經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 41 06 8 A7 B7__ 五、發明説明(1 ) 本發明係相關於使電路免於放靜電之結構。本發明亦 相關於對於位在連接到此種結構之外部端電路’允許具有 較供應至該電路之電位爲大以及具有較此電路之接地電位 爲小之積體電路。 吾人知道,放靜電造成該放靜電電路之積體電路之持 續漸崩=這種現象已被廣爲硏究且已製tb許多良好之積體 結構以使該電路免於此種放電。這種達成此種保護的最有 效的結構之一係稱爲s C R (矽控制整流器)。 美國專利號第5 ,4 0 0 ,2 0 2號係揭示一種放靜 電保護電路,該電路包括一 S C R結構。在本說明中之圖 一以及圖二係個別展不此種電路之電路圖以及形成該電路 之半導體基底之橫切面圖。 基本上,參考標號1之電路係包括一 S C R結構1 0 ,該結構1 0係由P N P型之雙極性電晶體1 2以及 N P N型之雙極性電晶體1 4 » 電晶體1 2以及1 4係橫亙地接合在介於受保護積體 電路之接合墊片1 5以及此電路之接地點之間。更細的說 ,電晶體1 2之射極端係連結至墊片1 5 ,以及經過電阻 R w而連結到電晶體1 4之集極端》而電晶體1 4之射極 端係經過電阻R s而連結至電晶體1 2之地極。 如圖二所示,電晶體1 2係形成在具有N型導電性的 井區,此區係以參考號"N W E L L 〃稱之,而電晶體 1 4係形成在具有P型導電性的基底中,此基底係以參考 號'' P - s u b 〃稱之。S C R結構1 ◦整體形成之該 本紙伕尺度適用中國國家梯準(CNS ) A4规格(2〖〇X297公釐) 7Γ. — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
4 41 0 6 8 A7 B7 五、發明説明(2 ) N W E L L區以及基底之電阻係個別爲電阻R w以及R s a 電路1進一步地包括一 N通道場效電晶體1 8 ’以將 S C R結構1 〇之觸發電壓降低至等於電晶體1 8之崩潰 電壓之1 0的値= 此種保護電路1之一個缺點在於,在靜電放電之後’ 電晶體1 8可能不被觸發,其造成不能保證有一好的準位 以免於在由該放電所導出之電的過電壓1如前述美1^$利 號第5,4 0 0,2 0 2號專利案所述。 爲了克服此種缺點,此美國專利案描述另一種保護結 構。然而,這些保護結構並爲提供出半導體業界所一般關 心在合理化、空間需求以及成本上之考量的滿意答案° 在相關於圖一以及圖二所述之保護結構的另一個缺點 係在於其允許電位差大於受此結構保護之電路的供應電位 的應用或者是小於此種電路之接地電位之應用。 且,本發明之申請人觀察出此種缺點並不允許此種型 態之保護結構應用在例如作用中之答應機中。 爲了淸楚起見,現在回想答應機,答應機係爲一種裝 置包括資料處理機構、線圈或天線,經建構以接收一無線 電信號,該信號包含像是辨識資料,且作爲提供回應於此 種以無線電信號提供至處理機構之形式。 現行之答應機可接收包括在線圈電位之無線電信號, 該電位超過包括在介於供應至資料處理機構之供應電位以 及答應機之接地電位之間的一般操作範圍。 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -5- 4 41 06 8 A 7 B7 五、發明説明 本發明 其可以連結 困難以及缺 本發明 該類型係允 位,以及小 本發明 (3 ) 之目的在於提供一種防止放靜電的保護結構, 至受保護電路之外部端,此種結構克服上述之 點。 之另一個目的在於提供此種類 許在外部端具有較該電路之供 於該電路接地電位爲小之電位 型之保護結構, 應電位爲大之電 的應用。 之另一個目的在於提供此類型的結構,該類型 係滿足半導體業界對於在合理化、空間需求以及成本上之 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一般考量。 這些目 述之保護結 本發明 較佳實施例 之圖式而更 圖, 護電路之保 圖二, 之橫切面圖 圖二係 半導體基底 圖四A 圖;以及 圖五係 部端的兩個 的以及其他所述可藉由申請專利範圍第1項所 構而達成。 之這些目的以及特色以及其他 之詳細描述之讀取以及藉由實 其中: 係展示根據習知技藝 的電路圖; 係展示圖一之結構所形成之板「基底 展示形成在根據本發明所形成之保護結構中之 之橫切面圖; 以及四B係展示圖三保護結構之兩個相等電路 展示介於相關於由圖三結構所保護之電路的外 變數間的相互關係。 加淸楚 麵
可藉由本發明 例,而參照所附 所連接至受保 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4规格(210X297公釐) 4 41 06 8 A7 B7 五、發明説明(4 ) 主要元件對照 A V d d Y s s 2 0 3 0 3 2 3 4, 4 1, 4 4 外部端 供應電源 接地端 保護結構 基底 井區 5 ,3 6 7 擴散區 4 2 電阻 P N P型雙載子電晶體 請 先 閱 讀 背 面 意 事 項 再 寫 本 頁 根據本發明之保護結構可被連接至任何電路,該電路 可以是造成出現在該端中’相關於該電路之接地端1造成 不正常增加之千擾的點。 在以下敘述中,參考號A係標示該外部端,參考號 V d d係標示供應至該電路之供應電位,以及參考號 V s s係標示該電路接地電位。 圓三展示根據本發明之保護結構2 0之橫切面圖,該 保護結構2 0係形成在矽基底3 0之中。只藉由展示,基 底3 0係爲P _型導電性。 在基底3 0中,N_型導電性之井區3 2被形成。然後 三個具有P'型電性之擴散區3 4至3 6被形成在井區3 2 ’而具有P ·型電性之兩個擴散區3 7以及3 8被形成在基 底3 0之中。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) M規格(21〇>< 297公釐) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 4彳 06 8 A7 B7 五、發明説明(5 ) 區3 4至3 8係以如下而連接。區3 4以及3 7係相 互連接,而連接至機構1 6之接地’以接收電位V s s。 相同的,區3 6以及3 8係相互連接’而連接至機構1 6 之接地。區3 5係連接至外部端A = ' 對於熟知此技藝者應注意此保護結構2 0可根據習知 積體電路之製程而製造°如此’製造結構2 0之方法對於 熟知此技藝者係顯而亦知’假如其具備半導體產品之製造 領域的知識。如此’對於圖三所示型態結構所直接製造出 之方法將不在本說明之下而詳細描述。 對於熟知此技藝者應注意’井區3 2並不連接至任何 電位中,因爲N++P·接面並不在介於區區3 4至3 6以及 區3 2之間形成任何之歐姆接觸。換句話說’井區3 2係 建構爲浮井。 對於熟知此技藝者應注意,區3 4以及3 5 ’以及由 區34以及35所界定的井區3232之區32a ’將形 成第一 P N P型雙極性電晶體,該電晶體在此後稱爲參考 號4 1。相同的1區3 5以及3 6 ,以及由這兩個區所界 定的井區3 2之區3 2 b,形成第二P N P型雙極性電晶 體,該電晶體在此後稱爲參考號4 2。 現在參考圖四A、四B以及五而解釋保護結構2 0之 操作。 當然,關連於圖三所解釋以及以上述參考號所標示之 元件,係只作爲展適用,而標號係相似於圖四A、四B、 以及五所示之元件。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本買) 訂 經濟部智慧財產局g〔工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家操準(CNS) A4現格(210X 297公釐) 7〇~. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 4丨 06 8 A7 B7 五、發明説明(6 ) 圖四A以及四B係以加在外部端A之電位差之極性的 功能,而展示保護結構2 0之兩個等同的電路圖。在以下 敘述中,參考號V A係標示加至外部端A之電位,而標號 I A係標示出現在該端部之電流的強度。圖五展示表現介 於電位差V A以及強度間關係的曲線圖5 0。 現在考量電位V A大於電位V s s之情形。 在此情形下,井區3 2之電位實質上係等於電位V A ,而電位V A係小於起始電壓V b d。因此,該介於井區 3 2以及區3 4之間的N ^ P —具有偏向電壓,而介於井區 3 2以及區3 6間之N ’ P _亦然。於是,如圖五所示,強 度I Α係爲零,當電位V Α係含在介於電位V s s以及起 始電壓+ V b d 3 應注意,該起始電壓+ Vb d表示介於區3 4至3 6 以及井區3 2間之P — N 接面之崩潰起始値。單純只是展 示,起始電壓V b d可以是1 6 V的大小,以作爲一般半 導體產品製造的方法。 當電位V A變成大於起始電壓+ Vb d時,將造成在 前述P ‘ N -接面處之崩潰。該介於區3 5以及井區3 2之 P ' N _經由極化,而對應於前導偏向二極體。該介於區 3 4以及井區3 2之P ' N _因受極化而對應於反向偏向二 極體。相同的,該介於區3 6以及井區3 2之P “ N —接面 經極化而對應於反向偏向二極體。井區3 2不再是浮井, 而區3 4以及3 6之電位係固定在起始電壓+ V b d。 換句話說,當電位V A變成大於起始電壓+ V b d時 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS ) A4规格(2丨〇X 297公釐) . 訂 線 , (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 41 06 8 A7 ____B7 五、發明説明(7 ) (請先閲讀背v8之注意事項再填寫本頁) ,雙極性效應將出現’而強度I A將劇烈地增加,如圖五 所示。保護結構2 0之後係電子性地相等於連接至如圖四 A所示之雙極性電晶體4 1以及4 2,並將在後述。 區3 5係由電晶體4 1以及4 2之射極所構成,而區 3 4以及3 6係個別有兩個電晶體之集極所構成。區3 2 a以及3 2 b係個別由電晶體4 1以及4 2之基極所構成 。上述之這些後者係經由電阻4 4而相互連結,該電阻 4 4係對應於位在介於區3 2 a以及3 2 b間之井區3 2 之阻抗路徑。 線! 現在考慮電位V A小於電位v s s之情形 此情形係類似於前述之情形。強度I A在當電位V A 係由介於電位V s s V s s以及起始電壓一 v b d (其等 於負的起始電壓+ V b d )間所構成時,係爲零。當電位 V A小於起始電壓- V b d時,保護結構2 〇係電性的等 於連接如圖四B所示之雙極性電晶體4 1以及4 2,而將 在後述。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 區3 5係由電晶體4 1以及3 1之集極所構成1而區 3 4以及3 6係個別由兩個電晶體之射極所構成,區3 2 a以及3 2 b係個別由電晶體4 1以及4 2之基極所構成 對於熟知此技藝者應注意,介於由結構2 0所保護電 路之外部端的電位V A以及強度I A間的特性,可達成在 相關於前述型態之習知保護結構下之兩個優點功能。 事實上,例如位在受保護電路之外部端的放電之所出 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2:0 X 297公釐) -10 - 441 06 8 A7 B7 五、發明说明(8 ) 現之不良性,並不會導出對於該電路之高強度電流供應, 而形成對於一般操作範圍外之過電壓的保護功能。 且,根據本發明之保護結構之操作係允許在對於必須 在大於供應電位(其一般係爲+ 5 V的大小)、或小於電 路接地電位之電路應用的情形時之結構的實施。 對於熟知此技藝者應注意,根據本發明之保護結構可 藉由習知半導體產品工業之製造程序步驟而製程。 對於熟知此技藝者亦應注意,根據本發明之保護結構 係爲簡單,精巧因而不貴。 當然,對於熟知此技藝者,以上所詳細陳述者可在不 離開本發明之範圍下,而做各種不同的修改。舉例而言, 根據本發明之結構可在具有相反於相關於圖四至圖五所製 之基底之導電型態下之矽基底而被製成。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 後‘ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印® 本紙承尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -11 - ----1