[发明专利]一种多晶硅串联二极管串及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地说涉及一种多晶硅串联二极管串及其制作方法。

背景技术

在集成电路(IC)的整个生命周期中，从制造、封装、运输、装配，甚至在完成的IC产品中，都时刻面临着静电放电(静电保护)的冲击。当芯片的外部环境或者芯片内部累积的静电荷，通过芯片的管脚流入或流出芯片内部时，瞬间产生的电流(峰值可达数安培)或电压，就会损坏集成电路，使芯片功能失效。随着半导体行业的发展，特征尺寸进一步缩小，元件密度越来越大，电子元器件遭受静电损伤的可能性越来越大。

对于工业化生产并投入商业应用的电子产品来讲，具有片上静电防护能力是必要和必须的。静电保护设计有下列几个要求必须被满足：一是其必须具有一定静电保护能力，使被保护电路部分免于静电的损害；二是其对被保护电路部分产生的负面影响必须控制在可以忍受的范围内，如静电防护引入的载入电容、耦合噪声；三是必须有良好的工艺兼容性。因此需要设计一种多晶硅串联二极管串作为一种合适的静电保护器件，来满足上述要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多晶硅串联二极管串，用于静电保护应用，具有良好的工艺兼容性，能满足基本的静电保护要求。

本发明的另一目的在于提供一种多晶硅串联二极管串的制作方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种多晶硅串联二极管串，包括半导体衬底、设置在所述半导体衬底上的氧化层、设置在所述氧化层上的多晶硅层以及设置在所述多晶硅层上的第一金属引出和第二金属引出；

所述多晶硅层为注入了P型杂质和N型杂质的、且P注入区与N注入区交替排列的具有PN结或PIN结结构的多晶硅二极管，所述多晶硅二极管通过所述第二金属引出连接形成多晶硅二极管串；

所述第一金属引出与所述多晶硅二极管串一端的P注入区连接形成阳极；所述第二金属引出与所述多晶硅二极管串另一端的N注入区连接形成阴极。

上述方案中，所述半导体衬底为硅、碳化硅、砷化镓、氮化镓中的任意一种材料所制成。

上述方案中，所述氧化层为栅氧、场氧、STI层中的任意一种。

上述方案中，所述P型杂质和N型杂质注入的元素为硼、磷、砷中的任意一种。

上述方案中，所述第一金属引出为铝、铜及其化合物中的任意一种，所述第二金属引出为铝、铜及其化合物中的任意一种。

一种多晶硅串联二极管串的制作方法，包括以下步骤：

(1)提供半导体衬底，并在所述半导体衬底上形成氧化层；

(2)在所述氧化层上形成多晶硅层，对所述多晶硅层注入P型杂质和N型杂质，经退火形成P注入区与N注入区交替排列的具有PN结或PIN结结构的多晶硅二极管；

(3)将所述多晶硅二极管通过第二金属引出连接形成多晶硅二极管串，通过第一金属引出与所述多晶硅二极管串一端的P注入区连接形成阳极；通过所述第二金属引出与所述多晶硅二极管串另一端的N注入区连接形成阴极。

上述方案中，步骤(1)中所述半导体衬底为硅、碳化硅、砷化镓、氮化镓中的任意一种材料所制成。

上述方案中，步骤(1)中所述氧化层为栅氧、场氧、STI层中的任意一种。

上述方案中，步骤(2)中所述P型杂质和N型杂质注入的元素为硼、磷、砷中的任意一种。

上述方案中，步骤(2)中所述退火为高温快速退火、低温炉管退火中任意一种。

上述方案中，步骤(3)中所述第一金属引出为铝、铜及其化合物中的任意一种，所述第二金属引出为铝、铜及其化合物中的任意一种。

与现有技术方案相比，本发明采用的技术方案产生的有益效果如下：

本发明提供的多晶硅串联二极管串，是在器件的场氧层或栅氧层之上，淀积多晶硅层，并在其中注入P型及N型杂质，制成串联的多晶二极管，此多晶硅串联二极管串具有良好的工艺兼容性，能够集成在大部分普通CMOS及大功率高压器件如VDMOS、LDMOS和IGBT等，并且避免了串联过多二极管所致的达林顿效应。本发明相比于单个多晶二极管，多晶硅串联二极管串能够在维持一定静电保护能力的同时，进一步减小寄生电容，控制正向开启及反向崩溃电压，满足各种器件的静电保护需求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的多晶硅串联二极管串的剖面结构示意图；

图2为将本发明应用于电路的一种结构示意图；

图3为将本发明应用于电路的另一种结构示意图。

具体实施方式