[發(fā)明專利]一種單片微波集成電路中靜電防護(hù)結(jié)構(gòu)及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711113846.6
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107994015B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏鴻基;許燕麗;王江;朱慶芳
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門市三安集成電路有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L21/82
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;張迪

本發(fā)明提供了一種單片微波集成電路中靜電防護(hù)結(jié)構(gòu)，在晶體管的基區(qū)?發(fā)射區(qū)、基區(qū)?集電區(qū)之間分別并聯(lián)設(shè)置有呈背對背結(jié)構(gòu)設(shè)置的二極管組；每一個(gè)所述二極管組中包括兩個(gè)二極管，兩個(gè)二極管的陽極相互連接或者陰極相互連接形成背對背結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供了一種單片微波集成電路中靜電防護(hù)結(jié)構(gòu)，有效降低靜電防護(hù)結(jié)構(gòu)在集成電路中所占用的面積大小。本發(fā)明還提供了上述靜電防護(hù)結(jié)構(gòu)的制造方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，尤其涉及集成電路中的靜電防護(hù)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

自然界的靜電放電(ESD)現(xiàn)象對集成電路的可靠性構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。在工業(yè)界，集成電路產(chǎn)品的失效30％都是由于遭受靜電放電現(xiàn)象所引起的，而且越來越小的工藝尺寸，更薄的柵氧厚度、基區(qū)都使得集成電路受到靜電放電破壞的幾率大大增加。因此，改善集成電路靜電放電防護(hù)的可靠性對提高產(chǎn)品的成品率具有不可忽視的作用。

靜電放電現(xiàn)象的模式通常分為四種：HBM(人體放電模式)，MM(機(jī)器放電模式)，CDM(組件充電放電模式)以及電場感應(yīng)模式(FIM)。而最常見也是工業(yè)界產(chǎn)品必須通過的兩種靜電放電模式是HBM和MM。當(dāng)發(fā)生靜電放電時(shí)，電荷通常從芯片的一只引腳流入而從另一只引腳流出，此時(shí)靜電電荷產(chǎn)生的電流通常高達(dá)幾個(gè)安培，在電荷輸入引腳產(chǎn)生的電壓高達(dá)幾伏甚至幾十伏。如果較大的ESD電流流入內(nèi)部芯片則會造成內(nèi)部芯片的損壞，同時(shí)，在輸入引腳產(chǎn)生的高壓也會造成內(nèi)部器件發(fā)生柵氧、基區(qū)擊穿現(xiàn)象，從而導(dǎo)致電路失效。因此，為了防止內(nèi)部芯片遭受ESD損傷，對芯片的每個(gè)引腳都要進(jìn)行有效的ESD防護(hù)，對ESD電流進(jìn)行泄放。

在集成電路的正常工作狀態(tài)下，靜電放電保護(hù)器件是處于關(guān)閉的狀態(tài)，不會影響輸入輸出引腳上的電位。而在外部靜電灌入集成電路而產(chǎn)生瞬間的高電壓的時(shí)候，這個(gè)器件會開啟導(dǎo)通，迅速的排放掉靜電電流。

ESD靜電因?yàn)闀r(shí)間短，能量大，往往對電路產(chǎn)生瞬間的沖擊導(dǎo)致電路中各器件的損壞。這就要求ESD防護(hù)結(jié)構(gòu)不但要有很好的電流泄放能，而且對于ESD靜電有一種較快的反應(yīng)速度。

現(xiàn)有技術(shù)中的靜電防護(hù)結(jié)構(gòu)都是使用串聯(lián)連接的二極管形成的二極管串，將二極管串連接在晶體管的基極和集電極、基極和發(fā)射極之間。當(dāng)沒有ESD靜電發(fā)生時(shí)，電流不經(jīng)過二極管串，晶體管正常工作。當(dāng)發(fā)生ESD靜電時(shí)，二極管串導(dǎo)通，使得ESD靜電從二極管串中流過，不會對晶體管產(chǎn)生損傷。上述結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于，二極管串所要占用的集成電路面積比較大。對于當(dāng)前nm級的制程工藝下，集成電路的版圖面積非常有限，如果被二極管串占用了大量的面積，無疑會造成很大的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問題是提供一種單片微波集成電路中靜電防護(hù)結(jié)構(gòu)，有效降低靜電防護(hù)結(jié)構(gòu)在集成電路中所占用的面積大小。

本發(fā)明所要解決的另一主要技術(shù)問題是提供上述靜電防護(hù)結(jié)構(gòu)的制造方法。

為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種單片微波集成電路中靜電防護(hù)結(jié)構(gòu)，在晶體管的基區(qū)-發(fā)射區(qū)、基區(qū)-集電區(qū)之間分別并聯(lián)設(shè)置有呈背對背結(jié)構(gòu)設(shè)置的二極管組；每一個(gè)所述二極管組中包括兩個(gè)二極管，兩個(gè)二極管的陽極相互連接或者陰極相互連接形成背對背結(jié)構(gòu)。

在一較佳實(shí)施例中：所述晶體管為HBT管。

本發(fā)明還提供了一種單片微波集成電路中靜電防護(hù)結(jié)構(gòu)，包括至少一個(gè)制備在外延片上的晶體管，在外延片上制備有獨(dú)立于所述晶體管的兩個(gè)二極管；兩個(gè)二極管共用一個(gè)阻擋層，并且兩個(gè)二極管分別具有依次層疊設(shè)置在阻擋層上的收集層、基極層和發(fā)射層；兩個(gè)二極管彼此的收集層、基極層和發(fā)射層相互獨(dú)立設(shè)置，形成陰極相互連接的背對背二極管組；

其中一個(gè)二極管的陽極連接至晶體管的基區(qū)，另一個(gè)二極管的陽極連接至晶體管的集電區(qū)；或者，其中一個(gè)二極管的陽極連接至晶體管的基區(qū)，另一個(gè)二極管的陽極連接至晶體管的發(fā)射區(qū)。