專利名稱：整合高壓元件制程的形成高阻值電阻的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種形成高阻值電阻的方法，特別有關(guān)一種整合高壓元件制程的形成高阻值電阻的方法。
(2)背景技術(shù)隔離區(qū)是避免于半導(dǎo)體芯片中晶體管間的電性連接，在發(fā)展超大型集成電路過程中，線路設(shè)計將更限縮，并且產(chǎn)品的設(shè)計應(yīng)用更趨向多重晶方功能的整合。
在傳統(tǒng)方法中，如圖1所示，一底材10包括一嵌入的N井12和形成一場氧區(qū)20在該底材10上。其中，N井12則作為高壓元件的高電阻區(qū)。一混合模式制程(mixed-mode process)在邏輯電路中帶有一嵌入的電容，此附帶電容可作為RC模擬電路或其他特殊應(yīng)用。電容的第一電極30形成在場氧區(qū)20上。一內(nèi)多晶硅介電層40如氧化物-氮化物-氧化物(oxide-nitride-oxide，ONO)層，形成于第一電極30上。電容的第二電極50形成于氧化物-氮化物-氧化物層40上。第一電極30和第二電極50為多晶硅層。一內(nèi)層介電層(interlevel dielectric layer)70形成覆蓋在底材10和電容上。其次蝕刻該內(nèi)層介電層70形成多個接觸窗孔。沉積導(dǎo)電材質(zhì)至接觸窗孔以形成接觸窗，如接觸窗65連接至高濃度的N井區(qū)60，接觸窗32連接到電容的第一電極30，接觸窗52則連接到電容的第二電極50。
然而，傳統(tǒng)的整合高壓元件的高阻值電阻制程中，高阻值電阻區(qū)N井12為先行形成在底材中。在后續(xù)電容制程中具有多道的熱處理步驟，將會增加元件變異性，產(chǎn)生較大的偏差。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種制造高壓元件的方法，使電容和高阻值電阻區(qū)將可于同一制造程序中形成。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種整合高壓元件制程的形成高阻值電阻的方法。于本發(fā)明中，一底材包括一場氧區(qū)。未經(jīng)摻雜的多晶硅沉積在場氧區(qū)上。一介電層如氧化物-氮化物-氧化物(ONO)層形成在未經(jīng)摻雜的多晶硅上。以蝕刻方法移除氧化物-氮化物-氧化物層。對此未經(jīng)摻雜的多晶硅層進(jìn)行離子植入，以BF2為離子源，并利用離子植入濃度控制阻值，以形成一電阻。一內(nèi)層介電層如氧化硅形成在該底材及電阻上。接著蝕刻此氧化硅層以形成一接觸窗孔。利用BF2為離子源，再次對電阻進(jìn)行離子植入，以降低接觸窗和電阻的阻值。進(jìn)行一快速熱處理制程以促進(jìn)離子植入的擴散。接著沉積一導(dǎo)電材質(zhì)于接觸窗孔中形成接觸窗。
本發(fā)明中，高壓元件結(jié)合有混合模式制程，是利用未經(jīng)摻雜多晶硅層取代傳統(tǒng)的多晶硅層。在高阻值電阻區(qū)并未先行離子植入，直到發(fā)射極和集電極區(qū)完成后才進(jìn)行。在此高電阻區(qū)，首先蝕刻氧化物-氮化物-氧化物層，其次以BF2為離子源對未經(jīng)摻雜的多晶硅進(jìn)行離子植入，以形成電阻，阻值是利用植入BF2劑量加以控制。再進(jìn)行接觸窗蝕刻，接著更高濃度的BF2植入到此高阻值電阻區(qū)，以降低與接觸窗介面的阻值。
為進(jìn)一步說明本發(fā)明的目的、特點和效果，以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
(4)


圖1所示為傳統(tǒng)的整合高壓元件的高阻值電阻制程于N井中的截面圖；圖2A到圖2H所示為本發(fā)明整合高壓元件的高阻值電阻制程截面圖；以及圖3所示為離子植入劑量與電阻值的相關(guān)曲線。
(5)具體實施方式
首先，如圖2A所示，提供一底材100，第一場氧區(qū)105a和第二場氧區(qū)105b形成在該底材100上，這是利用傳統(tǒng)方法如熱氧化法方式形成。介于第一場氧區(qū)105a和第二場氧區(qū)105b之外可包含有晶體管結(jié)構(gòu)(未標(biāo)示在圖中)。一多晶硅層110a、110b沉積在底材100和場氧區(qū)105a、105b上，其中此多晶硅層110a、110b為未經(jīng)摻雜的多晶硅，厚度約為1500埃。
其次，如圖2B所示，一光阻層115形成在該多晶硅層110a上，其中該光阻層115具有一電阻圖案。利用此光阻層115為遮罩，對多晶硅層110b進(jìn)行第一次離子植入制程，此多晶硅層110b成為一摻雜的多晶硅。此第一次離子植入制程是利用磷離子為離子源，并進(jìn)行回火，溫度約為1000℃-1100℃，以促進(jìn)離子擴散。
接下步驟如圖2C所示，移除光阻層115后，一內(nèi)多晶硅介電層如氧化物-氮化物-氧化物(ONO)層，以傳統(tǒng)的方式形成在多晶硅層上。接著，以傳統(tǒng)的蝕刻方法蝕刻氧化物-氮化物-氧化物層和多晶硅層。未經(jīng)摻雜的多晶硅層電阻120a位于第一場氧區(qū)105a上，內(nèi)多晶硅介電層125a位于電阻120a上，此電阻120a位于第一場氧區(qū)105a上，作為高阻值電阻區(qū)域。經(jīng)第一次離子植入制程后，摻雜的多晶硅層120b位于第二場氧區(qū)105b上，此摻雜多晶硅層120b作為電容的第一電極，內(nèi)多晶硅介電層125b位于該第一電極120b上，在這個步驟中，基極同時形成在場氧區(qū)105a、105b以外的區(qū)域。接著，在此步驟后，以標(biāo)準(zhǔn)程序形成發(fā)射極和集電極(未標(biāo)示在圖中)。
下一個步驟如圖2D所示，第二多晶硅層130也是經(jīng)摻雜的多晶硅層，形成在氧化物-氮化物-氧化物層125b上，第二多晶硅層130作為電容的第二電極。第二光阻層135形成在底材100、電容和高電阻區(qū)120a上，其中此光阻層135具有一開口圖案137暴露出高電阻120a區(qū)域。
本發(fā)明的一關(guān)鍵步驟，是利用蝕刻方法移除氧化物-氮化物-氧化物層125a，此蝕刻方法可為干蝕刻或濕蝕刻，本實施例中以干蝕刻為較佳。移除氧化物-氮化物-氧化物層125a后，未經(jīng)摻雜多晶硅層120a的電阻值非常高，因此利用第二次離子植入制程加以控制電阻值。本發(fā)明中，是以BF2為離子源，對未經(jīng)摻雜的多晶硅120a進(jìn)行離子植入。電阻值和離子植入劑量的相關(guān)曲線如圖3所示，電阻值是藉由植入BF2的劑量加以控制。其方程式為Y＝-12.317x3+146.12x2-590.48x+1177.6Y電阻質(zhì)(Ohms/Sq)X植入劑量(e-/cm2)r2＝0.9985其次，如第2F圖所示，移除第二光阻層135后，一內(nèi)層介電層140如氧化硅層形成在底材100、高電阻120a區(qū)和電容上。氧化硅層140的形成方法是利用旋涂玻璃法或其他適合的方法形成的。形成內(nèi)層介電層140后進(jìn)行熱回流程序，溫度控制約為850℃。同時藉此熱回流動作促進(jìn)第二次離子植入制程的離子擴散至電阻120a中。其次利用標(biāo)準(zhǔn)制程在內(nèi)層介電層140形成多個接觸窗孔122、132及126。接觸窗孔126連接到高電阻120a區(qū)。接觸窗孔122連接到電容的第一電極120b及接觸窗孔132連接到第二電極130。
接著如圖2G所示，第三光阻層150形成在內(nèi)層介電層140上，其中此第三光阻層140具有一開口圖案152以曝露出接觸窗孔126。為降低接觸窗和電阻120a介面的電阻值，必須進(jìn)行第三次離子植入制程，以BF2為離子源。第三次離子植入制程的劑量高于第二次離子植入制程的劑量達(dá)二倍以上。之后移除此第三光阻層150，進(jìn)行快速熱處理制程以促進(jìn)離子擴散，快速熱處理制程溫度控制約為900℃。
之后如圖2H所示，沉積導(dǎo)電材質(zhì)填充接觸窗孔122、132及126以形成接觸窗如160、162、164。接觸窗164連接高電阻120a區(qū)。接觸窗160連接電容的第一電極120b及接觸窗162連接電容的第二電極130。接著，一內(nèi)連線如170、172、174形成在內(nèi)層介電層140上。
當(dāng)然，本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種于高壓元件中整合高阻值電阻制程的方法，該方法包括提供一底材；形成一第一場氧區(qū)和一第二場氧區(qū)于該底材上；沉積一第一多晶硅層于該底材、該第一場氧區(qū)和該第二場氧區(qū)上，其中該第一多晶硅層為未經(jīng)摻雜的多晶硅；形成一第一光阻層位于該第一場氧區(qū)上，其中該第一光阻層具有一電阻圖案；利用該第一光阻層為遮罩，進(jìn)行一第一次離子植入制程至該第一多晶硅層；移除該第一光阻層；形成一氧化物-氮化物-氧化物層于該第一多晶硅層上；蝕刻該氧化物-氮化物-氧化物層和該第一多晶硅層，以形成一電阻位于該第一場氧區(qū)上及一電容的一第一電極位于該第二場氧區(qū)上；形成一第二多晶硅層于該電容的該氧化物-氮化物-氧化物層上，作為該電容的第二電極；形成一第二光阻層于該底材、該電阻和該電容上，其中該第二光阻層具有一開口圖案以暴露出該電阻；移除位于該電阻上的該氧化物-氮化物-氧化物層；進(jìn)行一第二次離子植入制程到該電阻；移除該第二光阻層；沉積一內(nèi)層介電層于該底材、該電容和該電阻；蝕刻該內(nèi)層介電層以形成多個接觸窗孔，位于該電容和該電阻上；形成一第三光阻層位于該內(nèi)層介電層上，其中該第三光阻層具有一開口圖案，以暴露出該電阻上的該接觸窗孔；利用該第三光阻層為遮罩，進(jìn)行一第三次離子植入制程至該電阻；進(jìn)行一快速熱處理制程；以及沉積一導(dǎo)電材質(zhì)層充填該多個接觸窗孔。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該第一場氧區(qū)和第二場氧區(qū)形成方法為熱氧化法。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該第一多晶硅層厚度約為1500埃。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一次離子植入制程是利用磷離子為離子源。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括一回火步驟于移除該第一光阻層后，其回火溫度控制約為1000℃-1100℃。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，移除該電阻上的氧化物-氮化物-氧化物層的方法為干蝕刻方法。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第二次離子植入制程是以BF2為離子源，并以植入劑量加以控制電阻值。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，內(nèi)層介電層為氧化硅。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括于沉積一內(nèi)層介電層后，進(jìn)行一熱再回流步驟，溫度控制約850℃，并利用此熱再回流步驟，促進(jìn)第二次離子植入制程的離子擴散。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第三次離子植入制程以BF2為離子源。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，離子植入劑量約為第二次離子植入的兩倍以上。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，快速熱處理溫度控制約為900℃。
13.一種于高壓元件中整合高電阻制程的方法，該方法包括形成一第一場氧區(qū)和一第二場氧區(qū)位于一底材上；沉積一第一多晶硅層于該底材上、該第一場氧區(qū)和該第二場氧區(qū)上；形成一第一光阻層位于該第一場氧區(qū)上的該第一多晶硅層，其中，該第一光阻層具有一電阻圖案；利用該第一光阻層為遮罩，進(jìn)行第一次離子植入制程至該第一多晶硅層上；移除該第一光阻層；形成一第一介電層位于該第一多晶硅層上；蝕刻該第一介電層和該第一多晶硅層，以形成一電阻位于該第一場氧區(qū)上，一電容的第一電極位于該第二場氧區(qū)上；形成一第二多晶硅層作為該電容的第二電極；形成第二光阻層位于該底材、該電阻和該電容上，其中，該第二光阻層具有一開口圖案，以暴露出該電阻；利用該第二光阻層為遮罩，移除位于該電阻上的該第一介電層；進(jìn)行第二次離子植入制程至該電阻；沉積第二介電層位于該底材、該電阻和該電容上；進(jìn)行一熱再回流制程；以及進(jìn)行一接觸窗蝕刻制程。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該第一場氧區(qū)和第二場氧區(qū)形成方法為熱氧化法。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該第一多晶硅層厚度約為1500埃。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該第一多晶硅層為未經(jīng)摻雜的多晶硅。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，第一次離子植入制程是利用磷離子為離子源。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，第一次離子植入制程還包括一回火制程，溫度控制約1000℃-1100℃。
19.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，第一介電層為氧化物-氮化物-氧化物層。
20.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，移除該電阻上的該第一介電層方法為利用干蝕刻方法。
21.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，第二次離子植入制程是以BF2為離子源，并以植入劑量加以控制電阻值。
22.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，第二介電層為氧化硅。
23.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，熱再回流溫度控制約為850℃。
24.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該接觸窗蝕刻制程包括蝕刻該第二介電層以形成多個接觸窗孔位于該電容和該電阻上；形成第三光阻層位于該第二介電層上，其中，該第三光阻層具有一開口圖案以暴露出位于該電阻上的該接觸窗孔；進(jìn)行第三次離子植入制程至該電阻；進(jìn)行一快速熱處理制程；以及形成一內(nèi)連線位于該第二介電層上。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，第三次離子植入制程以BF2為離子源。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，第三次離子植入劑量約為第二次離子植入的兩倍以上。
27.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，快速熱處理溫度控制約為900℃。
全文摘要
在本發(fā)明中高壓元件結(jié)合有混合模式制程，是利用未經(jīng)摻雜的多晶硅層取代傳統(tǒng)的多晶硅層。在高阻值電阻區(qū)并未先行離子植入，直到發(fā)射極和集電極區(qū)完成后才進(jìn)行之。在此高阻值電阻區(qū)，首先蝕刻氧化物－氮化物－氧化物(ONO)層，其次以BF
文檔編號H01L27/08GK1402303SQ02130208
公開日2003年3月12日 申請日期2002年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月20日
發(fā)明者蔡元禮, 楊恩旭, 陳榮慶, 高恒俊, 黃清俊 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司