二極管，使用二極管的電路及制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供包括門控二極管及淺溝槽隔離STI二極管的二極管、制造方法及有關(guān)電路，其無至少一個暈圈或口袋植入，借此減小所述二極管的電容。以此方式，所述二極管可用于具有對負(fù)載電容敏感的性能的電路及其它裝置中，同時仍獲得所述二極管的性能特性。門控二極管的這些特性包括快速接通時間及高傳導(dǎo)性，從而使得所述門控二極管很好地適合于作為一個實例的靜電放電ESD保護電路。二極管包括半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有井區(qū)域及所述井區(qū)域上的絕緣層。柵電極形成于所述絕緣層上。陽極區(qū)域及陰極區(qū)域提供于所述井區(qū)域中。形成P-N結(jié)。在所述二極管中阻擋至少一個口袋植入以減小電容。
【專利說明】二極管，使用二極管的電路及制造方法
[0001]相關(guān)申請案的交叉引用
[0002]本申請案為2009年3月13日以沃雷(WORLEY)等人的名義申請的第12 / 403,418號美國專利申請案的部分接續(xù)申請案，所述專利申請案的揭示內(nèi)容以全文引用的方式明確地并入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本申請案的技術(shù)涉及淺溝槽隔離二極管與門控二極管及其在電路及有關(guān)方法(包括保護電路、靜電放電(ESD)保護電路及高速或開關(guān)電路)中的用途。
【背景技術(shù)】
[0004]靜電放電(ESD)為集成電路(IC)中的主要可靠性問題。ESD為可誘發(fā)電路中的大電流的瞬態(tài)電壓突波(負(fù)或正)。為了保護電路免受ESD突波損壞，保護方案試圖提供用于正ESD突波與負(fù)ESD突波兩者的放電路徑。常規(guī)二極管可用于ESD保護電路中以箝位正ESD突波及負(fù)ESD突波的電壓，以將電流分流且防止將過多電壓施加到受保護的電路。圖1說明在此方面的常規(guī)ESD保護電路。如圖1中所說明，提供電壓軌道(Vdd) 10及接地軌道(GND) 12以對受保護的電路14供電。受保護的電路14可為任何類型的電路且以任何所要的形式提供。在此實例中，信號接腳16的形式的端子提供到受保護的電路14的信號路徑，以用于將信息及/或控制提供給受保護的電路14。舉例來說，受保護的電路14可包括于集成電路(IC)中，其中信號接腳16為IC芯片上的外部可利用的接腳。
[0005]常規(guī)ESD保護電路18可耦合于電壓軌道10與接地軌道12之間以保護受保護的電路14免受ESD突波。圖1中的示范性ESD保護電路18包括兩個常規(guī)二極管:正ESD突波二極管20及負(fù)ESD突波二極管22。正ESD突波二極管20與負(fù)ESD突波二極管22串聯(lián)耦合。正ESD突波二極管20將信號接腳16上的正電壓箝位到在電壓軌道10上方的一個二極管壓降。負(fù)ESD突波二極管22將信號接腳16上的負(fù)電壓箝位到在接地軌道12下方的一個二極管壓隆。正ESD突波二極管20的陰極(k)耦合到電壓軌道10。正ESD 二極管20的陽極(a)在處于信號接腳16與受保護的電路14之間的信號路徑上的節(jié)點24處耦合到信號接腳16。負(fù)ESD突波二極管22的陰極(k)還耦合到在從信號接腳16到受保護的電路14的信號路徑上的節(jié)點24。負(fù)ESD突波二極管22的陽極(a)耦合到接地軌道12。
[0006]對于信號接腳16上的正ESD突波，正ESD突波二極管20將變得正向偏壓且將信號接腳16上的電壓箝位到在電壓軌道10上方的一個二極管壓降，以保護受保護的電路14。來自此ESD突波的能量將在正向偏壓模式下經(jīng)由正ESD突波二極管20傳導(dǎo)且分散到電壓軌道10中?？稍陔妷很壍?0中實施(未圖示)適當(dāng)ESD保護結(jié)構(gòu)，以最終將正ESD突波耗散到接地軌道12。對于信號接腳16上的負(fù)ESD突波，類似地耗散突波。信號接腳16上的負(fù)ESD突波將負(fù)ESD突波二極管22置于正向偏壓模式下，因此提供相對于受保護的電路14的低阻抗路徑。來自負(fù)ESD突波的能量將耗散到接地軌道12中。
[0007]因為歸因于較高晶體管計數(shù)而日益以芯片上系統(tǒng)(SOC)配置提供電路，所以在SOC技術(shù)中提供ESD保護變得日益重要。SOC技術(shù)可使用提供相對較薄的氧化物柵極電介質(zhì)的場效晶體管(FET)。這些相對較薄的電介質(zhì)易于由于來自ESD突波事件的過多電壓而受到破壞性的擊穿及損壞。另外，常規(guī)二極管(例如，圖1中所提供的ESD突波二極管20、22)可能無法提供用于SOC技術(shù)中的ESD保護的足夠傳導(dǎo)。
[0008]為了解決ESD保護中的這些缺點，且明確地說，對于SOC技術(shù)，已在ESD保護電路中提供淺溝槽隔離(STI) 二極管。門控二極管還用于ESD保護電路中。已展示，門控二極管的使用具有優(yōu)越的每單位長度的傳導(dǎo)性以及接通速度(歸因于其載體的瞬態(tài)路徑)。ESD保護電路的接通速度對于滿足電荷裝置模型化(CDM)規(guī)范來說是重要的，其中在ESD事件期間，大量電流(例如，若干安培)可在非常小部分的時間(例如，小于一毫微秒)中流動。然而，甚至在門控二極管的這些優(yōu)勢的情況下，STI 二極管也占優(yōu)勢地用于ESD保護電路中以用于高速電路。門控二極管可能不可接受地降低性能。門控二極管具有比STI 二極管大的每單位擴散或有效長度的周邊電容。
[0009]當(dāng)將門控二極管添加到受保護的電路時，門控二極管中的增加的周邊電容增加了負(fù)載電容。增加負(fù)載電容可負(fù)面地影響受保護的電路。舉例來說，增加的負(fù)載電容可降低受保護的電路的開關(guān)時間及頻率性能，這是因為歸因于ESD保護電路在R-C電路布置下耦合到受保護的電路，因此充電時間將增力卩。另外，由于插入ESD保護電路而提供的增加的電容可降低射頻(RF)組件(例如，低噪聲放大器(LNA))的敏感性。然而，在ESD保護電路中使用具有較低電容的STI 二極管也具有取舍(相較于門控二極管來說)。在ESD保護電路中使用STI 二極管可導(dǎo)致受保護的電路(且尤其對于使用耦合到可見于大SOC芯片中的襯墊的薄氧化物柵極氧化物電介質(zhì)裝置的受保護的電路及有關(guān)過程)針對正突波與負(fù)突波兩者的低CDM電壓容差。
[0010]為了保留性能，芯片制造商及客戶必須接受由于在ESD保護電路中使用STI 二極管而提供的較低CDM電壓容差，此情形導(dǎo)致較大的與ESD有關(guān)的暴露及故障。因此，存在提供一種ESD保護電路的需要，所述ESD保護電路展現(xiàn)優(yōu)越的傳導(dǎo)性及接通時間以及低電容以便不會不利地影響受保護的電路的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]提供一種二極管。所述二極管包括襯底及通過第一摻雜劑摻雜的第一摻雜區(qū)域。所述第一摻雜區(qū)域位于所述襯底中，且并不具有口袋植入，借此減小區(qū)結(jié)電容。所述二極管還包括在所述襯底中的通過第二摻雜劑摻雜的第二摻雜區(qū)域，所述第二摻雜劑具有與所述第一摻雜劑的極性相反的極性。所述二極管進(jìn)一步包括形成于所述第一摻雜區(qū)域上的第一硅化物部分。所述二極管還進(jìn)一步包括形成于所述第二摻雜區(qū)域上的第二硅化物部分。
[0012]提供一種制造二極管的方法。所述方法包括形成通過活性掩模界定的淺溝槽隔離區(qū)域。所述方法還包括通過口袋植入掩模阻擋口袋植入，以便減小所述二極管中的區(qū)結(jié)電容。所述方法進(jìn)一步包括在形成所述淺溝槽隔離區(qū)域之后，植入通過第一植入掩模界定的第一摻雜區(qū)域。所述方法還進(jìn)一步包括在形成所述淺溝槽隔離區(qū)域之后，植入通過第二植入掩模界定的第二摻雜區(qū)域。更進(jìn)一步，所述方法包括在所述第一摻雜區(qū)域上沉積第一硅化物部分，及在所述第二摻雜區(qū)域上沉積第二硅化物部分。
[0013]提供一種用于制造二極管的設(shè)備。所述設(shè)備包括用于在襯底中建構(gòu)二極管的裝置，及用于通過口袋植入掩模阻擋口袋植入以便減小所述二極管中的區(qū)結(jié)電容的裝置。
[0014]提供一種包括二極管的靜電放電(ESD)保護集成電路。所述二極管包括襯底及通過第一摻雜劑摻雜的第一摻雜區(qū)域。所述第一摻雜區(qū)域位于所述襯底中，且并不具有口袋植入，以便減小區(qū)結(jié)電容。所述二極管還包括在所述襯底中的通過第二摻雜劑摻雜的第二摻雜區(qū)域，所述第二摻雜劑具有與所述第一摻雜劑的極性相反的極性。所述二極管進(jìn)一步包括形成于所述第一摻雜區(qū)域上的第一硅化物部分。所述二極管還進(jìn)一步包括形成于所述第二摻雜區(qū)域上的第二硅化物部分。所述ESD保護電路還具有耦合到所述二極管的輸入觸點，及經(jīng)由所述二極管耦合到所述輸入觸點的受保護的組件。
[0015]提供一種制造二極管的方法。所述方法包括形成通過活性掩模界定的淺溝槽隔離區(qū)域的步驟。所述方法還包括通過口袋植入掩模阻擋口袋植入以便減小所述二極管中的區(qū)結(jié)電容的步驟。所述方法進(jìn)一步包括在形成所述淺溝槽隔離區(qū)域之后植入通過第一植入掩模界定的第一摻雜區(qū)域的步驟。所述方法還包括在形成所述淺溝槽隔離區(qū)域之后植入通過第二植入掩模界定的第二摻雜區(qū)域的步驟。更進(jìn)一步，所述方法包括在所述第一摻雜區(qū)域上沉積第一硅化物部分的步驟及用于在所述第二摻雜區(qū)域上沉積第二硅化物部分的步驟。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為在現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)靜電放電(ESD)保護電路的一實例。
[0017]圖2為展示可有利地使用本發(fā)明的一實施例的示范性無線通信系統(tǒng)的框圖。
[0018]圖3為包括輕微摻雜的漏極(LDD)植入及口袋植入的示范性門控二極管。
[0019]圖4為表示圖3的門控二極管的示范性示意性符號。
[0020]圖5A為阻擋口袋植入以減小N+P-井門控二極管的結(jié)電容的示范性門控二極管。
[0021]圖5B為阻擋口袋植入及P井的示范性門控二極管。
[0022]圖6為包括口袋植入的示范性淺溝槽隔離二極管。
[0023]圖7A為阻擋口袋植入以減小結(jié)電容的示范性淺溝槽隔離(STI) 二極管。
[0024]圖7B為阻擋口袋植入及P井的示范性淺溝槽隔離(STI) 二極管。
[0025]圖8為包括保護電路的示范性射頻(RF)收發(fā)器，所述保護電路具有阻擋至少一個LDD植入的至少一個門控二極管。
[0026]圖9為由ESD保護電路保護的示范性低噪聲放大器，所述ESD保護電路使用具有受阻擋的至少一個LDD植入的門控二極管。
[0027]圖10描述根據(jù)本發(fā)明的一個方面的用于制造二極管的示范性方法。
【具體實施方式】
[0028]現(xiàn)在參看各圖式的圖，描述本發(fā)明的若干示范性實施例。詞“示范性”在本文中用以意味著“充當(dāng)實例、例子或說明”。本文中描述為“示范性”的任何實施例未必應(yīng)解釋為比其它實施例優(yōu)選或有利。
[0029]詳細(xì)描述中所揭示的方面包括二極管(包括門控二極管及淺溝槽隔離(STI) 二極管)的實例、二極管的示范性制造方法及有關(guān)電路及方法。所述二極管實例均具有受阻擋的至少一個暈圈或口袋植入以減小區(qū)電容。所述二極管實例也可以受阻擋的至少一個輕微摻雜的漏極(LDD)植入為特征。以此方式，所述二極管可用于具有對此電容敏感的性能但也尋求門控或STI 二極管的性能特性的電路及其它電路應(yīng)用中。門控二極管的益處包括(但不限于)快速接通時間及高傳導(dǎo)性。STI 二極管的益處包括(但不限于)減小的電容及RF組件的所得的增加的敏感性。
[0030]LDD植入及口袋植入(也被稱為暈圈植入)用于晶體管及二極管中以實現(xiàn)保護從而免于電場散布到不當(dāng)?shù)膮^(qū)中。在金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)中，包括LDD植入以增加操作電壓及長期可靠性。具體來說，LDD植入用以減小漏極處的電場以便減少到柵極氧化物中的熱電子注入。暈圈或口袋植入用以減小漏極的靜電橫截面，使得漏極與源極之間的靜電耦合較小。否則，當(dāng)MOSFET的柵極到源極電位處于關(guān)閉狀態(tài)下時，靜電漏極到源極耦合場將經(jīng)由漏極誘發(fā)的障壁下降(DIBL)增加漏電流。由于MOSFET可為雙向的且由于過程約束，因此將LDD及暈圈植入應(yīng)用于MOSFET柵極的兩側(cè)。因此，通過在MOSFET中提供N型及P型暈圈植入，存在小得多的靜電橫截面，使得在源極或漏極端子處的電場散開，且并不強烈以致為MOSFET提供低漏電流。又，在漏極處經(jīng)由應(yīng)用LDD植入實現(xiàn)的場減小會改善熱電子可靠性。
[0031]在MOSFET的情況下，LDD植入解決潛在熱電子問題，且口袋植入減小漏極誘發(fā)的障壁下降(DIBL)。在一些MOSFET中，LDD植入及口袋植入受阻擋，從而導(dǎo)致無LDD植入或口袋植入的MOSFET。此MOSFET可產(chǎn)生在晶體管的溝道中具有摻雜劑波動減小的晶體管，借此減少晶體管失配。此MOSFET還可使用較長的溝道長度來補償原本將通過失去的LDD及口袋植入解決的熱電子及DIBL問題。
[0032]在本發(fā)明的發(fā)現(xiàn)之前，口袋植入的阻擋為限于MOSFET的技術(shù)。不存在阻擋二極管中的口袋植入的動機。二極管并不遭受晶體管失配的問題，且不存在減小二極管的摻雜劑波動的需要。二極管用于不同目的，且所屬領(lǐng)域中無任何理由來阻擋二極管中的口袋植入。
[0033]在本文中所揭示的方面中，二極管包括具有井區(qū)域的半導(dǎo)體襯底。井區(qū)域包括具有雜質(zhì)的半導(dǎo)體材料。雜質(zhì)包括P摻雜或N摻雜雜質(zhì)。絕緣層提供于井區(qū)域上。電極形成于絕緣層上。陽極區(qū)域及陰極區(qū)域植入于井區(qū)域中在柵電極的相反側(cè)上。取決于二極管設(shè)計，陽極區(qū)域或陰極區(qū)域具有與井區(qū)域的極性相反的極性的雜質(zhì)以形成P-N結(jié)。在一個實例中，對于N井區(qū)域內(nèi)所含有的二極管，陽極區(qū)域具有與N井區(qū)域的雜質(zhì)極性相反的極性的雜質(zhì)以在陽極與井區(qū)域之間形成P-N結(jié)。在另一實例中，對于P井區(qū)域內(nèi)所含有的二極管，陰極區(qū)域具有與P井區(qū)域的雜質(zhì)極性相反的極性的雜質(zhì)以在陰極與井區(qū)域之間形成P-N結(jié)。井區(qū)域在陽極區(qū)域、陰極區(qū)域或陽極區(qū)域與陰極區(qū)域兩者之間具有受阻擋的至少一個LDD植入及口袋植入。
[0034]圖3展示具有LDD植入及口袋植入的常規(guī)門控二極管300。由于P+植入310放置于P井332或P襯底334中，因此不針對此狀況提供與PFET相關(guān)聯(lián)的口袋植入。LDD植入322通過在柵極下的延伸部添加陰極312或N+植入的電容CgN?。P 口袋植入324還通過增加沿著LDD邊緣及N+邊緣的P摻雜來添加陰極到P井電容。如果口袋植入324在N+植入下方延伸(如所展示)，則N+P井結(jié)的區(qū)結(jié)電容(Cjnp)也增加。
[0035]下文論述常規(guī)門控二極管300的其它方面。門控二極管300演示優(yōu)越的正向偏壓傳導(dǎo)性(例如，30mS / μ m條帶長度)以及快速接通時間(例如，大約一百(100)皮秒或更少)。如所說明，門控二極管300包括基礎(chǔ)半導(dǎo)體襯底340以用于沉積其它材料以形成門控二極管300。半導(dǎo)體襯底340可由硅(Si)晶片形成，這是因為硅晶片相對較便宜?；蛘撸雽?dǎo)體襯底340可由任何其它所要的半導(dǎo)體材料形成。所說明的半導(dǎo)體襯底340為N型門控二極管，其具有用于在P型襯底334中形成溝道的P井半導(dǎo)體材料332。然而，半導(dǎo)體襯底340也可為P型門控二極管，其具有形成于P型襯底中的N井半導(dǎo)體材料，所述P型門控二極管具有與N型門控二極管互補的電壓及操作。其它變體可包括由植入到P型襯底334中的深N井環(huán)繞的圖3的二極管結(jié)構(gòu)。
[0036]若干半導(dǎo)體子區(qū)域提供于P井半導(dǎo)體材料332中，所述半導(dǎo)體子區(qū)域經(jīng)定制以形成門控二極管300的有源裝置區(qū)域。所述子區(qū)域包含N+摻雜區(qū)域312、N型LDD植入322、P+摻雜區(qū)域310及P型LDD植入326及N型暈圈植入328。N+摻雜區(qū)域312形成陰極區(qū)域，且P+摻雜區(qū)域310形成陽極區(qū)域。這些符號指示引入到P井半導(dǎo)體材料332中的相對雜質(zhì)的類型及量。門控二極管300還包括柵極316，柵極316通過絕緣層318而與P井半導(dǎo)體材料332隔離。絕緣層318常常被稱作氧化層，但其它絕緣材料也是可能的。層318可具有任何所要的厚度，但通常非常薄，且作為一實例，層318可具有在大約12埃(A)
與80 A之間的厚度。眾所周知，柵極316可由常規(guī)傳導(dǎo)材料形成，但在此實例中以多晶硅(“polycrystalline silicon”或“Polysilicon”)的形式提供。娃化物 314 形成于 N+植入312、P+植入310上，與柵極316上。
[0037]在制造期間，LDD塊用以阻擋在一個極性植入的側(cè)上的LDD植入，同時將LDD放置于另一側(cè)上。舉例來說，當(dāng)制造N型LDD植入(例如，322)時，將LDD塊用于P側(cè)上以防止將N型LDD植入放置于這個側(cè)上。類似地，當(dāng)制造P型LDD植入(例如，326)時，將LDD塊用于N側(cè)上以防止將P型LDD植入放置于這個側(cè)上。
[0038]由于放置于門控二極管300上的隨后經(jīng)蝕刻的剩余的殘余絕緣材料，因此間隔物區(qū)域320A、320B也提供于柵極316的每一側(cè)上。間隔物區(qū)域320A、320B允許N型植入312及P型植入310在間隔物形成之后形成于P井半導(dǎo)體材料332中。在間隔物沉積之前形成N型LDD植入322及P型LDD植入326及口袋植入324。
[0039]因此，總地來說，門控二極管300為如圖4中所說明的三端子裝置。三個端子為陰極端子402、陽極端子404與柵極端子406。P-N結(jié)存在于P井半導(dǎo)體材料332與N+摻雜區(qū)域312之間。當(dāng)陽極端子402與陰極端子404之間存在正電壓差時，電流可相對容易地從耦合到P+摻雜區(qū)域310的陽極端子402流動到耦合到N+摻雜區(qū)域312的陰極端子404。柵極端子406附接到擴散區(qū)域極性與井區(qū)域極性相同的端子。在圖3的狀況下，柵極端子406將耦合到陽極端子402，這是因為陽極端子402耦合到具有與P井半導(dǎo)體材料332的極性相同的極性的P+摻雜區(qū)域310。耦合布置減小了陰極端子404上的電容負(fù)載，對于此極性二極管，陰極端子404可耦合到輸入/輸出(I / O)襯墊，而陽極耦合到第二電壓軌道或接地。柵極在二極管的操作中無作為保護元件的電用途，且用作制造載具以將N+摻雜區(qū)域312與P+摻雜區(qū)域310分開，而無插入的STI區(qū)域。
[0040]門控二極管300具有若干寄生電容源，所述若干寄生電容源全部合起來以產(chǎn)生門控二極管300的總電容。如較早所注釋，對于圖3的二極管極性，耦合到I / O的節(jié)點為陰極端子404，其應(yīng)具有相對于耦合到陽極端子402的電力供應(yīng)器的盡可能小的電容。對于共同配置，柵極端子406系結(jié)到陽極端子402。對于耦合到信號襯墊的陰極端子404，存在第一寄生電容，這是歸因于由柵電極316造成的與N型LDD植入322重疊的周邊電容(在下文中為“柵極電容”)。這些材料之間的絕緣層318充當(dāng)電介質(zhì)以形成平行板電容。舉例來說，跨越柵電極316與N型LDD植入322之間的絕緣層318提供與絕緣層318重疊的寄生電容分量，在圖3中其標(biāo)注為CgNu^與絕緣層318重疊的寄生電容也可類似地形成于柵電極316與P型LDD植入326之間，其標(biāo)注為CgP.。電容與絕緣層318的寬度成反比例增力口。門控二極管300的陰極具有比STI 二極管大的寄生電容，這是因為STI 二極管不具有柵電極。較高的周邊電容等同于較高的總電容，當(dāng)將門控二極管300用于ESD保護電路中時，此情形可不利地影響受保護的電路的性能。
[0041]另一寄生電容形成于N型LDD植入322的側(cè)壁與暈圈植入半導(dǎo)體材料324之間，其標(biāo)注為Cjnp。絕緣層318與N型LDD植入322之間的暈圈半導(dǎo)體材料324的摻雜中的較高濃度也有助于此寄生電容的增加。這些因素均有助于門控二極管300的陰極的寄生電容的總增加。
[0042]如在第12 / 403，418號美國專利申請案的申請之后發(fā)現(xiàn)，在特定制造狀況下，當(dāng)將LDD植入及口袋植入作為相同掩蔽步驟的部分安裝時，阻擋LDD植入也阻擋口袋植入。因此，在阻擋口袋植入過程中，可同時阻擋在受阻擋側(cè)上的LDD植入。阻擋意味著在二極管(例如，門控二極管300)的形成中不考慮口袋植入。此情形通過圖5A中的實例說明。其中，展示示范性門控二極管301。因此，除了在圖5A的門控二極管301中阻擋N型LDD植入322及P型口袋植入324之外，門控二極管301具有圖3的門控二極管300的相同特性。門控二極管301提供于包括半導(dǎo)體裸片且可安裝于印刷電路板(PCB)上的半導(dǎo)體封裝中。也可包括N井(各圖中未展示)。在一個方面中，也可阻擋門控二極管的P井332，如圖5B中所展示。在此方面中，二極管直接形成于襯底P Sub334中。以此方式移除P井植入可減少二極管中的摻雜，這是因為P襯底比P井更輕微摻雜。
[0043]在特定模型化中發(fā)現(xiàn)，通過阻擋口袋植入，可顯著減小二極管的結(jié)電容。在本文中所揭示的方面中，通過阻擋二極管(例如，門控二極管或STI 二極管)的口袋植入，減小所述二極管的結(jié)電容。移除口袋.植入不會影響傳導(dǎo)性調(diào)制或ESD性能，從而使得這些減小電容二極管理想地用于ESD保護電路中。P+擴散的LDD及暈圈的移除是任選的。關(guān)于LDD或暈圈植入是否存在于P+擴散或植入上，不存在對電容或ESD傳導(dǎo)的影響。
[0044]移除口袋植入為二極管提供想不到的性能益處。舉例來說，對于STI 二極管，移除口袋植入可將區(qū)電容減小大約30%且將總電容減小大約25%。在ESD電流的高注入范圍中，口袋植入的移除不會對STI 二極管具有負(fù)面影響。使用ESD模式下的二極管的導(dǎo)通電阻乘以其負(fù)載電容的性能量度，具有受阻擋的口袋植入的門控二極管執(zhí)行所達(dá)的性能比標(biāo)準(zhǔn)STI 二極管執(zhí)行所達(dá)的性能好近兩倍。具有受阻擋的口袋植入的STI 二極管執(zhí)行所達(dá)的性能也比標(biāo)準(zhǔn)STI 二極管執(zhí)行所達(dá)的性能好。
[0045]歸因于受阻擋的口袋植入，因此在門控二極管301中，LDD-柵極重疊電容接近O，且LDD- 口袋電容被移除。另外，在N+植入下延行的口袋植入的結(jié)電容分量也被有效地移除。因此，陰極到柵極電容、陰極側(cè)壁結(jié)電容及陰極區(qū)結(jié)電容均顯著地減小。來自標(biāo)準(zhǔn)門控二極管300與改善的二極管301兩者的傳輸線脈沖(TLP)數(shù)據(jù)展示省略的LDD及口袋植入對高脈沖電流性能沒有顯著影響。
[0046]如所論述，移除P 口袋植入也可減小STI 二極管的區(qū)結(jié)電容。圖6展示口袋植入624在N+植入612下方延伸的STI 二極管600的橫截面。硅化物614形成于N+植入612及P+植入610上。在N+植入612下方的P 口袋植入624的存在增加了二極管的P區(qū)域610的摻雜，借此增加了區(qū)結(jié)電容。歸因于與STI 二極管相關(guān)聯(lián)的厚電介質(zhì)隔離區(qū)域650，因此與區(qū)分量相比，電容的側(cè)壁分量非常小。
[0047]圖7A展示歸因于受阻擋的口袋植入而具有減小的區(qū)電容的STI 二極管的一個方面。還可包括N井(各圖中未展示)。在另一方面中，還可阻擋STI 二極管的P井632，如圖7B中所展示。在此方面中，二極管直接形成于襯底P Sub634中。以此方式移除P井植入可減少二極管中的摻雜，這是因為P襯底比P井更輕微摻雜。STI 二極管與門控二極管不同之處在于:LDD植入未與STI 二極管一起使用，因此，使用相異塊來阻擋STI 二極管中的口袋植入，而在門控二極管的情況下，可使用相同層來阻擋LDD植入及口袋植入。即使如此，其它二極管中用以阻擋LDD植入的層也可用以阻擋在STI 二極管的制造期間形成口袋植入。
[0048]阻擋二極管的口袋植入減小了結(jié)電容。對于具有受阻擋的口袋植入的門控二極管，歸因于受阻擋的口袋植入及LDD植入，因此側(cè)壁與區(qū)結(jié)電容兩者減小。對于側(cè)壁為絕緣體的STI 二極管，阻擋口袋植入減小了區(qū)電容。口袋植入的移除對ESD性能沒有影響。
[0049]具有受阻擋的口袋植入的二極管(例如，上文所論述的門控二極管301或STI 二極管601)可包括于任何電路、集成電路或電路應(yīng)用中。一個實例包括靜電放電(ESD)保護電路。ESD保護電路可如同圖1中所說明的ESD保護電路18般配置，其中常規(guī)ESD突波二極管20、22中的一者或一者以上由具有受阻擋的LDD植入及受阻擋的口袋植入的一個或一個以上門控二極管替換。歸因于門控二極管的快速接通時間以及由于門控二極管的高傳導(dǎo)性性質(zhì)而將過多電流分流，因此在ESD保護電路中使用具有受阻擋的至少一個LDD植入的一個或一個以上門控二極管增強了電壓箝位時間。又，具有受阻擋的至少一個LDD植入的一個或一個以上門控二極管的使用減小了 ESD保護電路的負(fù)載電容。此情形可允許將ESD保護電路用以保護性能對負(fù)載電容敏感的電路同時仍實現(xiàn)門控二極管的ESD特性。減小負(fù)載電容在受保護的電路適當(dāng)操作中(包括在所要的性能、速度及/或敏感性方面)可為重要的。
[0050]具有受阻擋的至少一個LDD植入的門控二極管可用于任何裝置或電路中，且可特別用于性能可能對負(fù)載電容敏感的電路。這些裝置及電路的實例包括高速差分輸入/輸出電路及射頻(RF)電路，包括(但不限于)低噪聲放大器(LNA)。圖8說明作為用于提供保護電路以保護低噪聲放大器(LNA)的可能裝置及/或集成電路的收發(fā)器70，所述保護電路使用具有受阻擋的口袋植入的一個或一個以上二極管。在保護電路中使用的所述二極管可為先前所描述的門控二極管301或STI 二極管601中的一者或一者以上。收發(fā)器70可實施于絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)及/或SOC技術(shù)中。收發(fā)器70可用于任何裝置中，包括(作為實例)移動電話或終端、個人數(shù)字助理(PDA)、無線局域網(wǎng)絡(luò)(LAN)或其它類似無線通信裝置。
[0051]如圖8中所說明，收發(fā)器70可包括接收器前端72、射頻(RF)發(fā)射器74、天線76、開關(guān)78及處理器80。接收器前端72從一個或一個以上遠(yuǎn)程發(fā)射器(未圖示)接收承載射頻信號的信息。低噪聲放大器(LNA)82放大由天線76接收的傳入信號。將保護電路84添加到接收器前端72以保護LNA82及下游電路免受突波(包括ESD突波)。然而，將負(fù)載電容添加到LNA82可降低LNA82的敏感性。在此方面，保護電路84可并入有具有受阻擋的至少一個LDD植入的至少一個門控二極管。以此方式，來自保護電路84的所添加的負(fù)載電容得以減小，同時經(jīng)由在保護電路84中使用門控二極管而仍提供優(yōu)越的接通時間及高傳導(dǎo)性處置能力。在ESD保護電路84中使用的所述二極管可為先前所描述的門控二極管301或STI 二極管601中的一者或一者以上。另外，保護電路84可為ESD保護電路，且可如同圖1中所說明的ESD保護布置及ESD保護電路18或任何其它所要的布置或電路般配置。舉例來說，可提供門控二極管以箝位過多正電壓、過多負(fù)電壓或過多正電壓與過多負(fù)電壓兩者，以將因此所產(chǎn)生的過多電流分流。
[0052]可將離開LNA82的放大的信號提供到RF子系統(tǒng)86，在所述情況下，接著可使用模/數(shù)(A / D)轉(zhuǎn)換器88將放大的信號數(shù)字化。從這里，可將經(jīng)數(shù)字化的信號提供到專用集成電路(ASIC)或其它處理器80，以根據(jù)應(yīng)用加以處理。舉例來說，ASIC或處理器80可處理經(jīng)數(shù)字化的所接收的信號以提取在所接收的信號中傳送的信息或數(shù)據(jù)位。此處理可包括解調(diào)、解碼及錯誤校正操作。ASIC或處理器80可實施于一個或一個以上數(shù)字信號處理器(DSP)中。
[0053]在傳輸側(cè)上，ASIC或處理器80可接收由于所接收的信號而產(chǎn)生的經(jīng)數(shù)字化的數(shù)據(jù)，ASIC或處理器80編碼經(jīng)數(shù)字化的數(shù)據(jù)以用于傳輸。在編碼數(shù)據(jù)之后，ASIC或處理器80將經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)輸出到RF發(fā)射器74。調(diào)制器90從ASIC或處理器80接收數(shù)據(jù)，且在此實施例中，根據(jù)一個或一個以上調(diào)制方案操作以將經(jīng)調(diào)制的信號提供到功率放大器電路92。功率放大器電路92將來自調(diào)制器90的經(jīng)調(diào)制的信號放大到適合于從天線76傳輸?shù)乃健?br> [0054]圖9說明可用作圖8的收發(fā)器70中的保護電路84的使用門控二極管的示范性ESD保護電路。圖9說明經(jīng)配置以保護LNA82的輸入的保護電路84。如所說明，保護電路84包括耦合到接合襯墊96的兩個門控(或STI) 二極管93、94，及耦合到VddIOO及Vss102的瞬態(tài)箝位電路98。門控二極管93、94各自具有受阻擋的口袋植入且可根據(jù)上文所論述的實例門控二極管301來提供。受保護的LNA82包括薄氧化物放大N溝道場效晶體管(NFET) 104，及在NFET104的源極⑶與Vss102之間的源極退化電感器106。如果在CDM事件期間關(guān)于Vss102將正電流注入到接合襯墊96中，則電流將從接合襯墊96流經(jīng)門控二極管93到VddIOO,且接著從VddIOO流經(jīng)瞬態(tài)箝位電路98到Vss102。瞬態(tài)箝位電路98包含從VddIOO耦合到Vss102的NFET108、電阻器電容器(RC)瞬態(tài)檢測器或RC電路110，及充當(dāng)RC瞬態(tài)檢測器110與NFET108之間的緩沖器的反相器112。在高速瞬態(tài)電壓從VddIOO到Vss102出現(xiàn)期間，RC瞬態(tài)檢測器110接通NFET108，借此允許NFET108以小電壓降將大電流分流。在正常操作期間，通過RC瞬態(tài)檢測器110對NFET108加偏壓使其截止。
[0055]作為一實例，接合襯墊96與Vss102之間的電壓降應(yīng)足夠低，以保持跨越NFET104的柵極(G)到源極(S)電壓低于柵極氧化物斷裂電壓(對于I毫微秒(ns)的脈沖寬度，其大約對應(yīng)于CDM脈沖寬度)。對于20人厚的氧化物，對于Ins脈沖，NFET104的柵極(G)到源極⑶斷裂電壓為大約6.9V。源極退化電感器106對跨越NFET104的柵極(G)到源極
(S)電壓降具有較小影響。因此，對于正襯墊到Vss102電流，對于數(shù)個安培的CDM電流振幅，門控二極管93及NFET108具有小于6.9V的累積電壓降。
[0056]圖10說明根據(jù)本發(fā)明的一個方面的制造二極管的方法。如框1000中所展示，形成通過活性掩模界定的淺溝槽隔離(STI)區(qū)域。如框1002中所展示，通過口袋植入掩模阻擋口袋植入，以便減小二極管中的區(qū)結(jié)電容。在形成STI區(qū)域之后，如框1004中所展示，植入通過第一植入掩模界定的第一摻雜區(qū)域。在形成STI區(qū)域之后，如框1006中所展示，植入通過第二植入掩模界定的第二摻雜區(qū)域。如框1008中所展示，將第一硅化物部分沉積于第一摻雜區(qū)域上。如框1010中所展示，將第二硅化物部分沉積于第二摻雜區(qū)域上。
[0057]—種設(shè)備可具有用于在襯底中建構(gòu)二極管的裝置，及用于通過口袋植入掩模阻擋口袋植入以便減小二極管中的區(qū)結(jié)電容的裝置。所述設(shè)備還可具有用于在襯底中形成井植入的裝置。所述設(shè)備還可具有用于形成二極管的柵極的裝置，其中所述二極管為門控二極管。
[0058]可對上述二極管結(jié)構(gòu)進(jìn)行各種修改。確切地說，通過將植入極性從N改變成P及從P改變成N(對于上述所有諸圖及描述)，上述教示可應(yīng)用于N井中的P+ 二極管。另外，取決于所使用的各種層及蝕刻的組合物，可使放置或沉積特定層的次序變化。還應(yīng)認(rèn)識到，上述實施例中的門控或STI 二極管中的層的次序及形成這些層的材料僅為示范性的。此外，在一些實施例中，可放置或沉積及處理其它層(未圖示)，以形成二極管裝置的部分或在襯底上形成其它結(jié)構(gòu)。在其它實施例中，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將已知，這些層可使用替代沉積、圖案化及蝕刻材料及工藝來形成，可以不同次序放置或沉積，或由不同材料構(gòu)成。
[0059]根據(jù)本文中所揭示的實施例的二極管或集成電路可包括或集成于半導(dǎo)體裸片中及/或任何其它裝置(包括電子裝置)中。這些裝置的實例包括(但不限于)機頂盒、娛樂單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、個人數(shù)字助理(PDA)、固定位置數(shù)據(jù)單元、移動位置數(shù)據(jù)單元、移動電話、蜂窩式電話、計算機、便攜型計算機、桌上型計算機、監(jiān)視器、計算機監(jiān)視器、電視、調(diào)諧器、收音機、衛(wèi)星無線電、音樂播放器、數(shù)字音樂播放器、便攜型音樂播放器、視頻播放器、數(shù)字視頻播放器、數(shù)字視頻光盤(DVD)播放器及便攜型數(shù)字視頻播放器。
[0060]圖2為展示可有利地使用本發(fā)明的實施例的示范性無線通信系統(tǒng)200的框圖。為了說明的目的，圖2展示三個遠(yuǎn)程單元220、230及250及兩個基站240。應(yīng)認(rèn)識到，無線通信系統(tǒng)可具有更多個遠(yuǎn)程單元及基站。遠(yuǎn)程單元220、230及250包括IC裝置225A、225C及225B(其包括所揭示的二極管)。應(yīng)認(rèn)識到，其它裝置(例如，基站、開關(guān)裝置及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)也可包括所揭示的二極管。圖2展示從基站240到遠(yuǎn)程單元220、230及250的前向鏈路信號280，及從遠(yuǎn)程單元220、230及250到基站240的反向鏈路信號290。
[0061]在圖2中，將遠(yuǎn)程單元220展示為移動電話，將遠(yuǎn)程單元230展示為便攜型計算機，且將遠(yuǎn)程單元250展示為無線區(qū)域回路系統(tǒng)中的固定位置遠(yuǎn)程單元。舉例來說，遠(yuǎn)程單元可為移動電話、手持型個人通信系統(tǒng)(PCS)單元、例如個人數(shù)據(jù)助理的便攜型數(shù)據(jù)單元、具備GPS功能的裝置、導(dǎo)航裝置、機頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、例如儀表讀取設(shè)備的固定位置數(shù)據(jù)單元，或存儲或檢索數(shù)據(jù)或計算機指令的任何其它裝置，或其任何組合。盡管圖2說明根據(jù)本發(fā)明的教示的遠(yuǎn)程單元，但本發(fā)明不限于這些示范性說明的單元。本發(fā)明的實施例可合適地用于包括二極管的任何裝置中。
[0062]還應(yīng)注意，描述在本文的示范性實施例中的任一者中所描述的操作任務(wù)以提供實例及論述?？梢圆煌谒f明的序列的眾多不同序列執(zhí)行所描述的操作。此外，可實際上在許多不同任務(wù)中執(zhí)行在單一操作任務(wù)中所描述的操作。另外，可組合在示范性實施例中所論述的一個或一個以上操作任務(wù)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)理解，可使用多種不同技術(shù)及技藝中的任一者來表示信息及信號。舉例來說，可能貫穿上述描述提及的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號、位、符號及碼片可由電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光粒子或者其任何組合來表示。[0063]提供本發(fā)明的先前描述，以使得任何所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制造或使用本發(fā)明。對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，對本發(fā)明的各種修改將易于顯而易見，且在不脫離本發(fā)明的精神或范疇的情況下，本文中所界定的一股原理可應(yīng)用于其它變化。因此，本發(fā)明并不期望限于本文中所描述的實例及設(shè)計，而應(yīng)被賦予與本文中所揭示的原理及新穎特征相一致的最廣泛范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種二極管，其包含: 襯底； 通過第一摻雜劑摻雜的第一摻雜區(qū)域，所述第一摻雜區(qū)域位于所述襯底中，所述第一摻雜區(qū)域不具有口袋植入以便減小區(qū)結(jié)電容； 在所述襯底中的通過第二摻雜劑摻雜的第二摻雜區(qū)域，所述第二摻雜劑具有與所述第一摻雜劑的極性相反的極性； 第一硅化物部分，其形成于所述第一摻雜區(qū)域上 '及 第二硅化物部分，其形成于所述第二摻雜區(qū)域上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管，其進(jìn)一步包含柵極，其中所述二極管為門控二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管，其進(jìn)一步包含鄰近所述第一摻雜區(qū)域及所述第二摻雜區(qū)域的淺溝槽隔離層，其中所述二極管為淺溝槽隔離STI 二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管，其進(jìn)一步包含通過植入塊界定的井植入，所述井植入位于所述襯底中，所述第一摻雜區(qū)域及所述第二摻雜區(qū)域位于所述井植入中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管，其集成到以下各者中的至少一者中:移動電話、機頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導(dǎo)航裝置、計算機、手持型個人通信系統(tǒng)PCS單元、便攜型數(shù)據(jù)單元，及固定位置數(shù)據(jù)單元。
6.—種制造二極管的方法，所述方法包含: 形成通過活性掩模界定的淺溝槽隔離區(qū)域；` 通過口袋植入掩模阻擋口袋植入，以便減小所述二極管中的區(qū)結(jié)電容； 在形成所述淺溝槽隔離區(qū)域之后，植入通過第一植入掩模界定的第一摻雜區(qū)域； 在形成所述淺溝槽隔離區(qū)域之后，植入通過第二植入掩模界定的第二摻雜區(qū)域； 在所述第一摻雜區(qū)域上沉積第一硅化物部分；及 在所述第二摻雜區(qū)域上沉積第二硅化物部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述二極管為門控二極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述二極管為淺溝槽隔離二極管。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其進(jìn)一步包含通過所述口袋植入掩模阻擋輕微摻雜的漏極LDD植入。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其進(jìn)一步包含在形成淺溝槽隔離區(qū)域前形成井植入。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其進(jìn)一步包含將所述二極管集成到以下各者中的至少一者中:移動電話、機頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導(dǎo)航裝置、計算機、手持型個人通信系統(tǒng)PCS單元、便攜型數(shù)據(jù)單元，及固定位置數(shù)據(jù)單元。
12.一種用于制造二極管的設(shè)備，所述設(shè)備包含: 用于在襯底內(nèi)形成摻雜區(qū)域的裝置；及 用于阻擋口袋植入以便減小所述二極管中的區(qū)結(jié)電容的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含用于在所述襯底中形成井植入的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含用于形成所述二極管的柵極的裝置，其中所述二極管為門控二極管。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述二極管為淺溝槽隔離STI二極管。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述二極管集成到以下各者中的至少一者中:移動電話、機頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導(dǎo)航裝置、計算機、手持型個人通信系統(tǒng)PCS單元、便攜型數(shù)據(jù)單元，及固定位置數(shù)據(jù)單元。
17.一種靜電放電ESD保護集成電路，其包含: 多個二極管，每一二極管包含: 襯底； 通過第一摻雜劑摻雜的第一摻雜區(qū)域，所述第一摻雜區(qū)域位于所述襯底中，所述第一摻雜區(qū)域不具有口袋植入以便減小區(qū)結(jié)電容； 在所述襯底中的通過第二摻雜劑摻雜的第二摻雜區(qū)域，所述第二摻雜劑具有與所述第一摻雜劑的極性相反的極性； 第一硅化物部分，其形成于所述第一摻雜區(qū)域上 '及 第二硅化物部分，其形成于所述第二摻雜區(qū)域上； 輸入觸點，其耦合到所述二極管；及 受保護的組件，其經(jīng)由所述二極管而耦合到所述輸入觸點。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的ESD保護集成電路，其中所述二極管為門控二極管且進(jìn)一步包含柵極。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的ESD保護集成電路，其中所述二極管進(jìn)一步包含鄰近所述第一摻雜區(qū)域及所述第二摻雜區(qū)域的淺溝槽隔離層，其中所述二極管為淺溝槽隔離STI 二極管。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的ESD保護集成電路，其中所述二極管進(jìn)一步包含通過植入塊界定的井植入，所述井植入位于所述襯底中，所述第一摻雜區(qū)域及所述第二摻雜區(qū)域位于所述井植入中。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的ESD保護集成電路，其集成到以下各者中的至少一者中:移動電話、機頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導(dǎo)航裝置、計算機、手持型個人通信系統(tǒng)PCS單元、便攜型數(shù)據(jù)單元，及固定位置數(shù)據(jù)單元。
22.一種制造二極管的方法，所述方法包含以下步驟: 形成通過活性掩模界定的淺溝槽隔離區(qū)域； 通過口袋植入掩模阻擋口袋植入，以便減小所述二極管中的區(qū)結(jié)電容； 在形成所述淺溝槽隔離區(qū)域之后，植入通過第一植入掩模界定的第一摻雜區(qū)域； 在形成所述淺溝槽隔離區(qū)域之后，植入通過第二植入掩模界定的第二摻雜區(qū)域； 在所述第一摻雜區(qū)域上沉積第一硅化物部分；及 在所述第二摻雜區(qū)域上沉積第二硅化物部分。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其進(jìn)一步包含將所述二極管集成到以下各者中的至少一者中:移動電話、機頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導(dǎo)航裝置、計算機、手持型個人通信系統(tǒng)PCS單元、便攜型數(shù)據(jù)單元，及固定位置數(shù)據(jù)單元。
【文檔編號】H01L29/739GK103430292SQ201280014534
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月30日
【發(fā)明者】禮薩·賈利利塞納里, 尤金·R·沃利, 埃文·希安蘇里, 斯雷克爾·敦迪蓋爾 申請人:高通股份有限公司