JPH0385758A - 半導体抵抗器 - 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］ この発明は一般に半導体抵抗器に関するものであり、特
に、温度係数が小さく、線形の温度特性を有する抵抗が
得られるように改良された半導体抵抗器に関するもので
ある。

［従来の技術］ 半導体集積回路装置においては、トランジスタ、ダイオ
ード、抵抗等が共通の半導体裁板内に作られている。

第６図は、従来のＰ＋拡散抵抗を示す断面図である。第
６図を参照して、ｎ型基板１（通常、ｎ型エピタキシャ
ル層が使われる）上に、ｐ＋型被拡散領域２形成されて
いる。ｐ＋型被拡散領域２含むｎ型基板１の上に、熱酸
化膜３およびＰＳＧ膜４（リンを含んだＣＶＤ酸化膜）
が順次形成されている。ｐ＋型被拡散領域２両端部上に
開口部ができるように、熱酸化膜３およびＰＳＧ膜４に
コンタクト孔が設けられている。このコンタクト孔を介
して、アルミ電極６が、ｐ＋型被拡散領域２接続されて
いる。

以上のように構成された従来の半導体抵抗器は、次のよ
うにして作られる。

まず、ｎ型基板１（通常のバイポーラＩＣにおいては、
ｎ型エピタキシャル層が使用される。）上に、熱酸化に
よって熱酸化膜３を形成する。次に、この熱酸化膜３を
通して、拡散抵抗形成領域にボロンをイオン注入し、ア
ニール処理を施すことにより、ｐ＋型被拡散領域２形成
する。その後、リンを含んだＣＶＤ酸化膜であるＰＳＧ
膜４を全面に形成する。次に、熱酸化膜３およびＰＳＧ
膜４を写真製版技術を用いてエツチングすることにより
、ｐ＋型被拡散領域２両端を露出させるコンタクト孔を
形成する。その後、コンタクト孔を含むｎ型基板１の表
面全面にアルミニウム薄膜を形成し、このアルミニウム
薄膜をバターニングすることによって、ｐ＋型被拡散領
域２電気的接続するアルミ電極６を形成する。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように構成されたｐ＋＋散抵抗のシート抵抗の温
度依存性は、第３Ａ図中の曲線（１）に示すように、０
℃以上ではｉ［の温度係数を持ち、０℃以下の点で極小
値を持つ、いわゆる非線形の温度特性を持つことが知ら
れている。

そのため、従来は、０℃以下の温度特性を補償するため
、その補償回路が複雑になるという問題点があった。ま
た、シート抵抗や不純物濃度によって、シート抵抗が極
小となる温度が変化し、回路定数が複雑になるという問
題点かあった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、温度係数が小さく、線形の温度特性を有する
抵抗が得られるように改良された半導体抵抗器を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明にかかる゛１′４２．体把抗器は、第１専電型
式の半導体基板と、上記半導体基板上に形成された第２
導電型式の半導体層と、上記第２導電型式の半導体層上
に直接的に設けられ、第２導電型式の不純物を含む多結
晶半導体層と、上記第２導電形式の半導体層および／ま
たは上記多結晶半導体層に電気的接続された一対の電極
と、を備える。

［作用］ 第７図は、従来のベースバルク抵抗（エミッタピッチ抵
抗）を示す断面図である。第７図を参照して、ｎ型基板
１　（ｒｌ型エピタキシャル層）上にｐ＋型被拡散領域
２形成されている。ｐ＋＋拡散領域２内にｎ＋型被拡散
領域８形成されている。

抵抗領域の抵抗値は、ｎ＋型被拡散領域８濃度と拡散深
さで制御される。ｎ＋＋拡散領域８上を除く、ｎ型基板
１上全面に熱酸化膜３が形成されている。熱酸化膜３を
含むｎ型基板１上全面にＰＳＧ膜４が形成されている。

ｐ＋型被拡散領域２両端部上に開口部ができるように、
熱酸化膜３およびＰＳＧ膜４にコンタクト孔が設けられ
ている。

このコンタクト孔を介して、アルミ電極６がｐ＋型被拡
散領域２接続されている。

上述のように構成されるベースバルク抵抗構造は、第３
Ｂ図中の曲線（３）に示すように、抵抗の極小値を持た
ない、正の温度係数を有する、線形に近い温度特性を示
す。これは、第７図を参照して、ｐ十型拡散領域２上に
５ｉ−８ｉ０２界面が存在しないように構成されている
ので、５ＩＳｉ０２界面の移動度（表面移動度）の影響
を受けないためと考えられる。

第８図は、従来のポリシリコン抵抗を示す断面図である
。

第８図を参照して、ｎ型基板１（ｎ型エピタキシャル層
）上に、熱酸化膜３か形成されている。

熱酸化膜３上に約４０００Ａの膜厚のポリシリコン膜５
が形成されている。ポリシリコン膜５はＣＶＤ法で形成
される。ポリシリコン膜５の抵抗値は、ポリシリコン膜
５中に注入されるボロンまたはリンのイオン注入量によ
って制御される。たとえば、ボロンを１．０ＸＩＯ”　
ｃｍ−２イオン注入すると、約４００Ω／口の抵抗値が
得られる。

ポリシリコン膜５を含むｎ型基板１の全面にＰＳＧ膜４
が形成されている。ポリシリコン膜５の両端部上に開口
部ができるように、ＰＳＧ膜４にコンタクト孔が設けら
れている。このコンタクト孔を介して、アルミ電極６が
ポリシリコン膜５に電気的接続されている。

上述のように構成されるポリシリコン抵抗は、第３Ｂ図
中の曲線（４）に示すように、負の温度係数を有する線
形の温度特性を示す。

さて、この発明にかかる半導体抵抗器は、ちょうど第３
Ｂ図中の曲線（４）に示した負の温度係数を有するポリ
シリコン抵抗と第３Ｂ図中の曲線（３）に示した正の温
度係数を有するベースバルク抵抗とを並列に接続させた
ような構造を有しているので、これらを加え合わせたよ
うな、すなわち第３Ａ図中の曲線（２）で示すような、
温度係数が小さく、しかも抵抗値の極小値を示すことが
ない理想的な抵抗が得られる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図は、この発明の一実施例にかかる半導体抵抗器の
断面図である。第１図を参照して、ｎ型基板１　（通常
のバイポーラＩＣにおいては、ｎ型エピタキシャル層が
使用される。）の主表面に、半導体層であるｐ＋型拡散
領域２が形成されている。ｐ＋型拡散領域２の部分を除
く、ｎ型基板１の表面全面に熱酸化膜３が形成されてい
る。ｐ＋型拡散領域２の上に、ボロンを不純物として含
んだポリシリコン膜５が直接的に設けられている。

ポリシリコン膜５および熱酸化膜３を含むｎ型基板１の
表面全面にＰＳＧ膜４が形成されている。

ポリシリコン膜５の両端部上に開口部ができるように、
ＰＳＧ膜４にコンタクト孔が設けられている。このコン
タクト孔を介して、１対のアルミ電極６がポリシリコン
膜５に接続されている。アルミ電極６がポリシリコン膜
５に接続されることにより、アルミニウム電極６はｐ＋
型拡散領域２にポリシリコン膜５を介して、間接的に電
気的接続されている。また、ポリシリコン膜５とｐ生型
拡散領域２は、電極６に並列に接続されている。

上述のように構成される半導体抵抗器においては、ｐ＋
型拡散領域２の表面に５ｉ−３ｉ０２界面が存在しない
ので、電極６とｐ＋型拡散領域２とからなる抵抗は、ち
ょうど第７図に示すベースバルク抵抗の構造と同じにな
り、第３Ｂ図中の曲線（３）で示すように抵抗の極小値
を持たない、正の温度係数を有する線形に近い温度特性
を示す。

一方、電極６とポリシリコン膜５とからなる抵抗は、ち
ょうど第８図に示すポリシリコン抵抗の構造と同じよう
になり、第３Ｂ図中の曲線（４）に示すように、負の温
度係数を有する線形の温度特性を示す。それゆえに、第
１図に示す半導体抵抗器は、第３Ｂ図中の曲線（４）に
示した負の温度係数を有するポリシリコン抵抗と第３Ｂ
図中の曲線（３）に示した正の温度係数を有するベース
バルク抵抗（ｐ＋拡散抵抗）とを並列に接続させたよう
な構造となるので、これらを加え合わせたような、すな
わち第３Ａ図中の曲線（２）で示すような、温度係数が
小さく、しかも抵抗値の極小値を示すことがない理想的
な抵抗となる。

次に、第１図に示す半導体抵抗器の製造方法を説明する
。

第２Ａ図〜第２Ｅ図は、第１図に示す半導体抵抗器の製
造工程を断面図で示したものである。

まず、第２Ａ図を参照して、ｎ型基板１上に、熱酸化に
よって熱酸化膜３を形成する。次に、この熱酸化膜３を
通して、拡散抵抗形成領域にボロンをイオン注入し、ア
ニール処理を行なって、ｐ＋型拡散領域２を形成する。

次に、第２Ｂ図を参照して、ｐ＋型拡散領域２上に開口
部ができるように熱酸化膜３をバターニングする。その
後、ポリシリコン膜５を全面に約２０００〜５０００Ａ
堆積する。このとき、ｐ＋型拡散領域２上のシリコン表
面とポリシリコン膜５の界面には、約１０Ａ以下の膜厚
の酸化膜ができるが、これは無視できる程度のものであ
る。次に、全面にレジスト７を塗布し、このレジスト７
を、ｐ生型拡散領域２の上部分が露出するように、パタ
ーニングする。その後、このバターニングされたレジス
トアをマスクにして、抵抗形成領域のポリシリコン膜５
中にボロン（Ｂ）を注入する。

このとき、ポリシリコン抵抗値とその温度特性は、ボロ
ン注入量とポリシリコン膜厚により変化する。

それゆえに、ボロン注入量およびポリシリコン膜厚は、
ｐ＋拡散領域２の抵抗値とｌ」標とする半導体抵抗器の
抵抗値とを考慮し、選ばれなければならない。

次に、第２Ｃ図を参照して、写真製版技術により、ポリ
シリコン膜５がｐ＋型拡散領域２上に残るように、ポリ
シリコン膜５をパターニングする。

０ 次に、第２Ｄ図を参照して、ｎ型基板全面にＰＳＧ膜４
（リンを含んだＣＶＤ酸化膜）を堆積する。その後、熱
処理を行ない、この熱処理の後、ポリシリコン膜５の両
端上に開口部ができるようにＰＳＧ膜４をパターニング
し、コンタクト孔を形成する。

次に、第２Ｅ図を参照して、ｎ型半導体基板１全面にア
ルミニウム薄膜を形成し、このアルミニウム薄膜をバタ
ーニングすることによって、ポリシリコン膜５と電気接
続する１対のアルミ電極６を形成する。すると、第１図
に示す半導体抵抗器が完成する。

第４図は、この発明の他の実施例にかかる半導体抵抗器
の断面図である。第４図に示す実施例は、以下の点を除
いて、第１図に示す実施例と同様であり、相当する部分
には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。

第１図に示す実施例では、１対の電極６をポリシリコン
膜５上に形成したが、第４図に示す実施例では、１対の
電極６が、ｐ＋型拡散領域２とポ１ リシリコン膜５の両者にまたがって形成されている。こ
のような構成であっても、上述の実施例と同様の効果を
奏する。

第５図は、この発明のさらに他の実施例にかかる半導体
抵抗器の断面図である。第５図に示す実施例は、以下の
点を除いて第１図に示す実施例と同様であり、相当する
部分には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。

第１図に示す実施例では、１対の電極６をポリシリコン
膜５上に形成したか、第５図に示す実施例では、ポリシ
リコン膜５の面積がｐ＋型拡散領域２の面積よりも小さ
くなるようにポリシリコン膜５を形成し、１対の電極６
をｐ＋型拡散領域２に接続させている。このような構成
であっても、上述の実施例と同様の効果を奏する。

なお、上記実施例ではｐ＋拡散抵抗とボロンを含むポリ
シリコン抵抗について述べたが、ｎ十拡散抵抗と、リン
または砒素を含むポリシリコン抵抗との並列抵抗であっ
ても同様の効果を実現する。

また、上記実施例では、ポリシリコン抵抗を、２ ポリシリコン膜を形成した後、ボロンをイオン注入する
ことによって形成したが、この発明はこれに限定される
ものでなく、予めボロンを含んだポリシリコンを直接堆
積することによって形成してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明によれば、低温で抵抗の
極小値を持たない、正の温度係数を有する線形に近い温
度特性を有する半導体層と、負の温度係数を有する多結
晶半導体層を並列に形成したので、温度係数の極めて小
さい、線形の温度特性を有する抵抗が得られるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例にかかる半導体抵抗器の
断面図である。 第２Ａ図〜第２Ｅ図は、第１図に示す半導体抵抗器の製
造方法を断面図で示したものである。 第３Ａ図および第３Ｂ図は、従来の半導体抵抗器と本発
明の半導体抵抗器の、抵抗値の温度特性を示すグラフで
ある。 ３ 第４図は、この発明の他の実施例にかかる半導体抵抗器
の断面図である。 第５図は、この発明のさらに他の実施例にかかる半導体
抵抗器の断面図である。 第６図は、従来のｐ＋拡散抵抗の断面図である。 第７図は、従来のベースバルク抵抗（エミッタピンチ抵
抗）を示す断面図である。 第８図は、従来のポリシリコン抵抗を示す断面図である
。 図において、１はｎ型県板、２はｐ十型拡散領域、５は
ポリシリコン膜、６は電極である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１導電型式の半導体基板と、 前記半導体基板上に形成された第２導電型式の半導体層
   と、 前記第２導電型式の半導体層上に直接的に設けられ、第
   ２導電型式の不純物を含む多結晶半導体層と、 前記第２導電型式の半導体層および／または前記多結晶
   半導体層に電気的接続された１対の電極と、 を備えた半導体抵抗器。