TWI307156B - Esd protection for high voltage applications - Google Patents

Description

1307156 九、發明說明： •【發明所屬之技術領域】 •本發明總的涉及靜電放電（ESD)保護。更特職，本發明爲高 壓積體電路（1C)提供ESD保護。 【先前技術】 在具有較高電壓容差的高壓ic中，通常很難提供ESD保護。高 壓器件的擊穿電壓必須比高壓IC的工作電壓高。聊保護必須提供 籲比南壓ic的工作電麗高、比高壓器件峰穿電壓低的esd觸發電壓。 高壓1C的工作縣接近高壓科的擊穿，從而使得獅觸 發電壓的容許範圍很窄，且很難達到。 常規的1C器件’例如金屬氧化物半導體（M〇s) (MOSFET)和雙極結晶體管（BJT)，不具有高壓IC的所需的^容 差。因此高㈣件通常都採用替換技術。這些替換的高邀器件可包括 杈向擴散MOS (LDMOS)電晶體、橫向絕緣栅雙極電晶體⑴GBT) 鲁和其他n件。雜紐ϋ件被設計成能夠耐受隸，但是它們不 適於用作ESD放電H件。f規的ϋ件不能用來提供咖賴因爲 其工作電壓經常超過該常規器件的擊穿電壓。 矽控整流器（SCR)結構通常用來爲高壓Ic提供挪保護。腦 .器件的缺點在於它的開啓（turnon)時間相對較慢。SCR器件的另一 .個缺點在於它的觸發機制。SCR器件的觸發由pn結擊穿所°產生的基 體電流引發。但是，這種pn結也被設計成有較高的擊穿電壓，以用在 高壓設備巾。因此’ _設計出帶有能夠滿足這些相互触的設計目 1307156 —標的pn結的SCR器件。當使用低阻基片時，SRC構件的性能將更加 .有損高壓1C的正常使用。 用來製造高壓ic的處理步驟也使其他常用的ESD保護技術失 效。例如，階躍恢復MOS器件只能提供很有限的ESD保護，因爲在 許多製造處理中，它們理想的寄生雙極電晶體特性被有意減弱。基於 MOS的ESD保護器件遭受特有的高臨界電墨和高的通道阻 抗，迫導致過多的佈局開銷（layout 〇verhead)。基於二極體的ESD保 _蒦器件遭受⑤壓處理技術巾固有的寄生㈣電阻，這也導致過多的佈 局開銷。在高壓ESD保護設計中的另一障礙是在保護電路中組 裝耐高壓的電阻和電容。 【發明内容】 因此’本發明通過充分排除相關技術中的一個或多個缺點提供 用於高壓1C的ESD保護。 在本發明的-個方面，提供了一種ESD器件，包括連接到第一觸 #上的婦_，和連制第二觸點上的擴舰。低摻雜和擴散區 之間的基體鄕二娜树。所述基_摻雜極性與娜雜胖和擴 散區的摻雜物極性相反。低摻雜胖和擴散區之間的距離決定了卿器 件的觸發糕。當向ESD設備施加反偏斜，低摻_與基體之間形 •成損耗區。當反麟促賴耗區與微_始接解，第—觸點與第 •二觸點之間形成電流放電路徑。 在本發明的另一方面，提供了一種挪器件，包括連接到第一觸 點上的低摻_，以及連接到第二觸點上的第一擴散區和連接到第三 6 1307156 一觸點上的第二擴散區。所述ESD器件包括低摻雜阱和第一擴散區之間 ,的基體。基體和第二擴散區的摻雜物極性與低摻雜阱和第一擴散區的 摻雜物極性相反Μ氏摻雜阱和第一擴散區之間的距離決定了 ESD器件 的觸發電>1。向ESD H件施加反偏|時，低摻雜_與基體之間形成 損耗區。當反偏壓促使損耗區與擴散區開始接觸時，第一觸點與第二 觸點之間軸電流放電雜。當向ESD H件施加正向碰時，低摻雜 胖與基體之間所形成的pn結被正向偏置。pn結被正向偏壓完全偏置 鲁並提供正向偏置的ESD放電路徑。 在本發明的另-個方面’提供了一種製造咖器件的方法，所述 娜器件包括基體、位於基體内並連接到第一觸點的低推雜胖、以及 位於基體内並連接到第二觸點的擴散區。所述基體連接到第二觸點， 其摻雜物極性與低摻_和擴散區的摻雜物極性相反。低摻雜味和擴 散區之間的距離決定了 ESD器件的觸發電壓。 在本發明的另一方面，提供了一種製造ESD器件的方法，所述 搴SD器件包括紐、位於基肋並連翻第-娜的低摻轉。所述 ESD 件還包括位於基體内並連接到第二觸點的第一擴散區以及位 於基體内並連接到第三觸點的第二擴散區。基體和第二擴散區的捧雜 物極! 生與低摻賴和帛—擴散區的摻雜極_反。低摻轉和第一 ’擴散區之間的距離決定了咖器件_發電壓。 根據本發明的一個方面，提供了—種靜電放電（娜）器件，包 括： 基體； 7 1307156 ‘ 在基體上形成的低摻雜阱，它有第一觸點；以及 •在基體上形成的擴散區，它有與基體相接觸的第二觸點； 其中基體的摻雜物極性與低摻雜阱的摻雜物極性以及擴散區的換 雜物極性相反。 ' $ 優選地’低摻雜阱和擴散區之間的距離決定了 ESD器件的觸發電 優選地’當向低摻雜基體施加反偏壓時，低摻轉與基 馨間形成損耗區。 、土 優選地，損耗區的寬度隨著反偏電壓的增長而增長。 優選地，當祕區與擴散區㈣接觸時，第—觸點 間形成電流放電路徑。 、 ” 優選地’哪器件的觸發電壓等於促使損耗區開始與擴散區接觸 的反偏電壓。 優選地，相對於低摻_的中心，低摻雜_周_摻雜濃度更

優選地，所述擴散區是常規的掺雜阱。 優選地，所述擴散區是常規的低摻雜阱。 優選地，所述擴散區是常規的摻雜擴散區。 •優選地’相對謂㈣的中心，擴散區__摻㈣度更低。 .優選地’储轉和擴散區雜_錄爲η型，絲的換雜物 極性爲ρ型。 ρ型’基體的摻雜物 優選地，低衫雜牌和擴散區的推雜物極性爲 1307156 極性爲η型。 根據本發明的一個方面，提供了 一種靜電放電（ESD)器件包 括： 基體； 在基體上形成的低摻雜拼，它有第一觸點； 在基體上形成的第一擴散區，它有第二觸點； 在基體上形成的第二擴散區，它有第三觸點； ►其中基體和第二擴散區的摻雜物極性與低摻雜胖和第一擴散區的 摻雜物極性相反。 優選地，低摻雜阱和第一擴散區之間的距離決定了 ESD器件的觸 發電壓。 優選地’第二觸點位於第—觸點和第二觸點之間。 優選地’低摻_和第―擴散區的摻雜極性爲η型，基體和第 二擴散區的摻雜物極性爲Ρ型。 §優選地’低摻雜牌和第一擴散區的摻雜物極性爲Ρ型，基體和第 二擴散區的摻雜物極性爲η型。 優選地，所述第二觸點和所述第三觸點通過_連接。 根據本發明的一個方面’提供了—種製造哪器件的方法，包括： 製造基體； 在基體上製造與第一觸點相連的低推雜牌； 以及在基體上製造與第二觸_連的擴散區；其巾基體與第二觸 點相連’且其摻雜極性與低摻雜_摻雜物極性以及擴散區的換雜 9 1307156 物極性相反。 優選地’低摻雜拼和擴散區之間的距離決定了咖器件的觸發電 壓。 x 根據本發_-個方面’提供了 —種製造ESD科的方法包括·· 製造基體； ° * 在基體上製造與第一觸點相連的低摻雜阱； 以及在基體上製造與第二觸點树的第—擴散區； >以及在基體上製造與第三觸點相連的第二擴散區，其中基體和第 二擴散區的摻雜物極性與低摻轉和第—擴舰的摻雜物極性相反。 優選地，低摻_和第-擴散區之間的距離決定了咖器件的觸 發電廢。 優選地’該方法觀括在低摻_和第__擴散區之财造第二擴 優選地’該方法還包括用導體將第二觸點與第三觸點相連。 將會在隨後的描述中列出本發明的其他特徵和優點，其中部分 ^從所述描述中得到’或者通過實施本發明而得到。在書面的描述 、推利要求、以及關中指出的結構可以實現並得到本發明的優點。 ^會理解，前_總描述和町_細描述都具有代表性，用作 况日的目的，並絲對本發明做進—步的間釋。 【實施方式】 圖1B不出了擊穿電塵較低的推雜半導體器件卿。如 θ行°亥摻雜半導體器件10〇包括常規的摻雜胖1〇2和摻雜基 1307156 體104。相對於摻雜基體104，常規的摻雜阱1〇2的摻雜濃度較高接 •面深度較淺《常規摻雜阱的濃度級別通常爲10n/cm3。摻雜基體_ 也有相對較高的摻雜濃度。但是，施加在摻雜基體1〇4上的摻雜物極 性與施加在常規的摻雜阱102上的摻雜物極性相反。例如，如果常規 摻雜阱102爲p型材料，那麽摻雜基體1〇4爲n型材料。或者，如果 常規摻雜阱102爲η型材料’那麼摻雜基體1〇4爲p型材料。在每種 摻雜情形下，常規摻雜阱102與摻雜基體104密切接觸，從而形成了 •5Π 結。 圖1A不出了沒有向常規摻雜阱102和摻雜基體1〇4施加偏壓的 摻雜半導體器件100。圖1B示出了向常規的摻雜味1〇2和摻雜基體 104施加反時’摻雜半導體科1〇〇的姐。纽加到常規換雜 阱1〇2和摻雜基體ι〇4上㈣壓極性與常規摻_ 1〇2和換雜基體ι〇4 内各自的極性相反時，反偏壓被施加到摻雜半導體器件1〇〇。當向推 雜半導體H件1GG施加反偏壓時，常規摻轉⑽和摻雜基體ι〇4所 馨^成的pn結被反向偏置。 如圖1B所不’當向常規摻斜1〇2和摻雜基體1〇4施加反偏壓 時’常規摻雜牌ι〇2和摻雜基體1〇4之間形成損耗區1〇6。損耗區1〇6 是缺少活動載體的空間電荷區。常規摻_ 1〇2和挣雜基體⑽的推 •雜度相對較高’這導致對-系列的反偏壓來說，損耗區1〇6的寬度 相對較*。祕區106相對較窄的寬度導致摻雜半導體器件腦的擊 穿電壓較低。 圖2八和圖2B不出了擊穿電壓較高的摻雜半導體器件2〇〇。如圖 11 1307156 2A所示’摻雜半導體器件200包括常規的低摻雜阱2〇2和低換雜基體 • 204。相對於低換雜基體204 ’常規的低摻雜牌202的摻雜濃度相對較 低，接面深度較深。常規低摻雜阱的濃度級別約爲1〇i6/cm3。低摻雜 阱的接面深度較深’這爲電流提供了大面積區域。低摻雜基體2〇4也 有相對較低的摻雜濃度。但是，施加在低摻雜基體2〇4上的摻雜物極 性與施加在常規的低摻雜牌202上的摻雜物極性相反。倾低摻雜阱 202與低摻雜基體204密切接觸，從而形成了 pn結。 籲圖2A示出了 ,又有向常規低摻雜牌2〇2和低摻雜基體施加偏 壓的摻雜半導體器件200。圖2B示出了向常規的低摻_ 2〇2和低摻 雜基體204施加反偏麼時，摻雜半導體器件2〇〇的特性。如圖2b所 不’常規低摻雜阱202和低摻雜基體2〇4之間形成損耗區2〇6。常規 低摻_ 202和低摻雜基體2〇4的摻雜濃度相對較低，這導致對一系 列給定喊偏縣說，損耗區2〇6的寬度比圖把所示的損耗區ι〇6 度更九。她區2〇6相對較寬的寬度導致摻雜半導體器件200的 H顧高。_地’摻雜轉體祕的擊㈣舰掺雜半導 體裔件100的擊穿電壓高。 路中的電路巾的電子11件需具有較高的輕容差。高壓積體電 •工作電^辑的擊穿電壓必須比高壓積體電路中的任何内部電路的 塵轉體器件2GG通常用來構造纖件，以用在高 器件200祕v/規低#雜牌202祕摻雜物極性增加了摻雜半導體 容差。_牙’從邮證摻料導體时具雜高的電壓 12 13〇7156 '電路Γ歸體電路鱗求有合適的靜電放電（ESD)保護。高廢積體 中的咖保物_麵必須高於任何 電 壓’且低於任何内部電路的擊編。内部電路的工作電二二 糾相料頓。因此，•賴將哪贿科的咖 雜料1*3在取大工作電$和最小擊穿電壓之間的較窄範圍内。摻 設财科糾作咖_料，因於在原理上被 其適於爲 ^ ° 因此需要設計結合低摻雜阱的高壓器件， 和麗積體電路提供ESD保護的用途。 圖3示出m據本㈣、爲綠設備提供咖保護的咖保護 發=器件观可用在高壓積體電路中。esd保護器件提供 發電壓，輯壓高於高壓積體電路巾任何㈣電路的工作電 壓，且低於任何内部電路的擊穿電壓。 如圖3所不，ESD保護器件300包括低摻雜牌302。低掺雜解3〇2 的=雜=度相對較低。也就是，低摻雜⑽2的濃度級別約爲 ·〇 :m、在本發明的另一方面，低摻雜阱3〇2的最高濃度級別約爲 _ /cm3。低摻雜阱3〇2與觸點3〇4相連。觸點3〇4是導體，用來將 偏壓施加到低摻雜牌302上。 還如圖3所示’咖保護器件包括擴散區310。擴散區31〇 整個或部分地包含摻雜物，其中這些摻雜物的極性與低摻雜畔搬的 極性相同。擴散區310㈣度級別大於低摻雜解302的滚度級別。擴 散區310與繼312相連。保護器件·還包括基體期。基體 3〇8有相對較低的摻雜濃度。基體308内的摻雜物極性與低摻雜牌3〇2 13 1307156 .和擴散區310的摻雜物極性相反。基體308也與觸點312相連，因爲 -觸點312騎跨在基體308與擴散區31〇所形成的邊界上。觸點312是 導體’用來將偏壓施加到擴散區310和基體308上。 相對於基體308的深度，低摻雜牌302有較深的接面深度。觸點 304和觸點312通常由金屬製成。觸點304和低摻雜解302共同構成 ESD保5蒦器件3〇〇的高壓端。觸點312和擴散區31〇共同構成ESD保 護器件300的穿透端。 鲁圖4不出了 ESD保護器件300在高壓積體電路中正常工作中的特 性。在正常工作中’ ESD保護器件300被施加較高的反偏壓。當施加 到咼壓端和穿透端的電壓極性分別與低摻雜阱3〇2和基體3〇8内的摻 雜物極性相反時’反偏壓被施加到ESD保護器件3〇〇。當向ESD保護 器件300施加反偏壓時，低摻雜阱3〇2和基體3〇8緊密接觸所形成的 pn結被反向偏置。 如圖4所不，當向低摻雜阱3〇2和基體3〇8施加反偏壓時，低摻 •味302和基體308之間形成損耗區316。損耗區316的寬度和大小 著施加到ESD保護器件3〇〇上的反偏_增加而增加。因此損耗區 316的見度大小隨著尚塵積體電路的工作電塵的變化而變動。低摻雜 阱302保證損耗區316的寬度可被擴大，從而爲ESD保護器件3〇〇提 •供了高擊穿電麼，可承受高工作電塵。 在正系工作中’觸點犯將相同的電勢施加到基體上和擴散 區310上。因此在正常工作中，基體和擴散區31〇緊密接觸所形 成的pn結不會被反向偏置。因此，當向碰保護器件·施加反向 14 1307156 :偏壓時’基It 308和擴散區·之間不會形成損耗區。 :圖5示出了在高壓積體電路中的咖情況下、ESD保護器件300 的特性。當施加到任何内部電路上的電壓或電流超過預定的安全水平 時’高壓積體電路中就會發生ESD情形。在ESD情況下 ’ ESD保護 器件3〇〇通過在其純端和穿透端之間提供esd放電路徑從而提供 保4。當施加到ESD保護器件3〇〇上的反偏壓促使損耗區3〇6到達或 穿透”至擴散區310時，即生成電流放電路徑。促使損倾到達擴 齡區310的反偏壓的大小就是ESD保護器件㈣ESD觸發電壓。 因此’在觸發電壓’損耗區有效地從ESD保護器件的高壓端穿透 至穿透端。 ESD保護轉3〇〇的觸發電壓由低摻雜牌3〇2與擴散區训的距 離來決定。低摻轉302與擴散區31〇之間的距離避免了觸點3〇4和 觸點312在正$工作中紐路。也就是，低摻_與擴散區训之間的 距離足夠大’從而在正常工作電壓下可避免損耗區316到達擴散區 攀10。 低摻雜牌3〇2與擴散區31〇之間的距離也可防止ESD保護器件 300的觸發電壓過高。也就是’低摻雜牌3〇2與擴散區31〇之間的距 離足夠小能夠使損耗區316到達擴散區綱，而不要求反偏壓超過高 屢積體電路内的電子元件的擊穿電麗。 總的來說’低摻雜牌3〇2與擴散區通之間的距離提供了咖觸 發電I它高於緒積體電路的正常工作糙，低於高_體電路内 的電子元件的擊穿電屡。 15 1307156 • 低摻雜阱302具有高壓積體電路所要求的較高電壓容差，而常規 •的推雜解不能提供這種能力。另外’與常規的摻雜阱相比，低摻雜阱 302的擴散能力更小。在高頻設備和低信號失真設備中，低擴散能力 正是所需的。 可以用常規的半導體製造方法來製造ESD保護器件300。基體308 構成ESD保護器件3〇〇的底層。ESD保護器件300的中間層包括低摻 雜拼302、基體308和擴散區310。低摻雜啡302位於基體308内。相 艇於基體308的深度，低摻雜阱302有較深的接面深度。添加到基體 308上的雜質的極性與添加到低摻雜阱3〇2上的雜質的極性相反。低 摻雜阱302的摻雜物濃度較低，尤其在低摻雜阱3〇2的周圍。 擴散區310也位於基體308内。添加到擴散區31〇上的雜質的極 性與添加到低掺雜#302上的雜質的極性相@。低雜拼3〇2和擴散 區312被基體308分開。 ESD保護器件3〇〇的頂層包括觸點3〇4和觸點312。觸點3〇4位 302之上。觸點312位於擴散區31〇和基體3⑽之上。低 摻雜牌302和觸，點3〇4構成ESD保護器件3〇〇的高壓端。擴散區3ι〇 和基體308構成ESD保護器件300的穿透端。 低摻雜牌302與擴散區310之間的距離決定了 ESD保護器件3〇〇 •的碰觸發電壓。可根據基體·内使用的摻雜物類型，使用低接雜 阱3〇2或擴散區310内的任—摻雜物類型來製造esd保護器件。 例如’如果基體是η型材料，低摻_ 3〇2和擴散區31〇可以是 Ρ型材料。或者’如果基體3〇8是ρ型材料，低換雜牌3〇2和擴散區 16 1307156 310可以是η型材料。 • 爲了保護積體電路中的電子元件或電路，ESD保護器件3〇〇被配 製成’將尚壓ESD從電子元件或電路的信號輸入或電壓輪入傳送到合 適的放電節點或器件。特別地，ESD保護器件3〇〇的高壓端與可能出 現ESD情況的電子元件或電路的信號輪入或電源輸入相連。然後，esd 保護器件300的穿透端連接到放電節點或器件，以防止電子元件或電 路的信號輪入或電源輸入發生ESD情況。 _ 圖6不出了根據本發明、提供ESD保護的ESD保護器件_的 南壓端和穿透端的典型佈局。圖6提供了 £朗呆護器件6〇〇的多個高 壓端和穿透端的佈局俯視圖。 如圖6所示，觸點6044和6〇4_2分別與低摻雜阱6〇6 ι和2 相連。低摻雜阱606-1和606-2位於基體602内。觸點604-1和604-2 糾606·!和6〇6_2的水平邊界上德點、齡2 和608-3分別與擴散區61(M、狐2和6则相連。觸點6〇8卜齡2 擎齡3也與基體6〇2相連。擴散區01()1、.2和跡3位於基體 内觸點6〇8_1、608-2和608-3分別延伸出擴散區61(Μ、61〇_2 的夂平邊界之外。低摻雜牌6064和6〇6 2的滚度級別與圖3 所不的低摻雜胖3〇2的濃度級別類似。擴散區6购、齡a和6则 的/辰度級別約爲圓3所示的擴散區細的濃度級別。 觸點604 1和低摻雜牌606]構成高愿端。觸‘點奶心2和低摻雜胖 也構成阿塵知。觸點608」、6〇8_2和6〇8_3，結合它們各自的擴 散區⑽-1、__2和购，各形成穿透端。在咖情況下，腳保 17 1307156 •護器件6GG的高壓端與穿透端之間生成ESD電流放電路捏。 ； 通過將圖6所示的高壓端和穿透端製造成長而薄的條狀，改盖 ESD保護功效。在ESD情況下，在理想的距軸，高壓端和穿透端的 佈局將高壓端和穿透端之關電流最姐。_地，對於狀的懸 觸發電壓’低摻雜胖60W和抓2的表面區域以及擴散區⑽“脱 和610-3的表面區域被最大化。當所施加的反向偏麗觸發了哪情況 時，沿著低摻雜阱606-1和606-2以及擴散區610-1、61〇_2和61〇 3 •的侧壁生成大電流放電路徑。 低摻雜牌606-1和606-2的端部分別延伸到觸點6〇4]和6〇4 2的 垂直邊界之外。擴散區跡卜刪和01〇_3的端部也分別延伸到觸 點刪、608-2和购的邊界之外。這種佈局將低播料购和 齡2以及擴散區ό1(Μ、01〇_2和01〇_3端部的傳導作用最小化。反過 來’保護器件的縫端與穿透端之間形成的電流放電路徑受 政應的衫響更小，其巾邊緣效應可導致電流不均自。 \圖7示出了根據本發明、提供ESD職的ESD保護器件的高壓 端的、低摻雜_示例性摻雜剖面圖。圖7所示的低摻_皮分成3 個摻雜區。摻雜區702位於掺雜_中央，並與觸點7〇4相連。推雜 E 7〇2有相對較高的摻雜物濃度。摻雜區7〇8包圍摻雜區702。摻雜 [观的摻雜物濃度低於摻雜㈣2的摻雜物濃度。摻雜區刑包圍 二1亚由基體712構成邊界。捧雜區710的摻雜物淚度低於摻 4區708的摻雜物漢度。 枱雜& 702、708和71〇内連續降低的摻雜物濃度構成掺雜梯度。 18 1307156 :摻雜區7〇2内的高摻雜物濃度使低摻_ 7〇2與觸點7〇4之間的接觸 .電阻較低。 不論低摻雜阱的内部（也就是摻雜區702和7〇8)的摻雜濃度如 何，低摻賴的周圍（也就是摻雜區71〇)摻雜濃度較低。如果低換 雜解的周圍保持較低的摻雜濃度，則可實現摻雜剖面而不是圖7所示 的不例性剖面。絲構成高壓端的低摻賴的觸摻雜濃度較低這 保證低摻雜味邊界上的（也就是，摻雜區71〇與基體712之間的邊界） 蠢祀結適用於高麗設備。 在本發明的-個方面，摻雜區7〇2是濃度級別大於㈣口她3的 常規摻雜擴散區’摻雜區7〇8是濃度級別約爲1()lw的常規換雜， 摻雜區710是是濃度級別約爲刪/cm3的低摻雜牌。在本發明的另一 方面，摻雜區702的濃度級別小於或等於lxl〇2W，推雜區的濃 度級別介於ww與7xl0n/cm3之間，摻雜區71〇的濃度級別小 於或等於8xl〇16/cm3。 籲圖8A、8B和8C示出了根據本發明、提供咖保護的聊器子 的穿透端的、擴舰的典师雜勤。根據本發明，提供娜輸 ESD器件不要求第一端子的擴散區是低摻雜胖。另外，根據本發明， 提供娜保_咖_要求擴散區她深的接面深度。因此’ ^據她，細蝴胸她__嫩可在較寬辦 圍内變化’以提供ESD保護。 圖从示出了穿透端，它有分成三個摻雜區的擴散區。換雜區肌 位於擴散區的中心，與觸點叫目連。摻雜區難的接雜濃度_ 1307156 :高。摻雜議包咖隨。摻㈣_的摻雜濃度低於換雜區 • 802的摻雜濃度。摻雜區㈣包圍摻雜區舰並由基體8 摻雜區810的摻雜物濃度低於摻雜區8〇8的換雜物濃度。換雜區. 808和⑽連續降低的摻雜物濃度構成摻雜梯度。觸點撕伸出擴散 區的邊界之外’也與基體812相連。摻雜區8〇2内的高推雜物濃度使 擴散區與觸點804之間的接觸電阻較低。摻雜區8〇2、8⑽和⑽的濃 度級別分別與圖7所示的摻雜區702、7〇8和71〇的濃度級別（和類型） 圖8B示出了穿透^’匕有包括常規摻雜牌的擴散區。圖犯示出 的擴散區有兩個摻雜區，雜區814位於擴散區的中心，且與觸點816 相連。摻雜區814有相雌高的摻雜濃度，雜區818包圍摻雜區814 並由基體812構成邊界。觸點816伸出擴散區的邊界之外，也與基體 812相連。摻雜區814内的高摻雜物濃度使擴散區與觸點816之間的 接觸電阻較低^摻雜區814可以是常規的摻雜擴散區，摻雜區818可 鲁^是常規的摻雜阱。 圖8C示出了穿透端，它有擴散區，所述擴散區是常規的摻雜擴 政區。圖8C示出的擴散區有摻雜區82〇。摻雜區82〇位於擴散區的中 “且與觸點822相連。觸點822伸出擴散區的邊界之外，也與基體 > 812相連。 圖8A、8B和8C表明，根據本發明，提供ESD保護的ESD器件 的牙透端的擴散區可以是低摻雜阱（也就是，圖8A)、常規掺雜阱（圖 8B)或常規的摻雜擴散區（也就是，圖8C)。 20 1307156 ：圖9A 9B和9C分別示出了圖8A、8B^ ，變化。圖9A、9b^9 和8C所不的牙透端可能 基體偏置觸·_與擴散二2相基體偏置觸點9〇4。 擴散區9〇2内的換雜物極性與編12 _二：體812内。 基體8!2,擴散區902的換 :摻雜物極性相同。相對於 使基體偏置觸點904錢體 區9〇2的高摻雜物濃度 細繼。4細糊_!喻，心改善了基 所τ基體偏置觸點904通過導體9〇6與觸點9〇8相連。 細偏置觸點904提供偏置·。觸點9〇8位於摻雜區 8〇2、8〇8和810卿成的擴散區之上。觸謂用來使摻雜區802、 8〇8和810所形成的擴散區偏置，而基體偏置觸點9〇4用來使擴散區 偏置。不必將觸點908與基體812相連，因爲基體偏置觸點9〇4 用來使基體812偏置。 如圖9Β所示，觸點910位於摻雜區814和818所形成的擴散區 .上。類似地’ ® 9C所示的觸點912位於擴散區82〇之上。不必將 觸點910和912與基體812相連，因爲基體偏置觸點9〇4用來使基體 812偏置。通過爲圖9Β和9C所示的穿透端添加擴散區9〇2和基體偏 置觸點904，改善基體812的偏置。 . 圖10示出了 ESD保護器件1000，它結合了圖9Α、9Β和9C所 -不的附加基體偏置觸點。根據本發明，ESD保護器件1000爲高壓設 備提供ESD保護。ESD保護器件1〇〇〇包括低摻雜阱1〇〇2。低摻雜畔 1〇〇2位於基體1006内。低摻雜阱1002與觸點1〇〇4相連。低摻雜啡 21 1307156 .1002和觸點10〇4共同構成ESD保護器件1000的高壓端。 • 如圖10進一步所示’ ESD保護器件1〇〇包括擴散區1008。擴散 區1008内的摻雜物極牲與低摻雜阱1〇〇2内的摻雜物極性相同。擴散 區1008位於基體1006内’且與觸點1010相連。觸點1010通過導體 1012與觸點1014相連。觸點1014與擴散區1〇16相連。擴散區1〇16 内的摻雜物極性與基體1〇〇6内的摻雜物的極性相同。但是，擴散區 扣16的摻雜物濃度比基體1016高。 I擴散區麵和觸點1〇1〇共同構成ESD保護器件誦㈣透端。 擴政區1016内的南摻雜物濃度使基體1〇〇6的連接電阻較低。因此擴 散區1016爲偏置提供了改進的導電路徑，該路徑從esd保護器件⑴⑻ 的穿透端至基體1006。 在正常工作中，ESD保護器件麵被反向偏置。當反向偏置電 壓超過咖保護器件❼誦輯D觸發電壓時儀保護器件聊 將會提供介於觸點聰和觸點麵之間的放電路徑。㈣保護器件 謇〇〇0的這種特性提供了反向偏置的ESD放電保護。 山EJ3保護器件麵還提供了正向偏置放電保護。當施加到高壓 T和穿透端的賴被正触置時，錄_職和絲腦之間形 =正:偏置的Pn結二極體。擴㈣刪的摻雜喊雜高，這改^ 1哭件Γ咖和基體腦所形成的Pn結的正向偏置。當咖保 ^這樣l正向偏置時’觸點_與舰1G14之嶋放電路 ，、 歸讀提供改進的正向偏置ESD放電保護。 雖然以上描述了本發明的各實施例，但是應該理解，它們用作示 22 1307156 :例而不疋限制。本技術領域的人將會明白，可不脫離本發明的實質和 :扼圍做出各種形式和細節上的變化。因此只應根據以下的權利要求 及其等同條件來限定本發明。 【圖式簡單說明】 圖1A不出了摻雜轉體器件’它帶有常規的、低擊穿電壓 的摻雜解。 圖1B不出了向圖1A中所示的摻雜半導體器件施加反偏壓時，摻雜半 導體器件的特性。 ^ τ出了摻雜半導體&件’它帶有常規的、高擊穿電壓的摻雜拼。 圖犯不出了向圖2八中所示的摻雜半導體器件施加反偏廢時，摻雜 導體器件的特性。 ^示出了本發明的ESD保護器件，它可爲高壓設備提供挪保護。 Θ 4不出了向圖3中所示的咖保護器件施加反偏壓時働保 件的特性。 j 5不出了在ESD情況下’圖3所示的ESD保護器件的特性。 $6示出了本發明㈣保護器件的高壓端和穿透端的典型佈局。 不出了本發日保護器件的高壓端的、低摻雜_示例性摻雜 剖面圖。 夕雜 圖9;:B和9C分別示出了圖8A、8B和8C中所示的穿透端的各種

示出了合併了圖9A、9B和9C 所示的附加基體偏置接觸的

ESD 23 1307156 保護器件。 【主要元件符號說明】 —摻雜半導體器件 100 摻雜阱 102 摻雜基體 104 損耗區 106 摻雜半導體器件 200 低摻雜阱 202 低摻雜基體 204 損耗區 206 ESD保護器件 300 低摻雜阱 302 點 304 基體 308 擴散區 310 觸點 312 損耗區 316 ESD保護器件 600 基體 602 觸點 604-1、604-2 低摻雜阱 606-1 ' 606-2 觸點 608-1 、608-2、608-3 擴散區 610-1 、610-2、610-3 摻雜區 702 觸點 704 #雜區 708 摻雜區 710 基體 712 摻雜區 802 觸點 804 摻雜區 808 摻雜區 810 基體 812 .摻雜區 814 觸點 816 _摻雜區 818 摻雜區 820 觸點 822 擴散區 902 基體偏置觸點 904 導體 906 24 1307156 觸點 908 觸點 910'912 ESD保護器件 1000 低換雜解 1002 觸點 1004 基體 1006 擴散區 1008 觸點 1010 導體 1012 觸點 1014 擴散區 1016 25

Claims (1)

1307156 .十、申請專利範圍： 1、一種靜電放電器件，其特徵在於，包括： ' 基體； 在所述基體上形成的低摻雜阱，其具有第一觸點； 以及在所絲體上軸賴散區，其具有與所絲翻接觸的第 二觸點； -中所述基體具有與低摻贿的摻雜物減以及擴散區的換雜物 •極性相反的摻雜物極性。 2、 如申請專利範，項所述之靜電放電器件，其中：所述低捧㈣ 和擴散區之間的距離決定了靜電放電器件的觸發電壓。 3、 如申請專利範圍第2項所述之靜電放電器件，其中：當向所述低捧 4 加反偏料，輯低摻轉舆絲之_成損耗區。 器件，其中：所述損耗區的 4、 如申请專利乾圍第3項所述之靜電放電 寬度隨著反偏電壓的增長而增長。 儀^、一種靜電放電器件，其特徵在於，包括： 基體； 在所述基體上形成的低摻雜阱，复呈^ 、有第一觸點· 在所述基體上形成的第一擴散區，其具 ， 在所述基體上形成的第二擴散區，其具==觸點； 其中所述基體和第二擴散區具有與所述編ς觸點二 摻雜物極性相反的摻雜物極性。 啡和第一擴散區的 6、如申請專利範圍第5項所述之靜電 所述低摻雜啤 电風兒态件，其中： 26 1307156 7 和第一擴散區之間的距離決定了 一種製造靜電放電器件的方法， 製造基體； 靜電放電器件的觸發電壓 其特徵在於，包括： 在所述基體上製造與第一觸點相連的低摻 =在:述基體上製造與第二觸點相連的擴散區;其中所述基體 擴散區的摻雜物極性相反。肖低摻雜_摻_極性以及 籲β、如申請專利範圍第7項所述之 /、中·所述低摻雜阱和擴散區 之間的距離決定了靜電放電器件的觸發電塵。 ’、 9、 -種製造靜f放電器件的方法，其特徵在於，包括： 製造基體； 在所述基體上製造與第-觸點相連的低換雜胖； 以及在所絲體上製造與第二觸點相連的第—擴散區；以及 在所述基體上製造與第三觸點相連的第二擴散區，其中所述基體 和第二擴散區的摻雜物極性與低摻雜牌和第一擴散區的捧雜^極 性相反。 10、 如中請專利範圍第9項所述之方法，其中：所述低摻雜牌和第一 擴散區之間的距離決定了靜電放電器件的觸發電壓。 27