JPH0468786B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は集積回路抵抗器の分野に関するもので
ある。

集積回路（以下、ICと記す）の製造において
は抵抗器をしばしば必要とする。ある場合には、
ポリシリコンのように比較的高い抵抗値を有する
材料が用いられる。低い導電度を有する能動素子
も抵抗器のために用いられる。金属−酸化物−半
導体（MOS）スタチツク・ランダム・アクセ
ス・メモリ（RAM）の製造においては、双安定
（フリツプフロツプ）メモリ・セルにおける負荷
としてポリシリコン抵抗器がしばしば用いられ
る。

米国特許第4178674号には、ポリシリコン層と
一体ポリシリコン抵抗器との接触領域を形成する
方法が開示されている。この抵抗器は抵抗領域を
含み、この抵抗領域には低抵抗区域が接続され
る。抵抗器は第１の細長いポリシリコン条を第１
の濃度レベルまでまずドーピングすることにより
作られる。このレベルによつて抵抗領域の抵抗率
が希望の値になる。次に、抵抗領域の上にマスキ
ング部材を置き、ポリシリコンを第２のより高い
レベルまでドープしてその導電度を高くし、抵抗
領域の両側に低抵抗値領域（リード）を形成す
る。

米国特許第4178674号に開示されているような
抵抗器の形成においては、抵抗領域に接続される
導電領域（リード）の抵抗値を低くすることが望
ましい。それらの領域の抵抗値が低いと回路はよ
り高速で動作できる。ある場合には抵抗値を低く
するために導電領域には（たとえばりんまたはひ
素）が高濃度にドープされる。しかし、これらの
ドーパントはポリシリコン中での拡散長が比較的
長い（リンの場合には約6.5ミクロン）。長さが約
５ミクロンの抵抗領域が求められたとすると、導
電領域から抵抗領域の中へドーパントが横方向に
拡散するために、ポリシリコンの全長は少くとも
約18ミクロンなければならない。したがつて、高
密度ICの場合にはそれらのポリシリコン抵抗器
にはかなりの長さを要求される。

以下に説明するように、抵抗器の導電領域の長
さ、したがつて抵抗器の全長を大幅に短くした抵
抗器の製造方法を本発明は提供するものである。
導電領域の抵抗値を低くするためにはポリシリコ
ンの高濃度ドーピングは用いられない。この理由
から、導電領域からの横方向拡散にともなう諸問
題は大幅に解決される。

この明細書では二酸化シリコン層のような第１
の絶縁層の上に集積回路抵抗器を製造する方法を
説明する。本発明は、絶縁層上にポリシリコン層
を形成する工程と、前記ポリシリコン層の上に酸
化物層を成長させる工程と、前記ポリシリコン層
の上に窒化シリコン層を形成する工程と、前記酸
化物層から形成された酸化物部材と前記窒化シリ
コン層から形成された窒化シリコン部材とが上に
重ねられている細長いポリシリコン条を前記ポリ
シリコン層からエツチングする工程と、前記細長
いポリシリコン条の所定の領域において窒化シリ
コン部材の一部を除去する工程と、前記細長いポ
リシリコン条の側面に第２酸化物層が形成される
ように前記細長いポリシリコン条を酸化する工程
と、前記窒化シリコン部材を除去する工程と、前
記第１の酸化物部材のうち、前記窒化シリコン部
材の下で、前記所定の領域の両側の部分を除去し
て前記細長いポリシリコン条の両端部分を露出さ
せる工程と、前記細長いポリシリコン条の前記露
出部分の上に金属部材を形成する工程と、を備
え、前記細長いポリシリコン条の前記所定領域が
抵抗領域を形成し、前記金属部材が前記抵抗領域
から低抵抗リードを形成することを特徴とするも
のである。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

抵抗領域と、この領域に接続された高導電度領
域を含む集積回路抵抗器を以下に説明する。ま
た、本発明の抵抗器を製造する方法についても説
明する。以下の説明においては、本発明を完全に
理解できるように導電型層の厚さ、ドーパントの
濃度などのような数多くの特定事項を述べてあ
る。しかし、それらの特定事項を用いることなし
に本発明を実施できることが当業者には明らかで
あろう。他の場合には、不必要に詳しく説明して
本発明の要旨を不明瞭にしないように、周知の処
理工程および集積回路構造についての詳しい説明
は省略する。

まず第１図を参照して、本発明の抵抗器は細長
いポリシリコン部材２８ａを含む。この細長いポ
リシリコン部材の少くとも抵抗領域３７に所定レ
ベルまでドープして領域３７に所定の抵抗値を持
たせる。

抵抗領域３７に接続される導電度領域は、その
上の金属部材３５ａ，３５ｂのために抵抗値が低
い。一方の金属部材３５ａはポリシリコン条２８
ａの一端に沿つて抵抗領域３７まで延び、他方の
金属部材３５ｂはポリシリコン条２８ａの他端側
に沿つて抵抗領域３７の他端部まで延びる。金属
部材３５ａ，３５ｂは細長いポリシリコン条２８
に電気的に接触し、ししたがつて抵抗領域３７の
リードとして機能する。ここで説明している実施
例においては、金属部材３５ａ，３５ｂはタング
ステンで構成する。

細長いポリシリコン条２８ａは二酸化シリコン
層２１のような絶縁層の上に形成させる。また、
付加酸化物層３８が部材３５ａ，３５ｂの上を延
びて、領域３７においてポリシリコン部材２８ａ
に接触する。

説明のために、１つの接点５１がポリシリコン
条２８ａの一端と金属部材３５ａに接触し、別の
接点５２がポリシリコン条２８ｂの他端と金属部
材３５ｂに接触している様子が示されている。実
際には、上側の層から金属部材３５ａ，３５ｂへ
接触が行われ、ポリシリコン条２８ａへの接触
は、ポリシリコン構造体の基板領域に接触する埋
込まれている接点により行われる。

次に第２図を参照する。ある周知の処理を行つ
た後の基板１２の一部が第２図に示されている。
ここで説明している実施例では、基板１２として
は低抵抗率（50オームcm）の単結晶基板が用いら
れる。約250オングストロームの厚さまでゲート
酸化物層１６が成長した後で、このゲート酸化物
層の上に第１のポリシリコン層を形成する。この
ポリシリコン層からゲート部材１７のようなポリ
シリコン部材を形成する。それから、領域１４
ａ，１４ｂのようなソース領域とドレイン領域を
ゲート部材に整列して形成する。この実施例で
は、ポリシリコン層の厚さは約3000オングストロ
ームで、リンを４オーム／正方形のレベルまでド
ープする。ソース領域とドレイン領域は約10²⁰／
cm²のレベルまでひ素イオンを注入することにより
形成する。

次に、基板を再び酸化して約500オングストロ
ームのより厚い二酸化シリコン層１９を形成す
る。それから、基板（層１９）の上に約3000オン
グストロームの厚さの二酸化シリコン層２１を付
着する。この実施例においてはこの二酸化シリコ
ン層は低圧化学蒸着プロセス（LP−CVD）で形
成する。

次に第３図を参照する。通常のホトリソグラフ
イー工程を用いて層１９，２１に開口部２３，２
４をあげ、ゲート部材１７と領域１４ｂとの部分
を露出させる。次に、基板にリンをドープして周
知のグラフ領域を形成する。

それから、基板上に第２のポリシリコン層２８
を形成する。この層は開口部２３と２４において
ゲート部材１７，１４ｂにそれぞれ接触する。こ
の実施例では、層２８の厚さは約2000オングスト
ロームである。第２図に示すように、ポリシリコ
ン層２８にひ素イオンを一面に注入して約４×
10¹³／cm²のレベルまでドープする。この濃度レベ
ルはポリシリコン層２８から作られる抵抗領域の
抵抗率を大幅に決定する。

次に第４図を参照する。第４図には第３図に示
されている層２８から形成された細長いポリシリ
コン条２８ａが、このポリシリコン条２８ａを含
む基板の上に二酸化シリコン層３０が形成された
後の状態として示されている。ポリシリコン層か
ら部材を形成するために通常のホトリソグラフ技
術、ここで説明している実施例ではプラズマ・エ
ツチングが用いられる。この実施例では、酸化物
層３０の厚さは約1500オングストロームで、低圧
化学蒸着法で形成する。

次に第５ａ，５ｂ図を参照する。基板の上にホ
トレジスト層が形成されており、次に通常のホト
リソグラフ技術を用いて、ポリシリコン層２８ａ
の上の酸化物層３０の上にマスキング部材３２を
形成する。ポリシリコン条２８ａに沿うマスキン
グ部材３２の寸法は、ポリシリコン条２８ａの中
に形成する抵抗領域の長さをほぼ決定する。

マスキング部材３２を所定位置に置いてから、
基板にエツチング操作を施して、マスキング部材
３２の下になつている部分を除いて層３０を除去
する。このようにして作られた構造を、マスキン
グ部材３２を除いた状態で第６ａ，６ｂに示す。
この構造は細長いポリシリコン条２８と、このポ
リシリコン条の領域の上に付着された酸化物部材
３０ａとより成る。

次に第７図を示す。ここで説明している実施例
では、ポリシリコン条を含めた基板にりんを比較
的低濃度にドープする。ポリシリコン条には約40
〜50オーム／cm²のレベルまでドープする。この工
程の間にドーピングされる不純物は酸化物部材３
０ａの下側まで横方向に十分な拡散を行わせるほ
ど十分高い濃度ではないから、米国特許第
4178674号に開示されている先行技術とは異り、
ポリシリコン条２８ａを十分に短くできる。しか
し、この付加ドーピング工程により、ポリシリコ
ン条２８ａと、このポリシリコン条２８ａの上に
後で形成された金属部材３５ａ，３５ｂとの間の
接触抵抗値が低くなる。また、このドーピング工
程により、基板領域に接触している接点のような
埋込まれた接点の領域内のポリシリコンの導電度
が高くなる。

再び第７図を参照して、りん拡散工程の間に、
ポリシリコン条２８ａを含めた基板の上に薄い酸
化物層３３を形成する。この酸化物層３３はエツ
チング（たとえばHF浸し）により除去する。

第８図に示すように、酸化物部材３３を除い
て、ポリシリコン条２８ａの上に金属部を形成す
る。この実施例では、AMT社（AMT
Corporation）から入手できる化学蒸着法でこの
金属部形成を行うことができる。この方法でタン
グステンが露出ポリシリコンの上に形成される
が、二酸化シリコンまたは窒化シリコン上にはタ
ングステンは付着されない。したがつて、この方
法でポリシリコン条２８ａにだけタングステン部
材３５ａ，３５ｂが形成される。ポリシリコン条
２８ａの領域３７上の酸化物部材に加えて、基板
の他の区域に第２図の絶縁層２１が露出されるこ
と、およびこの酸化物層がそれらの他の区域にタ
ングステン層が付着することを阻止することに注
意すべきである。この実施例では、金属部材３５
ａ，３５ｂの厚さは約1500〜2000オングストロー
ムである。

部材３５ａ，３５ｂの形成には他の金属、たと
えばアルミニウム／銅合金を用いることができ
る。もつとも、ポリシリコン条２８ａとの位置合
わせ付着は、この合金では現在の所可能ではな
い。アルミニウム／銅合金を用いる場合には、前
記したひ素の全面注入後にポリシリコン層の上に
この合金を付着させるようにする。ポリシリコン
条２８ａは、その上に付着されている金属をエツ
チングで除去することにより形成する。次に、ポ
リシリコン条２８ａの領域３７の上の金属を除去
するために付加金属マスキング工程を用いる。

次に第９図を参照する。この実施例では、タン
グステンの付着に続いて、金属部材３５ａ，３５
ｂと酸化物部材３０ａを含む基板上に酸化物層３
８を更に付着する。この酸化物層３８は二酸化シ
リコンの付着に用いた低圧化学蒸着法で付着させ
る。

次に第１０図を参照する。この図には第１図乃
至第９図に示した抵抗が集中回路中に含まれてい
る様子が示されている。領域１４ａ，１４ｂとゲ
ート部材１７を含むトランジスタ４２が別のトラ
ンジスタ４４の一部とともに示されている。領域
１４ｂはトランジスタ４４のゲート部材の縁部ま
で延びる。金属線４７から延びた金続接点４６が
金属部材３７ｂに接触する。第９図の層３８と、
しばしば用いられる他の保護層を含む層５０を接
点４６が貫通する。別の金属線４８も示されてい
る。第１１図に示す等価回路図においては、抵抗
領域３７はリード３５ａ，３５ｂを有する抵抗器
３７として示されている。リード３５ａはトラン
ジスタ４２のゲートおよびソースとトランジスタ
４４の１つの端子とに接続される。

第１０図および第１１図は、抵抗領域に形成さ
れている１つの可能な相互接続と、本発明の低抵
抗領域とを示すものである。本発明の抵抗器はそ
の他の数多くの回路に使用できる。

以上説明した抵抗器の製造中に問題が起ること
が見出されている。とくに、第３図と第４図に示
されている層２８からポリシリコン条２８ａをエ
ツチングしている時と、第５図と第６図に関連す
るエツチング工程中にポリシリコン条２８ａのア
ンダーカツトが起ることがある。このアンダーカ
ツトは第１２図にポリシリコン条２８ａの下の酸
化物層の侵食として示されている。タングステン
のような金属がポリシリコン条の選択された部分
に上に形成されると、ポリシリコン条の下側にあ
る金属領域６２（第１２図）が形成される。この
ためにポリシリコン条に機械的応力が生じて、そ
の応力のためにポリシリコン条は持ち上げられる
力を受ける。更に、アンダーカツト領域に空所が
生ずる。それらの空所は上に付着される誘電体に
よつては埋められない。それらの空所の存在によ
り腐食のような別の問題も起ることがある。

第１３図乃至第１７ｂ図はアンダーカツトの問
題を解消した別の方法を示すものである。第２図
と第３図を参照して説明した工程は、第３図に示
す第２のポリシリコン層のイオン注入を含めて行
われる。しかし、第４図に示す二酸化シリコンの
低圧化学蒸着は行わない。その代りに、第２のポ
リシリコン層２８の上に薄い酸化物層を成長させ
る。たとえば、920℃の乾燥酸素雰囲気中に基板
を10分間置く。次に、酸化物層の上に、この実施
例では約400オングストロームの厚さの窒化シリ
コン層を形成する。ここで、通常のマスキングお
よびエツチング工程を用いて、第２のポリシリコ
ン層２８から本発明の抵抗構造体の形成に用いら
れたポリシリコン条２８ａのような各種の部材を
形成する。酸化物層と窒化シリコン層とから形成
された上側に付着された酸化物部材と窒化シリコ
ン部材はポリシリコン部材のエツチング中にマス
キング部材として用いられるから、ポリシリコン
上の所定位置に残る。

酸化物条５２と窒化シリコン条５３が上に形成
されているポリシリコン条２８ａが第１３図に示
されている。ウエハ上にホトレジスト層５４を付
着し、抵抗領域のために開口部５５のような開口
部を形成するために通常のマスキング工程を用い
る。これは先に説明した方法とは異なつており、
抵抗領域の形成に逆の分野が用いられることに注
意すべきである。第５ａ図では抵抗領域の上にホ
トレジスト部材が残つているのに反して、第１３
図ではホトレジスト層は抵抗領域の開口部５５か
ら除去されていることに注意すべきである。

開口部５５の下側の窒化シリコン層５３を除去
して残りの部材５３ａ（第１４図）を残す。この
エツチング工程後の構造を、ホトレジスト層５４
が除去されている第１４図に示す。

次に、基板に対して酸化工程を施す。それによ
り、抵抗領域５５とポリシリコン条２８ａの側面
に酸化物が成長する。窒化シリコン部材５３の下
側には酸化物は成長しないことに注意すべきであ
る。このようにして得た構造の端面図を第１５ａ
図と第１５ｂ図に示す。抵抗領域においてはポリ
シリコン条２８ａの周囲に比較的厚い酸化物層５
７が成長させられる。リード領域においては、酸
化物層５７はポリシリコン条２８ａの側面では比
較的厚いが、ポリシリコン条の表面では薄い層５
２ａが残つている。たとえば、この酸化工程にお
いては酸化物は酸化物層５２ａの厚さの２倍まで
成長させられる。

残つている窒化シリコン層を除去してから基板
に酸化物エツチング剤を付着する。このエツチン
グ工程で、層５２ａの厚さに対応する厚さの酸化
物を除去する。このエツチングによつてポリシリ
コン条２８ａの上面のポリシリコンが露出させら
れ、抵抗領域となる。しかし、ポリシリコン条の
側面の酸化物層は窒化シリコン層の下側の酸化物
層より厚いから、ポリシリコン条２８ａの側面と
ポリシリコン条の抵抗領域は酸化物層で保護され
たままである。

ここで、金属部材が、先にのべた方法で説明し
たように、ポリシリコン条２８ａの露出部分上に
形成される。この実施例においては、部材５９
ａ，５９ｂのようなタングステン部材を第１６図
に示すように形成する。抵抗領域は層５７のエツ
チング後にも残つている酸化物層５７ａにより覆
われる。

第１７ａ図に示されている抵抗領域の横断面図
においては、ポリシリコン条の側面と上面が抵抗
領域における酸化物層５７ａにより覆われている
ことが明らかに示されている。第１７ｂ図におい
ては、抵抗領域へのリードはタングステン部材に
より覆われ、ポリシリコン条の側面は酸化物で覆
われる。

以上説明した本発明の実施例ではアンダーカツ
トは生じない。また、タングステン部材はポリシ
リコンの上面にのみ形成されるから、ポリシリコ
ン条の側面に金属層が形成されたことによりひき
起される応力の問導は解消される。また、最初に
述べた例と対比すると、熱成長させられた酸化物
が第２のポリシリコン層の上に形成され、その酸
化物は化学蒸着された酸化物よりも絶縁機能は良
い。この実施例の別の利点は、第２のレベルのポ
リシリコン上に酸化物が熱成長させられるため
に、得られる構造が一層平らなことである。その
ために、金属付着工程にむける金属化の問題が少
くなる。

1981年６月29日付の本願出願人が譲り受けた未
決の米国特許出願第278656号には、金属で覆われ
た別のポリシリコン回路部材と、その製造方法が
開示されている。

以上、集積回路抵抗体の構造と、その製造方法
について説明した。本発明の抵抗器はポリシリコ
ン抵抗領域とその抵抗領域を相互に接続する高導
電度領域を含む。従来のポリシリコン抵抗器と比
較すると、本発明の抵抗器が基板に占める面積は
十分に小さい。さらに、本発明はエツチング工程
中に生じるポリシリコン条のアンダーカツトの問
題を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一体の導電領域を有する本発明の抵抗
器の構造を示す横断面図、第２図はゲート部材と
ソース領域およびゲート領域ならびにその上の酸
化物層を含む基板の横断面図、第３図はゲート部
材と基板中の１つの領域を露出させるために酸化
物層にあけられた開口部と、酸化物層の上に形成
された第２のポリシリコン層とを有する第２図の
基板の横断面図、第４図は第３図に示す第２のポ
リシリコン層から形成され、かつ上に酸化物層が
形成されているポリシリコン条の横断面図、第５
ａ図はマスキング部材が付着されている第４図の
ポリシリコン条と酸化物層を示す横断面図、第５
ｂ図は第５ａ図の構造体の平面図、第６ａ図は酸
化物層をエツチングした第５ａ図の構造体の横断
面図、第６ｂ図は第６ａ図の構造体の平面図、第
７図はドーピング工程の第６ａ図の構造体を示す
横断面図、第８図はポリシリコン条の露出されて
いる領域上に金属部材が形成された第７図の構造
体の横断面図、第９図は付加酸化物層を有する第
８図の構造体の横断面図、第１０図は一対のトラ
ンジスタと本発明の抵抗体を含む基板の横断面
図、第１１図は第１０図に示す構造体の等価回
路、第１２図は第３図乃至第９図に示す工程に従
つて作られた本発明の抵抗体の一部部の、起り得
る問題を示すために用いられる、横断面図、第１
３図乃至第１７ｂ図は第１２図に示す問題を解消
するための別の方法を示すもので、第１３図は第
３図に示されている第２の酸化物ポリシリコン層
から形成され、かつ上に酸化物層と、窒化シリコ
ン層と、開口部が設けられているホトレジスト層
が形成されているポリシリコン条の横断面図、第
１４図は付加エツチング工程後の第１３図のポリ
シリコン条の横断面図、第１５ａ図は酸化物成長
工程後の第１４図に示す構造体を示す第１４図の
１５ａ−１５ａ線に沿う断面図、第１５ｂ図は付
加酸化工程後における第１４図の構造体を示す第
１４図の１５ｂ−１５ｂ線に沿う断面図、第１６
図は付加エツチング工程と金属化工程後の第１５
ａ図と第１５ｂ図に示す構造体の横断面図、第１
７ａ図は第１６図の１７ａ−１７ａ線に沿う横断
面図、第１７ｂ図は第１６図の１７ｂ−１７ｂ線
に沿う断面図である。 １２……基板、１６……ゲート酸化物層、１
９，２１，３３，３８……絶縁層、２８ａ……ポ
リシリコン条、３０，５２，５７……酸化物層、
３２……マスキング部材、３５ａ，３５ｂ……金
属部材、３７……抵抗領域、４６……金属接点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁層上にポリシリコン層を形成する工程
   と、 前記ポリシリコン層の上に第１の酸化物層を成
   長させる工程と、 前記ポリシリコン層の上に窒化シリコン層を形
   成する工程と、 前記酸化物層から形成された酸化物部材と前記
   窒化シリコン層から形成された窒化シリコン部材
   とが上に重ねられている細長いポリシリコン条を
   前記ポリシリコン層からエツチングする工程と、 前記細長いポリシリコン条の所定の領域におい
   て窒化シリコン部材の一部を除去する工程と、 前記細長いポリシリコン条の側面に第２酸化物
   層が形成されるように前記細長いポリシリコン条
   を酸化する工程と、 前記窒化シリコン部材を除去する工程と、 前記第１の酸化物部材のうち、前記窒化シリコ
   ン部材の下で、前記所定の領域の両側の部分を除
   去して前記細長いポリシリコン条の両端部分を露
   出させる工程と、 前記細長いポリシリコン条の前記露出された部
   分の上に金属部材を形成する工程と、 を備え、前記細長いポリシリコン条の前記所定領
   域が抵抗領域を形成し、前記金属部材が前記抵抗
   領域から低抵抗リードを形成することを特徴とす
   る絶縁層の上に集積回路抵抗器を作る方法。