JPH01235366A - 半導体抵抗素子 - 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） 本発明は、半導体集積回路に用いられる半導体抵抗素子
に関するものである。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、第２図に示すよ
うなものがあった。以下、その構成を図を用いて説明す
る。

第２図は従来の半導体抵抗素子の一構成例を示す断面図
である。

この半導体抵抗素子はＰ型拡散抵抗の例を示すものであ
り、Ｎ形の半導体基板１に形成されている。半導体基板
１の表層部には、Ｐ形の不純物として例えばボロン（Ｂ
）が低濃度のドーズ量で導入された低濃度Ｐ形層から成
る抵抗体索子２が形成されている。

この抵抗体索子２の両端部に接する領域には、ボロン等
が高濃度に導入された高濃度Ｉ）形層から成る接続用拡
散層３が形′成されている。接続用拡散層３は、その直
上に形成された金属配線４の電極部５とのオーミック接
触を得るために設けられたものである。抵抗体素子２上
、及び′電極部５を除く接続用拡散層３上には、これを
保工ｑするための酸化膜６か形成されている。

以上のように打４成される半導体抵抗素子において、素
子面積縮小の観点から言えば、抵抗体索子２のシー１へ
抵抗はできるだけ大きい方がよい。そのためには、イオ
ン打込み法或は熱拡散法によって半導体基板１中に導入
されるｌ〕形不純物は、その総量を少く抑えることが有
利となる。

一方、抵抗体素子２の抵抗値の温度依存性を小さくする
観点から言えば、抵抗体素子２を形成する低濃度Ｐ形層
の不純物濃度は、なるべく高い方かよい。これは、よく
知られているようにキャリアの不純物散乱による移動度
の低下が効いてくるためである。したがって、この効果
を高め、温度依存性に優れた抵抗体素子２とするために
は、低濃度Ｐ形層を形成するキャリアの総量を多くすれ
ばよいことになる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記構成の半導体抵抗素子においては、
抵抗体素子２のシート抵抗を高め素子面積の縮小を図る
ことと、抵抗体索子２の温度依存性を小さくすることの
、２つの基本的な特性を同時に高めようとすれば、不純
物濃度が相反する作用を及ぼすために、その実現が難し
いという課題があった。

即ち、不純物濃度を高めれば、温度依存性は小さくなる
がシート抵抗は低下し、逆に不純物濃度を低くすれば、
シート抵抗は増大するものの温度依存性か低下してしま
う。

」ユ記課題を解決する方法として、抵抗体索子２の低濃
度Ｐ形層の体積を小さくし、相対的に不純物濃度を高め
るために、浅接合化することも考えられる。この場合に
は、シート抵抗を高めても接合が浅いために、高不純物
濃度化が可能である−しかし、浅接合を維持するために
は、高温の熱処理は極力室けねばならないという制約が
あり、製造プロセスに係わる自由度が著しく低下してし
まうという制約があり、製造プロセスに係わる自由度が
著しく低下してしまうという問題があった。

本発明は、前記従来技術がもっていた課題として、抵抗
体素子のシート抵抗の増大及び温度依存性の向上に対し
て不純物濃度が二律背反の関係にあり、双方を同時に満
足させることが困難な点、及び浅接合化により双方を満
足させようとすれば製造プロセスの自由度が低下する点
について解決した半導体抵抗素子を提供するものである
。

く課題を解決するための手段） 本発明は、前記課題を解決するために、半導体基板に第
１の導電形の不純物が所定の抵抗値を得るに必要な濃度
にドープされて成る抵抗体素子と、該抵抗体素子の両端
部付近に接続して設けられた電極部とを備えた半導体抵
抗素子において、前記半導体基板の前記抵抗体素子を含
む領域に形成され、前記第１の導電形と逆極性を有する
第２の導電形の不純物が前記抵抗体素子の極性を保持す
る範囲内の濃度でドープされた拡散層を設けたものであ
る。

また、前記拡散層が設けられた半導体抵抗素子を半導体
集積回路に組み込んで効果的に使用するためには、前記
電極部とオーミック接触するに足る前記第１の導電形の
表面不純物濃度を有する接続用拡散層を、該電極部直下
に前記抵抗体素子と接続して設けるとよい。

（作用） 本発明によれば、以上のように半導体抵抗素子を構成し
たので、抵抗体素子を含む領域に形成され、抵抗体素子
の不純物の導電形と逆極性の導電形の不純物がドープさ
れて成る拡散層は、前記抵抗体素子の不純物濃度を高め
てもそのシート抵抗を低下させないように働くと共に、
抵抗体素子内の不純物の総量を増大させるように働く。

この働きにより、シート抵抗を高め、かつ温度依存性を
小さくできると共に、抵抗体素子の浅接合化が不要とな
り、高温の熱処理も”］’能となるので、製造プロセス
における自由度を高めることができる。

また、電極部とオーミ・シフ接触ｉ（能な表面不純物濃
度を有する接続用拡散層は、前記半導体抵抗素子の優れ
た特性を損なうことなく半導体集積回路に組み込まれ、
その効果的な使用を゛可能にする。

したがって、前記課題を解決することができる。

（実施例） 第１図は本発明の実施例を示す半導体抵抗素子の断面図
である。

この半導体抵抗素子はＰ形拡散抵抗の例を示すものであ
り、Ｎ形の半導体基板１１に形成されている。半導体基
板１１の表層部には、Ｎ形の不純物、例えばリン（Ｐ）
が５　Ｘ　１０　”ＣＩｎ−２程度の濃度にドープされ
て成る低濃度の拡散層１２が形成されている。

前記Ｎ形の拡散層１２の領域内には、Ｐ形の不純物、例
えばボロンｌＸ１０１５ｃｍ−２程度のドーズ量で導入
された低濃度Ｐ形層から成る抵抗体素子１３が形成され
ている。ここに、前記拡散層１２にドープされたリンの
濃度は、抵抗体、素子１３を形成する低濃度Ｐ形層の極
性をＮ形に反転させない程度の濃度に設定されている。

前記抵抗体素子１３の両端部に接する領域には、ボロン
等が高深度にドープされた高深度Ｐ形層から成る接続用
拡散層１４が形成されている。接続用拡散層１４は、そ
の直上に形成された金属配線１５の電極部１６とのオー
ミック接触を得るなめに設けられたもので、オーミック
接触に足るＰ形不純物の表面濃度を有している。電極部
１６を除く接続用拡散層１４上、及び抵抗体素子１３上
に。

は、それらを保護するための酸化膜１７が形成されてい
る。

このように１１４成される半導体抵抗素子の製造は、第
３図（ａ、　）〜（ｅ）に示すようになされる。第３図
（ａ）〜（ｅ）は半導体抵抗素子の製造方法を示す工程
図である。

先ず、第３図（ａ）において、シリ：７ン（Ｓｉ）等か
ら成る半導体基板１１の表面を酸化し、酸化＋１Ｑ　１
８を形成した後、通常のホトリソグラフィ技術を用いて
酸化）１＃、１８にバターニングを施し、所定位置に開
孔１９を形成する。次いで、イオン打込み法或は熱拡散
法等を用いて、開孔１９直ｒに高濃度Ｐ形層から成る接
続用拡散層１４を形成する。

次に、第３図（１））に示すように、ホトリソグラフィ
技術を用いて所定位置の酸化膜１８をエツチング除去し
た後、イオン打込み法等によりリン等のＮ形不純物を半
導体基板１１内に導入し、イオン打込み層２０を形成す
る。

その後、半導体基板１に１００°Ｃ程度で約３０分間の
熱処理を施し、第３図（ｃ）に示す如くＮ形の拡散層１
２を形成する。その際、前記熱処理により拡散層］２の
表面には酸化Ｊ１２１が形成される。

次いで、第３図（ｄ）に示すように、ホトリソグラフィ
技術により酸化膜２１をエツチング除去した後、イオン
打込み法等によりボロン等のＰ形不純物を導入し、拡散
層１２内にイオン打込み層２２を形成する。

続いて第３図（ｅ）に示す如く、１０００℃程度で約１
時間の熱処理を施し、Ｎ形の拡散層１２の領域内に低濃
度１〕形層から成る抵抗体素子１３を形成する。その際
、抵抗体素子１３上には、前記熱処理によって酸化ｐ＆
１７が形成される。その後、ホトリソグラフィ技術を用
いて接続用拡散層１４上の酸化膜１７にコンタク１〜ホ
ール２３を開孔し、コンタクトホール２３内に電極部１
６を有する金属配線１５を形成する。このようにして、
製造された本実施例の半導体抵抗素子におい゛（は、約
４００Ω／口のシート抵抗が得られる。

第４図は、上記のように製造された本実施例の半導体抵
抗素子と従来の半導体抵抗素子における不純物分布の一
例を示すものである。横軸に半導　　−体栽板における
不純物の分布深さを表わし、縦軸に不純物濃度を表わし
である。本実施例の半導体抵抗素子を実線曲線Ａ、Ｂで
示し、従来の半導体抵抗素子を破線曲線Ｃで示しである
。

従来の半導体抵抗素子は、シリコン半導体基板に約２０
０への酸化膜を形成し、この酸化膜の上からボロンを２
０ＫｅＶで約２Ｘ１０”ｃｍ−２のドーズ量でイオン打
込みし、約９００℃で３０分の熱処理を施して抵抗体素
子を形成したものである。その抵抗体素子「［のボロン
分布が図中の破線曲線Ｃで示されている。この場合のシ
ート抵抗は約４００Ω／口で、本実施例の半導体抵抗索
子どほぼ同じであるが、不純物濃度は本実施例のものを
上回ることはできない。

しかも、従来の抵抗体素子は不純物の分布深さが浅いた
め、前記熱処理以上の高温処理を施すと、シート抵抗の
低下と共に不純物濃度も低下してしまうので、抵抗の温
度依存性が大きくなってしまう。

これに対し、本実施例の半導体抵抗素子においては、抵
抗体素子１３を構成する低濃度Ｐ形層内に、逆極性の導
電形であるＮ形のリンが実線曲線Ｂに示すように不純物
として拡散されているため、実線曲線Ａに示すようにＰ
形のボロンのドーズ量を増やしたとしても、抵抗体素子
１３自体は高抵抗値を保つことができる。さらに、不純
物の総置としてはボロンとリンの和となるから、単位体
積当りの不純物濃度は著しく高くなる。それ故、シート
抵抗を従来と同様に約４００Ω／口としても、不純物濃
度は曲線Ａ、Ｂに示されるように従来に比して大幅に高
められるので、温度依存性に優れた半導体抵抗素子が得
られ、しかも製造プロセスにおける自由度が飛躍的に向
上する。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず種々の変形が
可能である。例えば、Ｐ形の不純物として、ボロンに代
えてガリウム（Ｇａ）やインジウム（Ｉｎ）等を用いて
もよいし、Ｎ形の不純物としてヒ素（Ａｓ）やアンチモ
ン（ｓｂ）等を用いることもできる。また、例示した材
質や膜厚、及び製造工程における条件や製造順序等を適
宜他のものに変更することも可能である。

（発明の効果） 以１−ｉ’ｆ細に説明したように、本発明によれば、半
導体抵抗素子の抵抗体素子を含む領域に、抵抗体素子に
ドープされた不純物の導電形と逆極性を有する導電形の
不純物がドープされて成る拡散層を設けたので、シーｌ
−抵抗を高く保ったまま不純物濃度を高め、抵抗の温度
依存性を小さくすることができる。しかも、不純物濃度
を高めるための浅接合化を図る必要がなくなり、高温の
熱処理も可能となるので、製造プロセスにおける自由度
が著しく増大する。

また、電極部とオーミック接触される接続用拡散層を設
けることによって、前記半導体抵抗素子の優れた特性を
損なわずに半導体集積口路における効果的な利用が可能
となる。

したがって、半導体抵抗素子の特性及び信頼性が向上す
ると共に、その素子面積の縮小により高集積化を図るこ
とができる。加えて、製造プロセスの自由度が増すこと
により、半導体抵抗素子及びこれを含む半導体集積回路
の製造が容易かつ効率化すると共に、その高品質化を図
ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す半導体抵抗素子の断面図
、第２図は従来の半導体抵抗素子の断面図、第３図（ａ
）〜（ｅ）は第１図の半導体抵抗素子の製造工程図、第
４図は半導体抵抗素子における不純物分布図である。 １１・・・・・・半導体基板、１２・・・・・・拡散層
、１３・・・・・・抵抗体素子、１４・・・・・・接続
用拡散層、１６・・・・・・電極部。 出願人代理人　　柿　　木　　恭　　成１１：手１体基
板　　１４：接快用栃敗層１２：１１Ｃ敗層　　　　１
６：電種部１３：低抗体素子 第　１１口 璧来の半溝体１氏４八素子 価へ２回 半導件柩抗素子（二お＼）る不純物介布争町４Ｚ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板に第１の導電形の不純物が所定の抵抗値
   を得るに必要な濃度にドープされて成る抵抗体素子と、
   該抵抗体素子の両端部付近に接続して設けられた電極部
   とを備えた半導体抵抗素子において、 前記半導体基板の前記抵抗体素子を含む領域に形成され
   、前記第１の導電形と逆極性を有する第２の導電形の不
   純物が前記抵抗体素子の極性を保持する範囲内の濃度で
   ドープされた拡散層を設けたことを特徴とする半導体抵
   抗素子。 ２、前記電極部とオーミック接触するに足る前記第１の
   導電形の表面不純物濃度を有する接続用拡散層を、該電
   極部直下に前記抵抗体素子と接続して設けた請求項１記
   載の半導体抵抗素子。