Esd防护器件及其制备方法
【专利摘要】本发明揭示了一种ESD防护器件及其制备方法，包括：提供衬底，在所述衬底上形成栅极结构；在所述栅极两侧的衬底中形成沟槽，位于漏极处的沟槽尺寸小于位于源极处的沟槽尺寸；在所述沟槽中填充应力层；对所述应力层进行掺杂。由此方法制得的ESD防护器件，能够有效的降低ESD防护器件的触发电压，有效地提升了ESD防护器件的性能。
【专利说明】￡50防护器件及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体【技术领域】，特别是涉及一种230防护器件及其制备方法。
【背景技术】
[0002]在集成电路制造工艺水平进入集成电路线宽的深亚微米时代后，集成电路中的108元件都采用0)0 (11^17结构，并且硅化物工艺已广泛应用于103元件的扩散层上，同时为了降低栅极多晶的扩散串联电阻，采用了多晶化合物的制造工艺。此外随着集成电路元件的缩小，103元件的栅极氧化层厚度越来越薄，这些制造工艺的改进可大幅度提高集成电路内部的运算速度，并可提高电路的集成度。但是这些工艺的改进带来了一个很大的弊端，即使得集成电路更容易遭受到静电冲击而失效，从而造成产品的可靠性下降。
[0003]基于这一问题，￡30 (￡1601:1-081:81:10防护器件被运用到集成电路中，其主要作用是，当电压达到阈值后，即被触发，从而将电压旁路，以避免对电路的损害。
[0004]历经发展，230防护器件出现了诸如230注入工艺。其原理是在同一电路上做出两种不同的匪03元件，一种是给内部电路单元使用，具有0)0结构的匪03元件；另一种是给
I/ 0使用，不具有0)0结构的匪03元件。但利用230注入过程做的元件拥有较深的结面深度，故会有较严重的横向扩散作用，并且，随着薄型化的发展，使得230注入也面临着“多此一举”的困境。此外利用230注入工艺做的匪03元件与0)0结构的匪03元件不同，故需要额外的处理及设计来提取这种230注入工艺匪03元件的参数，以利于电路模拟与设计工作的进行。
[0005]为此，目前亟需一种新的230防护器件，至少能够解决在进行薄型化生产时，提高280防护器件的性能。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，提供一种￡30防护器件及其制备方法，提高￡30防护器件的性倉泛。
[0007]为解决上述技术问题，一种￡30防护器件的制备方法，包括:
[0008]提供衬底，在所述衬底上形成栅极结构；
[0009]在所述栅极两侧的衬底中形成沟槽，位于漏极处的沟槽尺寸小于位于源极处的沟槽尺寸；
[0010]在所述沟槽中填充应力层；
[0011〕 对所述应力层进行掺杂。
[0012]可选的，对于所述的230防护器件的制备方法，所述源极处的沟槽底部横截面形状呈梯形，所述漏极处的沟槽底部横截面形状呈三角形。
[0013]可选的，对于所述的￡30防护器件的制备方法，所述沟槽的深度为3011111-10011111。
[0014]可选的，对于所述的230防护器件的制备方法，在形成栅极结构之前，还包括:
[0015]在所述衬底上的源极处和漏极处进行轻掺杂工艺。
[0016]可选的，对于所述的230防护器件的制备方法，所述栅极结构包括侧墙，所述轻掺杂延伸至所述侧墙下方。
[0017]可选的，对于所述的230防护器件的制备方法，采用湿法或者湿法和干法结合的工艺形成所述沟槽。
[0018]可选的，对于所述的230防护器件的制备方法，所述湿法工艺为采用氟化氢、溴化氢和乙醇的混合液进行刻蚀。
[0019]可选的，对于所述的230防护器件的制备方法，所述应力层包括锗和碳。
[0020]可选的，对于所述的230防护器件的制备方法，对所述应力层进行掺杂为掺杂8和8？2。
[0021]可选的，对于所述的230防护器件的制备方法，所述掺杂浓度为5618?5620/挪3。
[0022]可选的，对于所述的230防护器件的制备方法，在所述对应力层进行掺杂后，还包括:
[0023]对所述衬底进行退火工艺。
[0024]本发明还提供一种230防护器件，包括:
[0025]衬底，位于所述衬底上的栅极结构；
[0026]位于所述栅极结构两侧源漏极处的应力层；
[0027]其中，所述应力层经过掺杂处理，所述漏极处的应力层尺寸小于位于源极处的应力层尺寸。
[0028]可选的，对于所述的230防护器件，所述栅极结构包括侧墙，所述应力层边缘的侧墙下方区域具有轻掺杂区。
[0029]与现有技术相比，本发明提供的230防护器件及其制备方法中，在所述栅极两侧的衬底中形成沟槽，位于漏极处的沟槽尺寸小于位于源极处的沟槽尺寸；在所述沟槽中填充应力层；并对所述应力层进行掺杂。相比现有技术，使得230防护器件的触发电压降低，有效地提升了 230防护器件的性能，使得其作用大大提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本发明一实施例中230防护器件的制备方法的流程图；
[0031]图2-图6为本发明一实施例中￡30防护器件的制备方法中的￡30防护器件结构的示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面将结合示意图对本发明的230防护器件及其制备方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
[0033]为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
[0034]在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0035]本发明的核心思想在于，提供一种￡30防护器件的制备方法，包括:
[0036]步骤3101，提供衬底，在所述衬底上形成栅极结构；
[0037]步骤3102，在所述栅极两侧的衬底中形成沟槽，位于漏极处的沟槽尺寸小于位于源极处的沟槽尺寸；
[0038]步骤3103，在所述沟槽中填充应力层；
[0039]步骤3104，对所述应力层进行掺杂。
[0040]基于上述思想，本发明可以获得一种230防护器件，所述230防护器件包括:衬底，位于所述衬底上的栅极结构；位于所述栅极结构两侧源漏极处的应力层；其中，所述应力层经过掺杂处理，所述漏极处的应力层尺寸小于位于源极处的应力层尺寸。
[0041]本发明通过在所述栅极两侧的衬底中形成沟槽，位于漏极处的沟槽尺寸小于位于源极处的沟槽尺寸；在所述沟槽中填充应力层；并对所述应力层进行掺杂。使得230防护器件的触发电压降低，有效地提升了 230防护器件的性能。
[0042]以下列举所述230防护器件及其制备方法的较优实施例，以清楚说明本发明的内容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。
[0043]请结合图1以及图2-图6，具体说明本发明的230防护器件的制备方法。其中，图1为本发明一实施例中230防护器件的制备方法的流程图，图2-图6为本发明一实施例中280防护器件的制备方法中的￡30防护器件结构的示意图。
[0044]首先，如图2所示，进行步骤3101，提供衬底1。所述衬底1的构成材料可以采用未掺杂的单晶硅、掺杂有杂质的单晶硅、绝缘体上硅(301)等。作为示例，在本实施例中，衬底1选用单晶硅材料构成。在所述衬底1中还可以形成有埋层(图中未示出)等。此外，由于本230防护器件是采用匪03结构，因此，还可以具有？阱(图中未示出
[0045]接着，请结合图2，在形成栅极结构2之前，在所述衬底1的源极处3和漏极处0进行轻掺杂(0)0)工艺，例如可以是进行8掺杂，掺杂浓度可以是1619?1621/挪3。为了达到较好的效果，掺杂时要延伸到衬底1上形成栅极结构2的侧墙21处。
[0046]然后在所述衬底1上形成栅极结构2，如图3所示。作为一个示例，所述栅极结构2可包括自下而上依次层叠的栅极介电层、栅极材料层和栅极掩膜层等(未具体图示所述栅极结构2还包括位于所述栅极介电层、栅极材料层和栅极掩膜层两侧的侧墙21，所述侧墙21可以是多层结构，例如是包括偏移侧墙(0:1^861:,通常可以是氮化娃〉、覆盖所述偏移侧墙的主侧墙氧化层及覆盖所述主侧墙氧化层的主侧墙氮化硅层这样的结构。
[0047]接着，进行步骤3102，在所述栅极2两侧的衬底1中形成沟槽4，位于漏极处0的沟槽4的尺寸小于位于源极处3的沟槽4的尺寸，如图3所示。具体来说，如图4所示的截面图，所述源极处3的沟槽4底部截面形状呈梯形，所述漏极处0的沟槽4底部截面形状呈三角形，即图4中虚线下方所示的形状。在采用这种源极处3及漏极处0的沟槽4尺寸不同的结构下，能够使得漏极结具有更强的局部电场，在加电压的情况下可以产生更多的反向电流，从而有利于降低触发电压。较优的，所述沟槽4的深度为30^-100=%例如可以是4011111、5511111，7011111、9011111等，可以依据不同的器件需求，改变沟槽4的深度。
[0048]所述沟槽4的形成通常可以采用湿法加工形成，或者也可以采用湿法和干法相结合的工艺形成。在本实施例中，采用湿法加工形成，所述湿法工艺为采用氟化氢(册?、溴化氢(耶!")和乙醇((?⑶0?)的混合液进行刻蚀。
[0049]然后，进行步骤3103，在所述沟槽中填充应力层5，如图5所示。所述应力层的材料例如可以是包括锗((?)和碳⑴)。形成锗和碳的过程可以采用现有工艺进行，本发明对此不做赘述。
[0050]接着，进行步骤3104，对所述应力层5进行掺杂，如图6所示所述应力层5’为经过掺杂后的应力层。优选的，所述对所述应力层5进行掺杂为掺杂8和8？2，所述掺杂浓度可以为5618?5620/(^3.以便降低源漏电阻，避免器件工作特性被降低，然后，在所述对应力层5进行掺杂后，还可以进一步对所述衬底1进行退火工艺。
[0051]请继续参考图6，在经过上述过程后，得到一230防护器件，包括:衬底1，位于所述衬底上的栅极结构2 ；位于所述栅极结构2两侧源极处3和漏极处0的应力层5’ ；其中，所述应力层5’经过掺杂处理，所述漏极处0的应力层5’尺寸小于位于源极处3的应力层5’尺寸。所述栅极结构2包括侧墙21，所述应力层5’边缘的侧墙21下方区域具有轻掺杂区3。
[0052]本发明提供的230防护器件及其制备方法，本发明提供的￡30防护器件及其制备方法中，在所述栅极两侧的衬底中形成沟槽，位于漏极处的沟槽尺寸小于位于源极处的沟槽尺寸；在所述沟槽中填充应力层；并对所述应力层进行掺杂。相比现有技术，使得230防护器件的触发电压降低，经实验表明，采用本发明的230防护器件，能够使得触发电压降低约1/3，从而有效地提升了 230防护器件的性能，使得其作用大大提高。
[0053]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ESD防护器件的制备方法,包括: 提供衬底，在所述衬底上形成栅极结构； 在所述栅极两侧的衬底中形成沟槽，位于漏极处的沟槽尺寸小于位于源极处的沟槽尺寸； 在所述沟槽中填充应力层； 对所述应力层进行掺杂。
2.如权利要求1所述的ESD防护器件的制备方法，其特征在于，所述源极处的沟槽底部截面形状呈梯形，所述漏极处的沟槽底部截面形状呈三角形。
3.如权利要求2所述的ESD防护器件的制备方法，其特征在于，所述沟槽的深度为30nm-100nmo
4.如权利要求1所述的ESD防护器件的制备方法，其特征在于，在形成栅极结构之前，还包括: 在所述衬底上的源极处和漏极处进行轻掺杂工艺。
5.如权利要求4所述的ESD防护器件的制备方法，其特征在于，所述栅极结构包括侧墙，所述轻掺杂延伸至所述侧墙下方。
6.如权利要求1所述的ESD防护器件的制备方法，其特征在于，采用湿法或者湿法和干法结合的工艺形成所述沟槽。
7.如权利要求6所述的ESD防护器件的制备方法，其特征在于，所述湿法工艺为采用氟化氢、溴化氢和乙醇的混合液进行刻蚀。
8.如权利要求1所述的ESD防护器件的制备方法，其特征在于，所述应力层包括锗和碳。
9.如权利要求1所述的ESD防护器件的制备方法，其特征在于，对所述应力层进行掺杂为掺杂B和BF2。
10.如权利要求9所述的ESD防护器件的制备方法，其特征在于，所述掺杂浓度为5el8 ?5e20/cm3。
11.如权利要求1所述的ESD防护器件的制备方法，其特征在于，在所述对应力层进行掺杂后，还包括: 对所述衬底进行退火工艺。
12.由权利要求1-11中任意一项所述的ESD防护器件的制备方法得到的ESD防护器件，包括: 衬底,位于所述衬底上的栅极结构； 位于所述栅极结构两侧源漏极处的应力层； 其中，所述应力层经过掺杂处理，所述漏极处的应力层尺寸小于位于源极处的应力层尺寸。
13.如权利要求12所述的ESD防护器件，其特征在于，所述栅极结构包括侧墙，所述应力层边缘的侧墙下方区域具有轻掺杂区。
【文档编号】H01L21/336GK104465626SQ201310438760
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】赵猛 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司