JPS63252458A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS63252458A
JPS63252458A JP62088261A JP8826187A JPS63252458A JP S63252458 A JPS63252458 A JP S63252458A JP 62088261 A JP62088261 A JP 62088261A JP 8826187 A JP8826187 A JP 8826187A JP S63252458 A JPS63252458 A JP S63252458A
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resistance
layer
resistor
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metal layer
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Hideyuki Kondo
近藤 日出行
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/201Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of only components covered by H10D1/00 or H10D8/00, e.g. RLC circuits
    • H10D84/204Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of only components covered by H10D1/00 or H10D8/00, e.g. RLC circuits of combinations of diodes or capacitors or resistors
    • H10D84/209Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of only components covered by H10D1/00 or H10D8/00, e.g. RLC circuits of combinations of diodes or capacitors or resistors of only resistors

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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] 本発明は半導体装置に関し、特に並列型アナログ/デジ
タル変換器が搭載された半導体装置に関する。
[従来の技術] 並列型アナログ/デジタル(A/D>変換器の基準電圧
発生用基準抵抗(以下、基準抵抗という)は、通常、ア
ルミニウム配線で形成されている。
これは、比較器の入力電流の影響をさけるために、分解
能に比例して基準抵抗の抵抗値を小さくする必要がある
からである(低学会半導体トランジスタ研試料5SD8
2−2P9 (1982) “高速低消費電力8 bi
t並列型A/D変D!りS I”)。
例えば、分解能が8 bitである場合には、基準抵抗
を約0.2Ωにし、分解能が5 bitの場合には基準
抵抗を数Ωにする必要がある。
[ブを明が解決しようとする問題点] しかしながら、従来技術により5乃至6 bitの分解
能で通信分野で要求される性能をもつ信頼性が高いA/
D変換器を得るには以下のような問題点がある。第1に
、前述したように分解能が5乃至5 bitの並列型A
 、’ D変換器の基準抵抗の抵抗値は、数Ω程度であ
るが、アルミニウム配線でこのような抵抗値を得るには
、アルミニウムの抵抗率が低いため抵抗長(Pit長)
を長くし、抵抗幅(線幅)を細くする必要がある。そう
すると、抵抗′vI度及び耐マイグレーション性等の信
頼性特性が低下する。第2に、耐マイグレーション性を
向上させるためには、抵抗幅を広くして電流密度を下げ
れば良いが、そうすると、所定の基準抵抗値にするため
に、抵抗長を一層長くせざるを得す、配線領域の面積の
増大及び加工精度の低下という問題点が生じる。第3に
、抵抗長が長くなると、抵抗層を湾曲させて配置する必
要があるため、湾曲部での電流密度の変化により、耐マ
イグレーション性が悪化してしまう。また、抵抗長が長
いと、設計時の抵抗配置が複雑になるという欠点もある
通信分野においては、分解能は低いが8乃至10bit
の高精度を要求される場合がある。しかしながら、従来
の並列型A/D変換器ではこのような要求を満足させる
ことは困難である。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、A
/D変換器の基準電圧発生用基準抵抗を、信頼性特性の
向上と抵抗設計の最適化との双方を満足するように個別
的に設九4することができる半導体装置を提供すること
を目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明に係る半導体装置は、半導体基板上にアナログデ
ジタル変換器の基準電圧発生用基準抵抗が形成された半
導体装置において、前記基準電圧発生用基準抵抗は抵抗
率が相互に異なる金属又は金属シリサイドで形成された
複数の抵抗層を有し、各抵抗層は直列接続されているこ
とを特徴とする。
[作用] この発明においては、基準電圧発生用基準抵抗を、抵抗
率が比較的高い抵抗層(例えば、層抵抗が教Ω/□)と
、抵抗率が低い抵抗層(例えば、層抵抗が数10乃至数
100mΩ/□)との直列接続体として構成する。従っ
て、信頼性特性上の要求から抵抗幅を決定した上で、各
抵抗層の抵抗長の比率を調節することにより所望の抵抗
値を得ることができる。
[実施例] 以下、添付の図面を参照してこの発明の実施例について
、具体的に説明する。
第1図乃至第3図は本発明の第1の実施例を示し、第1
図は半導体装置の並列型A/D変換器部分の接続回路図
、第2図は基準抵抗の平面図、第3図は第2図の■−■
線による基準抵抗の断面図である。
第1図に示すように変換ビット数がnの並列型A/D変
換器においては、cl、C2,C3,・・・C2”−1
の2n−1個の比較器が配設されており、その各比較器
の一方の入力端子には、アナログ入力端子VINを介し
て、例えば、0〜−2Vのアナログ信号が入力される。
一方、このA/D変換器の基準直流電流IREFの供給
端子尺八(OV)とRn(−2V)との間に、R,RR
・・・R 12’  3’   2”−1の 2n−1個の基準抵抗が直列接続されている。抵抗R1
とR2との接続点は配FAW1により比較器C1の他方
の入力端子に接続され、抵抗R2とR3との接続点は配
線W2により比較器C2の他方の入力端子に接続されて
いる。このようにして、基準電流IREFが基準抵抗R
RR 1・ 2・ 3・ ・・・R2”−1を流れることにより発生する基準電圧
が、配線W1.W2.W3.・・・W2.l−1を介し
て、比較器c1.c2.c3.・・・C2”−1に与え
られる。
本実施例においでは、基準抵抗RR 1・ 2・ R3,・・・R2”−1は、第3図に示すように、半導
体基板1上に選択的に被肴された中抵抗重金属の層2と
、この中抵抗重金属層2上に選択的に被着された低抵抗
率金属層3とにより形成されている。層2は、Ti層と
、TiN層と、pt層との3層構造を有し、比較的高い
抵抗、率を有する。層3はAuで形成されており、層2
よりも抵抗率が低い。比較器CI”2.C3’ ”・C
2” −1の配列ピッチhと同一の配列ピッチで等間隔
に配置された比較器の入力部IN、IN   INl 
  2゛  3・ ・・・lN2n−1と基準抵抗R1,R,2,R3,・
・・R2n−1とを接続する配線層4は低抵抗率金属層
3を形成する際に、同一の材料で同時に形成される。
次に、中抵抗重金B層2及び低抵抗率金属層3の形成方
法について説明する。先ず、半導体基板1上にスパッタ
法によりTi層、TiN0及びPt層の順に被着して中
抵抗重金属層2用の3層構造体を被着する。次に、低抵
抗率金属層3及び配線層4の形成領域以外の領域をホト
レジストで覆い、ALJメッキ法により低抵抗率金属@
3及び配線層4を前記3層構造体の上部に形成する。そ
の後、このTi−TiN−Pt3M構造体のうち中抵抗
重金属層2として残り領域をホトレジストで覆い、pt
イオンミリング法及びT1エツチング工程を介して、不
要部分のT i −パT i N −P を暖領域を除
去する。この場合に、AU層直下のTi−TiN−Pt
層は除去されずに残存覆る。
中抵抗率金屈層2はPt層をi ooo人程度にすると
約1Ω/□の層抵抗が得られ、低抵抗重金′N層3は数
1000人の厚さで約50mΩ/□の層抵抗が得られる
。なお、中抵抗重金属層2と低抵抗率金属層3の抵抗長
の割合は、M層抵抗としての抵抗値により設計される。
このように構成された並列望A 、/ D変換器搭載の
2r樽体装置によれば、基準電流IREFは、低抵抗率
金属層3が形成されていない領域は中抵抗重金属層2を
通流し、低抵抗率金属屑3が形成されている領域は低抵
抗率金属層3を通流する。つまり、基準電流IREFは
中抵抗重金属層2と低抵抗率金属層3とを交互に通流す
る。従って、各1・ 2・ 3・  2n−1は・中 基準抵抗RRR・・何く 抵抗率金属層2の領域の抵抗と、低抵抗率金属1??x
3の領域の抵抗との直列接続体として把握される。
例えば、分解能が5乃至6 bitであるAIDID変
換器用基層抵抗て2Ωの抵抗値を得る場合、中抵抗重金
属層2の形状は幅1に対し長さを2倍程度とすれば良い
。このため、信頼性特性上の要求から決まる広さにまで
抵抗幅を広げた場合でも、抵抗長は比較器の配列ピッチ
hを超えることはない。通常、比較器の配列ごツチhは
約150乃至400μmであるから、基準抵抗の抵抗幅
は50乃至150μmまで広げることができ、信頼性特
性上極めて有利である。逆に、所望の抵抗値を得るのに
必要な中抵抗重金liI層2の抵抗長が、比較器の配列
ピッチhに対し短い場合においては、中抵抗重金属層2
と低抵抗率金属層3との抵抗長の比率を低抵抗率金属層
3 #Jが大きくなるように変更することにより、所望
の抵抗値を高精度で得ることができる。このため、むや
みに、抵抗幅を広げる必要はない。
従って、信頼性特性上から抵抗幅を決定し、所望の抵抗
値から各層2.3の抵抗長を設計することができる。ま
た、AU及びPtはAI2に比して耐マイグレーシヨン
特性が極めて優れているので、抵抗幅をAl、の場合よ
り細くしても、信頼性特性を悪化させることはない。即
ち、抵抗′v1庶を得るのに必要な最小寸法で設計する
ことも可能となり、従来に比して抵抗素子の形成面積を
著しく縮小することができる。
次に、本発明の第2の実施例について、第4図及び第5
図を参照して説明する。この実施例はPSA (ポリシ
リコン・セルフ・アライン)技術を適用した場合の実施
例である。第4図は基準抵抗の平面図、第5図は第4図
のV−Vaによる基準抵抗の断面図である。この基準抵
抗においては、半導体基板5上にシリコン被膜6が選択
的に形成されており、このシリコン被膜6の表面に自己
整合(セルフ・アライン)技術によりPts 1fW7
が形成されている。このPtSi層7上には絶縁膜8が
形成されており、絶縁膜8の上には各比較器に対応して
複数個のAl層9が断続的に被着されている。絶縁膜8
は各基準抵抗部分について2錫の開口部10を有し、各
A2層9とPtS i層7とは、開口部10を介して直
列接続されている。
また、第1実施例と同じく比較器C1,C2,・・・I
 N   ・・・ C2”−1の入力部IN1.  2’ 1N27−1と基準抵抗とを接続する配[4は/’1層
9の形成と同時に形成される。
PtS i層7は膜厚を1000人程度にすることによ
り約2Ω/□の層抵抗が得られ、AR層9は約30mΩ
/□の層抵抗を有覆る。本実施例によれば、前述の第1
実施例と同じく数Ωの基準抵抗を得る場合に、pt3 
i層7の抵抗長を抵抗幅と同等か又は数倍に設it−す
ることができる。このため比較器の配列ピッチhとの関
係から、抵抗幅を約50乃至100μmまで広げること
ができる。
また、PtS i層7とAl層9との抵抗長のgJ合を
適当に選ぶことにより、所望の抵抗値を精度良く設計す
ることができる。従って、この第2実施例においては、
従来と同様に、耐マイグレーション性があまり良くない
ANを抵抗体として使用しても、その幅を数倍以上に設
計することができるという利点を有しているので、信頼
性特性の向上を図ることができる。また、そのような場
合でも従来例のように抵抗長が著しく長くなることもな
いので、比較器の配列ピッチhで決まる寸法の中で最適
な形状の基準抵抗を得ることができる。
[発明の効渠] 以上詳細に説明したように、本発明によれば、基準電圧
発生用基準抵抗を、例えば、数Ω/□の層抵抗と数10
〜数100mΩ/□の層抵抗とを有する金属又は金属シ
リ勺イドで形成でることにより、従来より高粘度で耐マ
イグレーション性等の信頼性特性が著しく向上した基準
抵抗を極めて小さな素子形成面積で実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本発明の第1実施例を示すものであ
って、第1図はA/D変換器部分の接続回路図、第2図
は基準電圧発生用基準抵抗の平面図、第3図は第2図の
■−■線による断面図、第4図及び第5図は本発明の第
2実施例を示すものであって、第4図は基準抵抗の平面
図、第5図は第4図のv−V線による断面図である。 1:半導体基板、2;中抵抗重金属層、3:低抵抗率金
属層、4:配4I層、6:シリコン被膜、7:PtSi
層、8;絶縁膜、9:八り層、10:1 2・   2
”−1’基準抵抗、 開口部、R、R・・・R

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上にアナログデジタル変換器の基準電
    圧発生用基準抵抗が形成された半導体装置において、前
    記基準電圧発生用基準抵抗は抵抗率が相互に異なる金属
    又は金属シリサイドで形成された複数の抵抗層を有し、
    各抵抗層は直列接続されていることを特徴とする半導体
    装置。
  2. (2)前記基準電圧発生用基準抵抗を構成する抵抗層は
    、その層抵抗が数Ω/□であるものと、層抵抗が数10
    〜数100mΩ/□であるものとを有することを特徴と
    する特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置。
  3. (3)前記基準電圧発生用基準抵抗は、Auで形成され
    た抵抗層とPtで形成された抵抗層とを有することを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置。
  4. (4)前記基準電圧発生用基準抵抗は、PtSiで形成
    された抵抗層とAlで形成された抵抗層とを有すること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置
JP62088261A 1987-04-09 1987-04-09 半導体装置 Granted JPS63252458A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005119759A1 (ja) * 2004-06-01 2005-12-15 Rohm Co., Ltd 半導体装置および電子装置

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005119759A1 (ja) * 2004-06-01 2005-12-15 Rohm Co., Ltd 半導体装置および電子装置
JPWO2005119759A1 (ja) * 2004-06-01 2008-04-03 ローム株式会社 半導体装置および電子装置
JP4833837B2 (ja) * 2004-06-01 2011-12-07 ローム株式会社 半導体装置および電子装置

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