專利名稱：Esd保護器件以及用于形成esd保護器件的方法
技術領域：
本發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：
半導體集成電路(IC)工業經歷了快速發展。IC材料和設計上的技術進步造就了數代1C，每一代IC都比上一代IC具有更小以及更復雜的電路。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電流所導致的IC損壞。 傳統上，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，盡管現有的ESD保護器件通常足以達到其預期目的，但是這些ESD保護器件在每個方面并不完全令人滿意。

發明內容
本發明提供了多個不同實施例。本發明的一個實施例涉及一種器件，該器件包括信號輸入端，該信號輸入端與靜電放電(ESD)保護器件電通信，其中，該ESD器件保護器件包括柵控二極管，該柵控二極管配置為多邊形。其中，多邊形選自以下形狀矩形；正方形；六邊形；以及八邊形。該器件進一步包括鉗位電路，連接到ESD保護器件，鉗位電路用于鉗位來自ESD 保護器件的ESD脈沖。其中，被保護器件包括射頻(RF)器件，以及其中，器件進一步包括鉗位電路，RF 器件和鉗位電路都配置為與ESD保護器件并聯。其中，RF器件包括低噪聲放大器。其中，信號輸入端包括射頻(RF)輸入端，靠近以下的至少一個Vss端；以及Vdd端。該器件進一步包括另一 ESD保護器件，配置為多邊形。其中，柵控二極管選自以下器件p-阱器件；以及η-阱器件。本發明的另一實施例涉及另一種器件，該器件包括半導體基板，聚合物界限摻雜區域，位于基板的頂部；以及輸入端，連接到聚合物界限摻雜區域。聚合物界限摻雜區域和輸入端形成聚合物界限二極管，該聚合物界限二極管配置為使得聚合物界限摻雜區域形成為多邊形形狀。其中，多邊形選自以下形狀矩形；正方形；六邊形；以及八邊形。該器件進一步包括被保護電路，連接到聚合物界限二極管，器件配置為使得聚合物界限二極管保護被保護電路免受來自輸入端的靜電放電(ESD)的影響。其中，聚合物界限二極管和被保護電路在電導軌之間并聯。其中，被保護電路包括低噪聲放大器(LNA)。該器件進一步包括鉗位電路，連接到聚合物界限二極管，鉗位電路用于鉗位來自聚合物界限二極管的ESD脈沖。該器件進一步包括另一聚合物界限二極管，形狀為多邊形，置于被保護電路和輸入端之間。其中，輸入端包括射頻(RF)輸入端，靠近以下的至少一個Vss端；以及Vdd端。其中，聚合物界限二極管選自以下器件p-阱器件；以及η-阱器件。本發明的又一實施例涉及一種制造器件的方法。該方法包括在基板上形成多個多邊形的聚合物界限摻雜區域；以及在聚合物界限摻雜區域上形成輸入/輸出終端，從而形成柵控二極管。在另一實施例中，一種器件包括靜電放電(ESD)保護器件，信號輸入端，與ESD保護器件電通信，以及被保護電路。ESD保護器件置于信號輸入端和被保護電路之間，并且該 ESD器件配置為降低來自信號輸入端處的信號的ESD效應。另外，ESD保護器件還包括柵控二極管，該柵控二極管配置為多邊形。本發明還提供了另一種制造器件的方法。該方法包括在基板上形成多個多邊形的聚合物界限摻雜區域；在聚合物界限摻雜區域上形成輸入/輸出終端，從而形成柵控二極管；以及將柵控二極管置于電路中，該電路包括被保護器件以及鉗位電路。該電路配置為使得柵控二極管和鉗位電路保護被保護電路免受靜電放電(ESD)的影響。其中，形成多個聚合物界限摻雜區域包括將聚合物界限摻雜區域配置為以下形狀中的一種矩形；正方形；以及邊數多于四條的多邊形。其中，被保護電路包括以下器件中的至少一種射頻(RF)器件和毫米波器件。


根據以下結合附圖的詳細描述可以最好地理解本發明。需要強調的是，根據工業中的標準實踐，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I是根據一個實施例的示例性器件的結構圖；圖2示出了在示例性方案中的響應時間(部分取決于鉗位速度)和過沖(OS， overshoot)；圖3A是根據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的橫截面切口的標記的器件300的俯視圖；以及圖4A是根據一個實施例的示出了示例性條型、N型聚合物界限(poly boundeddiode) 二極管的橫截面圖；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示出了根據一個實施例的示例性電路；圖10示出了當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中所示的實施例結構不同的可選實施例電路；圖12示出了根據一個實施例的用于制造電路的示例性方法；圖13示出了根據一個實施例的示例性電路；圖14示出了根據一個實施例的示例性匹配電路；圖15示出了根據一個實施例的示例性匹配電路；圖16示出了根據一個實施例的示例性匹配電路；圖17示出了根據一個實施例的示例性匹配電路；圖18示出了根據一個實施例的示例性匹配電路；圖19示出了根據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。
具體實施例方式應該理解，以下公開內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 實例。以下描述組件和配置的具體實例以簡化本發明。當然，這僅僅是實例，并不是用于限 制本發明。例如，在以下的本發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，本發明的內容可以在不同 實例中重復使用參考標號和/或字母。這種重復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系。隨著技術進步，半導體器件的尺寸通常越來越小。隨著半導體器件越來越小，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絡。本 發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是根據一個實施例的示例性器件100的結構圖。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，當將電流從ESD脈沖引導到鉗位器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。ESD保護器件101包括一些寄生電容，如圖I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，該性質包括，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Cesd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，既可以應用到本文所示出的各個實施例中，也可以不應用到本文所示出的各個實施例中。再次參考圖I，為了易于示出，所示出的ESD保護器件IOI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。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用方式。例如，一些實施例可以應用到運行在毫米波范圍或者其他頻率范圍中的器件。可以用圖I中所示出的相似配置來實現各個實施例。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。一些使用了聚合物界限二極管器件(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點。例如，在ESD保護應用方式中，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(rise time)。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，示出了聚合結構 (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的摻雜層和聚合結構排列為多邊形形狀。特別地，在二極管500中，摻雜層和聚合結構分別布置在由長度尺寸L和寬度尺寸W所表示的矩形中。具有多邊形布局結構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。
權利要求
1.一種器件，包括靜電放電(ESD)保護器件；信號輸入端，與所述ESD保護器件電通信；以及被保護電路，其中，所述ESD保護器件置于所述信號輸入端和所述被保護電路之間，并且，所述ESD保護器件配置為降低來自所述信號輸入端處的信號的ESD效應，以及其中，所述ESD保護器件包括柵控二極管，所述柵控二極管配置為多邊形。
2.根據權利要求I所述的器件，其中，所述多邊形選自以下形狀矩形；正方形；六邊形；以及八邊形。
3.根據權利要求I所述的器件，進一步包括鉗位電路，連接到所述ESD保護器件，所述鉗位電路用于鉗位來自所述ESD保護器件的ESD脈沖。
4.根據權利要求I所述的器件，其中，所述被保護器件包括射頻(RF)器件，以及其中， 所述器件進一步包括鉗位電路，所述RF器件和所述鉗位電路都配置為與所述ESD保護器件并聯。
5.根據權利要求4所述的器件，其中，所述RF器件包括低噪聲放大器。
6.根據權利要求I所述的器件，其中，所述信號輸入端包括射頻(RF)輸入端，靠近以下的至少一個Vss端；以及 Vdd 端。
7.根據權利要求I所述的器件，進一步包括另一ESD保護器件，配置為多邊形。
8.根據權利要求I所述的器件，其中，所述柵控二極管選自以下器件P-阱器件；以及η-阱器件。
9.一種器件，包括半導體基板；聚合物界限摻雜區域，位于所述基板的頂部；以及輸入端，連接到所述聚合物界限摻雜區域，其中，所述聚合物界限摻雜區域和所述輸入端形成聚合物界限二極管，所述聚合物界限二極管配置為使得所述聚合物界限摻雜區域形成為多邊形形狀。
10.一種制造器件的方法，包括在基板上形成多個多邊形的聚合物界限摻雜區域；形成到所述聚合物界限摻雜區域的輸入/輸出終端，以形成柵控二極管；以及將所述柵控二極管置于電路中，所述電路包括被保護器件以及鉗位電路，所述電路配置為使得所述柵控二極管和所述鉗位電路保護所述被保護電路免受靜電放電(ESD)的影
全文摘要
本發明提供了一種器件，該器件包括信號輸入端，該信號輸入端與靜電放電(ESD)保護器件電通信，其中，該ESD器件保護器件包括柵控二極管，該柵控二極管配置為多邊形。
文檔編號H01L27/02GK102593162SQ201210005678
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月5日 優先權日2011年1月6日
發明者蔡銘憲 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司