专利名称：一种提高多晶硅薄膜电阻稳定性的方法
技术领域：
本发明涉及一种提高多晶硅薄膜电阻稳定性的方法，具体地说是一种能够提高多 晶硅薄膜电阻工艺的稳定性，改善多晶硅薄膜电阻工艺的工序能力的方法，属于集成电路 的技术领域。
背景技术：
在CMOS和BiCMOS (双极互补金属-氧化物-半导体)集成电路工艺制程中经常 采用多晶硅薄膜电阻，用于MOS栅结构中的多晶采用重掺杂以提高导电性，通常方块电阻 在25 50 Ω /SQ (方块)。轻掺杂多晶薄膜一般为几百到几千欧姆每方块，多晶硅薄膜电阻 的导电性能不仅与掺杂量有关，还与多晶硅薄膜的晶粒结构相关。晶粒的间界影响载流子 的正常流向，降低了材料的导电性能。细小晶粒的多晶硅薄膜比较大晶粒结构的多晶硅薄 膜电阻率更高，而此现象在轻掺杂的多晶硅上表现尤为明显，在某些条件下，同样的掺杂剂 量多晶硅薄膜的电阻率比单晶硅的大几个数量级。在5寸硅片CMOS集成电路工艺中的电阻容差通常为士20%，其掺杂方式主要分为 扩散掺杂和离子注入掺杂。在离子注入掺杂的多晶硅薄膜工艺中，为了能够使多晶硅薄膜 电阻工艺的工序能力Cpk提高到1. 33以上，对多晶硅薄膜电阻工艺的各道工序提出了严格 的控制要求，以减小每一个工序的工艺波动。工序能力指数Cpk表征的是工序的能力，假定一个工序过程的输出结果的规范为 Tu(规范上限)和IY(规范下限)，输出结果的均值为u，标准偏差为σ ；也就是说工序输出 结果服从(u，σ2)的正态分布，工序能力指数Cpk通过公式
I」“τ Λ ' ‘ i十算得到。Cpk数值 大表^^工序能力 好，
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现超过规范上下限的可能性越小，工艺质量越好。目前，常规多晶硅薄膜电阻工艺流程如
图1 8所示步骤一、场氧化生长采用热氧化生长，在衬底上形成多晶硅薄膜淀积前面较厚的 氧化层，降低电阻的寄生电容，如图1 ；步骤二、多晶硅薄膜淀积(LPCVD ploy-silicon)在线生产采用LPCVD工艺生 长多晶硅薄膜，温度在580 600°C，生长速率在60士 lOnm/min，多晶硅薄膜厚度320 380nm，如图 2 ；步骤三、多晶硅薄膜电阻离子注入采用离子注入工艺进行N型掺杂，精确控制掺 杂剂量，根据所需要得到的多晶硅薄膜方块电阻的要求，采用不同的掺杂浓度进行离子注 入，如图3 ；步骤四、多晶硅光刻将设计好的掩膜版上的图形转移到多晶硅薄膜上，如图4 ；步骤五、多晶硅腐蚀刻蚀掉光刻胶没有覆盖的区域，形成多晶硅电阻条图形，如 图5;步骤六、源漏光刻和离子注入多晶硅薄膜电阻两边进行高掺杂，如图6 ；
权利要求
1.一种提高多晶硅薄膜电阻稳定性的方法，其特征是，所述提高多晶硅薄膜电阻稳定 性的方法包括如下步骤(a)、提供离子注入设备及多晶硅淀积舟(9)，在所述多晶硅淀积舟(9)的插槽(10)内 间隔安装假片，通过离子注入设备对假片进行至少两次多晶硅淀积，使离子注入设备达到 所需的真空度；(b)、在所述多晶硅淀积舟(9)的插槽(10)内均勻安装衬底(1)，并在所述衬底⑴上 热氧化生长一层氧化层O)；(c)、所述离子注入设备对衬底(1)进行多晶硅淀积，在衬底(1)上形成多晶硅薄膜层⑶；(d)、对所述多晶硅薄膜层( 进行离子注入，使多晶硅薄膜层C3)达到所需的方块电 阻值；(e)、在离子注入后的多晶硅薄膜层( 涂布光刻胶(8)，并选择性地掩蔽和刻蚀所述 光刻胶⑶；(f)、利用位于多晶硅薄膜层(3)上的光刻胶(8)，刻蚀多晶硅薄膜层(3)，得到相应的 多晶硅薄膜层(3)，并去除多晶硅薄膜层(3)上的光刻胶(8)；(g)、在多晶硅薄膜层C3)上再次涂布光刻胶(8)，并利用光刻胶(8)对多晶硅薄膜层 (3)进行源漏注入，在多晶硅薄膜层C3)上得到相应的重掺杂区；(h)、去除多晶硅薄膜层(3)上的光刻胶⑶；(i)、在上述多晶硅薄膜层C3)上进行金属前介质淀积，得到金属前介质薄膜；所述 金属前介质薄膜(4)包围多晶硅薄膜层(3)，并覆盖于衬底(1)上；(j)、对衬底(1)上的多晶硅薄膜层( 进行退火工艺，激活多晶硅薄膜层(3)内注入 的掺杂离子；(k)、对上述金属前介质薄膜(4)进行孔光刻和刻蚀，在金属前介质薄膜(4)上得到接 触孔(6)，所述接触孔(6)从金属前介质薄膜(4)的表面向下延伸到多晶硅薄膜层C3)的重 掺杂区；(1)、在所述接触孔(6)内淀积金属材料，在金属前介质薄膜(4)上形成金属层，选择性 地掩蔽和刻蚀金属层，形成金属连线(5)，所述金属连线(5)填充在接触孔(6)内，并与多晶 硅薄膜层(3)的重掺杂区相欧姆接触。
2.根据权利要求1所述的提高多晶硅薄膜电阻稳定性的方法，其特征是所述多晶硅 薄膜层(3)的厚度为320nm 380nm。
3.根据权利要求1所述的提高多晶硅薄膜电阻稳定性的方法，其特征是所述衬底(1) 包括硅。
4.根据权利要求1所述的提高多晶硅薄膜电阻稳定性的方法，其特征是所述氧化层 (2)为 Si02。
5.根据权利要求1或4所述的提高多晶硅薄膜电阻稳定性的方法，其特征是所述氧 化层(2)的厚度为650nm 850nm。
6.根据权利要求1所述的提高多晶硅薄膜电阻稳定性的方法，其特征是所述金属前 介质薄膜的厚度为720 880nm。
7.根据权利要求1所述的提高多晶硅薄膜电阻稳定性的方法，其特征是所述金属前介质薄膜(4)包括SiA和掺杂的SiO2。
8.根据权利要求1所述的提高多晶硅薄膜电阻稳定性的方法，其特征是所述步骤(d) 中，多晶硅薄膜层(3)内注入N型杂质离子。
9.根据权利要求8所述的提高多晶硅薄膜电阻稳定性的方法，其特征是所述N型杂 质离子为P离子。
全文摘要
本发明涉及一种提高多晶硅薄膜电阻稳定性的方法，其包括如下步骤a、在多晶硅淀积舟的插槽内间隔安装假片，通过离子注入设备对假片进行至少两次多晶硅淀积；b、安装衬底，衬底上生长氧化层；c、离子注入设备对衬底进行多晶硅淀积；d、对多晶硅薄膜层进行离子注入；e、在多晶硅薄膜层涂布光刻胶；f、刻蚀多晶硅薄膜层；g、多晶硅薄膜层进行源漏注入；h、去除光刻胶；i、在上述多晶硅薄膜层上得到金属前介质薄膜；j、对衬底上的多晶硅薄膜层进行退火工艺；k、在金属前介质薄膜上得到接触孔；l、在所述接触孔内淀积金属材料，形成金属连线。本发明能改善多晶硅薄膜电阻工艺的工序能力，工艺操作简单，降低加工成本，安全可靠。
文档编号H01L21/02GK102110593SQ20101058942
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者吴建伟, 张继, 徐政, 肖志强 申请人:无锡中微晶园电子有限公司