JPS63273347A

JPS63273347A - 抵抗器

Info

Publication number: JPS63273347A
Application number: JP62106348A
Authority: JP
Inventors: Yuko Sekino; 祐子関野; Kazuyuki Inoguchi; 猪口　和之; Yoshiaki Sano; 佐野　芳明
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1987-05-01
Filing date: 1987-05-01
Publication date: 1988-11-10

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、ＧａＡｓ　ＩＣ−？Ｓｔ　、　Ｇｅなどの
半導体あるいは絶縁体基板上などに搭載される抵抗器に
関する。

（従来の技術）従来、　ＧａＡｓ　ＩＣにおける薄膜抵抗器としては、
ガリウム・アーセナイド・フォー・デバイシス−アンド
・インテグレーテッド・サーキツツ（Ｇａｌｌｉｕｍ　
Ａｒ５ｅｎｉｄｅ　ｆｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　ａｎｄ　
ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔｓ　）　Ｐ２７２
〜２７３に開示されるように、Ｔｉ　、　Ｃｒ　、　Ａ
ｕ／５ｉｆｔ　、サーメット（ＣｒＳｉＯ）　、　Ｎｉ
Ｃｒ　。

ＣｒＧｅ　、　ＴａｔＮ　、バルクＧａ　Ａｓなどが用
いられてきた。

これらの抵抗器は材料によって、また成膜条件によって
シート抵抗値やその安定性、ＴＣＲ（Ｔｅｍ−ｐｅｒａ
ｔｕｒｅ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｔ　ｏｆ　ｒｅｓｉａｔ
ａｎｃｅ　：抵抗の温度係数）などの性質が異なるので
、用途に応じて使い分けられてきた。例えばＩＣ中のは
しご形回路のようにＴＣＲの小さいことが要求される回
路部分には、　Ｔａ、Ｎがよく用いられてきた。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、以上述べたいずれの材料もＴＣＲの極めて零に
近い抵抗を安定に得ることは難しかった。

また、ＴＣＲが零に近い抵抗器は一般に抵抗値が低い傾
向におる。したがって、抵抗値が犬きくＴＣＲが零に近
い抵抗器は再現性が悪く、製造条件を厳密に制御しなく
てはならないといり欠点があつ友。

この発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的は
、ＴＣＲが極めて零に近く、かつ抵抗値の大きい抵抗器
を安定に得ることにある。

（問題点を解決するための手段）この発明の抵抗器は、ＴＣＲが正である抵抗体と、ＴＣ
Ｒが負である抵抗体の組合わせからなり、両者のＴＣＲ
の比と両者の室温における抵抗値の比は一致する関係に
ある。

（作用）抵抗器を、ＴＣＲが正である抵抗体と、ＴＣＲが負であ
る抵抗体の組合わせにより構成して５両者のＴＣＲの比
と両者の室温における抵抗値の比を一致させるようにす
ると、抵抗器全体の抵抗値は、温度によらずほぼ一定値
となる。その際、個個の抵抗体としては、ＴＣＲが零に
近い必要がないので、安定かつ高精度の、しかも高い抵
抗値を持つ抵抗体を用いることができ、したがって、上
記抵抗器は、抵抗値が温度によらずほぼ一定である（Ｔ
ＣＲが零に近い）ことに加えて、抵抗値の大きい安定し
た高精度の抵抗器となる。

〔実施例〕

以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の第１の実施例を示し、（ａ）は断面
図、（ｂ）は平面因である。この図において、１１は例
えばＧａＡｓ　ＩＣのＧａ　Ａｓ半絶縁性基板でちゃ、
この基板１１に第１の抵抗体１２と第２の抵抗体１３を
形成し、相互を電極Ｂによ逆直列接続することにより、
この発明の第１の実施例の抵抗器が構成されている。こ
こで、第１の抵抗体１２は例えば’Ｓｔのイオン注入法
によυｎ＋層として基板１１に形成されており、ＴＣＲ
が正のものである。また、第２の抵抗体１３は例えば反
志性スパッタリングによｌ）　ＴａＮ薄膜により基板ｌ
ｌ上に形成され、ＴＣＲが負のものでおる。さらに、第
１の抵抗体１２のＴＣＲをα、同抵抗体１２の室温での
抵抗値をＲ，、、第２の抵抗体重３のＴＣＲをβ、同抵
抗体１３の室温での抵抗値をＲｎとすると、ム／ｇ＋ｏ
＝Ｖβの関係にある。なお、抵抗器の両端に相当する第
１．第２の抵抗体１２．１３の端部には電極Ａ、Ｃが形
成されている。

このように構成された抵抗器においては、直列接続され
た第１の抵抗体１２のＴＣＲが正、第２の抵抗体１３の
ＴＣＲが負であって、なおかつ＆ｏ／Ｒ，０＝　Ｖβの
関係にあるので、抵抗器全体の抵抗値は、温度によらず
ほぼ一定値となる。その際、個々の抵抗体１２．１３と
しては％ＴＣＲが零に近い必要がないので、安定かつ高
精度の、しかも高い抵抗値を持つ抵抗体を用いることが
できる。

したがって、上記抵抗器は、抵抗値が温度によらずほぼ
一定である（　ＴＣＲが零に近い）ことに加えて、抵抗
値の大きい安定した高精度の抵抗器となる。

次に、上記抵抗器で、なぜ抵抗値が温度に関係なく一定
になるかについて詳述する。第１図で示した直列接続の
抵抗器の回路図が第２図である。

第１の抵抗体１２はＴＣＲが正であるので、温度Ｔにお
けるＡＢ間の抵抗値Ｒ１はＲｔ　”　Ｒｔ。（ｌ十αΔＴ）　　　　　　　　　　
　・・・（１）Ｒ，、：室温での第１の抵抗体１２の抵
抗値△Ｔ：室温との温度差（ΔＴ＝Ｔ　Ｔｏ　；　Ｔｏ
　：室温） α：第１の抵抗体１２のＴＣＲで表わされる。ただし、簡単化する九め、抵抗器の使用
条件下では、ＴＣＲは一定値αであると仮定した。同様
の仮定によってＢＣ間の抵抗値Ｒ２はＲ，＝ム（ｌ−β
ΔＴ）　　　　　　　　　・・・（２）Ｒ２Ｏ：室温で
の第２の抵抗体１３の抵抗値−β：第２の抵抗体１３の
ＴＣＲで表わされる。ＡＣ間の抵抗値Ｒはこれらの和で表わさ
れるので。

Ｒ＝　Ｒ１十馬＝　Ｒ，。（１＋αΔＴ）＋Ｒ預（１−βΔＴ）＝　Ｒ
ＩＯ＋Ｒ１Ｏ＋（ＲＩＧα−Ｒ９β）ΔＴ　　　　　　
・（３）となる。ここで、Ｒｖｒ／Ｒ，。−カ　　　　　　　　　　　　　・・・
【４）であれば、（３）式はＲ＝　Ｒ，。十〜＋（Ｒ＋ｏα−Ｒ１゜ｊβ）ΔＴ＝　
Ｒ，、十〜　　　　　　　　　　　・・・（５）と変形
される。この時、ＡＣ間の抵抗値は温度によらず一定値
を示すことになる。

次に、（４）式の条件を満たす方法の一例を説明する。

まず、第１の抵抗体１２としてはＧａ　Ａｓ半導体ニ２
９Ｓｉをイオン注入することによって作製するＢ＋層を
用いる。２９　Ｓｉを加速電圧１００ＫＶで１．５Ｘ１
０’−−２注入し皮接、８００℃程度の温度でアニール
すると、ｎ＋レシート抗値は室温で約２４０Ω７ｏ　、
　ＴＣＲは約３２００ｐｐｒｎ／４Ｃとなる。また、第
２の抵抗体１３としては、半導体上にＴａＮを反応性ス
パッタリングすることによって作製するＴａＮ薄膜を用
いる。

ス／ぐツタリングにおけるＡｒ分圧５　ｍＴｏｒｒ　、
　Ｎｔ分圧０．２５　ｍＴｏｒｒで厚さ５００人のＴａ
Ｎ薄膜を作製すると、シート抵抗値は室温で約６００１
０．ＴＣＲは約−１００Ｐｐｍ／′ｃとなる。これらの
抵抗体を第１図（ｂ）に示す各寸法がり、＝　１２０μ
ｍ　、　Ｌ、＝　ＬＯｐｍ　、　Ｌ、＝　１２μｍ　。

Ｌ、＝１２８μｍとなるよう作製し、Ｒｔｏ　＝　２０
Ω、賜＝６４０Ωを得る。すると、Ｒ”／Ｒｓ。＝　６４０／２０−３２ α／／　＝　３２００／１００　＝　３２であるので、
（４）式〜／Ｒ＋。＝Ｖβを満たす。したがって、（５
）式が成り立ち、この抵抗器の抵抗値はＲ＝爬＋Ｒ８＝　２０Ω＋６４００＝　６６００で表わされることになり、温度によらず一定値を示す。

以上と類似した考え方が第３図に示すこの発明の第２の
実施例にも適用できる。この第２の実施例は、ＧａＡｓ
　ＩＣのＧａ　Ａｓ半絶縁性基板１１に第１の抵抗体１
２と第２の抵抗体１３’（ｉ７並列接続で形成して抵抗
器を構成した場合で、この場合の抵抗器の抵抗値Ｒ’　
（電極り、Ｅ間の抵抗値）はｌ−上　ｌ π′−Ｒ１＋圏で表わされる。ＴＣＲが零であるためには、を満たせば
よい。（７）式に（６）式を代入して変形すると、 α〜（ｌ−βΔＴ）２−βＲ１゜（ｌ十αΔＴ）２＝　
０　　　・・・（８）となる。ここで、α、βを数１１
００ｐｐ以下、ΔＴを３００℃以下とすれば、 αΔＴ＜ｌ　　βΔＴ＜１が成シ立つので。

αＲ７゜−βＲＩ０キ０　　　　　　　　　　　　　・
・・（９）となる。よって、とすれば、ＴＣＲは零に近づく。並列接続においても、
各抵抗値が０１式を満比すようにすれば、抵抗器全体の
抵抗値Ｒ′はほぼ温度によらず一定値を示すのである。

以上述べ九ように、ＴＣＲを極めて零に近づけるために
は個々の抵抗体について適当な抵抗値を得なくてはなら
ない。ところが、実際に抵抗体を作製すると、抵抗値が
必要な値からずれることがある。それではＴＣＲは零に
はならない。例えば第１図の第１の実施例でＲ□。＝２
０Ω、Ｒ７゜士６４０Ωの各抵抗値がそれぞれ＋１０％
、−１Ｏ％ずれたとすると、抵抗器全体のＴＣＲは＋２
１ｐｐｍとなってしまう。し友がって、抵抗体を作製し
抵抗値を測定した後に、必要な抵抗値に合わせる方法が
必要となる。

ｎ＋シート抵抗の調整には、Ｏ”　、　Ｂ”　、　Ｈ＋
などのイオン注入による打ち込み欠陥を用いた例がある
。

Ｇａ　Ａｓ基板に’Ｓｉを１００　ＫｅＶで注入したｎ
土層の場合、Ｂ”　ｔ　ｌ　Ｘ　１０”　ｄｏｓｅ／、
（注入した後３８０℃５分のアニールを行うと、シート
抵抗は６００１０高くなる。

シート抵抗の変化量はＢ＋注入量に比例するので、３３
０　ＶＤの抵抗体を３６０社とするにはＢ＋注入量を５
　Ｘ　１０’　”３ｅ／ｃｊ　ｈ　Ｔる。

−万ｓ　ＴａＮ薄膜抵抗の調整には反応性イオンエツチ
ングや化学エツチングによるエツチングがある。ガスＣ
Ｆ、、流量１００　ＳＣＣＭ　、圧力２０Ｐａ、ｚ４’
ワー２００Ｗの反応性イオンエツチングでは約５０ＯＡ
／ｒｒｌｉユのエツチングレートが得られる。また、フ
ッ酸と硝酸と水を１：１：６の割合で混合したエツチン
グ液を用いると、約’　ＯＡ／、ｌｉ　ｎのエツチング
レートが得られる。膜厚が数１００λ以上のＴａＮ薄膜
のシート抵抗値は膜厚に反比例するので、膜厚６００人
シート抵抗５０Ω／口のＴａＮ薄膜抵抗をシート抵抗６
０騎にするためには、膜厚を５００人にエツチングする
。上述の条ＦＰｅ用いて、反応性イオンエツチングなら
ば０．２分、化学エツチングならば２．５分のエツチン
グを行うと、所望の抵抗体が得られる。

ＴＣＲを零にするためには、個々の抵抗値そのものを正
確に得る必要はなく、第１の抵抗体１２と第２の抵抗体
１３０間に（４）式やα１式に示したような一定の関係
があればよい。したがって、２種の抵抗体の抵抗値を大
きくできるトリミング法があれば元号である。しかし、
薄膜抵抗の抵抗値が極端に大きくなってしまった場合の
トリミングには、抵抗上へのメタル蒸着も有効である。

上記実施例においては、温度係数が負の抵抗体としてＴ
ａＮを用いたが、他に、ＮｉＣｒ　、　Ｔａ５ｉＮ　。

ＷＳＩのような堆積薄膜抵抗でも、あるいは、半導体中
に不純物を少量含ませた層を用いた抵抗でも同様に用い
ることができる。また、温度係数が正の抵抗体として、
　ＧａＡｓ基板上のｎ＋抵抗層（ｎ＋拡散層）を用いた
が、他に、任意の半導体中に不純物を多く含ませた抵抗
層でも、あるいは金属薄膜抵抗でも、ま九はＣｒ５ｉＯ
のようなセラミックス抵抗であっても同様に用いること
ができる。

また、正負の温度係数を持つ２種の抵抗の組み合わせ回
路としては、上記実施例は直列または並列接続であるが
、多数の直並列接続であっても同様に合成抵抗の温度係
数は零にできる。

さらに、組み合わせ抵抗の温度係数が零になるように抵
抗値を調整する対象としては、２種の抵抗とも調整する
必要はなく、少なくとも１種類の抵抗を調整するだけで
よい。

さらに、この発明の抵抗器は、　ＧａＡｓ　ＩＣ上に限
らず、　Ｓｔ　、　Ｇｏ　、化合物半導体などいずれの
半導体上であっても、あるいは絶縁体基板上であっても
同様に形成することができる。

（発明の効果）以上詳述したように、この発明によれば、性質の異なる
２種類の抵抗体を接続してＴＣＲが零に近い抵抗器を得
ることができる。その際、個々の抵抗体についてはＴＣ
Ｒが零に近い必要がないので、安定かつ高精度の、しか
も高い抵抗値を持つ抵抗体を用いることができる。その
結果として、全体としての抵抗値は、ＴＣＲが零に近い
にもかかわらず、高′ｓ度で安定しており、シかも大き
い値とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の抵抗器の第１実施例を示し。（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、第２図は上記第１の
実施例の回路図、第３図はこの発明の第２の実施例を示
す断面図である。１２・・・第１の抵抗体、１３・・・第２の抵抗体。（ａ）平面図（ｂ）Ａ−Ｃ，９径１１　：　ＧａＡｓ：ｆ紺株、％工暮扱１２：ｆ７ｔｎ
　他ナハーイ本１３ｆ２昼へ拮体り、Ｅ電装本発明第１寅嵩イ列の回了各閃オ（御月ンヒ２　ラζ１セイク１］　の　ｌｔｍＨり第
３図

Claims

【特許請求の範囲】

　抵抗の温度係数が正である抵抗体と、抵抗の温度係数
が負である抵抗体の組合わせからなり、両者の温度係数
の比と両者の室温における抵抗値の比を一致させるよう
にしたことを特徴とする抵抗器。