DE3634850C2

DE3634850C2 -

Info

Publication number: DE3634850C2
Application number: DE19863634850
Authority: DE
Inventors: Hisayasu Sato; Takashi Nishimura; Norio Higashisaka; Shuichi Itami Hyogo Jp Kato
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-10-15
Filing date: 1986-10-13
Publication date: 1991-06-20
Also published as: JPH0373147B2; DE3634850A1; JPS6289341A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer größtintegrierten Halbleiter-Schaltungseinrichtung vom Standardscheibentyp.

Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus DE 31 47 932 A1 bekannt. Im Standardprozeß werden Zellen mit jeweils einer Mehrzahl von Transistoren und Widerständen gebildet. Die Zellen sind gruppenweise entlang einer Mehrzahl von Geraden angeordnet, die parallel zueinander liegen. Die Standardscheibe mit den genannten Zellen dient dazu, im Scheibenbearbeitungsprozeß so weiterverarbeitet zu werden, daß durch Herstellen von Leitungsverbindungen Bauteile mit gewünschten Funktionen erhalten werden. Der Scheibenbearbeitungsprozeß selbst ist in der genannten Schrift nicht beschrieben.

Zur Bildung einer bipolaren logischen Schaltung, beispielsweise zur Bildung einer emittergekoppelten logischen Schaltung, sind verschiedene Widerstände erforderlich, so daß es zur Realisierung unterschiedlicher logischer Schaltungen notwendig ist, im voraus verschiedene Arten von Widerständen in den jeweiligen Zellen zu erzeugen. Aufgrund der gleichen Ausbildung für alle Zellen kann jedoch nur eine beschränkte Anzahl von logischen Schaltungen verwirklicht werden, so daß der Nutzungsgrad mit den Zellen mit verschiedenen Arten von Widerständen relativ klein ist.

In der nicht vorveröffentlichten Offenlegungsschrift DE 35 30 897 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines SRAMs beschrieben. Bei diesem Verfahren ist der Arbeitsablauf ähnlich wie bei einem Standardprozeß mit anschließendem Scheibenbearbeitungsprozeß, indem nämlich zunächst Transistoren und später Leitungsverbindungen hergestellt werden. Bemerkenswert bei dem aus der genannten Offenlegungsschrift bekannten Verfahren ist, daß Widerstände nicht zusammen mit den Transistoren, sondern erst zusammen mit den Leiterbahnen erzeugt werden. Beide Funktionsgruppen werden in einer polykristallinen Siliziumschicht durch unterschiedliches Dotieren hergestellt. Diejenigen Bereiche der genannten Schicht, die Leiterbahnen werden sollen, werden in solcher Weise dotiert, daß sie gut leiten. Andere Bereiche, die Widerstände werden sollen, werden durch Ionen-Implantation dotiert, wodurch sich jeweils gewünschte Widerstandswerte gut einstellen lassen.

Die Verwendung einer polykristallinen Siliziumschicht zum Herstellen von Widerstandselementen in einem Standardprozeß ist aus DE 32 23 276 A1 bekannt. Die Herstellung von Widerständen aus polykristallinem Silizium ganz allgemein ist in IBM TDB, Bd. 23, Nr. 7A, Dez. 1980, S. 2811-2812 beschrieben. Der Widerstandswert wird durch Einstellen der Abmessungen eines Polysiliziumbereichs und durch Einstellen des spezifischen Widerstands durch Ionen-Implantation bestimmt. Die Enden der Polysiliziumbereiche werden dann kontaktiert. Ein sehr ähnliches Verfahren ist aus EP 00 78 190 B1 bekannt. Dort wird jeder Widerstandsbereich durch eine Metallsilicidschicht kontaktiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer größtintegrierten Halbleiter-Schaltungseinrichtung vom Standardscheibentyp anzugeben, bei dem ein hoher Nutzungsgrad der einzelnen Zellen erreicht wird und der Scheibenbearbeitungsprozeß einfach ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mittels der Merkmale des Anspruchs 1. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist Gegenstand von Anspruch 2.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß zwar die Widerstandselemente aus Bereichen polykristallinen Siliziums gebildet sind, die durch Bereiche einer Metallsilicidschicht kontaktiert werden, daß jedoch das Einstellen der Widerstandswerte nicht bereits beim Herstellen der Bereiche der polykristallinen Siliziumschicht erfolgt, sondern erst beim Herstellen der Bereiche der Metallsilicidschicht. Dazu werden die Bereiche der Metallsilicidschicht so angeordnet, daß zwischen kontaktierten Bereichen jeweils eine polykristalline Siliziumschicht vorgegebener Länge und Breite liegt. Die Länge und Breite ist so eingestellt, daß sich der gewünschte Widerstandswert ergibt. Der Widerstandswert wird somit erst beim Aufbringen der Metallsilicidschicht, also beim Scheibenbearbeitungsprozeß und nicht bereits beim Standardprozeß eingestellt. Dadurch lassen sich viele gleichartige Zellen bei einfachem Scheibenbearbeitungsprozeß herstellen.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine größtintegrierte Halbleiter-Schaltungseinrichtung vom Standardscheibentyp zur Erläuterung ihrer Herstellungsweise,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die größtintegrierte Halbleiter-Schaltungseinrichtung vom Standardscheibentyp nach Fig. 1.

Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand der Fig. 1 näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Strukturquerschnitt zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens eines Widerstandselementes mit polykristallinem Silizium auf der größtintegrierten Halbleiter-Schaltungseinrichtung vom Standardscheibentyp zur Bildung einer zum Beispiel emittergekoppelten logischen Schaltung. Die Schichtstruktur enthält einen Oxidfilm 1, eine auf dem Oxidfilm 1 liegende polykristalline Siliziumschicht 2, eine auf der polykristallinen Siliziumschicht 2 liegende Metallsilicidschicht 3 mit hohem Schmelzpunkt, einen auf der polykristallinen Siliziumschicht 2 gebildeten Isolationsfilm 4, in dem sich zwei Öffnungen 5a im Bereich der Schicht 3 befinden, sowie zwei Elektroden 5, die durch die Öffnungen 5a hindurchragen.

Im nachfolgenden wird das Herstellungsverfahren näher erläutert.

In einem Standardprozeß werden nicht dargestellte Transistoren sowie ein Oxidfilm 1 zur elektrischen Abtrennung der Transistoren auf einem Halbleitersubstrat gebildet, wobei eine polykristalline Siliziumschicht auf der gesamten Oberfläche des Oxidfilms 1 erzeugt wird. Nach Injektion von Dotierungsmaterial wird die in Fig. 1 gezeigte polykristalline Siliziumschicht 2 durch abschnittsweises Entfernen dieser Schicht erhalten.

In einem weiteren sogenannten Scheibenbearbeitungsprozeß wird eine Metallsilicidschicht 3 mit hohem Schmelzpunkt bereichsweise auf der polykristallinen Siliziumschicht 2 gebildet. Anschließend wird ein Isolationsfilm 4 erzeugt, der die gesamte Oberfläche der einen hohen Schmelzpunkt aufweisenden Metallsilicidschicht 3 überdeckt und z. B. auch mit der polykristallinen Siliziumschicht 2 in einem Oberflächenbereich in Kontakt kommt, in dem sich keine Metallsilicidschicht 3 befindet. In den Isolationsfilm 4 werden im Bereich der Metallsilicidschicht 3 Öffnungen 5a eingebracht, in die Elektroden 5 eingeführt werden, die mit der Metallsilicidschicht 3 in Kontakt stehen. Über diese Elektroden 5 wird das auf diese Weise erhaltene Widerstandselement mit den Transistoren zum Beispiel über Leitungsdrähte verbunden.

Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Widerstandselement aus polykristallinem Silizium. Entsprechend der Fig. 2 besitzt die polykristalline Siliziumschicht 2 eine Breite W und eine Länge L_p in dem Bereich, der nicht von der einen hohen Schmelzpunkt aufweisenden Metallsilicidschicht 3 bedeckt ist. Die Abstände der Ränder der Metallsilicidschicht 3 zu den jeweils nächstliegenden Rändern der Öffnungen 5a sind mit L_s1 und L_s2 bezeichnet. Diese Abschnitte schließen sich unmittelbar an die Länge L_p an. Der Gesamtwiderstandswert R des Widerstandselements läßt sich somit durch die folgende Gleichung ausdrücken:

Hierin bedeutet ρs der Schichtwiderstand der Metallsilicidschicht mit hohem Schmelzpunkt und ρp den Schichtwiderstand der polykristallinen Siliziumschicht mit den genannten Verunreinigungen.

Üblicherweise ist ρs ≅ mehrere Ω/(Ohm/Flächenelement), ρp ≅ mehrere hundert bis mehrere tausend Ω/ und ρs « ρp. Der erste und der dritte Ausdruck in der obigen Gleichung (1) können somit im Vergleich zum zweiten Ausdruck vernachläßigt werden. Das bedeutet, daß sich der Gesamtwiderstandswert R des Widerstandselementes näherungsweise zu:

ergibt. Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, ist es möglich, einen gewünschten Widerstandswert für das Widerstandselement mit polykristallinem Silizium durch bereichsweise Bildung einer Metallsilicidschicht mit hohem Schmelzpunkt zu erhalten.

Ist die gesamte Oberfläche der polykristallinen Siliziumschicht mit der Metallsilicidschicht mit hohem Schmelzpunkt bedeckt, so läßt sich darüber hinaus der Gesamtwiderstandswert R durch folgende Gleichung ausdrücken:

Hierin ist L_s der Abstand zwischen den beiden Öffnungen 5a. Besitzt der Abstand L_s einen Wert, der nahe bei einem Mehrfachen der Breite W liegt, so beträgt der Widerstandswert R mehrere Ohm bis mehrere zehn Ohm, so daß eine Benutzung als Leitung möglich ist.

Entsprechend der Erfindung wird eine als Widerstandselement benutzte polykristalline Siliziumschicht in einem Standardprozeß hergestellt. In einem Scheibenbearbeitungsprozeß wird eine einen hohen Schmelzpunkt aufweisende Metallsilicidschicht bereichsweise auf der polykristallinen Siliziumschicht gebildet. Der Scheibenbearbeitungsprozeß umfaßt daher nur wenige Verfahrensschritte und ist relativ unkompliziert, so daß eine Zelle mit hohem Nutzungsgrad erhalten wird. Darüber hinaus läßt sich der Schaltungsaufbau bzw. Schaltungsstrom in jeder Zelle leicht variieren.

Selbstverständlich lassen sich gemäß der Erfindung nicht nur emittergekoppelte logische Schaltungen sondern, auch bipolare logische Schaltungen realisieren, in denen ebenfalls die oben genannten Widerstände zur Realisierung derselben Effekte zum Einsatz kommen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer größtintegrierten Halbleiter- Schaltungseinrichtung vom Standardscheibentyp mit Halbleiterelementen, mit

- einem Standardprozeß zum Herstellen von Halbleiterelementen in einem Halbleitersubstrat und
- einem Scheibenbearbeitungsprozeß zum Herstellen von Leitungsverbindungen zwischen den Halbleiterelementen,

dadurch gekennzeichnet,

- daß im Standardprozeß neben dem Herstellen der Halbleiterelemente auf dem Halbleitersubstrat zum elektrischen Abtrennen der Halbleiterelemente ein Oxidfilm (1) gebildet wird,
- daß nach Bilden des Oxidfilms (1) auf diesem Bereiche einer nur der Herstellung von Widerstandselementen dienenden, polykristallinen Siliziumschicht (2) aufgebracht werden und
- daß im Scheibenbearbeitungsprozeß auf die Bereiche der polykristallinen Siliziumschicht (2) eine einen hohen Schmelzpunkt aufweisende Metallsilicidschicht (3) zur Herstellung der Widerstandselemente mit jeweils gewünschten Widerstandswerten bereichsweise aufgebracht wird,
- daß auf der den hohen Schmelzpunkt aufweisenden Metallsilicidschicht (3) Elektroden (5) aufgebracht werden und
- daß die Widerstandselemente mit den Halbleiterelementen über die Elektroden durch Leitungen verbunden werden,
- - wobei das Aufbringen der Metallsilicidschicht (3) so erfolgt, daß jedes Widerstandselement durch einen Bereich der polykristallinen Siliziumschicht (2) gebildet ist, der von zwei Bereichen der Metallsilicidschicht bedeckt ist, so daß der Widerstandswert (R) jedes Widerstandselements von der Länge (L_p) und der Breite (W) des jeweiligen Abschnitts des Bereichs der polykristallinen Siliziumschicht zwischen den nächstliegenden Rändern der zwei Bereiche der Metallsilicidschicht bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einen hohen Schmelzpunkt aufweisende Metallsilicidschicht (3) so aufgebracht wird, daß der Widerstandswert (R) des die polykristalline Siliziumschicht (2) aufweisenden Widerstandselementes während des Scheibenbearbeitungsprozesses mehrere Ohm bis mehrere zehn Ohm annimmt.