横向LUBISTOR结构和方法技术

一种基于ＦＩＮＦＥＴ技术的ＥＳＤ　　ＬＵＢＩＳＴＯＲ结构使用垂直鳍（５０）（包含器件的源极、漏极和本体的薄垂直构件），可选的具有和不具有栅极（６０）。栅极（６０）可以连接于被保护的外部电极（５１）来制作自激励器件且可以连接于参考电压（９２）。该器件可以用在数字或模拟电路中。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及集成电路制造领域，具体涉及制造使用FINFET的、集成电路技术中用于静电放电保护(ESD)的器件。
技术介绍
FINFET是一种有希望的集成电路技术，其使用薄(10nm-100nm)垂直构件作为场效应晶体管(FET)的源极、漏极和本体，且具有栅极，该栅极与两个垂直侧面和沟道的顶部相邻。采用这样的薄本体，存在非常强的栅极耦合，使得容易实现完全耗尽运行。这些结构将需要过电压保护，该过电压由电过载(EOS electrical overstress)，诸如静电放电(ESD)和其它半导体制造、运输和测试过程中与电压和电流相关的过载现象引起。EOS现象包括测试和过载期间发生的过电流过载、闭锁超载和高电流。ESD现象和其它现象可以导致FINFET结构的电故障，ESD现象诸如那些在人体模型(HBM)、机械模型(MM)、充电的装置模型(CDM)、瞬时闭锁超载(TLU)、电缆放电模型、卡式盒(cassette)模型的过程中发生的现象。因此，显然，要提供对这些结构的充分的ESD保护，FINFET的EOS和ESD保护是必需的。美国专利6015993给出了具有栅控二极管的横向ESD器件的构建技术，其中沟道形成于体材料(bulk)硅或SOI晶片的器件层中。这一结构与FINFET结构和FINFET处理不兼容。
技术实现思路
本专利技术涉及对FINFET技术提供EOS和ESD保护的结构。依据本专利技术的一个方面，基于FINFET技术的ESD LUBISTOR结构使用垂直鳍(50)(包含器件的源极、漏极和本体的薄垂直构件)，在可选的实施例中具有和不具有栅极(60)。栅极(60)可以连接于被保护的外部电极(51)来制作自激励(self-activating)器件，或可以连接于参考电压(92)。该器件可以用于数字或模拟电路中。相应地，在基于衬底(10)的集成电路中提供一种结构，其包括延长的垂直构件(50)，该垂直构件包括半导体，从衬底(10)凸出且具有顶部(51)和两个相对的延长的边(48、49)。第一电极(52)形成于垂直构件的第一端；而具有相对极性第二电极(54)形成于垂直构件的相对的第二端。第一和第二电极(52、54)以大于垂直构件的中心部分(52)的掺杂剂浓度的电极浓度掺杂，垂直构件处于第一和第二电极之间。附图说明图1A和1B显示依据本专利技术的早期阶段的器件的平面图和横截面图。图2-4显示同一器件后面阶段的横截面图。图5和6显示可选实施例的例子。图7显示在ESD应用中的器件的示意图。图8显示与FINFET集成的鳍-电阻器的示意图。图9显示另一ESD应用。具体实施例方式基于FINFET技术的ESD LUBISTOR结构使用垂直鳍(50)(包含器件的源极、漏极和本体的薄垂直构件)，在可选实施例中具有和不具有栅极(60)。栅极(60)可以连接于被保护的外部电极(51)来制作自激励器件，或可以连接于参考电压(92)。该器件可以用于数字或模拟电路。由本专利技术的一个或更多优选实施例可能产生的益处如下提供耐ESD结构，其与FINFET半导体工艺和结构兼容；使用耐ESD FINFET结构和支持结构；提供具有二极管端子的鳍，二极管端子通过本体分开，通过栅极控制或非栅控，具有诸如p+/p-/n+、p+/n-/n+或p+/p-/n-/n+的掺杂结构；提供横向栅控二极管，形成于一层绝缘体上，且具有p+/p-/n+结构或p+/n-/n+、或p+/p-/n-/n+，与轻掺杂本体具有本体接触；提供FINFET结构，具有本体接触，其允许动态阈值FINFET器件用作ESD保护元件；和提供FINFET电阻器元件(栅控或非栅控)来提供FINFET器件的电和热稳定性，用于ESD保护。现参考附图，且更具体地参考图1，依据本专利技术的工艺顺序包括形成鳍或垂直构件(用于鳍-二极管结构)的初始步骤，该构件在FINFET技术中是常规的。典型地，例如，在形成于(单晶或外延膜)硅层上的伪氧化物台上形成氮化物侧壁，藉此形成合适宽度(小于10nm)的硬掩膜。硅膜可以是单晶硅(包括外延层)。也可以使用多晶硅、选择性硅、硅锗膜上的应变硅或其它膜。以定向干法蚀刻蚀刻硅，留下薄垂直构件，举例为10nm厚、1μm宽和0.1μm长，它将提供器件的电极和本体。参考图1A和1B，图1B的顶视图显示鳍50上方的栅极60，该栅极在图1A的横截面的平面前和后延伸。图1A中，衬底10具有设置于其上的鳍50，通过栅极介电体55从栅极60分开，栅极介电体55举例为1nm的氧化物。在该例子中，鳍50直接安置于硅衬底上，但是本专利技术的一些形式可以具有在衬底和鳍之间的介电体，例如，绝缘体上硅(SOI)晶片中的掩埋绝缘体。在该例子中，衬底是SOI衬底且掩埋氧化物20显示为在器件层10下面。在一些形式中，鳍可以从器件层形成且安置于掩埋氧化物上。举例来说，鳍50初始掺杂p-，作为层10。栅极60是多晶硅，稍后通过注入掺杂。在图2中显示栅极注入步骤，采用临时层65，例如一抗反射涂层，该涂层在形成电路中其它器件的步骤中被沉积，且该涂层已经被平面化，例如，通过化学机械抛光平面化至栅极60的水平。用或p或n的离子重剂量掺杂栅极60。优选地，栅极60接受约1021/cm2的N++剂量。凭借这种程度的差异，栅极接受的任何进一步的掺杂将不会显著影响其溢出功(work function)。图3A和3B中，敞开一非关键(non-critical)孔来暴露阴极52，阴极52注入N+(用比栅极注入小至少一个量级的剂量)。可选地，孔可以敞开于ARC中；或任何其它方便的掩模，例如可以沉积并构图光致抗蚀剂层67。图3B显示相同的工艺，具有被注入的阳极54。同样，剂量(p+)是栅极的十分之一。已经在早期阶段对鳍进行了注入。如果它是多晶硅且需要单一极性，则当其被沉积时可以进行注入。可选地，可以在阱注入之前形成鳍，且在光致抗蚀剂中可以敞开孔用于阱注入，使得鳍与阱一起同时接受P和/或N注入。现参考图4，其显示了沉积最终层间介电体、形成接触孔72、74和76和沉积接触材料之后的鳍-二极管器件。因为这些接触处于较低水平高度，如果是被用于在该水平高度的其它接触，适合用钨(W)。如果在该水平高度使用的是多晶硅，则多晶硅接触就足够了。对于电互连，可以使用标准互连(Al或Cu)和水平高度间介电体(ILD，inter-level dielectrics)工艺。铝互连结构可以包括用于粘接、扩散势垒和提供良好导电性的粘性难熔金属(例如TiN)、难熔金属(例如，Ti、TiNi、Co)和铝结构。铜互连结构可以包括粘性膜(例如，TaN)、难熔金属(例如Ta)和铜互连。通常，对于Cu互连结构，利用单金属镶嵌(damascene)或双金属镶嵌工艺形成该结构。对于在这些结构中ESD和电阻器镇流，可以使用难熔金属，因为它们的熔融温度高。图4中所示的该鳍二极管结构中的栅极的优点在于可以通过栅极结构的电控制调整栅控p+/n-/n+结构中的电流。因此，可以通过栅极结构与阳极或阴极节点、接地平面或电源、电压或电流参考电路或电网络的连接来调整泄漏、偏压和电负荷。该栅极的缺点在于可能损伤栅极绝缘体。电路设计者将基于优点和缺点的权衡做出选择。可以并联设置一组几个鳍-二极管结构来提供较低的总串联电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于衬底（１０）的集成电路中的结构，包括：延长的垂直构件（５０），包括半导体，从所述衬底（１０）凸出，且具有顶部（５１）和两个相对的延长的边（４８、４９），其中第一电极（５２）形成于所述垂直构件的第一端中且具有与 所述第一电极相对的极性的第二电极（５４）形成于所述垂直构件的第二端，所述第二端相对所述第一端，所述第一和所述第二电极（５２、５４）以电极浓度掺杂，所述电极浓度大于所述第一和第二电极之间的中心部分（５３）中的掺杂剂浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基于衬底(10)的集成电路中的结构，包括延长的垂直构件(50)，包括半导体，从所述衬底(10)凸出，且具有顶部(51)和两个相对的延长的边(48、49)，其中第一电极(52)形成于所述垂直构件的第一端中且具有与所述第一电极相对的极性的第二电极(54)形成于所述垂直构件的第二端，所述第二端相对所述第一端，所述第一和所述第二电极(52、54)以电极浓度掺杂，所述电极浓度大于所述第一和第二电极之间的中心部分(53)中的掺杂剂浓度。2.如权利要求1所述的结构，其中所述电极(52、54)之一p+掺杂且所述电极(52、54)的另一个n+掺杂。3.如权利要求1所述的结构，其中所述电极(52、54)之一p+掺杂，所述中心部分(53)p-掺杂且所述电极(52、54)的另一个n+掺杂。4.如权利要求2所述的结构，其中所述中心部分邻近所述第一电极(52)的第一子部分(53A)以与所述第一电极(52)相同的极性和较低的浓度掺杂，且所述中心部分邻近所述第二电极(54)的第二子部分(53B)以与所述第二电极(54)相同的极性和较低的浓度掺杂。5.如权利要求2所述的结构，其中所述掺杂剂设置为p+/p-/n-/n+顺序。6.如权利要求1至5的任一项所述的结构，还包括栅极(60)，设置于所述顶部的中心部分(53)上方且靠近所述两边的中心部分，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰克曼德尔曼，史蒂文H沃尔德曼，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]