(46) 15.04.93. Бюп. If Т
(21)4701076/25
(22)08.06.89
(72) М.М. Иванковский, С„Л, Сульжнц и Ю„В. Аг рнч
(56)Заявка КПВ К 72967, кп„ II 01 L 21/82, 1983,
Патент США Ь 4408.385, кл„ Н 01 L 21/00, 1983а (54) СНОСОК ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОП ИС С ПО- ЛИКРЕМНИЕВЫШ РЕЗИСТОРАМИ
(57)Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовления интегральных схем цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователей, источников опорных напряжений, операционных усилителей, компараторов напряжения и других схем, требуюгтих прецизионных делителей напряжения. Цель - повышение выхода годных и надежности ИС за счет предотвращения воздействия технологических сред на элементы транзисторов при формировании резисторов. Для этого на кремниевой подложке создают слои изолирующего и подзатворного диэлектрика,
наносят пленку поликремния и проводят по ней литографиюз формируя полчкрем- нненые затворы it межеоедингнит. Зятем наносят дополнительную пленку полп- крештя и пленку нитрида кремния, jipo- водят литографию по этим пленкам, удл- ляя их вне областей резнсторпп, мг. соединений и транзисторов. ЛнтогрлгЬи- ческн удаляют шхенку нитрида хрогшин над областяш резисторов вне их контактов и проводят окисление с целью создания пленки защитного диэлектрика над участками поликремниепмх резисторов Удаляют оставпо-1еся участки пленки нитрида кремния, легируют вскрытые области дополнительной плен- IQI поликремния, удаляют ее участки над транзисторами, создают сток - ис- токопые области транзисторов. Окисление поверхности поликремнневых резне- торов обеспечивает стабилизацию их электрических параметров. При этом пленки поликремкня и нитрида кремния защищают элементы затворов и межсоединений от изменения геометрических и структурных параметров,, А ил,, 1 табл„
«
rf TSJ
.i
Cfr
оо
сг
00
со о
Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении интегральных схем цифроаиалоговых и аналого-цифровых преобразователей, источников опорных напряжений,, операционных усилителей, компараторов напряжения и других схем, требукятих прецизионных делителей напряжения .
Цель изобретения - повышение вы- хрда годных к надежности ИС яа счет
предотвращения воздействия технологических сред на элементы транзисторов при формировании резисторов.
На фиг, 1 представлена полупроводниковая подложка со сформированными поликремниевыми затворами и межсоединениями после осаждения второго слоя поликристаллического кремния и слоя нитрида кремния; на фиг, 2 - то же, после фотогравировок слоя нитрида кремния и второго слоя лоликристллличсс:-
««&.
i ч ррм)гня для Формпротннч 1° i
I Ш Р - И МЮ1 I РРЧИ T0pa И ,0-. /ДаЛР- ГИЯ СЛОЧ НИГрИДЛ КРРМНИЯ С ГЮрорхНОС
ти рези типных участков полнкремиия; на (Ьиг. то же, после ионного ле гированчк р счистив но го полнкррмния и ОКИСЛРНИЯ попсрхнострй резистивнмх viacTKOH ппгшкррмния; на фиго 4 - то ЖР, после удаления слоя нитрида крем- JQ пня, легирования пторого слоя поли- кристадлнческого кремния диффузией фосфора и удаления пторого слоя поли}мрмчия,,
|1,ч подложку 1 со слоем 2 нзолирукг- (5 ПРИ двуокиси i кремния, яатворной дву- пкигн 4 кремния поликремниевых затворов и межсоединений осаждают второй сипи S нелегированного но тги кремния и слой h нитрида кремния (фиг 1)«Нро 20 водят фотогравнровку слоя 6 нитрида кремния и иоликристаллического кремния J. очерчняая тело 7 резистора, сос- тояцгц и ) ррзистивного участка (об- ) 8 и контактных участков 9, пу-25 тем нптрншшв 1ния указанных слосг, по aMr tvTor-ry контуру вдоль граьчирл PC- чцгтгроп Слон 6 нитрида кремнип уда л(1Ю( с рг чис ивлого участка 8 поли- i p.j o., при чтом контактные участкт) о
1 ПОЛ1 ЬР МЩ1Я рПЧИСТОрОВ ОС (1Н,ТСЯ ПОД
ЛОРМ г) гитрзщл кремния (Лчг„ ,3)с IVorm T ногпк в легировялио рпнстнп- чих (.-Олагтей 8 поликречния « ОКНСЛР- :1мг верхней и торцовых поверхностей речнпитных учпсткон пол1Г.фемнпя для |1гор№:ро ян; Я злпштиого слоя 10 дну- кремния и стабилизации лошунгек чахвата носителей на границах зерен эа счет ИУ ускоренного крокисления (Фиг, 3)г
Чатем удштяют слой 6 нитрица нчя, ле - руют др р; уяией фосфора слой поликремния и г жтактные участки 9 езист гров и прогодят фстсгравнровку лоя поликристяллического кремния, удаляя его с попугтроледниковой под- . К1жки (сЬнГо 3,4) о
Длительное окисление поликрем п я, приводящее к прокнслению (частичному или скночному) грашщ зерен, позволяет улучшить та)сие характеристики по- лнкрегшневьгх рпэисторив и речистинных делителей, кат температурный коэФФн-
Ь с1 ниллинии tjaTBopini одн 1премр но г. { Mi iJHMiMPTi резисторов попможнм {цтр-дукщир гарианты.
В ч р н а н т 1. Чат пор ич поли крнст5.д. :нч 5ско1 о кремния, легирован ного ({чнЛором, окисляется после ион ной имилантаисии п области и ,ст ка„ При ч гом на яатворе вырастает толстый слон двуокиси кремния, что во-nepBitx, утоныияет слой поликремн и снижает надежность контакта алюми ний-пиликремний, а при достаточно д.ол толь ном окислении может привести к полноьгу прокнсленик) затворов и ко тактных участков Во-вторьсх, област истоков,-стоков, создаваемые ионной имплантацией фосфора, оказываются н точчо совмещенными с кpae затвора нч-за разных скоростей окисления сиах.но погиропанного поликремния и диффузии примеси,, Для совмеще гия эт областгй ипобхо/химо проводить допол нительную рязгопку примеси в инертн среде -третьих, появляются сложно ти с травленном омконтактов одновре менно к областям истоков, стоков и атвору нч--ча разной толпугны окисла на нил. В -чеглгртых, возрастает пор i-orjop mnjiTrc Jnie МОП-транзисторов и за уги.чцгния затворного диэлектрика па кр. ях затчора,
lif- nuiT пчанариой поверхности зат ВОРЛ слоем нитрида кремния устраняе слохчогти, связанные с прокислением Hojinvp Mtniq н травлением омических контактов, но HP устраняет проблем, свя дннчх с сильным окислением торцов поликремннп затворов,
Вариант 2„ Затвор из неле гированного иоликремшш. Пленарная поверхность затвора дациг,ена нитрид кргмния, Фтффузи). фосфора в затвор проводят после ионной игшлантации ф 45 фора в истоки, стоки и их окисления При окислении на. торцах затвора вырастает окисел, что при 1гмплантащш малых и гррдних доз примеси в исток стоки может привести к неперекрытию оОластуй истоков, стоков затвором. Так, при окислении в режиме 860°С, 160 мьн влажного ки орода и дозе ф фора ПОО мкКл/см наблюдается непе крытио областел исток, сток - затво
35
40
50
При дозе 350 мкКл/см этот эффект IJHPHT согтроччошенил ТКС, точность сог-- 1фс япляется при окислешп в
ЛПСОВЗЮ1Я с( чр1 тнвлемий рс зцсч орон
Н 11 ДР ,ЧТ( Т Н ИХ Вр МРIlliym i T f4VTIb-
, it под 1пд11Г |н H.
BfiO С. 240 min влажного кислорода.
Кроне кто, термическая разгонка примеси и потоках, стоках при окисл
о
Ь с1 ниллинии tjaTBopini одн 1премрн но г. { Mi iJHMiMPTi резисторов попможнм {цтр-дукщир гарианты.
В ч р н а н т 1. Чат пор ич поли- крнст5.д. :нч 5ско1 о кремния, легированного ({чнЛором, окисляется после ионной имилантаисии п области и ,сто ка„ При ч гом на яатворе вырастает толстый слон двуокиси кремния, что, во-nepBitx, утоныияет слой поликремння и снижает надежность контакта алюми- ний-пиликремний, а при достаточно д.ол толь ном окислении может привести к полноьгу прокнсленик) затворов и контактных участков Во-вторьсх, области истоков,-стоков, создаваемые ионной имплантацией фосфора, оказываются не точчо совмещенными с кpae затвора нч-за разных скоростей окисления сиах.но погиропанного поликремния и диффузии примеси,, Для совмеще гия этих областгй ипобхо/химо проводить дополнительную рязгопку примеси в инертной среде -третьих, появляются сложности с травленном омконтактов одновременно к областям истоков, стоков и атвору нч--ча разной толпугны окисла на нил. В -чеглгртых, возрастает поро- i-orjop mnjiTrc Jnie МОП-транзисторов из за уги.чцгния затворного диэлектрика па кр. ях затчора,
lif- nuiT пчанариой поверхности зат- ВОРЛ слоем нитрида кремния устраняет слохчогти, связанные с прокислением Hojinvp Mtniq н травлением омических контактов, но HP устраняет проблем, свя дннчх с сильным окислением торцов поликремннп затворов,
Вариант 2„ Затвор из неле- гированного иоликремшш. Пленарная поверхность затвора дациг,ена нитридом кргмния, Фтффузи). фосфора в затвор проводят после ионной игшлантации фос- 5 фора в истоки, стоки и их окисления. При окислении на. торцах затвора вырастает окисел, что при 1гмплантащш малых и гррдних доз примеси в истоки, стоки может привести к неперекрытию оОластуй истоков, стоков затвором. Так, при окислении в режиме 860°С, 160 мьн влажного ки орода и дозе фосфора ПОО мкКл/см наблюдается непере- крытио областел исток, сток - затвор.
5
0
0
BfiO С. 240 min влажного кислорода.
Кроне кто, термическая разгонка примеси и потоках, стоках при окисле
нии снижает напряжение cr-тыкання сток- исток транчнстороп спет уменьшения эффективной длины канала, например пробивное напряжение N-кагального транзистора при длит: канала (кгирпна затвора) по топологи 2 мкм рапно 7В а при окислении л режиме 860РС, 150 ми пляжный кислород 2 Т3„
Таким образом, сильное окисление необходимо для улучшения параметров поликремниеиьгх резисторов, однако оно ухудпает параметры МОП-транзисторов,,
Изобретете разрешает данное противоречие возможностью получешя силь ноокисленных резисторов и слабоокнс- ленных или мсокисленшгх затворов МОП- транзисторов Это позволяет применять транзисторы с /шиной канала 3 мкм без ухудшения надежности СХРМЫ и резистора с улучшенными значениями ТКС, ТКО, с термовременной стабильностью и точностью согласования сопротивлений в делителях
Пример 1 о Изготовление интегральных схем, содержлтцлх полнкремнис ,пые резисторы и п и р-канальные рспиг. торы с поли фемппспымн затворами
На кремниевой монокрпстлллической ПОДЛО-JTXG ЮФ 4,5 ориентации flOO j .чз- вестными способами формирует отпасти р-кармана, области к-чнапоо граничения, локальные участка изолирующей дпуоки- си толнуто г 1,0 мкм и затворной двуога1си кремния тошцнной /v 450 Л На изолируюпгую и затяорную дпуокись хр с MI пит и реакторе низкого давления при 620°С осалздают первый слой нелегиропанного поликристалли1гес- кого крспния тол1.чиной 0,чО мкм„ Легн- pyini ncpBLD i слой по.шьчристаллнчаского кремния путем диффузии из POCl при 900°С до попеохностного сопротивления 20-25 Ом/По Далее, нсполь ун , стандартньш процесс фотолитографии, формируют на поверхности поликристал- янческрго кремшш маску из позитивного фоторезиста ОН-5 IT и проводят его плаэмохнмнческое травление в плазме CF, формируя электроды затворов и межсоединения Удаляют органическую маску ; в смеси Каро ( + ) „ Окисляют полпгкрнсталлнческш кремний в среде сухого (сислорода в течение 30 мин при 860°С„
Последовательно осаждают второй слой нелегиропанного по.)шкристалл1г- ческого тол чино11 0,25 мкм и слой ынтонда кремния юлщнной 0, 12 мкм.
0
0
5
5
n
d
5
5
0
Далее, 1гспольчуя г.ч i,f;..-. ii-,- мроч-- фотолитографии, (U4pr(iiriv J ч ОРС;/ НОСТН НПТРН.Т КрГЧ ШГЧ rfac1 } i Г . ТНПЧОГО фотОр ЯШ Ы -Ь1) М нодпт njianMoxtr-T ifi кое т.«сччс штг- рида кремния и лп. пм , имчрг.алч т разнотипные участки полн г -. сторон Удаляют орглни.с KVTI д.тгку я смеси Каро „
Создают маску из РО-ШГЧ ч-о фоторезиста 1 П-51Т,, Для гчг.п. РОЕЯННЯ испольпу1«т темнопольный шаблон, н 1сотор°м I buio. T nito снг.-т. Гп. окно, содержащее темные |) псмц - кремниеных релистороп, которих выходпч за пределы покрытых на :i)f,i фотолитографш окон тз нптг-нл-г кремния, Пролодтт шьтзмохиггл гсс.кос травление нитрида крсмюгл и поликрии- таллического кремния п плазме CV, формируя контуры поликг мнлельос Р« знсторопо У/(аляют органическую маску и фот.орез1гстнвную маску для проведения ионной импплнтацзт фес- Фора в роэистпвнпе облас ,п чолнкрем- ния резисторов
Далее проводит яоннуп имп at rfui;r,i фосфора с энергией 75-1ЛП K-.I, и д -псч 350 MidCn/cM7 о
Удялчют ор1 анпчсску;о млеку ч дп,; этлпя в кислородной гi. V уст пп1 : ке 08ПХО ГОСТ-001 п п Чаре , Проводят окисление реянс П чг-ы:-: yi,;r.T - коп по.пчкрем1Пгя, ИР 1Л1дт;; чп :,;. пнгрн дол кремния, при 860°С п среде су:гого кислорода в течение 90 мин i гпг дс влажного гаюлорода в течение 15 и:н. Проводя г плл:1мохим1ПРСкг|Г уд.гчпнно оставшегося нитр;у;а кремния f дгнсрх- ностн второго слоя поликриста иг:1 рг.- кОл о кремния и с гюиерхности rro.-iiiKjnrc- талгаисского кропцгл на коптачтич:-. участках резистороь„ Дале1 .I r.rjfpvioT второй слой 1тол} К1л(стл.11личссгсог -1 кремния (контактных участкол релнсторол и поля) путем диффузии из ирг 900 С до поверхл остного сопротцчлгтгл 20-25 ОМ/Q о
Oopi-tKjiyi JT млеку }to фотсрг ис гл ФП-051Т и проводят ш;лзг охш лчегкпр травление (удаление) второго слол ип- ликр стадилнч ского кремния, при этом область поликремниевых речпстпров закрыта слоем фоторезиста
Долее известными методами «Зюр/гл- рлпот области истоксчл, ст.кон . -и р-ка- иалыи.тх транзисторов, г(с;;т„чсн. и а о-
ч линю, омические контакты я алюмлнио- пум ратводку.
П р л м е р 2. Провидят апалогнч- по примеру 1 до операции легирования первого поликремния путем диффузии включительно.
Далее осаждают первый слой нитрида кремния толщиной 0,12 мкм. Формируют на поверхности первого слоя нитрида кремния маску из фоторезиста ФП-51Т и проводят плазмохимическое травление nspnoro слоя нитрида кремния и поли- крнстлллического кремния п пла-зме CF, формируя электроды затворов и межсое-
ДИНеНИЯ
Затеи проводят операции, аналогиинме операциям в примере 1.
Пример 3„ Проводят аналогично примеру 2„ При этом окисление поликремния затвороп н межсоединении пе ред осаттденнем второго слоя поликрем- ния не проводят.,
На полученных резнетлиных делителях проведены измерения усредненного термического коэффициента сопротивлений. Результаты приведены в таблице
Как видно из данных таблицы, уменьч шенне значения ТКС хорошо коррелир|ет с остаточной толщиной поликристалли- ческого кремния.
Для резисторов с исходной толщиной поликристаллического кремния 0,40 мкм необходимо окисление в течение 335 мин для достижения остаточной толщины 0,11 мкм, а для резисторов с. исходной толщиной 0,25 MJCM необходимо окисление в течение только 155 кин.
Изобретение позволяет повысить надежность ИС и обеспечить снижение трудоемкости при изготовлении резисторов с малым ТКС.
5
0
5
c
Испо г.чопаннс изобретения позволяет получить НС, ЦЛЛ, ЛГШ г. пачикрем- нисвым р :шстпннык делителем, не тре- Оутоцим инднвидуал ьнок лазерной подгонки рсчпсторст), что позволяет яиачн- тельио снизить трудоемкость илготойле- ния и себестоимость прецизионных ИС высокораэрядных ЦД и ЛЦ преобраэова- телсйо Кроме того, повышение исходной точности согласования сопротивленгй резисторов и их временной стабильности иод токовой нагрузкой позволяет обеспечить повышенный процент выхода годных и улучшенную надежность БИС прецизионных ЦАП, ЛЦП. Формула изобретения
Способ изготовления ИОН ИС с поли- KpcMinierbtMH резисторами, включающий . создание н-i кремгшевой подложке слоев изолирующего и иодлатворного диэлектрика, нанесение пленки поликремния, формирование поликремниевмх затворов и межсог упгскшЧ путем литографии по пленке поишсремния, формирование поли- кремниевых резисторов и создание сток- ncTOKoiihtx областей МОП-транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годных и надежности ИС ЭР счет предотвращения воздействия технологических сред на злемр.нты транзисторов при формировании резисторов, после формирования пипи- крямшгевтк затворов и межсоединений начосят дополнительную пленку поли кремния, наносят пленку нитрида кремния, зятем формируют nojaiKpeMHHeBtie peruicTopbij для чего литографически в пленке нитрида кремния н дополнитель- пленке лоликремшя вьп-раштвают окна по замкнутому контуру вдоль границы резисторов на участках структуры вне алиментов транзисторов, литографически удаляют пленку нитрида кремния с поверхности элементов резисторов вне участков под контакты к резисторам, проводят ионное легирование элементов резисторов и формируют защитную пленку оксида кремния на поверхности элементов резисторов путем оглсленнл, удаляют пленку нитрида , кремний ,проводят легирование нез з тищён- чных участков дополнительной пленки поли- : кремния и удапягот дополнительную пленку лоликремння над эхгемептами транзисторов.
Фиг.1
7 8
фиг. 2
фиг.З
Фиг. 4
Редактор Н.Федорова
Составитель И. Багинская
Техред Л.Олнйнык Корректор С. Шекмар
Заказ 1967
Тираж
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ПСЯТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
