专利名称：静电保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种防止半导体集成电路被破坏的静电保护装置，该半导体集成电路破坏是由从半导体集成电路的外部向半导体集成电路的内部的静电放电现象及噪声输入现象、或从带电的半导体集成电路向半导体集成电路的外部的静电放电现象导致的。
背景技术：
在半导体集成电路中，为了对于施加在输入输出端子上的静电放电(ESD)或过电压(EOQ使得半导体集成电路内部不超过破坏电压(Vdes)而使用静电保护装置。作为静电保护装置而主要使用的装置，有二极管、晶闸管、MOS晶体管、双极晶体管寸。一般的晶闸管是图25所例示的构造，由于每单位面积的电流驱动能力较高，所以在用于静电保护装置的情况下具有能够减小半导体集成电路内的占有面积的优点。但是，在使用晶闸管的静电保护装置中，如图26所示的典型的V-I特性那样，一般保持电压 (holding voltage) (Vh)比半导体集成电路的电源电压(VDD)低，在半导体集成电路动作中、即对半导体集成电路施加了电源电压的状态下对晶闸管输入了噪声的情况下，晶闸管导通，在阳极端子与阴极端子间持续流过电流，引起闩锁(latch up)。引起闩锁的机理大体可以分为两种。第一种是因基板噪声(基板电流)带来的闩锁现象。第二种是因过电压带来的闩锁现象。上述两种现象都是因为在保持电压(Vh)比电源电压(VDD)低的情况下持续维持闩锁现象而发生。一般而言，第一种的因基板噪声带来的闩锁在电流模式的闩锁试验中被设定为耐电流，第二种的因过电压带来的闩锁在过电压法的试验中被设定为耐电压。在静电保护装置变为闩锁状态的情况下，只要不将半导体集成电路的电源切断， 就在静电保护装置中持续流过电流，发生因过电流带来的焦耳热，引起接合破坏或配线熔断，静电保护装置或半导体集成电路有被破坏的危险。因此，例如在专利文献1中记载有将静电保护装置的保持电压调整为电源电压以上的技术。在图27中表示专利文献1的构造图。构成半导体集成电路的静电保护装置900 的晶闸管的npn晶体管由η型阳极栅极高浓度杂质区域912、η型阱层908等形成集电极区域，由P型阴极栅极高浓度杂质区域918、ρ型阱层902、ρ型基板901等形成基极区域，由η 型阴极高浓度杂质区域906形成发射极区域。在该npn晶体管中，设在npn晶体管的基极区域的P型阴极栅极高浓度杂质区域918与npn晶体管的发射极区域的η型阴极高浓度杂质区域906之间的第一元件分离绝缘体903a的间隔A设定得比通常短。结果，由于npn晶体管的基极-发射极间的电阻值变低，使npn晶体管驱动的电压变高，能够使静电保护装置的保持电压也变高，能够提供不会因来自外部的噪声信号产生构成静电保护装置的晶闸管保持导通状态的闩锁的半导体集成电路的静电保护装置。这样，在使用晶闸管的静电保护装置中，为了避免闩锁，需要晶闸管的保持电压(Vh)为电源电压(VDD)以上的动作特性(要求1)。在使用晶闸管的静电保护装置的动作特性中，除此以外还有一些要求。例如，从保护半导体集成电路这一本来的目的出发，当然需要作为晶闸管的动作开始电压的触发电压(V )是作为保护的对象的半导体集成电路内部的破坏电压(Vdes)以下(要求2)。图观是表示在使用晶闸管的静电保护装置的V-I特性曲线中、受上述要求1、要求2制约的动作区域的图。使用晶闸管的静电保护装置通过在图观的用中空表示的区域内动作，能够将作为对象的半导体集成电路安全且可靠地保护。这样被制约的动作区域一般已知为使用晶闸管的静电保护装置的设计窗口。在先技术文献专利文献专利文献1 特开2002-261238号公报发明的概要发明所要解决的技术问题但是，在专利文献1中，为了应对上述要求1，通过调整构成晶闸管的静电保护装置的元件分离绝缘体的宽度，将晶闸管的保持电压调整为半导体集成电路的电源电压以上。因此，构成晶闸管的静电保护装置的尺寸具有依存于半导体集成电路的电源电压和工艺条件的问题。进而，关于用来应对上述要求2的具体的技术，也存在完全没有言及的问题。用来满足要求2的晶闸管的结构并不一定是显然的。
发明内容
本发明是为了解决上述以往的问题而做出的，目的是提供一种静电保护装置，该静电保护装置使用晶间管，具有不依存于半导体集成电路的电源电压和工艺条件而将保持电压调整为电源电压以上(对于要求1的改善了的应对)、此外将晶闸管的触发电压调整为半导体集成电路内部破坏的电压以下(对于要求2的应对)的适当的结构。有关本发明的一技术方案的静电保护装置，具备第一导电型的基板；形成在上述基板上的、与上述第一导电型不同的第二导电型的第一低浓度扩散区域及上述第一导电型的第二低浓度扩散区域；形成在上述第一低浓度扩散区域中并且相互电连接的上述第二导电型的第一高浓度扩散区域及上述第一导电型的第二高浓度扩散区域；形成在上述第二低浓度扩散区域中并且相互电连接的上述第一导电型的第三高浓度扩散区域及上述第二导电型的第四高浓度扩散区域；形成在上述第一低浓度扩散区域中的上述第一导电型的第五高浓度扩散区域；和形成在上述第二低浓度扩散区域中的上述第二导电型的第六高浓度扩散区域。这里，在上述静电保护装置中，上述第五高浓度扩散区域和上述第六高浓度扩散区域也可以电连接，此外，也可以还具备与上述第五高浓度扩散区域电连接的外部端子、和与上述第六高浓度扩散区域电连接的外部端子。通过这样的结构，能够将晶闸管的保持电压调整为电源电压以上，能够得到防止闩锁的效果。
此外，上述静电保护装置也可以还具备形成在上述第一低浓度扩散区域及上述第二低浓度扩散区域的某一个中并且与该一个低浓度扩散区域的导电型不同的导电型的第七高浓度扩散区域，上述第二高浓度扩散区域及上述第四高浓度扩散区域中的、导电型与上述第七高浓度扩散区域的导电型不同的一个与上述第七高浓度扩散区域电连接。通过这样的结构，能够得到通过将晶闸管的保持电压调整为电源电压以上而防止闩锁、并且能够使作为晶闸管的动作开始电压的触发电压成为半导体集成电路内部破坏的电压以下的效果。此外，本发明的一技术方案的静电保护装置，具备第一导电型的基板；形成在上述基板上的、与上述第一导电型不同的第二导电型的第一低浓度扩散区域及上述第一导电型的第二低浓度扩散区域；形成在上述第一低浓度扩散区域中并且相互电连接的上述第二导电型的第一高浓度扩散区域及上述第一导电型的第二高浓度扩散区域；形成在上述第二低浓度扩散区域中并且相互电连接的上述第一导电型的第三高浓度扩散区域及上述第二导电型的第四高浓度扩散区域；形成在上述第一低浓度扩散区域及上述第二低浓度扩散区域的某一个中、与该一个低浓度扩散区域的导电型不同的导电型的第七高浓度扩散区域; 上述第二高浓度扩散区域及上述第四高浓度扩散区域中的、导电型与上述第七高浓度扩散区域的导电型不同的一个与上述第七高浓度扩散区域电连接。通过这样的结构，能够得到使作为晶闸管的动作开始电压的触发电压成为半导体集成电路内部破坏的电压以下的效果。此外，在上述静电保护装置中，也可以是，上述第一导电型是P型，上述第二导电型是N型，上述第一高浓度扩散区域和上述第二高浓度扩散区域与高电位连接，上述第三高浓度扩散区域和上述第四高浓度扩散区域与低电位连接，此外，也可以是，上述第一导电型是N型，上述第二导电型是P型，上述第一高浓度扩散区域和上述第二高浓度扩散区域与低电位连接，上述第三高浓度扩散区域和上述第四高浓度扩散区域高电位连接。此外，上述静电保护装置也可以还具备与上述第五高浓度扩散区域与上述第六高浓度扩散区域的连接点电连接的外部端子。通过这样的结构，能够得到能够从外部控制晶闸管的保持电压、并且能够使作为晶闸管的动作开始电压的触发电压成为半导体集成电路内部破坏的电压以下的效果。此外，在上述静电保护装置中，也可以是，上述第五高浓度扩散区域与上述第六高浓度扩散区域经由电阻元件电连接。通过这样的结构，能够得到能够通过电阻控制晶闸管的保持电压、并且能够使作为晶闸管的动作开始电压的触发电压成为半导体集成电路内部破坏的电压以下的效果。此外，有关本发明的一技术方案的显示装置具备根据从外部输入的1个以上的信号控制信号线和扫描线的控制电路、信号线驱动电路、扫描线驱动电路、和1个以上的上述静电保护装置，上述静电保护装置的上述第五高浓度扩散区域和上述第六高浓度扩散区域电连接。此外，在上述显示装置中，上述静电保护装置也可以安装在上述控制电路、上述信号线驱动电路、及上述扫描线驱动电路中的任何1个以上中。通过这样的结构，能够得到对于在显示装置中发生的静电放电(ESD)或过电压 (EOS)能够防止半导体集成电路的破坏的效果。此外，关本发明的一技术方案的显示装置具备根据从外部输入的1个以上的信号控制信号线和扫描线的控制电路、信号线驱动电路、扫描线驱动电路、和1个以上的静电保护装置，上述静电保护装置具有与上述第五高浓度扩散区域电连接的外部端子、和与上述第六高浓度扩散区域电连接的外部端子，上述静电保护装置安装在上述控制电路、上述信号线驱动电路、及上述扫描线驱动电路中的任何1个以上中，上述静电保护装置的上述两个外部端子经由设在上述显示装置上的1个以上的电阻元件连接。通过这样的结构，在显示装置中能够得到能够通过安装在显示装置内的电阻控制晶闸管的保持电压、并且能够使作为晶闸管的动作开始电压的触发电压成为半导体集成电路内部破坏的电压以下的效果。发明的效果有关本发明的静电保护装置的一技术方案，具备第一导电型的基板；形成在上述基板上的、与上述第一导电型不同的第二导电型的第一低浓度扩散区域及上述第一导电型的第二低浓度扩散区域；形成在上述第一低浓度扩散区域中并且相互电连接的上述第二导电型的第一高浓度扩散区域及上述第一导电型的第二高浓度扩散区域；形成在上述第二低浓度扩散区域中并且相互电连接的上述第一导电型的第三高浓度扩散区域及上述第二导电型的第四高浓度扩散区域；形成在上述第一低浓度扩散区域中的上述第一导电型的第五高浓度扩散区域；形成在上述第二低浓度扩散区域中的上述第二导电型的第六高浓度扩散区域；通过这样的结构，通过将晶闸管的保持电压(Vh)调整为电源电压以上能够防止闩锁。此外，本发明的一技术方案的静电保护装置，具备第一导电型的基板；形成在上述基板上的、与上述第一导电型不同的第二导电型的第一低浓度扩散区域及上述第一导电型的第二低浓度扩散区域；形成在上述第一低浓度扩散区域中并且相互电连接的上述第二导电型的第一高浓度扩散区域及上述第一导电型的第二高浓度扩散区域；形成在上述第二低浓度扩散区域中并且相互电连接的上述第一导电型的第三高浓度扩散区域及上述第二导电型的第四高浓度扩散区域；形成在上述第一低浓度扩散区域及上述第二低浓度扩散区域的某一个中、与该一个低浓度扩散区域的导电型不同的导电型的第七高浓度扩散区域; 上述第二高浓度扩散区域及上述第四高浓度扩散区域中的、导电型与上述第七高浓度扩散区域的导电型不同的一个与上述第七高浓度扩散区域电连接。通过这样的结构，通过这样的结构，能够得到使作为晶闸管的动作开始电压的触发电压(Vtk)成为半导体集成电路内部破坏的电压(Vdes)以下的效果。进而，通过组合上述结构，能够得到两者的效果。
图1是本发明的第一实施方式中的静电保护装置的构造图。图2是本发明的第一、六实施方式中的V-I特性曲线图。图3是本发明的第一实施方式中的静电保护装置的等价电路图。图4是本发明的第二实施方式中的静电保护装置的构造图。图5是本发明的第二、三的实施方式中的V-I特性曲线图。图6是本发明的第二实施方式中的静电保护装置的等价电路图。
图7是本发明的第三实施方式中的静电保护装置的构造图。图8是本发明的第三实施方式中的静电保护装置的等价电路图。图9是本发明的第四实施方式中的静电保护装置的构造图。图10是本发明的第四、五的实施方式中的V-I特性曲线图。图11是本发明的第四实施方式中的静电保护装置的等价电路图。图12是本发明的第五实施方式中的静电保护装置的构造图。图13是本发明的第五实施方式中的静电保护装置的等价电路图。图14是本发明的第六实施方式中的静电保护装置的构造图。图15是本发明的第六实施方式中的静电保护装置的等价电路图。图16是本发明的第七实施方式中的静电保护装置的示意图。图17是本发明的第八实施方式中的静电保护装置的示意图。图18是本发明的第九实施方式中的静电保护装置的构造图。图19是本发明的第九实施方式中的静电保护装置的等价电路图。图20是本发明的第十实施方式中的静电保护装置的构造图。图21是本发明的第十实施方式中的静电保护装置的等价电路图。图22是本发明的第十一实施方式中的显示装置的示意图。图23是本发明的第十二实施方式中的静电保护装置的构造图。图M是本发明的第十二实施方式中的静电保护装置的等价电路图。图25是一般的晶闸管的构造图。图沈是一般的晶闸管的V-I特性曲线图。图27是以往的静电保护装置的构造图。图观是表示使用晶闸管的静电保护装置的受制约的动作区域的图。
具体实施例方式以下，参照附图对用来实施本发明的形态进行说明。另外，在实施方式中赋予相同标号的构成单元进行同样的动作，所以有省略再次的说明的情况。(实施方式1)图1是本实施方式1的使用晶闸管的静电保护装置101的构造图。图2是本实施方式1的静电保护装置101的V-I特性曲线图。图3是本实施方式1的静电保护装置101的等价电路图。另夕卜，在图3中，除了构成晶闸管的PNP双极晶体管Ql及NPN双极晶体管Q2以夕卜， 还表示了由图1的结构形成的寄生元件的一部分。例如，图3所示的PNP双极晶体管Q3及 NPN双极晶体管Q4是在图1的结构中追加的寄生元件的一部分。在图3中，作为各双极晶体管的基极、集电极、发射极发挥功能的图1的部分用图 1的对应的标号表示。在图1中，静电保护装置101具备第一导电型的基板1、形成在基板1上的与上述第一导电型不同的第二导电型的第一低浓度扩散区域2及上述第一导电型的第二低浓度扩散区域3、形成在第一低浓度扩散区域2中并且相互电连接的上述第二导电型的第一高浓度扩散区域4及上述第一导电型的第二高浓度扩散区域5、形成在第二低浓度扩散区域3中并且相互电连接的上述第一导电型的第三高浓度扩散区域9及上述第二导电型的第四高浓度扩散区域8、形成在第一低浓度扩散区域2中的上述第一导电型的第五高浓度扩散区域6、和形成在第二低浓度扩散区域3中的上述第二导电型的第六高浓度扩散区域7。 第五高浓度扩散区域6和第六高浓度扩散区域7在静电保护装置101内电连接。在图1中，第一导电型作为一例是P型，第二导电型作为一例是N型。第一导电型的基板1对应于hub、第二导电型的低浓度扩散区域2对应于漸ell、第一导电型的低浓度扩散区域3对应于Pwell。静电保护装置101的外部端子21、22分别连接在高电位(例如电源电压VDD)及低电位(例如接地电压GND)上。另外，在本说明书中，所谓高浓度扩散区域、低浓度扩散区域，是由一般的半导体工艺形成的、以不同的浓度扩散有杂质的区域，高、低是指高浓度扩散区域、低浓度扩散区域中的杂质浓度的相对的差。对如以上那样构成的实施方式1的静电保护装置101，以下说明其动作。现有技术的晶闸管是图25的结构，表示图沈的V-I特性。这里，VDD是半导体集成电路的电源电压，Vh是晶闸管的保持电压，Vteg是晶闸管的动作开始电压，Vdes表示半导体集成电路内部破坏的电压。图25的结构的晶闸管如图沈所示，由于保持电压Vh比电源电压VDD低、晶闸管的动作开始电压Vtk比半导体集成电路内部破坏的电压Vdes高，所以在使用晶闸管作为静电保护装置的情况下，半导体集成电路内部发生因过电压带来的破坏，或在作为静电保护装置的晶闸管内部中引起闩锁、因为由过电流产生的焦耳热引起接合破坏或配线熔断。但是，根据图1所示的实施方式1的静电保护装置101，由图3可知，通过从Q3、Q4 的电荷的注入，在第二导电型的低浓度扩散区域2与第一导电型的低浓度扩散区域3之间生成某种大小的电位差。因此，即使外部端子21、22间的电压较大，Ql及Q2也能够截止。 结果，V-I特性如图2所示，保持电压Vh变得比电源电压VDD高，能够防止闩锁。如以上这样，根据本实施方式，除了一般的晶闸管构造以外，还设置第五高浓度扩散区域6和第六高浓度扩散区域7，通过将第五高浓度扩散区域6与第六高浓度扩散区域7 电连接，能够防止闩锁。(实施方式2)图4是本实施方式2的使用晶闸管的静电保护装置102的构造图。图5是本实施方式2的静电保护装置102的V-I特性曲线图。图6是本实施方式2的静电保护装置102的等价电路图。另夕卜，在图6中，除了构成晶闸管的PNP双极晶体管Ql及NPN双极晶体管Q2以夕卜， 还表示了由图4的结构形成的寄生元件的一部分。例如，图6所示的PNP双极晶体管Q5是在图4的结构中追加的寄生元件的一部分。在图6中，作为各双极晶体管的基极、集电极、发射极发挥功能的图4的部分用图 4的对应的标号表示。在图4中，静电保护装置102具备第一导电型的基板1、形成在基板1上的与上述第一导电型不同的第二导电型的第一低浓度扩散区域2及上述第一导电型的第二低浓度扩散区域3、形成在第一低浓度扩散区域2中并且相互电连接的上述第二导电型的第一高浓度扩散区域4及上述第一导电型的第二高浓度扩散区域5、形成在第二低浓度扩散区域 3中并且相互电连接的上述第一导电型的第三高浓度扩散区域9及上述第二导电型的第四高浓度扩散区域8、和形成在第一低浓度扩散区域2中的上述第一导电型的第七高浓度扩散区域10，第七高浓度扩散区域10、第三高浓度扩散区域9和第四高浓度扩散区域8电连接。这里，第一导电型作为一例是P型，第二导电型作为一例是N型。第一导电型的基板1对应于hub，第二导电型的低浓度扩散区域2对应于漸ell，第一导电型的低浓度扩散区域3对应于Pwell。静电保护装置102的外部端子21、22分别连接在高电位(例如VDD)及低电位(例如GND)上。对如以上那样构成的实施方式2的静电保护装置102，以下说明其动作。图25的结构的晶闸管如图沈所示，保持电压Vh比电源电压VDD低、晶闸管的动作开始电压Vrae比半导体集成电路内部破坏的电压Vdes高，所以在使用晶闸管作为静电保护装置的情况下，半导体集成电路内部发生因过电压带来的破坏，或在作为静电保护装置的晶闸管内部中引起闩锁、因为由过电流产生的焦耳热引起接合破坏或配线熔断。但是，根据图4所示的实施方式2的静电保护装置102，V-I特性如图5所示，晶闸管的动作开始电压Vrae变得比半导体集成电路内部破坏的电压Vdes低，能够防止半导体集成电路内部的因过电压带来的破坏。如以上这样，根据本实施方式，除了一般的晶闸管构造以外，还设置第七高浓度扩散区域10，通过将第七高浓度扩散区域10、第三高浓度扩散区域9和第四高浓度扩散区域 8电连接，能够防止半导体集成电路内部的因过电压带来的破坏。(实施方式3)图7是本实施方式3的使用晶闸管的静电保护装置的构造图。本实施方式3的静电保护装置103的V-I特性曲线图与图5所示的静电保护装置 102的V-I特性曲线图相同。图8是本实施方式3的静电保护装置103的等价电路图。另夕卜，在图8中，除了构成晶闸管的PNP双极晶体管Ql及NPN双极晶体管Q2以夕卜， 还表示了由图7的结构形成的寄生元件的一部分。例如，图8所示的NPN双极晶体管Q6是在图7的结构中追加的寄生元件的一部分。在图8中，作为各双极晶体管的基极、集电极、发射极发挥功能的图7的部分用图 7的对应的标号表示。在图7中，静电保护装置103具备第一导电型的基板1、形成在基板1上的与上述第一导电型不同的第二导电型的第一低浓度扩散区域2及上述第一导电型的第二低浓度扩散区域3、形成在第一低浓度扩散区域2中并且相互电连接的上述第二导电型的第一高浓度扩散区域4及上述第一导电型的第二高浓度扩散区域5、形成在第二低浓度扩散区域 3中并且相互电连接的上述第一导电型的第三高浓度扩散区域9及上述第二导电型的第四高浓度扩散区域8、和形成在第二低浓度扩散区域3中的上述第二导电型的第七高浓度扩散区域11，第七高浓度扩散区域11、第一高浓度扩散区域4和第二高浓度扩散区域5电连接。
这里，第一导电型作为一例是P型，第二导电型作为一例是N型。第一导电型的基板1对应于hub，第二导电型的低浓度扩散区域2对应于漸ell，第一导电型的低浓度扩散区域3对应于Pwell。静电保护装置103的外部端子21、22分别连接在高电位(例如VDD)及低电位(例如GND)上。对如以上那样构成的实施方式3的静电保护装置，以下说明其动作。图25的结构的晶闸管如图沈所示，由于保持电压Vh比电源电压VDD低、晶闸管的动作开始电压Vtk比半导体集成电路内部破坏的电压Vdes高，所以在使用晶闸管作为静电保护装置的情况下，半导体集成电路内部发生因过电压带来的破坏，或在作为静电保护装置的晶闸管内部中引起闩锁，因为由过电流产生的焦耳热引起接合破坏或配线熔断。但是，根据图7所示的实施方式3的静电保护装置103，V_I特性如图5所示，晶闸管的动作开始电压Vrae比半导体集成电路内部破坏的电压Vdes低，能够防止半导体集成电路内部的因过电压带来的破坏。如以上这样，根据本实施方式，除了一般的晶闸管构造以外，还设置第七高浓度扩散区域11，通过将第七高浓度扩散区域11、第一高浓度扩散区域4和第二高浓度扩散区域 5电连接，能够防止半导体集成电路内部的因过电压带来的破坏。(实施方式4)图9是本实施方式4的使用晶闸管的静电保护装置的构造图。图10是本实施方式4的静电保护装置104的V-I特性曲线图。图11是本实施方式4的静电保护装置104的等价电路图。另外，在图11中，除了构成晶闸管的PNP双极晶体管Ql及NPN双极晶体管Q2以外，还表示了由图9的结构形成的寄生元件的一部分。例如，图11所示的PNP双极晶体管 Q3、Q5、NPN双极晶体管Q4是在图9的结构中追加的寄生元件的一部分。在图11中，作为各双极晶体管的基极、集电极、发射极发挥功能的图9的部分用图 9的对应的标号表示。在图9中，静电保护装置104除了图1所示的静电保护装置101的全部结构以外， 还具备形成在第一低浓度扩散区域2中的上述第一导电型的第七高浓度扩散区域10，第七高浓度扩散区域10、第三高浓度扩散区域9和第四高浓度扩散区域8电连接。对如以上那样构成的实施方式4的静电保护装置，以下说明其动作。图25的结构的晶闸管如图沈所示，由于保持电压Vh比电源电压VDD低、晶闸管的动作开始电压Vtk比半导体集成电路内部破坏的电压Vdes高，所以在使用晶闸管作为静电保护装置的情况下，半导体集成电路内部发生因过电压带来的破坏，或在作为静电保护装置的晶闸管内部中引起闩锁，因为由过电流产生的焦耳热引起接合破坏或配线熔断。但是，根据图9所示的实施方式4的静电保护装置104，V-I特性如图10所示，保持电压Vh变得比电源电压VDD高、并且晶闸管的动作开始电压Vtk变得比半导体集成电路内部破坏的电压Vdes低，能够防止闩锁发生和半导体集成电路内部的因过电压带来的破坏。如以上这样，根据本实施方式，除了一般的晶闸管构造以外，还设置第五高浓度扩散区域6和第六高浓度扩散区域7，通过将第五高浓度扩散区域6与第六高浓度扩散区域7 电连接、并且将第七高浓度扩散区域10、第三高浓度扩散区域9和第四高浓度扩散区域8电连接，能够防止闩锁发生和半导体集成电路内部的因过电压带来的破坏。(实施方式5)图12是本实施方式5的使用晶闸管的静电保护装置的构造图。本实施方式5的静电保护装置105的V-I特性曲线图与图10所示的静电保护装置104的V-I特性曲线图相同。图13是本实施方式5的静电保护装置的等价电路图。另外，在图13中，除了构成晶闸管的PNP双极晶体管Ql及NPN双极晶体管Q2以外，还表示了由图12的结构形成的寄生元件的一部分。例如，图13所示的PNP双极晶体管 Q3、NPN双极晶体管Q4、Q6是在图12的结构中追加的寄生元件的一部分。在图13中，作为各双极晶体管的基极、集电极、发射极发挥功能的图12的部分用图12的对应的标号表示。在图12中，静电保护装置105除了图1所示的静电保护装置101的全部结构以外， 还具备形成在第二低浓度扩散区域3中的上述第二导电型的第七高浓度扩散区域11，第七高浓度扩散区域11、第一高浓度扩散区域4和第二高浓度扩散区域5电连接。对如以上那样构成的实施方式5的静电保护装置，以下说明其动作。图25的结构的晶闸管如图沈所示，由于保持电压Vh比电源电压VDD低、晶闸管的动作开始电压Vtk比半导体集成电路内部破坏的电压Vdes高，所以在使用晶闸管作为静电保护装置的情况下，半导体集成电路内部发生因过电压带来的破坏，或在作为静电保护装置的晶闸管内部中引起闩锁，因为由过电流产生的焦耳热引起接合破坏或配线熔断。但是，根据图12所示的实施方式5的静电保护装置105，V_I特性如图10所示，保持电压Vh变得比电源电压VDD高、并且晶闸管的动作开始电压Vtk变得比半导体集成电路内部破坏的电压Vdes低，能够防止闩锁发生和半导体集成电路内部的因过电压带来的破坏。如以上这样，根据本实施方式，除了一般的晶闸管构造以外，还设置第五高浓度扩散区域6、第六高浓度扩散区域7和第七高浓度扩散区域11，通过将第五高浓度扩散区域6 与第六高浓度扩散区域7电连接、并且将第七高浓度扩散区域11、第一高浓度扩散区域4和第二高浓度扩散区域5电连接，能够防止闩锁发生和半导体集成电路内部的因过电压带来的破坏。(实施方式6)图14是本实施方式6的使用晶闸管的静电保护装置106的构造图。本实施方式6的静电保护装置106的V-I特性曲线图与图2所示的静电保护装置 101的V-I特性曲线图相同。图15是本实施方式6的静电保护装置106的等价电路图。另外，图14的静电保护装置106通过使实施方式1的静电保护装置101的第一导电型与第二导电型相反而构成。在图15中，除了构成晶闸管的NPN双极晶体管Ql及PNP 双极晶体管Q2以外，还表示了由图14的结构形成的寄生元件的一部分。例如，图15所示的NPN双极晶体管Q3及PNP双极晶体管Q4是在图14的结构中追加的寄生元件的一部分。在图15中，作为各双极晶体管的基极、集电极、发射极发挥功能的图14的部分用图14的对应的标号表示。在图14中，静电保护装置106具有与图1所示的静电保护装置101相同的构造，与静电保护装置101相比，仅在第一导电型是N型、第二导电型是P型这一点上不同。在图14中，第一导电型的基板1对应于Nsub，第二导电型的低浓度扩散区域2对应于Pwell，第一导电型的低浓度扩散区域3对应于漸ell。静电保护装置106的外部端子 21、22分别连接在低电位(例如接地电压GND)及高电位(例如电源电压VDD)上。如以上那样构成的实施方式6的静电保护装置106通过与实施方式1的静电保护装置101同样动作，如图2的V-I特性所示，保持电压Vh变得比电源电压VDD高，能够防止闩锁。如以上这样，根据本实施方式，除了一般的晶闸管构造以外，还设置第五高浓度扩散区域6和第六高浓度扩散区域7，通过将第五高浓度扩散区域6与第六高浓度扩散区域7 电连接，能够防止闩锁。这样，在使实施方式1的静电保护装置101的第一导电型与第二导电型相反的静电保护装置106中也能够得到与静电保护装置101同样的效果。另外，虽然省略了详细的说明，但基于同样的考虑方式，也可以使实施方式2 5的静电保护装置102 105的第一导电型与第二导电型相反。在具有与静电保护装置 102 105相同的构造、使第一导电型为N型、第二导电型为P型的静电保护装置中也能够得到与静电保护装置102 105同样的效果。(实施方式7)图16是表示本实施方式7的静电保护装置的使用例的示意图。在图16中，本实施方式1 5的静电保护装置101 105作为一例与被保护电路 50并联连接，静电保护装置101 105的外部端子21、22分别连接在高电位(VDD)、低电位 (GND)上使用。如以上那样构成的实施方式7的静电保护装置的使用例是适用于在本实施方式 1 5中说明的第一导电型为P型、第二导电型为N型的静电保护装置101 105中的例子，能够从例如电源线的电涌(surge)保护被保护电路50。另外，在本实施方式7中，说明了静电保护装置101 105的外部端子21连接在 VDD上、外部端子22连接在GND上的使用例，但这样的例示并不限定外部端子21、22的连接。例如也可以将外部端子21连接在被保护电路50的I/O端子上。在此情况下，能够从例如施加在I/O端子上的电涌保护被保护电路50。(实施方式8)图17是表示本实施方式8的静电保护装置的使用例的示意图。在图17中，本实施方式6的静电保护装置106作为一例而与被保护电路50并联连接，静电保护装置106的外部端子21、22分别连接在低电位(GND)、高电位(VDD)上而使用。如以上那样构成的实施方式8的静电保护装置的使用例是适用于在本实施方式6 中说明的第一导电型为N型、第二导电型为P型的静电保护装置106中的例子，能够从例如电源线的电涌保护被保护电路50。另外，在本实施方式8中，说明了图17内的外部端子22连接在VDD上、外部端子 21连接在GND上的使用例，但这样的例示并不限定外部端子21、22的连接。例如也可以将外部端子22连接在被保护电路50的I/O端子上。在此情况下，能够从例如施加在I/O端子上的电涌保护被保护电路50。
(实施方式9)图18是本实施方式9的使用晶闸管的静电保护装置110的构造图。图19是本实施方式9的静电保护装置110的等价电路图。另外，图18的静电保护装置110基于实施方式4的静电保护装置104构成。在图 19中，除了构成晶闸管的PNP双极晶体管Ql及NPN双极晶体管Q2以外，还表示了由图18 的结构形成的寄生元件的一部分。例如，图19内的PNP双极晶体管Q3、Q5、NPN双极晶体管 Q4是在图18的结构中追加的寄生元件的一部分。在图19中，作为各双极晶体管的基极、集电极、发射极发挥功能的图18的部分用图18的对应的标号表示。在图18中，静电保护装置110除了图9所示的静电保护装置104的全部结构以外，还具备电连接在第五高浓度扩散区域6与第六高浓度扩散区域7的连接点上的外部端子23。由此，能够从外部控制第五高浓度扩散区域6和第六高浓度扩散区域7的电位。对如以上那样构成的实施方式9的静电保护装置110，以下说明其动作。图25的结构的晶闸管如图沈所示，由于保持电压Vh比电源电压VDD低、晶闸管的动作开始电压Vtk比半导体集成电路内部破坏的电压Vdes高，所以在使用晶闸管作为静电保护装置的情况下，半导体集成电路内部发生因过电压带来的破坏，或在作为静电保护装置的晶闸管内部中引起闩锁，因为由过电流产生的焦耳热引起接合破坏或配线熔断。但是，根据图18所示的实施方式9的静电保护装置110，通过对外部端子23施加期望的电压，能够将保持电压Vh用任意的电压控制，并且晶闸管的动作开始电压V 变得比半导体集成电路内部破坏的电压Vdes低，能够对电源电压进行任意的闩锁发生电位的控制和防止半导体集成电路内部的因过电压带来的破坏。(实施方式10)图20是本实施方式10的静电保护装置111的构造图。图21是本实施方式10的静电保护装置111的等价电路图。另外，图20的静电保护装置111基于实施方式1的静电保护装置101构成。在图 21中，除了构成晶闸管的PNP双极晶体管Ql及NPN双极晶体管Q2以外，还表示了由图20 的结构形成的寄生元件的一部分。例如，图21所示的PNP双极晶体管Q3及NPN双极晶体管Q4是在图20的结构中追加的寄生元件的一部分。在图21中，作为各双极晶体管的基极、集电极、发射极发挥功能的图20的部分用图20的对应的标号表示。在图20中，静电保护装置111除了图1所示的静电保护装置101的全部结构以外， 还具备将第五高浓度扩散区域6与第六高浓度扩散区域7电连接的电阻元件观。对如以上那样构成的实施方式10的静电保护装置111，以下说明其动作。图25的结构的晶闸管如图沈所示，由于保持电压Vh比电源电压VDD低、晶闸管的动作开始电压Vtk比半导体集成电路内部破坏的电压Vdes高，所以在使用晶闸管作为静电保护装置的情况下，半导体集成电路内部发生因过电压带来的破坏，或在作为静电保护装置的晶闸管内部中引起闩锁，因为由过电流产生的焦耳热引起接合破坏或配线熔断。但是，根据图20所示的实施方式10的静电保护装置111，通过由具有期望的电阻值的电阻元件28将第五高浓度扩散区域6与第六高浓度扩散区域7电连接，能够利用电阻元件观的电阻值来控制保持电压Vh，并且晶闸管的动作开始电压Vrae变得比半导体集成电路内部破坏的电压Vdes低，能够对电源电压进行任意的闩锁发生电位的控制和防止半导体集成电路内部的因过电压带来的破坏。另外，电阻元件观只要具有电阻即可，对于元件构造没有限定，例如可以由扩散电阻、聚硅、硅化物电阻、接触窗电阻、阱电阻等形成。(实施方式11)图22是本实施方式11的显示装置60的示意图。另外，图22表示液晶显示装置的一般的结构，但本实施方式当然并不限定于显示装置的种类。在图22中说明一般的显示装置60的动作。显示面板71在信号线67与扫描线68的交点上作为开关元件而具有TFT69，在 TFT69的栅极上连接扫描线68、在漏极上连接信号线67、在源极上连接形成液晶画面的液晶电容70的电极，液晶电容70的相反的电极为透明电极。通过在与TFT69连接的液晶电容 70中经由信号线67写入规定的电压，使液晶的取向方向变化而得到图像显示，所述TFT69 通过扫描线68成为高电平而变为导通。此外，在显示面板71的扫描线68的端部设有栅极驱动器65、在信号线67的端部设有源极驱动器64，它们受控制器66控制。该控制器66根据从外部输入的信号72、即水平及垂直的同步信号和影像信号生成影像信号61和信号线驱动用的控制信号62并提供给源极驱动器64，生成扫描线驱动用的控制信号63并提供给栅极驱动器65。这里，源极驱动器64、栅极驱动器65、控制器66分别是信号线驱动电路、扫描线驱动电路、控制电路的一例，都由半导体集成电路构成。在如以上那样构成的显示装置60中，通过将在实施方式1 9中说明的静电保护装置安装到显示装置60内，能够得到对于在显示装置60中发生的静电放电(ESD)或过电压(EOS)能够防止半导体集成电路的破坏的效果。静电保护装置安装在显示装置60内的位置并没有特别限定，如果举一例，则也可以在由半导体集成电路构成的源极驱动器64、栅极驱动器65、控制器66的某1个以上中作为该半导体集成电路的一部分安装。(实施方式12)图23是本实施方式12的静电保护装置112的构造图。图M是本实施方式12的静电保护装置112的等价电路图。在图23中，静电保护装置112是设想了安装到实施方式11中说明那样的显示装置60中的静电保护装置，基于图20所示的实施方式10的静电保护装置111构成。在图M 中，除了构成晶闸管的PNP双极晶体管Ql及NPN双极晶体管Q2以外，还表示了由图23的结构形成的寄生元件的一部分。例如，图对内的PNP双极晶体管Q3、NPN双极晶体管Q4是在图23的结构中追加的寄生元件的一部分。在图M中，作为各双极晶体管的基极、集电极、发射极发挥功能的图23的部分用图23的对应的标号表示。在图23中，静电保护装置112代替图20所示的静电保护装置111的电阻元件观而具备用来连接外部电阻元件四的外部端子对、25，以便能够外附用来控制晶闸管的保持电压Vh的电阻元件。外部端子M与第五高浓度扩散区域6连接，外部端子25与第六高浓度扩散区域7连接，外部端子M与外部端子25经由图M的外部电阻元件四电连接。外部电阻元件四例如设置在显示装置60内。对如以上那样构成的实施方式12的静电保护装置112，以下说明其动作。图25的结构的晶闸管如图沈所示，由于保持电压Vh比电源电压VDD低、晶闸管的动作开始电压Vtk比半导体集成电路内部破坏的电压Vdes高，所以在使用晶闸管作为静电保护装置的情况下，半导体集成电路内部发生因过电压带来的破坏，或在作为静电保护装置的晶闸管内部中引起闩锁，因为由过电流产生的焦耳热引起接合破坏或配线熔断。但是，根据图23所示的实施方式12的静电保护装置112，在图22所示的显示装置 60内安装有具有期望的电阻值的外部电阻元件，通过将该外部电阻元件连接到图23所示的外部端子M、25上，能够将保持电压Vh用任意的电压控制，并且晶闸管的动作开始电压 Vteg变得比半导体集成电路内部破坏的电压Vdes低，能够对电源电压进行任意的闩锁发生电位的控制和防止半导体集成电路内部的因过电压带来的破坏。另外，安装在图22所示的显示装置60内的外部电阻元件只要是具有电阻即可，对于元件构造并没有限定，例如可以由扩散电阻、聚硅、硅化物电阻、接触窗电阻、阱电阻或金属皮膜电阻、碳皮膜电阻等形成。此外，本发明并不限定于以上的实施方式，能够进行各种变更，它们当然也包含在本发明的范围内。工业实用性有关本发明的静电保护装置由于能够实现闩锁的防止和半导体集成电路内部的破坏的防止，所以特别作为半导体集成电路的静电保护装置具有实用性。标号说明1 基板2第一低浓度扩散区域3第二低浓度扩散区域4第一高浓度扩散区域5第二高浓度扩散区域6第五高浓度扩散区域7第六高浓度扩散区域8第四高浓度扩散区域9第三高浓度扩散区域IOUl第七高浓度扩散区域21 25外部端子沘电阻元件四外部电阻元件50被保护电路60显示装置61影像信号62、63控制信号
64源极驱动器65栅极驱动器66控制器67信号线68扫描线69TFT70液晶电容71显示面板72 信号101 106、110 112静电保护装置Ql Q6双极晶体管
权利要求
1.一种静电保护装置，具备 第一导电型的基板；形成在上述基板上的、与上述第一导电型不同的第二导电型的第一低浓度扩散区域及上述第一导电型的第二低浓度扩散区域；形成在上述第一低浓度扩散区域中并且相互电连接的上述第二导电型的第一高浓度扩散区域及上述第一导电型的第二高浓度扩散区域；形成在上述第二低浓度扩散区域中并且相互电连接的上述第一导电型的第三高浓度扩散区域及上述第二导电型的第四高浓度扩散区域；形成在上述第一低浓度扩散区域中的上述第一导电型的第五高浓度扩散区域；以及形成在上述第二低浓度扩散区域中的上述第二导电型的第六高浓度扩散区域。
2.如权利要求1所述的静电保护装置，其特征在于，还具备形成在上述第一低浓度扩散区域及上述第二低浓度扩散区域的某一个中、与该一个低浓度扩散区域的导电型不同的导电型的第七高浓度扩散区域，上述第二高浓度扩散区域及上述第四高浓度扩散区域中的、导电型与上述第七高浓度扩散区域的导电型不同的一个与上述第七高浓度扩散区域电连接。
3.一种静电保护装置，具备， 第一导电型的基板；形成在上述基板上的、与上述第一导电型不同的第二导电型的第一低浓度扩散区域及上述第一导电型的第二低浓度扩散区域；形成在上述第一低浓度扩散区域中并且相互电连接的上述第二导电型的第一高浓度扩散区域及上述第一导电型的第二高浓度扩散区域；形成在上述第二低浓度扩散区域中并且相互电连接的上述第一导电型的第三高浓度扩散区域及上述第二导电型的第四高浓度扩散区域；形成在上述第一低浓度扩散区域及上述第二低浓度扩散区域的某一个中、与该一个低浓度扩散区域的导电型不同的导电型的第七高浓度扩散区域；上述第二高浓度扩散区域及上述第四高浓度扩散区域中的、导电型与上述第七高浓度扩散区域的导电型不同的一个与上述第七高浓度扩散区域电连接。
4.如权利要求1 3的任何一项所述的静电保护装置，其特征在于， 上述第一导电型是P型，上述第二导电型是N型；上述第一高浓度扩散区域和上述第二高浓度扩散区域连接在高电位上； 上述第三高浓度扩散区域和上述第四高浓度扩散区域连接在低电位上。
5.如权利要求1 3的任何一项所述的静电保护装置，其特征在于， 上述第一导电型是N型，上述第二导电型是P型；上述第一高浓度扩散区域和上述第二高浓度扩散区域连接在低电位上； 上述第三高浓度扩散区域和上述第四高浓度扩散区域连接在高电位上。
6.如权利要求1 5的任何一项所述的静电保护装置，其特征在于， 上述第五高浓度扩散区域与上述第六高浓度扩散区域电连接。
7.如权利要求6所述的静电保护装置，其特征在于，还具备电连接在上述第五高浓度扩散区域与上述第六高浓度扩散区域的连接点上的外部端子。
8.如权利要求6所述的静电保护装置，其特征在于，上述第五高浓度扩散区域与上述第六高浓度扩散区域经由电阻元件电连接。
9.如权利要求1 5的任何一项所述的静电保护装置，其特征在于， 还具备电连接在上述第五高浓度扩散区域上的外部端子； 电连接在上述第六高浓度扩散区域上的外部端子。
10.一种显示装置，其特征在于，具备信号线驱动电路、扫描线驱动电路、权利要求6所述的1个以上的静电保护装置、 以及根据从外部输入的1个以上的信号来控制信号线和扫描线的控制电路。
11.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，上述静电保护装置安装在上述控制电路、上述信号线驱动电路、及上述扫描线驱动电路中的某1个以上中。
12.—种显示装置，其特征在于，具备信号线驱动电路、扫描线驱动电路、权利要求9所述的1个以上的静电保护装置、 以及根据从外部输入的1个以上的信号来控制信号线和扫描线的控制电路；上述静电保护装置安装在上述控制电路、上述信号线驱动电路、及上述扫描线驱动电路中的某1个以上中；上述静电保护装置的上述两个外部端子经由设在上述显示装置上的1个以上的电阻元件连接。
全文摘要
静电保护装置(101)具备第一导电型的基板(1)、形成在基板(1)上的、与上述第一导电型不同的第二导电型的第一低浓度扩散区域(2)及上述第一导电型的第二低浓度扩散区域(3)、形成在第一低浓度扩散区域(2)中、相互电连接的上述第二导电型的第一高浓度扩散区域(4)及上述第一导电型的第二高浓度扩散区域(5)、形成在第二低浓度扩散区域(3)中、相互电连接的上述第一导电型的第三高浓度扩散区域(9)及上述第二导电型的第四高浓度扩散区域(8)、形成在第一低浓度扩散区域(2)中的上述第一导电型的第五高浓度扩散区域(6)、和形成在第二低浓度扩散区域(3)中的上述第二导电型的第六高浓度扩散区域(7)，第五高浓度扩散区域(6)与第六高浓度扩散区域(7)电连接。
文档编号H01L27/04GK102341909SQ201080009870
公开日2012年2月1日 申请日期2010年11月1日 优先权日2010年2月4日
发明者中川博文, 浅田哲男 申请人:松下电器产业株式会社