用于集成電路中的雙向esd保護的設(shè)備和方法
【專利摘要】一種集成電路包括雙向ESD保護裝置(400)，其具有多個并聯(lián)開關(guān)支線(402)。每個開關(guān)支線包括背對背配置的第一電流開關(guān)(404)和第二電流開關(guān)(406)。每個第一電流開關(guān)的第一電流供給節(jié)點(408)耦合至第一端子。每個第二電流開關(guān)的第二電流供給節(jié)點(414)耦合至第二端子。每個第一電流開關(guān)的第一電流集取節(jié)點(410)耦合至對應(yīng)的第二電流開關(guān)的第二電流集取節(jié)點(416)。每個第一電流開關(guān)的第一電流集取節(jié)點與任何其他第一電流集取節(jié)點不耦合，并且類似地，每個實例第二電流開關(guān)的第二電流集取節(jié)點與任何其他第二電流集取節(jié)點不耦合。
【專利說明】用于集成電路中的雙向ESD保護的設(shè)備和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路；更具體地，涉及包括靜電放電(ESD)保護的集成電路。

【背景技術(shù)】
[0002]集成電路中的靜電放電(ESD)保護裝置可以提供正電壓事件和負(fù)電壓事件?？梢云谕鸈SD保護裝置能夠在ESD事件中分流大的電流，還能夠在持續(xù)的ESD事件中提供保護而沒有電流聚集。提供這些能力并維持期望的ESD保護裝置的尺寸是懸而未決的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一種集成電路包括具有多個并聯(lián)開關(guān)支線的雙向ESD保護裝置。每個開關(guān)支線包括背對背配置的串聯(lián)耦合的第一電流開關(guān)和第二電流開關(guān)。在第一極性ESD事件中，第一電流開關(guān)為第二電流開關(guān)提供鎮(zhèn)流器功能，并且在第二相反極性ESD事件中，第二電流開關(guān)為第一電流開關(guān)提供鎮(zhèn)流器功能。第一電流開關(guān)的每個實例的第一電流供給節(jié)點耦合至ESD保護裝置的第一端子。第二電流開關(guān)的每個實例的第二電流供給節(jié)點耦合至ESD保護裝置的第二端子。第一電流開關(guān)的每個實例的第一電流集取節(jié)點耦合至第二電流開關(guān)的每個對應(yīng)實例的第二電流集取節(jié)點。第一電流開關(guān)的每個實例的第一電流集取節(jié)點與第一電流開關(guān)的其他實例的第一電流集取節(jié)點沒有任何電耦合，并且類似地，第二電流開關(guān)的每個實例的第二電流集取節(jié)點與第二電流開關(guān)的其他實例的第二電流集取節(jié)點沒有任何電耦合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]圖1-3是包含在集成電路中的示例雙向靜電放電(ESD)保護裝置的電路原理圖。
[0005]圖4A-4C是在制造的連續(xù)階段中描述的包含示例雙向ESD保護裝置的集成電路的透視圖。
[0006]圖5是含有示例雙向ESD保護裝置的集成電路的截面圖，其中第一電流開關(guān)和第二電流開關(guān)是可控硅整流器(SCR)。
[0007]圖6是含有示例雙向ESD保護裝置的集成電路的截面圖，其中第一電流開關(guān)和第二電流開關(guān)是η-溝道漏極擴展MOS晶體管。
[0008]圖7是含有示例雙向ESD保護裝置的集成電路的截面圖，其中第一電流開關(guān)和第二電流開關(guān)是NPN雙極晶體管。

【具體實施方式】
[0009]一種集成電路包括具有多個并聯(lián)開關(guān)支線的雙向ESD保護裝置。每個開關(guān)支線包括背對背配置、串聯(lián)耦合的第一電流開關(guān)和第二電流開關(guān)。在第一極性ESD事件中，第一電流開關(guān)為第二電流開關(guān)提供鎮(zhèn)流器功能，并且在第二相反極性ESD事件中，第二電流開關(guān)為第一電流開關(guān)提供鎮(zhèn)流器功能。第一電流開關(guān)的每個實例的第一電流供給節(jié)點耦合至ESD保護裝置的第一端子。第二電流開關(guān)的每個實例的第二電流供給節(jié)點耦合至ESD保護裝置的第二端子。第一電流開關(guān)的每個實例的第一電流集取節(jié)點耦合至第二電流開關(guān)的每個對應(yīng)實例的第二電流集取節(jié)點。第一電流開關(guān)的每個實例的第一電流集取節(jié)點與第一電流開關(guān)的其他實例的第一電流集取節(jié)點沒有任何電耦合，并且類似地，第二電流開關(guān)的每個實例的第二電流集取節(jié)點與第二電流開關(guān)的其他實例的第二電流集取節(jié)點沒有任何電耦合。
[0010]第一電流開關(guān)和/或第二電流開關(guān)可以是，例如，可控硅整流器(SCR)、金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管和/或雙極晶體管的實例。第一電流開關(guān)可以單獨由每個開關(guān)支線中的單獨的觸發(fā)器組件觸發(fā)，或者可以由連接到每個第一電流開關(guān)的公共觸發(fā)器組件觸發(fā)。類似地，第二電流開關(guān)可以由每個開關(guān)支線中的單獨的觸發(fā)器組件觸發(fā)，或者由公共觸發(fā)器組件觸發(fā)。第二電流開關(guān)可被配置為當(dāng)?shù)谝欢俗由系碾妱菹鄬τ诘诙俗由叩礁哂?0伏時觸發(fā)。類似地，第一電流開關(guān)可以被配置為當(dāng)?shù)谝欢俗由系碾妱菹鄬τ诘诙俗咏档偷降陀?0伏時觸發(fā)。第一電流開關(guān)和第二電流開關(guān)可被配置為在彼此的電壓幅值在5伏內(nèi)時觸發(fā)。術(shù)語“電壓幅值”應(yīng)當(dāng)理解為指代電壓的絕對值，因此電壓幅值總是正數(shù)。可替代地，第一電流開關(guān)和第二電流開關(guān)可被配置為在彼此的電壓幅值相差至少10伏時觸發(fā)；例如，第一電流開關(guān)可被配置為在電壓幅值為50伏時觸發(fā)，而第二電流開關(guān)可被配置為在電壓幅值為35伏時觸發(fā)。
[0011]圖1-3示出集成電路中的示例雙向ESD保護結(jié)構(gòu)。
[0012]圖1示出包括多個并聯(lián)開關(guān)支線102的雙向ESD保護電路100。每個開關(guān)支線102包括第一電流開關(guān)，在此實例型例子中為SCR 104。每個開關(guān)支線102還包括第二電流開關(guān)106，在此示例性例子中為SCR 106，其以背對背配置串聯(lián)連接到相應(yīng)的第一電流開關(guān)104。
[0013]每個第一電流開關(guān)104具有第一電流供給節(jié)點108，其為SCR 104的陽極108，和第一電流集取節(jié)點110，其為SCR 104的陰極110。第一電流開關(guān)104的每個第一電流供給節(jié)點108耦合至雙向ESD保護裝置100的第一端子112。
[0014]類似地，每個第二電流開關(guān)106具有第二電流供給節(jié)點114，其為SCR 106的陽極114，和第二電流集取節(jié)點116，其為SCR 106的陰極116。第二電流開關(guān)106的每個第二電流供給節(jié)點114耦合至雙向ESD保護裝置100的第二端子118。
[0015]第一電流開關(guān)104的每個第一電流集取節(jié)點110耦合至同一個并聯(lián)開關(guān)支線102中的第二電流開關(guān)106的相應(yīng)的第二電流集取節(jié)點116，提供背對背配置。第一電流開關(guān)104的每個第一電流集取節(jié)點110與第一電流開關(guān)104的任何其他第一電流集取節(jié)點110沒有電耦合，并且第二電流開關(guān)106的每個第二電流集取節(jié)點116與第二電流開關(guān)106的任何其他第二電流集取節(jié)點116沒有電耦合。
[0016]第一電流開關(guān)104和第二電流開關(guān)106可以通過一個或更多個觸發(fā)器組件開啟。如圖1所示，第一電流開關(guān)104和第二電流開關(guān)106的每個實例可以具有單獨的觸發(fā)器組件120。其他觸發(fā)器配置在本例子的范圍內(nèi)。第一端子112可以連接到包括電路系統(tǒng)100的集成電路的輸入/輸出端子。第二端子118可以連接到集成電路的接地節(jié)點。
[0017]在集成電路操作期間，在正極性ESD事件時，結(jié)構(gòu)100在第一端子112處提供電壓瞬變，其相對于第二端子118為正。第二電流開關(guān)106中的其中一個可被觸發(fā)并開始傳導(dǎo)電流。同一開關(guān)支線102中對應(yīng)的第一電流開關(guān)104為導(dǎo)通的第二電流開關(guān)106提供鎮(zhèn)流器。隨著導(dǎo)通的第二電流開關(guān)106傳導(dǎo)電流，與沒有導(dǎo)通的第二電流開關(guān)106的實例兩端的壓降相比，導(dǎo)通的第二電流開關(guān)106兩端的壓降下降。因為第二電流開關(guān)106的每個第二電流集取節(jié)點116與第二電流開關(guān)106的任何其他第二電流集取節(jié)點116沒有電耦合，導(dǎo)通的第二電流開關(guān)106兩端下降的壓降不會降低沒有導(dǎo)通的第二電流開關(guān)106兩端的壓降，因此沒有導(dǎo)通的第二電流開關(guān)106的實例可被觸發(fā)并獨立開始傳導(dǎo)電流。
[0018]類似地，在負(fù)極性ESD事件時，裝置100在第一端子112處提供電壓瞬變，其相對于第二端子118為負(fù)。第一電流開關(guān)104中的其中一個可被觸發(fā)并開始傳導(dǎo)電流。同一開關(guān)支線102中的對應(yīng)的第二電流開關(guān)106為導(dǎo)通的第一電流開關(guān)104提供鎮(zhèn)流器。因為第一電流開關(guān)104的每個第一電流集取節(jié)點110與第一電流開關(guān)104的任何其他第一電流集取節(jié)點110沒有電耦合，因此，沒有導(dǎo)通的第一電流開關(guān)104的實例可以被觸發(fā)并獨立地開始傳導(dǎo)電流。
[0019]這種操作模式有利地提供第二電流開關(guān)106的更均衡傳導(dǎo)，并通過第二電流開關(guān)106的任意單個實例阻止電流聚集。因此，裝置100提供高電流容量，并提供免受持續(xù)ESD事件的影響。
[0020]圖2示出另一個示例雙向ESD保護方法，該方法使用MOS晶體管作為電流開關(guān)。保護裝置200包括多個并聯(lián)開關(guān)支線202。每個開關(guān)支線202包括第一電流開關(guān)204，在此例子中是η-溝道MOS晶體管204。每個開關(guān)支線202還包括第二電流開關(guān)206，在此例子中是η-溝道MOS晶體管206，其以背對背配置串聯(lián)連接到相應(yīng)的第一電流開關(guān)204。
[0021 ] 每個第一電流開關(guān)204具有第一電流供給節(jié)點208,該電流供給節(jié)點208是η_溝道MOS晶體管204的源極節(jié)點208，和第一電流集取節(jié)點210，其是η-溝道MOS晶體管204的漏極節(jié)點210。第一電流開關(guān)204的每個第一電流供給節(jié)點208耦合至裝置200的第一端子212。類似地，每個第二電流開關(guān)206具有第二電流供給節(jié)點214，該電流供給節(jié)點214是η-溝道MOS晶體管206的源極節(jié)點214，和第二電流集取節(jié)點216，其為η-溝道MOS晶體管206的漏極節(jié)點216。第二電流開關(guān)206的每個第二電流供給節(jié)點214耦合至裝置200的第二端子218，第二端子218在此例子中是包括裝置200的集成電路的接地節(jié)點。
[0022]第一電流開關(guān)204的每個第一電流集取節(jié)點210耦合至在同一并聯(lián)開關(guān)支線202中的第二電流開關(guān)206的相應(yīng)的第二電流集取節(jié)點216，提供背對背配置。第一電流開關(guān)204的每個第一電流集取節(jié)點210與第一電流開關(guān)204的任何其他第一電流集取節(jié)點210沒有電耦合，并且第二電流開關(guān)206的每個第二電流集取節(jié)點216與第二電流開關(guān)206的任何其他第二電流集取節(jié)點216沒有電耦合。在此例子中，第一電流開關(guān)204由第一觸發(fā)器組件220觸發(fā)，該組件220連接到第一電流開關(guān)204的η-溝道MOS晶體管204的柵極節(jié)點的所有實例。如圖2所示，第一觸發(fā)器組件220可以包括穩(wěn)壓二極管和一個或更多個前向偏置以及反向偏置信號二極管，以向第一電流開關(guān)204的柵極節(jié)點提供期望的觸發(fā)電平。類似地，在此例子中，第二電流開關(guān)206由第二觸發(fā)器組件222觸發(fā)，該組件222連接到第二電流開關(guān)206的η-溝道MOS晶體管206的柵極節(jié)點的所有實例。第二觸發(fā)器組件222可以具有類似于第一觸發(fā)器組件220的結(jié)構(gòu)，并且可以被配置為在與第一觸發(fā)器組件220不同的電壓上觸發(fā)。其他觸發(fā)配置(例如電阻器網(wǎng)絡(luò))在目前所述例子的范圍內(nèi)。
[0023]在集成電路操作期間，在正極性ESD事件時，裝置200使得第二觸發(fā)器組件222向第二電流開關(guān)206的η-溝道MOS晶體管206的柵極節(jié)點施加導(dǎo)通狀態(tài)偏置。第二電流開關(guān)206中的其中一個首先開啟并開始傳導(dǎo)電流。同一開關(guān)支線202中的相應(yīng)的第一電流開關(guān)204給導(dǎo)通的第二電流開關(guān)206提供鎮(zhèn)流器。隨著導(dǎo)通的第二電流開關(guān)206傳導(dǎo)電流，與沒有導(dǎo)通的第二電流開關(guān)206的實例兩端的壓降相比，導(dǎo)通的第二電流開關(guān)206兩端的壓降下降。因為第二電流開關(guān)206的每個第二電流集取節(jié)點216與第二電流開關(guān)206的任何其他第二電流集取節(jié)點216沒有電耦合，導(dǎo)通的第二電流開關(guān)206兩端下降的壓降不會降低沒有導(dǎo)通的第二電流開關(guān)206兩端的壓降，因此沒有導(dǎo)通的第二電流開關(guān)206的實例可以開啟并獨立地開始傳導(dǎo)電流。類似地，在負(fù)極性ESD事件時，運用雙向ESD保護裝置300，細(xì)節(jié)上經(jīng)過必要的修改，其具備和正極性ESD事件時相同的優(yōu)點，提供高電流容量并提供免受持續(xù)ESD事件的影響。
[0024]圖3描述另一個示例性雙向ESD保護裝置300，其具有雙極型晶體管作為電流開關(guān)。裝置300包括多個并聯(lián)開關(guān)支線302。每個開關(guān)支線包括第一電流開關(guān)304，在目前所述例子中，電流開關(guān)304是NPN雙極晶體管304。每個開關(guān)支線302還包括第二電流開關(guān)306，在目前所述的例子中，是NPN雙極晶體管306，其以背對背配置串聯(lián)連接到對應(yīng)的第一電流開關(guān)304。
[0025]每個第一電流開關(guān)304具有第一電流供給節(jié)點308，該電流供給節(jié)點308是NPN雙極晶體管304的發(fā)射極節(jié)點308，和第一電流集取節(jié)點310，其為NPN雙極晶體管304的集電極節(jié)點310。第一電流開關(guān)304的每個第一電流供給節(jié)點308耦合至裝置300的第一端子312。類似地，每個第二電流開關(guān)306具有第二電流供給節(jié)點314，該電流供給節(jié)點314是NPN雙極晶體管306的發(fā)射極節(jié)點314，和第二電流集取節(jié)點316，其為NPN雙極晶體管306的集電極節(jié)點316。第二電流開關(guān)306的每個第二電流供給節(jié)點314耦合至裝置300的第二端子318，所述第二端子318可以是包含結(jié)構(gòu)300的集成電路的接地節(jié)點。
[0026]第一電流開關(guān)304的每個第一電流集取節(jié)點310耦合至同一并聯(lián)開關(guān)支線302中的第二電流開關(guān)306的相應(yīng)的第二電流集取節(jié)點316，提供背對背配置。第一電流開關(guān)304的每個第一電流集取節(jié)點310與第一電流開關(guān)304的任何其他第一電流集取節(jié)點310沒有電耦合，并且第二電流開關(guān)306的每個第二電流集取節(jié)點316與第二電流開關(guān)306的任何其他第二電流集取節(jié)點316沒有電耦合。第一電流開關(guān)304和第二電流開關(guān)306可以由一個或更多個觸發(fā)器組件開啟。如圖3所述，第一電流開關(guān)304和第二電流開關(guān)306的每個實例可以具有單獨的觸發(fā)器組件320。其他觸發(fā)器配置在目前所述例子的范圍內(nèi)。
[0027]在集成電路操作期間，在正極性ESD事件和負(fù)極性ESD事件時，保護裝置300被運用(細(xì)節(jié)上經(jīng)過必要的修改)，具有參照圖1和2所述的相同優(yōu)點，提供高電流容量并提供免受持續(xù)ESD事件的影響。
[0028]圖4A-4C示出含有示例雙向ESD保護電路的集成電路的制造步驟。圖4A示出在包括半導(dǎo)體材料的襯底426上形成集成電路424。雙向ESD保護裝置400與包括多個并聯(lián)開關(guān)支線402的集成電路合并。每個開關(guān)支線402包括第一電流開關(guān)404和第二電流開關(guān)406。
[0029]每個第一電流開關(guān)404具有第一電流供給節(jié)點408和第一電流集取節(jié)點410。類似地，每個第二電流開關(guān)406具有第二電流供給節(jié)點414和第二電流集取節(jié)點416。
[0030]圖4B示出在集成電路424上形成觸點428。觸點428與第一電流開關(guān)404的第一電流供給節(jié)點408和第一電流集取節(jié)點410電連接，以及與第二電流開關(guān)406的第二電流供給節(jié)點414和第二電流集取節(jié)點416電連接。
[0031]觸點428可以通過介電層(例如二氧化硅和氮化硅的預(yù)金屬電介質(zhì)(PMD)層)形成。觸點428可以通過以下步驟形成:使用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝刻蝕通過PMD層的接觸孔、分別使用濺射工藝和原子層沉積(ALD)工藝形成鈦和氮化鈦襯墊、使用化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝在襯墊上形成鎢層以填充接觸孔以及使用回蝕或化學(xué)機械拋光(CMP)工藝去除PMD層的頂表面上的鎢和襯墊。
[0032]圖4C示出在觸點428上形成的金屬互連件。金屬互連件的第一互連件430通過觸點428與第一電流開關(guān)404的第一電流供給節(jié)點408電接觸。第一互連件430電耦合至ESD保護裝置400的第一端子。
[0033]金屬互連件的第二互連件432通過觸點428與第二電流開關(guān)406的第二電流供給節(jié)點414電接觸。第二互連件432電耦合至裝置400的第二端子。
[0034]金屬互連件的多個電流集取互連件434電連接到第一電流開關(guān)404的第一電流集取節(jié)點410和第二電流開關(guān)406的第二電流集取節(jié)點416，以便每個開關(guān)支線402中的第一電流開關(guān)404的第一電流集取節(jié)點410電耦合至同一開關(guān)支線402中的第二電流開關(guān)406的第二電流集取節(jié)點416。每個電流集取互連件434與不同開關(guān)支線402中的電流集取互連件434的實例沒有電連接。
[0035]金屬互連件可以使用鋁金屬化工藝形成，通過:在觸點和PMD層上形成粘附金屬層(例如鈦鎢或氮化鈦)、在粘附金屬層上形成濺射鋁層(例如具有小量百分比的鈦、銅和/或硅的鋁)、以及在濺射鋁層上形成防反射金屬層(如氮化鈦)。蝕刻掩模在防反射金屬層上方形成，以覆蓋金屬互連件的區(qū)域；蝕刻掩模可以包括光刻工藝形成的光刻膠，或者可包括無機硬掩模材料。RIE工藝去除防反射金屬層，濺射鋁層和粘附金屬層由蝕刻掩模暴露，留下金屬互連件。
[0036]可替代地，金屬互連件可使用銅鑲嵌金屬化工藝(通過在接觸428和PMD層上方形成層間電介質(zhì)(ILD)層)形成。溝槽在ILD層中蝕刻，通常在50至150納米深，在針對金屬互連件限定的區(qū)域中。襯墊金屬層(例如氧化鈦)在溝槽的底部和側(cè)面形成，通常通過物理氣相沉積、原子層沉積或化學(xué)氣相沉積形成。銅籽晶層通常通過濺射法形成在襯墊金屬上。溝槽隨后用銅填充，通常通過電鍍。銅和襯墊金屬通過CMP及蝕刻工藝從ILD層的頂表面上去除，留下金屬互連件。
[0037]金屬互連件的附加層可以形成在第一互連件430、第二互連件432和/或電流集取互連件434上方，以減小雙向ESD保護裝置400的電阻，從而第一電流開關(guān)404的每個第一電流集取節(jié)點410與第一電流開關(guān)404的任何其他第一電流集取節(jié)點410沒有電耦合，以及第二電流開關(guān)406的每個第二電流集取節(jié)點416與第二電流開關(guān)406的任何其他第二電流集取節(jié)點416沒有電耦合。
[0038]圖5示出包含示例雙向ESD保護裝置的集成電路，其中，第一電流開關(guān)和第二電流開關(guān)是SCR。集成電路524形成在包括半導(dǎo)體材料的襯底526上。圖5通過開關(guān)支線502中的第一電流開關(guān)504(為SCR 504)示出裝置500的剖面圖。所述開關(guān)支線502的第二電流開關(guān)以類似工藝順序形成。
[0039]η-型掩埋層536在襯底中526形成，例如，通過注入η_型摻雜物到襯底526的現(xiàn)有頂部區(qū)域中，接著通過熱驅(qū)動和外延生長工藝在掩埋層536上方形成半導(dǎo)體材料的外延層538 ;掩埋層536延伸到外延層538中。襯底526包括掩埋層536和外延層。深η-型阱540形成在掩埋層536上方的襯底中，例如通過離子注入η-型摻雜物并隨后執(zhí)行熱驅(qū)動操作。
[0040]第一電流開關(guān)504的第一電流供給節(jié)點508，是SCR 504的陽極，包括形成在深η-型阱540中的淺η-型阱542、形成在淺η-型阱542中的η-型本體接觸區(qū)域544和形成在淺η-型阱542中、與η-型本體接觸區(qū)域544相鄰的ρ-型陽極接觸區(qū)域546。
[0041]第一電流開關(guān)504的第一電流集取節(jié)點510 (是SCR 504的陰極510)包括形成在深η-型阱540中的淺ρ-型阱548、淺ρ-型阱548中形成的η-型陰極接觸區(qū)域550和形成在淺P-型阱548中、與η-型陰極接觸區(qū)域550相鄰的ρ-型本體接觸區(qū)域552。
[0042]場氧化物554可形成在襯底526的頂表面處，以抑制從陽極508到柵極510的泄漏路徑。柵極556形成在襯底526上方，與深η-型阱540和淺ρ-型阱548重疊；可以偏置柵極556以觸發(fā)SCR 504。
[0043]觸點528和金屬互連件形成在襯底526上方。金屬互連件的第一互連件530通過觸點528與SCR 504的陽極508電接觸。第一互連件530電耦合至雙向ESD保護裝置500的第一端子。金屬互連件的電流集取互連件534與SCR 504的陰極510電連接并與相同開關(guān)支線502中的第二電流開關(guān)的第二電流集取節(jié)點電連接。集取互連件534與不同開關(guān)支線中的電流集取互連件的其他實例沒有電連接。
[0044]圖6示出含有示例雙向ESD保護裝置的集成電路，其中，第一電流開關(guān)和第二電流開關(guān)是η-溝道漏極擴展MOS晶體管。在包含半導(dǎo)體材料的襯底中和上形成集成電路624。圖6示出截取通過第一電流開關(guān)604 (在開關(guān)支線602中，為漏極擴展MOS晶體管604)形成的裝置600的橫截面。開關(guān)支線602的第二電流開關(guān)可以通過類似工藝順序形成。
[0045]例如，參考圖5的描述，η-型掩埋層636形成在襯底626中，以及深η_型阱640形成在掩埋層636上方的襯底上中。第一電流開關(guān)604的第一電流供給節(jié)點608 (是MOS晶體管604的源極節(jié)點608)包括形成在深η-型阱640中的淺ρ-型阱648和形成在淺ρ-型阱648中的η-型源極區(qū)域650。
[0046]第一電流開關(guān)604的第一電流集取節(jié)點610 (是MOS晶體管604的漏極節(jié)點610)包括形成在深η-型阱640中的淺η-型阱642、淺η-型阱642和淺ρ-型阱648之間的深η-型阱640的一部分以及淺η-型阱642中的η-型漏極接觸區(qū)域652。
[0047]場氧化物654可形成在襯底626的頂表面處以抑制從η_型漏極接觸區(qū)域652到η-型源極區(qū)域650的泄漏路徑。柵極656形成在襯底626上方，與深η-型阱640和淺ρ-型阱648重疊；可以偏置柵極656以觸發(fā)MOS晶體管604。
[0048]觸點628和金屬互連件形成在襯底626上方。金屬互連件的第一互連件630通過觸點628與MOS晶體管604的源極節(jié)點608電接觸。第一互連件630電耦合到雙向ESD保護裝置600的第一端子。金屬互連件的電流集取互連件634與MOS晶體管604的漏極節(jié)點610電連接并與同一開關(guān)支線602中的第二電流開關(guān)的第二電流集取節(jié)點電連接。電流集取互連件634與不同開關(guān)支線中的電流集取互連件的其他實例沒有電連接。
[0049]圖7示出含有示例雙向ESD保護裝置的集成電路，其中，第一電流開關(guān)和第二電流開關(guān)是NPN雙極晶體管。在包含半導(dǎo)體材料的襯底中和上形成集成電路724。圖7示出通過截取第一電流開關(guān)704 (其為開關(guān)支線702中的NPN雙極型晶體管704)形成的橫截面。開關(guān)支線702的第二電流開關(guān)可以通過類似工藝順序形成。
[0050]例如，參考圖5所描述的，η-型掩埋層736形成在襯底726中。深η_型沉陷槽(sinker) 758形成在襯底726中，從而電連接到掩埋層736 ;深η-型沉陷槽758可以通過，例如，向襯底726的頂部區(qū)域中注入η-型摻雜物之后熱驅(qū)動來形成。例如參照圖5所描述的，深η-型阱740形成在掩埋層736上方的襯底中。淺ρ_型阱748 (其提供雙極型晶體管704的基極區(qū)域)形成在深η-型阱740中。
[0051]第一電流開關(guān)704的第一電流供給節(jié)點708 (其為雙極晶體管704的發(fā)射極節(jié)點708)包括形成在淺P-型阱748中的η-型發(fā)射極區(qū)域750。
[0052]第一電流開關(guān)704的第一電流集取節(jié)點710 (其為雙極晶體管704的集電極節(jié)點710)包括形成在深η-型沉陷槽758上方的淺η-型阱742和形成在淺η-型阱742中的η-型集電極接觸區(qū)域752。
[0053]場氧化物754可形成在襯底726的頂表面處，以抑制從η_型漏極集電極區(qū)域752到η-型發(fā)射極區(qū)域750的泄露路徑。觸點728和金屬互連件形成在襯底726上方。金屬互連件的第一互連件730通過觸點728與雙極型晶體管704的發(fā)射極節(jié)點708電連接。第一互連件730電耦合到雙向ESD保護裝置700的第一端子。金屬互連件的電流集取互連件734與雙極型晶體管704的集電極節(jié)點710電連接并與同一開關(guān)支線702中的第二電流開關(guān)的第二電流集取節(jié)點電連接。集取互連件734與不同開關(guān)支線中的其他電流集取互連件的實例沒有電連接。
[0054]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對所描述的示例性實施例所做的修改，以及很多其他可能的實施例，都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種集成電路，包括: 襯底； 靜電放電保護電路，即ESD保護電路，其包括: 第一端子； 第二端子；以及 多個并聯(lián)開關(guān)支線，每個所述開關(guān)支線包括: 第一電流開關(guān)，其包括第一電流供給節(jié)點和第一電流集取節(jié)點，所述第一電流供給節(jié)點電耦合至所述第一端子，所述第一電流集取節(jié)點與所述開關(guān)支線的其他實例中的所述第一電流集取節(jié)點的任何其他實例沒有電耦合；和 第二電流開關(guān)，其包括第二電流供給節(jié)點和第二電流集取節(jié)點，所述第二電流供給節(jié)點電耦合至所述第二端子，并且所述第二電流集取節(jié)點耦合至所述開關(guān)支線的相同實例的所述第一電流第一電流集取節(jié)點，所述第二電流集取節(jié)點與所述開關(guān)支線的其他實例中的所述第二電流集取節(jié)點的任何其他實例沒有電耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第一和第二電流開關(guān)是第一和第二可控硅整流器，即SCR ;所述第一和第二電流供給節(jié)點是所述第一和第二 SCR的陽極；以及所述第一和第二電流集取節(jié)點是所述第一和第二 SCR的陰極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中所述第一和第二電流開關(guān)是第一和第二金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，即MOS晶體管；所述第一和第二電流供給節(jié)點是所述第一和第二MOS晶體管的源極節(jié)點；以及所述第一和第二電流集取節(jié)點是所述第一和第二 MOS晶體管的漏極節(jié)點。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第一和第二電流開關(guān)是第一和第二雙極晶體管；所述第一和第二電流供給節(jié)點是所述第一和第二雙極晶體管的發(fā)射極節(jié)點；并且所述第一和第二電流集取節(jié)點是所述第一和第二雙極晶體管的集電極節(jié)點。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第二端子電耦合至所述集成電路的接地節(jié)點。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第二電流開關(guān)被配置為當(dāng)所述第一端子上的電勢相對于所述第二端子升高到高于30伏時觸發(fā)；以及所述第一電流開關(guān)被配置為當(dāng)所述第一端子上的所述電勢相對于所述第二端子降低到低于30伏時觸發(fā)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第二電流開關(guān)被配置為當(dāng)所述第一端子上的電勢相對于所述第二端子升高到高于第一電壓幅值時觸發(fā)；并且所述第一電流開關(guān)被配置為當(dāng)所述第一端子上的電勢相對于所述第二端子降低到低于第二電壓幅值時觸發(fā)，所述第二電壓幅值在所述第一電壓幅值的5伏內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第二電流開關(guān)被配置為當(dāng)所述第一端子上的電勢相對于所述第二端子升高到高于第一電壓幅值時觸發(fā)；以及所述第一電流開關(guān)被配置為當(dāng)所述第一端子上的電勢相對于所述第二端子降低到低于第二電壓幅值時觸發(fā)，以使所述第二電壓幅值與所述第一電壓幅值相差至少10伏。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第一電流開關(guān)被配置為單獨由每個所述開關(guān)支線中的單個觸發(fā)器組件觸發(fā)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第一電流開關(guān)被配置為由連接到每個所述第一電流開關(guān)的公共觸發(fā)器組件觸發(fā)。
11.一種形成集成電路的方法，包括以下步驟: 提供包括半導(dǎo)體材料的襯底； 通過包括如下步驟的工藝同時形成ESD保護組件的多個開關(guān)支線: 形成每個所述開關(guān)支線的第一電流開關(guān)的第一電流供給節(jié)點； 形成每個所述開關(guān)支線的所述第一電流開關(guān)的第一電流集取節(jié)點； 形成每個所述開關(guān)支線的第二電流開關(guān)的第二電流供給節(jié)點； 形成每個所述開關(guān)支線的所述第二電流開關(guān)的第二電流集取節(jié)點； 形成第一互連件，所述第一互連件將所述第一電流供給節(jié)點電耦合至所述ESD保護組件的第一端子； 形成第二互連件，所述第二互連件將所述第二電流供給節(jié)點電耦合至所述ESD保護組件的第二端子； 形成多個電流集取互連件，所述電流集取互連件將所述第一電流集取節(jié)點的每個實例電耦合至所述開關(guān)支線的相同實例的第二電流第一電流集取節(jié)點的實例，所述第二電流集取節(jié)點的每個實例與所述開關(guān)支線的其他實例中的所述第二電流集取節(jié)點的任何其他實例沒有電耦合，以及所述第一電流集取節(jié)點的每個實例與所述開關(guān)支線的其他實例中的第一電流集取節(jié)點的任何其他實例沒有電耦合。
【文檔編號】H01L21/77GK104335348SQ201380028342
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月30日
【發(fā)明者】A·A·薩爾曼, F·法比茲, A·M·康坎農(nóng), G·博塞利 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司