二极管及其制造方法与流程

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种二极管。本发明还涉及一种二极管的制造方法。

背景技术：

二极管是由n型区和p型区相接触形成，在n型区和p型区横向接触的二极管中，需要采用图形化工艺在选定的区域中形成n型区和p型区。现有方法中，为了形成二极管的掺杂区即n型区和p型区的图形结构，需要采用选择性离子注入加全面退火激活工艺形成。其中，选择性离子注入需要采用光刻工艺将掺杂区的形成区域打开，之后再进行离子注入。全面退火激活则采用热退火。

如图1a至图1c所示，是现有二极管的制造方法各步骤中的器件结构图；现有二极管的制造方法中形成图形化的掺杂区的步骤包括：

如图1a所示，采用光刻工艺在半导体衬底如硅衬底101的表面形成光刻胶102的图形结构，光刻胶102的图形将p型区104a的形成区域打开以及将p型区104a的形成区域外覆盖。

之后进行如标记103所示的选择性离子注入工艺在p型区104a的形成区域中形成p型注入层104。

如图1b所示，采用光刻工艺在半导体衬底101的表面形成光刻胶105的图形结构，光刻胶105的图形将n型区107a的形成区域打开以及将n型区107a的形成区域外覆盖。

之后进行如标记106所示的选择性离子注入工艺在n型区107a的形成区域中形成n型注入层107。

如图1c所示，进行全面热退火工艺对p型注入层104和n型注入层107进行激活形成p型区104a和n型区107a。

由上可知，现有工艺，注入层104和107需要分别采用光刻工艺形成光刻胶图形进行定义，光刻工艺会带来成本增加，且离子注入工艺的复杂性也会增加。另外，对注入层104和107的全面热退火工艺会使掺杂区即p型区104a和n型区107a产生较大的横向扩散，不利于对p型区104a和n型区107a即二极管的尺寸进行精确控制。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种二极管，能精确控制掺杂区的图形结构尺寸，从而能提高器件性能，还能降低成本。为此，本发明还提供一种二极管的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的二极管由第一导电类型的第一掺杂区和第二导电类型的第二掺杂区横向接触形成。

第二导电类型的第三掺杂区形成在半导体衬底上且所述第三掺杂区覆盖整个所述二极管的形成区域。

在所述第三掺杂区中形成有第一导电类型杂质注入形成的第一注入层。

所述第一掺杂区位于所述第一注入层的选定区域中，所述第一掺杂区中的所述第一注入层的杂质通过选择性退火激活，所述第一掺杂区之外的所述第一注入层的杂质未被退火激活。

所述第一掺杂区中，激活后的所述第一注入层的杂质浓度大于所述第三掺杂区的杂质浓度并形成净掺杂为第一导电类型掺杂的所述第一掺杂区。

所述第二掺杂区的杂质由所述第三掺杂区的杂质和所述第一注入层的未被激活杂质叠加而成，所述第二掺杂区的掺杂类型由所述第三掺杂区的掺杂类型确定。

进一步的改进是，所述第三掺杂区由形成于所述半导体衬底表面的第二导电类型杂质注入形成的第二注入层经过全面退火后形成。

进一步的改进是，所述半导体衬底包括硅衬底。

进一步的改进是，第一导电类型为n型，第二导电类型为p型，所述第一掺杂区为n型区，所述第二掺杂区为p型区；或者，第一导电类型为p型，第二导电类型为n型区，所述第一掺杂区为p型区，所述第二掺杂区为n型区。

进一步的改进是，所述第一掺杂区为n型区以及所述第二掺杂区为p型区时，所述第一注入层的注入杂质包括砷或磷，所述第二注入层的注入杂质包括硼或氟化硼。

进一步的改进是，所述第一掺杂区为p型区以及所述第二掺杂区为n型区时，所述第一注入层的注入杂质包括硼或氟化硼，所述第二注入层的注入杂质包括砷或磷。

进一步的改进是，所述二极管位于所述半导体衬底的正面；或者，所述二极管位于所述半导体衬底的背面。

进一步的改进是，所述选择性退火激活采用选择性激光退火。

为解决上述技术问题，本发明提供的二极管的制造方法中，二极管由第一导电类型的第一掺杂区和第二导电类型的第二掺杂区横向接触形成，采用如下步骤形成：

步骤一、在半导体衬底表面上形成第二导电类型的第三掺杂区，所述第三掺杂区覆盖整个所述二极管的形成区域。

步骤二、进行第一导电类型杂质注入在所述第三掺杂区中形成第一注入层。

步骤三、对所述第一掺杂区的形成区域中的所述第一注入层的杂质进行选择性退火激活形成所述第一掺杂区，所述第一掺杂区的形成区域外的所述第一注入层的杂质未被退火激活。

所述第一掺杂区中，激活后的所述第一注入层的杂质浓度大于所述第三掺杂区的杂质浓度并形成净掺杂为第一导电类型掺杂的所述第一掺杂区。

所述第二掺杂区的杂质由所述第三掺杂区的杂质和所述第一注入层的未被激活杂质叠加而成，所述第二掺杂区的掺杂类型由所述第三掺杂区的掺杂类型确定。

进一步的改进是，步骤一中形成所述第三掺杂区的步骤包括：

在半导体衬底上进行第二导电类型杂质注入形成第二注入层；

对所述第二注入层的杂质进行全面退火激活形成所述第三掺杂区。

进一步的改进是，对所述第二注入层的全面退火为热退火。

进一步的改进是，所述选择性退火激活采用选择性激光退火。

进一步的改进是，步骤三中，在进行所述激光退火之前还包括形成掩膜层的步骤；

所述掩膜层将所述第一掺杂区的形成区域打开以及将所述第一掺杂区的形成区域外覆盖；在所述第一掺杂区的形成区域外，所述掩膜层阻挡激光穿过。

进一步的改进是，所述掩膜层放置在所述半导体衬底表面上的激光入射路径上。

进一步的改进是，所述半导体衬底包括硅衬底。

进一步的改进是，第一导电类型为n型，第二导电类型为p型，所述第一掺杂区为n型区，所述第二掺杂区为p型区；或者，第一导电类型为p型，第二导电类型为n型区，所述第一掺杂区为p型区，所述第二掺杂区为n型区。

进一步的改进是，所述第一掺杂区为n型区以及所述第二掺杂区为p型区时，所述第一注入层的注入杂质包括砷或磷，所述第二注入层的注入杂质包括硼或氟化硼。

进一步的改进是，所述第一掺杂区为p型区以及所述第二掺杂区为n型区时，所述第一注入层的注入杂质包括硼或氟化硼，所述第二注入层的注入杂质包括砷或磷。

进一步的改进是，所述二极管位于所述半导体衬底的正面；或者，所述二极管位于所述半导体衬底的背面。

和现有技术中二极管的n型区和p型区是分别通过选择性注入加全面热退火形成不同，本发明的二极管的第二掺杂区由全面注入和全面退火的第三掺杂区形成，第一掺杂区由对注入到第三掺杂区中的第一注入层进行选择性退火激活形成，所以本发明中对第一掺杂区和第二掺杂区的图形化都不是通过选择性注入实现，而是通过选择性退火激活实现；和现有方法中的全面热退火不同，选择性退火激活如选择性激光退火激活能使杂质产生较小的横向扩散，故本发明能精确控制掺杂区的图形结构尺寸，从而能提高器件性能。

另外，本发明的第一掺杂区对应的离子注入即第一注入层的离子注入和第二掺杂区对应的离子注入即第二注入层的离子注入都能采用全面注入，不需要采用光刻定义离子注入区且对离子注入工艺的要求也会降低，故本发明还具有工艺成本低的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1a-图1c是现有二极管的制造方法各步骤中的器件结构图；

图2是本发明实施例二极管的制造方法的流程图；

图3a-图3e是本发明实施例二极管的制造方法各步骤中的器件结构图。

具体实施方式

本发明实施例二极管：

本发明实施例二极管的结构能结合本发明实施例方法中的图3a-图3e来进行说明，如图3e所示，本发明实施例二极管由第一导电类型的第一掺杂区207和第二导电类型的第二掺杂区208横向接触形成。

如图3b所示，第二导电类型的第三掺杂区202形成在半导体衬底201且所述第三掺杂区202覆盖整个所述二极管的形成区域。如果在所述半导体衬底201的整个表面上都需要形成所述二极管时，则所述第三掺杂区202能采用全面注入工艺实现。

本发明实施例中，如图3a所示，所述第三掺杂区202由形成于所述半导体衬底201表面的第二导电类型杂质注入形成的第二注入层202a经过全面退火后形成。第二导电类型杂质注入如标记203对应的箭头线所示。

如图3c所示，在所述第三掺杂区202中形成有第一导电类型杂质注入形成的第一注入层。图3c中，注入有所述第一注入层的所述第三掺杂区202单独采用标记202b表示。

如图3d所示，所述第一掺杂区207位于所述第一注入层的选定区域中，所述第一掺杂区207中的所述第一注入层的杂质通过选择性退火激活，所述第一掺杂区207之外的所述第一注入层的杂质未被退火激活。较佳为，所述选择性退火激活采用选择性激光退火激活，选择性激光退火如标记206箭头线所示。

所述第一掺杂区207中，激活后的所述第一注入层的杂质浓度大于所述第三掺杂区202的杂质浓度并形成净掺杂为第一导电类型掺杂的所述第一掺杂区207。

所述第二掺杂区208的杂质由所述第三掺杂区202b的杂质和所述第一注入层的未被激活杂质叠加而成，所述第二掺杂区208的掺杂类型由所述第三掺杂区202b的掺杂类型确定。即所述第二掺杂区208中的所述第一注入层的杂质对掺杂类型不会产生影响。

本发明实施例中，所述半导体衬底201包括硅衬底。第一导电类型为n型，第二导电类型为p型，所述第一掺杂区207为n型区，所述第二掺杂区208为p型区；或者，第一导电类型为p型，第二导电类型为n型区，所述第一掺杂区207为p型区，所述第二掺杂区208为n型区。

所述第一掺杂区207为n型区以及所述第二掺杂区208为p型区时，所述第一注入层的注入杂质包括砷或磷，所述第二注入层202a的注入杂质包括硼或氟化硼。

所述第一掺杂区207为p型区以及所述第二掺杂区208为n型区时，所述第一注入层的注入杂质包括硼或氟化硼，所述第二注入层202a的注入杂质包括砷或磷。

所述二极管位于所述半导体衬底201的正面；或者，所述二极管位于所述半导体衬底201的背面。

和现有技术中二极管的n型区和p型区是分别通过选择性注入加全面热退火形成不同，本发明实施例的二极管的第二掺杂区208由全面注入和全面退火的第三掺杂区202形成，第一掺杂区207由对全面注入到第三掺杂区202中的第一注入层进行选择性退火激活形成，所以本发明实施例中对第一掺杂区207和第二掺杂区208的图形化都不是通过选择性注入实现，而是通过选择性激光退火实现；和现有方法中的全面热退火不同，选择性激光退火能杂质产生较小的横向扩散，故本发明实施例能精确控制掺杂区的图形结构尺寸，从而能提高器件性能。

另外，本发明实施例的第一掺杂区207对应的离子注入即第一注入层的离子注入和第二掺杂区208对应的离子注入即第二注入层202a的离子注入都采用全面注入，不需要采用光刻定义离子注入区且对离子注入工艺的要求也会降低，故本发明实施例还具有工艺成本低的优点。

本发明实施例二极管的制造方法：

如图2所示，是本发明实施例二极管的制造方法的流程图；如图3a至图3e所示，是本发明实施例二极管的制造方法各步骤中的器件结构图；本发明实施例二极管的制造方法中，二极管由第一导电类型的第一掺杂区207和第二导电类型的第二掺杂区208横向接触形成，采用如下步骤形成：

步骤一、在半导体衬底201表面上形成第二导电类型的第三掺杂区202。所述第三掺杂区202覆盖整个所述二极管的形成区域。

本发明实施例方法中，形成所述第三掺杂区202的步骤包括：

如图3a所示，在半导体衬底201上进行第二导电类型杂质注入形成第二注入层202a。第二导电类型杂质注入如标记203对应的箭头线所示。所述第二注入层202a的第二导电类型杂质注入区域仅需覆盖所述二极管的形成区域即可，如果在所述半导体衬底201的整个表面上都需要形成所述二极管时，则所述第三掺杂区202能采用全面注入工艺实现。

如图3b所示，对所述第二注入层202a的杂质进行全面退火激活形成所述第三掺杂区202。较佳选择为，对所述第二注入层202a的全面退火为热退火。

步骤二、如图3c所示，进行第一导电类型杂质注入在所述第三掺杂区202中形成第一注入层。第一导电类型杂质注入如标记204对应的箭头线所示。注入了所述第一注入层之后的所述第三掺杂区单独采用标记202b表示，也即在标记202b对应的所述第三掺杂区中除了激活的第二导电类型杂质外，还包括有未激活的第一导电类型杂质。

步骤三、如图3d所示，对所述第一掺杂区207的形成区域中的所述第一注入层的杂质进行选择性退火激活形成所述第一掺杂区207，所述第一掺杂区207的形成区域外的所述第一注入层的杂质未被退火激活。较佳为，所述选择性退火激活采用选择性激光退火激活。

本发明实施例方法中，在进行所述选择性激光退火激活之前还包括形成掩膜层205的步骤。

所述掩膜层205将所述第一掺杂区207的形成区域打开以及将所述第一掺杂区207的形成区域外覆盖；在所述第一掺杂区207的形成区域外，所述掩膜层205阻挡激光穿过。

所述掩膜层205放置在所述半导体衬底201表面上的激光入射路径上。

所述第一掺杂区207中，激活后的所述第一注入层的杂质浓度大于所述第三掺杂区202的杂质浓度并形成净掺杂为第一导电类型掺杂的所述第一掺杂区207。可以看出，本发明实施例方法中，进行所述第一掺杂区207的图形化是并不需要采用形成于所述半导体衬底201表面上的光刻胶进行图形化，而是采用所述掩膜层204即可实现，所述掩膜层204能实现对不需要退火区域进行阻挡即可。

如图3e所示，所述第二掺杂区208的杂质由所述第三掺杂区202的杂质和所述第一注入层的未被激活杂质叠加而成，所述第二掺杂区208的掺杂类型由所述第三掺杂区202的掺杂类型确定。

本发明实施例方法中，所述半导体衬底201包括硅衬底。

第一导电类型为n型，第二导电类型为p型，所述第一掺杂区207为n型区，所述第二掺杂区208为p型区；或者，第一导电类型为p型，第二导电类型为n型区，所述第一掺杂区207为p型区，所述第二掺杂区208为n型区。

所述第一掺杂区207为n型区以及所述第二掺杂区208为p型区时，所述第一注入层的注入杂质包括砷或磷，所述第二注入层202a的注入杂质包括硼或氟化硼。

所述第一掺杂区207为p型区以及所述第二掺杂区208为n型区时，所述第一注入层的注入杂质包括硼或氟化硼，所述第二注入层202a的注入杂质包括砷或磷。

所述二极管位于所述半导体衬底201的正面；或者，所述二极管位于所述半导体衬底201的背面。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。