專利名稱：靜電放電保護(hù)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種靜電放電保護(hù)元件(Electrostatic Discharge，ESD)，且特別是有關(guān)于一種在互補(bǔ)式金氧半工藝中，可均勻開啟的靜電放電保護(hù)元件的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
靜電放電為自非導(dǎo)電表面的靜電移動(dòng)的現(xiàn)象，其會(huì)造成集成電路中的半導(dǎo)體與其它電路組成的損害。例如在地毯上行走的人體，于相對(duì)濕度較高的情況下可檢測(cè)出約帶有幾百至幾千伏的靜態(tài)電壓，而在相對(duì)濕度較低的情況下可檢測(cè)出約帶有一萬(wàn)伏以上的靜態(tài)電壓。在封裝集成電路的機(jī)器或測(cè)試集成電路的儀器，也可能產(chǎn)生約幾百至幾千伏的靜態(tài)電壓。當(dāng)上述的帶電體(人體、機(jī)器或儀器)接觸到晶片時(shí)，將會(huì)向晶片放電，此靜電放電的瞬間功率有可能造成晶片中的集成電路損壞或失效。
因此，為了避免靜電放電損傷晶片中的集成電路，各種靜電放電保護(hù)元件的設(shè)計(jì)便因應(yīng)而生。


圖1所示，其為公知一種靜電放電保護(hù)元件的俯視圖；圖2所示，其為圖1由I-I’的剖面示意圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D1與圖2，傳統(tǒng)的靜電放電保護(hù)元件，會(huì)設(shè)計(jì)成多指狀結(jié)構(gòu)(Multi-Finger Type)。此元件是在P型基底10上設(shè)置有一金氧半晶體管區(qū)(MOS Transistor) 100、一防護(hù)環(huán)(Guardring)30以及一淺溝渠隔離區(qū)(STI)32。
金氧半晶體管區(qū)100中配置有數(shù)個(gè)N型金氧半晶體管(NMOS)，其包括數(shù)個(gè)柵極結(jié)構(gòu)12、14、16、18以及配置在柵極結(jié)構(gòu)12、14、16、18兩側(cè)的基底10中的源極20、24、28以及漏極22、26。其中，源極20為一寄生雙載子晶體管(Parasitic BJT)110的發(fā)射極(Emittor)，漏極22為寄生雙載子晶體管110的集電極(Collector)而位于源極20與漏極22之間的基底10為寄生雙載子晶體管110的基極(Base)。另外，源極24為一寄生雙載子晶體管112的發(fā)射極，漏極22為寄生雙載子晶體管112的集電極，而位于源極24與漏極22之間的基底10為寄生雙載子晶體管110的基極。而源極24為一寄生雙載子晶體管114的發(fā)射極，漏極26為寄生雙載子晶體管114的集電極，而位于源極24與漏極26之間的基底10為寄生雙載子晶體管114的基極。另，源極28為一寄生雙載子晶體管116的發(fā)射極，漏極26為寄生雙載子晶體管116的集電極，而位于源極28與漏極26之間的基底10為寄生雙載子晶體管116的基極。
防護(hù)環(huán)30為一環(huán)形的P+摻雜區(qū)，其配置在基底10的周圍，且防護(hù)環(huán)30連接至一接地電位(未繪示)。而防護(hù)環(huán)30與金氧半晶體管區(qū)100之間則是通過淺溝渠隔離區(qū)32隔離開來(lái)。另外，源極20、24、28也是連接至此接地電位。倘若柵極結(jié)構(gòu)12、14、16、18并未設(shè)計(jì)與其它電路電接，也是連接至此接地電位。而漏極22、26則是連接至一輸入端(未繪示)。
然而，此種靜電放電保護(hù)元件在遭受到靜電放電的沖擊下，往往會(huì)造成不均勻的開啟現(xiàn)象，意即此元件在遭受到靜電放電的沖擊時(shí)，元件中央部分的寄生雙載子晶體管112、114會(huì)先開啟(Turn On)來(lái)作防衛(wèi)，而不會(huì)同時(shí)均勻的開啟所有的寄生雙載子晶體管110、112、114、116。而造成此種不均勻的開啟現(xiàn)象的原因，大都是由于寄生雙載子晶體管110、112、114、116的等效基極的電阻值不一致所致。意即元件中央部分的寄生雙載子晶體管112、114的等效基極的阻值較高，而較容易先被開啟。而元件兩側(cè)的寄生雙載子晶體管110、116則因其等效基極阻值較低，而較不易被觸發(fā)，進(jìn)而造成元件不均勻開啟的現(xiàn)象。由于寄生雙載子晶體管的開啟區(qū)域越大，就具有越大靜電放電保護(hù)能力。而公知此種靜電放電保護(hù)元件最有效的開啟區(qū)域僅在元件的中央部分。因此，此不均勻的開啟現(xiàn)象將會(huì)使元件無(wú)法達(dá)到預(yù)期所需的靜電放電保護(hù)能力。特別是對(duì)于大面積的元件，將更嚴(yán)重的影響其靜電放電保護(hù)的能力。
為了使靜電放電保護(hù)元件上所有的寄生雙載子晶體管皆能均勻的開啟，一種能改善不均勻開啟現(xiàn)象的靜電放電保護(hù)元件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下所述。
圖3所示，其為公知一種改善不均勻開啟現(xiàn)象的靜電放電保護(hù)元件的俯視圖；圖4所示，其為圖3由II-II’的剖面示意圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D3與圖4，此元件是在P型基底10上設(shè)置有一金氧半晶體管區(qū)100、一防護(hù)環(huán)30、一淺溝渠隔離區(qū)32以及一長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)30a。其中，金氧半晶體管區(qū)100的柵極12、14、16、18、源極20、24、28以及漏極22、26已在圖1與圖2的公知技術(shù)中說(shuō)明，在此不再贅述。
此元件除了在基底10的周圍配置有防護(hù)環(huán)30之外，在漏極24的中間更安插有一長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)30a，而將源極區(qū)24分隔成源極24a與源極24b。另外，淺溝渠隔離區(qū)32是配置在基底10的兩端，用以將基底10兩端的防護(hù)環(huán)30與金氧半晶體區(qū)100隔離開來(lái)。
而此種靜電放電保護(hù)元件之設(shè)計(jì)，就是利用將元件上所有金氧半晶體管的源極端20、24a、24b、26皆與接地端(防護(hù)環(huán)30及長(zhǎng)形的P+摻雜區(qū)30a)連接，以使元件整體的寄生雙載子晶體管110、112、114、116具有最均勻的激活效果。然而，此種結(jié)構(gòu)在深次微米工藝中，由于長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)30a的設(shè)計(jì)將會(huì)使寄生雙載子晶體管110、112、114、116的基極阻值降低。如此，會(huì)使得寄生雙載子晶體管110、112、114、116不易被激活，而降低了元件的靜電放電耐受力。
另外，當(dāng)工藝技術(shù)發(fā)展至次微米工藝時(shí)，P型及N型深井(Well)的濃度也將相對(duì)的提高。而元件寄生雙載子晶體管的等效基極的阻值也將由深井的阻值決定。如此，將會(huì)使寄生雙載子晶體管更不易被開啟。因此，雖然上述的方法可以改善元件上雙載子晶體管不均勻的開啟現(xiàn)象，但是卻存在著無(wú)法有效的開啟寄生雙載子晶體管的問題，而使得元件無(wú)法有效的發(fā)揮元件靜電放電保護(hù)的能力。
另一種改善公知不均勻開啟現(xiàn)象的靜電放電保護(hù)元件的方法，是由電路的方法著手。其利用柵極驅(qū)動(dòng)(Gate Driven)或基底觸發(fā)(Substrate Triggered)的方式去改善。然而，這些方式都必須加入額外的電路去完成。因此，不但會(huì)增加元件的復(fù)雜度，而且會(huì)提高制造成本。
因此，本發(fā)明的目的就是在提供一種靜電放電保護(hù)元件結(jié)構(gòu)，以使其在靜電放電的沖擊下能均勻的開啟其寄生雙載子晶體管。
本發(fā)明的另一目的是提供一種靜電放電保護(hù)元件結(jié)構(gòu)，以使元件對(duì)靜電放電具有較佳的耐受力。
本發(fā)明的再一目的是提供一種靜電放電保護(hù)元件結(jié)構(gòu)，以在不需提高成本與元件復(fù)雜度的前提下，即可改善元件的防護(hù)能力。
本發(fā)明提出一種靜電放電保護(hù)元件，此元件是在一基底上設(shè)置有一金氧半晶體管區(qū)、一防護(hù)環(huán)、一隔離區(qū)以及二長(zhǎng)形摻雜區(qū)。其中，防護(hù)環(huán)配置在基底的周圍。隔離區(qū)則是配置在防護(hù)環(huán)的內(nèi)部，用以隔離防護(hù)環(huán)與金氧半晶體管區(qū)中的元件。另外，金氧半晶體管區(qū)中配置有一第一金氧半晶體管、一第二金氧半晶體管、一第三金氧半晶體管以及一第四金氧半晶體管。其中，在第一金氧半晶體管的漏極與第二金氧半晶體管的漏極之間配置有一第一長(zhǎng)形摻雜區(qū)，且第一長(zhǎng)形摻雜區(qū)、第一金氧半晶體管的漏極與第二金氧半晶體管的漏極之間通過隔離區(qū)而隔離開來(lái)。在第三金氧半晶體管的漏極與第四金氧半晶體管的漏極之間配置有一第二長(zhǎng)形摻雜區(qū)，且第二長(zhǎng)形摻雜區(qū)、第三金氧半晶體管的漏極與第四金氧半晶體管的漏極之間通過隔離區(qū)而隔離開來(lái)。而第一長(zhǎng)形摻雜區(qū)與第二長(zhǎng)型摻雜區(qū)與防護(hù)環(huán)共同連接至一接地電位。且每一金氧半晶體管的源極與柵極也連接至此接地電位。而每一金氧半晶體管的漏極則是連接至一輸入端。
為了使此靜電放電保護(hù)元件具有更佳的防護(hù)能力，本發(fā)明更包括在此元件中配置一深井區(qū)。其中，此深井區(qū)配置在基底兩側(cè)的第一/第四金氧半晶體管的源極以及與其相鄰的隔離區(qū)底下的基底中。本發(fā)明的深井區(qū)也可以配置在第一金氧半晶體管的漏極以及與其相鄰的隔離區(qū)底下的基底中、第二金氧半晶體管的漏極以及與其相鄰的隔離區(qū)底下的基底中、第三金氧半晶體管的漏極以及與其相鄰的隔離區(qū)底下的基底中、與第四金氧半晶體管的漏極以及與其相鄰的隔離區(qū)底下的基底中。本發(fā)明的深井區(qū)還可以是配置在上述所提及的所有區(qū)域。
本發(fā)明提出另一種靜電放電保護(hù)元件，此元件上在一基底上設(shè)置有一金氧半晶體管區(qū)、一防護(hù)環(huán)、一隔離區(qū)以及一環(huán)形深井區(qū)。其中，金氧半晶體管區(qū)中配置有數(shù)個(gè)金氧半晶體管。防護(hù)環(huán)配置在基底的周圍。隔離區(qū)則是配置在防護(hù)環(huán)的內(nèi)部，用以隔離防護(hù)環(huán)與金氧半晶體管區(qū)。而環(huán)形深井區(qū)則是沿著隔離區(qū)而配置在隔離區(qū)以及與其相鄰的部分金氧半晶體管區(qū)底下的基底中。而防護(hù)環(huán)與每一金氧半晶體管的源極與柵極共同連接至一接地電位。而每一金氧半晶體管的漏極則是連接至一輸入端。
本發(fā)明的靜電放電保護(hù)元件，由于其在金氧半晶體管的漏極中安插有連接至接地電位的長(zhǎng)形摻雜區(qū)，因此可使元件中每一金氧半晶體管的寄生雙載子晶體管具有均勻的開啟能力。
本發(fā)明的靜電放電保護(hù)元件，其利用將深并區(qū)設(shè)置在適當(dāng)?shù)奈恢?，以使每一金氧半晶體管的寄生雙載子晶體管的基極阻值增大，進(jìn)而提高元件的開啟能力。
本發(fā)明的靜電放電保護(hù)元件，由于其于金氧半晶體管的漏極中安插有連接至接地電位的長(zhǎng)形摻雜區(qū)，并同時(shí)利用將深井區(qū)設(shè)置在適當(dāng)?shù)奈恢?，因此可使每一金氧半晶體管的寄生雙載子晶體管具有相同且較佳的開啟能力。
圖13為依照本發(fā)明第四實(shí)施例的靜電放電保護(hù)元件的俯視圖；圖14為圖13由VI-VI’的剖面示意圖；圖15為依照本發(fā)明第五實(shí)施例的靜電放電保護(hù)元件的俯視圖；圖16為依照本發(fā)明第五實(shí)施例的另一種靜電放電保護(hù)元件的俯視圖；以及圖17為圖15與圖16由VII-VII’的剖面示意圖。
10基底12、14、16、18柵極20、24、24a、24b、28源極22、22a、22b、26、26a、26b漏極30防護(hù)環(huán)32、32a、32b淺溝渠隔離區(qū)30a、34、36長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)100金氧半場(chǎng)校晶體管區(qū)110、112、114、116寄生雙載子晶體管40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60N型深井區(qū)首先，請(qǐng)參照?qǐng)D5與圖7，本發(fā)明第一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)元件在P型基底10上設(shè)置有一金氧半晶體管區(qū)100、一P+防護(hù)環(huán)30、一淺溝渠隔離區(qū)32以及二P+長(zhǎng)形摻雜區(qū)34、36。其中，于金氧半晶體管區(qū)100中的數(shù)個(gè)NMOS結(jié)構(gòu)，包括柵極12、14、16、18、源極20、24、28以及漏極22、26的配置已在圖1與圖2的公知技術(shù)中說(shuō)明，在此不再贅述。P+防護(hù)環(huán)30配置在基底10的周圍。而淺溝渠隔離區(qū)32則是配置在P+防護(hù)環(huán)30與金氧半晶體管區(qū)100之間以及金氧半晶體管區(qū)100中。
本發(fā)明第一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)元件，在柵極12與柵極14之間的源極區(qū)22中安插有一長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)34，且此長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)34與源極22之間通過一環(huán)形淺溝渠隔離區(qū)32a相互隔離。另外，在柵極16與柵極18之間的源極區(qū)26中更安插有一長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)36，且此長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)36與源極區(qū)26之間通過一環(huán)形淺溝渠隔離區(qū)32b相互隔離。
另外，請(qǐng)參照?qǐng)D6與圖7，本發(fā)明第一實(shí)施例的另一種靜電放電保護(hù)元件的設(shè)計(jì)，是在P型基底10上設(shè)置有一金氧半晶體管區(qū)100、一P+防護(hù)環(huán)30、一淺溝渠隔離區(qū)32以及二P+長(zhǎng)形摻雜區(qū)34、36。其中，于金氧半晶體管區(qū)100中的數(shù)個(gè)NMOS結(jié)構(gòu)，包括柵極12、14、16、18、源極20、24、28以及漏極22、26的配置已在圖1與圖2的公知技術(shù)中說(shuō)明，在此不再贅述。P+防護(hù)環(huán)30配置在基底10的周圍。而淺溝渠隔離區(qū)32則是配置在P+防護(hù)環(huán)30與金氧半晶體管區(qū)100之間以及金氧半晶體管區(qū)100中。
其中，柵極12與柵極14之間的源極區(qū)22通過淺溝渠隔離區(qū)32而將源極22分開成源極22a與源極22b，且在源極22a與源極22b之間安插有一長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)34。源極22a、源極22b與長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)34之間是通過淺溝渠隔離區(qū)32而相互隔離開來(lái)。另外，在柵極16與柵極18之間的源極區(qū)26通過淺溝渠隔離區(qū)32而將源極26分開成源極26a與源極26b，且在源極26a與源極26b之間安插有一長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)36。源極26a、源極26b與長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)36之間是通過淺溝渠隔離區(qū)32而相互隔離開來(lái)。
本發(fā)明第一實(shí)施例中的靜電放電保護(hù)元件，其P+防護(hù)環(huán)30、長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)34、36以及源極20、24、28共同連接至一接地電位(未繪示)。而漏極22、26則是共同連接至一輸入端(未繪示)。倘若柵極12、14、16、18并未設(shè)計(jì)與其它電路連接，則柵極12、14、16、18也是連接至接地電位。
依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的靜電放電保護(hù)元件的設(shè)計(jì)，由于此種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)相當(dāng)對(duì)稱，而使得寄生雙載子晶體管110、112、114、116各處均具有相同的基極阻值。因此，此種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可使每一金氧半晶體管的寄生雙載子晶體管110、112、114、116在靜電放電的沖擊下能均勻的開啟。
第二實(shí)施例圖8所示，其為依照本發(fā)明第二實(shí)施例的靜電放電保護(hù)元件的俯視圖；圖9所示，其為圖8中由IV-IV’的剖面示意圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D8與圖9，本發(fā)明第二實(shí)施例的靜電放電保護(hù)元件的設(shè)計(jì)，在P型基底10上設(shè)置有一金氧半晶體管區(qū)100、一P+防護(hù)環(huán)30、一淺溝渠隔離區(qū)32以及一N深井區(qū)40。其中，于金氧半晶體管區(qū)100的柵極12、14、16、18、源極20、24、26以及漏極22、28的配置已在圖1與圖2的公知技術(shù)中說(shuō)明，在此不再贅述。P+防護(hù)環(huán)30系配置在基底10的周圍。而淺溝渠隔離區(qū)32則是配置在P+防護(hù)環(huán)30與金氧半晶體管區(qū)100之間。
本發(fā)明第二實(shí)施例的靜電放電保護(hù)元件，更包括一N型深井區(qū)40，其圍繞在防護(hù)環(huán)30的內(nèi)側(cè)，并沿著淺溝渠隔離區(qū)32配置，而呈一環(huán)形N型深井區(qū)40。由圖9的剖面圖可更清楚的看到，N型深井區(qū)40配置在源極20、28以及與其相鄰的淺溝渠隔離區(qū)32底下的基底10中。
相同的，本發(fā)明第二實(shí)施例中的靜電放電保護(hù)元件，其防護(hù)環(huán)30以及源極20、24、28共同連接至一接地電位(未繪示)。而漏極22、26則是共同連接至一輸入端(未繪示)。倘若柵極12、14、16、18并未設(shè)計(jì)與其它電路連接，則柵極12、14、16、18也可以連接至接地電位。
依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的靜電放電保護(hù)元件的設(shè)計(jì)，由于此種結(jié)構(gòu)利用于互補(bǔ)式金氧半工藝中形成N型深井區(qū)40，以使得元件兩側(cè)的寄生雙載子晶體管110、116的基極阻值增大，進(jìn)而使寄生雙載子晶體管110、116較容易被激活。如此，便可以解決公知靜電放電保護(hù)元件的兩側(cè)的寄生雙載子晶體管110、116有較不易被開啟的問題。因此，每一寄生雙載子晶體管110、112、114、116在靜電放電的沖擊下便能均勻的開啟。此外，在此元件中由于N型深井區(qū)40的設(shè)計(jì)，可以使電流能越往基底10較深的部分流動(dòng)，如此，將有助于元件靜電放電的防衛(wèi)能力。
第三實(shí)施例圖10所示，其為依照本發(fā)明第三實(shí)施例的靜電放電保護(hù)元件的俯視圖；圖11所示，其為依照本發(fā)明第三實(shí)施例的另一種靜電放電保護(hù)元件的俯視圖；圖12所示，其為圖10與圖11中由V-V’的剖面示意圖。
首先，請(qǐng)參照?qǐng)D10與圖12，本發(fā)明第三實(shí)施例的靜電放電保護(hù)元件在P型基底10上設(shè)置有一金氧半晶體管區(qū)100、一P+防護(hù)環(huán)30、二長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)34、36、一淺溝渠隔離區(qū)32以及一N型深井區(qū)42、44。其中，于金氧半晶體管區(qū)100的柵極12、14、16、18、源極20、24、28以及漏極22a、22b、26a、26b的配置，以及P+防護(hù)環(huán)30、淺溝渠隔離區(qū)32與P+長(zhǎng)形摻雜區(qū)34、36的配置已在第一實(shí)施例的圖6與圖7中說(shuō)明，在此不再贅述。
本發(fā)明第三實(shí)施例更包括在基底10兩側(cè)分別配置有長(zhǎng)形N型深井區(qū)42、44，其位于防護(hù)環(huán)30的內(nèi)側(cè)而沿著基底10兩側(cè)邊的淺溝渠隔離區(qū)32配置。換言之，長(zhǎng)形N型深井區(qū)42配置在源極20以及與其相鄰的淺溝渠隔離區(qū)32底下的基底10中，而長(zhǎng)形N型深井區(qū)44配置在源極20以及與其相鄰的淺溝渠隔離區(qū)32底下的基底10中(如圖12所示)。
本發(fā)明第三實(shí)施例中的靜電放電保護(hù)元件，其防護(hù)環(huán)30以及源極20、24、28共同連接至一接地電位(未繪示)。而漏極22a、22b、26a、26b則是共同連接至一輸入端(未繪示)。倘若柵極12、14、16、18并未設(shè)計(jì)與其它電路連接，則柵極12、14、16、18也可以連接至接地電位。
另外，請(qǐng)參照?qǐng)D11與圖12，本發(fā)明第三實(shí)施例的另一種靜電放電保護(hù)元件的設(shè)計(jì)，其除了具有上述的金氧半晶體管區(qū)100、P+防護(hù)環(huán)30、淺溝渠隔離區(qū)32、P+長(zhǎng)形摻雜區(qū)34、36以及長(zhǎng)形N型深井區(qū)42、44之外。在漏極22a、22b之間更配置有二對(duì)稱的ㄇ形N型深井區(qū)46，其對(duì)稱的配置在長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)34的兩端。另外，在漏極26a、26b之間更配置有二對(duì)稱的ㄇ形N型深井區(qū)48，其對(duì)稱的配置在長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)36的兩端。
本發(fā)明第三實(shí)施例的靜電放電保護(hù)元件，其為第一實(shí)施例與第二實(shí)施例的結(jié)合，即將長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)的設(shè)計(jì)與N型深井區(qū)的設(shè)計(jì)結(jié)合。在本發(fā)明中，為了降低金氧半晶體管側(cè)邊結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性而造成元件側(cè)邊會(huì)先產(chǎn)生不正常的導(dǎo)通。在互補(bǔ)式金氧半工藝中，對(duì)N型金氧半晶體管而言，可利用將N型深井區(qū)42、44、46、48放置在防護(hù)環(huán)30內(nèi)側(cè)適當(dāng)?shù)奈恢茫缤瑘D10與圖11所示，而其剖面的結(jié)構(gòu)如圖12所示。而使得元件兩側(cè)的寄生雙載子晶體管110、116的基極電阻由兩電阻并聯(lián)而形成。另外，在圖11中，配置漏極22a、22b之間及長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)34兩端的N型深井區(qū)46，以及配置漏極26a、26b之間及長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)36兩端的N型深井區(qū)48有增強(qiáng)指狀結(jié)構(gòu)兩端寄生阻值的功能。如此，可使此靜電放電元件的所有的寄生雙載子晶體管皆能均勻的被開啟。
第四實(shí)施例圖13所示，其為依照本發(fā)明第四實(shí)施例的靜電放電保護(hù)元件的俯視圖；圖14所示，其為圖13中由VI-VI’的剖面示意圖。
首先，請(qǐng)參照?qǐng)D13與圖14，本發(fā)明第四實(shí)施例的靜電放電保護(hù)元件在P型基底10上設(shè)置有一金氧半晶體管區(qū)100、一P+防護(hù)環(huán)30、二長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)34、36、一淺溝渠隔離區(qū)32以及二環(huán)形N型深井區(qū)50、52。其中，于金氧半晶體管區(qū)100的柵極12、14、16、18、源極20、24、28以及漏極22a、22b、26a、26b的配置，以及P+防護(hù)環(huán)30、淺溝渠隔離區(qū)32與長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)34、36的配置已在第一實(shí)施例的圖6與圖7中說(shuō)明，在此不再贅述。
本發(fā)明第四實(shí)施例在漏極22a、22b以及與其相鄰的淺溝渠隔離區(qū)32底下的基底10中配置有一環(huán)形N型深井區(qū)50。此環(huán)形N型深井區(qū)50將長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)34包圍起來(lái)。另外，在漏極26a、26b以及與其相鄰的淺溝渠隔離區(qū)32底下的基底10中配置有一環(huán)形N型深井區(qū)52。此環(huán)形N型深井區(qū)52將長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)36包圍起來(lái)。
本發(fā)明第四實(shí)施例中的靜電放電保護(hù)元件，其防護(hù)環(huán)30以及源極20、24、28共同連接至一接地電位(未繪示)。而漏極22a、22b、26a、26b則是共同連接至一輸入端(未繪示)。倘若柵極12、14、16、18并未設(shè)計(jì)與其它電路連接，則柵極12、14、16、18也可以連接至接地電位。
本發(fā)明第四實(shí)施例是結(jié)合第一實(shí)施例與第二實(shí)施例的另一種變化，由圖14中可清楚的看到，在適當(dāng)布局下的靜電放電保護(hù)元件，其位于各處的寄生雙載子晶體管110、112、114、116均具有較大的基極阻值。因此，此種設(shè)計(jì)可以使元件具有較佳的開啟能力。
第五實(shí)施例圖15所示，其為依照本發(fā)明第五實(shí)施例的靜電放電保護(hù)元件的俯視圖；圖16所示，其為依照本發(fā)明第五實(shí)施例的另一種靜電放電保護(hù)元件的俯視圖；圖17所示，其為圖15與圖16中由VII-VII’的剖面示意圖。
首先，請(qǐng)參照?qǐng)D15與圖17，本發(fā)明第五實(shí)施例的靜電放電保護(hù)元件在P型基底10上設(shè)置有一金氧半晶體管區(qū)100、一P+防護(hù)環(huán)30、二長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)34、36、一淺溝渠隔離區(qū)32、二長(zhǎng)形N型深井區(qū)42、44以及二環(huán)形N型深井區(qū)50、52。其中，于金氧半晶體管區(qū)100的柵極12、14、16、18、源極20、24、28以及漏極22a、22b、26a、26b的配置，以及P+防護(hù)環(huán)30、淺溝渠隔離區(qū)32與P+長(zhǎng)形摻雜區(qū)34、36的配置已在第一實(shí)施例的圖6與圖7中說(shuō)明，在此不再贅述。
本發(fā)明第五實(shí)施例在基底10兩側(cè)分別配置有長(zhǎng)形N型深井區(qū)42與長(zhǎng)形N型深井區(qū)44，其位于防護(hù)環(huán)30的內(nèi)側(cè)，而沿著基底10兩側(cè)邊的淺溝渠隔離區(qū)32配置。由圖12的剖面圖可更清楚的看到，長(zhǎng)形N型深并區(qū)42、44配置在基底10兩側(cè)的淺溝渠隔離區(qū)32與源極20、28之間的基底10中。除此之外，在漏極22a、22b之間更包括配置有一環(huán)形N型深井區(qū)50，在漏極26a、26b之間更包括配置有一環(huán)形N型深井區(qū)52，以分別將長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)34、36包圍起來(lái)。
本發(fā)明第五實(shí)施例中的靜電放電保護(hù)元件，其防護(hù)環(huán)30以及源極20、24、28共同連接至一接地電位(未繪示)。而漏極22a、22b、26a、26b則是共同連接至一輸入端(未繪示)。倘若柵極12、14、16、18并未設(shè)計(jì)與其它電路連接，則柵極12、14、16、18也可以連接至接地電位。
另外，請(qǐng)參照?qǐng)D16與圖17，本發(fā)明第五實(shí)施例的另一種靜電放電保護(hù)元件的設(shè)計(jì)，其除了具有上述的金氧半晶體管區(qū)100、P+防護(hù)環(huán)30、淺溝渠隔離區(qū)32、P+長(zhǎng)形摻雜區(qū)34、36以及長(zhǎng)形N型深井區(qū)42、44之外。在漏極22a與長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)34之間更配置有一長(zhǎng)形N型深井區(qū)54，此長(zhǎng)形N型深井區(qū)54配置在漏極22a以及與其相鄰的淺溝渠隔離區(qū)32底下的基底10中。同樣的，在漏極22b與長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)34之間配置有一長(zhǎng)形N型深井區(qū)56，此長(zhǎng)形N型深井區(qū)56位于漏極22b以及與其相鄰的淺溝渠隔離區(qū)32底下的基底10中。另外，在漏極26a與長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)36之間更配置有一長(zhǎng)形N型深井區(qū)58，此長(zhǎng)形N型深井區(qū)58位于漏極26a以及與其相鄰的淺溝渠隔離區(qū)32底下的基底10中。同樣的，在漏極26b與長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)36之間配置有一長(zhǎng)形N型深井區(qū)60，此長(zhǎng)形N型深井區(qū)60位于漏極26b以及與其相鄰的淺溝渠隔離區(qū)32之間的基底10中。
本發(fā)明第五實(shí)施例的靜電放電保護(hù)元件，其為第三實(shí)施例與第四實(shí)施例的結(jié)合，即將元件兩側(cè)的N型深井區(qū)的設(shè)計(jì)與環(huán)形N型深井區(qū)的設(shè)計(jì)結(jié)合。為了使整個(gè)元件具有較佳的對(duì)稱性，可以利用將N型深井區(qū)放置在防護(hù)環(huán)內(nèi)側(cè)適當(dāng)?shù)奈恢茫缤瑘D15與圖16所示，而其剖面的結(jié)構(gòu)如圖17所示。使得元件各處的寄生雙載子晶體管110、112、114、116均具有相同且較大的基極阻值，如此便可以使元件在遭受靜電放電的沖擊時(shí)，仍擁有較佳且均勻的的開啟能力。
綜合以上所述，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明的靜電放電保護(hù)元件，其于金氧半晶體管的漏極中安插連接至接地電位的長(zhǎng)形摻雜區(qū)，以使元件中每一金氧半晶體管的寄生雙載子晶體管具有均勻的開啟能力。
2.本發(fā)明的靜電放電保護(hù)元件，其利用將深井區(qū)設(shè)置在適當(dāng)?shù)奈恢?，以使每一金氧半晶體管的寄生雙載子晶體管的基極阻值增大，進(jìn)而提高元件的開啟能力。
3.本發(fā)明的靜電放電保護(hù)元件，其利用于金氧半晶體管的漏極中安插連接至接地電位的長(zhǎng)形摻雜區(qū)，并同時(shí)利用將深井區(qū)設(shè)置在適當(dāng)?shù)奈恢?，以使每一金氧半晶體管的寄生雙載子晶體管具有相同且較佳的開啟能力。
權(quán)利要求
1.一種靜電放電保護(hù)元件，其特征是，該元件包括一基底；一第一寄生雙載子晶體管，配置在該基底中，該第一寄生雙載子晶體管具有一第一發(fā)射極、一第一集電極以及一第一基極；一第二寄生雙載子晶體管，配置在該基底中，該第二寄生雙載子晶體管具有一第二發(fā)射極、一第二集電極以及一第二基極，其中該第二集電極相鄰于該第一集電極；一第一長(zhǎng)形摻雜區(qū)，配置在該第一集電極以及該第二集電極之間；一第三寄生雙載子晶體管，配置在該基底中，該第三寄生雙載子晶體管具有一第三發(fā)射極、一第三集電極以及一第三基極，其中該第三發(fā)射極與該第二射極相連接；一第四寄生雙載子晶體管，配置在該基底中，該第四寄生雙載子晶體管具有一第四發(fā)射極、一第四集電極以及一第四基極，其中該第四集電極相鄰于該第三集電極；一第二長(zhǎng)形摻雜區(qū)，配置在該第四集電極以及該第三集電極之間；一防護(hù)環(huán)，配置在該基底的周圍；以及一隔離區(qū)，配置在該防護(hù)環(huán)的內(nèi)部，以使該防護(hù)環(huán)與該第一/第二/第三/第四寄生雙載子晶體管隔離開來(lái)，并同時(shí)使該第一集電極、該第一長(zhǎng)形摻雜區(qū)以及該第二集電極之間隔離開來(lái)，使該第三集電極、該第二長(zhǎng)型摻雜區(qū)以及該第四集電極之間隔離開來(lái)。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，更包括一深井區(qū)，配置在該第一發(fā)射極以及與其相鄰的該隔離區(qū)底下的該基底中，并且配置在該第四發(fā)射極以及與其相鄰的該隔離區(qū)底下的該基底中。
3.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，更包括一深井區(qū)，配置在該第一集電極與該第二集電極以及與其相鄰的隔離區(qū)底下的基底中，并且配置在該第三集電極與該第四集電極以及與其相鄰的該隔離區(qū)底下的基底中。
4.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，更包括一第一深井區(qū)，配置在該第一發(fā)射極以及與其相鄰的該隔離區(qū)底下的該基底中，并配置在該第四發(fā)射極以及與其相鄰的該隔離區(qū)底下的該基底中；以及一第二深井區(qū)，配置在該第一集電極與該第二集電極以及與其相鄰的隔離區(qū)底下的基底中，并且配置在該第三集電極與該第四集電極以及與其相鄰的該隔離區(qū)底下的基底中。
5.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，更包括一第一金氧半晶體管，配置在該基底上，該第一金氧半晶體管包括一柵極、一源極以及一漏極，且該源極即為該第一發(fā)射極，該漏極即為該第一集電極。
6.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，更包括一第二金氧半晶體管，配置在該基底上，該第二金氧半晶體管包括一柵極、一源極以及一漏極，且該源極即為該第二發(fā)射極，該漏極即為該第二集電極。
7.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，更包括一第三金氧半晶體管，配置在該基底上，該第三金氧半晶體管包括一柵極、一源極以及一漏極，且該源極即為該第三發(fā)射極，該漏極即為該第三集電極。
8.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，更包括一第四金氧半晶體管，配置在該基底上，該第四金氧半晶體管包括一柵極、一源極以及一漏極，且該源極即為該第四發(fā)射極，該漏極即為該第四集電極。
9.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，該防護(hù)環(huán)為一環(huán)形P+摻雜區(qū)。
10.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，該第一長(zhǎng)形摻雜區(qū)與該第二長(zhǎng)形摻雜區(qū)分別為一長(zhǎng)形P+摻雜區(qū)。
11.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，該第一發(fā)射極、該第二發(fā)射極、該第三發(fā)射極、該第四發(fā)射極、該第一集電極、該第二集電極、該第三集電極以及該第四集電極分別為一N+摻雜區(qū)。
12.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，該隔離區(qū)包括一淺溝渠格結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，該防護(hù)環(huán)、該第一長(zhǎng)形摻雜區(qū)、該第二長(zhǎng)型摻雜區(qū)、該第一發(fā)射極、該第二發(fā)射極、該第三發(fā)射極以及該第四發(fā)射極共同連接至一接地電位。
14.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，該該第一集電極、該第二集電極、該第三集電極以及該第四集電極共同連接至一輸入端。
15.一種靜電放電保護(hù)元件，其特征是，包括一基底；一防護(hù)環(huán)，配置在該基底的周圍；一金氧半晶體管區(qū)，配置在該防護(hù)環(huán)內(nèi)部的基底上；一隔離區(qū)，環(huán)繞在該防護(hù)環(huán)以及該金氧半晶體管區(qū)之間；以及一深井區(qū)，沿著該隔離區(qū)而配置在該隔離區(qū)以及與其相鄰的部分該金氧半晶體管區(qū)底下的該基底中。
16.如權(quán)利要求15所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，更包括多個(gè)金氧半晶體管，配置在該金氧半晶體管區(qū)中的該基底上，其中每一該些金氧半晶體管包括一柵極、一源極以及一漏極。
17.如權(quán)利要求16所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，更包括多個(gè)寄生雙載子晶體管，其中每一寄生雙載子晶體管具有一發(fā)射極、一基極以及一集電極，其中該發(fā)射極即為該源極，該集電極即為該漏極。
18.如權(quán)利要求16所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，該防護(hù)環(huán)以及每一該些金氧半晶體管的該源極共同連接至一接地電位。
19.如權(quán)利要求18所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，每一該些金氧半晶體管的該柵極共同連接至該接地電位。
20.如權(quán)利要求16所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，每一該些金氧半晶體管的該漏極共同連接至一輸入端。
21.如權(quán)利要求16所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，該些金氧半晶體管包括多個(gè)N型金氧半晶體管。
22.如權(quán)利要求15所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，該深井區(qū)包括一N型深井區(qū)。
23.如權(quán)利要求15所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，該防護(hù)環(huán)為一環(huán)形P+摻雜區(qū)。
24.如權(quán)利要求15所述的靜電放電保護(hù)元件，其特征是，該隔離區(qū)包括一淺溝渠隔離區(qū)。
全文摘要
一種靜電放電保護(hù)元件，其包括配置在一基底中的一第一寄生雙載子晶體管、一第二寄生雙載子晶體管、一第三寄生雙載子晶體管以及一第四寄生雙載子晶體管。在第一寄生雙載子晶體管與一第二寄生雙載子晶體管之間更包括配置有一第一長(zhǎng)形摻雜區(qū)，第三寄生雙載子晶體管與一第四寄生雙載子晶體管之間更包括配置有一第二長(zhǎng)形摻雜區(qū)。在基底的周圍則是配置有一防護(hù)環(huán)。而防護(hù)環(huán)的內(nèi)部則是配置有一隔離區(qū)。其中，防護(hù)環(huán)與第一/第二長(zhǎng)形摻雜區(qū)共同連接至一接地電位。
文檔編號(hào)H01L23/58GK1457096SQ02126480
公開日2003年11月19日 申請(qǐng)日期2002年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月9日
發(fā)明者陳東旸, 唐天浩 申請(qǐng)人:聯(lián)華電子股份有限公司