精密多晶硅电阻器工艺制造技术

公开了一种用于制造精密多晶硅电阻器的工艺，该工艺可以精确控制所制造的多晶硅电阻器的表面电阻率的容差。该工艺通常包括对具有部分形成的多晶硅电阻器的晶片实施发射极／ＦＥＴ激活快速热退火（ＲＴＡ），随后在多晶硅（５６）上沉积保护介质层（６２），将杂质（６４）穿过保护介质层注入到多晶硅（５６）中以限定多晶硅电阻器的电阻，并形成硅化物（６６）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及多晶硅电阻器，更具体地说，涉及用于制造在所有集成电路中使用的精密多晶硅电阻器的工艺。特别地，本专利技术提供用于制造多晶硅电阻器的工艺，其中可以更精确地控制经过单个衬底的表面的每个电阻器的表面电阻率的容差。
技术介绍
在电子电路工业中使用了多年的多晶状态的硅电阻器又叫做多晶硅或多晶Si电阻器。依赖于它们的掺杂和掺杂水平，可以制造p+，n+，p-和n-多晶硅电阻器。在模拟电路设计中采用p+多晶硅电阻器非常有用，因为它们具有期望的品质因数。典型地，p+多晶硅电阻器用于模拟和混合信号电路设计中，因为它们可以提供后面电阻器的精确匹配，低温度系数的电阻，低电压系数的电阻以及低寄生电容。虽然多晶硅电阻器在模拟电路设计中广泛使用，但是这样的电阻器通常具有范围从15-20％的高表面电阻率容差。这意味着表面电阻率有+/-15到20％的变化。在当前模拟和混合信号应用中，并为了满足严格电路性能的要求，电路设计要求降低多晶硅电阻器中的容差。在技术的当前状态中，通过在源极/漏极(S/D)注入步骤和/或发射极注入步骤期间向多晶硅层离子注入杂质，制造多晶硅电阻器。随后利用快速热退火工艺激活在不同区域中的注入杂质。下一步，将如氮化物的介质层施加于多晶硅电阻器的主体，以便保护多晶硅电阻器的主体不在随后的硅化步骤中硅化。随后，典型地通过利用包括在暴露多晶硅末端沉积金属并退火的常规硅化工艺暴露并硅化多晶硅电阻器体的末端。依赖于所沉积的金属的类型可以使用一步或两步退火工艺形成硅化物。两步退火典型地包括硅化物形成退火和硅化物转化退火。图1A-1D是上述制造多晶硅电阻器的现有技术的简单图示。在这些图中，仅示出了单个多晶硅电阻器器件区域。与示出的电阻器器件区域相邻形成包括其它多晶硅电阻器器件区域，CMOS(互补金属氧化物半导体)器件区域和/或双极晶体管器件区域的其它器件区域。各种器件区域典型地由如在衬底中形成的沟槽隔离区域或场氧化物区域的隔离区域互相隔离。图1A中示出的初始结构包括半导体衬底10，位于半导体衬底10上表面上的可选第一介质层12，位于可选第一介质层12上表面或半导体衬底10上表面上的多晶硅层14，以及位于多晶硅层14顶上的第二介质层16。在现有技术工艺中，如图1A中所示，下一步在多晶硅电阻器器件区域中离子18穿过第二介质层16注入到多晶硅层14中。注意，离子18还可以注入到存在于衬底10上的其它器件区域。例如，离子18可以注入到CMOS器件区域和/或双极晶体管器件区域。在CMOS器件区域中的注入离子用于形成源极/漏极区域和/或掺杂多晶硅栅极导体，而注入到双极晶体管器件区域的离子用于掺杂多晶硅发射极。在此离子注入步骤之后，使用激活退火工艺激活在各种器件区域中的杂质。图1B示出了离子注入和激活退火之后的结构。在此图中，标号14a指掺杂多晶硅层。下一步，在第二介质层16顶上形成保护介质20，提供图1C中示出的结构。通过光刻和蚀刻移除在电阻器器件区域中的保护介质20和第二介质层16的末端，以暴露掺杂多晶硅14a的表面部分。随后对掺杂多晶硅的暴露表面部分实施硅化工艺，其中形成硅化物接触区域22。例如图1D中示出了包括硅化物接触区域22的最终结构。上述制造多晶硅电阻器的现有技术工艺导致不期望的高容差电阻器，具有超过+/-15-20％的表面电阻率的经过晶片变化或容差。此外，在前述用于制造多晶硅电阻器的现有技术工艺中，通常很难控制电阻器的表面电阻率的值，主要因为杂质的激活/钝化以及由后面的热循环引起的多晶硅晶界的移入移出。考虑到上述制造多晶硅电阻器的现有技术工艺具有的缺点，特别是控制多晶硅电阻器的电阻容差的困难，需要发展新的并改善的工艺，其中可以制造精密多晶硅电阻器以更精确地控制所制造的每个多晶硅电阻器的表面电阻率的容差。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供用于制造多晶硅电阻器的工艺，该电阻器可以与如双极晶体管和/或包括FET的CMOS器件的其它类型的器件集成。本专利技术进一步的目的是提供用于制造精密多晶硅电阻器的工艺，其中每个电阻器的表面电阻率的容差可控。本专利技术更进一步的目的是提供用于制造精密多晶硅电阻器的工艺，该电阻器具有的表面电阻率容差小于通常制造的多晶硅电阻器。本专利技术更进一步的目的是提供用于制造精密多晶硅电阻器的工艺，该电阻器具有在器件制造后基本保持的期望的并预定的电阻值。本专利技术更进一步的目的是提供用于制造精密多晶硅电阻器的工艺，该电阻器具有符合当前电路设计要求的+/-5-8％的容差。通过采用一种工艺获得本专利技术中的这些和其它目的和优点，该工艺在如FET和/或双极晶体管的其它器件的离子注入和热激活之后执行用于限定期望的电阻值到电阻器的多晶硅电阻器注入。在多晶硅电阻器注入前并在其它器件区域中的杂质注入和热激活之后，沉积介质膜以在后面的硅化工艺期间保护多晶硅电阻器。穿过介质膜发生多晶硅电阻器注入以使杂质移入和移出晶格和多晶硅晶界的热循环最小化。本专利技术提供用于制造精密多晶硅电阻器的工艺，该工艺尤其适用于CMOS和BiCMOS技术，并且还可以应用于具有或不具有硅化物处理的技术。本专利技术的工艺制造的精密多晶硅电阻器在模拟和混合电路技术中具有广泛的适用性，具有低温度系数的电阻，低电压系数的电阻，以及低寄生电容。本专利技术的工艺改善了变化的所有成分，从而提供了较低容差的多晶硅电阻器。概括地说，本专利技术的工艺包括以下步骤提供包括至少一个多晶硅电阻器器件区域和至少一个其它类型器件区域的结构，所述至少一个多晶硅电阻器器件区域包括多晶硅层；在所述至少一个其它类型器件区域中选择地进行离子注入和激活退火；形成保护介质层，覆盖所述至少一个多晶硅电阻器器件区域中的所述多晶硅层；以及向在所述至少一个多晶硅电阻器器件区域中的所述多晶硅层提供预定和期望的电阻值。附图说明图1A-1D(通过截面图)示出了在现有技术中用于制造多晶硅电阻器使用的基本工艺步骤。图2A-2D(通过截面图)示出了在本专利技术中用于制造精密多晶硅电阻器使用的基本工艺步骤。具体实施例方式现在通过参考伴随本专利技术的附图2A-2D详细描述提供用于制造具有可控表面电阻率容差的精密多晶硅电阻器的工艺的本专利技术。在附图中，类似和/或对应的部分以类似的标号表示。注意，本专利技术的附图示出了部分半导体晶片或芯片，其中仅示出了一个多晶硅电阻器器件。虽然附图示出了仅存在单个多晶硅电阻器器件区域，但是本工艺可以用于形成多个经过单个半导体芯片或晶片的表面的精密多晶硅电阻器。另外，本专利技术的工艺可以与任意常规CMOS，双极，BiCMOS(双极和CMOS)处理方案集成。因此，可以在本申请的附图中示出的多晶硅器件区域的外围形成包括双极晶体管和/或FET的其它器件区域。首先参考图2A中示出的初始结构50(即部分多晶硅电阻器)。初始结构50包括半导体衬底52，位于半导体衬底52上的可选第一介质层54，位于可选第一介质层54或半导体衬底52上的多晶硅层56，位于多晶硅层56上的第二介质层58和位于第二介质层58上的构图光致抗蚀剂掩膜60。根据本专利技术，构图光致抗蚀剂掩膜60设置在将要形成多晶硅电阻器的半导体衬底52的区域上。其它器件区域典型地不包括在其上的构图光致抗蚀剂掩膜60。图2A中示出的初始结构50的半导体衬底52包括任意半导体材料，包括但不限于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造精密多晶硅电阻器的方法，包括以下步骤：提供包括至少一个多晶硅电阻器器件区域和至少一个其它类型器件区域的结构，所述至少一个多晶硅电阻器器件区域包括多晶硅层；在所述至少一个其它类型器件区域中选择地进行离子注入和激活退 火；形成保护介质层，覆盖所述至少一个多晶硅电阻器器件区域中的所述多晶硅层；以及向在所述至少一个多晶硅电阻器器件区域中的所述多晶硅层提供预定电阻值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-9-30 10/605,4391.一种用于制造精密多晶硅电阻器的方法，包括以下步骤提供包括至少一个多晶硅电阻器器件区域和至少一个其它类型器件区域的结构，所述至少一个多晶硅电阻器器件区域包括多晶硅层；在所述至少一个其它类型器件区域中选择地进行离子注入和激活退火；形成保护介质层，覆盖所述至少一个多晶硅电阻器器件区域中的所述多晶硅层；以及向在所述至少一个多晶硅电阻器器件区域中的所述多晶硅层提供预定电阻值。2.根据权利要求1的方法，其中所述至少一个多晶硅器件区域包括半导体衬底，位于所述衬底上的可选第一介质，位于所述衬底或所述可选第一介质上的所述多晶硅层以及位于所述多晶硅层上的第二介质层。3.根据权利要求1的方法，其中所述其它器件区域包括双极晶体管器件，CMOS器件或其组合。4.根据权利要求1的方法，还包括在所述至少一个多晶硅电阻器器件区域上形成构图光致抗蚀剂，以在所述选择离子注入期间保护所述区域。5.根据权利要求1的方法，其中所述保护介质层是氮化物。6.根据权利要求1的方法，其中向所述多晶硅层提供预定电阻值的所述步骤包括离子注入到所述多晶硅层。7.根据权利要求6的方法，其中所述离子注入包括p或n型杂质。8.根据权利要求7的方法，其中所述离子注入提供具有从约1×1014到约1×1021原子/cm3的杂质浓度的所述多晶硅层。9.根据权利要求6的方法，还包括在所述离子注入之后的退火步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：DD库尔鲍，HL格里尔，RM拉塞尔，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]