專利名稱：具有暈圈源極/漏極擴(kuò)散的芯片上的無(wú)暈圈非整流接觸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高性能半導(dǎo)體集成電路芯片上的器件中的擴(kuò)散。更具體地，本發(fā)明涉及這種集成電路芯片的暈圈注入(haloimplant)。
另一個(gè)目的是避免在具有暈圈注入的FET器件的芯片上的柵極導(dǎo)體限定的電阻器、電容器、橫向二極管、橫向SOI(絕緣體襯底硅)二極管和FET體接觸的非整流接觸上的暈圈注入。
本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)特征在于，不需要用特殊的掩膜來(lái)避免在非整流接觸上的暈圈注入。
本發(fā)明的另一個(gè)特征在于，橫向SOI門控二極管，例如用于過(guò)沖/下沖箝位(overshoot/undershoot clamping)、ESD保護(hù)和溫度感應(yīng)的橫向SOI門控二極管在一個(gè)或兩個(gè)擴(kuò)散接觸中具有無(wú)暈圈擴(kuò)散。
本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，避免在非整流接觸上的暈圈注入改進(jìn)了具有暈圈注入的FET的集成電路上的器件的串聯(lián)電阻和性能。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，避免在非整流接觸上的暈圈注入提高了具有暈圈注入的FET的集成電路芯片的生產(chǎn)量。
這些和其它目的、特性和優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)包括半導(dǎo)體基底的半導(dǎo)體芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)的。整流接觸擴(kuò)散和非整流接觸擴(kuò)散均在基底中。暈圈擴(kuò)散鄰近整流接觸擴(kuò)散，而無(wú)暈圈擴(kuò)散鄰近非整流接觸擴(kuò)散。
此結(jié)構(gòu)適于形成針對(duì)具有鄰近源極或漏極暈圈擴(kuò)散的FET的芯片上的FET、橫向二極管、電阻器和電容器的體接觸。此結(jié)構(gòu)尤其適用于SOI芯片，但是也可以用于體式(bulk)硅芯片。
圖2a是本發(fā)明的橫向二極管的頂視圖，其中二極管具有整流擴(kuò)散和與柵極導(dǎo)體相鄰的非整流擴(kuò)散，整流擴(kuò)散具有暈圈注入，而非整流擴(kuò)散則沒有；圖2b是圖2a的器件的剖視圖；圖2c是本發(fā)明的橫向二極管的頂視圖，其中二極管包含整流擴(kuò)散和與柵極導(dǎo)體相鄰的非整流擴(kuò)散，整流擴(kuò)散和非整流擴(kuò)散均不具有暈圈注入；圖3a是比較具有和不具有鄰近非整流擴(kuò)散的暈圈注入的正向偏置二極管的I-V特征圖表；圖3b是電阻對(duì)應(yīng)柵極-源極電壓的圖表，示出了具有鄰近非整流體接觸擴(kuò)散的暈圈注入的SOI FET的電阻的不規(guī)則變化；圖4a是本發(fā)明的器件的剖視圖，其中該器件具有兩個(gè)沒有鄰近柵極導(dǎo)體的暈圈注入的非整流結(jié)，該器件可以充當(dāng)電阻器或電容器；以及圖4b是現(xiàn)有技術(shù)器件的剖視圖，該器件具有兩個(gè)帶暈圈注入的非整流結(jié)，其中該器件可以充當(dāng)電阻器或電容器。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對(duì)置摻雜的暈圈區(qū)域引入了與歐姆接觸平行的不希望的整流區(qū)域。通過(guò)減少歐姆接觸面積或阻擋歐姆接觸，暈圈也對(duì)體接觸產(chǎn)生干擾。因此，暈圈注入也提高了非整流或歐姆接觸與器件的主體或溝道區(qū)之間的串聯(lián)電阻。對(duì)于FET，主體電勢(shì)的控制因而發(fā)生退化，從而使對(duì)閾值電壓的控制退化。這降低了功能測(cè)試效率并且增加了制造集成電路芯片的成本。
本發(fā)明的實(shí)施例提供鄰近整流擴(kuò)散，例如FET的源極/漏極擴(kuò)散的暈圈注入，而不提供用于非整流擴(kuò)散，例如針對(duì)FET、橫向二極管和柵極限定的電阻器和電容器的體接觸的暈圈注入。如

圖1a、1b的頂視圖和圖1c的彎折剖視圖所示，在體式基底16上的后絕緣體14上的SOI主體12上形成FET 10和FET 10′。FET 10包含鄰近柵極介質(zhì)29上的柵極28或T形柵極28′的源極/漏極擴(kuò)散24、26。
在這種應(yīng)用中，后來(lái)施加的層可以在其它層的“上面”(on)，即使存在中間層，并且不管基底、晶片或芯片的取向如何。
FET 10還包含鄰近源極/漏極擴(kuò)散24和體接觸38的延伸擴(kuò)散30、32和暈圈擴(kuò)散34、36。從鄰近源極/漏極擴(kuò)散24對(duì)置地?fù)诫s暈圈擴(kuò)散34、36。
如圖1c所示，在鄰近體接觸38的位置提供與主體12和體接觸38對(duì)置摻雜的無(wú)暈圈擴(kuò)散，從而充分地降低了因含有暈圈而導(dǎo)致的串聯(lián)電阻和性能退化。
另外，省略了體接觸38的延伸擴(kuò)散。在處理過(guò)程中早于源極漏極擴(kuò)散的相同掩膜步驟中提供延伸和暈圈注入。延伸是與源極/漏極摻雜相同的摻雜類型，但是更接近表面并且更加向柵極的下面延伸。延伸注入通常配有沿著法線指向晶片表面的離子束。暈圈注入可以被垂直瞄向表面或以一個(gè)角度，以便在柵極28的下面提供離子?？蛇x地，可以一部分垂直而一部分以一個(gè)角度提供暈圈劑。
在形成CMOS芯片上的FET的擴(kuò)散時(shí)，通常使用四個(gè)掩膜。一個(gè)掩膜被用于p溝道器件的暈圈和延伸注入。該掩膜阻擋了n溝道器件。第二掩膜被用于n溝道器件的暈圈和延伸擴(kuò)散。該掩膜阻擋了p溝道器件。接著沿著柵極28的側(cè)壁提供隔離物40。第三個(gè)掩膜被用于p溝道器件的源極/漏極深擴(kuò)散。該掩膜阻擋了n溝道器件。然后第四個(gè)掩膜被用于n溝道器件的源極/漏極深擴(kuò)散。該掩膜阻擋了p溝道器件。本發(fā)明重新設(shè)計(jì)了這兩個(gè)暈圈和延伸掩膜以便向被兩個(gè)暈圈和延伸掩膜阻擋的一系列位置加入用于FET體接觸、橫向二極管以及柵極限定的電阻器和電容器的非整流接觸。為了在體接觸上提供延伸而不是暈圈需要另一個(gè)掩膜。這就是暈圈和延伸注入被阻擋的原因。附加的掩膜可以被用于在保持阻擋暈圈的同時(shí)提供延伸。
在此處理過(guò)程中，阻擋掩膜在非整流擴(kuò)散接觸的位置上具有阻擋區(qū)域。由至少一個(gè)其它掩膜上的數(shù)據(jù)來(lái)限定這種非整流擴(kuò)散接觸，并且通常需要用三個(gè)掩膜定義非整流擴(kuò)散接觸。根據(jù)那些其它掩膜上的數(shù)據(jù)生成該阻擋掩膜上的阻擋區(qū)域。通過(guò)邏輯組合來(lái)自三個(gè)其它掩膜的形狀并且調(diào)整結(jié)果以避免在阻擋掩膜上形成亞光刻特征(sublithographic feature)，根據(jù)在三個(gè)其它掩膜上的數(shù)據(jù)生成阻擋掩膜上的阻擋區(qū)域。亞光刻特征包含尺寸小于用光刻處理可以分辨的最小尺寸的凹口(notch)和長(zhǎng)條(sliver)。對(duì)于將暈圈保持在非整流擴(kuò)散接觸之外并且不會(huì)大到阻擋所需暈圈注入的程度而言，阻擋區(qū)域的設(shè)計(jì)很關(guān)鍵。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在后絕緣體14上的絕緣體襯底硅(SOI)主體12上形成橫向二極管46。如圖2a的頂視圖和圖2b的剖視圖所示，二極管46包含整流擴(kuò)散54和非整流擴(kuò)散56，它們均鄰近柵極導(dǎo)體58。橫向二極管46可被用于例如鎖相環(huán)電路、靜電放電(ESD)保護(hù)器件、過(guò)電壓箝位網(wǎng)絡(luò)或溫度感應(yīng)器件。形成柵極導(dǎo)體58的材料與FET柵極28相同，但對(duì)于橫向二極管不起柵極功能。整流擴(kuò)散54具有延伸注入60和暈圈擴(kuò)散62。如圖3a和3b所示，非整流擴(kuò)散56具有陡峭的、不含暈圈注入的p+到p-歐姆接觸區(qū)域64，充分地改進(jìn)了二極管46的串聯(lián)電阻。另外，即使是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最簡(jiǎn)單的處理也可以消除非整流擴(kuò)散56上的延伸注入。如果需要，通過(guò)一個(gè)附加掩膜可以隨著擴(kuò)散56一起提供延伸注入(未示出)。
在本發(fā)明的再另一個(gè)實(shí)施例中，如圖2c所示，暈圈注入被包含在FET源極漏極擴(kuò)散附近，但是橫向二極管46′沒有將暈圈注入62放置在鄰近整流擴(kuò)散54′和非整流擴(kuò)散56的位置上。不使暈圈注入62注入整流擴(kuò)散54′附近，提高了二極管擊穿電壓，降低了二極管正向泄漏，提高了二極管理想因子，并且改進(jìn)了指數(shù)IV特征的線性。于是，二極管46′可以更好地在芯片上發(fā)揮各種作用，例如溫度測(cè)量和ESD保護(hù)。如上所述，通過(guò)阻擋暈圈和延伸掩膜上的注入，消除了將暈圈注入到整流擴(kuò)散54′附近。
在本發(fā)明的再另外的實(shí)施例中，如圖4a所示，在擴(kuò)散70a、70b附近沒有暈圈注入的情況下形成電阻器和電容器。通過(guò)在具有暈圈注入的FET(參見圖1a、1b)的芯片上提供鄰近柵極導(dǎo)體72的擴(kuò)散，形成這些電阻器或電容器。通過(guò)比較，如現(xiàn)有技術(shù)圖4b所示，如果在具有鄰近柵極導(dǎo)體72的暈圈注入74a、74b的情況下形成電阻器和電容器，則串聯(lián)電阻更高，并且會(huì)增加對(duì)該附加串聯(lián)電阻的本質(zhì)的電壓依賴。最終結(jié)果是芯片性能退化。當(dāng)在到擴(kuò)散70a和擴(kuò)散70b的接觸之間提供電壓時(shí)，圖4a、4b的器件是電阻器。當(dāng)向柵極導(dǎo)體72和擴(kuò)散70a、70b之間的接觸提供電壓時(shí)，該器件是電容器。如果需要，通過(guò)一個(gè)額外的掩膜，可以隨著擴(kuò)散70a、70b一起提供延伸注入(未示出)。
這里結(jié)合附圖詳細(xì)描述和說(shuō)明了本發(fā)明的若干實(shí)施例及其修改，顯然在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下還可以進(jìn)行各種修改。例如，也包括與所說(shuō)明的類型相對(duì)的摻雜類型。本發(fā)明也適用于體式和采用SOI技術(shù)的雙柵極FET。上述說(shuō)明書的內(nèi)容不是要將本發(fā)明限定得比所附權(quán)利要求書更窄。所提供的例子僅用于說(shuō)明，并不是排它性的。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體芯片，包括半導(dǎo)體基底；所述基底中的整流接觸擴(kuò)散和非整流接觸擴(kuò)散；以及鄰近所述整流接觸擴(kuò)散的暈圈擴(kuò)散和鄰近所述非整流接觸擴(kuò)散的無(wú)暈圈擴(kuò)散。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述整流接觸是FET的源極/漏極擴(kuò)散。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述非整流接觸是FET的體接觸、橫向二極管的歐姆接觸、電阻器的接觸或者電容器的接觸。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述芯片還包括柵極導(dǎo)體，其中所述整流接觸由所述柵極導(dǎo)體限定。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述芯片還包括柵極導(dǎo)體，其中所述非整流接觸由所述柵極導(dǎo)體限定。
6.如權(quán)利要求1至5中任何一個(gè)所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述芯片還包括柵極導(dǎo)體，其中所述整流接觸和所述非整流接觸均由所述柵極導(dǎo)體限定。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述整流接觸是FET的源極/漏極擴(kuò)散，并且其中所述非整流接觸是所述FET的體接觸。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述FET包括柵極導(dǎo)體，所述源極/漏極擴(kuò)散和所述體接觸均由所述柵極導(dǎo)體限定。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述FET還包括后絕緣體和所述后絕緣體上的半導(dǎo)體薄層。
10.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述整流接觸是橫向二極管的擴(kuò)散，并且其中所述非整流接觸是到所述二極管的歐姆接觸。
11.如權(quán)利要求1至10中任何一個(gè)所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述芯片還包括FET和橫向二極管，所述FET包括源極/漏極擴(kuò)散，而所述橫向二極管包括整流接觸擴(kuò)散和非整流接觸擴(kuò)散，其中所述整流接觸是所述FET的所述源極/漏極擴(kuò)散，所述非整流接觸是所述橫向二極管的所述非整流接觸擴(kuò)散，并且進(jìn)一步其中在所述橫向二極管的所述整流接觸擴(kuò)散鄰近有無(wú)暈圈擴(kuò)散。
12.如權(quán)利要求1至11中任何一個(gè)所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述芯片還包括第一柵極導(dǎo)體和第二柵極導(dǎo)體，其中所述整流接觸受所述第一柵極導(dǎo)體的限定，而所述非整流接觸由所述第二柵極導(dǎo)體限定。
13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，還包括FET以及橫向二極管、電阻器和電容器中的一個(gè)，其中所述整流接觸是所述FET的源極/漏極擴(kuò)散，并且所述非整流接觸是到所述橫向二極管、電阻器或電容器的歐姆接觸。
14.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述橫向二極管用于ESD保護(hù)、過(guò)沖/下沖保護(hù)或者過(guò)電壓箝位。
15.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，所述橫向二極管還包括整流接觸擴(kuò)散，其中無(wú)暈圈擴(kuò)散鄰近所述整流接觸擴(kuò)散。
16.如權(quán)利要求1至15中任何一個(gè)所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，還包括第二非整流接觸，其中無(wú)暈圈擴(kuò)散鄰近所述非整流接觸中的任何一個(gè)。
17.如權(quán)利要求1至15中任何一個(gè)所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，該芯片包括絕緣體襯底硅。
18.如權(quán)利要求1至17中任何一個(gè)所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于，該延伸擴(kuò)散鄰近所述源極漏極擴(kuò)散，并且無(wú)延伸擴(kuò)散鄰近所述非整流接觸。
19.一種制作半導(dǎo)體芯片的方法，包括步驟提供半導(dǎo)體基底；在所述基底上形成整流擴(kuò)散接觸；在所述基底上形成非整流擴(kuò)散接觸；以及形成鄰近所述整流擴(kuò)散接觸的暈圈擴(kuò)散，并且形成鄰近所述非整流擴(kuò)散接觸的無(wú)暈圈擴(kuò)散。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，在所述形成步驟(b)中，所述整流擴(kuò)散是FET的源極/漏極擴(kuò)散，其中在所述形成步驟(c)中，所述非整流接觸是所述FET的體接觸。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述非整流擴(kuò)散接觸是橫向二極管的一個(gè)電極。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述橫向二極管用于ESD保護(hù)、過(guò)沖/下沖保護(hù)或者過(guò)電壓箝位。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，在所述形成步驟(b)中，所述整流擴(kuò)散是FET的源極/漏極擴(kuò)散或所述橫向二極管的第二電極。
24.如權(quán)利要求19至23中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，在所述形成步驟(b)中，所述整流擴(kuò)散是FET的源極/漏極擴(kuò)散，其中所述形成步驟(c)包括形成具有一對(duì)所述非整流擴(kuò)散接觸的器件，并且所述步驟(d)包括形成鄰近所述非整流接觸中任意一個(gè)的無(wú)暈圈擴(kuò)散。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述器件包括電阻器或電容器。
26.如權(quán)利要求19到25中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，在所述形成步驟(a)中，所述基底包括SOI。
27.如權(quán)利要求19至26中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，還包括形成鄰近所述整流接觸擴(kuò)散的延伸擴(kuò)散，以及形成鄰近所述非整流接觸擴(kuò)散的無(wú)延伸擴(kuò)散。
28.如權(quán)利要求19至27中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述形成步驟(d)包括提供包含非整流擴(kuò)散接觸的位置的第一掩膜，其中所述第一掩膜在所述位置上具有阻擋區(qū)域。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述非整流擴(kuò)散接觸由至少一個(gè)其它掩膜上的數(shù)據(jù)限定，并且其中根據(jù)所述數(shù)據(jù)生成所述第一掩膜上的所述阻擋區(qū)域。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，通過(guò)邏輯組合來(lái)自多個(gè)掩膜的形狀并且調(diào)整結(jié)果以避免出現(xiàn)亞光刻特征，從而根據(jù)所述數(shù)據(jù)生成所述第一掩膜上的所述阻擋區(qū)域。
全文摘要
一種半導(dǎo)體芯片包含具有整流接觸擴(kuò)散和非整流接觸擴(kuò)散的半導(dǎo)體基底。暈圈擴(kuò)散鄰近整流接觸擴(kuò)散，而無(wú)暈圈擴(kuò)散鄰近非整流接觸擴(kuò)散。為了提高擊穿抵抗力，整流接觸擴(kuò)散可以是FET的源極/漏極擴(kuò)散。非整流接觸擴(kuò)散可以是FET體接觸、橫向二極管接觸或電阻或電容接觸。避免非整流接觸的暈圈，降低了串聯(lián)電阻并且改進(jìn)了器件特征。在具有鄰近擴(kuò)散的暈圈的器件的芯片上的另一個(gè)實(shí)施例中，無(wú)暈圈擴(kuò)散鄰近橫向二極管的整流接觸擴(kuò)散，從而顯著改進(jìn)了二極管的理想度并且提高了擊穿電壓。
文檔編號(hào)H01L29/49GK1434983SQ01810810
公開日2003年8月6日 申請(qǐng)日期2001年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月8日
發(fā)明者J·卡爾普, J·納亞克, W·勞施, M·希羅尼, S·沃爾德曼, N·薩姆德默 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司