Способ изготовления высокоомного полупроводникового резистора КМОП интегральной схемы

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКООМНОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО РЕЗИСТОРА КМОП ИНТЕГРАЛЬНОЙ СХЕМЫ(71) Заявитель Открытое акционерное общество ИНТЕГРАЛ(72) Авторы Сорока Сергей Александрович Лукашова Надежда Васильевна Лемешевская Алла Михайловна Сякерский Валентин Степанович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество ИНТЕГРАЛ(57) Способ изготовления высокоомного полупроводникового резистора КМОП интегральной схемы, заключающийся в том, что на полупроводниковой подложке или эпитаксиальной пленке последовательно формируют области карманов - и -типов, слой диэлектрика, которым формируют конфигурацию областей активных структур, включая резистор, поликремниевые затворы, области стоков -типа, области стоков -типа одновременно с низкоомными областями -типа резистора, высокоомный слой -типа резистора ионным легированием бора по всей поверхности подложки проводят отжиг при температуре 450-850 С формируют межслойный диэлектрик и металлические контакты к поликремниевым затворам, областям стоков - и -типов и низкоомным областям Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к способу изготовления высокоомных полупроводниковых резисторов, и может быть использовано при создании больших и сверхбольших интегральных схем различного назначения. 16100 1 2012.08.30 Известна конструкция поликремниевого резистора в составе интегральной схемы 1,имеющая поликремниевый слой, легированный примесью -типа, полученный в одном процессе с формированием затворов МОП транзисторов с последующим отжигом. Такому техническому решению присущи следующие недостатки 1) наличие последующих за формированием поликремниевого резистора высокотемпературных обработок не позволяет получать высокие поверхностные сопротивления резисторов с высокой точностью и воспроизводимостью 2) наличие последующих за формированием поликремниевого резистора высокотемпературных обработок может привести к проникновению легирующей поликремний примеси через диэлектрик в область кремния, что может негативно повлиять на функционирование схемы, элементом которой является данный резистор. Известна конструкция поликремниевого резистора 2, включающая резистивный окисленный слой поликремния определенной толщины на поверхности подложки, с оксидом кремния, разделяющим границы зерен внутри поликремниевого слоя. Данному техническому решению присущ следующий недостаток сопротивление поликремниевого резистора сильно зависит от размера зерен, который может различаться в каждом процессе осаждения поликристаллического кремния. В результате такая конструкция не обеспечивает воспроизводимого получения сопротивления поликремниевого резистора. Наиболее близкой по технической сущности к заявленному решению является конструкция резистора 3, содержащая подложку -типа со сформированным на ней эпитаксиальным слоем -типа, разделенным на островки изолирующей областью -типа, со сформированными в этих островках диффузионным резистором -типа и областями подпитки -типа с высокой концентрацией примеси. Такому техническому решению присущи следующие недостатки 1) из-за наличия в структуре резистора - перехода эта конструкция обладает паразитным транзисторным эффектом 2) максимально достижимое поверхностное сопротивление резистора ограничено концентрацией примеси в эпитаксиальной пленке 3) резисторы занимают большую площадь 4) способ не применим в КМОП-технологии без дополнительной фотолитографии,определяющей конфигурацию резистора. Заявляемое изобретение решает задачу получения высокоомных полупроводниковых резисторов с высокой точностью и воспроизводимостью без использования отдельной фотолитографии и сложных технологических маршрутов. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления высокоомного полупроводникового резистора КМОП интегральной схемы включает последовательное формирование на полупроводниковой подложке или эпитаксиальной пленке областей карманов - и -типа, слоя диэлектрика, которым формируют конфигурацию областей активных структур, включая резистор, поликремниевых затворов, областей стоков -типа,областей стоков -типа одновременно с низкоомными областями -типа резистора, высокоомного слоя -типа резистора ионным легированием бора по всей поверхности подложки проведение отжига при температуре 450-850 С формирование межслойного диэлектрика и металлических контактов к поликремниевым затворам, областям стоков и -типов и низкоомным областям -типа резистора. Изготовление полупроводникового резистора перед формированием межслойного диэлектрика и металлизации, т.е. после формирования активных элементов (, -стоков) приводит к тому, что до окончания технологического маршрута структура резистора не может подвергаться воздействию высокотемпературных (900-1200 С) обработок. В результате разброс поверхностного сопротивления легированного слоя резистора минимален. Например, для получения полупроводникового резистора с поверхностным сопротивлением 10 кОм/кв доза бора при ионном легировании составит порядка 114 2 16100 1 2012.08.30 ион/см 2. Таким образом, применение достаточно больших доз при ионном легировании резистора и отжиг его при сравнительно низкой температуре позволяют повысить точность получения заданного номинала резистора. С другой стороны, по сравнению с дозой легирования -, -стоков, равной (2-5)15 ион/см 2, доза легирования резистора на порядок меньше. Это позволяет легировать резистор по всей поверхности пластины без использования отдельной фотолитографии. На фиг. 1 показана структура резистора, полученная на подложке 1 с карманом -типа 2, карманом -типа 3, имеющая слой локального диэлектрика 4, которым формируется конфигурация резистора одновременно с конфигурацией активных элементов интегральной схемы имеющая слой подзатворного диэлектрика 5, поликремниевые затворы 6,-стоки 7, низкоомные области резистора 8, сформированные одновременно с -стоками 8 высокоомный слой резистора 9 межслойный диэлектрик 10 металлические контакты 11 к поликремниевым затворам и низкоомным областям -стоков 7, -стоков 8 и низкоомым областям резистора 8. Предлагаемый способ поясняется примером изготовления полупроводникового резистора с поверхностным сопротивлением (101) кОм/кв. На кремниевой подложке КЭФ-4.5 или эпитаксиальной пленке -типа формируют по стандартной КМОП-технологии карман -типа, карман -типа, слой локального диэлектрика, которым создают конфигурацию резистора одновременно с конфигурацией активных элементов интегральной схемы. Также по стандартной КМОП-технологии формируют слой подзатворного диэлектрика, поликремниевые затворы, -стоки. При помощи фотолитографии слоя -сток одновременно с -стоками формируют низкомные-области резистора путем ионного легирования через фоторезистную маску ионами бора с дозой порядка 2,515 ион/см 2 и энергией 20 кэВ. Далее высокоомный -слой резистора создают ионным легированием бора по всей поверхности пластины без использования отдельной фотолитографии с дозой 114 ион/см 2 и энергией 80 кэВ. Затем выполняют операцию отжига при температуре 850 С в среде кислорода в течение 30 минут, осаждают межслойный диэлектрик - борофосфоросиликатное стекло, выполняют операцию оплавления его при температуре 850 С в среде кислорода в течение 30 минут и соответствующей фотолитографией формируют контакты к поликремниевым затворам, к низкоомным областям - и -стоков и к низкоомным -областям высокоомного полупроводникового резистора. Далее на всю структуру напыляют слой металла толщиной 1,1 мкм. После чего соответствующей фотолитографией формируют металлизацию. В результате был получен полупроводниковый резистор с поверхностным сопротивлением (101) кОм/кв. Таким образом, заявляемый способ изготовления КМОП интегральных схем с высокоомным полупроводниковым резистором позволяет получать резисторы с высоким поверхностным сопротивлением, значение которого можно регулировать с большой точностью, не использует сложных технологий и специальных фотолитографий, что в конечном итоге позволяет повысить процент выхода годных микросхем, элементом которых может являться резистор с заявляемым способом изготовления. Источники информации 1. Патент США 4110776, МПК 01 29/78, 1978. 2. Патент США 5235312, МПК 01 1/012, 1997. 3. Патент США 5661332, МПК 01 29/00, 1997. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3