專利名稱：Esd保護器件以及用于形成esd保護器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造電子器件的方法，更具體地來說，涉及靜電放電(ESD)保護器件以及用于形成ESD保護器件的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路(IC)工業(yè)經(jīng)歷了快速發(fā)展。IC材料和設(shè)計上的技術(shù)進步造就了數(shù)代1C，每一代IC都比上一代IC具有更小以及更復(fù)雜的電路。這些電路對于靜電放電(ESD)電流比較敏感。因此，就要利用ESD保護來防止和減小由ESD電流所導(dǎo)致的IC損壞。傳統(tǒng)上，一些ESD保護器件具有寄生電容，該寄生電容大到足以顯著降低所保護的電路的射頻(RF)性能。
因此，盡管現(xiàn)有的ESD保護器件通常足以達到其預(yù)期目的，但是這些ESD保護器件在每個方面并不完全令人滿意。發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供了多個實施例。本發(fā)明的一個實施例涉及一種電路，該電路包括:射頻RF輸入端；電感器，位于RF輸入端和RF前端電路之間；第一二極管，連接到RF輸入端，并且連接到電感器，還連接到電源線；以及第二二極管，連接到RF輸入端，并且連接到電感器，還連接到互補電源線，其中，在RF前端電路的正常運行期間，第一二極管和第二二極管被反向偏壓，并且，其中，在ESD事件期間，第一二極管和第二二極管提供遠離RF前端電路的相應(yīng)的第一靜電放電ESD電流路徑和第二靜電放電ESD電流路徑。
其中，RF前端電路包括低噪聲放大器LNA。
其中，第一二極管提供從RF輸入端到電源線的第一 ESD電流路徑，并且，其中，第二二極管提供從互補電源線到RF焊盤的第二 ESD電流路徑。
其中，電感器位于連接第一二極管和第二二極管的節(jié)點與RF前端電路之間，電路進一步包括:第三二極管，提供從互補電源線到RF輸入端的附加ESD電流路徑。
其中，電感器位于連接第一二極管和第二二極管的節(jié)點與RF輸入端之間。
另外，該電路可以進一步包括:二極管串，連接到電源線和互補電源線，二極管串的正向與第一二極管和第二二極管的正向相反；以及第三二極管，與二極管串并聯(lián)，第三二極管的正向與第一二極管和第二二極管的正向相同。其中，二極管串包括單個二極管。另外，二極管串包括多個二極管。其中，電感器的寬度大于5微米。本發(fā)明的另一實施例涉及一種電路，包括:射頻RF輸入端，連接到RF前端電路；電感器，位于RF輸入端和RF前端電路之間；第一二極管和第二二極管，位于RF輸入端和RF前端電路之間，第一二極管配置為在RF輸入端和電源線之間提供第一靜電放電ESD電流路徑，第二二極管配置為在RF輸入端和互補電源線之間提供第二 ESD電流路徑。其中，RF前端電路包括低噪聲放大器LNA和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)中的至少一個。其中，電感器位于連接第一二極管和第二二極管的節(jié)點與RF前端電路之間。其中，電感器位于連接第一二極管和第二二極管的節(jié)點與RF輸入焊盤之間，電路進一步包括:第三二極管，在RF輸入端和互補電源線之間提供ESD電流路徑。另外，該電路可以進一步包括:二極管串，與第一二極管和第二二極管并聯(lián)，二極管串的正向與第一二極管和第二二極管的正向相反；以及第三二極管，與第一二極管和第二二極管并聯(lián)，第三二極管的正向與第一二極管和第二二極管的正向相同。其中，二極管串包括單個二極管。其中，二極管串包括多個二極管。其中，電感器的寬度大于5微米。本發(fā)明的再一實施例涉及一種制造電路的方法，包括:將射頻RF輸入端與RF前端電路相連接；將第一二極管和第二二極管置于電路中，從而使得第一二極管和第二二極管連接到RF輸入端和RF前端電路，第一二極管和第二二極管的正向均配置為從互補電源線到電源線；以及將電感器置于電路中，從而使得電感器連接到第一二極管和第二二極管，并且電感器位于RF輸入端和RF前端電路之間。其中，該方法可進一步包括:將二極管串置于電路中，二極管串與第一二極管和第二二極管并聯(lián)，并且二極管串的正向與第一二極管和第二二極管的正向相反；以及將第三二極管置于電路中，第三二極管與第一二極管和第二二極管并聯(lián)，并且第三二極管的正向與第一二極管和第二二極管的正向相同。另外，該方法可進一步包括:將第三二極管連接到第一二極管，從而使得第三二極管的正向為從互補電源線到電源線，其中，電感器置于第一二極管和第二二極管之間，并且位于RF輸入端和第二二極管之間。


根據(jù)以下結(jié)合附圖的詳細描述可以最好地理解本發(fā)明。需要強調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實踐，各種不同元件沒有按比例繪制。實際上，為了使論述清晰，可以任意增加或減小各種元件的尺寸。圖1是根據(jù)一個實施例的示例性器件的結(jié)構(gòu)圖；圖2示出了在示例性方案中的響應(yīng)時間(部分取決于鉗位速度)和過沖(OS，overshoot)；圖3A是根據(jù)一個實施例的示例性器件300的橫截面圖3B是帶有示出圖3A的橫截面切口的標(biāo)記的器件300的俯視圖；以及圖4A是根據(jù)一個實施例的示出了示例性條型、N型聚合物界限二極管(polybounded diode)的橫截面圖；圖4B是圖4A的二極管的俯視圖；圖5是示出了示例性多邊形聚合物界限二極管的俯視圖；圖6示出了包括六邊形聚合物界限二極管和八邊形聚合物界限二極管的示例性實施例；圖7是根據(jù)一個實施例的制造器件的示例性方法的流程圖；圖8示出了一種示例性電路，其中，可以使用多邊形柵控二極管；圖9示出了根據(jù)一個實施例的示例性電路；圖10示出了當(dāng)ESD 二極管正向偏壓時在ESD事件期間示出電流路徑的圖9的電路；圖11示出了與圖9和圖10中所示的實施例結(jié)構(gòu)不同的可選實施例電路；圖12示出了根據(jù)一個實施例的用于制造電路的示例性方法；圖13示出了根據(jù)一個實施例的示例性電路；圖14示出了根據(jù)一個實施例的示例性匹配電路；圖15示出了根據(jù)一個實施例的示例性匹配電路；圖16示出了根據(jù)一個實施例的示例性匹配電路；圖17示出了根據(jù)一個實施例的示例性匹配電路；圖18示出了根據(jù)一個實施例的示例性匹配電路；圖19示出了根據(jù)一個實施例的示例性匹配電路；圖20和圖21提供了在圖15中所示的實施例上進行的改變，其中，將變壓器用于阻抗匹配和ESD電流旁路；以及圖22示出了根據(jù)一個實施例的用于制造器件的示例性方法。
具體實施例方式應(yīng)該理解，以下公開內(nèi)容提供了許多用于實施所公開的不同特征的不同實施例或?qū)嵗?。以下描述組件和配置的具體實例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這僅僅是實例，并不是用于限制本發(fā)明。例如，在以下的本發(fā)明中所描述的將一個部件形成在另一部件上方或者之上，可以包括第一部件和第二部件被形成為直接接觸的實施例，還可以包括在第一部件和第二部件之間形成有附加部件的實施例，比如，部件不直接接觸。另外，本發(fā)明的內(nèi)容可以在不同實例中重復(fù)使用參考標(biāo)號和/或字母。這種重復(fù)是為了簡化和清晰的目的，其本身并沒有表示各個實施例和/或所討論配置之間的關(guān)系。隨著技術(shù)進步，半導(dǎo)體器件的尺寸通常越來越小。隨著半導(dǎo)體器件越來越小，由于柵極氧化層越來越薄，柵極氧化擊穿電壓會變得越來越小，從而，ESD保護變得越發(fā)重要。然而，在高頻中，一些ESD保護器件可能會提供過多寄生電容，并且干擾了阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的各個實施例提供了更好的性能，以下將更詳細地對其進行描述。圖1是根據(jù)一個實施例的示例性器件100的結(jié)構(gòu)圖。器件100示出了本文以下所公開的各個實施例的一般配置。例如，器件100是包括ESD保護器件101的電路，該ESD保護器件101置于Vdd 104和地電位(例如，Vss) 106之間。ESD保護器件101連同鉗位器103 —起運行，用于保護射頻(RF)電路102免受I/O端105處ESD損壞影響。在一個示例方案中，當(dāng)將電流從ESD脈沖引導(dǎo)到鉗位器103時，ESD保護器件101在某種程度上限制了ESD脈沖的振幅，其中，鉗位器103迅速將ESD脈沖的電壓減小到可接受的范圍內(nèi)。ESD保護器件101包括一些寄生電容，如圖1中的Cesd所示。Cesd在給定器件上的效果取決于給定器件的特定性質(zhì)，該性質(zhì)包括，例如，工作頻率和輸入阻抗。這里所描述的各個實施例提供了最小化Cd和/或利用阻抗匹配的Cd。各個實施例還可以降低給定ESD事件的過沖電壓，從而能夠更快、更有效地鉗制(clamp)ESD事件。圖2示出了示例性方案中的響應(yīng)時間(部分取決于鉗位速度)和過沖(OS)。圖2中所示的特定值只用于在概念上說明，既可以應(yīng)用到本文所示出的各個實施例中，也可以不應(yīng)用到本文所示出的各個實施例中。再次參考圖1，為了易于示出，所示出的ESD保護器件101具有兩個元件110、111，可以理解，ESD保護器件101可以用一個或者多個電路元件實現(xiàn)。而且，器件100示為RF電路，然而實施例的范圍并不限制于任意特定頻率范圍或者應(yīng)用方式。例如，一些實施例可以應(yīng)用到運行在毫米波范圍或者其他頻率范圍中的器件?？梢杂脠D1中所示出的相似配置來實現(xiàn)各個實施例。例如，元件110和/或元件111可以使用下述圖3A-圖6中所描述的保護器件。圖3A是根據(jù)一個實施例的示例性器件300的橫截面圖，圖3B是帶有示出圖3A的橫截面切口的標(biāo)記的器件300的俯視圖。器件300為條形、P型聚合物界限二極管。器件300形成于P基板301上，其上具有各種摻雜區(qū)域302-309。器件300還包括多晶硅(聚合物，poly)層312、314和輸入/輸出端315-317。在使用中，陽極317是RF輸入端，陰極315,316與Vdd相通信。圖4A是根據(jù)一個實施例的示出了示例性的條形、N型聚合物界限二極管400的橫截面圖。圖4B是二極管400的俯視圖。二極管400形成于P型基板401上，其上具有摻雜區(qū)域402-405。二極管400包括聚合物層412、414和輸入/輸出端415-417。陰極417可以用作RF輸入端，陽極415、416可以與Vss或者其他地電位相通信?！┦褂昧司酆衔锝缦薅O管器件(還稱為“柵控二極管”)相比于使用淺溝槽隔離件(STI)界限(bounded) 二極管的類似器件具有一些優(yōu)點。例如，在ESD保護應(yīng)用方式中，聚合物界限二極管比STI界限二極管提供了較低的過沖電壓和較快的上升時間(risetime)。圖3和圖4示出了示例性的條形、聚合物界限二極管，該條形、聚合物界限二極管可以結(jié)合至ESD保護器件中。各個實施例還包括多邊形(而不是條形)二極管。圖5是示出了示例性多邊形聚合物界限二極管500的俯視圖。二極管500是P型二極管，當(dāng)沿著線A或者線B剖切時，二極管500的橫截面圖與圖3A所示相同。作為參考，示出了聚合結(jié)構(gòu)(poly structure) 312和314。還示出了垂直聚合部分512、514。二極管300 (圖3)配置為使得各個層線性布置在沿著圖3B的最長尺寸的位置上，相反，將二極管500的摻雜層和聚合結(jié)構(gòu)排列為多邊形形狀。特別地，在二極管500中，摻雜層和聚合結(jié)構(gòu)分別布置在由長度尺寸L和寬度尺寸W所表示的矩形中。具有多邊形布局結(jié)構(gòu)的聚合物界限二極管，如圖5中所示，相比于圖3和圖4中的條形二極管，可以減小相同EDS級別的總體器件尺寸，并且還可以減小寄生電容。等式I給出了每個ESD級別的寄生電容的方程，該等式I受到L和W的影響。
權(quán)利要求
1.一種電路,包括: 射頻RF輸入端； 電感器，位于所述RF輸入端和RF前端電路之間； 第一二極管，連接到所述RF輸入端，并且連接到所述電感器，還連接到電源線；以及 第二二極管，連接到所述RF輸入端，并且連接到所述電感器，還連接到互補電源線，其中，在所述RF前端電路的正常運行期間，所述第一二極管和所述第二二極管被反向偏壓，并且，其中，在ESD事件期間，所述第一二極管和所述第二二極管提供遠離所述RF前端電路的相應(yīng)的第一靜電放電ESD電流路徑和第二靜電放電ESD電流路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述RF前端電路包括低噪聲放大器LNA。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述第一二極管提供從所述RF輸入端到所述電源線的所述第一 ESD電流路徑，并且，其中，所述第二二極管提供從所述互補電源線到RF焊盤的第二 ESD電流路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述電感器位于連接所述第一二極管和所述第二二極管的節(jié)點與所述RF前端電路之間，所述電路進一步包括:第三二極管，提供從所述互補電源線到所述RF輸入端的附加ESD電流路徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述電感器位于連接所述第一二極管和所述第二二極管的節(jié)點與所述RF輸入端之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，進一步包括: 二極管串，連接到所述電源線和所述互補電源線，所述二極管串的正向與所述第一二極管和所述第二二極管的正向相反；以及 第三二極管，與所述二極管串并聯(lián)，所述第三二極管的正向與所述第一二極管和所述第二二極管的正向相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其中，所述二極管串包括單個二極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其中，所述二極管串包括多個二極管。
9.一種電路,包括: 射頻RF輸入端，連接到RF前端電路； 電感器，位于所述RF輸入端和RF前端電路之間； 第一二極管和第二二極管，位于所述RF輸入端和所述RF前端電路之間，所述第一二極管配置為在所述RF輸入端和電源線之間提供第一靜電放電ESD電流路徑，所述第二二極管配置為在所述RF輸入端和互補電源線之間提供第二 ESD電流路徑。
10.一種制造電路的方法，所述方法包括: 將射頻RF輸入端與RF前端電路相連接； 將第一二極管和第二二極管置于所述電路中，從而使得所述第一二極管和所述第二二極管連接到所述RF輸入端和所述RF前端電路，所述第一二極管和所述第二二極管的正向均配置為從互補電源線到電源線；以及 將電感器置于所述電路中，從而使得所述電感器連接到所述第一二極管和所述第二二極管，并且所述電感器位于所述RF輸入端和所述RF前端電路之間。
全文摘要
本發(fā)明提供了ESD保護器件以及用于形成ESD保護器件的方法，其中，提供了一種電路，該電路具有射頻(RF)輸入端；電感器，位于RF輸入端和RF前端電路之間；第一二極管，連接到RF輸入端和電感器以及電源線；以及第二二極管，連接到RF輸入端和電感器以及互補電源線。
文檔編號H02H9/02GK103178509SQ201210005069
公開日2013年6月26日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者蔡銘憲 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司