專利名稱：半導(dǎo)體電阻元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在半導(dǎo)體基底上直接制作電阻元件的技術(shù)，特別是涉及一種半導(dǎo)體電阻元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前，所說(shuō)的多晶硅(Polysilicon)，就是一種由多種不同結(jié)晶方向的小單晶硅晶粒所組成的純硅物質(zhì)，其中多晶硅內(nèi)的每個(gè)單晶晶粒之間由晶粒界面(Grain Boundary)所隔開(kāi)。且因晶粒界面內(nèi)含有各種的線缺陷及點(diǎn)缺陷，這使得摻質(zhì)原子經(jīng)過(guò)這些晶粒界面而進(jìn)行的擴(kuò)散能力將比經(jīng)由晶粒內(nèi)部的還要快。
基于上述的因素，可以對(duì)多晶硅進(jìn)行摻雜，以改變其電性并獲得符合制程條件的多晶硅材質(zhì)；換言之，固態(tài)電子元件的制作，通常通過(guò)摻雜不同性質(zhì)和濃度的摻質(zhì)，來(lái)調(diào)整多晶硅材料的特性，再利用電性的變化特性，來(lái)設(shè)計(jì)出具有不同功能性的電子元件。因此，利用多晶硅本身具有很高的電阻率，可以作為IC設(shè)計(jì)上所需要的電阻元件。
當(dāng)多晶硅作為電阻元件時(shí)，如圖1和圖2所示，其多晶硅層10兩端可形成具有接觸墊(contact)14的自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物(salicide)12，用于與外部導(dǎo)線連接。由于電阻元件本身必須為非金屬硅化物(non-salicide)，所以在多晶硅層10表面上覆蓋有一阻障氧化層(block oxide)16，以防止形成金屬硅化物12。然而當(dāng)電阻元件為高電阻系數(shù)時(shí)，如大于1KΩ/m，金屬硅化物12與阻障氧化層16之間會(huì)產(chǎn)生一界面電阻(interface resistance)，此界面電阻值會(huì)受到電壓或溫度變化，造成電阻值不穩(wěn)定。如圖3所示，其為P型高電阻的電阻元件受電壓的影響，使得其電阻值變得相當(dāng)不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種半導(dǎo)體電阻元件及其制造方法，以克服現(xiàn)有電阻元件受到電壓及溫度變化會(huì)造成電阻值不穩(wěn)定的缺陷。
本發(fā)明的提供一種半導(dǎo)體電阻元件構(gòu)造，其在一半導(dǎo)體基底上形成一多晶硅層；在多晶硅層的二側(cè)設(shè)有二自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物，且此二自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物之間的多晶硅層表面具有一阻障氧化層，并在該二自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物下方的多晶硅層內(nèi)利用離子注入法形成高濃度的離子摻雜區(qū)域；另有一利用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法所形成的氧化層覆蓋于阻障氧化層與金屬硅化物的表面，僅露出部份該金屬硅化物以作為接觸墊之用。
本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體電阻元件的制造方法，首先，在一半導(dǎo)體基底上形成一多晶硅層，其上再形成一圖案化阻障氧化層；以此阻障氧化層為光刻，對(duì)半導(dǎo)體基底進(jìn)行一高濃度離子摻雜，以便于阻障氧化層兩側(cè)的多晶硅層內(nèi)各形成一離子摻雜區(qū)域；再以此阻障氧化層為光刻，進(jìn)行自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物制程，在阻障氧化層兩端的多晶硅層表面各形成一層金屬硅化物；最后在沉積一氧化層覆蓋在阻障氧化層與金屬硅化物的表面，并露出部份該金屬硅化物以作為接觸墊。
本發(fā)明可在電阻元件的兩端形成一高濃度的離子摻雜區(qū)域，使電阻元件兩端的多晶硅具有較低的電阻系數(shù)，以大大降低金屬硅化物與阻障氧化層之間的界面電阻，使電阻元件受電壓與溫度的變化可大為減少，從而有效解決現(xiàn)有電阻元件受到電壓及溫度變化會(huì)造成電阻值不穩(wěn)定的缺陷。
下面結(jié)合附圖及較佳的具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡明。


圖1為現(xiàn)有的電阻元件的構(gòu)造剖視圖。
圖2為現(xiàn)有的電阻元件的構(gòu)造俯視圖。
圖3為現(xiàn)有的電阻元件受電壓變化影響的示意圖。
圖4為本發(fā)明的電阻元件的構(gòu)造剖視圖。
圖5為本發(fā)明的電阻元件的構(gòu)造俯視圖。
圖6到圖9分別為本發(fā)明制作電阻元件的各步驟構(gòu)造剖視圖。
圖10為本發(fā)明的電阻元件受電壓變化影響的示意圖。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明10多晶硅層 12自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物14接觸墊16阻障氧化層20半導(dǎo)體基底22多晶硅層24自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物26阻障氧化層28離子摻雜區(qū)域 30氧化層32接觸墊34金屬層具體實(shí)施方式
本發(fā)明提出一種半導(dǎo)體電阻元件及其制造方法，其是在電阻元件的兩端形成自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物之前，先進(jìn)行一高濃度的離子注入，以降低金屬硅化物與阻障氧化層之間的界面電阻(interface resistance)。
如圖4及圖5所示，在一半導(dǎo)體基底20上形成一多晶硅層22；在多晶硅層22的二側(cè)設(shè)有二自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物(salicide)24，且在這二自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物24之間的多晶硅層22表面上具有一阻障氧化層(block oxide)26，其中在該二自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物24下方的多晶硅層22內(nèi)利用離子注入方法進(jìn)行高濃度的離子摻雜，其摻雜濃度需大于1015/平方公分，以分別形成二高濃度的離子摻雜區(qū)域28；另有一利用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法所形成的氧化層30，其覆蓋于阻障氧化層26與該二金屬硅化物24的表面，僅露出部份該金屬硅化物24以作為接觸墊(contact)32之用。
其中，在進(jìn)行高濃度的離子注入時(shí)，上述的電阻元件若為N型電阻，則離子摻雜區(qū)域28注入高濃度的N型摻質(zhì)；反之，若電阻元件為P型電阻，則該離子摻雜區(qū)域28注入高濃度的P型摻質(zhì)，且摻雜濃度需大于1015/平方公分方能達(dá)到效果。
圖6到圖9分別為本發(fā)明的較佳實(shí)施例利用自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物制程制作多晶硅電阻元件的各步驟構(gòu)造剖視圖；如圖所示，本發(fā)明的制造方法系包括有下列步驟。
請(qǐng)參閱圖6所示，首先，在一半導(dǎo)體基底20上先形成一多晶硅層22，而后再利用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法配合微影蝕刻制程，在多晶硅層22表面形成一作為自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物阻障的圖案化阻障氧化層26，其厚度介于200埃()至2000埃之間，此圖案化阻障氧化層26可避免在后續(xù)的自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物的形成過(guò)程中產(chǎn)生金屬硅化物。
再以圖案化阻障氧化層26為光刻(Mask)，對(duì)半導(dǎo)體基底20進(jìn)行一高濃度的離子注入，如圖7所示，以便在阻障氧化層26兩側(cè)的多晶硅層22內(nèi)摻雜形成N型或P型的高濃度離子摻雜區(qū)域28；隨后進(jìn)行一快速熱回火處理。隨后即可進(jìn)行自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物制程。
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D8所示，在多晶硅層22與圖案化阻障氧化層26表面先濺鍍形成一金屬層34；再進(jìn)行第一次高溫快速加熱(RTA)制程，使金屬層34與露出的多晶硅層22表面相接觸的部份產(chǎn)生硅化反應(yīng)而自行對(duì)準(zhǔn)形成金屬硅化物24；而未參與反應(yīng)或反應(yīng)后剩余的金屬層34將以濕蝕刻的方式選擇性地加以去除；并進(jìn)行第二次高溫快速加熱制程，如此即可在半導(dǎo)體基底20上形成如圖9所示的穩(wěn)定的自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物24結(jié)構(gòu)。
最后，如圖9所示，利用化學(xué)氣相沉積方法在半導(dǎo)體基底20上沉積一氧化層30，使其覆蓋在該阻障氧化層26與金屬硅化物24的表面，僅露出部份該金屬硅化物24以作為接觸墊32之用，此接觸墊32用以與外部導(dǎo)線形成電性連接。
其中，上述的金屬層的材質(zhì)可為鈷、鈦、鎳、鈀或鉑等金屬，并使其相對(duì)形成鈷金屬硅化物、鈦金屬硅化物、鎳金屬硅化物、鈀金屬硅化物或鉑金屬硅化物等金屬硅化物。
本發(fā)明在電阻元件的兩端形成自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物步驟之前，先摻雜形成一高濃度的離子摻雜區(qū)域，使電阻元件兩端的多晶硅層具有較低的電阻系數(shù)，以大大降低金屬硅化物與阻障氧化層之間的界面電阻，使電阻元件受電壓與溫度的變化可大為減少，如圖10所示，其受電壓變化的影響系變得較為穩(wěn)定，以有效解決現(xiàn)有電阻元件受到電壓及溫度變化會(huì)造成電阻值不穩(wěn)定的缺陷。
以上所述的實(shí)施例僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，本發(fā)明的范圍并不僅局限于本具體實(shí)施例，即凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的等同變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體電阻元件，其特征在于，其結(jié)構(gòu)包括一半導(dǎo)體基底，其上可形成有一多晶硅層；二金屬硅化物，其形成于所述多晶硅層的兩側(cè)表面；一阻障氧化層，位于所述二金屬硅化物之間的多晶硅層表面；二高濃度的離子摻雜區(qū)域，其形成于所述二金屬硅化物下方的所述多晶硅層內(nèi)；以及一氧化層，覆蓋于所述阻障氧化層與所述二金屬硅化物的表面，僅露出部份所述金屬硅化物以作為接觸墊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電阻元件，其特征在于，所述電阻元件為N型電阻，則所述離子摻雜區(qū)域注入高濃度的N型摻質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電阻元件，其特征在于，所述電阻元件為P型電阻，則所述離子摻雜區(qū)域注入高濃度的P型摻質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電阻元件，其特征在于，所述離子摻雜區(qū)域的摻雜濃度大于1015/平方公分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電阻元件，其特征在于，所述金屬硅化物為自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電阻元件，其特征在于，所述金屬硅化物的材質(zhì)為選自鈷金屬硅化物、鈦金屬硅化物、鎳金屬硅化物、鈀金屬硅化物及鉑金屬硅化物所組成的群組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電阻元件，其特征在于，所述氧化層是利用化學(xué)氣相沉積方法形成的。
8.一種半導(dǎo)體電阻元件的制造方法，其特征在于，包括下列步驟在一半導(dǎo)體基底上形成有一多晶硅層；在所述多晶硅層表面形成一圖案化阻障氧化層；以所述阻障氧化層為光刻，進(jìn)行一高濃度離子摻雜，在所述阻障氧化層兩側(cè)的多晶硅層內(nèi)各形成一離子摻雜區(qū)域；再以所述阻障氧化層為光刻，在所述阻障氧化層兩端的多晶硅層表面各形成一層金屬硅化物；以及在所述半導(dǎo)體基底上沉積一氧化層，使其覆蓋于所述阻障氧化層與所述二金屬硅化物的表面，僅露出部份所述金屬硅化物以作為接觸墊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體電阻元件的制造方法，其特征在于，所述電阻元件為N型電阻，則所述離子摻雜區(qū)域注入高濃度的N型摻質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體電阻元件的制造方法，其特征在于，所述電阻元件為P型電阻，則所述離子摻雜區(qū)域注入高濃度之P型摻質(zhì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體電阻元件的制造方法，其特征在于，所述離子摻雜區(qū)域的摻雜濃度大于1015/平方公分。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體電阻元件的制造方法，其特征在于，所述金屬硅化物為自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體電阻元件的制造方法，其特征在于，所述形成所述自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物的步驟包括在所述半導(dǎo)體基底上形成一金屬層；進(jìn)行高溫加熱處理，使所述金屬層與所述多晶硅層表面相接觸的部份產(chǎn)生硅化反應(yīng)，而自行對(duì)準(zhǔn)形成金屬硅化物；及去除未反應(yīng)成金屬硅化物的所述金屬層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體電阻元件的制造方法，其特征在于，所述進(jìn)行所述高溫加熱處理是采用快速加熱制程完成的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體電阻元件的制造方法，其特征在于，所述去除未反應(yīng)所述金屬層的步驟是利用濕蝕刻的方式選擇性地去除的。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體電阻元件的制造方法，其特征在于，所述形成所述自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物的步驟后，還可進(jìn)行一快速加熱制程，以產(chǎn)生穩(wěn)定的所述金屬硅化物。
17.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體電阻元件的制造方法，其特征在于，所述所述金屬硅化物的材質(zhì)為選自鈷金屬硅化物、鈦金屬硅化物、鎳金屬硅化物、鈀金屬硅化物及鉑金屬硅化物所組成的群組。
18.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體電阻元件的制造方法，其特征在于，所述所述氧化層是利用化學(xué)氣相沉積方法形成的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體電阻元件及其制造方法。當(dāng)多晶硅作為電阻元件時(shí)，其兩側(cè)形成金屬硅化物具有接觸墊用于與外部導(dǎo)線連接。然而如電阻元件為高電阻系數(shù)時(shí)，金屬硅化物與其阻障氧化層之間會(huì)產(chǎn)生界面電阻，其會(huì)因電壓及溫度變化，造成電阻值不穩(wěn)定。本發(fā)明則提供將一高濃度的離子注入于多晶硅電阻元件的兩端，且此高濃度離子注入步驟是在金屬硅化物形成之前進(jìn)行的；這樣電阻元件的兩側(cè)在金屬硅化物下方的多晶硅的電阻系數(shù)較低，以大大降低此界面電阻，使電阻元件受電壓和溫度的變化可大為減小。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1610015SQ20031010812
公開(kāi)日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2003年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月24日
發(fā)明者高榮正 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司