正温度系数随温度线性变化的p型电阻的制造方法

专利名称：正温度系数随温度线性变化的p型电阻的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种P型电阻的制造方法，特别涉及一种正温度系数随温度线性变化的P型 电阻的制造方法。它直接应用的领域高精密温度传感器。
背景技术：
一般的温度检测元件如热电偶、铂电阻、陶瓷热敏电阻等，其制作工艺复杂，只能做单 个电阻元件，且电阻面积和体积较大，需要外接复杂的电路，才能形成温度传感器。
温度传感器的制造工艺决定了温度敏感电阻不能与IC工艺集成；传统半导体工艺制作的
普通电阻由电阻温度近似公式R-Ro (1+TCR1*AT + TCR2*AT2)求出，由于其电阻随温度 变化呈非线性，因此对补偿电路的要求较高，导致补偿电路非常复杂。以上两点均大大限制 了温度传感器的发展。

发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种正温度系数随温度线性变化的P型电阻的制造 方法，以消除P型电阻的正温度系数随温度呈非线性变化的问题。
为实现上述目的，本发明的一种正温度系数随温度线性变化的P型电阻的制造方法，其
包括以下歩骤
1) 在低掺杂的N—型硅片上制作Ar埋层；
2) 在形成Ar埋层后的所述硅片上制作P—电阻层和P+接触层；
3) 在形成P—电阻层和P+接触层后的所述硅片上制作引线孔；
4) 在形成引线孔后的所述硅片上制作引线。
在低掺杂的N—型硅片上制作Ar埋层的步骤包括对低掺杂的N—型(110)硅片进行RCA 清洗；薄氧化，形成10-15 nm厚的SiCh层；注入Ar，剂量lE14cm'2，能量100keV; RCA 清洗；在氢气与氧气保护下，经105(TC处理1小时、120(TC处理5小时、850。C处理1小时 IO分钟的退火，形成厚度为0.2-lum的Ar埋层，R。为10k-100k Q 。
在形成Ar埋层后的所述硅片上制作P—电阻层和P+接触层的歩骤包括光刻P—电阻区； 腐蚀Si02;去胶；RCA清洗；薄氧化，形成54-66 nm厚的Si02层；注入硼，剂量3E13-8E13 cm-2，能量60keV;光刻P+接触区，带胶注入硼，剂量1E15-5E15 cnf2，能量60keV; RCA 清洗；72(TC低温淀积0.45ym厚的Si02层；在氮气保护下，115(TC下退火100分钟，形成P一电阻层，其结深为3-4nm， R。为80土15Q，同时，形成P+接触层，其结深为4-5"m， R 口为30士15Q 。
在形成P—电阻层和P+接触层后的所述硅片上制作引线孔的步骤包括光刻引线孔；腐蚀 Si02层；去胶。
在形成引线孔后的所述硅片上制作引线的步骤包括RCA清洗；溅射厚为1.2土0.2um 的铝铜层；光刻；腐蚀；去胶；有机清洗；在氮气保护下，440'C下合金30分钟，最终形成 正温度系数随温度线性变化的P型电阻。
有益效果
本发明的一种正温度系数随温度线性变化的P型电阻的制造方法，利用在电阻区域掺入 一定量的惰性原子Ar,改变P型电阻在高低温的迁移率，达到电阻在不同温度下其温度系数 基本不变，从而获得一种具有正温度系数随温度线性变化的电阻，其电阻温度的近似公式可 达到R RQ+TCR1*AT。图8为普通P型电阻随温度非线性变化的曲线图，图9为采用本发 明方法制作的P型电阻随温度线性变化的曲线图。由图8和图9对比可以看出，采用本发明 方法制作的电阻，其正温度系数随温度呈线性变化。
本发明的制造方法与IC工艺兼容，对补偿电路的要求大大降低，可适用于高精密温度传 感器。


图]为本发明带氧化层的N —型硅片的剖面示意图2为本发明图1的硅片上形成Ar埋层后的剖面示意图3为本发明图2的硅片上光刻电阻区后的剖面示意图4为本发明图3的硅片上注入P—电阻层和P+接触层后的剖面示意图5为本发明图4的硅片上退火形成P—电阻层和P+接触层后的剖面示意图6为本发明图5的硅片上形成引线孔后的剖面示意图7为本发明图6的硅片上形成引线后的剖面示意图-,
图8为普通P型电阻随温度非线性变化的曲线图9为采用本发明方法制作的P型电阻随温度线性变化的曲线图。
具体实施例方式
本发明的具体实施方式
不仅限于下面的描述。现结合附图对本发明加以进-一歩说明。 本发明方法步骤为1)在低掺杂的N—型硅片上制作Ar埋层；2)在形成Ar埋层后的
所述硅片上制作P—电阻层和P+接触层；3)在形成P—电阻层和P+接触层后的所述硅片上制作
引线孔；4)在形成引线孔后的所述硅片上制作引线。1. 在低掺杂的N—型硅片1上制作Ar埋层3: 将N—型 (110)晶向、电阻率为10-20Q cm的硅片用1弁液NH40H:H202:H2C^ 1:2:7 ，
2#液HC1:H202:H20=1:2:7各清洗10分钟(此清洗过程以下简称RCA清洗)；薄氧化(850°C、 110min干氧)，形成10-15 nm厚的Si02层2，如图1所示；注入Ar，剂量1E14 em-2，能量 100keV; RCA清洗；在氢气与氧气保护下，经1050 'C处理1小时、1200'C处理5小时、850 'C处理1小时10分钟的退火，形成厚度为0.2-lum的Ar埋层3，其方块电阻10k-100kQ , 如图2所示。
2. 在形成Ar埋层后的所述硅片1上制作P —电阻层6和P+接触层7:
光刻P—电阻区，腐蚀Si02，去胶；RCA清洗；薄氧(850°C、 30分钟湿氧)，形成54-66nm 厚的Si02层4，如图3所示；注入硼，剂量3E13-8E13cm-2，能量60keV;光刻P+接触区， 带胶注入硼，剂量lE15-5E15cm—2，能量60keV; RCA清洗;72(TC低温淀积厚度为0.45 u m 的Si02层5，如图4所示；在氮气保护下，115(TC下退火100分钟，形成P—电阻层6，其结 深为3-4nm， R。为80土15Q;同时形成P+接触层7，其结深为4-5um， R。为30土15Q，如 图5所示。
3. 在形成P+接触层后的所述硅片1上制作引线孔8: 光刻引线孔；腐蚀Si02;去胶，形成引线孔8，如图6所示。
4. 在形成引线孔后的所述硅片1上制作引线9:
RCA清洗；溅射厚为1.2士0.2"m的铝铜层；光亥lj;腐蚀；去胶；在常温下丙酮超声清
洗10分钟、乙醇超声清洗10分钟，即有机清洗；在氮气保护下，44(TC下合金30分钟，形 成引线9，如图7所示，最终形成正温度系数随温度线性变化的P型电阻。
本发明方法中所用单项工艺，除己经作了详细描述的外，其他的，如清洗、氧化、光亥lj、 去胶、低温淀积二氧化硅、腐蚀、溅射、退火、离子注入等的单项工艺、设备及化工材料、 试剂均为本领域普通技术人员所知的常用技术，不再加以详述。
权利要求
1.一种正温度系数随温度线性变化的P型电阻的制造方法，其包括以下步骤1)在低掺杂的N-型硅片上制作Ar埋层；2)在形成Ar埋层后的所述硅片上制作P-电阻层和P+接触层；3)在形成P-电阻层和P+接触层后的所述硅片上制作引线孔；4)在形成引线孔后的所述硅片上制作引线。
2. 根据权利要求1所述的正温度系数随温度线性变化的P型电阻的制造方法，其特征在于 在低掺杂的N—型硅片上制作Ar埋层的步骤包括对低掺杂的N—型(110)硅片进行RCA清 洗；薄氧化，形成10-15 nm厚的Si02层；注入Ar，剂量lE14cm—2，能量100keV; RCA清 洗；在氢气与氧气保护下，经105(TC处理1小时、120(TC处理5小时、85(TC处理1小时10 分钟的退火，形成厚度为0.2-1 ym的Ar埋层，R。为10k-100kQ 。
3. 根据权利要求1所述的正温度系数随温度线性变化的P型电阻的制造方法，其特征在于 在形成Ar埋层后的所述硅片上制作P—电阻层和P+接触层的歩骤包括光刻P—电阻区；腐蚀Si02;去胶'，RCA清洗;薄氧化，形成54-66 nm厚的Si02层;注入硼，剂量3E13-8E13 cm—2， 能量60keV;光刻P+接触区，带胶注入硼，剂量lE15-5E15cnf2，能量60keV; RCA清洗； 72(TC低温淀积0.45um厚的SiCb层；在氮气保护下，115(TC下退火100分钟，形成P—电阻 层，其结深为3-4iim， Ra为80土15Q，同时，形成P+接触层，其结深为4-5um， R。为30 士15Q 。
4. 根据权利要求1所述的正温度系数随温度线性变化的P型电阻的制造方法，其特征在于 在形成P—电阻层和P+接触层后的所述硅片上制作引线孔的步骤包括光刻引线孔；腐蚀Si02 层；去胶。
5. 根据权利要求1所述的正温度系数随温度线性变化的P型电阻的制造方法，其特征在于在形成引线孔后的所述硅片上制作引线的歩骤包括RCA清洗；溅射厚为1.2士0.2ym的铝 铜层；光刻；腐蚀；去胶；有机清洗；在氮气保护下，44(TC下合金30分钟，最终形成正温 度系数随温度线性变化的P型电阻。
全文摘要
本发明公开了一种正温度系数随温度线性变化的P型电阻的制造方法。本发明方法的主要工艺步骤为1)在低掺杂的N^-型硅片上制作Ar埋层；2)在形成Ar埋层后的所述硅片上制作P^-电阻层和P⁺接触层；3)在形成P^-电阻层和P⁺接触层后的所述硅片上制作引线孔；4)在形成引线孔后的所述硅片上制作引线。本发明方法利用在电阻区域掺入一定量的惰性原子，改变P型电阻在高低温的迁移率，达到电阻在不同温度下其正温度系数基本不变，从而获得一种具有正温度系数随温度线性变化的电阻。本发明方法与IC工艺兼容，对补偿电路的要求大大降低，可用于高精密温度传感器。
文档编号H01L21/02GK101494168SQ200910103240
公开日2009年7月29日 申请日期2009年2月24日 优先权日2009年2月24日
发明者欧宏旗, 税国华, 胡明雨 申请人:中国电子科技集团公司第二十四研究所