專利名稱：半導體結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導體結(jié)構(gòu)，且特別是有關(guān)于一種靜電放電防護的半導體結(jié) 構(gòu)。
背景技術(shù)：
一般來說，集成電路(integrated circuits, ICs)非常容易受靜電放電 (electrostaticdischarge,ESD)的影響而受損，例如是電子設(shè)備中的高壓瞬變。在某些電 子設(shè)備中，高壓瞬變可能具有正值及/或負值的尖峰，范圍由數(shù)百伏特至數(shù)千伏特(靜電 壓)，且時間長達數(shù)微秒。高電壓靜電放電瞬變可能由使用者的靜電放電所造成，例如是由 摩擦力或感應并接觸集成電路(例如是設(shè)備控制)的端子或電路的設(shè)備機殼所造成。因此， 由于疏忽所造成的靜電電壓可能導致輸入晶體管的毀損。集成電路通常都需要靜電放電防護設(shè)計以保護內(nèi)部的電子組件。然而，傳統(tǒng)的靜 電放電防護結(jié)構(gòu)，例如高壓二極管在崩潰瞬間的能量太強且導通阻抗太大。如此一來，當電 壓增大時，電流增加幅度卻微小。而無法達到高壓二極管預期的操作電壓與電流強度。圖1繪示已知技術(shù)的半導體結(jié)構(gòu)的示意圖。以下說明請參照圖1，半導體結(jié)構(gòu)5包 括一基板50、一 N型深井55、一 P型深井60、一 N型深井65、一 N型摻雜井70、一 P型參雜 井75、一絕緣材料80、一高電壓90及一低電壓95。在位置關(guān)系上，N型深井55形成于基板 50內(nèi)。P型深井60形成于N型深井55內(nèi)。N型深井65形成于P型深井60內(nèi)。而P型參 雜井75形成于P型深井60內(nèi)，N型摻雜井70形成于N型深井65內(nèi)。其中，高電壓90連 接于N型摻雜井70，低電壓95連接于P型參雜井75。此已知技術(shù)在95umX150um的面積條件下，實際運作時得到如圖2的實驗結(jié)果。 圖2繪示已知技術(shù)的半導體結(jié)構(gòu)的電流與電壓關(guān)系圖。由圖2可以得知崩潰電壓為30伏 特(V)，且電流對電壓的斜率很小，每增加10伏特的電壓，電流僅增加0. 3安培。此斜率很 小的狀況因為此已知技術(shù)結(jié)構(gòu)的寄生電阻太大而造成。且此結(jié)構(gòu)的人體放電模式為0. 5千 伏特，相較于集成電路中至少要2千伏特的規(guī)格來說，尚未到達標準。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要提供一種半導體結(jié)構(gòu)，其利用二極管與晶體管的組合，使得電流相對 于電壓的斜率增大，并維持啟動電壓(崩潰電壓)在30伏特(V)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種半導體結(jié)構(gòu)。半導體結(jié)構(gòu)包括一基板、一第一深 井、一二極管及一晶體管。第一深井形成于基板內(nèi)。二極管形成于第一深井內(nèi)。晶體管形 成于第一深井內(nèi)。其中二極管連接于第一電壓，晶體管連接于第二電壓，且二極管與晶體管 串聯(lián)。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作 詳細說明如下


圖1繪示已知技術(shù)的半導體結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2繪示已知技術(shù)的半導體結(jié)構(gòu)的電流與電壓關(guān)系圖。圖3繪示第一實施例的半導體結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4繪示第一實施例的半導體結(jié)構(gòu)的電路圖。圖5繪示第一實施例的半導體結(jié)構(gòu)的電流與電壓關(guān)系圖。
圖6繪示第二實施例的半導體結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7繪示第二實施例的半導體結(jié)構(gòu)的電路圖。圖8繪示第二實施例的半導體結(jié)構(gòu)的電流與電壓關(guān)系圖。主要組件符號說明10、20:半導體結(jié)構(gòu)110:基板120、140: 二極管130、150 晶體管210 第一深井220 第二深井230 第三深井240:第四深井250 第五深井260 第六深井310 第一摻雜井320 第二摻雜井330 第三摻雜井340:第四摻雜井350 第五摻雜井360 第六摻雜井370 第七摻雜井380 第八摻雜井390 第九摻雜井400 第十摻雜井510、530:第一電壓520、540:第二電壓600、610:導電組件700、710:絕緣材料800、810 電流與電壓關(guān)系曲線
具體實施例方式以下提出兩個實施例以說明本發(fā)明的半導體結(jié)構(gòu)。此些實施例僅用以作為范例說 明，并不會限縮本發(fā)明欲保護的范圍。此外，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，當可明白此些實施例及圖式中的二極管和晶體管的結(jié)構(gòu)在本發(fā)明的精神下可稍做修改。因此， 圖式及說明視為說明之用，而非限制本發(fā)明的范圍。用以說明本發(fā)明的此些實施例及應用 的圖式僅繪示主要的特征組件，以避免混淆本發(fā)明。此外，實施例中的圖式省略不必要的組 件，以清楚顯示本發(fā)明的技術(shù)特點。第一實施例請參照圖3，其繪示本發(fā)明第一實施例的半導體結(jié)構(gòu)10的示意圖。該半導體結(jié)構(gòu) 10包括一基板110、一第一深井210、一二極管120及一晶體管130。其中基板110為P型 摻雜型態(tài)，第一深井210為N型摻雜型態(tài)。第一深井210形成于基板110內(nèi)。二極管120 形成于第一深井210內(nèi)。晶體管130形成于第一深井210內(nèi)。其中二極管120連接于第一 電壓510，晶體管130連接于第二電壓520，且二極管120與晶體管130串聯(lián)。其中，二極管120包括第二深井220、第一摻雜井310與第二摻雜井320。其中第 二深井220與第一摻雜井310為P型摻雜型態(tài)，第二摻雜井320為N型摻雜型態(tài)。在位置 關(guān)系上，第二深井220形成于第一深井210內(nèi)。第一摻雜井310形成于第二深井220內(nèi)，并 且連接于第一電壓510。第二摻雜井320形成于第二深井220內(nèi)，并且耦接于晶體管130。此外，晶體管130包括第三深井230、第四深井240、第三摻雜井330、第四摻雜井 340與第五摻雜井350。其中第三深井230與第三摻雜井330為P型摻雜型態(tài)，第四深井 240、第四摻雜井340與第五摻雜井350為N型摻雜型態(tài)。在位置關(guān)系上，第三深井230形 成于第一深井210內(nèi)。第四深井240也形成于第一深井210內(nèi)。第三摻雜井330及第四摻 雜井340皆形成于第三深井內(nèi)230。第三摻雜井330與第四摻雜井340相鄰并利用導電組 件(導線)600將第三摻雜井330與第四摻雜井340電性連接后，連接于二極管120。第五 摻雜井350形成于第四深井240內(nèi)，且連接第二電壓520。圖3中的絕緣材料700設(shè)置于第一摻雜井310與第二摻雜井320之間、第二摻雜 井320與第三摻雜井330之間、第四摻雜井340與第五摻雜井350之間。請參照圖4，其繪示第一實施例的半導體結(jié)構(gòu)10的電路圖。圖4的各組件的串連 關(guān)系如下第一電壓510連接二極管120，二極管120串聯(lián)晶體管130，接著晶體管130連接 第二電壓520。請參照圖5，其繪示第一實施例的半導體結(jié)構(gòu)10的電流與電壓關(guān)系圖。本實施例 在95umX150um的面積條件下，將第一電壓510設(shè)定為低電壓，第二電壓520設(shè)定為高電 壓，得到如圖5的實驗結(jié)果。由圖5可以得到崩潰電壓為36伏特(V)，操作電壓為27伏特， 并且電流對電壓的斜率相較于已知技術(shù)具有更大的斜率。例如，本實施例在40伏特時電流 量為2安培，而已知技術(shù)同樣于40伏特下，電流大約只有0. 3安培。詳細來說，圖5的電流與電壓關(guān)系曲線800和X軸相交于36伏特，此為半導體結(jié) 構(gòu)10的崩潰電壓。半導體結(jié)構(gòu)10的崩潰電壓為二極管120的崩潰電壓與晶體管130的崩 潰電壓之和。其中，二極管120的崩潰電壓為15伏特，晶體管130的崩潰電壓為21伏特， 兩者之和即為36伏特。其中晶體管130在達到崩潰電壓后，其電壓立即拉回到10伏特，而 二極管120仍然維持在15伏特，此兩數(shù)的總和即為操作電壓25伏特，此數(shù)值亦為關(guān)系曲線 800中的電壓的最小值。在達到操作電壓之后的關(guān)系曲線800中，其電流對電壓的斜率相較 于已知技術(shù)明顯的變大。此說明本實施例在崩潰電壓沒有大幅變動下，明顯降低了阻抗使 得電流量大幅改善。另外，本實施例的人體放電模式(HBM)大于2千伏特，此數(shù)據(jù)相較于已知技術(shù)的人體放電模式0. 5千伏特具有更好的結(jié)果。雖然上述實施例將第一電壓510設(shè)定為低電壓，并將第二電壓520設(shè)定為高電壓， 然而在另一實施例中，第一電壓510亦可設(shè)定為高電壓，第二電壓520則可設(shè)定為低電壓， 端看設(shè)計需求而定。第二實施例請參照圖6，其繪示本發(fā)明第二實施例的半導體結(jié)構(gòu)20的示意圖。本實施例的半 導體結(jié)構(gòu)20與第一實施例的半導體結(jié)構(gòu)10不同之處在于深井與摻雜井的位置，其余相同 之處不再重復敘述。在本實施例中，二極管140包括第六摻雜井360與第七摻雜井370。其中第六摻雜 井360為N型摻雜型態(tài)，第七摻雜井370為P型摻雜型態(tài)。在位置關(guān)系上，第六摻雜井360 形成于第一深井210內(nèi)，且連接于第一電壓530。第七摻雜井370形成于第一深井210內(nèi)， 且耦接于晶體管150。
晶體管150包括第五深井250、第六深井260、第八摻雜井380、第九摻雜井390與 第十摻雜井400。其中第五深井250與第十摻雜井400為P型摻雜型態(tài)，第六深井260、第 八摻雜井380與第九摻雜井390為N型摻雜型態(tài)。在位置關(guān)系上，第五深井250形成于第一 深井210內(nèi)。第六深井260形成于第五深井250內(nèi)。第八摻雜井380形成于第六深井260 內(nèi)，且連接二極管140。第九摻雜井390形成于第五深井250內(nèi)。第十摻雜井400形成于第 五深井250內(nèi)。而第九摻雜井390與第十摻雜井400相鄰，并利用導電組件610將第九摻 雜井390與第十摻雜井400電性連接后，連接于第二電壓540。絕緣材料710設(shè)置于第六摻雜井360與第七摻雜井370之間、第七摻雜井370與 第八摻雜井380之間、第八摻雜井380與第九摻雜井390之間。請參照圖7，繪示第二實施例的半導體結(jié)構(gòu)20的電路圖。圖7各組件的串連關(guān)系 如下第一電壓530連接二極管140，二極管140串聯(lián)晶體管150，接著晶體管150連接第二 電壓540。請參照圖8，繪示第二實施例半導體結(jié)構(gòu)20的電流與電壓關(guān)系圖。本實施例在 95umX 150um面積條件下，將第一電壓530設(shè)定為高電壓，第二電壓540設(shè)定為低電壓，得 到如圖8的實驗結(jié)果。圖8中可以得到半導體結(jié)構(gòu)20的崩潰電壓為36伏特，操作電壓為 27伏特，并且電流對電壓的斜率相較于已知技術(shù)有更大的斜率；例如，本實施例在40伏特 時電流量為2安培，而已知技術(shù)同樣在40伏特下，電流大約只有0. 3安培。更詳細來說，圖8中電流與電壓關(guān)系曲線810與X軸相交于36伏特，此為半導體 結(jié)構(gòu)20的崩潰電壓。半導體結(jié)構(gòu)20的崩潰電壓為二極管140的崩潰電壓與晶體管150的 崩潰電壓之和。其中二極管140的崩潰電壓為15伏特，晶體管150的崩潰電壓為21伏特， 兩者之和即為36伏特。其中晶體管150在達到崩潰電壓后，其電壓立即拉回到10伏特，而 二極管140仍然維持在15伏特，此兩數(shù)的總和即為操作電壓25伏特，此數(shù)值亦為關(guān)系曲線 810中電壓的最小值。在達到操作電壓之后的關(guān)系曲線810中，其電流對電壓的斜率相較于 已知技術(shù)明顯的較大。此說明本實施例在崩潰電壓沒有大幅變動下，明顯降低了阻抗使得 電流量大幅改善。另外，本實施例的人體放電模式(HBM)大于2千伏特，此數(shù)據(jù)相較于已知 技術(shù)的人體放電模式0. 5千伏特具有更好的結(jié)果。 雖然上述實施例將第一電壓530設(shè)定為低電壓，并將第二電壓540設(shè)定為高電壓，然而在另一實施例中，第一電壓530亦可設(shè)定為高電壓，第二電壓540則可設(shè)定為低電壓， 端看設(shè)計需求而定。本發(fā)明的實施例包括二極管和晶體管串聯(lián)，本實施例中的二極管本身比已知技術(shù) 的高壓二極管植入更少的深井，這樣的構(gòu)造使克服了已知技術(shù)中高壓二極管阻抗過高的問 題，但是崩潰電壓也因此變小。為了拉升降低的崩潰電壓，將晶體管與二極管串聯(lián)使得崩潰 電壓升高；此串聯(lián)雖然造成阻抗降低，但是晶體管放大的電流足夠使半導體結(jié)構(gòu)的電流與 電壓關(guān)系曲線的斜率升高而達到所期望的狀態(tài)。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā) 明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更動 與潤飾。再者，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者當可明白本發(fā)明的基本的技術(shù)，例如 P型摻雜型態(tài)、N型摻雜型態(tài)等的形成，因而不詳細敘述。因此，本發(fā)明的保護范圍當視權(quán)利 要求書所界定者為準。
權(quán)利要求
一種半導體結(jié)構(gòu)，包括一基板；一第一深井，形成于該基板內(nèi)；一二極管，形成于該第一深井內(nèi)；以及一晶體管，形成于該第一深井內(nèi)；其中，該二極管連接于一第一電壓，該晶體管連接于一第二電壓，且該二極管與該晶體管串聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)，其中該二極管包括 一第二深井，形成于該第一深井內(nèi)；一第一摻雜井，形成于該第二深井內(nèi)，且連接于該第一電壓；以及 一第二摻雜井，形成于該第二深井內(nèi)，且耦接于該晶體管。
3.如權(quán)利要求2所述的半導體結(jié)構(gòu)，其中該基板、該第二深井及該第一摻雜井具有一 第一摻雜型態(tài)，該第一深井及該第二摻雜井具有一第二摻雜型態(tài)，該第一摻雜型態(tài)與該第 二摻雜型態(tài)互補。
4.如權(quán)利要求3所述的半導體結(jié)構(gòu)，其中該第一摻雜型態(tài)為P型，該第二摻雜型態(tài)為N型。
5.如申請專利范圍第權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)，其中該晶體管包括 一第三深井，形成于該第一深井內(nèi)；一第四深井，形成于該第一深井內(nèi)； 一第三摻雜井，形成于該第三深井內(nèi)；一第四摻雜井，形成于該第三深井內(nèi)，該第三摻雜井及該第四摻雜井相鄰，且連接于該 二極管；以及一第五摻雜井，形成于該第四深井內(nèi)，且連接于該第二電壓。
6.如權(quán)利要求5所述的半導體結(jié)構(gòu)，其中該基板、該第三深井及該第三摻雜井具有一 第一摻雜型態(tài)，該第四深井、該第四摻雜井及該第五摻雜井具有一第二摻雜型態(tài)，該第一摻 雜型態(tài)與該第二摻雜型態(tài)互補。
7.如權(quán)利要求6所述的半導體結(jié)構(gòu)，其中該第一摻雜型態(tài)為P型，該第二摻雜型態(tài)為N型。
8.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)，其中該二極管包括一第六摻雜井，形成于該第一深井內(nèi)，且連接于該第一電壓；以及 一第七摻雜井，形成于該第一深井內(nèi)，且連接于該晶體管。
9.如權(quán)利要求8所述的半導體結(jié)構(gòu)，其中該基板及該第七摻雜井具有一第一摻雜型 態(tài)，該第一深井及該第六摻雜井具有一第二摻雜型態(tài)，該第一摻雜型態(tài)與該第二摻雜型態(tài)互補。
10.如權(quán)利要求9所述的半導體結(jié)構(gòu)，其中該第一摻雜型態(tài)為P型，該第二摻雜型態(tài)為N型。
11.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)，其中該晶體管包括 一第五深井，形成于該第一深井內(nèi)；一第六深井，形成于該第五深井內(nèi)；一第八摻雜井，形成于該第六深井內(nèi)，且連接于該二極管； 一第九摻雜井，形成于該第五深井內(nèi)；以及一第十摻雜井，形成于該第五深井內(nèi)，該第九摻雜井及該第十摻雜井相鄰，且連接于該第二電壓。
12.如權(quán)利要求11所述的半導體結(jié)構(gòu)，其中該基板、該第五深井、及該第十摻雜井具有 一第一摻雜型態(tài)，該第六深井、該第八摻雜井及該第九摻雜井具有一第二摻雜型態(tài)，該第一 摻雜型態(tài)與該第二摻雜型態(tài)互補。
13.如權(quán)利要求12所述的半導體結(jié)構(gòu)，其中該第一摻雜型態(tài)為P型，該第二摻雜型態(tài)為N型。
14.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)，其中該第一電壓高于該第二電壓。
15.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)，其中該第二電壓高于該第一電壓。
全文摘要
一種半導體結(jié)構(gòu)。半導體結(jié)構(gòu)包括一基板、一第一深井、一二極管及一晶體管。第一深井形成于基板內(nèi)。二極管形成于第一深井內(nèi)。晶體管形成于第一深井內(nèi)。其中二極管連接于第一電壓，晶體管連接于第二電壓，且二極管與晶體管串聯(lián)。
文檔編號H01L29/06GK101834183SQ201010169798
公開日2010年9月15日 申請日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者蔣昕志, 邰翰忠 申請人:崇貿(mào)科技股份有限公司