高触发电流的硅控整流器电路制造技术

一种高触发电流的硅控整流器，建构于半导体基底上并定义有一电性相异的阱区。阱区及半导体基底中分别形成一Ｐ掺杂区及一Ｎ掺杂区。其中，阱区中的Ｐ掺杂区及Ｎ掺杂区相连，做为硅控整流器电路的阳极；而半导体基底中的Ｐ掺杂区及Ｎ掺杂区则与形成于半导体基底与阱区接面的另一掺杂区连接，做为硅控整流器电路的阴极。此外，该硅控整流器电路的阳极及阴极亦可以单一掺杂区构成。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是有关于一种抗静电放电保护电路，且特别是有关于一种高触发电流的硅控整流器电路，它可以避免硅控整流器在外部噪声干扰中意外触发，并确保欲保护电路的正常动作。请参考图1A，此为美国第5012317号专利所披露的抗静电放电保护电路，用以连接在欲保护接触垫12(Pad)与参考地点之间。此电路20基本上是四层半导体组件20，具有邻接N型材料层24的P型材料层22；而N型材料层24则邻接P型材料层26，其邻接N型材料层28。其中，P型材料层22连接欲保护接触垫12；N型材料层28则连接参考地点。P型材料层22与N型材料层24间形成有PN接面30；N型材料层24及P型材料层26间形成有PN接面32；P型材料层26及N型材料层28间则形成有PN接面34。通常，这种半导体组件20称为硅控整流器(Silicon controlled rectifier，SCR)。图1B则是图1A的等效电路图。其中，PNP晶体管36的射极连接欲保护接触垫12、基极连接NPN晶体管38的集极、集极则连接NPN晶体管38的基极。NPN晶体管38的射极连接参考地点。另外，PN接面30即PNP晶体管36的射极-基极接面；接面34即NPN晶体管38的射极-基极接面；PN接面32则是NPN晶体管38(或PNP晶体管36)的集极-基极接面。电阻40连接于NPN晶体管38的基极及参考地点间，用以在PNP晶体管36的集极-射极电流增加时供应NPN晶体管38的基极电流；而电阻42则连接于PNP晶体管36的基极及欲保护连接垫12间，用以降低PNP晶体管36的增益。如图1A所示，当NPN晶体管38的基极出现正脉冲电压时，NPN晶体管38会导通并使集极(PNP晶体管36的基极)电位迅速下降，及，使电流通过NPN晶体管38的集极-射极接面。此时，由于PNP晶体管36是处于主动状态，其集极电流是通过NPN晶体管38的基极(PNP晶体管36的集极电流等于NPN晶体管38的基极电流)，因此硅控整流器会形成正反馈(Regeneration)。这种状态下，即使NPN晶体管38基极的脉冲电压消失，硅控整流器仍会维持在开启状态(只要NPN晶体管38的集极-射极间有足够电流)，直到晶体管36的集极电流无法支持NPN晶体管38导通。图2是图1A及1B的硅控整流器用于半导体基底时的剖面示意图。其中，低掺杂浓度的P型半导体基底44上定义有N型阱区46，其相当于图1A的N型材料层24。PN接面32则形成于N型阱区46(N型材料层24)及P型半导体基底44间。P型半导体基底44上定义有P型掺杂区48，其相当于P型材料层22。PN接面30形成于P型掺杂区48与N型阱区46之间。P型掺杂区48则连接欲保护连接垫12。另外，N型阱区46上亦定义有N型掺杂区50，用以提供连接垫12及N型阱区间的电阻性连接(Resistive connect)，并使PN接面32在负瞬态(Negative transients)时可以反向导通。再者，N型掺杂区52提供于P型半导体基底44内及N型阱区46外，其相当于图1A的N型材料层28。PN接面34形成于N型掺杂区52及P型半导体基底44间。而浓掺杂浓度的P型掺杂区54则形成于半导体基底44内及N型阱区46外，藉以提供低电阻率区域。另外，P型掺杂区54亦连接P型半导体基底44形成的电阻40，并且与N型掺杂区52相连至参考地点。而图3便是此种硅控整流器的电流/电位(I/V)特性图。当欲保护连接垫12的电压小于激活电压VT(通常是在30~50V间)时，欲保护电路是处于正常动作状态，如图标A。此时，硅控整流器的PNP晶体管36及NPN晶体管38处于关闭状态(电流趋近于零)，不影响原电路的动作。而当欲保护连接垫12出现大于激活电压VT的电压(如噪声或大信号输出)、且为硅控整流器所接收时，PNP晶体管36首先导通并吸收欲保护连接垫12产生的部分电流，如图标B。此时，NPN晶体管38是处于关闭状态，而PNP晶体管36的集极电流则经由电阻40接地。待电阻40两端电压大于NPN晶体管38的临界电压VTH，硅控制整流器的NPN晶体管38亦会导通并与PNP晶体管36构成正反馈电路，如图标C。此时，硅控整流器的等效阻抗趋近于零，可吸收欲保护连接垫12产生的大部分电流，并使欲保护连接垫12的电压大幅下降，及，使欲保护电路可免受静电放电效应或大电流的破坏。不过，这种保护电路的触发电流极低，因此硅控整流器若在正常动作时突然收到过冲量/下冲量突波(overshooting/undershooting)，则电路亦可能意外中断而发生错误。为了克服现有技术的不足，本专利技术的主要目的在于提供一种高触发电流的硅控整流器电路，其可以避免硅控整流器在外部噪声干扰中意外触发，并确保欲保护电路的正常动作。本专利技术的目的可以通过以下措施来达到一种高触发电流的硅控整流器电路，形成于半导体基底，包括一阱区，定义于该半导体基底且具有与该半导体基底相异的电性；一第一P掺杂区及一第一N掺杂区，形成于该阱区，并彼此连接以形成该硅控整流器电路的阳极；一第二P掺杂区及一第二N掺杂区，形成于该半导体基底；以及一接面掺杂区，形成于该半导体基底与该阱区接面，并连接该第二P掺杂区及该第二N掺杂区以形成该硅控整流器电路的阴极。该半导体基底是P型硅基底，且该阱区是N型轻掺杂区。另外该半导体基底是相邻该阱区的另一阱区。本专利技术还涉及一种高触发电流的硅控整流器电路，形成于半导体基底，包括一阱区，定义于该半导体基底且具有与该半导体基底相异的电性；一第一P掺杂区及一第一N掺杂区，形成于该阱区，并彼此连接以形成该硅控整流器电路的阳极；一第二掺杂区，具有与该半导体基底相异的电性且形成于该半导体基底；以及一第三掺杂区，具有与该半导体基底相同的电性且形成于该半导体基底与该阱面接面，该第三掺杂区是连接该第二掺杂区以形成该硅控整流器电路的阴极。该半导体基底是P型硅基底，且该阱区是N型轻掺杂区。本专利技术还涉及一种高触发电流的硅控整流器电路，形成于半导体基底，包括一阱区，定义于该半导体基底且具有与该半导体基底相异的电性；一第一掺杂区，形成于该阱区且具有与该阱区相异的电性电性，用以做为该硅控整流器的阳极；一第二掺杂区，具有与该半导体基底相异的电性且形成于该半导体基底；以及一第三掺杂区，具有与该半导体基底相同的电性且形成于该半导体基底与该阱区接面，用以与该第二掺杂区连接做为该硅控整流器电路的阴极。本专利技术还涉及一种齐纳(Zener)二极管触发的硅控整流器电路，形成于半导体基底，包括一阱区，定义于该半导体基底且具有与该半导体基底相异的电性；一第一P掺杂区及一第一N掺杂区，形成于该阱区，并彼此连接以形成该硅控整流器电路的阳极；一第二P掺杂区及一第二N掺杂区，形成于该半导体基底；一接面掺杂区，形成于该半导体基底与该阱区接面，并连接该第二P掺杂区及该第二N掺杂区以形成该硅控整流器电路的阴极；以及一第三N掺杂区及一第三P掺杂区，形成于该半导体基底及该阱区，彼此连接以形成一齐纳二极管连接至该硅控整流器的阳极。本专利技术相比现有技术具有如下优点在本专利技术的例子中，高触发电流硅控整流器是建构在半导体基底，其上定义一电性相异的阱区。而阱区及半导体基底中则分别形成一P掺杂区及一N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高触发电流的硅控整流器电路，形成于半导体基底，其特征是：它包括：一阱区，定义于该半导体基底且具有与该半导体基底相异的电性；一第一Ｐ掺杂区及一第一Ｎ掺杂区，形成于该阱区，并彼此连接以形成该硅控整流器电路的阳极；一第二Ｐ掺杂区及一第二Ｎ掺杂区，形成于该半导体基底；以及一接面掺杂区，形成于该半导体基底与该阱区接面，并连接该第二Ｐ掺杂区及该第二Ｎ掺杂区以形成该硅控整流器电路的阴极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种高触发电流的硅控整流器电路，形成于半导体基底，其特征是它包括一阱区，定义于该半导体基底且具有与该半导体基底相异的电性；一第一P掺杂区及一第一N掺杂区，形成于该阱区，并彼此连接以形成该硅控整流器电路的阳极；一第二P掺杂区及一第二N掺杂区，形成于该半导体基底；以及一接面掺杂区，形成于该半导体基底与该阱区接面，并连接该第二P掺杂区及该第二N掺杂区以形成该硅控整流器电路的阴极。2.如权利要求1所述的高触发电流的硅控整流器电路，其特征是其中，该半导体基底是P型硅基底，且该阱区是N型轻掺杂区。3.如权利要求1所述的高触发电流的硅控整流器电路，其特征是其中，该半导体基底是相邻该阱区的另一阱区。4.一种高触发电流的硅控整流器电路，形成于半导体基底，其特征是它包括一阱区，定义于该半导体基底且具有与该半导体基底相异的电性；一第一P掺杂区及一第一N掺杂区，形成于该阱区，并彼此连接以形成该硅控整流器电路的阳极；一第二掺杂区，具有与该半导体基底相异的电性且形成于该半导体基底；以及一第三掺杂区，具有与该半导体基底相同的电性且形成于该半导体基底与该阱面接面，该第三掺杂区是连接该第二掺杂区以形成该硅控整流器电路的阴极。5.如权利要求4所述的高触发电流的硅控整流器电路，其特征是其中，该半导体基底是P型硅基底，且该阱区是N型轻掺杂区。6.如权利要求4所述的高触发电流的硅控整流器电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟梵，
申请(专利权)人：华邦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]