半导体结构的形成方法和半导体结构的制作方法_2

文档序号:9689129阅读:来源:国知局
0052]在第三阱区上形成第四阱区,所述第三阱区类型与第四阱区类型不同;
[0053]在所述二极管区的半导体衬底上形成至少一个第三栅极结构;
[0054]在所述晶体管区的半导体衬底上形成至少一个第四栅极结构;
[0055]以第三栅极结构为掩膜,对第三栅极结构两侧的二极管区的半导体衬底进行第三halo离子注入和第三LDD离子注入,或者进行第三halo离子注入和第三源漏离子注入,或者进行第三halo离子注入、第三LDD离子注入和第三源漏离子注入。
[0056]以第四栅极结构为掩膜,对第四栅极结构两侧的晶体管区的半导体衬底内进行第四源漏离子注入,形成所述晶体管的源极和漏极。
[0057]可选的,以第四栅极结构为掩膜,对第四栅极结构两侧的第四鳍部进行第四源漏离子注入的步骤之前,还包括,以所述第四栅极结构为掩膜,对第四栅极结构两侧的第四鳍部进行第四LDD离子注入和第四halo离子注入中的至少一个,所述第四LDD离子注入与第三LDD离子注入同时进行,所述第四halo离子注入与所述第三halo离子注入同时进行。
[0058]可选的,所述第三栅极结构的特征尺寸为10?200nm,所述第四栅极结构顶面面积与所述半导体衬底的顶面面积比为10%?60%。
[0059]与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下优点:
[0060]以第一栅极结构为掩膜,对第一栅极结构两侧的二极管区的半导体衬底进行第一halo离子注入和第一 LDD离子注入,或者进行第一 halo离子注入和第一源漏离子注入,或者进行第一 halo离子注入、第一 LDD离子注入和第一源漏离子注入。形成的第一 halo离子注入区与第一 LDD离子注入区、或者形成第一 halo离子注入区和第一源漏离子注入区,或者形成第一 halo离子注入区、第一 LDD离子注入区和第一源漏离子注入区。这样,第一halo离子注入区会与相邻的第一 LDD离子注入区形成PN结,第一 halo离子注入区会与相邻的第一源漏离子注入区形成PN结。在二极管区内就会同时具有多个雪崩晶体管和多个齐纳晶体管。而外界温度升高,雪崩二极管的击穿电压会升高,齐纳晶体管的击穿电压会降低。因此,该多个雪崩晶体管和多个齐纳晶体管共同作用可以使得外界温度对雪崩二极管和齐纳二极管的影响正好相互抵消。也就是说,当外界温度变化时,本发明中的二极管区的二极管对电路的稳压调节结果基本相同,从而使得后续形成的半导体结构的输出电压稳定,波动较小。
[0061]更进一步的,二极管区中的每个雪崩二极管和齐纳二极管都与晶体管区的平面晶体管的制作工艺相兼容,并没有额外工艺区刻意形成二极管区中雪崩二极管和齐纳二极管,因此,大大节省工艺步骤,工艺成本,且提高了制作半导体结构的制作效率。
[0062]本发明还提供另外的一种半导体结构,包括:
[0063]半导体衬底,所述半导体衬底包括二极管区和晶体管区,所述二极管区用于形成二极管,所述晶体管区用于形成晶体管;
[0064]位于所述二极管区、所述晶体管区的半导体衬底内的第三阱区;
[0065]位于第三阱区上的第四阱区,所述第四阱区类型与第三阱区类型不同;
[0066]位于二极管区的半导体衬底上的至少一个第三栅极结构;
[0067]位于晶体管区的半导体衬底上的至少一个第四栅极结构;
[0068]所述第三栅极结构两侧的半导体衬底内具有第三halo离子注入区和第三LDD离子注入区,或者具有第三halo离子注入区和第三源漏离子注入区,或者具有第三halo离子注入区、第三LDD离子注入区和第三源漏离子注入区;
[0069]所述第四栅极结构两侧的晶体管区的半导体衬底内具有所述晶体管的源极和漏极。
[0070]可选的,所述第三栅极结构的特征尺寸为10?200nm,所述第四栅极结构顶面面积与所述半导体衬底的顶面面积比为10%?60%。
[0071]与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下优点:
[0072]采用本发明的半导体结构,由于在二极管区具有至少一个第一 halo离子注入区与第一 LDD离子注入区、或者具有至少一个第一 halo离子注入区和第一源漏离子注入区,或者具有至少一个第一 halo离子注入区、第一 LDD离子注入区和第一源漏离子注入区。这样,第一 halo离子注入区会与相邻的第一 LDD离子注入区形成PN结,第一 halo离子注入区会与相邻的第一源漏离子注入区形成PN结。在二极管区内就会同时具有多个雪崩晶体管和多个齐纳晶体管。而外界温度升高,雪崩二极管的击穿电压会升高,齐纳晶体管的击穿电压会降低。因此,该多个雪崩晶体管和多个齐纳晶体管共同作用可以使得外界温度对雪崩二极管和齐纳二极管的影响正好相互抵消。也就是说,当外界温度变化时,本发明的半导体结构的输出电压稳定,波动较小。
【附图说明】
[0073]图1是现有技术中的具有鳍部的半导体衬底的立体结构示意图;
[0074]图2是图1沿AA方向的结构示意图与沿BB方向的结构示意图的组合图;
[0075]图3是现有技术中的形成栅极结构的半导体衬底的立体结构示意图;
[0076]图4是图3沿AA方向的结构示意图与沿BB方向的结构示意图的组合图;
[0077]图5是沿图3中的AA方向与BB方向形成的半导体结构的剖面结构示意组合图;
[0078]图6是本发明第一实施例中的具有鳍部的半导体衬底的立体结构示意图;
[0079]图7是图6沿CC方向的结构示意图与沿DD方向的结构示意图的组合图;
[0080]图8是本发明中的第一实施例中形成第一栅极结构和第二栅极结构的剖面结构不意;
[0081]图9是图8沿CC方向的结构示意图与沿DD方向的结构示意图的组合图;
[0082]图10和图11是沿图8的CC方向与DD方向形成的半导体结构中各步骤的剖面结构示意组合图;
[0083]图12是在halo离子注入的离子为磷离子时,PMOS晶体管的源/漏结电容随halo离子注入的能量和剂量变化的趋势图;
[0084]图13是在halo离子注入的离子为砷离子时,PMOS晶体管的源/漏结电容随halo离子注入的能量和剂量变化的趋势图;
[0085]图14是halo离子注入的离子为磷离子时所得到的杂质浓度的变化趋势图;
[0086]图15是halo离子注入的离子为砷离子时所得到的杂质浓度的变化趋势图;
[0087]图16是本发明第二实施例中的具有鳍部的半导体衬底的立体结构示意图;
[0088]图17是本发明中的第二实施例中形成第三栅极结构和第四栅极结构的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0089]经过发现和分析,采用现有技术的方法形成的半导体结构的性能比较差的原因为:采用现有技术的方法形成的半导体结构受外界温度影响大。具体如下:
[0090]雪崩二极管的击穿电压会随着外界温度的升高而增大,随着外界温度的降低而减小。现有技术中,包含有N型的鳍式场效应晶体管的电路中只采用雪崩二极管作为钳位二极管。当外界温度变化时,该钳位二极管对电路的稳压调节结果不同,从而使形成的半导体结构的输出电压值不同。因此,形成的半导体结构会出现输出电压不稳定、波动较大的缺陷。
[0091]鉴于采用现有技术的方法形成的半导体结构出现输出电压不稳定的问题,本发明提供一种半导体结构的形成方法和半导体结构,采用本发明的方法形成的半导体结构受外界温度影响小,输出电压稳定,输出电压波动小。
[0092]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0093]实施例一
[0094]参考图6至图11,本实施例提供一种半导体结构的形成方法,具体为:
[0095]结合参考图6和图7,提供半导体衬底,所述半导体衬底包括二极管区A和晶体管区B,所述二极管区A用于形成二极管,所述晶体管区B用于形成晶体管,所述二极管区A至少具有一个第一鳍部203,所述晶体管区B至少具有一个第二鳍部303。具体如下:
[0096]本实施例中,半导体衬底为硅衬底,分为二极管区A的半导体衬底200和晶体管区B的半导体衬底300。其他实施例中,半导体衬底也可以是锗、锗硅、砷化镓衬底或绝缘体上硅衬底。本实施例中的半导体衬底较优选择硅衬底,因为在硅衬底上实施本发明要比在上述其他半导体衬底上实施本发明的成本低。
[0097]二极管区A中的第一鳍部203的形成方法如下:在半导体衬底200上形成图形化的掩膜层(图未示),所述图形化的掩膜层定义出待形成的第一鳍部位置;以所述图形化的掩膜层为掩膜刻蚀半导体衬底200形成至少一个第一凸起结构,然后在第一凸起结构之间形成高度相同的并且低于第一凸起结构的二极管区绝缘层202,二极管区绝缘层202起到半导体器件之间的绝缘作用。所述高于二极管区绝缘层202的第一凸出结构为第一鳍部203。
[0098]第二鳍部303的形成方法如下:在半导体衬底400上形成图形化的掩膜层(图未示),所述图形化的掩膜层定义出待形成的第二鳍部位置;以所述图形化的掩膜层为掩膜刻蚀半导体衬底400形成至少一个第二凸起结构,然后在第二凸起结构之间形成高度相同的并且低于第二凸起结构的晶体管区绝缘层302,晶体管区绝缘层302起到半导体器件之间的绝缘作用。所述高于晶体管区绝缘层302的第二凸出结构为第二鳍部303。
[0099]本实施例中,第一鳍部203与第二鳍部303在长度方向平行排列,并且是在同一步骤中形成的。其他实施例中,第一鳍部203与第二鳍部303也可以不在同一个步骤中形成。
[0100]其他实施例中,二极管区的半导体衬底和晶体管区的半导体衬底都为绝缘体上硅(SOI)。绝缘体上硅包括底部硅层、位于底部硅层上的绝缘层、位于绝缘层上的顶部硅层。所述在二极管区的顶部硅层用于形成至少一个第一鳍部,在晶体管区的顶部硅层用于形成至少一个第二鳍部。
[0101]接着,继续参考图6和图7,在所述二极管区A、所述晶体管区B、第一鳍部203和第二鳍部303内形成第一阱区(图未示)。在第一阱区上形成第二阱区,所述第一阱区类型与第二阱区类型不同。
[0102]晶体管区B中的晶体管为N型鳍式场效应晶体管时,第一阱区的注入类型为P型,例如,注入离子为硼(B)离子、铟(In)离子。第二阱区的注入类型为N型。例如,注入离子为磷(P)离子、砷(As)离子。形成第一阱区和第二阱区的注入剂量都小于lE14/cm2,注入能量都小于100KeV0
[0103]晶体管区B中的晶体管为P型鳍式场效应晶体管时,第一阱区的注入类型为N型。第二阱区的注入类型为P型。形成第一阱区和第二阱区的注入剂量都小于lX1014a
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