[發明專利]用于雙向高壓ESD防護的雙載子晶體管

有效

• 申請號: 201210458417.3
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN103811539A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 陳信良;杜碩倫
• 申請（專利權）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/73
• 分類號: H01L29/73;H01L29/06;H01L27/02;H01L27/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明的實施例大體上是相關于半導體裝置，更具體來說，是相關于用于雙向高壓靜電放電(Electrostatic?Discharge，ESD)防護的雙載子晶體管(Bipolar?Junction?Transistor，BJT)。

背景技術

幾乎就電子裝置制造的各方面來說，目前存在著持續朝向裝置尺寸縮減的趨勢。在兩裝置皆具有實質上相等的性能時，較小的電子裝置往往比較大、較笨重的裝置受歡迎。因此，能夠制造越小的元件顯然往往會有助于生產以那些元件來組裝的較小設備。然而，許多現代電子裝置需要電子電路來執行驅動功能(例如，將裝置開啟或關閉)和數據處理或其他決策功能兩個功能。對于這兩個功能來說，使用低電壓互補金屬-氧化物-半導體(Complementary?Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)技術可能并非總是可行的。因此，高電壓(或高功率)裝置也被發展用來處理許多低電壓操作無法實行的應用。

典型的高電壓裝置的靜電放電(Electrostatic?Discharge，ESD)性能常取決于相應裝置的總寬度和表面或橫向規則。因此，對越小的裝置來說，ESD性能可能通常更為重要。高電壓設備通常具有包括低通態電阻(On-State?Resistance，Rdson)，高擊穿電壓(Breakdown?Voltage)和低維持電壓(Holding?Voltage)的特性。在一ESD事件期間，低通態電阻可能傾向于使ESD電流更容易集中在裝置的表面或漏極邊緣。高電流和高電場可能會導致在這樣的裝置的一表面接面區域的物理破壞?；趯τ诘屯☉B電阻的典型要求，表面或橫向規則可能不能增加。因此，ESD保護可能是一個挑戰。

高電壓裝置的高擊穿電壓特性典型地意味著該擊穿電壓高于工作電壓、以及觸發電壓(Vtl)高于該擊穿電壓。因此，在ESD事件期間，在高電壓裝置為了ESD保護而開啟之前，高電壓裝置的內部電路可能處于損壞的風險。高電壓裝置的低維持電壓特性也保留了可能觸發與開啟電源(Power-On)峰值電壓或沖擊電壓(Surge?Voltage)相關的不需要的噪聲的可能性、或是在正常操作期間可能發生拴鎖效應(Latch-Up)可能性。由于電場分布可能對于路由敏感的事實，高電壓裝置也可能會遭遇場效板效應(Field?Plate?Effect)，使得ESD電流在ESD事件期間可能集中在表面或漏極邊緣。

為了改進高電壓裝置對于ESD事件的性能，一種已經實現的技術涉及的額外使用掩模(Mask)和其他工藝在雙載子晶體管(BJT)的元件內創建一個較大尺寸的二極管、和/或增加MOS晶體管的表面或橫向規則。硅控整流器(Silicone?Controlled?Rectifiers，SCR)也已發展用以在ESD事件期間保護電路。然而，雖然SCR的低維持電壓意味著它們可以在ESD事件期間良好執行，但這一特點也增加了在正常操作期間閂鎖效應的發生。

電動機驅動電路(Motor?Driver?Circuits)對于使用目前解決方案來保護免受ESD事件來說可能特別棘手。這是因為當電動機關閉時，它可能會繼續旋轉一段時間，因而充當電感器反饋一個高的負電壓。如果電動機驅動電路欲包括一PMOS，該PMOS的寄生順向偏壓二極管可能被此負的反饋電壓打開，可能導致閂鎖效應的問題和/或其它不規則的電路操作。

因此，可能需要開發一種用于提供ESD保護的改進的結構，特別是，用于提供雙向的ESD保護。

發明內容

一些示例性實施例因而針對一用于雙向高壓靜電放電(ESD)防護的低電壓結構雙載子晶體管(BJT)。在某些情況下，ESD保護至少部分地基于對于BCD(雙極互補式金屬氧化物半導體(Bipolar?ComplimentaryMetal-Oxide?Semiconductor，BiCMOS)擴散金屬氧化物半導體(DiffusionMetal-Oxide?Semiconductor，DMOS))工藝的修改，該BCD工藝可能涉及外延工藝(Epitaxial?Process)。