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Title:
ZENER DIODE, ZENER DIODE CIRCUIT AND METHOD FOR PRODUCTION OF A ZENER DIODE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/054971
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a Zener diode with a semiconductor substrate (1), which comprises a n-type region (2) and a p-type region (3), whereby the doped regions (2, 3) form a lateral p-n junction (4) and the sides of said doped regions (2, 3), facing to each other, have a width (b) which decreases towards the other doped region (2, 3). Said invention also relates to a method for the production of said Zener diode as well as a Zener diode circuit. The flattened ends of the doped regions as well as the choice of a symmetrical arrangement permit alignment errors of the masks to be compensated for.

Inventors:
UNTERLEITNER FRANZ (AT)
Application Number:
PCT/EP2002/014174
Publication Date:
July 03, 2003
Filing Date:
December 12, 2002
Export Citation:
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Assignee:
AUSTRIAMICROSYSTEMS AG (AT)
UNTERLEITNER FRANZ (AT)
International Classes:
H01L21/329; H01L29/866; (IPC1-7): H01L29/866; H01L21/329
Foreign References:
EP0054740A21982-06-30
EP0883193A11998-12-09
US4589002A1986-05-13
EP0612109A21994-08-24
US4646114A1987-02-24
US4672403A1987-06-09
US5990534A1999-11-23
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 011, no. 382 (E - 564) 12 December 1987 (1987-12-12)
Attorney, Agent or Firm:
Epping, Hermann Fischer Patentanwaltsgesellschaft Mbh (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Zenerdiode mit einem halbleitenden Substrat (1), das ein ndotiertes Gebiet (2) und ein pdotiertes Gebiet (3) aufweist, bei der die dotierten Gebiete (2,3) einen lateralen pn Übergang (4) bilden und bei der die einander zugewandten Seiten der dotierten Gebiete (2,3) eine zum jeweils anderen dotierten Gebiet (2,3) hin abnehmende Breite (b) aufweisen.
2. Zenerdiode nach Anspruch 1, bei der die einander zugewandeten Enden der dotierten Gebiete (2,3) eine Mindestbreite (bl) aufweisen.
3. Zenerdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der die einander zugewandten Enden der dotierten Gebiete (2,3) durch gerade Kanten (51,52) begrenzt sind.
4. Zenerdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem weiteren pdotierten Gebiet (31), bei der das ndotierte Gebiet (2) zwischen zwei pdotierten Gebieten (3,31) angeordnet ist bei der das ndotierte Gebiet (2) mit jedem der pdotierten Gebiete (3,31) einen lateralen pnÜbergang (41,42) bil det.
5. Zenerdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem weiteren ndotierten Gebiet (2,21), bei der das pdotierte Gebiet (3) zwischen zwei ndotierten Gebieten (2,21) angeordnet ist bei der das pdotierte Gebiet (3) mit jedem der ndotierten Gebiete (2,21) einen lateralen pnÜbergang (41,42) bil det.
6. Zenerdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der alle dotierten Gebiete (2,21, 3,31) innerhalb einer einzigen Öffnung (18) einer Diffusionsmaske (6) angeordnet sind.
7. Zenerdiode nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der die ndotierten Gebiete (2,21) und die pdotierten Gebiete (3,31) jeweils symmetrisch zu einer senkrecht zur Substratoberfläche verlaufenden Ebene (7) ausgebildet sind.
8. Zenerdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die ndotierten Gebiete (2,21) n+dotiert sind und die pdotierten Gebiete (3,31) p+dotiert sind.
9. Zenerdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die nund pdotierten Gebiete (2,3 ; 3,21 ; 2,31) einander überlappen.
10. Zenerdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die dotierten Gebiete (2,21, 3,31) durch photoli thographische Masken hergestellt sind und bei der die Mindestbreiten (bl) an die maximal zu erwarten de Fehljustierung (fl) der Masken zueinander angepaßt sind.
11. Zenerdiode nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei der die dotierten Gebiete (2,21, 3,31) durch photoli thographische Masken hergestellt sind und bei der der Abstand (d) zwischen den Gebieten (2,21, 3,.
12. mit gleicher Dotierungspolarität an die zu erwartende Fehljustierung (f2) der Masken zueinander angepaßt sind.
13. Zenerdiodenschaltung, mit einer Zenerdiode (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der die Zenerdiode (8) mit einem Mittel (9,12) zum Einprägen eines Stromes verbunden ist und bei der die Zenerdiode (8) mit Mitteln (9,10, 11,12) zum Auslesen des Zustandes der Diode (8) verbunden ist.
14. Verfahren zur Herstellung einer Zenerdiode, wobei zwei Masken photolithographisch auf einem halbleiten den Substrat (1) erzeugt werden, wobei jede Maske eine Öffnung (15,16) auf der Substrato berfläche aufweist, wobei die Öffnungen (15,16) auf den aneinander zugewandten Seiten eine bis auf eine endliche Mindestbreite (bl) hin abnehmende Breite (b) aufweisen, wobei die Mindestbreite (bl) an die maximal zu erwartende Fehljustierung der Masken zueinander angepaßt ist, wobei das halbleitende Substrat (1) unterhalb der ersten Öffnung (15) n+ oder p+ und das halbleitende Substrat (1) unterhalb der zweiten Öffnung (16) mit einer von der ersten Öffnung (15) verschiedenen Dotierung n+oder p+dotiert ist, mit folgenden Schritten : a) Herstellen einer ersten Maske b) Justieren der zweiten Maske relativ zur ersten Maske c) Herstellen der zweiten Maske.
15. Verfahren zur Herstellung einer Zenerdiode, wobei zwei Masken photolithographisch auf einem halbleiten den Substrat (1) erzeugt werden wobei die erste Maske eine erste Öffnung (15) und die zwei te Maske zwei weitere Öffnungen (16,17) auf der Substrato berfläche aufweisen, wobei die erste Öffnung (15) zwischen den beiden weiteren Öffnungen (16,17) angeordnet ist, wobei die Öffnungen (15,16, 17) auf den einander zugewand ten Seiten eine bis auf eine endliche Mindestbreite (bl) hin abnehmende Breite (b) aufweisen, wobei die Mindestbreite (bl) an die maximal zu erwartende Fehljustierung (fl) der Masken zueinander angepaßt ist, wobei das halbleitende Substrat (1) unterhalb der ersten Öffnung (15) n+ oder p+ dotiert ist und wobei das halblei tende Substrat (1) unterhalb der weiteren Öffnungen (16, 17) mit einer von der ersten Öffnung (15) verschiedenen Do tierung n+ oder p+ dotiert werden, mit folgenden Schritten : a) Herstellen der ersten Maske b) Justieren der zweiten Maske relativ zur ersten Maske c) Herstellen der zweiten Maske.
16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Abstand (d) der Öffnungen (16,17) der zweiten Mas ke an die maximal zu erwartende Fehljustierung (f2) der Mas ken zueinander angepaßt ist.
Description:
Beschreibung Zenerdiode, Zenerdiodenschaltung und Verfahren zur Herstel- lung einer Zenerdiode Die Erfindung betrifft eine Zenerdiode mit einem halbleiten- den Substrat, das ein n-dotiertes und ein p-dotiertes Gebiet aufweist und bei der die dotierten Gebiete einen pn-Übergang bilden. Ferner betrifft die Erfindung eine Schaltung mit der Zenerdiode. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfah- ren zur Herstellung der Zenerdiode.

Aus der Druckschrift US 5,990, 534 sind Zenerdioden der ein- gangs genannten Art bekannt, bei denen der pn-Übergang ein vertikal in einem halbleitenden Substrat angeordneter Über- gang ist. Ein solcher pn-Übergang hat den Nachteil, daß er wegen der benötigten verschiedenen Eindringtiefen mit den üb- lichen Herstellungsverfahren für integrierte Schaltkreise nicht hergestellt werden kann. Darüber hinaus eignen sich die bekannten Zenerdioden nicht als einmalig programmierbares Bauelement, da der pn-Übergang relativ großflächig ist und somit ein hoher Strom zum Durchbrennen des pn-Übergangs not- wendig wäre.

Es sind darüber hinaus aus der Druckschrift US 4,672, 403 Zenerdioden der eingangs genannten Art bekannt, bei denen der pn-Übergang ein lateraler Übergang ist. Das n-Gebiet ist da- bei in Form einer Spitze ausgebildet. Durch eine solche Spit- ze können die durch die Diode fließenden Ströme gut konzen- triert werden, weswegen zum Durchbrennen einer solchen Diode ein geringerer Strom notwendig ist. Jedoch hat auch diese be- kannte Diode den Nachteil, daß sie wegen der benötigten ver- schiedenen Eindringtiefen mit den üblichen Herstellungsver- fahren für integrierte Schaltkreise nicht hergestellt werden kann.

Zenerdioden der eingangs genannten Art werden verwendet für einmalige programmierbare Bauelemente. Dabei wird die Zener- diode durch einen ausreichend hohen Strom durchgebrannt oder auch durchlegiert, wodurch ein ohmscher Widerstand anstelle der Zenerdiode entsteht. Dabei werden die Zenerdioden in Sperrichtung während des Durchbrennens belastet.

Des weiteren haben die bekannten Zenerdioden den Nachteil, daß der Überlapp des p-und des n-dotierten Gebietes relativ groß ist, wodurch die Leckströme der Zenerdioden hoch sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Zener- diode anzugeben, die einen relativ geringen Leckstrom auf- weist.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Zenerdiode anzugeben.

Diese Aufgaben werden durch eine Zenerdiode nach Patentan- spruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer Zenerdiode nach Patentanspruch 13 und 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Zenerdiode bzw. des Verfahrens zur Her- stellung der Zenerdiode sind den weiteren Ansprüchen zu ent- nehmen.

Es wird eine Zenerdiode angegeben, die ein halbleitendes Sub- strat aufweist. In dem halbleitenden Substrat befinden sich n-und p-dotierte Gebiete. Zwei der dotierten Gebiete bilden einen lateralen pn-Übergang. Die zueinander zugewandten Sei- ten der dotierten Gebiete weisen zum jeweils anderen dotier- ten Gebiet hin eine abnehmende Breite auf.

Eine solche Zenerdiode hat den Vorteil, daß auf Grund der ab- nehmenden Breite der eigentliche pn-Übergang relativ klein ist, weswegen eine solche Diode nur einen geringen Leckstrom aufweist. Geringe Leckströme sind vorteilhaft, weil einer- seits der Gesamtstromverbrauch eines Schaltkreises verringert

werden kann, andererseits bei der Anwendung als programmier- bares Element der Unterschied zwischen dem programmierten Zu- stand (niederohmig, hoher Stromfluß) und dem ungebrannten Zu- stand (hochohmig, nur kleiner Leckstrom) deutlicher ausfällt und daher eine vergrößerte Unterscheidungssicherheit bietet.

Darüber hinaus haben solche Zenerdioden den Vorteil, daß auf Grund der abnehmenden Breite der dotierten Gebiete ein durch die Diode fließender Strom räumlich auf den Übergang zwischen den beiden Gebieten hin konzentriert werden kann, wodurch ei- ne vorteilhafte Lokalisierung der durch den Strom erzeugten Wärmeenergie in dem Bauelement stattfindet. Dadurch kann mit einem relativ geringen Strom ein Durchbrennen der Diode zum Speichern einer Information erreicht werden.

Die einander zugewandten Enden der dotierten Gebiete können eine Mindestbreite aufweisen. Demnach haben die dotierten Ge- biete die Umrisse in Form von einander zugewandeten Trapezen.

Diese Trapeze gehen hervor aus dreieckförmigen Gebieten, wo- bei die zueinander gewandten Spitzen der Dreiecke jeweils ab- geflacht sind. Durch die Mindestbreiten an den Enden der do- tierten Gebiete kann erreicht werden, daß bei Fehljustierung der für die Herstellung der dotierten Gebiete verwendeten Masken im Gegensatz zu spitz ausgeführten Enden der dotierten Gebiete noch eine Überlappung der dotierten Gebiete und mit- hin ein funktionierender pn-Übergang erreicht werden kann.

Mit Hilfe der Mindestbreiten an den Enden der dotierten Ge- biete ist es also möglich, eine Fehljustierung bei der Her- stellung der dotierten Gebiete auszugleichen.

Die dotierten Gebiete können an ihren Enden beispielsweise durch gerade Kanten begrenzt sein.

Es wird darüber hinaus eine Zenerdiode angegeben, die ein weiteres p-dotiertes Gebiet aufweist. Eine Zenerdiode kann auch ein weiteres n-dotiertes Gebiet aufweisen. Das n- dotierte Gebiet ist zwischen zwei p-dotierten Gebieten ange-

ordnet. Es kann aber auch das p-dotierte Gebiet zwischen zwei n-dotierten Gebieten angeordnet sein. Das n-dotierte Gebiet bildet mit jedem der benachbarten p-dotierten Gebiete einen lateralen pn-Übergang. Genauso kann das p-dotierte Gebiet mit jedem der benachbarten n-dotierten Gebiete einen lateralen pn-Übergang bilden. Bei einer solchen Zenerdiode können die beiden pn-Übergänge parallel zueinander geschaltet werden.

Dazu werden die p-dotierten Gebiete mit einem ersten äußeren Anschluß und die n-dotierten Gebiete mit einem zweiten äuße- ren Anschluß verbunden. Dadurch entsteht eine Doppel- Zenerdiode, die ähnliche Eigenschaften wie eine einfache Zenerdiode aufweist. Insbesondere kann eine solche Doppel- Zenerdiode durch einen Strom programmiert werden.

Die Doppel-Zenerdioden haben den Vorteil, daß Fehljustierun- gen der für die Herstellung der Dioden verwendeten Masken ausgeglichen werden können. Das zwischen den beiden äußeren dotierten Gebieten liegende dotierte Gebiet kann innerhalb von durch die Justiergenauigkeit vorgegebenen Grenzen zwi- schen den beiden äußeren Gebieten wandern. Es kann näher bei dem einen oder auch näher bei dem anderen der dotierten Ge- biete liegen. Da die anderen geometrischen Größen konstant sind, ist auch die Summe der Abstände zwischen dem mittleren dotierten Gebiet und dem ersten äußeren dotierten Gebiet so- wie zwischen dem mittleren dotierten Gebiet und dem anderen äußeren dotierten Gebiet konstant. Ein größerer Abstand auf der einen Seite wird also durch einen kleineren Abstand auf der anderen Seite kompensiert. Dadurch kann innerhalb gewis- ser durch die Technologie vorgegebener Grenzen eine Kompensa- tion von Fehljustierungen stattfinden.

Bei einer Zenerdiode können auch alle dotierten Gebiete in- nerhalb einer einzigen Öffnung eine Diffusionsmaske angeord- net sein. Als Diffusionsmaske werden üblicherweise Fel- doxydmasken aus Si02 verwendet. Das Anordnen aller dotierten Gebiete in einer einzigen Öffnung einer Diffusionsmaske hat den Vorteil, daß nicht weitere Fehler bei der Zenerdiode auf

Grund von Fehlern bei der Justierung der Diffusionsmaske auf- treten können.

Die n-bzw. p-dotierten Gebiete können jeweils für sich sym- metrisch zu einer senkrecht zur Substratoberfläche verlaufen- den Ebene ausgebildet sein. Durch eine solche Symmetrie wird zum einen die Herstellung der dotierten Gebiete vereinfacht, da einmal hergestellte Strukturen durch Spiegelung aufeinan- der abgebildet werden können. Des weiteren hat die symmetri- sche Ausführung der dotierten Gebiete den Vorteil, daß im Falle einer Doppel-Zenerdiode eine noch bessere Kompensation von Fehljustierungen entlang der Verbindungsachse der äußeren dotierten Gebiete möglich ist.

Die dotierten Gebiete können p+ bzw. n+ dotiert sein. Dadurch wird die Zahl der Ladungsträger in den jeweiligen dotierten Gebieten erhöht, was eine verbesserte Leitfähigkeit zur Folge hat.

Zur Bildung eines pn-Übergangs können die p-bzw. n-dotierten Gebiete einander überlappen.

Die Z-Diode bzw. die dotierten Gebiete der Z-Diode können durch photolithographische Masken hergestellt werden. Die Mindestbreite kann an die maximal zu erwartende Fehljustie- rung der Masken zueinander in Richtung der Breite der dotier- ten Gebiete angepaßt werden. Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Mindestbreite der dotierten Gebiete größer ist als die zu erwartende Fehljustierung in dieser Richtung. So kann gewähr- leistet werden, daß auch bei maximaler Fehljustierung noch ein Überlapp der beiden dotierten Gebiete stattfindet, wo- durch ein funktionierende Diode sichergestellt werden kann.

In ähnlicher Art und Weise kann bei einer Doppel-Zenerdiode der Abstand zwischen den äußeren dotierten Gebieten, also der Abstand derjenigen dotierten Gebiete, die dieselbe Dotie- rungspolarität aufweisen, an die maximale zu erwartende Fehl-

justierung in Richtung der Verbindung zwischen den äußeren dotierten Gebieten angepaßt sein. Diese Anpassung wird in Verbindung mit der Ausdehnung des dazwischenliegenden dotie- renden Gebietes durchgeführt. Insgesamt muß gewährleistet sein, daß auch bei maximaler Fehljustierung noch wenigstens ein funktionierender pn-Übergang hergestellt wird. Dazu ist der Abstand der äußeren dotierten Gebiete bzw. die Abmessung des inneren dotierten Gebietes so zu wählen, daß die Abmes- sung des inneren dotierten Gebietes zusammen mit der maxima- len Fehljustierung in etwa den Abstand der beiden äußeren do- tierten Gebiete von einander ergibt.

Es wird eine Zenerdiodenschaltung angegeben, bei der die Zenerdiode mit einem Mittel zum Einprägen eines elektrischen Stromes verbunden ist und bei der die Zenerdiode mit Mitteln zum Auslesen des Zustandes der Zenerdiode verbunden ist.

Dadurch kann die Zenerdiode mittels eines programmierbaren Stromes programmiert werden. Das heißt, daß die Zenerdiode irreversibel von einem Zustand vor dem Durchbrennen in einen Zustand nach dem Durchbrennen, also in einen Zustand mit ohm- schem Widerstand überführt wird. Dieser Zustand kann nun zum Feststellen des Programmierzustandes der Zenerdiode ausgele- sen werden.

Es wird darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung einer Zenerdiode angegeben, wobei zwei Masken photolithographisch auf einem Halbleiter-Substrat erzeugt werden. Solche Masken können beispielsweise durch Strukturieren von Photolack er- zeugt werden. Das Strukturieren des Photolacks kann bei- spielsweise optisch mittels Licht erfolgen. Die erste Maske weist eine erste Öffnung auf der Substratoberfläche auf. Die zweite Maske weist eine zweite Öffnung auf der Substratober- fläche auf. Die Öffnungen weisen auf den einander zugewandten Seiten eine abnehmende Breite auf, die bis auf eine endliche Mindestbreite hin abnimmt. Die Mindestbreite ist an die maxi- mal zu erwartende Fehljustierung der Öffnungen zu einander

angepaßt. Unterhalb der ersten Öffnung wird das Substrat n- oder p-dotiert. Unterhalb der zweiten Öffnung wird das Sub- strat mit einer zur ersten Öffnung entgegengesetzten Dotie- rung dotiert. Beispielsweise wird das zweite das Substrat un- terhalb der zweiten Öffnung p-dotiert. Darüber hinaus werden folgende Verfahrensschritte durchgeführt : a) Herstellen der ersten Maske b) Justieren der zweiten Maske relativ zur ersten Maske c) Herstellen der zweiten Maske.

Das Verfahren hat den Vorteil, daß Fehljustierungen der Mas- ken zueinander durch die geometrische Ausbildung der Öffnun- gen der Masken entsprechend der Verfahrensweise bei den Zenerdioden ausgeglichen werden können.

Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung einer Zenerdiode angegeben, wobei zwei Masken photolithographisch auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats erzeugt werden, wobei die erste Maske eine erste Öffnung auf der Oberfläche des Halbleitersubstrates aufweist. Die zweite Maske weist zwei weitere Öffnungen auf der Oberfläche des Halbleitersub- strates auf. Die erste Öffnung ist zwischen den beiden weite- ren angeordnet. Die Öffnungen weisen auf den einander zuge- wandten Seiten eine abnehmende Breite auf, die bis auf eine endliche Mindestbreite abnimmt. Die Mindestbreite ist an die maximale zu erwartende Fehljustierung der Masken zueinander in Richtung der Breite angepaßt. Das Halbleitersubstrat un- terhalb der ersten Öffnung wird n-oder p-dotiert. Das Halb- leitersubstrat unterhalb der beiden anderen Öffnungen wird mit einer entgegengesetzten Dotierung, also p-oder n- Dotierung versehen. Darüber hinaus werden die folgenden Schritte durchgeführt : a) Herstellen der ersten Maske b) Justieren der zweiten Maske relativ zur ersten Maske c) Herstellen der zweiten Maske

Das Verfahren zur Herstellung der Zenerdiode hat den Vorteil, daß auch Fehljustierungen senkrecht zur Breite der Öffnungen durch Kompensation ausgeglichen werden können. Das gelingt insbesondere dann, wenn der Abstand der zweiten Öffnungen voneinander sowie die Länge der ersten Öffnung zwischen den zweiten Öffnungen so angepaßt sind, daß die zu erwartende Fehljustierung kleiner ist als der Abstand der beiden äußeren Öffnungen minus die Länge der mittleren Öffnung. Durch eine solche geometrische Ausgestaltung der Öffnungen wird sicher- gestellt, daß in jedem Fall wenigstens eine funktionierende Zener-Diode hergestellt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt beispielhaft ein erfindungsgemäße Zenerdiode in einer schematischen Draufsicht.

Figur 2 zeigt beispielhaft die Anordnung zweier Masken zur Herstellung einer Zenerdiode in einer schematischen Drauf- sicht.

Figur 3 zeigt beispielhaft die Fehljustierung zweier Masken zur Herstellung der Zenerdiode in einer schematischen Drauf- sicht.

Figur 4 zeigt beispielhaft die Fehljustierung zweier Masken bei der Herstellung einer Doppel-Zenerdiode in einer schema- tischen Draufsicht.

Die Figuren 5A und 5B zeigen beispielhaft Doppel-Zenerdioden in einer schematischen Draufsicht.

Figur 6 zeigt beispielhaft eine Zenerdioden-Schaltung in ei- nem schematischen Schaltbild.

Figur 1 zeigt ein Halbleitersubstrat 1, das ein n-dotiertes Gebiet 2 und p-dotiertes Gebiet 3 aufweist. Die dotierten Ge- biete 2,3 sind jeweils mit einer Kontaktfläche 13 versehen, mit deren Hilfe sie elektrisch kontaktiert werden können. Das Halbleitersubstrat kann beispielsweise ein Silizium-Substrat sein. Die dotierten Gebiete 2,3 können beispielsweise in ei- ner n-Wanne oder auch in einer p-Wanne angeordnet sein. Das n-dotierte Gebiet weist eine n+-Dotierung auf. Das p-dotierte Gebiet weist eine p+-Dotierung auf. Die dotierten Gebiete 2, 3 überlappen einander nach Beendigung des Herstellungsverfah- rens und bilden im Überlappungsbereich einen pn-Übergang 4.

Die dotierten Gebiete 2,3 weisen an den einander zugewandten Enden eine zum jeweils anderen dotierten Gebiet 2,3 hin ab- nehmende Breite b auf. Die dotierten Gebiete 2, 3 laufen so- zusagen spitz aufeinander zu. Jedoch weisen sie an den einan- der zugewandeten Enden keine Spitzen auf, sondern sie sind an den einander zugewandten Enden durch gerade Kanten 51,52 be- grenzt. Die dotierten Gebiete 2,3 weisen also abgeflachte Spitzen auf. Sie können vorteilhafterweise trapezförmig aus- gestaltet sein. Die Mindestbreite bl der dotierten Gebiete 2, 3 an den einander zugewandten Enden ist dabei so gewählt, daß sie an die maximal zu erwartende Fehljustierung angepaßt ist (vergleiche dazu auch Figur 3). Durch die sich verringernde Breite haben die dotierten Gebiete und die daraus gebildete Zenerdiode den Vorteil, daß ein zur Programmierung der Zener- diode eingesetzter elektrischer Strom räumlich konzentriert werden kann, wodurch der zum Durchbrennen der Diode erforder- liche Strom relativ klein gehalten werden kann. Durch das Ab- schneiden der Spitzen der dotierten Gebiete kann eine Kompen- sation von Fehljustierungen erfolgen.

Die in einem Layout festgelegte Zeichnung der Maskenöffnungen enthält meistens ein sogenanntes Bias, das ist eine bewußte Verkleinerung beziehungsweise Vergrößerung gegenüber der be- absichtigten endgültigen Größe der Öffnung. Sie soll den im Herstellungsverfahren bereits bekannten Verschiebungen der Öffnungsgrenzen (durch Fotolackbelichtung und-entwicklung,

laterale Ausdiffusion) entgegenwirken. Es ist daher üblicher- weise so, daß die Zeichnung der p-und n-Gebiete nicht den endgültigen Abstand der beiden Gebiete darstellt. Wohl aber müssen diese Effekte alle bereits in der Zeichnung berück- sichtigt werden, um ein optimales Funktionieren des Elementes zu garantieren. Es gibt daher Fertigungsprozesse, wo sich die Zeichnung der p-und n-Gebiete bereits überlappt (wie zum Beispiel in Figur 1 dargestellt).

Die dotierten Gebiete weisen vorzugsweise Abmessungen von 1 bis 10 Mm auf.

Figur 2 zeigt ein Halbleitersubstrat 1 mit einer Diffusions- maske 6, die beispielsweise ein Feldoxid (SiO2) sein kann. Die Diffusionsmaske 6 weist eine Öffnung 18 auf, in der zwei wei- tere Öffnungen 15,16 angeordnet sind. Diese Öffnungen 15,16 gehören zu Masken, mit deren Hilfe die Zenerdiode struktu- riert wird. Dabei wird das Halbleitersubstrat 1 unterhalb der ersten Öffnung 15 n+ dotiert. Das Halbleitersubstrat 1 wird unterhalb der zweiten Öffnung 16 p+ dotiert. Es ist zu beach- ten, daß die Form der Öffnungen 15,16 nicht notwendigerweise mit den Umrissen der dotierten Gebiete 2,3 übereinstimmen, da es beispielsweise auf Grund von Strahldivergenz oder nach der Dotierung einsetzender Diffusionsvorgänge durchaus noch zu Änderungen in der Form der dotierten Gebiete 2,3 kommen kann. Das für die dotierten Gebiete 2,3 hinsichtlich der Form an den einander zugewandten Enden und hinsichtlich der Breite bzw. der Mindestbreite bl Gesagte gilt auch für die Öffnungen 15,16 von zwei verschiedenen Masken, die zur Her- stellung der Zenerdiode verwendet werden.

Die Dotierung in den Öffnungen 15,16 kann beispielsweise durch Ionenimplantation oder auch durch Diffusion erfolgen.

Figur 3 zeigt zwei Öffnungen 15,16, wobei die Öffnung 15 zu einer ersten Maske und die Öffnung 16 zu einer zweiten Maske gehören. Die beiden Masken sollen zueinander justiert werden.

In Richtung der abnehmenden Breite b bzw. in Richtung der Mindestbreite bl weist die zur Justierung der Masken verwen- dete Vorrichtung, beispielsweise eine Belichtungsmaschine, eine maximale Fehljustierung fi auf. Durch entsprechende Wahl der Mindestbreiten bl der Öffnungen 15,16 kann eine solche maximale Fehljustierung fl so ausgeglichen werden, daß auch bei maximaler Fehljustierung ein Überlappen der beiden durch die Öffnungen 15,16 hergestellten dotierten Gebiete erfolgt und mithin eine Zenerdiode gebildet wird. Dazu ist es erfor- derlich, daß gilt : bl > fl.

Figur 4 zeigt die Herstellung einer Zenerdiode mittels einer ersten Maske, die eine Öffnung 15 aufweist. Eine zweite Maske weist Öffnungen 16,17 auf der Oberfläche eines Siliziumsub- strats auf. Die Öffnungen 15 bzw. 16 und 17 sind spiegelsym- metrisch gestaltet zu einer vertikalen Ebene.

Gemäß Figur 4 gilt für die maximal zu erwartende Fehljustie- rung f2 in Richtung der Verbindung zwischen den Öffnungen 16, 17 : d-1 2 2.

Dabei wurde in der Formel der Fall dargestellt, wo die Öff- nungen 16,17 in der Zeichnung einen Abstand haben.

Dabei ist 1 die Länge der Öffnung 15. Demnach wird der Ab- stand d zwischen den Öffnungen 16,17 bzw. die Länge 1 der Öffnung 15 so gewählt, daß die Öffnung 15 bei der Justierung zu den Öffnungen 16,17 nur zwischen den jeweils rechten (Öffnung 16) bzw. linken (Öffnung 17) Ende hin und her wan- dern kann. Die Position der Öffnung 15 ist dabei abhängig von der Justierung der Masken zueinander.

Die Figuren 5A und 5B zeigen jeweils eine Doppel-Zenerdiode mit jeweils drei dotierten Gebieten. Gemäß Figur 5A ist ein dotiertes Gebiet 2 sowie ein dotiertes Gebiet 21 n+ dotiert.

Zwischen den dotierten Gebieten 2,21 ist ein p+-dotiertes Gebiet 3 angeordnet. Die Formgebungen der dotierten Gebiete 2,21, 3 sind gemäß Figur 1 bzw. gemäß Figur 3 gewählt. Jedes dotierte Gebiet 2,3, 21 ist mit einer Kontaktfläche 21 ver- sehen. Es sind ferner die Anschlußleitungen 19 an die Doppel- Zenerdiode angedeutet, wonach eine Parallelschaltung der lin- ken Zenerdiode (gebildet durch den pn-Übergang 41) und der rechten Zenerdiode (gebildet durch den pn-Übergang 42) vorge- sehen ist.

Gemäß Figur 5B sind im Unterschied zu Figur 5a lediglich die Dotierungen vertauscht. Das n+ dotierte Gebiet 2 ist zwischen den p+ dotierten Gebieten 3,31 angeordnet.

Figur 6 zeigt eine Zenerdiodenschaltung mit einer Zenerdiode 8, die mit einer Vorrichtung zum Einprägen eines Stromes in die Zenerdiode 9,12 verbunden ist. Dazu ist ein programmie- render Transistor 9 mit der Zenerdiode 8 verbunden. An den programmierenden Transistor 9 ist eine Kontroll-Logik 12 an- geschlossen. Die Kontroll-Logik 12 bestimmt, ob der Program- mierende Transistor 9 durchschalten soll. Falls dies gegeben ist, fließt durch die Zenerdiode 8 ein hoher Strom, der die Zenerdiode 8 durchlegiert und die Zenerdiode in den program- mierten Zustand überführt. Der Programmzustand der Zenerdiode 8 kann mittels eines Komparators 10 in Verbindung mit einem sogenannten"pull up-Widerstand"11 ausgelesen werden. Es ist darüber hinaus noch eine Kontaktfläche 13 vorgesehen, an die weitere elektrische bzw. elektronische Bauelemente oder Kom- ponenten an die Zenerdiode 8 angeschlossen werden können be- ziehungsweise die benötigte Programmierspannung zugeführt werden kann.

Eine typische Schaltspannung, mit der die Zenerdiode beauf- schlagt wird, liegt zwischen 3 und 5 Volt.

Der zum Durchlegieren der Zenerdiode erforderliche Program- mierstrom liegt typischerweise bei 100 mA, der Auslesestrom bei 50 pA. Die Programmierspannung, die benötigt wird, hängt von der Größe des Programmiertransistors ab, liegt aber typi- scherweise zwischen 5 und 8 Volt.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf einmalig programmier- bare Bauelemente beschränkt, sondern läßt sich im allgemeinen auf jede Form von Zenerdiode bzw. pn-Übergang anwenden.