用于静电防护的SOI栅极接地MOS器件结构及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种用于静电防护的SOI栅极接地MOS器件结构及其制造方法，所述器件结构包括：阱区，设于绝缘层上；漏区，设于阱区内的上部，漏区的外轮廓是正多边形；复合区域，环绕漏区设置于阱区内的上部，复合区域的外轮廓在平面上是正多边形，复合区域包括源区和体接触区，体接触区与源区电连接；栅极，设于漏区和复合区域之间的阱区上方并形成闭合环；绝缘隔离结构，设于各MOS管之间；其中，漏区和复合区域的外轮廓在平面上的几何中心重合，各MOS管相互并联。本发明专利技术的有效ESD面积大，并且通用于全耗尽SOI和部分耗尽SOI工艺的ESD器件结构，适用范围广。用范围广。用范围广。

【技术实现步骤摘要】
用于静电防护的SOI栅极接地MOS器件结构及其制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造领域，特别是涉及一种用于静电防护的SOI栅极接地MOS器件结构，还涉及一种制造用于静电防护的SOI栅极接地MOS器件结构的方法。

技术介绍

[0002]ESD(electro static discharge)简称静电释放，ESD失效是电子工业在可靠性方面面临的一个最普遍问题，据统计高达35％的集成电路失效是ESD导致的，每年给电子业造成的损失以数十亿美元计。因此ESD保护器件对集成电路的稳定性及其安全工作至关重要。业界对ESD保护结构的要求也越来越高，尤其是高温，高湿，强辐射等特殊环境下的应用，要求ESD器件结构具有极高的稳定性。
[0003]绝缘体上硅(SOI,Silicon on Insulator)材料在顶层硅膜和衬底之间有一层绝缘层(通常为二氧化硅)作为隔离。采用该材料的集成电路工艺将MOS(金属氧化物半导体场效应管)等器件做在顶层硅膜上，是一种全介质隔离技术。该技术彻底消除了传统体硅工艺的闩锁效应；具有寄生电容小、速度快、功耗低、集成度高等优点。但是由于电中性体区的存在和全介质隔离结构影响，当MOS器件处于体悬浮状态工作时，载流子碰撞电离产生的电子空穴对，空穴会流向体区并积累在体区，使体区电位升高。由此带来一系列的寄生效应，如“Kink”效应(翘曲效应)、单管闩锁效应及记忆效应等，影响MOS管的特性和集成电路性能。为了解决体悬浮效应，通常要把体区引出接源区或接地，形成体区电荷的卸放通路。
[0004]根据器件耗尽层深度与顶层硅膜厚度之间关系，SOI MOS器件可分为全耗尽(Full Depleted)SOI(参见图1)和部分耗尽(Partial Depleted)SOI(参见图2)。图1和图2中GT表示栅极，PW表示P阱，BOX表示埋氧层(绝缘层)，图2中虚线连接的方块表示P阱与P+体接触区之间的等效电阻。由于顶层硅膜下面有绝缘介质隔离，SOI器件体区成为电位悬浮区，由此引起诸如翘曲效应、单管闩锁等现象，统称体悬浮效应(Body floating effect)。为了消除该技术的体悬浮效应，需要体接触技术实现对体区电位控制。现有的SOI体接触技术包括：体接触区经由源区底部与体区连接的BTS(Body Tied Source)结构(如图3所示)；以及“H”型结构(如图4所示)，且“H”型结构还有一种变型即“T”结构。BTS结构适用于源区的耗尽层不接触到埋氧层的SOI工艺；“T”型或者“H”型体接触结构牺牲了集成电路集成度，而且沟道中体电位不均匀。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要提供一种新型的用于静电防护的SOI栅极接地MOS器件结构及其制造方法。
[0006]一种用于静电防护的SOI栅极接地MOS器件结构，包括衬底，所述衬底上的绝缘层，以及所述绝缘层上的至少一个ESD结构，各所述ESD结构是栅极接地金属氧化物半导体场效应管，包括：阱区，具有第二导电类型，设于所述绝缘层上；漏区，具有第一导电类型，设于所述阱区内的上部，所述漏区的外轮廓在平面上是正多边形或圆形，所述第一导电类型是与
第二导电类型相反的导电类型；复合区域，环绕所述漏区设置于所述阱区内的上部，所述复合区域的外轮廓在平面上是正多边形或圆形，所述复合区域包括第一导电类型的源区和第二导电类型的体接触区，所述体接触区与所述源区电连接；栅极，设于所述漏区和复合区域之间的阱区上方并形成闭合环，所述体接触区与位于复合区域内侧、栅极下方的阱区直接接触；绝缘隔离结构，设于各所述金属氧化物半导体场效应管之间；其中，所述漏区的外轮廓在平面上的几何中心和所述复合区域的外轮廓在平面上的几何中心重合，各所述金属氧化物半导体场效应管的栅极相互电连接、源极相互电连接、漏极相互电连接。
[0007]在其中一个实施例中，所述漏区、复合区域及栅极的外轮廓在平面上均是正多边形且边数相同，在平面上所述复合区域的每个角与漏区几何中心的连线均经过所述漏区的一个角。
[0008]在其中一个实施例中，所述体接触区均匀地分布在所述复合区域中。
[0009]在其中一个实施例中，所述体接触区包括多个分布在所述复合区域中的子区域，各子区域相互分离并被所述源区隔开。
[0010]在其中一个实施例中，所述正多边形是中心对称图形。
[0011]在其中一个实施例中，所述正多边形是正六边形。
[0012]在其中一个实施例中，各所述金属氧化物半导体场效应管还包括设于所述源区的上表面和体接触区的上表面的金属硅化物层，所述金属硅化物层将所述源区和所述体接触区短接。
[0013]在其中一个实施例中，所述金属硅化物层还设于所述栅极的上表面和所述漏区的上表面，漏区的上表面外圈不设置金属硅化物层从而在所述外圈形成硅薄膜电阻。
[0014]在其中一个实施例中，所述绝缘隔离结构向下延伸至所述绝缘层，所述绝缘隔离结构是浅沟槽隔离结构。
[0015]在其中一个实施例中，所述复合区域的外轮廓在平面上是正多边形，每一所述金属氧化物半导体场效应管的复合区域的至少一条边与另一金属氧化物半导体场效应管的复合区域的一条边相邻、且被所述绝缘隔离结构隔开。
[0016]在其中一个实施例中，各所述金属氧化物半导体场效应管还包括ESD掺杂区，所述ESD掺杂区位于所述阱区中与所述漏区的底面接触的位置，所述ESD掺杂区具有第二导电类型且掺杂浓度大于所述阱区的掺杂浓度。
[0017]一种制造用于静电防护的SOI栅极接地MOS器件结构的方法，包括进行ESD注入的步骤，注入的离子为第二导电类型，注入的深度为所述阱区中与所述漏区的底面接触的位置，从而在所述阱区与所述漏区的底面接触的位置形成ESD掺杂区，所述ESD掺杂区的掺杂浓度大于所述阱区的掺杂浓度。
[0018]一种制造用于静电防护的SOI栅极接地MOS器件结构的方法，所述器件结构包括衬底，所述衬底上的绝缘层，以及所述绝缘层上的至少一个ESD结构，各所述ESD结构是栅极接地金属氧化物半导体场效应管，包括：阱区，具有第二导电类型，设于所述绝缘层上；漏区，具有第一导电类型，设于所述阱区内的上部，所述漏区的外轮廓在平面上是正多边形或圆形，所述第一导电类型是与第二导电类型相反的导电类型；复合区域，环绕所述漏区设置于所述阱区内的上部，所述复合区域的外轮廓在平面上是正多边形或圆形，所述复合区域包括第一导电类型的源区和第二导电类型的体接触区，所述体接触区与所述源区电连接；栅
极，设于所述漏区和复合区域之间的阱区上方并形成闭合环，所述体接触区与位于复合区域内侧、栅极下方的阱区直接接触；绝缘隔离结构，设于各所述金属氧化物半导体场效应管之间；其中，所述漏区的外轮廓在平面上的几何中心和所述复合区域的外轮廓在平面上的几何中心重合，各所述金属氧化物半导体场效应管的栅极相互电连接、源极相互电连接、漏极相互电连接；所述方法包括：在所述漏区的上表面外圈形成金属硅化物阻挡层；形成金属硅化物层，所述金属硅化物层形成于源区的上表面、体接触本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于静电防护的SOI栅极接地MOS器件结构，包括衬底，所述衬底上的绝缘层，以及所述绝缘层上的至少一个ESD结构，其特征在于，各所述ESD结构是栅极接地金属氧化物半导体场效应管，包括：阱区，具有第二导电类型，设于所述绝缘层上；漏区，具有第一导电类型，设于所述阱区内的上部，所述漏区的外轮廓在平面上是正多边形或圆形，所述第一导电类型是与第二导电类型相反的导电类型；复合区域，环绕所述漏区设置于所述阱区内的上部，所述复合区域的外轮廓在平面上是正多边形或圆形，所述复合区域包括第一导电类型的源区和第二导电类型的体接触区，所述体接触区与所述源区电连接；栅极，设于所述漏区和复合区域之间的阱区上方并形成闭合环，所述体接触区与位于复合区域内侧、栅极下方的阱区直接接触；绝缘隔离结构，设于各所述金属氧化物半导体场效应管之间；其中，所述漏区的外轮廓在平面上的几何中心和所述复合区域的外轮廓在平面上的几何中心重合，各所述金属氧化物半导体场效应管的栅极相互电连接、源极相互电连接、漏极相互电连接。2.根据权利要求1所述的用于静电防护的SOI栅极接地MOS器件结构，其特征在于，所述漏区、复合区域及栅极的外轮廓在平面上均是正多边形且边数相同，在平面上所述复合区域的每个角与漏区几何中心的连线均经过所述漏区的一个角。3.根据权利要求1所述的用于静电防护的SOI栅极接地MOS器件结构，其特征在于，所述体接触区均匀地分布在所述复合区域中。4.根据权利要求3所述的用于静电防护的SOI栅极接地MOS器件结构，其特征在于，所述体接触区包括多个分布在所述复合区域中的子区域，各子区域相互分离并被所述源区隔开。5.根据权利要求2所述的用于静电防护的SOI栅极接地MOS器件结构，其特征在于，所述正多边形是中心对称图形。6.根据权利要求2-5中任一项所述的用于静电防护的SOI栅极接地MOS器件结构，其特征在于，所述正多边形是正六边形。7.根据权利要求1所述的用于静电防护的SOI栅极接地MOS器件结构，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓亮，陈天，钱忠健，金兴成，
申请(专利权)人：无锡华润微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：