Способ изготовления моп ис с поликремниевыми резисторами
3 СОНЕТСКИК
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„Я0„„! 635;!. » (51) 5 Н 01 !. 21/336
ОПИСЛНИК ИЗОБРЕтенйл
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
flO ИЭОБРЕ П. КИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР (6) 1.;.04.Я. Вюл. 14 (21) 4701076/25 (22) 08.06.89 (72) !!.И. Иванковский, С.Л. Сульж»щ и ИВ. Агрич (56) Заявка ЕПВ Р 729G7, кл. Н 01 21/82, 1983.
Патент С!»!А 4408385, кл. !! 01 L 21/00, 1983.
,54) СПОСОБ !!ЗГОТОВЛЕ!1ИЯ !!ОП ИС С ПОЛИКРЕИИИЕВЫП! РВЗИСТОРМП! (57) 1!зобрете»»ие относится к электронной технике и может быть использовано при пзготовлении интегральных схем цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователей, источников опорных напряжений, операционных усилителей, компараторов напряжения и других схем, требунщих прецизионных делителей напряжения. Цель — повышение выхода годных и надежности ИС эа счет предотвращения воздействия технологических сред на элементы транзисторов при формировании резисторов. Для этого на кремниевой подложке создают слои изо,»п»рующего и подэатворного диэ-.ектрика, Изобретение относится к электронI ной технике и может быть использовано при изготовлении интегральных схем цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователей, источников опорных напряжений,, операционных усилителей, компараторов напряжс»»ия и других схем, требующих прецизион»»ьс< делителей напряжения.
Цель изобретения — повышение выхрда годных к надежности ИС эа счет наносят пленку поликремниs» и провод»»т . по ней литографию, Форм»»рун п»в»и»:ремн»»ев»»е затвор»» и»»ежсоеди»»о»»ич. Зат»»» наносят дополнитель»»ую пленку пол(»кремния и пленку н»»тр»»да кремния, проводят литографию по этим пленкам ;д.»ляя их впе областей резисторов, мс соединений и тра»»зисторов. ll:»òîãðÌ ически удаляют иле»»ку»»»»трида кр<ч»»»»» c над областями резисторов вне »х контактов и проводят окисление с IleJ»f» создания пленки защитного днэлек гри, ка над участка»»и поликрем»»иен»»х роз»»сторон. Удаляют остатиеся участки пленки нитрида кремния, легируют вскрытые области дополнительной пленки поликремния, удаляют ее у »асткн над транзисторами, создают сток — ис- Д токовые области транзисторов. О»а»слепне поверхности пол»»кре»о»»»евых ре»ис- („„ торов обеспе»ивa».т стаб»»»»»»заци»о пх электрических параметров. При этом пленки поликремния и нитрида кремния защ»»»цают элементы затворов и межсоеди-!»-,Ь пений от изменения геометрических н структурных параметров. 4 ил., 1 табл. б" 4 1.
С,Ъ предотвращения воздей»ствия тех»»о»»ог»»ческих сред на элементь» тра»»з»»сторов при форм»»рова»»ии резисторов.
На Фиг. 1 представлена полупроводниковая подложка со сформированными поликремниевымн затворами и межсоединенинми после осаждения второго слон поликристаллического кремния и слоя интрида кремния.; ва фш . 2 - то же, после фотогравировок слоя ннтрида кремния и второго слон поликрнсталличес1Г 15880
> <: !>с и)я<к J)>!a (Ьорг<ц}> >1)ан}<)< ): <
l ll! рс <щц.!«>! > p< зц<:торя и для удале}п}я ело)! }!!<трид» креиция с н<)вор)<}!Ости ре31!< тивнг<х у !ясткоп полцкремнцл; на <}.>).}Г, 1 -.n )«e ) после ионн<>1 <) J!e гцронан!(я резцстинного поликр(.инин и окисления поверхностей резистивньн( участков псликремнця; ца фиг. 4 — то ж», после удаления слоя нитрида крем- 1ð !
<И Я ° Л Е Г И Р О В Я }(И Я Ei T 0P () I СП О Я ПОЛИ кр}}стал}1}< -!еского креиц}}я дц(..1>уз}}ей ф с<э>ор}1 и удаления второго слоя полиЭ,>>(.>« На 1 дл<))<(Ky 1 со сл()еи 2 изолирую- 1 пей дпуокцсц 3 кремния, затворной днус Кцец 4 КрЕМНИя ПО}}цкрЕМ}!}1(}ВИХ Затноров и ме <соединений осаждают второй сf KpeH}(}}J1 и НОРм}(ристалл}}ческого креи» нця, очер < с p(; зцс > цн}1ОГ о у }а< ткя 8 поли 1,}7еэ..;<, прц зт)}< коцтяктн)<е у<(}стг) по}п<к1)еи!}}ы pe:<исторов ос гтся под лови <> г<цтр!!да э(рег!)1!}я (фиг. ?, !). t < nÃО, гт ио}п}ое э!ег}(})<)}!ание p(! >i!(тцв «)>х e >)I(}(.Teé 8 Нолик})емния 1! <>Нц(->le }!! 35 рез}1(.ти))>1!.!х участков поли.(ремнця для форицроэа}!}!я запн}т}!ого споя 10 двуокиси креиния и стабилизации лову)!}ек захвата носителей на границах зерен за счег их ускоренного прокисленця (фцг, 3)„ Затем удаляют слой 6 «итрида кремиця, лег-грунт д} <<). .>узией фосфора слой поликремния и к.)нтякт}}ь}е у}ветки 9 езист<)ров и i}p()1 Одят фотОГравиро}эку 4> .лоя по
}}лцтель}гое (.кисление пол}!Крем}п}я, <}р}1}эодт,этурнм}! Коз<}<1>инцеHT со }>от}!}ээ}ения ТКС точно(тl сог» 5 и;.=Онзнця -«!1 отц}<л<}1<ИГ< резцст(ров « в д<е>,>;тс .!<;;< !< и). t)}>< г<е}«<ук> 1 <-. б<<п},— т} ) < i (,Г 1!<><) НОЛ 7 <)<<< ° з<>i< НЯГ}>y )KО}< „ <>к)«JI }} <э р и Я !< т 1. Затвор цз попикp!1< 7 =.ø:E< !псков<) 1;}>емнця, легцровацНОГО фц«:ЬО}>Г И, <)Кци7Я(}те}1 П<>СЛЕ ИОНной имплантации н (>бластц ист< ка,стока. При з гои на затворе })}!pacrae7 то}}сть}!1 сл<>й двуокиси кремния, что, во-}}е}>в}тх, утоньк}ае7 слой поликреинця и < ш}ээ<ает и}ще)<(}}ость контакта ялк>и}гний-поликремнцй, а при достаточно д<}рте<}ьцои окислении может привести к ггол}(о}«у прокцсленцк) затворов и контактнь}х участков. Во-вт<эрих, области истоков; стоков, создаваемые ионной }(миг<ацтаццей фосфора, ока}эь}в})ются }ге точно с(эние!це}1}<г,}ми с краем затвора н..>-за р }3}1}rx скоростей окисления сильно ti(! <-E<})îE)ë}<ínãо поликремция B диЦ<, )узц}1 примеси. Для сонме}}е}п}я этих областей необходимо проводить дополнцтель}<уэ<) рязгонку примеси в инертной среде. 8"-третьих, !7оявляк>тся сложности с гранл ниеи Оикоптактов одцонреивнно к <) влас 7 Ям цс гоков ) С7 ОкОВ и затвору ц "-эя разной толщ}нь} окисла ца «<}}х. й--<е r})epT}rx, возрастает пороI ) ) n (l l а 11> <} же ) ги е 11() П т р а и 3 и с т О }) О В и 3 за утоп!.!е ц}1<(затворного диэлектрика па кр:- >lx 3 )T! ЗЯ!<(}}тз пионеркой поверхности затвоня слоем нитрцда кремния у<.траняет сложцоГтц ) св)} 3 >э !1}}ь!сэ с п1)ок}1сле}!Ием цо)(икр; г(нц<} ц трянлецием оиических конта>(тон, цо }!e устраняет проблем, сня)э(>.>!Иь}х с с}}л}.}гии окислением тор}}ов 1}ол}}к})егн<}1<1 затворов. В а р ц а н т 2. Затвор иэ }ieJ!егцрованг<ого полцкремнця. Планарцая понерхцость затвора эацице}}а ццтридом крем}1}}я, }1}<ф1>уз} ю фосфора в затвор проводят после цоццой имплантации фосфора в истоки, стоки и их окисления. Нри окислении па торцах затвора вь}растает окиселг что при }}мплантац}}и маль}х и средних доэ примеси в истоки, стоки может привести к }}еперекрыти}о областей истоков, стоков эатворои. Так, прц окцслени}» в режиме 860 С, <), 160 м}<н влаэ(}}огс) кислорода и дозе фосфора 2}700 икКл/си }1(<блк)дается неперекрмтце областей исток, сток - затвор, Нрц дозе 350 мкКЛ/см этот эффект гроявляется прц окислец}п} B ре)«э}ме 860 (,,.4(э иц!! ВлажнОГО кислОрОда. }(ðnt<(! f <>ro, те}>г<}1>}ескаг) разгонка llpll1 Далее, нс»< ль >ул с 1»>е»,.. »;: . (ц>О>< фОTn>IИТOГр 7(> IП! ) <>1 <>рГ (Г то, „,7 >(7 ° (, F! ( ности н)(трт!дл l>pc(»>.»л tf70 T)t>) (c>ão РКДл креMII)tf(Ет 1(;т 1 7t((" l.... ".(t pт ft! < т резистивные у Глс7 !<11 (f< l>(> J» 1(1>,! (< )т)сторон. Удаляют 01)глн!(>".<..(«>)(>;(.".С (< в смеси Каро Создают н<вую (таску из < .»гг><1 (. го фоторезиста ФП-51Т. )т>т)(: «c>ti>1!1 . ролл»ил )le(In>ff зут т темнопольнь!й )>Глбг(О!() )) KOTop&)1 вт>(т(О. .1>:r 1(О !1)>r. T.. r». окно, содер)((лцее темные >, (rent>l,f f)(ат)крег(1(ис)>е!х резисторов, к<)нц(I котop> г< е>1)!ходл зл (тр (><е лы f)c)J>)ZITI tx»л 1<) >i. .,> ДУ):<Ей фОТОНнтГ>ГРЛ<, НШ ОКОН в НИТИ)тд-... креинил. Проводят ге>1;)эмохиттнчсскoe травле (ще нитридл крс, т! ц тл и ттоликрие:— таллического кре)н!ил в плазме CI <, форт(т)рул контур(т поликремниевых рез)тсторов. Удаляют органическую маску и формируют фотт)рез)гсти!>(Гун) иаску длл провсде)п(я ffo)l) tnfkt г(Г()ГГ>:.(Итл)вщ фосфора в резистиг»(ые Областт(поли«реиния резисторов. Далее проводят rfn»» ni>:тгт>т. (лтт л;Г>г; фос<1>орл с энергией 7 >-1()Г> т<. »Г д- е ГГ 350 м(<Кат/см ".. Удаляют Орган!!тоскую г>лску в Г(Г>;1 этапа в кl(сато!. Од»01! Плл зн > >, ус (" (tr), " ке 08IIX0 ГОСТ-001 )t в с >< с(т Прот>одлт О«ислени< резтт(.тт >,,tõ "!Г) тков нол>(кре. -Ив я, не ->г>(;!><т",> т>Г Г ", )я< рт)дои крем»ил, при 860 f; r рсд су::г го о кислорода в те те(1)те 90 тлтт >. Cr c)>e влажного кислорода () те (ет(тт<) 15(. тяти. 11ро)тодя плл:>t(c>:o ocTAoJ)fñ I Ося нитртflfë крег(ния c. Jlc )11,»х ности г>торого слоя по>а!(<крттстлаы(>т Геев ко"О крат(1(ил и с попер: >(< сз )> по-11 к1>(тстллли )еского Kpc) ) Jt) f)f нл >(o)lò ),тl>ых участках резис горо)>. 17>le..»е)-т())ут<>т второй слой пол) к)п(сталя)гtc .ат<ог« -peMНИЯ (КОНЛ> аКТИЫХ Уча СТК<)В Pe:11(Cт )РГ>В и поля) путем диффузии из РОС1. пр» о у 900 С до поверх)>остного со»воти>)лещ; т 20-25 О>"!/(| . (>ОРГ()(рут)т млг ><у )Iз ф(1 rop< 1<< .Тл ФП-051Т и т(рииодлт !егтлз.:Ох)т;..)<че(.кое тр:!влет т(е (удалет!И0) ))торого слал поSLHKPJ>0 TrQLi(fI 1<З нии снижает нг)!трлжен!(е смыкания стокисток трлн. »t(.TnI>of) - >л с (ет у))е!(е-rte ния эф<1>ективной длин t xr<)(7лл, ))лпример пробив!(ое )I7f)p)t;;(e(t)(e ?f-K;)(. аль»ого 5 трлн лис 7 Ора flp)f p(J) f)tr! к 1 нлл 7 ()тт(!рпнл затвора) по топологии 2 мки рлг>но 7 В ° p f а при окислении в режиме 860 С, 150 мин > вла)та(ый кислород 2 В. Таким обрлэогт, сильное окисление 10 необходитто для улучп(ения параметров поликремниевых резисторов, однако otto ухуд)!лет параметры ИО11-транзисторов. Изобретe)()le разре(1(лет данное противоре п)е возможносгью получе)(ил силь-15 ноокисленных резисторов и слабоокисленных или псокислеп)нгх злтворов ИОПтранзисторов. Это поз)>оплет г>рименять транзисторы с д(шпой «анапа 3 мкм беэ ухудтпения надежности схемы и резистора с ya !Ite)tffbt)m значениям)! ТКС, ТК0, с термовременной стлб)ет(ьностью и точностью согласования сопротивлет(ий . в делителях. П р и )I е р 1. Пзготонление и))те- 25 грлльн(ах схем, содерицт(х пол)!кремние.вые резисторы и fl JI р-кана)и.ные резисторы с поли НЛ КРЕИН tr Вай МОНОКР)(СтЛЛЛНЧССКОИ водно ке Ю1> 4,5 ори нтлцтп! 1100) )з- 3<) в(стн(с()! спОсОб I> ти форг>т!ру(r о(ласти. р-кармана, об)тл ти )et<)(<).rtоогрлни (е)втл, локал)>)е(,!е участка изол)!руютт(ей двуокиси крем»ня тол)ц()но)т < 1,0 мкм и злтг ворной дтзуоктгси кремвил .То>)Г(дной л> 450 Л. kla изол)тру)о)1(у)о и затвор!(Ую 35 д)>уокис). «рс;.шня I) рсзкторе низкого давления при 620"С Осл;)дают первый слой нелегированного поликристаллического крег(нил толп)!)той 0,40 мкм. Леги-,(0 p <>V первый слой по.шкристлллического . крем)()тл путем д)!ффуз)Г)т из РОС1 при О Э 900 С до поверхностного сопротивления 20-25 Ог(/ Д . Дллее, исполт >уя, стандартный процесс фотолито)-рлфии, ()рормируют на поверхности поликристаллического крем)шя маску из позитивного фоторезиста " »П-51Т и проводят его плаэг(оя)гв)ческое травле)тие в плазме СГ, формируя электрода затворов и 50 межсоединен)ел. Удаляют Органическую маску : в смеси Каро (11 0), + 0 0 ). Окисляют по)е)гкристала!Ичес)<)п"! кремний в среде сухого кислорода в течение 30 мин при 860 C. Последовательно ослжг<г)ют второй слой нелегировлнного !Голикристлллического кремния тол);<)тно! (0,25 мкг! JI слой витвида кремния голщино(1 О, 12 мкм. Д7лее иэт)ест»в(т! )тетодлтл(<, <>р>;.t-pm<>T области исто(;Ог, ст;>кон . - и 1-кана!!1>т().<х транзисторов, ие>тс и «>ую изо); 1 i830 емпера- урный оэффивзецт Врем слени (ялан кисло очопроИВЛЕ11ИЯ КС 10,35 Рад 0911 +017 О,?45 -6,4 0,250 -5,0 0,25 0,40 0,40 270 1ЯПЗ11з ° ОМ1ГЧЕСКИЕ 1«)1ггакты И ЗЛЮ 111)1ИЕ я л разводку. Пример 2. Провпдят а11аяагич11О примеру 1 да операции легирования псрвого поликремиия путем диффузии включительно. ,Палее Осаз1Щают первый слой нитрида кремния толщиной 0,12 мкм. Формируют на поверхности первого слоя нитрида кремния маску иэ фатореэиста ФП-51Т н проводят плазмохимическое травление первого слоя нитрида кремния и поликристаллического кремния в плазме CF<, Формируя электроды затворов и межсое- 11 динения. Затем проводят операций, аналогпч- ные операциям в примере 1. Пример 3. Проводят аналогично примеру 2. При этом окисление поликремния затворов и мсжсоецинений перед Осаждением второго слоя поликремния не проводят., На полученных резистивньи делите.пях проведены измерения усредненного 25 термического коэффициента сапротивленщ1. Результаты приведены в таблице. Как видно иэ Jrarrrmx табпиць1, умень. шеиие значения ТКС хорошо коррелир. ет с Остаточной толщинОЙ пОликристалли 45 ческаго кремния. Для резисторов с исходной толщИНОЙ поликристаллического кремния 0,40 мкм необходимо окисление в течение 335 мин для достижения остаточной толщи1п1 0,11 мкм, а для резисторов с исходной толщиной 0 25 мкм необходимо окисление в течение только 155 ьв н. Изобрете1ше позволяет повысить на» дежность ИС и обеспечить снижение трудоемкости при изготовлении резис. торов с малым ТКС. Испо 1. JOII IIIIIO IIO. бретеьп1я ПОЭВОЛяет l«r:1учн rf ИС, 1,AII, A!I!I с 11аз1икрем 1111свим р =.Оисти1п1ьп делителеl r, не тре-. б "&щи11 н пдз111идуал ьно1 ° ла э еp Iro if пад гон ки рез11староц, чта позволяет значительна с1ьизить трудоемкость изготовления и ссбестанмость прецизионных ИС вь1сакаразрядных ЦЛ и ЛЦ преобразователей. Кроме того, повышение исходной точности согласования сапратпвленгй резисторов и их временной стабильности пад токовой 11агруэкой позволяет обеспечить повышенный процент выхода годных и улучшенную надежность БИС прецизионнь1х IIAII, ЛЦП. Формула изобретения Способ изготовления ИОН ИС с поликрем1озевыми резисторами, включающий создание на кремниевой подложке слоев изолиру1;.ь1его и подэатворнаго диэлектрика, нанесение пленки поликремния, формнрование позп1кремниевл х затворов г и межсоединений путем литографии па ппенке паликремния, формирование поликремцневьм резисторов и создание стокО1 о111tx Облзстей ИОП-транзисторов а т л и ч а ю шийся тем, чта, с целью павьш1ения выхода годных и на дежности ИС э: счет предотвращения воздействия технологических сред на з.1емецть1 транзисторов при формировании ре 1исторов, после формиравазв1я пилиКРЕМ1П1ЕВ1М ЗатваРов и межсОЕдннеций IIa,1Осят дополнительную пленку поликремцня, наносят пленку нитрида крем» нця, затем формируют паликремциевне ре 1исторы дпя чего питографически в пленке цитрида кремния и допопнительной пленке поликремция вытравливают скна ио замкнутому контуру вдоль границы резисторов на участках структуры вце элементов транзисторов, лнтаграфпчески. удаляют пленку нитрщ1а крега1ия с поверхности элементов резисторов вне участков под контакты к резисторам, проводят ионное легиравание элеме11тов резисторов и формиру» ют защитную пленку оксида кремния на пбверх11асти элементов резисторов пу тем окисления, удаляют пленку нитрида кремния, йроводят ле гирон ание не защите нHh1x acTKoR допалцител1.ной пленки lloJIN кремния н удаляют дополнительную пленку поликремния над элементами транзисторов. 16 358 1() ЩГ,1 gl(Jc. Г 10 8 1635830 4 3 1 У Ю ю Составитель И. Багинская Техред Jl.Îëèéíûê Корректор С. Шекмар Редактор Н.Федорова Закаа 1gg7 Тирак Подписное В11ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР 113035, Косква, 3-35, Раувская наб., д, 4/5 Производственно-издатель<.кнй комбинат "Патент", г. Уэтород, ул. Гагарнаа 101
