JP2001176871A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2001176871A
JP2001176871A JP36057199A JP36057199A JP2001176871A JP 2001176871 A JP2001176871 A JP 2001176871A JP 36057199 A JP36057199 A JP 36057199A JP 36057199 A JP36057199 A JP 36057199A JP 2001176871 A JP2001176871 A JP 2001176871A
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silicon nitride
film
nitride film
resistance value
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Yasushi Ueda
泰 上田
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Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 他の素子に影響を与えることなく、完成後の
拡散抵抗等の抵抗体の抵抗値を所定の値に容易に設定す
る。 【解決手段】 シリコン基板11に、イオン注入で不純
物を導入し、その後の工程で層間絶縁膜14、窒化シリ
コン膜18などの高温熱処理で拡散抵抗12を形成す
る。このとき、イオン注入と高温熱処理の条件は、拡散
抵抗12が所定の抵抗値になるように設定されている
が、実際には完成後の拡散抵抗12は所定の抵抗値から
ずれていることが多い。このずれ量を補正するために、
最終保護膜としてプラズマCVD法により形成される窒
化シリコン膜16のSiH4 /NH3 流量比あるいは膜
厚条件を調節する。このように窒化シリコン膜16の形
成条件を調節するという簡単な方法により拡散抵抗12
を所定の抵抗値に制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の中には、半導体基板上
に形成された抵抗体によってその特性が決定されている
ものがある。この抵抗体は、絶縁膜上に形成された蒸着
膜や基板に形成された拡散層などから構成されており、
集積回路の所定の特性を得るために、最終的に設計通り
の抵抗値になるように高精度の製造工程が要求されるの
が普通である。
【0003】図4は、上記のような拡散抵抗を有する半
導体装置の拡散抵抗付近を示す断面図である。11はシ
リコン基板(半導体基板)、12はシリコン基板11に
形成された拡散層からなる拡散抵抗であって、通常イオ
ン注入により導電型(P型,N型)を決定する不純物を
シリコン基板11に導入し、イオン注入後の各種熱処理
工程で800℃〜1000℃程度の高温熱処理して形成
する。13は素子分離用酸化膜、14は層間絶縁膜、1
5はメタル配線で、この場合拡散抵抗12の電極となっ
ている。16はプラズマCVD法により形成した窒化シ
リコン膜で、シリコン基板11上に拡散抵抗12等を含
む所定の回路(半導体集積回路)が形成された後、それ
らを覆っている最終保護膜である。17は配線間層間絶
縁膜で、プラズマCVD法による酸化シリコン膜からな
る。18は窒化シリコン膜で、層間絶縁膜14がPSG
やBPSGなどの時、高温熱処理で層間絶縁膜14に含
まれるボロンやリンなどの不純物が拡散抵抗12に拡散
し、抵抗値を変化させるのを防止する役目を果たしてい
る。19は酸化シリコン膜である。
【0004】拡散抵抗12は、シリコン基板11にイオ
ン注入で不純物を導入し、その後、窒化シリコン膜1
8、層間絶縁膜14などの高温熱処理により形成され
る。この拡散抵抗12が所定の抵抗値(設計値)になる
ように、上記の不純物のイオン注入量と高温熱処理条件
を設定していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】拡散抵抗12の抵抗値
を決定する場合、原理的にはイオン注入条件(不純物注
入量、注入エネルギー)と高温熱処理条件(温度、処理
時間)で決定されるはずである。しかしながら実際に
は、予め実験により拡散抵抗形成条件を決めても、半導
体集積回路完成後に測定した抵抗値は所定の値(設計
値)からずれていることが多く、また、同一半導体基板
内でもその場所によって抵抗値に分布を有していた。こ
の抵抗値を所定の値に調節することは、イオン注入量、
熱処理条件を変更しても可能である。しかし、これらの
工程は、トランジスタのような半導体集積回路を構成す
る個別の素子の形成プロセスと兼ねていることが多く、
容易には変更できない。もし変更すれば、半導体集積回
路全体としての性能を損ねることになる。このようなこ
とは半導体集積回路としての製造歩留まりを低下させる
ものであり、製造コストの面からも問題であった。
【0006】本発明は、上記従来の問題を解決し、他の
素子に影響を与えることなく、完成後の拡散抵抗等の抵
抗体の抵抗値を所定の値(目標値)に容易に設定できる
半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体装
置の製造方法は、抵抗体を形成し、抵抗体の上層に、複
数の材料ガスを用いて気相成長法で絶縁膜を形成する半
導体装置の製造方法であって、複数の材料ガスのそれぞ
れの流量比および絶縁膜の膜厚のうち少なくとも一方を
調整して絶縁膜を形成することによって、抵抗体の抵抗
値を所定の値にすることを特徴とする。
【0008】請求項2記載の半導体装置の製造方法は、
請求項1記載の半導体装置の製造方法において、絶縁膜
が窒化シリコン膜であり、複数の材料ガスがモノシラン
およびアンモニアであり、抵抗体が拡散抵抗であること
を特徴とする。
【0009】このような本発明の製造方法によれば、抵
抗体の上層の絶縁膜の形成前において、抵抗体の抵抗値
が所定の値からずれていたとしても、絶縁膜の形成条件
を調整することによって所定の値に調整することがで
き、また、他の素子への影響もない。このように、簡単
な方法によって完成後の抵抗体の抵抗値が所定の値にな
るように精密に設定することができる。本発明のこのよ
うな効果は、本発明者の実験結果によって見いだされた
ものであり、その具体的な内容は以下の説明で明らかに
する。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明者は、半導体集積回路完成
後の拡散抵抗値の、各製造工程に対する依存性を実験に
より検討した結果、例えば図4に示された半導体装置に
おいて、最終保護膜16であるプラズマCVD法による
窒化シリコン膜の形成条件が、シリコン基板11に形成
された拡散抵抗12の抵抗値に影響を与えることを見い
だした。本発明の半導体装置の製造方法は、この事実に
基づいたものである。
【0011】図4において、シリコン基板11に、イオ
ン注入で不純物を導入し、その後の工程で層間絶縁膜1
4、窒化シリコン膜18などの高温熱処理で拡散抵抗1
2を形成する。このとき、イオン注入と高温熱処理の条
件は、拡散抵抗12が所定の抵抗値になるように設定さ
れているが、実際には完成後の拡散抵抗12は所定の抵
抗値からずれていることが多く、このずれ量を補正する
ために、本実施の形態では、最終保護膜としてプラズマ
CVD法により形成される窒化シリコン膜16の形成条
件を調整するようにしている。窒化シリコン膜16は、
モノシラン(SiH4 )とアンモニア(NH3 )を材料
ガスとするプラズマCVD法により形成する。
【0012】図1は、図4における拡散抵抗12の抵抗
値の、窒化シリコン膜16の形成におけるモノシランと
アンモニアの流量比(SiH4 /NH3 )に対する依存
性を示す実験結果である。流量比(SiH4 /NH3
によって抵抗値が約120kΩ〜80kΩまで変化し、
流量比が増加するつまりNH3 流量に対するSiH4
量が増すと抵抗値が減少することがわかる。特に流量比
が小さい領域で抵抗値の変化が大きいと言える。
【0013】また、図2は、図4における拡散抵抗12
の抵抗値の、窒化シリコン膜16の膜厚に対する依存性
を示す実験結果である。この場合、抵抗値は、窒化シリ
コン膜16の膜厚に対してほぼ線形的に、約110kΩ
〜80kΩ程度まで変化し、膜厚を増加させると抵抗値
が減少することがわかる。
【0014】このように拡散抵抗12の抵抗値は、図4
で示されるように拡散抵抗12と窒化シリコン膜16と
が離れているにもかかわらず、最終保護膜である窒化シ
リコン膜16の形成条件によって影響を受けるが、この
理由は次のように考えられる。図3は、様々な条件で成
長させたプラズマCVD法による窒化シリコン膜16中
の水素含有量と拡散抵抗12の抵抗値との関係を示す図
であり、窒化シリコン膜16中の水素含有量が増加する
につれ、拡散抵抗12の抵抗値が減少するという結果を
得た。すなわち、窒化シリコン膜16の形成条件を変え
ると、膜中の水素含有量が変化し、この水素が拡散抵抗
12付近まで移動して抵抗値に影響を与えると考えられ
る。
【0015】本実施の形態における半導体装置の製造方
法は、以上の結果に基づいて、完成後に拡散抵抗12を
所定の抵抗値とするために、プラズマCVD法による窒
化シリコン膜16をその形成条件を選択して形成するも
のである。
【0016】まず、図4において、配線間層間絶縁膜1
7およびその上の配線(図示せず)まで形成し、半導体
集積回路として所定の回路を完成する。次にそのうちの
数枚の基板を抽出し、予め決定された標準的な形成条件
で窒化シリコン膜16をテスト的に形成し、拡散抵抗1
2の抵抗値を測定する。その測定値が所定の設計値(目
標値)からずれている場合には、例えば図1や図2の結
果に基づいて、窒化シリコン膜16の形成条件を変更補
正し、所定の抵抗値(目標値)になるようにするのであ
る。例えば、テストで測定された抵抗値が所定の値(目
標値)よりも高いときは、SiH4 /NH3 流量比を増
加させるか、または窒化シリコン膜16の膜厚を増加さ
せることによって低減させることができる。テストで測
定された抵抗値が所定の値よりも低い場合はその反対の
手続きをすればよいのである。
【0017】さらに、窒化シリコン膜16の形成条件の
選択が少し複雑となるのであるが、SiH4 /NH3
量比と膜厚との両方を補正することにより拡散抵抗12
を所定の抵抗値にすることも可能である。この方法では
1つの形成条件を補正する場合よりも大幅に抵抗値を修
正できるという利点がある。
【0018】このように拡散抵抗12の抵抗値の最終的
な制御は、窒化シリコン膜16の形成時のSiH4 /N
3 流量比を変更してもまた、窒化シリコン膜16の膜
厚を変更しても可能であるが、抵抗値依存性が線形的に
なる膜厚の調整によって行う方が容易で精密となり、望
ましい。拡散抵抗12は通常100kΩ前後のものがよ
く用いられ、製造工程において抵抗値が所定の値からず
れるとしても数kΩ程度のものであるから、図1,図2
から明らかなように実際に変更される流量比および膜厚
はごくわずかなものである。したがって窒化シリコン膜
16の形成条件の変更によって、最終保護膜である窒化
シリコン膜16の耐水性、膜ストレス、外部汚染耐性、
下層のメタル配線15等の信頼性等が大幅に劣化すると
いうことはない。また、こうした膜形成条件の変更で含
有する水素量も若干変化するが、このような変動もトラ
ンジスタなどの能動素子特性に影響を与えることはなか
った。
【0019】以上のように本実施の形態によれば、シリ
コン基板11上に拡散抵抗12を含む所定の回路を形成
し、最終保護膜である窒化シリコン膜16が形成される
直前において、拡散抵抗12の抵抗値が所定の値からず
れていたとしても、その後の窒化シリコン膜16の形成
条件を変更するという簡単な方法によって、完成後の拡
散抵抗12の抵抗値を所定の値に調整することができ
る。したがって、拡散抵抗12を含む所定の回路の形成
条件を変更することなく、容易に拡散抵抗12の抵抗値
の調整を行うことができ、また、前述したように窒化シ
リコン膜16の形成条件の変更による他の素子への影響
もなく、半導体装置の歩留まりを改善し、製造コストを
下げることができる。
【0020】なお、上記実施の形態では、シリコン基板
11中に形成された拡散抵抗12の例を示したが、基板
上の絶縁膜の上に形成された多結晶シリコン膜からなる
抵抗体等にも本発明の製造方法を適用することができ
る。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、抵
抗体の上層の絶縁膜の形成前において、抵抗体の抵抗値
が所定の値からずれていたとしても、絶縁膜の形成条件
を調整することによって所定の値に調整することがで
き、また、他の素子への影響もない。このように、簡単
な方法によって完成後の抵抗体の抵抗値が所定の値にな
るように精密に設定することができ、半導体装置の歩留
まりを改善し、製造コストを下げることができる効果を
有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を説明するための拡散抵抗
の抵抗値のSiH4 /NH3 流量比依存性を示す図。
【図2】本発明の実施の形態を説明するための拡散抵抗
の抵抗値の窒化シリコン膜の膜厚依存性を示す図。
【図3】本発明の実施の形態を説明するための拡散抵抗
の抵抗値の窒化シリコン膜中水素含有量依存性を示す
図。
【図4】拡散抵抗を有する半導体装置の断面図。
【符号の説明】
11 シリコン基板 12 拡散抵抗 13 素子分離用酸化膜 14 層間絶縁膜 15 メタル配線 16 窒化シリコン膜 17 配線間層間絶縁膜 18 窒化シリコン膜 19 酸化シリコン膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 抵抗体を形成し、前記抵抗体の上層に、
    複数の材料ガスを用いて気相成長法で絶縁膜を形成する
    半導体装置の製造方法であって、 前記複数の材料ガスのそれぞれの流量比および前記絶縁
    膜の膜厚のうち少なくとも一方を調整して前記絶縁膜を
    形成することによって、前記抵抗体の抵抗値を所定の値
    にすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記絶縁膜が窒化シリコン膜であり、前
    記複数の材料ガスがモノシランおよびアンモニアであ
    り、前記抵抗体が拡散抵抗であることを特徴とする請求
    項1記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2003064343A1 (fr) * 2002-01-31 2003-08-07 Nippon Sheet Glass Company, Limited Procede de formation d'un film mince transparent, film mince transparent ainsi obtenu, et substrat transparent comportant un film mince transparent
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