專利名稱：靜電防護元件及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種靜電防護元件及其制造方法，特別是指一種具有縱向延伸摻雜結構的靜電防護元件及其制造方法。
背景技術：
圖1A-1E顯示現有技術的N型金屬氧化物半導體(metal oxide semiconductor,M0S)元件制造流程的剖視圖。如圖1A-1E所示，于基板11中形成絕緣結構1 及P型井區12b，以定義元件區100。于元件區100中，形成柵極13、漏極輕摻雜結構14、源極15a、與漏極15b。其中，P型井區12b可為基板11本身；柵極13包含介電層13a、堆棧層13b、與間隔層13c ；而漏極輕摻雜結構14、源極15a、與漏極15b由微影技術定義各區域，并分別以離子植入技術，將N型雜質，以加速離子的形式，植入定義的區域內。這種N型MOS元件可以作為一種靜電防護元件，亦即當制造測試或應用的環境中，漏極接觸到過高的靜電壓時，于該靜電防護元件中形成通路，而釋放或減少此過高的靜電壓，以保護其它元件或電路。靜電防護元件的耐壓能力根據其元件特性參數來決定，而元件特性參數經常受到制程參數的限制。詳言之，靜電防護元件通常需要與較低操作電壓的一般元件整合于同一基板上，為配合較低操作電壓元件的制程，需要以相同的離子植入參數來制作靜電防護元件和其它低壓元件，使得靜電防護元件的離子植入參數受到限制，也就限制了靜電防護電壓，而限制了元件的應用范圍。有鑒于此，本發明即針對上述現有技術的不足，提出一種靜電防護元件及其制造方法，在不增加制程步驟的情況下，提高元件的靜電防護電壓，增加元件的保護與應用范圍。
發明內容
本發明目的在于克服現有技術的不足與缺陷，提出一種靜電防護元件及其制造方法。為達上述目的，就其中一個觀點言，本發明提供了一種靜電防護元件，形成于一基板的一元件區中，包含一柵極，位于該基板元件區上；一源極與一漏極，位于該柵極下方的外部兩側；以及與該源極與漏極相同傳導型態的二縱向延伸摻雜結構，分別位于該源極與漏極下方，并分別與該源極與漏極連接，以使源極與漏極相互導通時，部分電流經由該縱向延伸摻雜結構導通，以提高該靜電防護元件的靜電防護電壓。上述靜電防護元件，該基板中可更包含一另一傳導型態的元件，其具有一與該源極與漏極相同傳導型態的摻雜區，且該縱向延伸摻雜結構利用形成該摻雜區的光罩與雜質摻雜制程所形成。其中，該摻雜區可為一井區或一反穿隧效應區。上述靜電防護元件，該縱向延伸摻雜結構，由剖視圖視之，其寬度在靠近柵極方向上，宜小于該源極與漏極一預設長度。就另一觀點，本發明也提供了一種靜電防護元件制造方法，包含提供一基板，并于該基板中定義元件區；于該基板上形成一柵極；于該柵極下方的外部兩側形成源極與漏 極；以及于該源極與漏極下方，分別形成與該源極與漏極相同傳導型態的二縱向延伸摻雜 結構，并分別與該源極與漏極連接，以使得當源極與漏極相互導通時，部分電流經由該縱向 延伸摻雜結構導通，以提高該靜電防護元件的靜電防護電壓。就再另一個觀點言，本發明也提供了另一種靜電防護元件，形成于一基板的一元 件區中，包含一柵極，位于該基板元件區上；一源極與一漏極，位于該柵極下方的外部兩 側；一與該源極與漏極相同傳導型態的縱向延伸摻雜結構，位于該源極或該漏極下方，并與 該源極或該漏極連接，以使源極與漏極相互導通時，部分電流經由該縱向延伸摻雜結構導 通，以提高該靜電防護元件的靜電防護電壓；以及一與該源極與漏極相同傳導型態的埋層， 位于該縱向延伸摻雜結構下方，并與該縱向延伸摻雜結構連接；其中，當該縱向延伸摻雜結 構同時存在于該源極與漏極下方時，該埋層僅與其中的一縱向延伸摻雜結構連接。就再又一個觀點言，本發明也提供了另一種靜電防護元件制造方法，包含提供一 基板，并于該基板中定義一元件區；于該基板上形成一柵極；于該柵極下方的外部兩側形 成源極與漏極；于該源極與漏極下方，形成與該源極與漏極相同傳導型態的一縱向延伸摻 雜結構，并與該源極或漏極連接，以使得當源極與漏極相互導通時，部分電流經由該縱向延 伸摻雜結構導通，以提高該靜電防護元件的靜電防護電壓；以及一與該源極與漏極相同傳 導型態的埋層，位于該縱向延伸摻雜結構下方，并與該縱向延伸摻雜結構連接；其中，當該 縱向延伸摻雜結構同時存在于該源極與漏極下方時，該埋層僅與其中的一縱向延伸摻雜結 構連接。上述靜電防護元件，該基板中可更包含一另一傳導型態的元件，其具有一與該源 極與漏極相同傳導型態的摻雜區，且該縱向延伸摻雜結構利用形成該摻雜區的光罩所形 成。上述靜電防護元件，該縱向延伸摻雜結構，由剖視圖視之，其寬度在靠近柵極方向 上，宜小于該源極或該漏極一預設長度。下面通過具體實施例詳加說明，當更容易了解本發明的目的、技術內容、特點及其 所達成的功效。
圖1A-1E顯示現有技術的N型金屬氧化物半導體元件制造流程的剖視圖；圖2A-2G顯示本發明的第一個實施例；圖3顯示本發明的另一個實施例；圖4-11顯示本發明另一種結構的多個實施例。圖中符號說明11 基板12a 絕緣結構12b P 型井區12c 淺溝槽絕緣結構13 柵極13a 介電層
13b堆棧層
13c間隔層
14漏極輕摻雜結構
15a源極
15b漏極
15c, 16a加速離子
16縱向延伸摻雜結
16b光阻層
17埋層
具體實施例方式本發明中的圖式均屬示意，主要意在表示制程步驟以及各層之間的上下次序關系，至于形狀、厚度與寬度則并未依照比例繪制。請參閱圖2A-2G，首先以N型靜電防護元件為例說明本發明的第一個實施例。如圖2A所示，于基板11中，形成絕緣結構1 及P型井區12b以定義元件區100 ；其中，絕緣結構1 例如為圖標的區域氧化(local oxidation of silicon,LOCOS)結構，但亦可為其它形式的隔離結構。接著請參閱圖2B，于元件區100中，形成介電層13a與堆棧層13b，并以微影技術與蝕刻技術定義其大小與形狀。接下來請參閱圖2C，利用絕緣結構1 與堆棧層13b為屏蔽，將N型雜質摻雜至基板11中，以形成分別位于堆棧層Hb兩側的二 N型漏極輕摻雜結構14，其中，可利用但不限于離子植入技術，將N型雜質，以加速離子的形式，如本圖中虛線箭號Ha所示意，植入基板11中，以形成漏極輕摻雜結構14。再接著請參閱圖2D，于介電層13a與堆棧層1 外側，利用但不限于薄膜沉積技術，沉積形成間隔層13C，并以自我對準蝕刻技術形成柵極13。再接下來請參閱圖2E，利用絕緣結構12a與柵極13為屏蔽，或由微影技術定義范圍，將N型雜質摻雜至基板11中，以形成位于基板11表面下的元件區100中柵極13下方的外部，分別與二漏極輕摻雜結構14連接的源極1 與漏極15b，其中，源極1 與漏極15b的N型雜質濃度高于二漏極輕摻雜結構14的N型雜質濃度；其中，可利用但不限于離子植入技術，將N型雜質，以加速離子的形式，如本圖中虛線箭號15c所示意，植入基板11中，以形成源極1 與漏極15b。接著，請參閱圖2F，利用但不限于微影技術定義范圍，將N型雜質摻雜至基板11中，于源極15a與漏極1 下方，分別形成二 N型縱向延伸摻雜結構16，并分別與源極1 與漏極1 連接，以使源極1 與漏極1 相互導通時，部分電流經由縱向延伸摻雜結構16導通，以提高該靜電防護元件的靜電防護電壓；其中，如圖2F所示，例如可以微影技術所形成的光阻層16b作為屏蔽，并利用但不限于離子植入技術，將N型雜質，以加速離子的形式，如本圖中虛線箭號16a所示意，植入基板11中，以形成縱向延伸摻雜結構16。而當本實施例的靜電防護元件整合于其它元件制程、且該元件亦具有N型區時(該元件例如為但不限于為P型元件，而該N型區例如為元件的N型井區或N型反穿隧效應區)，此時更可利用形成該元件N型區的光罩與雜質摻雜制程來完成靜電防護元件的縱向延伸摻雜結構16，而不需要另外新增光罩或制程步驟，以降低制造成本。請繼續參閱圖2F，由剖視圖視之，縱向延伸摻雜結構16的較佳寬度w略小于源極15a與漏極15b的寬度，且在縱向延伸摻雜結構16與源極15a(或漏極15b)靠近柵極側的邊緣之間，具有預設長度d。寬度w與預設長度d的設定，是為了避免縱向延伸摻雜結構16縮短了兩漏極輕摻雜結構14之間所定義的通道長度，而改變了元件除了靜電防護電壓外的其它操作特性。圖2G顯示本實施例完成的剖視示意圖，如圖2G所示，將光阻層16b移除后，即完成本實施例的靜電防護元件。以上雖是以N型元件為例來加以說明，但相同概念當然也可適用于P型元件。圖3顯示本發明的另一個實施例，與第一個實施例不同的是，本實施例的絕緣結構為淺溝槽絕緣(shallow trench isolation, STI)結構 12c。圖4-11顯示本發明另一種結構的多個實施例。與上述實施例不同的是，此種結構的實施例中，防護元件更具有與源極1 與漏極1 相同傳導型態(例如但不限于為N型)的埋層17，位于縱向延伸摻雜結構16下方，并與縱向延伸摻雜結構16連接，如圖4-11所示。另外，縱向延伸摻雜結構16可單獨形成于源極1 或漏極1 其中之一的下方，例如圖4與圖5顯示縱向延伸摻雜結構16只形成于漏極15b下方；或是如圖8與圖9顯示縱向延伸摻雜結構16只形成于源極1 下方。當然，縱向延伸摻雜結構16亦可分別形成于源極15a與漏極15b下方如圖6-7與圖10-11所示；須注意的是，當縱向延伸摻雜結構16同時存在于該源極1 與漏極1 下方時，埋層17僅與其中的一縱向延伸摻雜結構16連接。其方式例如但不限于如圖6與圖10所示，縮短源極1 或漏極1 其中的一下方的縱向延伸摻雜結構16的深度；或是如圖7與圖11所示，縮短埋層17的橫向長度，當然亦可以為其它方式，只要避免埋層17同時與源極15a與漏極1 下方的縱向延伸摻雜結構16連接。以上已針對較佳實施例來說明本發明，只是以上所述，僅為使本領域技術人員易于了解本發明的內容，并非用來限定本發明的權利范圍。在本發明的相同精神下，本領域技術人員可以思及各種等效變化。例如，在不影響元件主要的特性下，可加入其它制程步驟或結構，如深井區等；又如，微影技術并不限于光罩技術，亦可包含電子束微影技術；又如，縱向延伸摻雜結構整合于其它元件制程時，不限于利用N型井區或N型反穿隧效應區光罩與制程，當然也可以利用一專用于縱向延伸摻雜結構的光罩與制程。本發明的范圍應涵蓋上述及其它所有等效變化。
權利要求
1.一種靜電防護元件，形成于一基板的一元件區中，其特征在于，包含一柵極，位于該基板元件區上；一源極與一漏極，位于該柵極下方的外部兩側；以及與該源極與漏極相同傳導型態的二縱向延伸摻雜結構，分別位于該源極與漏極下方，并分別與該源極與漏極連接，以使源極與漏極相互導通時，部分電流經由該縱向延伸摻雜結構導通，以提高該靜電防護元件的靜電防護電壓。
2.如權利要求1所述的靜電防護元件，其中，該基板中還包含另一傳導型態的元件，其具有一與該源極與漏極相同傳導型態的摻雜區，且該縱向延伸摻雜結構是利用形成該摻雜區的光罩與雜質摻雜制程所形成。
3.如權利要求2所述的靜電防護元件，其中，該摻雜區為一井區或一反穿隧效應區。
4.如權利要求1所述的靜電防護元件，其中，還包含與該源極與漏極相同傳導型態的二漏極輕摻雜結構，分別位于該柵極下方兩側。
5.如權利要求1所述的靜電防護元件，其中，該縱向延伸摻雜結構，由剖視圖視之，其寬度在靠近柵極方向上小于該源極與漏極一預設長度。
6.一種靜電防護元件制造方法，其特征在于，包含提供一基板，并于該基板中定義元件區；于該基板上形成一柵極；于該柵極下方的外部兩側形成源極與漏極；以及于該源極與漏極下方，分別形成與該源極與漏極相同傳導型態的二縱向延伸摻雜結構，并分別與該源極與漏極連接，以使得當源極與漏極相互導通時，部分電流經由該縱向延伸摻雜結構導通，以提高該靜電防護元件的靜電防護電壓。
7.如權利要求6所述的靜電防護元件制造方法，其中，該基板中還包含另一傳導型態的元件，其具有一與該源極與漏極相同傳導型態的摻雜區，且該縱向延伸摻雜結構是利用形成該摻雜區的光罩與雜質摻雜制程所形成。
8.如權利要求7所述的靜電防護元件制造方法，其中，該另一傳導型態的摻雜區為一摻雜井區或一反穿隧效應區。
9.如權利要求6所述的靜電防護元件制造方法，其中，還包含形成該源極與漏極相同傳導型態的二漏極輕摻雜結構，分別位于該柵極下方兩側。
10.如權利要求6所述的靜電防護元件制造方法，其中，該縱向延伸摻雜結構，由剖視圖視之，其寬度在靠近柵極方向上小于該源極與漏極一預設長度。
11.一種靜電防護元件，形成于一基板的一元件區中，其特征在于，包含一柵極，位于該基板元件區上；一源極與一漏極，位于該柵極下方的外部兩側；一與該源極與漏極相同傳導型態的縱向延伸摻雜結構，位于該源極或該漏極下方，并與該源極或該漏極連接，以使源極與漏極相互導通時，部分電流經由該縱向延伸摻雜結構導通，以提高該靜電防護元件的靜電防護電壓；以及一與該源極與漏極相同傳導型態的埋層，位于該縱向延伸摻雜結構下方，并與該縱向延伸摻雜結構連接；其中，當該縱向延伸摻雜結構同時存在于該源極與漏極下方時，該埋層僅與其中的一縱向延伸摻雜結構連接。
12.如權利要求11所述的靜電防護元件，其中，該基板中還包含另一傳導型態的元件，其具有一與該源極與漏極相同傳導型態的摻雜區，且該縱向延伸摻雜結構是利用形成該摻雜區的光罩與雜質摻雜制程所形成。
13.如權利要求11所述的靜電防護元件，其中，該縱向延伸摻雜結構，由剖視圖視之，其寬度在靠近柵極方向上小于該源極或漏極一預設長度。
14.一種靜電防護元件制造方法，其特征在于，包含提供一基板，并于該基板中定義一元件區；于該基板上形成一柵極；于該柵極下方的外部兩側形成源極與漏極；于該源極與漏極下方，形成與該源極與漏極相同傳導型態的一縱向延伸摻雜結構，并與該源極或漏極連接，以使得當源極與漏極相互導通時，部分電流經由該縱向延伸摻雜結構導通，以提高該靜電防護元件的靜電防護電壓；以及于該縱向延伸摻雜結構下方，形成與該源極與漏極相同傳導型態的埋層，并與該縱向延伸摻雜結構連接；其中，當該縱向延伸摻雜結構同時存在于該源極與漏極下方時，該埋層僅與其中的一縱向延伸摻雜結構連接。
15.如權利要求14所述的靜電防護元件制造方法，其中，該基板中還包含一另一傳導型態的元件，其具有一與該源極與漏極相同傳導型態的摻雜區，且該縱向延伸摻雜結構是利用形成該摻雜區的光罩所形成。
16.如權利要求14所述的靜電防護元件制造方法，其中，該縱向延伸摻雜結構，由剖視圖視之，其寬度在靠近柵極方向上小于該源極或漏極一預設長度。
全文摘要
本發明提出一種靜電防護元件及其制造方法，靜電防護元件包含基板、柵極、二N型漏極輕摻雜結構、N型源極與N型漏極、以及二N型縱向延伸摻雜結構。其中，二N型縱向延伸摻雜結構分別位于源極與漏極下方，并分別與源極與漏極連接，以使得源極與漏極相互導通時，部分電流經由縱向延伸摻雜結構導通，以提高該靜電防護元件的靜電防護電壓。
文檔編號H01L29/06GK102569355SQ201110352990
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月9日 優先權日2010年12月28日
發明者蘇金煉, 黃宗義 申請人:立锜科技股份有限公司