JPS6358955A - 半導体回路に用いられる抵抗体 - Google Patents

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］ この発明は半導体回路、特に半導体集積回路装置に用い
られる抵抗体の構造に関する。

［従来の技術〕 １２図は従来の半導体集積回路装置に用いられる抵抗の
構造を示す断面図であり、バイポーラ型トランジスタを
主要ｖ４成要素とする半導体集積回路装置における抵抗
体の構成の一例を示す図である。以下、第２図を参照し
て従来の半導体集積回路装置における抵抗体の構造につ
いて説明する。

まず抵抗体を形成するために、ｐ−型半導体基板１の所
定領域に形成されるｎ＋型埋込層２と、ｎ＋型埋込層２
上に形成されるｎ−型エピタキシャル１ｉ１４とが準備
される。隣接する素子領域とは、フィールド酸化膜５お
よびフィールド酸化ｍ５下に形成されるチャネルカット
用のｐ＋型不純物拡数層３により分離される。拡散抵抗
体は、ｎ−型エピタキシャル層４表面にｐ型不純物を導
入して形成されるｐ＋型不純物拡散層７により構成され
る。

抵抗体となる不純物拡散層（以下、拡散抵抗体と称す）
７は、層間絶縁１０８の所定領域に形成されたコンタク
ト孔を介して電気的接続がとられる。

この拡散抵抗体７と電気的接続をとるための電極配ａｉ
Ｉは、コンタクト孔底部のｐ＋型不純ｍｔ敗層７表面に
形成されるシリサイド膜１０と、シリサイド膜１０上に
形成されるバリアメタル９と、バリアメタル９上に予め
定められた形状に形成される低抵抗のアルミニウム等を
用いて構成される配ｔａ膜８とから構成される。ここで
、シリサイド膜１０はコンタクト抵抗を低減するための
ものであり、バリアメタル１０はアルミニウム配［１１
１８とシリサイド膜１０との間の反応を防止し、エレク
トロマイグレーション等の発生を抑制するためのもので
ある。アルミニウム配線膜８により拡散抵抗体７が同一
の半導体基板に形成された図示しないトランジスタ素子
等に接続される。

［発明が解決しようとする問題点１ 以上のように従来の半導体集積回路装置などにおける抵
抗は、拡散抵抗体のみで構成されている。

この拡散抵抗体の抵抗値は温度の上昇に伴なって増加す
る。したがって特にＥＣＬ　（エミッタ結合論理）回路
のように高消費電力の装置においては、動作中に半導体
集積回路装置が形成されている半導体チップ全体の温度
が上昇するため、拡散抵抗体の抵抗値が増大する。この
ように抵抗値が増大すると、それに伴なって回路の論理
振幅が大きくなり、伝搬遅延時間が増加し、論理動作速
度が低下するという問題点が発生する。

すなわち、従来の半導体集積回路装置答の半導体回路に
おいて用いられる拡散抵抗体は温度の上昇に伴なってそ
の抵抗値が増大するという温度特性を有するため、半導
体集積回路装置等の半導体回路が形成された半導体チッ
プの温度上昇に伴なって回路装置の論理動作速度が低下
するという問題点があった。

それゆえ、この発明の目的は上述のような問題点を除去
し、抵抗体が形成された半導体チップの温度が上昇して
もその抵抗値が一定である抵抗体の構造を提供すること
である。

［問題点を解決するための手段］ この発明における半導体回路に用いられる抵抗体は、半
導体基板表面の所定領域に形成される不純物拡散層から
なる第１の抵抗体と、半導体基板上に形成される非単結
晶半導体膜からなる第２の抵抗体とを直列接続して構成
されるものである。

［作用］ この発明における半導体回路に用いられる第２の抵抗体
は温度上昇とともにその抵抗値が減少するため、第１の
抵抗体すなわち拡散抵抗と直列に接続することにより温
度上昇に伴なう第１の抵抗体の抵抗値の増加を補償する
ことができ、温度が変化してもその抵抗値が変化するこ
とのない抵抗体を構成することが可能となる。

［発明の実施例］ 第１図はこの発明の一実施例である半導体回路に用いら
れる抵抗体の構造を示す断面図であり、第２図に示され
る従来の抵抗体の構造と同一または相当部分には同一の
参照番号が付されている。

第１図において、この発明の一実漁例である抵抗体は、
ｐ＋型不純物拡散層７からなる拡散抵抗と、ｐ＋型不純
物拡故１１７と直列に接続されるポリシリコン！１１１
とから構成される。ポリシリコン膜１１は第１の層間絶
縁１６を介してフィールド酸化ｍ５上に延びるように形
成される。ポリシリコン膜１１とｐ＋型不純物拡散層７
との電気的接続は第１の層間絶縁ＷＡ６に設けられたコ
ンタクト孔を介して形成される。一方、ポリシリコン膜
１１と図示しない半導体素子（同一半導体基板上に形成
されている）との電気的接続は、フィールド酸化１１５
上の第２の層間絶縁１１１２に設けられたコンタクト孔
を介して行なわれる。このポリシリコン！１１１１と図
示しない半導体素子との電気的接続を行なうための電極
配線膜は、従来と同様シリサイド［１１０，バリアメタ
ル９およびアルミニウム配Ｉｉｌ膜８とから構成される
。一方、ポリシリコン！１１１とｐ＋型不純物拡散層７
とは直接に接続される。

上述の構成において、ｐ＋型不純物拡散層７からなる拡
散抵抗は、温度上昇に伴なってその抵抗値が増大し、一
方、ポリシリコン膜１１からなる抵抗体は温度上昇に伴
なって逆にその抵抗値が減少する。この２種類の温度特
性を有する抵抗体を組合わせることにより温度が上昇し
てもその抵抗値が変化することのない抵抗体を構成する
ことが可能となる。次にこの抵抗体の作用について式を
用いて説明する。

今、常温における拡散抵抗（不純物拡散層７で構成され
る抵抗）、およびポリシリコン膜１１からなる抵抗体く
以下、単にポリシリコン抵抗と称す）の抵抗値をそれぞ
れＲに。、Ｒｐｏとする。

半導体回路が動作するとその回路が形成された半導体チ
ップの温度が上昇する。今このときの拡散抵抗、ポリシ
リコン抵抗の抵抗値をそれぞれＲにτ、　ＲＦ　＋　と
する。ここで、動作中の半導体チップは所定温度にまで
上昇し、その温度は予め求められるものとする。拡散抵
抗７は温度上昇に伴なって増大し、一方、ポリシリコン
抵抗１１は逆に温度上昇に伴なってその抵抗値は減少す
る。これを式に表わすと、 ＲＫ　＋−αＲ１、 Ｒｐ＋　　−βＲｐ。

となる。ただし、α、βはそれぞれ拡散抵抗およびポリ
シリコン抵抗の固有の温度係数であり、α〉１．０〈β
く１の関係を満足する。

温度が上昇してもこの拡散抵抗とポリシリコン抵抗の直
列体の抵抗が変化しないためには、ＲＫ　ｏ　＋Ｒｐ　
Ｏ−ＲＫ　Ｉ　＋ＲＰ　＋−αＲＫ０＋βＲＦＯ・ すなわら、 （α−１）Ｒｘ。＝（１−β）Ｒｐ。

という関係が成立すればよい。上式を変形することによ
り、 Ｒｘｏ：Ｒｐｏ＝（１−β）：（α−１）という関係式
が得られる。この関係式を満足するように拡散抵抗の抵
抗！！およびポリシリコン抵抗の抵抗値を選択すること
により、温度上昇前後で抵抗体の値を変化しないように
することが可能となる。ここで、拡散抵抗の抵抗値は不
純物拡散層に導入される不純物濃度等を適当に選択する
ことよりその抵抗値を設定することができ、一方ポリシ
リコン抵抗の抵抗値はポリシリコン膜の幅、膜厚および
長さ等を適当に選択することによりその抵抗値を設定す
ることが可能である。

なお、上記実施例において、拡散抵抗として、バイポー
ラ型トランジスタを主要構成要素とする半導体集積回路
において用いられる構成を示したが、この抵抗体はたと
えばＭＯＳトランジスタを主要構成要素とする半導体集
積回路において用いられるようにエピタキシャル成長層
上に形成しなくてもよい。また、第１図に示される導電
型をすべて反転させた構造を用いてもよいことは言うま
でもない。

また、この拡散抵抗はその周辺領域がフィールド酸化膜
で囲まれていないいわゆるノンウォールド型の拡散抵抗
の構成であってもよい。

ざらに、上記実施例においてはポリシリコンを用いて抵
抗を形成しているが、これに代えてアモルファスシリコ
ンを用いて抵抗を形成しても上記実滴例と同様の効果を
得ることができる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、半導体回路に用いら
れる抵抗体を拡散抵抗と非単結晶半導体膜抵抗とを直列
に接続して構成したので、温度が上昇してもその抵抗値
が変化することがない抵抗体を実現することができる。

したがって、この抵抗体の抵抗値が寄与する論理振幅ざ
らには伝搬遅延時間の温度による変化がなくなり論理動
作速度の変化することのない安定な半導体回路を構成す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である半導体回路に用いら
れる抵抗体の構造を示す断面図である。 第２図は従来の半導体回路に用いられる抵抗体の構造を
示す断面図である。 図において、１は半導体基板、７は不純物拡散層からな
る拡散抵抗、１１は非単結晶半導体膜からなる抵抗であ
る。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 第１図 第２図 ］リ　１４　　　　７　　１　　　　　　　　　Ｊ手続
補正書く自発）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体素子と抵抗とが同一の半導体基板上に形成
   される半導体回路に用いられる抵抗体であって、 前記半導体基板表面の予め定められた領域に不純物を導
   入して形成される不純物拡散層からなる第１の抵抗と、 前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成される非単結晶
   半導体層からなり、前記第１の抵抗と直列に接続される
   第２の抵抗とを備える、半導体回路に用いられる抵抗体
   。
2. （２）前記非単結晶半導体層材料は、多結晶シリコンま
   たは非晶質シリコンである、特許請求の範囲第１項記載
   の半導体回路に用いられる抵抗体。