專利名稱：基于鍺硅工藝平臺的靜電保護結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體集成電路中的靜電保護(ESD)結構。
背景技術：
越來越多的高頻、射頻電路中，采用鍺硅(SiGe)工藝來做異質結雙極型晶體管 (HBT，Heterojunction Bipolar ^Transistor)，以提高產品的高頻性能。而針對高頻電路的輸入輸出端口，為了不影響產品的正常工作性能，不僅需要其靜電保護結構具有較強的電流瀉放能力，還需要其靜電保護結構本身具有盡可能小的寄生電容。請參閱圖1，這是現有的高頻電路的靜電保護結構。在地電位(Ground)和輸入輸出端口 anput PAD)之間具有一個二極管10，該二極管10的陽極連接地電位，陰極連接輸入輸出端口。在輸入輸出端口和電源電位(VDD)之間也具有一個二極管20，該二極管20的陽極連接輸入輸出端口，陰極連接電源電位。圖1中作為靜電保護結構的兩個二極管10、20或者是在η阱中進行ρ型重摻雜離子注入所形成的PN結二極管(稱為η阱/p+ 二極管)，或者是在ρ阱中進行η型重摻雜離子注入所形成的PN結二極管(稱為ρ阱/n+二極管)。為了制造這種靜電保護結構，必須在鍺硅工藝平臺的基礎上集成傳統的CMOS工藝。而針對純鍺硅工藝平臺，由于不包括傳統 CMOS工藝，因而無法形成圖1所示的靜電保護結構。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種應用于高頻電路的靜電保護結構，該靜電保護結構可以在純鍺硅工藝平臺上實現。為解決上述技術問題，本發(fā)明基于鍺硅工藝平臺的靜電保護結構為在地電位和輸入輸出端口之間具有第一 HBT (異質結雙極型晶體管)，該第一 HBT的基極通過一個反向的二極管接地電位，集電極接地電位，發(fā)射極通過一個或多個正向串聯的二極管接輸入輸出端口 ；在輸入輸出端口和電源電位之間具有第二 HBT，該第二 HBT的基極通過一個反向的二極管接輸入輸出端口，集電極接輸入輸出端口，發(fā)射極通過一個或多個正向串聯的二極管接電源電位。本發(fā)明基于鍺硅工藝平臺的靜電保護結構可起到良好的靜電保護效果，并具有較小的整體電容值。


圖1是現有的高頻器件的靜電保護結構的示意圖；圖2是本發(fā)明高頻器件的靜電保護結構的示意圖；圖3是本發(fā)明高頻器件的靜電保護結構的部分剖面示意圖。圖中附圖標記說明
10,20為CMOS工藝平臺下的二極管；11,21為HBT ；12、13、22、23為鍺硅工藝平臺
下的二極管。
具體實施例方式請參閱圖2，本發(fā)明基于鍺硅工藝平臺的靜電保護結構為在地電位和輸入輸出端口之間具有第一HBT11，該第一HBTll的基極通過一個反向的二極管12接地電位，即二極管12的陽極連接地電位，陰極連接第一 HBTll的基極。該第一 HBTll的集電極直接連接地電位。該第一 HBTll的發(fā)射極通過一個或多個正向串聯的二極管13接輸入輸出端口，即二極管13的陽極連接第一 HBTll的發(fā)射極或與之串聯的二極管13的陰極，二極管13的陰極連接輸入輸出端口或與之串聯的二極管13的陽極。在輸入輸出端口和電源電位之間具有第二 HBT21，該第二 HBT21的基極通過一個反向的二極管22接輸入輸出端口，即二極管22的陽極連接輸入輸入端口，陰極連接第二 HBT21的基極。該第二 HBT21的集電極直接連接輸入輸出端口。該第二 HBT21的發(fā)射極通過一個或多個正向串聯的二極管23接電源電位，即二極管23的陽極連接第二 HBT21的發(fā)射極或與之串聯的二極管23的陰極，二極管23的陰極連接電源電位或與之串聯的二極管 23的陽極。純鍺硅工藝平臺中無法制造η阱/p+ 二極管或ρ阱/n+ 二極管，圖2中各個二極管12、13、22、23均可采用HBT的基極和發(fā)射極之間的寄生二極管來取代。該寄生二極管的陽極為HBT的基極，陰極為HBT的發(fā)射極。請參閱圖3，這是圖2中第一 HBTll及其連接的二極管12、13的剖面示意圖，第二 HBT21及其連接的二極管22、23可以與之相同。其中第一 HBTll為鍺硅HBT，HBTll具有η 型多晶硅發(fā)射極、P型鍺硅基極和η型集電極。二極管12、13則是鍺硅HBT的ρ型鍺硅基極和η型多晶硅發(fā)射極之間形成的寄生二極管，其中ρ型鍺硅基極作為陽極，η型多晶硅發(fā)射極作為陰極。第一 HBTll和二極管12之間被隔離結構和ρ型埋層相隔離。第一 HBTll和二極管13之間也被隔離結構和ρ型埋層相隔離。隔離結構例如是場氧隔離(LOCOS)或淺槽隔離(STI)。圖2中二極管13、23示意性地表示為三個，其個數由輸入輸出端口的應用電壓決定，這幾個二極管13、23用來提高整體結構的耐壓，以保證正常電壓應用下，此結構不會被擊穿。二極管13的面積要大于二極管12的面積，二極管23的面積要大于二極管22的面積。由于二極管12、13、22、23都是由HBT的基極和發(fā)射極所形成的，二極管的面積就是對應的HBT的發(fā)射極窗口的面積。例如，二極管13、23的面積通常為幾十個μ m2，而二極管 12,22的面積通常小于1 μ m2。本發(fā)明所述靜電保護結構的工作原理為當靜電電流由地電位流入時，可利用鍺硅HBTll對電流的高增益正向放大能力，因而可經受較大的靜電電流通過，并經輸入輸出端口流出。由于該HBTll的基極和二極管12的陰極相連接，當靜電電壓發(fā)生時，可確保此 HBTll工作在放大區(qū)，利于電流的泄放。并且此二極管12僅用以提供很小的基區(qū)電流，其面積可以做的很小，以減小寄生電容。該HBTll的發(fā)射極串聯多個二極管13，用以提高發(fā)射極到集電極的耐壓，以滿足正常的電路應用。這些串聯的二極管13會有較大的靜電電流通過，因而其面積要足夠大。但即使它們本身寄生電容很大，由于它們同HBTll相串聯，因而不會增加整個靜電保護結構的等效電容值。對于靜電電流從地電位流入到輸入輸出端口流出為正向電流，從輸入輸出端口進入從地電位流出稱為反向電流。本發(fā)明所述靜電保護結構無法承受大的反向電流。但由于器件整體的耐壓高，反向電流不會發(fā)生，因而避免了這個問題。同樣地，在輸入輸出端口與電源電位間也需要一組這樣的靜電保護結構，這樣當靜電電流由輸入輸出端口進入時，就能通過電源電位泄放掉。本發(fā)明基于鍺硅工藝平臺的靜電保護結構，可運用于鍺硅工藝，特別是僅有鍺硅 HBT的工藝，不用額外增加工藝步驟即可實現。其主要采用鍺硅HBT，由于HBT面積小，因而寄生電容也較小，且其電流增益大，可起到良好的靜電保護效果。同時，與HBT的基極相連的二極管面積很小，僅用以提供基極電流以及HBT工作于放大區(qū)時的偏置電壓，對整體電容值增加不大。同時，與HBT的發(fā)射極相連的二極管需要較大的面積，用于提高整體的耐壓以滿足電路的正常應用。由于其采用串聯結構，也有助于降低整體方案的電容值。
權利要求
1.一種基于鍺硅工藝平臺的靜電保護結構，其特征是，所述靜電保護結構為在地電位和輸入輸出端口之間具有第一 HBT (異質結雙極型晶體管)，該第一 HBT的基極通過一個反向的二極管接地電位，集電極接地電位，發(fā)射極通過一個或多個正向串聯的二極管接輸入輸出端口；在輸入輸出端口和電源電位之間具有第二 HBT，該第二 HBT的基極通過一個反向的二極管接輸入輸出端口，集電極接輸入輸出端口，發(fā)射極通過一個或多個正向串聯的二極管接電源電位。
2.根據權利要求1所述的基于鍺硅工藝平臺的靜電保護結構，其特征是，所述的HBT均為鍺硅HBT，所述的二極管均為鍺硅HBT的基極和發(fā)射極之間的寄生二極管。
3.根據權利要求2所述的基于鍺硅工藝平臺的靜電保護結構，其特征是，所述鍺硅HBT 包括η型多晶硅發(fā)射極、ρ型鍺硅基極和η型集電極，所述二極管為鍺硅HBT的ρ型鍺硅基極和η型多晶硅發(fā)射極之間形成的寄生二極管。
4.根據權利要求1所述的基于鍺硅工藝平臺的靜電保護結構，其特征是，與第一HBT的發(fā)射極相連接的二極管面積大于與第一 HBT的基極相連接的二極管面積，與第二 HBT的發(fā)射極相連接的二極管面積大于與第二 HBT的基極相連接的二極管面積。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于鍺硅工藝平臺的靜電保護結構，在地電位和輸入輸出端口之間具有第一HBT，該第一HBT的基極通過一個反向的二極管接地電位，集電極接地電位，發(fā)射極通過一個或多個正向串聯的二極管接輸入輸出端口；在輸入輸出端口和電源電位之間具有第二HBT，該第二HBT的基極通過一個反向的二極管接輸入輸出端口，集電極接輸入輸出端口，發(fā)射極通過一個或多個正向串聯的二極管接電源電位。本發(fā)明基于鍺硅工藝平臺的靜電保護結構可起到良好的靜電保護效果，并具有較小的整體電容值。
文檔編號H02H9/04GK102487194SQ20101056804
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權日2010年12月1日
發(fā)明者王邦麟 申請人:上海華虹Nec電子有限公司