Способ изготовления резисторов интегральных схем

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)5 Н 01 L 21/82

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР .(ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 3337714/25 (22) 22.06.81 (46) 07.03;93. Бюл. М 9 (72) Ю.В.Агрич и А.A.Ìóõèí (56) Патент Великобритании Ф 1434441, кл. Н 1 К, опубл. 1976.

Патент США М 4110776, кл. 357 — 59, опубл. 1978. (54)(57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЗИСТОРОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, включающий формирование слоя поликремния на подложке, фотолитографию, травление поИзобретение относится к электронике, в частности к изготовлению резисторов для монолитных интегральных схем (ИС), Целью изобретения является повышение воспроизводимости параметров и качества резисторов.

На фиг.1 показана структура после нанесения на подложку 1 слоев окисла 2 и поликремния 3; на фиг,2 — то же, после фотолитографии и травления поликремния; на фиг.3 — то же, после формирования фоторезистивной маски 4 и ионного легирования вскрытой области резистора; на фиг.4 - то же, после удаления фоторезистора и отжига резисторов.

На подложку 1, покрытую слоем диэлектрика 2, осаждают слой поликремния (см.фиг.1), в котором путем фотолитографии и травления вытравливают прямоугольные области поликремнивых резисторов 3 (см.фиг.2). Далее формируют маску 4 (см,фиг.3), защищающую области слоя поликремния, прилегающие к боковым границам резистора 3, и через эту маску проводят ионную имплантацию примеси в центральную область резистора 3. Проводят термо5U 1003695 А1 ликремния и ионное легирование, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения воспроизводимости параметров и качества резисторов, ионное легирование проводят в центральные области резистивных участков слоя поликремния, .а травление проводят только по нелегированному поликремнию, оставляемому по периметру легированной области резистора.

2. Способ по п.1, о тл и ча ю щи йс я тем, что легирование поликремния проводят на глубину, меньшую его толщины. Ф 4 обработку, при которой введенная ионной имплантацией примесь легирует слой поликристаллического кремния не на всю толщину (см.фиг.4).

Ввиду того, что в данном способе про- Б водят травление области поликремния, которая не подвергалась ионной имплантации и имеет сопротивление более 100 мОм/ (т.е. в 105 раз превышает сопротивление центральной области, в которую проводили ионную имплантацию), то сопротивление (д резисторов будет определяться только точ- О ностью воспроизведения геометрических 0 . размеров ионноимплантированных обла- (Д стей поликремния, при этом исключается погрешность, обусловленная травлением самого резистивного слоя, ° ààé

Кроме того, положительный эффект, т.е. увеличение точности воспроизведения отношений сопротивлений резисторов, сохраняется в том, что, если исходный иелегированный поликремний предварительно легируется любым известным способом до получения сопротивления слоя по крайней мере на один — два порядка больше, 1003695

20

40

50 чем ионнолегированная через маску центральная часть поликремниевого резистора, Другим преимуществом данн6го способа является возможность регулирования, а именно снижения ТКС поликремниевого резистора независимо от величины поверхностного сопротивления слоя поликрения.

Легирование резистора через маску, защищающую участки слон поликристаллического кремния, прилегающие к границе резистора, формирует сечение резистора с краевыми областями (за счет боковой диффузии под защитную маску при термообработке) с более высоким относительно центральной области сопротивлением и, следовательно, с отрицательным ТКС, тогда как центральная, более сильнолегированная область, имеет положительный ТКС.

П р- и м е р 1. На полупроводниковую подложку, покрытую слоем термически выращенной двуокиси кремния, осаждают слой поликристаллического кремния толщиной 0,4 — 0,6 мкм пиролизом моносилана при атмосферном давлении и температуре

680 С. В слое поликристаллического кремния известными способами фотогравировки и травления создают прямоугольные поликремниевые резистивные элементы шириной 32 мкм и длиной 180 мкм, Далее формируют фоторезистивную маску с использованием фоторезиста cDП-383 (с шириной окна 12 мкм, длиной 120 мкм), защищающую участки слоя поликристаллического кремния, прилегающие к боковым границам прямоугольных резистивных.элементов, и через фоторезистивную маску и роводят ионную имплантацию бооа с энергией 40 кэВ и дозой 200 мкКул/см, Термообработку проводят при 1000 С в среде сухого кислорода в течение 30 мин и при 950 С в среде сухого и влажного кислорода в течение ЗО мин для отжига слоя поликристаллического кремния, активации примеси и формирования на поликремниевых элементах слоя защитной термической

Я Ог.

В слое SiOz путем фотолитографии и травления вскрывают контактные области к резисторам и известными способами фотогравировки и травления формируют алюминиевую разводку.

Пример 2. На полупроводниковую подложку, покрытую слоем термически выращенной двуокиси кремния, осаждают слой поликристаллического кремния, на котором известными способами фотолитографии формируют фоторезистивную маску, используя фоторезистор ФП-382 (ширина окна 24 мкм, длина 120 мкм). Через фоторезистивную маску проводят ионную имплантацию сурьмы с энергией 100 кэВ и дозой

200 мкКул/см . На слое поликристалличег ского кремния фОрмируют вторую фоторезистивную маску, защищающую всю легированную область поликристаллического кремния и прилегающие к ней участки нелегированного поликремния. Используя травление, формируют прямоугольные резистивные элементы (шириной 21 мкм и длиной 180 мкм), которые подвергают термообработке с одновременным окислением при 950 С в среде сухого и влажного кислорода в течение 30 мин. В слое образовавшейся термической SiOz вскрывают контактные области к резисторам и известными способами фотогравировки и травления формируют алюминиевую разводку.

Поверхностное сопротивление поликремнивых резисторов равнялось 250 Ом/ц, Длина всех изготовленных резисторов (до областей омических контактов) равнялась

120 мкм, ширина 30 мкм, ширина центральной ионноимплантированной области резисторов равнялась 12 и 24 мкм, В резистивных делителях, изготовленных по данному способу, достигнута точность воспроизведения отношения сопротивлений резисторов 0,025ь в отдельных случаях и 0,1 ч среднем, В резистивных делителях, изготовленных по известному способу (контрольных), достигнута точность воспроизведения отношения сопротивления резисторов 0,09 -в отдельных случаях 0,5 (, в среднем.

Данный способ изготовления резисторов обеспечивает воспроизведение отношения сопротивлений идентичных резисторов (в пересчете на одинаковую ширину резистора ЗО мкм) 0,037;, а в отдельных случаях до 0.0125 .

ТКС поликремниевых резисторов, изготовленных по известному способу, составляет

-2.0,10 1/0С для резисторов с Rs 4,5 кОмй

-8,0.10 1/ С для резисторов с Rs 2,0 кОм/а

+59.10 1/ Сдля резисторовс Rs "0,25кОмlд

TKC поликремниевых резисторов, изготовленных по данному способу, для резисторов с Rs 0,25 кОмlв равен 3,0,10 1/ С при ширине маски для ионной имплантации

12 мкм и равен -6.10 1/ С при ширине маски для ионной имплантации 24 мкм.

Таким образом, используя маску для ионной имплантации с шириной резистора

8-10 мкм, можно получить TKC < 1.10 1/ С, Использование данного способа изготовления резисторов в технологии ЦАП;

АЦП позволит изготовлять 10 — 11-разрядные и в перспективе 12-разрядные ЦАП, АЦП с дифференциальной нелинейностью

1003695

Составитель В.Долгополов

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Н.Милюкова

Редактор О. Кузнецова

Заказ 1955 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

0,5 единицы младшего разряда без трудоемкой индивидуальной лазерной подгонки, используемой для напыленных резистивных делителей.

Кроме того, использование способа в соответствующей технологии монолитных полупроводниковых ЦАП и АЦП вместо ранее применяемого способа получения реэистивных делителей путем. напыления резистивных сплавов позволяет избежать многих технологических трудностей, например операции освежения омических контактов и высокотемпературных обработок, что позволит значительно увеличить процент выхода годных и надежность интегральных схем ЦАП и АЦП. Преимущества способа особенно проявляются при его использова5 нии в технологии МОП интегральных схем с поликремниевым затвором.

Использование данного способа позволяет также уменьшить геометрические размеры резисторов с 50 х 250 мкм до 20 х 100

10 мкм (для 10-разрядных ЦАП), что дает воз можность уменьшить размеры кристаллов

ИС ЦАП и АЦП и тем самым повысить процент выхода годных приборов.