JP4218073B2 - Semiconductor resistance element - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばGaAs基板等の半絶縁性基板の電位変動の影響を受けにくい構成の半導体抵抗素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体基板内の表面側に不純物を導入して形成される抵抗素子は、半導体集積回路の構成要素として、広く利用されている抵抗素子の一形態である。
【0003】
図4には、従来から用いられている抵抗素子の一例として、GaAs半絶縁性基板に形成された抵抗素子の断面構造を示す。
図4において、符号102はGaAs基板、104は基板内の表面側に例えばSi等のn型不純物を導入して形成された抵抗素子の不純物領域(以下、抵抗不純物領域)、105は抵抗不純物領域と基板領域界面に形成された空乏層、106は基板及び抵抗不純物領域上に成膜された例えばSiN等の絶縁膜、108は抵抗不純物領域に対し低抵抗で接触するオーミック電極、110はオーミック電極上に接触する抵抗素子の金属配線である。
【0004】
このような構造の抵抗素子を形成するには、まず、用意した半絶縁性のGaAs基板に、所定の条件でn型不純物(Si)を例えばイオン注入法,熱拡散法に等により導入し、抵抗不純物領域104を形成する。全面にSiN等の絶縁膜106をCVD法等で成膜した後、オーミック電極の形成部分で開孔するレジストパターンを形成し、これをマスクにオーミック電極の形成部分に絶縁膜106の開口部を形成する。続いて、形成したレジストパターン上に例えばAuGe/Ni等の積層金属を蒸着し、これをレジストパターンごと除去(リフトオフ)した後、加熱して合金化することにより、オーミック電極108を絶縁膜106の開口部に埋め込んで形成する。その後、全面に例えばTi/Pt/Au等の配線材料を蒸着し、例えばイオンミリング法でパターンニングして、金属配線110を形成する。
【0005】
本製造方法では、抵抗不純物領域104を形成する際の濃度プロファイル(濃度分布及び深さ等)を制御することにより、所望の抵抗値の抵抗素子を得る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の素子構造では、高抵抗を小面積で実現しようとして抵抗不純物領域104の形成時にSi等のn型不純物濃度を低くすると、抵抗不純物領域104の電気抵抗が、基板電位によって大きく変化してしまうという不都合が生じる。この現象は、いわゆるバックゲート効果によるものとされ、この効果は、例えば『H.Goronkin,et.al, “Backgating and light sensitivity in ion-implantated GaAs integratedcircuits ”,IEEE Tran.ED-29(5),pp.845-850(1982)』、或いは『“GaAs DEVICES AND CIRCUITS (p.324) ”,Michael SHUR, PLENUM PRESS 』等に記載されている。
【0007】
図5は、抵抗不純物領域に対するバックゲート効果の影響を調べた測定例であり、図5(a)が試料構成、測定方法を示すバイアス設定時の試料断面図である。
この測定用試料120の作製にあたっては、GaAs基板122内の表面側に、イオン注入によりSi不純物を所定濃度で導入して、抵抗不純物領域124と、基板電圧を変化させるための不純物領域126とを離間して同時に形成した。その上に絶縁膜128を成膜し、これに開口部を設け、抵抗不純物領域124上で測定端子をなす2つのオーミック電極130,132と不純物領域126上に基板電圧の印加端子をなすオーミック電極136とを、リフトオフ法で一括形成した。
【0008】
図5(b)に、測定結果(抵抗素子のI−V特性)を示す。
この測定では、まず、基板122を接地した状態で、電極130をプラス、電極132をマイナスにして抵抗素子の印加電圧VHを徐々に大きくしていったときに、端子間に流れる素子電流IHをパラメータアナライザを用いて測定した。また、基板に負の電圧(−VSUB )を印加し、その電圧値VSUB を2V,4V,6Vと大きくしていったときに、それぞれの基板電圧において上記と同様な測定を繰り返し行った。
この結果、基板電位を負側に振ると、抵抗不純物領域124の電気抵抗が増大し、飽和電流が次第に減少して殆ど流れなくなり、あたかも基板122がゲートとして作用するFETのドレイン電圧電流特性の如き特性が得られた。これは、基板122が半絶縁性とはいえ若干の電位変動があり、その電位変動による抵抗不純物領域への影響(抵抗値変動)が意外に大きいことを示すものである。かかる抵抗変動は、基板122の印加電圧が負に大きくなるにしたがって、空間電荷領域(先の図4に示す空乏層)が抵抗不純物領域内に拡がり、その電流チャネルを狭めて電流に寄与するシートシャリア濃度を減少させるために起こると解される。
【0009】
この実験から容易に推測できるように、実際のGaAs集積回路における抵抗素子は、その抵抗値が基板電位に応じて数桁のオーダで変動する。したがって、この基板電位による抵抗値変化は、例えばDCFL型ロジックゲートのプルアップ抵抗値を変動させ、ノイズマージンを減少させることによって、回路の誤動作を招く要因ともなっていた。
この従来の抵抗素子を有する集積回路の誤動作を防止するには、基板電位を制御して所望の抵抗値を維持しなければならない。しかし、抵抗素子の抵抗値に大きく影響する基板電位は、同じ基板内に近接して作られた周辺素子の影響、例えば近接するFETのソース・ドレイン電圧や、FETから基板に注入された正孔の量等の種々の要因が総合して決まり、回路の動作状態に応じて複雑に変動していることから、この基板電位を予測し制御することは困難である。
【0010】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、半絶縁性基板に作られ基板電位の影響を受けにくい構成とした半導体抵抗素子を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上述した従来技術の問題点を解決し、上記目的を達成するために、本発明の半導体抵抗素子は、半絶縁性の半導体基板と、当該半導体基板内の表面側に形成され、2つの第1コンタクトを有し、当該2つの第1コンタクト間で抵抗素子の抵抗値を決める第1導電型の抵抗不純物領域と、を有する半導体抵抗素子であって、前記半導体基板の基板領域と前記抵抗不純物領域との間に、第2導電型を有し、第2コンタクトを介して所定電位に保持された抵抗素子専用の埋め込み不純物領域が設けられ、前記2つの第1コンタクトのうち、前記埋め込み不純物領域に前記所定電位を与える前記第2コンタクトに近い方の第1コンタクトが、前記所定電位で保持されている。
この埋め込み不純物領域は、好ましくは、前記所定電位を印加していない状態で全て空乏化しない基板深さ方向の幅を有する。
また、抵抗不純物領域上には、好ましくは、所定間隔で2つのオーミック電極と、当該2つのオーミック電極上のそれぞれに接触する配線層とが設けられ、埋め込み不純物領域の一方端には、オーミック電極を介して前記所定電位を付与する電位供給配線層が設けられている。
【0012】
この半導体抵抗素子では、抵抗不純物領域と基板領域との間には、固定電位の埋め込み不純物領域が設けられ、しかも好適には、この埋め込み不純物領域が厚さ方向全てが空乏化しないことから、抵抗不純物領域は、半導体基板の電位変動の影響を殆ど受けない。このため、抵抗不純物領域の濃度を低くして高抵抗化した場合であっても、抵抗値が変動するようなことがない。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る半導体抵抗素子の実施形態を、GaAsJFETを基本素子とする場合を例に図面を参照しながら詳細に説明する。
【0014】
図1(a)は本発明の実施形態に係る半導体抵抗素子の概略平面図である。また、図1(b)は図1(a)のA−A’線に沿った断面図である。
図1において、符号1は半導体抵抗素子、2は半絶縁性基板、例えばGaAs基板を示す。
半絶縁性GaAs基板2内の表面側に、本実施形態では、例えばマグネシウム(Mg)が導入されたp型の埋め込み不純物領域4が形成され、その埋め込み不純物領域4内の表面側に抵抗素子1のn型不純物領域(抵抗不純物領域6)が形成されている。埋め込み不純物領域4は、当該抵抗不純物領域6の基板変調を防ぐために設けたものである。埋め込み不純物領域4は、望ましくは、少なくとも埋め込み不純物領域4に電圧を印加しないときに基板深さ方向が全て空乏化しない程度に、ある程度大きな厚みを有する。埋め込み不純物領域4は、抵抗不純物領域6と逆導電型であればよく、逆に埋め込み不純物領域4がn型、抵抗不純物領域6がp型でもよい。
【0015】
この各種不純物領域が形成された基板上には、絶縁膜8が成膜されている。この絶縁膜8には、抵抗不純物領域6上で所定間隔で開口する2つの開孔部8aと8bと、埋め込み不純物領域4の一方端部上で開口する開孔部8cとが設けられている。抵抗不純物領域6上の2つの開孔部8a,8b内に、それぞれオーミック電極10,12が埋め込まれ、また埋め込み不純物領域4上の開孔部8cには、オーミック電極14が埋め込まれている。これらのオーミック電極10,12,14は、例えばAuGe/Niの積層金属を下地のGaAsと合金化したもの等、コンタクト抵抗が低い材料から構成されている。
【0016】
抵抗不純物領域6上の2つのオーミック電極10,12上にそれぞれ接する配線層16,18が、絶縁膜8上を抵抗不純物領域6上から、その外側に向けて配線されている。また、埋め込み不純物領域4上のオーミック電極14上に接する電位供給配線層20が、絶縁膜8上に配線されている。これらの配線層16,18,20は、Ti/Au,Ti/Pt/AuのAu系の積層金属或いはAl等からなる。
【0017】
このような構成の半導体抵抗素子1では、抵抗不純物領域6と基板領域との間には、固定電位の埋め込み不純物領域4が設けられ、しかも好適には、この埋め込み不純物領域が厚さ方向全てが空乏化しないことから、抵抗不純物領域6は、半導体基板の電位変動の影響を殆ど受けない。このため、本実施形態の半導体抵抗素子1は、抵抗不純物領域6の濃度を低くして高抵抗化した場合であっても、抵抗値が変動するようなことがないという利点がある。
半導体集積回路内で他の素子とともに単一の基板に集積化された抵抗素子において、その誤動作防止に上記利点が特に有効である。なぜなら、半導体集積回路ではFET等を含む抵抗素子周囲の素子の影響、例えばFETのソースまたはドレイン不純物領域への印加電圧値、或いは当該電圧印加による基板への正孔注入等の影響で基板電位が変化することがあるが、本実施形態では上記理由により素子抵抗値が殆ど変動しないからである。
【0018】
つぎに、この図1に示す半導体抵抗素子の製造方法を説明する。
【0019】
図2及び図3は、図1に示す半導体抵抗素子の各製造過程を示す断面図である。
図2(a)では、まず、半絶縁性の半導体基板2として、例えば半絶縁性LEC−GaAs基板(主面方位(100))を用意し、この半絶縁性の半導体基板2の主面に、例えばプラズマCVD法によりキャップ層3を形成する。このキャップ層3は、例えば窒化シリコン(SiN)或いは酸化シリコン(SiO2 )から構成され、膜厚が例えば50nm程度で形成される。次いで、抵抗を形成する部分で開口するレジストパターン5を、光学リソグラフィ技術を用いて形成する。このレジストパターン5をマスクに、キャップ層3をスルー膜として例えばSi等のn型不純物を基板内表面側にイオン注入する。これにより、レジストパターン5の開口部5aに応じた基板領域に、所定の濃度プロファイルで抵抗不純物領域6が形成される。イオン注入条件は、注入エネルギーを例えば120KeVとし、ドーズ量を例えば1×1013/cm2 とする。
【0020】
レジストパターン5を除去した後、続く図2(b)では、抵抗不純物領域6より広い開口部7aを有するレジストパターン7を、光学リソグラフィ技術を用いてキャップ層3上に形成する。このレジストパターン7をマスクに、キャップ層3をスルー膜として例えばMg等のp型不純物を基板内表面側にイオン注入する。このときのイオン注入は、p型不純物領域が抵抗不純物領域6より深くに、また周囲を囲んで基板領域との間に介在し、かつ抵抗不純物領域6のn型不純物濃度が所定値となるような条件で行う。例えば、注入エネルギーを先程より高い240KeVとし、ドース量を先程より低い5×1012/cm2 程度とする。これにより、レジストパターン7の開口部7aに応じた面積で抵抗不純物領域6周囲の基板領域との間に、所定の濃度プロファイルの埋め込み不純物領域4が形成される。
【0021】
図2(c)では、キャップ層3が酸化シリコン系の膜である場合は例えばフッ酸(HF)を含む所定のエッチング溶液等を用いて、キャップ層3を除去する。このキャップレスの状態で、基板全体を例えば所定圧の水素化砒素(AsH3 )中で850℃でアニールし、導入不純物を活性化させる。
【0022】
図2(d)に示すように、プラズマCVD法等を用いて、例えばSiNからなる絶縁膜8を全面に300nmほど堆積する。
続いて、図3(e)に示すように、絶縁膜8上に、所定のオーミック電極形成部分で開口するレジストパターン9を、通常のフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。このレジストパターン9をマスクに、下地の絶縁膜8をエッチングし、抵抗不純物領域6の両端部を表出させる開孔部8aと8b、埋め込み不純物領域4の一方端を表出させる開孔部8cを同時形成する。ここで、この絶縁膜のエッチングは、例えば、CF4 /H2 を反応ガスとするRIE等で行う。
【0023】
レジストパターン9をつけたまま、図3(f)に示すように、全面にオーミック電極材料となる金属薄膜11を成膜する。この金属薄膜11の成膜では、抵抗加熱蒸着法等により、例えばAuGe合金とNiの2層膜を連続蒸着する。これにより、絶縁膜8の開孔部8a,8b,8cが、それぞれ孤立した金属薄膜10a,12a,14aによって埋め込まれる。
【0024】
金属薄膜10a,12a,14a以外の殆どの金属薄膜11はレジストパターン9の上に残るが、図3(g)においては、まず、この不要な部分をリフトオフ法によって除去する。すなわち、蒸着後の基板を、例えばアセトン等のレジスト溶解液に浸すと、レジストの溶解とともにレジストパターン9上の不要な金属薄膜11は剥離される。その後、所定の合金化加熱処理を行うことによって、残された金属薄膜10a,12a,14aがGaAs基板と合金化し、低抵抗なオーミック電極10,12,14が形成される。続いて、このオーミック電極及び絶縁膜8上の全面に、配線材料として金属膜15を成膜し、その上にフォトリソグラフィ法によってレジストパターン17を形成する。金属膜15は、例えば、Ti/Pt/Auの3層膜とし、膜厚は、TiおよびPtが50nmでAuが120nm程度とする。
【0025】
図3(h)では、このレジストパターン17で被膜されていない金属膜部分をエッチング除去して、金属配線のパターンニングを行う。金属膜15がAu系の場合、このパターンニングはイオンミリング法が用いられる。これにより、抵抗素子の2つのオーミック電極10,12にそれぞれ接続された抵抗素子用の配線層16,18と、埋め込み不純物領域4上のオーミック電極14に接続された電位供給配線層20とが形成される。エッチング後は、レジストパターン17を除去して、図1に示す本実施形態の抵抗素子を完成させる。
【0026】
本実施形態の半導体抵抗素子では、埋め込み不純物領域4を抵抗不純物領域6の周囲に設けこれを所定電位で保持するが、その電位供給手段として、オーミック電極14と電位供給配線層20が用いられる。これらの固定電位供給用の電極と配線層は、抵抗素子の電極10,12または配線層16,18と同時形成されることから、従来の製造方法に比べ、埋め込み不純物領域4の形成のためのレジストパターン7の形成とイオン注入(図2(b))の工程増加で済み、比較的に製造工程が簡素である。
【0027】
最後に、本実施形態の半導体抵抗素子1の集積回路等における使用方法について簡単に述べる。
第1の使用例は、埋め込み不純物領域4の電位を接地電位(0V)に固定することである。本実施形態の抵抗素子を集積回路用として用いた場合、基板電位は抵抗素子周囲の状況、例えば、図示しないトランジスタのソース又はドレイン不純物領域の電位、このような不純物領域からの正孔の注入等によって、0Vから電源電圧VDDの範囲で種々変化し得る。埋め込み不純物領域4を接地電位に固定すると、抵抗不純物領域6について、その両端に印加される電位に対して、常に、同じ抵抗値が再現され、当該抵抗素子1を基本構成素子として用いる半導体集積回路の誤動作を有効に防止することができる。
【0028】
第2の使用例は、埋め込み不純物領域6を電源電圧VDDに固定することである。この場合、抵抗の端子電圧が電源電圧VDDよりある程度下がると、埋め込み不純物領域6と抵抗不純物領域4によるpn接合が順方向にバイアスされ、抵抗値が若干下がることがある。これは、前述とは逆向きのバックゲート効果によるものである。pn接合が順方向にバイアスされると、抵抗不純物領域4と埋め込み不純物領域6との間で空乏化していた領域が導電層になる過程で小さくなる或いは空乏化領域がなくなり、抵抗素子を流れる電流に寄与できるキャリア数が増えるために、抵抗値が下がることがある。ところが、埋め込み不純物領域4の電位は固定されているため、この抵抗値の低下の程度は予測できて再現性がある。また、このときの抵抗値の変動(低下)は、従来の基板電位の変動による抵抗値変動に比べ桁違いに小さい。従って、従来のような予測不可能な抵抗値の変動を防止することに対し、埋め込み不純物領域4を電源電圧VDDに固定する本第2の使用例は有効である。
なお、抵抗の端子電圧が電源電圧VDDより更に低下すると、両不純物領域4,6によるpn接合で順方向電流が流れることが原理的には予想できるが、通常、抵抗不純物領域6の濃度は埋め込み不純物領域4の濃度より高いため、抵抗不純物領域6にのみ電流が流れる。ただし、抵抗に急激に大きな電流が流れると、このpn接合に順方向電流が流れることも否定できないので、電源電圧VDDで保持されている電位供給配線層20に近い抵抗端子(配線層16)は高い電圧(例えば、同じ電源電圧VDD)で保持し、電位供給配線層20に遠い抵抗端子(配線層18)を、例えば0Vから電源電圧VDDまで変化させる使用方法が望ましい。配線層16を電源電圧VDDで保持するとすれば、一般には、この配線層16と固定電位供給層20を短絡して使用する。
【0029】
【発明の効果】
本発明に係る半導体抵抗素子によれば、抵抗不純物領域周囲の基板領域との間に逆導電型の埋め込み不純物領域が介在し、これが所定の電位で保持されているので、基板電位変動の影響を受けて抵抗不純物領域の電流チャネル抵抗(又はシート抵抗)が変動することがないので、当該抵抗素子の抵抗値を一定にできる。とくに、本発明の半導体抵抗素子は、周囲にトランジスタ等が集積されて基板変動が発生しやすい半導体集積回路の基本抵抗素子として好適である。この意味では、本発明によって、抵抗値変動による回路誤動作をひき起こし難い動作信頼性が高い集積回路用の半導体抵抗素子を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る半導体抵抗素子の概略平面図と、平面図のA−A’線に沿った各断面図である。
【図2】図1に示す半導体抵抗素子の各製造過程を示す断面図であり、各不純物領域形成後の絶縁膜形成までを示す。
【図3】図2に続く同断面図であり、最終工程の配線層形成までを示す。
【図4】従来から用いられている半導体抵抗素子の構造例を示す断面図である。
【図5】解決課題で述べた抵抗不純物領域に対するバックゲート効果の影響を調べた測定試料の断面図と、測定結果(抵抗素子のI−V特性)を示すグラフである。
【符号の説明】
1…半導体抵抗素子、2…絶縁性半導体基板、4…埋め込み不純物領域、5,7,9,17…レジストパターン、6…抵抗不純物領域、8…絶縁膜、8a〜8c…開孔部、10,12,14…オーミック電極、10a,12a,14a,11…オーミック電極合金化前の金属薄膜、15…金属膜、16,18…抵抗素子の配線層、20…電位供給配線層。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor resistance element having a configuration that is not easily affected by potential fluctuations of a semi-insulating substrate such as a GaAs substrate.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a resistance element formed by introducing impurities into the surface side in a semiconductor substrate is one form of a resistance element that is widely used as a component of a semiconductor integrated circuit.
[0003]
FIG. 4 shows a cross-sectional structure of a resistance element formed on a GaAs semi-insulating substrate as an example of a resistance element conventionally used.
In FIG. 4,
[0004]
In order to form a resistance element having such a structure, first, an n-type impurity (Si) is introduced into a prepared semi-insulating GaAs substrate under predetermined conditions by, for example, an ion implantation method or a thermal diffusion method,
[0005]
In this manufacturing method, a resistance element having a desired resistance value is obtained by controlling a concentration profile (concentration distribution, depth, etc.) when the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this conventional element structure, if the n-type impurity concentration of Si or the like is reduced when forming the
[0007]
FIG. 5 is a measurement example in which the influence of the back gate effect on the resistance impurity region is examined, and FIG. 5A is a sample cross-sectional view at the time of bias setting showing a sample configuration and a measurement method.
In producing the
[0008]
FIG. 5B shows measurement results (IV characteristics of the resistance element).
In this measurement, first, with the
As a result, when the substrate potential is shifted to the negative side, the electric resistance of the
[0009]
As can be easily inferred from this experiment, the resistance value of the resistance element in an actual GaAs integrated circuit varies on the order of several digits according to the substrate potential. Therefore, the change in the resistance value due to the substrate potential causes a malfunction of the circuit by, for example, changing the pull-up resistance value of the DCFL type logic gate and reducing the noise margin.
In order to prevent the malfunction of the integrated circuit having the conventional resistance element, the substrate resistance must be controlled to maintain a desired resistance value. However, the substrate potential that greatly affects the resistance value of the resistance element is influenced by the peripheral elements that are formed in the same substrate, for example, the source / drain voltage of the adjacent FET, or the holes injected from the FET to the substrate. It is difficult to predict and control the substrate potential because various factors such as the amount of the substrate are determined comprehensively and fluctuate in a complicated manner depending on the operation state of the circuit.
[0010]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor resistance element that is formed on a semi-insulating substrate and has a configuration that is hardly affected by the substrate potential.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
To solve the problems of the prior art described above, in order to achieve the above object, a semiconductor resistance element of the present invention includes a semi-insulating semiconductor substrate, is formed on the surface side in the semiconductor substrate, two first It has a contact, a semiconductor resistor having a resistance impurity region of the first conductivity type which determines the resistance value of the resistance element between the two first contact, the resistance impurity region and the substrate region of said semiconductor substrate Between them, a buried impurity region dedicated to a resistance element having a second conductivity type and held at a predetermined potential via a second contact is provided, and the buried impurity region of the two first contacts is provided in the buried impurity region. The first contact closer to the second contact for applying the predetermined potential is held at the predetermined potential .
This buried impurity region preferably has a width in the substrate depth direction that is not fully depleted when the predetermined potential is not applied.
Preferably, two ohmic electrodes and a wiring layer in contact with each of the two ohmic electrodes are provided on the resistive impurity region at a predetermined interval, and an ohmic electrode is provided at one end of the buried impurity region. A potential supply wiring layer for applying the predetermined potential is provided through the wiring.
[0012]
In this semiconductor resistance element, a buried impurity region having a fixed potential is provided between the resistive impurity region and the substrate region, and preferably, the buried impurity region is not depleted in the entire thickness direction. The impurity region is hardly affected by the potential fluctuation of the semiconductor substrate. For this reason, even when the resistance impurity region is reduced in concentration and increased in resistance, the resistance value does not fluctuate.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a semiconductor resistance element according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings, taking as an example a case where a GaAs JFET is a basic element.
[0014]
FIG. 1A is a schematic plan view of a semiconductor resistance element according to an embodiment of the present invention. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.
In FIG. 1,
In this embodiment, a p-type buried
[0015]
An insulating
[0016]
Wiring layers 16 and 18 in contact with the two
[0017]
In the
In the resistance element integrated on a single substrate together with other elements in the semiconductor integrated circuit, the above advantages are particularly effective for preventing malfunction. This is because, in a semiconductor integrated circuit, the substrate potential is affected by the influence of an element around a resistance element including an FET, for example, the applied voltage value to the source or drain impurity region of the FET or the influence of hole injection to the substrate due to the voltage application. This is because the element resistance value hardly fluctuates in the present embodiment for the above reason.
[0018]
Next, a method for manufacturing the semiconductor resistance element shown in FIG. 1 will be described.
[0019]
2 and 3 are cross-sectional views showing respective manufacturing processes of the semiconductor resistance element shown in FIG.
In FIG. 2A, first, as a
[0020]
After removing the resist
[0021]
In FIG. 2C, when the
[0022]
As shown in FIG. 2D, an insulating
Subsequently, as shown in FIG. 3E, a resist
[0023]
With the resist
[0024]
Although most of the metal
[0025]
In FIG. 3H, the metal film portion not covered with the resist
[0026]
In the semiconductor resistance element of the present embodiment, the buried
[0027]
Finally, a method of using the
The first use example is to fix the potential of the buried
[0028]
A second use example is to fix the buried
In principle, it can be predicted that when the terminal voltage of the resistor is lower than the power supply voltage V DD , a forward current flows through the pn junction between the two
[0029]
【The invention's effect】
According to the semiconductor resistance element of the present invention, the reverse conductivity type buried impurity region is interposed between the substrate region around the resistance impurity region, and this is held at a predetermined potential. As a result, the current channel resistance (or sheet resistance) of the resistive impurity region does not fluctuate, so that the resistance value of the resistance element can be made constant. In particular, the semiconductor resistance element of the present invention is suitable as a basic resistance element of a semiconductor integrated circuit in which transistors and the like are integrated around and the substrate is likely to change. In this sense, according to the present invention, it is possible to realize a semiconductor resistance element for an integrated circuit having high operation reliability that hardly causes a circuit malfunction due to a resistance value variation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view of a semiconductor resistance element according to an embodiment of the present invention, and cross-sectional views taken along line AA ′ of the plan view.
2 is a cross-sectional view showing each manufacturing process of the semiconductor resistance element shown in FIG. 1, and shows the process up to formation of an insulating film after formation of each impurity region.
FIG. 3 is a cross-sectional view subsequent to FIG. 2, showing the final process until formation of a wiring layer;
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a semiconductor resistance element conventionally used.
FIGS. 5A and 5B are a cross-sectional view of a measurement sample in which the influence of the back gate effect on the resistive impurity region described in the problem to be solved and a graph showing a measurement result (IV characteristic of the resistance element). FIGS.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
当該半導体基板内の表面側に形成され、2つの第1コンタクトを有し、当該2つの第1コンタクト間で抵抗素子の抵抗値を決める第1導電型の抵抗不純物領域と、
を有する半導体抵抗素子であって、
前記半導体基板の基板領域と前記抵抗不純物領域との間に、第2導電型を有し、第2コンタクトを介して所定電位に保持された抵抗素子専用の埋め込み不純物領域が設けられ、
前記2つの第1コンタクトのうち、前記埋め込み不純物領域に前記所定電位を与える前記第2コンタクトに近い方の第1コンタクトが、前記所定電位で保持されている
半導体抵抗素子。A semi-insulating semiconductor substrate;
A resistance impurity region of a first conductivity type formed on a surface side in the semiconductor substrate, having two first contacts, and determining a resistance value of a resistance element between the two first contacts ;
A semiconductor resistance element having
Between the substrate region of the semiconductor substrate and the resistive impurity region, there is provided a buried impurity region dedicated to a resistive element having a second conductivity type and held at a predetermined potential via a second contact ,
The semiconductor resistance element in which the first contact closer to the second contact that applies the predetermined potential to the buried impurity region among the two first contacts is held at the predetermined potential .
請求項1に記載の半導体抵抗素子。The semiconductor resistance element according to claim 1, wherein the buried impurity region has a width in a substrate depth direction that is not fully depleted in a state where the predetermined potential is not applied.
前記埋め込み不純物領域の一方端には、オーミック電極を介して前記所定電位を付与する電位供給配線層が設けられている
請求項1に記載の半導体抵抗素子。On the resistive impurity region , two ohmic electrodes at a predetermined interval and a wiring layer in contact with each of the two ohmic electrodes are provided,
The semiconductor resistance element according to claim 1, wherein a potential supply wiring layer for applying the predetermined potential is provided at one end of the buried impurity region through an ohmic electrode.
請求項1に記載の半導体抵抗素子。The semiconductor resistance element according to claim 1, wherein the predetermined potential is a ground potential.
請求項1に記載の半導体抵抗素子。The semiconductor resistance element according to claim 1, wherein the predetermined potential is a power supply potential.
請求項1に記載の半導体抵抗素子。The semiconductor resistance element according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a GaAs semi-insulating substrate.
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