DE2360800A1

DE2360800A1 - Verfahren zur herstellung integrierter widerstaende

Info

Publication number: DE2360800A1
Application number: DE2360800A
Authority: DE
Inventors: Harry Charles Calhoun; Carl Lee Kaufman
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-12-21
Filing date: 1973-12-06
Publication date: 1974-06-27
Also published as: US3771095A; FR2211729A1; FR2211729B1; JPS505842A; GB1396266A; IT1001702B; CA982262A

Description

Verfahren zur Herstellung integrierter Widerstände

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung integrierter Widerstände mit optimalen Gleichlaufeigenschaften im Hinblick auf durch den Herstellungsprozeß bedingte Wertänderungen bei vorgegebenem Schichtwiderstand des Halbleitermaterial s.

Die erreichbare Ausbeute bei der Herstellung vieler integrierter Schaltungen wird im hohen Maße von der Fähigkeit bestimmt? die durch den Herstellungsprozeß bedingten Änderungen des Grössenverhältnisses zweier oder mehrerer, als Schichtwiderstände mit integrierter Widerstände auf ein Minimum zu reduzieren. Die Änderung dieses Größenverhältnisses, d.h., das Maß, um das sich der Wert eines Widerstandes gegenüber dem eines anderen Widerstandes während des Herstellungsverfahrens der integrierten Schaltung ändert, nennt man den Gleichlauf. Dieser Gleichlauf ist definiert durch;

1M -

χ 100%

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0 982 6/07 4T

hierbei bedeuten R und R„ die geplanten .Widerstandswerte,

R₁- und R_-, die nach der Herstellung erreich-IM 2M ³

ten Widerstandswerte und

R den Gleichlauf, ausgedrückt in Prozenten.·

Um dem Ziel, eine optimale Leistungsfähigkeit der hergestellten Schaltung zu erreichen, näher zu kommen, sollte der Gleichlauf R dem Wert 0% möglichst nahe kommen. Das bedeutet, daß die Widerstandswerte R und R so ausgelegt werden sollten," daß sieh

JL ^

bei einer prozeßbedingten Änderung des Wertes R, der Wert R um

1 2

denselben Prozentsatz ändert.

Bislang wird die Ansicht vertreten, daß ein optimaler Gleichlauf der Widerstandswerte dadurch erhalten wird? daß sämtliche integrierten Widerstände in ihrer horizontalen Geometrie die gleiche Breite aufweisen.

Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise ein optimaler Gleichlauf nicht in jedem Falle zu erzielen ist.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe„ ein Verfahren anzugeben^ bei dem dieser optimale Gleichlauf mit Sicherheit erreicht werden kann_? wobei auch.unterschiedliche Breiten der Widerstände i/orgesehen werden»

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei Vorliegen eines ersten Widerstandes eines festgelegten Wertes R₀, einer festgelegten Länge L„ und einer festgelegten Breite Wp die horizontale Geometrie eines zweiten Widerstandes des ge= wünschten Wertes R. durch Bestimmung eines Faktors

_Δ *W _ L . _Δ W S= *

Δ ^RL W₂ . _Δ L

und Auslegung der Breite

S . W + (R /R). Z-U W₁ ~ ^& 2 1

S + 1

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festgelegt wird, wobei Δ R. die Wertänderung eines Widerstandes in Abhängigkeit von Breiteänderungen, Δ R_L die Wertänderung eines Widerstandes in Abhängigkeit von Längenänderungen und Δ W und

Δ L bekannte/ durch den Herstellungsprozeß bedingte Breite- und Längenänderungen darstellen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen niedergelegt«

In der Figur sind schematisch zwei integrierte Widerstände dargestellt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind =

In der Technologie der integrierten Schaltungen ist es, wie bereits in der Beschreibungseinleitung dargelegt, bekannt, daß sich der ursprünglich beabsichtigte Wert eines integrierten Widerstandes während des Herstellungsprozeßes ändert, so daß der schließlich erreichte Widerstandswert nicht mehr der eigentlichen Bemessung entspricht. Die Funktionstüchtigkeit einer integrier-· ten Schaltung und damit die Ausbeute an funktionsfähigen Schaltungen kann aber wesentlich erhöht werden, wenn der bereits definierte Gleichlauf zwischen zwei oder mehreren integrierten Widerständen möglichst auf den Wert Null abgesenkt wird. Das Verfahren zur Erreichung dieses Zieles sei anhand der Zeichnung erläutert. Die dargestellte integrierte Schaltung 10 enthält beispielsweise zwei integrierte Widerstände mit den Werten R und R-. Es kann mathematisch nachgewiesen werden, daß ein Weg, diesen Gleichlauf auf ein Minimum abzusenken, darin besteht, daß die Widerstände mit gleicher Länge und gleicher Breite ausgeführt werden. Dies ist aber nur möglich, wenn die Schaltung so auslegbar ist, daß gleiche Widerstandswerte zugelassen werden können. Dem Normalfall entsprechend kann aber angenommen werden, daß beispielsweise der Widerstandswert R_? größer als der Widerstandswert R₁ sein muß». Es muß also in diesem Falle ein Ausgleich gefunden werden, um den gewünschten Gleichlauf zu erreichen _t wenn sich während des Herstellungsprozeßes der Schaltung die Länge . und d-ie Breite der Widerstände ändert =

■.-. ?-? _G.-v: 409826/0 74 7

BAD ORIGINAL

Es hat sich gezeigt, daß dieser Ausgleich dadurch erreicht werden kann, daß ein Bewertungsfaktor S ermittelt wird. Dieser Bewertungsfaktor bestimmt sich aus der Gleichung: R,

L-Δ W

S =

dabei ist

S der Bewertungsfaktor,

Δ IL. die durch den Herstellungsprozeß bedingte Änderung des Widerstandswertes infolge einer Änderung der Breite des Widerstandes,

Δ R die durch den Herstellungsprozeß bedingte Änderung des Widerstandswertes infolge einer Ände- ' rung der Länge des Widerstandes,

L die Soll-Länge des Widerstandes, W die Soll-Breite des Widerstandes,

Δ W die durch den Herstellungsprozeß bedingte Änderung der Breite des Widerstandes und

Δ L die durch den Herstellungsprozeß bedingte Änderung der Länge des Widerstandes.

Es ist hier darauf hinzuweisen, daß die exakten Werte der Länge L und der Breite W nicht bekannt sein müssen, da nur das Verhältnis von Länge L und Breite W, d.h., die Anzahl der eingenommenen Flächeneinheiten des Widerstandes bekannt sein müssen, um den Bewertungsfaktor S zu ermitteln.

Nimmt man an, daß die Geometrie des Widerstandes R„ bereits durch die auf dem Halbleiterchip 10 für diesen Widerstand zur Verfügung stehende Fläche bestimmt ist, dann kann die Breite

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W des Widerstandes R für einen optimalen Gleichlauf R direkt aus der Gleichung berechnet werden:

S«W„ + (R_n/R,) -It

S + 1

Außerdem läßt sich zeigen, daß zur Erzielung eines optimalen Gleichlaufs die optimale Länge 1 , des Kontaktes c durch die

VaT J- A.

Gleichung ausgedrückt werden kanns

¹Cl ^{= 1}C₂ * ' ! ' ²

"1

Hierbei ist 1 „ die bekannte Länge des Kontaktes c„ des Widerstandes R„. "

Sind durch die genannten Gleichungen die Breite W und die Länge des Kontaktes 1 des zweiten Widerstandes festgelegt,

Cj» J-

so kann die Soll-Länge L des Widerstandes R in bekannter Weise festgelegt werden»

Zur Festlegung zweier Widerstände wird man, wenn mit K eine Konstante für die an den Enden' einer Widerstandsbahn auftreten den Randeffekte und mit P der Schichtwiderstand definiert wird, also folgendermaßen Vorgehens

_{Aus R} ^{Aus R}2 "

ergibt sich die Sollgröße der Breite W des ersten Widerstandes unter der Annahme,, daß die Kontaktlänge 1 ₂ des ersten Widerstandes gleich der Breite W„ ist„ Damit ist die Geometrie des ersten Widerstandes festgelegtο Nun wird der zweite Widerstand R auf optimalen Gleichlauf ausgelegt= Dies geschieht durch Ermittlung des Faktors S, der Breite" W und der Länge des Kontaktes 1 . Die Länge des Widerstandes R,- ergibt sich aus

W '

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Claims

Patentansprüche

1. j Verfahren zur Herstellung integrierter Widerstände mit optimalen Gleichlaufeigenschaften im Hinblick auf durch den Herstellungsprozeß bedingte //ertänderungen bei vorgegebenem Schichtwiderstand des Halbleitermaterials, da durch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen eines ersten Wi derstandes eines festgelegten Wertes R , einer festgelegten Länge L„ und einer festgelegten Breite W die horizontale Geometrie eines zweiten Widerstandes des ge wünschten Viertes R₁ durch Bestimmung eines Faktors

^RW

S= Δ R_T W ·Δ L L λ

S = W₊(F

und Auslegung der Breite W₁ zu W₁ =

¹ 1 ' S₊I festgelegt wird, wobei Δ R., die Wertänderung eines Widerstandes in Abhängigkeit von Breiteänderungen, Δ R_T die Wertänderung eines Widerstandes in Abhängigkeit von Längenänderungen und Δ W und Δ L bekannte, durch den Herstellungsprozeß bedingte Breite- und Längenänderungen darstellen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge 1 des Kontaktes des zweiten Widerstandes festgelegt wird zu 1 · = 1 , . / ^W1„^L2 ', wobei \_ das

4 ^Ll ^W2 ^Ll

reziproke Verhältnis von Wert P-₂ des ersten Widerstandes zu dem vorgegebenen Schichtwiderstand und 1 ₂ die festgelegte Länge des Kontaktes des ersten Widerstandes darstellen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des zweiten Widerstandes aus dem vorgegebenen Schichtwiderstand, dem gewünschten Wert R, des zweiten Widerstandes, den zuvor festgelegten Größen für Breite

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— *7 am

W und Länge 1 und aus der bekannten, den Randeffekt

an den Enden der Widerstandsbahn berücksichtigenden Konstanten K ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge L, des zweiten Widerstandes nach der Gleichung

W
1 K

L = (R - ■; ) ermittelt wird, wobei ρ den be-

¹ ρ ·*■ ¹Cl

kannten Schichtwiderstand darstellt.

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