CN1855528A - 多晶硅－绝缘层－多晶硅电容和高阻多晶硅器件及制作方法 - Google Patents

多晶硅－绝缘层－多晶硅电容和高阻多晶硅器件及制作方法 Download PDF

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Abstract

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。

Description

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。
附图说明
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。
  离子注入   剂量(cm-2)   能量(KeV)   角度(度)   HRPoly阻值(欧姆/方块)
  PMOS SD硼注入   3×1015   30   0   1000
  PIP下极板磷注入   1.2e15   50   0
  PMOS SD硼注入   3×1015   30   0   2000
  PIP下极板磷注入   1.8e15   50   0
表1

Claims (4)

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。
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