(gòu)示意圖，圖2B為該第二優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的示意圖，且為圖2A中沿B-B’切線的剖視圖， 圖2C則為該第二優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的電路圖。如圖2A與圖2B所示，本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件200包含有一基底，且基底包含一阱區(qū)202?；着c阱區(qū)202上設(shè)置有一柵極組210，在本優(yōu)選實施例中，柵極組210包含一第一柵極結(jié)構(gòu)212、一第二柵極結(jié)構(gòu)214以及一第三摻雜區(qū)域218。如圖2A與圖2B所示，第三摻雜區(qū)域218設(shè)置于第一柵極結(jié)構(gòu)212與第二柵極結(jié)構(gòu)214之間，用以在空間上分離第一柵極結(jié)構(gòu)212與第二柵極結(jié)構(gòu)214，并電連接第一柵極結(jié)構(gòu)212與第二柵極結(jié)構(gòu)214。如熟悉該項技術(shù)的人士所知，第一柵極結(jié)構(gòu)212與第二柵極結(jié)構(gòu)214分別包含有一柵極導(dǎo)電層與一柵極介電層，柵極導(dǎo)電層與柵極介電層的材料組合為熟悉該項技術(shù)的人士應(yīng)知者，故于此不加以贅述。本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件200還包含一源極區(qū)域220S與一漏極區(qū)域220D，分別設(shè)置于柵極組210兩側(cè)的基底/阱區(qū)202內(nèi)。因此，第一柵極結(jié)構(gòu)212如圖2A與圖2B所示，設(shè)置于第三摻雜區(qū)域218與漏極區(qū)域220D之間，而第二柵極結(jié)構(gòu)214如圖2A與圖2B所示，設(shè)置于第三摻雜區(qū)域218與源極區(qū)域220S之間。在本優(yōu)選實施例中，源極區(qū)域220S、漏極區(qū)域220D與第三摻雜區(qū)域218包含有一第一導(dǎo)電型態(tài)，阱區(qū)202包含有一第二導(dǎo)電型態(tài)，且第一導(dǎo)電型態(tài)與第二導(dǎo)電型態(tài)彼此互補。舉例來說，本優(yōu)選實施例中第一導(dǎo)電型態(tài)為n型，而第二導(dǎo)電型態(tài)為p型。如前所述，本優(yōu)選實施例中的第一導(dǎo)電型態(tài)也可為p型，而第二導(dǎo)電型態(tài)則為n型。另外，半導(dǎo)體ESD保護元件200還包含一隔離結(jié)構(gòu)204與一包含第二導(dǎo)電型態(tài)的防護環(huán)206，隔離結(jié)構(gòu)204與防護環(huán)206環(huán)繞半導(dǎo)體ESD保護元件200，以提供半導(dǎo)體ESD保護元件200與其他元件之間的電性隔離。在本優(yōu)選實施例中，隔離結(jié)構(gòu)204優(yōu)選為STI，但不限于此。

請繼續(xù)參閱圖2A與圖2B。本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件200還包含至少一設(shè)置于漏極區(qū)域220D內(nèi)的第一摻雜區(qū)域230，以及至少一設(shè)置于基底內(nèi)，尤其是設(shè)置于源極區(qū)域220S內(nèi)的第二摻雜區(qū)域232。另外，第一摻雜區(qū)域230設(shè)置于漏極區(qū)域220D的中央，而第二摻雜區(qū)域232設(shè)置于源極區(qū)域220S的中央，但不限于此。關(guān)于第一摻雜區(qū)域230與漏極區(qū)域220D的布局配置關(guān)系，以及第二摻雜區(qū)域232與源極區(qū)域220D的布局配置關(guān)系的其他變化型可參閱圖3至圖5以及后續(xù)說明。值得注意的是，雖然第一摻雜區(qū)域230設(shè)置于漏極區(qū)域220D內(nèi)，而第二摻雜區(qū)域232設(shè)置 于源極區(qū)域220S內(nèi)，但第一摻雜區(qū)域230通過一第一阻擋結(jié)構(gòu)240而與漏極區(qū)域220D分離而不接觸，同理第二摻雜區(qū)域232通過一第二阻擋結(jié)構(gòu)242而與源極區(qū)域220S分離而不接觸。如圖2A與圖2B所示，第一阻擋結(jié)構(gòu)240包圍第一摻雜區(qū)230而隔離了第一摻雜區(qū)230與漏極區(qū)域220D，而第二阻擋結(jié)構(gòu)242包圍第二摻雜區(qū)232而隔離了第二摻雜區(qū)232與源極區(qū)域220S。在本優(yōu)選實施例中，第一阻擋結(jié)構(gòu)240與第二阻擋結(jié)構(gòu)242包含STI，但第一阻擋結(jié)構(gòu)240與第二阻擋結(jié)構(gòu)242也可包含虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)、或SAB結(jié)構(gòu)。另外，第一摻雜區(qū)域230與第二摻雜區(qū)域232都包含有第二導(dǎo)電型態(tài)。

更重要的是，設(shè)置于漏極區(qū)域220D內(nèi)的第一摻雜區(qū)域230與設(shè)置于源極區(qū)域220S內(nèi)的第二摻雜區(qū)域232如圖2B所示彼此電連接。另外，柵極組210中，第一柵極結(jié)構(gòu)212電連接至一電源連接墊(Vdd pad)VDD，第二柵極結(jié)構(gòu)214電連接至一接地連接墊GND或一信號輸入連接墊IN、源極區(qū)域220S與防護環(huán)206電連接至一接地連接墊GND，而漏極區(qū)域220D則電連接至一I/O連接墊。如圖2B與圖2C所示，當(dāng)靜電灌注進入半導(dǎo)體ESD保護元件200時，除可通過接地的第二柵極結(jié)構(gòu)214快速的導(dǎo)通排除之外，n型漏極區(qū)域220D、p型阱區(qū)202與p型第一摻雜區(qū)域230可作為一二極管，且此二極管在靜電放電時自動觸發(fā)，是以灌注進漏極區(qū)域220D的電荷可如箭頭a所示流向第一摻雜區(qū)域230，以及與第一摻雜區(qū)域230電連接的第二摻雜區(qū)域232。另外，n型漏極區(qū)域220D、p型阱區(qū)202與n型源極區(qū)域220S可作為一npn型BJT，且此BJT也在靜電放電時自動觸發(fā)，是以灌注進漏極區(qū)域220D的電荷可如箭頭b所示流向接地的源極區(qū)域220S，而用于排除。換句話說，本優(yōu)選實施例所提供的自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)(包含二極管與BJT)可作為電流的分流管道。

根據(jù)上述說明，可知本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件200可以是一疊置晶體管元件，其通過分別設(shè)置于漏極區(qū)域220D與源極區(qū)域220S，且彼此電連接的第一摻雜區(qū)域230與第二摻雜區(qū)域232與漏極區(qū)域220D組成的二極管作為一自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)，使得電流得到分流的管道。因此，半導(dǎo)體ESD保護元件200的啟始電壓可有效地降低，以提升導(dǎo)通速度，并作為突然灌注進入半導(dǎo)體ESD保護元件200的靜電的分流管道，故可避免半導(dǎo)體ESD保護元件200本身被靜電脈沖燒毀，而提升半導(dǎo)體ESD保護元件200的元件穩(wěn)定性。是以本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件200 于人體放電模式(Human-Body Model，HBM)下所能承受的脈沖電壓可由1.4kV提升至2.4kV，即提升71％。更重要的是，由于此一分流管道為一自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)，因此在半導(dǎo)體ESD保護元件200未導(dǎo)通時不產(chǎn)生任何作用，故可降低漏電流。另外，第一摻雜區(qū)域230與第二摻雜區(qū)域232的設(shè)置可與現(xiàn)有制作工藝整合，而不增加制作工藝復(fù)雜度與制作工藝成本。

請參閱圖3，圖3為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的一變化型的布局結(jié)構(gòu)圖。首先需注意的是，本變化型中與第二優(yōu)選實施例相同的元件包含相同的符號說明，并具有相同的材料選擇與電性關(guān)系，因此相同之處將不再贅述。另外更需注意的是，本變化型不僅可以是第二優(yōu)選實施例的變化型，也可以是前述第一優(yōu)選實施例以及后續(xù)所述的各優(yōu)選實施例的變化型。請參閱圖3，本變化型與前述/后續(xù)實施例不同之處在于，前述/后續(xù)實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件中，第一摻雜區(qū)域設(shè)置于漏極區(qū)域的中央，而第二摻雜區(qū)域設(shè)置于源極區(qū)域的中央。本變化型所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件200a中，第一摻雜區(qū)域230還包含一對次第一摻雜區(qū)域(sub-first doped region)230a/230b，且次第一摻雜區(qū)域230a/230b如圖3所示，分別設(shè)置于漏極區(qū)域220D的兩端。同理，第二摻雜區(qū)域232還包含一對次第二摻雜區(qū)域(sub-second doped region)232a/232b，且次第二摻雜區(qū)域232a/232b如圖3所示，分別設(shè)置于源極區(qū)域220S的兩端。

在本變化型中，可與漏極區(qū)域220D構(gòu)成自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)的第一摻雜區(qū)域232a/232b的數(shù)量增多了，故可提供更多自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)，即更多的分流管道，故更有利于半導(dǎo)體ESD保護元件200a的表現(xiàn)。

請參閱圖4，圖4為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的另一變化型的布局結(jié)構(gòu)圖。首先需注意的是，本變化型中與第二優(yōu)選實施例相同的元件包含相同的符號說明，并具有相同的材料選擇與電性關(guān)系，因此相同之處將不再贅述。另外更需注意的是，本變化型不僅可以是第二優(yōu)選實施例的變化型，也可以是前述第一優(yōu)選實施例以及后續(xù)所述的各優(yōu)選實施例的變化型。請參閱圖4，本變化型與前述/后續(xù)實施例不同之處在于，前述/后續(xù)實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件中，第一摻雜區(qū)域為設(shè)置于漏極區(qū)域中央的島狀圖案，而第二摻雜區(qū)域也為設(shè)置于源極區(qū)域中央的島狀圖案。而本變化型所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件200b中，第一摻雜區(qū)域230’為設(shè)置于漏極區(qū)域220D內(nèi)，但是在漏極接觸插塞222C與柵極組210之間的條狀圖案。 而第二摻雜區(qū)域232’為設(shè)置于源極區(qū)域220S中央的條狀圖案。

在本變化型中，可與漏極區(qū)域230D構(gòu)成自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)的第一摻雜區(qū)域230’的數(shù)量增多了，故可提供更多自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)，即更多的分流管道，故更有利于半導(dǎo)體ESD保護元件200b的表現(xiàn)。另外，由于條狀第一摻雜區(qū)域230’設(shè)置于漏極接觸插塞222C與柵極組210之間，且如圖4所示，條狀第一摻雜區(qū)域230’的上下兩端都不再設(shè)置漏極接觸插塞222C，因此第一摻雜區(qū)域230’的布線不再需要跳過或繞過該兩個漏極接觸插塞222C，故可更簡化產(chǎn)品與制作工藝設(shè)計。

請參閱圖5，圖5為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的又一變化型的布局結(jié)構(gòu)圖。首先需注意的是，本變化型中與第二優(yōu)選實施例相同的元件包含相同的符號說明，并具有相同的材料選擇與電性關(guān)系，因此相同之處將不再贅述。另外更需注意的是，本變化型不僅可以是第二優(yōu)選實施例的變化型，也可以是前述第一優(yōu)選實施例以及后續(xù)所述的各優(yōu)選實施例的變化型。請參閱圖5，本變化型與前述/后續(xù)實施例不同之處在于，前述/后續(xù)實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件中，第一摻雜區(qū)域為設(shè)置于漏極區(qū)域中央的島狀圖案，而第二摻雜區(qū)域也為設(shè)置于源極區(qū)域中央的島狀圖案。而本變化型所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件200c中，第一摻雜區(qū)域還包含一對次第一摻雜區(qū)域230a’/230b’，且次第一摻雜區(qū)域230a’/230b’如圖5所示，分別設(shè)置于漏極區(qū)域220D的兩端。另外，次第一摻雜區(qū)域230a’/230b’為設(shè)置于漏極區(qū)域220D內(nèi)，但是是在漏極接觸插塞222C與柵極組210之間的條狀圖案。在本變化型中，第二摻雜區(qū)域也包含一對條狀的次第二摻雜區(qū)域232a’/232b’，且次第二摻雜區(qū)域232a’/232b’如圖5所示，分別設(shè)置于源極區(qū)域220S的兩端。

在本變化型中，第一摻雜區(qū)域230a’/230b’的型態(tài)由一個島狀圖案增加為二個條狀圖案。由于可與漏極區(qū)域220D構(gòu)成自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)的第一摻雜區(qū)域230a’/230b’數(shù)量增多了，故可提供更多自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)，即更多的分流管道，而更有利于半導(dǎo)體ESD保護元件200c的表現(xiàn)。另外，由于條狀第一摻雜區(qū)域230a’/230b’設(shè)置于漏極接觸插塞222C與柵極組210之間，且如圖5所示，條狀第一摻雜區(qū)域230a’/230b’的上下兩端都不再設(shè)置漏極接觸插塞222C，因此第一摻雜區(qū)域230a’/230b’的布線不再需要跳過或繞過該兩個漏極接觸插塞222C，故可更簡化產(chǎn)品與制作工藝設(shè)計。

請參閱圖6A與圖6B，圖6A為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的一第三優(yōu)選實施例的剖面示意圖，圖6B則為第三優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的電路圖。如圖6A所示，本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件300包含有一基底，且基底包含一阱區(qū)302?；着c阱區(qū)302上設(shè)置有一柵極組310，在本優(yōu)選實施例中，柵極組310包含一第一柵極結(jié)構(gòu)312、一第二柵極結(jié)構(gòu)314、一第三柵極結(jié)構(gòu)316及二個第三摻雜區(qū)域318。如圖6A所示，第三摻雜區(qū)域318分別設(shè)置于第一柵極結(jié)構(gòu)312與第二柵極結(jié)構(gòu)314之間，以及第二柵極結(jié)構(gòu)314與第三柵極結(jié)構(gòu)316之間，用以在空間上分離第一柵極結(jié)構(gòu)312、第二柵極結(jié)構(gòu)314與第三柵極結(jié)構(gòu)316，并電連接第一柵極結(jié)構(gòu)312、第二柵極結(jié)構(gòu)314與第三柵極結(jié)構(gòu)316。如熟悉該項技術(shù)的人士所知，第一柵極結(jié)構(gòu)312、第二柵極結(jié)構(gòu)314與第三柵極結(jié)構(gòu)316分別包含有一柵極導(dǎo)電層與一柵極介電層，柵極導(dǎo)電層與柵極介電層的材料組合為熟悉該項技術(shù)的人士應(yīng)知者，故于此不再加以贅述。本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件300還包含一源極區(qū)域320S與一漏極區(qū)域320D，分別設(shè)置于柵極組310兩側(cè)的基底/阱區(qū)302內(nèi)。如圖6A所示，柵極組310設(shè)置于源極區(qū)域320S與漏極區(qū)域320D之間，且柵極組310內(nèi)的第一柵極結(jié)構(gòu)312、第二柵極結(jié)構(gòu)314與第三柵極結(jié)構(gòu)316由漏極區(qū)域320D向源極區(qū)域320S方向依序排列于基底/阱區(qū)302上。在本優(yōu)選實施例中，源極區(qū)域320S、漏極區(qū)域320D與第三摻雜區(qū)域318包含有一第一導(dǎo)電型態(tài)，阱區(qū)302包含有一第二導(dǎo)電型態(tài)，且第一導(dǎo)電型態(tài)與第二導(dǎo)電型態(tài)彼此互補。舉例來說，本優(yōu)選實施例中第一導(dǎo)電型態(tài)為n型，而第二導(dǎo)電型態(tài)為p型。另外，半導(dǎo)體ESD保護元件300還包含一隔離結(jié)構(gòu)304與一包含第二導(dǎo)電型態(tài)的防護環(huán)306，隔離結(jié)構(gòu)304與防護環(huán)306環(huán)繞半導(dǎo)體ESD保護元件300，以提供半導(dǎo)體ESD保護元件300與其他元件之間的電性隔離。在本優(yōu)選實施例中，隔離結(jié)構(gòu)304優(yōu)選為STI，但不限于此。

請繼續(xù)參閱圖6A。本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件300還包含至少一設(shè)置于漏極區(qū)域320D內(nèi)的第一摻雜區(qū)域330，以及至少一設(shè)置于源極區(qū)域320S內(nèi)的第二摻雜區(qū)域332。另外，第一摻雜區(qū)域330設(shè)置于漏極區(qū)域320D的中央，而第二摻雜區(qū)域332設(shè)置于源極區(qū)域320S的中央，但不限于此。關(guān)于第一摻雜區(qū)域330與漏極區(qū)域320D的布局配置關(guān)系，以及第二摻雜區(qū)域332與源極區(qū)域320D的布局配置關(guān)系的其他變化型可參閱 圖3至圖5以及上述的變化型說明，故于此不再贅述。值得注意的是，雖然第一摻雜區(qū)域330設(shè)置于漏極區(qū)域320D內(nèi)，而第二摻雜區(qū)域332設(shè)置于源極區(qū)域320S內(nèi)，但第一摻雜區(qū)域330通過一第一阻擋結(jié)構(gòu)340而與漏極區(qū)域320D分離而不接觸，同理第二摻雜區(qū)域332通過一第二阻擋結(jié)構(gòu)342而與源極區(qū)域320S分離而不接觸。如圖6A所示，第一阻擋結(jié)構(gòu)340包圍第一摻雜區(qū)330而隔離了第一摻雜區(qū)330與漏極區(qū)域320D，而第二阻擋結(jié)構(gòu)342包圍第二摻雜區(qū)332而隔離了第二摻雜區(qū)332與源極區(qū)域320S。在本優(yōu)選實施例中，第一阻擋結(jié)構(gòu)340與第二阻擋結(jié)構(gòu)342包含STI，但第一阻擋結(jié)構(gòu)340與第二阻擋結(jié)構(gòu)342也可包含虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)、或SAB結(jié)構(gòu)。另外，第一摻雜區(qū)域330與第二摻雜區(qū)域332都包含有第二導(dǎo)電型態(tài)。

更重要的是，設(shè)置于漏極區(qū)域320D內(nèi)的第一摻雜區(qū)域330與設(shè)置于源極區(qū)域320S內(nèi)的第二摻雜區(qū)域332如圖6A所示彼此電連接。另外，漏極區(qū)域320D與柵極組310中的第一柵極結(jié)構(gòu)312電連接至一電源連接墊VDD₁，柵極組310中的第二柵極結(jié)構(gòu)314電連接至另一電源連接墊VDD₂或一信號輸入連接墊IN，而第三柵極結(jié)構(gòu)316電連接至一信號輸入連接墊IN或一接地連接墊GND，源極區(qū)域320S與防護環(huán)306則電連接至一接地連接墊GND。如圖6A與圖6B所示，當(dāng)靜電灌注進入半導(dǎo)體ESD保護元件300時，n型漏極區(qū)域320D、p型阱區(qū)302與p型第一摻雜區(qū)域330可作為一二極管，且此二極管在靜電放電時自動觸發(fā)，是以灌注進漏極區(qū)域320D的電荷可如箭頭a所示流向第一摻雜區(qū)域330，以及與第一摻雜區(qū)域330電連接的第二摻雜區(qū)域332。另外，n型漏極區(qū)域320D、p型阱區(qū)302與n型源極區(qū)域320S可作為一npn型BJT，且此BJT也在靜電放電時自動觸發(fā)，是以灌注進漏極區(qū)域320D的電荷可如箭頭b所示流向接地的源極區(qū)域320S，而用于排除。換句話說，本優(yōu)選實施例所提供的自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)(包含二極管與BJT)可作為電流的分流管道。但熟悉該技術(shù)的人士應(yīng)知，上述柵極結(jié)構(gòu)與電源連接墊、信號輸入連接墊以及接地連接墊的電連接關(guān)系可依不同的產(chǎn)品需要而調(diào)整，故不限于此。

根據(jù)上述說明，可知本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件300可以是一多柵極晶體管元件，且柵極組310內(nèi)的柵極結(jié)構(gòu)數(shù)量可依半導(dǎo)體ESD保護元件300的電壓需求增加。本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件300其通過分別設(shè)置于漏極區(qū)域320D與源極區(qū)域320S，且彼此電連 接的第一摻雜區(qū)域330與第二摻雜區(qū)域332與漏極區(qū)域320D組成的二極管作為一自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)，使得電流得到分流的管道。因此，半導(dǎo)體ESD保護元件300的啟始電壓可有效地降低，以提升導(dǎo)通速度，并作為突然灌注進入半導(dǎo)體ESD保護元件300的靜電的分流管道，故可避免半導(dǎo)體ESD保護元件300本身被靜電脈沖燒毀，而提升半導(dǎo)體ESD保護元件300的元件穩(wěn)定性。更重要的是，由于此一分流管道為一自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)，因此在半導(dǎo)體ESD保護元件300未導(dǎo)通時不產(chǎn)生任何作用，故可降低漏電流。另外，第一摻雜區(qū)域330與第二摻雜區(qū)域332的設(shè)置可與現(xiàn)有制作工藝整合，而不增加制作工藝復(fù)雜度與制作工藝成本。

請參閱圖7，圖7為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的一第四優(yōu)選實施例的布局結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示，本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件400包含有一p型的基底402，且基底包含一第一阱區(qū)402a與一第二阱區(qū)402b，且第一阱區(qū)402a與第二阱區(qū)402b通過基底402彼此分離。第一阱區(qū)402a包含一第一導(dǎo)電型態(tài)，而基底402與第二阱區(qū)402b包含一第二導(dǎo)電型態(tài)，且第一導(dǎo)電型態(tài)與第二導(dǎo)電型態(tài)彼此互補。在本優(yōu)選實施例中，第一導(dǎo)電型態(tài)為n型，而第二導(dǎo)電型態(tài)為p型，但不以此為限。如前所述，本優(yōu)選實施例中的第一導(dǎo)電型態(tài)也可為p型，而第二導(dǎo)電型態(tài)則為n型?；?02上設(shè)置有一柵極組410，在本優(yōu)選實施例中，柵極組410包含一單一柵極結(jié)構(gòu)412。如圖7所示，單一柵極結(jié)構(gòu)412設(shè)置于第一阱區(qū)402a與第二阱區(qū)402b之間，且分別與部分第一阱區(qū)402a以及部分第二阱區(qū)402b重疊。如熟悉該項技術(shù)的人士所知，單一柵極結(jié)構(gòu)412包含有一柵極導(dǎo)電層與一柵極介電層，且柵極導(dǎo)電層?xùn)艠O介電層的材料組合為熟悉該項技術(shù)的人士應(yīng)知者，故于此不加以贅述。另外，半導(dǎo)體ESD保護元件400還包含一隔離結(jié)構(gòu)422，設(shè)置于第一阱區(qū)402a內(nèi)，且柵極組410(即單一柵極結(jié)構(gòu)412)覆蓋至少部分隔離結(jié)構(gòu)422。本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件400還包含一源極區(qū)域420S與一漏極區(qū)域420D，分別設(shè)置于柵極組410兩側(cè)的基底402內(nèi)。詳細(xì)地說，漏極區(qū)域420D設(shè)置于第一阱區(qū)402a內(nèi)，而源極區(qū)域420S設(shè)置于第二阱區(qū)402b內(nèi)。在本優(yōu)選實施例中，源極區(qū)域420S與漏極區(qū)域420D包含有第一導(dǎo)電型態(tài)。另外，半導(dǎo)體ESD保護元件400還包含一隔離結(jié)構(gòu)404與一包含第二導(dǎo)電型態(tài)的防護環(huán)406，隔離結(jié)構(gòu)404與防護環(huán)406環(huán)繞半導(dǎo)體ESD保護元件400，以提供半導(dǎo)體ESD保護元件400與其他 元件之間的電性隔離。在本優(yōu)選實施例中，隔離結(jié)構(gòu)404優(yōu)選為STI，但不限于此。

請繼續(xù)參閱圖7。本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件400還包含至少一設(shè)置于漏極區(qū)域420D內(nèi)的第一摻雜區(qū)域430，以及至少一設(shè)置于源極區(qū)域420S內(nèi)的第二摻雜區(qū)域432。由于漏極區(qū)域420D設(shè)置于第一阱區(qū)402a內(nèi)，而源極區(qū)域420S設(shè)置于第二阱區(qū)402b內(nèi)，因此第一摻雜區(qū)域430也設(shè)置于第一阱區(qū)402a內(nèi)，而第二摻雜區(qū)域432也設(shè)置于第二阱區(qū)402b內(nèi)。另外，第一摻雜區(qū)域430設(shè)置于漏極區(qū)域420D的中央，而第二摻雜區(qū)域432設(shè)置于源極區(qū)域420S的中央，但不限于此。關(guān)于第一摻雜區(qū)域430與漏極區(qū)域420D的布局配置關(guān)系，以及第二摻雜區(qū)域432與源極區(qū)域420S的布局配置關(guān)系的其他變化型可參閱圖3至圖5以及前述的變化型說明，于此不再贅述。值得注意的是，雖然第一摻雜區(qū)域430設(shè)置于漏極區(qū)域420D內(nèi)，而第二摻雜區(qū)域432設(shè)置于源極區(qū)域432內(nèi)，但第一摻雜區(qū)域430通過一第一阻擋結(jié)構(gòu)440而與漏極區(qū)域420D分離而不接觸，同理第二摻雜區(qū)域432通過一第二阻擋結(jié)構(gòu)442而與源極區(qū)域420S分離而不接觸。如圖7所示，第一阻擋結(jié)構(gòu)440包圍第一摻雜區(qū)430而隔離了第一摻雜區(qū)430與漏極區(qū)域420D，而第二阻擋結(jié)構(gòu)442包圍第二摻雜區(qū)432而隔離了第二摻雜區(qū)432與源極區(qū)域420S。在本優(yōu)選實施例中，第一阻擋結(jié)構(gòu)440與第二阻擋結(jié)構(gòu)442包含STI，但第一阻擋結(jié)構(gòu)440與第二阻擋結(jié)構(gòu)442也可包含虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)、或SAB結(jié)構(gòu)。另外，第一摻雜區(qū)域430與第二摻雜區(qū)域432都包含有第二導(dǎo)電型態(tài)。

更重要的是，設(shè)置于漏極區(qū)域420D內(nèi)的第一摻雜區(qū)域430與設(shè)置于源極區(qū)域420S內(nèi)的第二摻雜區(qū)域432如圖7所示彼此電連接。另外，柵極組410(即單一柵極結(jié)構(gòu)412)、源極區(qū)域420S與防護環(huán)406電連接至一接地連接墊GND，而漏極區(qū)域420D則電連接至一I/O連接墊I/O。如圖7所示，當(dāng)靜電灌注進入半導(dǎo)體ESD保護元件400時，除可通過接地的柵極組410(即單一柵極結(jié)構(gòu)412)快速的導(dǎo)通排除之外，n型漏極區(qū)域420D、n型第一阱區(qū)402a與p型第一摻雜區(qū)域430可作為一二極管，且此二極管在靜電放電時自動觸發(fā)，是以灌注進漏極區(qū)域420D的電荷可如箭頭a所示流向第一摻雜區(qū)域430，以及與第一摻雜區(qū)域430電連接的第二摻雜區(qū)域432。另外，n型漏極區(qū)域420D、n型第一阱區(qū)402a、p型基底402、p型第二阱區(qū)402b與n型 源極區(qū)域420S可作為一npn型BJT，且此BJT也在靜電放電時自動觸發(fā)，是以灌注進漏極區(qū)域420D的電荷可如箭頭b所示流向接地的源極區(qū)域420S，而用于排除。換句話說，本優(yōu)選實施例所提供的自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)(包含二極管與BJT)可作為電流的分流管道。

根據(jù)上述說明，可知本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件400可以是一LDMOS晶體管元件，其通過分別設(shè)置于漏極區(qū)域420D與源極區(qū)域420S，且彼此電連接的第一摻雜區(qū)域430與第二摻雜區(qū)域432與漏極區(qū)域420D以及第一阱區(qū)402a組成的二極管作為一自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)，使得電流得到分流的管道。因此，半導(dǎo)體ESD保護元件400的啟始電壓可有效地降低，以提升導(dǎo)通速度，并作為突然灌注進入半導(dǎo)體ESD保護元件400的靜電的分流管道，故可避免半導(dǎo)體ESD保護元件400本身被靜電脈沖燒毀，提升半導(dǎo)體ESD保護元件400的元件穩(wěn)定性。更重要的是，由于此一分流管道為一自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)，因此在半導(dǎo)體ESD保護元件400未導(dǎo)通時不產(chǎn)生任何作用，故可有效降低漏電流。另外，第一摻雜區(qū)域430與第二摻雜區(qū)域432的設(shè)置可與現(xiàn)有制作工藝整合，而不增加制作工藝復(fù)雜度與制作工藝成本。

請參閱圖8A與圖8B，圖8A為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的一第五優(yōu)選實施例的剖面示意圖，圖8B則為第五優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的電路圖。如圖8A所示，本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件500包含有一基底，且基底包含一阱區(qū)502，基底與阱區(qū)502上設(shè)置有一柵極組510。本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件500還包含一源極區(qū)域520S與一漏極區(qū)域520D，分別設(shè)置于柵極組510兩側(cè)的基底/阱區(qū)502內(nèi)，而在漏極區(qū)域520D內(nèi)，還設(shè)置有一第一摻雜區(qū)域530。源極區(qū)域520S與漏極區(qū)域520D包含一第一導(dǎo)電型態(tài)，而基底或阱區(qū)502包含一第二導(dǎo)電型態(tài)，且第一導(dǎo)電型態(tài)與第二導(dǎo)電型態(tài)彼此互補。舉例來說，在本優(yōu)選實施例中第一導(dǎo)電型態(tài)為n型，而第二導(dǎo)電型態(tài)為p型，但不限于此。在本優(yōu)選實施例中，設(shè)置于漏極區(qū)域520D與源極區(qū)域520S之間的柵極組510包含一第一組柵極結(jié)構(gòu)512以及一第二組柵極結(jié)構(gòu)514，且第一組柵極結(jié)構(gòu)512與第二組柵極結(jié)構(gòu)514彼此分離，如圖8A所示。第一組柵極結(jié)構(gòu)512與第二組柵極結(jié)構(gòu)514之間，還設(shè)置有一第四摻雜區(qū)域534，以及一設(shè)置于第四摻雜區(qū)域534內(nèi)的第二摻雜區(qū)域532。換句話說，第一組柵極結(jié)構(gòu)512設(shè)置于漏極區(qū)域520D與第四摻雜區(qū)域534之間，而第二組柵極結(jié)構(gòu)514 設(shè)置于第四摻雜區(qū)域534與源極區(qū)域520S之間。第四摻雜區(qū)域534包含第一導(dǎo)電型態(tài)，而第二摻雜區(qū)域532包含第二導(dǎo)電型態(tài)。另外，本優(yōu)選實施例中的第一組柵極結(jié)構(gòu)512包含至少一第一柵極結(jié)構(gòu)512a與一第二柵極結(jié)構(gòu)512b，且而第二組柵極結(jié)構(gòu)514則包含單一柵極結(jié)構(gòu)514。第一組柵極結(jié)構(gòu)512內(nèi)的第一柵極結(jié)構(gòu)512a與第二柵極結(jié)構(gòu)512b之間，還設(shè)置有一包含第一導(dǎo)電型態(tài)的第三摻雜區(qū)域518，用以在空間上分離第一柵極結(jié)構(gòu)512a與第二柵極結(jié)構(gòu)512b，并電連接第一柵極結(jié)構(gòu)512a與第二柵極結(jié)構(gòu)512b。詳細(xì)地說，第一柵極結(jié)構(gòu)512a設(shè)置于第三摻雜區(qū)域518與漏極區(qū)域520D之間，而第二柵極結(jié)構(gòu)512b設(shè)置于第三摻雜區(qū)域518與第四摻雜區(qū)域534之間。如熟悉該項技術(shù)的人士所知，第一柵極結(jié)構(gòu)512a、第二柵極結(jié)構(gòu)512b與單一柵極結(jié)構(gòu)514分別包含有一柵極導(dǎo)電層與一柵極介電層，柵極導(dǎo)電層與柵極介電層的材料組合為熟悉該項技術(shù)的人士應(yīng)知者，故于此不加以贅述。另外，半導(dǎo)體ESD保護元件500還包含一隔離結(jié)構(gòu)504與一包含第二導(dǎo)電型態(tài)的防護環(huán)506，隔離結(jié)構(gòu)504與防護環(huán)506環(huán)繞半導(dǎo)體ESD保護元件500，以提供半導(dǎo)體ESD保護元件500與其他元件之間的電性隔離。在本優(yōu)選實施例中，隔離結(jié)構(gòu)504優(yōu)選為STI，但不限于此。

請繼續(xù)參閱圖8A。本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件500中，第一摻雜區(qū)域530設(shè)置于漏極區(qū)域520D的中央，而第二摻雜區(qū)域532設(shè)置于基底，尤其是第四摻雜區(qū)域534的中央，但不限于此。關(guān)于第一摻雜區(qū)域530與漏極區(qū)域520D的布局配置關(guān)系，以及第二摻雜區(qū)域532與第四摻雜區(qū)域534的布局配置關(guān)系的其他變化型可參閱上述的變化型說明，故于此不再贅述。值得注意的是，雖然第一摻雜區(qū)域530設(shè)置于漏極區(qū)域520D內(nèi)，而第二摻雜區(qū)域532設(shè)置于第四摻雜區(qū)域534內(nèi)，但第一摻雜區(qū)域530通過一第一阻擋結(jié)構(gòu)540而與漏極區(qū)域520D分離而不接觸，同理第二摻雜區(qū)域532通過一第二阻擋結(jié)構(gòu)542而與第四摻雜區(qū)域534分離而不接觸。如圖8A所示，第一阻擋結(jié)構(gòu)540包圍第一摻雜區(qū)530而隔離了第一摻雜區(qū)530與漏極區(qū)域520D，而第二阻擋結(jié)構(gòu)542包圍第二摻雜區(qū)域532而隔離了第二摻雜區(qū)域532與第四摻雜區(qū)域534。在本優(yōu)選實施例中，第一阻擋結(jié)構(gòu)540與第二阻擋結(jié)構(gòu)542包含STI，但第一阻擋結(jié)構(gòu)540與第二阻擋結(jié)構(gòu)542也可包含虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)、或SAB結(jié)構(gòu)。

更重要的是，設(shè)置于漏極區(qū)域520D內(nèi)的第一摻雜區(qū)域530與設(shè)置于第 四摻雜區(qū)域534內(nèi)的第二摻雜區(qū)域532如圖8A所示彼此電連接。另外，第一組柵極結(jié)構(gòu)512中，第一柵極結(jié)構(gòu)512a電連接至一第一電源連接墊VDD₁，第二柵極結(jié)構(gòu)512b電連接至一第二電源連接墊VDD₂或一信號輸入連接墊IN，而第二組柵極結(jié)構(gòu)(即單一柵極結(jié)構(gòu))514則電連接至信號輸入連接墊IN或一接地連接墊GND。源極區(qū)域520S與防護環(huán)506電連接至一接地連接墊GND，而漏極區(qū)域520D則電連接至一I/O連接墊。如圖8A與圖8B所示，當(dāng)靜電灌注進入半導(dǎo)體ESD保護元件500時，n型漏極區(qū)域520D、p型阱區(qū)502與p型第一摻雜區(qū)域530可作為一二極管，且此二極管在靜電放電時自動觸發(fā)，是以灌注進漏極區(qū)域520D的電荷可如箭頭a所示流向第一摻雜區(qū)域530，以及與第一摻雜區(qū)域530電連接的第二摻雜區(qū)域532。換句話說，本優(yōu)選實施例所提供的自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)(包含二極管)可作為電流的分流管道。但熟悉該技術(shù)的人士應(yīng)知，上述柵極結(jié)構(gòu)與電源連接墊、信號輸入連接墊以及接地連接墊的電連接關(guān)系可依不同的產(chǎn)品需要而調(diào)整，故不限于此。

根據(jù)上述說明，可知本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件500可以是一多柵極晶體管元件，且可依據(jù)不同的產(chǎn)品需求將柵極分組。本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件500是其通過彼此電連接的第一摻雜區(qū)域530與第二摻雜區(qū)域532與漏極區(qū)域520D組成的二極管作為一自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)，使得涌入的靜電得到分流的管道。因此，半導(dǎo)體ESD保護元件500的啟始電壓可有效地降低，以提升導(dǎo)通速度，并作為突然灌注進入半導(dǎo)體ESD保護元件500的靜電的分流管道，故可避免半導(dǎo)體ESD保護元件500本身被靜電脈沖燒毀，提升半導(dǎo)體ESD保護元件500的元件穩(wěn)定性。更重要的是，由于此一分流管道為一自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)，因此在半導(dǎo)體ESD保護元件500未導(dǎo)通時不產(chǎn)生任何作用，故可降低漏電流。另外，第一摻雜區(qū)域530與第二摻雜區(qū)域532的設(shè)置可與現(xiàn)有制作工藝整合，而不增加制作工藝復(fù)雜度與制作工藝成本。

請參閱圖9A與圖9B，圖9A為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的一第六優(yōu)選實施例的剖面示意圖，而圖9B則為第六優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件的電路圖。如圖9A所示，本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件600包含有一基底，且基底包含一阱區(qū)602?；着c阱區(qū)602上設(shè)置有一柵極組610。本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件600還包含一源極區(qū)域620S與一漏極區(qū)域620D，分別設(shè)置于柵極組610兩側(cè)的基 底/阱區(qū)602內(nèi)，而在漏極區(qū)域620D內(nèi)，還設(shè)置有一第一摻雜區(qū)域630。源極區(qū)域620S與漏極區(qū)域620D包含一第一導(dǎo)電型態(tài)，而基底或阱區(qū)602包含一第二導(dǎo)電型態(tài)，且第一導(dǎo)電型態(tài)與第二導(dǎo)電型態(tài)彼此互補。舉例來說，在本優(yōu)選實施例中第一導(dǎo)電型態(tài)為n型，而第二導(dǎo)電型態(tài)為p型，但不限于此。在本優(yōu)選實施例中，設(shè)置于漏極區(qū)域620D與源極區(qū)域620S之間的柵極組610包含一第一組柵極結(jié)構(gòu)612以及一第二組柵極結(jié)構(gòu)614，且第一組柵極結(jié)構(gòu)612與第二組柵極結(jié)構(gòu)614彼此分離，如圖9A所示。第一組柵極結(jié)構(gòu)612與第二組柵極結(jié)構(gòu)614之間，還設(shè)置有一第四摻雜區(qū)域634，以及一設(shè)置于第四摻雜區(qū)域634內(nèi)的第二摻雜區(qū)域632。換句話說，第一組柵極結(jié)構(gòu)612設(shè)置于漏極區(qū)域620D與第四摻雜區(qū)域634之間，而第二組柵極結(jié)構(gòu)614設(shè)置于第四摻雜區(qū)域634與源極區(qū)域620S之間。第四摻雜區(qū)域634包含第一導(dǎo)電型態(tài)，而第二摻雜區(qū)域632包含第二導(dǎo)電型態(tài)。另外，本優(yōu)選實施例中的第一組柵極結(jié)構(gòu)612包含單一柵極結(jié)構(gòu)612，而第二組柵極結(jié)構(gòu)614則包含至少一第一柵極結(jié)構(gòu)614a與一第二柵極結(jié)構(gòu)614b。第二組柵極結(jié)構(gòu)614內(nèi)的第一柵極結(jié)構(gòu)614a與第二柵極結(jié)構(gòu)614b之間，還設(shè)置有一包含第一導(dǎo)電型態(tài)的第三摻雜區(qū)域618，用以在空間上分離第一柵極結(jié)構(gòu)614a與第二柵極結(jié)構(gòu)614b，并電連接第一柵極結(jié)構(gòu)614a與第二柵極結(jié)構(gòu)614b。詳細(xì)地說，第一柵極結(jié)構(gòu)614a設(shè)置于第四摻雜區(qū)域634與第三摻雜區(qū)域618之間，而第二柵極結(jié)構(gòu)614b設(shè)置于第三摻雜區(qū)域618與源極區(qū)域620S之間。如熟悉該項技術(shù)的人士所知，單一柵極結(jié)構(gòu)612與第一柵極結(jié)構(gòu)614a、第二柵極結(jié)構(gòu)614b分別包含有一柵極導(dǎo)電層與一柵極介電層，柵極導(dǎo)電層與柵極介電層的材料組合為熟悉該項技術(shù)的人士應(yīng)知者，故于此不加以贅述。另外，半導(dǎo)體ESD保護元件600還包含一隔離結(jié)構(gòu)604與一包含第二導(dǎo)電型態(tài)的防護環(huán)606，隔離結(jié)構(gòu)604與防護環(huán)606環(huán)繞半導(dǎo)體ESD保護元件600，以提供半導(dǎo)體ESD保護元件600與其他元件之間的電性隔離。在本優(yōu)選實施例中，隔離結(jié)構(gòu)604優(yōu)選為STI，但不限于此。

請繼續(xù)參閱圖9A。本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件600中，第一摻雜區(qū)域630設(shè)置于漏極區(qū)域620D的中央，而第二摻雜區(qū)域632設(shè)置于第四摻雜區(qū)域634的中央，但不限于此。關(guān)于第一摻雜區(qū)域630與漏極區(qū)域620D的布局配置關(guān)系，以及第二摻雜區(qū)域632與第四摻雜區(qū)域634的布局配置關(guān)系的其他變化型可參閱上述的變化型說明，故于此不再贅述。值得 注意的是，雖然第一摻雜區(qū)域630設(shè)置于漏極區(qū)域620D內(nèi)，而第二摻雜區(qū)域632設(shè)置于第四摻雜區(qū)域634內(nèi)，但第一摻雜區(qū)域630通過一第一阻擋結(jié)構(gòu)640而與漏極區(qū)域620D分離而不接觸，同理第二摻雜區(qū)域632通過一第二阻擋結(jié)構(gòu)642而與第四摻雜區(qū)域634分離而不接觸。如圖9A所示，第一阻擋結(jié)構(gòu)640包圍第一摻雜區(qū)630而隔離了第一摻雜區(qū)630與漏極區(qū)域620D，而第二阻擋結(jié)構(gòu)642包圍第二摻雜區(qū)域632而隔離了第二摻雜區(qū)域632與第四摻雜區(qū)域634。在本優(yōu)選實施例中，第一阻擋結(jié)構(gòu)640與第二阻擋結(jié)構(gòu)642包含STI，但第一阻擋結(jié)構(gòu)640與第二阻擋結(jié)構(gòu)642也可包含虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)、或SAB結(jié)構(gòu)。

更重要的是，設(shè)置于漏極區(qū)域620D內(nèi)的第一摻雜區(qū)域630與設(shè)置于第四摻雜區(qū)域634內(nèi)的第二摻雜區(qū)域632如圖9A所示彼此電連接。另外，第一組柵極結(jié)構(gòu)612中，單一柵極結(jié)構(gòu)612電連接至一第一電源連接墊VDD₁，第二組柵極結(jié)構(gòu)614的第一柵極結(jié)構(gòu)614a電連接至一第二電源連接VDD₂，而第二柵極結(jié)構(gòu)614b則電連接至一信號輸入連接墊IN。源極區(qū)域620S與防護環(huán)606電連接至一接地連接墊GND，而漏極區(qū)域620D則電連接至一I/O連接墊。如圖9A與圖9B所示，當(dāng)靜電灌注進入半導(dǎo)體ESD保護元件600時，n型漏極區(qū)域620D、p型阱區(qū)602與p型第一摻雜區(qū)域630可作為一二極管，且此二極管在靜電放電時自動觸發(fā)，是以灌注進漏極區(qū)域620D的電荷可如箭頭a所示流向第一摻雜區(qū)域630，以及與第一摻雜區(qū)域630電連接的第二摻雜區(qū)域632。換句話說，本優(yōu)選實施例所提供的自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)(包含二極管)可作為電流的分流管道。但熟悉該技術(shù)的人士應(yīng)知，上述柵極結(jié)構(gòu)與電源連接墊、信號輸入連接墊以及接地連接墊的電連接關(guān)系可依不同的產(chǎn)品需要而調(diào)整，故不限于此。

根據(jù)上述說明，可知本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件600可以是一多柵極晶體管元件，且可依據(jù)不同的產(chǎn)品需求將柵極分組。本優(yōu)選實施例所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件600是其通過彼此電連接的第一摻雜區(qū)域630與第二摻雜區(qū)域632與漏極區(qū)域620D組成的二極管作為一自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)，使得電流得到分流的管道。因此，半導(dǎo)體ESD保護元件600的啟始電壓可有效地降低，以提升導(dǎo)通速度，并作為突然灌注進入半導(dǎo)體ESD保護元件600的靜電的分流管道，故可避免半導(dǎo)體ESD保護元件600本身被靜電脈沖燒毀，提升半導(dǎo)體ESD保護元件600的元件穩(wěn)定性。更重要的 是，由于此一分流管道為一自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)，因此在半導(dǎo)體ESD保護元件600未導(dǎo)通時不產(chǎn)生任何作用，故可降低漏電流。另外，第一摻雜區(qū)域630與第二摻雜區(qū)域632的設(shè)置可與現(xiàn)有制作工藝整合，而不增加制作工藝復(fù)雜度與制作工藝成本。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件，設(shè)置于漏極區(qū)域內(nèi)的第一摻雜區(qū)域與設(shè)置于源極區(qū)域或第四摻雜區(qū)域內(nèi)的第二摻雜區(qū)域可在半導(dǎo)體ESD保護元件作為一自動觸發(fā)結(jié)構(gòu)，因此可以降低啟始電壓、提升半導(dǎo)體ESD保護元件的導(dǎo)通速度以及半導(dǎo)體ESD保護元件的元件穩(wěn)定性。另外，本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件包含柵極組，柵極組內(nèi)可包含單一柵極、多柵極、或多重柵極組合，故本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件可成功整合于單一柵極MOS晶體管元件、疊置晶體管元件、多柵極MOS晶體管元件。另外，通過基底其他阱區(qū)的組合，本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件還可與LDMOS晶體管元件整合。換句話說，本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體ESD保護元件可依需求與多種晶體管元件整合，更提升了ESD保護元件的產(chǎn)品彈性及實用性。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，都應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。