DE1764712A1 - Widerstandskoerper fuer eine integrierte Schaltung - Google Patents
Widerstandskoerper fuer eine integrierte SchaltungInfo
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Description
Teledyne, Ine .,
Mountain View, Kalif. (V.St.A.).
Mountain View, Kalif. (V.St.A.).
Widerstandskörper für eine integrierte Schaltung,
Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der US-Anmeldung Ser.Nr. 658,15*1 vom 3.8.1967 in Anspruch genommen.
Die Erfindung bezieht sich auf einen isolierten oder getrennten Widerstand für eine integrierte Schaltung.
Um einen Widerstand in einer integrierten Schaltung zu bilden, wird dieser normalerweise durch Diffusion in eine isolier
te Zone in einer epitaktischen Schicht gebildet, die sich auf einer halbleitenden Unterlage befindet. Diese Diffusion wird
gleichzeitig mit der Diffusion der Basis- oder Emitterzone dazugehöriger Transistoren ausgeführt. Pig. I zeigt eine
Querschnittsansicht eines typischen diffundierten Widerstandes. Er besteht aus der Unterlage 11, der epitaktischen Schicht 12,
dem diffundierten Widerstand 13, einer passivierenden Oberfläche Hl und einem Kontakt 15.
Einem solchen Widerstandskörper wohnt ein parasitärer Widerstand inne, der durch die Schicht 12, die Unterlage 11 und
die parasitären Übergangskapazitäten zwischen den Schichten
11, 12 und 13 gebildet wird. Ausserdem wird ein parasitärer Transistor mit der Schicht 12 als Basis gebildet.
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Durch die Erfindung soll ein verbesserter Widerstandskörper für eine integrierte Schaltung geschaffen werden, welche
die vorstehend genannten Probleme vermeidet . Insbesondere soll der neue Widerstandskörper praktisch isoliert oder getrennt
von der Unterlage seiner integrierten Schaltung sein.
Die Erfindung bezieht sich auf einen V/iderstandskörper für eine integrierte Schaltung mit einer halbleitenden Unterlage
und ist dadurch gekennzeichnet, dass sich in dieser halbleitenden Unterlage eine Vertiefung befindet, die mit einem Material
mit hoher dielektrischer Festigkeit ausgekleidet und mit einem Material von hohem spezifischen Widerstand ausgefüllt
1st, das eine erste halbleitende Zone bildet, dass in diese eine zweite halbleitende Zone aus einem Material eingesetzt
ist, dessen spezifischer Widerstand niedriger ist als der des Materials der ersten Zone, und dass mindestens zwei Ohmsehe
Kontakte in einem Abstand voneinander an der zwl^eten Halbleiterzone
angebracht sind .
Gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist vorzugsweise
das Material der ersten Zone ein polikrlstallines Material.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert:
Pig. I zeigt perspektivisch im Schnitt einen Widerstandskörper
bekannter Art.
Fig. 2 1st eine perspektivische Querschnittsansicht
eines Widerstandskörpers gemäss der Erfindung.
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Fig. 3 bis Io sind Querschnittsdarstellungen, welche
die Verfahrensschritte zeigen, die zur Herstellung des Widerstandskörpers nach Pig. 2 erforderlich
sind, und
FIg . 11 ist ein Querschnitt längs der Linie 11-11 von
FIg . 11 ist ein Querschnitt längs der Linie 11-11 von
Fig. 2.
Der fertige Widerstand, wie er in Fig. 2 und 11 dargestellt ist, enthält eine Unterlage 21 mit einer konkaven
Vertiefung 22. Die Unterlage 21 kann aus leitendem Material entweder vom N-Typ oder vom P-Typ bestehen. Die Vertiefung
ist mit einem dielektrischen Material 23 wie Siliziumdioxyd überkleidet, das eine verhältnismässig hohe Dielektrizitätskonstante
und einen hohen elektrischen V/iderstand hat. Die Vert·^ sfung 22 ist mit einem Material 24 mit hohem spezifischen
Widerstand wie z.B. einem pollkristallinen Silizium ausgefüllt.
In die erste halbleitende Zone 24 ist eine zweite Zone
25 eingesetzt, die beispielsweise vom T-Leitfähigkeitstyp sein kann im Gegensatz zu dem N-Leitfähigkeitstyp der Zone
24. Die Zone 25 dient als Hauptwiderstandszone des Widerstandskörpers
gemäss der Erfindung. Eine passivierende bzw. gegen Korrosion schützende Oberfläche 26 liegt über der gesamten
Anordnung. An den Enden der Zone 25 sind Kontakte vorgesehen; der eine Kontakt 27 befindet sich hier am einen Ende der Zone
25. Ferner ist ein zweiter Kontakt in einem Abstand hiervon vorgesehen.
Eine solche Anordnung wird durch das folgende Verfahren hergestellt. Zunächst wird gemäss Fig. 3 eine Unterlage vom
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P-Typ aus einem Einkristall-Silizium bereitgestellt. In die
Unterlage 21 wird eine Vertiefung 22 eingeätzt (Pig. 1O und
mit einem Dielektrikum 23, wie z.B. Siliziumdioxyd (Pig. 5) ausgekleidet .
Die mit der Auskleidung 23 aus dielektrischem Material
versehene Vertiefung 22 wird dann durch ein epitaktisches Verfahren mit einem Material mit verhältnismässig hohem spezifischen
Widerstand, wie polikristallinem Silizium 2if, ausgefüllt,
welches geläppt und poliert wird, um die endgültige Halbleiterzone 24 (Fig. 7) zu bilden. Diese Oberfläche erhält
dann die Möglichkeit, eine Oxydschlcht26 auf ihrer Aussenselte (Fig. 8) zu bilden. In die Schicht 26 wird dann,
wie in Fig. 9 gezeigt, ein Fenster 3o eingeätzt.
Eine Diffusion vom P-Typ erzeugt eine Zone 25, wie sie in Flg. Io gezeigt ist; die Diffusionsmenge wird so gesteuert,
dass der erwünschte Blattwiderstand oder Flächenwiderstand für den Widerstandskörper erzeugt wird. Schliesslich werden
Kontakte 27, von denen einer gezeigt ist, angebracht, wie :
dies in Flg. 11 erläutert, womit der Widerstandskörper !
fertiggestellt 1st.
Der Widerstandskörper 1st von den üblichen Teilen der
integrierten Schaltung durch die dielektrische Schicht 23 getrennt, so das« praktisch Jede übergangskapaeität zwischen
der polikristallinen Silisiumschicht 2h und der Unterlage 21
vernachlasslgbar klein wird· Aus«erden wird der parasitäre
Widerstand der Unterlage 21 zugleich mit dem parasitären
transistor eliminiert, der zwischen den drei Schichten 21,
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24 und 25 durch die Isolation gebildet werden könnte, die durch die dielektrische Schicht 23 und die polikristalline
Schicht 24 dargestellt wird.
Als Ersatzschaltbild kann der Widerstandskörper gemäss der Erfindung veranschaulicht werden durch zwei parallel geschaltete
Widerstände, von denen der eine,durch die Zone 25 gebildete^ einen verhältnismässig niedrigen spezifischen Widerstand
hat, während der andere durch die Zone 24 gebildete einen verhältnismässig hohen spezifischen Widerstand hat.
Der hohe spezifische Widerstand von 24 hat eine vernachlässigbare Auswirkung auf den Gesamtwiderstandswert, der für die integrierte
Schaltung gewünscht wird. Mit anderen Worten, der Gesamtwert des Widerstands ist praktisch bestimmt durch öie den
Flächenwiderstand der Zone 25 . Ausserdem hat der hohe Stromverlust
aus der Zone 25 in die Zone 24 keine Folgen wegen des hohen Widerstandswerts dieser. Es wurde gefunden, dass
für optimale Resultate dieser spezifische Widerstand der Zone 24 mindestens zehn mal so gross sein soll als der spezifische
Widerstand der Zone 25. Wegen dieser Beziehung der spezifisehen Widerstände braucht die Zone 25Vvom entgegengesetzten
Leitfähigkeitstyp zu sein wie die Zone 24, um eine umgekehrt vorgespannte Diode zu bilden, wie dies bei bekannten Anordnungen
der Fall war. Die Zone 24 kann also beim Gegenstand dieser Erfindung aus Material vom N-Typ auch dann bestehen,
wenn die Zone 25 aus Material vom N+Typ besteht.
Durch die Erfindung wurde somit ein verbesserter Widerstandskörper
für integrierte Schaltungen geschaffen, bei dem
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die parasitären Kapazitäten und Widerstände auf das äusserste
verkleinert sind und die Bildung eines parasitären Transistors,
wie er bei Widerstandskörpern bekannter Art vorkommt, vermieden wird . Die äusseren Abmessungen der Widerstandskörper
sind sehr genau, da sie durch bekannte Maskierungsverfahren steuerbar sind. Im übrigen bereitet die Maskierung keine
Schwierigkeiten, da der Widerstand als Ganzes innerhalb des Plattchens enthalten ist.
Bei der Erprobung wurde ein Widerstandskörper der beschriebenen Art mit den folgenden Materialien und Daten hergestellt: """
.%
Die Zone 24 bestand aus pollkristalllnem Silizium mit —
einem spezifischen Widerstand von 40 Ohm Zentimeter, die Zone 25 bestand aus Silizium vom P-Typ mit einem Flächenwideret and von 70 Ohm pro Quadrat.
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Claims (2)
1. Widerstandskörper für eine integrierte Schaltung mit einer halbleitenden Unterlage, dadurch gekennzeichnet,
dass sich in der halbleitenden Unterlage eine Vertiefung befindet, die mit einem Material mit hoher dielektrischer
Festigkeit ausgekleidet und mit einem Material von hohem spezifischen Widerstand ausgefüllt ist, das eine erste halbleitende
Zone bildet, dass in diese eine zweite halbleitende Zone aus einem Material eingesetzt ist, dessen spezifischer Widerstand
niedriger ist als der des Materials der ersten Zone, und dass mindestens zwei Ohmsche Kontakte in einem Abstand voneinander
an der zweiten Halbleiterzone angebracht sind.
2. Widerstandskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der ersten Zone ein polikristallines
Material ist . ,
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