专利名称：高压工艺中静电放电保护二极管的制作方法
技术领域：
本发明属于一种半导体工艺，尤其涉及一种高压工艺中静电放电保护二 极管的制作方法。
背景技术：
静电对于电子产品的伤害一直是不易解决的问题，当今流行的工艺技术
是使用SCR (可控硅)作为ESD (静电放电)保护器件，如图1所示，现有的 SCR防静电保护结构，包括P型衬底6，在所述P型衬底6上包括有N阱4和 P阱5;在所述N阱4内包括有一个P型注入区8和一个N型注入区9以及隔 开二者的一个浅沟槽10;在所述P阱5内也包括有一个P型注入区2和一个 N型注入区3，不过在二者之间有若干二极管单元7，每个二极管单元由P型 注入区和N型注入区以及位于二者之间的浅沟槽组成(见图2)，其具体结构 容后详述。ESD电荷注入端(图中未示)与所述N阱4的P型注入区8和N型 注入区9相连接。P阱5中的P型注入区2， P阱5中的N型注入区3， N阱4 中的P型注入区8以及N型注入区9组成了 P-N-P-N四层半导体结构。这也 是导致金属氧化层晶体管闩锁效应问题的结构。在ESD的防护能力上，这种 结构能在最小的布局面积下，提供最高的ESD防护能力。其开启电压相当于N 阱4与P阱5的截面击穿电压。由于N阱注入具有较低的掺杂浓度，因此， 其击穿电压高达30至50伏特，具有如此高的击穿电压，使得其要保护的内 部电路有可能早于其开启就被ESD静电电荷打坏。
接着，请参考图2，图2是现有技术二极管单元的结构示意图，图中的二 极管单元包括第一N型注入区ll、第二N型注入区15以及位于所述两个N型注入 区之间的P型注入区13,在相邻的注入区之间，皆用浅沟槽(12、 14)隔离， 第一N型注入区ll、第二N型注入区15和P型注入区13位于N阱16内，所述N阱16 位于一P型衬底17上。第一N型注入区11和第二N型注入区15连接电源的阴极，P型注入区13连接电源的阳极。现有技术的二极管单元的静电放电保护能力取 决于二极管的导通电阻，而二极管的导通电阻很大程度上取决于阱区的电阻， 由于阱中掺杂浓度不高，因此现有技术的阱区电阻是比较高的，从而决定了N 型注入区与P型注入区的截面击穿电压较高，不利于静电放电保护。
发明内容
针对现有技术中存在的二极管容易被静电放电电荷损坏的问题，本发明 提供一种在高压工艺中提高静电放电保护的方法。
为了实现上述目的，本发明提出一种高压工艺中静电放电保护二极管的 制作方法，包括以下步骤在衬底材料上形成N阱；在所迷N阱表面形成第 一N阱注入区、第二 N阱注入区和P阱注入区，其中所述P阱注入区位于所 述第一 N阱注入区和所述第二 N阱注入区之间；在所述第一 N阱注入区和所 述P阱注入区之间制作第一浅沟槽，在所述第二 N阱注入区和所述P阱注入 区之间制作第二浅沟槽；在所述第一浅沟槽和所述第二浅沟槽制作完成后， 对所述N阱再次进^f亍离子注入，所述离子注入方式为在高压环境下的场注入 或轻掺杂漏注入。
可选的，所述离子注入的杂质为砷离子。
可选的，所述离子注入完成后进行退火处理。
本发明一种高压工艺中静电放电保护二极管的制作方法的有益技术效果 为本发明对二极管的N阱再次进行离子注入，增加了 N阱内的离子浓度， 使得阱区的电阻变小，从而降低了二极管的导通电阻，增加了二极管的漏电 流以及降低了 二极管的开启电压，最终使二极管能够得到更好的静电保护。
图1是现有技术SCR静电保护器件的结构示意图 图2是现有技术二极管结构示意图3是本发明高压工艺中静电放电保护二极管的制作方法的二极管结构示意图4是本发明高压工艺中静电放电保护二极管的制作方法的流程图。
具体实施例方式
以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。 首先，请参考图3，图3是本发明高压工艺中静电放电保护二极管的制作 方法的二极管结构示意图，从图上可以看到，N阱形成于衬底材料上，第一N 阱注入区ll、第二N阱注入区15和P阱注入区13位于N阱表面，其中P阱 注入区13位于第一N阱注入区ll和第二N阱注入区15之间，在第一N阱注 入区ll和P阱注入区13之间的是第一浅沟槽12,在P阱注入区13和第二N 阱注入区15之间的是第二浅沟槽14，图中N阱包括两部分，第一部分18是 掺杂了新的离子的N阱部分，第二部分16是原先的N阱部分。第一N阱注入 区ll和第二N阱注入区15连接电源的阴极，P阱注入区13连接电源的阳极。 接着，请参考图4，图4是本发明高压工艺中静电放电保护二极管的制作 方法的流程图，包括以下步骤步骤110:在衬底材料上形成N阱，形成N阱 分为五个步骤，分别是外延生长、原氧化生长，掩膜和光刻、N阱注入和退火， 其中掩膜和光刻步骤是光刻机将特定掩膜的图形直接刻印在涂胶的衬底上， 掩膜版决定了产品当中的哪些区域将进行注入以得到N阱，N阱注入步骤中掺 入的杂质为磷，离子注入机是主要设备，使得磷离子获得高能(约为200Kev)， 聚集成为极窄的一束注入，这一步中杂质离子穿透了衬底的晶格结构，对其 共价原子结构造成损伤，这种损伤在下一步退火的步骤中得到修复；步骤111: 在所述N阱表面形成第一N阱注入区、第二N阱注入区和P阱注入区，其中 所述P阱注入区位于所述第一 N阱注入区和所述第二 N阱注入区之间；步骤 112:在所述第一N阱注入区和所述P阱注入区之间制作第一浅沟槽，在所迷 第二 N阱注入区和所述P阱注入区之间制作第二浅沟槽，浅沟槽隔离工艺分 为四个步骤，分别是隔离氧化层、氮化物淀积、掩膜和光刻以及浅沟槽刻蚀； 步骤113:在所述第一浅沟槽和所述第二浅沟槽制作完成后，对所述N阱再次 进行离子注入，所述离子注入方式为在高压环境下的场注入或轻掺杂漏注入，
5高压环境下的场注入或轻掺杂漏注入，其能量、剂量和结深都要明显低于先
前的N阱注入步骤，这里选择的是砷离子，选择砷离子的原因是砷离子的分子量更大，有利于衬底表面非晶化，在注入中能够得到更均匀的掺杂深度。注入之后，N阱内离子的浓度变大，N阱区的电阻变小，从而降低了二极管的导通电阻，增加了二极管的漏电流以及降低了二极管的开启电压，最终使二极管能够得到更好的静电保护。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所述技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种高压工艺中静电放电保护二极管的制作方法，包括以下步骤在衬底材料上形成N阱；在所述N阱表面形成第一N阱注入区、第二N阱注入区和P阱注入区，其中所述P阱注入区位于所述第一N阱注入区和所述第二N阱注入区之间；在所述第一N阱注入区和所述P阱注入区之间制作第一浅沟槽，在所述第二N阱注入区和所述P阱注入区之间制作第二浅沟槽；其特征在于在所述第一浅沟槽和所述第二浅沟槽制作完成后，对所述N阱再次进行离子注入，所述离子注入方式为在高压环境下的场注入或轻掺杂漏注入。
2. 根据权利要求1所述的一种高压工艺中静电放电保护二极管的制作方 法，其特征在于所述离子注入的杂质为砷离子。
3. 根据权利要求1所述的一种高压工艺中静电放电保护二极管的制作方 法，其特征在于所迷离子注入之后进行退火处理。
全文摘要
本发明提供的一种高压工艺中静电放电保护二极管的制作方法，包括以下步骤在衬底材料上形成N阱；在N阱表面形成第一N阱注入区、第二N阱注入区和P阱注入区，其中P阱注入区位于第一N阱注入区和第二N阱注入区之间；在第一N阱注入区和P阱注入区之间制作第一浅沟槽，在第二N阱注入区和P阱注入区之间制作第二浅沟槽；在第一浅沟槽和第二浅沟槽制作完成后，对N阱再次进行离子注入，所述离子注入方式为在高压环境下的场注入或轻掺杂漏注入。本发明提供的方法降低了N阱区的电阻，从而使得二极管的导通电阻降低，降低了二极管的导通电压，使二极管能够得到更好的静电保护效果。
文档编号H01L21/265GK101673684SQ20091019612
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月22日 优先权日2009年9月22日
发明者剑 胡 申请人:上海宏力半导体制造有限公司