DE2526429C2 - Verfahren zur pyrolytischen Herstellung eines Dünnschichtwiderstands - Google Patents

Verfahren zur pyrolytischen Herstellung eines Dünnschichtwiderstands

Info

Publication number
DE2526429C2
DE2526429C2 DE2526429A DE2526429A DE2526429C2 DE 2526429 C2 DE2526429 C2 DE 2526429C2 DE 2526429 A DE2526429 A DE 2526429A DE 2526429 A DE2526429 A DE 2526429A DE 2526429 C2 DE2526429 C2 DE 2526429C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
polycrystalline silicon
oxygen
film
resistance
thin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2526429A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2526429A1 (de
Inventor
Teruaki Tokyo Aoki
Yoshimi Atsugi Kanagawa Hirata
Masanori Hatano Kanagawa Okayama
Shuichi Chofu Tokyo Sato
Takaaki Atsugi Kanagawa Yamada
Hisayoshi Yamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of DE2526429A1 publication Critical patent/DE2526429A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2526429C2 publication Critical patent/DE2526429C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/20—Resistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/006—Thin film resistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/934—Sheet resistance, i.e. dopant parameters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Non-Adjustable Resistors (AREA)

Description

25
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pyrolytischen Herstellung eines Dünnschichtwiderstands nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Kohlewiderstände, insbesondere Kohleschichtwiderstände, Widerstände aus Metall und Metalloxiden sind bekannt. Da die für solche Widerstände oder Widerstandsschichten verwendeten Materialien eine relativ hohe Leitfähigkeit besitzen, muß die Materialstärke, also insbesondere der Schichtauftrag, extrem dünn sein, wenn hohe Widerstandswerte erzielt werden sollen. Um hohe Widerstandswerte zu erreichen, müssen die Widerstandsbahnen außerdem meist noch sehr schmal ausgelegt werden, und der Herstellungsvorgang wird schwierig, so daß vergleichsweise hohe Ausschußquoten in Kauf genommen werden müssen, vor allem wenn solche Widerstandsschichten als Teile einer integrierten Schaltung vorgesehen werden.
Es gibt bereits in Silizium-Einkristallen erzeugte Widerstände, zu deren Herstellung ein /^-leitender Bereich in einem n-Typ-Halbleitersubstral und ein «-leitender Bereich in einem /7-Typ-Halbleiterbereich ausgebildet werden. An den einander gegenüberliegenden Enden des p-Bereichcs, der als Widerstandsbereich dient, werden Elektroden angeordnet. Der Flächenwiderstand des Widerstandsbereichs liegt jedoch niedrig, beispielsweise bei 102Ω. Der Widerstand ändert sich auch stark mit der Temperatur, beispielsweise um 0,5 % pro 1 ° Celsius. Der Temperaturkoeffizient des Widerstands ist im Bereich üblicher Umgebungs- oder Betriebstemperaturen positiv, d.h. der Widerstandswert erhöht sich bei Ansteigen der Temperatur. Auch die Linearität der Spannungs-/ Strom-Kennlinie eines solchen Widerstands verschlechtert sich durch die Ausbildung der Verarmungsschicht.
Aus der DE-OS 20 57 929 sind auch aus polykristallinem Silizium hergestellte Dünnschichtwiderstände bekannt, bei denen der Halbleiterwiderstand durch ein bekanntes Diffusionsverfahren auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann. Als Dotierungsmaterialien ist. es bekannt. Bor oder Phosphor zu verwenden, um einen gegenüber dem reinen polykristallinen Silizium niedrigeren Widerstand zu erzielen. Es war bisher nicht möglich, mit diesem Material einen höheren Widerstand zu erzielen als den, der durch das reine polykristalline Silizium gegeben ist. Der spezifische Widerstand von reinem polykristallinem Silizium beträgt etwa 106 Ω cm. Um mit diesem Material hohe Flächenwiderstandswerte, beispielsweise 101οΩ herzustellea, ist es daher erforderlich, das reine polykristalline Silizium in sehr schmaler Breite oder Stärke von etwa 1 μΐη auszubilden. Erwünscht sind Widerstände mit spezifischen Widerstaadswerten zwischen 103 ~ * bis 108 ~'6 Ω cm, vorzugsweise im Bereich zwischen 106 bis ΙΟ12 Ωαη. Der spezifische Widerstand von SO2 liegt bei etwa 1012~'* Ω cm. Es ist jedoch äußerst schwierig, in diesem Bereich einen hohen Widerstand zu erzielen. Es ist zwar - wie erwähnt bekannt, wie der spezifische Widerstand von polykristallinem Silizium erniedrigt werden kann, jedoch gab es bis zum Vorliegen der Erfindung keine Möglichkeit, den spezifischen Widerstand von polykristallinem Silizium zu erhöhen, wenngleich es im Prinzip bekannt war, daß sich der spezifische Widerstand zwischen dem von reinem Silicium und dem von SiO2 durch Anreicherung von Sauerstoff verändern läßt.
Zur Herstellung von Widerstandskörpern mit hohen Widerstandswerten und mit geringer Temperaturabhängigkeit auf der Basis von gesättigten und ungesättigten Oxiden war es aus der DE-PS 618803 auch bekannt, in Metallverbindungen durch Glühen im Sauerstoff das Metalloid, also den Sauerstoff im Widerstandskörper anzureichern, wenn beispielsweise das ungesättigte Oxid SiO als Ausgangsmaterial verwendet wird. Nach der Lehre der genannten DE-PS gelingt es damit, einen spezifischen Widerstand von etwa 1 Ω bei einem Leiter von 1 cm Länge und 1 cm2 Querschnitt zu erreichen, also einen spezifischen Widerstand von 1 Ωοΐη, und zwar ohne merkbaren Temperaturkoeffizienten über einen großen Temperaturbereich. Für den Bereich der integrierten Halbleitertechnologie werden aber seit langem auf der Basis von speziell dotierten Siliziumschichten und - wie oben ausgeführt - auf der Basis von polykristallinem Silizium spezifische Widerstandswerte von bis zu 106Ωαη erreicht, so daß durch die DE-PS 618 803, die das Glühen von SiO im Sauerstoff empfiehlt, insbesondere für die Widerstandsdünnschichttechnologie keine Verbesserung zur Realisierung von Schichtwiderständen mit derartig hohen Widerstandswerten zu erwarten war.
Aus polykristallinem Silizium hergestellte Widerstände können als Gate-Widerstand für Feldeffekttransistoren mit Widerstandsgate (sogenannte SRG-FETs) verwendet werden. In den Kontaktierungsbereich zwischen einer Gate-Elektrode und dem Gate-Widerstand können Boratome oder Phosphoratome zur Herstellung eines guten ohmschen Kontakts eindiffundiert werden. Zur Zuführung von Drain-Signalen zur Gate-Elektrode jedoch werden dann ein Verstärker und ein Kondensator benötigt. Die Klirrfaktor/Frequenz-Kennlinie von SRG-FETen kann durch Bestimmung des Kapazitätswerts Co des Kondensators und des Widerstandswertes Rg des Gate-Widerstands ermittelt werden. Bei einer Zeitkonstante CoRg, die größer ist als die Periode l//der Signalfrequenz, nimmt der Klirrfaktor ab. Ist die Zeitkonstante CoRg jedoch kleiner als die Periode 1//, so nimmt der Klirrfaktor zu. Der Klirrfaktor kann durch Vergrößerung des Kapazitätswerts Co verbessert werden, jedoch wird der Betrieb für einen solchen SRG-FET erschwert, da zusätzliche Einheiten, insbesondere ein Verstärker und ein Kondensator erforderlich sind.
Es wurde bereits der Aufbau eines SRG-FETs vorgeschlagen, bei dem ein polykristalliner Siliziumfilm über einem SiO2-FiIm ausgebildet ist, um die Durchbruchspannung des Transistors zu erhöhen und bei dem gleich-
zeitig die Verarmungsschicht durch das elektrische Feld aufgrund der Polykristallinen Siliziumfilmschicht verbreitert ist. Ein solcher Transistor bringt jedoch noch die Schwierigkeit mit sich, daß elektrische Ladungen die polykristalline Siiiziumschicht passieren and einen Leckstrom in Sperrichtung verursachen.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur pyrolytischen Herstellung eines Dünnschichtwiderstands anzugeben, der sich auf einen gewünschten hohen Widerstandswert einstellen läßt, insbesondere wird angestrebt, durch einen solchen Dünnschichtwiderstand den Klirrfaktor von SRG-FETen zu verbessern und gleichzeitig deren Herstellung zu vereinfachen. Für einen Dünnschichtwiderstand im Sinne dieser Aufgabenstellung werden darüber hinaus eine gute Spdnnungs-/Strom-Kennlinie und wesentlich bessere Temperatureigenschaften angestrebt.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst. Mit der Erfindung läßt i'.ch die Herstellung von SRG-FETen vereinfachen und der sogenannte Klirrfaktor wird deutlich besser.
Eine vorteilhafte Weitelbildung der Erfindung ist im Unteranspruch angegeben. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in beispielsweisen Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die schematische Schnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung in Anwendung auf ein Halbleiterbauelement;
Fig. 2 die vergrößerte schematische Teilschnittansicht eines Teils der Halbleiterbaueinheit nach Fig. 1;
Fig. 3 A eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Anordnung der Körner polykristallinen Siliziums:
Fig. 3B ein Energieband-Diagramm für reines polykristallines Silizium;
Fig. 3C ein Energieband-Diagramm für polykristallines Silizium, das Sauerstoff in kleiner Menge enthält;
Fig. 3 D ein Energieband-Diagramm für polykrisUillines Silizium, das Sauerstoff in großer Menge enthält;
Fig. 4 die graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Sauerstoffgehalt und dem spezifischen Widerstand von polykristallinem Silizium;
Fig. 5 eine Spannungs-/Strom-Kennlinie für einen polykristallinen Siliziumfilm;
Fig. 6 die schematische Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung in Anwendung auf einen SRG-FEf und
Fig. 7 ein Schaubild zur Verdeutlinung der Klirrfaktor-Frequenzcharakteristik des SRG-FETs nach Fig. 6.
Eine Ausführungsform der Erfindung in Anwendung auf einen Dünnschichtwiderstand auf einem Halbleitersubstrat wird nachfolgend zunächst unter Bezug auf die Fig. 1-5 beschrieben:
Beim Halbleiterbauelement nach Fig. t sind n-Ieitende Bereiche 3 und 4 durch einen p+ -Typ-Halbleiterbereich 2 in einem /J-Typ-Halbleitersubstrat 1 voneinander getrennt. Ein /7-Typ-Halbleiterbereich 5 ist im «-Bereich 3 und ein «-leitender Bereich 6 im p-Typ-Bereich 5 ausgebildet. Das Halbleitersubstrat 1 enthält also einen «/»«-Transistor 8. Im «-Typ-Bereich 3 ist - wie dargestellt - ein «''"-Typ-Halbleiterbereich 7 ausgebildet. Auf dem Halbleitersubstrat 1 ist ein SiO2-FiIm 9 niedergeschlagen. Dieser SiO2-FiIm 9 weist Öffnungen auf, die mit einer Emitterelektrode 10, einer Basiselektrode 11 bzw. einer Kollektoreiektrode 12 ausgefüllt sind. Über dem «-Typ-Bereich 4 ist auf dem SiO2-FiIm 9 eine Dünnschicht bzw. ein Film 13 aus polykristallinem Silizium aufgebracht, das Sauerstoff enthält. Αία den einander gegenüberliegenden Enden des Filmabschnitts 13 aus Sauerstoff enthaltendem polykristallinem Silizium sind Elektroden 14 und 15 ausgebildet. Die obere Oberfläche des Films 13 ist mit einem SiO2-FiIm 16 bedeckt. Ein Kontaktbereich zwischen mindestens einer der Elektroden 14 und 15 und dem Film 13 ist mit Bor- oder Pbosphoratomen (B oder P) in vorgeschriebener Konzentra-
;o tion von über 1020 Atomen/cm3 dotiert, um einen guten ohmschen Kontakt sicherzustellen.
Bei dem soweit beschriebenen Aufbau des Halbleiterbauelements wird der polykristalline Siliziumfilm 13 als Widerstandselement verwendet. Der Filmabschnitt 13 aus polykristallinem Silizium enthält in gleichmäßiger Verteilung 2 bis 45 Atomprozent Sauerstoff und kann um ein spezifisches Beispiel zu nennen - 27 Atomprozent Sauerstoff enthalten. Die Korngrößen polykristallinen Siliziums liegen im Bereich von etwa lOnm bis einige 10 nm. Jedes Korn schließt einen Eigenhalbleiter ein, der Silizium in einer Konzentration von 1013 bis 10'* Atomen/ cm3 enhält, wobei die Sauerstoffatome in dem Eigenhalbleiter gleichmäßig verteilt bzw. dispergiert sind. Die Korngrenzen zwischen den Körnern sind reich an Sauerstoffatomen. Die Korngrößen mögen zwischen 10 nm bis 1 μηι liegen. Ein polykristallines Siliziumkorm mit einer Größe über 1 μπι ähnelt einem Silizium-Einkristall. Die thermische Wachstumsgeschwindigkeit von polykristallinem Silizium in einer Korngröße unter 10 nm ist sehr niedrig. Aus diesem Grund ist polykristallines Silizium mit Korngrößen außerhalb des Bereichs von 10 nm bis 1 μιη nicht vorteilhaft oder unerwünscht. Der polykristalline Film kann eine Stärke von lOnm bis zu einigen Mikron aufweisen.
Der spezifische Widerstand von polykristallinem Silizium, das Sauerstoffatome in der erwähnten Konzentration enthält ist höher, als der von reinem polykristallinem Silizium, das keine Sauerstoffatome enthält.
Die Beziehung zwischen dem Widerstand bzw. dem spezifischen Widerstand und den Energiebändern wird nachfolgend unter Bezug auf die Fig. 3 A bis 3 D erläutert:
Die Fig. 3 A veranschaulicht die Anordnung der polykristallinen Siliziumkörncr in der polykristallinen SiIiziumfilmschicht 13. Die Lücke zwischen dem Energieniveau im Korn und dem Energieniveau an der Korngrenze ist in reinem polykristallinem Silizium nicht so groß (siehe Fig. 3 B) wie bei polykristallinem Silizium, das Sauerstoffenthält (siehe Fig. 3C). Der spezifische Widerstand von reinem polykristallinem Silizium liegt bei etwa 106 Ohm-cm, obwohl Fangniveaus vorhanden sind. Werden dem reinen polykristallinen Silizium kleine Mengen an Sauerstoffatomen zugesetzt, so entstehen lokale SixO,.-Zusammensetzungen an den Korngrenzen. Die Energieniveaus werden also an den Korngrenzen angehoben, wie Fig. 3C schematisch veranschaulicht. Durch Energiesperren an den Korngrenzen des polykristallinen Siliziums wird die Bewegung der Ladungsträger (Elektronen oder Löcher) also behindert oder unterbunden, und die Träger werden durch die Fallen oder Einfangstellen eingefangen und füllen die Einfangniveaus auf. Aus diesem Grund wird der spezifische Widerstand des polykristallinen Siliziumfilms stark erhöht.
Wird einem polykristallinem Silizium eine große Menge an Sauerstoffatomen zugesetzt, so steigt die Energiebandlücke weiter an (Δ E= 8 eV) und die Breite der Energiebandsperre erhöht sich weiter, wie die Fig. 3D erkennen läßt. Liegt die Breite der Energiebandsperre unter
3 nm so kann sie von den Ladungsträgern nur teilweise aufgrund des Tunneleffekts passiert werden.
Ein Verfahren zur Herstellung dieses polykristallinen Siliziumfilms 13 wird nachfolgend angegeben:
Das Halbleitersubstrat wird auf 600 bis 8000C erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten. Stickstoff als Trägergas und ein Gasgemisch aus SiH4 und N2O werden gleichzeitig über das Halbleitersubstrat geleitet. Dabei tritt eine thermische Zersetzung von SiH4 auf, und polykristallines Silizium wird auf dem Halbleitersubstrat abgelagert. Gleichzeitig werden Sauerstoffatome von der NjO-Komponente nahezu gleichförmig in dem polykristallinen Silizium dispergiert. Der spezifische Widerstand der thermisch gewachsenen polykristallinen Siliziumfilmschicht läßt sich durch Veränderung des Verhältnisses von N,0 zu SiH4 steuern. Der spezifische Widerstand kann also zwischen 106 Ohm-cm (dem Widerstand von reinem polykristallinen Silizium) bis zu 1012 Ohm-cm verändert werden (was dem spezifischen Widerstand von SiO2 entspricht). Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt die Beziehung zwischen dem Verhältnis von N2O zu SiH4 und der Sauerstoffkonzentration.
Tabelle 1 Sauerstoff
konzentration
(Atomprozent)		 Spezifischer
Widerstand
(Ohm-cm)
Verhältnis von
N2O zu SiH4 		2
26.8
34.8
36.4		 3 xlO6
3 xlO9
5 xlO10
1 xlO11
0
1/3
2/3
3/3
10 ohmschen Kontakt mit dem Sauerstoff enthaltenden Film 33 aus polykristallinem Silizium. Die normalen elektrischen Anschlüsse zu den Elektroden 24,25 und 27 sowie die auf der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 21 ausgebildete Elektrode sind nicht gezeigt, da sich hier keine Besonderheiten gegenüber herkömmlicher Halbleitertechnik ergeben.
Dieser SRG-FET arbeitet wie folgt:
Die Grenzfrequenz »/« des SRG-FETs ist durch die folgende Gleichung gegeben:
15
20
25
30
Die graphische Darstellung der Fig. 4 verdeutlicht die Beziehung zwischen dem spezifischen Widerstand und dem Sauerstoffgehalt in Atomprozent. Durch Veränderung des Anteilverhältnisses von N2O zu SiH4 läßt sich die Sauerstoffkonzentration und damit der spezifische Widerstand steuern.
Fig. 5 gibt eine Spannungs-/Strom-Kennlinie wieder, gemessen zwischen den Elektroden 14 und 15 des Dünnfilmwiderstands 13, wobei für das Verhältnis N2O: SiH4 = 1/3 gilt, wenn der Kontaktabschnitt des Dünnschichtwiderstands 13 mit Boratomen in einer Konzentration von 1020 Atomen dotiert ist. Die Fig. 5 läßt erkennen, daß der Dünnschichtwiderstand 13 bei gutem ohmschem Kontakt eine lineare Spannungs-/Strom-Kcnnlinie aufweist. Die Temperaturabweichung der Spannungs-/ Strom-Kennlinie ist sehr gering.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung in Anwendung auf einen SRG-FET wird nachfolgend unter Bezug auf Fig. 6 und 7 beschrieben:
Bei dem Halbleiterbauelement nach Fig. 6 dient ein n-Typ-Halbleiterbereich 22 als Sourcebereich und ein weiterer n-Typ-Halbleiterbereich 23 als Drainbereich. Diese beiden Halbleiterbereiche sind in einem /7-Typ-HalbIeitersubstrat 21 ausgebildet. In einem darüber befindlichen SiO2-FiIm .29 sind Öffnungen ausgebildet, die mit einer Sourceelektrode 24 bzw. einer Drainelektrode 25 ausgefüllt sind. Ein Sauerstoff enthaltender Film 33 aus polykristallinem Silizium wird - wie anhand der ersten Ausführungsform beschreiben - durch den SiO2-FiIm 29 umgeben und erstreckt sich über den Kanal 26 zwischen dem Sourcebereich 22 und dem Drainbereich 23. Der SiO2-Film, der den polykristallinen Siliziumfilm 33 umgibt, wird mit einer Öffnung versehen, an der eine Gate-Elektrode 27 ausgebildet wird. Die Gate-Elektrode 27 steht in
2CgRg'
wobei mit Cg die Kapazität zwischen dem Film 33 aus Sauerstoff enthaltendem polykristallinem Silizium und dem Kanal 26 und mit Rg der Widerstand des polykristallinen Siliziumfilms 33 in Richtung des Kanals 26 bezeichnet sind. Werden der Quelle 24 und der Senke 25 Signale zugeführt und wird die Gate-Elektrode 27 mit einer Steuerspannung beaufschlagt, so tritt in dem polykristallinen Siliziumfilm 33 ein Potentialgradient auf, aufgrund der Kopplung zwischen dem polykristallinen Siliziumfilm 33 und dem «-Typ-Halbleitersubstrat 23, wobei sich der Kapazitätswert Cg lokal ändert. Dies bewirkt die gute Linearität der SpannungsVStrom-Kennlinien zwischen der Quelle und der Senke und der Pinch-Ofl-Effekt läßt sich vermeiden, der bei herkömmlichen Feldeffekttransistoren auftritt. In anderen Worten: Da der Widerstand Rg des Films 33 bei Verwendung von Sauerstoff enthaltendem polykristallinem Silizium höher liegt als bei Verwendung von polykristallinem Silizium ohne Sauerstoff, kann die Grenzfrequenz »/« erniedrigt weiden, und der Signal-Nachlauf des Gates wird vermieden. Der spezifische Widerstand des Films 33 ist außerdem lokal gleichförmig und homogen. Der Widerstand des Kanals läßt sich durch Anlegen einer Spannung oder durch die Gleichspannungskomponente von der Gate-Elektrode aus steuern. Der SRG-FET gemäß der Erfindung läßt sich also als variables Impedanzelement einsetzen
Da bei dieser Ausführungsform der Erfindung die Signale über die Source-Drain-Strecke zugeführt werden, kann der bei herkömmlichen FETen erforderliche Kondensator eingespart werden. Außerdem kann das Gate mit einem einzigen Anschluß betrieben werden. Ein FET mit den erfindungsgemäßen Merkmalen ist also wesentlich einfacher aufgebaut als vergleichsweise bekannte Feldeffekttransistoren.
Da der Widerstand Rg stark erhöht werden kann, läßt sich der Klirr- oder Verzerrungsfaktor verbessern. Dies ist in Fig. 7 veranschaulicht. Die Kurven »a« und »b« zeigen die Beziehung zwischen dem Klirrfaktor und der Frequenz. Die Kurve »a« gilt für reines polykristallines Silizium, und die Kurve »b« für polykristallines Silizium, das 26,8 % Sauerstoff enthält, und für das Gate von Feldeffekttransistoren verwendet wird und bei einem Verhältnis von N2O: SiH4 =1/3 hergestellt wurde. Der Klirrfaktor wird in jedem Fall unter Rückkopplungsbedingung über die auf der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 21 ausgebildete Elektrode gemessen. Es zeigte sich, daß der Klirrfaktor des SRG-FETs erfindungsgemäHer Bauart wesentlich niedriger lag, und zwar bei etwa l/1i)0 des Klirrfaktors herkömmlicher Feldeffekttransistoren bei niedrigen Frequenzen unter etwa 1 kHz. Es ist möfiiich, den Klirrfaktor auf etwa 1/1000 herunterzudrücken, und zwar durch Überwachung des Sauerstoffanti-ils des polykristallinen Siliziums.
Der Klirrfaktor bei niedrigen Frequenzen wurde also wesentlich gegenüber herkömmlichen FETen verbessert. Dabei können die gleichen Herstellungsverfahren wie für herkömmliche Feldeffekttransistoren angewendet werden. Unterschiedlich ist lediglich der Zusatz von Sauerstoff zum polykristallinen Silizium. Die verbesserten Ergebnisse können also ohne wesentliche Änderung im Herstellungsverfahren im Vergleich zu dem bei herkömmlichen FETen erzielt werden.
Obgleich vorstehend bevorzugte Ausführungs- und Anwendungsformen der Erfindung beschrieben sind, ergeben sich für den Fachmann zahlreiche Abwandlungsmöglichkeiten, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen:
So ist es beispielsweise möglich, die Form und die Abmessungen des Dünnschichtwiderstands aus Sauerstoff enthüllendem polykristallinen! Silizium zu verändern. Um einen Durchbruch am Transistor zu vermeiden, kann der Dünnschichtwiderstand auf einem SiO2-FiIm oder direkt auf dem Halbleitersubstrat angrenzend an den/w-Übergang zwischen der Basis und dem Kollektor aufgebracht werden. In diesem Fall fließt kein Leckstrom in Sperrichtung, da der Dünnschichtwiderstand einen hohen Widerstandswert besitzt.
Da der Dünnschichtwiderstand gemäß der Erfindung aus polykristallinem Silizium hergestellt ist, das Sauerstoff in einem Bereich zwischen 2 und 45 Atomprozent enthält, läßt sich der spezifische Widerstand des Widerstandsmaterials wesentlich höher auslegen im Vergleich zu reinem polykristallinem Silizium. So kann der speyifisehe Widerstandswert beispielsweise in einem Bereich von 106 bis 1012 Ohm-cm eingestellt werden. Auch die Spannungs-/Strom-Kennlinie des Widerstands wird wesentlich verbessert im Vergleich zu Widerständen ius reinem polykristallinen! Silizium.
Wie die Fig. 4 und die Tabelle I zeigen, läßt sich der spezifische Widerstand des polykristallinen Siliziims über einen Bereich von 106 bis 1012 Ohm-cm variieren, und zwar durch Veränderung des Atomprozentanteilt an Sauerstoff von 2 bis 45 Prozent. Aus Fig. 4 ist beispiolsweise ersichtlich, daß sich für 10% Sauerstoff ein spezifischer Widerstand von etwa 107 Ohm-cm, für 20% Sauerstoff ein spezifischer Widerstand von 108 Ohm-cm, für 30 % Sauerstoff ein spezifischer Widerstand von etwa 10'° Ohm-cm und für 36,4% Sauerstoff ein spezifischer Widerstand von 101' Ohm-cm ergibt. Auch die Tabelle 1 gibt spezielle spezifische Widerstandswerte an. Ersichtlicherweise läßt sich jeder gewünschte Wert für den spezifischen Widerstand zwischen IO6 Ohm-cm und IO'2 Ohmcm durch Veränderung des Atomprozentanteils an Sauerstoff im polykristallinen Silizium erzielen.
Obgleich der gesamte Bereich zwischen 2 und 45 Atomprozent Sauerstoff als Anwendungsbreicli der Erfindung in Frage kommt, liegt der zu bevorzugende Bereich zwischen 10 und 35 Atomprozent, und insbesondere zwischen 20 und 30 %. Ein anderer zu bevorzugender Bereich ist der zwischen 25 und 35 %, und hier wiederum speziell der Bereich zwischen 25 und 30%.
Werder. Donator- oder Akzeptorverunreinigungen in Konzentrationen über IO19 Atomen/cm3 dem Sauerstoff enthaltenden polykristallinen Sauerstoff zugesetzt, so sinkt der Temperaturkoeffizient des Widerstands stark ab, und die Temperaturkennlinie wird wesentlich verbessert. Verunreinigungskonzentrationen unter IO19 Atomen/cm3 sind unerwünscht, da dadurch eine Verschlechterung der Temperaturkennlinie eintreten kann.
Wird die Erfindung auf einen Feldeffekttransistor mit einem Widerstandsgate angewendet, so verbessert sich der Verzerrungs- oder Klirrfaktor ganz wesentlich wegen der Erhöhung des Widerstands aufgrund des Sauerstoffanteils und die Anzahl der externen Schaltkreiselemente, die für den Betrieb herkömmlicher Feldeffekttransistoren erforderlich sind, ist beträchtlich vermindert, so daß sich der gesamte Aufbau und Betrieb vereinfacht.
Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß mit der Erfindung ein Dünnschichtwiderstand geschaffen wurde, der im wesentlichen aus polykristallinem Silizium besteht, das Sauerstoff in einem Anteil von 2 bis 45 Atomprozent enthält. Der spezifische Widerstand der polykristallinen Siliziumdünnschicht läßt sich als Funktion des Sauerstoffanteils in der Dünnschicht verändern, und der spezifische Widerstand liegt insbesondere wesentlich höher als bei polykristallinem Silizium, das keinen Sauerstoff enthält.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur pyrolytischen Herstellung eines Dünnschichtwiderstands, der aus einer auf einem Halbleitersubstrat ausgebildeten dünnen polykristallinen, Sauerstoff enthaltenden Siliziumschicht besteht, durch Erhitzen des Halbleitersubstrats in Gegenwart eines SiH4 enthaltenden Gasgemischs, dadurch gekennzeichnet, daß die polykristalline Siliziumschicht durch Erhitzen des Halbleitersubstrats auf eine Temperatur von 600 bis 800° C und gleichzeitiges Einleiten des außerdem N2O enthaltenden Gasgemischs hergestellt wird, wobei das Anteilsverhältnis von N2O zu SiH4 so gewählt ist, daß sich in '5 der polykristallinen Siliziumschicht ein gleichmäßig dispergierter Sauerstoffanteil von 10 bis 45 Atom-% ergibt.
2. Verwendung eines nach Patentanspruch 1 hergestellten Dünnschichtwiderstands als Gate-Widerstand (33) eines Feldeffekttransistors (Fig. 6).
DE2526429A 1974-06-18 1975-06-13 Verfahren zur pyrolytischen Herstellung eines Dünnschichtwiderstands Expired DE2526429C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6957674A JPS5513426B2 (de) 1974-06-18 1974-06-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2526429A1 DE2526429A1 (de) 1976-01-08
DE2526429C2 true DE2526429C2 (de) 1982-12-23

Family

ID=13406744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2526429A Expired DE2526429C2 (de) 1974-06-18 1975-06-13 Verfahren zur pyrolytischen Herstellung eines Dünnschichtwiderstands

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4001762A (de)
JP (1) JPS5513426B2 (de)
CA (1) CA1009326A (de)
DE (1) DE2526429C2 (de)
FR (1) FR2275886A1 (de)
GB (1) GB1488728A (de)
IT (1) IT1039070B (de)
NL (1) NL182849C (de)

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5215262A (en) * 1975-07-28 1977-02-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor device and its manufacturing method
JPS5267532A (en) * 1975-12-03 1977-06-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor memory unit
FR2335951A1 (fr) * 1975-12-19 1977-07-15 Radiotechnique Compelec Dispositif semiconducteur a surface passivee et procede d'obtention de la structure de passivation
GB1561983A (en) * 1976-04-07 1980-03-05 Lucas Industries Ltd Polw claw member for a dynamo electric machine rotor
US4133000A (en) * 1976-12-13 1979-01-02 General Motors Corporation Integrated circuit process compatible surge protection resistor
US4167804A (en) * 1976-12-13 1979-09-18 General Motors Corporation Integrated circuit process compatible surge protection resistor
IT1094517B (it) * 1978-04-28 1985-08-02 Componenti Elettronici Sgs Ate Procedimento per la fabbricazione di un elemento resistivo filiforme per circuito integrato
CA1136773A (en) * 1978-08-14 1982-11-30 Norikazu Ohuchi Semiconductor device
US4251876A (en) * 1978-11-03 1981-02-17 Mostek Corporation Extremely low current load device for integrated circuit
US4285001A (en) * 1978-12-26 1981-08-18 Board Of Trustees Of Leland Stanford Jr. University Monolithic distributed resistor-capacitor device and circuit utilizing polycrystalline semiconductor material
US4371587A (en) * 1979-12-17 1983-02-01 Hughes Aircraft Company Low temperature process for depositing oxide layers by photochemical vapor deposition
JPS5749193U (de) * 1980-09-04 1982-03-19
IT8149780A0 (it) * 1980-12-01 1981-11-27 Hughes Aircraft Co Circuito d'ingresso a modulazionedi porta con resistori al silicio policristallino
US4467312A (en) * 1980-12-23 1984-08-21 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor resistor device
DE3204054A1 (de) * 1981-02-23 1982-09-09 Intel Corp., Santa Clara, Calif. Widerstand in integrierter schaltungstechnik und verfahren zu dessen herstellung
US4706107A (en) * 1981-06-04 1987-11-10 Nippon Electric Co., Ltd. IC memory cells with reduced alpha particle influence
NL8203323A (nl) * 1982-08-25 1984-03-16 Philips Nv Geintegreerde weerstand.
JPS59138362A (ja) * 1983-01-28 1984-08-08 Nec Corp 半導体装置
US4575923A (en) * 1983-04-06 1986-03-18 North American Philips Corporation Method of manufacturing a high resistance layer having a low temperature coefficient of resistance and semiconductor device having such high resistance layer
JPS61114574A (ja) * 1984-11-09 1986-06-02 Hitachi Ltd 半導体装置
JPS61134055A (ja) * 1984-12-04 1986-06-21 Sony Corp 半導体装置の製造方法
JPH0617957B2 (ja) * 1985-05-15 1994-03-09 セイコー電子工業株式会社 液晶表示装置
GB2182488A (en) * 1985-11-02 1987-05-13 Stc Plc Integrated circuit resistors
GB2186116B (en) * 1986-02-03 1989-11-22 Intel Corp Plasma enhanced chemical vapor deposited vertical resistor
US4755480A (en) * 1986-02-03 1988-07-05 Intel Corporation Method of making a silicon nitride resistor using plasma enhanced chemical vapor deposition
GB2193976B (en) * 1986-03-19 1990-05-30 Gen Electric Plc Process for depositing a polysilicon film on a substrate
JP2816549B2 (ja) * 1986-10-22 1998-10-27 セイコーインスツルメンツ株式会社 電気光学装置
US4690728A (en) * 1986-10-23 1987-09-01 Intel Corporation Pattern delineation of vertical load resistor
US4812419A (en) * 1987-04-30 1989-03-14 Hewlett-Packard Company Via connection with thin resistivity layer
US5298785A (en) * 1987-05-15 1994-03-29 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
FR2615326B1 (fr) * 1987-05-15 1990-08-31 Fuji Electric Co Ltd Dispositif a semi-conducteurs du type multi-emetteur
JPH01143252A (ja) * 1987-11-27 1989-06-05 Nec Corp 半導体装置
US5214497A (en) * 1988-05-25 1993-05-25 Hitachi, Ltd. Polycrystalline silicon resistor for use in a semiconductor integrated circuit having a memory device
US5570119A (en) * 1988-07-26 1996-10-29 Canon Kabushiki Kaisha Multilayer device having integral functional element for use with an ink jet recording apparatus, and recording apparatus
US4992773A (en) * 1988-10-07 1991-02-12 Mos Electronics Corporation Resistor with side wall contact
US5457062A (en) * 1989-06-30 1995-10-10 Texas Instruments Incorporated Method for forming gigaohm load for BiCMOS process
US5045870A (en) * 1990-04-02 1991-09-03 International Business Machines Corporation Thermal ink drop on demand devices on a single chip with vertical integration of driver device
KR940005293B1 (ko) * 1991-05-23 1994-06-15 삼성전자 주식회사 게이트와 드레인이 중첩된 모오스 트랜지스터의 제조방법 및 그 구조
KR940008883B1 (ko) * 1992-04-08 1994-09-28 삼성전자 주식회사 박막저항의 제조방법
US5349325A (en) * 1993-05-18 1994-09-20 Integrated Device Technology, Inc. Multi-layer low modulation polycrystalline semiconductor resistor
US6221760B1 (en) * 1997-10-20 2001-04-24 Nec Corporation Semiconductor device having a silicide structure
JPH10242394A (ja) * 1997-02-27 1998-09-11 Matsushita Electron Corp 半導体装置の製造方法
US7357898B2 (en) * 2003-07-31 2008-04-15 Agency For Science, Technology And Research Microfluidics packages and methods of using same
JP5225549B2 (ja) * 2006-03-15 2013-07-03 日本碍子株式会社 半導体素子
EP3282484B1 (de) * 2016-08-10 2020-12-23 X-FAB Semiconductor Foundries GmbH Spannungsgesteuerter widerstand

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE593931C (de) * 1931-11-24 1934-03-07 Siemens & Halske Akt Ges Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Widerstandes mit einer metallischen Siliciumschicht auf isolierendem Traeger
DE618803C (de) * 1933-10-18 1935-09-17 Patra Patent Treuhand Verfahren zur Herstellung von Widerstandskoerpern ohne merkbaren Temperaturkoeffizienten
US3463715A (en) * 1966-07-07 1969-08-26 Trw Inc Method of cathodically sputtering a layer of silicon having a reduced resistivity
US3540871A (en) * 1967-12-15 1970-11-17 Texas Instruments Inc Method for maintaining the uniformity of vapor grown polycrystalline silicon
US3619739A (en) * 1969-01-16 1971-11-09 Signetics Corp Bulk resistor and integrated circuit using the same
US3629667A (en) * 1969-03-14 1971-12-21 Ibm Semiconductor resistor with uniforms current distribution at its contact surface
US3721584A (en) * 1970-04-13 1973-03-20 A Diem Silicon coated substrates and objects fabricated therefrom
US3745647A (en) * 1970-10-07 1973-07-17 Rca Corp Fabrication of semiconductor devices
US3694700A (en) * 1971-02-19 1972-09-26 Nasa Integrated circuit including field effect transistor and cerment resistor
US3806361A (en) * 1972-01-24 1974-04-23 Motorola Inc Method of making electrical contacts for and passivating a semiconductor device
NL7208026A (de) * 1972-06-13 1973-12-17

Also Published As

Publication number Publication date
NL182849B (nl) 1987-12-16
US4001762A (en) 1977-01-04
FR2275886B1 (de) 1982-07-16
JPS51281A (de) 1976-01-05
NL182849C (nl) 1988-05-16
FR2275886A1 (fr) 1976-01-16
JPS5513426B2 (de) 1980-04-09
NL7507280A (nl) 1975-12-22
DE2526429A1 (de) 1976-01-08
IT1039070B (it) 1979-12-10
GB1488728A (en) 1977-10-12
CA1009326A (en) 1977-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2526429C2 (de) Verfahren zur pyrolytischen Herstellung eines Dünnschichtwiderstands
DE2837028C2 (de)
DE2618733C2 (de) Halbleiterbauelement
DE2317577C2 (de) Verfahren zur Herstellung dielektrisch isolierter Halbleiteranordnungen
DE2814973C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Speicher-Feldeffekttransistors
DE2455730B2 (de) Feldeffekt-Transistor
EP0033003B1 (de) Zweifach diffundierter Metalloxidsilicium-Feldeffekttransistor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2947311C2 (de) Integrierte Halbleiterschaltung
DE3901369A1 (de) Verfahren zur herstellung einer doppelt diffundierten metall-oxid-halbleiter-feldeffekt-transistorvorrichtung sowie durch dieses verfahren hergestellte vorrichtung
DE2513459B2 (de) Halbleiterbauelement mit einer polykristallinen Siliciumabdeckung und Verfahren zu seiner Herstellung
DE69518178T2 (de) Dünnfilmtransistor mit einer Drainversatzzone
DE2605830A1 (de) Verfahren zur herstellung von halbleiterbauelementen
DE2149303A1 (de) Halbleiter-Speichervorrichtung
DE3136682A1 (de) Transistor vom typ mit isoliertem tor
DE3116268C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung
DE3046358C2 (de) Feldeffekttransistor in Dünnfilmausbildung
DE1564735A1 (de) Feldeffekttransistor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE2109928A1 (de) Feldeffekt Transistor
DE1564151C3 (de) Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von Feldeffekt-Transistoren
DE1514350B1 (de) Feldeffekttransistor mit einem mehrere parallele Teilstromwege enthaltenden Stromweg steuerbarer Leitfaehigkeit
DE1564524B2 (de)
DE2833068A1 (de) Integrierte halbleitervorrichtung
DE2752335C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors mit einem vertikalen Kanal
DE2702451B2 (de) Halbleiteranordnung
DE2047241A1 (de) Verfahren zur Herstellung integrer ter Schaltungen

Legal Events

Date Code Title Description
D2 Grant after examination