DE69522992T2

DE69522992T2 - Verfahren zur Herstellung eines Widerstands

Info

Publication number: DE69522992T2
Application number: DE69522992T
Authority: DE
Inventors: Robert H. Eklund; Douglas A. Prinslow; David B. Scott
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1994-05-06
Filing date: 1995-05-04
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2015-05-05
Also published as: TW284913B; DE69522992D1; JPH0846139A; US5656524A; EP0681320A1; EP0681320B1; KR950034754A

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung eines Halbleiter- Bauelements und insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines Polysilicium- Widerstands.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Integration von MOSFET-Strukturen und Bipolartransistoren auf einem einzigen Substrat ist sehr wünschenswert geworden. Weiterhin bietet die Silicium- auf-Isolator-(SOI)-Technologie infolge der Minimierung der Parasitärkapazität die höchste Leistungsfähigkeit bei einer gegebenen Strukturgröße.
Wie auf dem Fachgebiet wohlbekannt ist, werden digitale und lineare Funktionen häufig unter Verwendung der bipolaren Technologie oder der Metall-Oxid- Halbleiter-(MOS)-Technologie von integrierten Schaltungen ausgeführt. Bipolare integrierte Schaltungen bieten natürlich eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit und höhere Steuerströme als die MOS-Schaltungen, wobei dies insbesondere im Vergleich zu komplementären MOS-Schaltungen (CMOS-Schaltungen) auf Kosten einer höheren Verlustleistung geschieht. Vor kurzem gemachte Fortschritte bei der Herstellungstechnologie haben die Verwendung von Bipolartransistoren und von CMOS-Transistoren auf derselben integrierten Schaltung (üblicherweise als BiCMOS-Bauelemente bezeichnet) ermöglicht. Das weitere Ausnutzen der Hochstrom-Steuerfähigkeiten der Bipolartransistoren ist wichtig, um sogar noch höhere Niveaus der Integration bipolarer Bauelemente oder von vermischten bipolaren und CMOS-Bauelementen zu erhalten.
Widerstände für integrierte BiCMOS-Schaltungen waren typischerweise diffundierte Widerstände. Bei einem Prozeß zur Herstellung eines diffundierten Widerstands bei einem Halbleiter-Bauelement wird ein 0,8-Mikrometer- BiCMOS-Prozeß verwendet. Bei diesem Prozeß ergibt sich ein diffundierter Widerstand mit 600 W/**. Die Länge der Widerstands ist durch eine Polysiliciumschicht definiert, die das Silicidieren des Widerstandskörpers blockiert. Einer der Nachteile dieses Widerstands ist seine große Parasitärkapazität. Die Parasitärkapazität verlangsamt Signalflüsse durch die Schaltung. Die Parasitärkapazität existiert zwischen dem Widerstand und der darüberliegenden Polysiliciumschicht sowie zwischen dem Widerstand und der benachbarten N-Wanne.
Bei weiteren integrierten BiCMOS-Schaltungen, die bei hochentwickelten Technologien, wie der mit dem asynchronen Übertragungsmodus (ATM) arbeitenden Telefonvermittlungstechnologie, sowie bei allgemeinen Technologien anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASIC) verwendbar sind, verschlechtern mit der Parasitärkapazität verbundene Probleme die Leistungsfähigkeit der Schaltungen auf weniger als annehmbare Niveaus.
Aus US-A-5 236 857 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Polysilicium- Widerstands bekannt, das die folgenden Schritte aufweist: Bilden einer Polysiliciumschicht, Dotieren der Polysiliciumschicht zum Erhalten eines bestimmten spezifischen Widerstands, Bilden einer Isolierschicht über der Polysiliciumschicht, Ätzen eines Abschnitts der Isolierschicht, so daß ein Widerstandskörperabschnitt der Polysiliciumschicht unterhalb der Isolierschicht verbleibt, Ätzen der Polysiliciumschicht zur Bildung eines Widerstands, der den Widerstandskörper und mindestens zwei an den Widerstandskörper angrenzende Kontaktabschnitte aufweist, und Bilden einer Silicidzone auf den Kontaktabschnitten. Eine Seitenwand-Oxidschicht kann bei einem weiteren Verfahrensschritt aufgebracht und unter Bildung von Abstandselementen geätzt werden. Die über der Polysiliciumschicht gebildete Isolierschicht kann aus Oxid, Nitrid oder einer Kombination von diesen bestehen.
Aus EP-A-0 418 670 ist ein Verfahren zum Herstellen komplementärer vertikaler Bipolartransistoren und komplementärer Feldeffekttransistoren auf demselben Substrat bekannt. Der Prozeß weist auch eine Schicht aus silicidiertem polykristallinem Silicium auf, die zum Bilden von Widerständen und zum Kontaktieren der verschiedenen Transistoren verwendet wird. Das Bilden von Seitenwänden ist nicht erwähnt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung sieht dementsprechend ein Verfahren zum Herstellen eines Polysilicium-Widerstands vor, durch das die Beschränkungen, die bei bekannten Verfahren zum Herstellen solcher Widerstände auftreten, überwunden oder erheblich verringert werden.
Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Polysilicium-Widerstands auf einer Feldoxidzone vorgesehen, das die in Anspruch 1 definierten Schritte aufweist. Spezielle Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 2 bis 4 dargelegt.
Gemäß einer weiteren Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Polysilicium-Widerstands auf einer Feldoxidzone vorgesehen, das die in Anspruch 5 definierten Schritte aufweist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Erfindung und ihre Verwendungsarten und Vorteile lassen sich am besten beim Lesen der folgenden Beschreibung veranschaulichender Ausführungsformen zusammen mit der anliegenden Zeichnung verstehen, wobei:
Fig. 1 eine Konzept-Schnittansicht ist, in der anfängliche Aufbringungs- und Implantationsschritte gemäß der vorliegenden Ausführungsform dargestellt sind,
die Fig. 2a und 2b das Herstellen des Körpers des Polysilicium- Widerstands unter Verwendung von Photoresist-Ätzschritten zeigen,
die Fig. 3a und 3b Zwischenschritte zum Herstellen des Oxid-Nitrid- Stapels gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigen,
Fig. 4 eine Konzept-Schnittansicht des fertigen Widerstands gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist,
Fig. 5 das Bauelement gemäß dem Herstellungsprozeß in einem Zwischenstadium gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 6 das Bilden eines Oxidstapels und einer Implantation gemäß der alternativen Ausführungsform aus Fig. 5 zeigt,
Fig. 7 ein weiteres Zwischenstadium der alternativen Ausführungsform aus Fig. 5 zeigt,
Fig. 8 die resultierende Bildung eines Oxidstapels gemäß dem Prozeß gemäß der alternativen Ausführungsform aus Fig. 5 zeigt und
Fig. 9 eine Schnittansicht des fertigen Widerstands gemäß der alternativen Ausführungsform nach einem Titansilicid-Wärmebehandlungsschritt ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die veranschaulichenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lassen sich am besten mit Bezug auf die FIGUREN verstehen, wobei gleiche Bezugszahlen für gleiche und entsprechende Teile der verschiedenen Komponenten verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung sieht einen Prozeßablauf für die Integration eines Polysilicium-Widerstands in einen BiCMOS-Prozeß vor. Der Widerstand wird zwischen einer Feldoxidschicht und einer Metallebenenoxid-(MLO)-Oxidschicht hergestellt und hat gegenüber bekannten diffundierten Widerständen eine erheblich bessere Leistungsfähigkeit der Schaltung. Die Leistungsfähigkeit der Schaltung ergibt sich teilweise aus einer Verringerung der Parasitärkapazität des Polysilicium-Widerstands gegenüber derjenigen, die bei gegenwärtig verwendeten diffundierten Widerständen auftritt. Weiterhin ist der Prozeß gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch besser steuerbar, weil der sich aus dem Prozeß ergebende Polysilicium-Widerstand durch einen Ätzbereich und nicht durch einen Diffusionsbereich definiert wird. Das Ätzen ist dasselbe Ätzen, das das BiCMOS- Gate-Polysilicium definiert, und es ist daher ein genauer, wohldefinierter Prozeß.
Nach dem vorliegenden Verfahren wird ein Polysilicium-Widerstand hergestellt, indem zuerst das Seitenwand-Abstandselement strukturiert und geätzt wird, wobei das Dielektrikum über dem Körper des Widerstands verbleibt, wodurch ein Silicidieren verhindert wird. Ein besonders wichtiger Aspekt der vorliegenden Ausführungsform ist ihre Verwendung bei einem BiCMOS-Prozeß. Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung Arsen als Dotierungsmaterial beim BiCMOS-Prozeß verwendet. Die veranschaulichenden Ausführungsformen der hier beschriebenen Erfindung beinhalten zwei Prozeßabläufe. Der zuerst beschriebene Prozeßablauf kann für die meisten Anwendungen bevorzugt sein. Es kann jedoch andere Erwägungen geben, die den als zweites beschriebenen Prozeßablauf bevorzugt machen.
Der erste Prozeßablauf kann beginnend mit Fig. 1 beschrieben werden, wo das Bauelement 10 gemäß dem Herstellungsprozeß in seinem Anfangsstadium dargestellt ist, wobei gezeigt ist, daß es eine Feldoxidschicht 12 aufweist. Auf die Feldoxidschicht 12 wird zuerst eine Polysiliciumschicht 14 aufgebracht. Auf dieser Struktur tritt eine Arsenimplantation (As-Implantation) auf, wie durch Pfeile 16 angegeben ist. Dieser Schritt bildet die Grundlage für die nachfolgenden Schritte beim Herstellen des Widerstands gemäß der vorliegenden Ausführungsform aus dem Bauelement 10 gemäß dem Herstellungsprozeß. Vor dem Herstellen des Widerstands gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es jedoch erforderlich, den zugeordneten BiCMOS-Transistor herzustellen. Dementsprechend werden in der folgenden Erörterung die Schritte beschrieben, die zu der Struktur aus Fig. 1 führen. Diese Schritte und die Struktur, die sich daraus ergibt, sind jedoch in Fig. 1 nicht dargestellt.
Der erste Schritt beim Prozeßablauf, der zum Bauelement 10 gemäß dem Herstellungsprozeß aus Fig. 1 führt, besteht daher im Aufbringen einer Polysiliciumschicht mit einer Dicke von 1250 ± 100 Å. Dies ist die erste Polysiliciumschicht des geteilten Polysilicium-Aufbringungsprozesses gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Als nächstes wird eine Photoresistschicht aufgebracht, um die Basiszone des zugeordneten Transistors zu definieren. Diese Struktur öffnet auch das oben erwähnte Basis-Polysilicium, so daß es auch von der Zone entfernt wird, auf der der 2500 Å messende Polysilicium-Widerstand hergestellt wird. Falls der 3750 Å messende Polysilicium-Widerstand erwünscht ist, wird die Polysilicium- Widerstandszone nicht mit der aktuellen Struktur belichtet, wodurch das 1250 Å messende Polysilicium in diesem Bereich belassen wird. Daraufhin tritt ein Polysilicium-Ätzen auf, durch das die erste Polysiliciumschicht aus den im Resist belichteten Zonen entfernt wird. Daraufhin tritt der Schritt des Implantierens des ersten Polysiliciums unter Bildung der störstellenleitenden Basiszone des zugeordneten Transistors auf. Falls der 3750 Å messende Polysilicium- Widerstand herzustellen ist, wird die Polysilicium-Widerstandszone durch Photoresist vor der Implantation geschützt. Nach dem Polysilicium-Ätzen wird der Photoresist mit Veraschungs- und Polysilicium-Ohren-Prozessen entfernt.
Der Polysilicium-Ohren-Prozeß weist zwei verschiedene nacheinander verwendete naßchemische Prozesse auf, wobei einem Nanoabhebeprozeß ein Ultraschall-Abhebeprozeß folgt.
Nach dem Abstreifen des Polysilicium-Ohren-Resists besteht der nächste Schritt darin, eine Oxidschicht unter Verwendung eines chemischen Niederdruck- Dampfabscheidungs-(LPCVD)-Prozesses unter Bildung einer Oxidschicht mit einer Dicke von 300 ± 30 Å aufzubringen. Als nächstes wird unter Verwendung eines LPCVD-Nitridprozesses eine Nitridschicht mit einer Dicke von 300 ± 30 Å aufgebracht. Das aufgebrachte Oxid und das aufgebrachte Nitrid bilden zusammen den Emitterdielektrikum-Stapel.
Der nächste Schritt besteht darin, im oben erwähnten Dielektrikum bis hinab zum Silicium ein Loch zu bilden, um den Emitterkontakt zu definieren. Dies geschieht durch Strukturieren eines 0,60 ± 0,05 um breiten Kontakts im Dielektrikum mit Photoresist und Ätzen des freigelegten Dielektrikumstapels, so daß weniger als 20 Å Oxid verbleiben.
Auf der Feldoxidschicht 12 kann ein Polysilicium-Widerstand 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet werden. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wird daher durch den zweiten Teil des geteilten Polysilicium- Aufbringungsprozesses die Polysiliciumschicht 14 auf der Feldoxidschicht 12 gebildet. Dies wird durch ein Entglasen der ersten Polysiliciumschicht unter Verwendung einer 10%igen Fluorwasserstoffsäure-Mischung für 20 Sekunden erreicht, dem bei der vorliegenden Ausführungsform das Aufbringen der zweiten Polysiliciumschicht mit einer Dicke von 2500 ± 200 Å folgt. Die Gesamtdicke der Polysiliciumschicht 14 in Fig. 1 beträgt abhängig davon, ob die erste Polysiliciumschicht bei einem vorhergehenden Ätzen entfernt wurde oder nicht, entweder 2500 Å oder 3750 Å.
Falls der 2500 A messende Polysilicium-Widerstand hergestellt wird, weist der Dielektrikumstapel unterhalb des Polysilicium-Widerstands das Oxid/Nitrid- Emitterdielektrikum auf, was dazu führt, daß der Polysilicium-Widerstand auf Nitrid aufgebaut wird.
Die Polysiliciumschicht 14 wird dann mit dem gewünschten Dotierungsmaterial implantiert, so daß der gewünschte Schichtwiderstand erhalten wird. Beim 2500 Å messenden Polysilicium-Widerstand führt beispielsweise eine 6,0·10¹&sup5; Ionen/cm² aufweisende As-Implantation bei 150 keV zu einem Schichtwiderstand von 500 W/**. Dies ist die Implantation 16 aus Fig. 1.
Der nächste Schritt besteht darin, den Polysilicium-Widerstand vor weiteren Emitter-Implantationen mit einer Photoresiststruktur zu schützen. Daraufhin wird die Polysiliciumschicht 14 durch den Prozeß gemäß der vorliegenden Ausführungsform einer Wärmebehandlung unterzogen, um das Arsen durch die Polysiliciumschicht 14 zu diffundieren und zu aktivieren. Dieser Schritt nimmt beispielsweise 27 Minuten bei einer Temperatur von 900ºC ein.
Wie in den Fig. 2a und 2b dargestellt ist, erscheint das Bauelement 10 gemäß dem Herstellungsprozeß daher in seiner Form vor dem Polysilicium-Ätzen. In Fig. 2a bedeckt die Polysiliciumschicht 14 die Feldoxidschicht 12. Die Photoresiststruktur 18 bedeckt einen vorgegebenen Abschnitt der Polysiliciumschicht 14. Der nächste Schritt besteht darin, den Polysilicium-Widerstandskörper mit einem Photoresistprozeß zu definieren.
Fig. 2b zeigt das Ergebnis des Gate-Ätzens und die sich ergebende Polysilicium-Widerstandsschicht 20. Die Polysiliciumschicht 20 verbleibt als Ergebnis der Photoresiststruktur 18, die einen vorgegebenen Abschnitt der Polysiliciumschicht 14 vor dem photolithographisch strukturierten Ätzen schützt. Der Schritt des Ätzens des Polysilicium-Gates ätzt alles unmaskierte Polysilicium fort, und ihm folgt das Entfernen des Photoresists und das Aufbringen eines 300 Å messenden Verkappungsoxids. Daraufhin findet ein Photoresistprozeß statt, dem die Transistor-Implantation mit einer Ionendichte von 6,0 · 10¹³ bei 60 keV folgt. Wegen des Photoresists beeinflußt diese Implantation nicht den Widerstand. Der nächste Schritt besteht dann darin, den existierenden Photoresist zu entfernen, und diesem folgt das erforderliche Abheben des Polysilicium-Ohren-Resists.
Die Fig. 3a und 3b zeigen weitere Zwischenergebnisse, die beim Bauelement 10 gemäß dem Herstellungsprozeß folgendermaßen auftreten. Wie in Fig. 3a dargestellt ist, befindet sich auf der Feldoxidschicht 12 eine Polysiliciumschicht 20. Eine Oxidschicht 22 bedeckt die Polysiliciumschicht 20 und den Abschnitt der Feldoxidschicht, der nicht von der Polysiliciumschicht 20 bedeckt ist. Eine Nitridschicht 24 bedeckt die Oxidschicht 22. Ein Photoresistmuster 26 bedeckt einen vorgegebenen Abschnitt der Nitridschicht 24 und der die Polysiliciumschicht 20 bedeckenden Oxidschicht 22. Dieses Muster definiert den Körper des Polysilicium-Widerstands.
In Fig. 3b ist das Bauelement 10 gemäß dem Herstellungsprozeß nach einem Nitridätzen und Resistabheben dargestellt. Dabei bedeckt die Oxidschicht 22 weiterhin die Polysiliciumschicht 20 und den freigelegten Abschnitt der Feldoxidschicht 12. Nach dem Nitridätzen und dem Resistabheben verbleibt jedoch der Nitridstapel 30 ebenso wie die Nitridseitenwand 28. Der Nitridstapel 30 ist bei der vorliegenden Erfindung einzigartig, wobei eine LPCVD- Nitridschicht mit einer Dicke von 1000 Å ± 100 Å verwendet wird.
In Fig. 4 ist der sich ergebende Polysilicium-Widerstand 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform nach der Bildung des Nitrid/Oxid-Stapels 42 dargestellt. Eingehender auf den Polysilicium-Widerstand 40 aus Fig. 4 Bezug nehmend sei bemerkt, daß die Polysiliciumschicht 20 mit der Seitenwand 28 auf der Feldoxidschicht 12 auftritt. Eine Silicidschicht 34 bedeckt den freigelegten Abschnitt der Polysiliciumschicht 20. Die Nitridschicht 30 bedeckt die Oxidschicht 32. Bei der vorliegenden Ausführungsform findet eine (N&spplus;)-Source/Drain- Implantation statt, der ein unstrukturiertes Ätzen folgt, bei dem der Abschnitt der Oxidschicht 32, der die Polysiliciumschicht 20 bedeckt, und der Abschnitt, den die Nitridschicht 30 nicht bedeckt, entfernt werden. Das freigelegte Polysilicium der Polysiliciumschicht 20 wird dann silicidiert, um die Silicidschicht 34 zu bilden. Dieser Schritt vervollständigt im wesentlichen die Bildung des Polysilicium-Widerstands 40 und bereitet ihn zum Bedecken mit einer Metallebenenoxid- (MLO)-Schicht vor.
Der Nitrid/Oxid-Stapel 42 auf der Polysiliciumschicht 20 dient zwei Zwecken. Erstens definiert der Oxid/Nitrid-Stapel 42 die Länge des Polysilicium- Widerstands 40, indem er vor weiteren Implantationen, beispielsweise der Source/Drain-Implantation, geschützt wird. Weiterhin definiert der Nitrid/Oxid- Stapel 42 die Länge des Polysilicium-Widerstands 40 durch Bilden eines Silicidblocks. Daher werden nur die Köpfe des Widerstands silicidiert. Das Bauelement 10 gemäß dem Herstellungsprozeß aus Fig. 3b gestattet das Implantieren der Köpfe der Polysiliciumschicht 20 mit einer (N&spplus;)-Source/Drain-Implantation durch die Oxidschicht 22. Falls dies jedoch nicht erwünscht ist, sollte die (N&spplus;)- Source/Drain-Maske den ganzen Polysilicium-Widerstand mit Photoresist bedecken.
Nach dem Aufbringen der LPCVD-Nitridschicht 24 besteht der nächste Schritt im Ausführen eines Silicidblock-Photoresist-Schritts zum Erzeugen des Silicidblockstapels 42, der den Körper des Polysilicium-Widerstands 20 vor einer Silicidierung schützt. Hierdurch wird die Länge des Polysilicium-Widerstands 40 definiert. Der Körper des Polysilicium-Widerstands 40 ist kürzer als die Polysiliciumschicht 20. Dies liegt daran, daß die Köpfe des Widerstands freigelegt werden müssen. Diese Köpfe kontaktieren später die MLO-Schicht.
Der nächste Schritt besteht im Ausführen eines Seitenwandnitrid-Ätzens, bei dem die Oxidschicht mit einer Dicke von mehr als etwa 200 Å verbleibt. Danach entfernt ein Veraschungs- und Polysilicium-Ohren-Resist-Abhebeprozeß den unerwünschten Photoresist. Nach dem Entfernen des Photoresists tritt eine erste (N&spplus;)-Source/Drain-Implantation unter Verwendung einer Phosphorimplantation mit 4 · 10¹&sup4; Ionen/cm² unter Verwendung von Ionen mit 50 keV auf. Als nächstes tritt eine zweite (N&spplus;)-Source/Drain-Implantation unter Verwendung einer Arsenimplantation mit 3 · 10¹&sup5; Ionen/cm² bei 120 keV auf. Die Phosphor- und Arsenimplantationen werden dann durch Wärmebehandlung mit einem bei 850ºC ablaufenden Prozeß in die Köpfe des Widerstands eingebracht.
Bei der vorliegenden Ausführungsform gehen die (N+)-Source/Drain- Implantationen in die Köpfe des Polysilicium-Widerstands 40. Hierdurch wird der Kontaktwiderstand zwischen dem Silicid und dem Widerstandskörper verringert. Ein (N&spplus;)-Source/Drain-Muster wird dann außerhalb des Widerstands maskiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet die (P+)-Source/Drain-Implantation einen Borprozeß mit 2 · 10¹&sup5; Ionen/cm² bei einem Ionenenergieniveau von 20 keV. Daraufhin findet zum Entfernen des Photoresists ein Veraschungs- und ein Polysilicium-Ohren-Resist-Abhebeprozeß statt. Nach dem Entfernen des Photoresists findet eine 30 Minuten dauernde Source/Drain-Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 850ºC statt, um die Arsen- und Phosphor-Dotierungsmaterialien zu aktivieren und zu diffundieren.
Der nächste Schritt besteht darin, das Oxid zu entfernen, wobei weniger als 20 Å des Oxids verbleiben. Ein Silicid-Entglasen findet als nächstes für 20 Sekunden unter Verwendung einer 10%igen Fluorwasserstoffsäure statt. Daraufhin wird eine 600 ± 50 Å messende Titanschicht aufgebracht. Dieses aufgebrachte Titan wird dann bei einer Temperatur von 585ºC für 45 Minuten mit dem Polysilicium zur Reaktion gebracht. Es verbleibt dann der silicidierte Kopf des Polysilicium- Widerstands 40. Nach dem Reagieren des Titans tritt ein Titan-TiN-Naßabheben auf. Dies kann ein etwa 30 Minuten dauernder Ultraschallprozeß sein. Ein bei 750ºC für 30 Minuten erfolgender Wärmebehandlungsprozeß tritt dann auf, um den Polysilicium-Widerstand 40 für eine MLO-Plasma-verstärkte TEOS- oder PETEOS-Abscheidung bis zur Dicke von 4500 ± 250 Å vorzubereiten. Hierdurch wird der vorliegende Prozeßablauf für das Bauelement 40 gemäß dem Herstellungsprozeß abgeschlossen, und es wird der gewünschte Polysilicium-Widersrand erhalten.
Ein technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie eine kleinere Parasitärkapazität als die diffundierten Widerstände bekannter BiCMOS- Schaltungen aufweist. Hierdurch wird das positive Merkmal des Erhöhens der Leistungsfähigkeit der Schaltung erzielt. Es sei auch bemerkt, daß die vorliegende Ausführungsform ein flexibler Prozeß ist. Beispielsweise kann die Dicke des Polysilicium-Widerstands von 2500 Å bis 3750 Å Polysilicium reichen. Die Polysilicium-Widerstand-Implantation ist eine unstrukturierte Arsenimplantation, die auch als Teil der Emitterimplantation dient. Die Emitterimplantation wird folglich zur Differenz zwischen der gewünschten Emitter-Implantationsdosis und der Implantationsdosis des Polysilicium-Widerstands.
Es sei bemerkt, daß die Köpfe des Polysilicium-Widerstands 40 der (N&spplus;)- Source/Drain-Implantation ausgesetzt werden können. Dies kann dabei helfen, den Kontaktwiderstand zwischen dem Silicid und dem Polysilicium zu verbessern, wobei dies jedoch auf Kosten des Herbeiführens einer seitlichen Diffusion von Arsen und Phosphor in den Körper des Widerstands geschieht, wenn die Source/Drain-Wärmebehandlung auftritt. Hierdurch wird die wirksame Länge des Widerstands geändert. Falls die Kopfimplantation verwendet wird, sollte die (N&spplus;)- Source/Drain-Maske den gesamten Widerstand öffnen. Der Oxid/Nitrid-Stapel 42 blockiert die Implantation vom Widerstandskörper. Weiterhin muß die (N&spplus;)- Source/Drain-Implantation möglicherweise bei einem Winkel von null Grad ausgeführt werden, um Widerstands-Orientierungseffekte zu minimieren.
Andere Konfigurationen als die oben in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 beschriebenen können auch bei verschiedenen Anwendungen praktisch oder wünschenswert sein. Beispielsweise kann der Polysilicium-Widerstand 40 direkt mit dem Polysilicium-Emitter verbunden sein.
In Fig. 5 ist eine alternative Bauelementstruktur 50 dargestellt, die die Feldoxidschicht 12 aufweist, auf die die Polysiliciumschicht 20 aufgebracht ist. Die Oxidschicht 22 bedeckt die Polysiliciumschicht 20 und die Feldoxidschicht 12. Nitrid-Seitenwände 42 haften an den Seitenwänden der Polysiliciumschicht 20 an der Oxidschicht 22 an. Dies ist die Struktur, die nach dem Nitrid-Seitenwand- Ätzen gemäß der alternativen Ausführungsform auftritt. Der Prozeß zum Herstellen der alternativen Ausführungsform 50 kann im wesentlichen dem Prozeßablauf ähneln, der den Fig. 1 bis 4 oben zugeordnet ist, wobei eine wichtige Ausnahme darin besteht, daß das Nitrid-Seitenwand-Ätzen erstens nicht strukturiert ist und mindestens 200 Å Oxid auf den Widerstands- und Grabenzonen beläßt.
Falls die (N&spplus;)-Source/Drain-Implantation in die Widerstandsköpfe eingebracht werden soll, beläßt die (N&spplus;)-Source/Drain-Maske den Körper des Widerstands mit Resist bedeckt. Dementsprechend gelangt die Arsenimplantation, wie die Pfeile 44 in Fig. 6 zeigen, in die Photoresistmaske 46, die die Oxidschicht 22 oberhalb der Polysiliciumschicht 20 bedeckt. Demgemäß ermöglicht das Photoresistmuster 46, daß durch den (N&spplus;)-Source/Drain-Photoresistprozeß die Polysiliciumschicht 20 des alternativen Bauelements 50 gemäß dem Herstellungsprozeß implantiert wird. Die Implantationszonen der Polysiliciumschicht 20 sind die Köpfe des Polysilicium-Widerstands 50.
Der Source/Drain-Implantations- und Wärmebehandlungsprozeß können dann am alternativen Bauelement 50 gemäß dem Herstellungsprozeß ausgeführt werden, worauf ein strukturiertes Oxidätzen folgt. Dieses Ätzen definiert die Widerstandslänge und öffnet zu silicidierende Bereiche. Dieses Verfahren ist für Strukturen mit elektrostatischer Entladung (ESD-Strukturen) nützlich, bei dem es erwünscht ist, wenn nicht silicidierte Gräben vorhanden sind. Dementsprechend wird der Graben bei ESD-Strukturen während dieses Oxidätzens nicht freigelegt.
Wie in Fig. 7 dargestellt ist, weist das alternative Bauelement 50 gemäß dem Herstellungsprozeß eine Photoresiststruktur 46 auf, die die Oxidschicht 22 bedeckt. Diese schirmt einen Abschnitt der Oxidschicht 22 vor dem Oxidätzen ab und erzeugt dadurch das Bauelement 50 aus Fig. 8, das eine Oxidschicht 48 aufweist. Die Polysiliciumschicht 20 wird nach dem Oxidätzen freigelegt. Eine Seitenwand 49 besteht aus Oxid und Nitrid. Die Feldoxidschicht 12 wird nach dem Entfernen des die Feldoxidschicht 12 bedeckenden Abschnitts der Oxidschicht 22 freigelegt.
Die freigelegte Polysiliciumschicht 20 wird dann, wie in Fig. 9 dargestellt ist, unter Bildung von Silicidschichten 52 silicidiert. Hierdurch wird die Herstellung des alternativen Polysilicium-Widerstands 70 abgeschlossen. Die Verarbeitung des alternativen Polysilicium-Widerstands 70 kann auch eine TiSi&sub2;- Wärmebehandlung aufweisen. Die zum Bilden des halbfertigen und endgültigen Bauelements gemäß dem Herstellungsprozeß erforderlichen einzelnen Prozeßschritte, die zum alternativen Polysilicium-Widerstand 70 führen, werden weiter unten in näheren Einzelheiten beschrieben.
Beim Prozeß zum Herstellen des alternativen Polysilicium-Widerstands 70 ist zu berücksichtigen, daß auf dem Widerstandskörper nicht mehr genügend Oxid bzw. Nitrid vorhanden ist, um die Implantation zu blockieren, wenn die (N&spplus;)- Source/Drain-Implantation auftritt. Die (N&spplus;)-Source/Drain-Maske beläßt den Widerstandskörper daher mit Resist bedeckt. In diesem Fall ist die Kopfimplantation, die durch die (N&spplus;)-Source/Drain-Maske und den Widerstandskörper definiert ist, der durch den Rand der Silicid-Blockstruktur definiert ist, nicht selbstjustiert. Abgesehen von dieser Überlegung weist der alternative Polysilicium-Widerstand 70 ähnliche erfindungsgemäße Konzepte auf und bietet ähnliche Vorteile wie der Polysilicium-Widerstand 10 aus den oben angegebenen Fig. 1 bis 4.
Der Prozeßablauf zum Herstellen des alternativen Polysilicium-Widerstands 50 ist bis einschließlich des Schritts des Aufbringens eines LPCVD-Nitrids mit einer Dicke von 1000 Å ± 100 Å im wesentlichen mit demjenigen zum Herstellen des Polysilicium-Widerstands 10 identisch. Danach wird der Prozeß mit dem Ausführen eines Nitrid-Seitenwand-Ätzens fortgesetzt, wobei mehr als 200 A an Oxid verbleiben. Der nächste Schritt besteht darin, eine (N&spplus;)-Source/Drain- Photoresistmaske zu strukturieren, die die Polysilicium-Widerstandsköpfe freilegt, falls dies erwünscht ist. Dies führt im wesentlichen zur gleichen Struktur wie beim alternativen Bauelement 50 gemäß dem Herstellungsprozeß aus Fig. 6. Als nächstes geschieht eine erste (N&spplus;)-Source/Drain-Implantation unter Verwendung einer Phosphorimplantation mit 4 · 10¹&sup4; Ionen/cm² bei einem Energieniveau von 50 keV, der eine zweite (N&spplus;)-Source/Drain-Implantation mit einer Arsen- Ionendichte von 3 · 10¹&sup5; bei 120 keV folgt.
Als nächstes geschehen Photoresistveraschungs- und Polysilicium-Ohren- Resist-Abhebeprozesse. Danach wird auf der Oxidschicht 22 eine (N&spplus;)- Source/Drain-Photoresistmaske gebildet. Diese Implantation wird vor dem gesamten Widerstand durch Photoresist blockiert. Dies ermöglicht eine (N&spplus;)- Source/Drain-Implantation, für die die alternative Ausführungsform eine Borimplantation mit 2 · 10¹&sup5; Ionen/cm² bei einem Energieniveau von 20 keV verwendet. Zum Entfernen des Photoresists folgen als nächstes ein Veraschen und ein Abheben des Polysilicium-Ohren-Resists. Nach dem Abschließen der gewünschten (N&spplus;)-Source/Drain-Implantationen und der gewünschten (N&spplus;)-Source/Drain- Implantationen besteht der nächste Schritt darin, eine Source/Drain- Wärmebehandlung auszuführen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine dreißig Minuten dauernde Wärmebehandlung bei einer Temperatur von etwa 850ºC verwendet.
Beim nächsten Schritt wird ein Silicid-Block-Photoresistmuster 46 auf der Oxidschicht 22 gebildet. Hierdurch wird ein Muster gebildet, bei dem Oxid auf der Polysilicium-Widerstandsschicht 20 und der ESD-Struktur verbleibt, um ein Silicidieren zu verhindern. Danach findet ein Oxidätzen statt, um in den geätzten Bereichen weniger als 20 Å Oxid zu belassen, wie in Fig. 8 dargestellt ist. Zum Entfernen des Photoresistmusters 46 weist das vorliegende Verfahren einen Veraschungsprozeß und einen Polysilicium-Ohren-Resist-Abhebeprozeß auf.
Danach tritt ein Silicid-Entglasungsschritt auf, wobei vorzugsweise eine 10%ige Fluorwasserstoffsäure-Mischung für 20 Sekunden verwendet wird.
Der Prozeß zur Herstellung des alternativen Polysilicium-Widerstands 50 wird durch Aufbringen von Titan bis zu einer Dicke von 600 ± 50 Å fortgesetzt, dem ein 45 Minuten dauernder bei 585ºC stattfindender Reaktionsprozeß folgt. Titan und Titannitrid werden dann unter Verwendung des Ultraschall-Abhebeprozesses über 30 Minuten abgehoben. Daraufhin findet bei einer Temperatur von 750ºC über 30 Minuten ein Wärmebehandlungsprozeß statt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ergeben sich die Silicidschichten 52. Schließlich geschieht eine MLO-PETEOS-Abscheidung zum Aufbringen einer 4500 ± 250 Å messenden MLO-Schicht.
Zusammenfassend sei bemerkt, daß die vorliegende Ausführungsform einen Polysilicium-Widerstand vorsieht, der eine Feldoxidschicht und eine Polysiliciumschicht, die einen Abschnitt der Feldoxidschicht bedeckt, aufweist. Die Polysiliciumschicht erzeugt einen vorgegebenen elektrischen Widerstandswert. Ein Dotierungsmaterial implantiert die Polysiliciumschicht zum Bestimmen des vorgegebenen Widerstandswerts. Eine dielektrische Schicht bedeckt einen vorgegebenen Abschnitt der Polysiliciumschicht und bildet mindestens einen freiliegenden Ort der Polysiliciumschicht. Weiterhin bedeckt eine Silicidschicht mindestens einen freiliegenden Ort der Polysiliciumschicht. Das Endergebnis ist ein verbesserter Polysilicium-Widerstand, der eine geringere Parasitärkapazität als herkömmliche Widerstände aufweist.
Es gibt eine Anzahl anderer Alternativen oder Änderungen der sich ergebenden Struktur und des Prozeßablaufs, die für einen Durchschnittsfachmann leicht verständlich sein werden. Diese Alternativen können aus einer Anzahl von Gründen, wie Kosten- und Funktionsweiseerwägungen, bei der Verkapselung auftretenden Randbedingungen, der Verfügbarkeit von Materialien, willkürlichen Entwurfsentscheidungen und dergleichen, beim Polysilicium-Widerstand 40 oder beim alternativen Polysilicium-Widerstand 70 nicht verwendet werden. Eine Anzahl dieser Alternativen wurde oben erwähnt. Dies erfolgt natürlich ohne Einschränkung anderer Ausführungsformen, die einem Durchschnittsfachmann möglicherweise ebenso offensichtlich sind, hier jedoch aus Zeit- und Platzgründen nicht erwähnt sind.
Es gibt bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielsweise zahlreiche andere Verarbeitungsschritte zum Herstellen des bevorzugten Polysilicium-Widerstands oder seiner alternativen Ausführungsform. Wenngleich die vorliegende Erfindung demgemäß mit Bezug auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben wurde, sollten diese Beschreibungen nicht als einschränkend ausgelegt werden. Verschiedene Modifikationen und Empfehlungen der veranschaulichenden Ausführungsformen sowie andere Ausführungsformen der Erfindung werden für Fachleute beim Lesen der Beschreibung der Ausführungsform offensichtlich werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Polysilicium-Widerstandes auf einer Feldoxidzone, mit den Schritten:

Aufbringen einer Schicht (14) aus Polysilicium auf der Feldoxidzone;

Implantieren eines Dotierungsmaterials in die Polysiliciumschicht (14) zum Einstellen des Schichtwiderstandes des Polysilicium-Widerstandes;

Strukturieren und Ätzen der Polysiliciumschicht (14) zur Bildung einer Polysiliciumstruktur (20) über einem Abschnitt der Feldoxidzone;

Bilden einer Oxidschicht (22) über der Polysiliciumstruktur (20) und der Feldoxidzone;

Bilden einer Nitridschicht (24) über der Oxidschicht (22);

Ätzen der Nitridschicht (24) zum Entfernen der Nitridschicht (24) mit Ausnahme des Abschnitts der Oxidschicht (22) auf den Seitenwänden der Polysiliciumstruktur (20);

Bilden eines Musters (26) auf der Oxidschicht (22) zum Definieren des Körpers des Polysilicium-Widerstandes;

Ätzen der Oxidschicht (22) zum Entfernen der Oxidschicht (22) mit Ausnahme unter dem Muster (46), so daß ein Teil der Polysiliciumstruktur (20) freigelegt wird;

Entfernen des Musters (46); und

Bilden einer Silicidschicht (52) auf dem freigelegten Abschnitt der Polysiliciumstruktur (20).

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Implantierens der Polysiliciumschicht (14) das Implantieren von Arsen mit einer Dosis von etwa 6.0 E15 Ionen/cm² und einer Energie von etwa 150 KeV umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, ferner enthaltend den Schritt des Wärmebehandelns der Polysiliciumschicht (14) zum Diffundieren und Aktivieren des Dotierungsmaterials in der gesamten Polysiliciumschicht (14).

4. Verfahren nach Anspruch 1, ferner enthaltend den Schritt des Implantierens eines Source/Drain-Dotierungsmaterials durch die Oxidschicht (22) in die Polysiliciumstruktur (20) nach dem Schritt des Bildens des Musters (46) und vor dem Schritt des Ätzens der Oxidschicht (22).

5. Verfahren zum Herstellen eines Polysilicium-Widerstandes auf einer Feldoxidzone, mit den Schritten:

Aufbringen einer Polysiliciumschicht (14) auf der Feldoxidzone;

Strukturieren und Ätzen der Polysiliciumschicht zur Bildung einer Polysiliciumstruktur (20) über einem Abschnitt der Feldoxidzone;

Bilden einer Oxidschicht (22) über der Polysiliciumstruktur (20);

Bilden einer Nitridschicht (24) über der Oxidschicht (22);

Bilden eines Musters (26) auf der Nitridschicht (24) zur Bildung des Körpers des Polysilicium-Widerstandes;

Ätzen der Nitridschicht (24) zum Entfernen der Nitridschicht (24) mit Ausnahme unter dem Muster (26) und auf dem Abschnitt der Oxidschicht (22) an den Seitenwänden der Polysiliciumstruktur (20);

Entfernen des Musters (26);

Ätzen der Oxidschicht (22) zum Entfernen der Oxidschicht (22) mit Ausnahme an den Seitenwänden der Polysiliciumschicht und unter den Abschnitten der Nitridschicht (30), die nach deren Ätzen zurückbleiben, wobei ein Abschnitt der Siliciumstruktur (20) freigelegt wird; und

Bilden einer Silicidschicht (24) auf dem freigelegten Abschnitt der Polysiliciumstruktur (20).