JP2005332967A

JP2005332967A - 半導体装置及びその製造方法

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Publication number: JP2005332967A
Application number: JP2004149843A
Authority: JP
Inventors: Sadahisa Watanabe; 禎久渡辺; Mitsuru Kiyono; 充清野
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2004-05-20
Publication date: 2005-12-02

Abstract

【課題】拡散抵抗体の抵抗値を容易に調整し直す。
【解決手段】半導体基板の所定の領域に不純物を拡散して第１の拡散層２を形成して拡散抵抗体とするとともに、第１の拡散層２の少なくとも一部の領域にさらに不純物を拡散して第２の拡散層４を形成し、拡散抵抗体の抵抗値を調整する。例えば第２の拡散層４は、第１の拡散層２と同じ型の不純物を第１の拡散層２よりも高濃度となるように拡散することにより形成し、拡散抵抗体の抵抗値が低くなるように調整する。また、例えば第２の拡散層４は、第１の拡散層２と異なる型の不純物を拡散することにより形成し、拡散抵抗体の抵抗値が高くなるように調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体基板に不純物を拡散して形成される拡散抵抗体を有する半導体装置及びその製造方法に関する。

拡散抵抗体は、半導体基板の所定の領域表面に不純物が拡散されてなる拡散層と、拡散層の両端に形成された配線との接続部とを有して構成される。例えば図２に示すように、拡散抵抗体は、Ｐ型基板に成長させたＮ型エピタキシャル層１０１の所定領域に、Ｐ型の不純物を拡散して形成される拡散層１０２と、拡散層１０２の両端部に半導体装置の回路配線等と電気的に接続する接続部１０３とを有する。ここで、拡散層１０２のシート抵抗がＲｓであり、拡散層１０２の形状が例えば長さ７Ｌ、幅Ｗである場合、拡散抵抗体の抵抗Ｒ１は、次式（１）で表される。
Ｒ１＝Ｒｓ×７Ｌ／Ｗ・・・（１）
拡散抵抗体は、半導体回路の抵抗定数等を調整する目的で、通常、前述の拡散層１０２の長さ及び幅や、拡散層１０２の不純物濃度を適宜変更して拡散層１０２を形成することにより、必要な抵抗値を得るようにしている。また、抵抗素子の抵抗値を調整する方法として、抵抗素子にレーザートリミング等のトリミングを行う方法が提案されている（例えば特許文献１参照。）。
特開平１１−３３０３６３号公報

ところで、半導体装置の実際の製造においては、半導体装置をいったん完成した後に半導体回路の抵抗定数を変更するために、抵抗体の抵抗値の調整が必要となることがある。近年の半導体集積回路のさらなる高精度化に対応するためには、この抵抗体の抵抗値の微調整は極めて重要である。

しかしながら、拡散抵抗体は、拡散層の形状や不純物濃度により任意の抵抗値を得るようにしているので、薄膜抵抗体等の他のタイプの抵抗体に比べて、完成後の抵抗値の調整が困難であるという問題がある。

例えば、抵抗体が前述のような拡散抵抗体により形成されていると、仕様変更等により半導体回路の抵抗定数を変更する場合、拡散層１０２の長さや幅等の形状を設計し直して対応する必要がある。特に、拡散抵抗体の抵抗値を低下させるような調整の場合、拡散層１０２の形状の変更だけでは対応が追いつかず、チップサイズの変更という大規模な設計変更を行わなければならないことがある。このように、拡散抵抗体の抵抗値の調整は、極めて煩雑な作業を伴い、多大な労力やコストが必要となるばかりか、場合によっては半導体装置の納期を大幅に遅らせる原因ともなる。

前述の特許文献１の方法によれば、抵抗素子をトリミングすることにより抵抗素子の形成後に抵抗値を調整可能であるとされているが、この方法では、抵抗素子のトリミング用にレーザー等の特別な設備が必要となり、製造が煩雑になるという不都合がある。

そこで本発明は、拡散抵抗体の抵抗値を容易に調整し直すことが可能な半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

前述の問題を解決するために、本発明に係る半導体装置は、半導体基板の所定の領域に不純物を拡散することにより形成された第１の拡散層を有する拡散抵抗体を備え、前記第１の拡散層の少なくとも一部の領域に、さらに不純物を拡散することにより形成された第２の拡散層を有することを特徴とする。また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の所定の領域に不純物を拡散して第１の拡散層を形成して拡散抵抗体とするとともに、前記第１の拡散層の少なくとも一部の領域にさらに不純物を拡散して第２の拡散層を形成し、前記拡散抵抗体の抵抗値を調整することを特徴とする。

本発明では、先ず、半導体基板の所定の領域に第１の拡散層を形成し、次に、第１の拡散層の少なくとも一部の領域に重ねて不純物を拡散し、第１の拡散層に第２の拡散層を形成する。第２の拡散層を形成する際、例えば第１の拡散層と同じ型の不純物を用いれば、拡散抵抗体の抵抗値は低くなり、第１の拡散層と異なる型の不純物を用いれば、拡散抵抗体の抵抗値は高くなる。このため、第１の拡散層を形成した後に、適当な不純物を選択して第２の拡散層を形成することにより、拡散抵抗体の抵抗値を任意に調整できる。なお、第１の拡散層内に第２の拡散層を形成すれば、第１の拡散層の外側の形状は変わらないので、拡散抵抗体の形状を設計し直す必要はない。

本発明の半導体装置によれば、第１の拡散層の形成後に第２の拡散層が追加形成されているので、拡散抵抗体の外側の形状は変わることなく、拡散抵抗体の抵抗値が任意に調整される。したがって、例えば抵抗体の形状の再設計やチップサイズの変更等の大規模且つ長時間を要する作業を伴うことなく、抵抗値の調整の極めて容易な拡散抵抗体を有する半導体装置を提供することができる。

また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、第１の拡散層を形成した後に第２の拡散層を追加形成するといった比較的簡単な作業で、拡散抵抗体の外側の形状は変えることなく、拡散抵抗体の抵抗値を任意に調整できる。このため、例えば抵抗体の形状の再設計やチップサイズの変更等の大規模且つ長時間を要する作業を伴うことなく、拡散抵抗体の抵抗値を極めて容易に調整することができる。

以下、本発明を適用した半導体装置及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明の半導体装置は、図１に示すような拡散抵抗体を有するものである。この拡散抵抗体は、例えばＰ型半導体基板に成長させたＮ型エピタキシャル層１の所定領域に、Ｐ型の不純物を拡散することにより形成される第１の拡散層２を備える。第１の拡散層２の表面は図示しない絶縁膜により被覆される。第１の拡散層２の両端は、この部分に対応する絶縁膜が開口することにより、半導体装置の回路の配線等と電気的に接続する接続部３とされている。また、第１の拡散層２の一部の領域には、Ｐ型の第２の拡散層４が形成される。この第２の拡散層４は、第１の拡散層２を形成する不純物と同じ型のＰ型の不純物を拡散することにより、第１の拡散層２よりも不純物濃度を高濃度とされている。

このような拡散抵抗体を作製するには、先ず、Ｐ型半導体基板に成長させたＮ型エピタキシャル層１の所定領域にＰ型不純物を拡散させ、所定長及び所定幅の第１の拡散層２を形成する。次に、第１の拡散層２の一部の領域に、第１の拡散層２を構成する不純物と同じ型であるＰ型不純物を重ねて拡散させ、第１の拡散層２と同じ型の高濃度不純物層である第２の拡散層４を形成する。

ここで、図１に示すような、長さが７Ｌ、幅がＷで表される第１の拡散層２の略中央に、長さがＬ、幅がＷで表される第２の拡散層４が形成されている拡散抵抗体の抵抗値について説明する。第１の拡散層２のシート抵抗がＲｓであり、第２の拡散層４のシート抵抗がＲｓ’である場合、拡散抵抗体の抵抗値Ｒ２は、次式（２）で表される。
Ｒ２＝（Ｒｓ×６Ｌ＋Ｒｓ’×Ｌ）／Ｗ・・・（２）
第１の拡散層２と同じ型の不純物を第１の拡散層２の一部に重ねて拡散することにより、第２の拡散層４のシート抵抗Ｒｓ’を第１の拡散層２のシート抵抗Ｒｓに影響されない程度に小さい値とすれば、拡散抵抗体Ｒ２の抵抗値は、第２の拡散層４を持たない従来の拡散抵抗体の抵抗値Ｒ１より低くなる。すなわち、Ｒ２＜Ｒ１となる。なお、Ｒ１は、前述の式（１）で表される。

以上のように、第１の拡散層２の一部に、例えば第１の拡散層２と同じ型の高濃度不純物層である第２の拡散層４を形成することにより、拡散抵抗体の抵抗値を任意に低下させることができる。このとき、第１の拡散層２の外側の形状、すなわち拡散抵抗体の全体形状は変わらない。したがって、拡散抵抗体の全体の形状の変更や、抵抗体形状の変更に起因するチップサイズの変更等の煩雑な作業を伴うことなく、極めて容易に拡散抵抗体の抵抗値を調整し、半導体回路の抵抗定数を任意に変更することができる。また、第２の拡散層４を形成するには、既存の半導体プロセスで用いる不純物拡散用の設備を利用すればよいので、極めて低コスト且つ簡単に拡散抵抗体の抵抗値を調整できる。

また、本発明では、拡散抵抗体の全体形状を決定する第１の拡散層２の形成工程よりも後の工程において拡散抵抗体の抵抗値が調整されるので、半導体装置の製造プロセスのより後ろの工程において、仕様変更が発生することを前提に未完成の拡散抵抗体を有する半導体装置を待機させておくことができる。そして、仕様変更等により半導体回路の抵抗定数が最終的に決定されたら、直ちに第２の拡散層４を形成して拡散抵抗体の抵抗値を所望の値に調整することにより、半導体装置が完成する。したがって、仕様変更後に所望の抵抗値を得るように抵抗拡散体の形状を設計し直す場合に比べて、量産時の半導体装置の納期を大幅に短縮できる。

なお、前述の実施形態では、第１の拡散層２の長さ方向の略中央に高濃度の第２の拡散層４を形成した場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されず、第２の拡散層４の形成される領域は任意である。例えば、第１の拡散層２のうち電極取りに必要な既存の拡散層、すなわち、第１の拡散層２の接続部３に対応する不純物拡散領域を第２の拡散層４として使用することも可能である。

また、本発明の半導体装置においては、第１の拡散層２を構成する不純物と異なる型の不純物を用いて第２の拡散層４を形成してもかまわない。例えば、Ｐ型不純物を拡散してなる第１の拡散層２に、異なる型の不純物（Ｎ型）を拡散することにより第２の拡散層４を形成すれば、先に説明したような同じ型の不純物を用いる場合とは逆に、拡散抵抗体の抵抗値を任意に高めることができる。

例えば、図１に示すような、長さが７Ｌ、幅がＷで表される第１の拡散層２の略中央に、長さがＬ、幅がＷで表される第２の拡散層４を形成し、第１の拡散層２のシート抵抗がＲｓであり、第２の拡散層４のシート抵抗がＲｓ’’である場合、拡散抵抗体の抵抗値Ｒ３は、次式（３）で表される。
Ｒ３＝（Ｒｓ×６Ｌ＋Ｒｓ’’×Ｌ）／Ｗ・・・（３）
第１の拡散層２の一部に、第１の拡散層２と異なる型の不純物を重ねて拡散することにより、第２の拡散層４のシート抵抗Ｒｓ’’を第１の拡散層２のシート抵抗Ｒｓより大きな値とすれば、拡散抵抗体Ｒ３の抵抗値は、第２の拡散層４を持たない従来の拡散抵抗体の抵抗値Ｒ１より高くなる。すなわち、Ｒ１＜Ｒ３となる。Ｒ１は、前述の式（１）で表される。

以上のように、第１の拡散層２の一部に、例えば第１の拡散層２と異なる型の不純物層を拡散して第２の拡散層４を形成することにより、拡散抵抗体の全体の形状を変えることなく、拡散抵抗体の抵抗値を任意に高めることができる。

なお、前述の実施形態では、Ｐ型の第１の拡散層に同じ型の不純物（Ｐ型）又は異なる型の不純物（Ｎ型）を拡散させて第２の拡散層を形成する場合を例に挙げたが、これとは逆に、Ｎ型の第１の拡散層に同じ型の不純物（Ｎ型）又は異なる型の不純物（Ｐ型）を拡散させて第２の拡散層を形成する場合も、前述の実施形態と同様の効果が得られる。

本発明の半導体装置を示す図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。従来の半導体装置を示す図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。

符号の説明

１Ｎ型エピタキシャル層、２第１の拡散層、３接続部、４第２の拡散層

Claims

半導体基板の所定の領域に不純物を拡散することにより形成された第１の拡散層を有する拡散抵抗体を備え、
前記第１の拡散層の少なくとも一部の領域に、さらに不純物を拡散することにより形成された第２の拡散層を有することを特徴とする半導体装置。
前記第２の拡散層は、前記第１の拡散層と同じ型の不純物を第１の拡散層よりも高濃度となるように拡散することにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
半導体基板の所定の領域に不純物を拡散して第１の拡散層を形成して拡散抵抗体とするとともに、前記第１の拡散層の少なくとも一部の領域にさらに不純物を拡散して第２の拡散層を形成し、前記拡散抵抗体の抵抗値を調整することを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記第２の拡散層は、前記第１の拡散層と同じ型の不純物を第１の拡散層よりも高濃度となるように拡散することにより形成し、前記拡散抵抗体の抵抗値が低くなるように調整することを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。