[发明专利]可调制触发电压的ESD保护装置及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可调制触发电压的ESD保护装置及其制备方法，在装置内形成一个或者多个隧穿二极管。在寄生结构上以齐纳二极管替代雪崩二极管，在击穿原理上以隧穿击穿替代雪崩击穿，从而改变寄生SCR的电学击穿点，有效地降低触发电压，并根据结构的变化对触发电压进行调制。同时，公开了一种可调制触发电压的ESD保护装置制备方法，用以制备该可调制触发电压的ESD保护装置。调制触发电压形成的可调制触发电压的ESD保护装置，能够满足FinFET工艺下ESD保护窗口要求，确保触发电压低于被保护单元的损伤电压。

技术领域

本发明涉及静电可靠性领域，特别涉及可调制触发电压的ESD保护装置及其制备方法。

背景技术

随着大规模、超大规模集成电路的广泛应用和不断进步，电子器件非常容易由于静电放电(ElectroStatic Discharge，ESD)造成损坏或早期失效。FinFET是45nm以下制程出现的、在14nm以下制程被普遍采用的一种新式的三维半导体结构。这种三维结构有效地克服了随着平面MOSFET的尺寸日益下降所带来的越来越显著的短沟道效应，通过三个侧面控制沟道，大大提高了对沟道的控制能力，减小了泄漏电流。然而每一次工艺的进步、器件尺寸的进一步缩小对于静电防护老说都是不小的挑战。相比于平面型MOSFET，FinFET一开始就在静电防护方面现实了不友好的一面。一方面，由于电流流经沟道的硅材料体积的区域非常的小，若干个沟道之中一个或者几个发生热击穿烧毁的概率非常大，整体的静电防护性能迅速下降。另一方面，制程的不断推进造成了ESD设计窗口的进一步缩小。

寄生的SCR作为ESD保护单元时，具有单位泄放电流密度高、集成度高、面积小、寄生单位电容小的优点。但是，其触发电压非常大，往往超过了被保护单元的损伤电压。特别是在FinFET先进制程中，应用寄生的SCR作为ESD保护单元时，其触发电压必须足够低以符合ESD设计窗口的要求。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种可调制触发电压的ESD保护装置及其制备方法，公开了一种应用在FinFET工艺中的触发电压可调制的ESD保护装置，及其相应的制备方法。

本发明提供一种可调制触发电压的ESD保护装置，包括：

触发调制；

半导体衬底；

位于半导体衬底内的阱区；

鳍片之间的隔离结构；

与阱区掺杂类型相反的鳍片区域；

与阱区掺杂类型相同的鳍片区域；

与衬底掺杂类型相反的鳍片区域；

与衬底掺杂类型相同的鳍片区域；

与阱区掺杂类型相反的鳍片区域、与阱区掺杂类型相同的鳍片区域、与衬底掺杂类型相反的鳍片区域、与衬底掺杂类型相同的鳍片区域组成鳍片；

半导体衬底、位于半导体衬底内的阱区、与阱区掺杂类型相反的鳍片区域、与阱区掺杂类型相同的鳍片区域、与衬底掺杂类型相反的鳍片区域、与衬底掺杂类型相同的鳍片区域一起构成了SCR结构，起泄放ESD电荷的作用；与阱区掺杂类型相同的鳍片区域、位于半导体衬底内的阱区、触发调制、半导体衬底、与衬底掺杂类型相同的鳍片区域形成了寄生二极管结构，通过调节触发调制的结构和形态调节触发电压。

结构形态上，本发明公开的半导体纳米制程具有可调制触发电压的ESD保护装置的结构包含明显的触发调制。触发调制的类型与半导体衬底的类型相同，与位于半导体衬底内的阱区的类型相反。触发调制的掺杂浓度高于半导体衬底，可以但不限于由埋层注入、扩散、中子嬗变方法形成。触发调制的位置处于半导体衬底之内，部分或者完全的伸入位于半导体衬底内的阱区，或者与半导体衬底内的阱区保持一定的距离。鳍片之间的隔离结构为且不限为沟槽隔离工艺所形成的氧化物。