集成电路和其无源元件及形成此无源元件的方法技术

本发明专利技术是关于一种集成电路和其被动元件及形成此被动元件的方法，该集成电路包括一主动元件，具有一金属闸电极沉积在一基板上；一由半导体材料所形成的被动元件，形成于邻近此主动元件处的基板上；一介电层位于该被动元件和基板间，用以隔离两者。该被动元件的方法，其至少包括以下步骤：形成一闸极介电层在一半导体基板上；形成一金属闸极电极在该闸极介电层上；沉积一介电层在该金属闸极电极之上；沉积一半导体层在该介电层之上；以及图案化该半导体层和该介电层用以形成一被动元件。本发明专利技术的被动元件制造方法不会占据额外的布局区域，并且可以解决不容易熔断的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路的设计，特别是涉及一种形成在主动元件上的被动元件及形成该被动元件的方法。
技术介绍
随着科技发展的前进，位于集成电路(集成电路即为积体电路，以下皆称为集成电路)中的电路元件，例如电阻，晶体管(晶体管即为电晶体，以下皆称为晶体管)和保险丝，其几何结构上的尺寸会越来越小。当在一集成电路中，金氧半(MOS)晶体管的闸极介电层变得非常薄时，此时在连续的高温制程下，从多晶硅闸电极层进行掺杂的杂质，很容易穿透此薄闸极介电层，进而改变下方MOS晶体管通道的电性特性。除此之外，因为此过薄的闸极介电层，亦会因为多晶硅闸极掺杂所造成的空乏区，而使得此通道区域具有一非意欲的特征。因此，为了避免上述的问题，利用金属材料来替换传统多晶硅闸极已成为一种趋势，因为金属闸电极并不需进行离子掺杂，所以可避免掺杂穿透的问题和多晶空乏的问题。传统上，形成闸极电极的多晶硅层亦可用来形成电阻和保险丝。然而，在集成电路的新制造趋势中，此却成为一种挑战，因为，形成金属闸电极的金属层并非作为电阻和保险丝的精确材料，对于做为一电阻元件而言，此金属层具有过低的阻值，而对于作为一保线丝元件而言，因为过低的阻值产生过小的热，不容易熔断，因此并不适合作为一保险丝。因此，金属闸电极、电阻和保险丝并不能如传统技艺般被同时形成。因此在集成电路的技术中，对于一种在不使用多晶硅作为闸极电极材料的晶体管元件中，提供，例如电阻和保险丝的元件，其半导体结构和制造方法，存有一种需求。由此可见，上述现有的在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的，便成了当前业界极需改进的目标。有鉴于上述现有的存在的缺陷，本专利技术人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的，能够改进一般现有的，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有的集成电路的被动元件中，金属闸电极的金属层并非作为电阻和保险丝的精确材料的缺陷，而提供一种新型结构的被动元件，所要解决的技术问题是使其可以解决传统上，由于闸极金属层过低的阻值，产生过小的热，造成不容易熔断的问题，从而更加适于实用。本专利技术的再一目的在于，提供一种被动元件的形成方法，所要解决的技术问题是使其解决现有的被动元件的形成方法中，在一集成电路制程中，当使用金属作为闸极电极材料时，由于和电阻和保险丝所使用的材料不同，因此需要不同的制程步骤来将电阻和保险丝整合于一集成电路，如此耗费成本，从而更加适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的集成电路，其至少包括一主动元件，具有一金属闸极电极沉积在一基板上；一被动元件，是由一半导体材料所形成，形成在该基板上的该主动元件附近；以及一介电层位于该被动元件和该基板间用以分隔两者。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下技术措施来进一步实现。前述的集成电路，其中所述的主动元件为一金氧半晶体管。前述的集成电路，其中形成该金属闸极电极的材料包括耐火金属、金属硅化物、钨(W)、铝(Al)、铝化铜(AlCu)、钛(Ti)、硅化钛(TiSi2)、钴(Co)、硅化钴(CoSi2)、硅化镍(NiSi)、氮化钛(TiN)、钨化钛(TiW)或氮化坦(TaN)。前述的集成电路，其中形成该介电层的材料包括氧化硅、氮化硅、硅碳复合物(silicon carbon)、碳化硅(silicon carbide)、氢氟氧化物、HfSiON、含氮氧化硅或任何介电常数大于3的材料。前述的集成电路，其中所述的被动元件为多晶硅电阻、硅锗电阻、多晶硅保险丝或硅锗保险丝。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的集成电路，其至少包括一主动元件，具有一金属闸极电极；一被动元件，形成在该金属闸极电极之上；以及一介电层位于该被动元件和该金属闸极电极间用以分隔两者。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下技术措施来进一步实现。前述的集成电路，其中所述的主动元件为一金氧半晶体管。前述的集成电路，其中形成该金属闸极电极的材料包括耐火金属、金属硅化物、钨(W)、铝(Al)、铝化铜(AlCu)、钛(Ti)、硅化钛(TiSi2)、钴(Co)、硅化钴(CoSi2)、硅化镍(NiSi)、氮化钛(TiN)、钨化钛(TiW)或氮化坦(TaN)。前述的集成电路，其中形成该介电层的材料包括氧化硅、氮化硅、硅碳复合物(silicon carbon)、碳化硅(silicon carbide)、氢氟氧化物、HfSiON、含氮氧化硅或任何介电常数大于3的材料。前述的集成电路，其中所述的被动元件为多晶硅电阻、硅锗电阻、多晶硅保险丝或硅锗保险丝。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的被动元件的方法，其至少包括以下步骤形成一闸极介电层在一半导体基板上；形成一金属闸极电极在该闸极介电层上；沉积一介电层在该金属闸极电极之上；沉积一半导体层在该介电层之上；以及图案化该半导体层和该介电层用以形成一被动元件。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下技术措施来进一步实现。前述的形成被动元件的方法，其中形成该金属闸极电极的材料包括耐火金属、金属硅化物、钨(W)、铝(Al)、铝化铜(AlCu)、钛(Ti)、硅化钛(TiSi2)、钴(Co)、硅化钴(CoSi2)、硅化镍(NiSi)、氮化钛(TiN)、钨化钛(TiW)或氮化坦(TaN)。前述的形成被动元件的方法，其中形成该介电层的材料包括氧化硅、氮化硅、硅碳复合物(silicon carbon)、碳化硅(silicon carbide)、氢氟氧化物、HfSiON、含氮氧化硅或任何介电常数大于3的材料。前述的形成被动元件的方法，其中形成该半导体层的材料包括硅、锗或硅锗合金。前述的形成被动元件的方法，其更包含在图案化步骤之前对该半导体层进行掺杂。经由上述可知，本专利技术本专利技术集成电路的被动元件形成方法至少具有下列优点藉由本专利技术的被动元件的制造方法，可以整合形成被动元件和主动元件的制程步骤，且不会占据额外的布局区域。且非直接使用金属闸电极的金属层来制造被动元件，因此可以解决不容易熔断的问题。附图说明图1所示为一传统的多晶硅电阻。图2所示为一传统的多晶硅保险丝。图3A至图3D所示为根据本专利技术的一较佳实施例，在一主动元件的顶端上形成一被动元件的相关系列制程的半导体结构剖视图。图4所示为根据本专利技术的一较佳实施例的制程步骤流程图。图5A至图5D所示为根据本专利技术的一较佳实施例，在一邻近主动元件的位置上形成一被动元件的相关系列制程的半导体结构剖视图。100布局102多晶硅电阻104接触端 106负接触端200布局202多晶硅保险丝204阳极块 206接触端210接触端 208阴极块212电源供应端接点 214接地接点216选择晶体管 218闸极端220输出端 222锥形段224颈部300剖视图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路，其特征在于其至少包括：一主动元件，具有一金属闸极电极沉积在一基板上；一被动元件，是由一半导体材料所形成，形成在该基板上的该主动元件附近；以及一介电层位于该被动元件和该基板间用以分隔两者。

【技术特征摘要】
US 2004-11-15 10/988,8981.一种集成电路，其特征在于其至少包括一主动元件，具有一金属闸极电极沉积在一基板上；一被动元件，是由一半导体材料所形成，形成在该基板上的该主动元件附近；以及一介电层位于该被动元件和该基板间用以分隔两者。2.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于其中所述的主动元件为一金氧半晶体管。3.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于其中形成该金属闸极电极的材料包括耐火金属、金属硅化物、钨、铝、铝化铜、钛、硅化钛、钴、硅化钴、硅化镍、氮化钛、钨化钛或氮化坦。4.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于其中形成该介电层的材料包括氧化硅、氮化硅、硅碳复合物、碳化硅、氢氟氧化物、HfSiON、含氮氧化硅或任何介电常数大于3的材料。5.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于其中所述的被动元件为多晶硅电阻、硅锗电阻、多晶硅保险丝或硅锗保险丝。6.一集成电路，其特征在于其至少包括一主动元件，具有一金属闸极电极；一被动元件，形成在该金属闸极电极之上；以及一介电层位于该被动元件和该金属闸极电极间用以分隔两者。7.根据权利要求6所述的集成电路，其特征在于其中所述的主动元件为一金氧半晶体管。8.根据权利要求6所述的集成电路，其特征在于其中形成该金属闸极电极的材料包括耐火金属、金属硅化物、...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄健朝，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]