專利名稱：靜電放電保護元件結(jié)構(gòu)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技術(shù)，且特別是有關(guān)于一種用于靜電 放電保護電路的二極管結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在集成電路(IC)的制造過程中或是芯片完成后，靜電放電(Electrostatic Discharge,以下簡稱ESD)事件常是導(dǎo)致集成電路損壞的主要原因。例如在地 毯上行走的人體，在相對濕度(RH)較高的情況下可檢測出約帶有幾百至幾千 伏的靜態(tài)電壓，而在相對濕度較低的情況下則可檢測出約帶有一萬伏以上的 靜態(tài)電壓(HBM ESD: Human-Body Model ESD)。封裝集成電路的機器或測 試集成電路的儀器，也由于氣候或濕度的因素，產(chǎn)生約幾百至幾千伏的靜態(tài) 電壓(MMESD : Machine Model ESD)。在半導(dǎo)體的基底層貯存大量的電荷， 因集成電路釋放所貯存的大量電荷而形成的靜態(tài)電壓(CDM ESD : Charge-Device Model ESD)。當這些帶電體接觸到芯片時，將會向芯片放電，結(jié)果有可能造成芯片中 的集成電路失效。于是，為了避免靜電放電損傷芯片中的集成電路，各種防 制靜電放電的方法便應(yīng)運而生。最常見的現(xiàn)有作法是利用硬件防制靜電放電， 也就是在內(nèi)部電路與焊墊(PAD)間，均設(shè)計一芯片嵌入式(On-Chip)的靜電放 電保護電路，以保護其內(nèi)部電路。圖1繪示為現(xiàn)有靜電放電的保護電路的電路圖。其手段包括使用多個二 極管與電源鉗位的電路等等。此類的電路最常使用的是二極管，因此二極管 的特性對于ESD電路的影響是非常大的。圖2A與圖2B分別繪示為二極管的 逆向恢復(fù)電流與逆向恢復(fù)電壓示意圖。請參考圖2A與圖2B，當二極管由順向偏壓轉(zhuǎn)為反向偏壓時，二極管內(nèi)的少數(shù)載子將會造成電壓與電流的過沖(overshoot)現(xiàn)象。圖3A以及圖3B分別繪示為現(xiàn)有二極管的布局圖以及橫切面 圖。請參考圖3A以及圖3B，當此類型的二極管受到了反向偏壓時，少數(shù)載 子(電洞)將會因為N型井與N+摻雜區(qū)之間的位障(banier)導(dǎo)致無法透過。圖4 則是使用上述圖3A與圖3B結(jié)構(gòu)的二極管所做的MM ESD耐壓實驗。由圖4 可以看出，由于二極管的逆向恢復(fù)效應(yīng)，無論是高壓二極管或低壓二極管， 其耐壓約落在-50V 100V之間。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是提供一種靜電放電保護結(jié)構(gòu)，用以解決二極管逆向恢 復(fù)所造成的問題。本發(fā)明的另一目的是提供一種靜電放電保護結(jié)構(gòu)，用以增進靜電放電保 護電路的耐壓。本發(fā)明提出一種靜電放電保護元件結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體基版、第一 摻雜區(qū)、第二摻雜區(qū)以及第三摻雜區(qū)。第一摻雜區(qū)配置于半導(dǎo)體基版，并摻 雜一第一摻質(zhì)。第二摻雜區(qū)配置于半導(dǎo)體基版，摻雜一第二摻質(zhì)，其中第二 摻雜區(qū)與第一摻雜區(qū)相距一預(yù)定距離。第三摻雜區(qū)配置于第一摻雜區(qū)，并摻 雜第二摻質(zhì)。依照本發(fā)明的較佳實施例所述的靜電放電保護元件結(jié)構(gòu)，還包括第一型 井，上述第一型井為N型井，且第一摻質(zhì)為N+，第二摻質(zhì)為P+。另外，當半 導(dǎo)體基版為P型或當?shù)谝恍途疄镻型井，第一摻質(zhì)為P+，第二摻質(zhì)為N+。在 上述實施例中，第一摻雜區(qū)包圍第二摻雜區(qū)。依照本發(fā)明的較佳實施例所述的靜電放電保護元件結(jié)構(gòu)，還包括第四摻 雜區(qū)，其配置于第一型井中，摻雜第二摻質(zhì)，其中第四摻雜區(qū)與第一摻雜區(qū) 相距上述預(yù)定距離，且第一摻雜區(qū)包圍第二與第四摻雜區(qū)，且第四摻雜區(qū)與 第二摻雜區(qū)之間包括第一摻雜區(qū)以及第三摻雜區(qū)。在一特定實施例中，第一、第二、第三以及第四摻雜區(qū)配置為指狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明因采用在第一摻雜區(qū)配置第三摻雜區(qū)，且第三摻雜區(qū)摻雜第二摻 質(zhì)，因此調(diào)整了原本半導(dǎo)體能帶的差異，故本發(fā)明可以解決原本二極管逆向 恢復(fù)所造成的問題，并且增加了靜電放電保護電路的耐壓，使元件不易受損 害。


圖1繪示為現(xiàn)有靜電放電的保護電路的電路圖。圖2A與圖2B分別繪示為二極管的逆向恢復(fù)電壓與逆向恢復(fù)電流示意圖。圖3A以及圖3B分別繪示為現(xiàn)有二極管的橫切面布局圖。圖4則是使用上述圖3A與圖3B結(jié)構(gòu)的二極管所做的ESD耐壓實驗。圖5A與圖5B分別繪示為本發(fā)明實施例的靜電放電保護元件的結(jié)構(gòu)布局 圖以及其橫切面圖。圖6A與圖6B分別繪示為本發(fā)明實施例的靜電放電保護元件的結(jié)構(gòu)布局 圖以及其橫切面圖。圖7A與圖7B分別繪示為本發(fā)明實施例的靜電放電保護元件的結(jié)構(gòu)布局 圖以及其橫切面圖。圖8繪示為本發(fā)明實施例圖5A、圖5B的實驗結(jié)果。附圖標號501: N型井502: N+摻雜區(qū)503、 504: P+摻雜區(qū)具體實施方式
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。圖5A與圖5B分別繪示為本發(fā)明實施例的靜電放電保護元件的結(jié)構(gòu)布局 圖以及其橫切面圖。請參考圖5A,在圖5A的結(jié)構(gòu)中包括了配置于P型半導(dǎo)體 基版的N型井501、 N+摻雜區(qū)502以及多個P+摻雜區(qū)503以及504。 N+摻雜 區(qū)502配置于N型井501中。P+摻雜區(qū)503配置于N型井501中，并且被N+ 摻雜區(qū)502所圍繞。而P+摻雜區(qū)503分別配置在N+摻雜區(qū)502中。上述N十 以及P+摻雜區(qū)502 504分別配置成指狀結(jié)構(gòu)。接下來請參考圖5B，此實施例的二極管的陽極是由多個P+摻雜區(qū)503 所構(gòu)成。而此實施例的二極管的陰極則是由N+摻雜區(qū)502所構(gòu)成的井拾取區(qū) 以及在井拾取區(qū)中的P+摻雜區(qū)504所構(gòu)成。由于此二極管具有和^1有圖3A 與3B完全不同的井拾取區(qū)結(jié)構(gòu)，故在本發(fā)明的實施例中，少數(shù)載子(電洞)可 以透過井拾取區(qū)的P+摻雜區(qū)504導(dǎo)通到陰極，故本實施例大大的降低了電洞 由二極管的陽極到陰極所要通過的能帶障位。雖然本實施例提供了一種靜電放電保護元件的結(jié)構(gòu)以及剖面圖讓本領(lǐng)域 具有通常知識的人作參考，但是本領(lǐng)域具有通常知識的人應(yīng)當知道，若上述 的結(jié)構(gòu)型態(tài)為基礎(chǔ)，將原本的N與P對調(diào)，如圖6A與6B，亦能達成相同的功 效。另外，此結(jié)構(gòu)若修改為圖7A與圖7B的方式，亦可以有相同的效果。故 本發(fā)明不應(yīng)當以上述幾種實施例為限。圖8繪示為本發(fā)明實施例圖5A、 5B的實驗結(jié)果。請參考圖8，可以看出， 在與現(xiàn)有圖4相同的條件下，實施例圖5A、圖5B的二極管的耐壓比起現(xiàn)有 二極管的耐壓，幾乎有兩倍的差距。綜上所述，本發(fā)明因采用在第一摻雜區(qū)配置第三摻雜區(qū)，且第三摻雜區(qū) 摻雜第二摻質(zhì)，因此調(diào)整了原本半導(dǎo)體能帶的差異，故本發(fā)明可以解決原本 二極管逆向恢復(fù)所造成的問題，并且增加了靜電放電保護電路的耐壓，使元 件不易受損害。雖然本發(fā)明已經(jīng)以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任 何所屬技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識的人，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)明的保護范圍當視權(quán)力要求書所界定者為準。
權(quán)利要求
1.一種靜電放電保護元件，其特征在于，所述的靜電放電保護元件包括一半導(dǎo)體基版；一第一摻雜區(qū)，配置于所述的半導(dǎo)體基版，摻雜一第一摻質(zhì)；一第二摻雜區(qū)，配置于所述的半導(dǎo)體基版，摻雜一第二摻質(zhì)；以及一第三摻雜區(qū)，配置于所述的第一摻雜區(qū)，摻雜所述的第二摻質(zhì)，其中所述的第二摻雜區(qū)與所述的第一摻雜區(qū)相距一預(yù)定距離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的靜電放電保護元件，其特征在于，所述的靜電 放電保護元件還包括一第一型井，其所摻雜的摻質(zhì)與所述的半導(dǎo)體基版不同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜電放電保護元件，其特征在于，其中所述的 第一型井為N型井。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的靜電放電保護元件，其特征在于，其中所述的 第一摻質(zhì)為N+。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的靜電放電保護元件，其特征在于，其中所述的 第二摻質(zhì)為P+。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的靜電放電保護元件，其特征在于，其中所述的 第一型井為P型井。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電保護元件，其特征在于，其中所述的 半導(dǎo)體基版為P型，且第一摻質(zhì)為P+，所述的第二摻質(zhì)為N+。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電保護元件，其特征在于，其中所述的 第一摻雜區(qū)包圍所述的第二摻雜區(qū)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電保護元件，其特征在于，所述的靜電 放電保護元件還包括一第四摻雜區(qū)，配置于所述的第一 型井中，摻雜所述的第二摻質(zhì)，其中 所述的第四摻雜區(qū)與所述的第一摻雜區(qū)相距所述的預(yù)定距離，且所述的第一 摻雜區(qū)包圍所述的第二與所述的第四摻雜區(qū)，且所述的第四摻雜區(qū)與所述的 第二摻雜區(qū)之間包括所述的第一摻雜區(qū)以及所述的第三摻雜區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的靜電放電保護元件，其特征在于，其中所述的第一、所述的第二、所述的第三以及所述的第四摻雜區(qū)配置為指狀結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種靜電放電保護元件結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體基版/井、第一摻雜區(qū)、第二摻雜區(qū)以及第三摻雜區(qū)。第一摻雜區(qū)配置于半導(dǎo)體基版/井，并摻雜一第一摻質(zhì)。第二摻雜區(qū)配置于半導(dǎo)體基版，摻雜一第二摻質(zhì)，其中第二摻雜區(qū)與第一摻雜區(qū)相距一預(yù)定距離。第三摻雜區(qū)配置于第一摻雜區(qū)，并摻雜第二摻質(zhì)。此結(jié)構(gòu)可解決二極管的逆向恢復(fù)，并增加靜電放電保護電路整體的保護效果。
文檔編號H01L29/861GK101325222SQ20071010904
公開日2008年12月17日 申請日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者曾仁洲 申請人:華邦電子股份有限公司