DE2030505B2 - Diffused resistance in a planar epitaxial semiconductor device - Google Patents
Diffused resistance in a planar epitaxial semiconductor deviceInfo
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Classifications
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- H01L27/0658—
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
- Element Separation (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen diffundierten Widerstand in einer Planar-Epitaxial-Halbleiteranordnung mit einem Widerstandsgebiet, das in einem abgegrenzten Bereich der Epitaxieschicht liegt und von dieser vollständig umschlossen ist.The invention relates to a diffused resistor in a planar epitaxial semiconductor device with a resistance region that is delimited in a Area of the epitaxial layer lies and is completely enclosed by this.
Bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen, wie z. B. integrierter Schaltungen, werden die Schal- -fo tungselemente, wie Transistoren, Dioden, Widerstände usw. in einem monolithischen Kristall aus Halbleitermaterial gebildet und so untereinander verbunden, daß die gewünschte Schaltung entsteht. Es ist dabei im allgemeinen notwendig, die in den Schaltungen vorkommenden Widerstände so zu isolieren, daß sich keine unerwünschten Zusammenwirkungen mit anderen Elementen der Schaltung ergeben. Geeignete Verfahren dazu sind beispielsweise beschrieben in den USA.-Patentschriften 3 265 905, 3 380 153, 3 387 193 und 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 Diffusionsverschiebungen 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.In the manufacture of semiconductor devices, such as. B. integrated circuits, the scarf -fo processing elements such as transistors, diodes, resistors, etc. in a monolithic crystal Semiconductor material is formed and connected to one another in such a way that the desired circuit is created. It is generally necessary to isolate the resistances occurring in the circuits so that there are no undesirable interactions with other elements of the circuit. Suitable Processes for this are described, for example, in U.S. Patents 3,265,905, 3,380,153, 3 387 193 and 3 432 792. The endeavor to overcome the resistances To isolate, however, the existing technologies always set limits that result in compromises regarding the performance of the circuit. This was often due to parasitic capacitances responsible, which had to be accepted. The formation of resistances in the semiconductor material generally brought diffusion shifts with later manufacturing steps which increased the parasitic capacitances. With regard to these capacities The design of integrated circuits was particularly hindered when the circuits were at high levels Speeds should work.
Bekannte diffundierte Widerstände bestehen aus einem an die Oberfläche eines Halbleiterplättchens angrenzenden Dotierungsgebiet eines ersten z. B. P-Leitfähigkeitstyps, das im Halbleiterkörper unmittelbar von einem Dotierungsgebiet des dazu entgegengesetzten N-Leitfähigkeitstyps vollständig umschlossen ist, vergleiche z. B. Scientia Electrica, K, (1964), Fase. 4, S. 96 bis 122, insbesondere Abb. 2") auf S. 119, sowie Internationale Elektronische Rundschau. Heft 5 (1964), S. 277 bis 280, insbesondere Abb. 17 auf S. 279. Infolge des das Widerstandsgebiet unmittelbar umgebenden PN-Uberganges sind diese diffundierten Widerstände mit einer erheblichen störenden Streukapazität verbunden, worauf insbesondere in der letztgenannten Literaturstelle hingewiesen ist.Known diffused resistors consist of a doping region of a first z. B. P conductivity type, which is completely enclosed in the semiconductor body directly by a doping area of the opposite N conductivity type, compare z. B. Scientia Electrica, K, (1964), Fase. 4, p. 96 to 122, in particular Fig. 2 ") on p. 119, as well as International Electronic Rundschau. Heft 5 (1964), p. 277 to 280, in particular Fig. 17 on p. 279. As a result of the area of resistance directly surrounding the PN junction, these diffused resistances are associated with a considerable, disruptive stray capacitance, which is particularly pointed out in the last-mentioned reference.
Weiterhin sind sogenannte »vergrabene« Schichten als Subkollektoren von Transistorstrukturen bekannt, die eine Verringerung des Kollektorbahnwiderstandes und damit der zugehörigen Zeitkonstante bewirken, vergleiche z. B. die oben angegebene Literaturstelle Scientia Electrica, S. 117, Abb. 26, sowie die USA.-Patentschriften 3 380 153, Fig. 1 bis 4, und 3 327 182, F i g. 2 bis 5. Trotz einer sich in Richtung auf die Halbleiteroberfläche ergebenden Schichtenfolge aus Bereichen gleichen Leitfähigkeitstyps, jedoch unterschiedlichen Dotierungsgrades, z. B. N-Epitaxie/N+-Subkollektor, weisen derartige Subkollektoren gegenüber dem Substrat einen PN-Übergang mit zugehöriger Streu- bzw Sperrschicht kapazität auf.Furthermore, so-called »buried« layers are known as sub-collectors of transistor structures, which cause a reduction in the collector path resistance and thus the associated time constant, compare z. B. the above-mentioned Scientia Electrica reference, p. 117, Fig. 26, and the USA patents 3,380,153, Figs. 1 to 4, and 3,327,182, Fig. 2 through 5. Despite one heading towards on the semiconductor surface resulting layer sequence of areas of the same conductivity type, however different degrees of doping, e.g. B. N-epitaxy / N + sub-collector, have such sub-collectors opposite the substrate a PN junction with the associated stray or barrier layer capacitance on.
Weiter ist es aus der französischen Patentschrifl 1 473 788 bekannt, zur Vermeidung einer Streukapazität der Widerstandselementes dieses und die übrigen Bauelemente voneinander und gegen übe 1 dem Substrat statt durch PN-Übergänge mittels einer durchgehenden Quarzschicht zu isolieren. Dabei mui jedoch ein erheblich komplizierterer Herstellungsprozeß in Kauf genommen werden, der ein Ätzen, anschließendes Oxydieren zu Quarz und Wechseln der Bearbeitungsoberflächen des Halbleiterplättchens erfordert. It is also known from French patent specification 1 473 788 to avoid stray capacitance the resistance element of this and the other components from each other and against over 1 to isolate the substrate by means of a continuous quartz layer instead of PN junctions. Thereby mui however, a considerably more complicated manufacturing process, that of etching, must be accepted Requires oxidation to quartz and changing the machining surfaces of the semiconductor wafer.
Es ist die Aufgabe dieser Erfindung, die bekannten diffundierten Widerstände in einer Planar-Epitaxial-Halbleiteranordnung im Hinblick auf eine kleinere Streukapazität zu verbessern, ohne zu einer komplizierteren Herstellungstechnik greifen zu müssen. Die Halbleiteranordnung soll im übrigen verträglich sein mit den konventionellen Herstellungstechniken monolithischer Schaltungen, die außer derartigen Widerständen zahlreiche andere Bauelemente, wie Transistoren, Dioden, usw. enthalten können.It is the object of this invention to find the known diffused resistors in a planar epitaxial semiconductor device in terms of a smaller stray capacitance without becoming a more complicated one To have to resort to manufacturing technology. The semiconductor arrangement should also be compatible with the conventional manufacturing techniques of monolithic circuits that in addition to such resistors numerous other components, such as transistors, diodes, etc. may contain.
Ausgehend von einem diffundierten Widerstand in einer Planar-Epitaxial-Halbleiteranordnung mil einem Widerstandsgebiet, das in einem abgegrenzten Bereich der Epitaxieschicht liegt und von dieser vollständig umschlossen ist, ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsgebiet vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie die umgebende Epitaxieschicht ist, jedoch demgegenüber eine höhere Dotierung aufweist. Das eigentliche Widerstandsgebiet wird dabei von dem relativ hoch dotierten Diffusionsgebiet gebildet; das umgebende niedriger dotierte Halbleitergebiet trägt als parallelgeschalteter relativ hochohmiger Widerstand praktisch nur unwesentlich zum resultierenden Widerstandswert bei, verhindert aber durch Vermeidung eines unmittelbar an das eigentliche Widerstandsgebiet angrenzenden PN-Uberganges eine schädliche Streukapazität. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Starting from a diffused resistance in a planar epitaxial semiconductor arrangement mil a resistance area which lies in a delimited area of the epitaxial layer and is completely separated from it is enclosed, the invention is characterized in that the resistance area of the same The conductivity type is the same as the surrounding epitaxial layer, but in contrast a higher doping having. The actual resistance area is made up of the relatively highly doped diffusion area educated; the surrounding, less doped semiconductor region bears as a parallel-connected relatively high resistance practically only insignificant to the resulting resistance value, but prevented by avoiding an area directly adjacent to the actual resistance area PN junction a harmful stray capacitance. Further advantageous embodiments of the invention are shown in characterized the subclaims.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Er-In the following, exemplary embodiments of the
findung an Hand der Zeichnungen im einzelnen dar- kömmlicher Oxydationsmaskierung der WiderstandFinding the resistance in detail using the drawings, conventional oxidation masking
gelegt. " als besonders s'rark N--dotierter Bereich 6 durchplaced. "as a particularly s'rark N-doped area 6
Der in F i g. 1 gezeigte diffundierte Widerstand dei Diffusion geeigneter Fremdatome, wie Phosphor und vorliegenden Erfindung in einem Halbleiter umfaßt Arsen, in einer Oberflächenkonzentration ausgebilein Substrat 1 mit einem Bereich 2 von einer ersten 5 det. die höher ist als die der umgebenden Teile des Leitfähigkeit, über welchen eine epitaxiale Schicht 3 Bereiches 5. In der Praxis liegt die Konzentration der mit entgegengesetzter Leitfähigkeit aufgebracht ist. Oberflächendotierung mindestens um eine Größen-Durch die epitaxiale Schicht 3 sind Bereiche 4 der Ordnung über dem Wert des Bereiches 5, der unterste ersten Leitfähigkeit diffundiert, die mit dem dar- Wert liegt jedoch vorzugsweise um drei Größenordunterlie^nden Bereich 2 derselben Leitfähigkeit sich io nungen höher. Entsprechend ist der spezifische Wiin einem Muster verbinden, welches Isolierwände derstand des Widerstandsbereiches 6 wesentlich kleibildet, die einen Teil der epitaxialen Schicht 3 be- ner als der des Bereiches 5, und zwar in der Praxis grenzen und einen Bereich 5 bilden, in welchem der um mindestens eine Größenordnung, vorzugsweise gewünschte Widerstand auszubilden ist. Der \Vider- jedoch um zwei Größenordnungen. Um z. B. einen stand besteht aus einem stark dotierten Bereich 6, der 15 Widerstandsbereich zu erhalten, dessen spezifischer im Bereich 5 durch Diffusii η gebildet wird. Er weist Widerstand um mindestens eine Größenordnung eine Dotierung mit Freindatomen der gleichen Leit- unter dem Wert des epitaxial gewachsenen Bereifühigkeit und einer Oberflächenkonzentration auf. die ches 5 liegt (dotiert mit Phosphor zu einem speziwesentlich größer ist als die des Bereiches 5 der Epi- fischen Widerstandswert an der Oberfläche von 0,1 taxialschicht 3, welche ihrerseits wieder einen Wider- 20 bis 0,3 Ohm ■ cm), kann die Konzentration der Oberstandsbereich 6 mit einem wesentlich niedrigeren Wi- flächenverunreinigung de. Widerstandsbereiches 6 in derstandswert liefert, als sie der umrebende Bereich S der Größenordnung von 13ä0 Atomen/cm:! liegen, hat. Die Oberflächenkonzentration der Fremdatome Um einen Widerstandsbereich 6 mit einem spezides Widerstandsbereiches 6 liegt vorzugsweise um iischen Widerstand zu erhalten, der mindestens zwei mindestens eine Größenordnung über der des Be- 25 Größenordnungen unter dem Wert des Bereiches 5 reiches 5 wobei der Widerstandswert des Wider- liegt, kann der Widerstandsbereich 6 eine Konzentrastandsbereiches 6 mindestens um eine Größenord- tion von Phosphor-Fremdatomen von 1021 Atomen/ nung unter dem des Bereichs 5 liegt. cm:1 haben, wenn dazu im Bereich 5 die spezifischenThe in F i g. 1 shown diffused resistance of the diffusion of suitable impurities, such as phosphorus and the present invention in a semiconductor comprises arsenic, formed in a surface concentration in a substrate 1 with a region 2 of a first 5 det. which is higher than that of the surrounding parts of the conductivity, over which an epitaxial layer 3 area 5. In practice, the concentration is applied with the opposite conductivity. Surface doping by at least one size - through the epitaxial layer 3, areas 4 of the order above the value of the area 5, the lowest first conductivity diffuses, but that with the value is preferably three orders of magnitude lower area 2 of the same conductivity higher. Correspondingly, the specific Wi is connected in a pattern which essentially forms insulating walls of the resistance area 6, which border a part of the epitaxial layer 3 lower than that of the area 5, namely in practice and form an area 5 in which the area 5 at least one order of magnitude, preferably the desired resistance, is to be formed. The \ Vide r - but by two orders of magnitude. To z. B. a stand consists of a heavily doped area 6 to obtain the 15 resistance area, the specificity of which is formed in area 5 by diffusion η. It has a resistance of at least one order of magnitude, a doping with free atoms of the same conductivity below the value of the epitaxially grown frostiness and a surface concentration. the ches 5 is (doped with phosphorus to a speciwearly greater than that of the area 5 of the epic resistance value on the surface of 0.1 taxial layer 3, which in turn has a resistance of 20 to 0.3 ohm · cm) the concentration of the supernatant area 6 with a significantly lower surface contamination de. Resistance range 6 in derstandswert when it delivers the surrounding area S of the order of 13 - 0 atoms / cm :! lie, has. The surface concentration of the foreign atoms around a resistance range 6 with a specific resistance range 6 is preferably to obtain a resistance that is at least two at least one order of magnitude above that of the range 5 orders of magnitude below the value of the area 5, where the resistance value of the resistance is, The resistance range 6 can have a concentration range 6 at least an order of magnitude of foreign phosphorus atoms of 10 21 atoms below that of the range 5. cm : 1 , if the specific
Fig. 1 zeigt ein Substrat 1 aus Halbleitermaterial Widerstandswerte bei 0,1 bis 0,3 Ohm · cm liegen,
wie Silizium, mit einem Bereich 2 einer bestimmten 30 Die in Fig. 1 gezeigte Einheit wird zum Schütze
Leitfähigkeit, wobei der Bereich 2 im Ausführungs- normalerweise mit einer Passivierungsmaske 10, vorbeispiel
P-leitend ist. Das Substrat 1 hat eine planare zugsweise aus Siliziumoxid und mit ohmschen Kon-Oberfläche
9, auf die epitaxial eine N-leitende takten 11 und 12 ausgestattet.
Schicht 3 aufgewachsen ist. Wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, wird der Wider-Fig. 1 shows a substrate 1 made of semiconductor material resistance values at 0.1 to 0.3 ohm · cm, such as silicon, with a region 2 of a certain 30. The unit shown in FIG Execution normally with a passivation mask 10, for example P-conductive. The substrate 1 has a planar surface, preferably made of silicon oxide and equipped with an ohmic con surface 9, on which an N-conductive clock 11 and 12 epitaxially.
Layer 3 grew up. As shown in FIG. 1 can be seen, the
Das Substrat weist eine monokristalline Struktur 35 Standsbereich 6 im Halbleitersubstrat 1 von denThe substrate has a monocrystalline structure 35 standing area 6 in the semiconductor substrate 1 of the
auf, die im Ausführungsbeispiel durch bekannte Kri- übrigen Teilen (z. B. den Bereichen 8) durch die Di-on, which in the exemplary embodiment by known crime other parts (e.g. the areas 8) by the di-
stall-Aufwachstechniken gebildet werden kann. Die öden isoliert, die zwischen dem Bereich 5 und demstall waxing techniques can be formed. The desolate isolated that between the area 5 and the
Substrate können z. B. ein Silizium-Kristall sein, das Substrat 1 sowie den Bereichen 2 und 4 und denSubstrates can e.g. B. be a silicon crystal, the substrate 1 and the areas 2 and 4 and the
beim Aufwachsen entsprechend dotiert wird, oder übrigen Teilen 8 der epitaxialen Schicht 3 gebildetis appropriately doped during growth, or other parts 8 of the epitaxial layer 3 are formed
ein Teil des Substrates wird nach dem Aufwachsen 40 werden.a part of the substrate will become 40 after growing.
mit geeigneten Fremdatomen wie Bor dotiert, um den Die Größe des Widerstandes kann aus der Analysedoped with suitable foreign atoms such as boron to reduce the resistance. The size of the resistance can be determined from the analysis
Bereich 2 mit einer Fremdatomverieilung zu definie- des Widerstandsbereiches 6 bestimmt werden, dessenArea 2 can be determined with a foreign atom distribution to be defined of the resistance area 6, whose
ren, die der gewünschten Verwendung entspricht. Widerstandswert zwei Größenordnungen unter demren that corresponds to the desired use. Resistance value two orders of magnitude below that
Nach bekannten Techniken wird eine epitaxiale Wert des Bereiches 5 liegt. Der Bereich 6 hat einenAccording to known techniques, an epitaxial value of the range 5 will be. Area 6 has one
Schicht 3 entgegengesetzter Leitfähigkeit (z. B. N-lei- 45 Flächenwiderstand von 2 bis 20 Ohm/Quadrateinheit,Layer 3 of opposite conductivity (e.g. N-line 45 sheet resistance of 2 to 20 ohms / square unit,
tend) auf die planare Oberfläche 9 des Substrates 1 der Bereich 5 dagegen 2000 Ohm/Quadrateinheit,tend) on the planar surface 9 of the substrate 1, the area 5, however, 2000 ohms / square unit,
so aufgebracht, daß sie den P-Bereich 2 überdeckt. Gemäß Darstellung in F i g. 1 stellt der Widerstands-applied so that it covers the P area 2. As shown in FIG. 1 represents the resistance
In einem folgenden Herstellungsschritt wird ein bereich 6 einen Widerstand R 6 dar, der zu einemIn a subsequent manufacturing step, a region 6 is a resistor R 6 , which becomes a
Isolierbereich 4 .".it P-leitenden Fremdatomen in die durch den Bereich 5 gebildeten wesentlich höherenIsolation area 4. "With P-conductive foreign atoms in the much higher formed by area 5
N-leitende Epitaxialschicht 3 in einem Muster diffun- 50 Widerstand R 5 parallel liegt.N-type epitaxial layer 3 is parallel in a pattern diffuse 50 resistance R 5.
dier", welches den inselartigen Widerstandsbereich 5 Der Gesamtwiderstand R der parallelgeschalteten festlegt, in welchem der Widerstand 6 ausgebildet Bereiche 5 und 6 läßt sich leicht errechnen. Aus dem werden soll. Der Isolierbereich 4 wird in den meisten Gesagten geht hervor, daß sich ein relativ nieder-Fällen durch die Epitaxialschicht 3 mit bekannten ohmiger Widerstand R 6 innerhalb von 1 % des ge-Maskierungstechniken diffundiert. Ungeachtet der 55 wünschten Wertes bilden läßt, wobei dieses Verhältnis zur Ausbildung der übrigen Teile 8 der Schicht 3 ver- weiter verbessert wird, wenn der gewünschte Widerwendeten Technik ist es jedoch wesentlich, daß der standsvvert des Widerstandsbereiches 6 mehr als zwei Widerstandsbereich 5 durch epitaxiales Aufwachsen Größenordnungen unter dem Wert des Bereiches 5 als monokristalline Erweiterung des Bereiches 2 ge- liegt. Dazu ist der Widerstandsbereich 6 z. B. mit bildet wird. Normalerweise wird die ganze Schicht 3 60 einer Konzentration von 1021 Fremdatomen/cm3 und durch epitaxiales Aufwachsen gebildet. Darauf kann der Bereich 5 mit einer Konzentration von 10ίβ die Epitaxialschicht 3 und insbesondere der Wider- Fremdatomen/cm3 dotiert.dier ", which defines the island-like resistance area 5 The total resistance R of the areas 5 and 6 connected in parallel, in which the resistance 6 is formed, can easily be calculated low-cases diffused through the epitaxial layer 3 with known ohmic resistance R 6 within 1% of the ge-masking technique For the desired reverse technology, however, it is essential that the value of the resistance area 6 is more than two resistance areas 5, due to epitaxial growth, orders of magnitude below the value of area 5 as a monocrystalline extension of area 2. For this purpose, resistance area 6 is, for example, with Normally the whole layer 3 is 60 with a concentration of 10 21 foreign atoms / cm 3 and formed by epitaxial growth. The region 5 can then dop the epitaxial layer 3 and, in particular, the opposing foreign atoms / cm 3 with a concentration of 10.
Standsbereich 5 mit entsprechenden Fremdatomen, Die Verbindungs- und Störkapazität der fertigen wie Phosphor und Arsen, dotiert werden, um spezi- Einheit wird durch die Ausbildung des Widerstandsfische Widerstandswerte im Bereich von 0,1 bis 65 bereiches 6 im Bereich 5 reduziert im Vergleich zu 0,5 Ohm · cm und eine Dicke von 3 bis 8 μίτι zu er- bisher üblichen Widerstandsstrukturen, in denen die reichen. diffundierten Widerstände vollständig in dem BereichStand area 5 with corresponding foreign atoms, the connection and interference capacity of the finished such as phosphorus and arsenic, are doped to specific- unit is reduced by the formation of the resistance fish resistance values in the range from 0.1 to 65 area 6 in area 5 compared to 0.5 ohm · cm and a thickness of 3 to 8 μίτι to conventional resistance structures in which the are sufficient. resistors completely diffused in the area
In einem nachfolgenden Schritt wird mit her- lagen, der durch den Isolierbereich 4 und den Be-In a subsequent step, it is established that the insulation area 4 and the loading
reich 2 begrenzt war. Die Kapazität wird um einen diffundiert, wodurch N+-Bereiche 18 und 19 miempire 2 was limited. The capacitance is diffused by one, making N + areas 18 and 19 mi
Faktor reduziert, der gleich dem Verhältnis der dotier- einer Konzentration der OberflächenverunreinigunjReduced factor equal to the ratio of the doping to a concentration of surface impurities
ten Fremdatome im Widerstandsbereich 6 und im von 10'-' Atomen/cm;1 ausgebildet werden, die sielten foreign atoms are formed in the resistance range 6 and in the 10'- 'atoms / cm ; 1 , which fell
Bereich 5 zueinander ist. Für eine Widerstandsstruk- bis zu den entsprechenden darunterliegenden vergraArea 5 is to each other. For a resistance structure up to the corresponding one below it is graced
tür ist die Kapazität bestimmt z. B. durch die Seiten- 5 benen N+-Bereichen 15/1 und 16/1 erstrecken. Deidoor the capacity is determined z. B. extend through the side 5 planes N + areas 15/1 and 16/1. Dei
wand- und die Bodenkapazität der Isolations- und N+-Bereich 18 in Verbindung mit dem darunterliewall and the bottom capacity of the insulation and N + area 18 in connection with the one below
Substratflächen bei einem epitaxialen Bereich mit genden N+-Bereich 15/1 stellt einen Bereich für di(Substrate areas in an epitaxial area with a decreasing N + area 15/1 represents an area for di (
hohem Widerstandswert. Die Seitenwandkapazität Bildung des Kollektors eines Transistors dar, der al:high resistance value. The sidewall capacitance forms the collector of a transistor, which al:
liegt bei der vorliegenden Ausführung bei 240 pF/ feil einer integrierten Schaltung auszubilden ist. De:is in the present embodiment at 240 pF / feil an integrated circuit is to be formed. De:
mm- und die Bodenkapazität bei llOpF/mm2. Her- io N+-Bereich 19 bildet in der epitaxialen Schicht 1"mm- and the soil capacity at llOpF / mm 2 . Herio N + region 19 forms in the epitaxial layer 1 "
kömmliche Widerstände, die mit normaler, entgegen- in Verbindung mit dem darunterliegenden N+-BeConventional resistances with normal, opposite- in connection with the underlying N + -Be
gesetzter Dotierung ausgebildet sind, haben eine Ka- reich 16/1 einen Inselbereich 20, in welchem ein WiSet doping are formed, a channel 16/1 have an island region 20 in which a Wi
pazität von etwa 415 pF/mm2. derstand auszubilden ist.capacitance of about 415 pF / mm 2 . the state is to be trained.
In den Fig. 2A bis 2E sind aufeinanderfolgende Die N+-Bereiche 18 und 19 können gleichzeitijIn Figs. 2A to 2E, successive The N + regions 18 and 19 can be simultaneously i
Schritte bei der Herstellung eines anderen Ausfüh- 15 oder getrennt in verschiedenen VerarbeitungsschritSteps in the production of another embodiment or separately in different processing steps
rungsbeispieles dargestellt, um die Verträglichkeit ten mit jeder gewünschten Oberflächenkonzentratiorexample to ensure compatibility with any desired surface concentrator
mit der vorhandenen Halbleitertechnologie an einem der Verunreinigungen hergestellt werden. Für di<can be produced with the existing semiconductor technology at one of the impurities. For di <
Beispiel für die gleichzeitige Herstellung des Wider- meisten praktischen Anwendungen werden die beiderAn example of the simultaneous production of the most practical applications will be the two
Standes mit einem Transistor in einer integrierten Bereiche gleichzeitig durch Diffusion von DotierungsStandes with a transistor in an integrated area at the same time by diffusion of doping
Schaltung zu zeigen. F i g. 2 A zeigt ein P-leitendes 20 Fremdatomen, wie Phosphor und Arsen, hergestellCircuit to show. F i g. 2A shows a P-type impurity such as phosphorus and arsenic produced
Substrat 13 aus Halbleitermaterial, wie Silizium, mit mit Oberflächenkonzentrationen von beispielsweistSubstrate 13 made of semiconductor material, such as silicon, with surface concentrations of for example
einem spezifischen Widerstand von 20 Ohm · cm, in 10'B Atomen/cm3.a resistivity of 20 ohm · cm, in 10 ' B atoms / cm 3 .
welchem zwei voneinander getrennte, stark dotierte Ungeachtet des Verfahrens für die Ausbildung dewhich two separate, heavily endowed regardless of the method for training de
Bereiche 15 und 16 durch herkömmliches Diffundie- übrigen Teile 21 der Schicht 17 ist es jedoch, wie beAreas 15 and 16 by conventional diffusion, however, the remaining parts 21 of the layer 17 are, as be
ren gleichzeitig ausgebildet werden. Das Substrat 13 35 reits gesagt, wesentlich, daß der Inselbereich 20 epiRen are trained at the same time. The substrate 13 35 already said, essentially that the island region 20 epi
besteht normalerweise aus einem Silizium-Einkristall, taktisch aufgebracht wird.usually consists of a silicon single crystal, which is applied tactically.
das mit Fremdatomen, beispielsweise Bor, entspre- In einem anschließenden Verfahrensschritt wirdthat with foreign atoms, for example boron, corresponds in a subsequent process step
chend dotiert ist. Der mit N+-Fremdatomen, wie gemäß Darstellung in Fig. 2D, ein stark P+-dotieris endowed accordingly. The one with N + foreign atoms, as shown in FIG. 2D, is a heavily P + dopant
Phosphor, auf eine Oberflächenkonzentration von ter Bereich 22 im N+-Bereich 18 durch selektive DifPhosphorus, to a surface concentration of the region 22 in the N + region 18 by selective Dif
1020 Fremdatomen cm3 dotierte Bereich 15 ist als 30 fusion von Akzeptor-Verunreinieungen, wie Bor, aus10 20 foreign atoms cm 3 doped area 15 is composed of a fusion of acceptor impurities such as boron
Koüektorbereich in der fertigen Einheit vor°esehcn, "sbildst. Der P+ -Bereich 18 ist als Basisbereich eine!See the coordinate area in the finished unit, see figure. As a base area, the P + area 18 is a!
und ein N + -Bereich 16 stellt einen Teil der Isolation Transistors vorgesehen, wobei die übrigen Bereich*and an N + region 16 represents part of the isolation transistor provided, with the remaining region *
dar, die für die Bildung eines Widerstandes erforder- des N1-Bereiches 18 zusammen mit der darunter represents the N 1 region 18 required for the formation of a resistance, together with that below
lieh ist. liegenden N+ -Schicht 15/1 einen Kollektorbereiclis borrowed. lying N + layer 15/1 a collector areaicl
In einem folgenden Herstellungsschritt, der in 35 23 eines Transistors im fertigen integrierten SchaltIn a subsequent manufacturing step, in 35 23 a transistor in the finished integrated circuit
Fig. 2B gezeigt ist, läßt man eine P-leitende Epi- kreis definieren.As shown in FIG. 2B, a P-type epicircle is allowed to be defined.
taxialschicht 17 mit einem spezifischen Wider- Anschließend an oder gleichzeitig mit der Ausbiltaxialschicht 17 with a specific resistance Subsequent to or simultaneously with the training
stand von 0,2 Ohm - cm auf die Substratfläche 14 dung des P+ -Basisbereiches 22 wird im P-Bereich 2(Stand of 0.2 Ohm - cm on the substrate surface 14 formation of the P + base area 22 is in the P area 2 (
(Fig. 2A) aufwachsen und bedeckt die beiden Be- ein stark P+ -dotierter Bereich als Widerstand aus(Fig. 2A) and covers the two legs from a heavily P + -doped area as a resistor
reiche 15 und 16 in einer Dicke von 3 bis 7 um, so 40 gebildet. Diesen P+-Widerstandsbereich 24 erhäladd 15 and 16 to a thickness of 3 to 7 µm so 40 is formed. This P + resistance range 24 is obtained
daß die beiden N+ -Bereiche 15 und 16 in P-Ieiten- man durch wahlweise Diffusion von Akzeptor-Verthat the two N + regions 15 and 16 in P-Ieiten- one by optional diffusion of acceptor Ver
dem Silizium gebettet sind. Während des epitaxialen unreinigungen, wie Bor. bis zu einer Oberflächenare embedded in silicon. During the epitaxial impurities, such as boron. Up to a surface
Niederschlages der Schicht 17 führt das Ausdiffun- konzentration, die z. B bei 10ls Atomen/cm3 liegerPrecipitation of the layer 17 leads to the Ausdiffun- concentration that z. B lies at 10 ls atoms / cm 3
dieren aus den Bereichen 15 und 16 zu deren Aus- kann. Bei gleichzeitiger Diffusion der Bereiche 2^can dieren from the areas 15 and 16 for their training. With simultaneous diffusion of the areas 2 ^
dehnung in die epitaxiale Schicht und damit zu ver- 45 und 24 haben beide dieselbe Oberflächenkonzentraexpansion into the epitaxial layer and thus to distort 45 and 24 both have the same surface concentration
änderten Dimensionen dieser Bereiche, wenn weitere tion. Gemäß Darstellung in Fig. 2D wird dechanged dimensions of these areas if further tion. As shown in Fig. 2D, de
Verarbeitungsschritte erforderlich sind. Die erweiter- P+ -Widerstandsbereich 24 durch den P-Bereich 2:Processing steps are required. The extended P + resistance area 24 through the P area 2:
ten Bereiche sind mit 15/1 und 16/4 in Fig. 2B dar- der restlichen Teile des Inselbereiches 20 in einenth areas with 15/1 and 16/4 in FIG. 2B represent the remaining parts of the island area 20 in one
gestellt. Die gesamten Verunreinigungen in den ent- bestimmten Abstand vom Isolierbereich 19 und denposed. All of the impurities in the specific distance from the insulating area 19 and the
sprechenden Bereichen (resultierend aus den Fabri- 50 Sperrbereich 16,4 umgeben.speaking areas (resulting from the factory 50 restricted area 16.4 surrounded.
kationsschritten der Fig. 2A und 2B) bleiben die- Gemäß Darstellung in Fig. 2E wird als nächste;The cation steps of FIGS. 2A and 2B) remain the - As shown in FIG. 2E, the next;
selben. Durch die Erweiterung dieser Bereiche neh- eine N-Verunreinigung in den P+-Basisbereich de!the same. By expanding these areas, an N impurity is reduced to the P + base area!
men ihre Volumina jedoch zu und ändern, und zwar Transistors 31 zur Ausbildung eines stark N+-dotierMen, however, increase and change their volumes, namely transistor 31 to form a heavily N + -doped
reduzieren die Konzentration der Verunreinigung. ten Bereiches mit einer Oberflächenkonzentratiotreduce the concentration of the impurity. th area with a surface concentration
Aus der resultierenden Verminderung der Verunrei- 55 von etwa 1021 Atomen pro cm3 diffundiert und so deThe resulting reduction in impurities of about 10 21 atoms per cm 3 diffuses and so de
nigungskonzentration ergibt sich ein Ansteigen des Emitter 30 in der integrierten Schaltung definiert.Inclination concentration results in an increase in the emitter 30 defined in the integrated circuit.
Widerstandswertes. Nach der Emitterdiffusion kann auf der Oberfläch«Resistance value. After the emitter diffusion, on the surface
Obwohl oben beschrieben wurde, daß die Bereiche der epitaktischen Schicht 17 durch ein geeignete:Although it has been described above that the regions of the epitaxial layer 17 are formed by a suitable:
15 und 16 gleichzeitig gebildet werden können, kann Verfahren, wie z. B. thermische Oxydation, ein passi15 and 16 can be formed at the same time, methods such as. B. thermal oxidation, a passi
jeder der Bereiche auch in getrennten Diffusions- 60 vierender Siliziumoxidfilm aufgetragen werden, iieach of the areas are also deposited in separate diffusion silicon oxide films, ii
schritten vor dem Niederschlag der epitaxialen welchem anschließend durch herkömmliche photostepped before the deposition of the epitaxial which subsequently by conventional photo
Schicht 17 ausgebildet werden. Auf diese Weise kön- lithographische Techniken über dem Kollektor-Layer 17 are formed. In this way, lithographic techniques can be applied over the collector
nen die Bereiche 15 und 16 mit unterschiedlichen Basis- und Emitterbereich 23, 22 und 30 öffnungerThe regions 15 and 16 with different base and emitter regions 23, 22 and 30 have openings
Konzentrationen der Dotierungs-Fremdatome gebil- gebildet sowie die gewünschten Kontakte im WiderConcentrations of the doping foreign atoms formed as well as the desired contacts in the cons
det werden. In einem nachfolgenden Verarbeitungs- 65 Standsbereich 24 angebracht werden. Dann wird au:be det. Be attached in a subsequent processing 65 stand area 24. Then it becomes:
schritt werden gemäß der Darstellung in F i g. 2 C dem Oxidfilm 32 ein metallischer Film niedergeschlastep are as shown in FIG. 2 C a metallic film is deposited on the oxide film 32
N 4 -Fremdatome, wie Phosphor und Arsen, durch gen und anschließend selektiv durch eine Photo-N 4 foreign atoms, such as phosphorus and arsenic, by gene and then selectively by a photo
die epitaxiale Schicht mit Hilfe von Oxydmaskierung maske zur Ausbildung der Kollektor-, Basis- uncthe epitaxial layer with the help of oxide masking mask to form the collector, base unc
34*334 * 3
Emitterajischlüsse 33, 34 und 35 sowie der ohmschen Kontakte 36 und 37 für den Widerstandsbereich 24 weggeätzt.Emitter connection 33, 34 and 35 as well as the ohmic one Contacts 36 and 37 for resistor area 24 are etched away.
Ein hergestelltes Ausführungsbeispiel hatte einen Bereich 25 vun 5 μηι Dicke mit einem spezifischen Widerstand an der Oberfläche von 0,2 Ohm · cm sowie einen davon eingeschlossenen P *■-Bereich 24 mitAn exemplary embodiment produced had a region of 25 by 5 μm with a specific thickness Resistance at the surface of 0.2 ohm · cm and a P * ■ region 24 enclosed by it
einer Übergangstiefe von 2 μΐη und einer Ve nigimgskonzentration von 10ia Atomen/cm stellte einen Widerstand von 150 Ohm/Quadr Im Vorgehenden wurde ein PNP-TransisU ein P-Widerstand beschrieben. Es ist aber kls auch NPN-Transistoren sowie Widerstände em gesetzter Leitfähigkeit möglich sind.a transition depth of 2 μm and a concentration of 10 ia atoms / cm represented a resistance of 150 ohms / square. A PNP transistor was described above. However, NPN transistors and resistors with a set conductivity are also possible.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
ί'-ν?ί'-ν?
t ί 7 t ί 7
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