Способ изготовления моп-интегральных схем с поликремниевыми резисторами

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 Н 01 1 21/8 СТВЕНЮЙ КОМИТЕТРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМТ СССР ГОС ПОИ ПРИ ТЕНИ ИСАНИЕ И ОП У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) С ТЕГРА ВЫМИ (57) Из техник готовл аналог опорн телей, схем, напря повыш ния те тивле бретение относится. к электрон- . окиси кремния 3 о нике и может быть использовано при нелегированного лении интегральных схем цифро-кремния, затем пр вых, аналого-цифровых преобразо- первогослоя 4 поли , источников опорных напряжений, ния, очерчивая обл ионных усилителей, компараторов мирования резист. ения и других схем, требующих пре-поликристаллическ ных делителей напряжения . нием слоя 6 двуокис ью изобретения является повышеежностинтегральных схем за счетия температурного коэффициента,личвления (ТКС) резисторов, фотфиг. 1-6 показана последователь- очепераций, осуществляемых по предму способу.,и иподложку 1 (фиг, 1) со слоем изоли- нияокиси кремния 2 и затворной дву- лик саждают первый слой 4 поликристаллического оводят фотогравировку кристаллического кремасть 5(фиг,2) для фор- оров, и окисляют слой ого кремния с образоваи кремния. Осаждают второеского кремния (огравировку, форченной области ЬОсаждают слой 9роводят его фотос резистивногоремния, при этом оликристалроводят его езистор 8 в й слой 7 фиг. 3) и рмируя(фиг; 3). нитрида к гравиров участка (о контактн ремния(фиг ку для уда бласть 10) ые участки ость агае Н"ателе опера напря цизио Це ние на сниже сопро и Не 408385,ублик. 1983.ОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОП-ИНЬНЫХ СХЕМ С ПОЛИКРЕМНИЕРЕЗИСТОРАМИбретение относится к электроннойи может быть использовано при изнии интегральных схем (ИС) цифровых, аналого-цифровых источников х напряжений, операционных усиликомпараторов напряжения и других ребующих прецизионных делителей ения, Целью изобретения является ние надежности ИС за счет снижепературного коэффициента .сопраия (ТКС) резисторов, Способ включает формирование на кремниевой подложке слоев изолирующего и затворного окисла кремния, осаждение поликремния, фотогравировку окон в поликремнии под резисторы, Окисляют первый слой поликремния, осаждают второй слой поли- кремния, фотогравировкой формируют в нем резисторы, осаждают нитрид кремния, фотолитографией удаляют нитрид с резисторов, оставляя его над контактами рези-, сторов; легируют и окисляют резисторы,удаляют нитрид кремния, легируют фосфором поликремний затворов и межсоединений, поли кремний контактных участков резисторов и фотогравировкой формируют поликремнйевые электроды затворов М 011-, транзисторов,Изобретение позволяет повы сить надежность ИС за счет снижения ТКС, . повысить термовременйую стабильность и . точность согласования резисторов в делителях. 6 ил., 1 табл.Ф Яполикремния резисторов остаются под слоем 9 нитрида кремния.Далее проводят ионное легирование реэистивнцх областей 10 поликремния и окисление верхней и торцовых поверхностей реэистивного поликремния для формирования защитного слоя 12 двуокиси кремния (фиг. 5) и стабилизации ловушек захвата" носителей на границах зерен за счет из ускоренного прокисления.Удаляют слой 9 нитрида кремния, легируют диффузией фосфора поликремний затворов и межсоединений (слой 4), поликремний контактных участков 11 резисторов и проводят фотогравировку слор 4 поликристаллического кремния для. формирования электродов затворов 13 МОП-транзисторов (фиг. 6). П р и м е р 1. Изготовленаинтегральная схема, содержащая поликремниевые резисторы и и- и р-канальные транзисторы с поликремниевцми затворами.На кремниевой монокристэллической подложке КЭФ 4, 5 ориентации (100) известными способами формируют области р- кармана, области каналоограничения, локальные участки изолирующей двуокиси кремния толщиной 1,0 мкм и затворной двуокиси кремния толщиной 450 А. На изолирующую и затворную двуокись кремния в реакторе низкого давления при 620 С осаждают первый слой нелегированного поликристаллического кремния толщиной 0,40 мкм, Далее, .используя стандартный процесс фотолитографии, формируют нэ по. верхности поликристаллического кремния маску из позитивного фотореэиста ФПи проводят травление поликристаллического кремния в травителе состава Н 20:НКОз: : СНзСООН: НР, вскрывая область для формирования резистора, Удаляют органическую маску в смеси Каро (Н 2304+ Н 202), Окисляют поликристаллический. кремний в среде влажного кислорода в течение 15 мин при 860 С. Осаждают второй слой нелегированного поликристаллического кремния толщиной 0,25 мкм. Создают фотомаску из позитивного фоторезиста ФПи проводят жидкостное травление второго слоя поликристаллического кремния, формируя резисторы в очерченной ранее области. При этом. планарная и торцовые поверхности .первого слоя поликристаллического кремния защищены слоем окисла толщиной300 А,Удаляют указанный слой окисла в буферном травителе (Н 20: НЕ -40: 1) и осаждают слой нисида кремния толщиной 0,12 мкм при 850 С путем воздействия тетрахлорида кремния и аммиака в реакторе низкого давления.формируют фотомаску и проводятплазмохимическое травление нитрида кремния в плазме СР 4, вскрывая резистивные участки поликремния резисторов.Далее удаляют фотомаску в смеси КароФормируют фоторезистивную маску дляпроведения ионной имплантации фосфора10 в реэистивнце участки поликремниярезисторов, Затем проводят ионную имплэнтацию фосфора с энергией 75-100 кэВдозой 350 мкКл/см,Удаляют органическую маску в два эта 15 па: в кислородной плазме нэ установке08 ПХ 0100 Ти в смеси Каро .Далее проводят окисление резистивныхучастков поликремния, не защищенных нитридом кремния, при 860 С в среде влажно 20 го кислорода в течение - 150 мин.Проводят плаэмохимическое удаление оставшегося нитрида кремния с поверхностислоя первого поликристаллического кремния и с поверхности слоя второго поликри 25 сталлического кремния на контактныхучастках резисторов.Легируют первый слой поликристаллического кремния и контактные участки резисторов путем диффузии из РОСз при 900 С до30 поверхностного сспротивления 20-25 Ом/ц,формируют маску из фоторезиста ФП 051 Т и проводят плазмохимическое травлецие слоя легированного поликремния,формируя электроды затворов и- и р-каналь 35 ных транзисторов и разводку. Область поликремниевых резисторов при этом закрытаслоем фоторезиста,Далее известными методами формируют области истоков, стоков и- и р-канальных40 .транзисторов, межслойную изоляци о, омические контакть и алюминиевую разводку,П р и м е р 2. Процесс проводят попримеру 1 до операции вскрытия резистивных участков поликремния резисторов45 включительно.Далее удаляют фотомаску в смеси Ка-ро и формируют фоторезистивную маску.для . формирования электродов затворов имежсоединений. Проводят плазмохимиче 50 ское травление слоев нитрида кремния ипервого слоя поликристаллического кремния, Область поликремниевых резисторовпри этом закрыта слоем фоторезиста. Послеудаления фотомаски создают новую для55 проведения ионной имплантации фосфора врезистивные участки поликремния резисторов, областей истоков, стоков и-канальныхтранзисторов и области подлегированияподложки и-типа. Проводят ионную имплвнтацию фосфора с энергией 75-100 кэВ идоз кис 08 П оки теч вод р-и ров Уда пр ц 1 обп об нэ вог тр на ев ст ст ко пр ст фо тв ст до кр кр Ю тэ и уч в Р в я,с ьонр нЯп ин зд тксил гг ан е о и ой 350 мкКп/см 2. удаляют фотомаску в границах зерен связи 31-0-51, Б 1-ОН) резородной плазме на установке ко уменьшается плотность ловушек захвата0100 Т.и в смеси "Каро . Проводят носителей на границах зерен, что сиижавтление при 860 С во влажной среде в высоту потенциального бар.ера обеднен-.ние 60 мин. 5 ных приграничных областей зерен; в реэульДалее создают новую фотомагку и про- тате ТКС смещается в сторону болеет ионную имппантацию бора в области положительных значений, что позволяеттоков, стоков р"канальных транзисто- получить близкий к нулю ТКС. Кроме того,и области подлегирования р-кармана. уменьшение плохо воспроизводимого уровяют фотомаску,и проводят окисление 10 ня концентрации ловушек захвата носите 860 С во влажной среде в течение лей на границах приводит к существенному0 мин. Суммарная толщина окисла над повышению однородности (воспроиэводистями п-истоков, стоков -0,40 мкм, над мости) сопротивлений и ТКС поликремния,стями р-истоков; стоков0,20 мкм, что улуншает точность согласоьания сог 1 рорезистивной областью поликремние тивлений резисторов в делителях и их вререзистора 0,35 мкм. менную стабильност,Злтем проводят плазмохимическое Длительное окисление попикремния,вление слоя нитрида кремния, лежащего приводящее к.прокиспению(частичному ипиоликлемниевых затворах, поликремни- сквозному) границ зерен, позволяет улучй разводке и контактных областях рези шить характеристики попикремниевых резисторов и резистивных делителей,ров.й еСоздаютфотомаску дпя вскрытия обла- точность согласования сопротивлени рйп -контактов к областям п-истоков, сто- зисторов в делителях и их временную стаи и -областям подложки п-типа, бипьность особенно под токовойводят травление окисла в травителе со нагрузкой.вэ НР; Н 4 Р: Н 2017: 90: 21 и удаляют . В таблице приведены параметры полиомаску, Легируют поликремниевые за- кремниевых резисторов, изготовленных поры, разводку, контактные области рези- прототипу и предлагаемому способу (влажров путем диффузии из РОС 1 з при 90 СС С, нее окисление при 860" .С.150 мин).поверхностного сопротивления моно Повышение надежности интегральныхмния18 Ом/ц и поликристаллического схем, изготовленных по предлагаг мому спо"м ия -20-25 ома. сабу, достигнуто, во-первых, эа счет болееДалее известными методами формиру- толстого слояполикремния в конкретныхмежслойную изоляцию, омические кон- участках, чем в реэистивных (см. таблицу),ты и алюминиевую разводку.35 что улучшает исходную точность согпасоваП р и м е р 3. Процесс проводят,по ния резисторов и их временную стабиль-имеру, дн к2, О нэко вскрытие реэистивных . ность под токовой нагрузкой; во-вторых, застков поликремния резисторов осущест.- счет разнесения поликремния затворовют не до, а после формирования злект- МОП-транзистороа и поликремния резистодов затворов и межсоединений. 40 ров,При окислении и-поликремния в усло- Такое разнесение слоев попикремниях, когда окисление лимитируется скоро-. дает возможность без ухудшения надежною реакции. взаимодействия кремния с сти МОП-транзистороввэрьироватьтолщислителем (т. е. концентрация окислителя ну поликремния резисторов и такимповерхности окисляемого кремния не ог образом изменять ТКС резисторов(см. табичивает окисление), а скорость окисле- . лицу), получая резисторы с ТКС, близким квыше скорости термической диффузиинулю, В прототипе подобная регулировкамеси (что имеет место при относительно . ТКС ограничена,кой температуре 850 - 950 С), происхо- Изобретение позволяет получать сильлокальное прокиспение границ зерен, .50 ноокисленные резисторы и спабоокисоряемое высокой концентрацией приме- ленные или неокисленные затворына границах. Кремний в объеме зерен, МОП-транзисторов и применятьтранэистоеющий меньший эффективный уровень ры с длиной канала3 мкмбеэ ухудшенияирования из-за сегрегации примеси нанадежности схемы и резисторы с улучшенницах, окисляется значительно медлен. 55 ными значениями ТКС, термовременнойстабильности и точностью согласования реПри замене квазиаморфного кремния зистороввделителях.аницзерен натуннельнотонкийслойдву- Ф о р м ул.а и э о б р е т е н и яси кремния за счет пассивации кислоро- . Способ изготовления МОП-интегральм.разорванных связеи кремния на ных схем с яояикремниевыми резисторе.Фми, включающий последовательное формирование на кремниевой подложке слоев изолирующего и затворного диэлектрика, поликристаллического кремния и нитрида кремния, формирование фотогравировкой поли кремниевых затворов, межсоединений, поликремниевых резисторов с контактными участками иабластей истоков, стоков МОП-транзисторов. отл ича ю щи й ся тем, что, с целью повышения надежности интегральных схем зв счет снижения температурного коэффициента сопротивления резисторов, перед фотогравировкой поли- кремниевых затворов в первом слое поли- кремния проводят фотогравировку этого слоя пбликремния с вытравливанием окон для формирования резисторов; окисляют первый слоЯ поликремния, осаждают второй слоЯ поликремния, проводят его фото- гравировку, формируя поликремниевые б резисторы, осаждают слоЯ нитрида кремния, проводят,фотогравировку слоя нитрида кремния с удалением его с поверхности резистивных участков второго слоя поликремния таким образом, чтобы контактные 10 участки поликремния резисторов осталисьпод слоем нитрида кремния, проводят ионное легирование резистивных областей второго слоя поликремния и формируют защитный слой двуокиСи кремния на верхней 18 и торцовых поверхностях резистивнцх участков поликремния.1609399 Составитель Л.СергеевРедеащр Г.Бельсае Твхред М,Моргентал Коррект евская НТ ССС.Гагарина, 10 роигво каэ 1956 ВНИЙПИ Тираж. Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям 113035. Москва. Ж, Раушская наб., 4/5 артельский комбинат "Патент". г. Ужго