JPS58225648A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS58225648A JPS58225648A JP10780682A JP10780682A JPS58225648A JP S58225648 A JPS58225648 A JP S58225648A JP 10780682 A JP10780682 A JP 10780682A JP 10780682 A JP10780682 A JP 10780682A JP S58225648 A JPS58225648 A JP S58225648A
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- JP
- Japan
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- layer
- several
- resistance
- polycrystalline silicon
- polysilicon
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- Pending
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-
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置に関し、例えば多結晶シリコン層を
ＭＯ８）ランジスタのゲート電極及び配線として用いた
ＭＯ８集積回路における特に多結晶シリコン層を用いた
抵抗の構造に関するものである。
ＭＯ８）ランジスタのゲート電極及び配線として用いた
ＭＯ８集積回路における特に多結晶シリコン層を用いた
抵抗の構造に関するものである。
多結晶シリコン層を用いた電気抵抗は、一般にシリコン
基板上に形成されたシリコン酸化膜上に １− 形成されるため１シリコン基板内に該シリコン基板と反
対導電型の低不純物濃度層等により形成された所謂拡散
抵抗のように、電気抵抗に付随した接合容量を有してい
ガい。従って、高速動作、低消費電力動作の回路が実現
できる。しかも、接合を有さないだめ、接合の逆方向飽
和電流のようなリーク電流がなく、また印加電圧により
、接合の空乏層幅が変化するための電気抵抗の電圧依存
性がない。このように高精度の電気抵抗として用いられ
ている。
基板上に形成されたシリコン酸化膜上に １− 形成されるため１シリコン基板内に該シリコン基板と反
対導電型の低不純物濃度層等により形成された所謂拡散
抵抗のように、電気抵抗に付随した接合容量を有してい
ガい。従って、高速動作、低消費電力動作の回路が実現
できる。しかも、接合を有さないだめ、接合の逆方向飽
和電流のようなリーク電流がなく、また印加電圧により
、接合の空乏層幅が変化するための電気抵抗の電圧依存
性がない。このように高精度の電気抵抗として用いられ
ている。
しかし、更に高精度の電気抵抗として、電気抵抗の温度
特性を考慮した場合、その抵抗温度係数が大きすぎると
いう欠点を有する。例えば、ＭＯ８集積回路で一般的な
数に一＠１ｏ１ｃΩ／口の層抵抗の多結晶シリコン抵抗
を、ボロンを不純物とした４０００Ｘ程度の厚さの多結
晶シリコン層で実現すると、マイナス数１０００〜数１
００００ ｐｐｍ／℃になることが報告されている。こ
れは、一般的な電気抵抗素子、例えば、金属皮膜抵抗の
約２００ｐｐｍ以下するいは、炭素コンポジション抵抗
の約 ９− １１０００ｐｐ以下に比較してはるかに悪い特性である
。従って、高精度の抵抗温度係数の低いことが要求され
る抵抗が必要な場合は、ディスクリートな電気抵抗素子
を外付けして、所要の回路を構成しているのが現状であ
る。
特性を考慮した場合、その抵抗温度係数が大きすぎると
いう欠点を有する。例えば、ＭＯ８集積回路で一般的な
数に一＠１ｏ１ｃΩ／口の層抵抗の多結晶シリコン抵抗
を、ボロンを不純物とした４０００Ｘ程度の厚さの多結
晶シリコン層で実現すると、マイナス数１０００〜数１
００００ ｐｐｍ／℃になることが報告されている。こ
れは、一般的な電気抵抗素子、例えば、金属皮膜抵抗の
約２００ｐｐｍ以下するいは、炭素コンポジション抵抗
の約 ９− １１０００ｐｐ以下に比較してはるかに悪い特性である
。従って、高精度の抵抗温度係数の低いことが要求され
る抵抗が必要な場合は、ディスクリートな電気抵抗素子
を外付けして、所要の回路を構成しているのが現状であ
る。
本発明の目的は、抵抗温度係数の低い、多結晶シリコン
抵抗の構造を提供することにある。
抵抗の構造を提供することにある。
多結晶シリコン層の電気伝導機構は、結晶粒内における
単結晶としての電気伝導機構と、結晶粒相互の界面に於
目る電気伝導機構とに分けられ、常温伺近においては、
前者による電気抵抗は正。
単結晶としての電気伝導機構と、結晶粒相互の界面に於
目る電気伝導機構とに分けられ、常温伺近においては、
前者による電気抵抗は正。
後者は負の温度係数をそれぞれ有す乙。従って、多結晶
シリコン層の抵抗温度係数は結晶粒の大きさにより変化
する。一般的な多結晶シリコン層の抵抗温度係数は負で
あり、結晶粒相互界面の電気伝導機構が支配的であるが
、多結晶シリコン層に対してレーザー照射等を行ない熱
処理をすると、結晶粒の大きさが増大ｔ／ 、数ｔｏｏ
ｏ Ｘ以下であった結晶粒を数１００μｍまでにするこ
とが可能であり、単結晶に近い正の抵抗湿度係数を得る
ことができる０ 本発明によれば多結晶シリコン層を結晶粒の小さい（数
ｘｏｏｏ！以下）層と、結晶粒の大きな小さな多結晶シ
リコン抵抗を得る。
シリコン層の抵抗温度係数は結晶粒の大きさにより変化
する。一般的な多結晶シリコン層の抵抗温度係数は負で
あり、結晶粒相互界面の電気伝導機構が支配的であるが
、多結晶シリコン層に対してレーザー照射等を行ない熱
処理をすると、結晶粒の大きさが増大ｔ／ 、数ｔｏｏ
ｏ Ｘ以下であった結晶粒を数１００μｍまでにするこ
とが可能であり、単結晶に近い正の抵抗湿度係数を得る
ことができる０ 本発明によれば多結晶シリコン層を結晶粒の小さい（数
ｘｏｏｏ！以下）層と、結晶粒の大きな小さな多結晶シ
リコン抵抗を得る。
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明を行なう０
第１図は、本発明の一実施例による多結晶シリコン抵抗
の断面図である。第１図に於いて、多結晶シリコン抵抗
４及び５は、シリコン基板１からシリコン酸化膜２によ
り電気的に絶縁されており、抵抗の両端部分の高不純物
濃度多結晶シリコン層６及び７へ表面シリコン酸化膜３
に設けられたコンタクトホール１０及び１１を介して金
属配線８及び９ダ接続されている。金属配線８及び９．
抵抗体４および５々らびに高濃度部６および７から・１ 構成される多結晶シリコン抵抗は、シリコン酸化膜３に
より電気的に絶縁されている。
の断面図である。第１図に於いて、多結晶シリコン抵抗
４及び５は、シリコン基板１からシリコン酸化膜２によ
り電気的に絶縁されており、抵抗の両端部分の高不純物
濃度多結晶シリコン層６及び７へ表面シリコン酸化膜３
に設けられたコンタクトホール１０及び１１を介して金
属配線８及び９ダ接続されている。金属配線８及び９．
抵抗体４および５々らびに高濃度部６および７から・１ 構成される多結晶シリコン抵抗は、シリコン酸化膜３に
より電気的に絶縁されている。
第１図に於ける多結晶シリコン抵抗４は、結晶粒の大き
さが数ｘｏｏｏ！以下であるので、前述のように負の抵
抗温度係数を有する。一方、多結晶シリコン抵抗５は、
結晶粒の大きさが数μｍ以上あるので、単結晶シリコン
とほぼ同等の正の抵抗温度係数を有する。又、高濃度不
純物多結晶シリコン層６及び７はその抵抗値を無視する
ことができ、電気抵抗値は、多結晶シリコン抵抗４及び
５の各抵抗値の和にほぼ等しくなり、次式で表わされる
。
さが数ｘｏｏｏ！以下であるので、前述のように負の抵
抗温度係数を有する。一方、多結晶シリコン抵抗５は、
結晶粒の大きさが数μｍ以上あるので、単結晶シリコン
とほぼ同等の正の抵抗温度係数を有する。又、高濃度不
純物多結晶シリコン層６及び７はその抵抗値を無視する
ことができ、電気抵抗値は、多結晶シリコン抵抗４及び
５の各抵抗値の和にほぼ等しくなり、次式で表わされる
。
Ｒ中ＲＯ４（１＋α、（Ｔ−ｒＰｏ） ］＋ＲＯ１＋（
１＋αＩｌ（’Ｆ−％）ｌ・・【１）ここに、Ｒは全抵
抗値、Ｒｏ、及びＲ８，は温度Ｔ。に於ける多結晶シリ
コン抵抗４及び５の抵抗値、甲は常温付近に於ける任意
の温度であり、α２．α、は多結晶シリコン抵抗４，５
の抵抗温度係数である。
１＋αＩｌ（’Ｆ−％）ｌ・・【１）ここに、Ｒは全抵
抗値、Ｒｏ、及びＲ８，は温度Ｔ。に於ける多結晶シリ
コン抵抗４及び５の抵抗値、甲は常温付近に於ける任意
の温度であり、α２．α、は多結晶シリコン抵抗４，５
の抵抗温度係数である。
全抵抗値Ｒの温度Ｔに対する変化量は次式で与えられる
。
。
Ｒ
…＝Ｒｏ、α４＋恥α、・・・（２）
本発明に於いては、（２）式の右辺第１項のα４は負、
第２項のα、は正であるから、抵抗値の温度変化は−Ｒ
６，１α４１＋ＲＯ５α、となり、この結果、結５ −
− 晶粒の小さな多結晶シリコン層４を単独で用いた場合よ
り小さくする事ができる０更に、多結晶シリコン層４及
び５の不純物濃度及び抵抗のサイズを適当に選ぶ事によ
り１Ｌｏ４α４” −、Ｔｔｏ、α、とする事が出来、
全抵抗としての温度係数をほぼゼロにすることも可能で
ある。
第２項のα、は正であるから、抵抗値の温度変化は−Ｒ
６，１α４１＋ＲＯ５α、となり、この結果、結５ −
− 晶粒の小さな多結晶シリコン層４を単独で用いた場合よ
り小さくする事ができる０更に、多結晶シリコン層４及
び５の不純物濃度及び抵抗のサイズを適当に選ぶ事によ
り１Ｌｏ４α４” −、Ｔｔｏ、α、とする事が出来、
全抵抗としての温度係数をほぼゼロにすることも可能で
ある。
例えば、第２図に示す、結晶粒の大きさが数１０００Ｘ
以下の場合の不純物（ボロン）？Ｉｋ度に対するα４及
びρ、（膜厚４０００Ｘ）の特性曲線よりｐ、＝６にΩ
／口を選ぶ場合、α４は一５３００ｐｐｍとなる。次に
、第３図に示す結晶粒が数μｍ以上の多結晶シリコン層
の場合（単結晶と同等）、の不純物濃度（ボロン）に対
するρＳ（膜厚４０００Ｘ）及びα、の特性曲線から、
−α４＝αｇ＝５３００ｐｐｍによる様な不純物濃度を
選択する。このときのρ８は、２にΩ／口であるから、
几。、＝Ｒ０，となるように抵抗のサイズを、例えば多
結晶シリコン層５の長さを多結晶シリコン層４０３倍に
する等の方法を用いて調整すれば 一α４＝αＢ１ Ｒ，ｏ４：Ｒ，ｏｓ ６一 となｎ、（２）式−〇が成立して全抵抗の温度係数をほ
ぼゼロにすることができる。
以下の場合の不純物（ボロン）？Ｉｋ度に対するα４及
びρ、（膜厚４０００Ｘ）の特性曲線よりｐ、＝６にΩ
／口を選ぶ場合、α４は一５３００ｐｐｍとなる。次に
、第３図に示す結晶粒が数μｍ以上の多結晶シリコン層
の場合（単結晶と同等）、の不純物濃度（ボロン）に対
するρＳ（膜厚４０００Ｘ）及びα、の特性曲線から、
−α４＝αｇ＝５３００ｐｐｍによる様な不純物濃度を
選択する。このときのρ８は、２にΩ／口であるから、
几。、＝Ｒ０，となるように抵抗のサイズを、例えば多
結晶シリコン層５の長さを多結晶シリコン層４０３倍に
する等の方法を用いて調整すれば 一α４＝αＢ１ Ｒ，ｏ４：Ｒ，ｏｓ ６一 となｎ、（２）式−〇が成立して全抵抗の温度係数をほ
ぼゼロにすることができる。
次に、本発明に於ける構造を実現するための製造方法の
一例について説明を行なう。
一例について説明を行なう。
第４図は、本発明に於ける構造を実現するだめの製造方
法の一例である。同図（ａ）は、シリコン基板１０表面
に熱酸化法によりシリコン噛化膜２を形成し、ＯＶＤ法
により不純物が導入されていない多結晶シリコンＪｉｉ
１２を被着して所定の抵抗パターンに形成した後の断面
図である。次いで、通常の７オトレジストエ程及びイオ
ン注入技術を用いて、多結晶シリコン層１２の高濃度不
純物領域６及び７に１０１！１ｃｒｎ−２以上、そして
多結晶シリコン抵抗層４，５に各々約３ Ｘ １０”ｃ
ｒｆｔ−２，３ｘ１０１３ｃｉ２程度でボロンを不純物
として選択的に導入し、不純物活性化のため不活性ガス
中で１０００℃程度の熱処理を行かう（同図伽））。次
いで、レーザビーム等を用いて多結晶シリコン層５を選
択的にアニールし、同領域の結晶粒の大きさを充分増大
させる（同図（Ｃ））。次いで、同図（ｄ）に示すよう
に多結晶シリコン層４，５．６および７と金属配線８゜
９間の眉間絶縁膜としてＯＶＤ法によりシリコン酸化膜
３を被着し、この後コンタクトホール１０及び１１を形
成して全開配線８及び９を形成する。
法の一例である。同図（ａ）は、シリコン基板１０表面
に熱酸化法によりシリコン噛化膜２を形成し、ＯＶＤ法
により不純物が導入されていない多結晶シリコンＪｉｉ
１２を被着して所定の抵抗パターンに形成した後の断面
図である。次いで、通常の７オトレジストエ程及びイオ
ン注入技術を用いて、多結晶シリコン層１２の高濃度不
純物領域６及び７に１０１！１ｃｒｎ−２以上、そして
多結晶シリコン抵抗層４，５に各々約３ Ｘ １０”ｃ
ｒｆｔ−２，３ｘ１０１３ｃｉ２程度でボロンを不純物
として選択的に導入し、不純物活性化のため不活性ガス
中で１０００℃程度の熱処理を行かう（同図伽））。次
いで、レーザビーム等を用いて多結晶シリコン層５を選
択的にアニールし、同領域の結晶粒の大きさを充分増大
させる（同図（Ｃ））。次いで、同図（ｄ）に示すよう
に多結晶シリコン層４，５．６および７と金属配線８゜
９間の眉間絶縁膜としてＯＶＤ法によりシリコン酸化膜
３を被着し、この後コンタクトホール１０及び１１を形
成して全開配線８及び９を形成する。
ここで、高濃度不純物多結晶シリコン層６及び７は多結
晶シリコン抵抗４．５と金属配！８．９のオーミックコ
ンタクトをとるだめのものである。
晶シリコン抵抗４．５と金属配！８．９のオーミックコ
ンタクトをとるだめのものである。
以上、本発明によれば、温度係数の極めて低い多結晶シ
リコン抵抗を得ることができる。
リコン抵抗を得ることができる。
尚、本発明による抵抗は、３つ以上の多結晶シリコン層
（このうち、必ず一つは結晶粒が大きいものとする）を
直列に接続してもよいし、２つ以上の多結晶シリコン層
（このうち、一つは結晶粒子が大きいものとする）を並
列に接続しても温度係数は小さくできる。さらに１直列
および並列接続において、各条結晶シリコン層を央々金
属配線により接続してもよい。
（このうち、必ず一つは結晶粒が大きいものとする）を
直列に接続してもよいし、２つ以上の多結晶シリコン層
（このうち、一つは結晶粒子が大きいものとする）を並
列に接続しても温度係数は小さくできる。さらに１直列
および並列接続において、各条結晶シリコン層を央々金
属配線により接続してもよい。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図および
第３図は数１０００ｘ以下の結晶粒を有する多結晶シリ
コン層と数μｍ以上の結晶粒を有する多結晶シリコン層
との、ボロンを不純物としたときの不純物濃度に対する
抵抗湿度係数α４およびα１、そして膜厚４０００Ｘの
ときの層抵抗ρ、の特性曲線である。第４図は、本発明
における構造を実現するだめの製造方法の一実施例を示
す断面図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・°゛・・・酸化シリ
コン層、３・・・・・・酸化シリコン層、４・・・・・
・結晶粒数１０００Ａ以下の多結晶シリコン抵抗、５・
・・・・・結晶粒数μｍ以上の多結晶シリコン抵抗、６
．７・・・・・・高濃度不純物多結晶シリコン領域、８
，９・・・・・・金属配線、１０．１１・°°゛°・コ
ンタクトホール、１２・・・・・・多結晶シリコン層（
ノンドープ）。 ９− →不杼尚に（屡（ホーン）（（勿−り 第２面 （（１） ｔｂノ ｔＣ）
第３図は数１０００ｘ以下の結晶粒を有する多結晶シリ
コン層と数μｍ以上の結晶粒を有する多結晶シリコン層
との、ボロンを不純物としたときの不純物濃度に対する
抵抗湿度係数α４およびα１、そして膜厚４０００Ｘの
ときの層抵抗ρ、の特性曲線である。第４図は、本発明
における構造を実現するだめの製造方法の一実施例を示
す断面図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・°゛・・・酸化シリ
コン層、３・・・・・・酸化シリコン層、４・・・・・
・結晶粒数１０００Ａ以下の多結晶シリコン抵抗、５・
・・・・・結晶粒数μｍ以上の多結晶シリコン抵抗、６
．７・・・・・・高濃度不純物多結晶シリコン領域、８
，９・・・・・・金属配線、１０．１１・°°゛°・コ
ンタクトホール、１２・・・・・・多結晶シリコン層（
ノンドープ）。 ９− →不杼尚に（屡（ホーン）（（勿−り 第２面 （（１） ｔｂノ ｔＣ）
Claims (1)
- 抵抗体を有する半導体装置において、該抵抗体が少なく
とも二つの多結晶半導体層で構成され、一方の多結晶半
導体層の結晶粒子が他方の多結晶半導体層のそれよりも
大きいことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10780682A JPS58225648A (ja) | 1982-06-23 | 1982-06-23 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10780682A JPS58225648A (ja) | 1982-06-23 | 1982-06-23 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58225648A true JPS58225648A (ja) | 1983-12-27 |
Family
ID=14468501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10780682A Pending JPS58225648A (ja) | 1982-06-23 | 1982-06-23 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58225648A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03229456A (ja) * | 1990-02-05 | 1991-10-11 | Rohm Co Ltd | 半導体装置製造方法 |
| US5448103A (en) * | 1992-05-19 | 1995-09-05 | Texas Instruments Incorporated | Temperature independent resistor |
| US5793097A (en) * | 1993-03-09 | 1998-08-11 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device having conducting structure |
| JP2009239069A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52128083A (en) * | 1976-04-20 | 1977-10-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPS5667956A (en) * | 1979-11-07 | 1981-06-08 | Citizen Watch Co Ltd | Semiconductor resistor |
-
1982
- 1982-06-23 JP JP10780682A patent/JPS58225648A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52128083A (en) * | 1976-04-20 | 1977-10-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPS5667956A (en) * | 1979-11-07 | 1981-06-08 | Citizen Watch Co Ltd | Semiconductor resistor |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03229456A (ja) * | 1990-02-05 | 1991-10-11 | Rohm Co Ltd | 半導体装置製造方法 |
| US5448103A (en) * | 1992-05-19 | 1995-09-05 | Texas Instruments Incorporated | Temperature independent resistor |
| US5793097A (en) * | 1993-03-09 | 1998-08-11 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device having conducting structure |
| US6133094A (en) * | 1993-03-09 | 2000-10-17 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and process of producing the same |
| US6524924B1 (en) | 1993-03-09 | 2003-02-25 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and process of producing the same |
| US6610569B1 (en) | 1993-03-09 | 2003-08-26 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and process of producing the same |
| US6835632B2 (en) | 1993-03-09 | 2004-12-28 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and process of producing the same |
| US7238582B2 (en) | 1993-03-09 | 2007-07-03 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and process of producing the same |
| JP2009239069A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
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