DE2160427B2 - Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwiderstandes mit implantierten Ionen eines neutralen Dotierungsstoffes - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwiderstandes mit implantierten Ionen eines neutralen DotierungsstoffesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwiderstandes nach dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
Wenn über den Anschlüssen eines Widerstandes, der einen PN-Übergang enthält eine Spannung angelegt
wird, beteiligt sich ein Teil der Ladungsträger im Widerstandsgebiet nicht mehr an der Leitung infolge
ihrer Entfernung an der Stelle der zu dem PN-Übergang gehörigen Verarmungsschicht Die Breite der Verarmungsschicht hängt von der angelegten Spannung ab.
Die Anzahl der der Leitung entzogenen Ladungsträger ist also von der zwischen den Anschlüssen angelegten
Spannung abhängig, so daß eine nichtlineare Spannungskennlinie erhalten wird.
des Widerstandes kann durch die nachstehende einfache Formel dargestellt werden:
Δα — ΔΝ ■ e · u,
ä in welcher Δα die Änderung der Leitfähigkeit; ΔΝ die
Anzahl zu der Verarmungsschicht abgeführter Ladungsträger; μ die effektive Beweglichkeit dieser Ladungsträger, und edie Elementarladung darstellt
ίο Beweglichkeit von Majoritätsladungsträgern im Widerstandsgebiet in der Nähe des PN-Übergangs verhältnismäßig hoch, weil die Dotierungskonzentration vom
ersten Leitungstyp in der Nähe des Übergangs erheblich abnimmt; dies ist insbesondere der Fall, wenn das
Widerstandsgebiet durch eine den Leitungstyp bestimmende Dotierungsdiffusion von der Oberfläche her
gebildet wird, und es Jtt sogar der Fall, wenn das Gebiet
durch eine den Leitungstyp bestimmende Implantation von Dotierungsionen gebildet wird. Wenn das Wider-
Standsgebiet durch eine den Leitungstyp bestimmende
Implantation von Dotierungsionen gebildet wird, führt die Implantation eine Gitterstörung herbei, die nach
dem Ausglühen gewöhnlich nicht völlig beseitigt ist Es hat sich jedoch herausgestellt daß die maximale durch
die Implantation herbeigeführte Gitterstörung hinter der maximal implantierten Dotierungskonzentration,
z.B. um 0,7 der Tiefe der maximalen implantierten Dotierungsionenkonzentration, zurückbleibt; die auf
diese Weise herbeigeführte Gitterstörung ist also in
dem Implantationsschwanz gering in der Nähe des
PN-Übergangs. Dadurch weisen bekannte große Widerstände, die durch Ionenimplantation gebildet sind,
eine hohe Beweglichkeit der Ladungsträger in der Nähe des erwähnten PN-Übergangs auf; wie in der obenste
henden Formel angegeben ist weisen derartige
Widerstände eine nichtlineare Spannungskennlinie auf, insbesondere wenn ihr Schichtwiderstandswert oberhalb von etwa 5 kO/Quadrat liegt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das
auszugestalten, daß es gestattet Halbleiterwiderstände
mit möglichst großer Spannungslinearität und mit
vorzugsweise hohem Widerstandswert herzustellen.
Die dadurch erreichte Verbesserung der Linearität wird im wesentlichen durch die Herabsetzung der
effektiven Beweglichkeit der Ladungsträger in dem Widerstandsgebiet in der Nähe des erwähnten PN-
so Übergangs erzielt
Ionen eines neutralen Dotierungsstoffs oder »neutrale« Ionen sind Ionen elektrisch unwirksamer Verunreinigungen, die die Konzentration an freien Ladungsträgern praktisch nicht beeinflussen, d. h. daß sie weder
Die zu der Implantation gehörigen Gitterstörungen,
z. B. in Form von Dislokationen, können als »Strahlungsschäden« bezeichnet werden.
Neon ist ein besonders geeignetes neutrales Ion für
bo Implantation, weil es genügend leicht ist um z. B. durch
eine Isolierschicht in den Halbleiterkörper bis zu der Tiefe des erwähnten PN-Übergangs einzudringen,
während es dennoch genügend schwer ist um bei einer niedrigen Dosis erhebliche Strahlungsschäden herbeizu
führen.
Es zeigte sich, daß die Herabsetzung der Beweglichkeit der Ladungsträger im Widerstandsgebiet in der
Nähe des PN-Übergangs einer größeren Streuung der
Ladungsträger durch die implantierten Neonionen mit zugehörigen Strahlungsschäden zuzuschreiben ist; insbesondere zeigte sich, daß gewöhnlich der Strahlungsschadenanteil vorherrschend ist Durch Herabsetzung
der effektiven Beweglichkeit wird die Änderung der Leitfähigkeit Δα mit der Spannung verringert Damit
können Widerstände größerer Linearität mit hohen Werten hergestellt werden. Die Linearität kann um
einen Faktor von mindestens 2, z. B. mindestens 3 oder mindestens eine Größenordnung für einen bestimmten
Schichtwiderstand im Widerstandsgebiet vergrößert werden.
Es sei bemerkt, daß in der FR-PS 2023 619 ein Verfahren zur Herabsetzung des Temperaturkoeffizienten eines Widerstandes durch geeignete Konzentration
einer neutralen Verunreinigung im Halbleiterwiderstandsgebiet beschrieben ist In diesem Falle stellt sich
heraus, daß die Streuung der Ladungsträger durch das Kristallgitter einen positiven Beitrag zu dem Temperaturkoeffizienten liefert, während Streuung durch eine
Verunreinigung (sowohl eine elektrisch wirksame als auch eine neutrale Verunreinigung) einen negativen
Beitrag liefert; die neutrale Verunreinigung wird in dem Widerstandsgebiet in einer Konzentration angebracht,
die genügend groß ist, um den durch die Gitterstreuung gelieferten positiven Beitrag praktisch auszugleichen,
aber genügend klein, um das Auftreten eines großen negativen Temperaturkoeffizienten durch Streuung an
der Verunreinigung zu vermeiden. Auf diese Weise kann der Temperaturkoeffizient einen Absolutwert von
weniger als 7,5 · 10-4/°C aufweisen. Eine weitere
Erhöhung der Konzentration an neutraler Verunreinigung ist bei dem Verfahren nach der FR-PS 2023 619
unerwünscht, weil dadurch der Betrag des Temperaturkoeffizienten erhöht werden würde.
Weiter ist aus der DE-OS 16 40 588 ein temperaturkompensierter Halbleiterwiderstand bekannt, der durch
Kompensation von Donatoren und Akzeptoren hergestellt wird. Ionen eines neutralen Dotierungsstoffes,
insbesondere Neonionen, werden dabei nicht verwendet.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß eine weitere Erhöhung einer bestimmten Konzentration an
Neonionen in einem Widerstandsgebiet, insbesondere in der Nähe des PN-Übergangs, obgleich die Größe des
negativen Temperaturkoeffizienten in den meisten Fällen auf einen Wert von mindestens -0,1%/° C
zunimmt, die Spannungslinearität wesentlich verbessert werden kann.
Die Konzentration an implantierten Neonionen und zugehörigen Strahlungsschäden kann einen Höchstwert
in der Nähe des erwähnten PN-Übergangs aufweisen, wo die Dotierungsatomkonzentration vom ersten
Leitfähigkeitstyp abnimmt Der Wert dieser kombinierten Konzentration in der Verarmungsschicht, die an der
Stelle des PN-Übergangs eine bestimmte Betriebsspannung aufweist, ist wesentlich für die Bestimmung der
effektiven Beweglichkeit in der Verarmungsschicht im Widerstandsgebiet und somit der Spannungslinearität
des Widerstandes. Strahlungsschäden und Neonionen können über die ganze Tiefe des Widerstandsgebietes
sowie in der Verarmungsschicht an der Stelle des PN-Übergangs vorhanden sein.
Der Schichtwiderstand des Widerstandsgebietes kann erheblich durch das Vorhandensein der implantierten Neon ionen und zugehörigen Strahlungsschäden
gesteigert werden, insbesondere, aber nicht ausschließlich, wenn die implantierten Neonionen im ganzen
Widerstandsgebiet vorhanden sind. Der Schichtwiderstand des Widerstandsgebietes kann z. B. mindestens
30 kii/Quadrat betragen, der erwähnte Schichtwiderstand kann aber auch höher sein, z.B. mindestens
0,25 ΜΩ/Quadrat oder sogar 1 ΜΩ/Quadrat, betragen.
Das Widerstandsgebiet kann durch Metallelektroden auf gut leitenden Kontaktgebieten des Körpers
kontaktiert werden. Wenn die Halbleiteranordnung eine integrierte Schaltung ist, kann mindestens einer der
ι ο Kontakte mit dem Widerstandsgebiet des Widerstandes
ein Halbleitergebiet eines anderen Schaltungselementes der Schaltung, z. B. das Basisgebiet eines Bipolartransistors oder die Source- oder Drain-Zone eines
Feldeffekttransistors, sein.
Die Konzentration an durch Ionenimplantation herbeigeführten Gitterstörungen oder Strahlungsschäden wird durch eine Wärmebehandlung herabgesetzt
Die Wärmebehandlung des Halbleiterkörpers wird gleichzeitig mit und/oder nach der Implantation derart
durchgeführt, daß die gewünschte Menge an Gitterstörungen in dem Halbleiterstand aufrechterhalten bleibt
Die Energie der Neonionen kann so groß sein, daß die
implantierten Ionen eine Höchstkonzentration unterhalb der Stelle aufweisen, an der der PN-Übergang
gebildet wird oder werden muß. Die durch die implantierten Ionen herbeigeführten maximalen Strahlungsschäden bleiben hinter der maximalen Ionenkonzentration zurück und können also an der Stelle des
PN-Übergangs und in dem Teil des Widerstandsgebie
tes, in dem die Verarmungsschicht gebildet werden muß,
einen Höchstwert aufweisen.
Bei einer ersten Ausführungsform wird das Widerstandsgebiet durch thermische Diffusion von Dotierungsatomen vom ersten Leitungstyp gebildet.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird das Widerstandsgebiet durch Implantation von Dotierungsionen vom ersten Leitungstyp gebildet. In diesem Falle
kann die Energie der Neonionen so groß sein, daß die implantierten Ionen eine Höchstkonzentration in oder
4n direkt unter dem Implantationsschwanz der Ionen vom
ersten Leitungstyp aufweisen. Die Implantationen können in jeder beliebigen Reihenfolge durchgeführt
werden, während eine oder mehrere Ausglühbehandlungen stattfinden können. Es stellt sich aber heraus, daß
besonders reproduzierbare hohe Widerstände hergestellt werden können, wenn die Implantation der
Neonionen der Implantation von Dotierungsionen vom ersten Leitungstyp vorangeht; in diesem Falle kann eine
einzige Ausglühbehandlung nach den beiden Implanta
tionsschritten durchgeführt werden.
Die Strahlungsschäden können durch Ausglühen durch Erhitzung während der Implantation teilweise
beseitigt werden, in diesem Falle umfaßt die Implantation auch eine Ausglühbehandlung. Eine Ausglühbe-
handlung bei einer niedrigen Temperatur kann aber nach der Implantation stattfinden; auf diese Weise
können z. B. die Strahlungsschäden teilweise nach Implantation durch Erhitzung des Körpers auf eine
Temperatur von z. B. höchstens 500° C ausgeglüht
werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt
t i g. 1 eine Draufsicht auf einen Teil des Halbleiterkörpers eines Halbleiterwiderstandes,
b5 Fig.2 einen Querschnitt durch den Teil des
Halbleiterkörpers nach Fig. 1 längs der Linie IMI der
Fig. 1,
F i g. 3 und 4 Querschnitte durch den Teil des
Halbleiterkörpers nach den F i g. 1 und 2 in zwei Herstellungsstufen längs derselben Linie wie in F i g. 2,
F i g. 5 eine Draufsicht auf den Teil des Halbleiterkörpers in der Stufe nach F i g. 4,
F i g. 6 eine Darstellung der Änderung des Schichtwiderstandes als Funktion der Übergangsvorspannung
für verschiedene Halbleiterwiderstände,
F i g. 7 eine Darstellung der Änderung des Stromes durch verschiedene Halbleiterwiderstände als Funktion
der zwischen den Anschlüssen des Halbleiterwiderstandes angelegten Spannung und
F i g. 8 eine Darstellung der Änderung des Schichtwiderstandes als Funktion der angelegten Spannung.
Diese Figur ist von F i g. 7 abgeleitet
Der in den F i g. 1 und 2 gezeigte Teil des Kalbleiterkörpers ist ein Teil eines einkristaiiinen
Siliciumkörpers, in dem sich ein P-Ieitendes Widerstandsgebiet 1 befindet, das mit Bor implantiert ist und
an eine Oberfläche 2 des Teiles des Halbleiterkörpers grenzt. Das P-leitende Widerstandsgebiet 1 bildet einen
PN-Übergang 3 mit dem angrenzenden N-leitenden Teil 4 des Halbleiterkörpers, der von der Oberfläche 2
abgekehrt ist Das Gebiet 1 ist durch hoch P-leitende Kontaktgebiete 5 und durch Metallelektroden 6
kontaktiert. Die Metallelektroden 6 sind in der Draufsicht nach F i g. 1 schraffiert dargestellt.
Implantierte Neonionen mit zugehörigen Strahlungsschäden befinden sich im Widerstandsgebiet 1 in der
Nähe des PN-Übergangs 3 auf der von der Oberfläche 2 abgekehrten Seite in einer derartigen Konzentration,
daß die effektive Beweglichkeit von Löchern in dem Widerstandsgebiet 1 in der Nähe des PN-Übergangs 3
auf der von der Oberfläche 2 abgekehrten Seite etwa um einen Faktor 10 herabgesetzt wird. Die Spannungslinearität
dieses Halbleiterwiderstandes wird im Vergleich zu einem Halbleiterwiderstand, dessen Widerstandsgebiet
bei niedriger Spannung den gleichen Schichtwiderstandswert aufweist und der durch Implantation
lediglich von Bor allein gebildet wird, um etwa eine Größenordnung verbessert
Ein Transistor mit integriertem Halbleiterwiderstand kann auf folgende Weise hergestellt werden:
Eine N-leitende Siliciumscheibe mit einem spezifischen
Widerstand zwischen 3 und 5 Ω · cm, deren Hauptoberflächen sich nahezu senkrecht zu einer
bestimmten Kristallrichtung erstrecken, wird auf übliche
Weise mit einer Siliciumoxydschicht 10 versehen. Durch einen photolithographischen Ätzschritt werden
Öffnungen 11 von 30 μπι χ 40 μπι in der Oxydschicht 10
gebildet Eine Vielzahl von Widerständen und anderen Schaltungselementen werden gleichzeitig auf derselben
Siliciumscheibe hergestellt; die Fig.3-5 zeigen aber
nur einen Teil der Scheibe, in dem ein einziger Widerstand gebildet wird. Nachstehend wird die
Herstellung nur eines einzigen Widerstandes beschrieben.
Durch die Öffnungen 11 wird Bor zur Bildung der
Kontaktgebiete 5 in die Scheibe hineindiffundiert Der Schichtwiderstand der auf diese Weise gebildeten
diffundierten P-leitenden Kontaktgebiete liegt zwischen 40 und 60 Ω/Quadrat
Dann wird die Oxydschicht 10 weggeätzt und eine neue Siliciumoxydschicht 7 mit einer Dicke von etwa
0,12 μπι thermisch angewachsen. Durch einen weiteren
photolithographischen Ätzschritt werden Kontaktöffnungen von 30 μπι χ 16 um in der Oxidschicht 7
angebracht Anschließend wird Aluminium zur Bildung einer Schicht 12 auf der Oxidschicht 7 und auf den
freigelegten Teilen der Kontaktgebiete 5 an der Stell der Kontaktöffnungen in der Oxidschicht 7 niederge
schlagen. In der Aluminiumschicht 12 wird ein strichförmige Öffnung 13 zwischen den diffundiertei
'-> Kontaktgebieten 5 und den Kontaktöffnungen in de
Oxydschicht 7 durch Ätzen angebracht
Bei den anschließend durchgeführten Implantations schritten wird die Aluminiumschicht 12 mit der Öffnung
13 als Maskierungsmuster verwendet so daß Ionen nu
κι durch die Öffnung 13 in der Aluminiumschicht 12 in die
Scheibe implantiert werden. Es werden zwei Ionenbe Strahlungen durchgeführt und zwar eine mit Neonioner
und eine mit Bor. Nach den beiden Bestrahlungen wire eine einzige Ausglühbehandlung bei 5000C durchge
führt Nach den Implantationen wird die Aluminium schiebt 12 — mit Ausnahme von Quadraten von etwa
50 μίτι χ 50 μπι, die die Metallelektroden 6 bilden —
durch Ätzen entfernt. Diese Metallelektroden
kontaktieren die diffundierten Kontaktgebiete 5 des Halbleiterwiderstandes an der Stelle der Kontaktöff nungen in der Oxydschicht 7.
kontaktieren die diffundierten Kontaktgebiete 5 des Halbleiterwiderstandes an der Stelle der Kontaktöff nungen in der Oxydschicht 7.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde der hergestell te Halbleiterwiderstand mit einem üblichen Halbleiter
widerstand unter den gleichen Borimplantationsbedin gungen verglichen. Die Hauptoberflächen der N-leiten
den Siliciumscheibe erstreckten sich nahezu senkrech zu der (100)-Kristallrichtung und die Borimplantation
wurde vor der Implantation von Neonionen durchge führt
Die gesamte Scheibe wurde mit 40 keV-Borionen beschossen, die über die Oxidschicht 7 an der Stelle dei
Öffnung 13 zur Bildung des P-leitenden Widerstandsge
bietes 1 implantiert wurden, das einen PN-Übergang mi dem angrenzenden N-leitenden Teil bildet. Die Borionendosis
betrug etwa 1015 Ionen/cm2.
Dann wurde die Hälfte der Scheibe mit 100 keV-Neonionen mit einer Ionendosis von 2x10'
Ionen/cm2 beschossen. Die Neonionen wurden über das Widerstandsgebiet 1 implantiert, wiesen aber eine
Höchstkonzentration in der Nähe des PN-Übergangs 3 auf. Die Neonionen wurden nur auf eine Hälfte der
Siliciumscheibe gerichtet so daß nur die in dieser Hälfte der Scheibe gebildeten Widerstände eine implantierte
Neonkonzentration aufwiesen. In der anderen Hälfte der Scheibe wurden also andere nicht mit Neon
implantierte Widerstände gebildet die mit den mit Neon implantierten Widerständen verglichen wurden. Diese
so nicht mit Neon implantierten Widerstände waren übliche mit Bor implantierte Widerstände. Für die
Neon- und Borimplantation schloß die Orientierungs richtung des bombardierenden Ionenbündels mit der
(lOOj-Kristallrichtung einen Winkel von etwa 8° ein.
Es zeigte sich, daß bei Anwendung dieses Verfahrens
und nach Ausglühen bei 500° C der Schichtwiderstandswert der nicht mit Neon implantierten Halbleiterwider
stände etwa 2kii/Quadrat betrug, während die mi
Neon implantierten Halbleiterwiderstände einen höheren Schichtwiderstandswert von etwa 20 kfl/Quadrat
aufwiesen.
F i g. 6 zeigt graphische Darstellungen der Änderung der Leitfähigkeit (σ-σ0) (in uA/V) als Funktion der
Quadratwurzel der Spannung V (in V) für die hergestellten mit Neon implantierten und die nicht mit
Neon implantierten Widerstände. Die Quadratwurzel der Spannung (V) ist als Abszisse aufgetragen. Diese
Spannung ist eine Sperrvorspannung über dem
PN-Übergang 3 zwischen einem Kontakt auf dem N-leitenden Teil 4 und den beiden Elektroden 6 des
Widerstandes. Als Ordinate ist die Änderung der Schichtleitfähigkeit o-oo im Widerstandsgebiet 1
aufgetragen. Die Kurve für die mit Neon implantierten Halbleiterwiderstände ist mit A bezeichnet, während
der Ursprung oo der Ordinate für diese Widerstände 0
ist. Die Kurve für die nicht mit Neon implantierten Widerstände ist mit B bezeichnet und der Ursprung σο
der Ordinate für diese Widerstände ist 500 μΑ/V. Die Neigung der Kurven A und B ist ein Maß für die
effektive Beweglichkeit der Ladungsträger im Widerstandsgebiet 1 in der Nähe des PN-Ubergangs 3 auf der
von der Oberfläche 2 abgekehrten Seite. Diese Neigungen ergeben einen Wert von etwa 20 cm2/V pro
Sekunde für die mit Neon implantierten Widerstände und einen Wert von etwa 400 cmVV pro Sekunde für die
nicht mit Neon implantierten Widerstände. Die Strahlungsschäden und das implantierte Neon in dem
mit Neon implantierten Widerstand haben also die effektive Beweglichkeit von Ladungsträgern in der
Nähe des PN-Übergangs 3 um mehr als den Faktor 10 herabgesetzt.
Die Neonimplantation hat also wesentlich die Änderung der Leitfähigkeit Δα mit der Spannung in
einer Einheitslänge des Widerstandes herabgesetzt. Obgleich die Leckströme in dem mit Neon implantierten
Widerstand etwa fünfmal größer als die Leckströme in den nicht mit Neon implantierten Widerständen
waren, gleicht der erhöhte Schichtwiderstandswert diesen Effekt wenigstens teilweise aus.
Bei diesem Beispiel des Verfahrens wurde der hergestellte Halbleiterwiderstand mit einem üblichen
mit Bor implantierten Halbleiterwiderstand mit demselben Schichtwiderstandswert bei niedrigen Spannungswerten verglichen. Die Hauptoberfläche der N-leitenden
Siliciumscheibe für jeden Widerstandstyp erstreckten nahezu senkrecht zu der {lll)-Kristallrichtung und
die Borimplantation für die mit Neon implantierten Halbleiterwiderstände wurde nach der Neonimplantation
durchgeführt.
In einer Siliciumscheibe wurden mit Neon implantierte Halbleiterwiderstände hergestellt. Diese Siliciumscheibe
wurde mit 100 keV-Neonionen mit einer Ionendosis von 2xl013 Ionen/cm2 beschossen. Die
Neonionen wurden über den ganzen Teil, in dem das Widerstandsgebiet 1 gebildet werden mußte, implantiert,
aber wiesen eine Höchstkonzentration in der Nähe des zu bildenden PN-Oberganges 3 auf. Dann wurden 40
keV-Borionen auf die Siliciumscheibe gerichtet und über die Oxidschicht 7 an der Stelle der öffnung 13 zur
Bildung des P-leitenden Widerstandsgebietes 1 implantiert,
das mit dem angrenzenden N-leitenden Teil einen PN-Übergang bildete. Die Borionendosis betrug etwa
2 xlO'3 Ionen/cm2.
In einer anderen ähnlichen Siliciumscheibe wurden nicht mit Neon implantierte Halbleiterwiderstände
hergestellt Diese andere Siliciumscheibe wurde mit 40 keV-Borionen beschossen, die über die Oxidschicht 7 an
der Stelle der öffnung 13 zur Bildung des P-leitenden Widerstandsgebietes 1 implantiert wurden, das mit dem
angrenzenden P-leitenden Teil einen PN-Übergang 3 bildete. In diesem Falle war die Borionendosis nur
5 χ 1012 Ionen/cm2, so daß für die mit Neon implantierten
sowie für die nicht mit Neon implantierten Halbleiterwiderstände die gebildeten Widerstandsgebiete
den gleichen Schichtwiderstandswert bei niedrigen Spannungen haben müßten.
Bei Anwendung dieses Verfahrens und nach Ausglühen bei 500° C stellte sich heraus, daß der Schicht widerstandswert
der mit Neon implantierten sowie der nicht mit Neon implantierten Widerstände etwa 50 kQ/Quadrat
bei niedrigen Spannungen betrug (siehe F i g. 8).
F i g. 7 zeigt Kurven der Änderungen der Ströme durch diese Widerstände als Funktion der zwischen
ihren Elektroden 6 angelegten Spannung £ Der Strom / isi in μΑ und die Spannung E in V angegeben. Die
Metallelektrode 6 mit dem niedrigsten Potential ist mit dem N-leitenden Substrat des Halbleiterwiderstandes
verbunden. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, weisen die mit Neon implantierten Halbleiterwiderstände, die mit A
bezeichnet sind, eine größere Linearität als die nicht mit Neon implantierten (mit B bezeichneten) Halbleiterwiderstände
auf.
Fig.8 zeigt Kurven des Schichtwiderstandes qs in
kü/Quadrat in Abhängigkeit von der angelegten Spannung £ zwischen den Elektroden 7 für die mit Neon
implantierten Halbleiterwiderstände (A) sowie für die nicht mit Neon implantierten Halbleiterwiderstände (B).
qs ist vor dem Gradienten der Neigungen der Kurven A und B in F i g. 7 abgeleitet, um das Längenverhältnis der
Halbleiterwiderstände zu korrigieren. Bei niedrigen Werten der Spannung Fist der Schichtwiderstandswert
für beide Widerstandstypen A und B etwa 50 kß/Quadrat.
Wie aber aus Fig.8 hervorgeht, nimmt der Schichtwiderstandswert der nicht mit Neon implantierten
Halbleiterwiderstände (B) mit der Spannung erheblich schneller zu als der der mit Neon implantierten
Halbleiterwiderstände (A). Die Linearität der mit Neon implantierten Halbleiterwiderstände A wird um
einen Faktor von mindestens 3 im Vergleich zu den nicht mit Neon implantierten Halbleiterwiderständen B
mit dem gleichen Anfangsschichtwiderstandswert verbessert.
Leckströme in den mit Neon implantierten Halbleiterwiderständen (A) hatten, wie sich herausstellte, um
einen Faktor von etwa 7 χ auf etwa 70 nA/mm2 zugenommen; dieser Wert liegt noch weit unterhalb des
Stroms beim Betrieb in einem Halbleiterwiderstand mit praktischen Abmessungen und ist für Anwendung in
integrierten Schaltungen akzeptabel. Der Temperaturkoeffizient der Halbleiterwiderstände wurde gemessen
und es stellte sich heraus, daß dieser etwa -4 χ 10-V°C betrug, dieser hohe negative Wert ist der hohen
Konzentration an implantierten Neonionen und den zugehörigen Strahlungsschäden im Widerstandsgebiet
zuzuschreiben.
Bei den mit Neon implantierten im Beispiel I hergestellten Halbleiterwiderständen war die implantierte
Neondosis höher (2 - 1015 Ionen/cm2 im Vergleich zu 2-10« Ionen/cm2). Daher läßt sich bei diesen
Halbleiterwiderständen nach Beispiel 1 ein noch höherer negativer Temperaturkoeffizient erwarten.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwiderstandes, bei dem in einem Halbleiterkörper ein
Widerstandsgebiet vom ersten Leitungstyp angebracht wird, das an eine Oberfläche des Halbleiterkörpers grenzt und mit dem angrenzenden Teil des
Halbleiterkörpers vom entgegengesetzten Leitungstyp einen PN-Übergang bildet, wobei Ionen eines
neutralen Dotierungsstoffes in das Widerstandsgebiet implantiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß Neonionen implantiert werden
und daß die Implantation und eine ggf. anschließende Wärmebehandlung derart durchgeführt werden,
daß in der Nähe des PN-Obergangcs eine solche Konzentration an implantierten Neonionen und
zugehöriger Strahlungsschaden erhalten wird, daß die Spannungslinearität des Widerstandes um einen
vorbestimmten Wert verbessert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie der Neonionen so groß ist,
daß die Ionen eine Höchstkonzentration unmittelbar unterhalb des PN-Überganges aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie der Neonionen
etwa 100 KeV beträgt
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Neonionendosis wenigstens 2 χ 1013 und höchstens 2 χ 1015
Ionen pro cm2 beträgt
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsgebiet durch Implantation von den ersten
Leitungstyp bestimmenden Dotierungsionen gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Implantation der Neonionen vor
der Implantation der Dotierungsionen durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß ein Widerstandsgebiet mit einem Schichtwiderstand von
mindestens 30 kOhm/Quadrat gebildet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß nach der
Implantation der Neonionen der Halbleiterkörper auf eine Temperatur von höchstens 5000C erhitzt
wird.
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