CN101800221B - 半导体器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体器件。提供的是能够生产具有高比例准确度的多晶硅电阻器的方法使得可设计精确电阻器电路。半导体器件具有其中调节覆盖低浓度杂质区(构成每个多晶硅电阻器)的金属部分的占用面积的结构使得比例准确度可在电阻修正之后进一步修正。
Description
技术领域
本发明涉及具有分泄电阻器(bleeder resistor)的半导体器件，该分泄电阻器由多晶硅形成的电阻器构成。
背景技术
在半导体集成电路中，使用扩散电阻器或多晶硅电阻器。扩散电阻器由单晶硅半导体衬底(与该半导体衬底的导电类型相反的导电类型的杂质被注入其中)制成。多晶硅电阻器由将杂质注入其中的多晶硅形成。多晶硅电阻器由于围绕电阻器的绝缘膜而特别具有小漏电流和由在晶界存在的缺陷造成的高电阻方面的优势，引起在半导体集成电路中的广泛使用。
图3A和3B分别是常规多晶硅电阻器电路的示意平面图和示意横截图。多晶硅电阻器通过向沉积(通过低压化学气相沉积(LPCVD)或其类似的)在绝缘膜上的多晶硅薄膜注入p型或n型杂质，然后用光刻技术处理所得物为电阻器形状而产生。执行杂质注入用于决定多晶硅电阻器的电阻。取决于期望的电阻，要注入的p型或n型杂质的浓度在1×1017/cm3至1×1020/cm3范围内变化。此外，在电阻器两侧上的每个末端形成接触孔和金属布线以获得其电势。位于末端的金属布线层和多晶硅之间满意的欧姆接触要求通过使用图案化光阻而选择性注入等于或大于1×1020/cm3的高浓度的杂质进入对应于电阻器末端的多晶硅部分中。
对使用多晶硅的电阻器结构化，如在图3A的示意平面图和图3B的示意截面图中图示的，用以包含用低浓度杂质区104和高浓度杂质区105制成的多晶硅103，其在半导体衬底101上的绝缘膜102上形成。电势通过在高浓度杂质区105上方形成的接触孔106从金属布线107获得。
此外，如在图3B中图示的，金属放置在上文提及的用低浓度杂质区104和高浓度杂质区105制成的多晶硅103上以便防止氢(其影响多晶硅的电阻)在半导体工艺中扩散进入多晶硅。多晶硅由具有相对高结晶度的晶粒和晶粒之间的晶界(具有低结晶度，即高能级密度)构成。多晶硅电阻器的电阻主要由被晶界存在的大量能级捕获的电子或空穴(其充当载流子)决定。然而，当具有高扩散系数的氢在半导体制造工艺中产生时，氢容易到达多晶硅而会被能级捕获，从而改变电阻。氢产生工艺的示例包括在金属电极形成后在氢气氛中的烧结步骤和使用氨气的等离子氮化物膜形成步骤。用金属布线层覆盖多晶硅电阻器可抑制多晶硅的电阻由于氢扩散引起的变化。
用于稳定多晶硅的电阻的方法在例如JP2002-076281A中公开。
然而，用于稳定多晶硅的电阻的方法具有下列问题。即，在半导体制造工艺中存在多晶硅上的金属易受除了氢(其影响多晶硅)之外别的因素(例如由于等离子引起的带电(charging)、热、应力等)影响的问题。这些因素通过其上的金属而影响多晶硅，导致电阻的变化。
此外，电阻可由于上面提供的金属的电势和下面提供的电阻器的电势之间的差而改变。可以想像，因为通过使用由其中注入大量杂质的多晶硅形成的电阻器，上文提及的电势差使多晶硅电阻器中杂质浓度改变。因此，从上面提供的金属部分获得电势的方法也影响电阻的变化。
在使用分泄电阻器的电路(例如电压检测器或电压调整器等的电路)中，输出电流/电压值由分泄电阻的比例决定。然而，当电阻即使稍稍改变时，电阻器组的电阻比例准确度降低，因此可能不能获得输出电流/电压值的期望值。这导致降低的产率，特别在要求精确度的产品的情况下是这样。
发明内容
已经做出本发明以解决上文提及的问题，并且因此本发明的目的是提供用于实现具有比可由常规方法实现的更高比例准确度的多晶硅电阻器的方法。
为了解决上文提及的问题，本发明采用下列手段。
首先，提供的是包括电阻器的半导体器件，其包括：半导体衬底；在半导体衬底上形成的第一绝缘膜；具有相同形状的多个电阻器，它们在第一绝缘膜上形成并且由包括低浓度杂质区和高浓度杂质区的多晶硅形成；在多个电阻器上形成的第二绝缘膜；穿过高浓度杂质区上方的第二绝缘膜形成的接触孔；连接到接触孔并且连接由多晶硅形成的多个电阻器的第一金属布线；和设置在第二绝缘膜上以便覆盖电阻器组(包括单个电阻器和互相连接的至少两个电阻器中之一)中的低浓度杂质区的第二金属部分。
另外，半导体器件具有其中电阻器中的一些形成电阻器组并且电阻器之间的熔断器被微调成获得期望值的结构。
此外，半导体器件具有其中第二金属部分可通过微调(trimming)而在面积上变化的结构。
根据本发明，通过修正在半导体器件中的电阻比例，制造具有更稳定电阻比例的多晶硅电阻器是可能的。通过采用本发明的电阻器电路，提供具有高比例准确度的分泄电阻器是可能的，因为取决于电阻器电路的结构，基于由第一微调获得的值进一步执行微调。
附图说明
在附图中：
图1A是图示根据本发明第一实施例的半导体器件的示意平面图；
图1B是图示根据本发明第一实施例的半导体器件的示意截面图；
图2是根据本发明第二实施例的半导体器件的示意平面图；
图3A是常规多晶硅电阻器电路的示意平面图；
图3B是常规多晶硅电阻器电路的示意截面图；以及
图4是图示电阻比例和电阻器的第二金属部分的表面面积之间的关系的图表。
具体实施方式
现在，参照附图描述本发明的实施例。
图1A和1B分别是根据本发明的第一实施例的半导体器件的示意平面图和示意截面图。如在常规情况下，电阻器组由多晶硅103形成，多晶硅103在半导体衬底101上的第一绝缘膜102上形成并且包括低浓度杂质区104和在该低浓度杂质区104的两端的高浓度杂质区105，并且电势通过接触孔106从包括第一金属部分108的金属布线107获得，接触孔106穿过高浓度杂质区105上方的第二绝缘膜120形成。此外，多晶硅103被第二金属部分109覆盖。第三金属部分110设置成相邻于第二金属部分并且通过用于微调的熔断器连接。第二金属部分结构化以连接到用于微调的熔断器(其由多晶硅形成)，多晶硅电阻器和第一金属部分连接到该熔断器，使得具有相同电势的金属部分的面积可以通过切断熔断器以分离第三金属部分的一部分或第三金属部分的全部而改变。该连接在图1A中图示。在该情况下，仅覆盖一个单元电阻器的第二金属部分109不再连接到其他部分或衬底。本发明意在通过如下文描述的增加或减少低浓度杂质区的面积来修正电阻器的电阻比例偏差，该电阻比例偏差是由用常规技术布局半导体器件而引起的。
如在常规技术的说明中提及的，在半导体制造工艺期间影响金属的因素的例子包括下列因素。
即，在半导体制造工艺中，在多晶硅上的金属易受除了氢(其影响多晶硅)之外别的因素(例如由于等离子引起的带电、热、应力等)影响。因此，这些因素通过其上的金属而影响多晶硅，导致电阻的变化。上文描述的因素随上部(即第二金属部分)的面积变化。因而，发现电阻是由于第二金属部分的面积而变化。
图4是图示假设多晶硅电阻器的电阻设置为1，比例(电阻比例)随第二金属部分的面积而定的图表。从图4明显可见第二金属部分的面积和多晶硅电阻器的电阻具有成比例的关系。因此，第二金属部分面积的增加可增加电阻。
本发明利用上文提及的关系，并且具有通过改变第二金属部分的面积修正电阻的特征。这在上文提及的电阻修正之后进行。这是在上文提及的修正不能给出期望的电阻并且值偏离期望电阻的情况下的补救方法。因此，基于通过第一微调获得的值进一步进行微调以从而提供具有高比例准确度的分泄电阻器。
从图4可理解当第二金属部分的面积增加50μm2时，电阻比例增加1％。基于该事实，将面积的增加考虑进入而生成布局。
例如，如在图1A中图示的，第二金属部分放置在多晶硅电阻器(每个包括低浓度杂质区和高浓度杂质区)上方以完全覆盖电阻器组。该布局具有在热处理期间防止氢扩散进入多晶硅电阻器的效果，热处理例如是制造由硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)或其类似物形成的层间膜中的致密化步骤、或是在制造金属布线层中的金属退火(其是在制造多晶硅电阻器的步骤之后进行的)。第二金属部分109连接到第三金属部分110用于调整面积。该连接通过由多晶硅形成的用于微调的熔断器111。注意当第三金属部分110由与第二金属部分109相同的材料形成并且优选地由例如铝合金形成时步骤更简单。
如在图1A中图示的，提供多个第三金属部分110，并且这些第三金属部分110通过用于微调的熔断器彼此连接。必要时通过切断连接到这些第三金属部分110的用于微调的熔断器111，这些金属部分被分开并且改变面积以从而获得期望的电阻比例。在图1A中，设置两个第三金属部分110。然而，当单个第三金属部分110的占用面积减小并且第三金属部分110的数量增加时，可进行更加精细的调整。
图2图示根据本发明的第二实施例的半导体器件的示意平面图。图2在连接这些第三金属部分方面与图1A不同。具体地，如在第一实施例中使用的熔断器相反，这些第三金属部分110连接到第二金属部分109并且通过金属部连接部分112彼此连接，金属部连接部分112由与在第二实施例中的第三金属部分相同的材料形成。必要时通过用激光或其类似物切断金属部连接部分112，金属部分可在面积上改变以从而获得期望的电阻比例。
如上文描述的，电阻比例可通过将第二金属部分连接到第三金属部分以致面积可变化而调整。
Claims (9)
1.一种半导体器件，包括：
半导体衬底；
在半导体衬底上形成的第一绝缘膜；
具有相同形状的多个电阻器，其设置在所述第一绝缘膜上并且由多晶硅形成，其中所述多个电阻器中的每个具有低浓度杂质区和在所述低浓度杂质区两端的高浓度杂质区；
在所述多个电阻器上形成的第二绝缘膜；
穿过所述高浓度杂质区上的第二绝缘膜而形成的接触孔；
由金属布线层形成的并且通过所述接触孔连接所述多个电阻器的第一金属部分；
设置在所述第二绝缘膜上以便覆盖电阻器组的所述低浓度杂质区的第二金属部分，所述电阻器组包括从所述多个电阻器中选择的两个以上互相连接的电阻器和单个电阻器其中之一；以及
相邻于所述第二金属部分提供的用于增加所述第二金属部分的面积的第三金属部分，所述第三金属部分能够与所述第二金属部分电分离，
其中所述第二金属部分和所述第三金属部分通过熔断器连接。
2.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述第二金属部分的面积可通过激光微调减小。
3.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述第二金属部分和所述第三金属部分由金属布线层形成。
4.一种半导体器件，包括：
半导体衬底；
在半导体衬底上形成的第一绝缘膜；
具有相同形状的多个电阻器，其设置在所述第一绝缘膜上并且由多晶硅形成，其中所述多个电阻器中的每个具有低浓度杂质区和在所述低浓度杂质区两端的高浓度杂质区；
在所述多个电阻器上形成的第二绝缘膜；
穿过所述高浓度杂质区上的第二绝缘膜而形成的接触孔；
由金属布线层形成的并且通过所述接触孔连接所述多个电阻器的第一金属部分；
设置在所述第二绝缘膜上以便覆盖电阻器组的所述低浓度杂质区的第二金属部分，所述电阻器组包括从所述多个电阻器中选择的两个以上互相连接的电阻器和单个电阻器其中之一；以及
相邻于所述第二金属部分提供的用于增加所述第二金属部分的面积的第三金属部分，所述第三金属部分能够与所述第二金属部分电分离，
其中所述第二金属部分和所述第三金属部分通过能够被激光切断的金属连接部分连接。
5.如权利要求4所述的半导体器件，其中所述第二金属部分的面积可通过激光微调减小。
6.如权利要求4所述的半导体器件，其中所述第二金属部分和所述第三金属部分由金属布线层形成。
7.一种半导体器件，包括：
半导体衬底；
在半导体衬底上形成的第一绝缘膜；
具有相同形状的多个电阻器，其设置在所述第一绝缘膜上并且由多晶硅形成，其中所述多个电阻器中的每个具有低浓度杂质区和在所述低浓度杂质区两端的高浓度杂质区；
在所述多个电阻器上形成的第二绝缘膜；
穿过所述高浓度杂质区上的第二绝缘膜而形成的接触孔；
由金属布线层形成的并且通过所述接触孔连接所述多个电阻器的第一金属部分；
设置在所述第二绝缘膜上以便覆盖电阻器组的全部所述低浓度杂质区的第二金属部分，所述电阻器组包括从所述多个电阻器中选择的两个以上互相连接的电阻器和单个电阻器其中之一；以及
相邻于所述第二金属部分提供的用于增加所述第二金属部分的面积的第三金属部分，所述第三金属部分能够与所述第二金属部分电分离。
8.如权利要求7所述的半导体器件，其中所述第二金属部分的面积可通过激光微调减小。
9.如权利要求7所述的半导体器件，其中所述第二金属部分和所述第三金属部分由金属布线层形成。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20160323 Address after: Chiba County, Japan Patentee after: SEIKO INSTR INC Address before: Chiba, Chiba, Japan Patentee before: Seiko Instruments Inc. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20141126 Termination date: 20210203 |