[发明专利]自我平衡式二极管装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种二极管装置，且特别涉及一种自我平衡式二极管装置。

背景技术

随着各种电子元件(例如晶体管、二极管、电阻、电容等)的集成度(integration density)逐渐提高，半导体工业已经历了快速成长。而集成度提高最主要的原因为最小特征尺寸(minimum feature size)的持续减小，如此便可于一特定区域内整合更多的元件。然而，越小的特征尺寸就越可能导致出现更多的漏电流。随着更小的电子元件需求的逐渐增加，便需要降低半导体元件发生漏电流的几率。

随着半导体技术的进步，鳍型场效晶体管(FinFET)已成为降低半导体元件内漏电流的一种有效方案。于鳍型场效晶体管中，其主动区包括了突出于此鳍型场效晶体管所在处的半导体基板表面的一汲极、一通道区与一源极。鳍型场效晶体管的主动区为一鳍形型态(fin)，其剖面可能为一长方形。此外，鳍型场效晶体管的闸结构如同一倒U状(upside-down U)，因而环绕了主动区的三个侧面。如此，便可增强对于闸结构的信道控制。因此便可降低传统平面型晶体管的短信道效应。因此，当鳍型场效晶体管于关闭时，其闸结构可较佳地控制通道，以降低漏电流。包括鳍型场效晶体管的半导体装置对于如静电放电瞬时(ESD transient)的极高压脉冲(high voltage spikes)极为敏感。静电放电为由于静电电荷的累积而产生的沿着两个物体之间的快速放电现象。由于快速放电将造成一相对大的电流，故静电放电可能会摧毁此半导体装置。例如，美国专利公开号US20070045736公开了一半导体装置，其包含一闸极电极、一第一晶体管与一第二晶体管，其中第一晶体管与第二晶体管分别具有一第一主动区与一第二主动区。第一主动区垂直于闸极电极，第二主动区的方向倾斜于闸极电极。第一主动区与第二主动区能增加电子与电动的迁移率(mobility)。然而，在此半导体装置中，并没有安装任何静电放电(ESD)保护装置，此美国专利亦并未提及ESD保护技术。

因此，本发明针对上述困扰，提出一种自我平衡式二极管装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种自我平衡式二极管装置，其利用至少一第一导电型重掺杂鳍与至少两个第二导电型重掺杂鳍建立至少两个二极管，其中第一导电型重掺杂鳍沿第一方向设置，第二导电型重掺杂鳍沿相交第一方向的第二方向设置，使这些二极管释放均匀的静电放电(ESD)电流，以减少由于静电放电而导致的半导体装置毁损。

为达上述目的，本发明提供一种自我平衡式二极管装置，其包含一基板、一掺杂井区、至少一第一导电型重掺杂鳍、至少两个第二导电型重掺杂鳍与一绝缘层，此基板为半导体基板，掺杂井区为P型掺杂井区或N型掺杂井区。掺杂井区设于基板中，第一导电型重掺杂鳍设于掺杂井区中并沿第一方向设置，且从基板的表面上凸出。第二导电型重掺杂鳍设于掺杂井区中并沿第二方向设置，第二方向与第一方向相交。第二导电型重掺杂鳍分别位于第一导电型重掺杂鳍的相异两侧，且从基板的表面上凸出。举例来说，第二方向垂直于第一方向。每一第二导电型重掺杂鳍与第一导电型重掺杂鳍相隔一固定距离，掺杂井区、第一导电型重掺杂鳍与第二导电型重掺杂鳍形成至少两个二极管。绝缘层设于基板的表面上，并介于第一导电型重掺杂鳍与每一第二导电型重掺杂鳍之间。第一导电型重掺杂鳍电性连接第一电压端，第二导电型重掺杂鳍电性连接第二电压端，第一电压端与第二电压端的电压顺向偏压二极管，以产生至少两路均匀静电放电(ESD)电流并通过二极管。当第一导电型重掺杂鳍为N型重掺杂鳍时，第二导电型重掺杂鳍为P型重掺杂鳍，且第一电压端与第二电压端分别为低电压端与高电压端。或者，当第一导电型重掺杂鳍为P型重掺杂鳍时，第二导电型重掺杂鳍为N型重掺杂鳍，且第一电压端与第二电压端分别为高电压端与低电压端。

在第一实施例中，第二导电型重掺杂鳍的数量大于2，且绝缘层介于相邻的第二导电型重掺杂鳍之间，又二极管与静电放电电流的路数的数量皆大于2。多个第一接触电极设于第一导电型重掺杂鳍的顶部与侧壁及绝缘层上并沿第二方向设置，且电性连接第一电压端。两个第二接触电极分别设于位于第一导电型重掺杂鳍的相异两侧的第二导电型重掺杂鳍的顶部与侧壁上并设于绝缘层上，且第二接触电极沿第一方向设置，又电性连接第二电压端。第一接触电极的数量等于位于第一导电型重掺杂鳍的每一侧的第二导电型重掺杂鳍的数量。