CN1295787C - 闸流体结构及具有该闸流体结构的过电压保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种闸流体结构以及具有该闸流体结构的过保护装置,用于避免寄生效应的干扰。该闸流体结构包括具有一第一导电形态的一第一区域(1);具有一第二导电型态的一第二区域(2),其中所述第一区域(1)是位于所述第二区域(2)内;具有所述第一导电型态的一第三区域(3),其邻近所述第二区域(2)并与所述第二区域(2)具有一共同表面(8),以及具有所述第二导电型态的一第四区域,其中所述第四区域是位于所述第三导电区域(3)内。所述闸流体结构更具有一辅助电极(6,7),其邻近所述第二区域(2)及所述第三区域(3)中的至少其中一个区域,且位于所述第二区域(2)与所述第三区域(3)的共同表面(8)上。
Description
技术领域
本发明涉及一种闸流体结构及具有所述闸流体结构的过电压保护装置。
背景技术
现今具有平面结构的闸流体结构于使用CMOS技术时是平常的。一种典型的闸流体结构表示于图3。在此一组件的表面上设置相邻的一n-型态区域2以及一p-型态区域3,所述区域也形成所谓的闸流体结构的基体区域。代表阳极端的p+区域1形成于n-型区域2之中。形成于p-型区域3之中的n+型区域4代表阴极端。形成于p-型区域3之中的p+型区域5接着形成控制端。
在以上所述的结构的制程中,一层的氮化物层被施加于表面8之上。该硅氮化物层中的电荷导致寄生场效应。如果于制程中在表面8,于区域2及3中包含污染物,则可能发生相同的效应。
以上所述的闸流体结构经常被使用于称为ESD的过电压保护设计。ESD保护通常被用于集成电路的MOS输入级。过电压检测器被设置于将被保护的集成电路的部份,该过电压检测器连接于该闸流体的控制端。此型态的设计描述于US 4,896,243。
闸流体的阳极及阴极依序连接至将被保护的组件的供应电源,如果供应电源将被监视的话。
如果随后发生过电压,闸流体经由控制端被开启且此过电压被移除。
如果如上所述的寄生场效应晶体管形成,被监视的电压被短路,其导致将被保护的组件整个失效。
US5,907,462及US5,465,189公开通过一种场效结构控制的ESD结构。
发明内容
本发明基于以可避免寄生效应干扰的方式发展闸流体结构及具有此闸流体结构的过电压保护装置为目的。
此目的由依据本发明通过本发明所提供的闸流体结构而达成。
本发明的一种闸流体结构,具有:一个第一端,它被形成做为具有第一导电形态的第一区域;具有第二导电型态的一个第二区域,其中所述第一区域位于所述第二区域内;具有所述第一导电型态的一个第三区域,其邻近所述第二区域并与所述第二区域具有一共同表面,以及一个第二端,它做为具有所述第二导电型态的一个第四区域,其中所述第四区域位于所述第三导电区域内,其中,在所述第二区域和所述第三区域的所述共同表面处,所述闸流体结构还具有一个辅助电极,所述辅助电极配置为邻近所述第二区域和所述第三区域中的至少其中一个区域,其特征在于,所述辅助电极位于所述第二区域和所述第三区域的所述共同表面上,并且邻近所述第二区域和所述第三区域。
根据本发明,所述闸流体结构的特征在于,所述辅助电极是由一导电区域与—辅助氧化物形成,其中所述导电区域是由多晶硅制成,而所述辅助氧化物隔离所述导电区域与所述共同表面。
通过在第二及第三区域之一的一表面上形成至少一所述辅助电极,可以将辅助电极区域中的该表面放入一预定电荷状态。
具有此种闸流体结构的过电压保护设计不会导致将被保护的组件因寄生效应而失效。
根据本发明,在具有所述闸流体结构的过电压保护装置中,被保护的一组件是以导电连接的方式设置于所述第一端与所述第二端之间,而所述第二区域或所述第三区域具有一控制端,所述控制端与一过电压检测器连接,所述过电压检测器检测将被保护的所述组件两端的一过电压。
根据本发明,所述过电压保护装置的特征在于,所述控制端是一个导电型态与其所在区域的导电型态相同的区域,并所述控制端的导电性比其所在区域高。
根据本发明,所述过电压保护装置的特征在于,将被保护的所述组件的供应电压(VDD,VSS)是连接于所述第一端(1)及所述第二端(4)。
根据本发明,所述过电压保护装置的特征在于,所述过电压保护装置是以集成方式设置于一个单一的半导体芯片上。
通过在第二及第三区域提供一辅助电极及以并连接第二区域上的辅助电极至第一端以及连接位于第三区域的辅助电极至第二端,可以简单的方式产生该预定电荷状态。
通过以多晶硅形成的辅助电极及形成隔离第二与第三区域的栅极氧化物,该辅助电极可以使用一般的方法以简单的方式被产生。
通过将过电压保护装置集积于半导体芯片上,可以简单地及有效率地产生过电压保护。
附图说明
本发明使用例示实施例参考所附图式而被解释如下:
在图式中:
图1表示依据本发明的闸流体结构;
图2表示本发明过电压保护装置的基本图;
图3表示一般的闸流体结构。
具体实施方式
图1表示依据本发明的闸流体结构,其原则上对应引言中已参照图3的描述。于本例中,相同的部份被提供相同的标号。
在所示的例示实施例中,互相隔离的辅助电极被额外形成于闸流体的第二区域2与第三区域3,其亦被称为闸流体的基体,的共同表面上。此等辅助电极由一栅极氧化物6,一般用以产生场效晶体管,以及以多晶硅制成的一电极接触7。形成于表面区域2的表面上的辅助电极导电连接于第一端1,即阳极电极。形成于区域3的辅助电极导电连接于第二端,即阴极端。这确保将产生于第一端1与第二端3之间的短路的导电信道不会因为寄生效应而在基体区域内产生。此闸流体结构仅由施加于控制端5的电流导通。
图2表示过电压设计中的闸流体结构。以上所述的闸流体结构由其阳极及阴极端,亦即第一端1及第二端3连接至将被保护的组件11的供应电压VDD及VSS。当过电压发生时,过电压保护检测装置13经由控制端5施加一电流至闸流体结构的基体区域内,称为第三区域3。后者触发并将供应电压短路。
此设计尤其适合于集积化。这表示闸流体结构与被检测组件的表面上的过电压检测器以及二辅助电极集积在一起,避免闸流体被设置于一薄氧化物之下的情况,以避免寄生效应。因此,闸流体结构的行为可完全被维持。
此外,此种设计可以应用于其它电压监视的情况,例如信号输入的电压。
Claims (6)
1.一种闸流体结构,具有:
一个第一端(1),它被形成做为具有第一导电形态的第一区域;
具有第二导电型态的一个第二区域(2),其中所述第一区域(1)位于所述第二区域(2)内;
具有所述第一导电型态的一个第三区域(3),其邻近所述第二区域(2)并与所述第二区域(2)具有一共同表面(8),以及
一个第二端(4),它做为具有所述第二导电型态的一个第四区域,其中所述第四区域位于所述第三导电区域(3)内,
其中,在所述第二区域(2)和所述第三区域(3)的所述共同表面(8)处,所述闸流体结构还具有一个辅助电极(6,7),所述辅助电极(6,7)配置为邻近所述第二区域(2)和所述第三区域(3)中的至少其中一个区域,其特征在于,所述辅助电极(6,7)位于所述第二区域(2)和所述第三区域(3)的所述共同表面(8)上,并且邻近所述第二区域(2)和所述第三区域(3)。
2.如权利要求1所述的闸流体结构,其特征在于,所述辅助电极(6,7)由一个导电区域(7)与一辅助氧化物形成,其中所述导电区域(7)由多晶硅制成,而所述辅助氧化物隔离所述导电区域(7)和所述共同表面(8)。
3.一种过电压保护装置,具有如权利要求1或2所述的闸流体结构,其中将被保护的一组件(5)以导电连接的方式设置于所述第一端(1)与所述第二端(2)之间,而所述第二区域(2)或所述第三区域(3)具有一个控制端(5),所述控制端(5)与一个过电压检测器连接,所述过电压检测器检测将被保护的所述组件两端的一个过电压。
4.如权利要求3所述的过电压保护装置,其特征在于,所述控制端(5)是一个导电型态与其所在区域的导电型态相同的区域,并且所述控制端(5)的导电性比其所在区域高。
5.如权利要求4所述的过电压保护装置,其特征在于,将被保护的所述组件的供应电压VDD连接于所述第一端(1),及供应电压VSS连接于所述第二端(4)。
6.如权利要求5所述的过电压保护装置,其特征在于,所述过电压保护装置是以集成方式设置于一个单一的半导体芯片上。
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