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CN101777579B - 隔离式硅控整流器静电防护元件 - Google Patents

隔离式硅控整流器静电防护元件 Download PDF

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CN101777579B
CN101777579B CN200910002914.0A CN200910002914A CN101777579B CN 101777579 B CN101777579 B CN 101777579B CN 200910002914 A CN200910002914 A CN 200910002914A CN 101777579 B CN101777579 B CN 101777579B
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Abstract

本发明提出一种隔离式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一高浓度掺杂区；与第一井区邻接、具有第二传导型态的第二井区；位于该第二井区内的具有第二传导型态的第二高浓度掺杂区；以及位于该第二井区内的具有第一传导型态的第三高浓度掺杂区，其中该第二高浓度掺杂区和第三高浓度掺杂区互相电性连接至同一电位，且连接至一接地垫，其中该第一高浓度掺杂区供与一连接垫电连接，且该第一井区内并不设置与该连接垫连接的具有第一传导型态的高浓度掺杂区。

Description

隔离式硅控整流器静电防护元件
技术领域
本发明涉及一种隔离式硅控整流器(SCR，Silicon ControlledRectifier)静电防护元件(ESD，Electro-Static Discharge device)，特别是指一种可避免负电压对电路造成不良影响的静电防护元件。
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。
上述现有技术的缺点是，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(1atch-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，提出一种可避免负电压对电路造成不良影响的隔离式硅控整流器静电防护元件。
明内容
本发明目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种隔离式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，本发明提供了一种隔离式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一高浓度掺杂区；与第一井区邻接、具有第二传导型态的第二井区；位于该第二井区内的具有第二传导型态的第二高浓度掺杂区；以及位于该第二井区内的具有第一传导型态的第三高浓度掺杂区，其中该第二高浓度掺杂区和第三高浓度掺杂区互相电性连接至同一电位，且连接至一接地垫，其中该第一高浓度掺杂区供与一连接垫电连接，且该第一井区内并不设置与该连接垫连接的具有第一传导型态的高浓度掺杂区。
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。
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。
附图说明
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6标出本发明的数个实施例的剖面示意图。
图中符号说明
11     N型井区
13     P+掺杂区
15     N+掺杂区
17     N+掺杂区
21     P型井区
23     P+掺杂区
25     N+掺杂区
27     P+掺杂区
100    基体
200    放电路径
GND    接地垫
PAD    连接垫
具体实施方式
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，其中显示本发明的第一个实施例。如图所示，本实施例中，N型井区11为浮接(floating)，且N型井区11内仅设置了高浓度P+掺杂区13而无N+掺杂区15。连接垫PAD仅连接到P+掺杂区13。当连接垫PAD接收到高电压时，可通过图标的放电路径200将其导引排除。与现有技术不同的是，当连接垫PAD接收到负电压时，由于P+掺杂区13和N型井区11构成PN接面，使该负电压并不致对电路造成影响，且该负电压并无其它路径可引发基体产生电流，因此可以解决现有技术的问题。
图3显示本发明的另一个实施例。本实施例中，在N型井区11和P型井区21的交界处另设置了高浓度的N+掺杂区17。N+掺杂区17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11和P型井区21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+掺杂区17，则可透过N+掺杂区17和P型井区21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4显示与图3相似的实施例，本实施例中在N型井区11和P型井区21的交界处设置高浓度的P+掺杂区27。P+掺杂区27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11和P+掺杂区27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5显示本发明的另一个实施例。本实施例中，N+掺杂区17并非设置在N型井区11和P型井区21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3之间的范围。
图6显示本发明的另一个实施例。本实施例中，P+掺杂区27并非设置在N型井区11和P型井区21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
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，均应包含在本发明权利要求书的范围之内。

Claims (10)

1.一种隔离式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一高浓度掺杂区；
与第一井区邻接、具有第二传导型态的第二井区；
位于该第二井区内的具有第二传导型态的第二高浓度掺杂区；以及
位于该第二井区内的具有第一传导型态的第三高浓度掺杂区，其中该第二高浓度掺杂区和第三高浓度掺杂区互相电性连接至同一电位，且连接至一接地垫，
其中该第一高浓度掺杂区供与一连接垫电连接，且该第一井区内并不设置与该连接垫连接的具有第一传导型态的高浓度掺杂区。
2.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，该第二传导型态的第一高浓度掺杂区和该第一传导型态的第一井区构成PN接面、该第二传导型态的第二井区及该第二传导型态的第二高浓度掺杂区和该第一传导型态的第三高浓度掺杂区构成PN接面，因此该第一高浓度掺杂区、该第一井区、该第二井区、该第二高浓度掺杂区、该第三高浓度掺杂区构成硅控整流器。
3.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，该第一传导型态为N型而第二传导型态为P型。
4.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：位于该第一井区和该第二井区交界处的第四高浓度掺杂区。
5.如权利要求4所述的隔离式硅控整流器静电防护元件，其中，该第四高浓度掺杂区为第一或第二传导型态。
6.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二井区交界处一段预设距离的第五高浓度掺杂区。
7.如权利要求6所述的隔离式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传导型态。
8.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六高浓度掺杂区。
9.如权利要求8所述的隔离式硅控整流器静电防护元件，其中，该第六高浓度掺杂区为第二传导型态。
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，该第二和第三高浓度掺杂区与一接地垫电连接。
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