专利名称：多晶硅电阻器结构及其制造方法、多晶硅电阻器的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种多晶硅电阻器结构及其制造方法、多晶硅电阻器。
背景技术：
在半导体芯片电路设计中，会大量的使用多晶硅电阻。一般电路设计人员多采用传统的N型或P型多晶电阻，但这些电阻在制造过程中都需要硅化物阻挡层(salicideblock layer, SAB)作为一个额外的掩膜以用于保护娃片表面,在其保护下,娃片不与其它Ti,Co之类的金属形成不期望的金属硅化物，即需要增加一道光刻步骤。具体地说，现有技术中的作为多晶硅电阻器的N型掺杂的多晶硅或者P型掺杂的多晶硅是通过在逻辑多晶硅 (本身是无掺杂的)上，进行N型离子注入(通常是高浓度的硼(B)离子注入)或P型离子注入(通常是高浓度的磷(P)离子注入)而形成，它们都需要硅化物阻止层作为光罩。然而，硅化物阻止层的引入增大了工艺的复杂性，并且增大了制造成本。在现有技术的改进方案中提出的存储多晶硅电阻不需要硅化物阻挡层，降低了制造成本。但是，该多晶硅电阻是η型电阻，温度系数较大；加之该多晶硅为掺杂浓度较高，因此电阻值较小，不利于降低电路面积。中国专利申请CN 102214560Α提出了一种利用存储多晶硅MPOL形成多晶硅电阻器的方案，但是存储多晶硅MPOL的最小宽度不能做得很小，由此限制了所制成的多晶硅电阻器的阻值大小，当需要较大阻值的多晶硅电阻器时，需要很长的存储多晶硅条来实现大电阻，因此不利于节省芯片面积。因此，希望能够提出一种能够在不使用硅化物阻挡层的情况下防止多晶硅电阻器表面形成金属硅化物由此增大存储多晶硅电阻率的简化的多晶硅电阻器结构制造方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够在不使用硅化物阻挡层的情况下防止多晶硅电阻器表面形成金属硅化物由此增大多晶硅电阻率的简化的多晶硅电阻器结构制造方法以及相应的多晶硅电阻器结构。为了实现上述技术目的，根据本发明的第一方面，提供了一种多晶硅电阻器结构制造方法，其包括第一多晶硅层图形形成步骤，包括沉积、光刻、蚀刻步骤，用于在衬底的隔离区上形成电阻器结构的第一多晶硅层；氮化硅层图形形成步骤，包括沉积、光刻、蚀刻步骤，用于在第一多晶硅层上沉积氮化硅层，并对氮化硅层进行刻蚀以在氮化硅层中形成第一凹陷部和第二凹陷部，并在第一凹陷部和第二凹陷部中填充隔离物，从而将氮化硅层分成三部分；第二多晶硅层图形形成步骤，包括沉积、光刻、蚀刻步骤；用于在氮化硅层上形成隔离物层以及第二多晶硅层图形，即形成电阻器结构的第二多晶硅层，其中隔离物层以及第二多晶硅层至少覆盖氮化硅层的中间部分，而不覆盖氮化硅层的两侧部分；氮化硅层刻蚀步骤，用于对氮化硅层进行刻蚀，从而去除氮化硅层的两侧部分；第三多晶硅层图形形成步骤，包括沉积、光刻、蚀刻步骤，用于在氮化硅层刻蚀步骤之后得到的结构上沉积隔离物和多晶硅，并对所沉积的隔离物和多晶硅进行光刻、刻蚀，从而在第二多晶硅层上用于电阻部分留下第一隔离物层和第三多晶硅层，所形成第三多晶硅层及第一隔离物的图形不完全覆盖第二多晶硅的两端；离子注入和金属硅化物形成步骤，用于以第三多晶硅层为掩膜，以便在第二多晶硅层的暴露的两端的表面形成金属硅化物，并且使第二多晶硅层的未暴露的部分的表面不形成金属硅化物，并且以第三多晶硅层、第二多晶硅层、氮化层为掩膜进行在第一多晶硅层的暴露的两端的表面形成金属硅化物，并且使第一多晶硅层的未暴露的部分的表面不形成金属硅化物；以及欧姆接触孔金属布线形成步骤，用于在第一多晶硅层的两端分别形成第一欧姆接触孔和第四欧姆接触孔，在第二多晶硅层的两端分别形成第二欧姆接触孔和第三欧姆接触孔；并且第一欧姆接触孔与第一金属布线连接作为最终的多晶硅电阻器结构的第一连接端，第二欧姆接触孔与第二金属布线连接作为最终的多晶硅电阻器结构的第二连接端，第三欧姆接触孔和第四欧姆接触孔通过第三金属布线连接。优选地，在形成自对准非挥发存储器的控制栅极的工艺步骤中在衬底隔离区位置执行第一多晶硅层图形形成步骤。 优选地，在第二多晶硅层图形形成步骤中，隔离物层以及第二多晶硅层部分覆盖填充有隔离物的第一凹陷部和第二凹陷部。优选地，在形成自对准非挥发存储器的周边电路MOS栅极多晶硅的工艺步骤中执行第三多晶硅层沉积、光刻及刻蚀步骤。优选地，在欧姆接触孔金属布线形成步骤中，在第一多晶硅第一多晶硅层两端曝露出来的形成金属硅化物的位置形成第一欧姆接触孔和第四欧姆接触孔，在第二多晶硅两端曝露出来的形成金属硅化物的位置形成第二欧姆接触孔第三欧姆接触孔；并且第一欧姆接触孔与第一金属布线连接作为最终的多晶硅电阻器结构的第一连接端，第二欧姆接触孔与第二金属布线连接作为最终的多晶硅电阻器结构的第二连接端，第三欧姆接触孔和第四欧姆接触孔通过第三金属布线连接。优选地，在形成自对准非挥发存储器的字线的工艺步骤中执行第二多晶硅层图形形成步骤。根据本发明的第二方面，本发明还提供一种通过根据第一方面所述的多晶硅电阻器结构制造方法制成的多晶硅电阻器结构。根据本发明的第三方面，本发明还提供一种通过将根据本发明的第二方面所述的多个上述多晶硅电阻器结构进行电连接串联而得到的多晶硅电阻器。本发明提供了一种能够在不使用硅化物阻挡层的情况下防止多晶硅电阻器表面形成金属硅化物由此增大多晶硅电阻率的简化的多晶硅电阻器结构制造方法以及相应的多晶硅电阻器结构。
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中图1示意性地示出了根据本发明实施例的多晶硅电阻器结构制造方法的第一多晶硅层图形形成步骤。
图2示意性地示出了根据本发明实施例的多晶硅电阻器结构制造方法的氮化硅层图形形成步骤。图3示意性地示出了根据本发明实施例的多晶硅电阻器结构制造方法的第二多晶硅层图形形成步骤。图4示意性地示出了根据本发明实施例的多晶硅电阻器结构制造方法的氮化硅层刻蚀步骤。图5示意性地示出了根据本发明实施例的多晶硅电阻器结构制造方法的第三多晶硅层图形形成步骤。
图6示意性地示出了根据本发明实施例的多晶硅电阻器结构制造方法的侧墙形成步骤。图7示意性地示出了根据本发明实施例的多晶硅电阻器结构制造方法的欧姆接触孔金属布线形成步骤。需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施例方式为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。图1至图7示意性地示出了根据本发明优选实施例的多晶硅电阻器结构制造方法。具体地说，如图所示，根据本发明优选实施例的多晶硅电阻器结构制造方法包括第一多晶硅层图形形成步骤，包括沉积、光刻、蚀刻步骤，用于在衬底I的隔离区上形成电阻器结构的第一多晶硅层2 ;例如，衬底I为硅衬底，第一多晶硅层2形成了多晶硅电阻器的主体，如图1所示；具体地说，第一多晶硅层2例如是自对准非挥发存储器的控制栅极层，由此可以在形成自对准非挥发存储器的控制栅极的工艺步骤中在衬底隔离区位置执行第一多晶硅层图形形成步骤；氮化硅层图形形成步骤，包括沉积、光刻、蚀刻步骤，用于在第一多晶硅层2上沉积氮化硅层3，并对氮化硅层3进行刻蚀以在氮化硅层3中形成第一凹陷部41和第二凹陷部42，并在第一凹陷部41和第二凹陷部42中填充隔离物(例如氧化硅)，从而将氮化硅层3分成三部分，如图2所不；第二多晶硅层图形形成步骤；包括沉积、光刻、蚀刻步骤，用于在氮化硅层3上形成隔离物层5以及第二多晶硅层6的图形(即形成电阻器结构的第二多晶硅层6)，其中隔离物层5以及第二多晶硅层6至少覆盖氮化硅层3的中间部分，而不覆盖氮化硅层3的两侧部分，并且优选地，隔离物层5以及第二多晶硅层6部分覆盖填充有隔离物的第一凹陷部41和第二凹陷部42，如图3所示；其中，例如，第二多晶硅层6作为保护多晶硅层，可以是自对准非挥发记忆体(存储器)生产过程中用到的多晶硅层。该多晶硅层需要是在氮化硅层3蚀刻后形成的并且有其自己的光罩定义其图形。
优选地，可以在形成自对准非挥发存储器的字线的工艺步骤中执行第二多晶硅层图形形成步骤。氮化硅层刻蚀步骤，用于对氮化硅层3进行刻蚀，从而去除氮化硅层3的两侧部分，如图4所示；第三多晶硅层图形形成步骤，包括沉积、光刻、蚀刻步骤，用于在氮化硅层刻蚀步骤之后得到的结构上沉积隔离物和多晶硅，并对所沉积的隔离物和多晶硅进行光刻、刻蚀，从而在第二多晶硅层6上针对电阻部分留下第一隔离物层7和第三多晶硅层8，所形成第三多晶硅层8及第一隔离物7的图形不完全覆盖第二多晶硅6的两端；第三多晶硅层8例如是自对准非挥发存储器的栅极多晶硅所在的层，即可以在形成自对准非挥发存储器的周边电路MOS栅极多晶硅的工艺步骤中执行第三多晶硅层沉积、光刻及刻蚀步骤；离子注入和金属硅化物形成步骤，用于以第三多晶硅层8为掩膜，以便在第二多晶硅层6的暴露的两端的表面形成金属硅化物，并且使第二多晶硅层6的未暴露的部分的 表面不形成金属硅化物，并且以第三多晶硅层8、第二多晶硅层6、氮化硅层3为掩膜进行在第一多晶娃层6的暴露的两端的表面形成金属娃化物，并且使第一多晶娃层6的未暴露的部分的表面不形成金属硅化物；侧墙形成步骤，用于在第一多晶硅侧墙81和第二多晶硅侧墙82的侧部形成第一隔离物侧墙91和第二隔离物侧墙92 ；欧姆接触孔金属布线形成步骤，用于在第一多晶硅层2两端曝露出来的形成金属硅化物的位置形成第一欧姆接触孔Vl和第四欧姆接触孔V4，在第二多晶硅6两端曝露出来的形成金属硅化物的位置形成第二欧姆接触孔V2第三欧姆接触孔V3 ;并且第一欧姆接触孔Vl与第一金属布线Ml连接作为最终的多晶硅电阻器结构的第一连接端，第二欧姆接触孔Vl与第二金属布线M2连接作为最终的多晶硅电阻器结构的第二连接端，第三欧姆接触孔V3和第四欧姆接触孔V3通过第三金属布线M3连接。例如，在第一多晶硅侧墙81外形成与第一多晶硅层2连通的第一欧姆接触孔VI，在第一隔离物层7和第三多晶硅层8与第一多晶硅侧墙81之间的空隙形成第二欧姆接触孔V2，在第一隔离物层7和第三多晶硅层8与第二多晶硅侧墙82的空隙形成第三欧姆接触孔V3，在第二多晶硅侧墙82外形成与第一多晶硅层2连通的第四欧姆接触孔V4(即，在第一多晶硅层2的两端分别形成第一欧姆接触孔Vl和第四欧姆接触孔V4，在第二多晶硅层6的两端分别形成第二欧姆接触孔V2和第三欧姆接触孔V3);并且第一欧姆接触孔Vl与第一金属布线Ml连接作为最终的多晶硅电阻器结构的第一连接端，第二欧姆接触孔V2与第二金属布线M2连接作为最终的多晶硅电阻器结构的第二连接端，第三欧姆接触孔V3和第四欧姆接触孔V4通过第三金属布线M3连接。由此,可以通过第三金属布线M3将第一多晶娃层2的一端和第二多晶娃层6的一端连接起来，也就是将作为电阻部分的第一多晶硅层2和作为电阻部分的第二多晶硅层6串联起来。在根据本发明第一实施例的多晶硅电阻器结构制造方法中，氮化硅层用于保护下面形成电阻的形成多晶硅电阻器的主体的第一多晶硅层不在蚀刻的过程中被清除，中间形成电阻的部分第一多晶娃层(即第一多晶娃层2的中间部分)上面的氮化娃层又被另外的第二多晶硅层保护，从而使下面的第一多晶硅层的中间部分最终不形成金属硅化物。而第一多晶硅层两端的小图形(第一多晶硅层的两侧部分)上方没有保护层，会在去除氮化硅层时清除，从而使下面的第一多晶硅层2的两侧部分形成金属硅化物。形成金属硅化物的第一多晶硅层的两侧部分则用来形成欧姆接触孔的位置。而且，第三多晶硅层起到了保护下面的第一多晶硅层和第二多晶硅层不形成金属硅化物的作用，由此也起到了与硅化物阻止层相同的功能；所以，本发明实施例有利地通过利用第三多晶硅层作为非硅化物结构的掩膜，避免了硅化物阻止层的使用；由此使得工艺变得简单，并且降低了工艺成本，缩短了制造周期。并且，上述步骤可整合在自对准非挥发存储器电路制造的各个步骤中，无需增加新的步骤。此外，与现有技术中利用字线多晶硅层形成多晶硅电阻器的方案相比，第一多晶硅层所构成的电阻部分与第二多晶硅层所构成的电阻部分通过暴露端的连接而串联，由此形成了最终的半导体电阻器，所以有效地在不增大器件或芯片面积的情况下增大了半导体电阻器的电阻值。由此，本发明实施例提供了一种能够在不使用硅化物阻挡层的情况下防止多晶硅电阻器表面形成金属硅化物由此增大多晶硅电阻率的简化的多晶硅电阻器结构制造方法以及相应的多晶硅电阻器结构。并且，根据本发明的另一优选实施例，还提供了一种根据本发明第一实施例的多晶硅电阻器结构制造方法制成的多晶硅电阻器结构。进一步地，如果需要形成较大的电阻，可以使用多个本电阻结构进行电连接串联。此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围 内。
权利要求
1.一种多晶硅电阻器结构制造方法，其特征在于包括第一多晶硅层图形形成步骤，包括沉积、光刻、蚀刻步骤，用于在衬底的隔离区上形成电阻器结构的第一多晶娃层；氮化硅层图形形成步骤，包括沉积、光刻、蚀刻步骤，用于在第一多晶硅层上沉积氮化硅层，并对氮化硅层进行刻蚀以在氮化硅层中形成第一凹陷部和第二凹陷部，并在第一凹陷部和第二凹陷部中填充隔离物，从而将氮化硅层分成三部分；第二多晶硅层图形形成步骤，包括沉积、光刻、蚀刻步骤；用于在氮化硅层上形成隔离物层以及第二多晶硅层图形，即形成电阻器结构的第二多晶硅层，其中隔离物层以及第二多晶硅层至少覆盖氮化硅层的中间部分，而不覆盖氮化硅层的两侧部分；氮化硅层刻蚀步骤，用于对氮化硅层进行刻蚀，从而去除氮化硅层的两侧部分；第三多晶硅层图形形成步骤，包括沉积、光刻、蚀刻步骤，用于在氮化硅层刻蚀步骤之后得到的结构上沉积隔离物和多晶硅，并对所沉积的隔离物和多晶硅进行光刻、刻蚀，从而在第二多晶硅层上用于电阻部分留下第一隔离物层和第三多晶硅层，所形成第三多晶硅层及第一隔离物的图形不完全覆盖第二多晶硅的两端；离子注入和金属硅化物形成步骤，用于以第三多晶硅层为掩膜，以便在第二多晶硅层的暴露的两端的表面形成金属硅化物，并且使第二多晶硅层的未暴露的部分的表面不形成金属硅化物，并且以第三多晶硅层、第二多晶硅层、氮化层为掩膜进行在第一多晶硅层的暴露的两端的表面形成金属娃化物，并且使第一多晶娃层的未暴露的部分的表面不形成金属硅化物；以及欧姆接触孔金属布线形成步骤，用于在第一多晶硅层的两端分别形成第一欧姆接触孔和第四欧姆接触孔，在第二多晶硅层的两端分别形成第二欧姆接触孔和第三欧姆接触孔；并且第一欧姆接触孔与第一金属布线连接作为最终的多晶硅电阻器结构的第一连接端，第二欧姆接触孔与第二金属布线连接作为最终的多晶硅电阻器结构的第二连接端， 第三欧姆接触孔和第四欧姆接触孔通过第三金属布线连接。
2.根据权利要求1所述的多晶硅电阻器结构制造方法，其特征在于，在形成自对准非挥发存储器的控制栅极的工艺步骤中在衬底隔离区位置执行第一多晶硅层图形形成步骤。
3.根据权利要求1或2所述的多晶硅电阻器结构制造方法，其特征在于，在第二多晶硅层图形形成步骤中，隔离物层以及第二多晶硅层部分覆盖填充有隔离物的第一凹陷部和第二凹陷部。
4.根据权利要求1或2所述的多晶硅电阻器结构制造方法，其特征在于，在形成自对准非挥发存储器的周边电路MOS栅极多晶硅的工艺步骤中执行第三多晶硅层沉积、光刻及刻蚀步骤。
5.根据权利要求1或2所述的多晶硅电阻器结构制造方法，其特征在于，在欧姆接触孔金属布线形成步骤中，在第一多晶硅第一多晶硅层两端曝露出来的形成金属硅化物的位置形成第一欧姆接触孔和第四欧姆接触孔，在第二多晶硅两端曝露出来的形成金属硅化物的位置形成第二欧姆接触孔第三欧姆接触孔；并且第一欧姆接触孔与第一金属布线连接作为最终的多晶硅电阻器结构的第一连接端，第二欧姆接触孔与第二金属布线连接作为最终的多晶硅电阻器结构的第二连接端，第三欧姆接触孔和第四欧姆接触孔通过第三金属布线连接。
6.根据权利要求1或2所述的多晶硅电阻器结构制造方法，其特征在于，在形成自对准非挥发存储器的字线的工艺步骤中执行第二多晶硅层图形形成步骤。
7.一种根据权利要求1至6之一所述的多晶硅电阻器结构制造方法制成的多晶硅电阻器结构。
8.—种通过将多个根据权利要求7所述的多晶硅电阻器结构进行电连接串联而得到的多晶硅电阻器。
全文摘要
一种多晶硅电阻器结构及其制造方法、多晶硅电阻器。多晶硅电阻器结构制造方法包括在衬底的隔离区上形成第一多晶硅层图形；在第一多晶硅层上形成氮化硅层图形，氮化硅层图形中包括第一凹陷部和第二凹陷部，并在第一凹陷部和第二凹陷部中填充隔离物；在氮化硅层上形成隔离物层以及第二多晶硅层图形；对氮化硅层进行刻蚀，被第二多晶硅层保护的其下方的氮化硅层得以保留，氮化硅层的两侧部分由于没有保护从而去除；在得到的结构上形成隔离物和多晶硅图形，从而在第二多晶硅层上留下第一隔离物层和第三多晶硅层图形；在第一多晶硅层的两端分别形成第一欧姆接触孔和第四欧姆接触孔，在第二多晶硅层的两端分别形成第二欧姆接触孔和第三欧姆接触孔。
文档编号H01L23/522GK103021816SQ20121057690
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者江红 申请人:上海宏力半导体制造有限公司