[發(fā)明專利]正溫度系數(shù)多晶硅電阻結(jié)構(gòu)及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910056881.1
• 申請(qǐng)日: 2019-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN109686724A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/64
• 分類號(hào): H01L23/64
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅

本發(fā)明提供一種正溫度系數(shù)多晶硅電阻結(jié)構(gòu)及其制造方法，該多晶硅電阻結(jié)構(gòu)包括中間區(qū)域和端部區(qū)域，中間區(qū)域包括間隔分布的電阻值呈負(fù)溫度系數(shù)變化的非金屬化多晶硅區(qū)和電阻值呈正溫度系數(shù)變化的金屬化多晶硅區(qū)，其中金屬化多晶硅區(qū)的總電阻值隨著溫度的正向變化量大于非金屬化多晶硅區(qū)的總電阻值隨著溫度的負(fù)向變化量。該制造方法是通過(guò)調(diào)整所述非金屬化多晶硅區(qū)和金屬化多晶硅區(qū)的占比，使金屬化多晶硅區(qū)的總電阻值隨著溫度的正向變化量大于非金屬化多晶硅區(qū)的總電阻值隨著溫度的負(fù)向變化量。本發(fā)明能夠規(guī)避半導(dǎo)體工藝中器件性能的限制，在不增加工藝負(fù)擔(dān)且保證器件工藝穩(wěn)定度、不犧牲面積的情況下獲得較高阻值的正溫度系數(shù)多晶硅電阻結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種正溫度系數(shù)多晶硅電阻結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體電阻器件是半導(dǎo)體芯片產(chǎn)品中應(yīng)用最廣泛的器件之一，電阻的溫度特性在產(chǎn)品應(yīng)用中非常重要。常用的電阻有以下幾種。采用多晶硅材料在半導(dǎo)體襯底之上通過(guò)氧化層隔離形成的電阻，稱為多晶硅(Poly)電阻。請(qǐng)參考圖10，擴(kuò)散區(qū)電阻與多晶硅電阻的位置關(guān)系如下。以P型硅襯底為例，從下到上依次包括P型硅襯底301、N型擴(kuò)散區(qū)電阻302、氧化層303和多晶硅電阻304，當(dāng)然還包括在硅襯底301上的擴(kuò)散區(qū)電阻302外圍形成的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)305，與擴(kuò)散區(qū)電阻302連接的第一導(dǎo)電柱306，以及與多晶硅電阻304連接的第二導(dǎo)電柱307。請(qǐng)參考圖11，阱區(qū)電阻與多晶硅電阻的位置關(guān)系如下。以P型硅襯底為例，從下到上依次包括P型硅襯底401、N型阱區(qū)電阻402、第一淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)403、氧化層404和多晶硅電阻405，當(dāng)然還包括在硅襯底401上的阱區(qū)電阻402外圍形成的第二淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)406，分布在阱區(qū)電阻402端部的N型重?fù)诫s區(qū)407，與N型重?fù)诫s區(qū)407連接的第一導(dǎo)電柱408，以及與多晶硅電阻405連接的第二導(dǎo)電柱409。上述擴(kuò)散區(qū)電阻和阱區(qū)電阻，多晶硅電阻不在硅襯底上，而是與硅襯底之間間隔了一層氧化層，因此，多晶硅電阻的特性比擴(kuò)散區(qū)(ACT)電阻和阱區(qū)(NWell)電阻要好，例如，多晶硅電阻的匹配性能和噪聲性能均優(yōu)于擴(kuò)散區(qū)電阻和阱區(qū)電阻。另外，一般多晶硅電阻分為非金屬化(unsalicide)poly電阻和金屬化(salicide)poly電阻兩種，前者因?yàn)樽柚递^大(上百甚至上千，根據(jù)不同摻雜濃度，但總體基本都叫輕摻雜)，而后者，電阻一般不到10歐姆/方塊(ohm/sqr)，所以即使其具有正溫度系數(shù)也不實(shí)用。在多晶硅電阻結(jié)構(gòu)中，多晶硅電阻的俯視結(jié)構(gòu)通常為一矩形形狀，以及以矩形形狀為基礎(chǔ)形成的S形狀和螺旋形狀等。圖1是常規(guī)矩形形狀的非金屬化多晶硅電阻結(jié)構(gòu)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參考圖1，多晶硅電阻10具有一定長(zhǎng)度L和寬度W的矩形形狀，包括中間區(qū)域11和兩端的端部區(qū)域12，以虛擬邊界線20劃界。中間區(qū)域11是電阻的主要部分，而端部區(qū)域12只是為了器件連接而產(chǎn)生的連接部分。此種結(jié)構(gòu)的多晶硅電阻10，其中間區(qū)域11的電阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于端部區(qū)域12的電阻值。對(duì)于某一多晶硅電阻10而言，其端部區(qū)域12的電阻值是固定的，端部區(qū)域12的占比，由多晶硅電阻10的整體長(zhǎng)度決定。圖2是某多晶硅電阻結(jié)構(gòu)的電阻值隨溫度變化的曲線圖。圖2中示出了三種相同方塊數(shù)(No.of squre)不同寬度W的多晶硅電阻結(jié)構(gòu)的電阻值隨溫度變化的曲線圖，三種相同方塊數(shù)的電阻的寬度W分別為2um、5um和10um。其中橫坐標(biāo)為溫度值，單位為℃，縱坐標(biāo)為多晶硅電阻結(jié)構(gòu)的總電阻值，單位為Ω。請(qǐng)參考圖2，由于輕摻雜多晶硅的特性，電阻呈負(fù)溫度系數(shù)變化，即隨著溫度值的升高，其電阻值呈下降趨勢(shì)變化。要想獲得較高阻值的正溫度系數(shù)電阻結(jié)構(gòu)，一般通過(guò)上述擴(kuò)散區(qū)電阻或者阱區(qū)電阻的工藝獲得，其缺點(diǎn)是以犧牲精準(zhǔn)度或者面積為代價(jià)，但是當(dāng)半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵尺寸受到限制或者對(duì)電阻精度要求非常嚴(yán)格時(shí)，因無(wú)法獲得具有正溫度系數(shù)的多晶硅電阻結(jié)構(gòu)而使設(shè)計(jì)受到限制。因此，如何在不增加工藝負(fù)擔(dān)且保證器件工藝穩(wěn)定度、不犧牲面積的情況下獲得較高阻值的正溫度系數(shù)多晶硅電阻結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供了一種正溫度系數(shù)多晶硅電阻結(jié)構(gòu)及其制造方法，以規(guī)避半導(dǎo)體器件性能的限制，在不增加工藝負(fù)擔(dān)且保證器件工藝穩(wěn)定度、不犧牲面積的情況下獲得較高阻值的正溫度系數(shù)多晶硅電阻結(jié)構(gòu)。