[发明专利]无掩模多层多晶硅电阻器

说明书

技术领域

【001】本发明整体上涉及半导体器件，更具体地涉及多晶硅电阻器及其加工制造工艺。

背景技术

【002】半导体器件的加工制造涉及到通过多种处理，工序和操作来获得制造的器件。这些操作包括但不限于：形成层或设层(layering)，掺杂，热处理和图案化等。

【003】形成层是用于在晶片表面添加选定厚度的若干层的操作。这些层可以是绝缘体、半导体、导体及类似材料，并且可以通过很多合适的方法进行生长或淀积(例如，化学气相淀积、溅射及类似方法)。

【004】掺杂是通过表面层中的空隙向晶片表面引入特定量掺杂剂的处理工艺。两种常用的掺杂技术是热扩散和离子注入。例如，掺杂常被用于生成晶体管中的有源区。

【005】热处理是对晶片进行加热和冷却以达到特定效果的操作。通常此过程不添加额外的材料，尽管污染物和水蒸气可能从晶片表面蒸发出去。常见的热处理方法被称为“退火”。退火一般被用于修复由离子注入带来的对晶体结构的破坏。

【006】图案化是利用一系列步骤去除所添加表面层的选定部分的操作。这一系列步骤包括首先在半导体器件上形成抗蚀剂(resist)层或光刻胶层。然后，在将抗蚀剂掩模或刻线与半导体器件对准。接下来，通过抗蚀剂掩模，对抗蚀剂层进行曝光或辐照，以此选择稍后被去除以暴露出器件的下层部分的部分抗蚀剂层。接下来，对器件暴露出的部分执行诸如离子注入、离子扩散、淀积、刻蚀以及类似的加工处理。

【007】半导体器件一般包括晶体管器件，如MOS和CMOS器件，以及电阻器等。很多晶体管器件都有利用多晶硅材料形成的栅电极。类似地，很多电阻器也由多晶硅材料形成，并因此被称为多晶硅电阻器。用特定类型和数量的掺杂剂对多晶硅栅电极进行掺杂以获得预期的晶体管特性。用特定类型和数量的掺杂剂对多晶硅电阻器进行掺杂以获得选定的接触电阻和全电阻。但是，多晶硅栅电极所使用的掺杂剂类型和数量一般与多晶硅电阻器所使用的掺杂剂类型和数量不同。此外，半导体器件上的多晶硅电阻器可以设计成具有不同的接触电阻和全电阻，因此需要不同的掺杂剂类型和/或掺杂剂浓度。然而，获得这些不同的掺杂剂类型和/或数量需要离散或分立的掺杂处理，包括离子注入和扩散，这往往需要单独的掩模和图案化操作。因此，往往使用相当多的额外处理步骤来完全形成多晶硅栅和多晶硅电阻器，因为每一个器件都要用到不同的掺杂剂类型和/或数量。

发明内容

【008】本发明通过在单一掩模、单一掺杂操作中形成具有不同表面电阻值的多晶硅电阻器来简化(facilitate)半导体加工工艺。本发明使用选择性地暴露部分多晶硅电阻器结构的掩模，以此控制掺杂剂浓度，而不是利用离散的离子掺杂工艺来实现不同的浓度。

【009】根据本发明的一个方面，在氧化层或氧化物层上形成多晶硅层。多晶硅层被图案化留下多晶硅电阻器。形成仅暴露出此多晶硅电阻器一部分的多晶硅抗蚀剂掩模。接下来，利用合适的掺杂剂(例如，n型掺杂剂)来进行掺杂处理工艺，如离子注入。然后通过热处理工艺激活注入的掺杂剂，并使掺杂剂在多晶硅电阻器中扩散。多晶硅具有相对较高的扩散能力，可以使初始浓度不同的注入离子在进行热处理工艺后更加均匀地分散到整个多晶硅电阻器中。本发明的其它方面也已公开。

附图说明

【010】图1是图解说明根据本发明一方面的形成多晶硅电阻器的方法的流程图。

【011】图2是图解说明根据本发明一方面的制造低电阻温度系数的多晶硅电阻器的方法的流程图。

【012】图3A描述了在根据本发明一方面进行的图案化处理过程中形成多晶硅层306后的多晶硅电阻器件。

【013】图3B图解说明了根据本发明一方面进行的离子注入过程中的多晶硅电阻器件。

【014】图3C图解说明了根据本发明一方面形成若干触点或接触件316后的多晶硅电阻器件。

【015】图4是根据本发明一方面形成的多晶硅电阻器掩模的平面图。

【016】图5是图解说明根据本发明一方面的制造具有多晶硅电阻器的CMOS器件的方法的流程图。

【017】图6A-6K是图解说明根据本发明利用图5所示的方法形成的晶体管器件的多个片断横截面图。

具体实施方式

【018】和其它电路元件一样在同一晶片/器件上形成多晶硅电阻器是困难的。原因之一是多晶硅层的厚度一般决定于其它器件所需的特性。例如，淀积的多晶硅也被用来形成有源元件的栅极和/或发射极以及电容器极板。这可能需要厚度大于一定值，例如200纳米。