JP3890702B2 - Resistance manufacturing method and resistance - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抵抗の製造方法および抵抗に関し、更に詳しくは、半導体装置に搭載される抵抗の製造方法および抵抗に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路に用いられる抵抗としては、シリコン基板中に導入された不純物による拡散層を用いた抵抗と、基板上に、例えば絶縁膜を介して形成された多結晶シリコン膜を用いた抵抗とがある。このうち、シリコン基板中の拡散層を用いた抵抗では、例えばシリコン基板中に、N型の不純物を有する部分とP型の不純物を有する部分とが存在するため、寄生容量があり、FET効果が生じ、バイアス制限がある。これに対して、基板上に形成された多結晶シリコン膜を用いた抵抗ではこのようなことがないため、この抵抗が、半導体集積回路の抵抗としてよく製造されている。
【0003】
図10には、一般的な多結晶シリコンを用いた抵抗1の断面図が示されている。これは、シリコン基板2の上に形成された酸化シリコン膜3、3'上に、所定の第1パターンを有し、内部に所定の不純物をドーピングした多結晶シリコン膜で形成されている。この抵抗1の上には、その両端部1a、1bにコンタクトホール4a、4bを有した絶縁膜4が形成されており、更に、そのコンタクトホール4a、4bを埋めるように、金属でなる配線層5a、5bが形成されている。すなわち、抵抗1には、その両端部1a、1bで配線層5a、5bが接続している。
【0004】
多結晶シリコン膜で高抵抗の抵抗を作成するためには、多結晶シリコンの長さを長くすることが簡単な方法であるが、抵抗1に使用する面積が増大するため、半導体集積回路の微細化という近年の要求に反することになる。そこで、多結晶シリコン中の不純物の濃度を低下させ、シート抵抗を高くして、高抵抗を作成する方法がある。しかしながら、この場合では、不純物濃度が低いため、すなわち不純物がまばらに存在するため、抵抗1と配線層5a、5bとの接触抵抗にばらつきが生じ、製造された半導体集積回路の特性がばらつくことになる。これを防止するため、図11(この図は抵抗1の平面形状を示している)に示すように、配線層5a、5bと接続する両端部1a、1b(図において例えば斜線で示す範囲)の不純物濃度を高くして、接触抵抗を低下させた抵抗とすることがある。なお、図11において1c、1dとして示されている部分は、配線層5a、5bが形成される電極部である。他方、多結晶シリコン膜で高抵抗の抵抗を作成するためには、多結晶シリコンの幅を狭くすることも考えられるが、結晶シリコン膜と配線層との接触抵抗による接触面積の限界、配線層の接触部分と多結晶シリコン膜との合わせ誤差などの面から、その幅を狭くすることに限界がある。
【0005】
そこで、図12に示すように、配線層5a、5bが接触する抵抗1'の両端部1a'、1b'の幅Wcを、その中央部tの幅Wtより大きくした形状、すなわちドッグボーン型の抵抗1'にすることがなされている。このようにすれば、同じシート抵抗を有する抵抗であっても、配線層5a、5bの間の抵抗値を高くすることができる。更に、より高い抵抗値を得るため中央部tの不純物濃度を低くしてもよいが、配線層5a、5bが形成される部分(すなわち両端部1a'、1b')については、上述した理由により不純物濃度は高くする必要がある。この場合には、例えば、抵抗1'のパターニングが行われた後に、図13のAに示すように、中央部tの長さLt をもつフォトレジスト膜からなるマスクパターン6で中央部tを覆い、不純物をドーピングする。なお、この不純物を活性化するために行われる熱処理によって、不純物の高濃度の領域(すなわち両端部1a'、1b')から低濃度の領域(すなわち中央部t)へと不純物が拡散し、図13のBに示されるように、高濃度の領域と低濃度の領域の境界に、拡散領域dが形成される。すなわち、この抵抗1'は、不純物濃度が高い領域である両端部1a'、1b'と、拡散領域dと、不純物濃度の低い領域とから成る中央部tとから構成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図13に示すように、マスクパターン6の端部と抵抗1'の中央部tとが完全に整合するということは稀であり、通常、合わせずれが存在する。例えば、図14には、マスクパターン6が右方にずれた場合を示しているが、この場合には、左方に不純物濃度が高い部分hが形成された中央部t'と、不純物濃度が低い部分lが形成された端部1b"を有する抵抗1"となる。なお、ドーピングした不純物を活性化する熱処理によって、その不純物の高濃度の領域と低濃度の領域との間には、拡散領域d1 、d2 が形成される。すなわち、マスクパターン6がずれた場合には、不純物濃度が非対称な形状で存在するため、図14のBに示される合わせずれが発生した場合の抵抗1"の抵抗値は、図13のBに示される合わせずれが発生しない場合の抵抗1'の抵抗値と異なることになる。通常、合わせずれの量は、まちまちであるため、製造される抵抗の抵抗値は、そのときどきによって異なる値となる。すなわち、所望の抵抗値が安定に得られなくなるという問題があった。
【0007】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされ、半導体集積回路の微細化を図ることができ、接触抵抗を低減した高い抵抗値の抵抗を、常に所望の抵抗値で形成することのできる抵抗の製造方法を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するに当たり、本発明の第1の発明に係る抵抗の製造方法は、所定の幅と長さをもつ第1抵抗部と、前記第1抵抗部の両端部に接続され前記第1抵抗部の幅よりも大きい幅をもつ一対の第2抵抗部とからなるドッグボーン形状の抵抗の製造方法であって、
基板上に半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜上に、前記第1抵抗部の形成予定領域の全体を被覆し前記第2抵抗部の形成予定領域の少なくとも一部を露出させたマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンをマスクにして前記第2抵抗部に不純物をドーピングする工程と、
前記半導体膜をパターニングして前記第1抵抗部と前記第2抵抗部を形成する工程と、
前記不純物を拡散させるための熱処理を行う工程とを備え、
前記マスクパターンは、前記第2抵抗部の幅よりも大きな幅を有しかつ前記第1抵抗部 の長さよりも大きな長さを有するとともに、
前記第2抵抗部の各々に対する前記マスクパターンの重なり部分の長さは、当該マスクパターンを形成する際に生じるマスク合わせずれ量の最大値と前記不純物の拡散領域の長さとの和よりも大きく形成されることを特徴とする。
【0009】
また、以上の課題を解決するに当たり、本発明の第2の発明に係る抵抗の製造方法は、基板上に半導体膜を形成する工程と、
所定の幅と長さをもつ第1抵抗部と、前記第1抵抗部の両端部に接続され前記第1抵抗部の幅よりも大きい幅をもつ一対の第2抵抗部とからなるドッグボーン形状に、前記半導体膜をパターニングする工程と、
前記第1抵抗部の全体を被覆し前記第2抵抗部の少なくとも一部を露出させたマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンをマスクにして前記第2抵抗部に不純物をドーピングする工程と、
前記不純物を拡散させるための熱処理を行う工程と
を有する抵抗の製造方法であって、
前記マスクパターンは、前記第2抵抗部の幅よりも大きな幅を有しかつ前記第1抵抗部の長さよりも大きな長さを有するとともに、
前記第2抵抗部の各々に対する前記マスクパターンの重なり部分の長さは、当該マスクパターンを形成する際に生じるマスク合わせずれ量の最大値と前記不純物の拡散領域の長さとの和よりも大きく形成されることを特徴とする。
【0010】
本発明に係る抵抗の製造方法によれば、マスクパターンがずれて形成された場合でも、常に、所望の抵抗値を得ることができる。また、より高い抵抗値を得る場合であっても、幅の細い第1抵抗部をすべて高抵抗の不純物濃度の低い部分とすることができるので、抵抗値を必要以上に長くする必要がない。すなわち、抵抗に使用する面積を小さくすることができ、抵抗の微細化ができる。そのため、例えばこの抵抗を搭載した半導体装置の微細化を行い得る。
【0011】
また、以上のようにして製造される抵抗は、所定の幅と長さをもつ第1抵抗部と、前記第1抵抗部の両端部に接続され前記第1抵抗部の幅よりも大きい幅をもつ一対の第2抵抗部とからなるドッグボーン形状の抵抗であって、
前記第1抵抗部と前記第2抵抗部は、不純物を含んだ半導体膜からなり、
前記第1抵抗部は前記第2抵抗部よりも不純物濃度が低く形成されるとともに、
前記一対の第2抵抗部のそれぞれの形成領域には、前記第1抵抗部の不純物濃度と同一の低濃度領域が形成されることになる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明では、図8及び図9に示すように、高い抵抗を得るための、所定の幅W1 と長さL1 をもつ第1抵抗部R1 、R1 'と、この第1抵抗部R1 、R1 'の両端部に接続され、第1抵抗部R1 、R1 'の幅W1 より大きい幅W2 をもつ一対の第2抵抗部R2L、R2L'、R2R、R2R'(図において第1抵抗部R1 、R1 'の左方にある第2抵抗部をR2L、R2L'、右方にある第2抵抗部をR2R、R2R'とする)を有したドッグボーン形状の抵抗を形成する際に、第1抵抗部R 1 、R 1 ' (又はその形成予定領域)の全体を被覆し第2抵抗部R 2L 、R 2L' 、R 2R 、R 2R' (又はその形成予定領域)の少なくとも一部を露出させたマスクパターンFを形成する工程と、マスクパターンFをマスクにして第2抵抗部R 2L 、R 2L' 、R 2R 、R 2R' に不純物をドーピングする工程と、不純物を拡散させるための熱処理を行う工程とを備え、マスクパターンFは、第2抵抗部R 2L 、R 2L' 、R 2R 、R 2R' の幅よりも大きな幅Wを有しかつ第1抵抗部R 1 、R 1 ' の長さL 1 よりも大きな長さLを有するとともに、第2抵抗部R 2L 、R 2L' 、R 2R 、R 2R' の各々に対するマスクパターンFの重なり部分の長さaを、当該マスクパターンFを形成する際に生じるマスク合わせずれ量の最大値(これは、マスクパターンFを形成する際に用いる装置の精度によって決まる)の長さbと、上記熱処理工程によって、高濃度領域から低濃度領域へ不純物が拡散することにより形成される拡散領域RML、RML'、RMR、RMR'の長さ(これは、高濃度領域RH 、RH 'と低濃度領域RLL、RLL'、RLR、RLR'との濃度差、熱処理時の温度と時間によってきまる)cとの和より長くする。
【0013】
図8のBには、マスクパターンFと抵抗の形成領域との間に合わせずれがない場合、すなわち理想的にマスクパターンFが形成された状態で不純物がドーピングされて製造された抵抗9'が示されており、この抵抗9'の抵抗値r'は、r'=rLL'+rML'+rH '+rMR'+rLR'で表せられる。ここで、rLL'は、図8において左方に形成された第2抵抗部R2L'の高濃度領域RLL'の抵抗値、rML'は同図において左方に形成された拡散領域RML'の抵抗値、rH 'は、マスクパターンFに覆われて不純物の低濃度領域RH 'となった部分の抵抗値、rMR'は同図において右方に形成された拡散領域RMR'の抵抗値、rLR'は同図において右方に形成された第2抵抗部R2R'の高濃度領域RLR'の抵抗値である。そして、図9には、マスクパターンFの合わせずれが最大値の長さbで(右方に)生じた状態で不純物がドーピングされて製造された抵抗9を示しており、この抵抗9の抵抗値rは、r=rLL+rML+rH +rMR+rLRで表せられる。ここで、rLLは、図9において左方に形成された第2抵抗部R2Rの高濃度領域RLLの抵抗値、rMLは、同図において左方に形成された拡散領域RMLの抵抗値、rH はマスクパターンFに覆われて不純物の低濃度領域RHとなった部分の抵抗値、rMRは、同図において右方に形成されたの拡散領域RMRの抵抗値、rLRは、同図において右方に形成された第2抵抗部R2Lの高濃度領域RLRの抵抗値である。
【0014】
本発明のマスクパターンFは上述の長さを有するので、そのマスクパターンFの端部は、第1抵抗部R1 の端部から常に、拡散領域の長さより離れた位置に形成される。そのため、例えば、マスクパターンが、作製する抵抗形状のパターンより、マスク合わせずれ量の最大値の長さbで右方にずれた場合、右方の第2抵抗部R2RのマスクパターンFで覆われた部分Nは、合わせずれが生じていない第2抵抗部R2R'のマスクパターンFで覆われた部分Nより、合わせずれ量の最大値bの長さ×第2抵抗部R2Rの幅によって決まる面積S分大きくなる。そして、左方の第2抵抗部R2LにおけるマスクパターンFで覆われた部分N、すなわち低濃度領域は、第2抵抗部R2Rで大きくなった面積Sと全く同じ面積分、面積が小さくなる。すなわち、合わせずれが生じた際の低濃度領域における抵抗値rH 'は、合わせずれが生じない場合の低濃度領域における抵抗値rH と、形状が異なっても、その抵抗値は、常に同じである。
【0015】
また、合わせずれが生じた場合の右方の第2抵抗部R2Rの露出部分Mは、合わせずれが生じなかった場合の右方の第2抵抗部R2R'の露出部分Mより、上記面積S分大きくなっている。しかしながら、合わせずれが生じた場合の左方の第2抵抗部R2Lの露出部分Mは、合わせずれが生じなかった場合の左方の第2抵抗部R2L'の露出部分Mより、上記面積S分、小さくなっている。そして、左方の第2抵抗部R2L、R2L'と右方の第2抵抗部R2R、R2R'は、それぞれ不純物濃度が同じである。従って、合わせずれが生じた場合の右方及び左方の第2抵抗部R2R、R2Lにおける抵抗値rLL、rLRの合計は、すなわち不純物の高濃度領域で得られる抵抗値は、合わせずれが生じない場合の右方及び左方の第2抵抗部R2R'、R2L'における抵抗値rLL'、rLR'の合計、すなわちこの場合の不純物の高濃度領域で得られる抵抗値と常に等しい。
【0016】
また、マスクパターンFは上記で示した長さLを有するので、合わせずれが生じても、熱処理時に、不純物の高濃度領域から低濃度領域へと不純物が拡散することによって形成される拡散領域RMR、RMR'、RML、RML'は、常に、第2抵抗部R2L、R2Rに形成されることになる。また、拡散領域RMR、RMR'、RML、RML'の長さは、高濃度領域と低濃度領域間の濃度差と、熱処理の温度と時間によって決まるため、これらを同じにすれば、常に拡散領域RMR、RMR'、RML、RML'の形状と大きさは同じとなるので、これらによって得られる抵抗値は、常に等しい。
【0017】
従って、図9に示すようにマスクパターンFと、抵抗9の形成パターンとの合わせずれが最大量b生じたとしても、そのときのマスクパターンFは、図8の合わせずれが全く生じなかった場合と同様に、常に、第1抵抗部R1 、R1 'の両側の第2抵抗部R2R、R2R'、R2L、R2L'にわたって形成される。そして、マスクパターンFで覆われない露出部分Mに不純物がドーピングされるため、マスクパターンFで覆われた部分Nは、露出していた部分より不純物が低濃度となっており、高いシート抵抗を有する。また、高濃度領域と低濃度領域とが当接している部分に、ドーピングした不純物を活性化する際の熱処理によって、高濃度領域の不純物が低濃度領域へと拡散することによって形成される拡散領域は、常に、第2抵抗部R2R、R2R'、R2L、R2L'内に形成される。すなわち、第2抵抗部R2R、R2R'、R2L、R2L'より細い幅L1 をもつ第1抵抗部R1 、R1 'のすべての領域を低濃度の高抵抗領域とすることができる。そのため、例えば合わせずれが最大量b生じた場合に形成された抵抗9の抵抗値rと、合わせずれが全く生じていない理想的に形成された抵抗9'の抵抗値r'は、常に同じ値となるので、合わせずれが生じても、常に、所定の抵抗値を得ることができる。すなわち、常に、所望の抵抗値で抵抗9、9'を製造することができる。
【0018】
以上のようにして製造される本発明に係る抵抗9、9 ' は、所定の幅W 1 と長さL 1 をもつ第1抵抗部R 1 、R 1 ' と、第1抵抗部の両端部に接続され第1抵抗部の幅W 1 よりも大きい幅W 2 をもつ一対の第2抵抗部R 2L 、R 2L' 、R 2R 、R 2R' とからなるドッグボーン形状の抵抗9、9 ' であって、第1抵抗部と第2抵抗部は、不純物を含んだ半導体膜からなり、第1抵抗部は第2抵抗部よりも不純物濃度が低く形成されるとともに、一対の第2抵抗部のそれぞれの形成領域には、第1抵抗部の不純物濃度と同一の低濃度領域が形成されている。また、マスクパターンFの合わせずれが生じた場合には、一方の第2抵抗部R 2L 、R 2L' と他方の第2抵抗部R 2R 、R 2R' との間で、上記低濃度領域の大きさが異なる抵抗が構成されることになる。
【0019】
また、従来、接触抵抗を低減するため電極部にイオン注入することがなされていたが、シート抵抗の低い第2抵抗部を形成するイオン注入と兼用することができるので、製造工程を更に増加せずともよい。更に、抵抗9、9'の中で高い抵抗値を得るために、抵抗9、9'において細い幅を有している第1抵抗部R1 、R1 'の全体が、不純物の低濃度領域となるので、より高い抵抗値を得たい場合であっても、その抵抗9、9'の長さを長くする必要はなく、抵抗に使用する面積を小さくすることができる。従って、この抵抗を搭載した半導体集積回路を微細化にすることが図れる。
【0020】
マスクパターンFは、第2抵抗部R2L、R2L'、R2R、R2R'の幅W2 より大きい幅を有しかつ第1抵抗部R1 、R1 'を覆い第2抵抗部R2L、R2L'、R2R、R2R'に重なって形成される部分を有し、この重なり部分の長さが、マスクパターンFを形成する際に生じるマスク合わせずれ量の最大値の長さbと、熱処理時に高濃度領域から低濃度領域へ不純物が拡散することにより形成される拡散領域RML、RML'、RMR、RMR'の長さcとの和より大きければよい。そのため、このマスクパターンFは、例えば図2のBに示すように、抵抗の第1抵抗部を被覆する島状(以下、残しの形状と記載する)に形成されてもよいし、図7のBに示すように、第2抵抗部22の一部が開口する島状の開口部15b'を有した形状(以下、抜きの形状と記載する)に形成されてもよい。なお、残しの形状のときには、マスクパターンの幅は、第2抵抗部の幅に相当する量とマスク合わせずれ量の最大値との和より大きく形成されることが好ましく、抜きの形状のときには、開口部の幅は、第2抵抗部の幅に相当する量とマスク合わせずれ量の最大値との和より大きく形成されることが好ましい。この場合には、幅方向に合わせずれ量が発生しても、より確実に所定の抵抗値を得ることができる。
【0021】
また、本発明の製造方法では、各工程を行う順番は、列挙した順で行う必要はなく、例えば、抵抗のパターニングは、マスクパターンFを形成した後、不純物をドーピングした後に行ってもよい。また、拡散領域で不純物濃度が異なる部分を3つ以上形成する際には、マスクパターンを形成する工程と、このマスクパターンをマスクにして不純物をドーピンする工程を複数回、行うようにしてもよい。
【0022】
更に、抵抗の構成材料として不純物を含んだ半導体膜を形成する工程では、例えばCVD法などによって半導体膜が半導体基板上に形成される際に、不純物を材料として入れて、半導体膜が形成されると同時に、不純物が含まれているようにしてもよいし、あるいは、例えばポリシリコン膜を形成した後に、その膜全面に、不純物をドーピングして形成するようにしてもよい。
【0023】
また、本発明の抵抗を構成している不純物を含んだ半導体膜が有している不純物は、P型またはN型のうち片方の不純物を含むものであり、その不純物の種類が同じもののみを含むことを意味してしない。すなわち、N型の不純物を含む半導体膜であれば、P(燐)のみを含む半導体膜に限らず、P(燐)とAs(ひ素)を含んだ半導体膜であってもよいし、P型の不純物を含む半導体膜であればB(ホウ素)のみを含む半導体膜に限らず、B(ホウ素)とGa(ガリウム)などを含む半導体膜であっても良い。
【0024】
なお、ドーピングした不純物を活性化するときの熱処理を行う際に、活性化する不純物をドーピングした不純物を含む半導体膜の上に、不純物の拡散速度が遅い膜(例えばSiO2膜や窒化膜)を形成した状態で熱処理を行うようにすれば、この膜によって、不純物を含んだ半導体膜から大気中に不純物が拡散して、抵抗値が変動したり、この拡散した不純物が汚染物となるといったことを防止できる。
【0025】
【実施例】
以下、本発明の第1実施例について、図1乃至図5を参照して説明する。
【0026】
まず、図1に示すように、P型シリコン基板11上に、例えば、公知のLOCOS法(選択酸化法)によって、SiO2(酸化シリコン)膜12を形成する。更に、このSiO2 膜12の上に、例えば、SiH4+O2の混合ガスを用いたCVD法によって、SiO2膜13を形成する。そして、SiH4ガスを用いた600℃程度の公知のCVD法により多結晶シリコン膜を堆積させ、この多結晶シリコン膜の中に、例えば、2×1014程度のドーズ量で、BF2をイオン注入し、P型のシリコン膜(半導体膜)14とする。
【0027】
次に、図2のAに示すように、このシリコン膜14の上に、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、後に形成されるドッグボーン型の抵抗20の細い幅L1'をもつ第1抵抗部21の形成予定領域の全体を覆い、第2抵抗部22の形成予定領域の少なくとも一部を露出させるように、長さL'と幅W'とをもつほぼ長方形のフォトレジストからなるマスクパターン15を形成する。このマスクパターン15の第2抵抗部22との重なり部分の長さは、図2のBに示されているように、第1抵抗部21の端部から所定値K(本実施例ではK=1.0μm)の長さである。なお、本実施例では、後の工程において行われる抵抗20をパターニングする際のマスクパターン15との相対的な合わせずれの最大値bは、本実施例で用いたマスクパターン15を形成する装置の特性により約0.4μmであり、また、更に後の工程において熱処理によって形成される拡散領域14cの長さc'は約0.4μm程度である。すなわち、本実施例のマスクパターン15の上記Kの長さは、抵抗20の第1抵抗部21の長さL1'より、合わせずれの最大値b'と、拡散領域14cの長さc'の和より大きくなっている。また、このフォトレジスト15の幅Wは、第2抵抗部22が形成される幅W2 とマスクパターン15との相対的な合わせずれ量の最大値(0.4μm)との和より大きい幅となっている。
【0028】
そして、このマスクパターン15をマスクにしてシリコン膜14上にBF2を約2×1015程度のドーズ量で、イオン注入する。従って、シリコン膜14において、マスクパターン15で覆われている部分は、イオン注入された不純物の濃度は低く、低濃度領域14aとなる。また、露出している部分は、イオン注入された不純物の濃度が高いため高濃度領域14bとなる。その後、マスクパターン15を、例えば公知のアッシング等により除去する。
【0029】
次に、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、シリコン膜14の上に、抵抗20の形状を有するフォトレジスト16を形成する。そして、例えば、CHF3や塩素系のガスなどを用いて公知のRIE(反応性イオンエッチング)によってパターニングし、シリコン膜14を、図3に示すように、所定の形状を有する抵抗20の形状とする。すなわち、所定の幅W1 '及び所定の長さL1 'を有する第1抵抗部21と、第1抵抗部21の両端部に接続して形成され、この幅W1 'より大きい幅W2 'を有する一対の第2抵抗部22とを有したドッグボーン形状とする。以上のようにして、低濃度領域14aから成る第1抵抗部21と、低濃度領域14aと高濃度領域14bとから成る第2抵抗部22とから構成された抵抗20がパターニングされる。
【0030】
次に、図4に示すように、例えば、SiH4+O2の混合ガスを用いたCVD法などによって、その表面全体にSiO2膜17を形成する。この状態で、800〜1000℃の高温アニール、例えば900℃で30分程度のアニールを行う。これによって、シリコン膜14中にドーピングされた不純物が活性化される。また、このとき、低濃度領域14aと高濃度領域14bとの境界面では、不純物の濃度差によって、高濃度領域14bから低濃度領域14aへと不純物が拡散し、低濃度領域14a及び高濃度領域14bとは異なる不純物濃度を有する拡散領域14cが形成される。この拡散領域14cの長さは、低濃度領域14aと高濃度領域14bの濃度差及びアニール熱処理によって決まり、本実施例では、約0.4μmで形成される。すなわち、この工程において、抵抗20の第2抵抗部22は、低濃度領域14aと高濃度領域14bと、その間に形成される拡散領域14cから構成される第2抵抗部22'となる。
【0031】
次に、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、SiO2膜17にコンタクトホール17a、17bを設ける。その後、例えばスパッタリングによりAl(アルミニウム)膜を全面に形成し、これまた公知のフォトリソグラフィ技術を用いてパターン化されたフォトレジストを形成した後、RIEによってAl膜を所定の形状として、配線層18a、18bを形成し、シリコン膜14の低濃度領域14aに電極部e、e'を形成する。
【0032】
本実施例では、不純物の高濃度領域14bと低濃度領域14aとを有する抵抗20を製造する際に、低濃度領域となる部分を覆うマスクパターン15を形成するが、このマスクパターン15は、第2抵抗部22の幅W2 より大きい幅をもち第2抵抗部22に重なって形成される部分を有しており、この重なり部分の長さKは、マスクパターン15を形成する際に生じるマスク合わせずれ量の最大値の長さと、熱処理時に不純物の高濃度領域14bから低濃度領域14aへ不純物が拡散するために形成される拡散領域14cの長さc'との和より大きくした。そのため、マスクパターン15とシリコン膜14のパターン16との合わせずれが生じたとしても、常に所望の抵抗値を得ることができる。更に、このように、所望の抵抗値を確実に得るために、抵抗の形状を細長くした部分、すなわち第1抵抗部に、不純物濃度が高い部分、すなわちシート抵抗が低い部分を形成せずともよいので、より高い抵抗値を得ようとしても、その抵抗の面積を大きくする必要がない。すなわち、抵抗に使用される面積の縮小化が行えるので、この抵抗を搭載する半導体集積回路の微細化を図ることができる。また、本実施例では、アニールを行う際に、シリコン膜14をSiO2膜で覆った状態でドーピングしたので、シリコン膜14中にドーピングした不純物が大気中へと逃げることがなく、所定の抵抗値が得られなく成ったり、大気中へと逃げた不純物が他の部分を汚染するということもない。
【0033】
次に、本発明の第2実施例について、図1、図6乃至図7を参照して説明する。但し、上記第1実施例と同一の部分については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0034】
本実施例でも、図1に示すように、P型シリコン基板11上に、2つのSiO2膜12、13を形成し、その上に、多結晶シリコン膜を堆積させ、この多結晶シリコン膜の中に、例えば、2×1014程度のドーズ量で、BF2をイオン注入し、P型のシリコン膜14とする。次に、図6で示すように、公知のフォトリソグラフィ技術によって、フォトレジスト16をパターニングし、上記第1実施例と同様に、公知のRIEを用いて、シリコン膜14を所定の形状の抵抗20にパターニングする。すなわち、図6のBに示すように、所定の幅W1 'と所定の長さL1 'とを有する第1抵抗部21と、この両端部に接続され、第1抵抗部21の幅W1 'より大きい幅W'を有する第2抵抗部22とから成る形状とする。そして、フォトレジスト16を、例えばアッシングなどにより除去する。
【0035】
次に、図7のAに示すように、このシリコン膜14の上に、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、抵抗20の細い幅L1 'をもつ第1抵抗部21の全体を覆い、第2抵抗部22の少なくとも一部を露出させたマスクパターン15'を形成する。このマスクパターン15'は、図7のBに示されているように、第2抵抗部22の一部に島状の開口部15b'を有した形状をしている。すなわち、マスクパターン15' の第2抵抗部22との重なり部分の長さは、長さL1 'を有する第1抵抗部21の端から、所定長さK(K=0.4μm程度)であり、第2抵抗部22の幅W2 'より大きな幅を有する部分15a'を有している。なお、本実施例では、抵抗20をパターニングする工程で形成されたフォトレジスト16に対する、このマスクパターン15'の合わせずれ量の最大値は、上記第1実施例と同様に、約0.4μmであり、また、更に後の工程において熱処理によって形成される拡散領域14cの長さc'は、上記第1実施例と同様に、約0.4μm程度である。
【0036】
そして、このマスクパターン15'をマスクにしてシリコン膜14上にBF2を、約2×1015程度のドーズ量で、イオン注入する。マスクパターン15'で覆われている部分14aは、この工程では、不純物がイオン注入されず、不純物の濃度が低い低濃度領域となる。また、マスクパターン15'の開口部15b'には、この工程で、不純物がイオン注入されるため、不純物の濃度が高い高濃度領域となる。すなわち、第2抵抗部22の露出している部分が高濃度領域14bとなる。その後、マスクパターン15'を、例えば公知のアッシング等により除去する。
【0037】
以下、上記第1実施例と同様に、図4及び図5に示される工程を行う。すなわち、図4に示すように、その表面全体にSiO2膜17を形成し、シリコン膜14中にイオン注入した不純物の活性化を行うため、例えば900℃で30分程度の高温アニールを行う。これによって、高濃度領域14bと低濃度領域14aとの間で、不純物濃度差により不純物が拡散して、上記実施例と同様に拡散領域14cが形成される。次に、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、SiO2膜17にコンタクトホール17a、17bを設ける。その後、例えばスパッタリングによりAl(アルミニウム)膜を全面に形成し、この上に、知のフォトリソグラフィ技術を用いてパターン化されたフォトレジストを形成し、RIEによってAl膜を所定の形状として、配線層18a、18bを形成して、シリコン膜14の低濃度領域14aに電極部e、e'を形成する。
【0038】
本実施例においても、上記第1実施例と全く同様な効果を得ることができる。
【0039】
以上、本発明の実施例について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【0040】
例えば、上記第1実施例では、残しのパターンを用いてマスクパターン15を形成し、このマスクパターンをマスクとして、不純物をドーピングし、その後抵抗の形状としたが、このような順番で行われる製造方法において、第2実施例のように抜きのパターンを用いてマスクパターンを形成するようにしてもよい。また、第2実施例では、抵抗の形状パターニングをした後、抜きのパターンを用いてマスクパターン15'を形成し、このマスクパターン15'をマスクとして、不純物をドーピングしたが、このような順番で行われる製造方法において、残しのパターンを用いてマスクパターン15'を形成してもよい。すなわち、マスクパターンの第2抵抗部に重なって形成される部分の長さが、マスクパターンを形成する際に生じるマスク合わせずれ量の最大値の長さと、熱処理時に不純物の高濃度領域から低濃度領域へ不純物が拡散することによって形成される拡散領域の長さとの和より大きい条件を満足するのであれば、どのようなパターンであってもよい。
【0041】
また、上記第1及び第2実施例として、不純物を含んだ半導体膜14上に、ドーピングされる不純物が到達しないように形成されるマスクパターンとして、フォトレジストを用いたが、他の膜でも、例えば、このフォトレジストの代わりに、SiO2膜を用いてもよい。
【0042】
更に、上記実施例では、不純物を活性化する際に、ドーピングされた不純物が大気へと逃げないようにSiO2膜17を、シリコン膜14上に形成した状態で熱処理を行ったが、不純物の拡散速度が遅い他の膜、例えば窒化膜等をシリコン膜14の上に形成した状態で熱処理を行っても、同様の効果を得ることができる。
【0043】
また、上記実施例では、不純物を含む半導体膜として、B(ホウ素)を含んだP型のシリコン膜を用いたが、他の膜でもよく、例えばP型又はN型の不純物を含んだ非結晶シリコン膜でもよい。
【0044】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の抵抗の製造方法によれば、常に所望の抵抗値を得ることができる。また、抵抗の面積を従来と同じにしても、より高い抵抗値を得ることができるので、抵抗の微細化、縮小化を行うことができ、ひいては、この抵抗を搭載する半導体装置の微細化、縮小化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例及び第2実施例における第1製造工程における未完の抵抗を示す断面図である。
【図2】本発明の第1実施例における第2製造工程のおける未完の抵抗を示す図であり、Aは断面図、BはAにおける[B]−[B]線方向の断面図を示している。
【図3】本発明の第1実施例における第3製造工程のおける未完の抵抗を示す図であり、Aは断面図、BはAにおける[B]−[B]線方向の平面図を示している。
【図4】本発明の第1実施例及び第2実施例における第4製造工程のおける未完の抵抗を示す図であり、Aは断面図、BはAにおける[B]−[B]線方向の平面図を示している。
【図5】本発明の第1実施例及び第2実施例における第5製造工程のおける未完の抵抗を示す図であり、Aは断面図、BはAにおける[B]−[B]線方向の平面図を示している。
【図6】本発明の第2実施例において第2製造工程のおける未完の抵抗を示す図であり、Aは断面図、BはAにおける[B]−[B]線方向の平面図を示している。
【図7】本発明の第2実施例において第3製造方向における未完の抵抗を示す図である、Aは断面図、BはAにおける[B]−[B]線方向の断面図を示している。
【図8】本発明におけるマスク合わせずれのない場合の抵抗の平面形状を示した図であり、Aは、不純物をドーピングする際に、マスクパターンを形成した状態を示し、Bは、拡散領域が形成された熱処理後の状態を示す。
【図9】本発明におけるマスク合わせずれが生じた場合の抵抗の平面形状を示した図であり、Aは、不純物をドーピングする際に、マスクパターン形成した状態を示し、Bは、拡散領域が形成された熱処理後の状態を示す。
【図10】従来例における抵抗が形成された半導体集積回路の部分断面図である。
【図11】従来例における抵抗の平面図である。
【図12】従来例におけるドッグボーン型の抵抗の平面図である。
【図13】従来例におけるドッグボーン型の抵抗において、マスク合わせずれが発生しないときの平面図であり、Aはマスクパターンを形成した状態、Bは拡散領域が形成された熱処理後の状態を示している。
【図14】従来例におけるドッグボーン型の抵抗において、マスク合わせずれが発生したときの平面図であり、Aはマスクパターンを形成した状態、Bは拡散領域領が形成された熱処理後の状態を示している。
【符号の説明】
11……P型シリコン基板、14……シリコン膜、14a……低濃度領域、14b……高濃度領域、14c……拡散領域、15、15'、F ……マスクパターン、16……フォトレジスト、17……SiO2膜、20……抵抗、21……第1抵抗部、22……第2抵抗膜、b……マスク合わせずれ量の最大値、c、c'……拡散領域の長さ、e、e'……電極部、L'、L"……フォトレジストの長さ、L1 、L1 '……第1抵抗部の長さ、L2 、L2 '……第2抵抗部の長さ、K……マスクパターンの第2抵抗部との重なり部分の長さ、W……マスクパターンの幅、W'……フォトレジストの幅、W1 、W1 '……第1抵抗部の幅、W2 、W2 '……第2抵抗部の幅。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a resistor.And resistanceMore particularly, a method of manufacturing a resistor mounted on a semiconductor deviceAnd resistanceAbout.
[0002]
[Prior art]
As resistors used in semiconductor integrated circuits, there are a resistor using a diffusion layer formed by impurities introduced into a silicon substrate and a resistor using a polycrystalline silicon film formed on the substrate through an insulating film, for example. is there. Among these, in the resistance using the diffusion layer in the silicon substrate, for example, a portion having an N-type impurity and a portion having a P-type impurity exist in the silicon substrate. Resulting in bias limitations. On the other hand, since the resistance using the polycrystalline silicon film formed on the substrate does not have such a situation, this resistance is often manufactured as a resistance of a semiconductor integrated circuit.
[0003]
FIG. 10 shows a cross-sectional view of a resistor 1 using general polycrystalline silicon. This is formed of a polycrystalline silicon film having a predetermined first pattern on the
[0004]
In order to create a high-resistance resistor with a polycrystalline silicon film, it is easy to increase the length of the polycrystalline silicon. However, since the area used for the resistor 1 increases, the fineness of the semiconductor integrated circuit is increased. This is contrary to the recent demand for aging. Therefore, there is a method of creating a high resistance by reducing the concentration of impurities in the polycrystalline silicon and increasing the sheet resistance. However, in this case, since the impurity concentration is low, that is, the impurities are sparsely present, the contact resistance between the resistor 1 and the
[0005]
Therefore, as shown in FIG. 12, the width Wc of both
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, as shown in FIG.Mask patternIt is rare that the end of 6 and the central portion t of the resistor 1 ′ are perfectly aligned, and there is usually misalignment. For example, in FIG.Mask pattern6 shows a case in which it is shifted to the right. In this case, a central portion t ′ where a high impurity concentration portion h is formed on the left side and an end portion where a low impurity concentration portion l is formed. The resistor 1 "has 1b". Note that diffusion regions d1 and d2 are formed between a high concentration region and a low concentration region of the impurity by heat treatment for activating the doped impurity. That is,Mask patternWhen 6 is deviated, the impurity concentration exists in an asymmetric shape. Therefore, the resistance value of the resistor 1 ″ when the misalignment shown in FIG. 14B occurs is the misalignment shown in FIG. 13B. In general, the amount of misalignment varies, so that the resistance value of the manufactured resistor varies from time to time. Resistance value ofStableThere was a problem that it could not be obtained.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and can reduce the size of a semiconductor integrated circuit, and manufacture a resistor capable of always forming a high resistance value with reduced contact resistance with a desired resistance value. It is an object to provide a method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The above issuesIn solving the problem, the method of manufacturing a resistor according to the first invention of the present inventionIsA dogbone shape comprising a first resistance portion having a predetermined width and length, and a pair of second resistance portions connected to both ends of the first resistance portion and having a width larger than the width of the first resistance portion A method of manufacturing a resistor of
Forming a semiconductor film on the substrate;
Forming a mask pattern on the semiconductor film, covering the entire region where the first resistor portion is to be formed and exposing at least part of the region where the second resistor portion is to be formed;
Doping the second resistance portion with an impurity using the mask pattern as a mask;
Patterning the semiconductor film to form the first resistance portion and the second resistance portion;
And a step of performing a heat treatment for diffusing the impurities,
The mask pattern has a width larger than a width of the second resistance portion and the first resistance portion. Has a length greater than the length of
The length of the overlapping portion of the mask pattern with respect to each of the second resistance portions is formed larger than the sum of the maximum mask misalignment amount generated when forming the mask pattern and the length of the impurity diffusion region. Be doneIt is characterized by that.
[0009]
In order to solve the above problems, a method for manufacturing a resistor according to the second invention of the present invention includes a step of forming a semiconductor film on a substrate,
A dogbone shape comprising a first resistance portion having a predetermined width and length, and a pair of second resistance portions connected to both ends of the first resistance portion and having a width larger than the width of the first resistance portion And a step of patterning the semiconductor film;
Forming a mask pattern covering the entire first resistance portion and exposing at least a part of the second resistance portion;,
Doping the second resistance portion with an impurity using the mask pattern as a mask;
Performing a heat treatment for diffusing the impurities;
A method of manufacturing a resistor having:
The mask pattern has a width larger than the width of the second resistance portion and a length larger than the length of the first resistance portion, and
The length of the overlapping portion of the mask pattern with respect to each of the second resistance portions is formed larger than the sum of the maximum mask misalignment amount generated when forming the mask pattern and the length of the impurity diffusion region. It is characterized by being.
[0010]
According to the resistance manufacturing method of the present invention, even when the mask pattern is formed out of alignment,A desired resistance value can always be obtained. Further, even when a higher resistance value is obtained, the first resistance portion having a narrow width can be all made a portion having a high resistance and a low impurity concentration, so that it is not necessary to increase the resistance value more than necessary. That is, the area used for the resistance can be reduced, and the resistance can be miniaturized. Therefore, for example, a semiconductor device equipped with this resistor can be miniaturized.
[0011]
Further, the resistor manufactured as described above has a first resistance portion having a predetermined width and length, and a width larger than the width of the first resistance portion connected to both ends of the first resistance portion. A dog-bone-shaped resistor composed of a pair of second resistance parts,
The first resistance part and the second resistance part are made of a semiconductor film containing impurities,
The first resistance portion is formed with a lower impurity concentration than the second resistance portion,
In each of the formation regions of the pair of second resistance portions, low concentration regions having the same impurity concentration as the first resistance portions are formed.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, as shown in FIGS. 8 and 9, the first resistor portions R1 and R1 ′ having a predetermined width W1 and length L1 to obtain a high resistance, and the first resistor portions R1 and R1 ′. The width W2 is larger than the width W1 of the first resistor R1, R1 ′.A pair ofSecond resistor R2L, R2L ', R2R, R2R' (the second resistor on the left side of the first resistor R1, R1 'in the figure is R2L, R2L', the second resistor on the right is R2R, R2R ')Dogbone shaped resistanceWhen forming1st resistance part R 1 , R 1 ' (Or a region where it is to be formed) covering the entire second resistance portion R 2L , R 2L ' , R 2R , R 2R ' A step of forming a mask pattern F in which at least a part of (or a region where it is to be formed) is exposed, and the second resistance portion R using the mask pattern F as a mask. 2L , R 2L ' , R 2R , R 2R ' And a step of performing a heat treatment for diffusing the impurity, and the mask pattern F includes the second resistance portion R. 2L , R 2L ' , R 2R , R 2R ' Having a width W greater than the width of the first resistor portion R 1 , R 1 ' Length L 1 And having a larger length L and a second resistance portion R 2L , R 2L ' , R 2R , R 2R ' The length a of the overlapping portion of the mask pattern F with respect to each of the mask pattern F is determined by forming the mask pattern F.Maximum amount of misalignment (this isMask pattern FLength b) (determined by the accuracy of the apparatus used in forming the)By the heat treatment step,The length of the diffusion regions RML, RML ′, RMR, RMR ′ formed by the diffusion of impurities from the high concentration region to the low concentration region (this is the high concentration regions RH, RH ′ and the low concentration regions RLL, RLL ′). , Determined by the difference in concentration from RLR and RLR ', temperature and time during heat treatment)Lengthen.
[0013]
In FIG. 8B,Between the mask pattern F and the resistance formation regionIf there is no misalignment, i.e. ideallyMask pattern F is formedA resistor 9 ′ manufactured by doping an impurity in this state is shown, and a resistance value r ′ of the resistor 9 ′ is represented by r ′ = rLL ′ + rML ′ + rH ′ + rMR ′ + rLR ′. Here, rLL ′ is the resistance value of the high concentration region RLL ′ of the second resistor R2L ′ formed on the left side in FIG. 8, and rML ′ is the resistance of the diffusion region RML ′ formed on the left side in FIG. The value, rH 'isMask patternThe resistance value of the portion covered with F and becoming the low impurity concentration region RH ′, rMR ′ is the resistance value of the diffusion region RMR ′ formed on the right side in the figure, and rLR ′ is formed on the right side in the figure. The resistance value of the high concentration region RLR ′ of the second resistance portion R2R ′. And in FIG.Mask pattern F2 shows a resistor 9 manufactured by doping impurities with a maximum length b (to the right), and the resistance value r of the resistor 9 can be expressed as r = rLL + rML + rH + rMR + rLR. It is done. Here, rLL is the resistance value of the high concentration region RLL of the second resistance portion R2R formed on the left side in FIG. 9, rML is the resistance value of the diffusion region RML formed on the left side in FIG.Covered with mask pattern FThe resistance value rMR of the portion that becomes the low concentration region RH of the impurity, rMR is the resistance value of the diffusion region RMR formed on the right side in the drawing, and rLR is the second resistance portion formed on the right side in the drawing. This is the resistance value of the high concentration region RLR of R2L.
[0014]
Of the present inventionMask pattern FHas the above length, so itsMask patternThe end of F is always formed at a position away from the length of the diffusion region from the end of the first resistor R1. So, for example,maskThe pattern isResistance to makeFrom the shape pattern,Of mask misalignmentWhen the maximum value length b is shifted to the right, the right second resistor R2RMask patternThe portion N covered with F is the second resistance portion R2R ′ where no misalignment occurs.Mask patternMisalignment from part N covered with FMaximum value ofIt becomes larger by the area S determined by the length of b × the width of the second resistance portion R2R. The portion N of the left second resistance portion R2L covered with the mask pattern F, that is, the low-concentration region, is reduced in area by exactly the same area as the area S increased in the second resistance portion R2R. That is, the resistance value rH ′ in the low concentration region when misalignment occurs is always the same as the resistance value rH in the low concentration region when misalignment does not occur, even if the shape is different. .
[0015]
Further, when the misalignment occurs, the exposed portion M of the right second resistor portion R2R is larger than the exposed portion M of the right second resistor portion R2R 'when the misalignment does not occur. It is getting bigger. However, when the misalignment occurs, the exposed portion M of the left second resistor portion R2L is larger than the exposed portion M of the left second resistor portion R2L ′ when the misalignment does not occur. It ’s getting smaller. The left second resistance parts R2L and R2L 'and the right second resistance parts R2R and R2R' have the same impurity concentration. Accordingly, when the misalignment occurs, the total of the resistance values rLL and rLR in the right and left second resistance portions R2R and R2L, that is, the resistance value obtained in the high impurity concentration region does not cause misalignment. This is always equal to the sum of the resistance values rLL ′ and rLR ′ in the right and left second resistance portions R2R ′ and R2L ′, that is, the resistance value obtained in the high impurity concentration region in this case.
[0016]
Also,Mask pattern F isLength shown aboveLTherefore, even if misalignment occurs, diffusion regions RMR, RMR ′, RML, and RML ′ formed by the diffusion of impurities from the high-concentration region to the low-concentration region during the heat treatment are always Formed in two resistance parts R2L and R2RRuIt will be. Further, since the length of the diffusion regions RMR, RMR ′, RML, RML ′ is determined by the concentration difference between the high concentration region and the low concentration region and the temperature and time of the heat treatment, if these are made the same, the diffusion region is always Since the shapes and sizes of RMR, RMR ′, RML, and RML ′ are the same, the resistance values obtained by these are always equal.
[0017]
Therefore, as shown in FIG.With mask pattern F,Formation pattern of resistor 9Even if the misalignment with the maximum amount b occurs,Mask patternF is always formed over the second resistor portions R2R, R2R ', R2L, R2L' on both sides of the first resistor portions R1, R1 ', as in the case where no misalignment occurs in FIG. AndMask patternSince the impurity is doped in the exposed portion M that is not covered with F,Mask patternThe portion N covered with F has a lower concentration of impurities than the exposed portion, and has a high sheet resistance. In addition, a diffusion region formed by diffusion of impurities in the high concentration region into the low concentration region by heat treatment when activating the doped impurity in a portion where the high concentration region and the low concentration region are in contact with each other Are always formed in the second resistance parts R2R, R2R ', R2L, R2L'. That is, all the regions of the first resistor portions R1 and R1 ′ having a width L1 narrower than the second resistor portions R2R, R2R ′, R2L, and R2L ′ can be made a low concentration high resistance region. Therefore, for example, the resistance value r of the resistor 9 formed when the maximum amount of misalignment b occurs and the resistance value r ′ of the ideally formed resistor 9 ′ without any misalignment are always the same value. Therefore, even if misalignment occurs, a predetermined resistance value can always be obtained. That is, the resistors 9, 9 ′ can always be manufactured with a desired resistance value.
[0018]
The resistors 9 and 9 according to the present invention manufactured as described above. ' Is the predetermined width W 1 And length L 1 1st resistance part R having 1 , R 1 ' And the width W of the first resistor connected to both ends of the first resistor 1 Larger width W 2 A pair of second resistance parts R having 2L , R 2L ' , R 2R , R 2R ' Dogbone-shaped resistors 9 and 9 ' The first resistance portion and the second resistance portion are made of a semiconductor film containing impurities, the first resistance portion is formed to have an impurity concentration lower than that of the second resistance portion, and a pair of second resistance portions. A low concentration region having the same impurity concentration as that of the first resistance portion is formed in each of the formation regions. When the misalignment of the mask pattern F occurs, one of the second resistance parts R 2L , R 2L ' And the other second resistor R 2R , R 2R ' A resistor with a different size of the low concentration region is formed between.
[0019]
Conventionally, ions have been implanted into the electrode portion in order to reduce the contact resistance. However, since the ion implantation for forming the second resistance portion having a low sheet resistance can be used, the manufacturing process can be further increased. It is not necessary. Further, in order to obtain a high resistance value among the resistors 9 and 9 ′, the entire first resistor portions R1 and R1 ′ having a narrow width in the resistors 9 and 9 ′ become a low impurity concentration region. Therefore, even when it is desired to obtain a higher resistance value, it is not necessary to increase the length of the resistors 9 and 9 ′, and the area used for the resistor can be reduced. Therefore, it is possible to miniaturize a semiconductor integrated circuit on which this resistor is mounted.
[0020]
Mask patternF has a width larger than the width W2 of the second resistor R2L, R2L ', R2R, R2R'.Have andCovers the first resistance parts R1, R1 'and the second resistance parts R2L, R2L', R2R, R2R 'OverlapThis has a part to be formedOf overlapLength isMask generated when the mask pattern F is formedFrom the sum of the length b of the maximum misalignment amount and the length c of the diffusion regions RML, RML ′, RMR, RMR ′ formed by the diffusion of impurities from the high concentration region to the low concentration region during heat treatmentBigger is better. Therefore, thisMask patternFor example, as shown in B of FIG.Island shape to cover(Hereafter referred to as the remaining shape)May be formedAs shown in FIG.Island-like shape where a part of the
[0021]
Further, in the manufacturing method of the present invention, the order of performing each step does not need to be performed in the order listed, for example, resistancePatterningIsMask pattern FAfter forming, it may be performed after doping with impurities.In addition, when forming three or more portions having different impurity concentrations in the diffusion region,Mask patternAnd the process of forming thisMask pattern as maskThe step of doping the impurities may be performed a plurality of times.
[0022]
Furthermore,As a component of resistanceIn the step of forming a semiconductor film containing impurities, for example, when the semiconductor film is formed on the semiconductor substrate by a CVD method or the like, impurities are included at the same time as the semiconductor film is formed by adding impurities as a material. Alternatively, for example, after forming a polysilicon film, the entire surface of the film may be doped with impurities.
[0023]
Further, the impurity of the semiconductor film including the impurity constituting the resistor of the present invention includes one of P-type and N-type impurities, and only the same type of impurity is included. Does not mean to include. That is, as long as it is a semiconductor film containing N-type impurities, it is not limited to a semiconductor film containing only P (phosphorus) but may be a semiconductor film containing P (phosphorus) and As (arsenic), or a P-type semiconductor film. A semiconductor film containing only B (boron) is not limited to a semiconductor film containing only B (boron), and may be a semiconductor film containing B (boron), Ga (gallium), or the like.
[0024]
Note that, when performing heat treatment for activating the doped impurities, a film having a low impurity diffusion rate (for example, SiO 2) is formed on the semiconductor film containing the impurities doped with the impurity to be activated.2If the heat treatment is performed in a state in which a film or a nitride film is formed, the film diffuses impurities from the semiconductor film containing impurities into the atmosphere, the resistance value fluctuates, or the diffused impurities are It can be prevented that it becomes a contaminant.
[0025]
【Example】
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0026]
First, as shown in FIG. 1, for example, a well-known LOCOS method (selection is performed on a P-type silicon substrate 11.OxidationMethod)2A (silicon oxide)
[0027]
Next, as shown in FIG. 2A, a first resistance portion having a thin width L1 ′ of a
[0028]
And thisMask pattern15Use it as a mask on the silicon film 14BF2About 2 × 1015Ions are implanted at a moderate dose. Therefore, in the
[0029]
Next, a
[0030]
Next, as shown in FIG. 4, for example, SiHFour+ O2The entire surface is made of SiO2 by a CVD method using a mixed gas of2A
[0031]
Next, using a known photolithography technique, SiO 22Contact holes 17 a and 17 b are provided in the
[0032]
In this example,When manufacturing the
[0033]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 6 to 7. However, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0034]
Also in this embodiment, as shown in FIG. 1, two SiO 2 films are formed on a P-type silicon substrate 11.2
[0035]
Next, as shown in FIG. 7A, a
[0036]
And thisMask pattern15 'Use it as a mask on the silicon film 14BF2About 2 × 1015Ions are implanted at a moderate dose.Mask patternIn this step, the
[0037]
Thereafter, the steps shown in FIGS. 4 and 5 are performed as in the first embodiment. That is, as shown in FIG.2In order to activate the impurity implanted into the
[0038]
In this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[0039]
As mentioned above, although the Example of this invention was described, of course, this invention is not limited to this, A various deformation | transformation is possible based on the technical idea of this invention.
[0040]
For example, in the first embodiment, the remaining pattern is used.Mask pattern15FormationAnd thisUsing mask pattern as maskIn the manufacturing method that is performed in this order, doping with impurities and then forming a resistor is performed using a blank pattern as in the second embodiment.Form mask patternYou may make it do. Further, in the second embodiment, after patterning the resistance, the blank pattern is used.Mask pattern15 'FormationAnd thisMask pattern15 'As a maskIn the manufacturing method in which impurities are doped but performed in this order, the remaining pattern is used.Mask pattern15 'FormationMay be. That is,Mask patternIn the second resistance part ofThe length of the overlapping partBut,Mask generated when forming a mask patternFrom the sum of the length of the maximum misalignment amount and the length of the diffusion region formed by the diffusion of impurities from the high concentration region to the low concentration region of the impurity during heat treatmentlargeAny pattern may be used as long as the conditions are satisfied.
[0041]
Further, as the first and second embodiments, on the
[0042]
Further, in the above embodiment, when activating the impurities, the doped impurities are prevented from escaping to the atmosphere.2A heat treatment was performed in a state where the
[0043]
In the above embodiment, a P-type silicon film containing B (boron) is used as the semiconductor film containing impurities. However, other films may be used, for example, non-crystalline containing P-type or N-type impurities. A silicon film may be used.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the resistance manufacturing method of the present invention, a desired resistance value can always be obtained. Further, even if the area of the resistor is the same as that of the conventional one, a higher resistance value can be obtained, so that the resistance can be miniaturized and reduced. Reduction can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an incomplete resistance in a first manufacturing process according to first and second embodiments of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing an incomplete resistance in the second manufacturing process in the first embodiment of the present invention, in which A is a cross-sectional view, and B is a cross-sectional view in the [B]-[B] line direction in A; ing.
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing incomplete resistance in the third manufacturing process in the first embodiment of the present invention, in which A is a cross-sectional view, and B is a plan view in the direction [B]-[B] in A; ing.
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing unfinished resistances in a fourth manufacturing process according to the first and second embodiments of the present invention, in which A is a cross-sectional view and B is a direction of [B]-[B] line in A; FIG.
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing unfinished resistances in a fifth manufacturing process according to the first and second embodiments of the present invention, in which A is a cross-sectional view and B is a direction of [B]-[B] line in A; FIG.
6A and 6B are diagrams showing incomplete resistance in the second manufacturing process in the second embodiment of the present invention, where A is a cross-sectional view, and B is a plan view in the direction [B]-[B] in A. ing.
7 is a diagram showing an incomplete resistance in the third manufacturing direction in the second embodiment of the present invention, A is a cross-sectional view, and B is a cross-sectional view in the [B]-[B] line direction in A. FIG. Yes.
FIG. 8 in the present inventionmaskIt is a diagram showing the planar shape of the resistance when there is no misalignment, A is when doping impuritiesMask patternThe formed state is shown, and B shows the state after the heat treatment in which the diffusion region is formed.
[Fig. 9] In the present invention.maskIt is a diagram showing the planar shape of the resistance when misalignment occurs, A is when doping impuritiesMask patternThe formed state is shown, and B shows the state after the heat treatment in which the diffusion region is formed.
FIG. 10 is a partial cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit in which a resistor is formed in a conventional example.
FIG. 11 is a plan view of resistance in a conventional example.
FIG. 12 is a plan view of a dogbone type resistor in a conventional example.
FIG. 13 shows a conventional dogbone type resistor.maskIt is a plan view when misalignment does not occur, A isMask patternB shows the state after the heat treatment in which the diffusion region is formed.
FIG. 14 shows a dogbone type resistor in a conventional example.maskIt is a top view when misalignment occurs, A shows a state where a mask pattern is formed, and B shows a state after heat treatment in which a diffusion region is formed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (8)
基板上に半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜上に、前記第1抵抗部の形成予定領域の全体を被覆し前記第2抵抗部の形成予定領域の少なくとも一部を露出させたマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンをマスクにして前記第2抵抗部に不純物をドーピングする工程と、
前記半導体膜をパターニングして前記第1抵抗部と前記第2抵抗部を形成する工程と、
前記不純物を拡散させるための熱処理を行う工程とを備え、
前記マスクパターンは、前記第2抵抗部の幅よりも大きな幅を有しかつ前記第1抵抗部の長さよりも大きな長さを有するとともに、
前記第2抵抗部の各々に対する前記マスクパターンの重なり部分の長さは、当該マスクパターンを形成する際に生じるマスク合わせずれ量の最大値と前記不純物の拡散領域の長さとの和よりも大きく形成される
ことを特徴とする抵抗の製造方法。 A dogbone shape comprising a first resistance portion having a predetermined width and length, and a pair of second resistance portions connected to both ends of the first resistance portion and having a width larger than the width of the first resistance portion A method of manufacturing a resistor of
Forming a semiconductor film on the substrate;
Forming a mask pattern on the semiconductor film, covering the entire region where the first resistor portion is to be formed and exposing at least part of the region where the second resistor portion is to be formed;
Doping the second resistance portion with an impurity using the mask pattern as a mask;
Patterning the semiconductor film to form the first resistance portion and the second resistance portion;
And a step of performing a heat treatment for diffusing the impurities,
The mask pattern has a width larger than the width of the second resistance portion and a length larger than the length of the first resistance portion, and
The length of the overlapping portion of the mask pattern with respect to each of the second resistance portions is formed larger than the sum of the maximum mask misalignment amount generated when forming the mask pattern and the length of the impurity diffusion region. A method for manufacturing a resistor, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1に記載の抵抗の製造方法。 The mask pattern is formed in an island shape covering the first resistance portion, and the width of the mask pattern is determined by the sum of the amount corresponding to the width of the second resistance portion and the maximum value of the mask misalignment amount. The method of manufacturing a resistor according to claim 1, wherein the resistor is formed to be large .
ことを特徴とする請求項1に記載の抵抗の製造方法。 The mask pattern has an island-shaped opening in which a part of the second resistance portion is opened, and the width of the opening is an amount corresponding to the width of the second resistance portion and an amount of misalignment of the mask. The method for manufacturing a resistor according to claim 1, wherein the resistor is formed to be larger than a sum of the maximum value .
所定の幅と長さをもつ第1抵抗部と、前記第1抵抗部の両端部に接続され前記第1抵抗部の幅よりも大きい幅をもつ一対の第2抵抗部とからなるドッグボーン形状に、前記半導体膜をパターニングする工程と、
前記第1抵抗部の全体を被覆し前記第2抵抗部の少なくとも一部を露出させたマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンをマスクにして前記第2抵抗部に不純物をドーピングする工程と、
前記不純物を拡散させるための熱処理を行う工程と
を有する抵抗の製造方法であって、
前記マスクパターンは、前記第2抵抗部の幅よりも大きな幅を有しかつ前記第1抵抗部の長さよりも大きな長さを有するとともに、
前記第2抵抗部の各々に対する前記マスクパターンの重なり部分の長さは、当該マスクパターンを形成する際に生じるマスク合わせずれ量の最大値と前記不純物の拡散領域の長さとの和よりも大きく形成される
ことを特徴とする抵抗の製造方法。 Forming a semiconductor film on the substrate;
A dogbone shape comprising a first resistance portion having a predetermined width and length, and a pair of second resistance portions connected to both ends of the first resistance portion and having a width larger than the width of the first resistance portion And a step of patterning the semiconductor film;
Forming a mask pattern covering the entire first resistance portion and exposing at least a part of the second resistance portion ;
Doping the second resistance portion with an impurity using the mask pattern as a mask;
Performing a heat treatment for diffusing the impurities;
A method of manufacturing a resistor having:
The mask pattern has a width larger than the width of the second resistance portion and a length larger than the length of the first resistance portion, and
The length of the overlapping portion of the mask pattern with respect to each of the second resistance portions is formed larger than the sum of the maximum mask misalignment amount generated when forming the mask pattern and the length of the impurity diffusion region. Be done
A method of manufacturing a resistor characterized by the above.
ことを特徴とする請求項4に記載の抵抗の製造方法。The method of manufacturing a resistor according to claim 4.
ことを特徴とする請求項4に記載の抵抗の製造方法。The method of manufacturing a resistor according to claim 4.
前記第1抵抗部と前記第2抵抗部は、不純物を含んだ半導体膜からなり、The first resistance part and the second resistance part are made of a semiconductor film containing impurities,
前記第1抵抗部は前記第2抵抗部よりも不純物濃度が低く形成されるとともに、The first resistance portion is formed with a lower impurity concentration than the second resistance portion, and
前記一対の第2抵抗部のそれぞれの形成領域には、前記第1抵抗部の不純物濃度と同一の低濃度領域が形成されているA low concentration region having the same impurity concentration as the first resistance portion is formed in each of the formation regions of the pair of second resistance portions.
ことを特徴とする抵抗。Resistance characterized by that.
ことを特徴とする請求項7に記載の抵抗。The resistor according to claim 7.
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