Высокоомный поликремниевый резистор



Высокоомный поликремниевый резистор
Высокоомный поликремниевый резистор
Высокоомный поликремниевый резистор
Высокоомный поликремниевый резистор
Высокоомный поликремниевый резистор
Высокоомный поликремниевый резистор
H01C7 - Нерегулируемые резисторы, имеющие один или несколько слоев или покрытий; нерегулируемые резисторы из порошкообразного токопроводящего или порошкообразного полупроводникового материала с диэлектриком или без него (состоящие из свободного, т.е.незакрепленного, порошкообразного или зернистого материала H01C 8/00; резисторы с потенциальным или поверхностным барьером, например резисторы с полевым эффектом H01L 29/00; полупроводниковые приборы, чувствительные к электромагнитному или корпускулярному излучению, например фоторезисторы H01L 31/00; приборы, в которых используется сверхпроводимость H01L 39/00; приборы, в которых используется гальваномагнитный или подобные магнитные эффекты, например резисторы, управляемые магнитным полем H01L 43/00; приборы на твердом теле для выпрямления, усиления, генерирования или переключения без потенциального или

Владельцы патента RU 2374708:

Производственное республиканское унитарное предприятие "Завод полупроводниковых приборов" (BY)

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к конструкции высокоомных поликремниевых резисторов, и может быть использовано как в качестве дискретных приборов, так и в качестве элемента при создании больших и сверхбольших интегральных схем различного назначения. Поликремниевый резистор содержит область поликремния на изолирующем ее от подложки и элементов интегральной схемы диэлектрике, высоколегированные области контактов резистора, легированный слой в теле резистора, полученный после формирования металлизации, отожженный при сравнительно низкой температуре (250°С÷850°С) и поэтому имеющий ограниченную глубину, меньшую, чем толщина поликремниевого слоя. Заявляемая конструкция позволяет получать большие поверхностные сопротивления поликремниевых резисторов с высокой точностью за счет того, что легирование тела резистора и отжиг его при сравнительно невысокой температуре проводятся после формирования металлизации, то есть легированный слой тела резистора имеет глубину, меньшую, чем толщина поликремниевого слоя. 6 ил.

 

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к конструкции высокоомных поликремниевых резисторов, и может быть использовано как в качестве дискретных приборов, так и в качестве элемента при создании больших и сверхбольших интегральных схем различного назначения.

Известна конструкция резистора [1], содержащая подложку p-типа со сформированным на ней эпитаксиальным слоем n-типа, разделенным на островки изолирующей областью p-типа, со сформированными в этих островках диффузионным резистором p-типа и областями подпитки n-типа с высокой концентрацией примеси.

Однако из-за необходимости изоляции резисторов от других элементов в интегральной схеме и по причине наличия в структуре резисторов p-n перехода эта конструкция обладает следующими недостатками:

1) резисторы занимают большую площадь;

2) в резисторах появляется большая паразитная емкость;

3) максимально достижимое поверхностное сопротивление резисторов ограничено концентрацией примеси в эпитаксиальной пленке.

Известна конструкция поликремниевого резистора [2], включающая резистивный окисленный слой поликремния определенной толщины на поверхности подложки, с оксидом кремния, разделяющим границы зерен внутри поликремниевого слоя. Данному техническому решению присущ следующий недостаток:

1) Сопротивление поликремниевого резистора сильно зависит от размера зерен, который может различаться в каждом процессе осаждения поликристаллического кремния, и от градиента температуры на подложке в окислительном процессе. В результате такая конструкция не обеспечивает точного получения высоких поверхностных сопротивлений поликремниевого слоя.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленному решению является конструкция поликремниевого резистора в составе интегральной схемы [3], имеющая поликремниевый слой, легированный примесью n-типа, полученный в одном процессе с формированием затворов NMOD транзисторов с последующим отжигом. Такому техническому решению присущи следующие недостатки:

1) Наличие последующих за формированием поликремниевого резистора высокотемпературных обработок не позволяет получать высокие поверхностные сопротивления резисторов с высокой точностью и воспроизводимостью;

2) Наличие последующих за формированием поликремниевого резистора высокотемпературных обработок может привести к проникновению легирующей поликремний примеси через диэлектрик в область кремния, что может негативно повлиять на функционирование схемы, элементом которой является данный резистор.

Заявляемое изобретение решает задачу получения больших поверхностных сопротивлений поликремниевых резисторов с высокой точностью и воспроизводимостью.

Поставленная задача решается тем, что в поликремниевом резисторе, содержащем область поликремния на изолирующем ее от подложки и элементов интегральной схемы диэлектрике и высоколегированные области контактов резистора, слаболегированный слой в теле резистора создан после формирования металлизации и отожжен при сравнительно низкой температуре (250°С÷850°С), в результате слаболегированный слой в теле резистора получается ограниченной глубины, меньшей, чем толщина поликремниевого слоя. Использования идентичного или сходного конструктивного признака не обнаружено.

Изготовление поликремниевого резистора до формирования металлизации приводит к тому, что до окончания технологического маршрута структура резистора может подвергаться воздействию высокотемпературных (850°С÷1200°С) обработок. В результате глубина легированного слоя в теле резистора приближается к толщине слоя поликремния и может сравняться с ней и даже превысить ее. Кроме того, анализ вольт-амперных характеристик поликремниевых резисторов, имеющих конструкцию прототипа и заявляемую конструкцию, показывает, что различие в поверхностном сопротивлении резисторов между разными партиями пластин в первую очередь определяется размером зерна поликристаллического кремния. Размер зерна поликристаллического кремния увеличивается с ростом температуры термических обработок, в результате чего к концу технологического маршрута сопротивление поликремния заметно снижается. Указанные причины делают трудно выполнимой задачу получения резисторов с большим поверхностным сопротивлением, с высокой точностью. В случае, когда ионное легирование тела поликремниевого резистора и его отжиг при сравнительно низкой температуре проводят после формирования металлизации, возможно использование достаточно больших легкоконтролируемых доз легирующей примеси. За счет того, что ионное легирование тела резистора и его отжиг проводят после формирования металлизации при сравнительно низкой температуре, после выполнения всех высокотемпературных операций, легирующая примесь проникает в слой поликремния лишь на ограниченную глубину (меньшую, чем толщина поликремниевого слоя). Применение достаточно больших легкоконтролируемых доз легирующей примеси при ионном легировании тела резистора и низкотемпературного отжига, позволяющих уменьшить степень влияния размера зерна поликремния на поверхностное сопротивление, и ограниченная толщина легированного слоя в поликремнии дают возможность повысить точность и воспроизводимость значения поверхностного сопротивления. Например, для получения поликремниевого резистора толщиной 0,2 мкм с поверхностным сопротивлением 200 кОм/кв доза бора или фосфора при ионном легировании составит 1Е14 и 1,1Е14 ион/см2 соответственно. Таким образом, применение достаточно больших доз при ионном легировании тела резистора и отжиг его при сравнительно низкой температуре позволяют повысить точность получения заданного номинала резистора.

Также легирование и отжиг поликремниевого слоя после формирования металлизации дают возможность быстро провести контрольный процесс и определить необходимую дозу легирования для конкретной партии пластин, имеющей конкретный размер зерна поликремния, что также позволяет получать поверхностное сопротивление поликремниевого резистора с очень высокой точностью.

На фиг.1 показана структура резистора, полученная на эпитаксиальной пленке 1, имеющая слой диэлектрика 2, который изолирует поликремниевый слой 4 от эпитаксиальной пленки; высоколегированные области 5 резистора; металлические контакты к высоколегированным областям 7; слаболегированный слой в теле резистора 8.

На фиг.2-6 приведена последовательность операций формирования поликремниевого резистора, полученного в процессе производства. На фиг.2 показана эпитаксиальная пленка 1 с нанесенными на нее слоями оксида кремния (SiO2) 2, нитрида кремния (Si3N4) 3 и поликремния 4; на фиг.3 - структура, изображенная на фиг.2, но с высоколегированными областями 5 в слое поликремния; на фиг.4 приведена структура со сформированной областью поликремния, в которой получают резистор; на фиг.5 - структура со сформированной областью поликремния, покрытая слоями титана-вольфрама (TiW) 6 и алюминия (Al) 7; на фиг.6 - структура с поликремниевым резистором со сформированными металлическими контактами к высоколегированным областям резистора, со слаболегированным слоем в теле резистора 8.

Предложенная конструкция структуры, изображенной на фиг.1, была использована для получения поликремниевого резистора с поверхностным сопротивлением (200±30) кОм/кв. На эпитаксиальной пленке p-типа выращивают тонкий окисел, на который наносят слой нитрида кремния, на который в свою очередь наносят слой поликремния толщиной 0,2 мкм (фиг.2). При помощи отдельной фотолитографии путем ионного легирования фосфором дозой D=500 мкКл/см2 с энергией Е=60 кэВ в слое поликремния формируют высоколегированные области (фиг.3). Область поликремния, в которой получают резистор, формируют соответствующей фотолитографией при помощи анизотропного плазмо-химического травления слоя поликремния (фиг.4). Далее на всю структуру напыляют слой TiW толщиной 0,18 мкм и слой Al толщиной 1,1 мкм, как показано на фиг.5. После чего соответствующей фотолитографией формируют металлические контакты к высоколегированным областям поликремниевого резистора и выполняют операцию ионного легирования фосфором дозой D=17 мкКл/см2 (1,1Е14 ион/см2) и энергией Е=30 кэВ, затем выполняют операцию отжига при температуре 510°С в среде азота в течение 15 минут (фиг.6). В результате был получен поликремниевый резистор с поверхностным сопротивлением (200±30) кОм/кв с ограниченной (<0,2 мкм) толщиной легированного слоя в поликремнии.

Таким образом, заявляемая конструкция поликремниевого резистора позволяет получать резисторы с высоким поверхностным сопротивлением, значение которого можно регулировать с большой точностью, что в конечном итоге позволяет повысить процент выхода годных резисторов в дискретном исполнении с высоким сопротивлением, а также процент выхода годных микросхем, элементом которых может являться резистор с заявляемой конструкцией, более чем на 50%.

Предложенная конструкция поликремниевого резистора позволяет получать поликремниевые резисторы с большим поверхностным сопротивлением, с высокой точностью и, как следствие, обеспечивать получение высокоомных резисторов в дискретном исполнении и обеспечивать требуемую работу интегральной схемы, элементом которой может являться данный резистор.

Источники информации

1. Патент США №5661332, МКИ H01L 29/00. Опубликован 26.08.1997.

2. Патент США №5235312, МКИ H01C 1/012. Опубликован 26.08.1997.

3. Патент США №4110776, МКИ H01L 29/78. Опубликован 29.08.1978.

Высокоомный поликремниевый резистор, содержащий область поликремния на диэлектрике, изолирующем ее от подложки и элементов интегральной схемы, высоколегированные области контактов резистора, легированный слой в теле резистора, отличающийся тем, что легированный слой в теле резистора имеет ограниченную глубину, меньшую, чем толщина поликремниевого слоя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и касается ограничителя перенапряжений, который содержит, по меньшей мере, один варисторный блок (1), один концевой соединительный элемент (3), один усиливающий элемент (9), который прочно закрепляет варисторный блок (1) на концевом соединительном элементе (3) благодаря силе натяжения, и, по меньшей мере, один фиксирующий элемент (27), который прочно закрепляет усиливающий элемент (9) на концевом соединительном элементе (3) благодаря силе натяжения, причем фиксирующий элемент (27) содержит, по меньшей мере, один край (29), который врезается в усиливающий элемент (9).

Изобретение относится к разрядникам для защиты от перенапряжений. .
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении тонкопленочных резисторов с прецизионными характеристиками. .
Изобретение относится к области электротехники, в частности к материалу и изготовлению из него тонкопленочных резисторов с прецизионными характеристиками. .
Изобретение относится к области электротехники, в частности к композиционному резистивному материалу, который может быть использован при изготовлении нагревательных элементов для местного обогрева в технических и бытовых условиях.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано для изготовления электропроводящих покрытий резистивных нагревательных элементов.
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при изготовлении тонкопленочных резисторов с прецизионными характеристиками. .
Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано при изготовлении низкоомных тонкопленочных резисторов с прецизионными характеристиками.

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении тонкопленочных микросборок, а более конкретно для проектирования и изготовления тонкопленочных резисторов на диэлектрических подложках.

Изобретение относится к электротехнике, к резисторам и может быть использовано для регулирования частоты вращения электродвигателя вентилятора в кондиционерах воздуха.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к полосковой техники СВЧ и технологии ее изготовления, которые могут быть использованы в радиоэлектронной промышленности, приборостроении и вычислительной технике.

Изобретение относится к электро- и радиотехнике и может быть использовано в автомобилестроении для производства проволочных резисторов. .

Изобретение относится к преобразовательной технике. .

Изобретение относится к области электротехники и предназначена для применения в электрических сетях напряжением 3 - 35 кВ с изолированной нейтралью. .

Изобретение относится к электрическим приборам и предназначено для проведения формировочного разряда аккумуляторной батареи. .

Резистор // 2158033
Изобретение относится к радиоэлектронике, конкретно к полупроводниковым устройствам. .

Изобретение относится к разряднику для защиты от перенапряжения. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке источников электропитания, в которых требуется принудительное охлаждение мощных полупроводниковых приборов с помощью конвекции воздуха.

Изобретение относится к способу наложения электроизоляционной оболочки на варисторный блок для разрядника защиты от перенапряжений

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к конструкции высокоомных поликремниевых резисторов, и может быть использовано как в качестве дискретных приборов, так и в качестве элемента при создании больших и сверхбольших интегральных схем различного назначения

Наверх