[發(fā)明專利]集成靜電放電器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810040570.8
• 申請(qǐng)日: 2008-07-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101630683A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志綱;俞大立;李全
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/04
• 分類號(hào): H01L27/04;H01L21/8249
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李 麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于制造半導(dǎo)體器件的集成電路和工藝。更為具體地，本發(fā)明提供了ESD器件結(jié)合高壓LDD結(jié)構(gòu)以制造集成電路的方法和器件。所述本發(fā)明提供了ESD器件技術(shù)，所述ESD器件具有更低的觸發(fā)電壓、比現(xiàn)有器件對(duì)集成電路提供更有效的保護(hù)。僅僅通過(guò)實(shí)例，本發(fā)明已被應(yīng)用于制造集成電路的高壓I/O電路的ESD保護(hù)。但應(yīng)理解，本發(fā)明具有更為廣泛的應(yīng)用范圍。

背景技術(shù)

集成電路，即“ICs”已從一個(gè)硅單芯片上少數(shù)器件互聯(lián)演變成數(shù)以百萬(wàn)計(jì)器件互聯(lián)。目前的集成電路的性能和復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)原先的想象。為了達(dá)到增加復(fù)雜性和電路密度(即有多少器件能夠被打包在給定的芯片面積上)的目的，最小器件尺寸的大小，也稱為器件“幾何”，在一代代集成電路中變得更小。目前制造的半導(dǎo)體器件的尺寸少于四分之一微米。

增加電路密度不僅提高了集成電路的復(fù)雜性和性能，也給用戶提供了較低的成本。集成電路制造工廠的成本可以高達(dá)數(shù)億甚至數(shù)十億美元。每個(gè)制造工廠有一定的晶圓產(chǎn)量，而每個(gè)晶圓上有一定數(shù)量的集成電路。因此，通過(guò)使單個(gè)器件的電路更小，每個(gè)晶圓上能制造出更多的器件，從而增加了制造工廠的集成電路產(chǎn)量。制造更小的器件是非常具有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)榧呻娐分圃斓拿總€(gè)工藝有一個(gè)極限。這就是說(shuō)，某一特定工藝通常最低只適應(yīng)某一個(gè)尺寸，在這之后無(wú)論是工藝或器件布圖都必須改變。這種限制的一個(gè)例子是靜電放電(ESD)保護(hù)器件，所述ESD保護(hù)器件以一種低成本和高效的方式用于集成電路制造。

近年來(lái)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了利用芯片代工服務(wù)(foundry?service)制造客戶定制集成電路。無(wú)制造的(fabless)芯片公司經(jīng)常設(shè)計(jì)客戶定制集成電路。這種客戶定制集成電路需要制造一套通常稱為“掩模版(reticle)”的客戶定制的光罩。名為中國(guó)上海半導(dǎo)體國(guó)際制造公司(SMIC)的芯片代工制造公司是進(jìn)行代工服務(wù)的芯片公司的一個(gè)例子。盡管近年來(lái)無(wú)制造的芯片公司和代工服務(wù)已經(jīng)增加，但是仍存在許多限制。例如，由于在高電壓工藝中使用了深N阱和深P阱，難于制造高效的靜電放電(ESD)雙極結(jié)晶體管(bipolarjunction?transistor，BJT)器件。構(gòu)建于這些深阱中的現(xiàn)有ESD雙極器件不能被由ESD事件引起的高電壓脈沖容易地觸發(fā)。包括簡(jiǎn)單的N+/P-阱或P+/N-阱二極管的現(xiàn)有高壓ESD器件具有面積大和ESD性能不良的缺點(diǎn)。

圖1是現(xiàn)有雙極ESD鉗制(clamp)器件的截面示圖。如圖所示，ESD鉗制器件100包括由P型雙擴(kuò)散漏極(DDD)130、高壓N阱120以及P型襯底110組成的雙極晶體管140。為了提供器件保護(hù)，ESD雙極晶體管需要在適度的電壓下被觸發(fā)，例如某些應(yīng)用下為10-15V。然后，大電流可以在大幅度降低的電壓下流過(guò)所述雙極晶體管，從而避免損壞集成電路中的其他器件。在圖1所示的現(xiàn)有ESD鉗制器件中，雙極晶體管140的基極寬度可以是3μm，所述寬度由圖1中高壓N阱區(qū)120的厚度決定。因此，為了觸發(fā)雙極晶體管需要非常高的電壓。結(jié)果，ESD保護(hù)僅僅由雙極晶體管140中的二極管結(jié)擊穿所提供。當(dāng)操作電壓高于結(jié)擊穿電壓時(shí)，例如30V，ESD脈沖中結(jié)的擊穿能量可能非常大，所述能量可由電壓和電流的乘積(V*I)來(lái)表達(dá)。圖2為現(xiàn)有雙極ESD鉗制器件在結(jié)擊穿過(guò)程中的電流-電壓曲線的簡(jiǎn)圖。因此需要大器件以增加ESD結(jié)區(qū)來(lái)避免結(jié)燒毀。這些以及其他缺陷在本說(shuō)明書特別是下文被詳細(xì)描述。

綜上所述，可看出需要一種加工半導(dǎo)體器件的改進(jìn)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，提供了用于集成電路及其工藝的技術(shù)。更為具體地，本發(fā)明提供了ESD器件結(jié)合高壓LDD結(jié)構(gòu)以制造集成電路的方法和器件。本發(fā)明提供了ESD器件技術(shù)，所述ESD器件具有更低的觸發(fā)電壓、比現(xiàn)有器件對(duì)集成電路提供更有效的保護(hù)。僅僅通過(guò)實(shí)例，本發(fā)明已被應(yīng)用于制造集成電路的高壓I/O電路的ESD保護(hù)。但應(yīng)理解，本發(fā)明具有更為廣泛的應(yīng)用范圍。