本發(fā)明涉及一種靜電防護(hù)元件，特別涉及一種集成電路的連接墊靜電防護(hù)元件。

背景技術(shù)：

集成電路主要包含有一核心電路(core)，該核心電路位于連接墊(bond pad)下方，且連接墊電性連接核心電路(core)，連接墊可作為信號(hào)輸入/輸出(I/O)端子或電源(power)端子使用。隨著半導(dǎo)體科技的進(jìn)步，集成電路的尺寸已越來越小化，其內(nèi)部核心電路的布局也越來越精密。然而，當(dāng)連接墊產(chǎn)生靜電時(shí)，靜電將經(jīng)由連接墊進(jìn)入核心電路，恐導(dǎo)致核心電路遭受靜電破壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的主要目的在于提供一種集成電路的連接墊靜電防護(hù)元件，使集成電路能免于靜電的危害。

本發(fā)明集成電路的連接墊靜電防護(hù)元件中，該集成電路包含有一基板與形成在基板上方的連接墊，該靜電防護(hù)元件包含有：

一靜電放電結(jié)構(gòu)，形成于該基板上且位于該連接墊的下方，該靜電放電結(jié)構(gòu)包含有一中央電極區(qū)與多個(gè)外圍電極區(qū)，該多個(gè)外圍電極區(qū)依續(xù)由內(nèi)向外環(huán)繞在該中央電極區(qū)的外圍；以及

多個(gè)上下間隔排列的導(dǎo)電層，形成于該基板上方，并位于該靜電放電結(jié)構(gòu)與該連接墊之間，該多個(gè)導(dǎo)電層電性連接該靜電放電結(jié)構(gòu)與該連接墊。

根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，當(dāng)連接墊有靜電產(chǎn)生時(shí)，靜電能量是經(jīng)由導(dǎo)電層進(jìn)入該靜電放電結(jié)構(gòu)，而該靜電放電結(jié)構(gòu)可將靜電導(dǎo)引到接地，如此一來，靜電不會(huì)進(jìn)入集成電路的核心電路，達(dá)到靜電防護(hù)的功效。此外，由于該靜電放電結(jié)構(gòu)是直接形成在該基板上，并且位在連接墊的下方，換句話說，該靜電放電結(jié)構(gòu)約僅占用連接墊的布局區(qū)域，使本發(fā)明達(dá)到有效率的空間配置，讓靜電放電 結(jié)構(gòu)的布局面積達(dá)到最小化。

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

附圖說明

圖1：本發(fā)明靜電防護(hù)元件的第一較佳實(shí)施例的俯視示意圖；

圖2：圖1的剖視示意圖(一)；

圖3：圖1的剖視示意圖(二)；

圖4：本發(fā)明第一較佳實(shí)施例中該靜電放電結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖5：本發(fā)明第一較佳實(shí)施例中第一導(dǎo)電層的示意圖；

圖6：本發(fā)明第一較佳實(shí)施例中第二導(dǎo)電層的示意圖；

圖7：本發(fā)明的靜電放電結(jié)構(gòu)的等效電路圖；

圖8：本發(fā)明第一較佳實(shí)施例進(jìn)一步形成N型井區(qū)的示意圖；

圖9：本發(fā)明第二較佳實(shí)施例中該靜電放電結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖10：本發(fā)明第二較佳實(shí)施例中導(dǎo)電層與靜電放電結(jié)構(gòu)的示意圖。

其中，附圖標(biāo)記

100靜電放電結(jié)構(gòu) 10P型井區(qū)

11連接墊 121第一N型電極區(qū)

122第二N型電極區(qū) 123第三N型電極區(qū)

124 P型摻雜區(qū) 125P型電極區(qū)

13場(chǎng)氧化層 211中央導(dǎo)電體

212導(dǎo)電段 213第一導(dǎo)電環(huán)體

214第二導(dǎo)電接地環(huán)體 215連接部

31、32、33、34導(dǎo)孔 411中央導(dǎo)電體

412導(dǎo)電接地環(huán)體 413延伸部

51、52、53、54導(dǎo)孔 60護(hù)層

61連接墊開窗 71第一N型井區(qū)

72第二N型井區(qū) 811中央導(dǎo)電體

812弧形段 813橋接部

M1第一導(dǎo)電層 M2第二導(dǎo)電層

M3第三導(dǎo)電層 B基板

R1第一電阻 R2第二電阻

ZD齊納二極管 FOD場(chǎng)氧化元件

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述：

集成電路主要包含一基板及位于該基板上方的導(dǎo)電層與連接墊(bond pad)，該基板通過摻雜、擴(kuò)散或離子布植等手段形成各種電路元件(例如電阻、電容、晶體管等)，該些電路元件通過導(dǎo)電層彼此電性連接而構(gòu)成一核心電路(core)，該些連接墊電性連接導(dǎo)電層，可作為信號(hào)輸入/輸出(I/O)端子或電源(power)端子使用。

以任一個(gè)連接墊為例說明，本發(fā)明靜電防護(hù)元件包含有一靜電放電結(jié)構(gòu)與多個(gè)上下間隔排列的導(dǎo)電層，該靜電放電結(jié)構(gòu)形成于該基板內(nèi)部并包含有一中央電極區(qū)與多個(gè)外圍電極區(qū)，該多個(gè)外圍電極區(qū)是依續(xù)由內(nèi)向外環(huán)繞在該中央電極區(qū)的外圍。請(qǐng)參考圖1～圖3所示，該靜電放電結(jié)構(gòu)100形成于該集成電路的基板B的P型井區(qū)(P-well)10中，該靜電放電結(jié)構(gòu)100位于該連接墊11下方，且該靜電放電結(jié)構(gòu)100所在的位置涵蓋該連接墊11。請(qǐng)參考圖2～圖4，該靜電放電結(jié)構(gòu)100包含有一第一N型電極區(qū)121、一第二N型電極區(qū)122、一第三N型電極區(qū)123、一P型摻雜區(qū)124與一P型電極區(qū)125，前述的中央電極區(qū)即為該第一N型電極區(qū)121，而所述的外圍電極區(qū)包含該二N型電極區(qū)122、第三N型電極區(qū)123與P型電極區(qū)125。該些電極區(qū)121、122、123、125形成于該基板B的表面，該P(yáng)型摻雜區(qū)124位于該第一N型電極區(qū)121的下方，且該P(yáng)型摻雜區(qū)124的摻雜濃度高于該P(yáng)型井區(qū)10的摻雜濃度。請(qǐng)參考圖4，該第二N型電極區(qū)122、該第三N型電極區(qū)123以及該P(yáng)型電極區(qū)125是以該第一N型電極區(qū)121為中心，依續(xù)由內(nèi)向外環(huán)繞在該第一N型電極區(qū)121的外圍，請(qǐng)參考圖2、圖3，相鄰的N型或P型電極區(qū)121、122、123、125之間皆分別設(shè)有場(chǎng)氧化層13以使該些電極區(qū)121、122、123、125彼此隔開，避免短路。

如圖4所示的第一較佳實(shí)施例，該第一N型電極區(qū)121的分布區(qū)域呈矩形，該第二N型電極區(qū)122以及該P(yáng)型電極區(qū)125呈環(huán)狀封閉矩形而各具有 四個(gè)區(qū)段。該第三N型電極區(qū)123為四個(gè)獨(dú)立未相連的區(qū)段，分別位于該第二N型電極區(qū)122以及該P(yáng)型電極區(qū)125的四個(gè)區(qū)段之間。

請(qǐng)參考圖2與圖3，所述導(dǎo)電層由下而上依續(xù)包含有一第一導(dǎo)電層M1、一第二導(dǎo)電層M2與一第三導(dǎo)電層M3。請(qǐng)配合參考圖5，該第一導(dǎo)電層M1包含有一中央導(dǎo)電體211、四個(gè)獨(dú)立的導(dǎo)電段212、一第一導(dǎo)電環(huán)體213與一第二導(dǎo)電接地環(huán)體214。該中央導(dǎo)電體211位于該第一N型電極區(qū)121的正上方，其底面通過導(dǎo)孔(Contact)31電性連接該第一N型電極區(qū)121。該四個(gè)導(dǎo)電段212分別位于該第二N型電極區(qū)122的四個(gè)區(qū)段上方，且底面分別通過導(dǎo)孔32電性連接該第二N型電極區(qū)122。該第一導(dǎo)電環(huán)體213呈環(huán)狀封閉矩形，位于該四個(gè)第三N型電極區(qū)123的上方并涵蓋該些第三N型電極區(qū)123，該第一導(dǎo)電環(huán)體213通過連接部215而電性連接該中央導(dǎo)電體211，且該第一導(dǎo)電環(huán)體213的底面通過導(dǎo)孔33電性連接該第三N型電極區(qū)123。該第二導(dǎo)電接地環(huán)體214亦呈環(huán)狀封閉矩形，是位于該P(yáng)型電極區(qū)125的上方并涵蓋該P(yáng)型電極區(qū)125，該第二導(dǎo)電接地環(huán)體214的底面通過導(dǎo)孔34電性連接該P(yáng)型電極區(qū)125。

請(qǐng)配合參考圖6，該第二導(dǎo)電層M2包含有一中央導(dǎo)電體411與一導(dǎo)電接地環(huán)體412，該中央導(dǎo)電體411位于該第一導(dǎo)電層M1的中央導(dǎo)電體211上方，該第二導(dǎo)電層M2的中央導(dǎo)電體411的底面通過導(dǎo)孔51電性連接該第一導(dǎo)電層M1的中央導(dǎo)電體211。該導(dǎo)電接地環(huán)體412位于該第一導(dǎo)電層M1的第二導(dǎo)電接地環(huán)體214的上方并涵蓋該第二導(dǎo)電接地環(huán)體214，且底面通過導(dǎo)孔52電性連接該第二導(dǎo)電接地環(huán)體214，該第二導(dǎo)電層M2的導(dǎo)電接地環(huán)體412為環(huán)狀封閉矩形而具有四個(gè)區(qū)段，各區(qū)段的中央內(nèi)側(cè)邊往該中央導(dǎo)電體411延伸而形成一延伸部413，該四個(gè)延伸部413的末端分別涵蓋該第一導(dǎo)電層M1的四個(gè)導(dǎo)電段212，且各延伸部413的底面通過導(dǎo)孔53而電性連接對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電段212。

如圖2與圖3所示，該第三導(dǎo)電層M3包含有該連接墊11，該連接墊11位于該第二導(dǎo)電層M2的中央導(dǎo)電體411上方，護(hù)層(passivation)60是于該第三導(dǎo)電層M3的連接墊11頂面形成一連接墊開窗61，該連接墊11外露于連接墊開窗61中，該連接墊11底面通過導(dǎo)孔54電性連接該第二導(dǎo)電層M2的中央導(dǎo)電體411。為方便圖面表示，各圖中該連接墊11與該靜電放電結(jié)構(gòu)100 的尺寸僅為示意圖，舉例而言，該連接墊11與該靜電放電結(jié)構(gòu)100的尺寸比例實(shí)際比例大概為0.8:1。

根據(jù)前述的電性連接關(guān)系，對(duì)于該靜電放電結(jié)構(gòu)100而言，其第一N型電極區(qū)121與第三N型電極區(qū)123電性連接該連接墊11，該第二N型電極區(qū)122與P型電極區(qū)125可連接到接地，使該靜電放電結(jié)構(gòu)100形成圖7所示的等效電路圖，其包含有一齊納二極管ZD、一第一電阻R1、一場(chǎng)氧化元件FOD(field-oxide device)與一第二電阻R2。

該齊納二極管ZD由該第一N型電極區(qū)121與P型摻雜區(qū)124構(gòu)成，第一N型電極區(qū)121與P型摻雜區(qū)124之間的P-N接面形成齊納二極管ZD的P-N接面。該場(chǎng)氧化元件FOD由該第二N型電極區(qū)122、該第三N型電極區(qū)123與該P(yáng)型電極區(qū)125構(gòu)成晶體管。該第一電阻R1為該P(yáng)型井區(qū)10產(chǎn)生的寄生電阻，該第二電阻R2為在第三N型電極區(qū)123上的寄生電阻，此因?qū)Э?1布局變化所產(chǎn)生。

如圖7所示，該齊納二極管ZD與該第一電阻R1串聯(lián)，而連接在連接墊11與接地之間，該場(chǎng)氧化元件FOD包含有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端與第二端分別連接該連接墊11與接地，該控制端連接該齊納二極管ZD與第一電阻R1的串接節(jié)點(diǎn)，該第二電阻R2串接該場(chǎng)氧化元件FOD。該場(chǎng)氧化元件FOD可為一場(chǎng)氧化晶體管，則該第三N型電極區(qū)123作為該第一端而為漏極(Drain)，該第二N型電極區(qū)122作為該第二端而為源極(Source)，該P(yáng)型電極區(qū)125作為該控制端而為柵極(Gate)；或者該場(chǎng)氧化元件FOD可為一雙極性接面晶體管(BJT)，則該第三N型電極區(qū)123作為該第一端而為集極(Collector)，該第二N型電極區(qū)122作為該第二端而為射極(Emitter)，該P(yáng)型電極區(qū)125作為該控制端而為基極(Base)。

當(dāng)該連接墊11產(chǎn)生因靜電引起的突波電壓時(shí)，突波電壓將導(dǎo)致該齊納二極管ZD崩潰，該第一電阻R1的端電壓可導(dǎo)通該場(chǎng)氧化元件FOD，此時(shí)該第二電阻R2是對(duì)靜電產(chǎn)生限流與能量緩沖，故靜電經(jīng)過第二電阻R2的緩沖后才通過該場(chǎng)氧化元件FOD而接地，避免該場(chǎng)氧化元件FOD被靜電破壞，更重要的是，靜電不會(huì)達(dá)到該集成電路的核心電路(core)，達(dá)到靜電防護(hù)的功效。另一方面，藉由該第二N型電極區(qū)122、第三N型電極區(qū)123以及該P(yáng)型電極區(qū)125依續(xù)環(huán)繞在該第一N型電極區(qū)121外圍的布局，供靜電有四面八方 的放電路徑，使靜電防護(hù)更有效率。此外，因?yàn)樵摰谌齆型電極區(qū)123的四個(gè)區(qū)段彼此為獨(dú)立且沒有連接，當(dāng)靜電進(jìn)入該第三N型電極區(qū)123的各區(qū)段時(shí)，可避免對(duì)該第二N型電極區(qū)122或P型電極區(qū)125產(chǎn)生尖端放電的情形。

請(qǐng)參考圖8，該P(yáng)型井區(qū)10內(nèi)可進(jìn)一步形成一第一N型井區(qū)71與一第二N型井區(qū)72，該第一N型井區(qū)71的頂部連接該第一N型電極區(qū)121并位在導(dǎo)孔31下方，而該第一N型井區(qū)71的底部延伸到該P(yáng)型井區(qū)10的邊緣，第二N型井區(qū)72的頂部連接該第三N型電極區(qū)123并位在導(dǎo)孔33下方，而該第二N型井區(qū)72的底部亦延伸到該P(yáng)型井區(qū)10的邊緣。該第一N型井區(qū)71與第二N型井區(qū)72的摻雜濃度是低于該第一N型電極區(qū)121與第三N型電極區(qū)123的的摻雜濃度，用以提供靜電緩沖功能，亦可產(chǎn)生寄生的該第二電阻R2的效果。

前述第一較佳實(shí)施例是揭示矩形布局的靜電放電結(jié)構(gòu)100，請(qǐng)參考圖9所示的第二較佳實(shí)施例，該靜電放電結(jié)構(gòu)100為圓形布局，該第一N型電極區(qū)121的分布區(qū)域呈圓形，該第二N型電極區(qū)122、該第三N型電極區(qū)123以及該P(yáng)型電極區(qū)125分別為圓環(huán)狀，并以該第一N型電極區(qū)121為中心而由內(nèi)向外依續(xù)環(huán)繞在該第一N型電極區(qū)121的外圍，因?yàn)榈诙^佳實(shí)施例采用圓形布局，自然沒有尖端放電的問題。

與第一較佳實(shí)施例相同，第二較佳實(shí)施例亦包含有下而上依續(xù)排列的多個(gè)導(dǎo)電層。請(qǐng)配合參考圖10，所述導(dǎo)電層包含有一第一導(dǎo)電層，該第一導(dǎo)電層包含有一中央導(dǎo)電體811與一弧形段812。該中央導(dǎo)電體811位于該第一N型電極區(qū)121的上方，其底面通過導(dǎo)孔電性連接該第一N型電極區(qū)121。該弧形段812位于該第二N型電極區(qū)122上方，且底面通過導(dǎo)孔而電性連接該第二N型電極區(qū)122，該弧形段812的兩末端之間形成一通道，該中央導(dǎo)電體811對(duì)外延伸出一橋接部813，該橋接部813通過該弧形段812的通道，且該橋接部813的末端位于該第三N型電極區(qū)123的上方，該橋接部813的末端底面亦通過導(dǎo)孔而電性連接該第三N型電極區(qū)123。如第一較佳實(shí)施例所述而類推，該第二N型電極區(qū)122與P型電極區(qū)125可通過其他導(dǎo)電層彼此電性連接，且該中央導(dǎo)電體811可通過其他導(dǎo)電層與連接墊11電性連接。

綜上所述，由于該靜電放電結(jié)構(gòu)100可為矩形分布或圓形分布，使用者可視集成電路的實(shí)際布局需求而選用矩形或圓形的靜電放電結(jié)構(gòu)100，使本發(fā)明 靜電防護(hù)元件在運(yùn)用上更為彈性。

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。