本發(fā)明涉及用于保護(hù)電路避免產(chǎn)生靜電放電現(xiàn)象的靜電保護(hù)電路，以及用于靜電保護(hù)電路的靜電保護(hù)器件。

背景技術(shù)：

一般而言，半導(dǎo)體集成電路易受到靜電放電的影響，且因此可能易于損壞。靜電放電的一個典型產(chǎn)生源例如是人體，人體中累積有2000V以上的靜電。因此，當(dāng)人在針對靜電不采取任何保護(hù)措施的情況下處理安裝有半導(dǎo)體集成電路的IC封裝時，存在發(fā)生急劇的靜電放電的可能性，這可能會造成組成半導(dǎo)體集成電路的各電路和各器件的物理損壞。

作為用于保護(hù)半導(dǎo)體集成電路免受這樣的靜電放電的影響的方法，通常是通過插入二極管作為靜電保護(hù)器件來形成電阻式路徑以從作為被保護(hù)電路的半導(dǎo)體集成電路分流出到電極焊盤的路徑。使用這種方法，能夠防止靜電放電到達(dá)被保護(hù)電路。

另一方面，近年來，隨著移動信息通信終端等中的更高速的無線通信，處理高頻RF信號的器件變得越來越重要。伴隨著小型化，SOI(絕緣體上硅)技術(shù)和SOS(藍(lán)寶石上硅)技術(shù)已經(jīng)是更高速器件不可缺少的技術(shù)。根據(jù)SOI技術(shù)和SOS技術(shù)，除了進(jìn)行面內(nèi)方向的器件分離以外，也進(jìn)行深度方向的絕緣分離，從而減小由于結(jié)面積(junction area)的縮小而造成的寄生電容。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)RF特性的增強(qiáng)，例如操作的高速化、諧波畸變的降低和表示高頻信號傳輸泄漏的隔離特性的增強(qiáng)。

伴隨著器件的特性增強(qiáng)，靜電保護(hù)器件對RF特性的影響也變得重要?？紤]這樣的情況：二極管作為靜電保護(hù)器件例如被插入在RF信號線與參考電位線之間，以保護(hù)要被連接至輸入/輸出端子的處理RF信號的內(nèi)部電路免受靜電放電的影響。在這種情況下，需要作為靜電保護(hù)器件的二極管具有如下的結(jié)面積：在確?？轨o電性方面，由該結(jié)面積獲得相當(dāng)大的靜電放電能力。另一方面，與二極管具有的結(jié)面積成比例的寄生電容不利地影響例如諧波畸變和隔離特性等RF特性。因此，難以既實(shí)現(xiàn)抗靜電性又實(shí)現(xiàn)RF特性，這是因?yàn)榇_保靜電放電能力和寄生電容減小是互相矛盾的。

為了既實(shí)現(xiàn)抗靜電性又實(shí)現(xiàn)RF特性，例如，已經(jīng)提出了PTL 1中公開的半導(dǎo)體集成電路和PTL 2中公開的靜電放電保護(hù)器件。

引用列表

專利文獻(xiàn)

PTL 1：公開號為2007-288210的日本待審專利申請

PTL 2：公開號為2010-532566的日本待審專利申請(PCT申請的日語翻譯公開)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

然而，根據(jù)PTL 1，難以既實(shí)現(xiàn)保護(hù)被保護(hù)電路(尤其是在高頻區(qū)域內(nèi))的能力又實(shí)現(xiàn)RF特性。此外，根據(jù)PTL 2，因?yàn)榭刂茤艠O電極的電位的控制電路被單獨(dú)設(shè)置，所以難以實(shí)現(xiàn)小型化和簡單化，而且，流至靜電保護(hù)二極管的泄漏電流的發(fā)生也是一個問題。

因此，期望提供在抗靜電性和RF特性方面均優(yōu)越的并且在保護(hù)被保護(hù)電路方面具有高能力的靜電保護(hù)電路，以及用于所述靜電保護(hù)電路的靜電保護(hù)器件。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的靜電保護(hù)器件包括絕緣體和形成在所述絕緣體上的半導(dǎo)體層。所述半導(dǎo)體層包括：器件形成區(qū)，在所述器件形成區(qū)中，依次布置有初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層、本體區(qū)、次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層和第二導(dǎo)電型區(qū)域，所述第二導(dǎo)電型區(qū)域包括與所述本體區(qū)電分離的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層；和器件分離區(qū)，所述器件分離區(qū)包括圍繞所述器件形成區(qū)的器件分離層。此外，柵極電極被設(shè)置在所述半導(dǎo)體層中的本體區(qū)上，所述柵極電極與所述本體區(qū)之間插入有絕緣膜。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的靜電保護(hù)電路包括絕緣體和均形成在所述絕緣體上的靜電保護(hù)器件和半導(dǎo)體集成電路。所述靜電保護(hù)器件包括半導(dǎo)體層和柵極電極。所述半導(dǎo)體層包括器件形成區(qū)和器件分離區(qū)。所述器件形成區(qū)具有依次布置的初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層、本體區(qū)、次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層和第二導(dǎo)電型區(qū)域。所述第二導(dǎo)電型區(qū)域包括與所述本體區(qū)電分離的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層。所述器件分離區(qū)包括圍繞所述器件形成區(qū)的器件分離層。所述柵極電極被設(shè)置在所述本體區(qū)上，所述柵極電極與所述本體區(qū)之間插入有絕緣膜。所述半導(dǎo)體集成電路被設(shè)置在所述半導(dǎo)體層中。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的靜電保護(hù)器件和靜電保護(hù)電路，當(dāng)靜電施加于所述初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層時，所述本體區(qū)用作溝道區(qū)以使靜電電位傳導(dǎo)至電開路(即，處于浮動狀態(tài))的所述次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層。被傳導(dǎo)有靜電電位的所述次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層與相鄰于所述次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層的包括有所述第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層的所述第二導(dǎo)電型區(qū)域的結(jié)進(jìn)入正向偏置狀態(tài)。因此，從所述初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層通過溝道區(qū)(本體區(qū))由所述次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層與所述第二導(dǎo)電型區(qū)域的結(jié)形成一階二極管。通過所述一階二極管的形成，進(jìn)行靜電放電操作。即，當(dāng)所述初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層被施加靜電時，靜電保護(hù)器件起到含有一個PN結(jié)的一階二極管的作用，從而能夠進(jìn)行靜電放電。

與之相對地，在正常操作期間(即，當(dāng)不發(fā)生靜電放電時)，靜電保護(hù)器件起到串聯(lián)連接有三個PN結(jié)的三階二極管的作用。更加具體地，在這種情況下，例如，用作信號電位的所述初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層的電位低于用作電源電位的所述柵極電極或所述第二導(dǎo)電型區(qū)域(第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層)的電位。因此，所述本體區(qū)不用作溝道區(qū)。因此，電開路的所述次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層維持這樣的狀態(tài)。此外，不用作溝道區(qū)的本體區(qū)也是電開路的，且因此所述本體區(qū)與經(jīng)受信號電位施加的所述初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層的結(jié)處于弱正向偏置狀態(tài)。與此相反，所述本體區(qū)與所述次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層的結(jié)處于弱反向偏置狀態(tài)。此外，所述次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層與作為電源電位的所述第二導(dǎo)電型區(qū)域的結(jié)也處于弱反向偏置狀態(tài)。因此，所述初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層與所述本體區(qū)的結(jié)電容、所述本體區(qū)與所述次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層的結(jié)電容以及所述次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層與所述第二導(dǎo)電型區(qū)域的結(jié)電容串聯(lián)連接。靜電保護(hù)器件的寄生電容與以前相比被更加充分地減小。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的靜電保護(hù)器件和靜電保護(hù)電路，能夠?qū)崿F(xiàn)在保護(hù)被保護(hù)電路的能力、抗靜電性和RF特性方面的優(yōu)越性能。注意，本發(fā)明的效果不限于此，且可以是下文所述效果中的任何效果。

附圖說明

圖1A是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的靜電保護(hù)器件的構(gòu)造例的橫截面圖。

圖1B是圖1A圖示的靜電保護(hù)器件的構(gòu)造例的平面圖。

圖2A說明了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的含有圖1A的靜電保護(hù)器件的輸入/輸出電路的操作。

圖2B說明了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的含有圖1A的靜電保護(hù)器件的輸入/輸出電路的另一個操作。

圖3是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的靜電保護(hù)器件的構(gòu)造例的橫截面圖。

圖4A說明了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的含有圖3的靜電保護(hù)器件的輸入/輸出電路的操作。

圖4B說明了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的含有圖3的靜電保護(hù)器件的輸入/輸出電路的另一個操作。

圖5A說明了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的靜電保護(hù)電路中的針對正靜電的靜電保護(hù)操作。

圖5B說明了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的靜電保護(hù)電路中的針對負(fù)靜電的靜電保護(hù)操作。

圖5C說明了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的靜電保護(hù)電路中的通常操作。

圖6A說明了常見靜電保護(hù)電路中的針對正靜電的靜電保護(hù)操作。

圖6B說明了常見靜電保護(hù)電路中的針對負(fù)靜電的靜電保護(hù)操作。

圖6C說明了常見靜電保護(hù)電路中的通常操作。

圖7說明了作為參考例的靜電保護(hù)電路。

圖8是應(yīng)用于圖6A至圖6C中所示的常見靜電保護(hù)電路的保護(hù)二極管的構(gòu)造的橫截面圖。

圖9是圖示了在被安裝在圖5A至圖5C中所示的靜電保護(hù)電路上的靜電保護(hù)器件中的頻率與阻抗之間的關(guān)系的特性圖。

圖10是圖示了在被安裝在圖5A至圖5C圖示的靜電保護(hù)電路上的靜電保護(hù)器件中的電壓與電流之間的關(guān)系的特性圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的一些實(shí)施例。注意，以下面的順序給出說明。

1.第一實(shí)施例(正保護(hù)器件)

1-1構(gòu)造

1-2操作(施加有正靜電時，正常時間)

2.第二實(shí)施例(使用正保護(hù)器件的輸入/輸出電路)

2-1構(gòu)造

2-2操作(施加有正靜電時，正常時間)

3.第三實(shí)施例(負(fù)保護(hù)器件)

3-1構(gòu)造

3-2操作(施加有負(fù)靜電時，正常時間)

4.第四實(shí)施例(使用負(fù)保護(hù)器件的輸入/輸出電路)

4-1構(gòu)造

4-2操作(施加有負(fù)靜電時，正常時間)

5.第五實(shí)施例(含有正保護(hù)器件和負(fù)保護(hù)器件的靜電保護(hù)電路)

5-1構(gòu)造

5-2施加有正靜電時的操作

5-3施加有負(fù)靜電時的操作

5-4正常時間內(nèi)的操作

<第一實(shí)施例>

[靜電保護(hù)器件1的構(gòu)造]

圖1A圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的靜電保護(hù)器件1的橫截面構(gòu)造。此外，圖1B圖示了靜電保護(hù)器件1的平面構(gòu)造。圖1A對應(yīng)于沿著圖1B圖示的切割線IA-IA在箭頭方向上觀察到的橫截面。

靜電保護(hù)器件1用于保護(hù)被保護(hù)電路(例如半導(dǎo)體集成電路等)免受由于正靜電放電而造成的損害。靜電保護(hù)器件1具有SOI(絕緣體上硅)結(jié)構(gòu)，其中，例如，半導(dǎo)體層20和柵極電極31依次堆疊在基體10上。

基體10具有這樣的構(gòu)造：例如由氧化硅膜制成的薄埋入氧化膜12被設(shè)置在例如由單晶硅制成的支撐基板11上。半導(dǎo)體層20例如是由單晶硅制成的薄膜，并且包括器件形成區(qū)R1和圍繞著器件形成區(qū)R1的設(shè)置有器件分離層21的器件分離區(qū)R2。器件分離層21例如是由氧化硅膜(SiO₂)制成的絕緣膜，并且例如利用STI(淺溝槽隔離)技術(shù)來形成。

在器件形成區(qū)R1中，依次布置有作為初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層的P+陽極區(qū)22、本體區(qū)23、作為次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層的P+電位傳輸區(qū)24以及與本體區(qū)23電分離的并且包含作為第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層的N+陰極區(qū)25A的陰極區(qū)25。在本體區(qū)23的一部分中設(shè)置有成對的P型低水平摻雜漏極(PLDD)23A和23B。在器件形成區(qū)R1中，絕緣膜26被設(shè)置用來覆蓋P+陽極區(qū)22、本體區(qū)23、P+電位傳輸區(qū)24和包括N+陰極區(qū)25A在內(nèi)的陰極區(qū)25的全部。然而，P+陽極區(qū)22的上表面的一部分和N+陰極區(qū)25A的上表面的一部分不被絕緣膜26覆蓋，并且分別連接至陽極電極33和陰極電極34。

柵極電極31被設(shè)置在本體區(qū)23上，絕緣膜26位于柵極電極31與本體區(qū)23之間。因此，絕緣膜26的被插入在本體區(qū)23與柵極電極31之間的部分起到柵極絕緣膜的作用。柵極電極31的兩側(cè)分別鄰接地設(shè)置有側(cè)壁間隔件32A和32B，且整個部件都覆蓋有絕緣膜35。注意，圖1B省略了絕緣膜26和絕緣膜35的圖示。

本體區(qū)23是N型阱，并且在堆疊平面內(nèi)(在XY平面內(nèi))被P+陽極區(qū)22、P+電位傳輸區(qū)24和器件分離層21圍繞。換言之，本體區(qū)23的端面與P+陽極區(qū)22、P+電位傳輸區(qū)24和器件分離層21中的任何一者均接觸。此外，本體區(qū)23在厚度方向(Z軸方向)上插入在埋入氧化膜12與絕緣膜26之間。換言之，本體區(qū)23的下表面與埋入氧化膜12接觸，且本體區(qū)23的上表面與絕緣膜26接觸。

P+電位傳輸區(qū)24在堆疊平面內(nèi)(在XY平面內(nèi))被本體區(qū)23、陰極區(qū)25和器件分離層21圍繞。換言之，P+電位傳輸區(qū)24的端面與本體區(qū)23、陰極區(qū)25和器件分離層21中的任何一者均接觸。此外，P+電位傳輸區(qū)24在厚度方向(Z軸方向)上被插入在埋入氧化膜12與絕緣膜26或任何其它絕緣膜(例如絕緣膜35)之間。換言之，P+電位傳輸區(qū)24的下表面與埋入氧化膜12接觸，且P+電位傳輸區(qū)24的上表面與絕緣膜26或任何其它絕緣膜(例如絕緣膜35)接觸。

在這樣的構(gòu)造的情況下，本體區(qū)23和P+電位傳輸區(qū)24被與周圍隔離因而處于電開路狀態(tài)，即處于浮動狀態(tài)。注意，陰極區(qū)25通過P+電位傳輸區(qū)24、埋入氧化膜12和器件分離層21與本體區(qū)23電分離。

形成在本體區(qū)23的一部分中的成對的PLDD 23A和23B被定位為分別面對以其間插入有柵極電極31的方式設(shè)置的成對的側(cè)壁間隔件32A和32B。PLDD 23A和23B例如均是在形成柵極電極31后通過將P型雜質(zhì)離子注入本體區(qū)23而形成的P–雜質(zhì)擴(kuò)散層。

P+陽極區(qū)22和P+電位傳輸區(qū)24均由P+雜質(zhì)擴(kuò)散層制成，并且在與柵極電極31的兩側(cè)相鄰接地形成側(cè)壁間隔件32A和32B之后，被共同地形成。

柵極電極31和N+陰極區(qū)25A(陰極電極34)例如可以連接到共同的配線，且可以具有共同的第一電位。另一方面，P+陽極區(qū)22(陽極電極33)具有不同于第一電位的第二電位。如本文中所用，例如，第一電位是電源電位或參考電位，且第二電位是信號電位。

[靜電保護(hù)器件1的操作]

靜電保護(hù)器件1起到正保護(hù)二極管的作用。換言之，柵極電極31和陰極電極34電連接以具有相同的參考電位，且靜電保護(hù)操作在正靜電施加于陽極電極33時開始。更加具體地，當(dāng)柵極電極31具有參考電位時，柵極電極31正下方的本體區(qū)23(N型阱)在正靜電從外部施加于P+陽極區(qū)22時用作P+溝道層。因此，靜電電位通過用作P+溝道層的本體區(qū)23而被傳導(dǎo)到電開路的P+電位傳輸區(qū)24。P+電位傳輸區(qū)24(已經(jīng)被傳導(dǎo)有靜電電位)與具有參考電位的陰極區(qū)25的結(jié)進(jìn)入正向偏置狀態(tài)。因此，從P+陽極區(qū)22順序地通過用作P+溝道層的本體區(qū)23，P+電位傳輸區(qū)24與陰極區(qū)25的結(jié)，N+陰極區(qū)25A和陰極電極34以進(jìn)行靜電放電。因此，靜電保護(hù)器件1在施加有正靜電時起到含有一個PN結(jié)的一階靜電保護(hù)二極管的作用。

接著給出在靜電保護(hù)器件1不起正保護(hù)二極管作用的截止?fàn)顟B(tài)下，靜電保護(hù)器件1的操作的說明。換言之，該操作是在進(jìn)行靜電放電之后的時候或在當(dāng)陽極電極33和陰極電極34各自的電位被施加為使得靜電保護(hù)器件1不起正保護(hù)二極管作用的時候，靜電保護(hù)器件1的操作。在陰極電極34和柵極電極31均具有電源電位的情況下，當(dāng)陽極電極33具有信號電位時，P+陽極區(qū)22也具有信號電位，且因此柵極電極31正下方的本體區(qū)23(N型阱)不用作溝道區(qū)。這是因?yàn)樾盘栯娢坏陀陔娫措娢?。因此，P+電位傳輸區(qū)24進(jìn)入電開路狀態(tài)。此外，本體區(qū)23也是電開路的。因此，P+陽極區(qū)22與本體區(qū)23的結(jié)進(jìn)入弱正向偏置狀態(tài)，且本體區(qū)23與P+電位傳輸區(qū)24的結(jié)進(jìn)入弱反向偏置狀態(tài)。此外，P+電位傳輸區(qū)24與具有電源電位的N+陰極區(qū)25A的結(jié)也進(jìn)入反向偏置狀態(tài)。因此，靜電保護(hù)器件1進(jìn)入靜電保護(hù)器件1不起正保護(hù)二極管作用的截止?fàn)顟B(tài)。因此，靜電保護(hù)器件1在截止?fàn)顟B(tài)下處于P+陽極區(qū)22與本體區(qū)23的第一結(jié)、本體區(qū)23與P+電位傳輸區(qū)24的第二結(jié)和P+電位傳輸區(qū)24與陰極區(qū)25的第三結(jié)串聯(lián)連接的狀態(tài)。例如，這能夠使陽極電極33與陰極電極34之間的寄生電容減小到圖8所示的普通柵極二極管結(jié)構(gòu)的該寄生電容的約三分之一。另一方面，如前所述，靜電保護(hù)器件1在施加有靜電時表現(xiàn)為含有一個PN結(jié)的一階靜電保護(hù)二極管，且因此以在三個PN結(jié)簡單地串聯(lián)連接的情況下的電壓的約三分之一進(jìn)行靜電保護(hù)操作。

因此，根據(jù)本實(shí)施例的靜電保護(hù)器件1在施加有正靜電時起到經(jīng)由合適路徑進(jìn)行靜電放電的一階靜電保護(hù)二極管的作用，且在施加有正靜電以外的正常操作期間起到含有串聯(lián)連接的三個PN結(jié)的二極管的作用。因此，能夠在確保免受靜電放電影響的高保護(hù)能力的同時，通過減小正常操作期間的寄生電容來抑制阻抗(尤其是對高頻信號的阻抗)的降低，從而實(shí)現(xiàn)高隔離特性。此外，靜電保護(hù)器件1具有簡單的構(gòu)造，且因此能夠通過下面的與一般的PMOS晶體管的程序類似的程序而被容易地制造。

<第二實(shí)施例>

[含有靜電保護(hù)器件1的輸入/輸出電路的構(gòu)造]

圖2A和圖2B圖示了使用靜電保護(hù)器件1的輸入/輸出電路的示例。圖2A和圖2B圖示的輸入/輸出電路組成作為被保護(hù)電路的半導(dǎo)體集成電路(未圖示)的一部分。圖2A說明了使用靜電保護(hù)器件1的輸入/輸出電路的構(gòu)造以及當(dāng)正靜電施加于該輸入/輸出電路時的靜電保護(hù)器件1的靜電保護(hù)操作。此外，圖2B說明了使用靜電保護(hù)器件1的輸入/輸出電路的構(gòu)造以及在含有該輸入/輸出電路的半導(dǎo)體集成電路的正常操作期間的靜電保護(hù)器件1的狀態(tài)。

在圖2A和圖2B所示的輸入/輸出電路中，靜電保護(hù)器件1的柵極電極31和陰極電極34連接到電源電位線LV，且靜電保護(hù)器件1的陽極電極33連接到信號電位線LS。用于將電源施加于半導(dǎo)體集成電路的焊盤Vdd連接至電源電位線LV，且用于供給半導(dǎo)體集成電路的輸入/輸出信號的焊盤RF連接至信號電位線LS。

[含有靜電保護(hù)器件1的輸入/輸出電路的操作]

在焊盤Vdd接地以使電源電位線LV具有參考電位的狀態(tài)下，當(dāng)相對于參考電位的正靜電施加于焊盤RF時，靜電保護(hù)器件1開始靜電保護(hù)操作(圖2A)。當(dāng)在焊盤Vdd接地且柵極電極31具有參考電位的情況下，正靜電從焊盤RF通過信號電位線LS施加于P+陽極區(qū)22時，柵極電極31正下方的本體區(qū)23(N型阱)用作P+溝道層。因此，靜電電位通過用作P+溝道層的本體區(qū)23而被傳導(dǎo)至電開路的P+電位傳輸區(qū)24。已經(jīng)被傳導(dǎo)有靜電電位的P+電位傳輸區(qū)24與具有參考電位的陰極區(qū)25的結(jié)進(jìn)入正向偏置狀態(tài)。因此，靜電放電從P+陽極區(qū)22順序地通過用作P+溝道層的本體區(qū)23、P+電位傳輸區(qū)24與陰極區(qū)25的結(jié)、N+陰極區(qū)25A和陰極電極34，最后到達(dá)具有參考電位的電源電位線LV。因此，靜電保護(hù)器件1在施加有正靜電時起到含有一個PN結(jié)的一階靜電保護(hù)二極管的作用。

接著參照圖2B給出以下情況的說明：在作為被保護(hù)電路的半導(dǎo)體集成電路(未圖示)的正常操作期間，電源電位施加于焊盤Vdd且信號電位施加于焊盤RF。在這種情況下，電源電位經(jīng)由電源電位線LV施加于陰極電極34和柵極電極31，且陽極電極33能夠從焊盤RF經(jīng)由信號電位線LS而具有信號電位。這也使P+陽極區(qū)22具有信號電位，且因此柵極電極31正下方的本體區(qū)23(N型阱)不用作溝道區(qū)。這是因?yàn)樾盘栯娢坏陀陔娫措娢弧Ｒ虼?，P+電位傳輸區(qū)24進(jìn)入電開路狀態(tài)。此外，本體區(qū)23也是電開路的。因此，P+陽極區(qū)22與本體區(qū)23(N型阱)的結(jié)進(jìn)入弱正向偏置狀態(tài)，且本體區(qū)23(N型阱)與P+電位傳輸區(qū)24的結(jié)進(jìn)入弱反向偏置狀態(tài)。此外，P+電位傳輸區(qū)24與具有電源電位的陰極區(qū)25的結(jié)也進(jìn)入反向偏置狀態(tài)。因此，靜電保護(hù)器件1進(jìn)入靜電保護(hù)器件1不起正保護(hù)二極管作用的截止?fàn)顟B(tài)。因此，在截止?fàn)顟B(tài)下的靜電保護(hù)器件1處于P+陽極區(qū)22與本體區(qū)23的第一結(jié)、本體區(qū)23與P+電位傳輸區(qū)24的第二結(jié)和P+電位傳輸區(qū)24與陰極區(qū)25的第三結(jié)串聯(lián)連接的狀態(tài)。例如，這能夠使陽極電極33與陰極電極34之間的寄生電容減小到圖8所示的普通柵極二極管結(jié)構(gòu)的該寄生電容的約三分之一。

因此，根據(jù)本實(shí)施例的含有靜電保護(hù)器件1的輸入/輸出電路在施加有正靜電時起到經(jīng)由合適路徑進(jìn)行靜電放電的一階靜電保護(hù)二極管的作用，且在施加有正靜電以外的正常操作期間起到含有串聯(lián)連接的三個PN結(jié)的二極管的作用。因此，能夠在確保免受靜電放電影響的高保護(hù)能力的同時，通過減小正常操作期間的寄生電容來抑制尤其是對高頻信號的阻抗的降低，從而實(shí)現(xiàn)高隔離特性。

<第三實(shí)施例>

[靜電保護(hù)器件2的構(gòu)造]

圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的靜電保護(hù)器件2的橫截面構(gòu)造。靜電保護(hù)器件2用于保護(hù)被保護(hù)電路(例如半導(dǎo)體集成電路等)免受由于負(fù)靜電放電而造成的損害。在下面，主要給出與上面第一實(shí)施例所述的靜電保護(hù)器件1的不同之處的說明。將相同的附圖標(biāo)記分配給與靜電保護(hù)器件1的組件重復(fù)的組件，且在適當(dāng)?shù)牡胤绞÷詫χ貜?fù)組件的說明。

在靜電保護(hù)器件2的器件形成區(qū)R1中，依次布置有作為初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層的N+陰極區(qū)42、作為P型阱的本體區(qū)43、作為次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層的N+電位傳輸區(qū)44以及與本體區(qū)43電分離的并且包含作為第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層的P+陽極區(qū)45的陽極區(qū)45。成對的N型低水平摻雜漏極(NLDD)43A和43B被設(shè)置在本體區(qū)43的一部分中。在器件形成區(qū)R1中，絕緣膜26被設(shè)置用來覆蓋N+陰極區(qū)42、本體區(qū)43、N+電位傳輸區(qū)44和含有P+陽極區(qū)45A的陽極區(qū)45的全部。然而，N+陰極區(qū)42的上表面的一部分和P+陽極區(qū)45A的上表面的一部分不被絕緣膜26覆蓋，并且分別連接至陰極電極53和陽極電極54。

靜電保護(hù)器件2還包括柵極電極61。柵極電極61被設(shè)置在本體區(qū)43上，柵極電極61與本體區(qū)43之間插入有絕緣膜26。因此，絕緣膜26被插入在本體區(qū)43與柵極電極61之間的部分起到柵極絕緣膜的作用。柵極電極61的兩側(cè)分別鄰接地設(shè)置有側(cè)壁間隔件62A和62B，且整個柵極部件都覆蓋有絕緣膜35。

本體區(qū)43是P型阱，并且在堆疊平面內(nèi)(在XY平面內(nèi))被N+陰極區(qū)42、N+電位傳輸區(qū)44和器件分離層21圍繞。換言之，本體區(qū)43的端面與N+陰極區(qū)42、N+電位傳輸區(qū)44和器件分離層21中的任何一者均接觸。此外，本體區(qū)43在厚度方向(Z軸方向)上被插入在埋入氧化膜12與絕緣膜26之間。換言之，本體區(qū)43的下表面與埋入氧化膜12接觸，且本體區(qū)43的上表面與絕緣膜26接觸。

N+電位傳輸區(qū)44在堆疊平面內(nèi)(在XY平面內(nèi))被本體區(qū)43、陽極區(qū)45和器件分離層21圍繞。換言之，N+電位傳輸區(qū)44的端面與本體區(qū)43、陽極區(qū)45和器件分離層21中的任何一者均接觸。此外，N+電位傳輸區(qū)44在厚度方向(Z軸方向)上被插入在埋入氧化膜12與絕緣膜26之間。換言之，N+電位傳輸區(qū)44的下表面與埋入氧化膜12接觸，且N+電位傳輸區(qū)44的上表面與絕緣膜26接觸。

在這樣的構(gòu)造的情況下，本體區(qū)43和N+電位傳輸區(qū)44被與周圍隔離因而處于電開路狀態(tài)，即處于浮動狀態(tài)。注意，陽極區(qū)45通過N+電位傳輸區(qū)44、埋入氧化膜12和器件分離層21而與本體區(qū)43電分離。

形成在本體區(qū)43的一部分中的成對的NLDD 43A和43B被定位為分別面對以中間插入有柵極電極61的方式而設(shè)置的成對的側(cè)壁間隔件62A和62B。NLDD 43A和43B例如均是在形成柵極電極61后通過將N型雜質(zhì)離子注入本體區(qū)43而形成的N–雜質(zhì)擴(kuò)散層。

N+陰極區(qū)42和N+電位傳輸區(qū)44均由N+雜質(zhì)擴(kuò)散層制成，并且在柵極電極61的兩側(cè)分別鄰接地形成側(cè)壁間隔件62A和62B之后被共同地形成。

柵極電極61和P+陽極區(qū)45A(陽極電極54)例如可以連接至共同的配線，且可以具有共同的第一電位。另一方面，N+陰極區(qū)42(陰極電極53)具有不同于第一電位的第二電位。如本文中所用，例如，第一電位是電源電位或參考電位，且第二電位是信號電位。

[靜電保護(hù)器件2的操作]

靜電保護(hù)器件2起到負(fù)保護(hù)二極管的作用。換言之，柵極電極61和陽極電極54電連接以具有相同的參考電位，且靜電保護(hù)操作在負(fù)靜電施加于陰極電極53時開始。更加具體地，當(dāng)柵極電極61具有參考電位時，柵極電極61正下方的本體區(qū)43(P型阱)在負(fù)靜電施加于N+陰極區(qū)42時用作N+溝道層。因此，靜電電位通過用作N+溝道層的本體區(qū)43而被傳導(dǎo)到電開路的N+電位傳輸區(qū)44。已經(jīng)被傳導(dǎo)有靜電電位的N+電位傳輸區(qū)44與具有參考電位的陽極區(qū)45的結(jié)進(jìn)入正向偏置狀態(tài)。因此，從N+陰極區(qū)42順序地通過用作N+溝道層的本體區(qū)43、N+電位傳輸區(qū)44與陽極區(qū)45的結(jié)、P+陽極區(qū)45A和陽極電極54以進(jìn)行靜電放電。因此，靜電保護(hù)器件2在施加有負(fù)靜電時起到含有一個PN結(jié)的一階靜電保護(hù)二極管的作用。

接著給出在靜電保護(hù)器件2不起負(fù)保護(hù)二極管作用的截止?fàn)顟B(tài)下，靜電保護(hù)器件2的操作的說明。換言之，該操作是在進(jìn)行靜電放電之后的時候或在當(dāng)陽極電極54和陰極電極53各自的電位被施加為使得靜電保護(hù)器件2不起負(fù)保護(hù)二極管作用的時候，靜電保護(hù)器件2的操作。在陽極電極54和柵極電極61均具有參考電位的情況下，當(dāng)陰極電極53具有信號電位時，N+陰極區(qū)42也具有信號電位，且因此柵極電極61正下方的本體區(qū)43(P型阱)不用作溝道區(qū)。這是因?yàn)樾盘栯娢桓哂趨⒖茧娢?。因此，N+電位傳輸區(qū)44進(jìn)入電開路狀態(tài)。此外，本體區(qū)43也是電開路的。因此，N+陰極區(qū)42與本體區(qū)43的結(jié)進(jìn)入反向偏置狀態(tài)，且本體區(qū)43與N+電位傳輸區(qū)44的結(jié)進(jìn)入弱正向偏置狀態(tài)。此外，N+電位傳輸區(qū)44與具有參考電位的陽極區(qū)45的結(jié)也進(jìn)入反向偏置狀態(tài)。因此，靜電保護(hù)器件2進(jìn)入靜電保護(hù)器件2不起負(fù)保護(hù)二極管作用的截止?fàn)顟B(tài)。因此，在截止?fàn)顟B(tài)下的靜電保護(hù)器件2處于N+陰極區(qū)42與本體區(qū)43的第一結(jié)、本體區(qū)43與N+電位傳輸區(qū)44的第二結(jié)以及N+電位傳輸區(qū)44與陽極區(qū)45的第三結(jié)串聯(lián)連接的狀態(tài)。例如，這能夠使陰極電極53與陽極電極54之間的寄生電容減小至圖8中所示的普通柵極二極管結(jié)構(gòu)的該寄生電容的約三分之一。

因此，根據(jù)本實(shí)施例的靜電保護(hù)器件2在施加有負(fù)靜電時起到經(jīng)由合適路徑進(jìn)行靜電放電的一階靜電保護(hù)二極管的作用，且在施加有負(fù)靜電以外的正常操作期間起到含有串聯(lián)連接的三個PN結(jié)的二極管的作用。因此，可以在確保免受靜電放電的影響的高保護(hù)能力的同時，通過減小正常操作期間的寄生電容來抑制尤其是對高頻信號的阻抗的降低，從而實(shí)現(xiàn)高隔離特性。

<第四實(shí)施例>

[含有靜電保護(hù)器件2的輸入/輸出電路的構(gòu)造]

圖4A和圖4B圖示了使用靜電保護(hù)器件2的輸入/輸出電路的示例。圖4A和圖4B圖示的輸入/輸出電路組成作為被保護(hù)電路的半導(dǎo)體集成電路(未圖示)的一部分。圖4A說明了使用靜電保護(hù)器件2的輸入/輸出電路的構(gòu)造以及負(fù)靜電施加于該輸入/輸出電路時的靜電保護(hù)器件2的靜電保護(hù)操作。此外，圖4B說明了使用靜電保護(hù)器件2的輸入/輸出電路的構(gòu)造以及含有該輸入/輸出電路的半導(dǎo)體集成電路的正常操作期間的靜電保護(hù)器件2的狀態(tài)。

在圖4A和圖4B圖示的輸入/輸出電路中，靜電保護(hù)器件2的柵極電極61和陽極電極54連接至參考電位線LR，且靜電保護(hù)器件2的陰極電極53連接到信號電位線LS。用于使半導(dǎo)體集成電路接地的焊盤Vss連接至參考電位線LR，且用于供給半導(dǎo)體集成電路的輸入/輸出信號的焊盤RF連接至信號電位線LS。

[含有靜電保護(hù)器件2的輸入/輸出電路的操作]

在焊盤Vss接地以使參考電位線LR具有參考電位的狀態(tài)下，當(dāng)相對于參考電位的負(fù)靜電施加于焊盤RF時，靜電保護(hù)器件2開始靜電保護(hù)操作(圖4A)。當(dāng)在柵極電極61具有參考電位的情況下，負(fù)靜電從焊盤RF通過信號電位線LS施加于N+陰極區(qū)42時，柵極電極61正下方的本體區(qū)43(P型阱)用作N+溝道層。因此，靜電電位通過用作N+溝道層的本體區(qū)43而被傳導(dǎo)到電開路的N+電位傳輸區(qū)44。已經(jīng)被傳導(dǎo)有靜電電位的N+電位傳輸區(qū)44與具有參考電位的陽極區(qū)45的結(jié)進(jìn)入正向偏置狀態(tài)。因此，靜電放電從P+陽極區(qū)45A順序地通過陽極區(qū)45與N+電位傳輸區(qū)44的結(jié)、用作N+溝道層的本體區(qū)43、N+陰極區(qū)42和陰極電極53，最后到達(dá)具有信號電位的信號電位線LS。因此，靜電保護(hù)器件2在施加有負(fù)靜電時起到含有一個PN結(jié)的一階靜電保護(hù)二極管的作用。

接著參照圖4B給出以下情況的說明：在作為被保護(hù)電路的半導(dǎo)體集成電路(未圖示)的正常操作期間，焊盤Vss接地且信號電位施加于焊盤RF。在這種情況下，參考電位經(jīng)由參考電位線LR施加于陽極電極54和柵極電極61，且陰極電極53被允許經(jīng)由信號電位線LS而具有信號電位。這也使N+陰極區(qū)42具有信號電位，且因此柵極電極61正下方的本體區(qū)43(P型阱)不用作溝道區(qū)。這是因?yàn)樾盘栯娢桓哂趨⒖茧娢弧Ｒ虼?，N+電位傳輸區(qū)44進(jìn)入電開路狀態(tài)。此外，本體區(qū)43也是電開路的。因此，N+陰極區(qū)42與本體區(qū)43(P型阱)的結(jié)進(jìn)入反向偏置狀態(tài)，且本體區(qū)43(P型阱)與N+電位傳輸區(qū)44的結(jié)進(jìn)入弱正向偏置狀態(tài)。此外，N+電位傳輸區(qū)44與具有參考電位的陽極區(qū)45的結(jié)進(jìn)入反向偏置狀態(tài)。因此，靜電保護(hù)器件2進(jìn)入靜電保護(hù)器件2不起負(fù)保護(hù)二極管作用的截止?fàn)顟B(tài)。因此，靜電保護(hù)器件2在截止?fàn)顟B(tài)下處于N+陰極區(qū)42與本體區(qū)43的第一結(jié)、本體區(qū)43與N+電位傳輸區(qū)44的第二結(jié)和N+電位傳輸區(qū)44與陽極區(qū)45的第三結(jié)串聯(lián)連接的狀態(tài)。例如，這能夠使陰極電極53與陽極電極54之間的寄生電容減小至如圖8所示的普通柵極二極管結(jié)構(gòu)的寄生電容的約三分之一。

因此，根據(jù)本實(shí)施例的含有靜電保護(hù)器件2的輸入/輸出電路在施加有負(fù)靜電時起到經(jīng)由合適路徑進(jìn)行靜電放電的一階靜電保護(hù)二極管的作用，且在施加有負(fù)靜電以外的正常操作期間起到含有串聯(lián)連接的三個PN結(jié)的二極管的作用。因此，可以在確保免受靜電放電的高保護(hù)能力的同時，通過減小正常操作期間的寄生電容來抑制尤其是對高頻信號的阻抗的降低，從而實(shí)現(xiàn)高隔離特性。

<第五實(shí)施例>

[含有靜電保護(hù)器件1和靜電保護(hù)器件2的靜電保護(hù)電路的構(gòu)造]

圖5A至圖5C圖示了設(shè)置有含有靜電保護(hù)器件1和靜電保護(hù)器件2的輸入/輸出電路的靜電保護(hù)電路的示例。圖5A至圖5C圖示的靜電保護(hù)電路例如均在同一基體10上設(shè)置有含有靜電保護(hù)器件1和靜電保護(hù)器件2的輸入/輸出電路C1，以及作為被保護(hù)電路的半導(dǎo)體集成電路C2(內(nèi)部電路)。

圖5A說明了根據(jù)本實(shí)施例的靜電保護(hù)電路的構(gòu)造以及在正靜電施加于靜電保護(hù)電路的輸入/輸出電路C1的情況下的靜電保護(hù)操作。此外，圖5B說明了根據(jù)本實(shí)施例的靜電保護(hù)電路的構(gòu)造以及在負(fù)靜電施加于靜電保護(hù)電路的輸入/輸出電路C1的情況下的靜電保護(hù)操作。此外，圖5C說明了根據(jù)本實(shí)施例的靜電保護(hù)電路的構(gòu)造以及在靜電保護(hù)電路的半導(dǎo)體集成電路C2的正常操作期間的靜電保護(hù)器件1和2的狀態(tài)。

[靜電保護(hù)電路的構(gòu)造]

如圖5A至圖5C所示，靜電保護(hù)電路中的輸入/輸出電路C1具有這樣的構(gòu)造：第一實(shí)施例所述的靜電保護(hù)器件1的柵極電極31和陰極電極34連接到電源電位線LV。另一方面，靜電保護(hù)器件1的陽極電極33連接到信號電位線LS。用于將電源施加于半導(dǎo)體集成電路C2的焊盤Vdd連接到電源電位線LV，且用于供給半導(dǎo)體集成電路C2的輸入/輸出信號的焊盤RF連接到信號電位線LS。

輸入/輸出電路C1還具有這樣的構(gòu)造：第三實(shí)施例所述的靜電保護(hù)器件2的柵極電極61和陽極電極54連接到參考電位線LR，且靜電保護(hù)器件2的陰極電極53連接到信號電位線LS。用于使半導(dǎo)體集成電路C2接地的焊盤Vss連接到參考電位線LR。

半導(dǎo)體集成電路C2例如連接至輸入/輸出電路C1中的信號電位線LS的與焊盤RF相對的端部。

[靜電保護(hù)電路的操作]

當(dāng)焊盤Vdd接地以使電源電位線LV具有參考電位且相對于參考電位的正靜電施加于焊盤RF時，靜電保護(hù)器件1開始對于半導(dǎo)體集成電路C2的靜電保護(hù)操作(圖5A)。對于正靜電的靜電保護(hù)操作與前述的第一和第二實(shí)施例一樣。靜電保護(hù)器件1起到含有P+電位傳輸區(qū)24與陰極區(qū)25的結(jié)的一階靜電保護(hù)二極管的作用。

因此，當(dāng)靜電保護(hù)器件1進(jìn)行對于正靜電的靜電放電時，另一個靜電保護(hù)器件2處于前文中的第三和第四實(shí)施例所述的截止?fàn)顟B(tài)。因此，當(dāng)焊盤Vss接地以使參考電位線LR具有參考電位且相對于參考電位的負(fù)靜電施加于焊盤RF時，靜電保護(hù)器件2開始對于半導(dǎo)體集成電路C2的靜電保護(hù)操作(圖5B)。對于負(fù)靜電的靜電保護(hù)操作與前述的第三和第四實(shí)施例一樣。靜電保護(hù)器件2起到含有N+電位傳輸區(qū)44與陽極區(qū)45的結(jié)的一階靜電保護(hù)二極管的作用。因此，當(dāng)靜電保護(hù)器件2進(jìn)行對于負(fù)靜電的靜電放電時，另一個靜電保護(hù)器件1處于前文中第一和第二實(shí)施例所述的截止?fàn)顟B(tài)。

如至此所述，靜電保護(hù)電路包括靜電保護(hù)器件1和靜電保護(hù)器件2，從而在既施加有正靜電又施加有負(fù)靜電時能夠進(jìn)行對于半導(dǎo)體集成電路C2的合適保護(hù)操作。

與此相反，當(dāng)半導(dǎo)體集成電路C2在正常操作下時，靜電保護(hù)器件1和靜電保護(hù)器件2均處于截止?fàn)顟B(tài)(圖5C)。換言之，靜電保護(hù)器件1處于前文中的第一和第二實(shí)施例所述的截止?fàn)顟B(tài)，且靜電保護(hù)器件2處于前文中的第三和第四實(shí)施例所述的截止?fàn)顟B(tài)。因此，在正常操作下，靜電保護(hù)器件1和靜電保護(hù)器件2均起到含有串聯(lián)連接的三個PN結(jié)的二極管的作用。靜電保護(hù)器件1和靜電保護(hù)器件2能夠通過減小自身的寄生電容來抑制尤其是高頻信號的阻抗的降低，從而實(shí)現(xiàn)高隔離特性。

[一般的靜電保護(hù)電路]

圖6A至圖6C說明了由使用二極管作為靜電保護(hù)器件的一般的靜電保護(hù)電路進(jìn)行的靜電保護(hù)操作的示例。如圖6A至圖6C所示，作為一般的靜電保護(hù)電路，靜電保護(hù)電路預(yù)期含有輸入/輸出電路C101和半導(dǎo)體集成電路C102。正保護(hù)二極管101插入在電源電位線LV與信號電位線LS之間，正保護(hù)二極管101的陽極端子連接到信號電位線LS且正保護(hù)二極管101的陰極端子連接到電源電位線LV。此外，負(fù)保護(hù)二極管102插入在信號電位線LS與參考電位線LR之間，負(fù)保護(hù)二極管102的陽極端子連接到參考電位線LR且負(fù)保護(hù)二極管102的陰極端子連接到信號電位線LS。焊盤RF連接到信號電位線LS的一端，且半導(dǎo)體集成電路C102連接到信號電位線LS的另一端。

如圖6A所示，當(dāng)電源電位線LV的電位用作參考電位且相對于參考電位的正靜電施加于連接至信號電位線LS的焊盤RF時，正保護(hù)二極管101在正向方向上操作。因此，靜電從信號電位線LS經(jīng)由正保護(hù)二極管101被放電到電源電位線LV。此外，如圖6B所示，當(dāng)參考電位線LR用作參考電位且相對于參考電位的負(fù)靜電施加于連接至信號電位線LS的焊盤RF時，負(fù)保護(hù)二極管102在正向方向上操作。因此，靜電從參考電位線LR經(jīng)由負(fù)保護(hù)二極管102被放電到信號電位線LS。因此，正保護(hù)二極管和負(fù)保護(hù)二極管分別對于具有正極性的靜電和具有負(fù)極性的靜電在正向方向上操作以進(jìn)行靜電放電，從而能夠保護(hù)內(nèi)部電路。

相比之下，集成電路(IC)的正常操作具有電源電位Vdd>信號電位Vrf>參考電位Vss的關(guān)系，且因此反向偏置既施加于正保護(hù)二極管101又施加于負(fù)保護(hù)二極管102以使它們截止(圖6C)。因此，電源電位線LV、信號電位線LS和參考電位線LR彼此電分離，且IC操作所需的電源電位和信號被施加于內(nèi)部電路(未圖示)。

然而，隨著要被處理的RF信號的頻率越高，越需要特別注意負(fù)保護(hù)二極管的寄生電容對RF特性的影響。換言之，從是否能夠防止高頻信號的泄漏(是否能夠?qū)崿F(xiàn)隔離)的角度來確定保護(hù)二極管的寄生電容的容許值。這是因?yàn)殡S著被處理的信號的頻率越高且隨著保護(hù)二極管具有的寄生電容越大，阻抗下降得越多以使隔離性能劣化。當(dāng)阻抗下降以使RF信號泄漏至參考電位線LR時，發(fā)生信號傳輸損失和信號波形畸變。因此，試圖減小保護(hù)二極管的尺寸從而減小寄生電容以便不犧牲RF特性。然而，伴隨著尺寸減小，抗靜電性會降低并且對內(nèi)部電路的保護(hù)能力會降低，從而難以既實(shí)現(xiàn)抗靜電性又實(shí)現(xiàn)RF特性。

前述的PTL 1試圖解決既實(shí)現(xiàn)抗靜電性又實(shí)現(xiàn)RF特性的問題。具體地，PTL 1公開了多階正保護(hù)二極管101n和多階負(fù)保護(hù)二極管102n串聯(lián)連接，如圖7所示。在通常的IC操作下，所述保護(hù)二極管能夠被認(rèn)為是電容。因此，以多階的方式連接多個保護(hù)二極管能夠?qū)崿F(xiàn)：減小電容；抑制阻抗(尤其是對高頻信號的阻抗)的降低；且提高隔離特性。然而，從靜電保護(hù)抗性的角度，為了在施加有靜電時使例如n階保護(hù)二極管導(dǎo)通，n階保護(hù)二極管的導(dǎo)通電壓是n×Von，其中，Von表示一個保護(hù)二極管的導(dǎo)通電壓。這意味著：即使當(dāng)施加有靜電時，直至電壓達(dá)到n×Von時才進(jìn)行靜電放電。當(dāng)Vt1表示靜電放電開始電壓時，Vt1＝Von適用于一階保護(hù)二極管的情況而Vt1＝n×Von適用于n階保護(hù)二極管的情況。因此，緊接著靜電放電開始之后，點(diǎn)A(圖7)的電位也從Von增大到n×Von。此外，當(dāng)Ron表示一階保護(hù)二極管的導(dǎo)通狀態(tài)期間的電阻時，n×Ron適用于n階二極管的情況。當(dāng)It2表示在達(dá)到要求的抗靜電性的靜電放電期間流至保護(hù)二極管的電流時，如下地表示點(diǎn)A的電位V：

V＝n·Von+It2×n·Ron＝n(Von+It2·Ron)

(在一階保護(hù)二極管的情況下，V＝Von+It2·Ron)。

點(diǎn)A的電位因n階保護(hù)二極管而增大，很可能造成保護(hù)內(nèi)部電路的能力的降低，造成超過例如組成圖7所示的內(nèi)部電路的MOS晶體管的柵極耐受電壓這樣的破壞。因此，即使靜電保護(hù)器件本身的抗靜電性能夠得到確保，保護(hù)內(nèi)部電路的能力也降低，并且隨著信號具有的頻率越高，也越難以既實(shí)現(xiàn)保護(hù)內(nèi)部器件的能力又實(shí)現(xiàn)RF特性。

這里，給出能夠用于前述的圖6A至圖6C和圖7圖示的靜電保護(hù)電路的一般的保護(hù)二極管的結(jié)構(gòu)的說明。圖8圖示了使用SOI基板的一般的所謂柵控(Gated)二極管的橫截面結(jié)構(gòu)圖。柵控二極管形成在被器件分離區(qū)圍繞的半導(dǎo)體層上。在二極管中，半導(dǎo)體層120被設(shè)置在基體110上，在基體110中，埋入氧化膜112形成在支撐基板111上。在半導(dǎo)體層120的器件形成區(qū)R101中，在面內(nèi)方向上依次布置有N+雜質(zhì)擴(kuò)散層122、本體區(qū)123和P+雜質(zhì)擴(kuò)散層124。器件分離層121被設(shè)置在圍繞器件形成區(qū)R101的器件分離區(qū)R102中。柵極電極131形成在本體區(qū)123上，絕緣膜126形成在柵極電極131與本體區(qū)123之間以覆蓋半導(dǎo)體層120的一部分。當(dāng)圖8圖示的保護(hù)二極管用作圖6A至圖6C和圖7中的靜電保護(hù)電路的正保護(hù)二極管時，P+雜質(zhì)擴(kuò)散層124連接至信號電位線LS且N+雜質(zhì)擴(kuò)散層122連接至電源電位線LV。柵極電極131連接至信號電位線LS或電源電位線LV。

當(dāng)電源電位線LV用作參考電位以將相對于參考電位的正靜電施加于信號電位線LS時，如上所述的連接使得本體區(qū)123與N+雜質(zhì)擴(kuò)散層122的結(jié)能夠在正保護(hù)二極管中被正向偏置以使正保護(hù)二極管在正向方向上操作，從而進(jìn)行靜電放電。

與此相反，當(dāng)圖8圖示的保護(hù)二極管用作圖6A至圖6C和圖7中的靜電保護(hù)電路的負(fù)保護(hù)二極管時，P+雜質(zhì)擴(kuò)散層124連接至參考電位線LR且N+雜質(zhì)擴(kuò)散層122連接至信號電位線LS。柵極電極131連接至參考電位線LR或信號電位線LS。

當(dāng)參考電位線LR用作參考電位以將相對于參考電位的負(fù)靜電施加于信號電位線LS時，如上所述的連接使得本體區(qū)123與N+雜質(zhì)擴(kuò)散層122的結(jié)能夠在負(fù)保護(hù)二極管中被正向偏置以使正保護(hù)二極管在正向方向上操作，從而進(jìn)行靜電放電。

因此，如上所述，即使靜電保護(hù)器件本身的抗靜電性能夠得到確保，但保護(hù)內(nèi)部電路的能力降低，并且隨著信號具有的頻率越高，也越難以既實(shí)現(xiàn)保護(hù)內(nèi)部器件的能力又實(shí)現(xiàn)RF特性。

前面提到的PTL 2試圖解決既獲得保護(hù)內(nèi)部器件的能力又獲得RF特性的問題。PTL 2公開了：通過單獨(dú)設(shè)置的控制電路來控制柵極電極的電位以使保護(hù)二極管在靜電放電的操作期間起到在Vt1＝Von情況下操作的一階二極管的作用，并且使保護(hù)二極管在正常IC操作期間起到串聯(lián)連接的二階二極管的作用。然而，由于單獨(dú)設(shè)置控制電路而造成的面積增大所導(dǎo)致的尺寸增加是不可避免的。此外，PTL 2公開了：參考電位線與被保護(hù)電位線之間的靜電保護(hù)二極管在正向方向上連接，且因此IC操作期間的泄漏電流的增大也被認(rèn)為是不可避免的。

與之相反，根據(jù)本發(fā)明的靜電保護(hù)電路在總體構(gòu)造的小型化方面是有利的。此外，能夠?qū)崿F(xiàn)諸如保護(hù)被保護(hù)電路的能力、抗靜電性和RF特性等優(yōu)越性能。這是因?yàn)殪o電保護(hù)器件1和2在靜電保護(hù)操作期間均起到一階保護(hù)二極管的作用，而靜電保護(hù)器件1和2在半導(dǎo)體集成電路C2的正常操作期間均起到被施加有反向偏置的三階保護(hù)二極管的作用。根據(jù)本發(fā)明的靜電保護(hù)器件1和2，陽極與陰極之間的寄生電容是圖8所示的一般的保護(hù)二極管的寄生電容的三分之一，且也能夠說，對于RF信號的隔離特性是約三倍，或者例如，如圖9的特性圖所示，阻抗是約三倍。在圖9中，橫軸表示RF頻率且縱軸表示阻抗。此外，圖中的黑色圓形符號“●”表示本發(fā)明的靜電保護(hù)器件1和2的特性，且圖中的白色圓形符號“○”表示圖8圖示的一般的保護(hù)二極管的特性。可替代地，假設(shè)本發(fā)明的靜電保護(hù)器件1和2均具有與圖8所示的一般的保護(hù)二極管的寄生電容等同的寄生電容，那么本發(fā)明的靜電保護(hù)器件1和2的電流能力是一般的保護(hù)二極管的電流能力的約三倍，例如，如圖10所示。在圖10中，橫軸表示電壓Vf且縱軸表示電流If。此外，圖中的黑色方形符號“■”表示本發(fā)明的靜電保護(hù)器件1和2的特性且圖中的黑色菱形符號“◆”表示圖8所示的一般的保護(hù)二極管的特性。因此，既實(shí)現(xiàn)RF特性又實(shí)現(xiàn)抗靜電性。

盡管至此已經(jīng)參照一些實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明決不限于前面的實(shí)施例，且各種變型例是可行的。

盡管在前面的實(shí)施例中已經(jīng)給出了例如靜電保護(hù)器件具有SOI結(jié)構(gòu)的情況的說明，但是本發(fā)明決不限于此。例如，靜電保護(hù)器件也可以具有SOS(藍(lán)寶石上硅)結(jié)構(gòu)。在這種情況下，藍(lán)寶石基板可以用于替代支撐基板11和埋入氧化膜12。

此外，本發(fā)明決不限于包括前面實(shí)施例所述的所有部件的方案。

注意，本說明書所述的效果只是圖示性的且是非限制性的，且可以是上述效果以外的效果。注意，本發(fā)明可以具有下面的構(gòu)造。

(1)

一種靜電保護(hù)器件，其包括：

絕緣體；

半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層形成在所述絕緣體上且包括器件形成區(qū)和器件分離區(qū)，

所述器件形成區(qū)具有依次布置的初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層、本體區(qū)、次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層和第二導(dǎo)電型區(qū)域，所述第二導(dǎo)電型區(qū)域包括與所述本體區(qū)電分離的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層，

所述器件分離區(qū)包括圍繞所述器件形成區(qū)的器件分離層；和

柵極電極，所述柵極電極被設(shè)置在所述本體區(qū)上，所述柵極電極與所述本體區(qū)之間插入有絕緣膜。

(2)

根據(jù)(1)所述的靜電保護(hù)器件，其中，

所述柵極電極和所述第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層具有共同的第一電位，且

所述初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層具有第二電位。

(3)

根據(jù)(2)所述的靜電保護(hù)器件，其中，

所述第一電位是電源電位或參考電位，且

所述第二電位是信號電位。

(4)

根據(jù)(1)至(3)中任一項(xiàng)所述的靜電保護(hù)器件，其中，所述本體區(qū)在面內(nèi)方向上被所述初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層、所述次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層和所述器件分離層圍繞，且在厚度方向上被插入在所述絕緣體與所述絕緣膜之間。

(5)

根據(jù)(1)至(4)中任一項(xiàng)所述的靜電保護(hù)器件，其中，所述次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層在面內(nèi)方向上被所述本體區(qū)、所述第二導(dǎo)電型區(qū)域和所述器件分離層圍繞，且在厚度方向上被插入在所述絕緣體與所述絕緣膜或任何其它絕緣膜之間。

(6)

根據(jù)(1)至(5)中任一項(xiàng)所述的靜電保護(hù)器件，其中，

所述初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層和所述次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層均是P型雜質(zhì)擴(kuò)散層，且

所述第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層是N型雜質(zhì)擴(kuò)散層。

(7)

根據(jù)(6)所述的靜電保護(hù)器件，其中，

所述柵極電極和所述第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層具有共同的電源電位，且

所述初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層具有信號電位。

(8)

根據(jù)(6)或(7)所述的靜電保護(hù)器件，其中，

所述初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層連接至陽極電極，且

所述第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層連接至陰極電極。

(9)

根據(jù)(1)至(5)中任一項(xiàng)所述的靜電保護(hù)器件，其中，

所述初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層和所述次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層均是N型雜質(zhì)擴(kuò)散層，且

所述第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層是P型雜質(zhì)擴(kuò)散層。

(10)

根據(jù)(9)所述的靜電保護(hù)器件，其中，

所述柵極電極和所述第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層具有共同的參考電位，且

所述初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層具有信號電位。

(11)

根據(jù)(9)或(10)所述的靜電保護(hù)器件，其中，

所述初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層連接至陰極電極，且

所述第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層連接至陽極電極。

(12)

根據(jù)(1)至(11)中任一項(xiàng)所述的靜電保護(hù)器件，其中，所述絕緣體是SOI結(jié)構(gòu)中的埋入氧化膜或SOS結(jié)構(gòu)中的藍(lán)寶石基板。

(13)

一種靜電保護(hù)電路，其包括：

絕緣體；和

均形成在所述絕緣體上的靜電保護(hù)器件和半導(dǎo)體集成電路，所述靜電保護(hù)器件包括半導(dǎo)體層和柵極電極，所述半導(dǎo)體層具有器件形成區(qū)和器件分離區(qū)，

所述器件形成區(qū)具有依次布置的初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層、本體區(qū)、次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層和第二導(dǎo)電型區(qū)域，所述第二導(dǎo)電型區(qū)域包括與所述本體區(qū)電分離的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層，

所述器件分離區(qū)包括圍繞所述器件形成區(qū)的器件分離層，

所述柵極電極被設(shè)置在所述本體區(qū)上，所述柵極電極與所述本體區(qū)之間插入有絕緣膜，且

所述半導(dǎo)體集成電路被設(shè)置在所述半導(dǎo)體層中。

(14)

一種靜電保護(hù)電路，其包括：

絕緣體；

半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層包括形成在所述絕緣體上的第一靜電保護(hù)器件、第二靜電保護(hù)器件和半導(dǎo)體集成電路；

電源電位線；

信號電位線；和

參考電位線，

所述第一靜電保護(hù)器件具有依次布置在器件形成區(qū)中的初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層、第一本體區(qū)、次級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層和第二導(dǎo)電型區(qū)域，所述第二導(dǎo)電型區(qū)域包括與所述第一本體區(qū)電分離的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層，且第一柵極電極被設(shè)置在所述第一本體區(qū)上，所述第一柵極電極與所述第一本體區(qū)之間插入有第一絕緣膜，并且所述第一靜電保護(hù)器件連接到所述電源電位線和所述信號電位線，且

所述第二靜電保護(hù)器件具有依次布置在所述器件形成區(qū)中的初級第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層、第二本體區(qū)、次級第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層和第一導(dǎo)電型區(qū)域，所述第一導(dǎo)電型區(qū)域包括與所述第二本體區(qū)電分離的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層，且第二柵極電極被布置在所述第二本體區(qū)上，所述第二柵極電極與所述第二本體區(qū)之間插入有第二絕緣膜，并且所述第二靜電保護(hù)器件連接至所述參考電位線和所述信號電位線。

(15)

根據(jù)(14)所述的靜電保護(hù)電路，其中，

所述第一柵極電極和所述第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層連接到所述電源電位線，

所述初級第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層和所述初級第二導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層連接到所述信號電位線，且

所述第二柵極電極和所述第一導(dǎo)電型雜質(zhì)擴(kuò)散層連接到所述參考電位線。

本申請基于且主張享有于2014年7月25日向日本專利局提交的第2014-152225號日本專利申請的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，并且將該日本專利申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。

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