专利名称：静电放电保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种静电放电保护装置，特别涉及一种高压组件的静电放电保护装置。
背景技术：
栅接地(gate-ground)N型(ggN)或P型(ggP)金属氧化物半导体(MOS)的结构，一般应用在深次微米的集成电路的静电放电保护的装置组件，其主要特征在于其寄生双极(bipolar)组件特性，当瞬间高电压发生时，其寄生双极将被触发而适当地导引其高电压所产生的高电流至Vss或Vdd。
图1所示为一般应用在高压组件中供做静电放电保护的栅接地N型或P型金属氧化物半导体的线路结构示意图。静电放电保护装置，例如ggNMOS 115，其栅极与一输入端，例如源极或漏极接地，其另一端与内部电路113则接至一工作电压。当有一瞬间正向高电压时，会激活ggNMOS 115中的寄生双极组件，使高电流导引至Vss。图2所示则为图1的应用原理。当一静电放电事件发生在一输入端的垫(pad)时，ggNMOS 115将被触发，并进入骤转区域(snapback region)，在此骤转区域中，ggNMOS 115将夹持横跨其本身的一低电位电压并维持一高电流，因此静电放电电流可有效地导引出去。
然而，由于高压组件是使用在高压的环境操作下，而用在高压组件的静电放电保护装置是设计在静电放电攻击时能够被触发。但若输入/输出端同时有正和负操作电压时，通常的静电放电保护无法保护到所有的输入/输出端。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种静电放电保护装置，确保保护到所有的输入/输出端，利用金属氧化物半导体的加入在静电放电保护装置，避免同时受到正负电压的攻击。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案，一种静电放电保护装置，用在保护具有一正电压输出端与一负电压输出端的一内部电路，其包含两个金属氧化物半导体。其一的一端连接至一正工作电压，另一端与栅极接地，且其底材连接至接地的一端。另一金属氧化物半导体的一端接地，栅极与另一端连接至一负工作电压，且两端相连接，其底材亦连接至连接负工作电压的一端。
图1为通常供做静电放电保护的栅接地N型或P型金属氧化物半导体的线路装置示意图。
图2则为图1的应用原理。
图3为本发明的一实施例供做静电放电保护的线路装置示意图。
图4为本发明的另一实施例的静电放电保护的线路装置示意图。
图5为根据本发明的另一实施例的静电放电保护的电路示意图。
图6为本发明的一实施例供做静电放电保护的剖面示意图。
图7为本发明的一实施例供做静电放电保护的剖面示意图。
标号说明10输入端12P型金属氧化物半导体内部电路N型金属氧化物半导体15金属氧化物半导体16P型金属氧化物半导体17金属氧化物半导体18N型金属氧化物半导体21金属氧化物半导体23金属氧化物半导体25二极管27二极管110输入端112电阻113内部电路115ggNMOS117ggPMOS具体实施方式
参照图3所示，静电放电保护装置包含两个金属氧化物半导体15与17，例如N型金属氧化物半导体。金属氧化物半导体15的一端a1，例如源极或漏极，连接一用以提供正电压的工作电压，另一端a3，例如源极或漏极，与栅极a2接地，且其底材与接地的另一端a3连接，其作用如同一二极管。金属氧化物半导体17的一端b1，例如源极或漏极接地，栅极b2与另一端b3，例如源极或漏极，连接一用以提供负电压的工作电压，且其底材与连接的另一端b3连接，且金属氧化物半导体17的两端b1与b3相连接，其作用如同电阻。
另一方面，一内部电路13亦分别与供应正、负电压的工作电压垫及接地垫相连接。内部电路13可接收-12至0伏特的输入端及0至12伏特的输入端。内部电路13包含两个N型金属氧化物半导体14与18，及P型金属氧化物半导体12与16。P型金属氧化物半导体12与N型金属氧化物半导体14的栅极连接至0至12伏特的输入端，且一端共同连接可输出0至12伏特至一输出端垫。其次，P型金属氧化物半导体12、16的栅极连接至0至-12伏特的输入端，且一端共同连接可输出0至-12伏特至一输出端垫。P型金属氧化物半导体12、16与N型金属氧化物半导体14的一端皆与底材相连接，形成二极管的功能。N型金属氧化物半导体18则更包含两端相连接，形成一电阻功能。
根据上述，当输出/输入端受到静电袭击时，无论是正操作电压的输出/输入端，或是负操作电压的输出/输入时，其所产生的大量过剩电流均可均由适当的信道顺利排出至正、负工作电压处或接地处。
图4所示为根据本发明的另一实施例的静电放电保护装置。参照图4，其中金属氧化物半导体15与17的连接与作用和图3相同，且内部电路13中的所有组件，例如两个N型金属氧化物半导体14与18，及P型金属氧化物半导体12与16亦与图3中相同。然而，在此实施例中，静电放电保护装置更包含另外两个金属氧化物半导体21与23，例如N型金属氧化物半导体。对在金属氧化物半导体21而言，其一端c1，例如源极或漏极，连接用以提供正电压的工作电压，另一端c3，例如源极或漏极，则连接至内部电路13中的0至-12伏特的输出端。再者，其栅极c2则与一端c3相连接，其作用如同一二极管。类似的，对在金属氧化物半导体23而言，其一端d3，例如源极或漏极，连接用以提供负电压的工作电压，栅极d2与d3相连接，另一端d1则连接至内部电路13中的0至12伏特的输出端，其作用亦如同一二极管。
图5为根据本发明的另一实施例的电路示意图。与图4类似的，但以两个二极管25与27取代图4中的金属氧化物半导体21与23，但其作用与金属氧化物半导体21与23相同。
图6所示为图4中实施例的静电放电保护装置的金属氧化物半导体21与23的剖面示意图。P型底材30中形成两个N型阱32。P型底材30表面下则形成隔离组件34，在两相邻隔离组件34间则为N型重掺杂区36，P型底材30的隔离组件34上则一导电结构38。在操作时，例如静电放电攻击发生在负电压输入端与正工作电压端的间时，需要触发两个寄生双极晶体管，当本实施例加入一并联的N型金属氧化物半导体时，应用CMOS工艺中一般的阱浓度控制，即可达到适当的触发电压在静电放电保护的结构中。
图7所示为图4中实施例的静电放电保护装置的二极管25与27的剖面示意图。P型底材40中具有一深N型阱44，深N型阱44上方则为P型阱42，其两侧为N型阱46。类似图6的，当本实施例加入一并联的二极管时，应用CMOS工艺中一般的阱浓度控制，即可达到适当的触发电压在静电放电保护的结构中。
要说明的是，上述实施例虽以+12或-12伏特说明，但本发明不限于此，只要为高压组件，即大于5伏特操作电压的高压组件应用，均在本发明范围内。
以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。
权利要求
1.一种静电放电保护装置，用于保护具有一正电压输出端与一负电压输出端的一内部电路，其特征在于该静电放电保护装置包括一第一金属氧化物半导体，该第一金属氧化物半导体的一第一端连接至一正工作电压，一第二端与一第一栅极接地，且一第一底材连接至该第二端；及一第二金属氧化物半导体，该第二金属氧化物半导体的一第三端接地，一第二栅极与一第四端连接至一负工作电压，且该第三端连接至该第四端，且一第二底材连接至该第四端。
2.根据权利要求1所述的静电放电保护装置，其特征在于所述第一金属氧化物半导体是为一N型金属氧化物半导体。
3.根据权利要求1所述的静电放电保护装置，其特征在于所述第二金属氧化物半导体是为一N型金属氧化物半导体。
4.根据权利要求1所述的静电放电保护装置，其特征在于还包含并联一第三金属氧化物半导体，所述第三金属氧化物半导体的一第五端连接至该正工作电压，一第六端与第三栅极连接至负电压输出端。
5.根据权利要求4所述的静电放电保护装置，其特征在于所述第三金属氧化物半导体是为一N型金属氧化物半导体。
6.根据权利要求4所述的静电放电保护装置，其特征在于还包含并联一第四金属氧化物半导体，所述第四金属氧化物半导体的一第七端连接至该正电压输出端，一第八端与第四栅极连接至负工作电压。
7.根据权利要求6所述的静电放电保护装置，其特征在于所述第四金属氧化物半导体是为一N型金属氧化物半导体。
8.根据权利要求1所述的静电放电保护装置，其特征在于还包含并联一第一二极管，所述第一二极管的一第五端连接至该正工作电压，一第六端连接至负电压输出端。
9.根据权利要求8所述的静电放电保护装置，其特征在于还包含并联一第二二极管，所述第二二极管的一第七端连接至该正电压输出端，一第八端连接至负工作电压。
全文摘要
本发明提供一种静电放电保护装置，用于保护具有一正电压输出端与一负电压输出端的一内部电路，其包含两个金氧半导体。其一的一端连接至一正工作电压，另一端与栅极接地，且其底材连接至接地的一端。另一金氧半导体的一端接地，栅极与另一端连接至一负工作电压，且两端相连接，其底材亦连接至连接负工作电压的一端。
文档编号H01L23/60GK1787320SQ20041008939
公开日2006年6月14日 申请日期2004年12月10日 优先权日2004年12月10日
发明者高荣正, 黄圣扬 申请人:上海宏力半导体制造有限公司