[發明專利]形成多晶硅電阻的方法及半導體器件

有效

• 申請號: 201410392176.6
• 申請日: 2014-08-11
• 公開（公告）號: CN105336575B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 夏禹;劉麗麗
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L23/64
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

本申請公開了一種形成多晶硅電阻的方法及半導體器件。其中，該方法包括：在半導體基體上形成多晶硅層；在多晶硅層的表面上形成含硅介質薄膜，以使硅原子擴散至多晶硅層中并形成多晶硅電阻。該方法可以通過調節形成含硅介質薄膜的工藝參數，從而精確控制所形成多晶硅電阻的電阻率。同時，該方法僅通過形成含硅介質薄膜的這一步驟即可形成多晶硅電阻，因此該方法能夠快速的調整所有多晶硅電阻的電阻率，且簡便需要易行，可應用于所有需要用到多晶硅電阻的生產工藝中。

技術領域

本申請涉及半導體集成電路的技術領域，具體而言，涉及一種形成多晶硅電阻的方法及半導體器件。

背景技術

在半導體器件的制造工藝中，多晶硅廣泛應用于MOS器件的柵極或互連線等方面。同時，多晶硅也會被用做高阻值電阻，即所謂多晶硅電阻。多晶硅電阻由輕摻雜多晶硅制成，且其電阻值可以通過輕摻雜的濃度進行調節。因此，多晶硅電阻具有電阻值寬且范圍可調，以及面積小等優點，逐漸成為集成電路中最有潛力的電阻元件。

目前，形成多晶硅電阻的方法通常包括以下步驟：首先，在半導體基體上形成多晶硅層11′，進而形成如圖1所示的基體結構；然后，對多晶硅層11′進行離子注入以形成多晶硅電阻13′，進而形成如圖2所示的基體結構。其中，注入離子可以為N型離子、P型離子或其他離子。在后續制程中還要形成覆蓋部分多晶硅電阻13′的金屬硅化物阻擋層20′，并在未被金屬硅化物阻擋層20′覆蓋的多晶硅電阻13′中形成金屬硅化物30′，然后在金屬硅化物30′上形成接觸金屬層40′(其結構如圖3所示)，以使得多晶硅電阻13′通過金屬硅化物30′和接觸金屬層40′與其他器件電連接。

上述形成多晶硅電阻13′的方法中，由于離子注入的工藝參數難以精確控制，使得難以精確控制所形成多晶硅電阻13′的電阻率。同時，該方法需要對多晶硅層11′進行多次離子注入以形成多晶硅電阻13′，因此該方法比較繁雜，不便于快速的調整所有多晶硅電阻13′的電阻率。針對上述問題，目前還沒有有效的解決方法。

發明內容

本申請旨在提供一種形成多晶硅電阻的方法及半導體器件，以精確控制所形成多晶硅電阻的電阻率，并快速的調整所有多晶硅電阻的電阻率。

為了實現上述目的，本申請提供了一種形成多晶硅電阻的方法，該方法包括：在半導體基體上形成多晶硅層；在多晶硅層的表面上形成含硅介質薄膜，以使硅原子擴散至多晶硅層中并形成多晶硅電阻。

進一步地，在形成含硅介質薄膜和多晶硅電阻的步驟中，通入包含硅前驅體的反應氣體以沉積形成含硅介質薄膜，并且使得硅前驅體中的硅原子擴散至多晶硅層中。

進一步地，在形成含硅介質薄膜和多晶硅電阻的步驟中，硅前驅體中的硅原子擴散至部分多晶硅層中。

進一步地，含硅介質薄膜為富氧硅，反應氣體包括硅前驅體和一氧化二氮；含硅介質薄膜為二氧化硅，反應氣體包括硅前驅體和氧氣；含硅介質薄膜為氮化硅，反應氣體包括硅前驅體和氮氣。

進一步地，含硅介質薄膜為富氧硅，反應氣體中硅前驅體和一氧化二氮的體積比為1：5～10；含硅介質薄膜為二氧化硅，反應氣體中硅前驅體和氧氣的體積比為2～6；含硅介質薄膜為氮化硅，反應氣體中硅前驅體和氮氣的體積比為1：10～20。

進一步地，在形成含硅介質薄膜和多晶硅電阻的步驟中，反應氣體的總流量為3000～5000sccm，沉積溫度為400～600℃，沉積時間為10～60s。

進一步地，形成含硅介質薄膜和多晶硅電阻的步驟中，擴散至多晶硅層中的硅原子的濃度為1E+6～1E+8atoms/cm3，以形成電阻率為800～1200Ω·cm的多晶硅電阻。

進一步地，硅前驅體為硅烷、二甲基硅烷或四乙氧基硅烷。

進一步地，含硅介質薄膜構成金屬硅化物阻擋層。