靜電防護裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種靜電防護裝置，其包含：一基底具有一第一導(dǎo)電型態(tài)，一摻雜阱具有一第二導(dǎo)電型態(tài)并且設(shè)置于基底中，一第一摻雜區(qū)具有第一導(dǎo)電型態(tài)并且設(shè)置于摻雜阱中，一第二摻雜區(qū)具有第一導(dǎo)電型態(tài)并且設(shè)置基底中，其中部分第二摻雜區(qū)位在摻雜阱中，剩余部分的第二摻雜區(qū)不接觸摻雜阱，一正面端點電性連結(jié)第一摻雜區(qū)以及一反面端點位于基底的一反面。
【專利說明】靜電防護裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種靜電防護裝置。特定言之，本發(fā)明涉及一種具有相等的正負鉗制電壓(clamp voltage)的靜電防護裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]靜電防護是目前各種精密半導(dǎo)體集成電路設(shè)計制造中相當重要的一個環(huán)節(jié)。由于元件尺寸的大幅縮小，集成電路的密度不斷地提高，對于靜電力的侵入，一般的微小結(jié)構(gòu)的元件都難以抵擋，極易遭受破壞。
[0003]靜電放電破壞的產(chǎn)生，可能肇因于許多因素，而且往往很難避免。電子元件或系統(tǒng)在制造、組裝、測試、存放等的過程中，靜電會累積在人體、儀器、儲放設(shè)備等之中，甚至在電子元件本身也會累積靜電，而人們在不知情的情況下，使這些物體相互接觸，因而形了一條放電路徑，使得電子元件或系統(tǒng)遭到靜電放電的肆虐。
[0004]因此，如何防止靜電力的傷害或是提供足以將靜電力排放的設(shè)計，便為提升產(chǎn)品可靠度與提高良率的重要工作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提出的靜電防護裝置，其包含:一基底具有一第一導(dǎo)電型態(tài)，一摻雜講具有一第二導(dǎo)電型態(tài)并且設(shè)置于基底中，一第一摻雜區(qū)具有第一導(dǎo)電型態(tài)并且設(shè)置于摻雜阱中，一第二摻雜區(qū)具有第一導(dǎo)電型態(tài)并且設(shè)置于基底中，其中部分第二摻雜區(qū)位在摻雜阱中，剩余部分的第二摻雜區(qū)不接觸摻雜阱，一正面端點電性連結(jié)第一摻雜區(qū)以及一反面端點位于基底的一反面。
[0006]本發(fā)明的靜電防護裝置，其具有相等的正負鉗制電壓，進而得到令人滿意的靜電放電防護效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1至圖3為本發(fā)明的靜電防護裝置制造方法的示意圖；
[0008]圖4為圖2的上視圖的一較佳實施例；
[0009]圖5為根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例所繪示的第一摻雜區(qū)的上視圖；
[0010]圖6為根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例所繪示的第二摻雜區(qū)的上視圖；
[0011]圖7為圖2的上視圖的另一較佳實施例；
[0012]圖8為根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例所繪示的次摻雜區(qū)的上視圖；
[0013]圖9繪示本發(fā)明靜電防護裝置的等效電路圖；
[0014]圖10繪示本發(fā)明靜電防護裝置的電流-電壓曲線圖。
[0015]主要元件符號說明
[0016]10基底12正面
[0017]14反面16絶緣結(jié)構(gòu)
[0018]18主動區(qū)域20摻雜阱
[0019]22第一摻雜區(qū)24第二摻雜區(qū)
[0020]26介電層28正面端點
[0021]30導(dǎo)電插塞32導(dǎo)電墊
[0022]34反面端點100靜電防護裝置
[0023]124次摻雜區(qū)

【具體實施方式】
[0024]圖1至圖3為本發(fā)明的靜電防護裝置制造方法的示意圖。如圖1所示，首先提供一基底10具有一第一導(dǎo)電型態(tài)，基底10通常為一半導(dǎo)體基材,例如娃,第一導(dǎo)電型態(tài)可以為P型或是N型，基底10具有一正面12和一反面14。接著在基底10的正面12中形成一絶緣結(jié)構(gòu)16，以于基底10上定義出一主動區(qū)域18，絶緣結(jié)構(gòu)16可以為淺溝槽隔離(STI)或場氧化層(Fox)等，整體包圍作為電絕緣之用。然后在基底10的主動區(qū)域18中形成一摻雜阱20，摻雜阱20具有第二導(dǎo)電型態(tài)與第一導(dǎo)電型態(tài)相異，第二導(dǎo)電型態(tài)可以為N型或是P型，舉例而言，當?shù)谝粚?dǎo)電型態(tài)為P型時，第二導(dǎo)電型態(tài)則為N型；相反地，當?shù)谝粚?dǎo)電型態(tài)為N型時，第二導(dǎo)電型態(tài)則為P型。在下文的實施例以第一導(dǎo)電型態(tài)為P型，第二導(dǎo)電型態(tài)為N型為例。
[0025]如圖2所不,進行一摻質(zhì)注入制作工藝，同時形成一第一摻雜區(qū)22和一第二摻雜區(qū)24,第一摻雜區(qū)22和第二摻雜區(qū)24皆具有第一導(dǎo)電型態(tài),也就是說第一摻雜區(qū)22和第二摻雜區(qū)24的導(dǎo)電型態(tài)與基底10相同，摻雜區(qū)的形成方法為本技術(shù)人士所熟知，在此不多作贅述，并且因為第一摻雜區(qū)22和第二摻雜區(qū)24在同一步驟形成，所以第一摻雜區(qū)22和第二摻雜區(qū)24的摻質(zhì)濃度本質(zhì)上會相同，其中第一摻雜區(qū)22和第二摻雜區(qū)24的摻質(zhì)濃度，可以介于E14原子數(shù)/平方厘米(公分)至E15原子數(shù)/平方厘米之間。第一摻雜區(qū)22位在基底10的主動區(qū)域18中的摻雜阱20內(nèi)，較佳者，第一摻雜區(qū)22完全在摻雜阱20中，被摻雜阱20包圍，第二摻雜區(qū)24同樣位在基底10的主動區(qū)域18中，并且第二摻雜區(qū)24具有一第一部分A位在摻雜阱20中且與摻雜阱20重疊，一第二部分B的第二摻雜區(qū)24則不接觸摻雜阱20，換句話說，第二摻雜區(qū)24同時重疊部分的摻雜阱20以及基底10的一區(qū)域C，而前述基底10的區(qū)域C中沒有設(shè)置摻雜阱20，另外第一摻雜區(qū)22和第二摻雜區(qū)24互相不接觸。
[0026]如圖3所不,形成一介電層26覆蓋基底10的正面12,然后形成一正面端點28貫穿介電層26并且電性連結(jié)第一摻雜區(qū)22，正面端點28較佳包含一導(dǎo)電插塞30位在介電層26中和一導(dǎo)電墊32位在介電層26上。之后再于基底10的反面14形成一反面端點34,反面端點34可以為一導(dǎo)電墊。至此，本發(fā)明的靜電防護裝置100業(yè)已完成。
[0027]請參閱圖2，本發(fā)明的靜電防護裝置包含基底10具有一第一導(dǎo)電型態(tài)，基底10通常為一半導(dǎo)體基材，例如硅，第一導(dǎo)電型態(tài)可以為P型或是N型，其中基底10的摻質(zhì)濃度較佳介于E14原子數(shù)/平方厘米至E15原子數(shù)/平方厘米之間，基底10具有一正面12和一反面14。一絶緣結(jié)構(gòu)設(shè)16置于基底10的正面12，以定義出一主動區(qū)域18，絶緣結(jié)構(gòu)16可以為淺溝槽隔離(STI)或場氧化層(Fox)等，整體包圍作為電絕緣之用。一摻雜阱20設(shè)置于基底10的主動區(qū)域18中，摻雜阱20具有第二導(dǎo)電型態(tài)與第一導(dǎo)電型態(tài)相異，第二導(dǎo)電型態(tài)可以為P型或是N型，其中摻雜阱的摻質(zhì)濃度較佳介于E12原子數(shù)/平方厘米至E15原子數(shù)/平方厘米之間，舉例而言，當?shù)谝粚?dǎo)電型態(tài)為P型時，第二導(dǎo)電型態(tài)則為N型；相反地，當?shù)谝粚?dǎo)電型態(tài)為N型時，第二導(dǎo)電型態(tài)則為P型。在下文的實施例以第一導(dǎo)電型態(tài)為P型，第二導(dǎo)電型態(tài)為N型為例。
[0028]圖4為根據(jù)本發(fā)明的第一較佳實施例所繪示的圖2的上視圖，請同時參閱圖2和圖4，第一摻雜區(qū)22具有第一導(dǎo)電型態(tài)并且設(shè)置于摻雜阱20中，較佳者，第一摻雜區(qū)22完全在摻雜阱20中，被摻雜阱20包圍。第二摻雜區(qū)24具有第一導(dǎo)電型態(tài)，同樣位在基底10的主動區(qū)域18，并且第二摻雜區(qū)24具有一第一部分A位在摻雜阱20中，一第二部分B的第二摻雜區(qū)24則不接觸摻雜阱20，換句話說，第二摻雜區(qū)24同時重疊部分的摻雜阱20以及基底10的一區(qū)域C，而前述基底10的區(qū)域C中沒有設(shè)置摻雜阱20，另外第一摻雜區(qū)22和第二摻雜區(qū)24互相不接觸，第二摻雜區(qū)24為上沒有直接外接導(dǎo)線。另外，由于第一摻雜區(qū)22和第二摻雜區(qū)24皆為第一導(dǎo)電型態(tài)，所以第一摻雜區(qū)22和第二摻雜區(qū)24與基底10的導(dǎo)電型態(tài)相同，第二摻雜區(qū)24的深度可以比摻雜阱20深或是比摻雜阱20淺，可視產(chǎn)品的需求調(diào)整。
[0029]另外，第一摻雜區(qū)22的上視圖可以如圖4中所示的為圓形，但不限于此，圖5為根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例所繪示的第一摻雜區(qū)的上視圖，圖5包含了三種實施例，如實施例(a)、實施例(b)和實施例(C)，分別表示不同的第一摻雜區(qū)22形狀，如實施例(a)所示，第一摻雜區(qū)22的形狀可以為矩形，如實施例(b)所示，第一摻雜區(qū)22的形狀可以為八角形，如實施例(c)所示，第一摻雜區(qū)22的形狀可以為橢圓形，當然根據(jù)圖5所做的均等變化與修飾，所得的第一摻雜區(qū)22的形狀，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
[0030]另外，第二摻雜區(qū)24的上視圖可以如圖4中所示的為封閉環(huán)狀，在圖4中是以一圓環(huán)為例，但不限于此，圖6為根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例所繪示的第二摻雜區(qū)的形狀，圖6包含了四種實施例，如實施例(a)、實施例(b)、實施例(C)和實施例(d)，分別表示不同的第二摻雜區(qū)24形狀，如實施例(a)所示，第二摻雜區(qū)24的形狀可以為矩形環(huán)，如實施例(b)所示，第二摻雜區(qū)24的形狀可以為八角形環(huán)，如實施例(c)所示，第二摻雜區(qū)24的形狀可以為跑道形環(huán)，如實施例(d)所示，第二摻雜區(qū)24的形狀可以為橢圓形環(huán)，當然根據(jù)圖6所做的均等變化與修飾，所得的第二摻雜區(qū)的形狀，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
[0031]圖7為根據(jù)本發(fā)明的第二較佳實施例所繪示的圖2的上視圖，請同時參閱圖2、圖4和圖7，和圖4不同的是圖7中的第二摻雜區(qū)24另包含至少一個次摻雜區(qū)124設(shè)置于第一摻雜區(qū)22的一側(cè)，但不限于此，次摻雜區(qū)124的數(shù)量可以大于一個，圍繞第一摻雜區(qū)22，而且次摻雜區(qū)124不互相接觸，舉例而言，第二摻雜區(qū)24可以包含兩個次摻雜區(qū)124，分別位在第一摻雜區(qū)22的兩側(cè)，并且次摻雜區(qū)124互不接觸，根據(jù)其它較佳實施例。次摻雜區(qū)124皆具有第一導(dǎo)電型態(tài)，同樣位在基底10的主動區(qū)域18中，并且各個次摻雜區(qū)124具有一第一部分D位在摻雜阱20中，一第二部分E的次摻雜區(qū)124則不接觸摻雜阱20。
[0032]另外，兩個次摻雜區(qū)124上視圖可以如圖7中所示的為矩形，但不限于此。圖8為根據(jù)本發(fā)明其它較佳實施例所繪示的次摻雜區(qū)的形狀，圖8包含了三種實施例，如實施例(a)、實施例(b)和實施例(C)，分別表示不同的次摻雜區(qū)124的上視圖，如實施例(a)所示，兩個次摻雜區(qū)124的形狀可以皆為圓形，如實施例(b)所示，兩個次摻雜區(qū)124的形狀可以皆為八角形，如實施例(c)所示，兩個次摻雜區(qū)124可以皆為橢圓形，根據(jù)圖8所做的均等變化與修飾，所得的第二摻雜區(qū)的形狀，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍再者。另外，兩個次摻雜區(qū)124，可以各自選擇不同的形狀，例如一個次摻雜區(qū)124為圓形，另一個次摻雜區(qū)124則為矩形。圖7中的第一摻雜區(qū)22不限于圓形，可以更換成圖5中所示的其它形狀。
[0033]請參閱圖3，本發(fā)明的靜電防護裝置100另包含一介電層26覆蓋基底10的正面12,—正面端點28貫穿介電層26并且電性連結(jié)第一摻雜區(qū)22,正面端點28較佳包含一導(dǎo)電插塞30位在介電層26中和一導(dǎo)電墊32位在介電層12上,一反面端點34位在基底10的反面14，反面端點34可以為一導(dǎo)電墊，正面端點28通常會電性連結(jié)一被本發(fā)明的靜電防護裝置所保護的元件(圖未示)。
[0034]圖9例示本發(fā)明靜電防護裝置的等效電路圖。圖10繪示本發(fā)明靜電防護裝置的電流-電壓曲線圖。請同時參閱圖3和圖9，在第一導(dǎo)電型態(tài)為P型，第二導(dǎo)電型態(tài)為N型的情況下，二極管Dl形成于第一摻雜區(qū)22和摻雜阱20之間，二極管D2形成于第二摻雜區(qū)24和摻雜阱20之間，其它如正面端點28、反面端點34、基底10等電流路徑上的元件的電阻，會形成一等效電阻R。
[0035]如圖9和圖10所示，靜電防護裝置100具有一正鉗制電壓(positive clampvoltage) Vl和一負鉗制電壓(negative clamp voltage) V2,正鉗制電壓Vl等于二極管Dl的順向偏壓(forward voltage)加上二極管D2的崩潰電壓(break down voltage),再加上等效電阻R所造成的電壓降(voltage drop) 0負鉗制電壓V2等于二極管D2的順向偏壓加上二極管Dl的崩潰電壓，再加上等效電阻R所造成的電壓降，值得注意的是:本發(fā)明的靜電防護裝置100，其正鉗制電壓Vl等于負鉗制電壓V2。
[0036]請同時參閱圖9和圖10，當正面端點28接收到正電脈沖，并且使得正面端點28和反面端點34之間的電壓差的數(shù)值大于正鉗制電壓Vl的數(shù)值時，正電電流Ip就會由正面端點28，流經(jīng)二極管Dl和二極管D2，經(jīng)過基底10，最后由反面端點34流出。相反的，當正面端點28接收到負電脈沖，并且使得正面端點28和反面端點34之間的電壓差的數(shù)值大于負鉗制電壓V2的數(shù)值時，正電電流In會由反面端點34，經(jīng)過基底10，流經(jīng)二極管D2和二極管Dl，最后由正面端點28流出。
[0037]本發(fā)明利用調(diào)整第二摻雜區(qū)和摻雜阱重疊的大小，以及調(diào)控第二摻雜區(qū)和摻雜阱的摻質(zhì)濃度，可以使得靜電防護裝置具有相同的正鉗制電壓數(shù)值和負鉗制電壓數(shù)值。
[0038]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種靜電防護裝置，包含: 基底，具有第一導(dǎo)電型態(tài)； 摻雜阱，具有第二導(dǎo)電型態(tài)并且設(shè)置于該基底中； 第一摻雜區(qū)，具有該第一導(dǎo)電型態(tài)并且設(shè)置于該摻雜阱中； 第二摻雜區(qū)，具有該第一導(dǎo)電型態(tài)并且設(shè)置于該基底中，其中部分該第二摻雜區(qū)位在該摻雜阱中，剩余部分的該第二摻雜區(qū)不接觸該摻雜阱； 正面端點，電性連結(jié)該第一摻雜區(qū)；以及 反面端點，位于該基底的一反面。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電防護裝置，其中該第二摻雜區(qū)同時重疊部分的該摻雜阱以及該基底的一區(qū)域，該區(qū)域中沒有設(shè)置該摻雜阱。
3.如權(quán)利要求1所述的靜電防護裝置，其中該第一摻雜區(qū)完全位在該摻雜阱內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的靜電防護裝置，其中該第一摻雜區(qū)的形狀包含圓形、矩形、橢圓形或八角形。
5.如權(quán)利要求1所述的靜電防護裝置，其中該第二摻雜區(qū)的形狀是封閉環(huán)狀。
6.如權(quán)利要求5所述的靜電防護裝置，其中該第二摻雜區(qū)的形狀包含圓環(huán)、矩形環(huán)、橢圓形環(huán)、八角形環(huán)或跑道形環(huán)。
7.如權(quán)利要求1所述的靜電防護裝置，其中該第二摻雜區(qū)另包含二個次摻雜區(qū)，設(shè)置于該第一摻雜區(qū)的相對兩側(cè)，并且該多個次摻雜區(qū)互不接觸。
8.如權(quán)利要求7所述的靜電防護裝置，其中各該次摻雜區(qū)的形狀包含圓形、矩形、橢圓形或八角形。
9.如權(quán)利要求1所述的靜電防護裝置，其中該第一導(dǎo)電型態(tài)為P型，并且該第二導(dǎo)電形態(tài)為N型。
10.如權(quán)利要求1所述的靜電防護裝置，其中該第一導(dǎo)電型態(tài)為N型，并且該第二導(dǎo)電形態(tài)為P型。
11.如權(quán)利要求1所述的靜電防護裝置，其中該基底具有一摻質(zhì)濃度，該摻質(zhì)濃度介于E14原子數(shù)/平方厘米至E15原子數(shù)/平方厘米之間。
12.如權(quán)利要求1所述的靜電防護裝置，其中該摻雜阱具有一摻質(zhì)濃度，該摻質(zhì)濃度介于E12原子數(shù)/平方厘米至E15原子數(shù)/平方厘米之間。
13.如權(quán)利要求1所述的靜電防護裝置，其中該第二摻雜區(qū)具有一摻質(zhì)濃度，該摻質(zhì)濃度介于E14原子數(shù)/平方厘米至E15原子數(shù)/平方厘米之間。
14.如權(quán)利要求1所述的靜電防護裝置，另包含一絶緣結(jié)構(gòu)設(shè)置于該基底中，以定義出一主動區(qū)域。
15.如權(quán)利要求14所述的靜電防護裝置，其中該摻雜阱、該第一摻雜區(qū)和該第二摻雜區(qū)設(shè)置于該主動區(qū)域中。
【文檔編號】H01L29/06GK104299965SQ201310295650
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月15日
【發(fā)明者】鄭朝華, 陳偉斯 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司