JPS6327047A - 直列抵抗回路網及びそのトリミング方法 - 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〕 本発明は一般的に半導体抵抗回路網に関するものであり
、更に詳しく言うと個々にトリミングしてもよい抵抗か
らなる半導体直列抵抗回路網に関する。

〔従来の技術〕

参考のために述べた米国特許出願第６６２１０９号（１
９８４年１０月１８日出願）は、金属移動（ｍｓｔａｔ
ｔｎｉｇｒａｔｉｏｎ　）によってトリミングしてもよ
い集積回路ダイ上の拡散抵抗を開示している。これは高
振幅の手動ｉ乍周期を流パルスでその抵抗にパルスを発
生させることによって行われる。このアプローチは生産
上特に有用であり、レーザトリミング（ｔａｍｅｒ　ｔ
ｒｉｍｍｉｎｇ）　、　　リンクブローイング（Ａｌｎ
ｋｂｔＩ３ｗｉｎｇ　）　またはツェナーザラピング（
ｚｓｎａｒｚａｐｐｉｎｇ　）　　に比べて明確な利点
を有する。第１に。

この抵抗は集積回路をパッケージした後でトリミングす
ることができる。第２に、金属移動によってトリミング
された抵抗（几ＴＭＭ）ｒｌ、非常に僅かなグイ面積を
占めるにすぎない。第３に、一部の集積回路においては
、トリミングおよび保獲回路のためにダイ面積の２５％
を必要とする。ＲＴＭＭ抵抗を用いた場合には、テスト
コンピュータｄｊツブ上でデジタル論理ではなくトリム
アルゴリズムを行う。第４に、　ＲＴＭＭ抵抗は精度お
よび解像度（ｒｓｓｏＡｕｔｌｏｎ　）の上昇を示す。

即ら、　ＲＴＭＭ抵抗は２５オーム抵抗上で２５ミリオ
ーム／パルスといったような小さな抵抗変化をうける。

最後に、迫力ａの高価な設備を必要としない。同じ設備
を用いてプローブまたは最終テストを行うと同時にその
部分はトリミングされる。

シリコン基板とアルミニウム接点を仮定すると。

小動作周期電流パルスをＲＴＭＭ抵抗に印加した場合に
は、電子運動量交換がシリコンおよびアルミニウム原子
を電流の流れの方向に成る程度移動させ、これは一般に
電気移動（ｅｔａｃｔｒｏｍｌｇｒａｔｉｏｎ　）と云
われる。しかし、抵抗温度が上昇するにつれて。

シリコンを溶解する（　ｄｉｓｓｏｔｖｅ　）アルミニ
ウムの能力は増大する。この現象は正の端子からアルミ
ニウムフィラメントを成長させ、それが成長するにつれ
て電子の流れに逆らって負の端子の方向にシリコンな溶
解する。フィラメントが成長するにつれ゛Ｃ９抵抗値は
減少する。

従って、　ＲＴＭＭ抵抗をトリミングするには之った２
つのトリムバッドを要するにすきないということが明ら
かになるはずである。しかし、明らかに多数の回路はト
リミングされなければならない２つ以上の抵抗を含んで
おり、そのような各抵抗ごとに２つのトリムバッドｌ備
える事は実際的ではない。

発明の要約 本発明の目的は、全部で２つだけのトリムバッドを用い
Ｃ２つ以上の抵抗を個々にトリミングしてもよい半導体
抵抗回路網及びそのトリミ／グ方法を提供することであ
る。

本発明の幅広い局面によると、半導体基板に形成された
抵抗回路が備えられており、この抵抗回路は、第１およ
び第２端末を有する基板内の第１抵抗領域、および第１
端末お工び第２端末ケ有する基板内の第２抵抗領域を含
み、第１領域の第２端末は証２領域の第１端末に電気的
に結合されており、第１ｖＡ域の第１端末のすぐ近くの
所で第１領域に接触する第１金属接点お工゛び第２領域
の第２端末のすぐ近くの所で第２領域に接触する第２金
属接点！含み、第１接点から第２接点の方向へ流れる従
来の電流は金属を第１接点から第１領域の第２端末の方
向・＼移動させ第２接点から第１接点の方向へ流れる電
流は金属を第２接点から第２領域の第１端末の方向へ移
動させるように第１および第２領域が基板上に方向配置
されている。

本発明の更にもう１つの局面によると、半導体基板に形
成された少なくとも第１と第２の受動デバイスにおいて
個々にトリミングする方法が提供されており、この方法
は、第１および第２端末を有する基板内の第１抵抗領域
を形成することと。

第３および第４端末を有する基板内の第２抵抗領域！形
成することを含み、第３端末は第２端末に電気的に結合
されており、第１端末に非常に近い第１金属接点を形成
することと、第４端末に非常に近い第２金属接点を形成
することと、電流を第１１？よび第２領域を通して第１
方向へ流して第１抵抗領域の抵抗を減少させることと、
電流を第１および第２領域を通して第２方向へ流して前
記第２抵抗領域の抵抗を減少させることと含む。

本発明の上記の、およびその他の目的、′＃徴および利
点は、添付の図面とともにＦ記の詳細な説明から更に明
確に理解されるものと思われる。

発明の概要 半導体基板に形成された抵抗回路網の第１および第２抵
抗を個別的にトリミングすることができる。その一端が
結合されている第１２よび第２抵抗領域のもう一方の端
には金属接点が備えられている。これらの抵抗領域は、
電流が第１および第２抵抗領域を通って第１金属接点か
ら第２金属接点・＼流れると第１抵抗領域の抵抗を減ら
すＬうに基板上に配置されている。これとは逆に、電流
が第１および第２抵抗領域を通って第２金属接点から第
１金属接点へ流れると第２抵抗領域の抵抗が減少する。

本発明の説明 第１図はその上に拡散抵抗１２を有する（１１１）配向
シリコンウェハ１００分解平面図でおる。

接触バッド１４および１６は抵抗の反対側の端末におい
て金属（例えばアルミニウム）接点１８および２０とそ
れぞれ接触するために備えられている。

更に、複数の中間の金属接点２２が備えらｎている。

第２図は第１図に示されＣいる抵抗を作る代表的な方法
を示す断面図である。Ｐ形シリコン基板２４をＮ形エピ
タキシャル層２６で被覆する。例えばＮ形ドーパント’
Ｙエピタキシャル層２６内に拡散することによって抵抗
領域１２ヲ形成する。できれば窒化物でるることが好ま
しい絶縁＠　２８をエピタキシャル層２６上に堆積させ
、そこに開口ｉ（Ｓ　（ｏｐｅｎｉｎｇｍ　）　りＯを
エツテングする。次に、金属層６２を絶縁層２８上およ
び開口部６０内に堆積させて金属接点１８　、１９　、
２０　、２１　、２２および２６を作る。パッド１４お
よび１６にアクセスすることができるようにするために
保護ガラス層６４をそこに形成されている金属３２お工
び開口部６６及び３８上に堆積させる。

（１１０）フラット（ｆｔａｔ　）　４０に平行し°Ｃ
延びている拡散抵抗１２を有する（’１１１）配向シリ
コンウェハ１０を用いた場合には、負の端子の方向に向
かってシリコン内に流れるアルミニウムの流れの形の違
いはトリミング中の抵抗１２における電子の流れの方向
に依存するということが見出され念。即ら、底部に（時
計の６時に）フラット４０を有する第１図のウェハ１０
についていうと、もし電子の流れが右から左へ流れ標準
電流が矢印４４に工つ゛Ｃ示嘔れているように三から右
へ流れるとすると、アルミニウム４２の細長いフィラメ
ントが接点１８および２２からその接点の右方のシリコ
ン内に成長するのが観察される。しかし、もしトリミン
グ期間中の電子の流れが左から右へ流れ標準電流が第３
図の矢印４６によって示されているように右から左へ流
れると、比較的広い面積のアルミニウム４８がアルミニ
ウム接点の左方に形成する。。

この挙動は、アルミニウムーシリコン合金フィラメント
成長の方向に比較した場合のシリコ／の（１１１）結晶
面の方向による。（１１１）面は稠密な（ｃ４ｏａｓ　
−ｐａｃｋｅｄ　）面でろってこれらの面にとって正規
な（ｎｏｒｍａｔ）方向にシリコンを溶解することは極
めて困難である。このシリコンの溶解は（１１１）面に
とって垂直でない方向により容易に起きる。従って、（
１１１）ｉにとって垂直な方向にシリコンを溶解させる
よりも（１１１）面の父差点に対応する３つの方向の内
のいずれか１つの方向にシリコンを溶解させる方が遥か
に容易である。

トリミングきれる抵抗がウェハフラットに平行に作られ
ていると、トリミング高電流電子が（ウェハフラットが
前述の６時におるとしてみて）左方へ流れる場合には、
アルミニウムーシリコン合金の細長いフィラメントが右
方へ成長する。このフィラメントの幅が広がるには（１
１１）面にとって垂直な成分（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　）
のある方向に溶解する必要があるので、このフィラメン
トはかなり細長い。

他方、トリミング電流が逆に流れ”Ｃ電子が上記の配向
の抵抗において圧から右へ移動すると、アルミニウムー
シリコン合金の非常に幅広いフィラメントが接点の左方
へ成長する。というわけは。

（１１１）而にとってほぼ垂直の方向よりも（１１１）
面に平行した方向に結晶からシリコンを溶解させる方が
より容易であるからである。

（１１１）配向結晶においてはエッチビット小面（ｅｔ
ｃｈ　ｐｉｔ　ｆａｅｅｔｍ　）が交差する３方向が存
在するので、抵抗を作ることができる３つの最適方向か
らこれらの方向は１２０°づつ離れており結晶方向〔１
１２）、（１２１）および（２１１）にるる。電子の流
れがエッチビットの点の方向に回かつＣいると。

合金の細長いフィラメントは電子の流れとは反対の方向
にオーム接触から成長する。同様に、電子の流れがエッ
チビットのフラットの方向に向かっていると０幅広いフ
ィラメントが電子の流れとは反対にオーム接触から成長
する。

（１００）配向シリコンウェハの場合には、（１１１）
面が交差・して１つの４面ピラミッド形エッチビットを
形成する２つの方向がらる。従って。

それに沿ってトリミング可能な抵抗を作ることができ電
子の流れとは反対の方向に細長いフィラメントを生じさ
せる２つの方向がある。これらの方向は（０１０）およ
び（００１）方向でめり、（０１１３配同フラツトから
４５°２よび１３５°の角度で位置している。シリコン
ウェハの結晶方位についてのより詳しい説明は、　Ｄｕ
ａｎ＠Ｏ，Ｔｏｗｎｔａｙによる′シリコンデバイス製
作のための最適結晶方位’　＊　５ｏｔｉｄＳｔａｔｅ
　Ｔｅｃｈｎｏｔｏｇｙ、　Ｊａｎｕａｒｙ、　１９７
３　、　ｐａｇｅｓ　３７−４１に見出すことかでざる
。

上記に示唆したように、抵抗を方向づけることができ所
望する自然のフィラメント成長を示す方向はエッチビッ
トと関係がろる。即ち、（１１１）シリコンのエッチビ
ットは、４面体形ビットを形成する３つの交差する（１
１１Ｊ面からなる。（１１１）面の交差点は１２０°づ
つ離れた３つの方向を指向する。２つの（１１１）Ｉｉ
ｉの交差点を含むエツｔビット点はウェハのフラットに
平行し′Ｃ右方な向いている点が注目される。そのエッ
チビットの左方には（１１１）面が存在する。従って、
シリコンを２つの（１１１）面の交差点に沿って合金内
へ右方へ結晶から溶解する方が、（１１１）面から圧力
へ溶解するよフ容易である。

本発明を引き起すのは、　ＲＴＭＭ抵抗の方向性トリミ
ング特性、即ら２つだけのトリムバッドを用いて第１お
よび第２抵抗を個別的にトリミングする能力でおる。第
４図を参照すると、フラット４０を有する（１１１）シ
リコンウェハ１０は、上述し比型の第１および第２抵抗
領域５２および５４をそこに形成させ°Ｃいる単一のダ
イ５０を含む。抵抗５２には第１および第２金属端末接
点５６お工び５８および複数の中間の金属接点６０が備
えられＣいる。抵抗５４には第１および第２金属端末接
点６２および６４および複数の中間の金属接点６６が備
えられている。接点５６には接触パッド６８が備えられ
ており、接点６２には接触パッド７０が備えられている
。追加の接点７２は抵抗５２の金属接点５８と抵抗５４
の金属接点６４を一緒に結合させている。

上記の説明に基づくと０両方の抵抗５２および５４はダ
イ５．０上で好ましい結晶方向に配向されていることは
明らかである。上述したように、トリミング高電流電子
が圧力へ流れる場１合には、アルミニウムーシリコン合
金の細長いフィラメントが右方へ成長することが予想さ
れる。従って、抵抗５２をトリミングしたいと思う場合
には、低動作周期高電流パルスが接触パッド６８から接
触パッド７゜の方−＼流れるようにする。この方法によ
ｐ、ｘ流は抵抗５２内に訃い°Ｃ工から右へ流れ、その
抵抗をトリミングする。しかし、抵抗５４においＣは。

電流は右から左へ流れているので、トリミングは起きな
い。抵抗５４をトリミングしたいと思う場合には、電流
パルスが接触パッド７０から接触バンド６８の方へ流れ
るようにする。今や電流は抵抗５４を通って適当な好ま
しい方向に流れつつあって抵抗５４をトリミングする一
方で抵抗５２の値は殆ど変化をしないでいる。

以上、２つだけのトリミングパッドを用いて第１及び第
２抵抗を個別的にトリミングできるアプローチを説明し
た。これはパッケージングの後に行うことかでざる。上
記の説明は１例として述べたにすぎない。当業者は、添
付した特許請求の範囲によって定義されている本発明の
範囲を逸脱すること゛なしに形および詳細の変更を行っ
ても差し支えない。

【図面の簡単な説明】

第１図は適当な方向に電流パルスを通すことによってト
リミングした半導体ウェハ上のＲＴＭＭ抵抗の平面図で
ある。 第２図は第１図のＲＴＭＭ抵抗を断面図で示す。 第６図は不適当な方向に電流を流すことによってトリミ
ングした半導体ウェハ上のＲＴＭＭ抵抗の平面図である
。 第４図は本発明による半導体ウェハ上のＲＴＭＭ抵抗対
の平面図である。 第１図、第２図において、 １０は（１１１）配向シリコンウェハ １２は拡散抵抗 １４．１６は接触パッド １８．１９．２０．２１．２２は金属（アルミニウム）
接点２４はＰ形シリコン ２６はＮ形エピタキシャル層 ２８は絶縁層（窒化物） ３０は開口部 ３２は金属層 ３４は保護ガラス層 ５６．５８は開口部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１および第２端末を有する基板内の第１抵抗領
   域と、 第１および第２端末を有する前記基板内の第２抵抗領域
   とを含み、前記第１領域の第２端末は前記第２領域の第
   １端末に電気的に結合しており、前記第１領域の第１端
   末に非常に近い所で前記第１領域に接触する第１金属接
   点と、 前記第２領域の第２端末に非常に近い所で前記第２領域
   に接触する第２金属接点とを含み、前記第１および第２
   領域は、前記第１接点から前記第２接点の方向への電流
   の流れが金属を前記第１接点から前記第１領域の第２端
   末の方向へ移動させ、前記第２接点から前記第１接点の
   方向への電流の流れが金属を前記第２接点から前記第２
   領域の第１端末の方向へ移動させることを特徴とする半
   導体基板に形成された抵抗回路。
2. （２）前記第１および第２領域は、前記第１および第２
   接点間の電流の流れが前記第１および第２領域において
   それぞれ第１および第２の異なる方向に流れるように前
   記基板上に方向配置されている特許請求の範囲第１項記
   載の抵抗回路。
3. （３）半導体基板に形成された少なくとも第１および第
   ２の受動デバイスを個別的にトリミングする方法であつ
   て、 第１端末および第２端末を有する前記基板内の第１抵抗
   領域を形成する工程と、第３端末および第４端末を有す
   る前記基板内の第２抵抗領域を形成し、 前記第３端末は前記第２端末に電気的に結合される工程
   と、 前記第１端末の近傍に第１金属接点を作る工程と、 前記第４端末の近傍に第２金属接点を作る工程と、 前記第１および第２領域を介して電流を第１方向へ流し
   て前記第１抵抗領域の抵抗を減少させる工程と、 前記第１および第２領域を介して電流を第２方向へ流し
   て前記第２抵抗領域の抵抗を減少させる工程と、 を具える第１、第２受動デバイスの抵抗を個別にトリミ
   ングする方法。