[发明专利]一种基于图形化的SOI-ESD保护器件及其制作方法

权利要求书

1.一种基于图形化的SOI ESD保护器件，其特征在于，包括：

底层衬底；

位于所述底层衬底上的绝缘埋层；

位于所述绝缘埋层上的有源区；

以及穿过所述绝缘埋层连接所述有源区与底层衬底的导通栓；

其中，所述有源区包括P阱区和N阱区，所述P阱区和N阱区之间形成横向的PN结；所述导通栓位于所述PN结下方；在所述PN结之上设有场氧区；在所述P阱区之上设有阴极接触端；在所述N阱区之上设有阳极接触端。

2.根据权利要求1所述基于图形化的SOI ESD保护器件，其特征在于：所述阴极接触端包括位于所述P阱区上的第一N+区和第一P+区，在所述第一N+区和第一P+区之间设有第一隔离结构将它们隔开。

3.根据权利要求1所述基于图形化的SOI ESD保护器件，其特征在于：所述阳极接触端包括位于所述N阱区上的第二N+区和第二P+区，在所述第二N+区和第二P+区之间设有第二隔离结构将它们隔开。

4.根据权利要求1所述基于图形化的SOI ESD保护器件，其特征在于：所述场氧区厚度为1.2-1.3μm。

5.根据权利要求1所述基于图形化的SOI ESD保护器件，其特征在于：所述场氧区为在所述P阱区和N阱区表面热氧化生长而成的场氧化层。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的基于图形化的SOI ESD保护器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、提供一片SOI衬底，所述SOI衬底包括第一导电型的底层衬底、位于所述底层衬底之上的绝缘埋层以及位于绝缘埋层之上的顶层硅，然后刻蚀掉所述SOI衬底的顶层硅，并在所述SOI衬底的绝缘埋层上开设窗口，露出部分底层衬底；

步骤二、在所述窗口内露出的部分底层衬底上外延半导体材料，使外延的半导体材料延伸出所述窗口并覆盖所述绝缘埋层，形成第一导电型的外延顶层；

步骤三、在所述第一导电型的外延顶层上通过掺杂工艺形成第二导电型阱区，使形成的第二导电型阱区和剩余的第一导电型的外延顶层之间形成横向的PN结；

步骤四、在PN结上方采用热氧化法形成场氧区，同时使形成的第二导电型阱区扩散至所述窗口上方，使PN结移至所述窗口上方的中间位置；

步骤五、分别在第二导电型阱区和第一导电型的外延顶层上制作第二电极接触端和第一电极接触端。

7.根据权利要求6所述基于图形化的SOI ESD保护器件的制作方法，其特征在于：所述第一导电型为P型，第二导电型为N型；或者所述第一导电型为N型，第二导电型为P型。

8.根据权利要求6所述基于图形化的SOI ESD保护器件的制作方法，其特征在于：步骤三中，先在第一导电型的外延顶层表面氧化形成第一牺牲层，采用离子注入的方法在所述第一导电型的外延顶层上进行第二导电型阱注入，注入完成后表面的第一牺牲层剥落，然后进行退火，从而形成所述第二导电型阱区，其中，退火温度为1000-1200摄氏度；退火时间为50-70分钟，所述第一牺牲层的厚度为25-35nm。

9.根据权利要求6所述基于图形化的SOI ESD保护器件的制作方法，其特征在于：步骤四中，先在第二导电型阱区和第一导电型的外延顶层的表面进行氧化形成氧化层，再在所述氧化层上沉积掩膜并刻蚀掉位于PN结上方的部分掩膜，露出部分所述氧化层，然后采用热氧化法使露出的部分氧化层继续生长形成场氧区，同时使第二导电型阱区扩散至所述窗口上方，使PN结移至所述窗口上方的中间位置；所述氧化层的厚度为25-35nm；所述热氧化法的热氧化温度为900-1100摄氏度；时间为380-390分钟。

10.根据权利要求6所述基于图形化的SOI ESD保护器件的制作方法，其特征在于：步骤五中，采用离子注入的方法在第二导电型阱区和第一导电型的外延顶层未被场氧区覆盖表面的位置进行N阱注入和P阱注入，然后进行退火，从而在第一导电型的外延顶层中形成第一N+区和第一P+区，在第二导电型阱区中形成第二N+区和第二P+区；再制作第一沟槽和第二沟槽，分别使第一N+区和第一P+区之间隔开、第二N+区和第二P+区之间隔开，并在所述第一和第二沟槽中填充绝缘材料。