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Die vorliegende Erfindung betrifft integrierte
Analogschaltungen vom bipolaren Typ, genauer gesagt Einstelltechniken
der spezifischen Eigenschaften von integrierten
Vorrichtungen während deren Herstellung.
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Bei vielen Anwendungsfällen von integrierten
Analogschaltungen, beispielsweise bei TV-Ablenkschaltungen,
Telecom-Summern u.ä., ist es erforderlich, sehr genaue Ausgangsströme
der integrierten Vorrichtung sicherzustellen. Eine
üblicherweise zum Erfüllen dieser Genauigkeitsforderung angewendete
Technik besteht darin, daß man auf besonders genauen
Spannungsreferenzen aufbaut, wie beispielsweise Wisler-,
Zenerund entsprechenden Spannungsreferenzeinheiten, die außerhalb
der integrierten Schaltung an Widerstände mit hoher
Präzision angeschlossen werden können. Diese Technik ist jedoch
sehr teuer.
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Diese Probleme der Herstellung von integrierten
Vorrichtungen, die in der Lage sind, einen Ausgangsstrom einer Größe
sicherzustellen, die in bezug auf einen vorgegebenen
Konstruktionswert in extrem strenge Toleranzgrenzen fällt,
werden in wirksamer Weise durch die vorliegende Erfindung
beseitigt, die sich auf eine Technik zum Einstellen des von
einer integrierten Schaltung gelieferten Stromes bezieht,
indem die Kollektorfläche von relevanten lateralen PNP-
Transistoren während eines elektrischen Teststadiums der
integrierten Vorrichtung selbst, das während der Herstellung
auf dem Siliciumwafer durchgeführt wird, modifiziert wird.
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Die diversen Aspekte und Vorteile der Erfindung, wie sie in
den beigefügten Patentansprüchen offenbart sind, werden aus
der nachfolgenden Beschreibung von diversen bevorzugten
Ausführungsformen der Erfindung mit der beigefügten Zeichnung
deutlich. Es zeigen:
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Figur 1 einen Basisschaltplan einer
Erzeugungsstufe eines Ausgangsstromes;
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Figur 2 eine schematische Draufsicht auf eine
integrierte Einheit von den beiden PNP-
Transistoren der Schaltung der Figur 1;
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Figur 3 eine Schnittansicht der Einheit der Figur
2 entlang der Schnittebene III-III;
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Figur 4 einen weiteren Schaltungstyp zum Erzeugen
einer Vielzahl von Strömen, die
untereinander ein voreingestelltes Verhältnis
besitzen; und
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Figur 5 eine schematische Draufsicht auf die
integrierte Einheit der beiden
PNP-Transistoren, die in der Schaltung der Figur
4 Verwendung finden.
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Eine Stromerzeugungsschaltung, die schematisch in Figur 1
dargestellt ist, findet in integrierten Schaltungen in
großem Umfang Verwendung. Üblicherweise besitzt die
Schaltung
eine typische integrierte Einheit zum Realisieren der
beiden lateralen PNP-Transistoren T1 und T2, die in der
Schaltung der Figur 1 Verwendung finden. Die integrierte
Einheit der beiden Transistoren T1 und T2 besitzt in
erfindungsgemäßer Weise eine Form, wie sie im wesentlichen durch
die schematische Draufsicht der Figur 2 dargestellt ist, bei
der die Diffufionsprofile durch eine strichpunktierte Linie
angedeutet sind, während die Relativprofile der elektrischen
Kontaktflächen, die durch die überlagernden Metallschichten
verborgen sind, durch eine gestrichelte Linie angedeutet
sind, die sich innerhalb der entsprechenden
Kontaktdiffusionsprofilfläche befindet, die durch die strichpunktierte
Linie angedeutet ist.
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Die für beide Transistoren gemeinsame Basis (n-Typ-Bereich)
kann durch die epitaxiale Schicht (EPI) selbst gebildet
sein, bei der ein stärker dotierter n&spplus;-Bereich, der mit der
Basiskontaktfläche (durch den Buchstaben B in Figur 1
angedeutet) zusammenfällt, üblicherweise durch Implantation
hergestellt wird. Der Emitter (p-Typ-Bereich) E wird durch
Diffusion in einer zentralen Zone der integrierten Einheit
erhalten, wobei ein derartiger Emitter-Bereich für beide
Transistoren T1 und T2 gemeinsam ist. Der relative
Emitterkontakt wird in einer konzentrischen Position relativ zum
diffundierten Emitterbereich hergestellt und ist durch eine
gestrichelte Linie unter dem entsprechenden Kontaktmetall, das
durch den schraffierten Bereich ME angedeutet ist,
wiedergegeben. Die beiden diffundierten Kollektorbereiche voin p-Typ
C1 und C2, die zum Transistor T1 und T2 gehören, können, wie
in Figur 2 gezeigt, durch Diffundieren des Dotierstoffes in
Bereiche, die den gemeinsamen Emitterbereich E benachbart
umgeben, hergestellt sein. Die entsprechenden
Kollektorkontaktbereiche sind durch eine gestrichelte Linie unter den
relativen Kontaktmetallen MC1 und MC2 angedeutet, welche
wiederum durch die entsprechenden schraffierten Flächen in
Figur 2 verdeutlicht sind.
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Natürlich gehört das Kollektorkontaktmetall MC1 sowohl zum
C1-Kollektorkontakt des Transistors T1 als auch zum
Basiskontakt B, der für beide Transistoren T1 und T2 gemeinsam
ist, und die einzigartige Metallschicht ist in den Figuren
mit MC1+B bezeichnet. Bei einer integrierten Einheit dieser
Art hängt der Ausgangsstrom IOUT von dem Strom, der vom
Stromerzeuger Io zugeführt wird, und von dem Verhältnis
zwischen den Kollektorflächen C1 und C2 ab, die zu den
beiden Transistoren gehören. Mit dem Ziel der Einstellung
dieses Flächenverhältnisses ist zweckmäßigerweise ein
Sekundärkollektor (diffundierter Bereich C3 vom p-Typ) in einer Lage
ausgebildet, die benachbart zu mindestens einem der beiden
primären Kollektorbereiche C1 und C2 vorgesehen ist, und
vorzugsweise in einer Lage, die benachbart zu beiden ist.
Die Fläche eines derartigen diffundierten
Sekundärkollektorbereiches C3 stellt einen geringen Anteil der Fläche der
beiden diffundierten Primärkollektorbereiche C1 und C2 dar.
Der Sekundärkollektorbereich C3 steht mit einem Metall MC3
in Kontakt, das sich bis zu einem in der Figur nicht
gezeigten Kontaktkissen erstreckt.
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Dieser p-Typ-diffundierte Sekundärkollektorbereich C3 kann
funktionell dem p-Typ-diffundierten Primärkollektorbereich,
der zu dem einen oder anderen der beiden Transistoren der
integrierten Einheit gehört, hinzugefügt werden, um das
Verhältnis zwischen den Kollektorflächen der beiden
Transistoren T1 und T2 einzustellen. Mit anderen Worten, es ist
möglich, die Kollektorfläche eines lateralen PNP-Transistors
während eines elektrischen Testschrittes auf dem Wafer
inkrementell zu erhöhen, indem zu der konstruierten
Kollektorfläche des Transistors die Fläche eines
Sekundärkollektorbereiches
hinzugefügt wird, der zu diesem Zwecke benachbart
zur Fläche des Primärkollektors ausgebildet wird. Die
Vereinigung der beiden diffundierten Kollektorbereiche wird
erreicht, indem eine permanente Kurzschlußverbindung zwischen
den entsprechenden Kontaktmetallen mit Hilfe einer bekannten
Technik erzeugt wird, die üblicherweise als "Zener Zapping"
bezeichnet wird. Bei Durchführung einer solchen bekannten
Technik wird während eines elektrischen Testschrittes auf
dem Wafer der hergestellten integrierten Schaltungen ein
elektrischer Stromfluß zwischen dem Primärkollektorkontakt
des Transistors, dessen Kollektorfläche inkrementell durch
Hinzufügung derselben zur Fläche eines p-Typ-diffundierten
Sekundärkollektorbereiches erhöht wird, und dem
Kontaktkissen, das an einen solchen Sekundärkollektorbereich
angeschlossen ist, bewirkt, indem eine Spannung von etwa 25-50 V
angelegt wird. Indem man in bekannter Weise die
Basis-Kollektor-Verbindung auf einem solchen Spannungspegel invers
vorspannt, tritt der Durchbruch der Verbindung bei ihrer
BVEBO-Durchbruchsspannung auf, und es findet eine
lokalisierte Energievernichtung im Silicium statt, die das
Schmelzen der benachbarten Kontaktmetalle an der Grenzfläche des
Silicium/Metall-Kontaktes und eine Überführung des
geschmolzenen Metalls entlang der Oxid-Silicium-Grenzfläche bewirkt,
so daß ein Metall-Whisker erzeugt wird, der die beiden
Kontaktmetalle permanent kurzschließt, obwohl er gegenüber dem
benachbarten Silicium im wesentlichen isoliert bleibt. Der
Effekt dieses "Zener-Zapping"-Vorganges ist in Figur 3
gezeigt, die eine schematische Schnittansicht der integrierten
Einheit der Figur 2 entlang der Schnittebene III-III in
Figur 2 zeigt.
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Wie man aus Figur 3 entnehmen kann, wird durch das Anlegen
einer Spannung und eines Stromes an das Kontaktmetall MC3
des sekundären p-diffundierten C3-Bereiches und das
Kontaktmetall MC1+B
des p-diffundierten Primärkollektorbereiches C1
des Transistors T1 eine permanente Verbindung zwischen den
beiden Metallen über einen dünnen Metallwhisker (Einschluß)
M, der sich direkt unter der Isolation SiO&sub2; bildet, jedoch
im wesentlichen gegenüber dem darunter befindlichen Silicium
isoliert bleibt, gebildet.
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Wenn es gewünscht wird, das Verhältnis zwischen den
entsprechenden Kollektorflächen C1 und C2 der beiden
Transistoren der integrierten Einheit in entgegengesetzter Weise zu
modifizieren, kann natürlich der Hilfskollektorbereich C3
dem Primärkollektorbereich C2 des Transistors T2 funktionell
hinzugefügt werden, indem eine permanente Verbindung
zwischen den entsprechenden Metallen über ein Verfahren
hergestellt wird, das mit dem vorstehend für den Transistor T1
beschriebenen Verfahren vollständig identisch ist. Falls
erforderlich, können auch die Kontaktmetalle der beiden
Primärkollektoren an geeignete Kontaktkissen angeschlossen
werden, um das "Zener-Zapping" zu verwirklichen. Durch die
Begünstigung der Ausbildung einer derartigen permanenten
Verbindung zwischen einem Primärkollektorbereich und einem
Teilflächen-Sekundärkollektorbereich, der zweckmäßigerweise
in der Nähe des Primärbereiches ausgebildet ist, über die
sogenannte "Zener-Zapping"-Technik, insbesondere dann, wenn
der Basisbereich der integrierten Einheit ein besonders
niedriges Dotierungsniveau aufweist, in einem
Oberflächenbereich des Siliciums direkt unterhalb der Zone, in der durch
Wanderung des geschmolzenen Metalles zwischen die beiden
diffundierten Kollektorbereiche die permanente elektrische
Verbindung ausgebildet werden kann, kann ein in geeigneter
Weise erhöhter Dotierungspegel in bezug auf die Masse des
Basisbereiches aufgebaut werden. Diese
Dotierungsvergrößerung kann durch Implantation und nachfolgende Diffusion des
speziellen Dotierstoffes erzielt werden. Eine derartige
"Einstellung" des Dotierungspegels des Basisbereiches direkt
unterhalb der Zone, in der schließlich die
Kurzschlußschaltung durch die "Zener-Zapping"-Technik erzeugt wird, ist in
der Schnittansicht der Figur 3 und in der Draufsicht der
Figur 2 durch Andeutung des erhöhten Dotierungsprofiles vom n-
Typ durch die gestrichelte Linie W gezeigt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel in bezug auf die
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist schematisch in
den Figuren 4 und 5 gezeigt. Bei der in Figur 4
dargestellten Stromerzeugungsschaltung handelt es sich um eine weitere
in großem Umfang verwendete Schaltung zum Erzeugen von zwei
oder mehreren Ausgangsströmen I/n eines voreingestellten
Verhältnisses zwischen diesen in Abhängigkeit von einem
Strom, der vom Stromerzeuger Io zugeführt wird. Bei der
Schaltung finden zwei laterale PNP-Transistoren TA und TB in
einer entsprechenden Konfiguration Verwendung, wie die
beiden Transistoren T1 und T2 der Schaltung der Figur 1. Der
Ausgangstransistor TB ist mit einer Vielzahl von Kollektoren
C2, C2'.. etc. versehen. Das Verhältnis zwischen den
Ausgangsströmen I/n hängt vom Flächenverhältnis zwischen den
einzelnen Kollektoren des Ausgangstransistors TB ab.
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Figur 5 zeigt in schematischer Weise eine Draufsicht auf die
einzelnen Diffusionsbereiche, die die integrierte Einheit
bilden. Diese Diffusionsbereiche sind mit den gleichen
Buchstaben gekennzeichnet, die bereits in Figur 4 zum Angeben
der entsprechenden Klemmen der beiden Transistoren TA und TB
der Einheit verwendet worden sind. Ein p-Typ-diffundierter
Sekundärkollektorbereich C3, der in bezug auf die
Abmessungen der beiden p-Typ-diffundierten Primärkollektorbereiche
C2 und C2' des mehrere Kollektoren aufweisenden Transistors
TB Teilabmessungen besitzt, ist erfindungsgemäß in einer
Lage benachbart zu den beiden Primärkollektorbereichen des
Ausgangstransistors ausgebildet. Das Verhältnis zwischen den
Flächen der beiden einzelnen Kollektoren C2 und C2' des
Ausgangstransistors TB kann während eines elektrischen
Testschrittes auf dem Wafer der herzustellenden integrierten
Schaltung eingestellt werden, indem, falls erforderlich, der
Sekundärkollektorbereich C3 entweder dem einen oder dem
anderen der beiden Primärkollektorbereiche C2 und C2' unter
Verwendung der gleichen "Zener-Zapping"-Technik, wie
vorstehend beschrieben, hinzugefügt wird. Auch für diesen Fall
treffen die für die vorhergehenden Beispiele angegebenen
Überlegungen in bezug auf die Anordnung der Kontaktmetalle
der verschiedenen Siliciumbereiche der integrierten Einheit
und in bezug auf eine mögliche Einstellung des Dotierniveaus
des Basisbereiches der integrierten Einheit in den
speziellen Zonen, wie vorstehend erläutert, zu.