[發(fā)明專(zhuān)利]PIN二極管及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110431871.5
• 申請(qǐng)日: 2011-12-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103178121A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡君;劉冬華;錢(qián)文生;段文婷;石晶
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/868
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/868;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀(jì)鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路器件，特別是涉及一種PIN二極管。

背景技術(shù)

普通的二極管由PN結(jié)組成。如果在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間加入一層本征(Intrinsic)半導(dǎo)體，這種P-I-N結(jié)構(gòu)的二極管就是PIN二極管。所述本征半導(dǎo)體在理想情況下應(yīng)為絕緣材料，但實(shí)際應(yīng)用中常采用輕摻雜的n型或p型半導(dǎo)體材料，其載流子濃度很低不能提供電流。

PIN二極管廣泛應(yīng)用在射頻領(lǐng)域。例如，可用于微波開(kāi)關(guān)、微波調(diào)制、限幅及數(shù)字移相等微波控制電路中，也可用于射頻開(kāi)關(guān)、低頻整流中。

請(qǐng)參閱圖1，這是一種現(xiàn)有的BiCMOS工藝所制造的PIN二極管的剖面示意圖。在p型硅襯底10之上分別為n型埋層11和n型外延層12。在n型外延層12中具有隔離結(jié)構(gòu)13。在隔離結(jié)構(gòu)13的外側(cè)且在n型外延層12中具有n型重?fù)诫s區(qū)14，該n型重?fù)诫s區(qū)14的底部連接n型埋層11。在兩個(gè)隔離結(jié)構(gòu)13之間且在n型外延層12中具有p型摻雜區(qū)15。在p型摻雜區(qū)15之上具有p型多晶硅16a。在隔離結(jié)構(gòu)13之上具有n型多晶硅16b。p型多晶硅16a和n型多晶硅16b為一整體。在n型重?fù)诫s區(qū)14和p型多晶硅16a之上各有接觸孔電極17及其上方的金屬連線18。

圖1中，重?fù)诫s(摻雜濃度為1×10¹⁹～1×10²¹原子每立方厘米)的p型多晶硅16a和p型摻雜區(qū)15一起作為PIN二極管的p型半導(dǎo)體部分，由接觸孔電極17引出。輕摻雜(摻雜濃度為1×10¹⁵～1×10¹⁸原子每立方厘米)的n型外延層12作為PIN二極管的本征半導(dǎo)體部分。重?fù)诫s(摻雜濃度為1×10¹⁹～1×10²¹原子每立方厘米)的n型埋層11作為PIN二極管的n型半導(dǎo)體部分，由n型重?fù)诫s區(qū)14(摻雜濃度為1×10¹⁹～1×10²¹原子每立方厘米)和接觸孔電極17引出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種新型的PIN二極管，同樣可以由BiCMOS工藝制造。為此，本發(fā)明還要提供所述PIN二極管的制造方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明PIN二極管為：在p型硅襯底中具有隔離結(jié)構(gòu)；在隔離結(jié)構(gòu)底部的p型硅襯底中具有p型贗埋層，作為PIN二極管的p型半導(dǎo)體部分；在兩個(gè)隔離結(jié)構(gòu)之間的p型硅襯底中具有第一n型摻雜區(qū)，該第一n型摻雜區(qū)作為PIN二極管的本征半導(dǎo)體部分，其與p型贗埋層相接觸；在兩個(gè)隔離結(jié)構(gòu)之間且在第一n型摻雜區(qū)的表面具有摻雜濃度更高的第二n型摻雜區(qū)，在第二n型摻雜區(qū)之上具有n型多晶硅，該第二n型摻雜區(qū)與n型多晶硅一起作為PIN二極管的n型半導(dǎo)體部分；第一接觸孔電極穿越p型多晶硅和隔離結(jié)構(gòu)與p型贗埋層相接觸；第二接觸孔電極與n型多晶硅相接觸。

本發(fā)明所述的PIN二極管的制造方法包括如下步驟：

第1步，在p型硅襯底上刻蝕溝槽，并在溝槽底部注入p型雜質(zhì)以形成p型贗埋層，接著以介質(zhì)材料填充溝槽以形成隔離結(jié)構(gòu)；

第2步，在兩個(gè)隔離結(jié)構(gòu)之間的p型硅襯底中注入n型雜質(zhì)并退火，從而形成與p型贗埋層相接觸的第一n型摻雜區(qū)；

第3步，在硅片表面淀積一層多晶硅；

第4步，對(duì)兩個(gè)隔離結(jié)構(gòu)之間的多晶硅和n型摻雜區(qū)注入n型雜質(zhì)，從而形成n型多晶硅和摻雜濃度大于第一n型摻雜區(qū)的第二n型摻雜區(qū)；

第5步，在硅片表面淀積一層層間介質(zhì)，采用光刻和刻蝕工藝在層間介質(zhì)、p型多晶硅和隔離結(jié)構(gòu)中刻蝕出底部與p型贗埋層相接觸的第一通孔，還在層間介質(zhì)中刻蝕出底部與n型多晶硅相接觸的第二通孔，在通孔中填充金屬形成接觸孔電極。

本發(fā)明PIN二極管及其制造方法可由BiCMOS工藝實(shí)現(xiàn)，并且省略了現(xiàn)有PIN二極管中的埋層和外延層工藝，因而降低了制造成本。另外，本發(fā)明PIN二極管還可通過(guò)調(diào)整版圖結(jié)構(gòu)，從而具有較低的串聯(lián)電阻，并使各方向的電流均勻。

附圖說(shuō)明

圖1是一種現(xiàn)有的PIN二極管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明PIN二極管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3a、圖3b是本發(fā)明PIN二極管的兩種版圖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4a～圖4d是本發(fā)明PIN二極管的制造方法的各步驟示意圖。

圖中附圖標(biāo)記說(shuō)明：