[发明专利]包括弛豫衬里的栅控二极管结构和方法

说明书

技术领域

本发明一般而言涉及半导体结构内的栅控二极管(gated diode)结构。更具体而言，本发明涉及半导体结构内的包括弛豫衬里(relaxed liner)的栅控二极管结构。

背景技术

除了电阻器、电容器和晶体管之外，半导体结构和半导体电路通常还包括二极管。在几种信号处理应用、温度感测和应力感测应用、以及进一步的静电保护应用中的任一种中，半导体结构和半导体电路内的二极管是希望的并发挥作用。

半导体制造技术中希望和常见的特定类型的二极管结构为栅控二极管结构。另一方面，栅控二极管结构在结构和尺寸上与场效应晶体管大致类似，但在以下方面不同：栅控二极管结构内的源极和漏极区域具有不同的极性(即，导电类型)。由此，在用于制造场效应结构的半导体制造技术中，栅控二极管结构在易于制造方面明显是所希望的。

虽然栅控二极管结构在半导体制造领域由此是希望的，但在半导体制造中栅控二极管结构并不是完全没有问题。特别地，栅控二极管结构虽然具有因可与场效应晶体管结构同时制造而导致的优点，但也具有由与场效应晶体管结构同时制造导致的几个缺点中的任何缺点。

在半导体制造领域中已知包括栅控二极管结构的各种二极管结构及其制造方法。

例如，Adams等人在美国专利6,441,396中教导了包括二极管结构的半导体结构以及用于制造包括该二极管结构的半导体结构的方法。在该半导体结构和方法中，二极管结构被用作用于该二极管结构附近的其他半导体结构的应力监视结构。

此外，Maciejewski等人在美国专利7,227,204中教导了具有增强的理想度(ideality)的二极管结构、以及用于制造具有增强的理想度的二极管结构的方法。该二极管结构通过包括阳极而实现上述结果，该阳极包括包含合金半导体材料和非合金半导体材料的分离的区域。

由于半导体结构制造要求和半导体器件制造要求变得更加严格，在半导体结构和半导体器件制造领域内的诸如特别地栅控二极管结构的二极管结构必然是继续有用的。为此目的，这样的二极管结构及其制造方法是希望的，该二极管结构及其制造方法提供具有改善的特性和增强的性能的二极管结构。

发明内容

本发明提供了一种在半导体结构内使用的栅控二极管结构以及用于制造在半导体结构内使用的栅控二极管的方法。在本发明中，栅控二极管结构和用于制造栅控二极管结构的方法在栅控二极管结构内包括位于栅极和二极管电极区域上的弛豫衬里。在本发明的方法中，弛豫衬里源自否则会在与栅控二极管结构同时制造的场效应晶体管内被使用的应力衬里(stressed liner)，但其中处理应力衬里的覆盖栅控二极管结构的部分(即，最优选使用离子注入处理)以弛豫(即，释放或减轻)和优选消除应力衬里层的被包括在栅控二极管结构内的部分内的应力。在弛豫衬里特别地与拉伸应力衬里相比改善了栅控二极管结构的理想度性能的情况下，在栅控二极管结构内由应力衬里制造这样的弛豫衬里是所希望的。相似地，通过将应力衬里保留在栅控二极管结构内的其适当位置并从其原位(即，而不是使用蚀刻方法剥离应力衬里)来制造弛豫衬里，可以实现栅控二极管的改善的理想度性能而不会劣化栅控二极管的性能，否则，在使用特别地反应离子蚀刻方法从栅控二极管结构完全剥离应力衬里的情况下，则会劣化栅控二极管的性能。

在本发明中，“应力衬里”表示具有超过约0.3GPa的拉伸应力或超过约-0.3GPa的压缩应力。“弛豫衬里”表示具有不大于约+/-0.3GPa的拉伸或压缩应力。

根据本发明的一种特别的栅控二极管结构包括半导体衬底，所述半导体衬底包括使第一极性的(较)重掺杂区域与第二极性的(较)重掺杂区域分隔的第一极性的(较)轻掺杂区域，所述第二极性与所述第一极性不同。该特别的栅控二极管结构还包括栅极，所述栅极位于所述第一极性的(较)轻掺杂区域上方并与其对准。该特定的栅控二极管结构还包括弛豫衬里，所述弛豫衬里保形地(conformally)覆盖所述栅极和所述半导体衬底。

根据本发明的另一特别的栅控二极管结构包括半导体衬底，所述半导体衬底包括使第一极性的(较)重掺杂区域与第二极性的(较)重掺杂区域分隔的第一极性的(较)轻掺杂区域，所述第二极性与所述第一极性不同。该另一特别的栅控二极管结构还包括栅极，所述栅极位于所述第一极性的轻(较)掺杂区域上方并与其对准。该另一特别的栅控二极管结构还包括弛豫衬里，所述弛豫衬里保形地覆盖所述栅极和所述半导体衬底。所述弛豫衬里包括氮化硅材料，所述氮化硅材料包括选自锗杂质和氙杂质的杂质。