发明名称 绝缘层上有矽之二极体及其静电放电保护电路
摘要 一种绝缘层上有矽之具闸极二极体(gated diode)及无闸极二极体(non-gated diode)。此绝缘层上有矽之具闸极二极体之PN接合面系位于闸极下方之中间区域,其较一般的二极体具有更多接合面积。此绝缘层上有矽之无闸极二极体之PN接合面系位于其中间区域,亦较一般的二极体具有更多的接合面积。藉此,本发明之绝缘层上有矽之二极体具有较大的接合面积以承受电性过压(electrical overstress(EOS))及静电放电(electrostatic discharge)所产生的热能,因此可具有较高的防护能力。本发明之I/O静电放电电路包括多个主要二极体、复数个第一二极体及复数个第二二极体,这些二极体皆使用本发明之绝缘层上有矽之二极体。当一静电放电事件发生时,此一静电放电电路可有效地排放静电放电之电流。再者,此一静电放电电路可有效地降低其寄生之输入电容,以致其可使用在无线电波频率(RF)电路或高频(HF)电路上。
申请公布号 TW480668 申请公布日期 2002.03.21
申请号 TW090103551 申请日期 2001.02.16
申请人 联华电子股份有限公司 发明人 柯明道;洪根刚;唐天浩
分类号 H01L21/786;H01L23/60 主分类号 H01L21/786
代理机构 代理人 陈达仁 台北巿南京东路二段一一一号八楼之三;谢德铭 台北巿南京东路二段一一一号八楼之三
主权项 1.一种绝缘层上有矽(SOI)之二极体,其至少包括: 一基底; 一绝缘层,系形成于该基底上; 二浅沟槽隔离区,系形成于该绝缘层上;及 一PN接合二极体,系由具有一第一导电性之一第一 井及与之相邻具有一第二导电性之一第二井形成, 其中该第一导电性为N型及P型中任一导电型,该第 二导电性与该第一导电性电性相反,且该第一井与 该第二井系形成于该二浅沟槽隔离区之间之该绝 缘层上,一具有该第一导电性之一第一重掺杂扩散 区系形成于该第一井与一该浅沟槽隔离区相邻之 一顶角处,以及一具有该第二导电性之一第二重掺 杂扩散区系形成于该第二井与另一该浅沟槽隔离 区相邻之一顶角处。2.如申请专利范围第1项之绝 缘层上有矽之二极体,其中上述之绝缘层系由一二 氧化矽层形成。3.如申请专利范围第1项之绝缘层 上有矽之二极体,其中一似MOS闸极系形成于该第一 井与该第二井上方,该似MOS闸极包括一介电层、一 导电层及三介电质间隙壁,其中该导电层系形成于 该介电层上方,而该二介电质间隙壁系分别形成于 该似MOS闸极之每一侧,并且该第一重掺杂扩散区及 该第二重掺杂扩散区系分别自行对准于该似MOS闸 极之每一侧。4.如申请专利范围第3项之绝缘层上 有矽之二极体,其中上述之似MOS闸极包括一第三重 掺杂扩散区及一第四重掺杂扩散区,该第三重掺杂 扩散区与该第四重掺杂扩散区系互相短路导通,并 且该第一重掺杂扩散区与该第二重掺杂扩散区系 分别自行对准于该第三重掺杂扩散区与该第四重 掺杂扩散区。5.如申请专利范围第3项之绝缘层上 有矽之二极体,其中上述之第一重掺杂扩散区与第 二重掺杂扩散区系形成于该绝缘层上,并且分别介 于一该浅渠沟槽隔离区与该第一井之间,以及介于 另一该浅沟槽隔离区与该第二井之间。6.一种绝 缘层上有矽之二极体,其至少包括: 一基底; 一绝缘层,系形成于该基底上; 二浅沟槽隔离区,系形成于该绝缘层上; 一PN接合二极体,系由具有一第一导电性之一第一 井及与之相邻之具有一第二导电性之一第二井形 成,其中该第一导电性系为P型及N型中任一导电性, 该第二导电性系与该第一导电性相反,且该第一井 与该第二井系形成于该二浅沟槽隔离区之间,该第 一井相邻于一该浅沟槽隔离区之一顶角处形成具 有该第一导电性之一第一轻掺杂扩散区,该第二井 相邻于另一该浅沟槽隔离区之一顶角处形成具有 该第二导电性之一第二轻掺杂扩散区;及 一似MOS闸极,系形成于该第一井与该第二井上方, 该似MOS闸极包括一介电层、一导电层及二介电质 间隙壁,该导电层系形成于该介电层上方,该二介 电质间隙壁系分别形成于该似MOS闸极之每一侧,其 中该导电层包括具有该第一导电性之一第三轻掺 杂扩散区与一具有该第二导电性之一第四轻掺杂 扩散区,该第三轻掺杂扩散区系与该第四轻掺杂扩 散区短路导通,并且该第一轻掺杂扩散区及该第二 轻掺杂扩散区系分别自行对准于该第三轻掺杂扩 散区与该第四轻掺杂扩区。7.如申请专利范围第6 项之绝缘层上有矽之二极体,其中上述之绝缘层系 由一二氧化矽层形成。8.如申请专利范围第6项之 绝缘层上有矽之二极体,其中更包含具有该第一导 电性之一第五重掺杂扩散区于该第一轻掺杂扩散 区与一该浅渠沟槽隔离区之间之该第一井上,及具 有该第二导电性之一第六重掺杂扩散区于该第二 轻掺杂扩散区与另一该浅沟槽隔离区之间之该第 二井上。9.一种I/O静电放电保护电路,其保护一绝 缘层上有矽之积体电路,该静电放电保护电路至少 包括: 一导电性垫,系形成于该绝缘层上; 一导线,系形成于该绝缘层上,该导线直接连接该 导电性垫于一第一节点; 一第一电压供应列,系形成于该绝缘层上; 一第二电压供应列,系形成于该绝缘层上; 一第一主要二极体,系形成于该绝缘层上,并连接 于该第一节点与该第一电压供应列之间; 一第二主要二极体,系形成于该绝缘层上,并连接 于该第一节点与该第二电压供应列之间; 复数个第一二极体,系形成于该绝缘层上,并连接 于该第一节点与该第一电压供应列之间,该等二极 体系与该第一主要二极体之方向相反;及 复数个第二二极体,系形成于该绝缘层上,并连接 于该第一节点与该第二电压供应列之间,该等二极 体之方向系相反于该第之主要二极体之方向。10. 如申请专利范围第9项之静电放电保护电路,其中 上述之第一节点直接连接至该积体电路之一输出 缓冲。11.如申请专利范围第9项之静电放电保护电 路,更包含一电阻形成于该绝缘层上,并且耦合于 该第一节点与一第二节点之间,其中该第二节点系 位于该积体电路之一输入缓冲与该电阻之间。12. 如申请专利范围第9项之静电放电保护电路,其中 上述之所有二极体系由申请专利范围第1至8项中 任一项之该绝缘层上有矽之二极体形成。13.一种 静电放电保护电路,其保护绝缘层上有矽之积体电 路,该静电放电保护电路至少包括: 一导电性垫,系形成于该绝缘层上; 一导线,系形成于该绝缘层上,该导线直接连接该 导电性垫于一第一节点; 一第一电压供应列,系形成于该绝缘层上; 一第二电压供应列,系形成于该绝缘层上; 一第一主要二极体,系形成于该绝缘层上,并连接 于该第一节点与该第一电压供应列之间; 一第二主要二极体,系形成于该绝缘层上,并连接 于该第一节点与该第二电压供应列之间; 一静电放电箝制电路,系形成于该绝缘层上,并连 接于该第一电压供应列与该第二电压供应列之间; 一电阻,系形成于该绝缘层上,并连接于该第一节 点与一耦合于该积体电路之一部份的一第二节点 之间;及 一N通道电晶体,系形成于该绝缘层上,该N通道电晶 体之一闸极及一源极皆连接于该第二电压供应列, 并且该N通道电晶体之一汲极系连接于该第二节点 。14.如申请专利范围第13项之静电放电保护电路, 其中上述之静电放电保护电路包括复数个串联二 极体,该等二极体之方向系相反于该第一主要二极 体与该第二主要二极体之方向。15.如申请专利范 围第13项之静电放电保护电路,更包含一第三主要 二极体及一第四主要二极体,其中该第三主要二极 体系形成于该绝缘层上,并连接于该第一主要二极 体与该第一电压供应列之间,而该第四主要二极体 系形成于该绝缘层上,并连接于该第二主要二极体 与该第二电压供应列之间。16.如申请专利范围第 15项之静电放电保护电路,其中上述之静电放电保 护电路包含复数个串联二极体,该等二极体之方向 系相反于该第一主要二极体与该第二主要二极体 之方向。17.如申请专利范围第15项之静电放电保 护电路,更包含一第五主要二极体及一第六主要二 极体,其中该第五主要二极体系形成于该绝缘层上 ,并连接于该第三主要二极体与该第一电压供应列 之间,而该第六主要二极体系形成于该绝缘层上, 并连接于该第四主要二极体与该第二电压供应列 之间。18.如申请专利范围第17项之静电放电保护 电路,其中上述之静电放电箝制电路包含复数个串 联二极体,该等二极体之方向系相反于该第一主要 二极体与该第二主要二极体之方向。19.如申请专 利范围第13项之静电放电保护电路,其中上述之所 有二极体系由申请专利范围第1至8项中任一项之 该绝缘层上有矽之二极体形成。图式简单说明: 第一图为一习知SOI多晶矽界定(polysilicon-bounded)具 闸极之二极体(Lubistor)之截面示意图; 第二图为本发明所提出之二极体之截面示意图,其 PN接合处系位于闸极下方之中间区域; 第三图为本发明所提出之另一型多晶矽二极体构 造之截面示意图,其PN接合处系位于闸极下方之中 间区域; 第四图为本发明形成于一SOI晶片上具有源极/汲极 植入区之一多晶矽二极体构造,其PN接合处位于闸 极下方之中间区域; 第五图为一为本发明所提出之一SOI完全占据型( fully-depleted)多晶矽界定之具闸极二极体; 第六图为为本发明所提出之又另一型具闸极堆叠 二极体之截面示意图,其PN接合处位于闸极下方之 中间区域; 第七图为本发明所提出之无闸极接合二极体之截 面示意图,其PN接合处位于其中间区域; 第八图及第九图为根据第二图至第七图之具体实 施例之I/O输出入脚位之SOI静电放电保护电路之示 意图; 第十图及第十一图为根据第二图至第七图之具体 实施例之SOI静电放电保护电路之示意图;及 第十二图及第十三图分别为第十图及第十一图之 变化例。
地址 新竹科学工业园区新竹市力行二路三号