[发明专利]含有竖直集成电容器-雪崩二极管结构的集成电路

说明书

本公开涉及含有竖直集成电容器‑雪崩二极管结构的集成电路。公开含有紧凑覆盖区的竖直集成电容器‑雪崩二极管(AD)结构的功率放大器集成电路等集成电路。在实施例中，集成电路包括半导体衬底、金属层系统和竖直集成电容器‑AD结构。金属层系统继而包括电介质材料主体，多个图案化金属层位于电介质材料主体中。竖直集成电容器‑AD结构包括至少部分地由第一图案化金属层的图案化部分形成的第一AD。第一金属‑绝缘体‑金属(MIM)电容器也形成于金属层系统中，并且在沿与半导体衬底的主面正交的竖直轴线截取的情况下，至少部分地与第一AD重叠。在沿竖直轴线截取的情况下，第一AD在表面积上即使不是全部也至少大部分地与第一MIM电容器竖直重叠。

技术领域

本公开的实施例大体上涉及微电子，并且更具体地说，涉及功率放大器集成电路和含有竖直集成电容器-雪崩二极管结构的其它集成电路。

缩写

本文中出现得相对不大频繁的缩写在初次使用时进行定义，而本文中出现得较频繁的缩写定义如下：

AD—雪崩二极管；

APD—雪崩多晶硅二极管；

ESD—静电放电；

FET—场效应晶体管；

IC—集成电路；

PAIC—功率放大器集成电路；以及

RF—射频。

背景技术

PAIC通常含有多个ESD保护结构，以保护半导体管芯上形成并且在ESD事件期间容易遭受过电压损坏的FET和其它装置。通过通用设计，ESD保护结构被实现为形成于在半导体衬底上产生的金属层系统中的AD，例如在整块硅晶片的单分件上形成的APD。行业需求促使承载PAIC的半导体管芯(以下简称“PAIC管芯”)的持续小型化，这部分归因于依靠增加RF信号的空间分集的大规模多输入多输出(MIMO)系统和小型小区波束成形蜂窝技术例如向5G蜂窝网络的信号增强处理量的发展。由于PAIC管芯的平面尺寸(宽度和长度)减小的同时集成到许多PAIC管芯拓扑结构中的ESD保护结构的数目在增加，因此专用于容纳ESD保护结构的可用IC占据面积的比例也有所增加。因此，在许多当前PAIC管芯拓扑结构中，特别是在为小型小区较低功率应用设计的PAIC管芯拓扑结构的情况下，ESD保护结构现已变得不合乎空间要求。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种集成电路，包括：

半导体衬底，其具有主面；

金属层系统，其包括：

电介质材料主体；和

位于所述电介质材料主体中的多个图案化金属层，所述多个图案化金属层包括接触所述半导体衬底的所述主面的第一图案化金

属层；以及

竖直集成电容器-雪崩二极管(AD)结构，其形成于所述金属层系统中，所述竖直集成电容器-AD结构包括：

第一AD，其至少部分地由所述第一图案化金属层的图案化部分形成；和

第一金属-绝缘体-金属(MIM)电容器，其形成于所述金属层系统中，并且沿与所述半导体衬底的所述主面正交的竖直轴线至少部分地与所述第一AD重叠。

根据一个或多个实施例，在沿所述竖直轴线截取的情况下，所述第一AD的至少大部分在表面积上与所述第一MIM电容器竖直重叠。

根据一个或多个实施例，还包括功率放大器晶体管，所述功率放大器晶体管形成于所述半导体衬底上并且电耦合到所述竖直集成电容器-AD结构。

根据一个或多个实施例，所述功率放大器晶体管包括具有栅极端的场效应晶体管(FET)；