半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种半导体装置的制造方法。本发明专利技术要解决的课题是，得到高电阻，温度系数小，而且薄膜电阻的单晶片面内均匀性优良的电阻元件。解决课题的手段是，在半导体基板（１）上形成场氧化膜（２），在该场氧化膜（２）上用ＬＰＣＶＤ法形成非掺杂的硅膜（３）。硅膜（３）是非晶硅膜或多晶硅膜。向该硅膜（３）进行ＢＦ２↑［＋］离子注入。并且在该离子注入前或离子注入后进行７５０℃以下低温的Ｎ２退火。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是涉及具有由硅膜构成且温度系数小的电阻元件的。
技术介绍
现在作为构成各种LSI电路、例如差动放大器和基准电压发生电路等用的电阻元件，正在使用在半导体基板上形成的多晶硅电阻元件。为了实现高精度的LSI电路，就要求把多晶硅电阻元件的温度系数变小。如下面的专利文献1、2所公开的，在制作该多晶硅电阻元件之际调整向非掺杂多晶硅中离子注入时杂质的剂量，把其温度系数变小的技术被知晓。专利文献1特开2001-196541号公报专利文献2特开平4-284666号公报在调整杂质的剂量把其温度系数变小时，一般把其剂量增加得相当多，所以多晶硅电阻元件的薄膜电阻Rs变小。因此为了得到高电阻值的多晶硅电阻元件，其图形面积就变大，招致成本提高。
技术实现思路
本专利技术在半导体基板上形成绝缘膜，在该绝缘膜上形成非掺杂的硅膜，在该硅膜上把P型杂质离子注入。并且在该离子注入前或离子注入后进行在750℃以下的低温氮气环境中的退火。附图说明图1是说明本专利技术半导体装置制造方法的剖面图；图2是说明本专利技术半导体装置制造方法的剖面图；图3是说明本专利技术半导体装置制造方法的剖面图；图4是说明本专利技术半导体装置制造方法的剖面图； 图5是说明本专利技术半导体装置制造方法的剖面图；图6是说明本专利技术半导体装置制造方法的平面图；图7是表示本专利技术半导体装置制造方法实验结果的图。具体实施例方式下面边参照附图边对本专利技术实施例的半导体装置制造方法进行详细说明。首先如图1所示，在硅基板等的半导体基板1上形成场氧化膜2。场氧化膜2例如通过LOCOS法等的热氧化形成。然后在该场氧化膜2上用LPCVD法形成非掺杂的硅膜3。硅膜3是非晶硅膜或多晶硅膜。非晶硅膜的成膜温度是500℃～550℃，多晶硅膜的成膜温度相比于它是高温，在610℃左右。然后如图2所示，把P型杂质，例如硼(B+)和二氟化硼(BF2+)向硅膜3离子注入。在该离子注入的前或后，以露出硅膜3的状态进行N2退火(氮气环境中的退火)。或不进行包括N2退火的以露出硅氧化膜3状态的退火。对该离子注入条件和退火条件在后面叙述。接着如图3所示，在硅膜3上的电阻元件形成区域上形成光致抗蚀膜4。把该光致抗蚀膜4作为掩膜、对硅膜3进行干腐蚀，形成硅电阻膜5(非晶硅电阻膜或多晶硅电阻膜)。接着如图4所示，在硅电阻膜5上形成绝缘膜。该绝缘膜例如是TEOS膜6和BPSG膜7的层合膜。接着如图5所示，在硅电阻膜5上的TEOS膜6和BPSG膜7上形成接触孔，形成铝电极等施加电压用的电极8。在此，在形成接触孔后形成电极8前，进行H2退火。该H2退火是降低界面能级用的热处理，作为构成气体使用H2。H2的浓度是4％～12％，温度是400℃到450℃，处理时间是60分钟～100分钟。图6是电阻元件的平面图。图5是沿图6的X-X线剖面图。下面边参照图7边说明根据上述工艺流程的实验结果(实验№1～№13)。图7中「离子注入条件」是对应于所述P型杂质的离子注入。本实验在№1～№12中作为离子种类使用二氟化硼(BF2+)，在№13中使用磷(P+)。「Rs」是硅电阻膜5的薄膜电阻(Ω/□)。「Rs变动」是温度从25℃到85℃变化时的Rs的变动率(％)，「TCR1」是从「Rs变动」求得的硅电阻膜5的温度系数(ppm/℃)。「WF uni.」表示Rs的单晶片面内均匀性，是用下式求得的量。WFuni.＝100×(max-min)/Xav(％)，在此max是单晶片内Rs的最大值，min是单晶片内Rs的最小值，Xav是单晶片内Rs的平均值。样品数是38，从单晶片内的38处中被选择的。实验№1～№5中作为硅膜3选择了非晶硅膜(a-Si膜)。实验№6～№13中作为硅膜3选择了多晶硅膜(poly-Si膜)。其膜厚№1～№13都是150nm。图7所示实验条件以外的工艺条件定为一样。TEOS膜6的膜厚是200nm，BPSG膜7的膜厚是1000nm，BPSG膜7的处理在850℃进行。在此把LSI电路用的电阻元件特性的判定基准定为Rs是600Ω/□以上，Rs变动是3％以下，温度系数TCR1是600ppm/℃以下，Rs的单晶片面内均匀性是±3％以下。上述实验结果中满足该判定基准的是实验№1、2、4、5、6、7、9、10。在BF2+离子注入后若进行900℃高温的N2退火时(实验№3、8)，能提高Rs，但Rs变动和温度系数TCR1变大。Rs的单晶片面内均匀性WFuni.也恶化，不满足判定基准。与此相反，在BF2+离子注入后进行了700℃低温N2退火(实验№1、2、6、7)和在BF2+离子注入前进行了700℃低温N2退火(实验№5、10)则表示出良好的结果。没进行N2退火(实验№4、9)虽然比进行了所述低温N2退火要差，但表示出满足判定基准的特性。这是由于在露出硅膜3的状态若进行900℃高温的N2退火时，硅膜3中注入的BF2+外扩散(向硅膜3的外侧扩散)在单晶片内发生不均匀，所以单晶片面内均匀性WF uni.恶化，对温度系数TCR1也给予坏影响的缘故。考虑到与此相反，若进行700℃左右的低温N2退火时，在单晶片面内BF2+外扩散均匀地发生，能得到适度的退火效果，所以能得到良好的特性。该低温N2退火比900℃低很多便好，最好是650℃以上、750℃以下。700℃的N2退火，在BF2+离子注入后进行与在BF2+离子注入前进行情况相比，在Rs、Rs变动、温度系数TCR1、单晶片面内均匀性WF uni.这所有的项目中表示出更良好的特性(实验№1、2、6、7)。以进行700℃的N2退火的条件，作为硅膜3的膜的种类把非晶硅膜的情况(实验№1、2、5)与多晶硅膜的情况(实验№6、7、10)进行比较时，对于Rs上多晶硅膜的情况高，更优良，但对于其他特性(Rs变动、温度系数TCR1、单晶片面内均匀性WF uni.)非晶硅膜的情况优良。实验№11、12、13没满足所述判定基准。其理由是BF2+的剂量不足，所以Rs变动，温度系数TCR1变大。实验№13中离子种类是磷(P+)，所以Rs低。且磷(P+)的剂量不足，所以温度系数TCR1也变大。根据本专利技术能得到高电阻，温度系数小，而且薄膜电阻的单晶片面内均匀性优良的电阻元件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有：在半导体基板上形成第一绝缘膜的工序；在该第一绝缘膜上形成非掺杂硅膜的工序；向该硅膜进行Ｐ型杂质的离子注入的工序；然后以露出所述硅膜的状态，在使向所述硅膜注入的Ｐ型杂质的外扩散在所述半导体基板内均匀发生那样的温度的氮气环境中，进行所述硅膜退火的工序；在该硅膜上形成第二绝缘膜的工序。

【技术特征摘要】
JP 2003-1-15 006653/031.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有在半导体基板上形成第一绝缘膜的工序；在该第一绝缘膜上形成非掺杂硅膜的工序；向该硅膜进行P型杂质的离子注入的工序；然后以露出所述硅膜的状态，在使向所述硅膜注入的P型杂质的外扩散在所述半导体基板内均匀发生那样的温度的氮气环境中，进行所述硅膜退火的工序；在该硅膜上形成第二绝缘膜的工序。2.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述温度是750℃以下。3.如权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述温度是650℃以上。4.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有在半导体基板上形成第一绝缘膜的工序；在该第一绝缘膜上形成非掺杂硅膜的工序；以露出所述硅膜的状态在650℃以上、750℃以下的氮气环境中进行所述硅膜退火的工序；然后向所述硅膜进行P型杂质的...

【专利技术属性】
技术研发人员：饭塚胜彦，五嶋一智，谷口敏光，大谷敏晴，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]