专利名称：一种处理二极管的方法和二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种处理二极管的方法和二极管。
背景技术：
在集成电路设计中，常常设计一个PN结形成的二极管作为电路输入端和输出端(In/Out)的ESD(Electro-Static discharge,静电放电)的保护结构。该结构是利用二极管的正向导通和反向截止的特性，例如在发生瞬间静电放电的时候，二极管正向导通，并将高压大电流释放到接地端，从而避免ESD产生的大电流进入的电路内部，烧毁器件；当没有发生静电放电的时候，该二极管需要反向截止，并且要求反向漏电要足够的小，以保证电
路的输入输出信号正常的工作。因此，如何使得在处理二极管的过程中，尽可能地减小反向漏电量，从而整体提高了二极管的性能，是业界一直努力想要解决的一个问题。
发明内容
本发明实施例提供的一种处理二极管的方法和二极管，用以降低二极管的反向漏电量，从而提高了二极管的整体性能。本发明实施例提供的一种处理二极管的方法，包括在包含第一杂质的衬底上形成场氧化区、有源区和过渡区；其中，所述场氧化区和有源区之间为过渡区；沉积多晶硅后，通过刻蚀工艺在所述有源区内形成栅极层，以及形成覆盖所述过渡区的阻挡层；进行第二杂质注入形成二极管。较佳的，所述第一杂质为磷P时，第二杂质为硼B ;所述第二杂质为硼B时，第二杂质为磷P。较佳的，所述在包含第一杂质的衬底上形成场氧化区、有源区和过渡区，包括在所述包含第一杂质的衬底上进行场氧化，形成第一层氧化膜；沉积氮化硅后，刻蚀形成沉积氮化硅区域和未氮化硅沉积区，再次进行场氧化，在未沉积氮化硅的区域形成第二层氧化膜；所述未沉积氮化硅的区域经过再次场氧化后，形成场氧化区；所述沉积氮化硅的区域，形成有源区；所述沉积氮化硅的区域的边缘形成过渡区。较佳的，所述场氧化区的氧化膜厚度大于所述过渡区的氧化膜厚度；所述过渡区的氧化膜厚度大于所述有源区的氧化膜厚度。较佳的，所述沉积多晶硅之前还包括去除所述氮化硅。较佳的，所述通过刻蚀工艺在所述有源区内形成栅极层，包括按照预置的二极管版图，通过刻蚀工艺在所述有源区内形成栅极层，所述栅极层包括一个栅极或一个以上相分离的栅极。较佳的，所述形成覆盖所述过渡区的阻挡层，包括通过刻蚀工艺，保留所述过渡区上表面覆盖的多晶硅，形成阻挡层；所述阻挡层用于阻挡所述第二杂质的注入。较佳的，所述进行第二杂质注入形成二极管，包括对所述衬底进行第二杂质注入，所述第二杂质注入到除所述场氧化区、栅极层和阻挡层之外的区域。 本发明实施例提供的一种二极管，使用上述方法制作。本发明实施例提供了一种处理二极管的方法和二极管，该方法用于在包含第一杂质的衬底上形成场氧化区、有源区和过渡区；其中，所述场氧化区和有源区之间为过渡区；沉积多晶硅后，通过刻蚀工艺在所述有源区内形成栅极层，以及形成覆盖所述过渡区的阻挡层；进行第二杂质注入形成二极管。使用本发明实施例提供的处理二极管的方法和二极管，在过渡区上覆盖阻挡层后再注入第二杂质，使得该第二杂质无法进行过渡区对应的衬 底内，由此形成的二极管极其接近理想状态的PN结，从而整体提高了二极管的性能，降低了反向漏电流。
图I为静电放电保护二极管的等效电路图；图2为本发明实施例中处理二极管的方法流程示意图；图3a-图3f为本发明实施例中处理二极管的流程示意图；图4为现有技术中处理二极管的示意图；图5为PN-N+型二极管结构示意图；图6为本发明实施例中PN+型二极管结构示意图。
具体实施例方式下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。多数电路设计时，会使用二极管作为电路的输入端、输出端的静电放电保护结构。如图I所示，为静电放电保护二极管的等效电路图，电路输入端和内部电路的连接处，在器件内部工作电压VDD和接地端电压VSS之间串联两个二极管。设靠近VDD侧的二极管为第一二极管，靠近VSS侧的二极管为第二二极管，当电路输入端输入正向的静电流(例如电压大于VDD电压加0.7伏)时，该结构中第一二极管实现正向导通，将电流从VDD端泄放出去，避免了该电流流到内部电路；同样当电路输入端输入负向的静电电流时(例如电压小于VSS电压减O. 7伏)，该结构中第二二极管实现正向导通，将电流从VSS端泄放出去，避免了该电流流到内部电路。当电路输入压输入正常电压信号(例如VSS-07V <输入电压Vin < VDD+0. 7V)时，该结构中的两个二极管都处于反向截止状态，此时需要二极管的反向漏电流需要足够的小，以保证输入信号不会因为该漏电流的影响，而发生失真并使内部电路不能识别，从而导致输入错误。所以在正常工作状况下，保护二极管的反向漏电流越小越好。 使用本发明实施例提供的处理二极管的方法，可以降低二极管的反向漏电流，具体过程如图2所示，包括以下步骤步骤201、在包含第一杂质的衬底上形成场氧化区、有源区和过渡区；其中，场氧化区和有源区之间为过渡区；具体的，在包含第一杂质的衬底上进行场氧化，形成第一层氧化膜；沉积氮化硅，经过光刻定义和干法刻 蚀等工艺后，形成沉积氮化硅区域和未氮化硅沉积区，再次进行场氧化，在未沉积氮化硅的区域形成第二层氧化膜。覆盖了氮化硅的区域不具备产生氧化的条件，因此无法产生氧化层。那么，未沉积氮化硅的区域经过再次场氧化后，形成场氧化区；沉积氮化硅的区域，形成有源区。但是，在该沉积氮化硅区域的边缘，还可以接触到空气，会产生部分氧化的现象，由此出现一个过渡区域，该过渡区域中的氧化层厚度，在场氧化区到有源区的方向，逐渐变小，即沉积氮化硅的区域的边缘形成过渡区。该场氧化区的氧化膜厚度大于过渡区的氧化膜厚度；过渡区的氧化膜厚度大于有源区的氧化膜厚度。步骤202、沉积多晶硅后，通过刻蚀工艺在有源区内形成栅极层，以及形成覆盖过渡区的阻挡层；具体的，去除上述氮化硅后，沉积多晶硅，然后按照预置的二极管版图，通过刻蚀工艺在有源区内形成栅极层，该栅极层包括一个栅极或一个以上相分离的栅极。同时，通过刻蚀工艺，保留过渡区上表面覆盖的多晶硅，形成阻挡层；该阻挡层用于阻挡第二杂质的注入。步骤203、进行第二杂质注入形成二极管。具体的，经过步骤201、202后，对上述衬底进行第二杂质注入，由于该第二杂质无法通过场氧化区、栅极层和阻挡层进入衬底，所以第二杂质只能注入到除场氧化区、栅极层和阻挡层之外的区域。上述第一杂质为磷P时，第二杂质为硼B ;上述第二杂质为硼B时，第二杂质为磷P。通过上述描述可知，使用本发明实施例提供的处理二极管的方法，通过在过渡区上覆盖阻挡层后再注入第二杂质，使得该第二杂质无法进行过渡区对应的衬底内，由此形成的二极管极其接近理想状态的PN结，从而整体提高了二极管的性能，降低了反向漏电流。以衬底为P的二极管为例，对本发明实施例提供的处理二极管的方法进行详细说明，如图3a所示，在P型衬底I上进行场氧化，形成第一层氧化膜2 ;如图3b所示，在形成的第一层氧化膜2上沉积氮化硅3，该氮化硅3沉积的区域对应二极管版图中的有源区；如图3c所示，再次进行场氧化，在未沉积氮化硅3的区域形成第二层氧化膜4。覆盖了氮化硅3的区域不具备产生氧化的条件，因此无法产生氧化层。那么，未沉积氮化硅3的区域经过再次场氧化后，形成场氧化区5 ;沉积氮化硅3的区域，形成有源区6。但是，在该沉积氮化硅3区域的边缘，还可以接触到空气，会产生部分氧化的现象，由此出现一个过渡区域7，即沉积氮化硅3的区域的边缘形成过渡区7，该过渡区域7中的氧化层厚度，在场氧化区5到有源区6的方向，逐渐变小，即该场氧化区5的氧化膜厚度大于过渡区7的氧化膜厚度；过渡区7的氧化膜厚度大于有源区6的氧化膜厚度。如图3d所示，去除上述氮化硅3后，沉积多晶娃8。目前，沉积多晶硅8后，按照预置的二极管版图，通过刻蚀工艺在有源区6内形成栅极层9，如图4所示，在P型的衬底上的虚线框内形成N型杂质注入区。由于N型杂质无法通过栅极层9，使得该栅极层9覆盖的衬底I没有N型杂质注入。N型杂质也无法通过场氧化区5，使得该场氧化区5覆盖的衬底I没有N型杂质注入。但是，过渡区7的氧化层的厚度是从有源区6到场氧化区5逐渐增加的，不能完成阻挡N型杂质的注入，仍然有一定浓度的N型杂质注入到衬底I内，只是N型杂质浓度相对于有源区6对应的衬底I中的N型杂质浓度小，可以将该过渡区7被定义为N-区，如图5所示，这样形成的PN结为PIN 二极管即PN-N+型，相对于理想的PN+ 二极管结构，其反向漏电流较大。本发明实施例提供的方法，在沉积多晶硅8后，如图3e所示，按照预置的二极管版图，通过刻蚀工艺在有源区6内形成栅极层9，该栅极层9包括一个栅极或一个以上相分离的栅极。同时，通过刻蚀工艺，保留过渡区7上表面覆盖的多晶硅，形成阻挡层10 ;该阻挡层10用于阻挡N杂质的注入。如图3f所示，进行N型杂质注入，将其注入到除场氧化区5、栅极层9和阻挡层10之外的区域。由于在过渡区7上覆盖了阻挡层10，使得杂质无法进入该过渡区7对应的衬底I中。如图6所示，这样形成的PN结为理想的PN+型二极管结构，反向漏电流较小。通过上述描述可知，使用本发明实施例提供的处理二极管的方法，通过在过渡区上覆盖阻挡层后再注入第二杂质，使得该第二杂质无法进行过渡区对应的衬底内，由此形 成的二极管极其接近理想状态的PN结，从而整体提高了二极管的性能，降低了反向漏电流。基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种二极管，该二极管使用本发明实施例提供的方法制作，具体实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。通过上述的描述可知，使用本发明实施例提供的处理二极管的方法和二极管，通过在过渡区上覆盖阻挡层后再注入第二杂质，使得该第二杂质无法进行过渡区对应的衬底内，由此形成的二极管极其接近理想状态的PN结，从而整体提高了二极管的性能，降低了反向漏电流。本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改 和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种处理二极管的方法，其特征在于，该方法包括 在包含第一杂质的衬底上形成场氧化区、有源区和过渡区；其中，所述场氧化区和有源区之间为过渡区； 沉积多晶硅后，通过刻蚀工艺在所述有源区内形成栅极层，以及形成覆盖所述过渡区的阻挡层； 进行第二杂质注入形成二极管。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述第一杂质为磷P时，第二杂质为硼B;所述第二杂质为硼B时，第二杂质为磷P。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述在包含第一杂质的衬底上形成场氧化区、有源区和过渡区，包括 在所述包含第一杂质的衬底上进行场氧化，形成第一层氧化膜； 沉积氮化硅后，刻蚀形成沉积氮化硅区域和未氮化硅沉积区，再次进行场氧化，在未沉积氮化硅的区域形成第二层氧化膜； 所述未沉积氮化硅的区域经过再次场氧化后，形成场氧化区； 所述沉积氮化硅的区域，形成有源区； 所述沉积氮化硅的区域的边缘形成过渡区。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述场氧化区的氧化膜厚度大于所述过渡区的氧化膜厚度；所述过渡区的氧化膜厚度大于所述有源区的氧化膜厚度。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述沉积多晶硅之前还包括去除所述氮化硅。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述通过刻蚀工艺在所述有源区内形成栅极层，包括按照预置的二极管版图，通过刻蚀工艺在所述有源区内形成栅极层，所述栅极层包括一个栅极或一个以上相分离的栅极。
7.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述形成覆盖所述过渡区的阻挡层，包括通过刻蚀工艺，保留所述过渡区上表面覆盖的多晶硅，形成阻挡层；所述阻挡层用于阻挡所述第二杂质的注入。
8.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述进行第二杂质注入形成二极管，包括对所述衬底进行第二杂质注入，所述第二杂质注入到除所述场氧化区、栅极层和阻挡层之外的区域。
9.一种二极管，其特征在于，使用权利要求1-8中任一项所述方法制作。
全文摘要
本发明实施例涉及半导体技术领域，特别涉及处理二极管的方法和二极管，该方法用于在包含第一杂质的衬底上形成场氧化区、有源区和过渡区；其中，所述场氧化区和有源区之间为过渡区；沉积多晶硅后，通过刻蚀工艺在所述有源区内形成栅极层，以及形成覆盖所述过渡区的阻挡层；进行第二杂质注入形成二极管。使用本发明实施例提供的处理二极管的方法和二极管，在过渡区上覆盖阻挡层后再注入第二杂质，使得该第二杂质无法进行过渡区对应的衬底内，由此形成的二极管极其接近理想状态的PN结，从而整体提高了二极管的性能，降低了反向漏电流。
文档编号H01L29/861GK102867746SQ20111018727
公开日2013年1月9日 申请日期2011年7月5日 优先权日2011年7月5日
发明者叶文正, 赵宇 申请人:北大方正集团有限公司, 深圳方正微电子有限公司