[发明专利]静电放电保护器件以及用于保护半导体器件不受静电放电事件损害的方法

权利要求书

1.一种用于保护半导体结构的输入端不受静电放电事件损害的方法，该方法包括下列步骤：

提供绝缘体上覆硅衬底，包含载体晶圆、覆于该载体晶圆上的绝缘层(106)、及在该绝缘层(106)上的硅层(104)；

将P⁺型阳极区(116)设置于该硅层(104)内，并且延伸至该绝缘层(106)，以与该绝缘层(106)接触，该P⁺型阳极区(116)耦合至输入/输出焊盘；

将第一N阱器件区(120)与该P⁺型阳极区串联而设置于该硅层内以提供第一PN接面二极管(130)，其中，该P⁺型阳极区(116)与该第一N阱器件区(120)之间形成有第一PN接面，并且该第一N阱器件区(120)延伸至该绝缘层(106)，以与该绝缘层(106)接触；

将第一P阱器件区(122)与该第一N阱器件区串联而设置于该硅层内，其中，该第一P阱器件区(122)延伸至该绝缘层(106)，以与该绝缘层(106)接触；

将N⁺型阴极区(118)设置于该硅层内以提供第二PN接面二极管(132)，其中，该第一P阱器件区(122)与该N⁺型阴极区(118)之间形成有第二PN接面，并且该第一PN接面二极管(130)及该第二PN接面二极管(132)由该输入/输出焊盘而串联耦合至该输入端，并且其中，该N⁺型阴极区(118)延伸至该绝缘层(106)，以与该绝缘层(106)接触；

提供至少覆于该硅层(104)的该第一N阱器件区及该第一P阱器件区(120、122)上的栅电极(114)；

将RC触发感测电路(150)电性耦合至该栅电极(114)，其中，该RC触发感测电路(150)是设计以感测施加于该输入/输出焊盘的静电放电事件；

正向偏压该第一PN接面二极管及该第二PN接面二极管；以及

当感测到该静电放电事件发生时，将电压从该RC触发感测电路(150)通讯至该栅电极(114)，使该第一N阱器件区(120)及该第一P阱器件区(122)其中之一反转，从而短路该第一PN接面二极管及该第二PN接面二极管的其中一个PN接面二极管，该短路的其中一个PN接面二极管包含该第一N阱器件区(120)及该第一P阱器件区(122)中该反转的器件区。

2.如权利要求1所述的方法，其中，该RC触发感测电路(150)的RC时间常数较该静电放电事件的预期上升时间长。

3.如权利要求1所述的方法，进一步包括将该栅电极(114)耦合至偏压电路(202)的步骤。

4.如权利要求1所述的方法，进一步包括提供第三PN接面二极管(374)的步骤，其中，该第三PN接面二极管串联耦合至该第一PN接面二极管(370)及该第二PN接面二极管(372)以及该输入端。

5.如权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，正向偏压该第一PN接面二极管及该第二PN接面二极管的步骤包括在非ESD操作期间，施加相对于地的偏压至该栅电极(114)。

6.一种用于保护半导体结构不受静电放电事件损害的器件，该器件包括：

绝缘体上覆硅衬底，包含载体晶圆、覆于该载体晶圆上的绝缘层(106)、及在该绝缘层(106)上的硅层(104)；

输入/输出焊盘；

P⁺型阳极区(116)，设置于该硅层(104)内，并且延伸至该绝缘层(106)，以与该绝缘层(106)接触，该P⁺型阳极区(116)耦合至该输入/输出焊盘；

第一N阱器件区(120)，置于该硅层内并与该P⁺型阳极区串联以提供第一PN接面二极管(130)，其中，该P⁺型阳极区(116)与该第一N阱器件区(120)之间形成有第一PN接面，并且该第一N阱器件区(120)延伸至该绝缘层(106)，以与该绝缘层(106)接触；

第一P阱器件区(122)，置于该硅层内并与该第一N阱器件区串联，其中，该第一P阱器件区(122)延伸至该绝缘层(106)，以与该绝缘层(106)接触；

N⁺型阴极区(118)，置于该硅层内以提供第二PN接面二极管(132)，其中，该第一P阱器件区(122)与该N⁺型阴极区(118)之间形成有第二PN接面，并且该第一PN接面二极管(130)及该第二PN接面二极管(132)由该输入/输出焊盘而串联耦合至该输入端，并且其中，该N⁺型阴极区(118)延伸至该绝缘层(106)，以与该绝缘层(106)接触；

栅电极(114)，至少覆于该硅层(104)的该第一N阱器件区及该第一P阱器件区(120、122)上；

RC触发感测电路(150)，电性耦合至该栅电极(114)，并且是设计以感测施加于该输入/输出焊盘的静电放电事件；

用于正向偏压该第一PN接面二极管及该第二PN接面二极管的机构；以及

其中，在感测到该静电放电事件时，该RC触发感测电路(150)将电压通讯至该栅电极(114)，使该第一N阱器件区(120)及该第一P阱器件区(122)的其中之一反转，从而短路该第一PN接面二极管及该第二PN接面二极管的其中一个PN接面二极管，该短路的其中一个PN接面二极管包含该第一N阱器件区(120)及该第一P阱器件区(122)中该反转的器件区。