DE1812790A1 - Verfahren zum Herstellen eines niederohmigen Widerstandes oder einer elektrischen Verbindung in einer monolithischen Festkoerperschaltung - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines niederohmigen Widerstandes oder einer elektrischen Verbindung in einer monolithischen FestkoerperschaltungInfo
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Description
Verfahren zum Herstellen eines niederohmigen Widerstandes oder einer elektrischen
Verbindung in einer monolithischen Festkörperschaltung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Widerstandes oder
einer niederohmigen elektrischen Verbindung in einer monolithischen Festkörperschaltung, in deren Halbleiterkörper der Widerstand oder die elektrische
Verbindung durch das Planardiffusionsverfahren als Widerstandszone vom entgegengesetzten Laitfähipkeitstyp wie das angrenzende Halbleitermaterial eindiffundiert und an den Enden mit je einer flächenformigen Kontaktelektrode
versehen wird. Ein derartiges Verfahren war bereits aus der USA-Patentschrift 3 258 606 bekannt.
Bei der herkömmlichen Technologie zum Herstellen von monolithischen Festkörperschaltungen verwendet man Widerstandszonen vom p-Leitfähigkeitstyp,
die in η-leitende "Inseln" eingebettet sind und bei richtiger Polung (Widerstand negativ zur η-leitenden Insel) von den anderen Kalbleiterelementen der
monolithischen Festkörperschaltung gleiehstrommäßig durch die Raumladungszone der pn-Obergangsfläche zwischen der Widerstandtzone und dem angrenzenden
Halbleitermaterial der "Insel" isoliert sind. Wegen des hohen Schichtwiderstandes der p-Planardiffusion zur Herstellung der Widerstandszone sind die
Widerstandswerte nach unten auf ca. 50 0hm begrenzt. Kleinere Widerstandswerte könnte man zwar mit einer Donatorendiffusion, welche für di· Herstellung der Emitterzonen der Planartransistorelemente dar Festkörperschaltung
.erforderlich ist, einstellen. Die Anwendung einer Donatorendiffusion zur Her-
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stellung einer Widerstandszone hat aber den Kachteil, daß die Widerstandszone keinen gleichstrommäßig elektrisch trennenden pn-Obergang gegen eine
η-leitende "Insel" aufweist, so daß eine eigene η-leitende "Insel" erforderlich ist, was mit erhöhtem Platzbedarf verbunden ist. Bekanntlich
weisen diese "Inseln" gegen den Halbleiterkörper je eine pn-Obergangsfläche
auf, die bei entsprechender Polung das in der "Insel" befindliche Halbleiterelement gleichstrommäßig gegen die übrigen Halbleiterelemente der
Festkörperschaltung isoliert. Im allgemeinen werden diese "Inseln" dadurch hergestellt, daß ringförmige Zonen vom Leitfähigkeitstyp eines Halbleitergrundkörpers durch eine auf diesem befindliche Epitaxschicht zum
Grundkörper entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps diffundiert werden. In diesem Zusammenhang wird auf den Aufsatz "Die Planartechnik bei Transistoren
und integrierten Schaltungen" in der Zeitschrift "Scientia Electrica" Bd. X
(1964) Fase. X, Seiten 97 bis 122 verwiesen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung besteht hauptsächlich
darin, den bei vorgegebener Geometrie einer monolithischen Festkörperschaltung erreichbaren Widerstandswert einer p-leitenden Widerstandszone
auf einen Minimalwert bei minimalem Platzbedarf zu bringen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in die Widerstandszone eine weitere
Zone vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp eingesetzt wird, und daß der
pn-Obergang zwischen den beiden Zonen an den Enden der Widerstandszone
durch die flächenförmigen Kontaktelektroden elektrisch kurzgeschlossen wird.
die Fig. 1 als Ausschnitt einer Festkörperschaltung eine mit zwei Xontaktelektroden versehene Widerstandszone nach dem bekannten Stand
der Technik zeigt,
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die Fig. 2 als Querschnitt einer Festkörperschaltung einen durch das
Verfahren der Erfindung hergestellten Widerstand oder eine Verbindung rait einer besonders vorteilhaften Anwendung bei
der Herstellung von sich kreuzenden Zuleitungen veranschaulicht
und
die Fig. 3 als Ausschnitt die Fig. 2 in Aufsicht zeigt.
Bekanntlich wird die Widerstandszone 1 gemäß der Fig. 1 üblicherweise
nach dem bekannten Planarverfahren in einen η-leitenden Halbleiterkörper
bzw. in eine η-leitende "Insel" diffundiert und an den Enden mit je einer
flächenförmigen Kontaktelektrode 3 und * versehen, an denen Zuleitungsdrähte
5 und 6 angebracht werden. Eei einen Alisführungsbeispiel der Erfindung wird gemäß der Fig. 2 in die Widerstandszone 1 eine weitere Zone 2 vom entgegengesetzten
Leitfähigkeitstyp wie die Hiderstandszone 1 eingesetzt. Der pn-Obergang
10 zwischen der Widerstandszone 1 und der weiteren Zone 2 wird nach dem Verfahrender Erfindung an den Enden der Widerstandszone 1 von
den flächenförraipen Kontaktelektroden 7 und 8 überbrückt, welche in Fora
von Leitbahnen auf eine Isolierschicht 13 aufgebracht sind, wozu im allgemeinen die bei dem Planar-Diffusionsverfahren verwendete Maske aus
Siliciunoxyd dient.
Bei einem bevorzugten Ausführunrsbeispiel wurde in einen η-leitenden Siliciirr.-Halbleiterkörper
12- durch eine Planardiffusion mit Phosphor in die Widerstandszone
1 die weitere Zone 2 gleichzeitig cit der Diffusion der n-leitenden
Emitterzonen von weiteren Transistcreler.enten der Festkörperschaltung eingesetzt.
Da die Löslichkeit von p-dotierenden; Bor, welches zur Diffusion der Widerstandszone
1 verwendet wurde, in Silicium wesentlich geringer ist als die
von Phosphor, ist der Widerstand der weiteren Zone 2 zwischen den Kontaktelektroden
7 und 8 wesentlich geringer als die der Widerstandszone 1. Durch
Kurzschließen des pn-Cbergangs 10 zwischen den beiden Zonen ergibt sich folglich
eine wesentliche Erniedrigung des Widerstandes zwischen den Kontaktelektrode:!
7 und 8. Auf diese Weise war es beispielsweise r.öglich, die Wider-
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standswerte zwischen den Kontakt elektroden 7 und 8 von etwa 50 Ohm auf etwa
1 Ohm zu erniedrigen.
An Hand der Fig. 2 ist zusätzlich eine besonders vorteilhafte Weiterbildung
des Verfahrens nach der Erfindung zu entnehmen. Bei der Herstellung von Verbindungen
zwischen Halbleiterelementen von monolithischen Festkörperschaltungen
tritt nämlich häufig das Problem auf, zwei sich kreuzende leitbahnförmige Zuleitungen gegeneinander zu isolieren. Ein Verfahren zum Herstellen einer
derartigen Kreuzung wird beispielsweise in der franz. Patentschrift 1 337 | an Hand deren Fig. 13 erläutert. Entsprechend der bekannten Struktur nach
der franz. Patentschrift ist gemäß der Fig. 2 zwischen den kontaktierten
Enden der Widerstandszone 1 und der zusätzlichen Zone 2 eine die beiden Zonen querende Leitbahn 9 auf der Isolierschicht 13 aufgebracht. Die Fig. 3 zeigt
in Aufsicht die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Kreuzung von
elektrischen Verbindungen. Durch die Parallelschaltung der Widerstandszone 1 und der zusätzlichen Zone 2 durch die den pn-übergang 10 zwischen den beiden
Zonen kurzschließenden Kontakt elektroden 7 und 8 in Form von Leitbahnen
nach der Erfindung ist eine besonders niederohmige elektrische Verbindung
zwischen den beiden Leitbahnen bzw. Kontaktelektroden 7 und 8 möglich.
Für die Herstellung der Kontaktelektroden 7 und 8 sind alle Verfahren und
Materialien anwendbar, welche einen Kurzschluß des pn-Cbergangs 10 zwischen
f der Widerstandszone 1 und der weiteren Zone 2 gewährleisten.
Es ist besonders vorteilhaft, die Widerstandszone 1 gleichzeitig mit der
Basiszone und die weitere Zone 2 gleichzeitig mit der Emitterzone eines
Planartransistorelements der Festkörperschaltung, in der ein Widerstand
oder eine elektrische Verbindung nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt wird, zu diffundieren. Durch das Verfahren der Erfindung ist die
Herstellung von monolithischen Festkörperschaltungen mit besonders geringem Bedarf an Halbleiteroberfläche möglich. Obwohl ein Vorteil hauptsächlich
bei p-leitenden Widerstandszonen gegeben ist, ist das Verfahren
nach der Erfindung aus technologischen Gründen auch bei der Herstellung von n-leitenden Widerstandszonen im Bedarfsfalle anwendbar.
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Claims (3)
1. Verfahren zum Herstellen eines Widerstandes oder einer niederohmigen
elektrischen Verbindung in einer monolithischen Festkörperschaltung, in deren Halbleiterkörper der Widerstand oder die elektrische Verbindung
durch das Planardiffusionsverfahren als Widerstandszone vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp wie das angrenzende Halbleitermaterial
eindiffundiert und an den Enden mit je einer flächenförmigen Kontaktelektrode versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die
Widerstandszone (1) eine weitere Zone (2) vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp eingesetzt wird und daß der pn-übergang (10) zwischen
den beiden Zonen (1, 2) an den Enden der Widerstandszone (6) durch die flächenförmigen Kontaktelektroden (7, 8) elektrisch kurzgeschlossen
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandszone
(1) in einen η-leitenden Silicium-Körper (12) durch Planardiffusion eingesetzt wird, und daß der pn-übergang (10) durch flächenförmige Kontaktelektroden
(T, 8) aus Aluminium kurzgeschlossen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
den kontaktierten Enden der Widerstandszone (l).und der weiteren Zone (2)
eine die beiden Zonen querende Leitbahh (9) auf eine Isolierschicht (13)
aufgebracht wird.
.4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandszone (1) gleichzeitig mit der Basiszone und die weitere Zone (2)
gleichzeitig mit der Emitterzone eines Planartransistorelements der Festkörperschaltung
diffundiert wird.
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