一種處理二極體的方法和二極體的製作方法

2023-06-12 17:53:01 1

專利名稱：一種處理二極體的方法和二極體的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種處理二極體的方法和二極體。
背景技術：
在集成電路設計中，常常設計一個PN結形成的二極體作為電路輸入端和輸出端(In/Out)的ESD(Electro-Static discharge,靜電放電)的保護結構。該結構是利用二極體的正嚮導通和反向截止的特性，例如在發生瞬間靜電放電的時候，二極體正嚮導通，並將高壓大電流釋放到接地端，從而避免ESD產生的大電流進入的電路內部，燒毀器件；當沒有發生靜電放電的時候，該二極體需要反向截止，並且要求反向漏電要足夠的小，以保證電
路的輸入輸出信號正常的工作。因此，如何使得在處理二極體的過程中，儘可能地減小反向漏電量，從而整體提高了二極體的性能，是業界一直努力想要解決的一個問題。

發明內容
本發明實施例提供的一種處理二極體的方法和二極體，用以降低二極體的反向漏電量，從而提高了二極體的整體性能。本發明實施例提供的一種處理二極體的方法，包括在包含第一雜質的襯底上形成場氧化區、有源區和過渡區；其中，所述場氧化區和有源區之間為過渡區；沉積多晶矽後，通過刻蝕工藝在所述有源區內形成柵極層，以及形成覆蓋所述過渡區的阻擋層；進行第二雜質注入形成二極體。較佳的，所述第一雜質為磷P時，第二雜質為硼B ;所述第二雜質為硼B時，第二雜質為磷P。較佳的，所述在包含第一雜質的襯底上形成場氧化區、有源區和過渡區，包括在所述包含第一雜質的襯底上進行場氧化，形成第一層氧化膜；沉積氮化矽後，刻蝕形成沉積氮化矽區域和未氮化矽沉積區，再次進行場氧化，在未沉積氮化矽的區域形成第二層氧化膜；所述未沉積氮化矽的區域經過再次場氧化後，形成場氧化區；所述沉積氮化矽的區域，形成有源區；所述沉積氮化矽的區域的邊緣形成過渡區。較佳的，所述場氧化區的氧化膜厚度大於所述過渡區的氧化膜厚度；所述過渡區的氧化膜厚度大於所述有源區的氧化膜厚度。較佳的，所述沉積多晶矽之前還包括去除所述氮化矽。較佳的，所述通過刻蝕工藝在所述有源區內形成柵極層，包括按照預置的二極體版圖，通過刻蝕工藝在所述有源區內形成柵極層，所述柵極層包括一個柵極或一個以上相分離的柵極。較佳的，所述形成覆蓋所述過渡區的阻擋層，包括通過刻蝕工藝，保留所述過渡區上表面覆蓋的多晶矽，形成阻擋層；所述阻擋層用於阻擋所述第二雜質的注入。較佳的，所述進行第二雜質注入形成二極體，包括對所述襯底進行第二雜質注入，所述第二雜質注入到除所述場氧化區、柵極層和阻擋層之外的區域。 本發明實施例提供的一種二極體，使用上述方法製作。本發明實施例提供了一種處理二極體的方法和二極體，該方法用於在包含第一雜質的襯底上形成場氧化區、有源區和過渡區；其中，所述場氧化區和有源區之間為過渡區；沉積多晶矽後，通過刻蝕工藝在所述有源區內形成柵極層，以及形成覆蓋所述過渡區的阻擋層；進行第二雜質注入形成二極體。使用本發明實施例提供的處理二極體的方法和二極體，在過渡區上覆蓋阻擋層後再注入第二雜質，使得該第二雜質無法進行過渡區對應的襯 底內，由此形成的二極體極其接近理想狀態的PN結，從而整體提高了二極體的性能，降低了反向漏電流。


圖I為靜電放電保護二極體的等效電路圖；圖2為本發明實施例中處理二極體的方法流程示意圖；圖3a-圖3f為本發明實施例中處理二極體的流程示意圖；圖4為現有技術中處理二極體的示意圖；圖5為PN-N+型二極體結構示意圖；圖6為本發明實施例中PN+型二極體結構示意圖。
具體實施例方式下面結合說明書附圖對本發明實施例作進一步詳細描述。多數電路設計時，會使用二極體作為電路的輸入端、輸出端的靜電放電保護結構。如圖I所示，為靜電放電保護二極體的等效電路圖，電路輸入端和內部電路的連接處，在器件內部工作電壓VDD和接地端電壓VSS之間串聯兩個二極體。設靠近VDD側的二極體為第一二極體，靠近VSS側的二極體為第二二極體，當電路輸入端輸入正向的靜電流(例如電壓大於VDD電壓加0.7伏)時，該結構中第一二極體實現正嚮導通，將電流從VDD端洩放出去，避免了該電流流到內部電路；同樣當電路輸入端輸入負向的靜電電流時(例如電壓小於VSS電壓減O. 7伏)，該結構中第二二極體實現正嚮導通，將電流從VSS端洩放出去，避免了該電流流到內部電路。當電路輸入壓輸入正常電壓信號(例如VSS-07V <輸入電壓Vin < VDD+0. 7V)時，該結構中的兩個二極體都處於反向截止狀態，此時需要二極體的反向漏電流需要足夠的小，以保證輸入信號不會因為該漏電流的影響，而發生失真並使內部電路不能識別，從而導致輸入錯誤。所以在正常工作狀況下，保護二極體的反向漏電流越小越好。 使用本發明實施例提供的處理二極體的方法，可以降低二極體的反向漏電流，具體過程如圖2所示，包括以下步驟步驟201、在包含第一雜質的襯底上形成場氧化區、有源區和過渡區；其中，場氧化區和有源區之間為過渡區；具體的，在包含第一雜質的襯底上進行場氧化，形成第一層氧化膜；沉積氮化矽，經過光刻定義和幹法刻 蝕等工藝後，形成沉積氮化矽區域和未氮化矽沉積區，再次進行場氧化，在未沉積氮化矽的區域形成第二層氧化膜。覆蓋了氮化矽的區域不具備產生氧化的條件，因此無法產生氧化層。那麼，未沉積氮化矽的區域經過再次場氧化後，形成場氧化區；沉積氮化矽的區域，形成有源區。但是，在該沉積氮化矽區域的邊緣，還可以接觸到空氣，會產生部分氧化的現象，由此出現一個過渡區域，該過渡區域中的氧化層厚度，在場氧化區到有源區的方向，逐漸變小，即沉積氮化矽的區域的邊緣形成過渡區。該場氧化區的氧化膜厚度大於過渡區的氧化膜厚度；過渡區的氧化膜厚度大於有源區的氧化膜厚度。步驟202、沉積多晶矽後，通過刻蝕工藝在有源區內形成柵極層，以及形成覆蓋過渡區的阻擋層；具體的，去除上述氮化矽後，沉積多晶矽，然後按照預置的二極體版圖，通過刻蝕工藝在有源區內形成柵極層，該柵極層包括一個柵極或一個以上相分離的柵極。同時，通過刻蝕工藝，保留過渡區上表面覆蓋的多晶矽，形成阻擋層；該阻擋層用於阻擋第二雜質的注入。步驟203、進行第二雜質注入形成二極體。具體的，經過步驟201、202後，對上述襯底進行第二雜質注入，由於該第二雜質無法通過場氧化區、柵極層和阻擋層進入襯底，所以第二雜質只能注入到除場氧化區、柵極層和阻擋層之外的區域。上述第一雜質為磷P時，第二雜質為硼B ;上述第二雜質為硼B時，第二雜質為磷P。通過上述描述可知，使用本發明實施例提供的處理二極體的方法，通過在過渡區上覆蓋阻擋層後再注入第二雜質，使得該第二雜質無法進行過渡區對應的襯底內，由此形成的二極體極其接近理想狀態的PN結，從而整體提高了二極體的性能，降低了反向漏電流。以襯底為P的二極體為例，對本發明實施例提供的處理二極體的方法進行詳細說明，如圖3a所示，在P型襯底I上進行場氧化，形成第一層氧化膜2 ;如圖3b所示，在形成的第一層氧化膜2上沉積氮化矽3，該氮化矽3沉積的區域對應二極體版圖中的有源區；如圖3c所示，再次進行場氧化，在未沉積氮化矽3的區域形成第二層氧化膜4。覆蓋了氮化矽3的區域不具備產生氧化的條件，因此無法產生氧化層。那麼，未沉積氮化矽3的區域經過再次場氧化後，形成場氧化區5 ;沉積氮化矽3的區域，形成有源區6。但是，在該沉積氮化矽3區域的邊緣，還可以接觸到空氣，會產生部分氧化的現象，由此出現一個過渡區域7，即沉積氮化矽3的區域的邊緣形成過渡區7，該過渡區域7中的氧化層厚度，在場氧化區5到有源區6的方向，逐漸變小，即該場氧化區5的氧化膜厚度大於過渡區7的氧化膜厚度；過渡區7的氧化膜厚度大於有源區6的氧化膜厚度。如圖3d所示，去除上述氮化矽3後，沉積多晶娃8。目前，沉積多晶矽8後，按照預置的二極體版圖，通過刻蝕工藝在有源區6內形成柵極層9，如圖4所示，在P型的襯底上的虛線框內形成N型雜質注入區。由於N型雜質無法通過柵極層9，使得該柵極層9覆蓋的襯底I沒有N型雜質注入。N型雜質也無法通過場氧化區5，使得該場氧化區5覆蓋的襯底I沒有N型雜質注入。但是，過渡區7的氧化層的厚度是從有源區6到場氧化區5逐漸增加的，不能完成阻擋N型雜質的注入，仍然有一定濃度的N型雜質注入到襯底I內，只是N型雜質濃度相對於有源區6對應的襯底I中的N型雜質濃度小，可以將該過渡區7被定義為N-區，如圖5所示，這樣形成的PN結為PIN 二極體即PN-N+型，相對於理想的PN+ 二極體結構，其反向漏電流較大。本發明實施例提供的方法，在沉積多晶矽8後，如圖3e所示，按照預置的二極體版圖，通過刻蝕工藝在有源區6內形成柵極層9，該柵極層9包括一個柵極或一個以上相分離的柵極。同時，通過刻蝕工藝，保留過渡區7上表面覆蓋的多晶矽，形成阻擋層10 ;該阻擋層10用於阻擋N雜質的注入。如圖3f所示，進行N型雜質注入，將其注入到除場氧化區5、柵極層9和阻擋層10之外的區域。由於在過渡區7上覆蓋了阻擋層10，使得雜質無法進入該過渡區7對應的襯底I中。如圖6所示，這樣形成的PN結為理想的PN+型二極體結構，反向漏電流較小。通過上述描述可知，使用本發明實施例提供的處理二極體的方法，通過在過渡區上覆蓋阻擋層後再注入第二雜質，使得該第二雜質無法進行過渡區對應的襯底內，由此形 成的二極體極其接近理想狀態的PN結，從而整體提高了二極體的性能，降低了反向漏電流。基於同一發明構思，本發明實施例中還提供了一種二極體，該二極體使用本發明實施例提供的方法製作，具體實施可以參見方法的實施，重複之處不再贅述。通過上述的描述可知，使用本發明實施例提供的處理二極體的方法和二極體，通過在過渡區上覆蓋阻擋層後再注入第二雜質，使得該第二雜質無法進行過渡區對應的襯底內，由此形成的二極體極其接近理想狀態的PN結，從而整體提高了二極體的性能，降低了反向漏電流。本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或電腦程式產品。因此，本發明可採用完全硬體實施例、完全軟體實施例、或結合軟體和硬體方面的實施例的形式。而且，本發明可採用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限於磁碟存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的電腦程式產品的形式。本發明是參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、和電腦程式產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由電腦程式指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些電腦程式指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。這些電腦程式指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的製造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。這些電腦程式指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。儘管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明範圍的所有變更和修改。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改 和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種處理二極體的方法，其特徵在於，該方法包括 在包含第一雜質的襯底上形成場氧化區、有源區和過渡區；其中，所述場氧化區和有源區之間為過渡區； 沉積多晶矽後，通過刻蝕工藝在所述有源區內形成柵極層，以及形成覆蓋所述過渡區的阻擋層； 進行第二雜質注入形成二極體。
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述第一雜質為磷P時，第二雜質為硼B;所述第二雜質為硼B時，第二雜質為磷P。
3.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述在包含第一雜質的襯底上形成場氧化區、有源區和過渡區，包括 在所述包含第一雜質的襯底上進行場氧化，形成第一層氧化膜； 沉積氮化矽後，刻蝕形成沉積氮化矽區域和未氮化矽沉積區，再次進行場氧化，在未沉積氮化矽的區域形成第二層氧化膜； 所述未沉積氮化矽的區域經過再次場氧化後，形成場氧化區； 所述沉積氮化矽的區域，形成有源區； 所述沉積氮化矽的區域的邊緣形成過渡區。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述場氧化區的氧化膜厚度大於所述過渡區的氧化膜厚度；所述過渡區的氧化膜厚度大於所述有源區的氧化膜厚度。
5.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述沉積多晶矽之前還包括去除所述氮化矽。
6.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述通過刻蝕工藝在所述有源區內形成柵極層，包括按照預置的二極體版圖，通過刻蝕工藝在所述有源區內形成柵極層，所述柵極層包括一個柵極或一個以上相分離的柵極。
7.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述形成覆蓋所述過渡區的阻擋層，包括通過刻蝕工藝，保留所述過渡區上表面覆蓋的多晶矽，形成阻擋層；所述阻擋層用於阻擋所述第二雜質的注入。
8.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述進行第二雜質注入形成二極體，包括對所述襯底進行第二雜質注入，所述第二雜質注入到除所述場氧化區、柵極層和阻擋層之外的區域。
9.一種二極體，其特徵在於，使用權利要求1-8中任一項所述方法製作。
全文摘要
本發明實施例涉及半導體技術領域，特別涉及處理二極體的方法和二極體，該方法用於在包含第一雜質的襯底上形成場氧化區、有源區和過渡區；其中，所述場氧化區和有源區之間為過渡區；沉積多晶矽後，通過刻蝕工藝在所述有源區內形成柵極層，以及形成覆蓋所述過渡區的阻擋層；進行第二雜質注入形成二極體。使用本發明實施例提供的處理二極體的方法和二極體，在過渡區上覆蓋阻擋層後再注入第二雜質，使得該第二雜質無法進行過渡區對應的襯底內，由此形成的二極體極其接近理想狀態的PN結，從而整體提高了二極體的性能，降低了反向漏電流。
文檔編號H01L29/861GK102867746SQ20111018727
公開日2013年1月9日 申請日期2011年7月5日 優先權日2011年7月5日
發明者葉文正, 趙宇 申請人:北大方正集團有限公司, 深圳方正微電子有限公司