专利名称：多晶硅－绝缘层－多晶硅电容和高阻多晶硅器件及制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于模拟或射频集成电路的多晶硅-绝缘层-多晶硅电容和高阻多晶硅器件。本发明还涉及该器件的制作方法。
背景技术：
目前多晶硅-绝缘层-多晶硅(PIP)电容和高阻多晶硅(HRPoly)是模拟或射频集成电路中经常同时使用的元件。这两种元件的常规制作方法较为繁琐，采用三层多晶硅分别用来作PIP的上、下极板和高阻多晶硅，同时需要四次光刻和三次离子注入来进行PIP和HRPoly的刻蚀与掺杂。由于该结构复杂，而且工艺步骤多，不仅造成工艺成本过高，还对成品率的提高带来负面影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种多晶硅-绝缘层-多晶硅电容和高阻多晶硅器件，它结构简单，成本低，工艺稳定性好，有益提高产品的成品率。本发明还要提供一种该器件的制作方法。
为解决上述技术问题，本发明多晶硅-绝缘层-多晶硅电容和高阻多晶硅器件，在硅衬底上至少包含浅沟道隔离槽(STI)和晶体管栅氧化层，在晶体管栅氧化层上的第一层多晶硅分别形成晶体管多晶硅栅、PIP下极板、高阻多晶硅，在PIP下极板上形成PIP介质层(即绝缘层)和PIP上极板。
本发明多晶硅-绝缘层-多晶硅电容和高阻多晶硅器件的制作方法包括如下步骤1、首先，在栅氧化层以后，淀积第一层多晶硅层，利用一次光刻完成对所有器件栅、PIP的下极板以及HRPoly以外区域的多晶硅刻蚀；2、利用PIP的下极板和HRPoly共用的光刻板进行一次光刻，然后对两者同时作N型离子注入；3、淀积PIP介质层和上极板；4、对整片进行N型离子注入，完成对PIP上极板的掺杂；5、利用PIP上极板的光刻板进行一次光刻，完成PIP的制作；6、进行栅侧墙的淀积与刻蚀；7、最后，利用PMOS器件的源漏极(SD)和HRPoly共用的光刻板进行光刻，然后对二者同时作P型离子注入，至此，HRPoly的高阻值通过N型和P型的中和掺杂而形成。
本发明把PIP的下极板和HRPoly设计在同一层多晶硅薄膜上，只采用两层多晶硅层，PIP和HRPoly的结构比较简单，除了节约制作成本外，还增加了工艺的稳定性，对产品的成品率的提高有益。而且，PIP和HRPoly两者采用同样的离子注入，然后巧妙地利用P型晶体管的源漏注入对HRPoly进行反型掺杂，以获得所要的高阻值。本发明有效地简化了器件结构，并节约一次光刻和一次离子注入，还省去一块光刻板的费用。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明多晶硅-绝缘层-多晶硅电容和高阻多晶硅器件结构示意图；图2～图10是图1所示结构的具体制作流程示意图。
具体实施例方式
如图1所示，在本发明多晶硅-绝缘层-多晶硅电容和高阻多晶硅器件中，晶体管多晶硅栅、PIP电容下极板和高阻多晶硅都是在第一层多晶硅上完成，只有PIP电容的上极板是单独的第二层多晶硅。因此全部结构只有两层多晶硅，比常规结构减少了一层，而且节约一次光刻。
本发明多晶硅-绝缘层-多晶硅电容和高阻多晶硅器件的制作方法如图2～图10所示。它包括如下步骤1、首先，在栅氧化层以后淀积多晶硅，并作多晶硅的光刻与刻蚀，形成晶体管栅、PIP下极板和高阻多晶硅(参见图2)；2、然后，进行晶体管的轻掺杂源漏光刻及离子注入(参见图3)；3、进行PIP下极板和HRPoly的光刻及N型离子注入(参见图4)；4、进行PIP介质及上极板的淀积(参见图5)；5、进行PIP上极板的离子注入(参见图6)；6、进行PIP上极板和介质层的光刻与刻蚀(参见图7)；7、进行氮化硅侧墙的淀积与干法刻蚀去光刻胶(参见图8)；8、进行PMOS源、漏和栅极以及HRPoly光刻，并进行P型离子注入(参见图9)；9、最后完成PIP和HRPoly的制作(参见图10)。
从以上的制作过程来看，总共需要三次光刻和两次离子注入就完成了对PIP和HRPoly的刻蚀与掺杂，比常规工艺减少了一次光刻和一次离子注入。在PMOS源漏离子注入条件确定的情况下，HRPoly的阻值可以通过其和PIP下极板共用的N型离子注入来调整。由于PIP的上下极板都是采用N型掺杂，多晶硅耗尽比较小，其掺杂浓度的轻微变化不会影响PIP容值的电压系数。
在常规工艺中，晶体管多晶硅栅、PIP电容上下极板和高阻多晶硅都是单独进行离子注入，因此需要进行四次离子注入。本发明没有采用单独对HRPoly进行离子注入掺杂的方式，而是巧妙地利用PMOS源漏的P型离子注入和PIP下极板的N型离子注入而获得所需的阻值。高阻多晶硅的掺杂是通过PMOS晶体管源、漏、栅极离子注入加上PIP下极板离子注入完成的，所以可节约一次离子注入和一次光刻。
实验验证，通过调节PIP下极板的N型离子注入剂量，在保证PIP容值基本不变的情况下，很容易得到不同的多晶硅高阻值。表1为采用本发明的方法所制备1000欧姆/方块和2000欧姆/方块HRPoly所采用的工艺条件。
表权利要求
1.一种多晶硅-绝缘层-多晶硅电容和高阻多晶硅器件，在硅衬底上至少包含浅沟道隔离槽和晶体管栅氧化层，其特征在于在晶体管栅氧化层上的第一层多晶硅分别形成晶体管多晶硅栅、PIP下极板、高阻多晶硅，在PIP下极板上形成PIP介质层和PIP上极板。
2.一种制作如权利要求书1所述器件的制作方法，其特征在于它包括如下步骤1)首先，在栅氧化层以后，淀积第一层多晶硅层，利用一次光刻完成对所有器件栅、PIP的下极板以及高阻多晶硅以外区域的多晶硅刻蚀；2)利用PIP的下极板和高阻多晶硅共用的光刻板进行一次光刻，然后对两者同时作N型离子注入；3)淀积PIP介质层和上极板；4)对整片进行N型离子注入，完成对PIP上极板的掺杂；5)利用PIP上极板的光刻板进行一次光刻，完成PIP的制作；6)进行栅侧墙的淀积与刻蚀；7)最后，利用PMOS器件的源漏极和高阻多晶硅共用的光刻板进行光刻，然后对二者同时作P型离子注入，至此，高阻多晶硅的高阻值通过N型和P型的中和掺杂而形成。
3.如权利要求2所述的器件的制作方法，其特征在于所述第七步骤中PMOS器件的源漏极P型离子注入为硼注入剂量3×1015cm-2、能量30KeV、角度0°，所述第二步骤中PIP的下极板N型离子注入为磷注入剂量1.2e15cm-2、能量50KeV、角度0°，以获得1000欧姆/方块的高阻多晶硅阻值。
4.如权利要求2所述的器件的制作方法，其特征在于所述第七步骤中PMOS器件的源漏极P型离子注入为硼注入剂量3×1015cm-2、能量30KeV、角度0°，所述第二步骤中PIP的下极板N型离子注入为磷注入剂量1.8e15cm-2、能量50KeV、角度0°，以获得2000欧姆/方块的高阻多晶硅阻值。
全文摘要
本发明公开了一种多晶硅－绝缘层－多晶硅电容和高阻多晶硅器件及制作方法，晶体管多晶硅栅、PIP电容下极板和高阻多晶硅都在第一层多晶硅上完成，只有PIP电容的上极板是单独的第二层多晶硅。本发明利用PMOS源漏极的P型离子注入和PIP下极板的N型离子注入而获得所需的阻值，所以可节约一次离子注入和一次光刻。本发明结构简单，成本低，工艺稳定性好，有益提高产品的成品率。
文档编号H01L21/8234GK1855528SQ200510025458
公开日2006年11月1日 申请日期2005年4月27日 优先权日2005年4月27日
发明者钱文生 申请人:上海华虹Nec电子有限公司