DE2030505A1 - Semiconductor arrangement with built-in semiconductor resistor - Google Patents

Semiconductor arrangement with built-in semiconductor resistor

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DE2030505A1
DE2030505A1 DE19702030505 DE2030505A DE2030505A1 DE 2030505 A1 DE2030505 A1 DE 2030505A1 DE 19702030505 DE19702030505 DE 19702030505 DE 2030505 A DE2030505 A DE 2030505A DE 2030505 A1 DE2030505 A1 DE 2030505A1
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epitaxial layer
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semiconductor
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Benjamin Burlington Vt Agusta (V St A) HOIl
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    • H01L27/0658

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Matcfiinen Gesellschaft mbH IBM Germany Internationale Büro-Matcfiinen Gesellschaft mbH

Böblingen, 15. Juni 1970
. mö-gn
Boeblingen, June 15, 1970
. may

Anmelderin: International Business MachinesApplicant: International Business Machines

Corporation, Armonk, N. Y. 10504, -V-. St. v. A.Corporation, Armonk, N.Y. 10504, -V-. St. v. A.

Amtliches Aktenzeichen: NeuanmeldungOfficial file number: New registration

Aktenzeichen d. Anmelderin: Docket FI 968 013File number d. Applicant: Docket FI 968 013

Halbleiteranordnung mit eingebautem Halbleiterwiderstand Half leiteranor dnung with a the constructed semiconductor resistor

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Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung aus einem Substrat und einer darüber angeordneten Epitaxieschicht, innerhalb derer durch bis auf das Substrat hinabreichende Isolationszonen gegenüber dem übrigen Halbleitermaterial isolierte abgegrenzte Bereiche gebildet sind, welche die elektrischen Schaltungselemente enthalten.The invention relates to a semiconductor arrangement comprising a substrate and an epitaxial layer arranged above it, within which by means of isolation zones from the rest of the substrate that extend down to the substrate Semiconductor material isolated demarcated areas are formed, which which contain electrical circuit elements.

Bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen, wie z. B. integrierter · Schaltungen, werden die Schaltungselemente, wie Transistoren, Dioden, Widerstände, usw., in einem monolithischen Kristall aus Halbleitermaterial gebildet und so untereinander "verbunden, daß die gewünschte
elektronische Schaltung entsteht. Es ist dabei im allgemeinen notwendig, die in den Schaltungen vorkommenden Widerstände so zu isolieren, daß
In the manufacture of semiconductor devices such . B. integrated circuits, the circuit elements, such as transistors, diodes, resistors, etc., are formed in a monolithic crystal made of semiconductor material and connected to one another in such a way that the desired
electronic circuit is created. It is generally necessary to isolate the resistances occurring in the circuits so that

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sich keine unerwünschten Zusammenwirkungen mit anderen Elementen der Schaltung ergeben. Geeignete Verfahren dazu sind beispielsweise beschrieben in den USA-Patenten Nr. 3.265.905, Nr. 3.380153, Nr. 3. 387. 193 und Nr. 3.432.792. Dem Bestreben, die Widerstände zu isolieren, setzten die bestehenden Technologien jedoch stets Grenzen, die sich in Kompromissen bezüglich der Leistungsfähigkeit der Schaltung ausdrückten. Dafür waren häufig parasitäre Kapazitäten verantwortlich, die in Kauf genommen werden mußten. Die Bildung von Widerständen im Halbleitermaterial brachte im allgemeinen Duffusionsverschiebungen bei späteren Herstellungsschritten mit sich, wodurch die parasitären Kapazitäten noch vergrössert wurden. Mit Rücksicht auf diese Kapazitäten war der Entwurf von integrierten Schaltungen besonders dann behindert, wenn die Schaltungen bei hohen Geschwindigkeiten arbeiten sollten.there are no undesirable interactions with other elements of the Circuit result. Suitable methods for this are described, for example, in U.S. Patents No. 3,265,905, No. 3,380153, No. 3,387,193 and No. 3,432,792. However, the existing technologies always set limits to the effort to isolate the resistors, which result in compromises regarding the performance of the circuit. This was often due to parasitic capacitances that are accepted had to. The formation of resistances in the semiconductor material generally resulted in diffusion shifts in later manufacturing steps with it, which increased the parasitic capacitances. In view of these capacities, the design of integrated circuits has been particularly hindered when the circuits operate at high Speeds should work.

Es ist die Aufgabe dieser Erfindung eine Halbleiteranordnung mit eingebautem Widerstand anzugeben, bei der dieser Widerstand eine besonders kleine Streukapazität aufweist. Die Halbleiteraaordnung soll im übrigen verträglich sein mit den konventionellen Herstellungstechniken monolithischer Schaltungen, die außer dem Widerstand zahlreiche Elemente wie Transistoren, Dioden, usw. , enthalten können. The object of this invention is to specify a semiconductor arrangement with a built-in resistor, in which this resistor has a particularly small stray capacitance. The semiconductor arrangement should also be compatible with the conventional manufacturing techniques of monolithic circuits which, in addition to the resistor, can contain numerous elements such as transistors, diodes, etc.

Ausgehend von einer Halbleiteranordnung aus einem Substrat und einer darüber angeordneten Epitaxieschicht, innerhalb derer durch bis auf das Substrat hinabrechende Isolations Zonen gegenüber dem übrigen Halbleitermaterial isolierte abgegrenzte Bereiche gebildet sind, welche die elektrischen Schaltungselemente enthalten, besteht die Erfindung darin, daß in einem solchen isolierten Epitaxieschichtbereich ein lateraler Wider-Starting from a semiconductor arrangement comprising a substrate and a overlying epitaxial layer, within which through up to the Isolation zones which are separated from the rest of the semiconductor material and contain the electrical circuit elements are formed, the invention consists in that in such an isolated epitaxial layer area a lateral resistance

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FI 968 103 - 2 - ßAD ORIGINALFI 968 103 - 2 - ßAD ORIGINAL

stand in Form eines Diffusionsgebietes gleicher Leitfähigkeit wie die Epitaxieschicht gebildet ist.stood in the form of a diffusion area with the same conductivity as the Epitaxial layer is formed.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung, anhand der beiliegenden Zeichnungen im einzelnen dargelegt.In the following, exemplary embodiments of the invention are presented in detail with reference to the accompanying drawings.

Der in Fig. 1 gezeigte diffundierte Widerstand der vorliegenden Erfindung in einem Halbleiter umfasst ein Substrat. 1 mit einem Bettungsbereich ?. von einer ersten .Leitfähigkeit, über welchen eine epitaxiale Schicht 3 mit entgegengesetzter Leitfähigkeit gezogen ist. Durch die epilaxiale Schicht 3 sind Bereiche 3 der ersten Leitfähigkeit diffundiert, die mit dem darunterliegenden Bettungsbereich 2 derselben Leitfähigkeit sich in einem Muster verbinden, welches Isolierwände bildet, die einen Teil der cpitaxialcn Schicht 3 begrenzen und einen Bereich 5 bilden, in welchem der gewünschte Widerstand auszubilden ist. Der Widerstand besteht aus einem stark dotierten Bereich 6, der im Bereich 5 durch Diffusion gebildet wird. Er weist eine Dotierung mit Fremdatomen der gleichenThe diffused resistor of the present invention in a semiconductor shown in Fig. 1 comprises a substrate. 1 with a Bedding area?. of a first conductivity over which an epitaxial layer 3 drawn with opposite conductivity is. Areas 3 of the first conductivity are through the epilaxial layer 3 diffused, which combine with the underlying bedding area 2 of the same conductivity in a pattern which Forms insulating walls that delimit part of the cpitaxialcn layer 3 and form a region 5 in which the desired resistance is to be formed. The resistance consists of one heavily doped area 6, which is formed in area 5 by diffusion. He exhibits a doping with foreign atoms of the same

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' BAD ORIGINAL'BAD ORIGINAL

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Leitfähigkeit und einer OberfJächenkonzentration auf, die wesentlich grosser ist als die des Bereiches 5 der Epitaxialschicht 3, welche ihrerseits wieder einen Widerstandsbereich 6 mit einem wesentlich niedrigeren Widerstandswert liefert, als sie der umgebende Bereich 5 hat. Die Oberflächenkonzentration der Fremdatome des Widerstandsbereiches & liegt vorzugsweise um mindestens eine Grosse»Ordnung über der des Bereiches 5 wobei der Wider stands wert des Wider standsbereiichies 6 mindestens um eine Gröss-enordnurig unter dem des Bereiches; 5 Hegt.Conductivity and a surface concentration which is significantly greater than that of the area 5 of the epitaxial layer 3, which in turn provides a resistance area 6 with a significantly lower resistance value than the surrounding area 5 has them. The surface concentration the foreign atoms of the resistance region & are preferably at least one order of magnitude higher than that of region 5 where the resistance value of the resistance range 6 is at least an order of magnitude below that of the area; 5 cherishes.

Fig. 1 zeigt ein Substrat 1 aus Kalbleitermaterial wie Silizium t mit einem Bereich 2 einer bestimmten Leitfähigkeit, wobei der Bereich 2 im Ausführungsbeispiel P-leitend ist. Das Substrat 1 hat eine planare Oberfläche 9, auf die epitaxial eine N-leitende Schicht 3 aufgewachsen ist.Fig. 1 shows a substrate 1 made of calble conductor material such as silicon t with a region 2 of a certain conductivity, the region 2 being P-conductive in the exemplary embodiment. The substrate 1 has a planar surface 9 on which an N-conductive layer 3 is grown epitaxially.

Das Substrat weist eine monokristalline Struktur auf, die im Ausführungsbeispiel durch bekannte Kristall-Aufwachstechniken gebildet werden kann. Die Substrate können z.B. ein Silizium-Kristall sein, das beim Aufwachsen entsprechend dotiert wird, oder ein Teil desThe substrate has a monocrystalline structure, which in the exemplary embodiment can be formed by known crystal growth techniques. The substrates can e.g. be a silicon crystal, which is appropriately doped when growing up, or part of the

BAD ORIGIfslAL 009883/1486 BATH ORIGIfSlAL 009883/1486

Substrates wird nach dem Aufwachsen mit geeigneten Fremdatomen wir Bor dotiert, um den Bereich 2 mit einer Fremdatornverteilung zu definieren, die der gewünschten Verwendung entspricht. Nach " bekannten Techniken wird eine epitaxiale Schicht 3 entgegengesetzter Leitfähigkeit (z. B. N-leitend) auf die planare Oberfläche 9 des Substrates 1 so aufgezogen, dass sie den P-Bereich 2 überdeckt.Substrate becomes after growing with suitable foreign atoms boron is doped to define region 2 with an impurity distribution that corresponds to the desired use. To " known techniques is an epitaxial layer 3 opposite Conductivity (e.g. N-conductive) on the planar surface 9 of the substrate 1 drawn up in such a way that it covers the P-area 2.

In einem folgenden Herstellungsschritt wird ein Isolierbereich 4 mit P-leitenden Fremdatomen in die N-leitende Epitaxial schicht 3 in einem Muster diffundiert, welches den inselartigen Widerstandsbereich 9 festlegt, in welchem der Widerstand 6 ausgebildet werden soll. Der Isolierbereich 4 wird in den meisten Fällen durch die Epitaxialschicht 3 mit bekannten Maskierungstechniken diffundiert. Uhgeachtet der zur Ausbildung der übrigen Teile 8 der Schicht 3 verwendeten Technik ist es jedoch wesentlich, dass der Widerstandsbereich 9 durch epitaxiales Aufwachsen wie monokristalline Erweiterung des Bereiches 2 gebildet wird. Normalerweise wird die ganze Schicht 3 durch epitaxiales Aufwachsen gebildet. Darauf kann die Epitaxialschicht 3 und insbesondere der Widerstandsbereich 9 mit entsprechenden Fremdatomen, wie Phosphor und Arsen, dotiert werden, um Widerstandswerte im Bereich von 0,1 - 0,5 Ohm * cm untt eine Dicke von 3-8 um zu erreichen.In a subsequent manufacturing step, an insulating region 4 with P-conducting foreign atoms is formed in the N-conducting epitaxial layer 3 diffuses in a pattern that defines the island-like resistance area 9 specifies in which the resistor 6 is to be formed. The insulating area 4 is in most cases by the Epitaxial layer 3 diffused with known masking techniques. Regardless of the requirements for forming the remaining parts 8 of layer 3 The technique used, however, it is essential that the resistance region 9 by epitaxial growth like monocrystalline Extension of the area 2 is formed. Usually will the entire layer 3 is formed by epitaxial growth. The epitaxial layer 3 and in particular the resistance region can be placed thereon 9 are doped with corresponding foreign atoms, such as phosphorus and arsenic, to achieve resistance values in the range of 0.1-0.5 ohm * cm below a thickness of 3-8 to achieve.

Fi ,-68-.03 009883/1486 BAD originalFi, -68-.03 009883/1486 BAD original

2 ü 3 ΰ 5 O 52 ü 3 ΰ 5 O 5

In einem nachfolgenden Schritt wird mit herkömmlicher Oxydationsmaskierung der Widerstand als besonderer stark N dotierter Bereich 6 durch Diffusion geeigneter Fremdatorne, wie Phosphor und Arsen, in einer Oberflächenkonzentration ausgebildet, die höher ist als die der umgebenden Teile des Bereiches 9, welcher den Widerstands-Bereich 5 bildet. In der Praxis liegt die Konzentration der Oberflächendotierung mindestens um eine Grössenordnung über dem Wert des Bereiches 5, der unterste Wert Hegt jedoch vorzugsweise um drei Grössenordnungen höher. Umgekehrt ist der Widerstandswert des Widerstandsbereiches 6 wesentlich kleiner als der des Bereiches 5, und zwar in der Praxis um mindestens eine Grössenordnung, vorzugsweise jedoch um zwei Grössenordnungen. Um z.B. einen Widerstandsbereich zu erhalten, dessen Widerstandswert um mindestens eine Grössenordnung unter dem Wert des epitaxial gewachsenen Bereiches 5 liegt, (dotiert mit Phosphor zu einem Oberflächen-Widerstandswert von 0, 1- 0,3 Ohm · cm) kann die Konzentration der OberflächenverunreinigungIn a subsequent step, conventional oxidation masking is used the resistance as a special heavily doped N region 6 by diffusion of suitable foreign atoms, such as Phosphorus and arsenic, formed in a surface concentration that is higher than that of the surrounding parts of the area 9, which forms the resistance area 5. In practice, the concentration of the surface doping is at least around an order of magnitude above the value of range 5, but the lowest value is preferably three orders of magnitude higher. Conversely, the resistance value of the resistance area 6 is significantly smaller than that of the area 5, in practice by at least one order of magnitude, but preferably by two orders of magnitude. For example, to get a resistance range, whose resistance value is at least one order of magnitude below the value of the epitaxially grown region 5 (doped with Phosphorus to a surface resistance value of 0.1-1.3 ohm · cm) can reduce the concentration of surface contamination

20 rdee Widerstandsbereiches 6 in der Grössenordnung von 10 Atomen/ cm liegen. Um einen Widerstandsbereich 6 mit einem Widerstandswert zu erhalten, der mindestens zwei Grössenordnungen unter dem Wert des Bereiches 5 Hegt, kann der Widerstandsbereich 6 eine20 r of the resistance range 6 are in the order of magnitude of 10 atoms / cm. In order to obtain a resistance range 6 with a resistance value that is at least two orders of magnitude below the value of the range 5, the resistance range 6 can have a

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

9-68-.Q3 . ' 009883/Uee 9-68-.Q 3 . '009883 / Uee

2 O 3D 5052 O 3D 505

20 /320/3

Konzentration von Phosphor-Fremdatomen von 10 Atomen/ccm haben, wenn dazu im Bereich 5 die Widerslandswerte bei 0,1 0,3 Ohm · cm liegen.Concentration of foreign phosphorus atoms of 10 atoms / ccm if the contradicting values in area 5 are 0.1 0.3 Ohm cm.

Die in Fig. 1 gezeigte Einheil wird zum Schluss normalerweise mit einer Passivicrungsmaske 10, vorzugsweise aus Siliziumoxyd, und mil Ohmschen Kontakten 11 und 12 ausgestattet.The unit shown in Fig. 1 is normal at the end equipped with a passivation mask 10, preferably made of silicon oxide, and with ohmic contacts 11 and 12.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, wird der Widerstandsbereich 6 im Halbleitersubstrat 1 von den übrigen Teilen (z.B. den Bereichen 8) durch die Dioden isoliert, die zwischen dem Bereich 5 und den Basis- und Isolaticvnsbereichen 2 Und-4 bzw. dem Substrat 1 sowie den Bereichen 2 und 4 und den übrigen Teilen 8 der epilaxialen Schicht 3 gebildet werden.As can be seen from Fig. 1, the resistance area 6 is in the Semiconductor substrate 1 isolated from the remaining parts (e.g. areas 8) by the diodes that are placed between area 5 and the base and Isolaticvnsgebiete 2 and-4 or the substrate 1 and the Areas 2 and 4 and the remaining parts 8 of the epilaxial layer 3 are formed.

Die Grosse des Widerstandes kann aus der Analyse des Widerslandsbereiches 6 bestimmt werden, dessen Widerstandswert zwei Grössenordnungen unter dem Wert des Bereiches 5 liegt. Der Widerstandsbereich 6 hat 2 - 20 Ohm/Quadrat, der Bereich 5 dagegen 2000 Ohm/Quadrat. Gemäss Darstellung in Fig. 1 stellt der Widerstandsbereich 6 einen Widerstand R6 dar, der zu einem durch den Bereich 5 gebildeten Widerstand R5 parallel liegt.The size of the resistance can be seen from the analysis of the opposing area 6, whose resistance value is two orders of magnitude below the value of area 5. Resistance area 6 has 2 - 20 ohms / square, area 5, on the other hand, is 2000 ohms / square. As shown in Fig. 1 represents the resistance area 6 represents a resistor R6 which is parallel to a resistor R5 formed by the area 5.

Fi 9-68-103 009883/7U86 Fi 9-68-103 009883/7 U86

BAO ORIGINAL,BAO ORIGINAL,

Der Gesamtwiderstand R der parallel geschalteten Bereich 5 und 6 lässt sich leicht errechnen. Aus dem Gesagten geht hervor, dass sich ein niederwcrtiger Widerstand R.6 innerhalb von 1% des gewünschten Wertes bilden lässt, wobei dieses Verhältnis weiter verbessert wird, wenn der gewünschte Widerstandswert des Widerstjandsbcreiches 6 mehr als zwei Grössenordnungen unter dem Wert des Bereiches 5 liegt. Dazu ist der Widerstandsbereich 6 z. B. mitThe total resistance R of the areas 5 and connected in parallel 6 is easy to calculate. From what has been said it follows that a low resistance R.6 is within 1% of the desired Can form the value, this ratio being further improved when the desired resistance value of the resistance range 6 is more than two orders of magnitude below the value in area 5. For this purpose, the resistance range 6 is z. B. with

21 321 3

einer Konzentration von 10 Frerndatomen/cm (z.B. 5 Ohm/ Quadrat) und der Bereich 5 mit einer Konzentration von 10 Fremd- atomen/cm (z. B. Widerstandswerte von 0, 2 Ohm · cm) dotiert.a concentration of 10 foreign atoms / cm (for example 5 ohms / square) and area 5 with a concentration of 10 foreign atoms / cm (for example resistance values of 0.2 ohm · cm).

Die Verbindungs- und Störkapazität der fertigen Einheit wird durch die Ausbildung des Widerslandsbereiches 6 im Bereich 5 reduziert im Vergleich zu bisher üblichen Widerstandsstrukturen, in denen die diffundierten Widerstände vollständig in dem Bereich lagen, der durch den Isolierbereich 4 und den Basisbereich 2 begrenzt war. Die Kapazität wird um einen Faktor reduziert, der gleich dem Verhältnis der dotierten Fremdatome im Widerstandsbereich 6 und im Bereich 5 zueinander ist. Für eine Widerstandsstruktur ist die Kapazität bestimmt z. B. dur,ch die Seitenwand- und die Bodenkapazität der Isolations- und Substratflächen bei einem epitaxialen BettThe connection and interference capacitance of the finished unit is reduced by the formation of the opposing area 6 in area 5 compared to previously common resistance structures in which the diffused resistances were completely in the area that was delimited by the insulating area 4 and the base area 2. The capacitance is reduced by a factor which is equal to the ratio of the doped foreign atoms in the resistance region 6 and in the region 5 to one another. For a resistor structure, the capacitance is determined e.g. B. dur, ch the sidewall and the bottom capacitance of the insulation and substrate surfaces in an epitaxial bed

009883/U86 feAD GRlGiNAL009883 / U86 feAD GRlGiNAL

FI 9-68-103 οFI 9-68-103 ο

mit hohem Widerstandswert. Die Seitenwandkapazität liegt bei der vorliegenden Ausführung bei 240 pf/mm und die Bodenkapazität bei 110 pf/mm . Her-kömmliche Widerstände, die mit normaler, entgegengesetzter Dotierung ausgebildet sind, haben eine Kapazität von etwa 415 pf/mm .with high resistance value. The sidewall capacity is included of the present embodiment at 240 pf / mm and the floor capacity at 110 pf / mm. Conventional resistances with normal, opposite doping have a capacitance of about 415 pf / mm.

In den Fig. 2A - 2E sind aufeinanderfolgende Schritte bei der Herstellung eines anderen Ausführungsbeispieles dargestellt, um die Verträglichkeit mit der vorhandenen Halbleitertechnologie an einem Beispiel für die gleichzeitige Herstellung des Widerstandes mit einem Transistor in einer integrierten Schaltung zu zeigen. Fig. 2A zeigt ein P-leitendes Substrat 13 aus Halbleitermaterial, wie Silizium, mit einem Widerstandswert von 10 Ohm · cm, in • welchem zwei voneinander getrennte,stark dotierte Bereiche 15 und 16 durch herkömmliches Diffundieren gleichzeitig ausgebildet werden. Das Substrat 13 besteht normalerweise aus einem Silizium-Einkristall, das «lit Fremdatomen, beispielsweise aus Bor, entsprechend dotiert ist. Der mit N -Fremdatomen, wie Phosphor,Referring now to Figures 2A-2E, sequential steps in Manufacture of another embodiment shown to the compatibility with the existing semiconductor technology using an example of the simultaneous manufacture of the resistor to show with a transistor in an integrated circuit. 2A shows a P-conductive substrate 13 made of semiconductor material, like silicon, with a resistance value of 10 ohm · cm, in which two separate, heavily doped regions 15 and 16 can be formed simultaneously by conventional diffusion. The substrate 13 normally consists of a silicon single crystal, the «lit foreign atoms, for example from boron, is appropriately doped. The one with N foreign atoms, such as phosphorus,

'20 ,3'20, 3

auf eine Oberflächenkonzentration von 10 Fremdatomen /cm dotierte Bereich 15 ist als Kollektorbereich in der fertigen Einheit vorgesehen und ein N -Bereich 16 stellt einen Teil der Isolation dar, die für die Bildung eines Widerstandes erforderlich ist.Area 15 doped to a surface concentration of 10 foreign atoms / cm is as a collector area in the finished unit provided and an N-area 16 represents part of the isolation, which is necessary for the formation of a resistance.

• FI 9-68-103 009883/U86 BAD ORIGINAL• FI 9-68-103 009883 / U86 BAD ORIGINAL

2ÜJÜ5052ÜJÜ505

In einem folgenden Herstellungsschritt, der in Fig, ZB gezeigt ist, wird eine P-leitende Epitaxialschicht 17 mit einem.Widerstandswert von 0,2 Ohm · cm auf die Substratüäche 1·} aufgewachsen und bedeckt die beiden Bereiche 15 und 16 in einer Dicke von 3-7 um, so dass die beiden N -Bereiche 15 und 1 6 in P-leitendem Silizium gebettet sind. Während des epitaxialen Niederschlages der Schicht 17 führt das Ausdiffundieren aus den Bereichen 15 und 1 6 zu deren Ausdehnung in die epitaxiale Schicht und damit zu veränderten Dimensionen dieser Bereiche, wenn weitere Verarbeitungsschritte erforderlich sind. Die erweiterten Bereiche sind mit 15A und 1 6A in Fig. 2B dargestellt. Die gesamten Verunreinigungen in den entsprechenden Bereichen (resultierend aus den Fabrikationsschritten der Fig. 2A und 2B) bleiben dieselben. Durch die Erweiterung dieser Bereiche nehmen ihre Volumnina jedoch zu und ändern bzw. reduzieren die Konzentration der Verunreinigung. Aus der resultierenden Verminderung der Verunreinigungskonzentration ergibt sich ein Ansteigen des Wider stands wertes.In a subsequent manufacturing step, which is shown in Fig. ZB, a P-type epitaxial layer 17 with a resistance value of 0.2 ohm · cm on the substrate surface 1 ·} grown and covers the two areas 15 and 16 to a thickness of 3-7 µm, so that the two N areas 15 and 16 are 6 in P-type silicon are embedded. During the epitaxial deposition of the layer 17, the outdiffusion leads to the Areas 15 and 1 6 to expand them into the epitaxial layer and thus to change the dimensions of these areas, if further processing steps are required. The expanded areas are shown at 15A and 16A in Figure 2B. The entire Impurities in the respective areas (resulting from the fabrication steps of FIGS. 2A and 2B) remain the same. By expanding these areas, however, their volumes increase and change or reduce the concentration of the contamination. The resulting reduction in the impurity concentration results in an increase in the resistance value.

Obwohl oben beschrieben wurde, dass die Bereiche 15 und 16 gleichzeitig gebildet werden können, kann jeder der Bereiche natürlich auch in getrennten Diffusionsschritten vor dem NiederschlagAlthough it was described above that areas 15 and 16 can be formed simultaneously, each of the areas can of course also in separate diffusion steps prior to deposition

Fi 9-68-103Fi 9-68-103 009883/U86 BAD 009883 / U86 BAD

203U505 14 203U505 14

der epitaxialen Schicht 17 ausgebildet werden. Auf diese Weise · können die Bereiche 15 und 16 mit unterschiedlichen Konzentrationen der Doläerungs-Frej-ndalome gebildet werden. Bei gleichzeitiger Diffusion der Bereiche. 15 und 16 werden sie natürlich mit derselben Konzentration* an Verunreinigungen gebildet. In einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt werden gernäss der . Darstellung in Fig. 2C N -Fremdalome, wie Phosphor und Arsen, durch die cpitaxialc Schicht mit Hilfe von Oxydmaskierung diffundiert, wodurch N -Bereiche 18 und 19 mit einer Konzentration der Oberflächenverunreinigung von 10 Atomen/cm ausgebildet werden, die sich bis zu den entsprechenden darunterliegenden begrabenen N -Bereichen 15A und 1 (>A erstrecken. Der N-Bereich 18 in Verbindung mit dem darunterliegenden N -Bereich 15A stellt einen Bereich für die Bildung des Kollektors eines Transistors dar, der als Teil einer integrierten Schaltung auszubilden ist. Der N -Bereich 19 bildet in der epitaxialen Schicht 17 in Verbindung mit dem darunterliegenden N -Bereich 1 6A einen Inselbereich 20, in welchem ein Widerstand auszubilden ist.of the epitaxial layer 17 can be formed. In this way · the areas 15 and 16 can be formed with different concentrations of the Doläerungs-Frejndalome. At the same time Diffusion of the areas. 15 and 16 they are naturally formed with the same concentration * of impurities. In in a subsequent processing step, the. Representation in Fig. 2C N -fremdalome, such as phosphorus and arsenic, through the cpitaxialc layer with the help of oxide masking diffused, thereby forming N regions 18 and 19 with a surface impurity concentration of 10 atoms / cm that will extend up to the corresponding one below buried N regions 15A and 1 (> A extend. The N region 18 in connection with the underlying N-area 15A represents an area for the formation of the collector of a Transistor is to be formed as part of an integrated circuit is. The N region 19 forms in the epitaxial layer 17 in connection with the underlying N region 1 6A Island area 20 in which a resistor is to be formed.

Die N -Bereiche 18 und 19 können natürlich gleichzeitig oder getrennt in verschiedenen Verarbeitungsschritten mit jederThe N -regions 18 and 19 can of course be simultaneous or separately in different processing steps with each

009883/ U8.6009883 / U8.6

FI 9-68-103 - 11 - FI 9-68-103 - 11 -

' BAD ORIGINAL'BAD ORIGINAL

gewünschten Veränderung in der Oberflächenkonzentration der . Verunreinigungen hergestellt werden. Für die meisten prak,- .„;; tischen Anwendungen werden die beiden Bereiche gleichzeitig ι durch Diffusion von Dotierungs- Fremdatomen, wie Phosphor und Arsen, hergestellt, die beispielsweise Oberflächenkonzen- ;desired change in the surface concentration of the. Impurities are produced. For most prak, -. ";; Tical applications, the two areas are simultaneously ι by diffusion of doping foreign atoms, such as phosphorus and arsenic, produced, for example, the surface concentration;

19 319 3

tralionen von 10 Atomen/cm aufweisen.have tralions of 10 atoms / cm.

Ungeachtet des Verfahrens für die Ausbildung der übrigen Teile der Schicht 17 ist es jedoch, wie bereits gesagt, wesentlich, dass der Inselbereich 10 epitaktisch aufgewachsen wird.Regardless of the method used to form the remaining parts of the layer 17, however, as already said, it is essential that the island region 10 is epitaxially grown.

In einem anschliessenden Verfahrensschrilt wird, gemäss Darstellung in Fig. ZD, ein stark P -dotierter Bereich 22 im N -Bereich 18 durch selektive Diffusion von Akzeptor-Verunreinigungen, wie Bor, ausgebildet. Der P -Bereich 18 ist als Basisbereiches eines Transistors vorgesehen, wobei die übrigen Bereiche des N -Bereiches 18 zusammen mit der darunterliegenden N -Schicht 15A einen Kollektorbcreich 23 eines Transistors im fertigen integrierten Schaltkreis definieren.In a subsequent procedural step, according to the illustration in FIG. ZD, a heavily P -doped region 22 in the N region 18 due to selective diffusion of acceptor impurities, like boron. The P region 18 is provided as the base region of a transistor, with the rest Areas of the N region 18 together with the underlying N layer 15A form a collector region 23 of a transistor in the Define finished integrated circuit.

BAD ORIGINAL 009883/1486 BATH ORIGINAL 009883/1486

FI 9-68-103 - 12 - FI 9-68-103 - 12 -

Anschliessend an oder gleichzeitig mit der Ausbildung desSubsequent to or at the same time as the training of the

P -Basisbereiches 22 wird im P-Bereich 20 ein stark P -dotierter Bereich als Widerstand ausgebildet. Diesen P -Widerstandsbereich 24 erhält man durch wahlweise Diffusion von Akzeptor-Verunreinigungen, wie Bor, bis zu einer Oberflächenkonzentration, die z.B. P base region 22 becomes heavily P doped in P region 20 Area designed as a resistor. This P -resistive region 24 is obtained by optional diffusion of acceptor impurities, such as boron, up to a surface concentration that is e.g.

18 318 3

bei 10 Atomen/cm liegen kann. Bei gleichzeitiger Diffusion der Bereiche 22 und 24 haben beide dieselbe Oberflächenkonzentration. Gemäss Darstellung in Fig. 2D wird der P -Widerstandsbereich 24 durch einen P-Bereich 25 der übrigen Teile des Inselbereiches 20 in einem bestimmten Abstand vom Isolierbereich 19 und dem Sperrbereich 16A umgeben.can be 10 atoms / cm. With simultaneous diffusion areas 22 and 24 both have the same surface concentration. As shown in FIG. 2D, the P resistance range becomes 24 through a P-area 25 of the remaining parts of the island area 20 at a certain distance from the insulating area 19 and surround the blocking area 16A.

Gemäss Darstellung in Fig. 2E wird als nächstes eine N-Verunreinigung in den P -Basisbereich zur Ausbildung eines stark N dotierten Bereiches mit einer Oberflächenkonzentration von etwa 10 Atomen pro cm diffundiert und so der Emitter 30 des Transistors 31 in der integrierten Schaltung definiert.As shown in Fig. 2E, an N impurity is next into the P base region to form a heavily N doped region with a surface concentration of about 10 atoms per cm diffused and so did the emitter 30 of the transistor 31 defined in the integrated circuit.

Nach der Emitterdiffusion kann auf der Oberfläche der epitaktischen Schicht 17 durch ein geeignetes Verfahren, wie z.B. thermische Oxydation, ein passivierender Siliziumoxydfilm aufgetragen werden,After the emitter diffusion can be on the surface of the epitaxial Layer 17 is applied by a suitable method, such as thermal oxidation, a passivating silicon oxide film,

009883/U86009883 / U86

9-68-103 - 13 - BäD ORIGINAL9-68-103 - 13 - B äD ORIGINAL

2 ü 3 J 5 O 52 ü 3 J 5 O 5

in welchem anschliessend durch herkömmliche phötolithographische Techniken über dem Kollektor-, Basis- und Emitterbereich 23, 30 und 32 Oeffnungen gebildet sowie die gewünschten Kontakte im Widerstandsbereich 24 angebracht werden. Dann wird auf dem Oxydfilm 32 ein metallischer Film niedergeschlagen und anschliessend selektiv durch eine Photomaske zur Ausbildung der Kollektor-, Basis- und Emitteranschlüsse 33, 34 und 35 sowie der Ohmschen Kontakte 36 und 37 für den Widerstandsbereich 24 weggeätzt.in which then by conventional photolithographic Techniques formed over the collector, base and emitter area 23, 30 and 32 openings as well as the desired contacts in the Resistance area 24 are attached. Then, a metallic film is deposited on the oxide film 32 and then selectively through a photo mask to form the collector, base and emitter connections 33, 34 and 35 as well as the ohmic ones Contacts 36 and 37 for resistor area 24 are etched away.

Ein hergestelltes Ausführungsbeispiel hatte einen Bereich 25 von 5 um Dicke mit einem Oberflächen-Widerstandswert von 0,2 Ohm/cm sowie einen umgebenden P -Bereich 24 mit einer Uebergangstiefe von 2 um und einer Verunreinigungskonzentration von 10 Atomen/cm und stellte einen Widerstand von 150 Ohm/Quadrat dar.One embodiment made had an area 25 5 µm thick with a surface resistivity of 0.2 Ohm / cm and a surrounding P region 24 with a transition depth of 2 μm and an impurity concentration of 10 atoms / cm and represented a resistance of 150 ohms / square.

Im Vorgehenden wurde ein PNP-Transistor und ein P-Widerstand beschrieben. Es istaber klar, dass auch NPN-Transistoren sowie Widerstände entgegengesetzter Leitfähigkeit möglich sind sowie zahlreiche Kombinationen mit hier nicht erwähnten Elementen.,The previous one was a PNP transistor and a P resistor described. It is clear, however, that NPN transistors and resistors of opposite conductivity are also possible as well numerous combinations with elements not mentioned here.,

009883/U86 Bad oromal009883 / U86 Bad oromal

FI 9-68-103 - 14 - FI 9-68-103-14 -

Claims (6)

2J3Ü5Ö5 is PATENTANSPRÜCHE2J3Ü5Ö5 is PATENT CLAIMS 1. ) Halbleiteranordnung aus einem Substrat und einer darüber angeordneten Epitaxieschicht, innerhalb derer durch bis auf das Substrat hinabreichende Isolationszonen gegenüber dem übrigen Halbleitermaterial isolierte abgegrenzte Bereiche gebildet sind, -welche die elektrischen Schaltungselemente enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß in einem solchen isolierten Epitaxieschichtbereich ein lateraler Wideretand in Form eines Diffusionsgebietee gleicher Leitfähigkeit wie die Epitaxieschicht gebildet ist.1.) Semiconductor arrangement consisting of a substrate and an epitaxial layer arranged above it, within which by up to the Isolation zones reaching down against the rest of the substrate Semiconductor material isolated demarcated areas are formed -which contain the electrical circuit elements, thereby characterized in that in such an isolated epitaxial layer area a lateral resistance in the form of a diffusion area the same conductivity as the epitaxial layer is formed. 2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Widerstand bildende Diffusionsgebiet höher dotiert ist als die den Wideretand umgebende Epitaxieschicht.2. Semiconductor arrangement according to claim 1, characterized in that that the diffusion region forming the resistor is more heavily doped than the epitaxial layer surrounding the resistor. 3. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat und die darüber angeordnete Epitaxieschicht vom entgegengesetzten Leitfähigkeitetyp sind.3. Semiconductor arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the substrate and the above arranged Epitaxial layers are of the opposite conductivity type. 4. Halbleiteranordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein4. Semiconductor arrangement according to claim 3, characterized by a f-Substrat, eine N-Epitaxieschicht, die durch P-Isolationszonen unterteilt ist, und durch ein N -Diffus stand innerhalb der N-Epitaxieschicht.f-substrate, an N-epitaxial layer that is separated by P-isolation zones is divided, and by an N diffuse stood within the N epitaxial layer. unterteilt ist, und durch ein N -Diffusionsgebiet für den Wider-is subdivided, and by an N diffusion region for the reflection 5. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat und die darüber angeordnete Epitaxieschicht vom gleichen Leitfähigkeitetyp sind.5. Semiconductor arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the substrate and the above arranged Epitaxial layer are of the same conductivity type. 6. Halbleiteranordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein P-Substrat mit N -Subkollektorgebieten, eine P-Epitaxieschicht, die durch bis auf die Subkollektorgebiete hinunterreichende N -Isolationszonen unterteilt ist, und durch ein P -Diffusionsgebiet für den Widerstand innerhalb der P-Epitaxie schicht.6. Semiconductor arrangement according to claim 5, characterized by a P-substrate with N -subcollector regions, a P-epitaxial layer, the is subdivided by N insulation zones reaching down to the sub-collector regions, and by a P diffusion region for the Resistance within the P-epitaxial layer. 009883/U86009883 / U86 FI 968 103 - 15 -FI 968 103 - 15 - ORIGINAUINSPECTEDORIGINAUINSPECTED
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