集成电路电气保护装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本公开一般涉及电气保护，并且更特别地涉及用于集成电路的电气保护。
【背景技术】
[0002]集成电路(IC)管芯(die)可能经受会损坏IC的过应力事件，诸如高电压事件。静电放电(ESD)事件是会在制造过程、组装、测试期间或者在系统应用中发生的这种过应力事件。一些芯片上的ESD保护网络使用有源的MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)轨道箝位保护方案，其在被保护以不受ESD的特征(诸如输入/输出(I/O)焊盘)与电源轨道之间具有大的ESD 二极管。这个方法已经是有效的，但是涉及的电流会足够大以使得MOSFET必须相应地较大，这通过并联地使用许多MOSFET晶体管(被称为指状物(finger))来实现。用于实现ESD保护装置处的MOSFET的MOSFET晶体管指状物的数量可以足够大，以使得晶体管指状物被分成由连讲(well tie)彼此分隔的区段(segment),以确保符合指定在晶体管源极/漏极区域的任一点和连阱之间的最大距离的设计规则，使得改善MOSFET的固有的闩锁(latch-up)稳健性以及它相对于任何其它附近的集成电路元件的闩锁稳健性。
[0003]图1示出具有ESD保护电路的集成电路管芯的布局的部分9的俯视图，该ESD保护电路包括使用并联连接的多个MOSFET指状物41实现的M0SFET。示出的部分9包括连阱结构，该连阱结构包括连阱21和相邻的电介质区域11。连阱21包括具有外周边20的环部90 (连阱环)以及延伸横过连阱环90的内部以将ESD保护电路分割成多个区段31-35的多个切断部22-25。如区段33和34中具体地示出的，区段31-35中的每一个包括构成ESD保护电路的多个MOSFET晶体管的一部分。每个区段的一组晶体管在通过电介质区域11与连阱21分隔的有源区50内具有对应的源极、漏极和沟道区，该电介质区域11可以是浅沟槽隔离区域(STI区域)。
[0004]在ESD事件期间在这种MOSFET配置中有用的机制之一使用固有地存在于MOSFET的布局中的双极型器件，其中这种双极型器件是可以由于通常称为“骤回(snapback)I^K制导通以便在ESD事件期间提供额外保护的双极结型晶体管(BJT)。这种双极型器件60的示意图被示出在图2中，图2示出沿着图1的横向(lateral)截面指示线2的截面布局图。具体的，作为NPN晶体管的固有的BJT60的基极对应于MOSFET指状物的体区，BJT60的集电极对应于MOSFET指状物的漏极区，并且BJT60的发射极对应于MOSFET指状物的源极区。
[0005]在过应力事件期间，由于在ESD电路的MOSFET晶体管的漏极和源极之间的大电压而发生骤回，该大电压导致晶体管的体区的电势改变，而该电势改变导致MOSFET的源极-体区结二极管导通。体区中的电势改变例如会是由于在ESD事件期间的漏极-体区结漏电流，该漏电流由于沿着从MOSFET的源极附近的MOSFET的体区到体区结的电阻路径的电压降而导致体区电压上升。一旦源极-体区二极管被导通，电流就由于以漏极作为集电极的固有的BJT装置而开始在漏极和源极之间流动。大集电极电流可以导致增加到已经流动的漏极-体区结漏电流的碰撞电离电流，使双极型器件进一步导通。这可以最终导致骤回，骤回的特征在于在源极和漏极之间提供的电流显著增大并且骤回典型地使得漏源电压下降或者在对应的1-V曲线图中“骤回”。从漏极流到源极的电流中的大部分向下流动在MOSFET沟道下方的阱区中。这个骤回事件可以被依赖以通过在存在ESD事件时吸收(sink)电流来提供保护，只要在每个区段的固有的双极型器件处的骤回电流的量足够低而在它的持续期间不会损坏MOSFET特征即可。
[0006]然而，如果在它的ESD电流负载由于经受骤回的ESD保护电路的其它区段而减少之前必须在足够长的一段时间内吸收ESD电流，则在其它区段之前首先进入骤回状况的区段会在物理上被损坏。此外，当第一区段进入骤回状况时，整个MOSFET的漏源电压由于第一区段的有效导通电阻的突然降低而典型地下降。这使得其它区段较少可能也进入骤回状况，这是因为骤回由于较大漏源电压而启动。因此期望的是增大进入骤回状况的MOSFET区段的数量以便使ESD保护结构的故障电流水平最大化。各种建议已经被提出以便促进更容易基于首先进入骤回的区段之一使ESD电路的更大数量的区段在ESD事件期间处于骤回中。例如，根据一个建议，N型沟道MOSFET的特定区段附近的连阱连接到另一个区段的一个或更多个专用源极区。另一个区段的这些专用源极区没有接地。因此，当第二区段由于提供从漏极区到专用源极区的电流路径的寄生的横向BJT而进入双极导通(骤回)时，它们的电压水平变得提高。这可以提供反馈路径，该反馈路径将特定区段中的连阱处的阱区有源地驱动到更高电压以便促进该特定区段处的骤回。然而，这个技术和其它技术为ESD电路增加了额外的复杂度，并且会减少否则将可用于在ESD事件期间吸收电流的晶体管指状物的数量。此外，这种连阱没有连接到固定电压端子(例如，地)并且因此没有帮助改善保护结构的闩锁稳健性。因此需要提供在实现固有的BJT中的骤回以便在过应力事件期间提供保护方面的进一步改善。
【附图说明】
[0007]本发明通过示例的方式来示出并且不受附图的限制，在附图中相似的附图标记指示类似的元件。图中的元件为简单和清楚起见而示出并且没有必要按比例绘制。
[0008]图1是已知的过应力保护电路的布局的顶视图；
[0009]图2是图1的已知的过应力保护电路的截面图；
[0010]图3是根据特定实施例的过应力保护电路的电路图；
[0011]图4是根据特定实施例的图3的过应力保护电路的布局的顶视图；
[0012]图5是根据特定实施例的图4的布局的截面图；
[0013]图6是根据特定实施例的图4的布局的截面图；
[0014]图7是根据特定实施例的图4的布局的截面图；
[0015]图8是根据特定实施例的连阱区的截面图；以及
[0016]图9是根据特定实施例的连阱区的截面图。
【具体实施方式】
[0017]公开了用于集成电路管芯的过应力保护装置，其具有由布置在多个区段中的并联连接的许多晶体管指状物构成的场效应晶体管(FET)，其中每个区段具有多个晶体管指状物。区段通过插入的连阱区而彼此分隔，该连阱区在由两个晶体管指状物共享的源极/漏极区内包括连阱。连阱可以是由共享的源极/漏极区包围的连阱岛、或者从连阱环延伸到共享的源极/漏极区中的连阱。在正常操作期间，连阱连接到提供固定电压(诸如，地)的固定电压参考端子。在过应力操作期间，诸如在ESD事件或者其它高电压事件期间，晶体管区段之一可以在另一个区段之前经受骤回。过应力保护装置的布局使得与沿着在连阱结构之下通过的路径相比，来自最初经受骤回的区段的电流更容易沿着在连阱区的连阱结构之间的路径流动到还没有在骤回中的相邻区段。通过更容易允许电流从最初经受骤回的区段流到还没有在骤回中的相邻区段，也促进在相邻区段处的骤回。要求全部区段间电流在连阱结构(连阱和它周围的电介质)之下通过的过应力保护装置可能仅仅在最初进入骤回中的区段中经受骤回，而不在相邻的区段中经受骤回，这可以导致保护装置中的不均匀的电流导通，因此导致减少针对过应力情形的保护。通过在不实现从晶体管的区段区到连阱的反馈路径的情况下更容易允许电流在区段间流动，建立了针对过应力情形的保护。
[0018]图3是示出根据本公开的一个实施例的过应力保护电路100的电路图。特别地，过应力保护电路包括N型沟道MOSFET晶体管、以及对应的固有的BJT，该过应力保护电路由并联连接的多个MOSFET晶体管141-143表示。晶体管141-143中的每一个可以包括通过连阱区而与相邻晶体管的晶体管指状物分隔的多个晶体管指状物。因此，晶体管141-143中的每一个被布置在过应力保护电路的特定部分(指由附图标记131-133表示的区段)处。例如，连阱区136在晶体管141和142之间，并且连阱区137在晶体管142和143之间。连阱区136-137中的每一个包括与端子GND连接的对应的连阱121(WT121 )，如在此将进一步讨论的。
[0019]区段131 (也被称为晶体管区段131)包括M0SFET141和对应的固有的BJT161。BJT161的集电极、发射极和基极分别对应于晶体管141的漏极、源极和体区。晶体管区段132 (也被称为晶体管区段132)包括M0SFET142和对应的固有的BJT162。BJT162的集电极、发射极和基极分别对应于晶体管142的漏极、源极和体区。晶体管区段133 (也被称为晶体管区段133)包括M0SFET143和对应的固有的BJT163。BJT163的集电极、发射极和基极分别对应于晶体管143的漏极、源极和体区。
[