Способ изготовления высокоомного поликремниевого резистора

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКООМНОГО ПОЛИКРЕМНИЕВОГО РЕЗИСТОРА(71) Заявитель Производственное республиканское унитарное предприятие Завод полупроводниковых приборов(72) Авторы Леонов Николай Иванович Котов Владимир Семенович Лемешевская Алла Михайловна Дударь Наталья Леонидовна Шведов Сергей Васильевич Емельянов Виктор Андреевич(73) Патентообладатель Производственное республиканское унитарное предприятие Завод полупроводниковых приборов(57) Способ изготовления высокоомного поликремниевого резистора, при котором последовательно осуществляют 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 и формирование фотолитографией области поликремния, в которой получают резистор формируют металлизацию напылением слоя металла с последующей фотолитографией формируют легированный слой в теле резистора с помощью ионного легирования проводят отжиг, отличающийся тем, что формирование легированного слоя в теле резистора осуществляют после формирования металлизации, а после формирования легированного слоя проводят отжиг при температуре 250-850 С. 11704 1 2009.04.30 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 -типа на подложке -типа, разделение эпитаксиального слоя на островки изолирующей областью -типа, формирование в этих островках диффузионного резистора типа и области подпитки -типа с высокой концентрацией примеси. Однако из-за необходимости изоляции резисторов от других элементов в интегральной схеме и по причине наличия в структуре резисторов - 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 -типа в одном процессе с формированием затворов П 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 2 11704 1 2009.04.30 партиями пластин, в первую очередь, определяется размером зерна поликристаллического кремния. Ионное легирование поликремниевого резистора и его отжиг при сравнительно низкой температуре 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/кв доза бора или фосфора при ионном легировании составит 1 Е 14 и 1,1 Е 14 ион/см 2 соответственно. То есть применение достаточно больших легкоконтролируемых доз при ионном легировании тела резистора и отжиг его при сравнительно низкой температуре позволяет уменьшить степень влияния размера зерна поликремния на поверхностное сопротивление и повысить точность получения заданного номинала резистора. 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 фиг. 1-5, 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 - фиг. 5,был использован для получения поликремниевого резистора с поверхностным сопротивлением (20030) кОм/кв. На эпитаксиальной пленке 1 -типа выращен тонкий окисел(2) 2, на который нанесен слой нитрида кремния (34) 3, на который, в свою очередь,наносится слой поликремния 4 (фиг. 6). При помощи отдельной фотолитографии путем ионного легирования фосфором дозой 500 мкКл/см 2 с энергией Е 60 кэВ в слое поликремния формируются высоколегированные области 5 (фиг. 7). Область поликремния, в которой получают резистор, формируется соответствующей фотолитографией при помощи анизотропного плазмо-химического травления (фиг. 8). Далее на всю структуру напыляют слой титана-вольфрама 6 толщиной 0,18 мкм и слой алюминия 7 толщиной 1,1 мкм, как показано на фиг. 9. После чего соответствующей фотолитографией формируют металлические контакты к высоколегированным областям поликремниевого резистора и формируют легированный слой в теле резистора 8 с помощью операции ионного легирования фосфором дозой 17 мкКл/см 2 (1,1 Е 14 ион/см 2) с энергией Е 30 кэВ и операции отжига при температуре 510 С в среде азота в течение 15 минут (фиг. 10). 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 3 11704 1 2009.04.30 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 информации 1. Патент США 5661332, МПК 01 29/00, 1997. 2. Патент США 5235312, МПК Н 01 С 1/012, 1997. 3. Патент США 4110776, МПК 01 29/78, 1978. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5