JPS58219759A - 多結晶シリコン抵抗の製造方法 - Google Patents

多結晶シリコン抵抗の製造方法

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JPS58219759A
JPS58219759A JP10135082A JP10135082A JPS58219759A JP S58219759 A JPS58219759 A JP S58219759A JP 10135082 A JP10135082 A JP 10135082A JP 10135082 A JP10135082 A JP 10135082A JP S58219759 A JPS58219759 A JP S58219759A
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
oxide film
resistor
layer
film
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JP10135082A
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English (en)
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Shinichirou Nizeki
二関 真一郎
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0688Integrated circuits having a three-dimensional layout

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は多結晶シリコン抵抗の製造方法に関するもの
である。
従来、半導体集積回路装置の抵抗は半導体基板中に不純
物を拡散させて形成する拡散抵抗が用いられてきたが、
拡散抵抗は寄生容量が大きく、また素子面積が大きい欠
点がちシ、半導体集積回路装置の高速化、高集積化に適
さなかった。
そこで、寄生容量が小さく、また素子面積が小さく、酸
化膜上に形成できる多結晶シリコン抵抗が使用されつつ
ある・。
従来の多結晶シリコン抵抗の製造方法について説明する
。まず、シリコン基板上に形成された酸化膜上に多結晶
シリコン層を形成し、これの表面に薄いシリコン酸化膜
を形成し、さらにシリコン窒化膜を生成する。次に、写
真蝕刻法で抵抗形成部に残したシリコン窒化膜と薄いシ
リコン酸化膜をマスクとして選択酸化を行なって、抵抗
形成部以外の多結晶シリコン層を酸化シリコンに変換す
る。その後、残されたシリコン窒化膜と薄いシリコン酸
化膜を除去し、抵抗形成部の多結晶シリコン層を表面に
露出させて不純物を打込み、N、雰囲気中で熱処理を施
す。さらにその後、コンタクトホールを開孔し、金属配
線を施して多結晶シリコン抵抗を完成する。
前述の製造方法で形成し次長結晶シリコン抵抗の層抵抗
(ρi)と不純物打込量(ドーズ量)との関係を多結晶
シリコンの膜厚をパラメータとして第1図に示す。
例えば多結晶シリコン層を4000大の厚さに生成させ
、200Q/CIのシート抵抗を得るには7.3X 1
0” (atomsA)のB1を不純物として打込み、
1000℃で20分間のウェットN1雰囲気でアニール
することが必要である(第1図の曲線(a)参照)。
ところで、多結晶シリコンは、一般に減圧CVD(Ch
emical vapor deposition )
法で生成されるが、真空度、ガス流量の変動によって、
目標の膜厚が±10%程度変動することがしばしば起こ
る。
そこで、例えばB+の打込lとアニール条件を前記と同
じにし、多結晶シリコンの膜厚が約3000λになると
、シート抵抗が約420410となシ(第1図の曲線(
b)参照)、同様に多結晶シリコンの膜厚が約5ooo
iになると、シート抵抗が約120晒となシ(第1図の
曲m (c)参照)、いずれも目標のシート抵抗200
晒から大きくずれてしまう。そして、シート抵抗を一定
にするには、多結晶シリコンの膜厚に応゛じてB+の打
込量を変えればよいが、この場合には全ウェハの多結晶
シリコンの膜厚を測定することが必要であり、またウェ
ハごとにBの打込量を変えることは生産性が悪く、これ
を生産ラインで行なうのは現実的ではない。
ま之、第1図から明らかなように、シート抵抗I KQ
/c以下の低抵抗領域では、シート抵抗の膜厚依存性が
大きく、多結晶シリコンの膜厚が目標値から少しでもず
れると抵抗値が大きく変動する。
さらに、100VO以下のシート抵抗を得るには第1図
から明らかなように、多結晶シリコンの膜厚がs o 
o oAの場合にB+の打込量は1016(atoms
/−)以上、4000Åの場合に2 X 1016(a
t(rrls/i)以上、3000人の場合に5 X 
10−” (atoms/i)以上必要であるが、イオ
ン注入装置の性能上、前記のような高濃度のB+の打込
みが困難であるという問題がある。
この発明は、半導体基板上の抵抗形成部に設けられた多
結晶シリコン層の表面に熱成長シリコン酸化膜を形成し
、この熱成長シリコン酸化膜を介して抵抗形成部の多結
晶シリコン層内に不純物のイオン注入を行なうことにょ
シ、前述した従来の問題を解決して、シート抵抗が多結
晶シリコンの膜厚に依存することが少なく、精度のよい
多結晶シリコン抵抗が再現性よく得られ、さらに多結晶
シリコンの膜厚が薄くても低抵抗のものが容易に得られ
る多結晶シリコン抵抗の製造方法を提供することを目的
としている。
以下、この発明の一実施例による多結晶シリコン抵抗の
製造方法につき第2図(A)〜(G)を参照して説明す
る。
まず、第2図(A)に示すように、シリコン基板lを熱
酸化して表面を1μm程度シリコン酸化膜2に変換し、
この酸化膜2上に多結晶シリコン層3を減圧CVD法で
400o大生成させる。次に、多結晶シリコン層3を熱
酸化して約1500大の薄いパッド用のシリコン酸化膜
(slo、膜)4を形成し、その後、減圧CVD法によ
ってシリコン窒化膜(81、N、膜)5を約2000λ
生成する。次に写真蝕刻法によって、シリコン酸化膜4
とシリコン窒化膜5を抵抗形成部にだけ′残して、その
他の部分は除去し、第2図(A)の状態にする。次に、
第2図(B)に示すように、残されたシリコン酸化膜4
とシリコン窒化M5にマスクとして選択酸化し、抵抗形
成部以外の多結晶シリコン層3をその酸化膜(Sin。
M)6に変換する。この場合に、シリコン酸化膜4は、
多結晶シリコン層3とシリコン窒化膜5の熱膨張係数の
差にょル、シリコン窒化膜にクラックが生じるのを防止
する。なお、前記選択酸化に高圧醸化を用いてもよい。
次に、抵抗形成部に残された多結晶シリコン層3上のシ
リコン窒化M5とシリコン酸化膜4とを除去し、第2図
(C)に示すように多結晶シリコン層3を表面に露出さ
せる。
すなわち、選択酸化によってシリコン窒化M5上に形成
された薄いシリコン酸化膜(810,膜)を緩衝HFに
約1分間食面ディップして除去し、その後シリコン窒化
膜5を熱リン酸で除去し、さらにその後、シリコン酸化
膜4を緩衝HFで除去する。
なお、以上の各工程は、前述した従来の方法と同様であ
る。    ゛ 次に、第2図(D)に示fj5K、1000℃の!化性
雰囲気で、抵抗形成部に残された多結晶シリコン層3の
表面にシリコン酸化膜7を約2000人の厚さに熱成長
させる。その後、第2図(E)に示すように、B+(ボ
ロン〕のような不純物を、熱成長シリコン酸化膜7全通
して、加速電圧80 KeVで多結晶シリコン層3中に
10” (atoms/ce()打込み、900〜10
00℃のウェッ) Nff1のような非醗化性雰囲気中
で7ニールする。次に、第2図(F)に示すように、コ
ンタクトホール8を従来公知の写真蝕刻法で熱成長シリ
コン酸化膜7に開孔する。
最後にAt系金Mをスパッタまたは、蒸着して、不純物
が注入された多結晶シリコン層3とコンタクトホール8
部を介して導通する金属配線9を形成し、第2図(G)
に示す多結晶シリコン抵抗を完成させる。
前述した実施例の製造方法に基いて試作した多結晶シリ
コン抵抗の層抵抗(ρSつと不純物打込量との関係を多
結晶シリコン層の膜厚が3000大。
4000^、5000Å(曲線d、e、f)の場合につ
いて第3図に示す。前述した従来の場合と同様に多結晶
シリコンの膜厚4000λで200晒のシート抵抗を目
標にすると膜厚が、3000Åの場合に220晒、50
00大の場合に200≠となシ、多結晶シリコンの膜厚
依存性が非常に小さくなる。
したがって、この実施例による多結晶シリコン抵抗の製
造方法は5次のような効果がある。
(1)抵抗を構成する多結晶シリコンの膜厚が目標から
多少ずれてもシート抵抗の変動が小さいので、多結晶シ
リコン層の形成に得られる膜厚が多少ばらばらになる減
圧CVD装置を使用できる。
(11)多結晶シリコンの膜厚依存性が小さいので、目
標に高精度に合致する抵抗を再現性よく形成できる。
01D  多結晶シリコンの膜厚が薄くても、低抵抗の
ものを容易に形成できる。
(ψ コンタクトホールを開孔する熱成長シリコン酸化
膜は不純物の打込前に形成したものを利用でき、このた
めCVD法などでシリコン酸化膜を生成させる余分な工
程が増加しない。
(V)  熱成長シリコン酸化膜にコンタクトホールを
開孔するので、ホトリングラフィによシ寸法精度がよい
開孔ができる。
付)抵抗を構成する多結晶シリコン層上の熱成長シリコ
ン基板膜が約2000^と厚いので、この酸化膜上に1
層目配線が通っても、多結晶シリコン層−酸化膜−1層
目配線で形成される寄生容量が小さく、高速動作が可能
である。
(viD  抵抗形成部の多結晶シリコンの膜厚を薄く
できるので、選択酸化後の段差を小さくでき。
金属配線の段切れが起DK<くなる。
なお、前述した実施例は、金属配線が1層の場合である
が、この発明は、2層、3層配線の半導体集積回路装置
にも適用できる。
以上説明したように、この発明による多結晶シリコン抵
抗の製造方法は、半導体集積回路装置の高集積化、高速
化に適した多結晶シリコン抵抗が、多結晶シリコンの膜
厚に依存することが少なく得られるので、高精度で再現
性よく得られ、また低抵抗のものを薄い膜厚の多結晶シ
リコンで容易に得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の製造方法で得た多結晶シリコン抵抗の多
結晶シリコン膜厚をパラメータとした不純物ドーズ量と
シート抵抗との関係を示す図、第2図はこの発明の一実
施例による多結晶シリコン抵抗の製造方法と工程J[に
示す断面図、第3図はこの発明の一実施例の製造方法で
得た多結晶シリコン抵抗の多結晶シリコン膜厚をパラメ
ータとした不純物ドーズ量とシート抵抗との関係を示す
図である。 1・・・シリコン基板(半導体基板)、2・・・シリコ
ン酸化膜、3・・・多結晶シリコン層、4・・・シリコ
ン酸化膜、5・・・シリコン窒化膜、6・・・多結晶シ
リコンの酸化膜、7・・・抵抗形成部の熱成長シリコン
酸化膜、8・・・コンタクトホール、9・・°金属配線
。 f 1 図 ドース” t  (atoms/cm2)第2図 1 牙31!1 ド−ス“z  (Cm2 ) 手続補正書 昭和58年5月20日 特許庁長官若杉和夫 殿 1、事件の表示 昭和57年 特許  願第 101350  号2、発
明の名称 多結晶シリコン抵抗の製造方法 3、補正をする者 事件との関係     特 許 出願人(029)沖電
気工業株式会社 4、代理人 5、補正命令の日付  昭和  年  月  日(自発
)6、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 7、補正の内容 別紙の通り 7、 補正の内容 1)明細書2頁19行r N2雰囲」ヲ「ウェットN2
雰囲」と訂正する。 2)同4頁17行r5X10  Jを「5×10 」と
訂正する。 3)同5頁19行[1500XJを「500人」と訂正
する。 4)同7頁11行「ウェット」全削除する。 5)同8頁3行1d、e、f Jtre、d、fJと訂
正する。 6)四8頁15行「ばらばらになる」ヲ「変動する」と
訂正する。 287

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上に酸化膜を形成しこの酸化膜上に多
    結晶シリコン層を形成する工程と、この多結晶シリコン
    層を抵抗形成部に残して選択酸化する工程と、残された
    抵抗形成部の多結晶シリコン層表面に熱成長シリコン酸
    化膜を形成する工程と、この熱成長シリコン酸化膜を介
    して抵抗形成部の多結晶シリコン層内に不純物をイオン
    注入する工程と、前工程で得られた構造体を非酸化性雰
    囲気中で熱処理する工程とを含むことを特徴とする多結
    晶シリコン抵抗の製造方法。
  2. (2)熱成長シリコン酸化膜の厚さが約2000^であ
    シ、非酸化性雰囲気がN、である特許請求の範囲第1項
    記載の多結晶シリコン抵抗の製造方法。
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