Патент на изобретение №2376668
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКООМНОГО ПОЛИКРЕМНИЕВОГО РЕЗИСТОРА
(57) Реферат:
Изобретение относится к микроэлектронике, а более конкретно к технологии изготовления высокоомных поликремниевых резисторов, и может быть использовано в производстве поликремниевых резисторов как в качестве дискретных элементов, так и в составе интегральных схем. Способ формирования высокоомного поликремниевого резистора включает нанесение поликремниевого слоя на изолирующий его от подложки и элементов интегральной схемы диэлектрик, формирование высоколегированных областей контактов резистора с помощью ионной имплантации большой дозой примеси или диффузии примеси, формирование последующей фотолитографией области поликремния, напыление слоя металла с последующей фотолитографией, формирование легированного слоя в теле резистора с помощью ионной имплантации, после формирования легированного слоя в теле резистора проводят отжиг при 250°С – 850°С. Способ позволяет получать большие поверхностные сопротивления поликремниевых резисторов с высокой точностью и воспроизводимостью за счет отсутствия большого количества высокотемпературных операций после ионного легирования тела резистора и возможности быстро провести контрольный процесс и определить необходимую дозу легирования для конкретной партии пластин, имеющей конкретный размер зерна поликремния. 10 ил.
Изобретение относится к микроэлектронике, а более конкретно к технологии изготовления высокоомных поликремниевых резисторов, и может быть использовано в производстве поликремниевых резисторов как в качестве дискретных элементов, так и в составе интегральных схем. Известен способ изготовления резистора [1], включающий выращивание эпитаксиального слоя n-типа на подложке р-типа, разделение эпитаксиального слоя на островки изолирующей областью р-типа, формирование в этих островках диффузионного резистора р-типа и области подпитки n-типа с высокой концентрацией примеси. Однако из-за необходимости изоляции резисторов от других элементов в интегральной схеме и по причине наличия в структуре резисторов р-n перехода этот способ обладает следующими недостатками: 1) резисторы занимают большую площадь; 2) наличие в резисторах большой паразитной емкости; 3) максимально достижимое поверхностное сопротивление резисторов ограничено концентрацией примеси в эпитаксиальной пленке. Известен также способ изготовления поликремниевого резистора [2], включающий формирование резистивного слоя поликремния определенной толщины на поверхности подложки, имеющего к тому же типичную поликремниевую зернистую структуру; окисление поликремниевого слоя с образованием оксида кремния, разделяющего границы зерен внутри поликремниевого слоя, формирование тел резисторов последующей фотолитографией. Однако в данном способе сопротивление поликремниевого резистора сильно зависит от размера зерен, который может различаться в каждом процессе осаждения поликристаллического кремния, и от градиента температуры на подложке в окислительном процессе. В результате этот способ не обеспечивает точного получения высоких поверхностных сопротивлений поликремниевого слоя. Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является способ изготовления поликремниевого резистора в составе интегральной схемы [3], включающий нанесение поликремниевого слоя, ионное легирование примесью n-типа в одном процессе с формированием затворов NМОП транзисторов с последующим отжигом. Однако по причине наличия в данном решении последующих за формированием поликремниевого резистора высокотемпературных операций этот способ также не позволяет получать с большой точностью высокие поверхностные сопротивления резисторов. В основу изобретения положена задача получения больших поверхностных сопротивлений поликремниевых резисторов с высокой точностью путем их легирования и отжига после формирования металлизации. Поставленная задача решается тем, что в способе формирования высокоомного поликремниевого резистора, включающем нанесение поликремниевого слоя на диэлектрик, изолирующий его от подложки и элементов интегральной схемы; ионное легирование большой дозой областей контактов резистора; формирование фотолитографией области поликремния, в которой получают резистор; напыление слоя металла с последующей фотолитографией, формирующей контакты к высоколегированным областям, легирование тела резистора осуществляют после формирования металлизации, после чего проводят отжиг при сравнительно низкой температуре (250°С ÷ 850°С). Изготовление поликремниевого резистора до формирования металлизации приводит к тому, что до окончания технологического маршрута структура резистора может подвергаться воздействию высокотемпературных (850°С ÷ 1200°С) операций. В результате глубина легированной области в слое поликремния может приблизиться к толщине слоя поликремния и сравняться с ней. Кроме того, анализ вольт-амперных характеристик поликремниевых резисторов, изготовленных согласно прототипу и заявляемому способу, показывает, что различие в поверхностном сопротивлении резисторов между разными партиями пластин в первую очередь определяется размером зерна поликристаллического кремния. Ионное легирование поликремниевого резистора и его отжиг при сравнительно низкой температуре (250°С ÷ 850°С) после формирования металлизации предполагает использование достаточно больших доз примеси. Поскольку после ионного легирования тела резистора отжиг проводят лишь при сравнительно низкой температуре, то примесь проникает в слой поликремния лишь на ограниченную глубину, за счет чего воспроизводимость значения поверхностного сопротивления резистора резко повышается. Например, для получения поликремниевого резистора толщиной 0,2 мкм с поверхностным сопротивлением 200 кОм/ Также легирование и отжиг поликремниевого слоя после формирования металлизации дает возможность быстро провести контрольный процесс и определить необходимую дозу легирования для конкретной партии пластин, имеющей конкретный размер зерна поликремния, что позволяет получать поверхностное сопротивление поликремниевого слоя с очень высокой точностью и воспроизводимостью. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана эпитаксиальная пленка 1 с нанесенным на нее слоем диэлектрика 2 и поликремния 4; на фиг.2 – структура, изображенная на фиг.1, но с высоколегированными областями 5 в слое поликремния; на фиг.3 приведена структура со сформированной областью поликремния; на фиг.4 – структура со сформированной областью поликремния, покрытая слоями металла 7; на фиг.5 – структура с поликремниевым резистором со сформированными металлическими контактами к высоколегированным областям резистора с легированным слоем в теле резистора 8. На фиг.6-10 приведена последовательность операций формирования поликремниевого резистора, полученного в процессе производства. Предложенный способ формирования структуры, изображенный на фиг.1, был использован для получения поликремниевого резистора с поверхностным сопротивлением (200±30) кОм/ Таким образом, заявляемый способ формирования высокоомного поликремниевого резистора позволяет получать резисторы с высоким поверхностным сопротивлением, значение которого можно регулировать с большой точностью, что в конечном итоге позволяет повысить процент выхода годных резисторов с высоким сопротивлением в дискретном исполнении, а также процент выхода годных микросхем, элементом которых может являться резистор с заявляемым способом формирования более чем на 50%. Предложенный способ формирования высокоомного поликремниевого резистора позволяет получать поликремниевые резисторы с большим поверхностным сопротивлением с высокой точностью и, как следствие, обеспечивать получение высокоомных резисторов в дискретном исполнении и обеспечивать требуемую работу интегральной схемы, элементом которой может являться данный резистор. ИСТОЧНИКИ ИНФОМАЦИИ 1. Патент США 2. Патент США 3. Патент США
Формула изобретения
Способ изготовления высокоомного поликремниевого резистора, включающий нанесение поликремниевого слоя на изолирующий его от подложки и элементов интегральной схемы диэлектрик; формирование высоколегированнных областей контактов резистора с помощью ионного легирования большой дозой примеси или диффузии примеси; формирование последующей фотолитографией области поликремния, в которой получают резистор; напыление слоя металла с последующей фотолитографией; формирование легированного слоя в теле резистора с помощью ионной имплантации, отличающийся тем, что создание легированного слоя в теле резистора осуществляют после формирования металлизации, а после формирования легированного слоя в теле резистора проводят отжиг при температуре 250÷850°C.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
доза бора или фосфора при ионном легировании составит 1Е14 и 1,1Е14 ион/см2 соответственно. То есть применение достаточно больших легкоконтролируемых доз при ионном легировании тела резистора и отжиг его при сравнительно низкой температуре (250°С ÷ 850°С) позволяет уменьшить степень влияния размера зерна поликремния на поверхностное сопротивление и повысить точность получения заданного номинала резистора.
5661332, МКИ H01L 29/00. Опубликован 26.08.1997.
