Поликремниевый резистор и способ его изготовления

) ( 1) А 5 Н 01 ) 27/01, Н 01 ) 21/82 1 С 17/ НТНО ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) РЕТЕНИ ИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСКО чающиисящего от диффуда кремния. ликремниеьных схем,На фиг. ремниевого езистора с м и; на фиг,3 ы после о аскирую ования ен общий вид ра; на фиг.2 -рованными ко чное сечение с ия поликрем фузии слоя и вной маски дл привед реэисто еталлиз- попере сажден о от диф орез исти полираэреэ такта- руктуния и форми- фотоще фот ОПИСАНИЕ(57) 1; Поликремниевый резистор, подстраиваемый током, выполненный на изолирующей подложке и содержащий контактныеучастки поликремния с вертикальным градиентом распределения примеси, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышениясопротивления на единицу длины, упрощенияподстройки сопротивления и уменьшения температурного коэффицмеюта сопротивления, онсодержит между контактными участками участок нелегированного юликремния и примыкающие к нему легированные участки,поликремния с горизонтальным градиентом. распределения примеси,2. Способ изготовления повых резисторов для интеграл Изобретение относится к электронной технике, к конструкциям и способам изготовления поликремниевых резисторов, допускающих возможность прецизионной токовой подстройки сопротивления, и может быть использовано в технологии изготовления аналоговых ИС с регулируемыми характеристиками.Целью изобретения является повышение сопротивления на единицу длины, упрощение подстройки сопротивления,включающий создание на изолирующей подложке слоя поликремния, его фотогравировку и легирование, создание электродов контактов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения сопротивления на единицу длины резистора, снижения температурного коэффициента сопротивления, упрощения регулирования номинала сопротивления и повышения выхода. годных резисторов, формируют на поверхности слоя поликремния слой маскирующего от диффузии вещества, проводят его фотогравировку по конфигурации резистора, травят поли- кремний через окна в маскирующем от диффузии слое, удаляют маскирующий от диффузии слой с контактных участков поли- кремния и проводят диффузию примеси в торцевые и контактные участки поликремниевого резистора,3. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве маскирующего от диффузии слоя формируют слой двуокиси кремния. 4. Способ по п.1, о т л тем, что в качестве маскир зии слоя наносят слой нит уменьшение температурного коэффициента сопротивления резисторов и повышение выхода годных поликремниевых резисто 1144570гравиравки резистора; на фиг.4 - сечениепаликремииевого резистора после его фото.гравиравки и травления маскирующего атдиффузии слоя и паликремиия; на фиг.5 -сечение готового паликремииевого резистора после удаления маскирующего атдиффузии слоя с контактных участков поликремниевого резистора и его легированиядиффузией.На изолирующей подложке 1 выполне- "0на полоска слоя поликремния 2, включающая легированные контактные участки 3 свертикальным радиентам распределенияпримеси, между которыми размещены участок нелегираваииаго паликремиия 4 и примыкающие к нему участки поликремиия 5,имеющие горизонтальный градиент распределения примеси (см.фиг,1). К контактнымучасткам 3 поликремниевого резистора примыкают металлизированные контакты б через окна в защитном диэлектрическом слое7 (см.фиг,2).Устройство содержит также слой поликремния 8, маскирующий от диффузии 9,фоторезистивную маску 10, контактные участки 11, торцевые поверхности резистора12, легированные участки 13,На поверхности изолирующей подложке 1 последовательно осаждают слой поликремния 8 и маскиаующий отдиффузии слой 309 (двуокись кремния, и Формируют фоторезистивную маску 10 резистора (см.фиг,3).Проводят травление маскирующего отдиффузии слоя 9, удаляют Фоторезистивнуюмаску 10 и Формируют конфигурацию резистара травлением слоя паликремния 8 черезокна в маскирующем ат диффузии слое 9(см, Фиг,4).Далее проводят фатогравировку и удаляют маскирующий ат диффузии слой 9 с 40поверхности контактных участков 11 паликремниевого резистора и легируют горцевце поверхности паликремииевагорезистора 12 с образованием легированныхучастков 13 и поверхности контактных участков 11 поликремния диффуэлей примеси(см. Фи г,5),Увеличение сопротивления на единицудлины при сохранении необходимого дляреализации токовой подстройки наминала 50сопротивления уровень легироваиия более1.10 1 см в способе изготовления поли 20 3кремниевого резистора достигается тем,чта эффективное поперечное сечение резистора, определяемое глубиной диффузии 55примеси (прапарциаиальиой корню квадратному иэ времени диффузии и коэффициента диффузии примеси может бытьсделана менее 0,1-0,2 мкм при толщинеслоя аликремиия О,2 мкм,За счет уменьшенного эффективного поперечного сечения проводящих (легированных) участков паликремииевого резистора, по сравнению с полным поперечным сечением полоски паликремния, уменьшается так, необходимый для достижения требуемой плотности тока подстройки 1.10 А/см через резистор. Уменьшение тока2подстройки в соответствии с законом Ома ведет к уменьшению величины подстроечного напряжения, что существенно упрощает реализацию источника подстроечного тока, упрощает процесс подстройки и ускоряет ега за счет снижения рассеиваемой на резисторе в процессе подстройки мощности,Горизонтальный градиент распределения примеси, направленный от нелегированного (внутреннего) участка поликремния к торцевым поверхностям резистора, через которые проводилась диффузия примеси, ведет к некоторому снижению температурного коэфФициента сопротивления такого резистора по сравнению с однороднолегированным. Кроме того, возможно ввести дополнительную термообработку (разгонку примеси) при температуре 900 - 1100 С после легиравания резистора, что приведет к дальнейшему уменьшению температурного коэффициента сопротивления вплоть до нуля. так как температурный коэффициент сильно легированного поликремния всегда положителен и уменьшается до отрицательных значений при уменьшении уровня легиравания, переходя через ноль в интервале концентраций ог 2.1.19 до 2.10 1/см .Дополнительно дан нцй способ изготовления высокоомных поликремииевых резисторов с высоким уровнем легиравания позволяет значительно повь 1 сить выход годных резисторов, так как эффективное сечение леглраванных участков таких резисторов практически не зависит от дефектов фатагравировки и травления поликрем:. я, талька дефекты, обрывающие паликремний га всей его ширине. приводят к браку резис ора.В саа 1 ветствии с заявляемой конструкцией были изготавленц поликремниевые резисторы, На покрытой слоем двуокиси кремния полупроводниковой подложке 1 размещен паликриемниевый резистор 2 шириной 20 мкм, длиной 110 мкм и толщиной слоя паликремиия 0,2 мкм, Контактные участки 3 иа канц 2 ах резистора легированы да уровня а,10 1/см с градиентом, нао зправленным вертикально от изолирующей подложки к поверхности поликремния.Между контактными участками расположен участок нелегираваниагс паликремния 4шириной 19 мкм и длиной 80 мкм. С двух сторон к нелегированному участку поли- кремния примыкают легированные участки поликремния 5 шириной по0,5 мкм с уровнем легирования 5,10 1/см, имеюго з щие горизонтальный градиент распределения примеси, направленный от нелегированного участка поликремния к торцевым поверхностям поликремния. Для удобства работы с резистором он защищен от внешних воздействий слоем 7 двуокиси кремния, а к контактным участкам поли- кремния выполнены алюминиевые контакты 6.В таблице представлены характеристи- ки образцов поликремниевых резисторов, изготовленных заявляемым способом и способом, принятым за прототип.Как видно из приведенных данных, резисторы заявляемой конструкции при равных с прототипом толщине слоя поликремния и уровне легирования примерно имеют в 5 раз меньшую площадь поперечного сечения легированной (проводящей) области и соответственно в 5 раз меньшие тока, (а следовательно, и напряжение) подстройки и - в 5 раз большее сопротивление на единицу длины резистора.ТКС резисторов заявляемой конструкции даже без дополнительной термообработки несколько ниже при равных условиях за счет влияния более слабо легированных внутренних участков легированного поли- кремния.Данным способом изготовлены поли- кремниевые резисторы, На термически окисленную кремниевую подложку осаждают слой поликремния толщиной 0,2 мкм пиролитическим разложением моносйлана в реакторе пониженного давления при температуре 620 С. Слой поликремния окисляют при температуре 950 С во влажном кислороде в течение бО мин, Далее проводят фотогравировку, травят окисел, удаляют фоторезистивную маску и травят поликремний, Второй фотогравировкой и травлением удаляют окисел с контактных участков поликремния и проводят легирование поликремния фосфором диффузией из РОС при900-950 С в течение 30 мин. При этом до 5 стигается уровень легирования 2 - .3.101/см при глубине легированного слоя1эмкм.В известных в настоящее время конструкциях поликремниевых резисторов для10 реализации, например, резистора 100кОм, допускающего возможность токовойподстройки сопротивления, необходим резистор с шириной 5 мкм и длиной не менее2,5 мм что, очевидно, не просто реализовать15 е удовлетворительным выходом годных. Длярезистора же заявляемой конструкции необходима длина всего 0,5 мм, к тому жеможно использовать резистор с ширинойполикремния на 5 мкм, а например, 20 мкм,20 так как эффективное сечение легированной(проводящей) части резистора не зависит отширины поликремния, Естественно, что поликремниевый резистор с шириной 20 мкмбудет менее уязвим для дефектов, вводимых25 в основном операциями фотогравировки итравления, поскольку практически любыедефекты внутри нелегированной центральной части поликремния или на краю резистора (за искл ючением дефектов,30 обрывающих резистор по всей ширине) могут лишь незначительно изменить сопротивление такого резистора, не приводят кобрыву,Таким образом, конструкция поликрем 35 ниевых резисторов и способ их изготовленияпозволяет получить высокоомные (до 100кОм) резисторы, допускающие возможностьточной подстройки величины сопротивленияпропусканием импульсов тока с плотностью40 выше 1,10 А/см при напряжениях 200-2506 2В. При этом можно обеспечить пониженныеТКС ( 1-3.10 1/0 С) резисторов.Использование указанных высокоомных резисторов позволит обеспечить под 45 стройку напряжения смещения нуля икоэффициента усиления операционных усилителей и компараторов напряжения,1144570 Составитель В.ДолгополовТехред М,Моргентал Корректор О.Густи Редактор О,Кузнецова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1955 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва; Ж, Раушская наб., 4/5