过压和/或静电释放保护装置的制作方法

本发明的实施例涉及一种执行过压保护和静电释放(ESD)保护可形成在单片集成电路内的装置。

背景技术：
电子电路可能被静电电势或者仅仅是被总体上的高电压瞬态损坏。对于场效应晶体管尤其是这样。例如，可通过在将被保护的节点和电源轨线之间放置反向配置的二极管来提供保护。对于此处的使用，“被保护节点”指的是将被保护以防止静电损坏的任意一个或多个元件、导体或终端。采用二极管的一个缺点在于一旦达到必要的正向偏置电压（通常是0.7V），它们就立即开始导通。因此，如果期望保护正负极以防止过压事件，则在被合理施加的电压可能超出并入或附接至被保护节点的装置的电源轨线电压时很难防止二极管传导。因此，期望设置一个独立于电源电压来启动保护时的“保护电压”。采用二极管的另一个缺点在于一旦它们导通，它们会呈现出电阻性电流电压特性。这就意味着，可能会不必要地花费较长的时间来安全地将静电释放传导出去。而且由于电流的比值受到二极管的电阻的限制，受保护节点可能会不必要地经受较高的峰值电压。对于其中过压事件是由于感性元件的存在而引起的情况（与静电释放相反）的情况尤其明显。二极管不仅是可采用的过压保护的形式，而且它们可用来说明需要解决的一些问题。

技术实现要素：
在一个实施例中，提供了一种与滤波器结合的过压保护装置，过压保护装置具有用于连接至被保护节点的第一节点、用于连接至放电节点的第二节点、以及控制节点；而且其中滤波器包括下述元件中的至少一个：(a)连接在第一节点和释放节点之间的电容器；(b)连接在控制节点和释放节点的电容器；或(c)与第一节点串行连接的电感器。优选地，过压保护装置被操作来提供保护以防止正反极性的过压事件，并且过压保护装置的实施例包括NPN半导体结构，其定义了：第一N型区域；第一P型区域；以及第二N型区域；其中第一或第二N型区域中的一个被连接至将被保护以防止过压事件的终端、导体或节点，而第一或第二N型区域中的另一个被连接至基准，而且有利地，场板与第一P型区域电接触，而且场板与第一和第二N型区域的一部分重叠但是隔离开。因此，可以提供一种装置，其可响应于外部激励或者响应于内部电场而被切换至导通状态，并且一旦其已经被打开则会变成低阻抗以将静电释放事件或其它过压事件的电荷传递出去。有利地，装置被布置为一个横向双极型晶体管。在一个实施例中，装置对诸如静电释放之类的过压事件的响应基本上独立于释放事件的极性。因此，例如，如果装置具有一般为225V的触发电压，则装置应该保持高阻抗状态，直到受保护节点处出现大于+225V的电压，或者直到小于受保护节点处出现小于-225V的电压。为了实现该效果，第一和第二N型区域的掺杂浓度应该基本相等。由此，当将要通过穿通机制触发导通时，对于第一和第二N型区域中的每一个，第一和第二N型区域的PN边界分别与第一P型区域之间的距离、以及N型区域中的内部穿通结构应当大致相同。但是，如果期望不对称的电压响应，则掺杂和/或距离可能彼此不同。在一个实施例中，过压保护装置被配置成响应于过压条件而暂时锁定。因此，在装置被触发成导通之后，装置迫使自己进入低阻抗状态，而不管装置的接通终端或区域处的电流量怎么样。通过制造与NPN晶体管共享N和P区域的PNP晶体管以使得晶体管协作来使得彼此导通，可提供这种锁定功能。这样的结构在本领域中被已知为硅控整流器（SCR）。有利地，虽然硅控整流器在流经其的电流减小至足够小的值时会自己断开，但是断开电路可与过压保护装置关联以便在受保护节点处的电压已经下降至断开阈值之下时使得装置回到高阻抗状态。断开电路可包括诸如晶体管之类的在计时器的影响下操作从而将横向NPN晶体管的基极拉升至晶体管的发射极电压以将晶体管切换至高阻抗状态的有源装置。优选地，断开电路包括无源阻抗，其控制流经横向NPN晶体管的基极区域和发射极区域的电流之间的划分，而且这转而控制了保护电路呈现的返回电压。输入本文描述了具体实施例，但是在此描述的原理和优势也适用于其中P和N掺杂互换、正负电压的描述反过来、以及电流方向的描述反过来的替换实施例。附图说明此处的附图及相关描述被提供来说明本发明的具体实施例，而不是用作限制。现在将通过非限制示例并结合附图来描述本发明的实施例，其中：图1是根据本发明的实施例的包括电压钳制装置的保护装置的截面图；图2是图1的掺杂区域的正视图的示例；图3是图示出用于在电压在被保护节点处超过±VT(VT=trigger电压)之后使保护装置导通的触发电路的电路图；图4是具有用于自初始化导通的内部结构的保护装置的截面图；图5更详细地示出图4的配置的一部分；图6示意性地图示出图5中图示的配置的一部分中的耗尽区域边界；图7是示出基于正负过压击穿的响应的示图，其中触发电压由装置内的制造商控制的间隔限制；图8是示出一系列触发电压的示图，其中每个触发电压至少部分地由装置的几何结构确定，因此由装置制造商直接控制；图9a和9b图示出现有技术的连接配置在施加至保护装置时如何向仅仅一个极性的过压事件提供保护；图10a和10b图示出本发明的实施例如何为两个极性的过压威胁提供过压保护；图11图示出根据本发明的一个实施例的保护装置内基极电流如何分流；图12示意性地图示出保护装置的等效电路；图13示出了如何制造电阻器；图14是示出保持电压响应的示图；图15是示出用于有效地将保护装置切换至不导通状态的电路的电路图；图16是保护装置的等效电路；图17是构成本发明的实施例的装置的替换结构的正视图；图18是与图4所示的保护装置类似的保护装置的另一实施例的截面图；图19是包括构成本发明的实施例的保护装置的单片集成电路的电路图；图20是前面描述的具有250V的常规阈值电压的保护装置响应于具有20毫秒上升时间的过压事件的击穿电压对比电流的曲线图；图21是针对与图20中的测试相同但是响应于具有仅仅10纳秒(ns)上升时间的过压的装置的击穿电压对比电流的曲线图；图22是针对与图20中的测试相同但是响应于具有仅仅200皮秒(ps)上升时间的过压的装置的击穿电压对比电流的曲线图；图23是对照图1至19描述的与电抗性滤波器阻抗相关的保护装置的示意图；图24是其中保护装置与呈现电抗性阻抗的另一组件相关的另一电路的电路图；图25是其中保护装置与二极管堆相关的配置的电路图；图26是保护装置结合电容器的另一配置的电路图；图27是保护装置结合反向偏置的二极管的配置的电路图；图28是保护装置结合电感器的组合的电路图；以及图29a和29b示出保护装置分别在具有和不具有与保护装置相关的滤波器的情况下的响应。具体实施方式图1是根据本发明的实施例的操作来向受保护节点8提供过压保护的保护装置(或电压钳制器)5的示意截面图。装置的另一节点9被连接至基准，例如接地。由于装置在所图示的实施例中是在其响应方面对称的，节点8和9可互换。为了简化描述，诸如“上”、“靠近”、“左边”等的术语将被用来指示附图所示的定位的装置的特征。类似地，对于具有不同掺杂浓度或不同掺杂物类型的区域彼此邻接的地方，区域被示出为被边界所定界，然而在实际装置中可能无法分辨出这样的边界。图1所示的配置总体上包括衬底10，其上在绝缘阱20中形成了保护装置5。为了这么做，绝缘层22（例如二氧化硅层）被形成在衬底10上。随后，外延层30可形成在绝缘层22上方。可选地，相对重地掺杂的P+层24可沉积在绝缘层22上方。随后，外延层30被布置成沉积在P+层24上方(如果布置了该层)的或直接形成在绝缘层22上方（如果省略P+层24）的更轻掺杂的P层。外延层30的P型材料形成过压保护装置的体区31。体区31形成在由绝缘层22、左侧绝缘壁32、右侧绝缘壁34和在附图的前后与图1的平面平行地延伸的另一绝缘壁定界的阱中。在三维形式下考虑装置时（后面将会讨论），显然壁32和34实际上是围绕保护装置的单个壁的一部分。因此，P型材料的体区31与衬底的剩余部分绝缘。这种绝缘阱的构成是本领域普通技术人员已知的阱。可选地，可以在多个反向偏置的PN结内形成阱。朝着装置的表面，在P型材料31内形成了若干N型区域。在图1所示的配置中，装置呈现出相对于线A-A'的发射对称。装置还可有利地呈现出围绕纸张平面的反射对称。朝着阱20的左侧边缘形成第一N型区域40。从图2所示的掺杂的平面图可以看出，第一N型区域40形成围绕装置的中心的“环”，因此，图1的左侧和图1的右侧的区域40实际上形成在同一N型区域中。本领域普通技术人员可以理解的是，虽然图2的平面图示出了分明的转角和平行线，制造出来的装置可能出现圆形的转角和不平行的线。此外，线也可能是曲线。第二N型区域50被形成在由第一N型区域40所形成的环内，但是在其上分离。第一和第二N型区域40和50之间的间隙被体区31的P型材料填充。因此，通过该配置形成横向晶体管。在双极型NPN晶体管的制造过程中，集电极和发射极区域之间的掺杂通常显著地不同以使得耗尽区域具有不同的空间范围，并且这与薄基极区域一起导致了呈现总体良好的电流增益（例如，几百倍）的晶体管（在晶体管的基极大约比发射极电压高0.7V时）。但是，不为所知的是，虽然如果它们反过来以使得集电极被用作发射极（反之亦然）则会极大地减小增益，但是这些晶体管仍然工作。在图1和2所示的装置中，第一和第二N型区域40和50中的掺杂浓度相同，大约为每立方厘米1016施主杂质。P型体区31被更轻地掺杂，大约每立方厘米1015受主杂质。其它掺杂浓度也是可行的，并且可以很容易地被本领域普通技术人员想到。这种掺杂对称的结果就是，在实际应用中，N型区域40或50中的任意一个可作为横向N-P-N晶体管的发射极或集电极中的任意一个，具体是哪一个则取决于过压威胁的极性。回到图1，为了便于描述，P型体区31的在第一和第二N型区域40和50之间延伸的部分被标记为60，并且可被看作是形成了横向NPN晶体管的基极。基极区域配置有场板。场板由传导性元件形成，其被总体标记为70，这可以通过金属或多晶硅的单个结构来形成，但是在本示例中由两个相互合作的部分形成。第一传导层72被形成在基极区域60上方。但是，如所示那样，传导层72与第一N型区域40和第二N型区域50的边缘稍微重叠。显然，不允许传导层接触基极区域60以及由N型区域40和50形成的发射极和集电极区域，这是因为否则装置将成为短路。由此，传导层72被形成在绝缘层76（通常是二氧化硅）上方，绝缘层76使传导层72与第一和第二N型区域40和50绝缘。在绝缘层76的形成期间，或在后续刻蚀步骤中，缝隙或通孔被形成以使得场板70可接触基极60。如所示出的那样，基极60具有增强的P型掺杂(总体标记为P+）的小区域61以提供基极60与场板70之间的增强界面。在传导层72上方，以及由此在相距N型区域40和50的表面的增大的距离下，提供了第二传导层78。这可能由多晶硅或金属形成。第二传导层78还伸出第一和第二N型区域40和50上方。层72和78形成场板70，其复制了N型区域40和50的边缘上方的基极电势。这使得在P-N结被反向偏置时N型区域40和50中的耗尽区域利用基极60从区域边界进一步延伸，而且这样做使得装置能够在雪崩击穿之前承受反向偏置的P-N结两端的更高的电压。导体的边缘产生了比导体的主体更高的电场梯度，因此为了防止场板边缘导致增大的电场梯度（其本身即可触发击穿），通过在N型区域40和50上方的增大的高度下形成由传导层78的尽头限定的板的边缘来增大从场板边缘至N型区域的距离。为了将横向N-P-N晶体管切换成导通，电流可经由例如控制终端79施加至基极。可经由外部电路来驱动晶体管，在这种情况下电路可经由控制终端79导通至场板从而驱动基极60。后面将描述这样的配置。此外，或者可替换地，对于这样的外部控制，电离驱动的击穿可像穿通那样被用来将晶体管切换成导通。这些机制中，穿通是优选的，如后面将会描述的那样，可以在装置内形成附加结构以将电压限定为使穿通电流让晶体管导通。如前面描述的那样，在已经接收到表示需要被保护装置处理以保护与受保护节点连接的其它电路的电压威胁的触发电压之后，保护装置应该迅速呈现低阻抗状态。依靠选择通过任意机制注入基极60的电流来将晶体管切换成导通不能确保能够确切地并迅速地使晶体管导通。为了实现这一目的，可形成第二晶体管。第二晶体管被形成为PNP晶体管，并且理论上使得其基极连接至NPN晶体管的集电极，而且使得其发射极连接至NPN晶体管的基极。这样的组合使得每个晶体管使彼此导通，而且形成被公知为硅控整流器(SCR)的装置配置。为了提供SCR的作用，形成垂直的PNP晶体管。一个P区域，即，作为发射极的区域，被第一N型区域40中形成的附加的(例如，第二)P+区域80形成，集电极由P型体区31形成。为了从第一N型区域40至受保护节点8实现低电阻连接，高掺杂的N+区域90被形成在第一N型区域40中。为了方便描述，但是不是必须的，P+区域80和N+区域90可被形成为彼此邻接以使得它们共享单个金属触点92。触点92被连接至节点8。假定装置可能具有处于比第二N型区域50更低或更高的电势的第一区域40，因此其中一个区域可作为横向NPN晶体管的集电极，则在第二N型区域50中形成类似的垂直PNP晶体管。通过在第二N型区域50内制作P+区域100形成垂直晶体管。类似地，N+区域110也被形成来给出从金属触点112至第二N型区域的相对低的电阻连接，而且区域100和110可方便地彼此连接在触点112下方。触点112被连接至节点9。在SCR配置已经导通之后，其将保持导通而装置两端的电压足以保持双极型晶体管的基极-发射极电压处于导通状态。但是，如果电压被去除，则装置回到不导通状态，直到下次被触发。如果在消除过压或静电释放威胁之后受保护节点8返回0V，则无需采取其他动作。但是，如果受保护节点不返回0V（例如，由于它被连接至可能输出非零电压的另一装置的输出），则一旦已经留意到过压威胁，就需要采取措施来使得SCR断开。后面将讨论这样的措施。由于保护装置5可如后面将讨论的这样依赖于在施加至装置的不同区域的电场的影响下的耗尽区域边界的移动，有利地采取措施来保护装置以防止由于组成部分或同一衬底中形成的相邻保护装置中的电势造成的操作中的干扰。粗略地讲，耗尽区域由于所施加的电势差而延伸的距离反比于半导体中的掺杂物浓度。因此，相对高度掺杂的区域24保护了保护装置以防止耗尽区域从绝缘层22向上延展并干扰保护装置5的操作。类似地，横向延伸的电势差可能影响保护装置的操作。为了防止耗尽区域从侧壁32和34开始生长，P+掺杂的保护区域（形成了保护环120）被布置成围绕横向N-P-N晶体管。由此，第二场板70a可形成为围绕第一N型区域40的外周以防止区域40的外边缘周围的电场梯度在低于保护装置的导通电压的电压下触发流入P型材料31的电流。触发保护装置如前面所描述的，装置可被内部地或者外部地触发。对于外部触发，具有特殊构造的二极管（例如齐纳二极管或雪崩二极管）的击穿可用作触发。可利用一系列反向偏置的击穿电压来获取这种二极管。例如，本领域普通技术人员制造反向偏置时击穿电压为7V的齐纳二极管。因而可以得知，一旦二极管堆的过压超过组合击穿电压，反向偏置的二极管的堆可用来将保护装置切换成导通。图3示出了这种配置。此处的二极管被布置成分别标记为200和202的两个子堆。第一子堆包括二极管200-1、200-2、200-3至200-n，它们全都被布置在相同的电流配置中，例如，二极管200-1的阳极被连接至二极管200-2的阴极，以此类推。第二子堆被类似地配置，其包括二极管202-1至202-n。但是子堆被布置成背靠背以使得如果一个子堆中的二极管被反向偏置，则另一子堆中的二极管是正向偏置的。二极管在反向偏置时具有相对小的泄漏电流，该泄漏电流小到不能触发保护装置5工作，但是能确保每个子堆上的电压差被其中的每个反向偏置的二极管大致均等地共享。可以看出，一旦受保护节点的电压的幅值超过造成反向偏置的子堆的击穿的电压的幅值，则电流流入保护装置的被连接至子堆200和202之间的节点的控制终端79，以足够的幅值来使得装置导通。如果受保护节点8处的过压事件是朝正向变化的事件，则第一子堆200被反向偏置而第二堆202被正向偏置。如果受保护节点处的过压事件是朝负向变化的事件，则第一子堆200被正向偏置，而第二子堆202被反向偏置。对于包含‘n’个二极管的每个子堆200和202，将保护装置切换成导通的触发电压可大致由等式1表示。VT=±(nVrev+0.7n)(等式1)在等式1中，Vrev表示每个二极管的反向击穿电压，0.7表示每个正向偏置二极管上的正向电压降。可提供其它触发电路。附加地或者替换地，可以使用内部触发机制。图4示出了第二本发明的实施例，其大致上与图1所示的实施例相同，但是增加了内部触发结构。出于简洁的目的而省略了装置的边缘。内部结构具有相对浅的P型延伸的形式，其在三维装置中可以形成类似环的结构或类似板的结构。因此，图1的附加的P型区域80可延伸以变成在第一N型区域中朝着P型区域60延伸的P型穿通控制结构82。类似地，图1的P型区域100围绕形成类似板的结构102的重掺杂的N型区域110延伸。在图5中更详细地示出了图4的区域（总体标记为B）。可以看出，P型穿通区域82和100通过距离或间隔D终结了它们各自的N型区域40和50的常规边缘。装置制造过程期间可通过掩膜定位来改变距离D。距离D控制了穿通发生的以及保护装置触发的电压。在测试数据被用于本文的申请人执行的实验中，对于保护装置的实施例，距离D介于大约23至5微米的范围以分别提供250V至120V的触发电压。针对实验，从N型区域上的边缘至N+区域110的距离L为25μm。但是，其它尺寸也是可行的，并且是本领域普通技术人员可以容易确定的。图6再次图示了图5所示的结构，但是对于其中装置上不存在电势差的情况，还包括与N型区域的耗尽区域边界300、310。随着施加在输入节点312(区域40)处的电压变得更负，耗尽区域边界300快速地向区域40和60之间的N-P边界移动，而且由此形成的结开始导通。但是，随着电压的幅值增大，耗尽区域边界310向右移动，如箭头316所示。耗尽的N型材料实际上是P型材料，因此区域60向着P+区域100扩展。随着电压进一步增大，耗尽区域进一步向右移动，而且最终，其最上面的边缘移动通过区域100的左侧边界320。现在，P型材料的延伸的基极区域60直接接触P型区域100，并且这形成了允许电流从接地的电极经由区域100流向NPN晶体管的基极的电阻性路径。一旦电流开始，则保护装置内的硅控整流器的自锁定特性使其明确地导通并使得其保持导通。如前面已经注意到的，通过穿通结构的边缘与其中形成穿通结构的N型区域的边缘之间的相对距离来调节触发电压。通过装置制造期间的掩膜来定义这两个位置，因此可在制造过程期间通过装置尺寸来定义触发电压。图7示出了对于朝正向变化和朝负向变化的过压事件，对于等于15μm和16μm的间隔D，图4所示的类型的装置的性能基本对称。其示出了对于测试中的装置中的15μm的间隔，触发电压大约为±140V，而对于16μm的间隔，触发电压大约为±160V。水平轴示出了TLP电压，垂直轴示出了“TLP”电流。“TLP”标记指的是工业标准测试，其中利用100ns的脉冲电压测试了装置，而得到的电压变化和回落电流被测量。占空比相对较低以使得装置受热不成问题。图7也示出了保护装置的另一期望特性，即，在触发之后，装置上的电压无需下落至V，而是可以处于安全电平。这一朝着安全电平的“回落”是期望的，这是因为它可被设置成足够高以使保护装置停止试图将信号线或者甚至电源轨线下拉至0V。下文将对此进行更详细的描述。针对基于穿通的触发机制来定义触发电压的能力具有很大用处。则意味着制造商通过使用P型基极区域60与P型穿通区域82和100之间的间隔，可以容易地在制造期间控制保护装置5的触发电压，这是因为间隔可直接通过保护装置5制造期间的掩膜来控制。图8示出了针对对构成本发明的实施例的装置的一系列TLP测试，对于装置其中距离L为25μm而且穿通区域的延伸处于2至20μm的范围的装置，测得的触发电压和装置电流的曲线图，因此间隔D处于23至5μm的范围内。如前面所注意到的，随着间隔D增大，触发电压也增大。处于完备的原因，注意到，TLP测试通过对电荷载体进行充电而在测试电压下进行，在标准中设置电荷载体的电容。这样，体区31的电容与TLP电流相关。最终，如果不依赖穿通作为内部触发，而且没有提供外部触发，则NPN晶体管的基极-发射极结处的增大的电场造成的碰撞电离也可用来使装置导通。这也可以通过掺杂程度以及装置的区域之间的间隔来控制。在这样的配置中，反向偏置的集电极基极结启动将电流注入基极的碰撞电离。随着基极充电，其使得将NPN晶体管导通的发射极正向偏置。NPN晶体管随后带动PNP晶体管，并且SCR被触发。启动碰撞电离的点由区域40和50的横向间隔、以及与区域40和50重叠的场板70或传导层72、78控制，即，更大的版图间隔提供了更大的触发电压。基极经由电阻连接至电流路径。在一个实施例中，保护装置的对称特性允许单个装置提供过压保护以防止朝正向变化和朝负向变化的过压事件。这对比了该装置与总体上仅仅对一个方向的威胁有效的现有技术的过压保护装置（例如，仅仅防止正向过压事件）。但是，对于自触发模式，装置需要被正确地“线连”，而且得按照与本领域普通技术人员可期望的方式不同的方式。图9a和9b示出了连接基于双极型晶体管的过压保护装置以使得其仅仅响应于一个方向的过压威胁的方式。可以看出，一般，P型基极区域被连接至发射极区域(图9a和9b所示的最右侧的N型区域)，并且这两个区域都接地。通过利用这样的配置，当左侧N型区域340取正（例如至150V）时，耗尽区域边界341移动以远离装置的耗尽区域340和P型体区之间的PN结。因此，装置不导通直到穿通或电离机制工作以使得装置导通。如果为了简化而假设正向偏置二极管下降大约1V，则PN结两端的偏置电压大约为149V。但是，当电压将取负(如与保护装置连接的电路的正常操作中可能实际出现的那样)时，一旦电压超过1V，结即开始导通。因此，装置在出现负极过压事件时失效并且太早导通。在图10a和10b所示配置的中，保护装置的基极进入由PN结的相对连接确定的内部产生的电势，而且该电势被连接至场板。现在，当呈现朝正向变化的过压时，基极变成比与右侧N型区域连接的接地电压高1V(一个二极管的压降)，因此与前面一样，反向偏置的P-N结被形成在左侧N型区域中，直到电压充分上升以触发保护装置5。回到图10b，当呈现朝负向变化的电压时，耗尽区域340与体区31之间的P-N结变成导通，因此体区电压现在下降至-149V。但是，由于基极未接地，所以这使得反向偏置的区域形成在体区31和右侧N型区域之间。这就禁止了电流，直到电压幅值超过触发阈值幅值。因此，装置现在保持不导通，直到另一极性的过压威胁超过触发电压幅值。将保护装置切换回到高阻抗状态在其中保护装置被另一电路有效驱动的实施例中，计时器和附加电路可提供来使得保护装置进入断开状态。在其中例如装置通过穿通启动自己的导通的实施例中，可采取其它步骤来控制保护装置的返回电压，并最终将保护装置切换成断开。图11示意性地图示了从区域40(在本示例中被看作是集电极)经由基极流至区域50(可被看作是发射极)的电流。基极电流Ib可理论上分成两个部分Ib1和Ib2，其中一些电流(Ib1)通过针对基极区域(结合场板70)的场板的增强的P型掺杂区域和传导层72而存在，一些电流(Ib2)经由发射极触点112而存在。通过提供如图12所示可分别被看作是基极和发射极阻抗的外部阻抗400和402，可改变Ib1和Ib2之比。电流之间的比例可使得装置的返回响应在完全类似硅控整流器(在没有流经基极的电流时)至类似二极管（在所有电流都流经基极时）之间变化。该比值改变了装置的保持电压，因此为设计人员给出了一种方式来修改其返回性能。电阻(或阻抗)应该能够承受过压事件，并且这倾向于建议电阻由金属制成。但是，金属具有相对低的电阻，因此用于形成电阻器的导体的长度可变得相对较大(就集成电路而言)。这意味着应该采用步骤来限制金属电阻器的空间尺寸。图13示意性地图示了相对高电阻值的金属薄膜电阻器如何形成在集成电路中，其中通过将其缠绕成螺旋线圈以节省裸片面积。线圈出现出感性，所以如果主要呈阻性的阻抗是期望的，则两个线圈可被形成为叠加关系，流经其中的电流在相反的方向上消除磁场，因此感性特征消除。这允许设计人员改变由螺旋线圈轨迹形成的电阻器的电阻和电感。在实验中，可通过改变基极电阻器400和发射极电阻器402的相对值来控制保持或返回电压。表格I列示了这些结果。其中基极电阻器400被形成为具有37Ω的名义上恒定的值Rb，而且发射极电阻器402的电阻在3.2和125Ω之间变化。从结果可以看出，保持电压随着Re的值的增大而变大。ReRbVH3.23790V20.837125V8937145V12537240V表格I图14示出了采用Rb和Re值对名义上具有270V的触发电压的保护装置进行测量的结果。图14图示出，不同于试图在已经触发装置之后将保护装置的终端两端的电压下拉至零，电压下降至保持电压VH并在该电平附近变化。金属螺旋线的感性特征还可以用来区分过压事件的快速瞬态特性和DC电源。例如，如果配置成产生电感的金属螺旋线被布置在基极终端处并且具有基本上零电感的欧姆电阻器被布置在发射极终端处，则快速瞬态事件看见相对于发射极的基极处的高阻抗。这支持了SCR功能，因此具有低保持电压和高ESD强度。但是，一旦瞬态事件已经结束，则DC电源看见相对于发射极的基极处的相对低的阻抗，该配置支持了二极管功能，并且导致了使得装置切换成断开并防止电源保持SCR打开和吸收电流的相对高的保持电压。利用电容器通过使用电容器阻抗的取决于瞬态的本质来过滤快速过压事件，可实现类似的电路配置。绕线电阻器的使用以及所导致的电感还可用来控制沿电流路径Ib1和Ib2建立的电流的比值。这意味着，保持电压可被控制成随着时间改变。基极电阻Rb的值主要还被电子电路修改，例如通过使用场效应晶体管来有选择地控制来自基极的电流，或者基极处的电势。图15示出了其中利用硅控整流器实现的与由发射极电阻器402形成的发射极电阻Ze相关的图4的保护装置5的配置。通过基极电阻器400和基极电极与地之间的并行布置的多个晶体管410与小的保护性串行电阻器411的并行组合来形成基极阻抗。晶体管410的栅极被连接至由RC电路形成的计时器420，其中R较大(在示例的电路中大约1或2M欧姆)，C较小(若干pF)。在保护电路被触发之后，经过发射极电阻器402的电流使得电阻器两端的电压增大，从而使得其经由电阻器R对RC计时器的电容器进行充电。一旦C上的电压已经足够上升来导通晶体管410，它们将基极(控制终端)拉至接地，将保护装置切换回高阻抗状态。该电路仅对一个方向的过压威胁有效，所以需要复制来处理相反极性的威胁。虽然处于简化的目的而已经描述了看起来像硅控整流器的保护装置，由于其双向特性，N型材料的区域40和50中垂直P-N-P晶体管的形成造成了更对称的结构，图16示出了其等效电路。可以看出，如果受保护节点暴露至朝正向变化的威胁，则NPN和最上面的PNP晶体管形成了硅控整流器，最小面的PNP晶体管被反向偏置以作为高阻抗。如果受保护节点8暴露至朝负向变化的威胁，则NPN晶体管和最小面的PNP晶体管形成了硅控整流器，最上面的PNP晶体管被反向偏置。图17在平面图中示出了图1和4的装置的替换配置。但是，取代使得装置具有两个(或更多)对折旋转对称性的是，第一和第二N型区域40和50被形成为被P型基极区域60隔开的相邻的线性结构。该配置产生了比图2所示的配置更紧致的装置。仅仅示出了掺杂区域，而且其表示出场板70和70a被布置成前面描述的那样(未示出)。因此，可以形成保护装置，其具有下述特性中的一个或多个：其提供过压保护以防止朝正向变化的和朝负向变化的过压事件；其具有受到装置的几何形状控制的触发电压；其具有可控的保持电压；而且其能够通过常用的处理步骤来布置。注意，虽然已经以横向N-P-N晶体管描述了装置，但是N和P区域可反过来以形成PNP晶体管。但是，对于过压保护，PNP晶体管一般不是优选的，因为空穴相对于电子具有减小的载流子迁移率。图18示出了这样的配置，其中图4的实施例已经被修改成使N型区域变成P型区域而P型区域变成N型区域。在图18中，类似的部分标记有类似的参考标号，除了附加了“a”来表示相对于图4，掺杂物类型已经从P型换成N型或者反过来。图19示意性地图示了单片集成电路（总体标记为500），其中半导体电路502具有输入节点504和输出节点506。如上所述的在输入节点504和电源轨线（例如，双极型结晶体管电路的情况下的Vee，或者场效应晶体管电路的情况下的Vss）之间延伸的保护装置5保护了输入节点。输出节点506可选地由虚线所示的另一保护装置保护，虽然假定输出电路总体具有低阻抗，但是它们比输入电路更不容易受到静电损坏的影响，输入电路通常具有非常高的输入阻抗以及相当小的输入电容以便实现电路502的良好的工作带宽。装置封装、布局或电路连接在具体情况下可能对装置性能存在影响。如上所述，触发电压可由装置内的掺杂区域之间的相对间隔进行调节和设置，如图6所示。这些区域中的一些被相对重的掺杂，由此具有相对大的电容(与尺寸相当的晶体管内的标准区域相比)。这些电容可能导致非常快的瞬态事件或者具有较大转换速度的事件，由此在在短时间内修改其触发电压的过压保护装置中引入基于电容的电流。图20、21和22比较了经历TLP测试的装置的性能，其中已经控制了上升时间。装置具有250V的阈值的DC性能以及240V的保持电压。响应于图20所示的较慢的过压事件，其中从0V至触发电压的上升在几个微秒的时间内发生，响应与DC情况一样。但是，随着上升时间变得更短-因此瞬态事件的频率分量的频率增大，对于给定过压事件的电压，转换速率也增大，实验证据显示，在一些情况下触发电压和保持电压可变为减小。图21示出了同一装置的响应，但是是响应于具有10纳秒上升时间的过压事件。触发电压初始地减小至185V，并且保持电压减小至160V，尽管这两个值随着过压事件的前缘过去而恢复，而且因此与快速上升电压相关的高频分量也减小。图22示出了装置对具有200皮秒上升时间的过压事件的响应。触发电压Vt减小至122V，保持电压减小至115V，但是一旦瞬态过去，它们再次恢复至DC值。但是，期望过压保护装置具有与过压事件的上升时间无关的可靠的阈值电压。前面已经注意到，用于形成基极和发射极电阻器的金属绕线的感性特性可用于响应于快速瞬态过压事件在SCR类和二极管类的响应之间转换保护装置的操作。在此还建议电容可用来提供对快速瞬态事件的过滤。图23示出了电路图，其中前面所述的由保护装置600表示的过压保护装置5（对应于图16所示的等效电路），被布置在保护节点8和负电源轨线或接地610（其表示放电节点，因此过压事件期间电流被保护装置释放至该点）之间。发射极电阻器402在保护装置5的第二节点9和接地610之间延伸。基极电阻器400在基极终端79和接地610之间延伸。基极终端作为用于过压保护装置的控制节点。为了针对快速瞬态事件提供对接地的高通滤波器，或者至少快速变化事件引起的与受保护节点8处的电压的非常陡峭的变化相关的非常高频的分量，电容器620被布置在受保护节点8和接地610之间。电容器620对应于实际电容器而不是仅仅对应于寄生电容。电容器620可具有相对小的电容（通常10至20pF），并且可在过压保护装置内部。可使用更大的电容。更大的电容可被提供作为外部组件。但是，在这样的配置中，其必须按照这样的方式连接以为快速瞬态提供低阻抗路径。当然，出于设计目的，在确定电容器620应该提供多大电容时也应该考虑寄生电容。与提供传统电容器620不同，可借助于半导体装置的寄生电容来提供电容器620，例如节点8和接地610之间的反向偏置的二极管630的寄生电容，如图24所示。但是，应该理解的是，电容器620不对应于仅仅寄生电容，这是因为添加了组件来提供额外的电容。如图25所示，单个二极管630可由堆640中布置的多个二极管替代。每个二极管正常情况下反向偏置，由此堆可呈现大的击穿电压。而且，由于反向偏置的二极管的的电容串联，所以允许堆具有远远小于单个二极管的电容的有效电容。注意，该配置提供了与图3所示的配置类似的对高频的滤波。图23所示的电容器620的使用提供了对过压威胁的对称响应，即，保护装置可响应于朝正向变化和朝负向变化的过压的两种情况，而二极管630或二极管堆640的单向电流特性可使电路仅仅适于提供保护以抵御单极的过压威胁。输入节点处提供的电容按照Z=(jwc)-1变化，其中w是角频率，c是电容，j=(-1)1/2。该“虚拟”阻抗可在受保护节点8表现出不期望的负担。可通过在保护装置的基极79(控制节点)和接地之间增加电容来实现类似的高通滤波响应，如图26和27所示，其中电容器620a和二极管630a分别布置在基极79和接地610之间，而且由于在该示例中已经与基极电阻器400并行地提供了基极电阻器400。该配置在节点8可呈现出较少的与频率有关的负担。在另一变型中，电感器650可布置成与保护装置串联，如图28所示。虽然电感器650可包括寄生电感，但是电感器650对应于实际电感器，而不是仅仅对应于寄生电感。电感器650提供了按照Z=jwL变化的阻抗，其中L是电感器650的电感，因此阻抗正比于频率。由于保护装置600表现为电阻和电容的混合，所以其与电感器650合作来形成限制了快速瞬态事件的高频分量的效果的高阻(低通)滤波器。电感器650可布置在受保护节点8的下游，如图28所示，或者布置在其上游。电感器650可被形成为集成电路内的具体组件，或者根据所需的值而被布置为与集成电路相关的封装引脚和键合引线的寄生电感的一部分。因此，可以提供与过压保护装置相关的滤波器来修改保护装置响应于高频瞬态的操作。图29示出了如何通过添加参考图23至28描述的滤波器从图29a所示的响应修改测试装置响应，其中在125V处测得响应于200ps的上升时间的过压事件的阈值电压。图29示出了装置在利用滤波器进行修改时的响应，其中阈值电压已经针对过压威胁恢复至270V。如果例如在必须承受由恶意源产生的电磁脉冲的电路中出现其中认为高频瞬态会意外地产生损坏的情况，则可以故意触发保护装置从而响应于瞬态而在减小的阈值下触发。这可以通过提供从节点8至控制终端79的节点的电容性路径来实现。对照图23至28描述的滤波器配置可进行组合，由此例如图26或27所示的配置可具有图23、24或25所示的从节点8至接地的电容。可以使用电感器和电容器组合，尽管设计人员需要确保电路不会过度地响应于电压变化。就此处的使用而言，除非相反地明确说明，否则“连接”指的是一个元素/特征直接或间接连接至另一元素/特征，并且并非必须是机械的。类似地，除非相反地明确说明，否则“耦接”指的是一个元素/特征直接或间接耦接至另一元素/特征，并且并非必须是机械的。就此处的使用而言，“节点”指的是出现给定的信号、逻辑电平、电压、数据模式、电流或量的任意内部或外部基准点、连接点、结、信号线、传导元件等。以上给出的示例仅仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。而且，所附的权利要求被撰写用于美国的初始申请，在美国单项从属是正常的。不由此而产生推断，而且在允许多项从属的地方，可以认为每个从属权利要求可多项从属于任意介于中间的从属权利要求，除非该种配置显然在技术上不可信。前面已经描述了各种实施例。虽然参考这些具体实施例进行了描述，但是描述用于说明而不是限制。本领域普通技术人员可做出各种修改和应用。