二极管及其制作方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种二极管及其制作方法，该方法包括：基底，所述基底包括阱区，阱区为所述二极管的第一电极区；位于阱区表面内的第二电极区和体引出区，体引出区为第一电极区的引出区，所述第一电极区和第二电极区的极性相反；位于阱区表面上的栅介质层以及位于栅介质层表面上的栅区，栅介质层位于第二电极区和体引出区之间，以隔离第二电极区和体引出区。本发明专利技术采用栅介质层代替现有技术中的场氧隔离区，同样起到了隔离多个器件的作用，由于栅介质层的厚度远远小于传统CMOS工艺中的二极管周边的场氧隔离区的厚度，使该二极管抗总剂量辐照效应的能力远远高于传统CMOS工艺中的二极管抗总剂量辐照效应的能力。

【技术实现步骤摘要】
二极管及其制作方法
本专利技术涉及半导体制造
，更具体地说，涉及一种二极管及其制作方法。
技术介绍
随着航空航天事业的发展，对半导体集成电路提出了更高更苛刻的要求，尤其是在抗辐射能力方面。传统采用硅材料制作的CMOS工艺电路具有速度快、功耗低等优点，成为集成电路发展的主流，但是，在存在辐射的恶劣条件下，未经加固的电路，其抗辐射能力很低，一般只能达到10Gy(Si)-50Gy(Si)，这远远不能满足航空航天及国防领域对电路抗辐射能力的需求，因此抗辐射加固的微电子技术已成为一项重要的研究方向。MOS器件持续受到电离辐照(如X射线或γ射线等)时会产生总剂量辐照效应。一般认为电离辐照在SiO2中激发电子-空穴对，电子很快迁移出SiO2，而空穴则一部分迁移出SiO2，一部分被SiO2中的深空穴陷阱俘获，成为固定空间正电荷。实际上，不仅空穴，电子也会被SiO2中的深电子陷阱俘获形成空间负电荷，只是在数量上相对少得多。简而言之，总剂量辐照效应主要是由器件的氧化层在辐照条件下产生的电子空穴对所引起的。总剂量辐照效应产生的空间电荷和在Si/SiO2界面产生界面态使MOS器件性能的退化，包括：阈值电压漂移、跨导降低、亚阈值电流增大和1/f噪声增大等。二极管是集成电路中的基本器件之一，其应用非常广泛。传统CMOS工艺中的二极管的周围采用的是场氧隔离，一般为浅槽隔离STI，这种结构的二极管在辐照环境下，受总剂量辐照效应的影响很大，即其抗总剂量辐照效应的的能力不足，不能满足航空航天及国防领域对电路抗辐射能力的要求，因此，提高二极管的抗辐照能力就显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种二极管及其制作方法，解决了现有技术中的问题，提高了CMOS工艺中的二极管的抗辐照能力。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了如下技术方案：一种二极管，包括：基底，所述基底包括阱区，所述阱区为所述二极管的第一电极区；位于所述阱区表面内的第二电极区和体引出区，所述体引出区为所述第一电极区的引出区，所述第一电极区和第二电极区的极性相反；位于所述阱区表面上的栅介质层以及位于所述栅介质层表面上的栅区，所述栅介质层位于所述第二电极区和体引出区之间，以隔离所述第二电极区和体引出区。优选的，所述栅介质层的厚度远远小于传统CMOS工艺中的二极管周边的浅槽隔离区的厚度，该二极管抗总剂量辐照效应的能力远远高于传统CMOS工艺中的二极管抗总剂量辐照效应的能力。优选的，还包括：位于所述栅介质层和体引出区之间的浅槽隔离区；位于所述栅区两侧的侧墙。本专利技术实施例还公开了一种二极管制作方法，包括：提供基底，所述基底包括阱区，所述阱区为所述二极管的第一电极区；在所述阱区表面上形成栅介质层，在所述栅介质层表面上形成栅区；在位于所述栅介质层和栅区两侧的阱区表面内形成第二电极区和体引出区，所述体引出区为所述第一电极区的引出区，所述第一电极区和第二电极区的极性相反；其中，所述栅介质层位于所述第二电极区和体引出区之间，以隔离所述第二电极区和体引出区。优选的，在形成栅介质层之前还包括：在所述阱区表面内形成浅槽隔离区，所述浅槽隔离区位于所述栅介质层和体引出区之间。优选的，形成栅介质层和栅区的过程具体为：在所述阱区表面上形成第一栅介质层；在所述第一栅介质层表面上形成栅层；以具有栅区图形的光刻胶层为掩膜，在所述栅层上形成栅区。优选的，形成第二电极区和体引出区之前还包括：在所述栅区和第一栅介质层表面上形成侧墙介质层；去除大部分侧墙介质层材料和第一栅介质层材料，在所述栅区两侧形成侧墙，且在所述栅区下方形成栅介质层。本专利技术实施例还公开了一种二极管，包括：基底，所述基底包括CMOS器件的有源区和浅槽隔离区，所述有源区包括阱区、源区、漏区、栅区、位于所述栅区下方的栅介质层和体引出区，所述阱区为所述二极管的第一电极区，所述CMOS器件的源区为所述二极管的第二电极区，所述第一电极区和第二电极区的极性相反，所述栅区为环形栅区；位于所述基底表面上的金属层，所述金属层连接所述CMOS器件的漏区、栅区和体引出区，以将三者短路。优选的，所述二极管第一电极区的引出区为所述漏区、栅区和体引出区中的至少一个。本专利技术实施例还公开了一种二极管制作方法，包括：提供基底，所述基底包括CMOS器件的有源区和浅槽隔离区，所述有源区包括阱区、源区、漏区、栅区、位于所述栅区下方的栅介质层和体引出区，将所述阱区作为所述二极管的第一电极区，将所述CMOS器件的源区作为所述二极管的第二电极区，所述第一电极区和第二电极区的极性相反，所述栅区为环形栅区；在所述基底表面上形成金属层，所述金属层连接所述CMOS器件的漏区、栅区和体引出区，以将三者短路。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：本专利技术实施例提供的二极管及其制作方法，通过采用栅介质层代替现有技术中的场氧隔离区，同样起到了隔离多个器件的作用，由于栅介质层的厚度远远小于传统CMOS工艺中的二极管周边的场氧隔离区的厚度，从而使该二极管受到的总剂量辐照效应的影响远远小于传统CMOS工艺中的二极管受到的总剂量辐照效应的影响，即该二极管抗总剂量辐照效应的能力远远高于传统CMOS工艺中的二极管抗总剂量辐照效应的能力，本专利技术实施例提高了CMOS工艺中的二极管的抗辐照能力。附图说明通过附图所示，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1为现有技术中二极管的俯视图；图2为现有技术中二极管的剖面图；图3为本专利技术实施例公开的二极管的结构图；图4为本专利技术另一实施例公开的二极管的结构图；图5为本专利技术另一实施例公开的二极管的剖面图；图6为本专利技术另一实施例公开的二极管的俯视图；图7为本专利技术另一实施例公开的二极管的等效电路结构图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，现有技术的CMOS工艺中的二极管抗辐照能力不足，专利技术人研究发现，出现这种问题的原因是，在受到持续电离辐照时，与二极管接触的STI场氧区域边界处会积累大量的正电荷，即发生总剂量辐照效应，这会影响二极管的传输特性。具体的，如图1和图2所示，以传统N阱的CMOS工艺的二极管为例，图1为该二极管的俯视图，图2为其剖面图，该二极管包括：PN结的P型有源区，即二极管的阳极区12，该处为P+(即P型重掺杂)注入区，以及位于其上方的阳极区的引出电极11；与阳极区12接触，以起到隔离作用的浅槽隔离区，即场氧隔离区13；PN结的N端有源区，即二极管的N阱16的引出区15，该处为N+(即N型重掺杂)注入区，N阱即为二极管的阴极区，引出区15即为阴极区的引出区，其上方为阴极区的引出电极14。参见图2，二极管的阳极区12与N阱16的界面处形成PN结区，利用该PN结的单向导通特性，即可作为二极管使用，在辐照环境下，场氧隔离区13与阳极区12的界面处会积累大量的辐照陷阱空穴，从而影响到二极管的传输特性。实验表明，在79Mrad(Si)的辐照剂量下，该二极管的I-V特性曲线会出现4％左右的偏移，这种大误差不能满足航空航天及国防领域对二极管抗辐照性能的要求。专利技术人研究发现，总剂量辐照效应的强度与隔离区的氧化层的厚度的平方成正比关系，即隔离区的氧化层越厚，总剂量辐照效应就会呈平方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二极管，其特征在于，包括：基底，所述基底包括阱区，所述阱区为所述二极管的第一电极区；位于所述阱区表面内的第二电极区和体引出区，所述体引出区为所述第一电极区的引出区，所述第一电极区和第二电极区的极性相反；位于所述阱区表面上的栅介质层以及位于所述栅介质层表面上的栅区，所述栅介质层位于所述第二电极区和体引出区之间，以隔离所述第二电极区和体引出区。

【技术特征摘要】
1.一种二极管，其特征在于，包括：基底，所述基底包括阱区，所述阱区为所述二极管的第一电极区；位于所述阱区表面内的第二电极区和体引出区，所述体引出区为所述第一电极区的引出区，所述第一电极区和第二电极区的极性相反；位于所述阱区表面上的栅介质层以及位于所述栅介质层表面上的栅区，所述栅介质层位于所述第二电极区和体引出区之间，以隔离所述第二电极区和体引出区，所述栅介质层材料为SrTiO3、HfO2、ZrO2、氧化硅中的一种或任意组合，所述栅区为环形栅区；其中，所述二极管还包括：位于所述栅介质层和体引出区之间的浅槽隔离区。2.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，所述栅介质层的厚度小于传统CMOS工艺中的二极管周边的浅槽隔离区的厚度，该二极管抗总剂量辐照效应的能力高于传统CMOS工艺中的二极管抗总剂量辐照效应的能力。3.一种二极管制作方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底包括阱区，所述阱区为所述二极管的第一电极区；在所述阱区表面上形成栅介质层，在所述栅介质层表面上形成栅区；在位于所述栅介质层和栅区两侧的阱区表面内形成第二电极区和体引出区，所述体引出区为所述第一电极区的引出区，所述第一电极区和第二电极区的极性相反；其中，所述栅介质层位于所述第二电极区和体引出区之间，以隔离所述第二电极区和体引出区，所述栅介质层材料为SrTiO3、HfO2、ZrO2、氧化硅中的一种或任意组合，所述栅区为环形栅区；在形成栅介质层之前还包括：在所述阱区表面内形成浅槽隔离区，所述浅槽隔离区位于所述栅介质层和体引出区之间。4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，形成栅介质层和栅区的过程具体为：在所述阱区表面上形成第一栅介质层；在所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕荫学，罗家俊，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：