专利名称：双向硅控整流器静电防护元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种双向硅控整流器(SCR， Silicon Controlled Rectifier)静电防 护元件(ESD， Electro-Static Discharge device)，特别是指一种可在正负电压端反接时 或正电压端接触到负电压时仍能提供防护的静电防护元件。
背景技术：
集成电路中经常需要使用到静电防护元件，在电路对外接脚处接收到过高电压时 先行放电，以避免损害电路内部元件。静电防护元件的其中一种作法是使用硅控整流器，如 图1所示，在P型基体100上设置N型井区11与P型井区21，在N型井区11内设置高浓度 P+掺杂区13与N+掺杂区15、在P型井区21内设置高浓度P+掺杂区23与N+掺杂区25， 构成图标的硅控整流器，其中由P+掺杂区13经N+掺杂区15、N型井区11至P型井区21 构成PNP晶体管，而由N型井区11经P型井区21至N+掺杂区25构成NPN晶体管。对外 的连接垫PAD电连接至P+掺杂区13和N+掺杂区15，对外的接地垫GND电连接至P+掺杂 区23和N+掺杂区25，如此，当连接垫PAD接收到高电压时，可启动此硅控整流器，将电流导 引至接地垫GND排除。 然而，在某些应用状况如电池充电器中，使用者经常会误接正负电压端，亦即误将 接地垫GND连接至正电压，而将连接垫PAD接地。此时，上述现有技术将因顺向导通的二极 管产生过高的电流，而造成静电防护元件受损。 此外，上述现有技术中，当连接垫PAD接收到负电压时，由N+掺杂区15、 N型井 区11至P型基体100的接面二极管将会顺偏导通，造成自基板100抽取电流自连接垫PAD 流失的现象，不但耗损能量，且可能因此电流引发互锁效应(latch-up)，使电路内部元件 无法正常工作。 一般而言，静电防护元件在设计上并未预期连接垫PAD会接触到负电压， 但当电路用以推动电源电路中的功率晶体管开关时，即可能因功率晶体管开关的切换震荡 (switching ringing)而产生瞬间的负电压。 有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种可在连接垫PAD和接地 垫GND反接时、或连接垫PAD接触到负电压时，仍能提供防护的双向硅控整流器静电防护元 件。
发明内容
本发明目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种双向硅控整流器静电 防护元件。 为达上述目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种双向硅控整流器静电防护 元件，包含一个基体；位于该基体内的具有第一传导型态的第一井区，此井区为浮接；位 于该第一井区内的具有第二传导型态的第二与第三井区，此第二与第三井区彼此分离；位 于该第二井区内的具有第一传导型态的第一高浓度掺杂区和具有第二传导型态的第二高 浓度掺杂区；以及位于该第三井区内的具有第一传导型态的第三高浓度掺杂区和具有第二传导型态的第四高浓度掺杂区。 上述隔离式硅控整流器静电防护元件中，可在第一井区和第二井区及/或第三井
区的交界处设置另一高浓度掺杂区，此高浓度掺杂区可为第一或第二传导型态。或是，可在
第一井区内，距离第一井区和第二井区交界处一段预设距离处设置第一传导型态的另一高
浓度掺杂区，或在第一井区内，距离第一井区和第三井区交界处一段预设距离处设置第一
传导型态的另一高浓度掺杂区。或是，可在第二井区内，距离第一井区和第二井区交界处一
段预设距离处设置第二传导型态的另一高浓度掺杂区。或是，可在第三井区内，距离第一井
区和第三井区交界处一段预设距离处设置第二传导型态的另一高浓度掺杂区。 下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其
所达成的功效。
图1为现有技术的硅控整流器静电防护元件的剖面图
图2至图7标出本发明的数个实施例的剖面示意图。
图中符号说明
11N型井区13P+掺杂区15N+掺杂区21P型井区23P+掺杂区25N+掺杂区31N型井区32， 33P型井区34， 35N+掺杂区36， 37P+掺杂区100基体GND接地垫PAD连接垫
具体实施例方式
本说明书的图标均属示意，其维度并未完全按照比例绘示。 请参考图2与图3，其中显示本发明的第一个实施例。本实施例中，在基体内设置 一个浮接(floating)的N型井区31，且在N型井区31内设置了 P型井区32与33 ;P型井 区32与33内分别设置了高浓度P+掺杂区23与N+掺杂区25、和高浓度P+掺杂区13与N+ 掺杂区15。如图2所示，当连接垫PAD接收到高正电压时，由P+掺杂区13、P型井区33、N 型井区31、P型井区32、N+掺杂区25构成的PNPN硅控整流器将被触发，提供放电路径将高 电压所致电流导引排除。另一方面如图3所示，当接地垫GND接收到高正电压时，由P+掺 杂区23、P型井区32、N型井区31、P型井区33、N+掺杂区15构成的PNPN硅控整流器将被 触发，提供另一方向的放电路径将高电压所致电流导引排除。此外，如连接垫PAD或接地垫GND接触到负电压，该负电压也不致对电路造成影响。因此，无论连接垫PAD和接地垫GND 如何连接，本发明的静电防护元件均可充分提供静电防护功能。 图4显示本发明的另一个实施例。本实施例中，在N型井区31和P型井区32、33 的交界处分别设置了高浓度的N+掺杂区34、35。 N+掺杂区34、35的设置目的是调整静电 防护元件的触发电压。详言之，由N型井区31和P型井区32、33所构成的接面，其崩溃导 通所需的电压较高，例如约在40V左右；若提供N+掺杂34、35，则可透过N+掺杂区34、35和 P型井区32、33的接面有效降低崩溃电压至例如12-15V左右，使硅控整流器在较低的电压 即开始导通，启动静电防护功能。 图5显示与图4相似的实施例，本实施例中在N型井区31和P型井区32、33的交 界处设置高浓度的P+掺杂区36、37。 P+掺杂区36、37的设置目的同样是为了调整静电防 护元件的触发电压。由N型井区31和P+掺杂区36、37所构成的接面，同样可降低崩溃电 压，以提早启动静电防护功能。 图6显示本发明的另一个实施例。本实施例中，N+掺杂区34、35并非设置在N型 井区31和P型井区32、33的交界处，而是与其相距一段预设距离d。根据距离d的长度，可 将静电防护元件的触发电压适当调整至介于图2与图4之间的范围。 图7显示本发明的另一个实施例。本实施例中，P+掺杂区36、37并非设置在N型
井区31和P型井区32、33的交界处，而是与其相距一段预设距离d'。根据距离d'的长度，
可将静电防护元件的触发电压适当调整至介于图2与图5之间的范围。 以上已针对较佳实施例来说明本发明，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易
于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。在本发明的相同精神下，本领域技
术人员可以思及各种等效变化。例如，N+掺杂区34、35或P+掺杂区36、37并不一定需要 对称设置，而可仅设置其一 ；图6中，N+掺杂区34、35可以合而为一 ；或是，同时设置N+掺 杂区34、35之一和P+掺杂区36、37之一，等等。以上种种，均应包含在本发明权利要求书 的范围之内。
权利要求
一种双向硅控整流器静电防护元件，其特征在于，包含一个基体；位于该基体内的具有第一传导型态的第一井区，此井区为浮接；位于该第一井区内的具有第二传导型态的第二与第三井区，此第二与第三井区彼此分离；位于该第二井区内的具有第一传导型态的第一高浓度掺杂区和具有第二传导型态的第二高浓度掺杂区；以及位于该第三井区内的具有第一传导型态的第三高浓度掺杂区和具有第二传导型态的第四高浓度掺杂区。
2. 如权利要求1所述的双向硅控整流器静电防护元件，其中，该第一和第二高浓度掺 杂区可任意连接正电压、负电压、或接地。
3. 如权利要求1所述的双向硅控整流器静电防护元件，其中，该第三和第四高浓度掺 杂区可任意连接正电压、负电压、或接地。
4. 如权利要求l所述的双向硅控整流器静电防护元件，其中，还包含位于该第一井区 和该第二井区交界处的第五高浓度掺杂区。
5. 如权利要求4所述的双向硅控整流器静电防护元件，其中，该第五高浓度掺杂区为 第一或第二传导型态。
6. 如权利要求l所述的双向硅控整流器静电防护元件，其中，还包含位于该第一井区 和该第三井区交界处的第六高浓度掺杂区。
7. 如权利要求1所述的双向硅控整流器静电防护元件，其中，该第六高浓度掺杂区为 第一或第二传导型态。
8. 如权利要求l所述的隔离式硅控整流器静电防护元件，其中，还包含位于该第一井 区内，距离该第一井区和该第二井区交界处一段预设距离的第七高浓度掺杂区。
9. 如权利要求8所述的双向硅控整流器静电防护元件，其中，该第七高浓度掺杂区为 第一传导型态。
10. 如权利要求1所述的隔离式硅控整流器静电防护元件，其中，还包含位于该第一 井区内，距离该第一井区和该第三井区交界处一段预设距离的第八高浓度掺杂区。
11. 如权利要求io所述的双向硅控整流器静电防护元件，其中，该第八高浓度掺杂区为第一传导型态。
12. 如权利要求1所述的双向硅控整流器静电防护元件，其中，还包含位于该第二井 区内，距离该第一井区和该第二井区交界处一段预设距离的第九高浓度掺杂区。
13. 如权利要求12所述的双向硅控整流器静电防护元件，其中该第九高浓度掺杂区为 第二传导型态。
14. 如权利要求1所述的双向硅控整流器静电防护元件，更包含位于该第三井区内，距离该第一井区和该第三井区交界处一段预设距离的第十高浓度掺杂区。
15. 如权利要求14所述的双向硅控整流器静电防护元件，其中该第十高浓度掺杂区为 第二传导型态。
16. 如权利要求1所述的双向硅控整流器静电防护元件，其中该第一传导型态为N型而 第二传导型态为P型。
全文摘要
本发明提出一种双向硅控整流器静电防护元件，包含一个基体；位于该基体内的具有第一传导型态的第一井区，此井区为浮接；位于该第一井区内的具有第二传导型态的第二与第三井区，此第二与第三井区彼此分离；位于该第二井区内的具有第一传导型态的第一高浓度掺杂区和具有第二传导型态的第二高浓度掺杂区；以及位于该第三井区内的具有第一传导型态的第三高浓度掺杂区和具有第二传导型态的第四高浓度掺杂区。
文档编号H01L29/74GK101777554SQ20091000291
公开日2010年7月14日 申请日期2009年1月12日 优先权日2009年1月12日
发明者黄志丰 申请人:立锜科技股份有限公司