DE2819402A1 - Verfahren zum trimmen des widerstandswertes polykristalliner silicium- widerstaende, insbesondere fuer die verwendung als halbleiter in integrierten schaltkreisen - Google Patents

Verfahren zum trimmen des widerstandswertes polykristalliner silicium- widerstaende, insbesondere fuer die verwendung als halbleiter in integrierten schaltkreisen

Info

Publication number
DE2819402A1
DE2819402A1 DE19782819402 DE2819402A DE2819402A1 DE 2819402 A1 DE2819402 A1 DE 2819402A1 DE 19782819402 DE19782819402 DE 19782819402 DE 2819402 A DE2819402 A DE 2819402A DE 2819402 A1 DE2819402 A1 DE 2819402A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
polycrystalline silicon
resistor
resistance
trimming
resistance value
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.)
Granted
Application number
DE19782819402
Other languages
English (en)
Other versions
DE2819402C3 (de
DE2819402B2 (de
Inventor
Yoshihito Amemiya
Kotaro Kato
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.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone 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 Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Publication of DE2819402A1 publication Critical patent/DE2819402A1/de
Publication of DE2819402B2 publication Critical patent/DE2819402B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2819402C3 publication Critical patent/DE2819402C3/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
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/326—Application of electric currents or fields, e.g. for electroforming
    • 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
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/055—Fuse
    • 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
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49082—Resistor making
    • 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
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49082—Resistor making
    • Y10T29/49099—Coating resistive material on a base

Description

NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE PUBLIC CORPORATION, 6, 1, Uchisaiwai-cho 1-chome, Chiyoda-ku, Tokio/Japan
Verfahren zum Trimmen des Widerstandswertes polykristalliner Silicium-Widerstände, insbesondere für die Verwendung als Halbleiter in integrierten Sahaltkreisen.
Anwendungsbereich der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trimmen des Widerstandswertes eines polykristallinen Silicium-Widerstandes, insbesondere ein Verfahren zur Trimmung des Widerstandswertes eines als Widerstand in einem integrierten Halbleiter-Schaltkreis benutzten polykristallinen Silicium-Widerstandes mit elektrischen Mitteln.
Stand der Technik
Der Widerstandswert eines in einen integrierten Schaltkreis eingefügten Widerstandselementes weicht als Folge veränderlicher Herstellungsbedingungen im allgemeinen von dem gewünschten Wert ab. Um die außerhalb der Grenzen der Herstellungsbedingungen liegende benötigte Genauigkeit zu erreichen, ist es allgemein üblich, eine von zwei Trimm^ethoden anzuwenden. Das erste Verfahren ist das Trimmen eines metallischen Dünnschichtfilm-Widerstandes mittels Laser, wie es in einer Abhandlung "An Integrated Circit 12 Bit D/A Converter" von R.B. Craven in den ISSCC Digest of Technical Papers, S. 40 - ^l» 1975 und in einer Abhandlung "A High Yield Second Generation 10 Bit Monolithic DAC" von P. Holloway et al in den ISSCC Digest of Technical Papers, S. 106-107, 1976j beschrieben ist. Das zweite Verfahren ist das selektive Stromstoß-Verfahren für Zener-Dioden mittels hoher Stromstärke zur Erzeugung von Korrektur-Stromkreisen, wie es in der Abhandlung
-3-809846/0805
"A Precision Trim Technique for Monolithic Analogue Ciruits" von G. Erdi in ISSCC Digest of Technical Papers, S. 192 193, 1975, und einer Abhandlung "A Monolithic 12 Bit D/A Counter11 von D,T. Comer in ISSCC, Digest of Technical Papers, S. 104 - 105, 1977, beschrieben ist.
Das Verfahren zum Trimmen eines metallischen Dünnschichtfilm-Widerstandes mittels Laser-Strahl erzeugt jedoch eine Beanspruchung infolge örtlicher Erhitzung des Widerstandes, was Instabilität zur Folge hat. Da der Widerstandswert des Widerstandselementes vor seinem Einbau auf die Platte oder Platine getrimmt wird, besteht darüber hinaus die Gefahr, daß der Widerstandswert eine Änderung infolge der Wärmebehandlung der Platine erfährt. Außerdem benötigt man für das Trimmen mittels Laser eine aufwendige Trimm-Ausrüstung. Andererseits kann durch das Verfahren der selektiven Stromstoßbehandlung von Zener-Dioden mittels hoher Ströme der Widerstandswert nicht direkt korrigiert werden, so daß komplizierte und umfangreiche Korrektur-Stromkreise benötigt werden, was zu niedrigen Herstellungszahlen und -leistungen führt. Bei auf dem Markt erhältlichen typischen integrierten Halbleiter-Schaltkreisen ist die Fläche des Trimm-Stromkreises so groß, daß ungefähr die Hälfte der Fläche des Chips von dem Trimm-Stromkreis eingenommen wird.
Aufgabenstellung
Zur Beseitigung dieser Nachteile liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Trimmen des Widerstandswertes eines in einen integrierten Schaltkreis einzufügenden Widerstandselementes zu entwickeln, das für eine schnelle Korrektur des Widerstandswertes nach der Herstellung des integrierten Schaltkreises geeignet ist. Insbesondere soll ein einfaches und genaues Verfahren zum Trimmen polykristalliner SiIicium-Widerstände entwickelt werden, weil diese'sich speziell für die Herstellung von Festkörperschaltungen eignen.
809846/0805
Lösung und Vorteile
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Verfahren zum Trimmen des Widerstandswertes eines polykristallinen Silicium-Widerstandesj insbesondere des Anfangswiderstandes eines als Widerstandselement eines integrierten Halbleiter-Schaltkreises benutzten polykristallinen Silicium-Widerstandes vor, bei dem ein Widerstand mit einem vorbestimmten Anfangswiderstand durch Dopen (Dotieren) des polykristallinen Siliciums mit einer Verunreinigung mit einer
20 "ί Konzentration von mehr als 1x10 Atomen/cnr hergestellt und dann ein Strom aus einer fremden Stromquelle mit einer Stromdichte höher als 1x10 A/cm durch den Widerstand zur Senkung des Anfangswiderstandswertes und dadurch zur Korrektur des Widerstandswertes des Widerstandes hindurchgeschickt wird.
Die damit erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Widerstandswert des Widerstandes nach seiner Herstellung schnell und genau korrigiert werden kann. Außerdem ist mit diesem Verfahren die Korrektur des Widerstandswertes nach Herstellung des integrierten Halbleiter-Schaltkreises durch Benutzung der vorhandenen - und damit ohne zusätzliche - Ein- und Ausgänge möglich, während zugleich die Genauigkeit eines in einen integrierten Halbleiter-Schaltkreis eingefügten Widerstandselementes verbessert wird.
-5-
809846/0805
Erörterung der Zeichung und Ausführungsbeispiele
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung v/erden vollständiger durch die nachstehende detaillierte Beschreibung verständlich werden, die in Verbindung mit den beigefügten schematischen Zeichnungen erfolgt. Es zeigt
Fig. 1 einen Anschluß eines nach dem erfin- ' dungsgemäßen Verfahren hergestellten polykristallinen Silicium-WiderStandes an eine Stromquelle;
Fig. 2 eine graphische Darstellung einer nach der Erfindung erhaltenen Charakteristik;
Fig« 3 eine graphische Darstellung der anderen,
durch die Erfindung erhaltenen Charakteristiken;
Fig. H eine graphische Darstellung kritischer Konzentrationen von Verunreinigungen;
Fig. 5 eine graphische Darstellung mit dem Mechanismus des der Erfindung zugrunde liegenden Phänomens;
Fig. 6 einen Schaltplan für die Anwendung der
Erfindung zum Korrigieren des Widerstandsnetzes eines Digital-Analog-Konverters;
Fig. 7A einen Schaltplan für die Anwendung der Erfindung zur Einstellung der Offset-Spännung eines MOS-Eingangs-Opera'tionsverstärkers und
-6-809846/0805
Pig. 7B eine graphische Darstellung, welche
den Effekt der Berichtigung der Offset-Spannung der Pig. 7A zeigt.
Bei der Erforschung der Phänomene, die auftreten, wenn ein starker Strom durch einen polykristallinen Silicium-Widerstand geschickt wird mit der Absicht, die Genauigkeit eines Widerstands-Netzwerkes zu verbessern, das in einem Digital-Analog-Konverter Verwendung findet, wurden die folgenden Zusammenhänge gefunden, auf denen die Erfindung im wesentlichen beruht:
1. Der Widerstands-Wert eines polykristallinen SiIicium-Widerstandes mit Verunreinigungen in einer Menge, die oberhalb der kritischen Konzentration liegt, nimmt kontinuierlich ab, wenn ein Strom oberhalb der kritischen Dichte hindurchgeschickt wird, und die Abnahme des Widerstandswertes hört auf, wenn der Stromfluß oberhalb des kritischen Wertes beendet ist. Der bei Beendigung des Stromflusses vorhandene Widerstandswert bleibt danach erhalten. Dieses Phänomen wird nicht durch das Verfahren des Dopens von Verunreinigungen beeinflußt und tritt auf, gleichgültig, ob nun die Verunreinigung während des Wachsens des polykristallinen Siliciums gedopt wird oder mittels thermischer Diffusion oder Ionen-Implantationstechniko Darüber hinaus wird der kritische Wert der Konzentration nicht durch die Art der üblicherweise benutzten Verunreinigungen wie P, As, Sb und B beeinflußt, und der kritische Wert der Stromdichte ist ebenfalls im wesentlichen konstant unabhängig von der Art der Verunreinigungen. Dieses gilt auch für Verunreinigungen verschiedener Kombinationen von P, As, Sb und B.
2. Solange die Stromdichte des durch, den polykristallinen Silicium-Widerstand fließenden Stromes niedriger als der kritische Wert ist, ändert sich der Widerstandswert nicht
809846/0805 " 7 "
ZÖT9402
·- ν —
Erfindungsgemäß wird deshalb zum Trimmen des Widerstandswertes, wie in Fig. 1 gezeigt, aus einer externen Stromquelle ein gewünschter Strom in einen polykristallinen Silicium-Widerstand eines integrierten Halbleiter-Stromkreises geschickt. In Fig. 1 ist ein zu trimmender polykristalliner Widerstand 10 auf eine Isolierschicht 12 aufgebracht, die einen Silicium-Dioxid-Film auf einer Unterlage 11 aus Siliciumsubstrat umfaßt. Metallkontakte 13 (z.B. Aluminium-Elektroden) für den Stromanschluß sind an den entgegengesetzten Enden des Widerstandes 10 befestigt. Die externe Stromquelle kann Gleichstrom, Wechsel-
nujT strom oder Impulsstrom liefern, sofern sie'Ystrom mit einer über der des Widerstandes 10 liegenden Dichte zu liefern imstande ist. Wie später noch gezeigt wird, liegt die kritische Stromdichte bei ungefähr 1x10 A/cm . Nach oben ist der Widerstand 10 durch einen Isolierfilm 15 aus SiIicium-Dioxid abgedeckt.
Fig. 2 zeigt in graphischer Darstellung ein Beispiel für die Verringerung des Widerstandes, wenn durch den polykristallinen Silicium-Widerstand Gleichstrom geschickt wird. Das Versuchsbeispiel wurde vorbereitet, indem man ungedoptes polykristallines Silicium bei einer Temperatur von 9*13 K (670° C) wachsen ließ, mittels Ionen-Implantation mit Bor dopte, das gedopte polykristalline Silicium bei einer Temperatur von 1273 K (1000° C) 80 min lang in Stickstoff (Np) einer Wärmebehandlung unterzog, das gedopte polykristalline Silicium mittels eines konventionellen foto-lithographischen Verfahrens in einen Widerstand mit einer Dicke von 9 Mikrometer und einer Länge von 100 Mikrometer eins<>>formte>ran dem Widerstand gemäß Fig. 1 Aluminium-Elektroden anbrachte. Die Konzentration der Bor-Dotierung betrug 2»4x10 /cm , und der Widerstandwert vor' dem Stromfluß (Anfangswiderstandswert) war 730 0hm„
Wie man aus Fig. 2 ersieht, ändert sich bei kleiner Stromdichte der Widerstand nicht, wenn der Strom hindurchfließt, verringert sich aber, wenn die Stromdichte einen
809 846/0805
Z8T9402
- 8 kritischen Wert überschreitet. Im Falle dieser Probe betrug
Tr p
der kritische Wert ungefähr 8x10 A/cm . Der Strom wurde bei jedem Versuch fünfzehn Sekunden lang von einer Gleichstrom-Stromquelle mit unterschiedlicher Stromdichte hindurchgeschickt .
Wenn die Stromdichte über den kritischen Wert hinaus" vergrößert wirdj sinkt der Widerstandwert, wie erkennbar, fortlaufend, Selbstverständlich sollten Ströme extremer Größe nicht hindurchgeschickt werden» weil sonst die Metallelektroden schmelzen. Die Stromdichte an den Metall-Elektroden schwankt mit deren physikalischen Abmessungen, und größere Abmessungen sind offensichtlich von Vorteil. In Jedem Fall ist beim Trimmen des Widerstandes nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Schmelzen der Metall-Elektroden der einzige und hauptsächliche Faktor für die Bestimmmung der oberen Grenze der Stromdichte.
In Ergänzung zu der oben beschriebenen Probe wurde weiter eine Probe getestet, bei der zum Zeitpunkt des Wachsens des polykristallinen Siliciums Bor dotiert wurde, sowie ein Beispiel, bei dem die Dotierung mit Bor mittels eines Wärme-Diffusions-Verfahrens erfolgte. Hierbei wurde das gleiche Phänomen beobachtet, und der kritische Wert der Stromdichte blieb im wesentlichen der gleiche, solange die Bor-Konzentration höher als 1x10 /cm war.
Im Hinblick auf Verunreinigungen durch As, P und Sb wurden Versuche mit verschiedenen Konzentrationen und unterschiedlichen Arten der Dotierung durchgeführt, aber es wurde gefunden, daß die Tendenz der Verringerung des Widerstands-Wertes ähnlich derjenigen der Fig. 2 ist,, und daß auch der kritische Wert der Stromdichte ähnlich ist, solange die
2Q Konzentration der Verunreinigungen größer als 1x10 M Atome/cnr ist. Der kritische Wert der Stromdichte schwankte jedoch um - 20 bis 30 % in Abhängigkeit von den Schwankungen bei den Herstellungsbedingungen. Bei der vorliegenden Erfindung existiert keine obere Grenze für die Konzentration der Ver-
809846/0805
unreinigungen, aber es ist theoretisch unmöglich, eine Dotierung mit Unreinigkeiten über eine extreme Konzentration hinaus vorzunehmen, die durch die Avogadro'sche Zahl bestimmt ist.
Wie oben beschrieben ist das Phänomen, auf dem die vorliegende Erfindung beruht, kennzeichnend für polycristalline Silicium-Widerstände. Bei Versuchen, bei denen monokristallines Silicium mit Unreinigkeiten hoher Konzentration gedopt wurde, konnte das oben beschriebene Phänomen überhaupt nicht beobachtet werden. Das heißt, wenn Strom durch einen monokristallinen Silicium-Widerstand geschickt wurde, der mit B, As,- P oder Sb bis zur Grenze der Löslichkeit gedopt war, wurde in keinem Fall eine Verringerung des Widerstandswertes beobachtet bei einer Stromdichte, bei
der Aluminium-Elektroden nicht schmelzen«
Fig. 3 zeigt ein Beispiel dafür, daß der Widerstandswert eines polykristallinen Silicium-Widerstandes auch bei Anwendung von Impulsströmen vermindert wird. Die Abmessungen der Probe waren die gleichen wie diejenige der Fig. 2; bei diesem Versuch war das polykristalline Silicium mit
21 3
As in einer Konzentration von 1,2x10 /cm dotiert. Das Trimmen des Widerstandswertes erfolgte unter Hindurchschicken eines Impulsstromes mit einer Impulsdauer von 0,5 Mikrosekunden; wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist es möglich, in freier Wahl das Maß der Trimmung in einem weiten Bereich durch Einstellung des Scheitelwertes der Stromdichte und der Zahl der beaufschlagten Impulse zu beeinflussen. Auf diese Weise ist es einfach, das Maß der Trimmung mit einer Genauigkeit von 0,01 % zu regeln. In Fig. -3 zeigt 'die Ordinate den normalisierten Widerstandwert unter Berücksichtigung der Größe des Anfangswiderstandes vor dem Hindurchschicken des Impulsstromes als Einheit.
- 10 809846/0805
ZB19402
Gemäß diesem Beispiel kann, wenn Impulsstrom eingeleitet wird, der gleiche Trimm-Effekt wie bei Anwendung von Gleichstrom erzielt werden, "und zwar unabhängig von der Art der Verunreinigung und des Dotierungsverfahrens derselben. Bei dieser Methode der Beaufschlagung mit Impulsstrom läßt sich die Zahl der Impulse, d.h. die gesamte Wirkzeit der Impulse^ leichter kontrollieren als die •Einwirkzeit von Gleichstrom.
Daher ist die Methode des Trimmens mit Impulsstrom außerordentlich vorteilhaft. Obwohl das Ergebnis der Versuche mit Wechselstrom hier nicht wiedergegeben ist, wurde gefunden, daß sich auch mit Wechselstrom vorteilhafte Ergebnisse ähnlich den mit Gleichstrom oder Impulsstrom erreichten erzielen lassen.
Fig. 4 zeigt die für das Trimmen von polykristallinen Silicium-Widerständen erforderlichen Verunreinigungskonzentrationen. Der kritische Wert der Verunreinigungen für die Erreichung der vorbeschrieben Verringerung des Widerstandes beträft 1x10 /cnr für jedes der Elemente As, P, B und Sb unter der Voraussetzung, daß die Messung der Konzentration mit einer Genauigkeit von - 20 % erfolgt. Es wurde gefunden, daß die Genauigkeit der Trimmung nicht durch die Konzentration der Verunreinigung beeinflußt wird, solange letztere höher liegt als der kritische Wert.
Obwohl Einzelheiten des Funktionierens bzw. Ablaufes der Verringerung des Widerstandswertes von polykristallinen Silicium-Widerständen, die nach der Erfindung Verunreinigungen in hoher Konzentration enthalten, noch nicht vollständig geklärt sind, wurden zumindest die nach-stehenden Tatsachen durch die Experimente klargestellt und erwiesen:
- 11 -
809846/0805
(1) Das Elektrodenraetall trägt nicht zur Verringerung des Widerstandswertes bei. Als Ergebnis der getrennten Messung der spezifischen Widerstandsänderung in verschiedenen Teilen des Widerstandes wurde gefunden, daß die
die Widerstandsverringerung gleichmäßig über^gesamte Masse ohne Rücksicht auf den Abstand von der Elektrode erfolgte.
(2) Die Abnahme des Widerstandswertes wird verursacht durch die Zunahme der Träger-Beweglichkeit des polykristallinen Siliciums, während die Konzentration derselben sich nicht änderta selbst wenn der Widerstand getrimmt ist. Diese Tatsache wurde klar gemacht durch Messung des Hall-Koeffizienten des polykristallinen Siliciums, wie in Fig* 5 gezeigt ist.
(3) Wie bereits dargelegt, erfolgt in monokristallinem Silicium keine Verringerung des Widerstandswertes.
(1J) Der kritische Wert der Verur-reinigungskonzentration, der für die Erniedrigung des Widerstandes erforderlich ist, ist im wesentlichen der Konzentration gleich, bei der für das polykristalline Silicium eine Sättigung des spezifischen Widerstandes in Beziehung auf die Konzentration erfolgt.
Aufgrund der oben beschriebenen Tatsachen wird angenommen, daß durch eine Dotierung einer Verunreinigung hoher Konzentration die durch die Korngrenzen vorgeschriebene Beweglichkeit der Träger-Elektronen aus verschiedenen Gründen eine Erhöhung erfährt, wenn ein Strom hoher Dichte beaufschlagt wird und den spezifischen Widerstand erniedrigt.
Wie beschrieben, ist mit der Erfindung eine Erniedrigung des Anfangswiderstandswertes polykristalliner Silicium-Widerstände durch Beaufschlagen des Widerstands mit
- 12 809846/0 805
elektrischem Strom beabsichtigt, wodurch der Widerstand während seiner Herstellung kontinuierlich getrimmt wird. Es ist mit der Erfindung nicht beabsichtigt, den Anfangs-Wider standswert extrem (auf nahezu Null) abzusenken. Dementsprechend findet das Verfahren nach der Erfindung Anwendung auf polykristalline Silicium-Widerstände für integrierte Halbleiter-Schaltkreise mit dem ausschließlichen Ziel, die Trimmung des Teil des integrierten Schaltkreises bildenden Widerstandes durchzuführen, aber es dient nicht dazu, dem Schaltkreis eine Speicherfunktion zu verleihen.
Im folgenden wird ein Beispiel der Anwendung für das genaue Trimmen beschrieben. Fig. 6 zeigt ein Beispiel, in dem die Erfindung Anwendung bei einem Digital-Analog-Konverter findet. Fig. 6 zeigt drei Bit-Teile eines D/AKonverters mit einer geeichten Stromquelle konstanter Stromstärke. Die für die Durchführung der Erfindung neu hinzugefügten Elemente sind Widerstände r und 2r sowie Dioden D. und Dg. Die anderen Elemente entsprechen den in konventionellen Digital-Analog-Konverten für Gleichstrom konstanter Stromstärke benutzten (z.B. ^PCoIOD, DAC9O or mono DACO2). Der Widerstand 2r besteht aus einem stark gedopten polykristallinen Silicium-Widerstand, der genau getrimmt ist, um die Genauigkeit des Widerstandsnetzes zu erhöhen. Aufgabe des Widerstandes r , der gleichfalls aus stark gedoptem polykristallinem Silicium besteht, ist es, eine durch Einfügen des Widerstandes 2r entstehende Leitungsunsymmetrie zu verhindern. Die Querschnittsflächen der Widerstände 2r und r in einer Richtung quer zu dem Stromfluß sind so benessen, daß die Stromdichte unterhalb des kritischen Viertes bei normalem Betrieb 'des D/A-Konverters liegt. Die Dioden D, und Dg sind hinzugefügt, um zu verhindern, daß ein starker Strom beim Trimmen des Widerstandes 2r durch andere Widerstände oder Transitoren fließt. Da, wie allgemein bekannt ist, das Widerstandsver-
809846/0805 " 13 "
hältnis zwischen 2R+2r und R+r bezüglich jedes Bits genau 2:1 sein sollte, ist der Widerstand 2r für jeden Baustein zu trimmen.
Das Trimmen wird folgendermaßen durchgeführt: Um z.B. den Widerstand 2r des mittleren Bausteins in Fig. 6 zu trimmen,, wird eine externe, nicht dargestellte Stromquelle über einen Spannungsänschluß V„ und einen Eingangsanschluß b_ für den Durchgang des Trimmstromes verkünden, wobei bp im Verhältnis zu VE negativ ist. Die Anschlüsse b, und b, werden auf einer geeigneten Spannung (normalerweise dem Grundpegel) gehalten, die mit V„ gleichgerichtet ist. Dann werden die Dioden Dj, und D- positiv vorgespannt und andere Dioden negativ, so daß der Trimmstrom auf den Weg V„ ·* Dj- ·> 2r > D1^ ^ fließt, um allein den Widerstand 2r des mittleren Bausteines zu trimmen, während kein hoher Strom durch andere Widerstände und Transistoren fließt. Das Symbol Vp bezeichnet den Anschluß für die Vorspannungsschaltung eines Stromquellentransistors und V -. den Spannungsanschluß eines Stromschalttransistors.
Für den Normalbetrieb des Digital-Analog-Konverters wird dieser dann von der externen Stromquelle getrennt, und eine mit dem Spannungsanschluß V„ gleichgerichtete Eingangsspannung wird an den Anschlußklemmen b.. , b? und b_ angelegt, so daß die Dioden D2, D^J, D7, D5 und D8 entgegengesetzt beaufschlagt, also gesperrt werden. Dadurch sind alle Wege für den Trimmstrom unterbrochen. Wenn dann die Eingangsspannung an die Anschlußklemmen angelegt wird, sind die Dioden D,, D, und Dg geöffnet, so daß der Schaltkreis als D/A-Wandler arbeiten kann.
Mit der oben beschriebenen Anordnung ist es möglich, in gewünschter Weise unter Benutzung des Spannungsanschlusses und des Eingangsanschlusses eines D/A-Wandlers einen polykristallinen Silicium-Widerstand zu trimmen, so daß es nicht erforderlich ist, zusätzliche Anschlüsse 'für das Trimmen vorzusehen.
809846/0805 - 14 -
-IH-
Fig. 7A zeigt ein Beispiel, in dem die Erfindung für die Justierung der Offsetspannung eines MOS-Eingangs-Operationsverstärkers benutzt wird, in dem die Bezugszeichen 2 und Anschlußklemmen des Operationsverstärkers! 6 einen Anschluß für den Ausgang und 1, 5 und 8 Anschlüsse für die Einstellung der Offsetspannung bezeichnen. In diesem.Fall kommt ein handelsüblicher Baustein/iPC 252A der Nippon Electrical Co, Ltd. als Operationsverstärker zur Anwendung, wobei die Anschlüsse 2 und 6 kurzgeschlossen werden und der Anschluß 3 geerdet wird, um so eine Offsetspannung an der Ausgangsklemme 6 zu erzeugen. Polykristalline Silicium-Widerstände FL und R_ gemäß der Erfindung werden zwischen den Anschlußklemmen 1 und 5 bzw. 5 und 8 vorgesehen; dann kann die Offsetspannung durch Trimmen der Widerstände R, und Rp verringert werden.
Wie Fig. 7B zeigt, beträgt der Anfangswert der Offsetspannung des Operations-Verstärkers bei kurzgeschlossenen Klemmen 1, 5 und 8 3,08 mV. Die Offsetspannung verringert sich auf 2,98 mV, wenn die polykristallinen Silicium-Widerstände R, und R2 gemäß der Erfindung nach Fig. 7A geschaltet werden. Wenn später die polykristallinen Silicium-Widerstände durch Anschluß einer externen Stromquelle an die Anschlüsse 1 und 5 oder 5 und 8 getrimmt werden, kann die Offset-Spannung schließlich bis zu einem äußersten Wert von 0,02 mV verringert werden. Der Widerstand R1 wurde gemäß Fig. 7B zwischen den Anschlüssen 1 und 5 fünfmal getrimmt. Da die fünfte Trimmung jedoch zu stark war, wurde bei der sechsteh Trimmoperation der Widerstand Rp an die Anschlüsse 5 und 8 angeschlossen und getrimmts um die zu starke Trimmung auszugleichen.
In diesem Beispiel sind die polykristallinen Silicium-Widerstände mit der Außenseite des Operationsverstärkers verbunden. Integriert man jedoch die Widerstände während
- 15 809846/0805
der Herstellung des Operationsverstärkers in diesen, so ist es möglich, denselben vor seiner Versendung genau zu justieren.
Wie beschrieben ist es gemäß der Erfindung möglich, polykristallxne Silicium-Yiiderstände dadurch genau zu trimmen, daß man sie mit Strom sehr viel höherer Stärke als bei einem integrierten Halbleiter-Schaltkreis beaufschlagt O
809846/0805

Claims (1)

  1. NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE PUBLIC CORPORATION, 6, 1, Uchisaiwai-cho l-chome, Chiyoda-ku, Tokio / Japan
    Verfahren zum Trimmen des Widerstandswertes polykristalliner Silicium-Widerstände, insbesondere für die Verwendung als Halbleiter in integrierten Schaltkreisen.
    Patentanspruch
    Verfahren zum Trimmen des Widerstandswertes eines polykristallinen Silicium-Widerstandes, insbesondere des Anfangs-Wider st andswert es eines als Widerstandselement eines integrierten Halbleiter-Schaltkreises benutzten polykristallinen Silicium-Widerstandes, dadurch gekennzeichnet , daß ein Widerstand aus polykristallinem Silicium mit einem vorbestimmten Anfangswiderstand durch Dopen mit einer Verunreinigung in einer Konzentration von
    20 "5
    mehr als 1x10 Atomen/cnr hergestellt und Strom aus einer fremden Stromquelle mit einer Stromdichte höher als 1x10 A/
    2
    cm zur Senkung des Anfangswiderstandswerts und dadurch zur Korrektur des Widerstandswertes durch den Widerstand geschickt wird.
    -2-
    809846/0805
    ORJGiNAL JMSPECTEO
DE2819402A 1977-05-04 1978-05-03 Verfahren zum Abgleich (Trimmen) des Widerstandswertes eines polykristallinen Silicium-Schichtwiderstandes, insbesondere für die Verwendung in einem integrierten Halbleiter-Schaltkreis Expired DE2819402C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5138877A JPS53136980A (en) 1977-05-04 1977-05-04 Resistance value correction method for poly crystal silicon resistor

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2819402A1 true DE2819402A1 (de) 1978-11-16
DE2819402B2 DE2819402B2 (de) 1980-08-28
DE2819402C3 DE2819402C3 (de) 1982-06-16

Family

ID=12885548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2819402A Expired DE2819402C3 (de) 1977-05-04 1978-05-03 Verfahren zum Abgleich (Trimmen) des Widerstandswertes eines polykristallinen Silicium-Schichtwiderstandes, insbesondere für die Verwendung in einem integrierten Halbleiter-Schaltkreis

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4210996A (de)
JP (1) JPS53136980A (de)
CA (1) CA1087261A (de)
DE (1) DE2819402C3 (de)
GB (1) GB1559370A (de)
NL (1) NL7804813A (de)

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5544713A (en) * 1978-09-26 1980-03-29 Toshiba Corp Semiconductor device
US4297721A (en) * 1978-11-03 1981-10-27 Mostek Corporation Extremely low current load device for integrated circuit
JPS5685934A (en) * 1979-12-14 1981-07-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Control signal generating circuit
US4412241A (en) * 1980-11-21 1983-10-25 National Semiconductor Corporation Multiple trim structure
US4420766A (en) * 1981-02-09 1983-12-13 Harris Corporation Reversibly programmable polycrystalline silicon memory element
JPS59104101A (ja) * 1982-12-07 1984-06-15 ロ−ム株式会社 チツプ抵抗器
US4590589A (en) * 1982-12-21 1986-05-20 Zoran Corporation Electrically programmable read only memory
DE3433703A1 (de) * 1984-09-13 1986-03-20 Buchtal Gmbh, 8472 Schwarzenfeld Verfahren zur einstellung des widerstandswertes von elektrischen widerstandsbeschichtungen auf keramischen formkoerpern
US4602421A (en) * 1985-04-24 1986-07-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Low noise polycrystalline semiconductor resistors by hydrogen passivation
JPH0654795B2 (ja) * 1986-04-07 1994-07-20 三菱電機株式会社 半導体集積回路装置及びその製造方法
US4714911A (en) * 1986-09-19 1987-12-22 Adm Tronics Unlimited, Inc. Technique for treating manufactured thick film resistors
US4705964A (en) * 1986-09-29 1987-11-10 Sprague Electric Company Integrated circuit hall switch with adjustable operate point
US4774492A (en) * 1986-12-03 1988-09-27 Vtc Inc Slotted integrated circuit resistor
US4782202A (en) * 1986-12-29 1988-11-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method and apparatus for resistance adjustment of thick film thermal print heads
US4827222A (en) * 1987-12-11 1989-05-02 Vtc Incorporated Input offset voltage trimming network and method
JPH01184942A (ja) * 1988-01-20 1989-07-24 Toshiba Corp トリミング素子とその電気短絡方法
JP2679110B2 (ja) * 1988-05-27 1997-11-19 株式会社デンソー 半導体装置の製造方法
US5068674A (en) * 1988-06-07 1991-11-26 Canon Kabushiki Kaisha Liquid jet recording head stabilization
US5070383A (en) * 1989-01-10 1991-12-03 Zoran Corporation Programmable memory matrix employing voltage-variable resistors
JP2658570B2 (ja) * 1990-02-28 1997-09-30 株式会社デンソー 半導体装置及びその製造方法
US5334880A (en) * 1991-04-30 1994-08-02 International Business Machines Corporation Low voltage programmable storage element
US5538915A (en) * 1992-06-05 1996-07-23 The Regents Of The University Of California Process for forming synapses in neural networks and resistor therefor
DE4334515C1 (de) * 1993-10-09 1994-10-20 Itt Ind Gmbh Deutsche Verpolungsschutz für integrierte elektronische Schaltkreise in CMOS-Technik
JPH08224879A (ja) * 1994-12-19 1996-09-03 Xerox Corp 液滴エジェクタ閾値調整方法
DE19530737A1 (de) * 1995-08-22 1997-02-27 Philips Patentverwaltung Schaltungsanordnung zum Liefern eines konstanten Stromes
US5741720A (en) * 1995-10-04 1998-04-21 Actel Corporation Method of programming an improved metal-to-metal via-type antifuse
US5859562A (en) * 1996-12-24 1999-01-12 Actel Corporation Programming circuit for antifuses using bipolar and SCR devices
JPH1154301A (ja) * 1997-08-07 1999-02-26 Murata Mfg Co Ltd チップ型サーミスタ
DE19800196C2 (de) * 1998-01-07 1999-10-28 Guenter Nimtz Verfahren zur Herstellung von Flächenwiderstandsschichten
US6376896B1 (en) * 1999-04-08 2002-04-23 Seiko Instruments Inc. Semiconductor device having thin film resistor and method of manufacturing the same
US6306718B1 (en) 2000-04-26 2001-10-23 Dallas Semiconductor Corporation Method of making polysilicon resistor having adjustable temperature coefficients
US6958523B2 (en) * 2000-09-15 2005-10-25 Texas Instruments Incorporated On chip heating for electrical trimming of polysilicon and polysilicon-silicon-germanium resistors and electrically programmable fuses for integrated circuits
JP2002184944A (ja) * 2000-12-12 2002-06-28 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
US7422972B2 (en) * 2001-09-07 2008-09-09 Texas Instruments Incorporated On chip heating for electrical trimming of polysilicon and polysilicon-silicon-germanium resistors and electrically programmable fuses for integrated circuits
AU2002325723A1 (en) 2001-09-10 2003-03-24 Microbridge Technologies Inc. Method for trimming resistors
US7427802B2 (en) * 2002-02-11 2008-09-23 Stmicroelectronics S.A. Irreversible reduction of the value of a polycrystalline silicon resistor
EP1649496B1 (de) * 2003-07-14 2007-04-25 Microbrige Technologies Inc. Einstellung analoger elektrischer schaltungsausgangssignale
EP1800319A1 (de) * 2004-09-21 2007-06-27 Microbridge Technologies Inc. Kompensation einer durch trimmung verursachten verlagerung des temperaturkoeffizienten des widerstands
US7714694B2 (en) * 2004-09-21 2010-05-11 Microbridge Technologies Canada, Inc. Compensating for linear and non-linear trimming-induced shift of temperature coefficient of resistance
GB2419505A (en) * 2004-10-23 2006-04-26 2D Heat Ltd Adjusting the resistance of an electric heating element by DC pulsing a flame sprayed metal/metal oxide matrix
US7855432B2 (en) * 2005-09-30 2010-12-21 Texas Instruments Incorporated Integrated thermal characterization and trim of polysilicon resistive elements
EP2002453A1 (de) * 2006-03-23 2008-12-17 Microbridge Technologies Inc. Kompensieren einer linearen und nichtlinearen durch trimmen verursachten verschiebung des temperaturkoeffizienten des widerstands
WO2007107013A1 (en) * 2006-03-23 2007-09-27 Microbridge Technologies Inc. Self-heating effects during operation of thermally-trimmable resistors
WO2009111890A1 (en) * 2008-03-14 2009-09-17 Microbridge Technologies Inc. A method of stabilizing thermal resistors
JP2009244174A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Tokyo Electron Ltd ウェハ型温度計、温度測定装置、熱処理装置および温度測定方法
US8031100B2 (en) * 2009-04-24 2011-10-04 Intersil Americas Inc. Fine resistance adjustment for polysilicon
DE102010016556A1 (de) * 2009-04-24 2010-11-25 Intersil Americas Inc., Milpitas Widerstands-Feineinstellung für Polysilizium
IT1402165B1 (it) 2010-06-30 2013-08-28 St Microelectronics Srl Resistore ad elevata precisione e relativo metodo di calibratura
US8441335B2 (en) 2010-10-21 2013-05-14 Analog Devices, Inc. Method of trimming a thin film resistor, and an integrated circuit including trimmable thin film resistors
US8723637B2 (en) 2012-04-10 2014-05-13 Analog Devices, Inc. Method for altering electrical and thermal properties of resistive materials
ITTO20120553A1 (it) 2012-06-22 2013-12-23 St Microelectronics Srl Dispositivo a resistore calibrabile elettricamente e relativo metodo di calibrazione
US9963777B2 (en) 2012-10-08 2018-05-08 Analog Devices, Inc. Methods of forming a thin film resistor

Citations (7)

* 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
US3191151A (en) * 1962-11-26 1965-06-22 Fairchild Camera Instr Co Programmable circuit
DE1954445A1 (de) * 1968-11-19 1970-06-11 Philips Nv Halbleiterbauelement
DE2057929A1 (de) * 1970-04-13 1971-12-09 Diem Albert R Siliziumbeschichtete Substrate und daraus hergestellte Gegenstaende
DE1790139A1 (de) * 1968-09-17 1972-01-20 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen von stabilen elektrischen Metallfilmwiderstaenden
DE1465701B2 (de) * 1962-03-27 1972-09-21 International Business Machines Corp., Armonk, N. Y. (V.StA.) Verfahren zur herstellung eines thermisch stabilisierten und abgeglichenen widerstandselementes
DE2545447A1 (de) * 1975-10-10 1977-04-14 Preh Elektro Feinmechanik Verfahren zum abgleich eines widerstandes

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3308528A (en) * 1963-11-06 1967-03-14 Ibm Fabrication of cermet film resistors to close tolerances
FR2213623B1 (de) * 1972-10-31 1978-03-31 Thomson Csf
JPS5643613B2 (de) * 1973-12-03 1981-10-14
US4131884A (en) * 1977-02-14 1978-12-26 Precision Monolithics, Inc. Trimming control circuit for a digital to analog converter
US4138671A (en) * 1977-02-14 1979-02-06 Precision Monolithics, Inc. Selectable trimming circuit for use with a digital to analog converter

Patent Citations (7)

* 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
DE1465701B2 (de) * 1962-03-27 1972-09-21 International Business Machines Corp., Armonk, N. Y. (V.StA.) Verfahren zur herstellung eines thermisch stabilisierten und abgeglichenen widerstandselementes
US3191151A (en) * 1962-11-26 1965-06-22 Fairchild Camera Instr Co Programmable circuit
DE1790139A1 (de) * 1968-09-17 1972-01-20 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen von stabilen elektrischen Metallfilmwiderstaenden
DE1954445A1 (de) * 1968-11-19 1970-06-11 Philips Nv Halbleiterbauelement
DE2057929A1 (de) * 1970-04-13 1971-12-09 Diem Albert R Siliziumbeschichtete Substrate und daraus hergestellte Gegenstaende
DE2545447A1 (de) * 1975-10-10 1977-04-14 Preh Elektro Feinmechanik Verfahren zum abgleich eines widerstandes

Also Published As

Publication number Publication date
GB1559370A (en) 1980-01-16
CA1087261A (en) 1980-10-07
JPS53136980A (en) 1978-11-29
NL7804813A (nl) 1978-11-07
US4210996A (en) 1980-07-08
DE2819402C3 (de) 1982-06-16
DE2819402B2 (de) 1980-08-28
JPS5758071B2 (de) 1982-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2819402A1 (de) Verfahren zum trimmen des widerstandswertes polykristalliner silicium- widerstaende, insbesondere fuer die verwendung als halbleiter in integrierten schaltkreisen
DE2540451C2 (de) Digital/Analog-Umsetzer
DE3704609C2 (de)
DE1906213C3 (de) Stromregelschaltung
DE2611858A1 (de) Digital-analog-umsetzer
DE3001552A1 (de) Geregelte spannungsquelle
DE3836338A1 (de) Temperaturkompensierte stromquellenschaltung mit zwei anschluessen
DE2415803C3 (de) Konstantstromquelle
DE2401978A1 (de) Temperaturempfindlicher steuerschalter
DE4017617C2 (de) Spannungserzeugungsschaltung mit geringer Leistungsaufnahme und stabiler Ausgangsspannung bei kleiner Schaltkreisfläche
DE3106703A1 (de) Integrierte halbleiterschaltung mit temperaturkompensation
DE2240971C3 (de) Torschaltung
DE2637808A1 (de) Kompensationsschaltung
DE4038319C2 (de) Schaltung zur Erzeugung einer für das Einbrennen einer integrierten Schaltung testweise erhöhbaren Bezugsspannung
DE3102398C2 (de)
DE2645632A1 (de) Verstaerker
DE19810579B4 (de) Integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung
DE3014308C2 (de)
EP0174473A1 (de) Monolitisch integrierte Leistungsendstufe
DE3433817A1 (de) Konstantspannung-schaltkreis
DE10145520B4 (de) Schaltungsanordnung zur Spannungsversorgung eines Zweidrahtsensors
DE2546609A1 (de) Mos-halbleiteranordnung
DE3515006A1 (de) Spannungsausgangskreis
DE3106528C2 (de)
DE19581856B3 (de) Temperaturkompensation für Bauteile von integrierten Schaltungen auf der Halbleiterplättchen-Stufe

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE CORP., TOKIO/TOKYO,

8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: WENZEL, H., DIPL.-ING., 2000 HAMBURG KALKOFF, H., DIPL.-ING. WREDE, H., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 5810WITTEN

8339 Ceased/non-payment of the annual fee