DE19810579B4

DE19810579B4 - Integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung

Info

Publication number: DE19810579B4
Application number: DE19810579A
Authority: DE
Inventors: Kazuhito Tsuchida; Kouji Kashimoto; Satoshi Kadono
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Kyoei Sangyo Co Ltd
Current assignee: Araco Co Ltd; Renesas Electronics Corp
Priority date: 1997-07-08
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2018-03-12
Also published as: JPH1126600A; DE19810579A1; US5936288A

Abstract

Integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung, umfassend:
einen PMOS-Transitor mit einem Paar bestehend aus einem Source-Bereich (4) und einem Drain-Bereich (5), die durch P-leitende Diffusionsbereiche an einer Grundfläche eines Halbleitersubstrats (1) ausgebildet sind;
einen NMOS-Transistor mit einem Paar bestehend aus einem Source-Bereich (12) und einem Drain-Bereich (13), die durch N-leitende Diffusionsbereiche an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet sind;
eine Durchbrenn-Diode (ZD) mit einem Anodenbereich (21) und einem Kathodenbereich (22), wobei der Anodenbereich (21) an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) durch einen P-leitenden Diffusionsbereich ausgebildet ist, dessen Störstellendichte und Diffusionstiefe gleich denjenigen der P-leitenden Diffusionsbereiche sind, die den Source-Bereich (4) und den Drain-Bereich (5) des PMOS-Transistors bilden, wobei der Kathodenbereich (22) an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) durch N-leitende Diffusionsbereiche ausgebildet ist, deren Störstellendichte und Diffusionstiefe gleich denjenigen der N-Diffusionsbereiche sind, die den Source-Bereich (12) und den Drain-Bereich (13) des NMOS-Transistors bilden, wobei der Kathodenbereich (22) dem Anodenbereich (21) teilweise...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung, die neben PMOS- und NMOS-Transistoren Zapping-Z-Dioden bzw. Durchbrenn-Zener-Dioden aufweist.

In den letzten Jahren hat es einen wachsenden Bedarf für integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtungen gegeben, die PMOS- und NMOS-Transistoren aufweisen, welche Widerstandselemente hoher Genauigkeit enthalten, die durch ein Halbleiterwafer-Verfahren nicht erhalten werden kann. In den Patentanmeldungen US 5,605,851 und EP 0 708 482 A2 werden bereits Verfahren zur Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen offenbart, wobei CMOS-Transistoren gemeinsam mit Zener-Dioden hergestellt werden. Allerdings ist z.B. in der Vorrichtung der US 5,605,851 nur der Anodenbereich der Zener-Diode an der Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet. Weiterhin werden integrierte Halbleitervorrichtungen mit durch Zener-Dioden einstellbaren Wert von Widerstandselementen in der US 4 451 839 A , der JP 9-172190 A und der EP 0 612 109 A2 beschrieben. Widerstandselemente mit Widerständen sehr hoher Genauigkeit werden herkömmlicherweise durch Laserabgleich in einem Testverfahren gefolgt von einer Halbleiterwafer-Bearbeitung hergestellt.

Verschiedene Ausgestaltungen und Herstellungsverfahren von Zener-Dioden sind dem Fachmann z.B. aus der JP 8-056002 A, der JP 6-013630 A und der US 4 758 537 A bekannt.

Das Laserabgleichverfahren wird nun unter Bezugnahme auf die 22 bis 24 beschrieben. In 22 steht das Bezugszeichen A für einen Knoten auf einer Seite eines Widerstandselements, von dem erwartet wird, daß es einen Widerstand sehr hoher Genauigkeit bietet, und B steht für einen Knoten auf der anderen Seite des Widerstandselements. Ein Widerstand sehr hoher Genauigkeit wird zwischen den zwei Knoten benötigt.

Das Bezugszeichen 100 steht für einen Widerstandskörper, der einen Widerstandswert R0 aufweist, und dessen eines Ende mit dem Knoten A auf einer Seite des Widerstandselements verbunden ist. Der Widerstandskörper 100 ist ein Widerstand, der durch einen dotierten Bereich an einer Grundfläche eines Halbleitersubstrats, welche auch die Oberfläche des Halbleitersubstrats darstellt, der PMOS- und NMOS-Transistoren enthält, gebildet ist. Das Bezugszeichen 101 bezeichnet einen ersten Einstellwiderstand mit einem Widerstandswert R1 und ist zwischen dem Widerstandskörper 100 und dem Knoten B des Widerstandselements angeschlossen. Der erste Einstellwiderstand 101 wird durch einen dotierten Bereich an der Grundfläche des Halbleitersubstrats gebildet. In diesem Beispiel ist der Widerstandswert R1 zum Beispiel auf 1/100 des Widerstandswertes R0 des Widerstandskörpers 100 eingestellt.

Das Bezugszeichen 102 steht für einen zweiten Einstellwiderstand mit einem Widerstandswert R2, und dessen eines Ende ist mit dem Widerstandskörper 100 verbunden. Der zweite Einstellwiderstand 102 ist ein Diffusionswiderstand, der durch einen Diffusionsbereich an der Grundfläche des Halbleitersubstrats gebildet ist. In diesem Beispiel ist der Widerstandswert R2 zum Beispiel auf 1/100 des Widerstandswerts R0 des Widerstandskörpers 100 eingestellt. Das Bezugszeichen 103 steht für ein erstes Durchschmelzelement F1, das zwischen dem ersten Einstellwiderstand 102 und dem Knoten B angeschlossen ist. Das erste Durchschmelzelement 103 ist aus Polysilizium oder einer Aluminiumverdrahtung auf der Grundfläche des Halbleitersubstrats gebildet.

Das Bezugszeichen 104 bezeichnet einen dritten Einstellwiderstand, der einen Widerstandswert R3 aufweist und mit dem Widerstandskörper 100 verbunden ist. Der dritte Einstellwiderstand 104 ist ein Widerstand, der durch einen dotierten Bereich an der Grundfläche des Halbleitersubstrats gebildet ist. In diesem Beispiel ist der Widerstandswert R3 zum Beispiel auf 1/100 des Widerstandswerts R0 des Widerstandskörpers 100 eingestellt. Das Bezugszeichen 105 bezeichnet ein zweites Durchschmelzelement F2, das zwischen dem dritten Einstellwiderstand 103 und dem Knoten B angeschlossen ist. Das zweite Durchschmelzelement 105 ist durch Polysilizium oder eine Aluminiumverdrahtung an der Grundfläche des Halbleitersubstrats gebildet. Da das erste und das zweite Durchschmelzelement 103 und 105 aus Polysilizium oder einer Aluminiumverdrahtung bestehen, sind ihre Widerstandswerte unerheblich im Vergleich zu jenen des Widerstandskörpers 100 und des ersten, zweiten und dritten Einstellwiderstands 101, 102 und 104.

Wie die Widerstandswerte der vorstehend beschriebenen Widerstandselemente eingestellt werden, wird nun beschrieben. Bei beendeter Wafer-Bearbeitung wird ein Widerstandswert R00 zwischen dem Knoten A und dem Knoten B gemessen. Der Widerstandswert R00 ist an dieser Stelle durch die Formel (1) definiert: R00 = R0 + R1·R2·R3/(R2·R3 + R1·R3 + R1·R2) (1)

Die Einstellung ist beendet, wenn der Widerstandswert R00 den gewünschten Wert erreicht hat.

Falls der gewünschte Widerstandswert noch erreicht werden muß, wird das erste Durchschmelzelement 103 zertrennt, das heißt unter Verwendung von Laserlicht elektrisch geöffnet. Bei zertrenntem ersten Durchschmelzelement 103 wird der Widerstandswert R10 zwischen dem Knoten A und dem Knoten B gemessen. Der Widerstandswert R10 ist an dieser Stelle durch die Formel (2) definiert: R10 = R0 + R1·R3/(R3 + R1) > R00 (2)

Das Einstellen ist beendet, wenn der Widerstandswert R10 den gewünschten Wert erreicht hat. Falls der gewünschte Widerstandswert noch erreicht werden muß, wird auch das zweite Durchschmelzelement 105 unter Verwendung von Laserlicht zertrennt. Bei zertrenntem zweiten Durchschmelzelement 105 wird der Widerstandswert R20 zwischen dem Knoten A und dem Knoten B gemessen. Der Widerstandswert R20 wird an dieser Stelle durch die Formel (3) definiert: R2 0 = R0 + R1 > R10 > R00 (3)

Dies beendet die Einstellung des Widerstandswerts. Das Widerstandselement sollte nun einen Widerstandswert sehr nahe dem gewünschten Wert (d. h. den Entwurfswert) haben.

Jedoch bestehen die Schwierigkeiten bei der vorstehend umrissenen Feinabstimmung eines Widerstands darin, daß das Verfahren die Verwendung eines Lasertrimmers, also einer großen und teueren Maschine, erfordert.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die beim Stand der Technik auftretenden Nachteile zu überwinden und eine integrierte Halbleiterschutzvorrichtung anzugeben, die PMOS- und NMOS-Transistoren aufweist und ein Widerstandselement hat, das einen Widerstandswert aufweist, der ohne Verwendung eines Lasertrimmers mit sehr hoher Genauigkeit einstellbar ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen jeweils vorteilhafte Weiterbildungen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung ein Halbleitersubstrat mit einer Grundfläche und einen PMOS-Transistor mit einem P-leitenden Source- und einem P-leitenden Drain-Bereich in dem Halbleitersubstrat an der Grundfläche auf. Ein NMOS-Transistor hat einen N-leitenden Source- und einen N-leitenden Drain-Bereich an der Grundfläche. Eine Zapping- oder Durchbrenn-Diode hat einen Anodenbereich und einen Kathodenbereich. Der Anodenbereich ist an der Grundfläche des Halbleitersubstrats angeordnet und hat die gleiche Störstellendichte und Diffusionstiefe wie der P-leitende Source- und der P-leitende Drain-Bereich des PMOS-Transistors. Der Kathodenbereich ist ein N-Bereich an der Grundfläche des Halbleitersubstrats und hat die gleiche Störstellendichte und Diffusionstiefe wie der N-leitende Source- und der N-leitende Drain-Bereich des NMOS-Transistors. Der Kathodenbereich ist dem Anodenbereich teilweise überlagert. Weiterhin ist ein Anschluß für die Durchbrenn-Anode auf der Grundfläche des Halbleitersubstrats angeordnet und elektrisch mit dem Anodenbereich der Diode verbunden, und ein Anschluß für die Durchbrenn-Kathode ist auf der Grundfläche des Halbleitersubstrats angeordnet und elektrisch mit dem Kathodenbereich der Diode verbunden.

In der integrierten Halbleiterschaltung kann ein Bereich, der entweder der Anodenbereich oder der Kathodenbereich ist, dort schmaler als der dementsprechend andere Bereich sein, wo sie einander teilweise überlagert sind.

In der integrierten Halbleiterschaltung kann ein Bereich, der entweder der Anodenbereich oder der Kathodenbereich ist, einen Kontaktbereich für elektrischen Anschluß und einen einen spitz zulaufenden PN-Übergang bildenden Bereich aufweisen, der sich von dem Kontaktbereich über die Grundfläche des Halbleitersubstrats erstreckt. Der andere Bereich, der dementsprechend entweder der Kathodenbereich oder der Anodenbereich ist, hat einen Kontaktbereich für elektrische Verbindung und einen einen PN-Übergang bildenden Bereich, der sich von dem Kontaktbereich über die Grundfläche des Halbleitersubstrats erstreckt und teilweise den den PN-Übergang bildenden Bereich des ersten Bereichs überlagert.

In der integrierten Halbleiterschaltung haben der Anodenbereich und der Kathodenbereich der Diode jeweils eine rechteckige Oberfläche. Ein Bereich, der entweder der Anodenbereich oder der Kathodenbereich ist, ist dort schmaler als der dementsprechend andere Bereich, wo sie sich jeweils teilweise überlagern. Weiterhin ist die teilweise Überlagerung rechtwinklig zu den Ausdehnungen der Bereiche ausgeführt.

In der integrierten Halbleiterschaltung haben der Anodenbereich und der Kathodenbereich der Diode jeweils eine recht eckige Form. Der Anodenbereich und der Kathodenbereich sind einander in quer zueinander versetzter Weise teilweise überlagert. Weiterhin ist die teilweise Überlagerung senkrecht zur Breitenrichtung der Bereiche ausgeführt.

In der integrierten Halbleiterschaltung ist die Diode aus einer Mehrzahl von Dioden entsprechend einer Mehrzahl von Kathodenbereichen, die den Kathodenbereich bilden, hergestellt. Jeder der Kathodenbereiche ist an der Grundfläche angeordnet und der Mehrzahl von Diodenteilen gemeinsamen Anodenbereich teilweise überlagert.

In der vorliegenden Erfindung kann eine Zener-Diode ein Halbleitersubstrat mit einer Grundfläche, einen P-leitenden Anodenbereich an der Grundfläche des Halbleitersubstrats und einen N-leitenden Kathodenbereich aufweisen, der dem Anodenbereich an der Grundfläche des Halbleitersubstrats teilweise überlagert ist. Weiterhin ist ein Bereich, der entweder der Anodenbereich oder der Kathodenbereich ist, dort schmaler als der Bereich, wo sie einander teilweise überlagert sind.

Weiterhin kann in der vorliegenden Erfindung eine Zener-Diode ein Halbleitersubstrat mit einer Grundfläche, einen P-leitenden Anodenbereich an der Grundfläche des Halbleitersubstrats und einen N-leitenden Kathodenbereich aufweisen, der dem Anodenbereich an der Grundfläche des Halbleitersubstrats teilweise überlagert ist. Ein erste PN-Übergang ist zwischen dem teilweise überlagerten Bereich und einem Bereich, der entweder der Anodenbereich oder der Kathodenbereich ist, ausgebildet. Weiterhin ist ein zweiter PN-Übergang dort angeordnet, wo Anodenbereich und Kathodenbereich einander nicht überlagert sind.

In der Zener-Diode hat entweder der Anodenbereich oder der Kathodenbereich eine ebene Fläche, die einen spitz zulaufen den, dem anderen Bereich überlagerten Teil enthält. Der zweite PN-Übergang ist an einer Kante einer Grenze zwischen den Bereichen in dem spitz zulaufenden Teil angeordnet.

Eine Zener-Diode kann einen P-leitenden Anodenbereich in einem Wannenbereich eines P-leitenden Halbleitersubstrats, das eine Isolationsoxidschicht auf einer Grundfläche aufweist, und einen N-leitenden Wannenbereich, der von der Isolationsoxidschicht umgeben ist, enthalten. Ein N-leitender Kathodenbereich ist dem Anodenbereich in dem Wannenbereich teilweise überlagert, erstreckt sich in einer ersten Richtung und hat eine höhere Störstellendichte als der Wannenbereich. Ein Bereich, der entweder der Anodenbereich oder der Kathodenbereich ist, hat eine erste Seite zum Wannenbereich hin offen. Die erste offene Seite erstreckt sich in die erste Richtung und ist mit der Isolationsoxidschicht in Kontakt.

Der andere Bereich, der dementsprechend entweder der Kathodenbereich oder der Anodenbereich ist, hat eine zweite Seite zum Wannenbereich hin offen und ein Seitenteil erstreckt sich in den teilweise überlagerten Bereich. Die zweite offene Seite erstreckt sich in die erste Richtung, entlang der ersten offenen Seite in Kontakt mit der Isolationsoxidschicht in dem einen Bereich, und ist im Inneren der Isolationsoxidschicht in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung angeordnet, so daß der Wannenbereich eine offene Oberfläche hat.

Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.

Es zeigen:
1 eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Draufsicht, die den Aufbau einer Zener-Diode in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 eine Kennlinie der in 2 gezeigten Zener-Diode;
4 einen Schaltplan einer Mehrzahl von Zener-Dioden und Widerstandselementen, die in einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten sind;
5, 6, 7 und 8 einen Anfangszustand und erste bis dritte Zustände der in 4 gezeigten Schaltung;
9 einen Schaltplan einer an einen Transistor angeschlossenen Zener-Diode der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 eine Draufsicht auf den Aufbau einer zweiten Zener-Diode gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 eine Kennlinie der in 10 gezeigten Zener-Diode;
12 einen Schaltplan einer an einen Komparator als ein Referenzpotential angeschlossenen Zener-Diode gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13, 14, 15, 16, 17 und 18 Draufsichten, die jeweils den Aufbau einer Zener-Diode gemäß dritten bis achten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen;
19 bis 21 Querschnittsansichten, die jeweils den Aufbau einer integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung gemäß neunten bis elften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen; und
22, 23 und 24 einen Anfangszustand und erste und zweite Zustände der herkömmlichen Schaltung für einen Widerstand sehr hoher Genauigkeit.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile bezeichnen, deutlicher.
Die 1 bis 9 stellen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In 1 steht das Bezugszeichen 1 für ein P-Halbleitersubstrat mit einem Widerstandswert von zum Beispiel 200 Ocm. Da das Halbleitersubstrat 1 verwendet wird, um ein Substratpotential zu NMOS-Transistoren zu schaffen, ist das Substrat 1 der ersten Ausführungsform geer det. Das Bezugszeichen 2 steht für eine Isolationsoxidschicht, die jeden Bereich, der ein Schaltelement bildet, auf einer Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 umgibt. Die Isolationsoxidschicht 1 wird im allgemeinen durch das bekannte LOCOS-Verfahren ausgebildet.
Das Bezugszeichen 3 bezeichnet einen N-leitenden Wannenbereich für PMOS-Transistoren. Der N-leitende Wannenbereich 3 ist in einem einen PMOS-Transistor bildenden Bereich, der von der Isolationsoxidschicht 2 umgeben ist, angeordnet. Zum Beispiel wird der Wannenbereich 3 durch Implantieren von Phosphorionen (P) bei einer Energie von 150 keV und einer Dosis von 3 × 10¹²/cm² ausgebildet. Da der Wannenbereich 3 für PMOS-Transistoren ein Substratpotential für die PMOS-Transistoren bereitstellen soll, ist der Wannenbereich 3 der ersten Ausführungsform an ein positives Potential angelegt. Die Bezugszeichen 4 und 5 bezeichnen einen Source- und einen Drain-Bereich, die an der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 in dem PMOS-Wannenbereich angeordnet sind, wobei ein Kanalbereich 6 zwischen dem Source- und dem Drain-Bereich angeordnet ist. Der Source- und der Drain-Bereich 4 und 5 sind P-Bereiche, die zum Beispiel durch Implantation von Borionen (B) bei einer Energie von 50 keV und einer Dosis von 4 × 10¹⁵/cm² ausgebildet werden.
Das Bezugszeichen 7 steht für eine Gate-Elektrode, die auf dem Kanalbereich 6 gegenüber der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 angeordnet ist, wobei eine Gate-Oxidschicht 8 zwischen der Gate-Elektrode 7 und dem Kanalbereich 6 angeordnet ist. Die Gate-Elektrode 7 besteht aus Polysilizium und bildet zusammen mit dem Source- und dem Drain-Bereich 4 und 5 einen PMOS-Transistor. Die Bezugszeichen 9 und 10 stehen für einen Source- und einen Drain-Anschluß (Elektroden), die jeweils mit dem Source- und dem Drain-Bereich 4 und 5 elektrisch verbunden sind. Der Source- und der Drain-Anschluß 9 und 10 bestehen aus einer Aluminiumschicht und sind von der Gate-Elektrode 7 durch eine Isolationsschicht (Oxidschicht) 11 elektrisch isoliert.
Die Bezugszeichen 12 und 13 bezeichnen einen Source- und einen Drain-Bereich in einem einen NMOS-Transistor bildenden Bereich, der von der Isolationsoxidschicht 2 an der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 umgeben ist, wobei ein Kanalbereich 14 zwischen dem Source- und dem Drain-Bereich angeordnet ist. Zum Beispiel sind der Source- und der Drain-Bereich 12 und 13 N-leitende Bereiche, die durch Implantation von Phosphorionen (P) bei einer Energie von 40 keV und einer Dosis von 6 × 10¹⁴/cm² ausgebildet werden.
Das Bezugszeichen 15 bezeichnet eine Gate-Elektrode, die auf einem Kanalbereich 14 über der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 angeordnet ist, wobei eine Gate-Oxidschicht 16 zwischen der Gate-Elektrode 15 und dem Kanalbereich 14 angeordnet ist. Die Gate-Elektrode 15 besteht aus Polysilizium und bildet zusammen mit dem Source- und dem Drain-Bereich 12 und 13 einen NMOS-Transistor. Die Bezugszeichen 17 und 18 stehen für einen Source- und einen Drain-Anschluß (Elektroden), die jeweils mit dem Source- und dem Drain-Bereich 12 und 13 in elektrischem Kontakt (d. h, in ohmschem Kontakt) stehen. Der Source- und der Drain-Anschluß 17 und 18 werden aus derselben Aluminiumschicht hergestellt, die den Source- und den Drain-Anschluß 9 und 10 für den PMOS-Transistor bildet. Der Source- und der Drain-Anschluß 17 und 18 sind voneinander durch eine Isolationsschicht (Oxidschicht) 19 elektrisch isoliert. Die Isolationsschicht (Oxidschicht) 19 und die Isolationsschicht (Oxidschicht) 11 werden gleichzeitig hergestellt.
Das Bezugszeichen 20 steht für einen Wannenbereich für N-Dioden. Ein eine Diode bildender Bereich, der von der Isolationsoxidschicht 2 umgeben ist, enthält den Wannenbereich 20, der gleichzeitig mit dem PMOS-Wannenbereich 3 unter denselben Bedingungen ausgebildet wird, zum Beispiel durch Implantation von Phosphorionen (P) bei einer Energie von 150 keV und einer Dosis von 3 × 10¹²/cm². Da der Dioden-Wannenbereich 20 die Zener-Dioden von dem Halbleitersubstrat elektrisch isolieren soll, ist der Bereich 20 nicht an Masse oder ein negatives Potential angelegt. Der Dioden-Wannenbereich 20 ist mit einem Kathodenbereich 22, wie später beschrieben, elektrisch verbunden.
Das Bezugszeichen 21 steht für einen Anodenbereich, ein P-Bereich, der die gleiche Störstellendichte und die gleiche Diffusionstiefe wie derjenige P-Bereich aufweist, der den Source- und den Drain-Bereich 4 und 5 des PMOS-Transistors bildet, wobei an der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 der P-Bereich weiterhin eine höhere Störstellendichte als das Halbleitersubstrat 1 hat. Der Anodenbereich wird gleichzeitig mit dem Source- und dem Drain-Bereich 4 und 5 des PMOS-Transistors unter denselben Bedingungen ausgebildet, zum Beispiel durch Implantation von Borionen (B) bei einer Energie von 50 keV und einer Dosis von 4 × 10¹⁵/cm². Wie in 2 gezeigt, hat der Anodenbereich 21 eine rechteckige Form und drei Seiten des Bereichs 21, die zum Dioden-Wannenbereich 20 offen sind (offene PN-Übergangsseiten), sind in Kontakt mit der Isolationsoxidschicht 2. Das heißt, in dem Prozeß der Ionenimplantation zur Herstellung des Anodenbereichs 21 wird die Isolationsoxidschicht 2 als Teil der Maske verwendet.
Das Bezugszeichen 22 bezeichnet einen Kathodenbereich, einen N-Bereich, der sich in einer ersten Richtung (d. h. in 2 in der Querrichtung) erstreckt und sich einen teilweise überlagerten Bereich 23 mit dem Anodenbereich 21 teilt. Der N-Bereich hat die gleiche Störstellendichte und die gleiche Diffusionstiefe wie derjenige N-Bereich, der den Source- und den Drain-Bereich 12 und 13 des NMOS-Transistors bildet. Darüber hinaus hat der N-Bereich eine höhere Störstellendichte als der Dioden-Wannenbereich 20. Der Kathodenbereich 22 wird gleichzeitig mit dem Source- und dem Drain-Bereich 12 und 13 des NMOS-Transistors und unter denselben Bedingungen ausgebildet, zum Beispiel durch Implantation von Phosphorionen (P) bei einer Energie von 40 keV und einer Dosis von 6 × 10¹⁴/cm².
Der Kathodenbereich 22 und der Anodenbereich 21 bilden gemeinsam eine Zapping-Z-Diode bzw. Durchbrenn-Zener-Diode. Wie in 2 dargestellt, hat der Kathodenbereich 22 eine rechteckige Form und drei Seiten des Bereichs 21, die zum Dioden-Wannenbereich 20 hin offen sind (offene N⁺N-Übergangsseiten) sind in Kontakt mit der Isolationsoxidschicht 2. Das heißt, in dem Prozeß der Ionenimplantation zur Herstellung des Kathodenbereichs 22 wird die Isolationsoxidschicht 2 als Teil der Maske verwendet.
Der überlagerte Bereich 23 zwischen dem Anoden- und dem Kathodenbereich 21 und 22 ist P-leitend, weil in der ersten Ausführungsform der Anodenbereich 21 eine höhere Störstellendichte als der Kathodenbereich 22 aufweist. Daraus folgt, daß der PN-Übergang der Zener-Diode, der durch den Anoden- und den Kathodenbereich 21 und 22 gebildet wird, einen PN⁺-Übergang 23a zwischen dem überlagerten P-Bereich 23 (gezeigt durch fette Linien in 1 und 2) und dem N⁺-leitenden Kathodenbereich 22 bildet.
Das Bezugszeichen 24 steht für eine Isolationsschicht (Oxidschicht) auf der Grundfläche im Dioden-Wannenbereich 20. Die Isolationsschicht (Oxidschicht) 24 ist in derselben Schichtlage wie die Isolationschichten (Oxidschichten) 11 und 19; diese Schichten werden gleichzeitig hergestellt. Das Bezugszeichen 25 bezeichnet einen Anodenanschluß (Elektrode), der durch ein Kontaktloch 26 in der Isolationsschicht 24 (über einen ohmschen Kontakt) elektrisch mit dem Anodenbereich 21 verbunden ist. Der Anodenanschluß 25 wird gleichzeitig mit dem Source- und dem Drain-Anschluß 9 und 10 des PMOS- Transistors ausgebildet. Wie in 4 gezeigt, ist der Anodenanschluß 25 am Randbereich der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 elektrisch mit einem Anschluß PA für die Durchbrenn-Anode verbunden.
Das Bezugszeichen 27 steht für einen Kathodenanschluß (Elektrode), der durch ein Kontaktloch 28 in der Isolationsschicht 24 (über einen ohmschen Kontakt) elektrisch mit dem Kathodenbereich 22 verbunden ist. Der Kathodenanschluß 27 wird gleichzeitig mit der Aluminiumschicht des Anodenanschlusses 25 ausgebildet. Wie in 4 gezeigt, ist der Kathodenanschluß 27 am Randbereich der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 elektrisch mit einem Anschluß PK für die Durchbrenn-Kathode verbunden. Das Bezugszeichen 29 bezeichnet eine über dem PMOS-Transistor, dem NMOS-Transistor und der Zener-Diode angeordnete Isolationsschicht. Die Isolationsschicht 29 ist eine zwischenlagige Isolationsschicht wie etwa eine BPSG-Schicht und/oder eine Oberflächenschutzschicht, wie etwa eine Siliziumnitrid-Schicht (SiN).
In der ersten Ausführungsform hat die Zener-Diode, die den Anoden- und den Kathodenbereich 21 und 22 enthält, eine offene Form mit Abmessungen, die beispielsweise folgendermaßen bestimmt sind: Der Kathodenbereich 22 und der Anodenbereich 21 sind jeweils in der ersten Richtung in 2 (Längen "a" und "b") 20 μm lang und jeweils in der zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung (Breite "g") 20 μm breit. Die Länge (Abstand) "c" zwischen dem Kontaktloch 28 und dem Anodenbereich 21 beträgt in der ersten Richtung 8 μm, ebenso wie die Länge (Abstand) "d" zwischen dem Kontaktloch 26 und dem Kathodenbereich 22, ebenfalls in der ersten Richtung.
Der überlagerte Bereich 23 zwischen dem Anoden- und dem Kathodenbereich 21 und 22 ist in der ersten Richtung (Länge "e") 3 μm lang. Die Länge (Abstand) "f" zwischen den Kontakt löchern 26 und 28 beträgt in der ersten Richtung 19 μm. Die Kontaktlöcher 26 und 28 sind in der ersten Richtung jeweils 5 μm lang und in der zweiten Richtung 10 μm breit.
Wenn die Zener-Diode mit diesen Abmessungen vermessen wurde, erhielt sie die in 3 gezeigte Kennlinie. Wie graphisch veranschaulicht, hat die Zener-Diode eine Vorwärtsspannung von 0,7 V und eine Durchbruchsspannung von 30 V (Rückwärtsspannungsfestigkeit). Die Spannungskenndaten sind für die Zener-Diode niedrig genug, um als eine Durchbrenn-Diode zu dienen. In einem Experiment ließ man große Ströme (insbesondere Ströme zwischen 50 mA und 100 mA) von dem Anschluß PK für die Durchbrenn-Kathode zum Anschluß PA für die Durchbrenn-Anode fließen. Der Stromfluß schloß den Kathodenanschluß 27 mit dem Anodenanschluß 25 der Zener-Diode kurz. Insbesondere schmolz der hohe Stromfluß vom Kathodenanschluß 27 zum Anodenanschluß 25 das Aluminium des Kathodenanschlusses 27 und bildete auf der Oberfläche eine Aluminium-Silizium-Schicht (AlSi), die sich vom Kathodenbereich 22 (in Kontakt mit dem Kathodenanschluß 27) zum Anodenbereich 21 (in Kontakt mit dem Anodenanschluß 25) erstreckte. Die Aluminium-Silizium-Schicht schloß somit den Kathodenanschluß 27 mit dem Anodenanschluß 25 kurz.
In dem vorstehend beschriebenen Fall wurde der Widerstandswert folgendermaßen gemessen: Mit Goldanschlüssen, die mit dem Anschluß PK für die Durchbrenn-Kathode und dem Anschluß PA für die Durchbrenn-Anode verbunden waren, und indem man Ströme durch die Goldanschlüsse fließen ließ, wurde die Spannung zwischen den zwei Anschlüssen gemessen. Der gemessene Widerstandswert betrug nur 10 Ω. Der Widerstandswert von 10 Ω schließt den Widerstand des Goldanschlusses, die Kontaktwiderstände zwischen den Goldanschlüssen und dem Anschluß PK für die Durchbrenn-Kathode und dem Anschluß PA für die Durchbrenn-Anode, die Widerstände des Kathodenanschlusses 27 und des Anodenanschlusses 25, den Kontaktwiderstand zwischen dem Kathodenanschluß 27 und dem Kathodenbereich 22 und den Kontaktwiderstand zwischen der Anodenverdrahtung 25 und dem Anodenbereich 21 ein. Dies bedeutet, daß der Widerstandswert zwischen dem Kathodenanschluß 27 und dem Anodenanschluß 25 nur wenige Ohm beträgt, wobei sich die zwei Anschlüsse in einem praktisch kurzgeschlossenen Zustand befinden. Die wie beschrieben aufgebaute Zener-Diode ist somit als eine Durchbrenn-Diode geeignet.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 4 bis 8 ein Verfahren beschrieben, um ein Widerstandselement, das eine Durchbrenn-Diode verwendet und einen mit sehr hoher Genauigkeit eingestellten Widerstandswert aufweist, in der vorstehend ausgeführten integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung herzustellen. In den 4 und 5 steht das Bezugszeichen A für einen Knoten auf einer Seite eines Widerstandselements, von dem erwartet wird, daß es einen Widerstand sehr hoher Genauigkeit aufweist, und B bezeichnet einen Knoten auf der anderen Seite des Widerstandselements. Ein Widerstandswert sehr hoher Genauigkeit wird zwischen den Knoten A und B benötigt.
Das Bezugszeichen PK1 steht für einen ersten Anschluß für die Durchbrenn-Kathode am Randbereich der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1, auf dem der PMOS-Transistor (als P-MOS in 1 gezeigt), den NMOS-Transistor (als N-MOS in 1 gezeigt) und die Zener-Diode (als Diode (ZD) in 1 gezeigt) angeordnet sind. Das Bezugszeichen PK2 bezeichnet einen zweiten Anschluß für die Durchbrenn-Kathode am Außenbereich der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1. Das Bezugszeichen PK3 steht für einen dritten Anschluß für die Durchbrenn-Kathode am Randbereich der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1. Das Bezugszeichen PA bezeichnet einen Anschluß für eine Durchbrenn-Anode am Randbereich der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1.
Das Bezugszeichen 30 bezeichnet einen Widerstandskörper, der einen Widerstandswert R0 aufweist und dessen eines Ende mit dem Knoten A auf einer Seite des Widerstandselements verbunden ist. Der Widerstandskörper 30 ist ein Widerstand, der durch einen Bereich an der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 gebildet ist.
Das Bezugszeichen 31 bezeichnet einen ersten Einstellwiderstand, der einen Widerstandswert R1 aufweist und dessen eines Ende mit dem Widerstandskörper 30 verbunden ist. Der erste Einstellwiderstand 31 ist ein Diffusionswiderstand, der durch einen Bereich an der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 gebildet ist. In diesem Beispiel ist der Widerstandswert R1 zum Beispiel auf 1/100 des Widerstandswerts R0 des Widerstandkörpers 30 eingestellt.
Das Bezugszeichen 32 steht für einen zweiten Einstellwiderstand, der einen Widerstandswert R2 aufweist und dessen eines Ende mit dem ersten Einstellwiderstand 31 verbunden ist. Der erste Einstellwiderstand 32 ist ein Widerstand, der durch einen Bereich an der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 gebildet ist. In diesem Beispiel ist der Widerstandswert R2 zum Beispiel auf 1/100 des Widerstandswerts R0 des Widerstandskörpers 30 eingestellt.
Das Bezugszeichen 33 steht für einen dritten Einstellwiderstand, der einen Widerstandswert R3 aufweist, dessen eines Ende mit dem zweiten Einstellwiderstand 32 verbunden ist und dessen anderes Ende mit dem Knoten B auf der anderen Seite des Widerstandselements verbunden ist. Der dritte Einstellwiderstand 33 ist ein Widerstand, der durch einen Bereich an der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 gebildet ist. In diesem Beispiel ist der Widerstandswert R2 zum Beispiel auf 1/100 des Widerstandswerts R0 des Widerstandskörpers 30 eingestellt. Der Widerstandskörper 30 und der erste, zweite und dritte Einstellwiderstand 31, 32 und 33 sind zwischen den Knoten A und B als das Widerstandselement in Reihe verbunden.
Das Bezugszeichen 34 bezeichnet eine erste Durchbrenn-Diode ZD1, die den Kathodenbereich 22 und den Anodenbereich 21 aufweist, wobei der Kathodenbereich 22 über den Kathodenanschluß 27 mit dem Widerstandskörper 30 und dem ersten Anschluß PK1 für die Durchbrenn-Kathode verbunden ist, und der Anodenbereich 21 ist über den Anodenanschluß 25 mit dem Knoten B und dem Anschluß PA für die Durchbrenn-Anode verbunden. Die erste Durchbrenn-Diode 34 ist auf der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 angeordnet und hat den Aufbau der in 1 gezeigten Zener-Diode (ZD).
Das Bezugszeichen 35 bezeichnet eine zweite Durchbrenn-Diode ZD2, die den Kathodenbereich 22 und den Anodenbereich 21 aufweist, wobei der Kathodenbereich 22 über den Kathodenanschluß 27 mit dem ersten Einstellwiderstand 31 und dem zweiten Anschluß PK2 für die Durchbrenn-Kathode verbunden ist, und wobei der Anodenbereich 21 über den Anodenanschluß 25 mit dem Knoten B und dem Anschluß PK für die Durchbrenn-Anode verbunden ist. Die zweite Durchbrenn-Diode 35 ist an der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 angeordnet und weist auch die Struktur der in 1 gezeigten Zener-Diode (ZD) auf.
Das Bezugszeichen 36 steht für eine dritte Durchbrenn-Diode ZD3, die den Kathodenbereich 22 und den Anodenbereich 21 aufweist, wobei der Kathodenbereich 22 über den Kathodenanschluß 27 mit dem zweiten Einstellwiderstand 32 und dem dritten Anschluß PK3 für die Durchbrenn-Kathode verbunden ist, und wobei der Anodenbereich 21 über den Anodenanschluß 25 mit dem Knoten B und dem Anschluß PA für die Durchbrenn-Anode verbunden ist. Die dritte Durchbrenn-Diode 36 ist an der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 angeordnet und weist ebenfalls die Struktur der in 1 dargestellten Zener-Diode (ZD) auf.
Ein Verfahren zum Einstellen des Widerstandswerts des Widerstandselements, das wie vorstehend ausgeführt aufgebaut ist, wird nun beschrieben. Bei beendeter Wafer-Behandlung wird zuerst der Widerstandswert R00 zwischen dem Knoten A auf einer Seite des Widerstandselements und dem Knoten B auf der anderen Seite gemessen. Der Widerstandswert R00 ist an dieser Stelle durch den Ausdruck (4) definiert: R00 = R0 + R1 + R2 + R3 (4)
Die Einstellung ist beendet, wenn der Widerstandswert R00 einen gewünschten Wert erreicht hat.
Falls der gewünschte Widerstandswert noch erreicht werden muß, läßt man einen hohen Strom von dem dritten Anschluß PK3 für die Durchbrenn-Kathode zu dem Anschluß PA für die Durchbrenn-Anode fließen, um einen Kurzschlußzustand zwischen dem Kathoden- und dem Anodenanschluß der dritten Durchbrenn-Diode 36 herbeizuführen. Das heißt, wie in 6 gezeigt, daß die Enden des dritten Einstellwiderstandes 33 miteinander praktisch kurzgeschlossen sind. Bei derart kurzgeschlossenen zwei Enden des dritten Einstellwiderstandes 33 wird der Widerstandswert R10 zwischen dem Knoten A auf einer Seite des Widerstandselements und dem Knoten B auf der anderen Seite gemessen. Der Widerstandswert R10 ist an dieser Stelle durch den Ausdruck (5) definiert: R10 = R0 + R1 + R2 < R00 (5)
Die Einstellung ist beendet, wenn der Widerstandswert R10 den gewünschten Wert erreicht hat.
Falls der gewünschte Widerstandswert noch erreicht werden muß, läßt man einen weiteren hohen Strom von dem zweiten Anschluß PK2 für die Durchbrenn-Kathode zu dem Anschluß PA für die Durchbrenn-Anode fließen, um einen Kurzschlußzustand zwi schen dem Kathoden- und dem Anodenanschluß der zweiten Durchbrenn-Diode 35 herbeizuführen. Das heißt, wie in 7 gezeigt, daß die Enden des zweiten und des dritten Einstellwiderstandes 32 und 33 praktisch kurzgeschlossen sind. Bei derart kurzgeschlossenen zwei Enden des zweiten und des dritten Einstellwiderstandes 32 und 33 wird der Widerstandswert R20 zwischen dem Knoten A auf einer Seite des Widerstandselements und dem Knoten B auf der anderen Seite gemessen. Der Widerstandswert R20 ist an dieser Stelle durch den Ausdruck (6) definiert: R20 = R0 + R1 < R10 < R00 (6)
Die Einstellung ist beendet, wenn der Widerstandswert R20 den gewünschten Wert erreicht hat.
Obwohl 7 die dritte Durchbrenn-Diode 36 nicht in einem praktisch kurzgeschlossenen Zustand zeigt, besteht eine Alternative darin, daß die dritte Durchbrenn-Diode 36 zuerst praktisch kurzgeschlossen wird, gefolgt von der zweiten Durchbrenn-Diode 35. Abhängig vom Widerstandswert R00 kann die zweite Durchbrenn-Diode 35 direkt in einen praktisch kurzgeschlossenen Zustand gebracht werden. In jedem Fall stellt sich für den Widerstandswert R20 heraus, daß er im wesentlichen der gleiche ist.
Falls der gewünschte Widerstandswert noch erreicht werden muß läßt man noch einen weiteren hohen Strom vom ersten Anschluß PK1 für die Durchbrenn-Kathode zu dem Anschluß PA für die Durchbrenn-Anode fließen, um einen Kurzschlußzustand zwischen dem Kathoden- und dem Anodenanschluß der ersten Durchbrenn-Diode 34 herbeizuführen. Das heißt, wie in 8 gezeigt, daß beide Enden des ersten, zweiten und dritten Einstellwiderstandes 31, 32 und 33 jeweils praktisch kurzgeschlossen sind.
Bei derart kurzgeschlossenen Enden des ersten, zweiten und dritten Einstellwiderstandes 31, 32 und 33 wird der Widerstandswert R30 zwischen dem Knoten A auf einer Seite des Widerstandselements und dem Konten B auf der anderen Seite gemessen. Der Widerstandswert R30 ist an dieser Stelle durch den Ausdruck (7) definiert: R30 = R0 < R00 < R10 < R00 (7)
sDies beendet die Einstellung des Widerstandswerts. Das Widerstandselement hat nun einen Widerstandswert sehr nahe dem gewünschten Wert (d. h. Entwurfswert).
Obwohl 8 die zweite und die dritte Durchbrenn-Diode 35 und 36 nicht in einem praktisch kurzgeschlossenen Zustand zeigen, werden als eine Alternative die zweite und dritte Durchbrenn-Diode 35 und 36 zuerst praktisch kurzgeschlossen, gefolgt von der ersten Durchbrenn-Diode 34. Abhängig von dem Widerstandswert R00 kann die erste Durchbrenn-Diode 34 direkt in einen praktisch kurzgeschlossenen Zustand gebracht werden. In jedem Fall ist der Widerstandswert R30 im wesentlichen derselbe.
In der beschriebenen integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung, die PMOS-und NMOS-Transistoren aufweist, läßt es die erste Ausführungsform zu, daß Durchbrenn-Dioden gleichzeitig mit den PMOS- und NMOS-Transistoren hergestellt werden, und zwar ohne irgendwelche zusätzlichen Herstellungsprozesse. Die erste Ausführungsform bietet somit den Vorteil des Integrierens von Widerstandselementen, die Widerstandswerte aufweisen, die mit sehr hoher Genauigkeit eingestellt sind.
In der ersten Ausführungsform weisen der Source- und der Drain-Bereich 4 und 5 der PMOS-Transistoren eine höhere Störstellendichte als der Source- und der Drain-Bereich 12 und 13 der NMOS-Tansistoren auf. Alternativ können der Source- und der Drain-Bereich 12 und 13 der NMOS-Tansistoren eine höhere Störstellendichte aufweisen als der Source- und der Drain-Bereich 4 und 5 der PMOS-Transistoren. Alternativ weist der Kathodenbereich 22 der Durchbrenn-Diode (ZD) eine höhere Störstellendichte als der Anodenbereich 21 auf. Dies bewirkt, daß der überlagerte Bereich 23 zwischen dem Anoden- und dem Kathodenbereich 21 und 22 N-leitend wird. Folglich ist der PN-Übergang der Zener-Diode, die den Anoden- und den Kathodenbereich 21 und 22 enthält, ein P⁺N-Übergang zwischen dem überlagerten N-Bereich 23 und dem P⁺-leitenden Anodenbereich 21. Der alternative Aufbau bietet immer noch denselben Vorteil wie die erste Ausführungsform.
Die erste Ausführungsform enthält PMOS- und NMOS-Transistoren. Alternativ kann die vorliegende Erfindung auch auf eine BiCMOS-Schaltung angewendet werden, die Bipolar- und MOS-Transistoren aufweist. Im letzten Fall können Durchbrenn-Dioden eingesetzt werden, nicht um die Widerstandswerte der Widerstandselemente einzustellen, sondern um den Einsatz oder Nichteinsatz von Bipolar-Transistoren 37 zu bestimmen, wie 9 zeigt.
In 9 steht das Bezugszeichen 38 für einen Widerstand, der zwischen der Basis und dem Emitter eines NPN-Bipolar-Transistors 37 angeschlossen ist. Wo der Bipolar-Transistor 37 genutzt wird, bleibt eine Durchbrenn-Diode 39 intakt. Weil die Rückwärtsspannungsfestigkeit der Durchbrenn-Diode 39 hoch ist, bleibt der Bipolar-Transistor 37 unbeeinflußt. Somit dient der Bipolar-Transistor 37 dazu als Reaktion auf ein dem Basisknoten BN eingegebenes Signal ein Signal an einen Kollektorknoten CN gemäß dem an den Basisknoten BN eingegebenen Signal auszugeben.
Wo der Bipolar-Transistor 37 nicht verwendet wird, läßt man einen hohen Strom von dem Anschluß PK für die Durchbrenn-Kathode zu dem Anschluß PA für die Durchbrenn-Anode fließen, um den Kathoden- und den Anodenanschluß der Durchbrenn-Diode 39 kurzzuschließen, wodurch die Basis und der Emitter des Bipolar-Transistors 37 in einen praktisch kurzgeschlossenen Zustand gebracht werden. Folglich bleibt der Bipolartransistor 37 inaktiv und der Kollektorknoten CN bleibt in einem elektrisch schwebenden Zustand, d. h. in einem Zustand hoher Impedanz.
10 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur hinsichtlich der Form des Kathodenbereichs 22, d. h. hinsichtlich des PN-Übergangs zwischen dem Kathoden- und dem Anodenbereich 22 und 21. Die weiteren Gesichtspunkte der zweiten Ausführungsform sind dieselben, wie jene der ersten Ausführungsform. Der Unterschied zwischen den zwei Ausführungsformen wird nachfolgen detailliert beschrieben. Von den in 10 verwendeten Bezugszeichen bezeichnen jene, die bereits im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform verwendet worden sind, gleiche oder entsprechende Teile.
Das Bezugszeichen 21 bezeichnet einen P-leitenden Anodenbereich, der die gleiche Störstellendichte und die gleiche Diffusionstiefe wie der P-leitende Source- und der P-leitende Drain-Bereich 4 und 5 des PMOS-Transistors an der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 aufweisen, wobei der P-Bereich weiterhin eine höhere Störstellendichte als das Halbleitersubstrat 1 hat. Der Anodenbereich 21 wird gleichzeitig mit dem Source- und dem Drain-Bereich 4 und 5 des PMOS-Transistors und unter denselben Bedingungen hergestellt, beispielsweise durch Implantation von Borionen (B) bei einer Energie von 50 KeV und einer Dosis von 4 × 10¹⁵/cm².
Der Anodenbereich 21 hat einen Kontaktbereich 21a und einen Bereich 21b, der einen PN-Übergang bildet. Der Kontaktbereich 21a ist mit dem Anodenanschluß 25 durch ein Kontaktloch in der Isolationsschicht 24 elektrisch verbunden, und der den PN-Übergang bildende Bereich 21b erstreckt sich von dem Kontaktbereich 21a in die erste Richtung (quer in 10) an der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1. Der Anodenbereich 21 hat eine rechteckige Form wobei seine drei Seiten zu dem Dioden-Wannenbereich 20 hin offen sind (offene PN-Übergangsseiten) und in Kontakt mit der Isolationsoxidschicht 2 sind. Das heißt, in dem Prozeß der Ionenimplantation für die Herstellung des Anodenbereichs 21 wird die Isolationsoxidschicht 2 als Teil der Maske verwendet. Es sollte beachtet werden, daß der Anodenbereich 21 der gleiche wie jener der ersten Ausführungsform ist.
Das Bezugszeichen 22 ist ein Kathodenbereich, der durch einen N-Bereich gebildet ist, welcher in der ersten Richtung ausgebildet ist und sich mit dem Anodenbereich 21 einen teilweise überlagerten Bereich 23 an der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 teilt. Der N-Bereich hat die gleiche Störstellendichte und die gleiche Diffusionstiefe wie der N-Bereich, der den Source- und den Drain-Bereich 12 und 13 des NMOS-Transistors bildet. Darüber hinaus weist der N-Bereich eine höhere Störstellendichte als der Dioden-Wannenbereich 20 auf. Der Kathodenbereich 22 wird gleichzeitig mit dem Source- und dem Drain-Bereich 12 und 13 des NMOS-Transistors und unter denselben Bedingungen hergestellt, beispielsweise durch Implantation von Phosphorionen (P) bei einer Energie von 40 keV und einer Dosis von 6 × 10¹⁴/cm².
Der Kathodenbereich 22 hat einen Kontaktbereich 22a und einen spitz zulaufenden, einen PN-Übergang bildenden Bereich 22b, der sich von dem Kontaktbereich 22a über die Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 erstreckt. Der Kontaktbereich 22a im Kathodenbereich 22 hat eine rechteckige Form, wobei drei Seiten des Bereichs 22a zum Dioden-Wannenbereich 20 hin offen sind (offene N⁺N-Übergangsseiten) und mit der Isolationsoxidschicht 2 in Kontakt sind. Der den PN-Übergang bildende Bereich 22b des Kathodenbereichs 22 hat eine dreieckige Form, wobei zwei Stirnseiten 20a und 20b zu dem Dioden-Wannenbereich 20 hin offen sind (offene N⁺N-Übergangsseiten) und innerhalb der Isolationsoxidschicht 2 in der zweiten Richtung (längs in 10) senkrecht zur ersten Richtung angeordnet sind. Das heißt, in dem Prozeß der Ionenimplantation zur Herstellung des Kathodenbereichs 22 wird die Isolationsoxidschicht als die Maske zur Ausbildung des Kontaktbereichs 22a verwendet, und ein gemeinsam verwendeter Kunstharz wird als die Maske zur Herstellung des den PN-Übergang bildenden Bereichs 22b genutzt.
Der überlagerte Bereich 23 zwischen dem Anoden- und dem Kathodenbereich 21 und 22 wird durch den den PN-Übergang bildenden Bereich 22b des Kathodenbereichs 22 und durch einen einen PN-Übergang bildenden Bereich 21b des Anodenbereichs 21 gebildet. Insbesondere ist der Kathodenbereich 22 dort schmaler als der Anodenbereich 21, wo sie einander überlagert sind, um die Zener-Diode zu bilden.
Der überlagerte Bereich 23 zwischen dem Anoden- und dem Kathodenbereichen 21 und 22 ist P-leitend, weil in der zweiten Ausführungsform der Anodenbereich 21 eine höhere Störstellendichte als der Kathodenbereich 22 aufweist. Somit ist der PN-Übergang der Zener-Diode, die aus dem Anoden- und dem Kathodenbereich 21 und 22 hergestellt ist, durch einen PN⁺-Übergang 23a (durch eine fette Linie in 10 gezeigt) zwischen dem überlagerten P-Bereich 23 und dem N⁺-Kathodenbereich 22, und durch einen an beiden Enden der fetten Linie in der Figur angeordneten P⁺N⁺-Übergang 23b zwischen dem P⁺-Anodenbereich 21 und dem N⁺-Kathodenbereich 22 gebildet.
Anders ausgedrückt hat die Zener-Diode, die den Anoden- und den Kathodenbereich 21 und 22 enthält, sowohl den PN⁺-Übergang 23a zwischen dem überlagerten Bereich 23 und dem Kathodenbereich 22 als auch einen P⁺N⁺-Übergang 23b hoher Dichte dort, wo die Anoden- und Kathodenbereiche 21 und 22 einander nicht überlagert sind, d, h. an der Grenze zwischen dem den PN-Übergang bildenden Bereich 22b, der der spitz zulaufende Teil des Kathodenbereichs 22 ist, und dem den PN-Übergang bildenden Bereich 21b des Anodenbereichs 21.
In der zweiten Ausführungsform hat die Zener-Diode, die aus dem Anoden- und dem Kathodenbereich 21 und 22 hergestellt ist, eine offene Form, die zum Beispiel folgende bestimmte Abmessungen aufweist: Der Anodenbereich 21 ist in der ersten Richtung (Länge "b") 20 μm lang und in der zweiten Richtung (Breite "g") 20 μm breit. Der Kathodenbereich 22 ist in der ersten Richtung(Länge "a") bis zum den PN-Übergang bildenden Bereich 22b 20 μm lang, und in der zweiten Richtung (Breite "g") 20 μm breit. Der Kontaktbereich 22a in dem Kathodenbereich 22 ist in der ersten Richtung 10 μm lang.
Die Länge (Abstand) "c" in der ersten Richtung zwischen dem Kontaktloch 28 und dem Anodenbereich 21 beträgt 8 μm, ebenso wie die Länge (Abstand) "d" in der ersten Richtung zwischen dem Kontaktloch 26 und der Spitze des den PN-Übergang bildenden Bereichs 22b in dem Kathodenbereich 22. Die maximale Länge "e" des überlagerten Bereichs 23 in der ersten Richtung zwischen dem Anoden- und dem Kathodenbereich 21 und 22 beträgt 3 μm. Die Länge (Abstand) "f" in der ersten Richtung zwischen den Kontaktlöchern 26 und 28 beträgt 19 μm. Die Kontaktlöcher 26 und 28 sind jeweils in der ersten Richtung 5 μm lang und in der zweiten Richtung 10 μm breit.
Wenn die Zener-Diode, die diese Abmessungen hatte, gemessen wurde, erhielt sie die in 11 gezeigten Kenndaten. Wie graphisch veranschaulicht hat die Zener-Diode eine Vorwärtsspannung von 0,7 V und eine niedrige Durchbruchspannung von 5 V (Rückwärtsspannungsfestigkeit). Es wird angenommen, daß die bedeutend geringere Durchbruchspannung dem P⁺N⁺-Übergang 23b zuzuschreiben ist, der vom P⁺-Anodenbereich 21 und dem N⁺-Kathodenbereich 22 gebildet wird.
In einem Experiment läßt man hohe Ströme (zum Beispiel zwischen 50 mA und 100 mA) von dem Anschluß PK für die Durchbrenn-Kathode zu dem Anschluß PA für die Durchbrenn-Anode fließen. Dies verursacht wie bei der ersten Ausführungsform einen Kurzschlußzustand des Kathoden- und des Anodenanschlusses der Zener-Diode. Es stellt sich heraus, daß der gemessene Widerstandswert an dieser Stelle der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform ist.
In der wie beschrieben aufgebauten integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung, die PMOS- und NMOS-Transistoren aufweist, erlaubt die zweite Ausführungsform die Herstellung von Durchbrenn-Dioden gleichzeitig mit den PMOS- und NMOS-Transistoren ohne irgendwelche zusätzlichen Herstellungsprozesse. Die zweite Ausführungsform bietet auch den Vorteil des Integrierens von Widerstandselementen, deren Widerstandswerte mit sehr hoher Genauigkeit eingestellt sind.
In der zweiten Ausführungsform weisen der Source- und der Drain-Bereich 4 und 5 der PMOS-Transistoren eine höhere Störstellendichte als der Source- und der Drain-Bereich 12 und 13 der NMOS-Transistoren auf. Alternativ können der Source- und der Drain-Bereich 12 und 13 der NMOS-Transistoren eine höhere Störstellendichte als der Source- und der Drain-Bereich 4 und 5 der PMOS-Transistoren aufweisen.
In dem alternativen Fall weist der Kathodenbereich 22 der Durchbrenn-Diode eine höhere Störstellendichte als der Anodenbereich 21 auf. Dies führt dazu, daß der überlagerte Bereich 23 zwischen dem Anoden- und dem Kathodenbereich 21 und 22 N-leitend wird. Folglich hat der PN-Übergang der Zener-Diode, die den Anoden- und den Kathodenbereich 21 und 22 enthält, zwei Arten von Übergängen: einen P⁺N-Übergang zwischen dem überlagerten N-Bereich 23 und dem P⁺-Anodenbereich 21, und einen P⁺N⁺-Übergang 23b zwischen dem P⁺-Anodenbereich 21 und dem N⁺-Kathodenbereich 22, in dem der Anoden- und der Kathodenbereich 21 und 22 einander nicht überlagert sind. Der alternative Aufbau bietet immer noch dieselben Effekte wie die zweite Ausführungsform.
In der zweiten Ausführungsform hat der Anodenbereich 21 eine rechteckige Form und der Kathodenbereich 22 hat den den PN-Übergang bildenden Bereich 22b mit einer spitz zulaufenden Dreiecksform. Umgekehrt kann der Kathodenbereich 22 eine rechteckige Form und der Anodenbereich 21 den den PN-Übergang bildenden Bereich 21b mit einer spitz zulaufenden Dreiecksform besitzen. Der alternative Aufbau ermöglicht immer noch die gleichen Effekte wie die zweite Ausführungsform.
Die Zener-Diode der zweiten Ausführungsform mit ihrer geringen Durchbruchspannung von 5 V ist nicht nur als eine Durchbrenn-Diode, sondern auch als eine Zener-Diode zum Erzeugen einer Referenzspannung geeignet. Zum Beispiel kann, wie in 12 gezeigt, eine Zener-Diode 41 der zweiten Ausführungsform ein Referenzpotential schaffen (d. h. eine Referenzspannung), die an einen nicht invertierenden Eingangsanschluß eines Komparators 40 angelegt wird, dessen invertierender Eingangsanschluß mit einem Eingangsanschluß IN verbunden ist.
Die Zener-Diode 41 in 12 weist den in 10 dargestellten Aufbau auf. Insbesondere ist der Anodenbereich 21 über den Anodenanschluß 27 mit einem Massepotentialknoten verbunden und der Kathodenbereich 22 ist über den Anodenanschluß 25 an dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß des Komparators 40 elektrisch angeschlossen. Der Widerstand 42 ist zwischen einem Spannungsversorgungs-Potentialknoten V_cc und dem nicht-invertierenden Eingangsanschlußpunkt des Kompa rators 40 angeschlossen. Wenn ein Referenzpotential erzeugt wird, wird die Zener-Diode 41 nicht zerstört, da der Strom, der von dem Kathodenanschluß (Elektrode) 27 zu dem Anodenanschluß (Elektrode) 25 fließt, von einigen 10 μA bis 1 mA reicht.
13 verdeutlicht die dritte Ausführungsform der Erfindung. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten und der zweiten Ausführungsform nur hinsichtlich der Form des Kathodenbereichs 22, d. h. des PN-Übergangs zwischen dem Kathoden- und dem Anodenbereich 22 und 21. Die anderen Gesichtspunkte der dritten Ausführungsform sind die gleichen wie jene der ersten und der zweiten Ausführungsform.
Während der Kathodenbereich 22 der zweiten Ausführungsform den den PN-Übergang bildenden Bereich 22b mit einer dreieckigen Form aufweist, hat der Kathodenbereich 22 der dritten Ausführungsform einen den PN-Übergang bildenden Bereich 22b mit einer Trapezform. Der Unterschied in der Form des Bereichs 22b ist der einzige Unterschied zwischen den zwei Ausführungsformen. Von den Bezugszeichen in 13 bezeichnen jene, die bereits im Zusammenhang mit der ersten und der zweiten Ausführungsform verwendet worden sind, gleiche oder entsprechende Teile. Die Längen "a" bis "g" in 13 sind die gleichen wie die Längen "a" bis "g" in der ersten und der zweiten Ausführungsform.
Die wie beschrieben aufgebaute Zener-Diode hat einen PN⁺-Übergang 23a (durch eine fette Linie in 13 gezeigt) zwischen dem überlagerten P-Bereich 23 und dem N+-Kathodenbereich 22 und den an beiden Enden der fetten Linie in der Figur angeordneten P⁺N⁺-Übergang 23b zwischen dem P⁺-Anodenbereich 21 und dem N⁺-Kathodenbereich 22. Die Kenndaten der Diode sind die gleichen wie jene in 11 gezeigten. Die dritte Ausführungsform bietet somit die gleichen Effekte wie die zweite Ausführungsform; die Diode kann nicht nur als eine Durchbrenn-Diode, sondern auch als eine Zener-Diode dienen.
In der dritten Ausführungsform, wie im Fall der zweiten Ausführungsform, kann der Kathodenbereich 22 eine höhere Störstellendichte als der Anodenbereich 21 aufweisen. In einer anderen Alternative kann der Kathodenbereich 22 eine rechteckige Form haben, und der Anodenbereich 21 kann einen den PN-Übergang bildenden Bereich 21b mit einer spitz zulaufenden Trapezform besitzen.
14 verdeutlicht die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur hinsichtlich der Form des Kathodenbereichs 22, d. h. des PN-Übergangs zwischen dem Kathoden- und dem Anodenbereich 22 und 21. Die weiteren Gesichtspunkte der vierten Ausführungsform sind die gleichen wie jene der ersten Ausführungsform.
Die vierte Ausführungsform hat einen schmaleren Kathodenbereich 22 (Breite "g2") in der zweiten Richtung als die erste Ausführungsform. In der vierten Ausführungsform sind die offenen Stirnseiten 20a und 20b des Dioden-Wannenbereichs 20 zwischen der Isolationsoxidschicht 2 angeordnet und jene Seiten des Kathodenbereichs 22, die zum Dioden-Wannenbereich 20 hin offen sind (offene N⁺N-Übergangsseiten). Diese spezielle Form des PN-Übergangs ist der einzige Unterschied zwischen der vierten und der ersten Ausführungsform.
In der vierten Ausführungsform ist der PN-Übergang der Zener-Diode, die den Anoden- und den Kathodenbereich 21 und 22 enthält, somit durch den PN⁺-Übergang 23a (durch die fette Linie in 14 gezeigt) zwischen dem überlagerten P-Bereich 23 und dem N⁺-Kathodenbereich 22 und durch den an beiden Enden der fetten Linie in der Figur angeordneten P⁺N⁺-Übergang 23b zwischen dem P⁺-Anodenbereich 21 und dem N⁺-Kathodenbereich 22 gebildet. Von den Bezugszeichen in 14 bezeichnen jene, die bereits in Verbindung mit der ersten Ausführungsform verwendet worden sind, gleiche oder entsprechende Teile.
Die Längen "a" bis "f" in 14 mit Ausnahme der Längen "g1" und "g2" sind die gleichen, wie die Längen "a" bis "f" in der ersten Ausführungsform. Die Breite "g1" des Anodenbereichs 21 ist die gleiche wie die Breite "g" des Anodenbereichs der ersten Ausführungsform. Die Breite "g2" des Kathodenbereichs 22 beträgt in der vierten Ausführungsform 14 μm. Die Abstände zwischen der Isolationsoxidschicht 2 und jenen Seiten des Kathodenbereichs 22, die zum Dioden-Wannenbereich 20 hin offen sind (offene N⁺N-Übergangsseiten), d. h. die Breite "h" der Stirnseiten 20a und 20b, an denen der Dioden-Wannenbereich 20 offen ist, betragen jeweils 3 μm.
Die vorstehend beschriebene Zener-Diode weist den PN⁺-Übergang 23a, der durch die fette Linie zwischen dem überlagerten P-Bereich 23 und dem N⁺-Kathodenbereich 22, und den an beiden Enden der fetten Linie angeordneten P⁺N⁺-Übergang 23b zwischen dem P⁺-Anodenbereich 21 und dem N⁺-Kathodenbereich 22 auf. Die Kenndaten der Zener-Diode in der vierten Ausführungsform sind wie in der zweiten Ausführungsform somit dieselben wie jene in 11 gezeigten. Es folgt daraus, daß die vierte Ausführungsform auch die gleichen Effekte wie die zweite Ausführungsform bietet; die Diode kann nicht nur als Durchbrenn-Diode, sondern auch als eine Zener-Diode dienen.
In der vierten Ausführungsform kann wie in der zweiten Ausführungsform der Kathodenbereich 22 eine höhere Störstellendichte als der Anodenbereich 21 aufweisen. In einer alternativen Form kann die Breite "g1" des Anodenbereichs 21 kleiner als die Breite "g2" des Kathodenbereichs 22 sein.
15 zeigt eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten und der vierten Ausführungsform nur hinsichtlich der Form des Kathodenbereichs 22. Die anderen Gesichtspunkte der fünften Ausführungsform sind dieselben wie jene der ersten und der vierten Ausführungsform.
Während die vierte Ausführungsform den Kathodenbereich 22 und den den PN-Übergang bildenden Bereich 22b aufweist, wobei jeder der Bereiche eine rechteckige Form hat, umfaßt die fünfte Ausführungsform den Kathodenbereich 22 mit einem den PN-Übergang bildenden Bereich 22b mit einer Kreisbogenform. Der Unterschied in der Form des Bereichs 22b ist der einzige Unterschied zwischen der fünften und der vierten Ausführungsform. Von den Bezugsziffern in 15 bezeichnen jene, die bereits im Zusammenhang mit der ersten und vierten Ausführungsform verwendet worden sind, gleiche oder entsprechende Teile. Die Längen "a" bis "f", "g1" und "g2" in 15 sind die gleichen wie die Längen "a" bis "f", "g1" und "g2" in der vierten Ausführungsform.
Die vorstehend beschriebene Zener-Diode hat einen PN+-Übergang 23a, der durch die fette Linie zwischen dem überlagerten P-Bereich 23 und dem N⁺-Kathodenbereich 22 gezeigt ist, und den an beiden Enden der fetten Linie angeordneten P⁺N⁺-Übergang 23b zwischen dem P-Anodenbereich 21 und dem N-Kathodenbereich 22. Dies bedeutet, daß die Kenndaten der Zener-Diode der fünften Ausführungsform die gleichen wie jene in 11 gezeigten sind. Die fünfte Ausführungsform bietet somit die gleichen Effekte wie die vorstehende vierte Ausführungsform; die Diode kann nicht nur als Durchbrenn-Diode, sondern auch als eine Zener-Diode dienen.
In der fünften Ausführungsform kann wie bei der vierten Ausführungsform der Kathodenbereich 22 eine höhere Störstellendichte als der Anodenbereich 21 aufweisen. In einer anderen alternativen Form kann der Kathodenbereich 22 eine rechteckige Form aufweisen, der Anodenbereich 21 kann schmaler als der Kathodenbereich 22 sein und der den PN-Übergang bildende Bereich 21b kann eine spitz zulaufende Kreisbogenform haben.
16 stellt eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur hinsichtlich der Form des Anoden- und des Kathodenbereichs 21 und 22, d. h. des PN-Übergangs zwischen den zwei Bereichen 22 und 21. Die anderen Gesichtspunkte der sechsten Ausführungsform sind die gleichen wie jene der ersten Ausführungsform.
Die dritte Ausführungsform hat in der zweiten Richtung einen schmaleren Anodenbereich 21 (Breite "g1") und einen schmaleren Kathodenbereich 22 (Breite "g2") als die erste Ausführungsform. In der sechsten Ausführungsform ist eine offene Stirnfläche 20a des Dioden-Wannenbereichs 20 in dem oberen Teil der 16 zwischen der Isolationsoxidschicht 2 und jener Seite des Anodenbereichs 21, die zum Dioden-Wannenbereich 20 hin offen ist (offene P⁺N-Übergangsseite) angeordnet. Ebenso ist eine offene Stirnfläche 20b des Dioden-Wannenbereichs 20 im unteren Teil der 16 zwischen der Isolationsoxidschicht 2 und jener Seite des Kathodenbereichs 22 angeordnet, welche zum Dioden-Wannenbereich 20 hin offen ist (offene N⁺N-Übergangsseite). Die spezielle Form des PN-Übergangs ist der einzige Unterschied zwischen der sechsten und der ersten Ausführungsform.
Kurz gesagt umfaßt die sechste Ausführungsform den Anoden- und den Kathodenbereich 21 und 22, die jeweils eine recht eckige Form aufweisen, wobei die zwei Bereiche (in der zweiten Richtung) längs gegeneinander versetzt sind, so daß der überlagerte Bereich 23 dazwischen in der ersten Richtung orientiert ist.
Folglich hat der PN-Übergang der Zener-Diode in der sechsten Ausführungsform zwei Arten von Übergängen: der durch eine fette Linie gezeigte PN⁺-Übergang 23a zwischen dem überlagerten P-Bereich 23 und dem N⁺-Kathodenbereich 22, und den P⁺N⁺-Übergang 23b zwischen dem P⁺-Anodenbereich 21 und dem N⁺-Kathodenbereich 22, der an beiden Enden der fetten Linie angeordnet ist. Von den Bezugszeichen in 16 bezeichnen jene, die bereits im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform verwendet worden sind, gleiche oder ähnliche Teile.
Die Längen "a" bis "f" in 16 mit Ausnahme der Längen "g1" und "g2" sind dieselben, wie die Längen "a" bis "f" in der ersten Ausführungsform. Die Breite "g1" des Anodenbereichs 21 und die Breite "g2" des Kathodenbereichs 22 betragen in der sechsten Ausführungsform jeweils 17 μm. Der Abstand im oberen Teil der 16 zwischen der Isolationsoxidschicht 2 und jener Seite des Anodenbereichs 21, die zu dem Dioden-Wannenbereich 20 hin offen ist (offene P⁺N-Übergangsseite), d. h. die Breite "h" der Stirnseite 20a, an der der Dioden-Wannenbereich 20 offen ist, beträgt 3 μm. Ebenso beträgt der Abstand im unteren Teil der 16 zwischen der Isolationsoxidschicht 2 einerseits und jener Seite des Kathodenbereichs 22 andererseits, welche zum Dioden-Wannenbereich 20 hin offen ist, (offene N⁺N-Übergangsseite), d. h. die Breite "h" der Stirnseite 20b, an der der Dioden-Wannenbereich offen ist, ebenfalls 3 μm.
Die vorstehend beschriebene Zener-Diode hat den durch die fette Linie gezeigten PN⁺-Übergang 23a zwischen dem überlagerten P-Bereich 23 und dem N⁺-Kathodenbereich 22, und den P⁺N⁺-Übergang 23b zwischen dem P⁺-Anodenbereich 21 und dem N⁺- Kathodenbereich 22, der an beiden Enden der fetten Linie angeordnet ist. Dies bedeutet, daß die Kenngrößen der Zener-Diode in der sechsten Ausführungsform dieselben sind wie jene in 11 im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform gezeigten. Die sechste Ausführungsform bietet somit dieselben Effekte wie die zweite Ausführungsform; die Diode kann nicht nur als eine Durchbrenn-Diode sondern auch als eine Zener-Diode verwendet werden. In der sechsten Ausführungsform kann wie in der ersten Ausführungsform der Kathodenbereich 22 alternativ eine höhere Störstellendichte aufweisen als der Anodenbereich 21.
17 zeigt eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Während die Zener-Diode der ersten Ausführungsform einen Anoden- und einen Kathodenbereich 21 und 22 enthält, enthält die Zener-Diode der siebten Ausführungsform einen Kathodenbereich 22 und zwei Anodenbereiche 21 und 43, die auf beiden Seiten in der ersten Richtung neben dem Kathodenbereich 22 angeordnet sind. Dieser Aufbau der Zener-Diode ist der einzige Unterschied zwischen der siebten und der ersten Ausführungsform. Die anderen Gesichtspunkte der siebten Ausführungsform sind die gleichen wie jene der ersten Ausführungsform.
Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform enthält die siebte Ausführungsform den Anodenbereich 43 an der linken Seite des Kathodenbereichs 22 angeordnet, wobei der Anodenbereich 43 denselben Aufbau wie der Anodenbereich 21 aufweist. Der Anodenbereich 43 ist durch ein Kontaktloch 45 mit dem Anodenanschluß 25 elektrisch verbunden (in ohmschem Kontakt). Von den Bezugszeichen in 17 bezeichnen jene, die bereits in Verbindung mit der ersten Ausführungsform verwendet worden sind, ähnliche oder entsprechende Teile.
In der siebten Ausführungsform hat die Zener-Diode, die die Anodenbereiche 21 und 43 und den Kathodenbereich 22 enthält, eine offene Form mit zum Beispiel folgendermaßen bestimmten Abmessungen: Die Anodenbereiche 21 und 43 sind in der ersten Richtung in 17 jeweils 17,5 μm lang (Länge "b") und in der zweiten Richtung jeweils 20 μm breit (Breite "g"). Der Kathodenbereich 22 ist in der ersten Richtung 18 μm lang (Länge "a") und in der zweiten Richtung 20 μm breit (Breite "g"). Die Längen (Abstände) "c" betragen in der ersten Richtung zwischen dem Kontaktloch 28 und den Anodenbereichen 21 und 43 jeweils 8 μm, ebenso wie die Länge (Abstand) "g" in der ersten Richtung zwischen den Kontaktlöchern 26 und 45 und dem Kathodenbereich 22. Die überlagerten Bereiche 23 und 24 zwischen den Anodenbereichen 21 und 43 und dem Kathodenbereich 22 sind in der ersten Richtung jeweils 0,5 μm lang (Länge "e"). Die Länge (Abstand) "f" in der ersten Richtung zwischen den Kontaktlöchern 26 und 45 und dem Kontaktloch 28 beträgt 16,5 μm.
Die vorstehend beschriebene Zener-Diode hat zwei teilweise überlagerte Bereiche 23 und 44. Der überlagerte Bereich 23 ist entlang der ersten Richtung zwischen dem Anoden- und dem Kathodenbereich 21 und 22 ausgebildet, und der überlagerte Bereich 44 ist in der ersten Richtung zwischen dem Anodenbereich 43 und dem Kathodenbereich 22 angeordnet. Da in der siebten Ausführungsform die Anodenbereiche 21 und 43 eine höhere Störstellendichte als der Kathodenbereich 22 aufweist, sind die überlagerten Bereiche 23 und 24 jeweils P-leitend. Daraus folgt, daß der PN-Übergang der Zener-Diode, die aus den Anodenbereichen 21 und 43 und dem Kathodenbereich 22 hergestellt ist, PN⁺-Übergänge 23a und 44a (durch fette Linien in 17 gezeigt) zwischen den überlagerten P-Bereichen 23 und 44 und dem N⁺-Kathodenbereich 22 aufweist.
Wenn die Zener-Diode der siebten Ausführungsform gemessen wurde, erhielt sie die gleichen Kenndaten wie sie für die er ste Ausführungsform in 3 gezeigt sind. In einem Experiment ließ man einen hohen Strom vom Anschluß PK für die Durchbrenn-Kathode zum Anschluß PA für die Durchbrenn-Anode fließen. Dies schloß wie die erste Ausführungsform den Kathoden- und den Anodenanschluß der Zener-Diode kurz. Es stellte sich heraus, daß der Widerstand, der an jener Stelle auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform gemessen wurde, nur 9,5 0 betrug. Mit einem Widerstand zwischen dem Kathoden- und dem Anodenanschluß 27 und 25, der nur wenige Ohm betrug, wurde ein praktisch kurzgeschlossener Zustand zwischen dem Kathoden- und dem Anodenanschluß 27 und 25 herbeigeführt.
Die vorstehend beschriebene Zener-Diode ermöglicht dieselben Effekte wie jene der ersten Ausführungsform und mit dem an beiden Seiten den Anodenbereichen 21 und 43 überlagerten Kathodenbereich 22, um die überlagerten Bereiche 23 und 44 zu bilden, bietet sie folgende zusätzliche Vorteile: Wegen des reduzierten Widerstandswerts zwischen dem Kathoden- und dem Anodenanschluß 27 und 25 können die Abstände in der ersten Richtung zwischen den Kontaktlöchern 26 und 45 und dem Kontaktloch 28 (Länge "f") verkürzt werden, d. h. die überlagerten Bereiche 23 und 44 können kürzer als zuvor sein (Länge "e"). Selbst falls in dem Herstellungsprozeß eine Fehlausrichtung der Maske zur Herstellung des Kathodenbereichs 22 und der Anodenbereiche 21 und 43 auftritt, wird zumindest einer der überlagerten Bereiche 23 und 44 stets ausgebildet, um die Bildung einer Zener-Diode zu erlauben. Folglich ist es leicht, die Zener-Diode zwischen dem Kathoden- und dem Anodenanschluß 27 und 25 zu zerstören, und der Widerstandswert zwischen den Anschlüssen 27 und 25 wird sehr niedrig gemacht.
In der siebten Ausführungsform kann wie in der ersten Ausführungsform der Kathodenbereich 22 alternativ eine höhere Stör stellendichte als der Anodenbereich 21 aufweisen. Während in der siebten Ausführungsform der N⁺-Kathodenbereich 22 auf beiden Seiten durch die P⁺-Anodenbereiche 21 und 43 flankiert wird, weist eine Alternative einen P⁺-Anodenbereich 21 auf, der an beiden Seiten durch N⁺-Kathodenbereiche 22 flankiert wird. Der letzte Aufbau ermöglicht, wenn er realisiert wird, immer noch dieselben Effekte wie die siebte Ausführungsform.
18 zeigt eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die achte Ausführungsform ist durch eine Mehrzahl von Zener-Dioden wie in der ersten Ausführungsform gekennzeichnet (ZD1 bis ZD3, drei Zener-Dioden, die im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform diskutiert worden sind und in den 4 und 5 gezeigt sind), die sich einen Anodenbereich 21 teilen. Die anderen Gesichtspunkte der achten Ausführungsform sind die gleichen wie jene der ersten Ausführungsform. Das heißt, die achte Ausführungsform weist in dem Dioden-Wannenbereich 20 den Anodenbereich 21 zusammen mit einer Mehrzahl von Zener-Dioden und einer Mehrzahl von Kathodenbereichen 22A bis 22C gemäß der Mehrzahl von Zener-Dioden aus.
Die Kathodenbereiche 22A bis 22C sind parallel in der zweiten Richtung (längs in 18) angeordnet. Die Kathodenbereiche 22A bis 22C sind jeweils dem Anodenbereich 21 in der ersten Richtung (in Längsrichtung in 18) überlagert, und bilden somit teilweise überlagerte Bereiche 23A bis 23C. In der achten Ausführungsform sind die überlagerten Bereiche 23A bis 23C jeweils P-leitend, da der Anodenbereich 21 eine höhere Störstellendichte als die Kathodenbereiche 22A bis 22C aufweist. Dies bedeutet; daß die mehreren Zener-Dioden zwei Arten von PN-Übergängen aufweisen: PN⁺-Übergange 23Aa bis 23Ca (in 18 durch eine fette Linie gezeigt) zwischen den überlagerten P-Bereichen 23A bis 23C und den N+-Kathodenbereichen 22A bis 22C, und an beiden Enden der fetten Linien angeordnete P⁺N⁺-Übergänge 23Ab bis 23Cb zwischen dem P⁺-Anodenbereich 21 und den N⁺-Kathodenbereichen 22A bis 22C. Von den Bezugszeichen in 18 bezeichnen jene, die bereits im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform verwendet worden sind, gleiche oder ähnliche Teile.
Wenn jede der vorstehend beschriebenen mehreren Zener-Dioden gemessen wird, erhält jede die gleichen Kenndaten wie jene in 11 gezeigten, und zwar deshalb, weil die Kathodenbereiche 22A bis 22C und der Anodenbereich 21 den gleichen Aufbau wie jener der in 14 gezeigten dritten Ausführungsform bildet. Die achte Ausführungsform ermöglicht somit die gleichen Effekte wie die erste Ausführungsform und bietet mit dem unter einer Mehrzahl von in den 4 und 5 gezeigten Durchbrenn-Dioden aufgeteilten Anodenbereich 21 den zusätzlichen Vorteil der Minimierung des Bereichs, der durch die Durchbrenn-Dioden eingenommen wird.
In der achten Ausführungsform können die Kathodenbereiche 22A bis 22C alternativ eine höhere Störstellendichte als der Anodenbereich 21 aufweisen. In anderen Alternativen kann der den PN-Übergang bildende Bereich 22b in den Kathodenbereichen 22A bis 22C eine dreieckige Form ähnlich der in 10 gezeigten zweiten Ausführungsform, eine in 13 gezeigte Trapezform gemäß der dritten Ausführungsform oder eine in 15 gezeigte Kreisabschnittsform gemäß der fünften Ausführungsform aufweisen.
19 zeigt eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Während die erste Ausführungsform den Anoden- und den Kathodenbereich 21 und 22 in dem Dioden-Wannenbereich 20 an der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 aufweist (wobei der Anoden- und der Kathodenbereich 21 und 22 die Durchbrenn-Diode (ZD) bildet), hat die neunte Ausführungsform den Anoden- und den Kathodenbereich 21 und 22 direkt an der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1, d. h. ohne Einbeziehung des Dioden-Wannenbereichs 20. Die anderen Gesichtspunkte der neunten Ausführungsform sind die gleichen wie jene der ersten Ausführungsform. Von den Bezugszeichen in 19 bezeichnen jene, die bereits im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform verwendet worden sind, gleiche oder entsprechende Teile.
Die vorstehend beschriebene integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung ermöglicht dieselben Effekte wie die erste Ausführungsform. Es ist zu bemerken, daß der Anodenbereich 21 vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie das Halbleitersubstrat 1 ist und somit über das Substrat 1 mit Massepotential verbunden ist. Wo die neunte Ausführungsform als eine Durchbrenn-Diode eines Widerstandselements verwendet wird, ist der Knoten auf der anderen Seite des in den 4 und 5 gezeigten Elements deshalb an Massepotential angelegt. In einem derartigen Fall kann das Widerstandselement, das die erfindungsgemäße Durchbrenn-Diode aufweist, als ein Element dienen, bei dem eines seiner Anschlußpunkte ein Referenzpotential errichtet und dessen anderer Anschlußpunkt mit Massepotential verbunden ist.
In der neunten Ausführungsform kann wie in der ersten Ausführungsform der Kathodenbereich 22 eine höhere Störstellendichte als der Anodenbereich 21 aufweisen. In anderen Alternativen können der Anoden- und der Kathodenbereich 21 und 22 jeweils irgendeine der spezifischen Formen der zweiten bis achten Ausführungsform aufweisen.
20 zeigt eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Während die erste Ausführungsform ein P-Halbleitersubstrat 1 verwendet, wendet die zehnte Ausführungsform ein N-Halbleitersubstrat an. Der Typ des Halbleitersubstrats ist der einzige Unterschied zwischen der zehnten und der ersten Ausführungsform. Die anderen Gesichtspunkte der zehnten Ausführungsform sind die gleichen wie jene der ersten Ausführungsform.
Insbesondere ist das Halbleitersubstrat 1 an ein positives Potential angelegt, um PMOS-Transistoren mit einem Substratpotential zu schaffen. Ein Paar bestehend aus dem Source- und dem Drain-Bereich 4 und 5, das einen PMOS-Transistor bildet, ist auf der Grundfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet. Ein Paar bestehend aus dem Source- und dem Drain-Bereich 12 und 13, die einen NMOS-Transistor bilden, ist in einem P-leitenden NMOS-Wannenbereich 46 an der Grundfläche des Halbleitersubstrats angeordnet. Der NMOS-Wannenbereich 46 ist an Massepotential angelegt, um NMOS-Transistoren mit dem Substratpotential zu schaffen. Ein Anodenbereich 21 und ein Kathodenbereich 22, die eine Zener-Diode bilden, sind in einem P-leitenden Dioden-Wannenbereich 47 an der Grundfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet. Der Dioden-Wannenbereich 47 ist in einem elektrisch schwebenden Zustand angeordnet. Von den Bezugszeichen in 19 bezeichnen jene, die bereits im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform verwendet worden sind, gleiche oder entsprechende Teile.
Die vorstehend beschriebene integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung ermöglicht die gleichen Effekte wie die erste Ausführungsform. In der zehnten Ausführungsform kann wie im Fall der ersten Ausführungsform der Kathodenbereich 22 eine höhere Störstellendichte als der Anodenbereich 21 und umgekehrt aufweisen. In anderen Alternativen können der Anoden- und der Kathodenbereich 21 und 22 jeweils irgendeine der für die zweite bis achte Ausführungsform spezifischen Formen aufweisen.
21 stellt die elfte Ausführungsform der vorliegende Erfindung dar. Während die zehnte Ausführungsform den Anoden- und den Kathodenbereich 21 und 22 in dem Dioden-Wannenbereich 47 auf der Grundfläche des Halbleitersubstrats 1 aufweist, (wobei der Anoden- und der Kathodenbereich 21 und 22 die Durchbrenn-Diode bildet), hat die elfte Ausführungsform den Anoden- und den Kathodenbereich 21 und 22 direkt an der Grundfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet, d. h. ohne Einbeziehung eines Dioden-Wannenbereichs 47. Die anderen Gesichtspunkte der elften Ausführungsform sind die gleichen wie jene der zehnten Ausführungsform. Von den Bezugszeichen in 21 bezeichnen jene, die bereits im Zusammenhang mit der zehnten Ausführungsform verwendet worden sind, gleiche oder entsprechende Teile.
Die vorstehend beschriebene integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung ermöglicht die gleichen Effekte wie die erste Ausführungsform. In der elften Ausführungsform kann so wie in der zehnten Ausführungsform der Kathodenbereich 22 eine höhere Störstellendichte als der Anodenbereich 21 und umgekehrt aufweisen. In anderen Alternativen kann der Anoden- und der Kathodenbereich 21 und 22 jeweils irgendeine der für die zweite bis achte Ausführungsform spezifischen ebenen Flächenformen aufweisen.

1: P-leitendes Halbleitersubstrat
2: Isolationsoxidschicht
3: N-leitender Wannenbereich
4: Source-Bereich
5: Drain-Bereich
6: Kanalbereich
7: Gate-Elektrode
8: Gate-Oxidschicht
9: Source-Anschluß
10: Drain-Anschluß
11: Isolationsschicht
12: Source-Bereich
13: Drain-Bereich
14: Kanalbereich
15: Gate-Elektrode
16: Gate-Oxidschicht
17: Source-Anschluß
18: Drain-Anschluß
19: Isolierungsschicht
20: Dioden-Wannenbereich
20a: Stirnseite
20b: Stirnseite
21: Anodenbereich
21a: Kontaktbereich
21b: PN-Übergang bildender Bereich
22: Kathodenbereich
22a: Kontaktbereich
22b: PN-Übergang bildender Bereich
22A: Kathodenbereich
22B: Kathodenbereich
22C: Kathodenbereich
23: teilweise überlagerter Bereich
23a: PN⁺-Übergang
23b: P⁺N⁺-Übergang
23Aa: PN⁺-Übergang
23Ba: PN⁺-Übergang
23Ca: PN⁺-Übergang
23Ab: P⁺N⁺-Übergang
23Bb: P⁺N⁺-Übergang
23Cb: P⁺N⁺-Übergang
24: Isolationsschicht
25: Anodenanschluß
26: Kontaktloch
27: Kathodenanschluß
28: Kontaktloch
29: Isolationsschicht
30: Widerstandskörper
31: Einstellwiderstand
32: Einstellwiderstand
33: Einstellwiderstand
34: Durchbrenn-Diode
35: Durchbrenn-Diode
36: Durchbrenn-Diode
37: NPN-Bipolartransistor
38: Widerstand
39: Durchbrenn-Diode
40: Komparator
41: Zener-Diode
42: Widerstand
43: Anodenbereich
44: teilweise überlagerter Bereich
45: Kontaktloch
46: P-leitender NMOS-Wannenbereich
47: P-leitender Dioden-Wannenbereich
100: Widerstandkörper
101: Einstellwiderstand
102: Einstellwiderstand
103: Durchschmelzelement
104: Einstellwiderstand
105: Durchschmelzelement
A: Knoten
B: Knoten
PA: Anoden-Anschluß für die Durchbrenn-Anode
PK: Kathoden-Anschluß für die Durchbrenn-Kathode
PK1: Kathoden-Anschluß für die Durchbrenn-Kathode
PK2: Kathoden-Anschluß für die Durchbrenn-Kathode
PK3: Kathoden-Anschluß für die Durchbrenn-Kathode
P-MOS: PMOS-Transistor
N-MOS: NMOS-Transistor
ZD: Zener-Diode
BN: Basisknoten
CN: Kollektorknoten
IN: Eingangsanschluß
OUT: Ausgangsanschluß

Claims

Integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung, umfassend: einen PMOS-Transitor mit einem Paar bestehend aus einem Source-Bereich (4) und einem Drain-Bereich (5), die durch P-leitende Diffusionsbereiche an einer Grundfläche eines Halbleitersubstrats (1) ausgebildet sind; einen NMOS-Transistor mit einem Paar bestehend aus einem Source-Bereich (12) und einem Drain-Bereich (13), die durch N-leitende Diffusionsbereiche an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet sind; eine Durchbrenn-Diode (ZD) mit einem Anodenbereich (21) und einem Kathodenbereich (22), wobei der Anodenbereich (21) an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) durch einen P-leitenden Diffusionsbereich ausgebildet ist, dessen Störstellendichte und Diffusionstiefe gleich denjenigen der P-leitenden Diffusionsbereiche sind, die den Source-Bereich (4) und den Drain-Bereich (5) des PMOS-Transistors bilden, wobei der Kathodenbereich (22) an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) durch N-leitende Diffusionsbereiche ausgebildet ist, deren Störstellendichte und Diffusionstiefe gleich denjenigen der N-Diffusionsbereiche sind, die den Source-Bereich (12) und den Drain-Bereich (13) des NMOS-Transistors bilden, wobei der Kathodenbereich (22) dem Anodenbereich (21) teilweise überlagert ist; einen Durchbrenn-Anoden-Anschluß (PA), der an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet und elektrisch mit dem Anodenbereich (21) der Diode verbunden ist; einen Durchbrenn-Kathoden-Anschluß (PK), der an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet und elektrisch mit dem Kathodenbereich (22) der Diode verbunden ist; einen Bereich, der entweder der Anodenbereich (21) oder der Kathodenbereich (22) ist, der als ein erster Bereich der Diode betrachtet wird, und einen Kontaktbereich (21a; 22a) zum elektrischen Anschließen und einen einen PN-Übergang bildenden Bereich (21b; 22b) aufweist, der sich von dem Kontaktbereich (21a; 22a) über die Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) erstreckt; wobei der jeweils andere Bereich, der entweder der Kathodenbereich (22) oder der Anodenbereich (21) ist, der als zweiter Bereich der Diode betrachtet wird, einen Kontaktbereich (22a; 21a) zum elektrischen Anschließen und einen einen PN-Übergang bildenden Bereich (22b; 21b) aufweist, der sich von dem Kontaktbereich (22a; 21a) über die Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) erstreckt und der dem den PN-Übergang bildenden Bereich (21b; 22b) des ersten Bereichs teilweise überlagert ist; wobei der den PN-Übergang bildende Bereich (21b; 22b) des ersten Bereichs eine trapezförmige Fläche aufweist.
Integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung, umfassend: einen PMOS-Transitor mit einem Paar bestehend aus einem Source-Bereich (4) und einem Drain-Bereich (5), die durch P-leitende Diffusionsbereiche an einer Grundfläche eines Halbleitersubstrats (1) ausgebildet sind; einen NMOS-Transistor mit einem Paar bestehend aus einem Source-Bereich (12) und einem Drain-Bereich (13), die durch N-leitende Diffusionsbereiche an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet sind; eine Durchbrenn-Diode (ZD) mit einem Anodenbereich (21) und einem Kathodenbereich (22), wobei der Anodenbereich (21) an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) durch einen P-leitenden Diffusionsbereich ausgebildet ist, dessen Störstellendichte und Diffusionstiefe gleich denjenigen der P-leitenden Diffusionsbereiche sind, die den Source-Bereich (4) und den Drain-Bereich (5) des PMOS-Transistors bilden, wobei der Kathodenbereich (22) an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) durch N-leitende Diffusionsbereiche ausgebildet ist, deren Störstellendichte und Diffusionstiefe gleich denjenigen der N-Diffusionsbereiche sind, die den Source-Bereich (12) und den Drain-Bereich (13) des NMOS-Transistors bilden, wobei der Kathodenbereich (22) dem Anodenbereich (21) teilweise überlagert ist; einen Durchbrenn-Anoden-Anschluß (PA), der an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet und elektrisch mit dem Anodenbereich (21) der Diode verbunden ist; einen Durchbrenn-Kathoden-Anschluß (PK), der an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet und elektrisch mit dem Kathodenbereich (22) der Diode verbunden ist; einen Bereich, der entweder der Anodenbereich (21) oder der Kathodenbereich (22) ist, der als ein erster Bereich der Diode betrachtet wird, einen Kontaktbereich (21a; 22a) zum elektrischen Anschließen und einen einen PN-Übergang bildenden Bereich (21b; 22b) aufweist, der sich von dem Kontaktbereich (21a; 22a) über die Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) erstreckt; wobei der jeweils andere Bereich, der entweder der Kathodenbereich (22) oder der Anodenbereich (21) ist, der als zweiter Bereich der Diode betrachtet wird, einen Kontaktbereich (22a; 21a) zum elektrischen Anschließen und einen einen PN-Übergang bildenden Bereich (22b; 21b) aufweist, der sich von dem Kontaktbereich (22a; 21a) über die Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) erstreckt und der dem den PN-Übergang bildenden Bereich (21b; 22b) des ersten Bereichs teilweise überlagert ist; wobei der den PN-Übergang bildende Bereich (21b; 22b) des ersten Bereichs eine kreisabschnittsförmige Fläche aufweist.
Integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung, umfassend: einen PMOS-Transitor mit einem Paar bestehend aus einem Source-Bereich (4) und einem Drain-Bereich (5), die durch P-leitende Diffusionsbereiche an einer Grundfläche eines Halbleitersubstrats (1) ausgebildet sind; einen NMOS-Transistor mit einem Paar bestehend aus einem Source-Bereich (12) und einem Drain-Bereich (13), die durch N-leitende Diffusionsbereiche an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet sind; eine Durchbrenn-Diode (ZD) mit einem Anodenbereich (21) und einem Kathodenbereich (22), wobei der Anodenbereich (21) an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) durch einen P-leitenden Diffusionsbereich ausgebildet ist, dessen Störstellendichte und Diffusionstiefe gleich denjenigen der P-leitenden Diffusionsbereiche sind, die den Source-Bereich (4) und den Drain-Bereich (5) des PMOS-Transistors bilden, wobei der Kathodenbereich (22) an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) durch N-leitende Diffusionsbereiche ausgebildet ist, deren Störstellendichte und Diffusionstiefe gleich denjenigen der N-Diffusionsbereiche sind, die den Source-Bereich (12) und den Drain-Bereich (13) des NMOS-Transistors bilden, wobei der Kathodenbereich (22) dem Anodenbereich (21) teilweise überlagert ist; einen Durchbrenn-Anoden-Anschluß (PA), der an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet und elektrisch mit dem Anodenbereich (21) der Diode verbunden ist; einen Durchbrenn-Kathoden-Anschluß (PK), der an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet und elektrisch mit dem Kathodenbereich (22) der Diode verbunden ist; wobei der Anodenbereich (21) und der Kathoden-bereich (22) der Diode (ZD) jeweils eine rechteckige Fläche aufweisen, und daß der Anodenbereich (21) und der Kathodenbereich (22) einander in einer quer zueinander versetzten Weise teilweise überlagert sind, wobei die teilweise Überlagerung senkrecht zur Breitenrichtung der Bereiche ausgeführt ist.
Integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung, umfassend: einen PMOS-Transitor mit einem Paar bestehend aus einem Source-Bereich (4) und einem Drain-Bereich (5), die durch P-leitende Diffusionsbereiche an einer Grundfläche eines Halbleitersubstrats (1) ausgebildet sind; einen NMOS-Transistor mit einem Paar bestehend aus einem Source-Bereich (12) und einem Drain-Bereich (13), die durch N-leitende Diffusionsbereiche an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet sind; eine Durchbrenn-Diode (ZD) mit einem Anodenbereich (21) und einem Kathodenbereich (22), wobei der Anodenbereich (21) an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) durch einen P-leitenden Diffusionsbereich ausgebildet ist, dessen Störstellendichte und Diffusionstiefe gleich denjenigen der P-leitenden Diffusionsbereiche sind, die den Source-Bereich (4) und den Drain-Bereich (5) des PMOS-Transistors bilden, wobei der Kathodenbereich (22) an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) durch N-leitende Diffusionsbereiche ausgebildet ist, deren Störstellendichte und Diffusionstiefe gleich denjenigen der N-Diffusionsbereiche sind, die den Source-Bereich (12) und den Drain-Bereich (13) des NMOS-Transistors bilden, wobei der Kathodenbereich (22) dem Anodenbereich (21) teilweise überlagert ist; einen Durchbrenn-Anoden-Anschluß (PA), der an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet und elektrisch mit dem Anodenbereich (21) der Diode verbunden ist; einen Durchbrenn-Kathoden-Anschluß (PK), der an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet und elektrisch mit dem Kathodenbereich (22) der Diode verbunden ist; wobei ein Bereich der Diode, der entweder der Anodenbereich (21, 43) oder der Kathodenbereich (22) ist, durch ein Paar von Bereichen gebildet ist, die sich über die Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) erstrecken und den jeweils anderen Bereich, der entweder der Kathodenbereich oder der Anodenbereich ist, flankiert.
Integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung, umfassend: einen PMOS-Transitor mit einem Paar bestehend aus einem Source-Bereich (4) und einem Drain-Bereich (5), die durch P-leitende Diffusionsbereiche an einer Grundfläche eines Halbleitersubstrats (1) ausgebildet sind; einen NMOS-Transistor mit einem Paar bestehend aus einem Source-Bereich (12) und einem Drain-Bereich (13), die durch N-leitende Diffusionsbereiche an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet sind; eine Durchbrenn-Diode (ZD) mit einem Anodenbereich (21) und einem Kathodenbereich (22), wobei der Anodenbereich (21) an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) durch einen P-leitenden Diffusionsbereich ausgebildet ist, dessen Störstellendichte und Diffusionstiefe gleich denjenigen der P-leitenden Diffusionsbereiche sind, die den Source-Bereich (4) und den Drain-Bereich (5) des PMOS-Transistors bilden, wobei der Kathodenbereich (22) an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) durch N-leitende Diffusionsbereiche ausgebildet ist, deren Störstellendichte und Diffusionstiefe gleich denjenigen der N-Diffusionsbereiche sind, die den Source-Bereich (12) und den Drain-Bereich (13) des NMOS-Transistors bilden, wobei der Kathodenbereich (22) dem Anodenbereich (21) teilweise überlagert ist; einen Durchbrenn-Anoden-Anschluß (PA), der an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet und elektrisch mit dem Anodenbereich (21) der Diode verbunden ist; einen Durchbrenn-Kathoden-Anschluß (PK), der an der Grundfläche des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet und elektrisch mit dem Kathodenbereich (22) der Diode verbunden ist; wobei die Diode aus einer Mehrzahl von Diodenteilen entsprechend einer Mehrzahl von Kathodenbereichsteilen (22A, 22B, 22C), die den Kathodenbereich bilden, hergestellt ist, und daß jeder der Kathodenbereichsteile (22A, 22B, 22C) an der Grundfläche angeordnet und dem gemeinsamen Anodenbereich (21) der Mehrzahl von Diodenteilen überlagert ist.