CN102569355A - 静电防护元件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种静电防护元件及其制造方法，静电防护元件包含：基板、栅极、二N型漏极轻掺杂结构、N型源极与N型漏极、以及二N型纵向延伸掺杂结构。其中，二N型纵向延伸掺杂结构分别位于源极与漏极下方，并分别与源极与漏极连接，以使得源极与漏极相互导通时，部分电流经由纵向延伸掺杂结构导通，以提高该静电防护元件的静电防护电压。
Description
技术领域
本发明涉及一种静电防护元件及其制造方法，特别是指一种具有纵向延伸掺杂结构的静电防护元件及其制造方法。
背景技术
图1A-1E显示现有技术的N型金属氧化物半导体(metal oxidesemiconductor，MOS)元件制造流程的剖视图。如图1A-1E所示，于基板11中形成绝缘结构12a及P型井区12b，以定义元件区100。于元件区100中，形成栅极13、漏极轻掺杂结构14、源极15a、与漏极15b。其中，P型井区12b可为基板11本身；栅极13包含介电层13a、堆栈层13b、与间隔层13c；而漏极轻掺杂结构14、源极15a、与漏极15b由微影技术定义各区域，并分别以离子植入技术，将N型杂质，以加速离子的形式，植入定义的区域内。这种N型MOS元件可以作为一种静电防护元件，亦即当制造测试或应用的环境中，漏极接触到过高的静电压时，于该静电防护元件中形成通路，而释放或减少此过高的静电压，以保护其它元件或电路。静电防护元件的耐压能力根据其元件特性参数来决定，而元件特性参数经常受到制程参数的限制。详言之，静电防护元件通常需要与较低操作电压的一般元件整合于同一基板上，为配合较低操作电压元件的制程，需要以相同的离子植入参数来制作静电防护元件和其它低压元件，使得静电防护元件的离子植入参数受到限制，也就限制了静电防护电压，而限制了元件的应用范围。
有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种静电防护元件及其制造方法，在不增加制程步骤的情况下，提高元件的静电防护电压，增加元件的保护与应用范围。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种静电防护元件及其制造方法。
为达上述目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种静电防护元件，形成于一基板的一元件区中，包含：一栅极，位于该基板元件区上；一源极与一漏极，位于该栅极下方的外部两侧；以及与该源极与漏极相同传导型态的二纵向延伸掺杂结构，分别位于该源极与漏极下方，并分别与该源极与漏极连接，以使源极与漏极相互导通时，部分电流经由该纵向延伸掺杂结构导通，以提高该静电防护元件的静电防护电压。
上述静电防护元件，该基板中可更包含一另一传导型态的元件，其具有一与该源极与漏极相同传导型态的掺杂区，且该纵向延伸掺杂结构利用形成该掺杂区的光罩与杂质掺杂制程所形成。其中，该掺杂区可为一井区或一反穿隧效应区。
上述静电防护元件，该纵向延伸掺杂结构，由剖视图视之，其宽度在靠近栅极方向上，宜小于该源极与漏极一预设长度。
就另一观点，本发明也提供了一种静电防护元件制造方法，包含：提供一基板，并于该基板中定义元件区；于该基板上形成一栅极；于该栅极下方的外部两侧形成源极与漏极；以及于该源极与漏极下方，分别形成与该源极与漏极相同传导型态的二纵向延伸掺杂结构，并分别与该源极与漏极连接，以使得当源极与漏极相互导通时，部分电流经由该纵向延伸掺杂结构导通，以提高该静电防护元件的静电防护电压。
就再另一个观点言，本发明也提供了另一种静电防护元件，形成于一基板的一元件区中，包含：一栅极，位于该基板元件区上；一源极与一漏极，位于该栅极下方的外部两侧；一与该源极与漏极相同传导型态的纵向延伸掺杂结构，位于该源极或该漏极下方，并与该源极或该漏极连接，以使源极与漏极相互导通时，部分电流经由该纵向延伸掺杂结构导通，以提高该静电防护元件的静电防护电压；以及一与该源极与漏极相同传导型态的埋层，位于该纵向延伸掺杂结构下方，并与该纵向延伸掺杂结构连接；其中，当该纵向延伸掺杂结构同时存在于该源极与漏极下方时，该埋层仅与其中的一纵向延伸掺杂结构连接。
就再又一个观点言，本发明也提供了另一种静电防护元件制造方法，包含：提供一基板，并于该基板中定义一元件区；于该基板上形成一栅极；于该栅极下方的外部两侧形成源极与漏极；于该源极与漏极下方，形成与该源极与漏极相同传导型态的一纵向延伸掺杂结构，并与该源极或漏极连接，以使得当源极与漏极相互导通时，部分电流经由该纵向延伸掺杂结构导通，以提高该静电防护元件的静电防护电压；以及一与该源极与漏极相同传导型态的埋层，位于该纵向延伸掺杂结构下方，并与该纵向延伸掺杂结构连接；其中，当该纵向延伸掺杂结构同时存在于该源极与漏极下方时，该埋层仅与其中的一纵向延伸掺杂结构连接。
上述静电防护元件，该基板中可更包含一另一传导型态的元件，其具有一与该源极与漏极相同传导型态的掺杂区，且该纵向延伸掺杂结构利用形成该掺杂区的光罩所形成。
上述静电防护元件，该纵向延伸掺杂结构，由剖视图视之，其宽度在靠近栅极方向上，宜小于该源极或该漏极一预设长度。
下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1A-1E显示现有技术的N型金属氧化物半导体元件制造流程的剖视图；
图2A-2G显示本发明的第一个实施例；
图3显示本发明的另一个实施例；
图4-11显示本发明另一种结构的多个实施例。
图中符号说明
11 基板
12a 绝缘结构
12b P型井区
12c 浅沟槽绝缘结构
13 栅极
13a 介电层
13b 堆栈层
13c 间隔层
14 漏极轻掺杂结构
15a 源极
15b 漏极
15c，16a加速离子
16 纵向延伸掺杂结构
16b 光阻层
17 埋层
具体实施方式
本发明中的图式均属示意，主要意在表示制程步骤以及各层之间的上下次序关系，至于形状、厚度与宽度则并未依照比例绘制。
请参阅图2A-2G，首先以N型静电防护元件为例说明本发明的第一个实施例。如图2A所示，于基板11中，形成绝缘结构12a及P型井区12b以定义元件区100；其中，绝缘结构12a例如为图标的区域氧化(local oxidation of silicon，LOCOS)结构，但亦可为其它形式的隔离结构。接着请参阅图2B，于元件区100中，形成介电层13a与堆栈层13b，并以微影技术与蚀刻技术定义其大小与形状。
接下来请参阅图2C，利用绝缘结构12a与堆栈层13b为屏蔽，将N型杂质掺杂至基板11中，以形成分别位于堆栈层13b两侧的二N型漏极轻掺杂结构14，其中，可利用但不限于离子植入技术，将N型杂质，以加速离子的形式，如本图中虚线箭号14a所示意，植入基板11中，以形成漏极轻掺杂结构14。
再接着请参阅图2D，于介电层13a与堆栈层13b外侧，利用但不限于薄膜沉积技术，沉积形成间隔层13C，并以自我对准蚀刻技术形成栅极13。
再接下来请参阅图2E，利用绝缘结构12a与栅极13为屏蔽，或由微影技术定义范围，将N型杂质掺杂至基板11中，以形成位于基板11表面下的元件区100中栅极13下方的外部，分别与二漏极轻掺杂结构14连接的源极15a与漏极15b，其中，源极15a与漏极15b的N型杂质浓度高于二漏极轻掺杂结构14的N型杂质浓度；其中，可利用但不限于离子植入技术，将N型杂质，以加速离子的形式，如本图中虚线箭号15c所示意，植入基板11中，以形成源极15a与漏极15b。
接着，请参阅图2F，利用但不限于微影技术定义范围，将N型杂质掺杂至基板11中，于源极15a与漏极15b下方，分别形成二N型纵向延伸掺杂结构16，并分别与源极15a与漏极15b连接，以使源极15a与漏极15b相互导通时，部分电流经由纵向延伸掺杂结构16导通，以提高该静电防护元件的静电防护电压；其中，如图2F所示，例如可以微影技术所形成的光阻层16b作为屏蔽，并利用但不限于离子植入技术，将N型杂质，以加速离子的形式，如本图中虚线箭号16a所示意，植入基板11中，以形成纵向延伸掺杂结构16。
而当本实施例的静电防护元件整合于其它元件制程、且该元件亦具有N型区时(该元件例如为但不限于为P型元件，而该N型区例如为元件的N型井区或N型反穿隧效应区)，此时更可利用形成该元件N型区的光罩与杂质掺杂制程来完成静电防护元件的纵向延伸掺杂结构16，而不需要另外新增光罩或制程步骤，以降低制造成本。
请继续参阅图2F，由剖视图视之，纵向延伸掺杂结构16的较佳宽度w略小于源极15a与漏极15b的宽度，且在纵向延伸掺杂结构16与源极15a(或漏极15b)靠近栅极侧的边缘之间，具有预设长度d。宽度w与预设长度d的设定，是为了避免纵向延伸掺杂结构16缩短了两漏极轻掺杂结构14之间所定义的通道长度，而改变了元件除了静电防护电压外的其它操作特性。
图2G显示本实施例完成的剖视示意图，如图2G所示，将光阻层16b移除后，即完成本实施例的静电防护元件。
以上虽是以N型元件为例来加以说明，但相同概念当然也可适用于P型元件。
图3显示本发明的另一个实施例，与第一个实施例不同的是，本实施例的绝缘结构为浅沟槽绝缘(shallow trench isolation，STI)结构12c。
图4-11显示本发明另一种结构的多个实施例。与上述实施例不同的是，此种结构的实施例中，防护元件更具有与源极15a与漏极15b相同传导型态(例如但不限于为N型)的埋层17，位于纵向延伸掺杂结构16下方，并与纵向延伸掺杂结构16连接，如图4-11所示。另外，纵向延伸掺杂结构16可单独形成于源极15a或漏极15b其中之一的下方，例如图4与图5显示纵向延伸掺杂结构16只形成于漏极15b下方；或是如图8与图9显示纵向延伸掺杂结构16只形成于源极15a下方。当然，纵向延伸掺杂结构16亦可分别形成于源极15a与漏极15b下方如图6-7与图10-11所示；须注意的是，当纵向延伸掺杂结构16同时存在于该源极15a与漏极15b下方时，埋层17仅与其中的一纵向延伸掺杂结构16连接。其方式例如但不限于如图6与图10所示，缩短源极15a或漏极15b其中的一下方的纵向延伸掺杂结构16的深度；或是如图7与图11所示，缩短埋层17的横向长度，当然亦可以为其它方式，只要避免埋层17同时与源极15a与漏极15b下方的纵向延伸掺杂结构16连接。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化。例如，在不影响元件主要的特性下，可加入其它制程步骤或结构，如深井区等；又如，微影技术并不限于光罩技术，亦可包含电子束微影技术；又如，纵向延伸掺杂结构整合于其它元件制程时，不限于利用N型井区或N型反穿隧效应区光罩与制程，当然也可以利用一专用于纵向延伸掺杂结构的光罩与制程。本发明的范围应涵盖上述及其它所有等效变化。
Claims (16)
1.一种静电防护元件，形成于一基板的一元件区中，其特征在于，包含：
一栅极，位于该基板元件区上；
一源极与一漏极，位于该栅极下方的外部两侧；以及
与该源极与漏极相同传导型态的二纵向延伸掺杂结构，分别位于该源极与漏极下方，并分别与该源极与漏极连接，以使源极与漏极相互导通时，部分电流经由该纵向延伸掺杂结构导通，以提高该静电防护元件的静电防护电压。
2.如权利要求1所述的静电防护元件，其中，该基板中还包含另一传导型态的元件，其具有一与该源极与漏极相同传导型态的掺杂区，且该纵向延伸掺杂结构是利用形成该掺杂区的光罩与杂质掺杂制程所形成。
3.如权利要求2所述的静电防护元件，其中，该掺杂区为一井区或一反穿隧效应区。
4.如权利要求1所述的静电防护元件，其中，还包含与该源极与漏极相同传导型态的二漏极轻掺杂结构，分别位于该栅极下方两侧。
5.如权利要求1所述的静电防护元件，其中，该纵向延伸掺杂结构，由剖视图视之，其宽度在靠近栅极方向上小于该源极与漏极一预设长度。
6.一种静电防护元件制造方法，其特征在于，包含：
提供一基板，并于该基板中定义元件区；
于该基板上形成一栅极；
于该栅极下方的外部两侧形成源极与漏极；以及
于该源极与漏极下方，分别形成与该源极与漏极相同传导型态的二纵向延伸掺杂结构，并分别与该源极与漏极连接，以使得当源极与漏极相互导通时，部分电流经由该纵向延伸掺杂结构导通，以提高该静电防护元件的静电防护电压。
7.如权利要求6所述的静电防护元件制造方法，其中，该基板中还包含另一传导型态的元件，其具有一与该源极与漏极相同传导型态的掺杂区，且该纵向延伸掺杂结构是利用形成该掺杂区的光罩与杂质掺杂制程所形成。
8.如权利要求7所述的静电防护元件制造方法，其中，该另一传导型态的掺杂区为一掺杂井区或一反穿隧效应区。
9.如权利要求6所述的静电防护元件制造方法，其中，还包含：形成该源极与漏极相同传导型态的二漏极轻掺杂结构，分别位于该栅极下方两侧。
10.如权利要求6所述的静电防护元件制造方法，其中，该纵向延伸掺杂结构，由剖视图视之，其宽度在靠近栅极方向上小于该源极与漏极一预设长度。
11.一种静电防护元件，形成于一基板的一元件区中，其特征在于，包含：
一栅极，位于该基板元件区上；
一源极与一漏极，位于该栅极下方的外部两侧；
一与该源极与漏极相同传导型态的纵向延伸掺杂结构，位于该源极或该漏极下方，并与该源极或该漏极连接，以使源极与漏极相互导通时，部分电流经由该纵向延伸掺杂结构导通，以提高该静电防护元件的静电防护电压；以及
一与该源极与漏极相同传导型态的埋层，位于该纵向延伸掺杂结构下方，并与该纵向延伸掺杂结构连接；
其中，当该纵向延伸掺杂结构同时存在于该源极与漏极下方时，该埋层仅与其中的一纵向延伸掺杂结构连接。
12.如权利要求11所述的静电防护元件，其中，该基板中还包含另一传导型态的元件，其具有一与该源极与漏极相同传导型态的掺杂区，且该纵向延伸掺杂结构是利用形成该掺杂区的光罩与杂质掺杂制程所形成。
13.如权利要求11所述的静电防护元件，其中，该纵向延伸掺杂结构，由剖视图视之，其宽度在靠近栅极方向上小于该源极或漏极一预设长度。
14.一种静电防护元件制造方法，其特征在于，包含：
提供一基板，并于该基板中定义一元件区；
于该基板上形成一栅极；
于该栅极下方的外部两侧形成源极与漏极；
于该源极与漏极下方，形成与该源极与漏极相同传导型态的一纵向延伸掺杂结构，并与该源极或漏极连接，以使得当源极与漏极相互导通时，部分电流经由该纵向延伸掺杂结构导通，以提高该静电防护元件的静电防护电压；以及
于该纵向延伸掺杂结构下方，形成与该源极与漏极相同传导型态的埋层，并与该纵向延伸掺杂结构连接；
其中，当该纵向延伸掺杂结构同时存在于该源极与漏极下方时，该埋层仅与其中的一纵向延伸掺杂结构连接。
15.如权利要求14所述的静电防护元件制造方法，其中，该基板中还包含一另一传导型态的元件，其具有一与该源极与漏极相同传导型态的掺杂区，且该纵向延伸掺杂结构是利用形成该掺杂区的光罩所形成。
16.如权利要求14所述的静电防护元件制造方法，其中，该纵向延伸掺杂结构，由剖视图视之，其宽度在靠近栅极方向上小于该源极或漏极一预设长度。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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