專利名稱：集成電路中的電阻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種電阻器，尤其涉及一種集成電路中的電阻器。
技術(shù)背景目前用在集成電路中的電阻器的 一個(gè)實(shí)例是放在硅片之上并通過絕緣層與其絕緣的成多晶硅或金屬(TaN)帶狀的電阻器。已知電阻器的另一個(gè)實(shí)例是在硅片上部形成的P或N型摻雜硅部分。 這些電阻器的缺點(diǎn)是需要硅片表面區(qū)域非常大。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種占用硅片小表面區(qū)域的電阻器結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明還提供一種制造這種電阻器的方法。為了達(dá)到這些目的，本發(fā)明提供一種電阻部件，包括兩個(gè)垂直電阻部分, 放置在基材上部形成的兩個(gè)孔中，以及一個(gè)水平電阻部分，放置在將這些孔底 部連接起來的內(nèi)埋槽中。本發(fā)明還提供一種電阻器，包括幾個(gè)如上所述的電阻部件由放在基材上的 電阻帶將它們互相連接。根據(jù)如上所述電阻部件的一個(gè)實(shí)施例，由內(nèi)埋槽連起來的兩個(gè)孔形成管道， 通過絕緣的電阻層覆蓋該管道壁而形成垂直和水平電阻部分。根據(jù)如上所述電阻部件的一個(gè)實(shí)施例，該基材是硅片，所述電阻層與該基 材被絕緣層比如二氧化硅層分隔開。根據(jù)如上所述電阻部件的一個(gè)實(shí)施例，該管道被填充材料比如多晶硅填充。根據(jù)如上所述電阻部件的一個(gè)實(shí)施例，該電阻層和該填充材料被絕緣層比 如二氧化硅層分隔開。根據(jù)如上所述電阻部件的 一個(gè)實(shí)施例，該電阻層由多晶硅或金屬形成。 本發(fā)明還提供一種在基材中形成電阻部件的方法，包括如下步驟通過各 向異性蝕刻在基材上部形成兩個(gè)孔；通過在孔底部各向同性蝕刻形成將兩孔底部連接起來的槽，該孔和該槽形成管道；并且靠著該管道壁完成電阻層的敷形沉積。根據(jù)上述方法的一個(gè)實(shí)施例，該方法包括，在該電阻層敷形沉積之前，第 一絕緣層的敷形沉積步驟，并且還包括覆蓋所述電阻層的第二絕緣層的敷形沉 積步驟，以及用填充材料比如多晶硅填充該管道的步驟。根據(jù)上述方法的一個(gè)實(shí)施例， 一旦靠著該管道壁形成了電阻層，就在該基 材表面形成電阻層，該方法還包括在該基材表面蝕刻電阻層以形成電阻帶的步 驟。


本發(fā)明上述和其他目的、特征以及優(yōu)勢將在下面結(jié)合附圖對特定實(shí)施例的 非限定性描述中詳細(xì)論述。圖1A、 2、 3、 4A和5與圖1B和4B分別是在根據(jù)本發(fā)明形成電阻器的方 法的依次完成的步驟中獲得的結(jié)構(gòu)的橫截面視圖與俯視圖；圖6是根據(jù)相對于圖1至5所描述的方法進(jìn)行的變換而獲得的電阻器的另一示例的橫截面視圖；以及圖7是根據(jù)本發(fā)明所述的電阻器的一個(gè)示例的俯視圖。
具體實(shí)施方式
為清楚起見，相同的部件在不同的圖形中使用相同的附圖標(biāo)記，而且附圖 標(biāo)記照例還代表半導(dǎo)體元件，各種圖形都未按比例繪制。根據(jù)本發(fā)明所述的電阻器可以稱為三維，"3D"電阻器。該電阻器由基材 比如硅片上部所形成的基本的電阻部件組合形成。電阻部件包括兩個(gè)"垂直" 電阻部分，放置在基材上部形成的兩個(gè)孔中，以及一個(gè)小的"水平"電阻部分，放置在將兩孔底部連接起來的內(nèi)埋槽中。一種形成這種電阻器的方法在下文中根據(jù)圖1至6描述。在圖1A和1B中圖示說明的初始步驟中，對基材l進(jìn)行各向異性蝕刻，以在基材1上部形成成對的孔2a/2b和3a/3b。基材1比如是硅片。該蝕刻可以通 過反應(yīng)離子深蝕刻(DRIE)來完成?；膌是偏置的，以便由電離的氣體分子 進(jìn)行的基材蝕刻"垂直"地完成。所用的氣體混合物可以包括"鈍化"氣體， 與基底反應(yīng)以形成薄的絕緣層。例如使用"蝕刻劑"氣體比如SF6和鈍化氣體 比如QFs的混合物。在使用包括鈍化氣體的氣體混合物時(shí)，薄的絕緣層在孔壁 上隨其成型而形成。然后在孔2a/2b和3a/3b的底部完成對基材1的各向同性蝕刻，以在每個(gè)孔 的底部形成"內(nèi)埋"槽。每一對成對的兩個(gè)孔都放置得互相近得足以使每個(gè)孔 底部所形成的內(nèi)埋槽連起來形成單一內(nèi)埋槽。因此，孔2a和2b被內(nèi)埋槽5連 接起來，且孔3a和3b被內(nèi)埋槽6連接起來。這種各向同性蝕刻可以通過反應(yīng) 離子蝕刻來完成，除了基材1不再偏置并且鈍化氣體量可以更少之外，其與用 以形成孔的反應(yīng)離子蝕刻基本相同。如圖1B中可見，在這個(gè)示例中孔2a、 2b、 3a和3b基本上成圓柱形。在俯 視圖中，內(nèi)埋槽5和6基本上成橢圓形，用圍繞孔對2a/2b和3a/3b的虛線示出。在下文中考慮孔2a、 2b和內(nèi)埋槽5形成管道10。類似地，孔3a、 3b和內(nèi) 埋槽6形成管道11。在圖2中圖示說明的下一步，薄的絕緣層20、電阻層21以及絕緣層22這 幾個(gè)敷形沉積層依次被沉積在先前獲得的結(jié)構(gòu)上。這三個(gè)疊置的薄層覆蓋管道 10和11的壁以及基材1的上表面。絕緣層20和22可由常規(guī)的熱氧化方法或由低壓化學(xué)汽相沉積(LPCVD)， 或LPCVD獲得。絕緣層20和22比如由二氧化硅形成。電阻層21可由摻雜或未摻雜的多晶硅，或像氮化鉭這樣的金屬形成。這種 電阻層可以根據(jù)LPCDV方法或根據(jù)原子層化學(xué)汽相沉積(ALCVD )，或ALCVD 來沉積。在圖3中圖示說明的下一步，管道10和11用像多晶硅這樣的填充材料30 來填充。在這個(gè)示例中，填充材料30還覆蓋基材1的表面。在圖4A和4B中圖示說明的下一步，填充材料30、絕緣層22以及電阻層 21被依次蝕刻以露出絕緣層20的表面，而保留這些各種材質(zhì)的帶狀A(yù)、B和C。 因此這些帶狀互相之間電絕緣。每個(gè)帶狀A(yù)、 B和C都由電阻層21的一部分 A21、 B21、 C21、絕緣層22的一部分A22、 B22、 C22以及填充材料30的一 部分A30、 B30、 C30堆疊形成。中央帶狀B的兩端覆蓋管道10和11的孔2b 和3a。外側(cè)帶狀A(yù)的一端覆蓋管道10的孔2a并且外側(cè)帶狀B的一端覆蓋管道 11的孔3b。在這個(gè)示例中帶狀A(yù)、 B和C在俯視圖中排成一行。在圖5中圖示說明的下一步，外側(cè)帶狀A(yù)和C在孔2a和3b相對側(cè)被部分 蝕刻。填充材料30和絕緣層21被依次蝕刻以使帶狀A(yù)和C的電阻部分A21 和C21的末端可以接觸。圖5中所示的電阻器包括分別在管道10和11中形成的兩個(gè)電阻部件Rl 和R2。電阻層21放置在孔2a/2b和3a/3b中基本成圓柱形的部分形成垂直電阻 部分Rla/Rlb和R2a/R2b。電阻層21放置在內(nèi)埋槽5和6中的長橢圓形部分形 成"水平"電阻部分Rlc和R2c。應(yīng)當(dāng)注意的是在基材1由絕緣材料比如玻璃形成的情況下，絕緣層20就不 必要了。圖6圖示說明根據(jù)對上述方法的變換，尤其是根據(jù)為形成管道10和11而 實(shí)行的初始蝕刻步驟的替換實(shí)施例獲得的電阻器。在這個(gè)示例中，所用基材是 SOI型(絕緣體上硅)硅片，包括覆蓋著薄絕緣層51的厚硅層50,薄絕緣層 51本身覆蓋著硅層52。在這個(gè)實(shí)施例中，管道的形成包括根據(jù)各向異性蝕刻 方法蝕刻穿過硅層52整個(gè)厚度的孔， 一旦形成了孔，就接著進(jìn)行這同一蝕刻的 延伸以形成在孔底部之間連接的內(nèi)埋槽。內(nèi)埋槽的蝕刻通過促成在薄絕緣層51 上側(cè)面"跳彈"蝕刻的常規(guī)附加現(xiàn)象來完成，這種現(xiàn)象已知為"開槽"。圖7是根據(jù)本發(fā)明所述的電阻器一個(gè)示例的俯視圖，該電阻器包括基材上 部形成的電阻部件比如上述那些的組合。該電阻部件由放在基材上的導(dǎo)電帶互連。該導(dǎo)電帶用實(shí)線示出，該孔的開口由放置在導(dǎo)電帶末端之下的虛線圓形示 出，并且內(nèi)埋槽由環(huán)繞兩個(gè)孔開口的虛線橢圓形示出。電阻部件在L1至L6行上排布，每行包括5個(gè)電阻部件，Ll行在該圖形 底部示出。同一行的電阻部件排成一條直線，即孔的開口和其中形成有電阻部 件的內(nèi)埋槽相對排成一條直線。類似地，將同一行的電阻部件互連起來的導(dǎo)體 帶排成一條直線并基本成矩形。 一行的部件被電阻連接帶連接到相鄰一行的部 件上，電阻連接帶在這個(gè)示例中為U形。三個(gè)電阻連接帶將Ll/L2、 L3/L4以 及L5/L6行連接到其左端，兩個(gè)電阻連接帶將L2/L3和L4/L5行連接到其右端。 因此該電阻器在俯視圖中成蛇形。Ll和L6行最右端電阻帶的右端是該蛇形的 末端并且形成該電阻器的觸點(diǎn)P1和P2。作為非限定性標(biāo)識，圖7所示的電阻器由電阻部件形成，每一個(gè)呈現(xiàn)以下 特征孔直徑1 (am;孔深度50 pm;孔之間的間隔2pm;內(nèi)埋槽的最大直徑3.5 pm;電阻帶的最大寬度2|am;以及電阻部件相對放置如下相鄰行的電阻部件的孔之間的間隔4pm;同 一 行依次兩個(gè)電阻部件的兩個(gè)相鄰孔之間的間隔4 n m 。還應(yīng)當(dāng)注意對于一個(gè)給定電阻值，根據(jù)本發(fā)明所述的電阻器占用的表面區(qū) 域小得多，比在硅片表面形成的常規(guī)電阻器占用的表面區(qū)域小5到10倍。當(dāng)然，本發(fā)明可能有各種替換、修改以及改進(jìn)將易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員想 起。尤其是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)由不同排布的基本電阻部件所形成的各 種形式的電阻器。法。先前形成的絕緣的管道可以用如多晶硅這樣的電阻材料填充。
權(quán)利要求
1.一種電阻部件，包括兩個(gè)垂直電阻部分(R1a，R1b)，放置在基材(1)上部形成的兩個(gè)孔(2a，2b)中，以及一個(gè)水平電阻部分(R1c)，放置在將該兩孔底部連接起來的內(nèi)埋槽中，通過絕緣的電阻層(21)覆蓋該孔和該槽組成的管道側(cè)壁而形成垂直和水平電阻部分。
2. —種電阻器，包括若干根據(jù)權(quán)利要求l所述的電阻部件(R1, R2),其 由所述電阻層的一部分形成，并由放置在基材上的電阻帶將上述電阻部件互聯(lián)。
3. 權(quán)利要求l的電阻部件，其中基材(l)是硅片，所述電阻層(21)通 過絕緣層(20)比如二氧化硅層與該基材分隔開。
4. 權(quán)利要求l的電阻部件，其中管道由填充材料(30)比如多晶硅填充。
5. 權(quán)利要求4的電阻部件，其中電阻層(21)和填充材料(30)被絕緣層 (22)比如二氧化硅層分隔開。
6. 權(quán)利要求l的電阻部件，其中電阻層(21)由多晶硅或由金屬形成。
7. —種在基材(1)中形成電阻部件的方法，包括以下步驟 通過各向異性蝕刻在基材上部形成兩個(gè)孔(2a, 2b); 通過在孔底部各向同性蝕刻形成將兩孔底部連接起來的槽(5)，該孔和該槽形成管道(10);并且靠著該管道壁完成電阻層(21)的敷形沉積。
8. 權(quán)利要求7的方法，包括，在該電阻層(21)敷形沉積之前，第一絕緣 層(20)的敷形沉積步驟，并且還包括覆蓋所述電阻層的第二絕緣層(22)的 敷形沉積步驟，以及用填充材料(30)比如多晶硅填充該管道的步驟。
9. 權(quán)利要求7的方法，其中， 一旦靠著該管道(10)的惻壁形成了電阻層 (21),就在基材表面形成電阻層，并且還包括在該基材表面蝕刻電阻層以形成電阻帶(A21, B21 )的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電阻部件，包括兩個(gè)垂直電阻部分(R1a，R1b)，放置在基材(1)上部形成的兩個(gè)孔中，以及一個(gè)水平電阻部分(R1c)，放置在將該兩孔底部連接起來的內(nèi)埋槽中。
文檔編號H01L21/02GK101326639SQ200680046209
公開日2008年12月17日 申請日期2006年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月6日
發(fā)明者克里斯蒂娜·安索 申請人:意法半導(dǎo)體有限公司