專(zhuān)利名稱(chēng)：一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路中的靜電放電保護(hù)電路，特別是涉及一種包含環(huán)繞井的 具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路。
背景技術(shù)：
集成電路中常常包括有一靜電放電保護(hù)電路與輸入/輸出墊耦接。一個(gè)代表性 的靜電放電保護(hù)電路可參閱Sailing等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6858902，標(biāo)題為“EFFICIENT ESD PROTECTION WITH APPLICATION FOR LOW CAPACITANCE1/0 PADS”。如Mlling等人的美國(guó)專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)圖4中所示，一種先前技術(shù)的靜電放電保護(hù)電 路包括一二極管位于此接觸墊與供應(yīng)電位VDD之間，其會(huì)在具有高正電壓至VDD的靜電放 電事件時(shí)漏電以限制高電壓的操作。此靜電放電保護(hù)電路也包括一場(chǎng)效應(yīng)晶體管位于此接 觸墊與地之間，具有寄生雙極晶體管或是硅控整流器(SCR)結(jié)構(gòu)。此場(chǎng)效應(yīng)晶體管和寄生 雙極晶體管/硅控整流器(SCR)結(jié)構(gòu)具有一觸發(fā)電壓其會(huì)開(kāi)啟且在靜電事件時(shí)放電。最好是希望靜電放電保護(hù)電路具有一致的觸發(fā)電壓，其可以快速地回應(yīng)靜電放電 事件，且可以處理高電壓的操作，也可以用在集成電路的輸入/輸出墊。由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的靜電放電保護(hù)電路與輸入/輸出墊耦接的電路結(jié)構(gòu)在使用 上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問(wèn)題，相關(guān)廠 商莫不費(fèi)盡心思來(lái)謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來(lái)一直未見(jiàn)適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn) 品又沒(méi)有適切結(jié)構(gòu)能夠解決上述問(wèn)題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問(wèn)題。因此如何能創(chuàng) 設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，實(shí)屬當(dāng)前重要研 發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的靜電放電保護(hù)電路與輸入/輸出墊耦接的電路結(jié) 構(gòu)存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電 路，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其藉由將放電事件中的電流限定在一放電區(qū)域內(nèi)，而具有一 致的觸發(fā)電壓，可以快速地回應(yīng)靜電放電事件，非常適于實(shí)用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出 的一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其包括一半導(dǎo)體主體，具有 一第一導(dǎo)電類(lèi)型；一接觸墊在該半導(dǎo)體主體上；一環(huán)繞井在該半導(dǎo)體主體中，與該接觸墊 耦接且具有一第二導(dǎo)電類(lèi)型，該環(huán)繞井環(huán)繞于該半導(dǎo)體主體中的一區(qū)域；以及一靜電放電 電路在該半導(dǎo)體主體中的該區(qū)域內(nèi)，包括一二極管與該接觸墊耦接，及一晶體管適用于與 一參考電壓耦接，以在該半導(dǎo)體主體的一放電區(qū)域中提供一介于該接觸墊與該參考電壓之 間的放電電流路徑。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，包括一內(nèi)部井在該半導(dǎo)體主體中的該區(qū)域內(nèi)，且具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型；該二極管的一第一端點(diǎn)，包括一 摻雜區(qū)域在該內(nèi)部井中，具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型，該第一端點(diǎn)與該接觸墊耦接；該二極管的一 第二端點(diǎn)，包括一摻雜區(qū)域在該內(nèi)部井中，具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型；該晶體管的一源極及一漏 極在該主體的該區(qū)域內(nèi)，具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型；一主體端點(diǎn)在該主體中，具有該第一導(dǎo)電類(lèi) 型在該區(qū)域內(nèi)，該主體端點(diǎn)適用于與該參考電壓及該晶體管的該源極耦接；一偏壓端點(diǎn)在 該主體中，具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型在該區(qū)域內(nèi)介于該內(nèi)部井與該漏極之間，該偏壓端點(diǎn)與一 電壓源耦接；以及一內(nèi)連接在該主體中且將該二極管的該第二端點(diǎn)與該晶體管的該漏極耦 接。前述的一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其中所述的主 體端點(diǎn)、該源極及該漏極具有深度，而該環(huán)繞井具有一環(huán)繞井深度，其遠(yuǎn)超過(guò)該主體端點(diǎn)、 該源極及該漏極至少一者的深度。前述的一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其中所述的主 體端點(diǎn)、該源極及該漏極具有深度，而該環(huán)繞井具有一環(huán)繞井深度，其為該主體端點(diǎn)、該源 極及該漏極至少一者的深度的二倍到十倍。前述的一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，包括一環(huán)繞井 溝渠絕緣體在該主體中介于該環(huán)繞井與該區(qū)域之間，且具有一環(huán)繞溝渠深度，該環(huán)繞井在 該主體中具有一深度是大于該環(huán)繞溝渠深度。前述的一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，包括一內(nèi)部溝 渠絕緣體在該主體中介于該內(nèi)部井與該漏極之間，且具有一內(nèi)部溝渠深度，該漏極在該主 體中具有一深度是小于該內(nèi)部溝渠深度。前述的一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其中所述的區(qū) 域包括一第一部分及一第二部分，且包括一內(nèi)部溝渠絕緣體在該主體中介于該區(qū)域的該 第一部分與該第二部分之間；一環(huán)繞井溝渠絕緣體在該主體中介于該環(huán)繞井與該區(qū)域之 間，且具有一環(huán)繞溝渠深度，該環(huán)繞井在該主體中具有一深度是大于該環(huán)繞溝渠深度；一內(nèi) 部井在該主體中的該區(qū)域的該第一部分內(nèi)，且具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型，該內(nèi)部井在該主體中 具有一深度是大于該環(huán)繞溝渠深度；該二極管的一第一端點(diǎn)，包括一摻雜區(qū)域在該內(nèi)部井 中，具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型，該第一端點(diǎn)與該接觸墊耦接；該二極管的一第二端點(diǎn)，包括一摻 雜區(qū)域在該內(nèi)部井中，具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型；該晶體管的一源極及一漏極在該主體的該區(qū) 域的該第二部分內(nèi)，具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型；一主體端點(diǎn)在該主體中，具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型在 該區(qū)域的該第二部分內(nèi)，該主體端點(diǎn)適用于與該參考電壓及該晶體管的該源極耦接；一偏 壓端點(diǎn)在該主體中，具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型在該區(qū)域內(nèi)介于該第一部分與該第二部分之間， 該偏壓端點(diǎn)適用于與一電壓源耦接；以及該二極管的該第二端點(diǎn)與該晶體管的該漏極耦 接。前述的一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其中所述的漏 極是通過(guò)一第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管與該二極管的該第二端點(diǎn)耦接。前述的一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其中所述的晶 體管具有一柵極適用于與該參考電壓耦接。前述的一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其中所述的晶
體管包含一場(chǎng)晶體管。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的 一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其包括一半導(dǎo)體主體，具有一 第一導(dǎo)電類(lèi)型；一接觸墊在該半導(dǎo)體主體上；一環(huán)繞井在該半導(dǎo)體主體中，與該接觸墊耦 接且具有一第二導(dǎo)電類(lèi)型，該環(huán)繞井環(huán)繞于該半導(dǎo)體主體中的一區(qū)域；一閉鎖防止偏壓端 點(diǎn)在該主體中，具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型，且分割該區(qū)域?yàn)橐坏谝徊糠旨耙坏诙糠郑撻]鎖防 止偏壓端點(diǎn)適用于與一電壓源耦接；一內(nèi)部井在該主體中的該區(qū)域的該第一部分內(nèi)，且具 有該第二導(dǎo)電類(lèi)型；一摻雜區(qū)域在該內(nèi)部井中，具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型，是做為一二極管的一 第一端點(diǎn)且與該接觸墊耦接；該二極管的一第二端點(diǎn)包括一摻雜區(qū)域在該內(nèi)部井中，具有 該第二導(dǎo)電類(lèi)型；一晶體管的一源極及一漏極在該主體的該區(qū)域的該第二部分內(nèi)，具有該 第二導(dǎo)電類(lèi)型；以及一主體端點(diǎn)在該主體中，具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型在該區(qū)域的該第二部分 內(nèi)，該主體端點(diǎn)適用于與一參考電壓及該晶體管的該源極耦接。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，包括多個(gè)溝 渠絕緣體介于該環(huán)繞井與該區(qū)域之間、介于該二極管的該第一端點(diǎn)與該第二端點(diǎn)之間、介 于該內(nèi)部井與該閉鎖防止偏壓端點(diǎn)之間、介于該閉鎖防止偏壓端點(diǎn)與該源極和該漏極之 間，及介于該源極和該漏極與該主體端點(diǎn)之間。前述的一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其中所述的主 體端點(diǎn)、該源極和該漏極具有深度，且該環(huán)繞井具有一環(huán)繞井深度，其遠(yuǎn)超過(guò)該主體端點(diǎn)、 該源極及該漏極至少一者的深度。前述的一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其中所述的主 體端點(diǎn)、該源極及該漏極具有深度，而該環(huán)繞井具有一環(huán)繞井深度，其為該主體端點(diǎn)、該源 極及該漏極至少一者的深度的二倍到十倍。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。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā) 明的主要技術(shù)內(nèi)容如下為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸 出墊電路，包括一半導(dǎo)體主體，具有一第一導(dǎo)電類(lèi)型，通常是P型，耦接至一參考電壓，通常 是P型基板的地。一接觸墊形成于此半導(dǎo)體主體上，其可以作為應(yīng)用于此裝置中與外界相 連電路的一端點(diǎn)。一井，此處稱(chēng)為環(huán)繞井，具有一第二導(dǎo)電類(lèi)型(如對(duì)P型基板而言是η 型)，且布局為一環(huán)而環(huán)繞于該半導(dǎo)體主體中的一作為靜電放電電路的區(qū)域。此環(huán)繞井是相 對(duì)較深的，且除了定義一作為靜電放電電路的區(qū)域外，還提供一二極管的一第一端點(diǎn)形成 于半導(dǎo)體主體中。在該環(huán)繞井所環(huán)繞的一區(qū)域內(nèi)，一二極管與該接觸墊耦接，及一晶體管與 參考電壓耦接，此兩者是串聯(lián)且在該半導(dǎo)體主體中形成一寄生裝置及提供一放電電流路徑 局限在半導(dǎo)體主體中的深環(huán)繞井所形成的一放電區(qū)域內(nèi)。一個(gè)深的內(nèi)部井在該半導(dǎo)體主體中的該區(qū)域內(nèi)，且具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型，是位于 環(huán)繞井所環(huán)繞的一區(qū)域內(nèi)。此靜電放電電路的二極管的一第一端點(diǎn)，其與接觸墊耦接，包括 一摻雜區(qū)域在該內(nèi)部井中，具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型。此靜電放電電路的二極管的一第二端點(diǎn)， 包括一摻雜區(qū)域在該內(nèi)部井中，具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型。該晶體管的一源極及一漏極在該主 體中，在環(huán)繞井所環(huán)繞的區(qū)域內(nèi)，具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型。一主體端點(diǎn)在該主體中，具有該第 一導(dǎo)電類(lèi)型在該區(qū)域內(nèi)，且具有一收集區(qū)接觸形成于該區(qū)域之內(nèi)，并與該參考電壓及該晶體管的該源極耦接。一閉鎖防止偏壓端點(diǎn)與一電壓源耦接，也提供在主體中介于該內(nèi)部井 與晶體管之間的區(qū)域。一內(nèi)連接在該主體中且與二極管的第二端點(diǎn)及晶體管的漏極耦接。此環(huán)繞井與此接觸墊耦接，如此，此環(huán)繞井可以在一高正電壓放電事件中達(dá)到大 致與接觸墊一樣的高電壓。也因?yàn)槠鋲蛏?，所以?xún)A向?qū)⒎烹娛录械碾娏髁鲃?dòng)限定在此半 導(dǎo)體主體的一體積內(nèi)。因此，注入此半導(dǎo)體主體內(nèi)的載子以一有效率及一致的方式協(xié)助開(kāi) 啟此寄生裝置。此外，當(dāng)此接觸墊墊及環(huán)繞井的電壓很高時(shí)，因?yàn)樾纬山橛诃h(huán)繞井與半導(dǎo)體 主體的二極管被反向偏壓，所以正電荷不會(huì)流至深的內(nèi)部井。如此限制了正電荷在環(huán)繞井 的放電區(qū)域之內(nèi)。此外，此處所描述的結(jié)構(gòu)也可以適合高電壓的應(yīng)用，因?yàn)樽越佑|墊至供應(yīng)電壓源 VDD之間并沒(méi)有正向二極管路徑。如此在接觸墊的電壓高于VDD時(shí)仍能有效操作。溝渠絕緣體使用在此處所描述的裝置中，包括環(huán)繞井溝渠絕緣體介于該環(huán)繞井與 其環(huán)繞區(qū)域之間的主體內(nèi)。此外，一內(nèi)部溝渠絕緣體介于該內(nèi)部井與晶體管漏極之間的主 體內(nèi)。此內(nèi)部溝渠絕緣體具有一深度是大于該晶體管漏極的深度。藉由將放電事件中的電 流限定在此放電區(qū)域內(nèi)，此寄生雙極晶體管會(huì)開(kāi)啟得更均勻。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊 電路至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果本發(fā)明的靜電放電保護(hù)電路可均勻開(kāi)啟寄生雙極晶體 管，可以承受更高的靜電放電電流，且可以處理高電壓的操作。綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊 電路，包括一半導(dǎo)體主體，具有一第一導(dǎo)電類(lèi)型，以及一接觸墊。一環(huán)繞井具有一第二導(dǎo)電 類(lèi)型，且布局為一環(huán)而環(huán)繞于該半導(dǎo)體主體中的一作為靜電放電電路的區(qū)域。此環(huán)繞井是 相對(duì)較深的，且除了定義一作為靜電放電電路的區(qū)域外，還提供一二極管的一第一端點(diǎn)形 成于半導(dǎo)體主體中。在該環(huán)繞井所環(huán)繞的一區(qū)域內(nèi)，一二極管與該接觸墊耦接，及一晶體管 與一參考電壓耦接，此兩者是串聯(lián)且在該半導(dǎo)體主體中形成一寄生裝置。本發(fā)明在技術(shù)上 有顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極效果，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。上述說(shuō)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(shuō)明書(shū)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(shuō)明如下。


圖1是根據(jù)本發(fā)明包括環(huán)繞井的靜電放電電路的示意圖。
圖2是顯示包含一環(huán)繞井于一半導(dǎo)體主體中的一靜電放電電路的剖面示意圖,
圖3是顯示一包含一環(huán)繞井的靜電放電電路的布局示意圖。
圖4是顯示包含一環(huán)繞井的第一替代靜電放電電路的方框示意圖。
圖5是顯示包含一環(huán)繞井的第二替代靜電放電電路的方框示意圖。
10,400,500 輸入/輸出墊 11、401、501 環(huán)繞井
12,402,502 二極管13、403、503 地
14、404、504 內(nèi)部井15、405、505 第二二極管
16 場(chǎng)效應(yīng)晶體管17、407、507 :n型端點(diǎn)
18、408、508 電壓源19、509a、509b 柵極
20,410,510 收集區(qū)端點(diǎn)50 環(huán)繞井52 :p+ 型端點(diǎn)56 漏極端點(diǎn)58、59 淡摻雜η型區(qū)域61、62、64:連接器70、71、72、73、74、75 溝渠絕緣體81 =NPN寄生雙極晶體管200 環(huán)繞井202-1 到 202-7 :ρ+ 型端點(diǎn)205 主動(dòng)區(qū)域210 溝渠絕緣體406 場(chǎng)效應(yīng)晶體管
63 柵極 80 =PNP寄生雙極晶體管
21、411、511 基板電阻
51 深內(nèi)部井 53、54、55 :η+ 型端點(diǎn) 57 源極端點(diǎn) 60 收集區(qū)端點(diǎn)
100 半導(dǎo)體主體 201 :η型井
203,204 :η+ 型端點(diǎn) 206 收集區(qū) 211-1 到 211-8 柵極 506a,506b 晶體管
具體實(shí)施例方式為更進(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)明提出的一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸 出墊電路其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí) 施例的詳細(xì)說(shuō)明中將可清楚呈現(xiàn)。通過(guò)具體實(shí)施方式
的說(shuō)明，當(dāng)可對(duì)本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目 的所采取的技術(shù)手段及功效獲得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與 說(shuō)明之用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。本發(fā)明實(shí)施例的以下描述請(qǐng)配合參閱圖1到圖5所示。圖1是根據(jù)本發(fā)明包括環(huán)繞井的靜電放電電路的示意圖，此靜電放電電路包括一 η型環(huán)繞井11于一 ρ型半導(dǎo)體主體中。此η型環(huán)繞井11的更詳細(xì)結(jié)構(gòu)可以參閱圖2。此 η型環(huán)繞井11提供一二極管12的一陰極，而二極管12的一陽(yáng)極是半導(dǎo)體主體。此半導(dǎo)體 主體由基板電阻21與地13耦接。此η型環(huán)繞井11定義一區(qū)域，在其中一第二二極管15 與一場(chǎng)效應(yīng)晶體管16的源漏極是串聯(lián)安排于輸入/輸出墊10與地13之間。此二極管15 形成于一深的η型內(nèi)部井14之內(nèi)。一閉鎖防止η型端點(diǎn)17與一電壓源18耦接，以提供一 電壓例如是供應(yīng)電位VDD，是形成于內(nèi)部井14與晶體管16之間。一個(gè)ρ+型收集區(qū)端點(diǎn)20 形成于晶體管16與環(huán)繞井11之間，而與地13耦接。晶體管16的柵極19在此實(shí)施例中與 地耦接。而在其他的實(shí)施例中，其可以是浮接或是與其他參考電壓耦接。圖2圖2是顯示包含一環(huán)繞井于一半導(dǎo)體主體中的一靜電放電電路的剖面示意 圖，其顯示了應(yīng)用圖1中所示電路的剖面示意圖，在包含半導(dǎo)體主體100的集成電路中。此 半導(dǎo)體主體可以是大塊晶圓，一主體形成于絕緣體之上，或是其他結(jié)構(gòu)。在剖面中，在半導(dǎo) 體主體100中的環(huán)繞井50是一深井與具有η型摻雜的輸入/輸出墊耦接，具有一部分是分 別顯示于此剖面圖示的左側(cè)與右側(cè)。溝渠絕緣體，例如是淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)70和71在環(huán)繞 井50的兩側(cè)。此溝渠絕緣體71 (環(huán)繞絕緣體)位于環(huán)繞井與形成二極管/晶體管放電電 路的一內(nèi)部區(qū)域之間。此環(huán)繞井50具有一深度大于溝渠絕緣體71的深度。η+型態(tài)的端點(diǎn)50a、50b提供于環(huán)繞井50的表面，以提供與接觸墊的歐姆接觸。一具有η型摻雜的深內(nèi)部井51形成于此區(qū)域的右側(cè)。一個(gè)ρ+型端點(diǎn)52形成于 此深內(nèi)部井51中且與輸入/輸出墊耦接。一個(gè)η+型端點(diǎn)53形成于此深內(nèi)部井51中，且 作為形成于此內(nèi)部井51中二極管的陽(yáng)極。一溝渠隔離結(jié)構(gòu)72將內(nèi)部井51與圖中右側(cè)的 結(jié)構(gòu)分隔。η+型端點(diǎn)M和55在半導(dǎo)體主體100中，由溝渠絕緣體73分隔，是作為閉鎖防 止端點(diǎn)。一溝渠絕緣體74分隔閉鎖防止端點(diǎn)55與場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極端點(diǎn)56和源極端 點(diǎn)57。此漏極端點(diǎn)56是半導(dǎo)體主體100中的一個(gè)η+型區(qū)域。類(lèi)似地，此源極端點(diǎn)57是 形成于半導(dǎo)體主體100中且包含一個(gè)η+型區(qū)域與漏極端點(diǎn)56由一通道所分隔。在此實(shí)施 例中，淡摻雜η型區(qū)域58、59分別形成于漏極端點(diǎn)56和源極端點(diǎn)57與晶體管的通道之間。 晶體管的柵極63在通道之上，且由一柵極絕緣層將其與通道分隔。柵極旁的傾斜區(qū)域是晶 體管柵極的側(cè)壁元件。一溝渠絕緣體75分隔場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極端點(diǎn)57與形成于此布局 右側(cè)靠近溝渠絕緣體71與環(huán)繞井50的半導(dǎo)體主體100中的ρ+型收集區(qū)端點(diǎn)60。此環(huán)繞 井50具有一深度是遠(yuǎn)大于，例如是2倍到10倍深，η+型和ρ+型區(qū)域的深度，包括端點(diǎn)52、 53、54、55、56、57和60，而構(gòu)成此放電電路，且因此作為一電流限定結(jié)構(gòu)。環(huán)繞井50是被認(rèn) 為遠(yuǎn)深于用作偏壓閉鎖防止端點(diǎn)M和陽(yáng)及漏極端點(diǎn)56和源極端點(diǎn)57之一，其具有足夠 的深度以影響在此寄生裝置中的電荷流動(dòng)限制。如圖中所示，端點(diǎn)53作為二極管的陽(yáng)極且由位于半導(dǎo)體主體之上的一連接器與 晶體管的漏極端點(diǎn)56連接。此外，晶體管的源極端點(diǎn)57與地耦接，及由位于半導(dǎo)體主體之 上的線64與ρ+型收集區(qū)端點(diǎn)60耦接，其中線64是在半導(dǎo)體主體100上的一連接器。閉 鎖防止端點(diǎn)M和陽(yáng)藉由一位于半導(dǎo)體主體上的連接器62而與一例如是供應(yīng)電位VDD的 電壓源耦接。如圖2中所示，寄生雙極晶體管80和81 (也形成一硅控整流器(SCR))根據(jù)此布 局的結(jié)果形成。此雙極晶體管80是一 PNP裝置，在其中ρ+型端點(diǎn)52是作為射極、η型深 內(nèi)部井51是作為基極、而ρ型半導(dǎo)體主體是作為集極。此雙極晶體管81是一 NPN裝置，在 其中漏極端點(diǎn)56是作為射極、半導(dǎo)體主體100是作為基極、而源極端點(diǎn)57是作為集極。在 操作中，在一正靜電放電事件時(shí)，電流由端點(diǎn)52和53形成的二極管至包含漏極56和源極 57的晶體管至地。此外，電流在端點(diǎn)52、η型深內(nèi)部井51和半導(dǎo)體主體100形成的寄生雙 極晶體管流動(dòng)，注射正電荷進(jìn)入雙極晶體管81的基極而至ρ+型收集區(qū)端點(diǎn)60。此外，電 荷流入場(chǎng)效應(yīng)晶體管的通道而提升基板偏壓且協(xié)助開(kāi)啟場(chǎng)效應(yīng)晶體管與雙極晶體管81兩 者。此環(huán)繞井50傾向?qū)⒋藚^(qū)域中電流流動(dòng)限定在自PNP寄生雙極晶體管80至接地的ρ+型 收集區(qū)端點(diǎn)60，改善了場(chǎng)效應(yīng)晶體管與NPN寄生雙極晶體管81基極的電流密度，導(dǎo)致此裝 置更均勻及快速的開(kāi)啟。此外，因?yàn)榇谁h(huán)繞井50及深內(nèi)部井51與此接觸墊耦接，其可以在 一高正電壓放電事件中達(dá)到大致與接觸墊一樣的高電壓。如此導(dǎo)致形成介于環(huán)繞井50與 半導(dǎo)體主體100的二極管被反向偏壓，及形成介于深內(nèi)部井51與半導(dǎo)體主體的二極管被反 向偏壓。如此限制了環(huán)繞井50之內(nèi)的正電荷。此環(huán)繞井50與深內(nèi)部井51是相對(duì)較深的井，且具有一井深度，舉例而言，在1到 1. 5微米數(shù)量級(jí)。由此環(huán)繞井所環(huán)繞區(qū)域內(nèi)的其他η+型端點(diǎn)在各自的系統(tǒng)中具有一井深 度在0. 13到0. 18微米數(shù)量級(jí)。因此，環(huán)繞井是遠(yuǎn)深于收集區(qū)端點(diǎn)及漏極和源極端點(diǎn)之一。 此區(qū)域內(nèi)的其他P+型端點(diǎn)具有一井深度在0. 17到0. 23微米數(shù)量級(jí)。溝渠絕緣體是安排得比η+型端點(diǎn)及P+型端點(diǎn)還深，例如是在0. 28到0. 35微米數(shù)量級(jí)。此環(huán)繞井50與內(nèi)部井51的摻雜濃度可以是10E13/cm2的數(shù)量級(jí)。類(lèi)似地，端點(diǎn) 52、53、M、55、56、57和60的摻雜濃度可以是10E15/cm2的數(shù)量級(jí)。在此情況下，深的環(huán)繞井與內(nèi)部井傾向?qū)⒎烹娛录械碾娏髁鲃?dòng)限定在此半導(dǎo)體 主體的一體積內(nèi)，且可提供一致及快速的放電，而可以防止在放電期間電荷散發(fā)到主要電 流路徑之外。圖3是顯示一包含一環(huán)繞井的靜電放電電路的布局示意圖，其顯示了一類(lèi)似于圖 2中所示靜電放電電路的布局示。如同之前所描述過(guò)的，溝渠絕緣體210分隔許多不同的元 件。此布局顯示η型環(huán)繞井200具有一長(zhǎng)方形的形狀。一個(gè)較深的η型井201是位于由環(huán) 繞井200所圍繞的區(qū)域之內(nèi)。一個(gè)η+型端點(diǎn)201a形成于此較深的η型井201之內(nèi)且具有 一梯形圖案。P+型端點(diǎn)202-1到202-7是位于梯形圖案η+型端點(diǎn)201a的水平線之間。在 此布局中，此較深的η型井201的邊緣是與η+型端點(diǎn)201a的邊緣對(duì)準(zhǔn)。收集區(qū)端點(diǎn)(在 圖是中為標(biāo)示“X“的小方塊)與η+型端點(diǎn)201a的表面對(duì)準(zhǔn)。類(lèi)似地，收集區(qū)端點(diǎn)與ρ+型 端點(diǎn)202-1到202-7的表面對(duì)準(zhǔn)。閉鎖防止η+型端點(diǎn)203和204是垂直延伸通過(guò)由環(huán)繞井200所圍繞的區(qū)域。晶體管的η+型主動(dòng)區(qū)域205包括5個(gè)源極區(qū)域S和4個(gè)漏極區(qū)域D被放置在深的 η型井201相對(duì)側(cè)，而使閉鎖防止η+型端點(diǎn)203和204介于其間。柵極結(jié)構(gòu)211-1到211-8 是由摻雜多晶硅或是金屬線形成于主動(dòng)區(qū)域205之上。(圖示中僅標(biāo)示211-1和211-8以 防止太擁擠)。一個(gè)ρ+型收集區(qū)206形成介于主動(dòng)區(qū)域205與環(huán)繞井200的右側(cè)之間，且沿伸通 過(guò)由環(huán)繞井200所定義的區(qū)域。雖然沒(méi)有在圖示中標(biāo)示，收集區(qū)端點(diǎn)(顯示為小的“X”方 塊)在許多不同的端點(diǎn)上，其中這些端點(diǎn)可以用來(lái)與之前所討論過(guò)的參考電壓、電壓源或 是上方的連接器連接。這些位于η型井201內(nèi)的數(shù)字化的二極管結(jié)構(gòu)的尺寸及柵極數(shù)目，以及這些位于 主動(dòng)區(qū)域205上方的數(shù)字化的晶體管結(jié)構(gòu)的尺寸及柵極數(shù)目可以根據(jù)特定應(yīng)用的需求而 改變。類(lèi)似地，閉鎖防止端點(diǎn)203和204的數(shù)目也可以根據(jù)特定應(yīng)用的需求而改變。類(lèi)似 地，深的η型井201與主動(dòng)區(qū)域205的距離也可以視需要調(diào)整以防止閉鎖及改善此靜電放 電電路的表現(xiàn)。在一代表性系統(tǒng)中，共有14個(gè)面積為1. 5乘M平方微米的ρ+型端點(diǎn)在深的η型 井中，而不是如圖3布局中所示的7個(gè)端點(diǎn)202-1到202-7。此外，在一代表性系統(tǒng)中，布局 中在主動(dòng)區(qū)域205的晶體管具有6個(gè)源極端點(diǎn)及5個(gè)漏極端點(diǎn)、和10個(gè)柵極，且這些柵極 的尺寸約為0. 6乘30平方微米。圖4是顯示包含一環(huán)繞井的第一替代靜電放電電路的方框示意圖，圖5是顯示包 含一環(huán)繞井的第二替代靜電放電電路的方框示意圖，其可以應(yīng)用此處所描述的環(huán)繞井搭配 與圖1不同的替代η通道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管16。也可以使用其他的替代實(shí)施 例，使用如圖2中的NPN寄生雙極晶體管81。在圖4中，圖1中的晶體管16由一場(chǎng)效應(yīng)晶體管406所取代，其在通道之上具有 較厚的氧化層。因此，圖4中的電路包含輸入/輸出墊400與靜電放電電路耦接，其包含η 型環(huán)繞井401于一 ρ型半導(dǎo)體主體中。此η型環(huán)繞井401提供一二極管402的一陰極，而二極管402的一陽(yáng)極是半導(dǎo)體主體。此半導(dǎo)體主體由基板電阻411與地403耦接。此η型 環(huán)繞井401定義一區(qū)域，在其中一第二二極管405與一場(chǎng)效應(yīng)晶體管406的源漏極是串聯(lián) 安排于輸入/輸出墊400與地403之間。一閉鎖防止η+型端點(diǎn)407與一電壓源408耦接， 以提供一電壓例如是供應(yīng)電位VDD，是形成于內(nèi)部井404與場(chǎng)效應(yīng)晶體管406之間。一個(gè) P+型收集區(qū)端點(diǎn)410形成于場(chǎng)效應(yīng)晶體管406與環(huán)繞井401之間，而與地403耦接。在圖5中，圖1中的晶體管16由串連的晶體管506a和506b所取代，其至少一者在 此集成電路正常操作時(shí)是被偏壓成關(guān)閉的。因此，圖5中的電路包含輸入/輸出墊500與 靜電放電電路耦接，其包含η型環(huán)繞井501于一 ρ型半導(dǎo)體主體中。此η型環(huán)繞井501提 供一二極管502的一陰極，而二極管502的一陽(yáng)極是半導(dǎo)體主體。此半導(dǎo)體主體由基板電 阻511與地503耦接。此η型環(huán)繞井501定義一區(qū)域，在其中一第二二極管505與晶體管 506a和506b的源漏極是串聯(lián)安排于輸入/輸出墊500與地503之間。一閉鎖防止η+型端 點(diǎn)507與一電壓源508耦接，以提供一電壓例如是供應(yīng)電位VDD，是形成于內(nèi)部井504與晶 體管506a和506b之間。柵極509a和509b的一者或兩者可以與地耦接以確保正常操作時(shí) 電流路徑是被關(guān)閉的。一個(gè)P+型收集區(qū)端點(diǎn)510形成于晶體管506b與環(huán)繞井501之間， 且與地503耦接。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(zhuān)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
1.一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其特征在于其包括 一半導(dǎo)體主體，具有一第一導(dǎo)電類(lèi)型；一接觸墊在該半導(dǎo)體主體上；一環(huán)繞井在該半導(dǎo)體主體中，與該接觸墊耦接且具有一第二導(dǎo)電類(lèi)型，該環(huán)繞井環(huán)繞 于該半導(dǎo)體主體中的一區(qū)域；以及一靜電放電電路在該半導(dǎo)體主體中的該區(qū)域內(nèi)，包括一二極管與該接觸墊耦接，及一 晶體管適用于與一參考電壓耦接，以在該半導(dǎo)體主體的一放電區(qū)域中提供一介于該接觸墊 與該參考電壓之間的放電電流路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其特 征在于包括一內(nèi)部井在該半導(dǎo)體主體中的該區(qū)域內(nèi)，且具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型； 該二極管的一第一端點(diǎn)，包括一摻雜區(qū)域在該內(nèi)部井中，具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型，該第一 端點(diǎn)與該接觸墊耦接；該二極管的一第二端點(diǎn)，包括一摻雜區(qū)域在該內(nèi)部井中，具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型； 該晶體管的一源極及一漏極在該主體的該區(qū)域內(nèi)，具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型； 一主體端點(diǎn)在該主體中，具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型在該區(qū)域內(nèi)，該主體端點(diǎn)適用于與該參 考電壓及該晶體管的該源極耦接；一偏壓端點(diǎn)在該主體中，具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型在該區(qū)域內(nèi)介于該內(nèi)部井與該漏極之 間，該偏壓端點(diǎn)與一電壓源耦接；以及一內(nèi)連接在該主體中且將該二極管的該第二端點(diǎn)與該晶體管的該漏極耦接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其特 征在于其中所述的主體端點(diǎn)、該源極及該漏極具有深度，而該環(huán)繞井具有一環(huán)繞井深度，其 遠(yuǎn)超過(guò)該主體端點(diǎn)、該源極及該漏極至少一者的深度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其特 征在于其中所述的主體端點(diǎn)、該源極及該漏極具有深度，而該環(huán)繞井具有一環(huán)繞井深度，其 為該主體端點(diǎn)、該源極及該漏極至少一者的深度的二倍到十倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其特 征在于包括一環(huán)繞井溝渠絕緣體在該主體中介于該環(huán)繞井與該區(qū)域之間，且具有一環(huán)繞溝 渠深度，該環(huán)繞井在該主體中具有一深度是大于該環(huán)繞溝渠深度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其特 征在于包括一內(nèi)部溝渠絕緣體在該主體中介于該內(nèi)部井與該漏極之間，且具有一內(nèi)部溝渠 深度，該漏極在該主體中具有一深度是小于該內(nèi)部溝渠深度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其特 征在于其中所述的區(qū)域包括一第一部分及一第二部分，且包括一內(nèi)部溝渠絕緣體在該主體中介于該區(qū)域的該第一部分與該第二部分之間； 一環(huán)繞井溝渠絕緣體在該主體中介于該環(huán)繞井與該區(qū)域之間，且具有一環(huán)繞溝渠深 度，該環(huán)繞井在該主體中具有一深度是大于該環(huán)繞溝渠深度；一內(nèi)部井在該主體中的該區(qū)域的該第一部分內(nèi)，且具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型，該內(nèi)部井在 該主體中具有一深度是大于該環(huán)繞溝渠深度；該二極管的一第一端點(diǎn)，包括一摻雜區(qū)域在該內(nèi)部井中，具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型，該第一 端點(diǎn)與該接觸墊耦接；該二極管的一第二端點(diǎn)，包括一摻雜區(qū)域在該內(nèi)部井中，具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型； 該晶體管的一源極及一漏極在該主體的該區(qū)域的該第二部分內(nèi)，具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型；一主體端點(diǎn)在該主體中，具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型在該區(qū)域的該第二部分內(nèi)，該主體端點(diǎn) 適用于與該參考電壓及該晶體管的該源極耦接；一偏壓端點(diǎn)在該主體中，具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型在該區(qū)域內(nèi)介于該第一部分與該第二部 分之間，該偏壓端點(diǎn)適用于與一電壓源耦接；以及 該二極管的該第二端點(diǎn)與該晶體管的該漏極耦接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路置，其 特征在于其中所述的漏極是通過(guò)一第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管與該二極管的該第二端點(diǎn)耦接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其特 征在于其中所述的晶體管具有一柵極適用于與該參考電壓耦接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其特 征在于其中所述的晶體管包含一場(chǎng)晶體管。
11.一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其特征在于其包括 一半導(dǎo)體主體，具有一第一導(dǎo)電類(lèi)型；一接觸墊在該半導(dǎo)體主體上；一環(huán)繞井在該半導(dǎo)體主體中，與該接觸墊耦接且具有一第二導(dǎo)電類(lèi)型，該環(huán)繞井環(huán)繞 于該半導(dǎo)體主體中的一區(qū)域；一閉鎖防止偏壓端點(diǎn)在該主體中，具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型，且分割該區(qū)域?yàn)橐坏谝徊糠?及一第二部分，該閉鎖防止偏壓端點(diǎn)適用于與一電壓源耦接；一內(nèi)部井在該主體中的該區(qū)域的該第一部分內(nèi)，且具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型； 一摻雜區(qū)域在該內(nèi)部井中，具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型，是做為一二極管的一第一端點(diǎn)且與 該接觸墊耦接；該二極管的一第二端點(diǎn)包括一摻雜區(qū)域在該內(nèi)部井中，具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型； 一晶體管的一源極及一漏極在該主體的該區(qū)域的該第二部分內(nèi)，具有該第二導(dǎo)電類(lèi) 型；以及一主體端點(diǎn)在該主體中，具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型在該區(qū)域的該第二部分內(nèi)，該主體端點(diǎn) 適用于與一參考電壓及該晶體管的該源極耦接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其 特征在于包括多個(gè)溝渠絕緣體介于該環(huán)繞井與該區(qū)域之間、介于該二極管的該第一端點(diǎn)與該第二端 點(diǎn)之間、介于該內(nèi)部井與該閉鎖防止偏壓端點(diǎn)之間、介于該閉鎖防止偏壓端點(diǎn)與該源極和 該漏極之間，及介于該源極和該漏極與該主體端點(diǎn)之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其 特征在于其中所述的主體端點(diǎn)、該源極和該漏極具有深度，且該環(huán)繞井具有一環(huán)繞井深度， 其遠(yuǎn)超過(guò)該主體端點(diǎn)、該源極及該漏極至少一者的深度。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，其 特征在于其中所述的主體端點(diǎn)、該源極及該漏極具有深度，而該環(huán)繞井具有一環(huán)繞井深度， 其為該主體端點(diǎn)、該源極及該漏極至少一者的深度的二倍到十倍。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種包含環(huán)繞井的具有靜電放電容忍的輸入/輸出墊電路，包括一半導(dǎo)體主體，具有一第一導(dǎo)電類(lèi)型，以及一接觸墊。一環(huán)繞井具有一第二導(dǎo)電類(lèi)型，且布局為一環(huán)而環(huán)繞于該半導(dǎo)體主體中的一作為靜電放電電路的區(qū)域。此環(huán)繞井是相對(duì)較深的，且除了定義一作為靜電放電電路的區(qū)域外，還提供一二極管的一第一端點(diǎn)形成于半導(dǎo)體主體中。在該環(huán)繞井所環(huán)繞的一區(qū)域內(nèi)，一二極管與該接觸墊耦接，及一晶體管與一參考電壓耦接，此兩者是串聯(lián)且在該半導(dǎo)體主體中形成一寄生裝置。
文檔編號(hào)H01L23/482GK102142412SQ20101011133
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月2日
發(fā)明者劉玉蓮, 盧道政, 呂佳伶, 王世鈺, 陳彥宇 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司