靜電放電裝置的製作方法
2023-07-07 00:40:46 1
專利名稱：靜電放電裝置的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及一種靜電放電(ESD)裝置，且尤其涉及一種能夠在IC正常運作期間充當一個二極體且在ESD事件期間充當一個寄生SCR結構的ESD裝置。
背景技術：
集成電路中已經廣泛使用ESD裝置來防止靜電引起的損害。一般而言，ESD裝置佔用集成電路的實質晶粒面積，增加了製造成本。此外，歸因於導線的傳導特性和ESD裝置通常具有較大尺寸，流過ESD裝置的電流是不均勻的，因而影響了ESD裝置的電氣特性，例如擊穿電壓。
因此，迫切需要一種具有改進的電氣特性、佔用較少實質晶粒面積的ESD裝置。
發明內容
根據本發明的一方面，一ESD裝置包括形成於一N阱的內部的多個P+區域和N+區域。所述多個P+區域和多個N+區域在一序列中彼此相鄰而形成，且位於所述序列的兩端中的區域是所述N+區域。ESD裝置的觸發依據靜電現象發生時由互補摻雜區域的接面擊穿而達成。
根據本發明的另一方面，所述ESD裝置與一襯墊集成且形成於所述襯墊下方。因為ESD裝置形成於襯墊下方，所以ESD裝置不佔用額外的晶片面積。
根據本發明的另一方面，因為所述襯墊是一板狀導體(platedconductor)且具有一較大表面積，使得所述ESD裝置中的電流能夠均勻地分布。
根據本發明的另一方面，ESD裝置亦包括互補摻雜極性(complementarydoping polarity)。
在結合附圖考慮本發明的較佳實施例及以下的描述後，所屬領域的技術人員將易明了本發明的這些和其它目的、特徵和優點。
圖1顯示根據本發明的一實施例的ESD裝置的橫截面圖。
圖2顯示根據本發明的另一實施例的ESD裝置的橫截面圖。
具體實施例方式
現將詳細參考附圖中說明的示範實施。在某處，整個附圖中將使用相同參考數字來指代相同或相似部分。
以下實施例能夠克服現有ESD裝置的缺點並減少尺寸和製造成本。根據一個實例，一ESD裝置包括形成於一N阱內部的多個N+區域和多個P+區域，其中所述P+區域和N+區域形成一序列且以一彼此交錯方式排列。在所述序列的兩端處是N+區域。ESD裝置的觸發依據靜電現象發生時由互補摻雜區域的接面擊穿而達成。
此外，ESD裝置形成於一襯墊下方，且通過一金屬層與所述襯墊相連接。由於襯墊具有優良的導電特性，所以從襯墊流到ESD裝置的電流可以很平均地分配，因而改進了ESD裝置的性能。由於ESD裝置形成於襯墊下方，因此ESD裝置不佔用任何額外的晶片面積。因此，可以有效地減少整體製造成本。
圖1說明根據本發明的一個實施例的ESD裝置100的橫截面圖，其中形成於一N阱106的內部的多個N+區域和多個P+區域排成一序列且以一交錯方式相鄰排列。一N+區域104a和P+區域202a由一導體302(例如一金屬層)連接在一起。形成於N阱106的外部的N+區域104c和一P+區域202b由一導體304(例如金屬層)連接在一起。N+區域104b位於N阱106的邊界旁。當由於一靜電現象，在N區域(如N+區域104b)、N阱106和一P襯底102之間發生接面擊穿時，一瞬變電流流過ESD裝置100以將ESD放電旁路使其不流到內部電路中且進而有效地保護內部電路免於遭受ESD放電引起的損害。N阱106的寬度可調節以決定ESD裝置100的擊穿電壓。
參考圖1，當靜電現象觸發ESD裝置100時，相連接的互補摻雜區域的電壓電平處於不同的電壓電平。於是兩個等效電晶體和兩個等效電阻形成一等效SCR結構。當靜電電壓較高時，流過ESD裝置100的瞬變電流包括由內部電阻連接的互補摻雜區域對104a-202a與104c-202b之間的電壓差。等效SCR的兩個電晶體之間的連接如圖1所繪示。
此外，由於ESD裝置100形成於一襯墊308下方，且因此ESD裝置100不佔用額外晶片面積。因此，可有效地減少製造成本。
圖2說明根據本發明的另一實施例的與襯墊308集成的ESD裝置1100的橫截面圖。所述ESD裝置1100是所述ESD裝置100的一互補結構，亦與一寄生SCR結構等效。
在ESD裝置1100中，存在一形成於P襯底102中的N埋入層101。一N阱1106形成於所述N埋入層101上。一P阱1108可幾何地由N埋入層101所圍起的P襯底102組成，亦或由P型離子摻雜而形成。
圖2所示的等效SCR的ESD裝置1100為所述ESD裝置100的互補極性結構。且圖2所說明的等效電晶體也具有不同於圖1所說明的等效電晶體的極性。
一陽極1304將一N+區域1204b和兩個P+區域1102c連接在一起。一陰極1302將兩個N+區域1204a和一P+區域1102a連接在一起。所述陰極1302經由一介層插塞1306連接到襯墊308。ESD裝置的接面擊穿機制發生於P型摻雜區域(包括P阱1108、P+區域1102b)和N阱1106間。
雖然說明並描述了本發明的一實施例，但是所屬領域的技術人員可以對本發明作各種修改和改進。因此本發明的實施例是以一說明性而非以限制性意義來描述。希望本發明可以不局限於所說明的特定形式，且希望維持本發明的精神和範圍的所有修改均在所附權利要求書中界定的範疇內。
權利要求
1.一種靜電放電裝置，其特徵在於其包括一P襯底；一N阱，其形成於所述P襯底中；一第一N+區域，其形成於該P襯底中，所述第一N+區域與所述N阱相隔離；一第一P+區域，其形成於該P襯底中，所述第一P+區域與所述N阱和所述第一N+區域相隔離；多個形成於所述N阱的內部的第二P+區域；多個形成於所述N阱的內部的第二N+區域，所述第二N+區域中的兩個N+區域位於所述N阱的兩邊界旁；一第一電極，其經由一第一電導體連接到至少一個所述第二N+區域和至少一個鄰接於所述第二N+區域旁的所述第二P+區域，其中所述第一電導體由一金屬製成；和一第二電極，其經由一第二電導體連接到至少一個所述第一P+區域和至少一個所述第一N+區域，其中所述第二電導體由所述金屬製成。
2.根據權利要求1所述的靜電放電裝置，其特徵在於其中所述N阱的寬度可藉由置放於所述N阱邊界的所述第二N+區域相對位置而調整，其中縮短所述N阱的寬度減少所述靜電放電裝置的一寄生SCR結構的一擊穿電壓，且延伸所述N阱的寬度增加所述靜電放電裝置的所述寄生SCR結構的所述擊穿電壓。
3.根據權利要求1所述的靜電放電裝置，其特徵在於其中所述第二P+區域和所述第二N+區域彼此相鄰形成且以一交錯方式排列。
4.根據權利要求2所述的靜電放電裝置，其特徵在於所述靜電放電裝置形成於一襯墊下方。
5.根據權利要求3所述的靜電放電裝置，其特徵在於所述靜電放電裝置形成於一襯墊下方。
6.根據權利要求4所述的靜電放電裝置，其特徵在於其特徵在於其中所述襯墊連接到所述第一和第二電極中的一個，而不連接到所述襯墊的另一個電極經由一電導體連接到一電壓電平。
7.根據權利要求5所述的靜電放電裝置，其中所述襯墊連接到所述第一和第二電極中的一個，而不連接到所述襯墊的另一個電極經由一電導體連接到一電壓電平。
8.一種靜電放電裝置，其特徵在於其包括一P襯底；一N埋入層，其形成於所述P襯底中；一N阱，其形成於所述N埋入層上；一P阱，其形成於所述N埋入層上並與所述N阱相鄰；一第三N+區域，其形成於所述N阱的內部，所述第三N+區域與所述P阱相隔離；一第三P+區域，其形成於所述N阱的內部，所述第三P+區域與所述P阱和所述第三N+區域相隔離；多個第四N+區域，其形成於所述P阱的內部；多個第四P+區域，其形成於所述P阱的內部，所述第四P+區域中的兩個P+區域位於所述P阱的兩邊界旁；一第一電極，其經由一第一電導體連接到至少一個的所述第四N+區域和至少一個的所述第四P+區域；和一第二電極，其經由一第二電導體連接到至少一個的所述第三P+區域和至少一個的所述第三N+區域。
9.根據權利要求8所述的靜電放電裝置，其特徵在於其中所述第四P+區域和所述第四N+區域彼此相鄰形成且以一交錯方式排列。
10.根據權利要求9所述的靜電放電裝置，其特徵在於所述靜電放電裝置形成於一襯墊下方。
11.根據權利要求10所述的靜電放電裝置，其特徵在於其中所述襯墊連接到所述第一和第二電極中的一個，而不連接到所述襯墊的另一個電極經由一電導體連接到一電壓電平。
12.根據權利要求8所述的靜電放電裝置，其特徵在於其中所述P阱幾何地由所述N埋入層與所述N阱所圍起的P襯底部分組成。
13.根據權利要求8所述的靜電放電裝置，其特徵在於其中所述P阱由P型離子摻雜而形成。
全文摘要
本發明提供一種靜電放電(ESD)裝置，其在IC正常運作期間充當一個二極體且在一靜電放電事件期間充當一個SCR。為形成一等效SCR結構，所述ESD裝置包括形成於一N阱的內部的多個N+區域和多個P+區域。所述多個P+區域和所述多個N+區域在一序列中彼此相鄰而形成，且位於所述序列的兩端處的所述區域是所述N+區域。另外，所述ESD裝置與一襯墊集成且形成於所述襯墊下方。此外，由於所述襯墊具有一較大表面積且為板狀，且因此是一優良電導體，使得所述ESD裝置中的電流能夠均勻地分布。
文檔編號H01L23/60GK1835236SQ20061005836
公開日2006年9月20日 申請日期2006年3月3日 優先權日2005年3月14日
發明者黃志豐, 簡鐸欣, 林振宇, 楊大勇 申請人:崇貿科技股份有限公司