DE1515884C3 - Verfahren zum Abgleich des Wider standswertes eines in monolithischer Technik hergestellten Widerstandes - Google Patents

Verfahren zum Abgleich des Wider standswertes eines in monolithischer Technik hergestellten Widerstandes

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Description

1. Verfahren zum Abgleich des Widerstands- 5
wertes eines in monolithischer Technik "hergestellten Widerstandes, gekennzeichnet
durch die folgenden Verfahrensschritte:
a) daß zunächst eine passivierende Schicht (30) 10
aus Glas oder Siliziumdioxid auf die obere Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum
Oberfläche des Widerstandes (11, 28, 29) und Abgleich des Widerstandswertes ein in monolithischer
darüber eine Elektrode (31) aufgebracht wird; Technik hergestellten Widerstandes.
b) daß dann der Widerstand (11, 28, 29) auf eine A Ψ sind gegenwärtig Anzeichen dafür vorhanden, oberhalb des Betriebstemperaturbereichs des 1^ daß monolithische integrierte Schaltungen allgemein Widerstandes (11, 28, 29) liegende Temperatur m Gebrauch kommen werden. Anstatt Dunnschichtim Bereich von 200 bis 300°C erwärmt wird; widerstände auf der Oberflache eines Halbleiterkörper
^jO Ui- ο j · α c u- u λ™\ j u zu verwenden, wie das früher bei der Anwendung
c) daß anschließend in der Schicht (30) durch integrierter Schaltungen der Fall war, verkörpert ein Anlegen einer positiven Spannung an die 20 Halbleiterkörper einer monolithischen Festkörper-Elektrode (31) ein elektrisches Feld solcher schaltung selbst einen elektrischen Widerstand, der Große erzeugt wird daß die Locher- oder dadurch chaffen wird daß eine merkliche TJmwand-Elektronendichte in dem unmittelbar an die , eines Leitfähigkeitstyps in einem Bereich des Schicht (30) angrenzenden Bereich (40 in Halbleiters in den entgegengesetzten Leitfähigkeits-Fi g. 2) des Widerstandes (II, 28, 29) und 2g t durch Diffusion erfolgt und die äußeren Enden
- damit der Widerstandswert im FaIk einer d(£ Bereiches mit geeigneten Anschlußklemmen ver-
vorhegenden p-Dotierung unter gleichzeitiger sehen werden
Messung erhöht bzw. im Falle einer vor- ' Während es bei Dünnschichtwiderständen möglich
liegenden η-Dotierung unter gleichzeitiger ist> deren Abmessungen durch Abschleifen zu ver-
Messung erniedrigt wird; 30 kIeinern und damit widerstandswerte innerhalb enger
d) daß schließlich der Widerstand (11, 28, 29) Toleranzen zu erzeugen, ist dieses Verfahren auf abgekühlt wird und der Einfluß des elektrischen Widerstände einer in monolithischer Technik herge-Feldes durch Abschalten der Spannung vor stellten Schaltung nicht anwendbar. Ein Verfahren Beginn der Abkühlperiode (Zeitpunkt /4 in. zum Abgleich derartiger Widerstände ist aus der F i g. 3 und 4), zu Beginn der Abkühlperiode 35 USA.-Patentschrift 3 138 743 bekannt. Danach erfolgt (Zeitpunkt t5 in Fi g. 3 und 4) oder bei . der Abgleich durch Entfernen der obersten Schicht Beendigung der Abkühlperiode (Zeitpunkt te des den Widerstand bildenden Halbleitermaterials in in F i g. 3 und 4) beseitigt wird. ejnem schwachen Ätzvorgang.
Dieses Verfahren ist jedoch dann nicht durchführbar,
2. Verfahren zum Abgleich des Widerstands- 40 wenn der Halbleiterwiderstand mit einer passiwertes eines in monolithischer Technik herge- vierenden Schutzschicht versehen ist.
stellten Widerstandes, gekennzeichnet durch die Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
folgenden Verfahrensschritte: ein Verfahren zum Abgleich des Widerstandswertes
eines in monolithischer Technik hergestellten Wider-
a) daß zunächst eine passivierende Schicht (30) 45 Standes anzugeben, der mit einer passivierenden Schicht aus Glas auf die obere Oberfläche des Wider- versehen ist.
Standes (11, 28, 29) und darüber eine Elek- Es ist zwar bereits ein Verfahren zum Abgleich von
trode (31) aufgebracht wird; Schichtwiderständen bekannt, die mit einer Schutz-
b) daß dann der Widerstand (11, 28, 29) auf eine schicht versehen sind (deutsche Patentschrift 674 707), oberhalb des Betriebstemperaturbereichs des 50 das sich jedoch nicht für in monolythischer Technik Widerstandes (11, 28, 29) liegende Temperatur hergestellte Widerstände eignet. Ebenfalls bekannt ist im Bereich von 200 bis 300°C erwärmt wird; ein Verfahren, bei Trockengleichrichtern durch An-
c) daß anschließend in der Schicht (30) durch wendung von hohen Spannungen bei erhöhter Tempe-Anlegen einer negativen Spannung an die ratur die halbleitende Substanz in der Umgebung der Elektrode (31) ein elektrisches Feld solcher 55 behandelten Stellen hinsichtlich des Leitungscharak-Größe erzeugt wird, daß die Löcher- oder ters zu. ändern (deutsche Patentschrift 968 911).
Elektronendichte in dem unmittelbar an die Die genannte Aufgabe wird durch ein Verfahren Schicht (30) angrenzenden Bereich (40 in gelöst, das durch die Kombination folgender Ver-F i g. 2) des Widerstandes (11, 28, 29) und fahrensschritte gekennzeichnet ist:
damit der Widerstandswert im Falle einer 60
vorliegenden η-Dotierung unter gleichzeitiger a) daß zunächst eine passivierende Schicht aus Glas Messung erhöht bzw. im Falle einer vorliegen- oder Siliziumdioxid auf die obere Oberfläche des den p-Dotierung unter gleichzeitiger Messung Widerstandes und darüber eine Elektrode .auferniedrigt wird; gebracht wird;
d) daß schließlich der Widerstand (11, 28, 29) 65 b) daß dann der Widerstand auf eine oberhalb des abgekühlt wird und dann der Einfluß des Betriebstemperaturbereichs des . Widerstandes elektrischen Feldes durch Abschalten der liegende Temperatur im Bereich von 200 bis Spannung vor Beginn der Abkühlperiode 300°C erwärmt wird;
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c) daß anschließend in der Schicht durch Anlegen wie z. B. Blei-Tonerde-Borsilikat-Glas oder ein Zinkeiner positiven Spannung an die Elektrode ein Tonerde-Borsilikat-Glas. Eine Sorte der ersten Art, elektrisches Feld solcher Größe erzeugt wird, die auf 25O0C erhitzt werden kann, ist eine, die die daß die Löcher- oder Elektronendichte in dem folgende Zusammensetzung an Oxiden aufweist:
unmittelbar an die Schicht angrenzenden Bereich 5 G ' ht t des Widerstandes und damit der Widerstandswert Bleioxid W'C Sfi 8
im Falle einer vorliegenden p-Dotierung unter Aluminiumoxid 3*9
gleichzeitiger Messung erhöht bzw. im Falle Bortrioxid in'?
einer vorliegenden η-Dotierung unter gleich- Siliziumdioxid'::::::::::::::: 2s'ö
zeitiger Messung erniedrigt wird; io " '
d) daß schließlich der Widerstand abgekühlt wird Ein Zink-Tonerde-Borsilikat-Glas, das auf eine und der Einfluß des elektrischen Feldes durch Temperatur von etwa 3000C erhitzt werden kann, Abschalten der Spannung vor Beginn der Ab- enthält 4,5 Gewichtsprozent Aluminiumoxid, 26,5 Gekühlperiode, zu Beginn der Abkühlperiode oder wichtsprozent Bortrioxid, 10,1 Gewichtsprozent SiIibei Beendigung der Abkühlperiode beseitigt wird. 15 ziumdioxid und 58,9 Gewichtsprozent Zinkoxid. Die
passivierende Schicht 30 kann eine Dicke von etwa
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann einem halben μΐη besitzen, wenn sie aus Siliziumdioxid
bei der Verwendung von Glas als passivierende Schicht besteht und eine Dicke von etwa 2 μηι, wenn sie aus
durch Anlegen einer negativen Spannung an die Glas besteht.
Elektrode im Verfahrensschritt c) ein elektrisches 20 Wenn Siliziumdioxid die passivierende Schicht 30 Feld solcher Größe erzeugt werden, daß die Löcher- bildet, kann sie in bekannter Weise durch thermische oder Elektronendichte in dem unmittelbar an die Oxydation von Silizium in einer sauerstoffreichen Schicht angrenzenden Bereich des Widerstandes und Atmosphäre, wie z. B. in einer dampf- oder wasserdamit der Widerstandswert im Falle einer vorliegen- dampfhaltigen Atmosphäre, gebildet werden. Eine den η-Dotierung unter gleichzeitiger Messung erhöht 25 andere Möglichkeit zur Bildung der Siliziumdioxidbzw, im Falle einer vorliegenden p-Dotierung unter schicht besteht in der bekannten thermischen Zergleichzeitiger Messung erniedrigt wird. , setzung einer Siloxan-Verbindung, wie z. B. Tetra-Nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung mit äthyloxisilan. Wenn Glas als passivierende Schicht 30 den Zeichnungen näher erläutert, von denen zeigt verwendet wird, wird es vorzugsweise durch Ablagern F i g. 1 einen vergrößerten Querschnitt eines Halb« 30 und Aufschmelzen aufgebracht. Eine Glasschicht leiterwiderstandes, besitzt einige Vorteile gegenüber einer Siliziumdioxid-F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Vor- Schicht, die darin bestehen, daß die erstere ein Abrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß gleichen des Widerstandswertes des durch Diffusion der Erfindung, erzeugten Halbleiterwiderstandes 11 in der Weise F i g. 3 eine graphische Darstellung zur Erklärung 35 ermöglicht, daß seine Leitfähigkeit wahlweise verder Wirkungsweise einer besonderen Form des er- größert oder verringert werden kann, wogegen bei findungsgemäßen Verfahrens und der Verwendung einer Siliziumdioxidschicht ein Ab-F i g. 4 eine andere graphische Darstellung zur gleichen des Halbleiterwiderstandes nur in einer Erklärung einer Variante des erfindungsgemäßen Richtung erfolgen kann. Eine flächenartige Metall-Verfahrens. 40 elektrode 31 wird auf fast der gesamten oberen Fläche In F i g. 1 ist ein Halbleiterwiderstand 11 dargestellt, der passivierenden Schicht 30 angebracht, deren dessen elektrischer Widerstandswert gemäß dem Ver- Zweck später erklärt wird.
fahren der Erfindung abgeändert werden soll. Mit der Der Widerstandswert des Halbleiterwiderstandes 11 Bezugszahl 12 ist ein geeignetes Halbleitersubstrat, kann mit einer Anordnung, wie sie in F i g. 2 darz. B. p-leitendes Silizium, bezeichnet. In dem Substrat 45 gestellt ist, geändert werden. Die monolithische Festist in bekannter Weise ein η-leitender Bereich 13 durch körperschaltung wird in einen Ofen 32 gebracht, in Diffusion erzeugt worden. Dieser Bereich 13 dient der dem eine erhöhte Temperatur im Bereich von 200 bis Isolation. In dem η-leitenden Bereich 13 ist ein p-leiten- 3000C erzeugt werden kann. Der Temperaturbereich der Bereich 11 durch Diffusion erzeugt worden. Der wird so gewählt, daß er keinen schädlichen Einfluß Bereich 11 stellt den vorher erwähnten Halbleiter- 50 auf andere Bestandteile der monolithischen Festwiderstand dar. Der Halbleiterwiderstand 11 ist mit körperschaltung hat. Ein Schalter 34, eine Spannungseiner passivierenden Schicht 30 eines geeigneten Iso- quelle 36, die eine bekannte, konstante Spannung liermaterials, wie z. B. Siliziumdioxid, bedeckt. Öff- liefert, und ein geeignetes Amperemeter 37 sind in nungen in der Siliziumdioxidschicht ermöglichen in Reihe geschaltet und mit den Elektroden 28 und 29 bekannter Weise, z. B. durch Aufdampfen, eine 55 des Halbleiterwiderstandes verbunden, von denen die ohmsche Verbindung von Elektroden 28 und 29 mit erstere geerdet ist. Eine Spannungsquelle 38, die den freigelegten Bereichen des Halbleiterwiderstandes. durch einen Schalter 39 eingeschaltet wird, ist mit der Der oberen Fläche des Halbleiterwiderstandes 11 auf der passivierenden Schicht 30 angebrachten benachbart und zwischen den Elektroden 28 und 29, Elektrode 31 und der Elektrode 28 verbunden, um die ohmisch mit den äußeren Enden des Halbleiter- 60 an der oberen Fläche des Halbleiterwiderstandes 11 Widerstandes 11 verbunden sind, befindet sich eine ein elektrisches Feld solcher Stärke zu erzeugen, daß passivierende Schicht 30 eines Isoliermaterials, wie wenigstens die Löcher- öder die Elektronendichte in z. B. Siliziumdioxid oder Glas. Wenn Glas als Isolier- dem Teil der Oberfläche des Halbleiterwiderstandes 11, material verwendet wird, wird vorzugsweise eine der durch die Grenzfläche zwischen dem Halbleitersolche Glassorte verwendet, die bei einer Temperatur 65 körper und der passivierenden Schicht gebildet wird, von etwa 1500C beständig ist und die auf etwas höhere verändert wird. Die Spannungsquelle 38 ist in der Temperaturen wie 200 bis 3000C erhitzt werden kann. Lage, eine Spannung von 10 bis 30VoIt zu liefern. Verschiedene Glasarten können verwendet werden, Bei einigen Anwendungen kann, abhängig von den
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Abmessungen und den verwendeten Materialien, eine liefert, bedeutet eine Abnahme des Stromes eine
Spannung von wenigen Volt ausreichen. Erhöhung des Widerstandswertes des Halbleiter-
Bevor die Wirkungsweise der Anordnung nach Widerstandes 11. Unter der beschriebenen Bedingung F i g. 2 erläutert wird, sei angenommen, daß das einer erhöhten Temperatur und einer Spannung er-Halbleitermaterial, das den Halbleiterwiderstand 11 5 gibt sich eine Verschiebung in der Eigenschaft der bildet, die Konzentration der Störstellen und die passivierenden Schicht 30, die ein allmähliches Ab-Diffusionstiefe in Verbindung mit den Abmessungen nehmen des Stromflusses durch den Halbleiterwiderso gewählt wurden, daß ein Halbleiterwiderstand mit stand 11 verursacht, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die einem Widerstandswert nahe an dem gewünschten Spannung, die von der Spannungsquelle 38 erzeugt Wert erhalten wird, der aber noch eine Änderung io wird, nicht mehr wirksam ist. Diese Änderung in der erfordert, um ihn in den vorgeschriebenen Toleranz- Eigenschaft der passivierenden Schicht 30 ist in dieser bereich zu bringen. Das ist gewöhnlich der Fall bei Schicht tatsächlich fixiert und wird von ihr beider normalen Herstellung eines solchen Halbleiter- behalten, nachdem der Halbleiterwiderstand auf seine Widerstandes. Da eine Spannungsquelle 36, die eine normale Betriebstemperatur abgekühlt wurde. Das konstante Spannung liefert, in der den Halbleiter- 15 Abkühlen wird später beschrieben. Es wird angewiderstand 11 enthaltenden Schaltung verwendet wird, nommen, daß diese Änderung der Eigenschaften der spiegelt jede Änderung des die Schaltung durch- passivierenden Schicht durch Ionenwanderung verfließenden Stromes die Änderung des Widerstands- ursacht wird, die in Gegenwart eines elektrischen wertes der Schaltung wieder, wobei der Strom umge- Feldes auftritt und in der Grenzschicht zwischen dem kehrt proportional zum Widerstand ist. Daher kann 20 Halbleiterwiderstand 11 und der passivierenden das Amperemeter 37 in Widerstandswerten geeicht Schicht 30 vor sich geht. Glas und Siliziumdioxid werden. Es sei nun angenommen, daß der Schalter 34 sind Materialien, in denen der oben beschriebene ,' geschlossen und der Schalter 39 geöffnet ist. Effekt auftritt.
Es wird jetzt auf F i g. 3 Bezug genommen und an- Falls es erwünscht ist, kann die von der Spannungsgenommen, daß im Zeitintervall t0 bis tx die mono-' 25 quelle 38 gelieferte Spannung zur Zeit /4 entfernt lithische Schaltung, die den Halbleiterwiderstand 11 werden, in welchem Fall der Strom geringfügig auf enthält, sich auf der Betriebstemperatur des Wider- ■ den Wert z4 während des Zeitintervalls r4 bis i5 anstandes befindet und daß ein erster vorherbestimmter wachsen kann, wenn sich der Halbleiterwiderstand 11 Stromwert/2 auf Grund der angelegten konstanten noch auf einer erhöhten Temperatur von etwa 2000C Spannung der Spannungsquelle 36 den Halbleiter- 30 befindet. Es wird gegenwärtig als vorteilhaft angewiderstand 11 durchfließt. Im Ofen 32 zum Zeit- sehen, die Spannung auch während des Zeitintervalls i4 punkt tx zusätzlich erzeugte Wärme verursacht einen bis ?5 und ebenso auch während der nachfolgenden typischen Anstieg des Stromes während des Zeit- Periode /5 bis te eingeschaltet zu lassen. Während des Intervalls tx bis t2 bis auf den Wert /e, der während des Zeitintervalls ts bis /e läßt man die Temperatur des Zeitintervalls t2 bis t3 ziemlich konstant bleibt. Wäh- 35 Ofens 32 sich bis auf einen Wert im Betriebstemperend des letztgenannten Zeitintervalls und des nach- raturbereich des Halbleiterwiderstandes 11 der monofolgenden Intervalls ta bis t5 wird der Halbleiter- lithischen, integrierten Schaltung 10 abkühlen. Der widerstand in dem Ofen 32 auf einer geeigneten Strom durch den Halbleiterwiderstand 11 nimmt Temperatur wie etwa 2000C gehalten, die beträchtlich während dieses Zeitintervalls auf den gewünschten höher ist als die Betriebstemperatur der monolithi- 40 Stromwert Z1 ab, der von dem ersten vorherbestimmten sehen Schaltung. Zum Zeitpunkt t3 wird der Schalter Stromwert i2 verschieden ist, und bleibt danach auf 39 geschlossen, um eine positive Spannung an die dem gewünschten Stromwert, solange der Halbleiter-Elektrode 31, die sich auf der passivierenden Schicht 30 widerstand 11 auf seiner Betriebstemperatur gehalten über dem p-leitenden Halbleiterwiderstand 11 be- wird, was während der Periode t6 bis ίΊ der Fall ist. (4 findet, anzulegen. Diese Spannung erzeugt in der 45 Aus der vorausgehenden Erklärung ist ersichtlich, passivierenden Schicht 30 ein elektrisches Feld mit daß die Temperatur- und Spannungsbehandlung sich einer Stärke, die zumindest eine und gewöhnlich beide, so auswirkt, daß der Wert des Stromes durch den nämlich die Löcher- und die Elektronendichte, in Halbleiterwiderstand 11 Von einem vorherbestimmten dem Teil der Oberfläche des Halbleiterwiderstandes 11 ersten Wert z2 auf einen zweiten, gewünschten Wert Z1 ändert, der der Grenzschicht zwischen dem Halbleiter- 50 geändert wird. Da dieser erwünschte Wert auch körper und der passivierenden Schicht 30 benachbart charakteristisch für den Widerstandswert des Halbist. Darüber hinaus ändert das Feld den Wert des leiterwiderstandes 11 ist, ist das vorher erwähnte Stromes auf einen vorherbestimmten zweiten Wert, Verfahren der Temperatur-Spannungsbehandlung sehr der nachfolgend erwähnt wird. Die Art, in der dies nützlich, um den Widerstandswert eines durch erreicht wird, ist verwickelt und nicht vollständig 55 Diffusion erzeugten Halbleiterwiderstandes ohne geklärt. Es wird angenommen, daß die positive Vor- Durchführung irgendwelcher mechanischer Maßspannung den Teil der Oberfläche des p-leitenden nahmen, wie beispielsweise Abschleifen, auf den er-Bereiches an der Grenzfläche zwischen der aus SiIi- forderlichen Wert abzugleichen. Es ist offensichtlich, ziumdioxid oder Glas bestehenden passivierenden daß, um Halbleiterwiderstände, die verschiedene Schicht 30 invertiert und einen dünnen n-leitenden 60 Abmessungen besitzen, aus verschiedenen Materialien Film oder eine Haut 40 erzeugt, wie sie in F i g. 2 bestehen und unterschiedliche Störstellen-Konzendargestellt ist. Das wiederum vermindert die effektive trationen aufweisen, auf den gewünschten Wider-Dicke des p-leitenden Halbleiterwiderstandes 11 und standswert zu bringen, es erforderlich ist, die vererhöht seinen Widerstandswert. Dieser Vorgang ist schiedenen Parameter, wie die elektrischen Ströme, in F i g. 3 durch die Verringerung des Stromes wäh- 65 die Zeiten, in denen die Temperatur erhöht und die rend des Zeitintervalls t3 bis f4 dargestellt, in dem der Spannung wirksam ist, die Größe der Spannung und Strom von dem Wert /„ auf den Wert Z3 abnimmt. Da der Temperaturen zusammen mit dem Zeitraum für die Spannungsquelle 36 eine konstante Spannung die Abkühlung experimentell zu bestimmen, um die
richtigen Beziehungen festzustellen. Wenn das einmal geschehen ist, kann das Abgleichen des Widerstandswertes eines Halbleiterwiderstandes 11 leicht durch das oben erläuterte Verfahren erreicht werden. Anschließend an den oben erklärten Abgleichvorgang sollte die monolithische, integrierte Schaltung und der zugehörige, durch Diffusion erzeugte Halbleiterwiderstand nicht auf eine oberhalb ihrer Betriebstemperatur liegende Temperatur gebracht werden, damit der gewünschte Widerstandswert für den Halbleiterwiderstand 11 erhalten bleibt.
Während das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit einem p-leitenden Halbleiterwiderstand 11 erläutert wurde, kann es auch bei einem n-leitenden Halbleiterwiderstand Anwendung finden, wenn eine negative Spannung an die fiächenhafte Elektrode 31, unter der sich eine Glasschicht befindet, angelegt wird. Der Abgleich des Widerstandswertes geht in der Richtung auf Erhöhung des Widerstandswertes des Halbleiterwiderstandes 11 in der oben beschriebenen Weise vor sich. Allerdings ist die Temperaturbehandlung bei negativer angelegter Spannung unwirksam für einen η-leitenden Halbleiterwiderstand 11, wenn eine Siliziumdioxidschicht unter der Elektrode 31 angeordnet ist. Der Widerstandswert des Halbleiterwider-. Standes kann in-der entgegengesetzten Richtung abgeglichen werden durch eine Temperatur- und Spannungsbehandlung, um den Widerstandswert auf einen vorherbestimmten Wert zu vermindern. Wenn der Halbleiterwiderstand 11 aus p-leitendem Material besteht und die passivierende Schicht 30 aus Glas, wird eine negative Spannung an die Elektrode 31 angelegt, um ein elektrisches Feld in dem Halbleiterwiderstand und die gewünschte Verringerung seines Widerstandswertes hervorzurufen. Wenn beispielsweise die Temperatur des Halbleiterwiderstandes 11 etwa 200° C beträgt und zum Zeitpunkt t3 eine Spannung, wie gerade erwähnt, angelegt wird, steigt der Strom durch den Halbleiterwiderstand von dem Wert ie auf den Wert z8, den er zur Zeit f4 erreicht, an, verringert sich geringfügig auf den Wert z7, wenn die Spannung der Elektrode 29 nicht mehr zugeführt wird, und bleibt während des Zeitintervalls /4 bis t5 im wesentlichen auf diesem Wert und verringert sich während der Abkühlungsperiode tg bis i6 stark, wenn die Ofentemperatur auf die Betriebstemperatur, die zum Zeitpunkt /6 erreicht ist, vermindert wird. Diesen Wert z5 behält der Strom dann so lange bei, als die Vorrichtung auf ihrer Betriebstemperatur gehalten wird. Es ist klar, daß der gewünschte Stromwert Z5 den gewünschten Widerstandswert des p-leitenden Halbleiterwiderstandes 11, der das Ergebnis der Temperatur-Spannungsbehandlung ist, darstellt.
Die eben beschriebene Temperaturbehandlung in Verbindung mit einer negativen Spannung ist unwirksam, wenn die passivierende Schicht 30 aus Siliziumdioxid besteht und das Widerstandsmaterial ein p-leitender Halbleiter ist. Wenn jedoch das Widerstandsmaterial η-leitend ist und entweder Glas oder Siliziumdioxid die passivierende Schicht 30 bildet, ergibt das Anlegen einer positiven Spannung an die Elektrode 31 und die beschriebene Wärmebehandlung einen Abgleich des Widerstandswertes, der dem im vorhergehenden Abschnitt beschriebenen entspricht.
Die für den Abgleich eines p- bzw. n-leitenden Halbleiterwiderstandes erwähnten einzuhaltenden Bedingungen hinsichtlich des Materials der passivierenden Schicht und der Polung des elektrischen Feldes an der Elektrode 31 sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt.
g Erhöhung bzw.
Erniedrigung
des Widerstands
wertes		 Dotierung Material der
passivierenden
Schicht		 Polung
des Feldes
an der
Elektrode
31
10 Erhöhung ...
Erniedrigung
Erhöhung ...
Erniedrigung		 P
η
η
P		 Glas oder SiO2
Glas oder SiO2
Glas
Glas		 II+ +
Obgleich die Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 2 in Verbindung mit dem Fließen eines von der konstanten Spannungsquelle 36 gelieferten Gleichstromes durch den Halbleiterwiderstand 11 erklärt wurde, kann auch ein impulsförmiger Strom den Halbleiterwiderstand durchfließen, wie er erzeugt wird, wenn der Schalter 34 mittels einer bekannten Vorrichtung wiederholt geöffnet und geschlossen wird und die Anzeige des Amperemeters 37 während der Zeitintervalle, während derer der Schalter geschlossen ist, beobachtet wird. Während die Betriebsweise in Verbindung mit der Anwendung einer im wesentlichen , konstanten, erhöhten Temperatur erläutert wurde, die -oberhalb der normalen Betriebstemperatur liegt, kann auch während der Intervalle, wenn der Schalter 34 geschlossen ist, eine etwas niedrigere Temperatur angewandt werden. Es ist aus der vorhergehenden Erläuterung offensichtlich, daß der Widerstandswert verschiedener Halbleiterwiderstände individuell und gleichzeitig in der oben in Verbindung mit dem HaIbleiterwiderstand 11 beschriebenen Weise abgeglichen werden kann.
Die Anordnung nach F i g. 2 ist auch noch einer anderen Betriebsweise fähig, die für einige Anwendungen nützlich ist. Zum Beispiel kann es erwünscht sein, den Halbleiterwiderstand 11 in einer Schaltung zu benutzen, in der er einen ersten Widerstandswert für eine vorherbestimmte Zeitperiode aufweist. Später mag es erwünscht sein, diesen Widerstandswert auf einen zweiten, vorherbestimmten Wert zu verändern, den der Halbleiterwiderstand während eines zweiten Zeitintervalls aufweist. Das Verfahren der Temperaturbehandlung in Verbindung mit dem Anlegen einer Spannung gemäß der Erfindung erlaubt es den "Widerstandswert elektrisch und thermisch abzugleichen.
F i g. 4 zeigt eine Reihe von Kurven, die zur Erklärung der Art und Weise, in der der Widerstandswert des Halbleiterwiderstandes 11 selektiv verändert wird, nützlich sind. Für diese Erklärung sei angenommen, daß der Halbleiterwiderstand 11 aus p-leitendem Silizium besteht und die Isolierschicht 30 aus Glas. Die Kurve A zeigt den Verlauf der Spannung, die an die Elektrode 31 der Anordnung nach F i g. 2 angelegt wird. Die Kurve B stellt die Temperatur des Halbleiterwiderstandes dar, und die Kurve C gibt die Änderungen des Widerstandswertes des Halbleiterwiderstandes 11 wieder. Während des Zeitintervalls t0 bis t1 wird der Halbleiterwiderstand 11 auf seiner normalen Betriebstemperatur gehalten, von der angenommen wird, daß sie bei 750C liegt. Der sich dann ergebende Widerstandswert ist R2. Für das Zeitintervall t2 bis i3 ist es erwünscht, dem Halbleiterwiderstand 11 einen größeren Widerstandswert i?4 zu
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verleihen. Dies kann dadurch erfolgen, daß der Elektrode 31 eine Spannung, deren zeitlicher Verlauf durch die Kurve A dargestellt wird, während des Zeitintervalls Z1 bis t2 zugeführt wird, während gleichzeitig die Temperatur der Anordnung auf etwa 200° C erhöht wird, wie das durch die Kurve B, die während des gleichen Zeitintervalls wirksam ist, dargestellt wird. Das bedingt, daß der Widerstandswert des Halbleiterwiderstandes 11 augenblicklich auf den Wert R3 zunimmt (Kurve B), worauf er auf den Wert R5 sich erhöht und dann zum Zeitpunkt t2 schwach auf den Ruhewert i?4 abnimmt. Zum Zeitpunkt t2 nehmen die Spannung und die Temperatur auf ihre ursprünglichen Werte ab, wie das durch die Kurven A und B dargestellt ist, und der Widerstandswert bleibt auf dem Wert -R4 während eines Zeitintervalls t2 bis i3. Es sei nun angenommen, daß es erwünscht ist, den Widerstandswert des Halbleiterwiderstandes 11 auf seinen ursprünglichen Wert R2 zu vermindern. Dies kann erreicht werden durch gleichzeitiges Anlegen einer negativen Spannung, die durch die Kurve A dargestellt wird, während des Zeitintervalls i3 bis tt und durch eine Temperaturänderung, dargestellt durch die Kurve B während des gleichen Zeitintervalls. Das bedingt, daß der Widerstandswert sich augenblicklich erhöht auf den Wert R5 und dann während des Zeit-Intervalls t3 bis i4 auf den Wert 7?3, der zum Zeitpunkt ?4 erreicht wird, abnimmt, worauf er plötzlich auf den Wert R2, abnimmt. Die Temperaturbehandlung in Verbindung mit einer Spannung, die durch die Kurven A und B dargestellt wird, endet zum Zeitpunkt i4, und der Widerstand des Halbleiterwiderstandes 11 bleibt auf seinem anfänglichen Wert R1 während des Zeitintervalle f4 bis t5.
Wenn angenommen wird, daß man den Wert des Halbleiterwiderstandes auf einen Wert R1 verringern will, der kleiner ist als der Ausgangswert R2, wird das Verfahren (Kurven A und B) während des Zeitintervalls i5 bis te wiederholt, worauf der Widerstandswert auf den neuen niedrigeren Wert R1 zum Zeitpunkt /e abgeändert ist, auf dem er während des Zeitintervalls te bis t7 bleibt, vorausgesetzt, daß keine weitere Temperaturbehandlung in Verbindung mit der Anwendung einer Spannung erfolgt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. (Zeitpunkt ί4 in F i g. 3 und 4), zu Beginn der Abkühlperiode (Zeitpunkt ts in F i g. 3 und 4) oder bei Beendigung der Abkühlperiode (Zeitpunkt /„ in F i g. 3 und 4) beseitigt wird.
    Patentansprüche- Abkühlperiode (Zeitpunkt ts in F i g. 3 und 4)
    oder bei Beendigung der Abkühlperiode
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