发明名称 静电放电防护架构、半导体晶片以及半导体静电放电防护装置的制造方法
摘要 一种静电放电防护架构,包括基底、埋藏层、第一高压井区、第二高压井区、第一场区、第一掺杂区以及第二掺杂区。埋藏层系设置于基底中。第一高压井区系覆盖埋藏层。第二高压井区,覆盖埋藏层,并且与第一高压井区有实体接触,且第一高压井区与第二高压井区具有相反的导电型态。第一场区,从第一高压井区的内部伸至第二高压井区。第一掺杂区,设置于第一高压井区中,并且与第一场区有实体接触。第二掺杂区,设置于第二高压井区中,并且与第一场区有实体接触,其中第一掺杂区与第二掺杂区系分别与第二高压井区具有相同导电型态的杂质执行高掺杂。
申请公布号 TWI293205 申请公布日期 2008.02.01
申请号 TW095100883 申请日期 2006.01.10
申请人 台湾积体电路制造股份有限公司 发明人 李建兴;钟于彰
分类号 H01L23/60(2006.01);H01L29/73(2006.01) 主分类号 H01L23/60(2006.01)
代理机构 代理人 洪澄文 台北市大安区信义路4段279号3楼;颜锦顺 台北市大安区信义路4段279号3楼
主权项 1.一种静电放电防护架构,包括: 一基底; 一埋藏层,设置于上述基底中; 一第一高压井区,覆盖上述埋藏层; 一第二高压井区,覆盖上述埋藏层,并且与上述第 一高压井区有实体接触,上述第一高压井区与第二 高压井区具有相反的导电型态; 一第一场区,从上述第一高压井区的内部伸至上述 第二高压井区; 一第一掺杂区,设置于上述第一高压井区中,并且 与上述第一场区有实体接触;以及 一第二掺杂区,设置于上述第二高压井区中,并且 与上述第一场区有实体接触,其中上述第一掺杂区 与第二掺杂区系分别与上述第二高压井区具有相 同导电型态的一杂质执行高掺杂。 2.如申请专利范围第1项所述之静电放电防护架构, 其中上述第一高压井区以及基底系为P型,且上述 第二高压井区、埋藏层、第一掺杂区以及第二掺 杂区系为N型。 3.如申请专利范围第1项所述之静电放电防护架构, 其中上述第一场区系为一浅沟槽隔离区。 4.如申请专利范围第1项所述之静电放电防护架构, 其中上述第一场区系为一场氧化层。 5.如申请专利范围第1项所述之静电放电防护架构, 更包括一第三掺杂区,设置于上述第一高压井区中 ,其中上述第三掺杂区的导电型态与上述第一高压 井区的导电型态相同,且其中上述第一掺杂区系与 第三掺杂区电性连接。 6.如申请专利范围第5项所述之静电放电防护架构, 更包括一第二场区,设置于上述第一掺杂区与第三 掺杂区之间,且上述第二场区与上述第一掺杂区以 及第三掺杂区有实体接触。 7.如申请专利范围第1项所述之静电放电防护架构, 其中上述第一掺杂区以及第二掺杂区分别具有约 大于1020/cm3的掺杂浓度。 8.如申请专利范围第1项所述之静电放电防护架构, 其中上述埋藏层具有约介于1016/cm3与1018/cm3之间的 掺杂浓度。 9.如申请专利范围第1项所述之静电放电防护架构, 其中上述第一高压井区以及第二高压井区分别具 有约介于约介于1015cm3与1016/cm3之间的掺杂浓度。 10.如申请专利范围第1项所述之静电放电防护架构 ,更包括: 一电源供应节点,电性耦接至上述第一掺杂区;以 及 一参考节点,电性耦接至上述第二掺杂区,其中上 述参考节点系电性耦接至容易受到静电放电破坏 之一电路。 11.如申请专利范围第1项所述之静电放电防护架构 ,其中上述电源供应节点系耦接至接地点。 12.如申请专利范围第1项所述之静电放电防护架构 ,其中上述架构系设置于一半导体晶片中,且其中 上述第一掺杂区以及第二掺杂区系电性耦接至上 述半导体晶片之输入/输出接合垫。 13.如申请专利范围第1项所述之静电放电防护架构 ,其中上述架构系封装于一套装中,且其中上述第 一掺杂区以及第二掺杂区系电性耦接至上述套装 中。 14.一种静电放电防护架构,包括: 一NPN双极电晶体,包括: 一基极,由一P型高压井区所形成; 一射极,设置于上述基极中,上述射极系与一N型杂 质执行高掺杂;以及 一集极,由一N型高压井区所形成,上述集极系与上 述基极有实体接触; 一高掺杂N型区,设置于上述N型高压井区中,其中上 述射极系透过一第一场区与上述高掺杂N型区分离 ,且上述射极以及高掺杂N型区分别与上述第一场 区有实体接触; 一N型埋藏层,设置于上述NPN双极电晶体下;以及 一P型基底,设置于上述N型埋藏层下。 15.如申请专利范围第14项所述之静电放电防护架 构,更包括一高掺杂P型区以及一第二场区,设置于 上述P型高压井区中,其中上述高掺杂P型区系透过 上述第二场区与上述射极分离。 16.如申请专利范围第14项所述之静电放电防护架 构,更包括: 一电源供应节点,电性耦接至上述射极;以及 一参考节点,电性耦接至上述集极,其中上述参考 节点系电性耦接至容易受到静电放电破坏之一电 路。 17.如申请专利范围第16项所述之静电放电防护架 构,其中上述电源供应节点系耦接至接地点。 18.一种半导体晶片,包括: 一NPN双极电晶体,包括: 一基极,由P型之一第一高压井区所形成; 一射极,设置于上述基极中,上述射极系与一N型杂 质执行高掺杂;以及 一集极,由N型之一第二高压井区所形成,上述集极 系与上述基极有实体接触; 一高掺杂N型区,设置于上述第二高压井区中,其中 上述射极系透过一第一场区与上述高掺杂N型区分 离,且上述射极以及高掺杂N型区系分别与上述第 一场区有实体接触; 一高掺杂P型区以及一第二场区,设置于上述第一 高压井区中,其中上述高掺杂P型区系透过上述第 二场区与上述射极分离; 一第一接触垫,电性耦接至上述高掺杂P型区以及 射极; 一第二接触垫,电性耦接至高掺杂N型区; 一N型埋藏层,设置于上述NPN双极电晶体下;以及 一P型基底,设置于上述N型埋藏层下。 19.如申请专利范围第18项所述之半导体晶片,更包 括一积体电路,电性耦接于上述第一接触垫与第二 接触垫之间。 20.如申请专利范围第18项所述之半导体晶片,其中 上述第一接触垫系电性耦接至一电压供应器。 21.一种半导体静电放电防护装置的制造方法,包括 : 提供具有一第一导电型态之一基底; 于上述基底之上部形成一埋藏层,上述埋藏层具有 不同于上述第一导电型态之一第二导电型态; 于上述埋藏层上方形成具有上述第一导电型态之 一掺杂半导体层; 遮蔽部分上述掺杂半导体层; 将上述掺杂半导体层与具有上述第二导电型态之 一杂质执行掺杂,其中被遮蔽的部分上述掺杂半导 体层系形成一第一高压井区,且未遮蔽的部分上述 掺杂半导体层系形成一第二高压井区; 于上述第一高压井区延伸至上述第二高压井区处 形成一第一场区;以及 于上述第一高压井区中形成一第一掺杂区,上述第 一掺杂区系与上述第一场区实体接触,且于上述第 二高压井区中形成一第二掺杂区,上述第二掺杂区 系与上述第一场区实体接触,其中上述第一、第二 掺杂区具有上述第二导电型态。 22.如申请专利范围第21项所述之半导体静电放电 防护装置的制造方法,其中上述第一导电型态系为 P型,其中上述第二导电型态系为N型。 23.如申请专利范围第21项所述之半导体静电放电 防护装置的制造方法,其中形成上述掺杂半导体层 的步骤包括磊晶成长上述掺杂半导体层。 24.如申请专利范围第21项所述之半导体静电放电 防护装置的制造方法,其中形成上述第一、第二高 压井区的步骤包括于深度相当于上述掺杂半导体 层之厚度处掺杂一杂质。 25.如申请专利范围第21项所述之半导体静电放电 防护装置的制造方法,更包括: 于上述第一高压井区中形成具有上述第一导电型 态之一第三掺杂区;以及 将上述第一掺杂区电性连接至上述第三掺杂区。 26.如申请专利范围第25项所述之半导体静电放电 防护装置的制造方法,更包括形成一第二场区,使 上述第一掺杂区与第三掺杂区分离。 图式简单说明: 第1图系显示传统作为静电放电防护装置之高压 NMOS装置。 第2~4、5A、5B及6~9图系显示根据本发明较佳实施例 所述之制程中间阶段的剖面图。 第10图以及第11图系显示根据本发明较佳实施例所 述之示范布局。 第12A图以及第12B图系分别显示晶片级与封装级之 示范防护架构。 第13图系显示传统高压NMOS装置之实验结果,其中每 当高压NMOS装置 第14图系显示根据本发明较佳实施例所述之静电 放电防护装置之实验结果,其中每当NPN电晶体受到 静电放电压力后,其漏电流并不会增加。
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