Способ изготовления резисторов интегральных схем

ю СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК 1003695 А 1 1. 21/82 ТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАВЕДОМСТВО СССР(56) Патент Великобритании ЬЬ 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 ва подложку 1 слоев окисла 2 и поликремния 3; на фиг,2 - то же, после фотолитографии и травления поликремния; на фиг.З - 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.З), защищающую области слоя поли- кремния, прилегающие к боковым границам резистора 3, и через эту маску проводят ионную имплантацию примеси в центральную область резистора 3. Проводят термоликремния и ионное легирование, о т л и ч аю щ и й с я 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 поп.1, отл и ча ю щи йся тем, что легирование поликремния проводят на глубину, меньшую его толщины. 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 мОмй(т,е.в 105 раз превышает сопротивление центральной области, в которую проводили ион- О ную имплантацию), то сопротивление 6 д резисторов будет определяться только точ ностью воспроизведения геометрических 0 . размеров ионноимплантированных обла- (Я стей поликремния, при этом исключается погрешность, обусловленная травлением ф самого резистивного слоя,аай 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, 100369510 20 30 40 50 чем ионнолегированная через маску центральная часть поликремниевого резистора,Другим преимуществом данного 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 поли- кремниевые резистивные элементы шириной 32 мкм и длиной 180 мкм, Далее формируют фоторезистивную маску с использованием фоторезиста Ф П(с шириной окна 12 мкм, длиной 120 мкм), защищающую участки слоя поликристаллического кремния, прилегающие к боковым границам прямоугольных резистивных.элементов, и через фоторезистивную маску проводят ионную имплантацию богоа 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 30 г,В слое 50 г путем фотолитографии и травления вскрывают контактные области к резисторам и известными способами фотогравировки и травления Формируют алюминиевую разводку.П р и м е р 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(ширина окна 24 мкм, длина 120 мкм). Через фоторезистивную маску проводят ионную имплантацию сурьмы с энергией 100 кэВ и дозой200 мкКул/см . На слое поликристалличегского кремния Формируют вторую фоторезистивную маску, защищающую всюлегированную область поликристаллического кремния и прилегающие к ней участкинелегированного поликремния. Используятравление, формируют прямоугольные резистивные элементы (шириной 21 мкм и длиной 180 мкм), которые подвергаюттермообработке с одновременным окислением при 950 С в среде сухого и влажногокислорода в течение 30 мин. В слое образовавшейся термической Я 10 г вскрывают контактные области к резисторам и известнымиспособами фотогравировки и травленияформируют алюминиевую разводку.Поверхностное сопротивление поликремнивых резисторов равнялось 250 Ом/о,Длина всех изготовленных резисторов (дообластей омических контактов) равнялась120 мкм, ширина 30 мкм, ширина центральной ионноимплантированной области резисторов равнялась 12 и 24 мкм,В резистивных делителях, изготовленных по данному способу, достигнута точность воспроизведения отношениясопротивлений резисторов 0,025 ь в отдельных случаях и 0,1 ч среднем,В резистивных делителях, изготовленных по известному способу (контрольных),достигнута точность воспроизведения отношения сопротивления резисторов 0,09 -вотдельных случаях 0,5 в среднем.Данный способ изготовления резисторов обеспечивает воспроизведение отношения сопротивлений идентичныхрезисторов (в пересчете на одинаковую ши"рину резистора 30 мкм) О,ОЗ , а в отдельныхслучаях до 0,0125.ТКС поликремниевых резисторов, изготовленных по известному способу, составляет+5,9,10 1/С для резисторов с йз "0,25 кОм/рТКС поликремниевых резисторов, изготовленных по данному способу, для резисторов с йз 0,25 кОмй равен 3,0,101/ОСпри ширине маски для ионной имплантации12 мкм и равен -6,10 1/С при ширинемаски для ионной имплантации 24 мкм.Таким образом, используя маску дляионной имплантации с шириной резистора8-10 мкм, можно получить ТКС1,10 1/ОС,Использование данного способа изготовления резисторов в технологии ЦАП;АЦП позволит изготовлять 10-11-разрядные и в перспективе 12-разрядные ЦАП,АЦП с дифференциальной нелинейностью1003695 оставитель В,Долехред М.Моргента ол Редактор О. Кузнеца ктор Н.Милюков Заказ 1955 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 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 использова нии в технологии МОП интегральных схем споликремниевым 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,