[发明专利]保护元件以及具有此保护元件的静电放电保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种保护元件以及具有此保护元件的静电放电保护装置,特别是涉及一种设有N型晶体管的静电放电保护元件以及具有此保护元件的静电放电保护装置。

背景技术

为了避免静电放电(electrostatic discharge，ESD)所造成的损害,现有的集成电路往往都会加入静电放电保护装置的设计。此外，硅控整流器(silicon controlled rectifier，SCR)是一种常见的保护元件，并广泛地应用在各类型的静电放电保护装置中。

双向硅控整流器(dual direction SCR)是一种可双向触发的硅控整流器。因此，对于某些特定集成电路而言，由于其必须针对正输入信号与负输入信号进行处理，因此利用双向硅控整流器来作为静电放电装置在设计上的基础元件，将可有助于符合系统的需求。

然而，如同大多数的硅控整流器一样，双向硅控整流器在操作上,其导通速度往往不够快，进而影响了静电放电保护装置的防护能力。因此,各家厂商无不致力于改善上述问题，以藉此提高静电放电保护装置的防护能力。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种新型结构的保护元件,所要解决的技术问题是使其可依据控制端的电压准位来控制其内部N型晶体管的导通状态,进而有助于导通速度的提升，非常适于实用。

本发明的另一目的在于，提供一种新型结构的静电放电保护装置,所要解决的技术问题是使其可通过元件控制器来控制保护元件中N型晶体管的导通状态，进而有助于提升静电放电保护装置的防护能力，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的一种保护元件,包括P型基底、第一N型晶体管与第二N型晶体管。其中,P型基底包括N型深井区、第一P型井区与第二P型井区,且第一与第二P型井区配置于N型深井区内。第一N型晶体管形成于N型深井区与第一P型井区内。第二N型晶体管形成于N型深井区与第二P型井区内。

本发明的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的保护元件，具有第一连接端、第二连接端以及第一至第三控制端。其中，第一与第二N型晶体管的第一漏/源极电性连接第一控制端，第一与第二N型晶体管的第二漏/源极分别电性连接第一与第二连接端，且第一与第二N型晶体管的栅极分别电性连接第二与第三控制端。

前述的保护元件，还包括：一第一P型掺杂区，配置于该第一P型井区内，并电性连接该第一连接端。

前述的保护元件，还包括：一第二P型掺杂区，配置于该第二P型井区内，并电性连接该第二连接端。

前述的保护元件，其中该第一N型晶体管包括：一第一栅极结构,配置于该第一P型井区上，且该第一N型晶体管的栅极是由该第一栅极结构所形成；一第一N型掺杂区，配置于该N型深井区内，并邻接该第一P型井区，且该第一N型晶体管的第一漏/源极是由该第一N型掺杂区所形成;以及一第二N型掺杂区，配置于该第一P型井区内，且该第一N型晶体管的第二漏/源极是由该第二N型掺杂区所形成。

前述的保护元件，其中该第一N型晶体管还包括：一第一N型浅掺杂区，设置于该第一栅极结构下方的该第一P型井区内，并环绕该第一N型掺杂区。

前述的保护元件，其中该第二N型晶体管包括：一第二栅极结构，配置于该第二P型井区上，且该第二N型晶体管的栅极是由该第二栅极结构所形成；一第三N型掺杂区,配置于该N型深井区内,并邻接该第二P型井区,且该第二N型晶体管的第一漏/源极是该第三N型掺杂区所形成；以及一第四N型掺杂区，配置于该第二P型井区内，且该第二N型晶体管的第二漏/源极是由该第四N型掺杂区所形成。

前述的保护元件，其中该第二N型晶体管还包括：一第二N型浅掺杂区，设置于该第二栅极结构下方的该第二P型井区内，并环绕该第三N型掺杂区。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种静电放电保护装置，电性连接第一焊垫与第二焊垫,并包括上述的保护元件与元件控制器。其中，保护元件通过第一与第二连接端分别电性连接第一与第二焊垫。元件控制器电性连接第一至第三控制端。此外，当静电脉冲出现在第一焊垫或第二焊垫时，元件控制器导通第一与第二N型晶体管其中之一,以通过保护元件中的电流路径来释放静电脉冲。当第一与第二操作信号被供应至第一与第二焊垫时，元件控制器依据第一与第二操作信号关闭第一与第二N型晶体管，以致使保护元件无法形成电流路径。