JPH0512862B2 - - Google Patents

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JPH0512862B2
JPH0512862B2 JP58192403A JP19240383A JPH0512862B2 JP H0512862 B2 JPH0512862 B2 JP H0512862B2 JP 58192403 A JP58192403 A JP 58192403A JP 19240383 A JP19240383 A JP 19240383A JP H0512862 B2 JPH0512862 B2 JP H0512862B2
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JP
Japan
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resistor
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poly
doped
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JP58192403A
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Mikio Hongo
Katsuro Mizukoshi
Takeoki Myauchi
Takao Kawanabe
Morio Inoe
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P34/00Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P34/40Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation
    • H10P34/42Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation with electromagnetic radiation, e.g. laser annealing

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は抵抗値が制御されたPoly−Si抵抗体
を有する半導体集積回路の抵抗値調整方法に関す
る。
〔発明の背景〕
近年、半導体集積回路は高集積化・高性能化が
進んでいる。そのため、半導体集積回路完成後に
全体の特性を測定しながら、半導体集積回路内に
形成されて抵抗体の抵抗値を調整する手法が用い
られる様になつて来た。この抵抗値の調整にはレ
ーザが用いられている。この方法は、セラミツク
基板上に形成された厚膜、あるいは薄膜の抵抗体
の調整に一般的に用いられている方法と類似であ
る。即ち、第1図に示す様にSi基板1上にSiO2
膜2等によつて絶縁されて、窒化タンタル、クロ
ムシリコン、ニクロム、ポリシリコンなどで形成
された抵抗体3に対して、レーザ光4により、抵
抗体3の一部を除去加工することによつて、例え
ば抵抗体3の両端の電極5,5′間の抵抗値を調
整している。あるいは第2図に示す様に、抵抗体
3にスポツト加工(加工跡6)を施して行く、あ
るいは第3図に示す様に、はしご段状の抵抗値7
を切断して行くことにより、電極5,5′間の抵
抗値を調整する方法が用いられていた。
しかし、これらの方法はいずれも形成された抵
抗体の一部を除去するものであり、初期の抵抗値
より増大させることにより調整を行うため、初期
の抵抗値が必要とする値より高い場合には、それ
を低く調整することが不可能であつた。また、抵
抗値の調整は半導体集積回路が完成した後で行う
ため、回路全体はパツシベーシヨン膜がコートさ
れており、抵抗体の一部を除去するとパツシベー
ヨン膜も除去されてしまい、信頼性の観点から、
再度パツシベーシヨン膜をコートする必要があつ
た。
〔発明の目的〕
本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなく
し、パツシベーシヨン膜に損傷を与えること無く
抵抗値を増大または低減させることが可能な、半
導体集積回路の抵抗値調整方法を提供することに
ある。
〔発明の概要〕
本発明は、不純物をドーブしたポリシリコンを
抵抗体として用い、この抵抗体と一部に電流の流
れる方向を横切るように、不純物を全くドープし
ないがまたは微量ドープした高抵抗の領域を設
け、このポリシリコン抵抗体にドーブされている
不純物と同じタイプの不純物をレーザ加熱により
高抵抗の領域内に拡散させて抵抗値を低減させ
る、あるいは、異なるタイプの不純物をポリシリ
コン抵抗体内に拡散させて抵抗値を増大させるこ
とにより、抵抗値の低減・増大をはかり、必要な
(最適な)抵抗値に調整するものである。
〔発明の実施例〕
以下、図面に従つて本発明を説明する。第4図
に、本発明の原理を示す半導体集積回路に形成さ
れた抵抗体を示す。第4図aは平面図、第4図b
はその断面図であるが、Si基板1上にSiO2膜2
を介してnタイプの不純物がドープされたPoly
−Si抵抗体11が形成され、その両端はAl配線
12,12′を介して他の素子(ダイオードやト
ランジスタ等)に接続されている。Poly−Si抵
抗体11上には、SiO2膜13を介してnタイプ
の不純物がドープされたPoly−Si層14、およ
びpタイプの不純物がドーブされたPoly−Si層
15が島状に形成され、その上にSiO2層16お
よび最終的なパツシベーシヨン膜17として
SiO2層あるいはSi3N4層あるいはその両方からな
る膜が形成されている。
一般に、Poly−Si抵抗体11はnタイプの不
純物としてリンがドープされた500〜5000Åの厚
さでシート抵抗値は数10Ω/□〜数100KΩ/□に
形成される。また、SiO2層13は膜厚が500〜
3000Å、nタイプの不純物がドープされたPoly
−Si層14は厚さが500〜5000ÅでPoly−Si抵抗
体より一ケタ以上高い不純物濃度を持ち、pタイ
プの不純物がドープされたPoly−Si層15は厚
さが500〜5000Åで、Poly−Si抵抗体11と同程
度の不純分濃度を持つている。また、その上に形
成されるSiO2層16は厚さが500〜3000Å、最終
的なパツシベーシヨン膜17は1000〜4000Åの厚
さである。
ここで、試料とさてPoly−Si抵抗体11がリ
ンドープPoly−Siで膜厚が3000Å、シート抵抗
値10KΩ/□巾5μm、長さ45μmに形成されたも
のを使用した。第4図に示したPoly−Si抵抗体
に対して、第5図に示す光学系を用いてレーザを
照射する。即ち、第5図に示す光学系はレーザ発
振器(図示せず)より発振されたレーザ光21を
任意の寸法に成形できる可変スリツト22によ
り、抵抗体11および、その上層部に形成された
Poly−Si層14、または15への照射形状に合
致した矩形に成形され、対物レンズ23により、
可変スリツト22の実像が結ぶ位置に置かれた抵
抗体11およびその上層部に形成されたPoly−
Si層14または15に絶縁膜16,17を透過し
て対物レンズ23の倍率の逆数の大きさで集光照
射される構成になつている。なお、第5図におい
て絶縁膜16,17等は省略して示してある。ま
た、レーザ発振器はN2レーザ励起Dyeレーザを
使用しており、レーザ光は波長60nm、パるス巾
は半値巾で6nsである。
ここで、第4図に示したPoyh−Si抵抗体に対
してその上にnタイプ不純物がドープされた
Poly−Si層14、およびpタイプの不純物がド
ープされたPoly−Si層15を介してそれぞれ別
個にPoly−Si抗体体11に長さ15μmの部分レー
ザを照射したした。この時のレーザ照射パルス数
と抵抗値の関係を第6に示す。レーザ照射前約
90KΩであつた抵抗値はn層14に照射した場合
には○に示す様に照射パルス数とともに低下し、
50パルス程度で61KΩで一定となり、P層15に
照射した場合は●示す様に70パレセ程度で
150KΩ一定となつた。)第6図では10パルス毎の
抵抗値をプロツトしてある。) このことから、レーザを照射する位置を選択
し、抵抗値を測定しながらレーザを照射し、所定
の抵抗値が得られた時点で照射を停止することに
より、当初90KΩであつた抵抗値を61KΩ〜
150KΩの間の任意の抵抗値に(パルス照射のた
め、連続的ではなく段階的に変化するが)調整す
ることができることになる。この時の照射レーザ
パワー密度は1〜2パルスでPoly−Si抵抗体1
1(上にPoly−Si層14あるいは15がない場
合)に除去加工を施すことができるパワー密度の
1/3に設定したが、100パルス照射後でも、パツシ
ベーシヨン膜17には何らのダメージ・痕跡も見
出せなかつた。
以上に述べた本発明の原理の説明においては、
抵抗値の調整範囲は初期値に対して−32%〜+66
%の範囲であるが、この調整範囲は、Poly−Si
抵抗体11を覆うnタイプおよびpタイプの不純
物がドープされたPoly−Si層14および15の
面積を変えることにより可変できることは明らか
である。即ち、Poly−Si抵抗体11の上層部の
nタイプPoly−Si層14の面積を大きくするこ
とにより、抵抗値低下範囲が広がり、pタイプ
Poly−Si層15の面積を大きくすることにより、
抵抗値増加範囲が広がることは明らかである。
さらに、本発明の原理の説明においては、
Poly−Si抵抗体11として、nタイプの不純物
をドーブしたPoly−Siを使用したが、pタイプ
の不純物をドープしたPoly−Siを抵抗体として
用いることも可能である。
また、nタイプのPoly−Si抵抗体を用いる場
合にはその上層部のnタイプPoly−Si層14の
かわりにPSG(リンガラス)層を形成するか、p
タイプのPoly−Si抵抗体を用いる場合にはpタ
イプPoly−Si層15のかわりにBSG(ボロンガラ
ス)層を形成することにより、全く同様に抵抗値
の増加、低減を任意に行うことができることは明
らかである。
さらに、本発明の原理の説明においては、レー
ザ光21として、N2レーザ励起Dyeレーザを使
用しているが、これに限定されるものではなく、
パツシベーシヨン膜16,17を透過する波長で
Poly−Siを加熱できるものであれば連続発振・
パルス発振にかかわらず、適用可能であることは
明らかである。
次に本発明の原理を示す別のについて説明す
る。第7図に示す様に、第4図に示したPoly−
Si抵抗体11に対して、レーザ照射領域25の長
さを2μmとし、前に述べたレーザ照射条件でn
タイプPoly−Si層14あるいはpタイプPoly−
Si層15kを介して70パルス照射し、次に2μm移
動させてレーザ照射領域25′に70パルス照射す
ることを繰返した。これにより、nタイプPoly
−Si層14を介して照射した場合には、抵抗値は
段階的に低下し、pタイプPoly−Si層15を介
して照射した場合には、段階的に増加した。即
ち、第8図に示す様に照射回数(レーザ照射領域
に70パルス照射することを1回として)ととも
に、初期値90KΩであつたものが、nタイプPoly
−Si層14を介して照射した場合には○で示す様
に約4KΩずつ低下し、照射回数7回(照射領域
の延長さは14μm)で62KΩに、またpタイプ
Poly−Si層15を介して照射した場合には●で
示す様に約8KΩずつ増加し、照射回数7回(照
射領域の延長さは14μm)で146KΩに変化した。
このことから、第4図に示したPoly−Si抵抗
体に対して、照射位置を選択することにより、初
期抵抗値に対して、増大・低減を任意を行うこと
ができる。
次に、本発明による抵抗値を増加・低減可能な
抵抗体の第1の実施例を第9図に示す。
Al電極12と12′の間にはnタイプの不純物
がドープされたPoly−Si抵抗体27が形成され
ている。nタイプPoly−Si抵抗体27は、複数
の抵抗体が並列にならんだ、いわゆる「はしご
段」状の形状をしており、抵抗体として一番距離
の長い部分を除いて、はしご段状の抵抗体の一部
には高抵抗部30が形成されている。この高抵抗
部30はPoly−Si抵抗体27より十分に大きな
抵抗値を持つPoly−Si(不純物がドーフされてい
なくてもよい)である。更に、前記高抵抗部30
の上層部には、SiO2層(図示せず)を介して
PSG膜(図示せず)が形成されている。一方、
第9図における下半分のPoly−Si抵抗体27′も
同様にはしご段状の形状をしており、抵抗体とし
て一番距離の長い部分を除いて、はしご段状の抵
抗体の上層部には、pタイプの不純物がドープさ
れたPoly−Si層31が島状に、SiO2層(図では
省略)を介して形成されている。この抵抗体の抵
抗値は主として、高抵抗部30を設けたはしご段
部では一番距離が長い部分、pタイプの不純物が
ドーブされたPoly−Si層31を有するはしご段
部では、一番距離が短い部分のみで抵抗体を形成
していると考えることができる。(正確には、は
しご段状の低抗体が並列に接続されており、それ
ぞれの抵抗値の逆数の和の逆数として求められ
る。) ここで、まず高抵抗部30が設けられているは
しご段部に対して、高抵抗部30とその両端の抵
抗体27に十分重なる様に第5図に示す光学系を
用いてレーザを照射すると、抵抗体27,30の
上層部に形成されているPSG膜(図示せず)よ
り、リンが高抵抗部30に拡散し、高抵抗部30
は十分に抵抗値が低下し、短絡状態になる。即
ち、抵抗体27の距離が一番長い側の高抵抗部3
0から順にレーザを照射することにより、12と
12′の間の抵抗値は段階的に低下する。
また、pタイプの不純物がドープされたPoly
−Si層31を有するはしご段部に対して、抵抗体
27の巾方向に十分重なる様にレーザを照射する
と、pタイプの不純物が拡散し、レーザ照射部の
抵抗値が増大する。Poly−Si層31の不純物濃
度を、レーザ照射後に抵抗体27の不純物濃度と
つり合いがとれる程度にしておくと、レーザ照射
部は極めて高い抵抗値が得られ、レーザ照射部は
絶縁層に変化したと見なすこともできる。即ち、
抵抗体27の距離が一番短い側から順に、pタイ
プの不純物がドープされたPoly−Si層とその下
層部の抵抗体27にレーザを照射することによ
り、電極12と12′の間の抵抗値は、段階的に
増加する。以上のことより、レーザと照射する位
置を選択することにより、電極12と12′の間
の抵抗値を任意に、増加・低減させることができ
る。次に、本発明による抵抗値を増加・低減可能
な抵抗体の第2の実施例を第10図に示す。
Al電極12と12′の間にはnタイプの不純物
がドーブされたPoly−Si抵抗体32が形成され
ている。nタイプPoly−Si抵抗体32のうち、
抵抗値調整部は矩形であり、電流が流れる経路と
直角方向に一定巾の高抵抗部33が一部分を除い
て形成されている。この高抵抗部33はPoly−
Si抵抗体32より十分大きな抵抗値を持つPoly
−Si(不純物がドーブされていなくても良い)で
ある。更に、前記高抵抗部33の上層部には、
SiO2層(図示せず)を介してPSG膜(図示せず)
が形成されている。また、高抵抗部33から十分
に離れた位置に、高抵抗部33と平行に、抵抗体
32の上層部にpタイプの不純物がドーブされた
Poly−Si層34が島状に、SiO2層(図では省略)
を介して一部分を除いて形成されている。この抵
抗体の抵抗値は主として、高抵抗部33を除いた
形状で決まる。
ここで、まず高抵抗部33とその周囲の抵抗体
32に十分重なる様に、抵抗体32が残留してい
る側から、順次一定条件(例えば、抵抗体32に
除去加工を施すことができるパワー密度の1/3の
パワー密度で100パルス)でレーザを照射しなが
ら、レーザ照射領域を増加していくことにより、
抵抗体32の上層部にSiO2膜を介して形成され
ているPSG膜(図示せず)よりリンが高抵抗部
33内に拡散し、高抵抗部が抵抗抗化するため、
Al電極12と12′の間の抵抗値は低下してい
く。
また、pタイプの不純物がドーブされたPoly
−Si層34を有する部分に対して、抵抗体32が
残留している側と反対側から、上記した条件で順
次、レーザ照射領域を増加していくことにより、
pタイプの不純物が抵抗体32内に拡散し、レー
ザ照射部の抵抗値が増加するため、Al電極12
と12′の間の抵抗値は増大する。以上のことよ
り、レーザを照射する位置を選択することによ
り、電極12,12′間の抵抗値を任意に増加、
低減させることができる。しかも、第9図に示し
た抵抗体の場合には、抵抗値が段階的に変化した
が、本実施例の場合には、レーザ照射位置の移動
ピツチを十分細かくすることにより、ほぼ、連続
的に抵抗値を変化させることができる。
第9図、第10図に示した実施例では抵抗体2
7および32はnタイプのPoly−Si、nタイプ
不純物源はPSG、Pタイプ不純物源はpタイプ
の不純物をドープしたPaly−Si層を使用した場
合を示したが、本発明はこれに限定されるもので
はない。nタイプのPoly−Si抵抗体に対して、
nタイプの不純物源としてnタイプの不純物源と
してnタイプの不純物をドープしたSi層(Poly
−Siに限定されない)、あるいはnタイプの不純
物となる金属膜を、またpタイプの不純物源とし
てBSG膜、あるいはpタイプの不純物となる金
属膜を、そして抵抗体としてpタイプの不純物を
ドープしたPoly−Siを使用しても全く同じ効果
が得られることは明らかである。
さらに、本実施例では不純源を抵抗体の上層部
に形成したが、これに限定されるものではなく、
例えば抵抗体の下層部に(バリアとなるSiO2
を介して)形成してもよく、特に金属膜を不純物
源として用いる場合には適している。
また、本実施例では第5図に示した光学系を用
いてレーザを照射する場合について説明してきた
が、これに限定されるものではなく、一般にレー
ザ加工に用いられる光学系により、ガウス型の集
光スポツトを照射しても同じ効果が得られる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、抵抗体の一部に高抵抗部を設
けることにより、抵抗体の抵抗値の大幅な低減
を、容易にかつ高精度に実施できるという効果が
ある。更に、上記した様に半導体集積回路内の抵
抗体の抵抗値を、バツシベーシヨン膜にダメージ
を与えることなく任意に増大・低減することがで
きるので、高性能・高信頼性の半導体集積回路を
高歩留りに製造できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は従来技術の抵抗値調整方法を
説明する図、第4図は本発明の原理を説明する抵
抗体の構造を示す図、第5図は本発明の抵抗体の
抵抗値調整に最適なレーザ光学系の説明図、第6
図は本発明の原理の説明におけるレーザ照射パル
ス数と抵抗値の変化を示す図、第7図は本発明の
原理の説明におけるレーザの照射方法を説明する
図、第8図は本発明の原理の説明におけるレーザ
照射回数と抵抗値の変化を示す図、第9図は本発
明の抵抗体の第1の実施例を示す図、第10図は
本発明の抵抗体の第2の実施例を示す図である。 符号の説明、1……Si基板、2……SiO2膜、
3,11,27,32……抵抗体、5,12……
電極(パツド)、13……SiO2膜、14……nタ
イプ不純物がドープされたPoly−Si、15,3
1……pタイプ不純物がドープされたPoly−Si、
16,17……絶縁膜(パツシベーシヨン膜)、
30,33……高抵抗部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 導電性の不純物をドープした抵抗体を有する
    半導体集積回路において、前記抵抗体の一部に高
    低抗部を設け、前記抵抗体の他の一部に前記抵抗
    体の抵抗値を調整する領域を設け、前記抵高抵抗
    部の上層部に、前記抵抗体にドープした不純物と
    同じ導電性の不純物を含む第1の層を設け、更
    に、前記抵抗値を調整する領域の上層部に、前記
    抵抗体にドープした不純物と反対の導電性の不純
    物を含む第2の層を設け、前記第1の層にレーザ
    光を照射し、前記第1の層の前記導電性の不純物
    を前記高抵抗部に拡散させて前記抵抗部の抵抗値
    を低減させることにより、または、前記第2の層
    にレーザ光を照射し、前記第2の層から前記反対
    の導電性の不純物を前記抵抗値を調整する領域に
    拡散させて前記抵抗値を調整する領域の抵抗値を
    増加させることにより、前記抵抗体の抵抗値を調
    整することを特徴とする半導体集積回路の抵抗値
    調製方法。 2 前記高抵抗部は、前記抵抗体に流れる電流の
    方向に対してほぼ直角方向に細長状に設けられて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の半導体集積回路の抵抗値調整方法。 3 前記第1の層に含まれる不純物の濃度と前記
    第2の層に含まれる不純物の濃度は、前記抵抗体
    にドープされた不純物の濃度よりも高いことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体集積
    回路の抵抗値調整方法。
JP58192403A 1983-10-17 1983-10-17 半導体集積回路の抵抗値調整方法 Granted JPS6085550A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS609153A (ja) * 1983-06-29 1985-01-18 Hitachi Ltd 半導体集積回路内抵抗体の抵抗値調整方法

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