用于扩展电压操作的动态衬底偏置制造技术

一种装置包括集成电路(IC)层、如掩埋氧化物(BOX)层等绝缘层、通过所述绝缘层与所述IC层分离的衬底层以及一组保护部件，所述保护部件如耦合到所述IC层以保护所述IC层免受如静电放电(ESD)、电感反激和反电动势(反EMF)事件等瞬态电事件的一组齐纳二极管或齐纳堆叠。所述齐纳堆叠具有比所述IC层的击穿电压高的齐纳击穿电压。有效偏置电压具有比所述IC层的所述击穿电压低的电压电平。所述齐纳二极管或所述齐纳堆叠可以耦合到所述IC层的一个或多个隔离结构。所述隔离结构将所述IC层分离成电性不同的部分或阱，其它电部件形成于所述电性不同的部分或阱中。

Dynamic substrate bias for extended voltage operation

【技术实现步骤摘要】
用于扩展电压操作的动态衬底偏置
本专利技术涉及一种用于扩展电压操作的动态衬底偏置。
技术介绍
电子装置中的瞬态事件可能在集成电路中产生超过工艺和装置最大额定电压的电压。示例瞬态事件包括静电放电(ESD)、电感反激和反电动势(反EMF)事件。已经提出了调解包括AC或DC电流的功率浪涌的瞬态事件的各种解决方案。然而，常规技术无法充分保护定位在集成电路(IC)的隔离工艺中的深沟槽电介质。超过深沟槽电介质的最大额定值可能降低长期稳定性并且导致氧化物破裂和灾难性故障。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种偏置衬底电路，包括：集成电路(IC)层，所述IC层通过介电隔离材料的介电隔离区分成阱，所述介电隔离材料具有第一击穿电压；基底衬底层，所述基底衬底层通过具有第二击穿电压的绝缘层与所述IC层分离；以及电压保护堆叠，所述电压保护堆叠在至少两个不同位置耦合到所述基底衬底层，所述电压保护堆叠包括多个电压保护部件，所述电压保护堆叠具有比所述第一击穿电压和所述第二击穿电压大的堆叠击穿电压。在一个或多个实施例中，所述电压保护堆叠具有堆叠电压电平；所述IC层的每个阱具有击穿电压电平；并且当超过所述堆叠电压电平时，跨所述IC层的多个阱划分所施加的电压，使得跨任何单个阱的介电隔离的电压电平小于所述阱的击穿电压电平。在一个或多个实施例中，所述偏置衬底电路被定位在包括所述IC层的管芯的角落或边缘处。在一个或多个实施例中，所述偏置衬底电路进一步包括：边缘密封件，所述边缘密封件沿所述IC层的外围分布，而无需将所述IC层连接到接地的接地触点。在一个或多个实施例中，所述偏置衬底电路进一步包括：耦合到所述基底层的非导电环氧树脂层。在一个或多个实施例中，所述基底层在所述IC层中的第一点处的厚度为10密耳或更小。根据本专利技术的第二方面，提供一种装置，包括：衬底层，所述衬底层通过具有掩埋氧化物(BOX)隔离击穿电压的BOX层与集成电路(IC)层分离，所述IC层具有IC部件；至少第一隔离结构，其靠近所述IC层安置，所述第一隔离结构延伸通过所述BOX层至少到达所述衬底层，并且所述第一隔离结构具有隔离击穿电压，所述第一隔离结构隔离所述IC部件；以及保护堆叠，所述保护堆叠具有比所述隔离击穿电压大的堆叠击穿电压，所述堆叠在至少两个不同位置耦合到所述衬底层，所述堆叠包括：第一电压保护部件，所述第一电压保护部件具有第一阳极和第一阴极，所述第一阳极耦合到所述至少两个不同位置之一，所述第一阴极耦合到所述第一隔离结构并且可操作用于接收瞬态电压，所述堆叠的阴极处的所述瞬态电压与所述衬底偏置电压之差小于所述隔离击穿电压；以及第二电压保护部件，所述第二电压保护部件具有第二阳极和第二阴极，所述第二阳极耦合到所述第一电压保护部件的所述第一阴极，所述第二电压保护部件的所述第二阴极处于所述堆叠的所述阴极处。在一个或多个实施例中，所述至少两个不同位置之一是接地。在一个或多个实施例中，所述装置进一步包括：所述IC层中的第二隔离结构，所述第二隔离结构延伸通过所述BOX层至少到达所述衬底层，并且所述第二隔离结构耦合到接地，所述第一隔离结构和所述第二隔离结构限定IC材料的阱。在一个或多个实施例中，所述第一隔离结构和所述第二隔离结构包括深沟槽隔离(DTI)材料。在一个或多个实施例中，所述衬底层是N掺杂的；或者IC材料的所述阱掺杂有N基掺杂材料。在一个或多个实施例中，所述第一电压保护部件包括第一齐纳二极管，并且其中所述第二电压保护部件包括第二齐纳二极管，并且其中所述第一电压保护部件和所述第二电压保护部件中的每一个具有比所述DTI材料的击穿电压小的击穿电压。在一个或多个实施例中，IC部件形成于邻近于所述装置的边缘并且邻近于所述第一隔离结构的IC材料的阱中。在一个或多个实施例中，所述IC层包括由多个隔离结构限定的基于硅的IC材料的多个阱，每个隔离结构包括多晶硅材料。在一个或多个实施例中，所述多个阱的第一阱包括有源IC部件；并且所述多个阱的第二阱不具有任何有源IC部件，所述第二阱将所述第一阱与接地电隔离。在一个或多个实施例中，所述BOX层形成有相对于所述IC层中的第一电压域的电压不对称的击穿电压，所述第一电压域可耦合到第一电压源以操作所述IC层中的所述IC部件。根据本专利技术的第三方面，提供一种电子装置，包括：电压保护堆叠，所述电压保护堆叠包括多个电压保护部件，其中所述电压保护部件中的至少一个的阳极接地，其中所述电压保护部件中的至少一个的阴极耦合到负载，所述电压保护堆叠具有堆叠击穿电压；集成电路(IC)层，所述IC层具有IC层击穿电压，所述IC层包括：有源IC部件，所述IC层耦合到具有第一电压电平的第一电压源以操作所述有源IC部件；以及第一多晶硅区，所述第一多晶硅区耦合到所述电压保护堆叠的所述电压保护部件中的至少一个的阴极；绝缘体层，所述绝缘体层具有邻近于所述IC层的第一侧；以及邻近于所述绝缘体层的第二侧的衬底层，其中所述电压保护堆叠的电压保护堆叠击穿电压高于所述IC层击穿电压。在一个或多个实施例中，所述电子装置进一步包括：第一电压源，所述第一电压源被配置成提供第一电压电平；以及第二电压源，所述第二电压源被配置成向所述IC层提供第二电压电平以操作所述IC层中的所述有源IC部件，所述第二电压电平与所述第一电压电平不同。在一个或多个实施例中，所述电子装置进一步包括：电容器，所述电容器与所述第一电压源与所述第二电压源之间的所述电压保护堆叠并联耦合，并且其中所述电压保护部件中的至少一个包括齐纳二极管。在一个或多个实施例中，所述IC层进一步包括：耦合到接地的第二多晶硅区；以及沟槽隔离结构，所述沟槽隔离结构将所述IC层与所述第一多晶硅区和所述第二多晶硅区分离。本专利技术的这些和其它方面将根据下文中所描述的实施例显而易见，且参考这些实施例予以阐明。附图说明通过参考附图，可以更好地理解本公开，并且其众多特征和优点对于本领域技术人员来说是显而易见的。在不同附图中使用相同的附图标记表示类似或相同的项。图1是根据一些实施例的用于防止电压瞬变的装置的横截面图的框图，所述装置包括分压器和衬底。图2是根据另外的实施例的装置的横截面图的框图。图3是根据另外的实施例的电压保护元件的示意图。图4是根据一些实施例的相对于图1所示的至少一个元件的电压相对于位置的曲线图。图5是根据一些实施例的集成电路的横截面图的框图，所述集成电路具有低压域和高压域。图6是根据一些实施例的首先在图5中示出的边缘电容器的框图。图7是根据一些实施例的电路布局的平面视图。图8是根据其它实施例的电路布局的平面视图。图9是根据一些实施例的集成电路的深沟槽隔离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种偏置衬底电路，其特征在于，包括：/n集成电路(IC)层，所述IC层通过介电隔离材料的介电隔离区分成阱，所述介电隔离材料具有第一击穿电压；/n基底衬底层，所述基底衬底层通过具有第二击穿电压的绝缘层与所述IC层分离；以及/n电压保护堆叠，所述电压保护堆叠在至少两个不同位置耦合到所述基底衬底层，所述电压保护堆叠包括多个电压保护部件，所述电压保护堆叠具有比所述第一击穿电压和所述第二击穿电压大的堆叠击穿电压。/n

【技术特征摘要】
20180626 US 16/018,9581.一种偏置衬底电路，其特征在于，包括：
集成电路(IC)层，所述IC层通过介电隔离材料的介电隔离区分成阱，所述介电隔离材料具有第一击穿电压；
基底衬底层，所述基底衬底层通过具有第二击穿电压的绝缘层与所述IC层分离；以及
电压保护堆叠，所述电压保护堆叠在至少两个不同位置耦合到所述基底衬底层，所述电压保护堆叠包括多个电压保护部件，所述电压保护堆叠具有比所述第一击穿电压和所述第二击穿电压大的堆叠击穿电压。


2.根据权利要求1所述的偏置衬底电路，其特征在于：
所述电压保护堆叠具有堆叠电压电平；
所述IC层的每个阱具有击穿电压电平；并且
当超过所述堆叠电压电平时，跨所述IC层的多个阱划分所施加的电压，使得跨任何单个阱的介电隔离的电压电平小于所述阱的击穿电压电平。


3.根据权利要求1所述的偏置衬底电路，其特征在于，所述偏置衬底电路被定位在包括所述IC层的管芯的角落或边缘处。


4.根据权利要求1所述的偏置衬底电路，其特征在于，进一步包括：
边缘密封件，所述边缘密封件沿所述IC层的外围分布，而无需将所述IC层连接到接地的接地触点。


5.根据权利要求1所述的偏置衬底电路，其特征在于，进一步包括：
耦合到所述基底层的非导电环氧树脂层。


6.根据权利要求1所述的偏置衬底电路，其特征在于，所述基底层在所述IC层中的第一点处的厚度为10密耳或更小。


7.一种装置，其特征在于，包括：
衬底层，所述衬底层通过具有掩埋氧化物(BOX)隔离击穿电压的BOX层与集成电路(IC)层分离，所述IC层具有IC部件；
至少第一隔离结构，其靠近所述IC层安置，所述第一隔离结构延伸通过所述BOX层至少到达所述衬底层，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·厄内斯特·爱德华兹，
申请(专利权)人：恩智浦美国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US