[發明專利]一種冷備份電路的ESD保護結構及制備方法

有效

• 申請號: 201910228889.1
• 申請日: 2019-03-25
• 公開（公告）號: CN110071103B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 呂曼;時飛;孫永姝
• 申請（專利權）人: 北京時代民芯科技有限公司;北京微電子技術研究所
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L29/06;H01L21/8232
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 高志瑞

本發明公開了一種冷備份電路的新型ESD保護結構及制備方法，其中，該結構包括：P型襯底、P型襯底接觸、叉指柵、MOS管源區、MOS管漏區、ESD注入層、第一連接接觸孔、第二連接接觸孔、第三連接接觸孔、第四連接接觸孔和硅化金屬阻擋層。本發明在解決未接電的備份電路功耗過大，性能退化快的問題的同時，解決冷備份電路的高效率ESD保護的問題。

技術領域

本發明屬于集成電路技術領域，尤其涉及一種冷備份電路的ESD保護結構及制備方法。

背景技術

集成電路處于空間應用，備份電路處于上電狀態時會隨著工作電路處于電路環境中而出現快速的性能退化，冷備份電路應用于系統未上電不工作的部分，可以解決未接電的備份電路和系統可能導致的總線邏輯操作失誤以及系統功耗過大的問題。冷備份電路的設計主要涉及到兩部分的設計，一是，IO單元的驅動級BUFFER，而另一個非常重要的設計部分就是ESD保護電路，本發明主要涉及的是ESD保護電路部分的設計。

常規標準IO單元的ESD保護主要為輸入輸出端口PAD到地GND和PAD到電源VDD的保護，PAD到GND的保護結構使用GGNMOS結構，PAD到VDD的保護結構使用GDPMOS結構。而GDPMOS結構位于NWELL中，所以PAD端到VDD存在一個很大的寄生二極管，當PAD端接高電平而VDD為零偏壓時，只要超過正向二極管的導通電壓，該寄生二極管會開啟，形成一個漏電通路，存在大的漏電流。因此切斷該寄生二極管通路，保證PAD端接高電平而VDD為零偏壓時沒有漏電通路是冷備份電路的目的和實現手段。目前具有冷備份功能的IO單元ESD保護的主流設計是直接刪除PAD到VDD之間的GDPMOS管，只保留PAD端到GND的GGNMOS保護結構，使正脈沖保護只能依靠GGNMOS的源、漏和襯底之間形成的PN結被反向擊穿，這樣做雖然保證了IO單元的冷備份功能，卻是以犧牲整體電路ESD保護網絡的完整性為代價的，保護作用并不十分可靠，甚至可能大幅度地減弱整體電路的ESD保護能力。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種冷備份電路的ESD保護結構及制備方法，在解決未接電的備份電路功耗過大，性能退化快的問題的同時，解決冷備份電路的高效率ESD保護的問題。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：一種冷備份電路的ESD保護結構，其特征在于包括：P型襯底、P型襯底接觸、叉指柵、MOS管源區、MOS管漏區、ESD注入層、第一連接接觸孔、第二連接接觸孔、第三連接接觸孔、第四連接接觸孔和硅化金屬阻擋層；其中，P型襯底上形成P型襯底接觸，在P型襯底形成叉指柵，叉指柵位于P型襯底接觸的內部；叉指柵包括若干條柵，在叉指柵的每條柵的兩側分別形成MOS管源區和MOS管漏區；ESD注入層覆蓋于叉指柵、MOS管源區和MOS管漏區；硅化金屬阻擋層覆蓋MOS管漏區但不包括設置第三連接接觸孔的區域；叉指柵開設有第一連接接觸孔，MOS管源區開設有第二連接接觸孔，MOS管漏區開設有第三連接接觸孔，P型襯底接觸開設有第四連接接觸孔；P型襯底接觸通過第四連接接觸孔與其它導電層連接，最終連接至電源VDD；MOS管源區通過第二連接接觸孔連接至其它導電層，最終連接至電源VDD；MOS管漏區通過第三連接接觸孔連接至其它導電層，最終連接至PAD端；叉指柵(204)通過第一連接接觸孔與其它導電層連接，最終連接至地。

上述冷備份電路的ESD保護結構中，所述第一連接接觸孔的數量為多個，多個第一連接接觸孔按列并行排列。

上述冷備份電路的ESD保護結構中，所述第二連接接觸孔的數量為多個，多個第二連接接觸孔按行并行排列。

上述冷備份電路的ESD保護結構中，所述第三連接接觸孔的數量為多個，多個第三連接接觸孔按行并行排列。

上述冷備份電路的ESD保護結構中，所述第四連接接觸孔的數量為多個，多個第四連接接觸孔按行并行排列。