Поликремниевый резистор и способ его изготовления

 

1; Поликремниевый резистор, подстраиваемый током, выполненный на изолирующей подложке и содержащий контактные участки поликремния с вертикальным градиентом распределения примеси, отличающийся тем, что, с целью повышения сопротивления на едини 4у длины, упрощения. подстройки сопротивления и уменьшения температурного крэффицшита сопротивления, он содержит между контактнь ми участками участок нелегированного гюликремния и примыкающие к нему легированные участки поликремния с горизонтальным градиентом распределения примеси. 2. Способ изготовления поликремниевых резисторов для интегральных схем. Изобретение относится к электронной гехнике, к конструкциям и способам изготовления поликремниевых резисторов, допускающих возможность прецизионной токовой подстройки сопротивления, и может быть использовано в технологии изготовления аналоговых ИС с регулируемыми характеристиками. Целью изобретения является повышение сопротивления на единицу длины, упрощение подстройки сопротивления. включающий создание на изолирующей подложке слоя поликремния, его фотогравировку и легирование, создание электродов контактов, отличающийся тем, что, с целью повышения сопротивления на единицу длины резистора, снижения температурного козффициента сопротивления, упрощения регулирования номинала сопротивления и повышения выхода годных резисторов , формируют на поверхности слоя поликремния слой маскирующего от диффузии вещества, проводят его фотогравировку по конфигурации резистора, травят поликремний через окна в маскирующем от диффузии слое, удаляют маскирующий от диффузии слой с контактных участков поликремния и проводят диффузию примеси в ъ/ торцевые и контактные участки поликремниевого резистора. 3.Способ по п.1.отличающийся тем, что в качестве маскирующего от диффузии слоя формируют слой двуокиси кремния . 4.Способ по П.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в качестве маскирующего от диффу4 4Х СЛ VI зии слоя наносят слой нитрида кремния. О уменьшение температурного козффициента сопротивления резисторов и повышение выхода годных поликремниевых резисторов . На фиг.1 приведен общий вид поликремниевого резистора; на фиг.2 - разрез резистора с металлизированными контактами; на фиг. 3 - поперечное сечение структуры после осаждения поликремния и маскирующего от диффузии слоя и формирования фоторезистивной маски для фото

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (l OCflATEHT СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3535684/25 (22) 07.01.83 . (46) 07.03.93. Бюл. М 9 (72) Ю.В;Агрич, М,М.Èâàíêîâñêèé и А.А.Мухин (56) Патент США N 4110776, кл. 357/59, опублик. 1978.

Патент США гв 4210996.. кл. 29/610, опублик. 1980. (54) ПОЛИКРЕМНИЕВЫЙ РЕЗИСТОР И

СПОСОБ.ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) 1; Поликремниевый резистор, подстраиваемый током, выполненный на изолирующей подложке и содержащий контактные участки поликремния с вертикальным градиентом распределения примеси, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения сопротивления на единицу длины, упрощения подстройки сопротивления и уменьшения температурного коэффициента сопротивления, он содержит между контактными участками участок нелегированного пвликремния и примыкающие к нему легированные участки, поликремния с горизонтальным градиентом . распределения примеси, 2. Способ изготовления поликремниевых резисторов для интегральных схем, Изобретение относится к электронной технике, к конструкциям и способам изготовления поликремниевых резисторов, допускающих возможность прецизионной

:токовой подстройки сопротивления, и может быть использовано в технологии изготовления аналоговых ИС с регулируемыми характеристиками.

Целью изобретения является повышение сопротивления на единицу длины, упрощение подстройки сопротивления, .. Ы 1144570 А1 (я)5 Н 01 1. 27/01, Н 01 С 17/26

Н 01 L 21/82 включающий создание на изолирующей подложке слоя поликремния, его фотогравировку и легирование, создание электродов контактов, отличающийся тем, что, с целью повышения сопротивления на едини- . цу длины резистора, снижения температурного коэффициента сопротивления, упрощения регулирования номинала сопротивления и повышения выхода. годных резисторов, формируют на поверхности слоя поликремния слой маскирующего от диффузии вещества, проводят его фотогравировку по конфигурации резистора, травят поликремний через окна в маскирующем от диффузии слое, удаляют маскирующий от диффузии слой с контактных участков поликремния и проводят диффузию примеси в торцевые и контактные участки поликремниевого резистора, 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве маскирующего от диффузии слоя формируют слой двуокиси кремния.

4. Способ по п.1, о тл и ч а ю щи йс я тем, что в качестве маскирующего от диффузии слоя наносят слой нитрида кремния. уменьшение температурного коэффициента сопротивления резисторов и повышение выхода годных поликремниевых резисторов.

На фиг.1 приведен общий вид поликремниевого резистора; на фиг.2 — разрез резистора с металлизированными контактами; на фиг. 3 — поперечное сечение структуры после осаждения поликремния и маскирующего от диффузии слоя и формирования фоторезистивной маски для фото1144570 гравиравки резистора; на Фиг.4 — сечение паликремниевого резистора после его фотогравиравки и травления маскирующего от диффузии слоя и поликремния; на фиг.5— сечение готового паликремниевого резистора после удаления маскирующего от диффузии слоя с контактных участков поликремниевого резистора и его легирования диффузией.

На изолирующей подложке 1 выполнена полоска слоя поликремния 2, включающая легированные контактные участки 3 с вертикальным радиентом распределения примеси, между которыми размещены участок нелегираванного поликремния 4 и примыкающие к нему участки поликремния 5, имеющие горизонтальный градиент распределения примеси (см.фиг.1). К контактным участкам 3 поликремниевого резистора примыкают металлизированные контакты 6 че- 20 рез окна в защитном диэлектрическом слое

7 (см.фиг,2).

Устройство содержит также слой поликремния 8, маскирующий от диффузии 9, фоторезистивную маску 10, контактные участки 11, торцевые поверхности резистора

12, легированные участки 13.

На поверхности изолирующей подложке 1 последовательно осаждают слой поликремния 8 и маскирующий от диффузии слой

9 (двуокись кремния . и формируют фоторезистивную маску 10 резистора (см.фиг,3).

Проводят травление маскирующего от диффузии слоя 9, удаляют фоторезистивную маску 10 и формируют конфигурацию резистора травлением слоя поликремния 8 через окн- в маскирующем от диффузии слое 9 (с м. фи г,4).

Далее проводят фотогравировку и удаляют маскирующий от диффузии слой 9 с поверхности контактных участков 11 паликремниевого резистора и легируют горцевые поверхности поликремниеваго резистора 12 с образованием легированных участков 13 и поверхности контактн чх участков 11 поликремния диффуэлей примеси (см.фиг.5), Увеличение сопротивления на единицу длины при сохранении необходимого для реализации токовой подстройки номинала 50 сопротивления уровень легирования более

1.10 1/см в способе изготовления поли20 3 кремниевого резистора достигается тем, что эффективное поперечное сечение резистора, определяемое глубиной диффузии 5 примеси (пропорциональной корню квадратному из времени диффузии и коэффициента диффузии примеси может быть сделана менее 0,1-0,2 мкм ври толщине слоя .. аликремния 0,2 мкм, За счет уменьшенного эффективного поперечного сечения проводящих (легированных) участков поликремниевого резистора, по сравнению с полным поперечным сечением полоски поликремния, уменьшается ток, необходимый для достижения требуемой плотности тока подстройки 1.10

А/см через резистор. Уменьшение тока

2 подстройки в соответствии с законом Ома ведет к уменьшению величины подстроечного напряжения, что существенно упрощает реализацию источника подстроечного тока, упрощает процесс подстройки и ускоряет его эа счет снижения рассеиваемой на резисторе в процессе подстройки мощности, Горизонтальный градиент распределения примеси, направленный от нелегированного (внутреннего) участка поликремния к торцевым поверхностям резистора, через которые проводилась диффузия примеси, ведет к некоторому снижению температурного коэффициента сопротивления такого резистора по сравнению с однороднолегированным. Кроме того, возможно ввести дополнительную термообработку (разгонку примеси) при температуре 900 — 1100 С после легирования резистора, что приведет к дальнейшему уменьшению температурного коэффициента сопротивления вплоть до нуля. так как температурный коэффициент сильно легированного поликремния всегда положителен и уменьшается до отрицательных значений при уменьшении уровня легирования, переходя через ноль в интеовале концентраций or 2.1.19 до 2.102о 1/см .

Дополнительно данный способ изготовления высокоомных поликремниевых резисторов с высоким уровнем легирования позволяет значительно повысить выход годных резисторов, так как эффективное сечение леглрованных участков таких резисторов практически не зависит от дефектов фотогравировки и травления поликрем :.: "„., только дефекты, обрывающие поликремний го всей его ширине. приводят к браку резис- ора.

В соответствии с заявляемой конструкцией были изготовлены поликремниевые резисторы. На покрытой слоем двуокиси кремния полупроводниковой подложке 1 размещен поликриемниевый резистор 2 шириной 20 мкм, длиной 110 мкм и толщиной слоя поликремния 0,2 мкм. Контактные участки 3 на концах резистора легированы да уровня а.10 1/см с градиентом, нао з правленным вертикально от изолирующей подложки к поверхности поликремния.

Между контактными участками расположен участок нелегированногс поликремния 4

1144570 шириной 19 мкм и длиной 80 мкм. С двух сторон к нелегированному участку поликремния примыкают легированные участки поликремния 5 шириной по 0,5 мкм с уровнем легирования 5,10 1/см, имеюго з щие горизонтальный градиент распределения примеси, направленный от нелегированного участка поликремния к торцевым поверхностям поликремния. Для удобства работы с резистором он защищен от внешних воздействий слоем 7 двуокиси кремния, а к контактным участкам поликремния выполнены алюминиевые контакты 6.

В таблице представлены характеристи- ки образцов поликремниевых резисторов, изготовленных заявляемым способом и способом, принятым за прототип.

Как видно из приведенных данных, резисторы заявляемой конструкции при равных с прототипом толщине слоя поликремния и уровне легирования примерно имеют в 5 раз меньшую площадь поперечного сечения легированной (проводящей) области и соответственно в 5 раз меньшие тока, (а следовательно, и напряжение) подстройки и — в 5 раз большее сопротивление на единицу длины резистора.

ТКС резисторов заявляемой конструкции даже без дополнительной термообработки несколько ниже при равных условиях за счет влияния более слабо легированных внутренних участков легированного поликремния.

Данным способом изготовлены поликремниевые резисторы. На термически окисленную кремниевую подложку осаждают слой поликремния толщиной 0,2 мкм пиролитическим разложением моносйлана в реакторе пониженного давления при температуре 620 С. Слой поликремния окисляют при температуре 950 С во влажном кислороде в течение 60 мин. Далее проводят фотогравировку, травят окисел, удаляют фоторезистивную маску и травят поликремний. Второй фотогравировкой и травлением удаляют окисел с контактных участков поликремния и проводят легирование поликремния фосфором диффузией из РОС! при

900-950 С в течение 30 мин. При этом до5 стигается уровень легирования 2 —.3.10

1/см при глубине легированного слоя 1 э мкм.

В известных в настоящее время конструкциях поликремниевых резисторов для

10 реализации, например, резистора 100 кОм, допускающего возможность токовой подстройки сопротивления, необходим резистор с шириной 5 мкм и длиной не менее

2,5 мм что, очевидно, не просто реализовать

15 с удовлетворительным выходом годных. Для резистора же заявляемой конструкции необходима длина всего 0,5 мм, к тому же можно использовать резистор с шириной поликремния на 5 мкм, а например, 20 мкм, 20 так как эффективное сечение легированной (проводящей) части резистора не зависит от ширины поликремния. Естественно, что поликремниевый резистор с шириной 20 мкм будет менее уязвим для дефектов, вводимых

25 в основном операциями фотогравировки и травления, поскольку практически любые дефекты внутри нелегированной центральной части поликремния или на краю резистора (за искл ючением дефектов, 30 обрывающих резистор по всей ширине) могут лишь незначительно изменить сопротивление такого резистора, не приводят к обрыву, Таким образом, конструкция поликрем35 ниевых резисторов и способ их изготовления позволяет получить высокоомные (до 100 кОм) резисторы, допускающие возможность точной подстройки величины сопротивления пропусканием импульсов тока с плотностью

40 выше 1,10 А/см при напряжениях 200-250

6 2

В. При этом можно обеспечить пониженные

ТКС (1-3.10 1/0С) резисторов.

Использование указанных высокоомных резисторов позволит обеспечить под45 стройку напряжения смещения нуля и коэффициента усиления операционных усилителей и компараторов напряжения, Quz. /

1144570 Риг.,5

Составитель В.Долгополов

Техред М. Моргентал Корректор О.Густи

Редактор О.Кузнецова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1955 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва; Ж-35, Раушская наб., 4/5