成的發(fā)射極兩者可以被短路，即，由相同的觸點(diǎn)(在這種情況下由ESD保護(hù)器件10的陽極端子Α)來連接。陽極端子A可以是任意適當(dāng)?shù)臍W姆觸點(diǎn)。
[0050]圖3a、3b和3c示出了陽極結(jié)構(gòu)的各種示例。如結(jié)合圖2b如上所述的布置一樣，總體結(jié)構(gòu)可以是相同的，并且這可以通過將圖3a、3b和3c的每一個(gè)的結(jié)構(gòu)與圖2b的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較來看出?？梢钥闯觯鼈儚囊r底18直到η-阱層22都非常類似。圖3a、3b和3c的每一種情況中的總體差別在于陽極的結(jié)構(gòu)。
[0051]具體地，參考圖3a，多個(gè)另外的P-型層24可以布置為規(guī)則n x m陣列的網(wǎng)狀，以形成PNP晶體管12的發(fā)射極，其中η是陣列中行的個(gè)數(shù)、m是列的個(gè)數(shù)。另外的p-型層24的陣列可以均勻地布置在形成PNP晶體管12的基極的η型層22中。
[0052]如圖2b的結(jié)構(gòu)一樣，陽極端子A(這里未示出)可以是任意適當(dāng)?shù)臍W姆觸點(diǎn)。陽極端子可以布置為使得將多個(gè)另外的P-型層24和η型層22短路，所述多個(gè)另外的P-型層24形成ESD保護(hù)器件的PNP晶體管12的發(fā)射極，所述η型層22形成ESD保護(hù)器件的PNP晶體管12的基極。在圖3a的布置中，n x m陣列是3x5陣列。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解的是可以如特定應(yīng)用所要求的使用任意個(gè)數(shù)的整數(shù)值行或列。
[0053]在圖3c所示的示例中，陣列可以是1x4陣列。對(duì)于這種布置，可以根據(jù)特定應(yīng)用定制(tailor)擴(kuò)展電阻Rw。在圖3a和3c的示例中，另外的p-型層24可以是實(shí)質(zhì)上矩形的立方體。
[0054]參考圖3b，多個(gè)另外的P-型層24可以布置為圍繞中心P-型層24’的一系列同心環(huán)。如圖2b、3a和3c的布置一樣，陽極端子A(這里未示出)可以是任意適當(dāng)?shù)臍W姆觸點(diǎn)，并且可以布置為使得陽極端子將形成ESD保護(hù)器件10的PNP晶體管12的發(fā)射極的多個(gè)另外的P-型層24和中心P-型層24’與形成基極的η-型層22短路。典型地，形成NPN晶體管14的基極和PNP晶體管12的集電極的P-型層20可以具有約42 μ m的半徑。形成PNP晶體管12的基極的N-阱或η-型層22可以具有35 μ m的半徑。另外的p-型層24每一個(gè)均可以具有3 μ m的寬度，其中每一個(gè)另外的P-型層24之間的距離可以是3 μ m。中心P-型層24’和下一個(gè)相鄰的P-型層24之間的距離可以是3 μ m。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解的是這里展示的尺寸只是作為示例給出以說明層的總體布置。
[0055]圖3a、3b和3c的每個(gè)另外的p_型層24、24’布置均可以使得:選擇形成PNP晶體管12基極(也就是PNP晶體管的N-阱電阻)的η型層22的擴(kuò)展電阻Rw，使得Rw適用于相關(guān)的應(yīng)用。另外的P-型層的深度確定了擴(kuò)展電阻Rw。
[0056]作為所描述的陽極結(jié)構(gòu)布置的備選，可以增加形成PNP晶體管的基極的η-型層22的摻雜。ESD保護(hù)器件10可以用作具有低箝位電壓的ESD保護(hù)器件。如上所述，ESD保護(hù)器件10的陽極A可以與高數(shù)據(jù)率連接的I/O線相連，并且ESD保護(hù)器件的陰極C可以與地相連，如圖4a所示。
[0057]在正ESD事件的情況下，將觸發(fā)ESD保護(hù)器件10，并且將通過ESD保護(hù)器件將ESD電流分路。下面更加詳細(xì)地討論了如何觸發(fā)ESD保護(hù)器件的細(xì)節(jié)。對(duì)于負(fù)ESD事件，可能要求附加的電流路徑。在這種情況下，如圖4a所示，二極管D可以并聯(lián)連接在ESD保護(hù)器件10兩端。二極管D的陰極與ESD保護(hù)器件10的陽極相連，并且ESD保護(hù)器件的陰極C與二極管D的陽極相連。按照這種方式，可以將二極管看作是沿正向方向與ESD保護(hù)器件10相連。
[0058]二極管D可以是與ESD保護(hù)器件10分離但是相連的分立部件。備選地，二極管可以與ESD保護(hù)器件單片集成。在這一方面，可以將單片集成看作兩個(gè)器件(在該示例中是二極管D和ESD保護(hù)器件10)共享相同襯底16。
[0059]在圖4b中說明了將正向并聯(lián)連接的二極管與如上所述的垂直型ESD保護(hù)器件10集成的布置。將圖2a(或者圖5a或圖5b)與圖4b相比較，類似的參考數(shù)字與類似的特征相對(duì)應(yīng)。將ESD保護(hù)器件10與二極管D集成。如在圖4b中所示，線條X-X想象地將ESD保護(hù)器件10與二極管D分離。二極管D和ESD保護(hù)器件10兩者都形成于襯底16上。如上所述，RSD保護(hù)器件10是垂直器件，然而在該示例中二極管D是橫向型器件。
[0060]遵循圖4a的電路圖，ESD保護(hù)器件10的陽極A與二極管D的陰極C’相連?？梢酝ㄟ^使用適當(dāng)?shù)慕饘儆|點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)這種連接，使得陽極A和陰極C’是與ESD保護(hù)器件10和二極管D兩者的公共觸點(diǎn)。通過金屬觸點(diǎn)和至襯底16的低歐姆連接26 (例如，深N+擴(kuò)散層)將二極管D的陽極A’與ESD保護(hù)器件10的陰極C相連。低歐姆連接可以是深N-型擴(kuò)散區(qū)域。
[0061]這種結(jié)構(gòu)確保了在將橫向二極管D用作反向ESD電流的分路時(shí)，ESD保護(hù)器件通過分別具有頂部和底部陽極A和陰極C來保持垂直布置，所述頂部和底部電極將ESD保護(hù)器件10的相應(yīng)陽極和陰極與二極管D相連，如圖4a中示意性地所示。
[0062]再次參考圖4b，可以看出ESD保護(hù)器件10的陽極A和二極管D的陰極可以形成為單一的觸點(diǎn)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解的，所述觸點(diǎn)可以由任意合適的金屬或者金屬的組合構(gòu)成。二極管的陰極C’與適當(dāng)?shù)腘-型層28相連，例如N+層，并且二極管的陽極A’與適當(dāng)?shù)腜-型層30相連，例如重?fù)诫sP+層。相應(yīng)的N-型層28和P-型層30形成二極管D的p-n結(jié)。如ESD保護(hù)器件一樣，可以提供輕摻雜外延疊層18來減小橫向二極管D的結(jié)電容。要求隔離層以將ESD保護(hù)器件10與二極管D電學(xué)隔離，更具體地，將η-型層28與襯底16隔離。
[0063]隔離可以通過適當(dāng)?shù)母綦x層32、34來實(shí)現(xiàn)。在這一方面，可以將隔離層32與深注入?yún)^(qū)34進(jìn)行組合以產(chǎn)生所要求的隔離。隔離層可以是相同導(dǎo)電類型的，在該示例中是重?fù)诫sP+區(qū)域。隔離層還可以用于將二極管D與襯底16和低歐姆區(qū)域26隔離，從而避免二極管與陰極C的短路。
[0064]可以使用低歐姆連接(例如，深N+擴(kuò)散層26)的備選布置來實(shí)現(xiàn)ESD保護(hù)器件10的陽極A與二極管D的陰極C’的連接。圖8說明了對(duì)于引線框52的引線結(jié)合布置50，在引線框52上連接了 ESD保護(hù)器件10的陰極C。類似地如圖10所示，可以在ESD保護(hù)器件10 一個(gè)邊緣上向下至襯底16形成適當(dāng)?shù)慕饘儆|點(diǎn)54或跡線。在該示例中，ESD保護(hù)器件的邊緣輪廓是臺(tái)式結(jié)構(gòu)，盡管可以使用任意適當(dāng)?shù)倪吘壿喞?br>[0065]在圖9的示例中，可以使用連接襯底16的η-型摻雜多晶硅填充溝槽56來制造連接。類似地，可以如圖11所示使用貫穿硅通孔結(jié)構(gòu)58。
[0066]圖5a和5b的結(jié)構(gòu)配置為與集成二極管D協(xié)同操作。如圖5a所示，ESD保護(hù)器件10也可以包括布置在器件10的任一個(gè)邊緣處的附加垂直溝槽40。垂直溝槽可以從器件的頂部垂直地延伸通過形成PNP晶體管12的基極的η-型層22的整個(gè)深度，通過形成晶體管NPN晶體管14的基極和PNP晶體管12的集電極的ρ-型層20的整個(gè)深度，通過疊層18的整個(gè)深度并且部分地延伸到襯底16中?？梢杂煤线m的絕緣材料填充垂直溝槽，例如二氧化硅Si02。溝槽的目的是為了將ESD保護(hù)器件10與器件管芯的邊緣和集成橫向二極管D隔離，以通過減小或消除所謂的結(jié)側(cè)壁電容并且限制器件的擊穿或箝位電壓(在負(fù)ESD壓力的情況下所述擊穿或箝位電壓可能過高)來減小或消除ESD保護(hù)器件10中另外的寄生電容效應(yīng)。
[0067]作為圖5b的結(jié)構(gòu)的備選，可以通過采用臺(tái)式類型結(jié)構(gòu)40’或ESD保護(hù)器件10來消除結(jié)側(cè)壁電容。在提供這種結(jié)構(gòu)時(shí)，在臺(tái)式側(cè)壁上通過絕緣層將ESD保護(hù)器件與鋸切線(sawing lane)隔離。在圖5b的情況下，自由空間終止鋸切線。
[0068]如上所述，形成PNP晶體管12的基極的η-型層22和構(gòu)成ESD保護(hù)器件的陽極區(qū)域的另外P-型層24的布置可以確保在發(fā)生ESD事件之前ESD保護(hù)器件10不會(huì)觸發(fā)。ESD保護(hù)器件的觸發(fā)電流可以是在范圍900mA至1000mA。
[0069]上述每一個(gè)布置可以典型地導(dǎo)致減小的器件電容。具體地，可以是減小的結(jié)電容，從而使得ESD保護(hù)器件10適用于高數(shù)率線路上的ESD保護(hù)，例如HDM1、USB 3.0或者其他高數(shù)據(jù)率應(yīng)用。作為低器件電容的結(jié)果，ESD保護(hù)器件10也可以適用于保護(hù)天線免受ESD事件。
[0070]在操作中，ESD保護(hù)器件操作作為沿正向方向的SCR。這是由于PNP晶體管12的基極浮置。
[0071 ] 在操作中，并且如上簡(jiǎn)要描述，ESD保護(hù)器件10可以通過將陽極A與I/O線路相連并且將陰極C接地來保護(hù)I/O線路。如果在I/O線路上發(fā)生正ESD電流，將如下觸發(fā)(參考圖6) ESD保護(hù)器件。
[0072]一旦NPN晶體管12的基極集電極結(jié)擊穿，電流經(jīng)由Rw然后在正向偏置的PNP晶體管14的基極-發(fā)射極結(jié)上流動(dòng)。如果電流足夠高，將PNP晶體管12的基極發(fā)射極結(jié)正向偏置，并且導(dǎo)通PNP晶體管。最后，將兩個(gè)晶體管都導(dǎo)通，因?yàn)榫w管的