JP2005252160A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of focusing highly precisely on a metal thin-film resistor when performing laser trimming processing. <P>SOLUTION: The semiconductor device comprises a metal thin-film resistor 21 on an underground dielectric 5 which is formed on a semiconductor device 1, wherein an alignment mark 24 is formed on the region of the underground thin film 5 different from that where the metal thin-film resistor 21 is formed. The alignment mark 24 includes a metal thin-film pattern 24a, and a different level 24c which is formed by selectively removing the underground dielectric 5 using the metal thin-film pattern 24a as a mask. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、半導体基板上に形成された下地絶縁膜上に金属薄膜抵抗体を備えた半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device including a metal thin film resistor on a base insulating film formed on a semiconductor substrate.

アナログ集積回路において、抵抗素子は重要な素子として多用されている。近年、抵抗素子の中でも金属薄膜からなる抵抗体(金属薄膜抵抗体と称す)がその抵抗値の温度依存性(以下TCRという)の低さから注目を集めている。金属薄膜抵抗体の材料としては、例えばクロムシリコン(CrSi)やニッケルクロム(NiCr)、窒化タンタル(TaN)、クロムシリサイド(CrSi2)、窒化クロムシリサイド(CrSiN)、クロムシリコンオキシ(CrSi0)などが用いられる。
金属薄膜抵抗体を備えた半導体装置において、高集積化の要求を満たすために、より高いシート抵抗を目指し、1000Å(オングストローム)以下という薄い膜厚で金属薄膜抵抗体を形成することが多い。
In an analog integrated circuit, a resistance element is frequently used as an important element. In recent years, among resistive elements, a resistor made of a metal thin film (referred to as a metal thin film resistor) has attracted attention because of its low temperature dependency (hereinafter referred to as TCR). Examples of the material for the metal thin film resistor include chromium silicon (CrSi), nickel chromium (NiCr), tantalum nitride (TaN), chromium silicide (CrSi 2 ), chromium nitride silicide (CrSiN), and chromium silicon oxy (CrSi0). Used.
In a semiconductor device provided with a metal thin film resistor, in order to satisfy the demand for higher integration, the metal thin film resistor is often formed with a thin film thickness of 1000 Å (angstrom) or less with the aim of higher sheet resistance.

また、半導体装置にあっては、物理的な装置完成後に性能の調整等のために、ヒューズ素子や抵抗素子にレーザ光を照射して切断又は変質させるレーザトリミング処理が行なわれるものがある。このような半導体装置において、レーザ光を照射する位置を特定するためにアライメントマークが用意されている。そして、アライメントマークに関する様々な技術が開示されている。   Some semiconductor devices are subjected to a laser trimming process in which a fuse element or a resistance element is irradiated with laser light to be cut or altered for performance adjustment after the physical device is completed. In such a semiconductor device, an alignment mark is prepared in order to specify a position where the laser beam is irradiated. Various techniques relating to alignment marks are disclosed.

例えば、アライメントマークを形成するアルミニウムの反射率を保つためにグレインの成長を抑制するもの(例えば特許文献1参照。)や、アライメントマークとしてアルミニウムからなるものとポリシリコンからなるものを備えているもの(例えば特許文献2参照。)、ウェハの反りに起因するフォーカスずれ対策にヒューズ素子ボックス内にアライメントマークを備えているもの(例えば特許文献3参照。)、Cu配線を備えた半導体装置であって最上層のCu配線からなるヒューズ素子及びアライメントマークを備えているもの(例えば特許文献4参照。)などがある。
これらの従来技術の目的とするところは、ヒューズ素子とできるだけ同じ層にアライメントマークを配置すること、反射率の高いアルミニウムをアライメントマークの原型を形成する層の上に配置することなどである。なお、ヒューズ素子としてはポリシリコン又は金属材料が用いられている。
For example, one that suppresses grain growth in order to maintain the reflectance of aluminum forming the alignment mark (see, for example, Patent Document 1), and one that includes aluminum and polysilicon as the alignment mark (For example, refer to Patent Document 2), a semiconductor device including an alignment mark in a fuse element box (for example, refer to Patent Document 3) and a Cu wiring as a countermeasure against defocus due to warpage of a wafer. Some include a fuse element made of the uppermost Cu wiring and an alignment mark (see, for example, Patent Document 4).
The purpose of these prior arts is to place an alignment mark in the same layer as possible as the fuse element, and to place aluminum with high reflectivity on the layer that forms the prototype of the alignment mark. Note that polysilicon or a metal material is used as the fuse element.

また、ポリシリコンからなるヒューズ素子と同じ材料で同じ絶縁膜の上に形成したポリシリコンからなるアライメントターゲットを形成し、さらに上記絶縁膜及びアライメントターゲット上にアルミニウムを形成してなるアライメントマークにおいて、アルミニウムのエッジ形状の改善のために、アライメントターゲットをマスクにして上記絶縁膜を選択的に除去した後、上記絶縁膜及びアライメントターゲット上にアルミニウムを形成してアライメントマークを構成するアルミニウムのエッジ形状をシャープにした従来技術がある(例えば特許文献5参照。)。
以上説明した従来技術は、ポリシリコン又は金属材料をヒューズ素子とする場合のアライメントマークについてのものである。
In an alignment mark formed by forming an alignment target made of polysilicon formed on the same insulating film with the same material as the fuse element made of polysilicon, and further forming aluminum on the insulating film and the alignment target, In order to improve the edge shape, the insulating film is selectively removed using the alignment target as a mask, and then aluminum is formed on the insulating film and the alignment target to sharpen the edge shape of the aluminum constituting the alignment mark. There is a conventional technique (see, for example, Patent Document 5).
The prior art described above relates to an alignment mark when polysilicon or a metal material is used as a fuse element.

また、レーザトリミング処理として金属薄膜抵抗体からなる抵抗素子にレーザ光を照射して切断又は変質させる方法がある(例えば特許文献6参照。)。
抵抗素子に対するレーザトリミング処理において、レーザトリミング処理の実施時にレーザ光がシリコン酸化膜などの絶縁膜を透過して半導体基板、例えばシリコン基板に照射されると、レーザ光が照射された絶縁膜やシリコン基板が損傷し、半導体装置の信頼性が低下するという問題があった。また、半導体装置の性能を測定しながらトリミングを行なうトリミング処理(オンライントリミングと称す)において、レーザ光がシリコン基板に照射されることにより、シリコン基板に電子正孔対が発生する。このような電子正孔対は性能測定時のノイズとなり、正しく測定できず、高精度なトリミング処理ができないという問題もあった。
Further, as a laser trimming process, there is a method in which a resistance element made of a metal thin film resistor is irradiated with laser light to be cut or altered (for example, see Patent Document 6).
In laser trimming processing for a resistance element, when laser light is transmitted through an insulating film such as a silicon oxide film and irradiated onto a semiconductor substrate, for example, a silicon substrate, when the laser trimming processing is performed, the insulating film or silicon irradiated with the laser light is irradiated. There was a problem that the substrate was damaged and the reliability of the semiconductor device was lowered. In a trimming process (referred to as online trimming) in which trimming is performed while measuring the performance of the semiconductor device, a laser beam is irradiated onto the silicon substrate, whereby electron-hole pairs are generated in the silicon substrate. Such an electron-hole pair becomes noise during performance measurement, and cannot be measured correctly, and there is a problem that high-precision trimming cannot be performed.

このような不具合を低減すべく、抵抗素子の周囲にレーザ光の透過を阻止する被膜を配置する方法(例えば特許文献7参照。)や、ポリシリコンからなるヒューズ素子とシリコン基板の間にポリシリコン、高融点金属又は高融点金属シリサイドにより形成したレーザ光遮蔽体を配置する方法(例えば特許文献8参照。)がある。   In order to reduce such inconveniences, a method of disposing a coating for blocking the transmission of laser light around the resistance element (see, for example, Patent Document 7), or polysilicon between a fuse element made of polysilicon and a silicon substrate. There is a method of arranging a laser light shield formed of a refractory metal or a refractory metal silicide (see, for example, Patent Document 8).

また、従来、金属薄膜抵抗体の電気的接続をとる方法として、以下のような方法がある。
1)金属薄膜抵抗体に直接金属配線を接続する方法(例えば特許文献9参照。)。
2)金属薄膜抵抗体を形成した後、層間絶縁膜を形成し、その層間絶縁膜に接続孔を形成し、接続孔を介して金属配線を接続する方法(例えば特許文献10及び特許文献11参照。)。
3)金属薄膜抵抗体層上にバリヤ膜を形成し、そのバリヤ膜に金属配線を接続する方法(例えば特許文献12及び特許文献13参照。)。
4)絶縁膜に形成された接続孔内に電極を形成し、上記下地絶縁膜上に抵抗体膜を形成した後、上記抵抗体膜を上記電極に接続するようにドライエッチングして抵抗体のパターンを形成する方法(例えば特許文献9参照。)。
Conventionally, there are the following methods for electrically connecting metal thin film resistors.
1) A method of directly connecting a metal wiring to a metal thin film resistor (see, for example, Patent Document 9).
2) A method of forming an interlayer insulating film after forming a metal thin film resistor, forming a connection hole in the interlayer insulating film, and connecting metal wiring through the connection hole (see, for example, Patent Document 10 and Patent Document 11) .)
3) A method of forming a barrier film on the metal thin film resistor layer and connecting metal wiring to the barrier film (see, for example, Patent Document 12 and Patent Document 13).
4) An electrode is formed in the connection hole formed in the insulating film, a resistor film is formed on the base insulating film, and then the resistor film is dry-etched so as to connect to the electrode. A method of forming a pattern (see, for example, Patent Document 9).

上記1)〜4)の金属薄膜抵抗体の電気的接続をとる方法を以下に示す。
図30を参照して、1)金属薄膜抵抗体上に直接金属配線を形成する方法を説明する。
素子分離酸化膜3及びトランジスタ素子等(図示は省略)の形成が完了したウェハ状のシリコン基板1上に第1層目層間絶縁膜5を形成し、第1層目層間絶縁膜5上に金属薄膜抵抗体101を形成する。金属薄膜抵抗体101上を含む第1層目層間絶縁膜5上全面に配線用金属膜を形成し、その配線用金属膜をウェットエッチング技術によりパターニングして第1層目金属配線パターン103を形成する。
一般的な半導体装置の製造工程では、配線用金属膜のエッチング処理にはドライエッチング技術が用いられるが、配線用金属膜の直下に膜厚が薄い金属薄膜抵抗体101が存在する状況下では、オーバーエッチングにより金属薄膜抵抗体101をエッチングしてしまうため、ドライエッチング技術を使用することができない。したがって、配線用金属膜をウェットエッチング技術によってパターニングして第1層目金属配線パターン103を形成する必要がある。
A method for electrically connecting the metal thin film resistors 1) to 4) will be described below.
Referring to FIG. 30, 1) a method of directly forming a metal wiring on a metal thin film resistor will be described.
A first interlayer insulating film 5 is formed on a wafer-like silicon substrate 1 on which an element isolation oxide film 3 and transistor elements (not shown) have been formed, and a metal is formed on the first interlayer insulating film 5. A thin film resistor 101 is formed. A wiring metal film is formed on the entire surface of the first-layer interlayer insulating film 5 including the metal thin film resistor 101, and the first-layer metal wiring pattern 103 is formed by patterning the wiring metal film by a wet etching technique. To do.
In a general manufacturing process of a semiconductor device, a dry etching technique is used for etching a metal film for wiring. However, in a situation where a thin metal thin film resistor 101 exists directly under the metal film for wiring, Since the metal thin film resistor 101 is etched by over-etching, the dry etching technique cannot be used. Therefore, it is necessary to form the first layer metal wiring pattern 103 by patterning the wiring metal film by the wet etching technique.

図31を参照して、2)金属薄膜抵抗体を形成した後、層間絶縁膜を形成し、その層間絶縁膜に接続孔を形成し、接続孔を介して金属配線を接続する方法について説明する。
シリコン基板1上に素子分離酸化膜3、第1層目層間絶縁膜5及び金属薄膜抵抗体101を形成した後、金属薄膜抵抗体101上を含む第1層目層間絶縁膜5上に、金属配線との層間絶縁膜となるCVD(chemical vapor deposition)酸化膜105を形成する。CVD酸化膜105上に、金属薄膜抵抗体101の両端部に対応して開口部をもつ、金属配線接続用の接続孔を形成するためのレジストパターンを形成し、ウェットエッチング技術により、そのレジストパターンをマスクにしてCVD酸化膜105を選択的に除去して接続孔107を形成する。レジストパターン除去後、接続孔107内を含むCVD酸化膜105上に、AlSiCu膜からなる配線用金属膜を形成し、その配線用金属膜をパターニングして第1層目金属配線パターン109を形成する。
一般的な半導体装置の製造工程では、接続孔107の形成にはドライエッチング技術が用いられるが、金属薄膜抵抗体101が1000Åより薄い場合には、接続孔107が金属薄膜抵抗体101を突き抜けるのを防止するのは困難であり、ウェットエッチング技術により接続孔107を形成する必要がある。
Referring to FIG. 31, 2) a method of forming a metal thin film resistor, forming an interlayer insulating film, forming a connection hole in the interlayer insulating film, and connecting metal wiring through the connection hole will be described. .
After the element isolation oxide film 3, the first layer interlayer insulating film 5 and the metal thin film resistor 101 are formed on the silicon substrate 1, a metal is formed on the first layer interlayer insulating film 5 including the metal thin film resistor 101. A CVD (chemical vapor deposition) oxide film 105 is formed as an interlayer insulating film with the wiring. On the CVD oxide film 105, a resist pattern having openings corresponding to both ends of the metal thin film resistor 101 for forming a metal wiring connection hole is formed. As a mask, the CVD oxide film 105 is selectively removed to form a connection hole 107. After removing the resist pattern, a wiring metal film made of an AlSiCu film is formed on the CVD oxide film 105 including the inside of the connection hole 107, and the first metal wiring pattern 109 is formed by patterning the wiring metal film. .
In a general semiconductor device manufacturing process, a dry etching technique is used to form the connection hole 107. However, if the metal thin film resistor 101 is thinner than 1000 mm, the connection hole 107 penetrates the metal thin film resistor 101. It is difficult to prevent this, and it is necessary to form the connection hole 107 by a wet etching technique.

図32を参照して、3)金属薄膜抵抗体層上にバリヤ膜を形成し、そのバリヤ膜に金属配線を接続する方法を説明する。
シリコン基板1上に素子分離酸化膜3、第1層目層間絶縁膜5及び金属薄膜抵抗体101を形成した後、金属薄膜抵抗体101上を含む第1層目層間絶縁膜5上に、金属配線とのバリヤ膜となるTiW等の高融点金属膜を形成し、さらにその上に配線用金属膜を形成し、その配線用金属膜をドライエッチング技術によりパターニングして第1層目金属配線パターン111を形成する。このとき、配線用金属膜下には上記高融点金属膜が形成されているので、ドライエッチング技術を用いても金属薄膜抵抗体101がエッチングされることはない。その後、ウェットエッチング技術により第1層目金属配線パターン111をマスクにして上記高融点金属膜を選択的に除去して高融点金属膜パターン113を形成する。ここで、金属薄膜抵抗体101の直上に上記高融点金属膜があるので、ドライエッチング技術による上記高融点金属膜のパターニングは困難である。
Referring to FIG. 32, 3) a method of forming a barrier film on the metal thin film resistor layer and connecting metal wiring to the barrier film will be described.
After the element isolation oxide film 3, the first layer interlayer insulating film 5 and the metal thin film resistor 101 are formed on the silicon substrate 1, a metal is formed on the first layer interlayer insulating film 5 including the metal thin film resistor 101. A refractory metal film such as TiW that forms a barrier film with the wiring is formed, a metal film for wiring is further formed thereon, and the metal film for wiring is patterned by a dry etching technique to form a first layer metal wiring pattern 111 is formed. At this time, since the refractory metal film is formed under the wiring metal film, the metal thin film resistor 101 is not etched even if the dry etching technique is used. Thereafter, the refractory metal film pattern 113 is formed by selectively removing the refractory metal film using the first layer metal wiring pattern 111 as a mask by wet etching technique. Here, since the refractory metal film is located immediately above the metal thin film resistor 101, it is difficult to pattern the refractory metal film by a dry etching technique.

図33を参照して、4)絶縁膜に形成された接続孔内に電極を形成し、上記下地絶縁膜上に抵抗体膜を形成した後、これを上記電極に接続するようにドライエッチングして抵抗体のパターンを形成する方法を説明する。ここでは接続孔下に設けられた金属配線パターンの上層に金属配線パターンをさらに形成する場合について説明する。
シリコン基板1上に第1層目層間絶縁膜5を形成し後、第1層目層間絶縁膜5上に第1層目金属配線パターン115を形成する。第1層目層間絶縁膜5上に絶縁膜117を形成した後、金属薄膜抵抗体の両端部に対応して配置された第1層目金属配線パターン115上の絶縁膜117に第1接続孔119を形成し、第1接続孔119に導電性材料を埋め込んで導電性プラグ(電極)121を形成する。このとき、第1層目金属配線パターン115と、後工程で形成される第2層目金属配線パターンを電気的に接続するための接続孔は形成されていない。次に、絶縁膜117上全面に金属薄膜抵抗体用の金属薄膜を形成し、その金属薄膜をパターニングして導電性プラグ121上及び絶縁膜117上に金属薄膜抵抗体101を形成する。
Referring to FIG. 33, 4) an electrode is formed in the connection hole formed in the insulating film, a resistor film is formed on the base insulating film, and then dry-etched so as to connect to the electrode. A method of forming a resistor pattern will be described. Here, the case where a metal wiring pattern is further formed in the upper layer of the metal wiring pattern provided under the connection hole will be described.
After the first layer interlayer insulating film 5 is formed on the silicon substrate 1, the first layer metal wiring pattern 115 is formed on the first layer interlayer insulating film 5. After forming the insulating film 117 on the first-layer interlayer insulating film 5, the first connection holes are formed in the insulating film 117 on the first-layer metal wiring pattern 115 disposed corresponding to both ends of the metal thin film resistor. 119 is formed, and a conductive plug (electrode) 121 is formed by embedding a conductive material in the first connection hole 119. At this time, a connection hole for electrically connecting the first layer metal wiring pattern 115 and the second layer metal wiring pattern formed in a later process is not formed. Next, a metal thin film for a metal thin film resistor is formed on the entire surface of the insulating film 117, and the metal thin film is patterned to form the metal thin film resistor 101 on the conductive plug 121 and the insulating film 117.

絶縁膜117上全面に、後工程で形成される第2層目金属配線パターンをドライエッチング技術によりパターニングする際に金属薄膜抵抗体101がエッチングされるのを防止するための絶縁膜123を形成する。金属薄膜抵抗体101の形成領域とは異なる領域で第2層目金属配線パターンと電気的接続を取るために配置された第1層目金属配線パターン115上の絶縁膜117及び123に第2接続孔125を形成し、第2接続孔125に導電性材料を埋め込んで第2導電性プラグ127を形成する。第2導電性プラグ127の形成領域を含んで絶縁膜123上に第2層目金属配線パターン用の金属膜を形成し、その金属膜を写真製版技術及びドライエッチング技術にてパターニングして、第2導電性プラグ127上及び絶縁膜123上に第2層目金属配線パターン129を形成する。   An insulating film 123 is formed on the entire surface of the insulating film 117 to prevent the metal thin film resistor 101 from being etched when a second-layer metal wiring pattern formed in a subsequent process is patterned by a dry etching technique. . The second connection is made to the insulating films 117 and 123 on the first-layer metal wiring pattern 115 arranged for establishing electrical connection with the second-layer metal wiring pattern in a region different from the region where the metal thin film resistor 101 is formed. A hole 125 is formed, and a conductive material is embedded in the second connection hole 125 to form a second conductive plug 127. A metal film for the second layer metal wiring pattern is formed on the insulating film 123 including the formation region of the second conductive plug 127, and the metal film is patterned by photolithography and dry etching techniques, A second-layer metal wiring pattern 129 is formed on the two conductive plugs 127 and the insulating film 123.

また、金属薄膜抵抗体ではないが、最上層配線電極上に絶縁膜を介して形成され、かつその最上層配線電極と結線されている抵抗体を備えた半導体集積回路装置が開示されている(例えば特許文献14参照。)。
図34を参照して、このような構造を金属薄膜抵抗体に適用した場合について説明する。
Further, although not a metal thin film resistor, a semiconductor integrated circuit device including a resistor formed on an uppermost wiring electrode via an insulating film and connected to the uppermost wiring electrode is disclosed ( For example, refer to Patent Document 14.)
A case where such a structure is applied to a metal thin film resistor will be described with reference to FIG.

素子分離酸化膜3が形成されたシリコン基板1上に第1層目層間絶縁膜5を形成し、第1層目層間絶縁膜5上に第1層目金属配線パターン115を形成した後、第1層目金属配線パターン115上を含む第1層目層間絶縁膜5上全面に下地絶縁膜131を形成する。写真製版技術及びドライエッチング技術により、第1層目金属配線パターン115上の下地絶縁膜131に接続孔133を形成する。接続孔133の形成領域を含んで下地絶縁膜131上全面に金属薄膜抵抗体を形成するための金属薄膜を形成し、その金属薄膜を所定の形状にパターニングして金属薄膜抵抗体101を形成する。   A first layer interlayer insulating film 5 is formed on the silicon substrate 1 on which the element isolation oxide film 3 is formed, and a first layer metal wiring pattern 115 is formed on the first layer interlayer insulating film 5. A base insulating film 131 is formed on the entire surface of the first-layer interlayer insulating film 5 including the first-layer metal wiring pattern 115. A connection hole 133 is formed in the base insulating film 131 on the first-layer metal wiring pattern 115 by photolithography and dry etching techniques. A metal thin film for forming a metal thin film resistor is formed on the entire surface of the base insulating film 131 including the formation region of the connection hole 133, and the metal thin film is patterned into a predetermined shape to form the metal thin film resistor 101. .

また、金属薄膜抵抗体を備えた半導体装置として、半導体集積回路の絶縁膜上に金属薄膜抵抗を搭載する集積回路であって、金属薄膜抵抗の電極部分における金属薄膜抵抗と金属配線との接触が、金属配線の端部の端面及び上面の少なくとも一部分においてなされるよう構成されたものが開示されている(例えば特許文献15参照。)。   Further, as a semiconductor device provided with a metal thin film resistor, an integrated circuit in which a metal thin film resistor is mounted on an insulating film of a semiconductor integrated circuit, wherein the metal thin film resistor is in contact with the metal wiring at the electrode portion of the metal thin film resistor. In addition, there is disclosed one configured to be formed on at least a part of the end surface and the upper surface of the end portion of the metal wiring (see, for example, Patent Document 15).

図35を参照して、金属配線の端部の端面及び上面の少なくとも一部分において金属薄膜抵抗と金属配線との接触をとる方法について説明する。
素子分離酸化膜3が形成されたシリコン基板1上に第1層目層間絶縁膜5を形成し、第1層目層間絶縁膜5上に第1層目金属配線パターン115を形成し、第1層目金属配線パターン115上を含む第1層目層間絶縁膜5上全面にプラズマ窒化膜135を形成した後、プラズマ窒化膜135の一部分を取り除いて第1層目金属配線パターン115の端面及び上面の一部分を露出させる。その後、金属薄膜抵抗体用の金属薄膜を蒸着し、その金属薄膜をパターニングして金属薄膜抵抗体101を形成する。
With reference to FIG. 35, a method of making contact between the metal thin film resistor and the metal wiring on at least a part of the end surface and the upper surface of the end of the metal wiring will be described.
A first-layer interlayer insulating film 5 is formed on the silicon substrate 1 on which the element isolation oxide film 3 is formed, a first-layer metal wiring pattern 115 is formed on the first-layer interlayer insulating film 5, and the first layer After the plasma nitride film 135 is formed on the entire surface of the first interlayer insulating film 5 including the layer metal wiring pattern 115, a part of the plasma nitride film 135 is removed and the end surface and the upper surface of the first layer metal wiring pattern 115 are formed. Expose part of Thereafter, a metal thin film for the metal thin film resistor is deposited, and the metal thin film is patterned to form the metal thin film resistor 101.

特開平11−87219号公報JP 11-87219 A 特開2001−35924号公報JP 2001-35924 A 特開2002−368090号公報JP 2002-368090 A 特開2003−163268号公報JP 2003-163268 A 特公平7−63073号公報Japanese Patent Publication No. 7-63073 特開平8−124729号公報JP-A-8-124729 特開昭56−58256号公報JP-A-56-58256 特開昭58−170号公報JP-A-58-170 特開2002−124639号公報JP 2002-124039 A 特開2002−261237号公報JP 2002-261237 A 特許第2699559号公報Japanese Patent No. 2699559 特許第2932940号公報Japanese Patent No. 2932940 特許第3185677号公報Japanese Patent No. 3185777 特開昭58−148443号公報JP 58-148443 A 特開昭61−100956号公報JP-A-61-100956

例えば図30から図35を参照して説明した従来技術のような、半導体基板上に形成された下地絶縁膜上に金属薄膜抵抗体を備えた半導体装置において、金属薄膜抵抗体へのレーザトリミング処理の実施時に、レーザ光がシリコン酸化膜などの絶縁膜を透過して半導体基板、例えばシリコン基板に照射されると、レーザ光が照射された絶縁膜やシリコン基板が損傷し、半導体装置の信頼性が低下するという問題があった。また、オンライントリミングの実施時において、レーザ光がシリコン基板に照射されることにより、シリコン基板に電子正孔対が発生する。このような電子正孔対は性能測定時のノイズとなり、正しく測定できず、高精度なトリミング処理ができないという問題もあった。   For example, in a semiconductor device having a metal thin film resistor on a base insulating film formed on a semiconductor substrate as in the prior art described with reference to FIGS. 30 to 35, laser trimming processing on the metal thin film resistor When laser light passes through an insulating film such as a silicon oxide film and is irradiated onto a semiconductor substrate, for example, a silicon substrate, the insulating film or silicon substrate irradiated with the laser light is damaged, and the reliability of the semiconductor device There was a problem that decreased. In addition, when online trimming is performed, a laser beam is applied to the silicon substrate, whereby electron-hole pairs are generated in the silicon substrate. Such electron-hole pairs become noise during performance measurement, and cannot be measured correctly, and there is a problem that high-precision trimming cannot be performed.

そこで、レーザ光のエネルギーを効率よく利用すれば、基板へのダメージを抑えることができ、このような不具合を低減することができるとともに、トリミング処理の効率化を図ることができる。そして、レーザ光のエネルギー効率を最大にするためにレーザ光の焦点を被レーザ光照射体である金属薄膜抵抗体に合わせることが好ましい。このことは、金属薄膜抵抗体の膜厚が薄いので、ポリシリコンヒューズの場合よりも重要である。したがって、レーザ光を照射する位置を特定するためにアライメントマークに要求される項目は平面的な精度だけではなく、深さ方向の精度が重要となる。   Therefore, if the energy of the laser beam is efficiently used, damage to the substrate can be suppressed, and such inconvenience can be reduced, and the trimming process can be made more efficient. In order to maximize the energy efficiency of the laser beam, it is preferable to focus the laser beam on the metal thin film resistor that is the laser beam irradiation body. This is more important than the polysilicon fuse because the metal thin film resistor is thin. Therefore, not only the planar accuracy but also the accuracy in the depth direction is important for the items required for the alignment mark in order to specify the position where the laser beam is irradiated.

また、一般に金属薄膜抵抗体の膜厚は1000Å以下なので金属薄膜抵抗体用の金属薄膜をアライメントマークに用いることは困難である。例えば図30から図32、又は図35を参照して説明した従来技術のように、金属薄膜抵抗体の下地絶縁膜上に金属配線パターンが形成されている半導体装置では、その金属配線パターン用の金属膜をアライメントマークに用いることができる。
しかし、金属薄膜抵抗体とアライメントマークが同じ下地絶縁膜上に形成されているものの、金属配線パターン用の金属膜は膜厚が例えば5000Å程度であり、金属薄膜抵抗体とは膜厚が大きく異なるので、レーザトリミング処理の際にそのアライメントマークを用いてレーザ光の焦点を調整しても金属薄膜抵抗体上では焦点がずれてしまうという問題があった。
また、図33又は図34を参照して説明した従来技術のように、金属薄膜抵抗体が接続孔を介して下層側の金属配線パターンと電気的に接続されている構成では、その金属配線パターン用の金属膜を用いてアライメントマークを形成することが考えられるが、金属薄膜抵抗体とアライメントマークが同じ層にはないので一層焦点がずれてしまうことが予想できる。
Further, since the thickness of the metal thin film resistor is generally 1000 mm or less, it is difficult to use the metal thin film for the metal thin film resistor as the alignment mark. For example, in a semiconductor device in which a metal wiring pattern is formed on a base insulating film of a metal thin film resistor as in the prior art described with reference to FIG. 30 to FIG. 32 or FIG. A metal film can be used for the alignment mark.
However, although the metal thin film resistor and the alignment mark are formed on the same base insulating film, the metal film for the metal wiring pattern has a film thickness of, for example, about 5000 mm, and is significantly different from the metal thin film resistor. Therefore, even if the alignment of the laser beam is adjusted using the alignment mark during the laser trimming process, there is a problem that the focus is shifted on the metal thin film resistor.
In the configuration in which the metal thin film resistor is electrically connected to the metal wiring pattern on the lower layer side through the connection hole as in the prior art described with reference to FIG. 33 or FIG. 34, the metal wiring pattern It is conceivable to form an alignment mark using a metal film for the purpose, but since the metal thin film resistor and the alignment mark are not in the same layer, it can be expected that the focus will be further shifted.

そこで本発明は、レーザトリミング処理の際に金属薄膜抵抗体に焦点を高精度に合わせることができるアライメントマークを備えた半導体装置を提供することを目的とするものである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device including an alignment mark that can focus on a metal thin film resistor with high accuracy during laser trimming.

本発明は、半導体基板上に形成された下地絶縁膜(単に下地膜とも称す)上に金属薄膜抵抗体を備えたものであって、上記金属薄膜抵抗体の形成領域とは異なる領域で上記下地絶縁膜上に形成された金属薄膜パターン、及び上記金属薄膜パターンをマスクにして上記下地絶縁膜が選択的に除去されて形成された段差部をもつアライメントマークを備えているものである。
本願特許請求の範囲及び本明細書において、半導体基板上に形成された下地絶縁膜は半導体基板上に直接形成されていてもよいし、半導体基板上に他の層を介して形成されていてもよい。また、下地絶縁膜は単層の絶縁膜であってもよいし、複数層の絶縁膜からなる積層膜であってもよい。
The present invention comprises a metal thin film resistor on a base insulating film (also simply referred to as a base film) formed on a semiconductor substrate, wherein the base is formed in a region different from the formation region of the metal thin film resistor. A metal thin film pattern formed on the insulating film, and an alignment mark having a step portion formed by selectively removing the base insulating film using the metal thin film pattern as a mask.
In the claims and the specification of the present application, the base insulating film formed on the semiconductor substrate may be formed directly on the semiconductor substrate, or may be formed on the semiconductor substrate via another layer. Good. In addition, the base insulating film may be a single-layer insulating film or a laminated film including a plurality of insulating films.

本発明において、上記金属薄膜抵抗体上及び上記金属薄膜パターン上に保護用絶縁膜をさらに備えているようにしてもよい。   In the present invention, a protective insulating film may be further provided on the metal thin film resistor and the metal thin film pattern.

また、上記金属薄膜抵抗体の上面を覆う金属窒化膜を備え、上記金属薄膜抵抗体の上面と上記金属窒化膜の間には金属酸化膜は形成されていないようにしてもよい。   Further, a metal nitride film covering the upper surface of the metal thin film resistor may be provided, and no metal oxide film may be formed between the upper surface of the metal thin film resistor and the metal nitride film.

ところで、金属薄膜抵抗体の電気的接続をとる方法に関して、図30を参照して説明した上記1)の方法では、上述のように、金属薄膜抵抗体101上に直接第1層目金属配線パターン103を形成しているが、第1層目金属配線パターン103用の金属膜のパターニングをドライエッチング技術によっては行なうことができず、微細パターンの形成が困難であり、回路の高集積化の妨げになるという問題があった。
また、金属薄膜抵抗体101は一般的に酸化されやすく、金属薄膜抵抗体101の表面が酸化された状態で第1層目金属配線パターン103用の金属膜を形成しても、金属薄膜抵抗体101と第1層目金属配線パターン103の良好な電気的接続を得ることができないという問題があった。一般的な半導体装置の製造工程では、シリコン基板表面等の自然酸化膜をフッ酸水溶液で除去することにより金属配線との良好な電気的接続を得ることができるが、金属薄膜抵抗体101はフッ酸に少なからずエッチングされてしまうため、第1層目金属配線パターン103用の金属膜を形成する前にフッ酸による酸化膜除去処理を行なうと金属薄膜抵抗体101の抵抗値のバラツキを招く虞があった。
Incidentally, regarding the method of electrically connecting the metal thin film resistors, in the method 1) described with reference to FIG. 30, as described above, the first-layer metal wiring pattern is directly formed on the metal thin film resistor 101. 103 is formed, however, the patterning of the metal film for the first-layer metal wiring pattern 103 cannot be performed by a dry etching technique, and it is difficult to form a fine pattern, which hinders high integration of circuits. There was a problem of becoming.
Further, the metal thin film resistor 101 is generally easily oxidized, and even if the metal film for the first layer metal wiring pattern 103 is formed in a state where the surface of the metal thin film resistor 101 is oxidized, the metal thin film resistor 101 There was a problem that good electrical connection between the first layer 101 and the first layer metal wiring pattern 103 could not be obtained. In a general semiconductor device manufacturing process, a natural oxide film on the surface of a silicon substrate or the like can be removed with a hydrofluoric acid aqueous solution to obtain a good electrical connection with a metal wiring. Since the etching is not a little caused by the acid, if the oxide film removal treatment with hydrofluoric acid is performed before the metal film for the first layer metal wiring pattern 103 is formed, the resistance value of the metal thin film resistor 101 may vary. was there.

また、図31を参照して説明した上記2)の方法では、金属薄膜抵抗体101の上に層間絶縁膜85を形成することにより、第1層目金属配線パターン109用の金属膜のパターニングをドライエッチング技術により行なうことができる。
しかし、金属薄膜抵抗体101と第1層目金属配線パターン109を電気的に接続するための接続孔107の形成については、上述のように、ウェットエッチング技術により開口する必要があり、微細化による高集積化の妨げとなる。さらに、接続孔107を形成するためのウェットエッチング処理においてフッ酸水溶液を使用するが、フッ酸により金属薄膜抵抗体101がエッチングされてしまうのを防止するには、金属薄膜抵抗体101上にバリヤ膜を形成及びパターニングする工程を新規に追加する等の対策が必要であり、工程数が増加するという問題があった。
In the method 2) described with reference to FIG. 31, the metal film for the first layer metal wiring pattern 109 is patterned by forming the interlayer insulating film 85 on the metal thin film resistor 101. It can be performed by a dry etching technique.
However, as described above, the formation of the connection hole 107 for electrically connecting the metal thin film resistor 101 and the first layer metal wiring pattern 109 needs to be opened by the wet etching technique. This hinders high integration. Further, a hydrofluoric acid aqueous solution is used in the wet etching process for forming the connection hole 107. To prevent the metal thin film resistor 101 from being etched by the hydrofluoric acid, a barrier is formed on the metal thin film resistor 101. Measures such as newly adding a process for forming and patterning a film are necessary, and there is a problem that the number of processes increases.

また、図32を参照して説明した上記3)の方法では、第1層目金属配線パターン111用金属膜のエッチング処理をドライエッチング技術によって行なうことができ、さらに接続孔の形成も不要である。しかし、上述のように、金属薄膜抵抗体101の長さを実質的に決定する高融点金属膜パターン113を形成するための高融点金属膜のパターニングをウェットエッチング技術により行なう必要があるので、高融点金属膜パターン113は希望するエッチング領域よりも広くエッチングされてしまい、金属薄膜抵抗体101の実質的な長さがばらつき、結果的に抵抗値のバラツキを大きくしてしまうとともに、微細化が困難になるという問題があった。
さらに、高融点金属膜パターン113用の高融点金属膜の形成時には金属薄膜抵抗体101の表面は酸化されており、高融点金属膜パターン113との電気的接続を良好なものとするためには、フッ酸水溶液による金属薄膜抵抗体101表面の酸化膜除去が必要となるが、高融点金属膜パターン113を形成する前にフッ酸による酸化膜除去処理を行なうと金属薄膜抵抗体101の抵抗値がばらつく原因となる虞があった。
In the method 3) described with reference to FIG. 32, the etching process of the metal film for the first-layer metal wiring pattern 111 can be performed by a dry etching technique, and the formation of a connection hole is unnecessary. . However, as described above, since it is necessary to perform patterning of the refractory metal film for forming the refractory metal film pattern 113 that substantially determines the length of the metal thin film resistor 101 by the wet etching technique, The melting point metal film pattern 113 is etched wider than the desired etching region, the substantial length of the metal thin film resistor 101 varies, and as a result, the resistance value varies greatly and miniaturization is difficult. There was a problem of becoming.
Further, when the refractory metal film for the refractory metal film pattern 113 is formed, the surface of the metal thin film resistor 101 is oxidized, so that the electrical connection with the refractory metal film pattern 113 is good. The removal of the oxide film on the surface of the metal thin film resistor 101 with a hydrofluoric acid aqueous solution is required. There was a risk of causing variation.

このように、図30から図32を参照して説明した上記方法1)から3)では、金属薄膜抵抗体の膜厚が薄いことに起因して、いずれかの工程でウェットエッチング処理が必要であり、微細化の妨げとなったり、抵抗値のバラツキを発生させる原因となったりしていた。
さらに、金属薄膜抵抗体が酸化されやすく、金属配線との良好な電気的接続を形成することが困難なので、金属薄膜抵抗体専用のバリヤ膜形成工程の追加や、フッ酸水溶液による表面酸化膜除去処理が必要であり、工程数が増加したり、抵抗値のバラツキを生む原因となったりしていた。
As described above, in the above methods 1) to 3) described with reference to FIGS. 30 to 32, the wet etching process is required in any step due to the thin film thickness of the metal thin film resistor. In other words, miniaturization is hindered and resistance values are varied.
Furthermore, since the metal thin film resistor is easily oxidized and it is difficult to form a good electrical connection with the metal wiring, the addition of a barrier film formation process dedicated to the metal thin film resistor and the removal of the surface oxide film with hydrofluoric acid aqueous solution Processing is required, which increases the number of processes and causes variations in resistance value.

このような不具合をなくすために、本発明の半導体装置の第1態様では、上記下地絶縁膜下に形成された下層側絶縁膜と、上記下層側絶縁膜上に形成された配線パターンと、上記配線パターン上の上記下地絶縁膜に形成された接続孔を備え、上記金属薄膜抵抗体は上記下地絶縁膜上から上記接続孔内にわたって形成されて上記接続孔内で上記配線パターンと電気的に接続されているようにした。   In order to eliminate such inconveniences, in the first aspect of the semiconductor device of the present invention, the lower insulating film formed under the base insulating film, the wiring pattern formed on the lower insulating film, and the above A connection hole formed in the base insulating film on the wiring pattern is provided, and the metal thin film resistor is formed from the base insulating film to the inside of the connection hole, and is electrically connected to the wiring pattern in the connection hole. It was like that.

また、配線パターン上の絶縁膜に形成された接続孔内に金属薄膜抵抗体の一部分を形成する場合、図34に示したように、接続孔133の内壁側面、特に接続孔133の底部側において金属薄膜抵抗体101のステップカバレージ(段差被覆性)が悪くなり、金属薄膜抵抗体101と第1層目金属配線パターン115との接触抵抗が大きくなるとともにばらつくという問題があった。   Further, when a part of the metal thin film resistor is formed in the connection hole formed in the insulating film on the wiring pattern, as shown in FIG. 34, on the inner wall side surface of the connection hole 133, particularly on the bottom side of the connection hole 133. There is a problem that the step coverage (step coverage) of the metal thin film resistor 101 is deteriorated, and the contact resistance between the metal thin film resistor 101 and the first-layer metal wiring pattern 115 increases and varies.

このような不具合をなくすために、上記第1態様において、上記接続孔の少なくとも上端部がテーパー状に形成されており、かつ、成分に少なくとも上記配線パターン及び上記下地絶縁膜の材料ならびにAr(アルゴン)を含んでいる逆スパッタリング残渣が上記接続孔の内壁に形成されているようにしてもよい。
このような逆スパッタリング残渣及び接続孔上端部のテーパー形状は、配線パターン上の上記下地絶縁膜に接続孔を形成した後、Arガスを用いた逆スパッタリング処理(以下Ar逆スパッタリング処理と称す)を施すことにより形成することができる。
In order to eliminate such a problem, in the first aspect, at least the upper end portion of the connection hole is formed in a tapered shape, and at least the wiring pattern and the material of the base insulating film and Ar (argon) are included in the components. ) Containing reverse sputtering residue may be formed on the inner wall of the connection hole.
Such a reverse sputtering residue and the tapered shape of the upper end portion of the connection hole are formed by performing a reverse sputtering process using Ar gas (hereinafter referred to as Ar reverse sputtering process) after forming a connection hole in the base insulating film on the wiring pattern. It can be formed by applying.

本発明の半導体装置の第2態様は、上記下地絶縁膜下に形成された下層側絶縁膜と、上記下層側絶縁膜上に形成された配線パターンと、上記配線パターン上の上記下地絶縁膜に形成された接続孔と、上記接続孔内に形成された導電性プラグを備え、上記金属薄膜抵抗体は上記下地絶縁膜上から上記導電性プラグ上にわたって形成されているものである。   According to a second aspect of the semiconductor device of the present invention, a lower insulating film formed under the underlying insulating film, a wiring pattern formed on the lower insulating film, and the underlying insulating film on the wiring pattern. A connection hole formed and a conductive plug formed in the connection hole are provided, and the metal thin film resistor is formed from the base insulating film to the conductive plug.

また、上記第2態様において、上記接続孔とは異なる領域で上記配線パターン上の上記下地絶縁膜に形成された第2接続孔と、上記導電性プラグの形成と同時に上記第2接続孔内に形成された第2導電性プラグと、上記第2導電性プラグ上及び上記下地絶縁膜上に形成された金属配線パターンをさらに備え、上記導電性プラグ及び上記第2導電性プラグは上記接続孔及び上記第2接続孔の内壁表面に形成された第1導電性材料と上記第1導電性材料上に形成された第2導電性材料によって形成されており、上記金属薄膜抵抗体下に形成されている上記接続孔において、上記第1導電性材料の上端部は上記接続孔の上端部及び上記第2導電性材料の上面とは間隔をもって形成されており、上記第2導電性材料の上面の外周部及び上記接続孔の上端部はテーパー形状に形成されており、上記第1導電性材料上の、上記接続孔の内壁と上記第2導電性材料の間の空間に、成分に少なくとも上記下地絶縁膜の材料、上記第1導電性材料及びArを含んでいる逆スパッタリング残渣が形成されているようにしてもよい。
上記テーパー形状及び上記逆スパッタリング残渣は、接続孔内と第2接続孔内に導電性材料が埋め込まれて導電性プラグと第2導電性プラグが形成され、さらに両導電性プラグ上及び絶縁膜上に金属配線パターン用の金属膜が形成された後、金属配線パターンを形成するために上記金属膜を選択的に除去する際に導電性プラグ上の金属膜、及び導電性プラグを構成する第1導電性材料の上部が除去され、導電性プラグの周囲に窪みが形成された状態で、上記下地絶縁膜に対してAr逆スパッタリング処理を行なうことにより形成することができる。
In the second aspect, the second connection hole formed in the base insulating film on the wiring pattern in a region different from the connection hole, and the second connection hole are formed simultaneously with the formation of the conductive plug. And a metal wiring pattern formed on the second conductive plug and on the base insulating film. The conductive plug and the second conductive plug include the connection hole and the second conductive plug. Formed of a first conductive material formed on the inner wall surface of the second connection hole and a second conductive material formed on the first conductive material, and formed under the metal thin film resistor. In the connection hole, the upper end portion of the first conductive material is formed at a distance from the upper end portion of the connection hole and the upper surface of the second conductive material, and the outer periphery of the upper surface of the second conductive material Above the connection hole The portion is formed in a tapered shape, and in the space between the inner wall of the connection hole and the second conductive material on the first conductive material, at least the material of the base insulating film, the first A reverse sputtering residue containing a conductive material and Ar may be formed.
In the tapered shape and the reverse sputtering residue, a conductive material is embedded in the connection hole and the second connection hole to form a conductive plug and a second conductive plug, and further on both the conductive plug and the insulating film. After the metal film for the metal wiring pattern is formed, the metal film on the conductive plug and the first conductive plug are formed when the metal film is selectively removed to form the metal wiring pattern. It can be formed by performing Ar reverse sputtering treatment on the base insulating film in a state where the upper portion of the conductive material is removed and a depression is formed around the conductive plug.

本発明の半導体装置の第3態様は、上記下地絶縁膜上に形成された配線パターンを備え、上記金属薄膜抵抗体は上記下地絶縁膜上から上記配線パターン上にわたって形成されているものである。   A third aspect of the semiconductor device of the present invention includes a wiring pattern formed on the base insulating film, and the metal thin film resistor is formed from the base insulating film to the wiring pattern.

上記第3態様において、上記配線パターンの上記下地絶縁膜側の表面に、成分に少なくとも上記配線パターンの材料及びArを含んでいる逆スパッタリング残渣が形成されているようにしてもよい。
このような逆スパッタリング残渣は、配線パターンを形成した後にAr逆スパッタリング処理を施すことにより形成することができる。
In the third aspect, a reverse sputtering residue containing at least the material of the wiring pattern and Ar as components may be formed on the surface of the wiring pattern on the base insulating film side.
Such a reverse sputtering residue can be formed by performing an Ar reverse sputtering process after forming a wiring pattern.

また、上記第3態様において、上記配線パターンの側面に絶縁性材料からなるサイドウォールをさらに備え、上記金属薄膜抵抗体は上記下地絶縁膜上から上記サイドウォール表面を介して上記配線パターン上にわたって形成されているようにしてもよい。   In the third aspect, the wiring pattern further includes a sidewall made of an insulating material, and the metal thin film resistor is formed over the wiring pattern from the base insulating film through the sidewall surface. You may be made to do.

さらに、上記サイドウォールの上記下地絶縁膜側の表面に、成分に少なくとも上記サイドウォールの材料及びArを含んでいる逆スパッタリング残渣が形成されているようにしてもよい。
このような逆スパッタリング残渣は、配線パターン及びサイドウォールを形成した後にAr逆スパッタリング処理を施すことにより形成することができる。
Furthermore, a reverse sputtering residue containing at least the sidewall material and Ar as components may be formed on the surface of the sidewall on the base insulating film side.
Such a reverse sputtering residue can be formed by performing an Ar reverse sputtering process after forming a wiring pattern and sidewalls.

本発明の半導体装置の第4態様は、上記下地絶縁膜下に形成された下層側絶縁膜と、上記下層側絶縁膜上に形成された配線パターンを備え、上記下地絶縁膜は上記配線パターンの上面が露出する膜厚で上記下層側絶縁膜上に形成されており、上記金属薄膜抵抗体は上記下地絶縁膜上から上記配線パターン上にわたって形成されているものである。   According to a fourth aspect of the semiconductor device of the present invention, the semiconductor device includes: a lower insulating film formed under the base insulating film; and a wiring pattern formed on the lower insulating film. The metal thin film resistor is formed from the base insulating film to the wiring pattern with a film thickness that exposes the upper surface.

本発明の半導体装置において、上記金属薄膜抵抗体下の領域で上記下地絶縁膜と半導体基板の間に、金属材料からなるレーザ光透過防止膜をさらに備えているようにしてもよい。   In the semiconductor device of the present invention, a laser light transmission preventing film made of a metal material may be further provided between the base insulating film and the semiconductor substrate in a region below the metal thin film resistor.

本発明の半導体装置が適用される半導体装置の一例として、2個以上の抵抗素子による分割によって電圧出力を得、抵抗素子へのレーザ照射によって電圧出力を調整できる分割抵抗回路を備えた半導体装置を挙げることができる。   As an example of a semiconductor device to which the semiconductor device of the present invention is applied, a semiconductor device provided with a divided resistor circuit capable of obtaining a voltage output by dividing by two or more resistor elements and adjusting the voltage output by laser irradiation to the resistor elements. Can be mentioned.

本発明の半導体装置が適用される半導体装置の他の例として、入力電圧を分割して分割電圧を供給するための分割抵抗回路と、基準電圧を供給するための基準電圧発生回路と、上記分割抵抗回路からの分割電圧と上記基準電圧発生回路からの基準電圧を比較するための比較回路をもつ電圧検出回路を備えた半導体装置を挙げることができる。その電圧検出回路を構成する分割抵抗回路は、本発明の半導体装置を構成する金属薄膜抵抗体及びアライメントマークが適用された抵抗素子を備えている。   As another example of the semiconductor device to which the semiconductor device of the present invention is applied, a divided resistor circuit for dividing an input voltage and supplying a divided voltage, a reference voltage generating circuit for supplying a reference voltage, and the division A semiconductor device including a voltage detection circuit having a comparison circuit for comparing the divided voltage from the resistor circuit with the reference voltage from the reference voltage generation circuit can be given. The divided resistor circuit constituting the voltage detection circuit includes a metal thin film resistor constituting the semiconductor device of the present invention and a resistor element to which the alignment mark is applied.

本発明の半導体装置が適用される半導体装置のさらに他の例として、入力電圧の出力を制御する出力ドライバと、出力電圧を分割して分割電圧を供給するための分割抵抗回路と、基準電圧を供給するための基準電圧発生回路と、上記分割抵抗回路からの分割電圧と上記基準電圧発生回路からの基準電圧を比較し、比較結果に応じて上記出力ドライバの動作を制御するための比較回路をもつ定電圧発生回路を備えた半導体装置を挙げることができる。その定電圧発生回路を構成する分割抵抗回路は、本発明の半導体装置を構成する金属薄膜抵抗体及びアライメントマークが適用された抵抗素子を備えている。   As still another example of a semiconductor device to which the semiconductor device of the present invention is applied, an output driver for controlling the output of the input voltage, a divided resistor circuit for dividing the output voltage and supplying the divided voltage, and a reference voltage A reference voltage generation circuit for supplying, and a comparison circuit for comparing the divided voltage from the division resistor circuit and the reference voltage from the reference voltage generation circuit and controlling the operation of the output driver according to the comparison result A semiconductor device provided with a constant voltage generation circuit can be given. The divided resistor circuit constituting the constant voltage generation circuit includes a metal thin film resistor constituting the semiconductor device of the present invention and a resistor element to which the alignment mark is applied.

本発明の半導体装置では、金属薄膜抵抗体の形成領域とは異なる領域で下地絶縁膜上に形成された金属薄膜パターン、及び上記金属薄膜パターンをマスクにして上記下地絶縁膜が選択的に除去されて形成された段差部をもつアライメントマークを備えているようにしたので、金属薄膜抵抗体の上面とアライメントマークの上面を同じ高さ(焦点深度)に配置することができ、レーザトリミング処理の際に金属薄膜抵抗体に焦点を高精度に合わせることができる。   In the semiconductor device of the present invention, the metal thin film pattern formed on the base insulating film in a region different from the region where the metal thin film resistor is formed, and the base insulating film is selectively removed using the metal thin film pattern as a mask. Since the alignment mark having a step portion formed in this way is provided, the upper surface of the metal thin film resistor and the upper surface of the alignment mark can be arranged at the same height (depth of focus). In addition, the metal thin film resistor can be focused with high accuracy.

さらに、上記段差部は上記金属薄膜パターンをマスクにしてウェットエッチング技術により形成することもできるが、金属薄膜パターン上に保護用絶縁膜を備えているようにすれば、アライメントマークの段差部を形成する際にドライエッチング技術を用いても保護用絶縁膜により金属薄膜パターンが除去されるのを防止することができ、ウェットエッチング技術を用いてアライメントマークの段差部を形成する場合に比べて、高精度かつ微細なアライメントマークを形成することができる。なお、ドライエッチング処理により金属薄膜パターンと下地絶縁膜のエッチング選択比が高い条件で上記段差部の形成を行なうことができる場合には保護用絶縁膜を備えていなくても段差部をドライエッチング技術により形成することができる。   Further, the stepped portion can be formed by wet etching technique using the metal thin film pattern as a mask. However, if a protective insulating film is provided on the metal thin film pattern, the stepped portion of the alignment mark is formed. Even when dry etching technology is used, it is possible to prevent the metal thin film pattern from being removed by the protective insulating film, which is higher than when the step portion of the alignment mark is formed using wet etching technology. An accurate and fine alignment mark can be formed. If the step portion can be formed under conditions where the etching selectivity between the metal thin film pattern and the base insulating film is high by dry etching, the step portion can be dry-etched even if no protective insulating film is provided. Can be formed.

さらに、金属薄膜抵抗体の上面を覆う金属窒化膜を備え、上記金属薄膜抵抗体の上面と上記金属窒化膜の間には金属酸化膜は形成されていないようにすれば、金属薄膜抵抗体の上面の酸化をなくすことができ、金属薄膜抵抗体の抵抗値の安定化及び精度の向上を図ることができる。   Furthermore, if a metal nitride film is provided to cover the upper surface of the metal thin film resistor, and no metal oxide film is formed between the upper surface of the metal thin film resistor and the metal nitride film, the metal thin film resistor The oxidation of the upper surface can be eliminated, and the resistance value of the metal thin film resistor can be stabilized and the accuracy can be improved.

本発明の半導体装置の第1態様では、上記アライメントマークを備えた構成に加えて、下地絶縁膜下に形成された下層側絶縁膜と、下層側絶縁膜上に形成された配線パターンと、配線パターン上の上記下地絶縁膜に形成された接続孔を備え、金属薄膜抵抗体は絶縁膜上から接続孔内にわたって形成されて接続孔内で配線パターンと電気的に接続されているようにした。
このような構成によれば、図30から図32を参照して説明した従来技術のようには、金属薄膜抵抗体を形成した後に金属薄膜抵抗体との電気的接続をとるための配線パターンを形成するためのウェットエッチング処理を行なう必要はない。さらに、金属薄膜抵抗体における配線パターンとの接触面が大気に暴露されることはないので、金属薄膜抵抗体に対する表面酸化膜除去処理及びエッチング防止用バリヤ膜形成を行なわなくても、金属薄膜抵抗体と配線パターンの良好な電気的接続を安定して得ることができる。これにより、金属薄膜抵抗体の膜厚に関わらず、工程数を増加させることなく、金属薄膜抵抗体の微細化及び抵抗値の安定化を実現することができる。
In the first aspect of the semiconductor device of the present invention, in addition to the configuration provided with the alignment mark, a lower-layer insulating film formed under the base insulating film, a wiring pattern formed on the lower-layer insulating film, and wiring A connection hole formed in the base insulating film on the pattern was provided, and the metal thin film resistor was formed from the insulating film to the inside of the connection hole so as to be electrically connected to the wiring pattern in the connection hole.
According to such a configuration, as in the prior art described with reference to FIGS. 30 to 32, the wiring pattern for making electrical connection with the metal thin film resistor after forming the metal thin film resistor is provided. It is not necessary to perform a wet etching process for forming. Further, since the contact surface of the metal thin film resistor with the wiring pattern is not exposed to the atmosphere, the metal thin film resistor can be obtained without performing the surface oxide film removal treatment and the etching prevention barrier film formation on the metal thin film resistor. A good electrical connection between the body and the wiring pattern can be obtained stably. Thereby, miniaturization of the metal thin film resistor and stabilization of the resistance value can be realized without increasing the number of steps regardless of the film thickness of the metal thin film resistor.

また、上記第1態様において、上記接続孔の少なくとも上端部がテーパー状に形成されており、かつ、成分に少なくとも上記配線パターン及び上記下地絶縁膜の材料ならびにArを含んでいる逆スパッタリング残渣が上記接続孔の内壁に形成されているようにすれば、逆スパッタリング残渣の存在によって接続孔内での金属薄膜抵抗体のステップカバレージを向上させることができ、金属薄膜抵抗体の配線パターンとの接触抵抗の安定化を実現することができる。さらに、接続孔の少なくとも上端部に形成されたテーパー状により、金属薄膜抵抗体用の金属薄膜形成時において接続孔の上端部近傍に堆積された金属薄膜のオーバーハングを防止して接続孔内への金属薄膜の堆積に及ぼす影響を低減することができ、金属薄膜のステップカバレージ、ひいては金属薄膜抵抗体のステップカバレージを向上させることができる。
また、従来、金属薄膜抵抗体は下地膜の組成や下地膜形成からの経過時間等に起因して抵抗値が変動するなど、下地膜の影響を受けてしまうという問題があった。上述のように、この態様における上記逆スパッタリング残渣及接続孔上端部のテーパー形状は、配線パターン上の絶縁膜に接続孔を形成した後にAr逆スパッタリング処理を行なうことにより形成することができるが、金属薄膜抵抗体用の金属薄膜を形成する前に金属薄膜抵抗体の下地膜に対してAr逆スパッタリング処理を施すことにより、金属薄膜抵抗体のシート抵抗の下地膜依存性の軽減及び経時変化の低減を図ることができるという効果もある。
金属薄膜抵抗体の下地膜にAr逆スパッタリング処理を施すことにより得られる効果については後述にて詳細に説明する。
Further, in the first aspect, at least an upper end portion of the connection hole is formed in a tapered shape, and a reverse sputtering residue containing at least the wiring pattern, the material of the base insulating film, and Ar as a component is the above-mentioned If it is formed on the inner wall of the connection hole, the step coverage of the metal thin film resistor in the connection hole can be improved by the presence of the reverse sputtering residue, and the contact resistance with the wiring pattern of the metal thin film resistor. Can be realized. Further, the tapered shape formed at least at the upper end of the connection hole prevents the metal thin film deposited near the upper end of the connection hole from being formed in the connection hole when forming the metal thin film for the metal thin film resistor. The influence of the metal thin film on the deposition of the metal thin film can be reduced, and the step coverage of the metal thin film, and thus the step coverage of the metal thin film resistor can be improved.
Conventionally, the metal thin film resistor has a problem in that the resistance value fluctuates due to the composition of the base film, the elapsed time from the base film formation, and the like, and the metal thin film resistor is affected by the base film. As described above, the reverse sputtering residue and the tapered shape of the upper end of the connection hole in this embodiment can be formed by performing Ar reverse sputtering after forming the connection hole in the insulating film on the wiring pattern, Before forming the metal thin film for the metal thin film resistor, Ar reverse sputtering treatment is performed on the base film of the metal thin film resistor, thereby reducing the sheet resistance of the metal thin film resistor and the change over time. There is also an effect that reduction can be achieved.
The effect obtained by applying the Ar reverse sputtering process to the base film of the metal thin film resistor will be described in detail later.

本発明の半導体装置の第2態様では、上記下地絶縁膜下に形成された下層側絶縁膜と、上記下層側絶縁膜上に形成された配線パターンと、上記配線パターン上の上記下地絶縁膜に形成された接続孔と、上記接続孔内に形成された導電性プラグを備え、上記金属薄膜抵抗体は上記下地絶縁膜上から上記導電性プラグ上にわたって形成されているようにしたので、上記第1態様と同様に、金属薄膜抵抗体を形成した後に金属薄膜抵抗体との電気的接続をとるための配線パターンを形成するためのウェットエッチング処理を行なう必要はなく、さらに、金属薄膜抵抗体における導電性プラグとの接触面が大気に暴露されることはないので金属薄膜抵抗体に対する表面酸化膜除去処理及びエッチング防止用バリヤ膜形成を行なわなくても金属薄膜抵抗体と導電性プラグの良好な電気的接続を安定して得ることができる。これにより、金属薄膜抵抗体の膜厚に関わらず、工程数を増加させることなく、金属薄膜抵抗体の微細化及び抵抗値の安定化を実現することができる。
さらに、金属薄膜抵抗体は導電性プラグ上及び絶縁膜上に形成されているので、図34を参照して説明した、配線パターン上に形成された接続孔を介して金属薄膜抵抗体と配線パターンの電気的接続を形成する場合のようには、金属薄膜抵抗体のステップカバレージの悪化による金属薄膜抵抗体の抵抗値変動及び電極との接触抵抗の増大はない。
In a second aspect of the semiconductor device of the present invention, a lower insulating film formed under the underlying insulating film, a wiring pattern formed on the lower insulating film, and the underlying insulating film on the wiring pattern Since the connection hole formed and a conductive plug formed in the connection hole, the metal thin film resistor is formed from the base insulating film to the conductive plug. As in the first embodiment, it is not necessary to perform a wet etching process for forming a wiring pattern for establishing electrical connection with the metal thin film resistor after the metal thin film resistor is formed. Since the contact surface with the conductive plug is not exposed to the atmosphere, the metal thin film resistor can be removed without performing surface oxide film removal treatment and etching prevention barrier film formation on the metal thin film resistor. The good electrical connection of the conductive plug can be stably obtained with. Thereby, miniaturization of the metal thin film resistor and stabilization of the resistance value can be realized without increasing the number of steps regardless of the film thickness of the metal thin film resistor.
Furthermore, since the metal thin film resistor is formed on the conductive plug and the insulating film, the metal thin film resistor and the wiring pattern are connected via the connection holes formed on the wiring pattern described with reference to FIG. As in the case of forming the electrical connection, there is no fluctuation in the resistance value of the metal thin film resistor and increase in the contact resistance with the electrode due to the deterioration of the step coverage of the metal thin film resistor.

また、上記第2態様において、上記接続孔とは異なる領域で上記配線パターン上の上記下地絶縁膜に形成された第2接続孔と、上記導電性プラグの形成と同時に上記第2接続孔内に形成された第2導電性プラグと、上記第2導電性プラグ上及び上記下地絶縁膜上に形成された金属配線パターンをさらに備え、上記導電性プラグ及び上記第2導電性プラグは上記接続孔及び上記第2接続孔の内壁表面に形成された第1導電性材料と上記第1導電性材料上に形成された第2導電性材料によって形成されており、上記金属薄膜抵抗体下に形成されている上記接続孔において、上記第1導電性材料の上端部は上記接続孔の上端部及び上記第2導電性材料の上面とは間隔をもって形成されており、上記第2導電性材料の上面の外周部及び上記接続孔の上端部はテーパー形状に形成されており、上記第1導電性材料上の、上記接続孔の内壁と上記第2導電性材料の間の空間に、成分に少なくとも上記下地絶縁膜の材料、上記第1導電性材料及びArを含んでいる逆スパッタリング残渣が形成されているようにすれば、
上記テーパー形状及び上記逆スパッタリング残渣が形成されていない場合に比べて、第1接続孔近傍における金属薄膜抵抗体のステップカバレージを改善することができ、金属薄膜抵抗体の抵抗値の安定化及び精度の向上を図ることができる。
さらに、上記テーパー形状及び上記逆スパッタリング残渣は、上述のように、導電性プラグを構成する第1導電性材料の上部が除去されて導電性プラグの周囲に窪みが形成された状態で上記下地絶縁膜に対してAr逆スパッタリング処理を行なうことにより形成することができるが、金属薄膜抵抗体用の金属薄膜を形成する前に金属薄膜抵抗体の下地膜に対してAr逆スパッタリング処理を施すことにより、金属薄膜抵抗体のシート抵抗の下地膜依存性の軽減及び経時変化の低減を図ることができるという効果もある。金属薄膜抵抗体の下地膜にAr逆スパッタリング処理を施すことにより得られる効果については後述にて詳細に説明する。
In the second aspect, the second connection hole formed in the base insulating film on the wiring pattern in a region different from the connection hole, and the second connection hole are formed simultaneously with the formation of the conductive plug. And a metal wiring pattern formed on the second conductive plug and on the base insulating film. The conductive plug and the second conductive plug include the connection hole and the second conductive plug. Formed of a first conductive material formed on the inner wall surface of the second connection hole and a second conductive material formed on the first conductive material, and formed under the metal thin film resistor. In the connection hole, the upper end portion of the first conductive material is formed at a distance from the upper end portion of the connection hole and the upper surface of the second conductive material, and the outer periphery of the upper surface of the second conductive material Above the connection hole The portion is formed in a tapered shape, and in the space between the inner wall of the connection hole and the second conductive material on the first conductive material, at least the material of the base insulating film, the first If a reverse sputtering residue containing a conductive material and Ar is formed,
Compared with the case where the tapered shape and the reverse sputtering residue are not formed, the step coverage of the metal thin film resistor in the vicinity of the first connection hole can be improved, and the resistance value of the metal thin film resistor is stabilized and accurate. Can be improved.
Further, the taper shape and the reverse sputtering residue are formed on the base insulation in a state where the upper portion of the first conductive material constituting the conductive plug is removed and a depression is formed around the conductive plug, as described above. It can be formed by performing Ar reverse sputtering treatment on the film, but by performing Ar reverse sputtering treatment on the base film of the metal thin film resistor before forming the metal thin film for the metal thin film resistor. Also, there is an effect that it is possible to reduce the dependency of the sheet resistance of the metal thin film resistor on the base film and the change with time. The effect obtained by applying the Ar reverse sputtering process to the base film of the metal thin film resistor will be described in detail later.

本発明の半導体装置の第3態様では、上記下地絶縁膜上に形成された配線パターンを備え、上記金属薄膜抵抗体は上記下地絶縁膜上から上記配線パターン上にわたって形成されているようにしたので、この態様でも、金属薄膜抵抗体を形成した後に金属薄膜抵抗体との電気的接続をとるための配線パターンを形成するためのウェットエッチング処理を行なう必要はない。さらに、金属薄膜抵抗体における配線パターンとの接触面が大気に暴露されることはないので、金属薄膜抵抗体に対する表面酸化膜除去処理及びエッチング防止用バリヤ膜形成を行なわなくても、金属薄膜抵抗体と配線パターンの良好な電気的接続を安定して得ることができる。これにより、この態様でも、金属薄膜抵抗体の膜厚に関わらず、工程数を増加させることなく、金属薄膜抵抗体の微細化及び抵抗値の安定化を実現することができる。
さらに、金属薄膜抵抗体は上記下地絶縁膜上から配線パターン上にわたって形成されているので、配線パターン上に形成された接続孔を介して金属薄膜抵抗体と配線パターンの電気的接続を形成する場合に比べて上記接続孔を形成する一連の工程を行なわなくてよいので、工程の短縮及び簡素化を実現でき、かつ上記接続孔を有するがゆえの金属薄膜抵抗体のステップカバレージの悪化による金属薄膜抵抗体の抵抗値変動及び電極との接触抵抗の増大もない。
In the third aspect of the semiconductor device of the present invention, the wiring pattern formed on the base insulating film is provided, and the metal thin film resistor is formed from the base insulating film to the wiring pattern. In this embodiment, it is not necessary to perform a wet etching process for forming a wiring pattern for electrical connection with the metal thin film resistor after the metal thin film resistor is formed. Further, since the contact surface of the metal thin film resistor with the wiring pattern is not exposed to the atmosphere, the metal thin film resistor can be obtained without performing the surface oxide film removal treatment and the etching prevention barrier film formation on the metal thin film resistor. A good electrical connection between the body and the wiring pattern can be obtained stably. Thereby, also in this aspect, regardless of the film thickness of the metal thin film resistor, the metal thin film resistor can be miniaturized and the resistance value can be stabilized without increasing the number of steps.
Furthermore, since the metal thin film resistor is formed from the base insulating film to the wiring pattern, the electrical connection between the metal thin film resistor and the wiring pattern is formed through the connection hole formed on the wiring pattern. Compared to the above, it is not necessary to perform a series of processes for forming the connection hole, so that the process can be shortened and simplified, and the metal thin film due to the deterioration of the step coverage of the metal thin film resistor due to the connection hole. There is no fluctuation in the resistance value of the resistor and an increase in contact resistance with the electrode.

さらに、上記配線パターンの上記下地絶縁膜側の表面に、成分に少なくとも上記配線パターンの材料及びArを含んでいる逆スパッタリング残渣が形成されているようにすれば、配線パターンの上面の角部分のテーパー形状及び逆スパッタリング残渣の存在により、金属薄膜抵抗体のステップカバレージを向上させることができ、金属薄膜抵抗体の抵抗値の安定化を実現することができる。
さらに、上記逆スパッタリング残渣は配線パターンを形成した後にAr逆スパッタリング処理を施すことにより形成することができるが、金属薄膜抵抗体用の金属薄膜を形成する前に金属薄膜抵抗体の下地膜に対してAr逆スパッタリング処理を施すことにより、金属薄膜抵抗体のシート抵抗の下地膜依存性の軽減及び経時変化の低減を図ることができる。金属薄膜抵抗体の下地膜にAr逆スパッタリング処理を施すことにより得られる効果については後述にて詳細に説明する。
Further, if a reverse sputtering residue containing at least the material of the wiring pattern and Ar as components is formed on the surface of the wiring pattern on the base insulating film side, the corners on the upper surface of the wiring pattern are formed. Due to the taper shape and the presence of the reverse sputtering residue, the step coverage of the metal thin film resistor can be improved, and the resistance value of the metal thin film resistor can be stabilized.
Furthermore, the reverse sputtering residue can be formed by performing an Ar reverse sputtering process after forming the wiring pattern, but before forming the metal thin film for the metal thin film resistor, the reverse sputtering residue is applied to the base film of the metal thin film resistor. By applying the Ar reverse sputtering treatment, it is possible to reduce the dependence of the sheet resistance of the metal thin film resistor on the base film and the change with time. The effect obtained by applying the Ar reverse sputtering process to the base film of the metal thin film resistor will be described in detail later.

また、上記第3態様において、上記配線パターンの側面に絶縁性材料からなるサイドウォールを備え、上記金属薄膜抵抗体は上記下地絶縁膜上から上記サイドウォール表面を介して上記配線パターン上にわたって形成されているようにすれば、配線パターン側面に起因する急峻な段差による金属薄膜抵抗体のステップカバレージの悪化を防止することができ、金属薄膜抵抗体の抵抗値の安定化を実現することができる。   Further, in the third aspect, a side wall made of an insulating material is provided on a side surface of the wiring pattern, and the metal thin film resistor is formed over the wiring pattern from the base insulating film through the side wall surface. By doing so, it is possible to prevent the step coverage of the metal thin film resistor from being deteriorated due to a steep step caused by the side surface of the wiring pattern, and to stabilize the resistance value of the metal thin film resistor.

さらに、上記サイドウォールの上記下地絶縁膜側の表面に、成分に少なくとも上記サイドウォールの材料及びArを含んでいる逆スパッタリング残渣が形成されているようにすれば、上記逆スパッタリング残渣は配線パターン及びサイドウォールを形成した後にAr逆スパッタリング処理を施すことにより形成することができるが、金属薄膜抵抗体用の金属薄膜を形成する前に金属薄膜抵抗体の下地膜に対してAr逆スパッタリング処理を施すことにより、金属薄膜抵抗体のシート抵抗の下地膜依存性の軽減及び経時変化の低減を図ることができる。金属薄膜抵抗体の下地膜にAr逆スパッタリング処理を施すことにより得られる効果については後述にて詳細に説明する。   Further, if the reverse sputtering residue containing at least the sidewall material and Ar as components is formed on the surface of the side wall on the base insulating film side, the reverse sputtering residue is a wiring pattern and Although it can be formed by performing Ar reverse sputtering after forming the sidewall, Ar reverse sputtering is performed on the base film of the metal thin film resistor before forming the metal thin film for the metal thin film resistor. As a result, it is possible to reduce the dependence of the sheet resistance of the metal thin film resistor on the underlying film and the change with time. The effect obtained by applying the Ar reverse sputtering process to the base film of the metal thin film resistor will be described in detail later.

本発明の半導体装置の第4態様では、上記下地絶縁膜下に形成された下層側絶縁膜と、上記下層側絶縁膜上に形成された配線パターンを備え、上記下地絶縁膜は上記配線パターンの上面が露出する膜厚で上記下層側絶縁膜上に形成されており、上記金属薄膜抵抗体は上記下地絶縁膜上から上記金属配線パターン上にわたって形成されているようにしたので、この態様でも、金属薄膜抵抗体を形成した後に金属薄膜抵抗体との電気的接続をとるための配線パターンを形成するためのウェットエッチング処理を行なう必要はない。さらに、金属薄膜抵抗体における金属配線パターンとの接触面が大気に暴露されることはないので、金属薄膜抵抗体に対する表面酸化膜除去処理及びエッチング防止用バリヤ膜形成を行なわなくても、金属薄膜抵抗体と配線パターンの良好な電気的接続を安定して得ることができる。これにより、この態様でも、金属薄膜抵抗体の膜厚に関わらず、工程数を増加させることなく、金属薄膜抵抗体の微細化及び抵抗値の安定化を実現することができる。   According to a fourth aspect of the semiconductor device of the present invention, the semiconductor device includes a lower insulating film formed under the underlying insulating film and a wiring pattern formed on the lower insulating film, wherein the underlying insulating film is formed of the wiring pattern. Since the upper surface is exposed on the lower insulating film, the metal thin film resistor is formed from the base insulating film to the metal wiring pattern. It is not necessary to perform a wet etching process for forming a wiring pattern for establishing electrical connection with the metal thin film resistor after the metal thin film resistor is formed. Further, since the contact surface of the metal thin film resistor with the metal wiring pattern is not exposed to the atmosphere, the metal thin film resistor can be formed without performing the surface oxide film removal treatment and the etching prevention barrier film formation on the metal thin film resistor. A good electrical connection between the resistor and the wiring pattern can be obtained stably. Thereby, also in this aspect, regardless of the film thickness of the metal thin film resistor, the metal thin film resistor can be miniaturized and the resistance value can be stabilized without increasing the number of steps.

本発明の半導体装置において、上記金属薄膜抵抗体下の領域で上記下地絶縁膜と半導体基板の間に、金属材料からなるレーザ光透過防止膜をさらに備えているようにすれば、レーザトリミング処理時において金属薄膜抵抗体を切断又は変質させるのに十分な強度のレーザ光を金属薄膜抵抗体に照射しても、金属薄膜抵抗体の下地膜である絶縁膜を透過したレーザ光はレーザ光透過防止膜により半導体基板とは反対側に反射されるので、レーザ光が半導体基板に照射されるのを防止することができる。これにより、例えば、トリミング処理時の半導体基板へのレーザ光の照射に起因する半導体装置の信頼性の低下を防止することができる。また、オンライントリミング処理時において、半導体基板へのレーザ光の照射に起因する電子正孔対の発生を防止して、高精度なトリミング処理を行なうことができる。   In the semiconductor device of the present invention, if a laser light transmission preventing film made of a metal material is further provided between the base insulating film and the semiconductor substrate in the region under the metal thin film resistor, the laser trimming process can be performed. Even if the metal thin film resistor is irradiated with a laser beam having sufficient intensity to cut or alter the metal thin film resistor, the laser light transmitted through the insulating film, which is the base film of the metal thin film resistor, is prevented from transmitting the laser beam. Since the film reflects off the semiconductor substrate, the laser beam can be prevented from being irradiated onto the semiconductor substrate. Thereby, for example, it is possible to prevent a decrease in the reliability of the semiconductor device due to the irradiation of the laser beam onto the semiconductor substrate during the trimming process. Further, at the time of online trimming processing, generation of electron-hole pairs due to irradiation of laser light onto the semiconductor substrate can be prevented, and high-precision trimming processing can be performed.

また、2個以上の抵抗による分割によって電圧出力を得、抵抗素子へのレーザ照射によって電圧出力を調整できる分割抵抗回路を備えた半導体装置において、分割抵抗回路を構成する抵抗素子は、本発明の半導体装置を構成する金属薄膜抵抗体及びアライメントマークを備えるようにしたので、レーザトリミング処理の際に金属薄膜抵抗体に焦点を高精度に合わせて、レーザトリミング処理の精度を向上させることができ、分割抵抗回路の出力電圧の精度の向上を図ることができる。   In addition, in a semiconductor device including a divided resistor circuit that can obtain a voltage output by dividing by two or more resistors and adjust the voltage output by laser irradiation to the resistor element, the resistor element constituting the divided resistor circuit is Since the metal thin film resistor and the alignment mark constituting the semiconductor device are provided, the focus of the metal thin film resistor can be adjusted with high accuracy during the laser trimming process, and the accuracy of the laser trimming process can be improved. The accuracy of the output voltage of the divided resistor circuit can be improved.

また、入力電圧を分割して分割電圧を供給するための分割抵抗回路と、基準電圧を供給するための基準電圧発生回路と、上記分割抵抗回路からの分割電圧と上記基準電圧発生回路からの基準電圧を比較するための比較回路をもつ電圧検出回路を備えた半導体装置において、分割抵抗回路として本発明の半導体装置を構成する金属薄膜抵抗体及びアライメントマークが適用された分割抵抗回路を備えているようにすれば、本発明が適用された分割抵抗回路では出力電圧の精度の向上を図ることができるので、電圧検出回路の電圧検出能力の精度の向上を図ることができる。   Also, a dividing resistor circuit for dividing the input voltage and supplying a divided voltage, a reference voltage generating circuit for supplying a reference voltage, a divided voltage from the dividing resistor circuit, and a reference from the reference voltage generating circuit In a semiconductor device having a voltage detection circuit having a comparison circuit for comparing voltages, a metal thin film resistor constituting the semiconductor device of the present invention and a division resistance circuit to which an alignment mark is applied are provided as a division resistance circuit. By doing so, the divided resistor circuit to which the present invention is applied can improve the accuracy of the output voltage, so that the accuracy of the voltage detection capability of the voltage detection circuit can be improved.

また、入力電圧の出力を制御する出力ドライバと、出力電圧を分割して分割電圧を供給するための分割抵抗回路と、基準電圧を供給するための基準電圧発生回路と、上記分割抵抗回路からの分割電圧と上記基準電圧発生回路からの基準電圧を比較し、比較結果に応じて上記出力ドライバの動作を制御するための比較回路をもつ定電圧発生回路を備えた半導体装置において、分割抵抗回路として本発明の半導体装置を構成する金属薄膜抵抗体及びアライメントマークが適用された分割抵抗回路を備えているようにすれば、本発明が適用された分割抵抗回路では出力電圧の精度の向上を図ることができるので、定電圧発生回路の出力電圧の安定化を図ることができる。   Further, an output driver for controlling the output of the input voltage, a dividing resistor circuit for dividing the output voltage and supplying a divided voltage, a reference voltage generating circuit for supplying a reference voltage, and the dividing resistor circuit In a semiconductor device having a constant voltage generation circuit having a comparison circuit for comparing the divided voltage with the reference voltage from the reference voltage generation circuit and controlling the operation of the output driver according to the comparison result, as a divided resistance circuit If the divided resistor circuit to which the metal thin film resistor and the alignment mark constituting the semiconductor device of the present invention are applied is provided, the divided resistor circuit to which the present invention is applied can improve the accuracy of the output voltage. Therefore, it is possible to stabilize the output voltage of the constant voltage generation circuit.

図1は第1態様の一実施例を示す断面図であり、(A)は金属薄膜抵抗体及びアライメントマークの形成領域を示す断面図、(B)は(A)の破線で囲まれた部分を拡大して示す拡大断面図である。図2はこの実施例のアライメントマークの形成領域を示す平面図である。図2ではパッシベーション膜の図示は省略している。以下に説明する実施例では同一基板上にトランジスタ素子や容量素子などが形成されているが、図ではそれらの素子の図示は省略する。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the first aspect, in which (A) is a cross-sectional view showing a formation region of a metal thin film resistor and an alignment mark, and (B) is a portion surrounded by a broken line in (A). It is an expanded sectional view which expands and shows. FIG. 2 is a plan view showing an alignment mark formation region of this embodiment. In FIG. 2, the passivation film is not shown. In the embodiments described below, transistor elements, capacitor elements, and the like are formed on the same substrate, but these elements are not shown in the drawing.

シリコン基板1上に素子分離酸化膜3が形成されている。素子分離酸化膜3の形成領域を含むシリコン基板1上にBPSG(Borophospho silicate grass)膜又はPSG(phospho silicate glass)膜からなる第1層目層間絶縁膜(下層側絶縁膜)5が形成されている。第1層目層間絶縁膜5上に、金属材料パターン7と金属材料パターン7表面に形成された高融点金属膜9からなる第1層目金属配線パターン11が形成されている。金属材料パターン7は例えばAlSiCu膜により形成されている。高融点金属膜9は例えばTiN膜により形成されており、反射防止膜兼バリヤ膜として機能するものである。第1層目金属配線パターン11の一部は金属薄膜抵抗体の形成領域に延伸して形成されてレーザ光透過防止膜13を構成している。   An element isolation oxide film 3 is formed on the silicon substrate 1. A first interlayer insulating film (lower insulating film) 5 made of a BPSG (Borophospho silicate grass) film or a PSG (phospho silicate glass) film is formed on the silicon substrate 1 including the formation region of the element isolation oxide film 3. Yes. A first-layer metal wiring pattern 11 made of a metal material pattern 7 and a refractory metal film 9 formed on the surface of the metal material pattern 7 is formed on the first-layer interlayer insulating film 5. The metal material pattern 7 is formed of, for example, an AlSiCu film. The refractory metal film 9 is formed of, for example, a TiN film and functions as an antireflection film / barrier film. A part of the first layer metal wiring pattern 11 is formed to extend in the formation region of the metal thin film resistor to constitute the laser light transmission preventing film 13.

第1層目金属配線パターン11及びレーザ光透過防止膜13の形成領域を含む第1層目層間絶縁膜5上に、例えば、下層側から順にプラズマCVD酸化膜、SOG膜、プラズマCVD酸化膜からなる第2層目層間絶縁膜(下地絶縁膜)15(図1では一体的に図示している。)が形成されている。第2層目層間絶縁膜15に、金属薄膜抵抗体の両端部及び第1層目金属配線パターン11に対応して接続孔17が形成されている。   On the first-layer interlayer insulating film 5 including the formation region of the first-layer metal wiring pattern 11 and the laser light transmission preventing film 13, for example, from the lower layer side, the plasma CVD oxide film, the SOG film, and the plasma CVD oxide film A second-layer interlayer insulating film (underlying insulating film) 15 (shown integrally in FIG. 1) is formed. Connection holes 17 are formed in the second-layer interlayer insulating film 15 so as to correspond to both end portions of the metal thin film resistor and the first-layer metal wiring pattern 11.

(B)に示すように、接続孔17の底面は高融点金属膜9の表面側の一部が除去されて形成されており、接続孔17の上端部はテーパー形状に形成されている。また、接続孔17の内壁には逆スパッタリング残渣19が形成されている。接続孔17の上端部のテーパー形状及び逆スパッタリング残渣19の(A)での図示は省略している。接続孔17の上端部のテーパー形状及び逆スパッタリング残渣19は、接続孔17が形成された第2層目層間絶縁膜15に対してAr逆スパッタリング処理が施されて形成されたものである。したがって、逆スパッタリング残渣19は成分に高融点金属膜9及び第2層目層間絶縁膜15の材料ならびにArを含んでおり、ここではTi、N、Si、O、Arを含んでいる。   As shown in FIG. 5B, the bottom surface of the connection hole 17 is formed by removing a part of the surface side of the refractory metal film 9, and the upper end portion of the connection hole 17 is formed in a tapered shape. A reverse sputtering residue 19 is formed on the inner wall of the connection hole 17. The tapered shape of the upper end portion of the connection hole 17 and the reverse sputtering residue 19 are not shown in FIG. The tapered shape of the upper end portion of the connection hole 17 and the reverse sputtering residue 19 are formed by performing an Ar reverse sputtering process on the second-layer interlayer insulating film 15 in which the connection hole 17 is formed. Therefore, the reverse sputtering residue 19 contains the material of the refractory metal film 9 and the second interlayer insulating film 15 and Ar as components, and here, Ti, N, Si, O, and Ar are included.

第2層目層間絶縁膜15上に、接続孔17,17間の領域から接続孔17内及び第1層目金属配線パターン11上にわたってCrSi薄膜抵抗体(金属薄膜抵抗体)21が形成されている。CrSi薄膜抵抗体21の両端部は接続孔17内で第1層目金属配線パターン11と電気的に接続されている。CrSi薄膜抵抗体21下には第2層目層間絶縁膜15を介してレーザ光透過防止膜13が配置されている。CrSi薄膜抵抗体21の上面に保護用絶縁膜22が形成されている。保護用絶縁膜22は例えば下層側から順に膜厚が1000Åのシリコン窒化膜と膜厚が1000Åのシリコン酸化膜からなる積層膜により形成されている。図1では保護用絶縁膜22を一体的に図示している。   A CrSi thin film resistor (metal thin film resistor) 21 is formed on the second layer interlayer insulating film 15 from the region between the connection holes 17, 17 to the inside of the connection hole 17 and the first layer metal wiring pattern 11. Yes. Both ends of the CrSi thin film resistor 21 are electrically connected to the first-layer metal wiring pattern 11 in the connection hole 17. Under the CrSi thin film resistor 21, a laser light transmission preventing film 13 is disposed via a second interlayer insulating film 15. A protective insulating film 22 is formed on the upper surface of the CrSi thin film resistor 21. The protective insulating film 22 is formed of, for example, a laminated film including a silicon nitride film having a thickness of 1000 mm and a silicon oxide film having a thickness of 1000 mm in order from the lower layer side. In FIG. 1, the protective insulating film 22 is shown integrally.

CrSi薄膜抵抗体21の形成領域とは異なる領域で第2層目層間絶縁膜15上に、アライメントマーク24用のCrSi薄膜パターン(金属薄膜パターン)24aが形成されている。CrSi薄膜パターン24aの上面に保護用絶縁膜22と同じ構造をもつ保護用絶縁膜24bが形成されている。CrSi薄膜パターン24a及び保護用絶縁膜24bの近傍の第2層目層間絶縁膜15に、CrSi薄膜パターン24a及び保護用絶縁膜24bをマスクにして第2層目層間絶縁膜15が選択的に除去されて段差部24cが形成されている。CrSi薄膜パターン24a、保護用絶縁膜24b及び段差部24cはアライメントマーク24を構成する。   A CrSi thin film pattern (metal thin film pattern) 24 a for the alignment mark 24 is formed on the second interlayer insulating film 15 in a region different from the region where the CrSi thin film resistor 21 is formed. A protective insulating film 24b having the same structure as the protective insulating film 22 is formed on the upper surface of the CrSi thin film pattern 24a. The second interlayer insulating film 15 is selectively removed from the second interlayer insulating film 15 in the vicinity of the CrSi thin film pattern 24a and the protective insulating film 24b using the CrSi thin film pattern 24a and the protective insulating film 24b as a mask. Thus, a step portion 24c is formed. The CrSi thin film pattern 24a, the protective insulating film 24b, and the stepped portion 24c constitute an alignment mark 24.

アライメントマーク24は、例えば図2に示すように、2組のCrSi薄膜パターン24a及び保護用絶縁膜24bと、それらのCrSi薄膜パターン24a及び保護用絶縁膜24bで共通の段差部24cを備えている。CrSi薄膜パターン24a及び保護用絶縁膜24bの平面寸法は例えば7μm×50μm(マイクロメートル)である。2組のCrSi薄膜パターン24a及び保護用絶縁膜24bは互いに長手方向が直交するように距離b、例えば50μmの間隔をもって配置されている。CrSi薄膜パターン24a及び保護用絶縁膜24bと段差部24cの外周部の間隔aは例えば15μmである。また、段差部24cの深さは、アライメント時に段差部24cによる光の明暗を鮮明にするために1000Å以上のであることが好ましい。アライメントマーク24のレイアウト例及び寸法例を説明したが、本発明においてアライメントマーク24のレイアウト及び寸法はこれに限定されるものではない。   For example, as shown in FIG. 2, the alignment mark 24 includes two sets of CrSi thin film patterns 24a and protective insulating films 24b, and step portions 24c common to the CrSi thin film patterns 24a and protective insulating films 24b. . The planar dimensions of the CrSi thin film pattern 24a and the protective insulating film 24b are, for example, 7 μm × 50 μm (micrometer). The two sets of the CrSi thin film pattern 24a and the protective insulating film 24b are arranged at a distance b, for example, 50 μm so that the longitudinal directions thereof are orthogonal to each other. An interval a between the outer peripheral portions of the CrSi thin film pattern 24a and the protective insulating film 24b and the stepped portion 24c is, for example, 15 μm. Further, the depth of the stepped portion 24c is preferably 1000 mm or more in order to make the light and darkness of the stepped portion 24c clear during alignment. Although the layout example and dimension example of the alignment mark 24 have been described, the layout and dimension of the alignment mark 24 are not limited to this in the present invention.

CrSi薄膜抵抗体21及びアライメントマーク24の形成領域を含む第2層目層間絶縁膜15上に、下層側がシリコン酸化膜、上層側がシリコン窒化膜からなる、最終保護膜としてのパッシベーション膜23(図1では一体的に図示している。)が形成されている。   A passivation film 23 (FIG. 1) as a final protective film comprising a silicon oxide film on the lower layer side and a silicon nitride film on the upper layer side on the second interlayer insulating film 15 including the formation region of the CrSi thin film resistor 21 and the alignment mark 24. In FIG.

この実施例では、CrSi薄膜抵抗体21の形成領域とは異なる領域でCrSi薄膜抵抗体21の下地膜である第2層目層間絶縁膜15に、CrSi薄膜パターン24a、保護用絶縁膜24b及び段差部24cをもつアライメントマーク24を備えているので、CrSi薄膜抵抗体21の上面とアライメントマーク24の上面を同じ高さに配置することができ、レーザトリミング処理の際にCrSi薄膜抵抗体21に焦点を高精度に合わせることができる。   In this embodiment, a CrSi thin film pattern 24a, a protective insulating film 24b, and a step are formed on the second interlayer insulating film 15 which is a base film of the CrSi thin film resistor 21 in a region different from the region where the CrSi thin film resistor 21 is formed. Since the alignment mark 24 having the portion 24c is provided, the upper surface of the CrSi thin film resistor 21 and the upper surface of the alignment mark 24 can be arranged at the same height, and the focus is placed on the CrSi thin film resistor 21 during the laser trimming process. Can be adjusted with high accuracy.

さらに、CrSi薄膜抵抗体21下の領域で第2層目層間絶縁膜15とシリコン基板1の間に金属材料からなるレーザ光透過防止膜13を備えているので、レーザトリミング処理時においてCrSi薄膜抵抗体21が切断又は変質されるのに十分な強度のレーザ光25をCrSi薄膜抵抗体21に照射しても、第2層目層間絶縁膜15を透過したレーザ光25はレーザ光透過防止膜13によりシリコン基板1とは反対側に反射され、レーザ光25がシリコン基板1に照射されるのを防止することができる。これにより、トリミング処理時のシリコン基板1へのレーザ光の照射に起因する半導体装置の信頼性の低下を防止することができる。さらに、オンライントリミング処理時において、シリコン基板1へのレーザ光の照射に起因する電子正孔対の発生を防止して、高精度なトリミング処理を行なうことができる。   Further, since the laser light transmission preventing film 13 made of a metal material is provided between the second-layer interlayer insulating film 15 and the silicon substrate 1 in the region under the CrSi thin film resistor 21, the CrSi thin film resistor is used during the laser trimming process. Even when the CrSi thin film resistor 21 is irradiated with a laser beam 25 having sufficient intensity to cut or alter the body 21, the laser beam 25 transmitted through the second interlayer insulating film 15 is not transmitted through the laser beam transmission preventing film 13. Thus, it is possible to prevent the silicon substrate 1 from being irradiated with the laser beam 25 that is reflected to the side opposite to the silicon substrate 1. Thereby, it is possible to prevent the reliability of the semiconductor device from being lowered due to the irradiation of the laser beam onto the silicon substrate 1 during the trimming process. Furthermore, at the time of online trimming processing, generation of electron-hole pairs due to irradiation of laser light onto the silicon substrate 1 can be prevented, and highly accurate trimming processing can be performed.

さらに、(B)に示すように、接続孔17の内壁に逆スパッタリング残渣19が形成されているので、接続孔17内でのCrSi薄膜抵抗体21のステップカバレージが向上されている。これにより、CrSi薄膜抵抗体21の第1層目金属配線パターン11との接触抵抗の安定化を実現することができる。
さらに、接続孔17の上端部がテーパー状に形成されているので、CrSi薄膜抵抗体21を形成するためのCrSi薄膜形成時において接続孔17の上端部近傍に堆積されたCrSi薄膜のオーバーハングを防止して接続孔17内へのCrSi薄膜の堆積に及ぼす影響を低減することができ、CrSi薄膜のステップカバレージ、ひいてはCrSi薄膜抵抗体21のステップカバレージを向上させることができる。
Furthermore, as shown in (B), since the reverse sputtering residue 19 is formed on the inner wall of the connection hole 17, the step coverage of the CrSi thin film resistor 21 in the connection hole 17 is improved. Thereby, stabilization of the contact resistance with the 1st layer metal wiring pattern 11 of the CrSi thin film resistor 21 is realizable.
Furthermore, since the upper end portion of the connection hole 17 is tapered, an overhang of the CrSi thin film deposited in the vicinity of the upper end portion of the connection hole 17 during the formation of the CrSi thin film for forming the CrSi thin film resistor 21 is prevented. Thus, the influence on the deposition of the CrSi thin film in the connection hole 17 can be reduced, and the step coverage of the CrSi thin film and, consequently, the step coverage of the CrSi thin film resistor 21 can be improved.

図3は、図1を参照して説明した実施例を製造するための製造方法の一例を説明するための工程断面図である。図4はその製造方法においてAr逆スパッタリング処理を施した後の接続孔近傍の状態を拡大して示す断面図である。図3では接続孔の内壁に形成されるサイドウォール及び接続孔の上端部のテーパー形状の図示を省略している。図1から図4を参照して、この製造方法の例を説明する。   FIG. 3 is a process cross-sectional view for explaining an example of a manufacturing method for manufacturing the embodiment described with reference to FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the connection hole after the Ar reverse sputtering process in the manufacturing method. In FIG. 3, illustration of the tapered shape of the side wall formed on the inner wall of the connection hole and the upper end portion of the connection hole is omitted. An example of this manufacturing method will be described with reference to FIGS.

(1)例えば常圧CVD装置を用いて、素子分離酸化膜3及びトランジスタ素子等(図示は省略)の形成が完了したウェハ状のシリコン基板1上に、BPSG膜又はPSG膜からなる第1層目層間絶縁膜5を約8000Åの膜厚に形成する。その後、リフロー等の熱処理を行なって第1層目層間絶縁膜5の表面を平坦化する。 (1) A first layer made of a BPSG film or a PSG film on a wafer-like silicon substrate 1 on which an element isolation oxide film 3 and transistor elements (not shown) have been formed using, for example, an atmospheric pressure CVD apparatus An eye interlayer insulating film 5 is formed to a thickness of about 8000 mm. Thereafter, a heat treatment such as reflow is performed to flatten the surface of the first interlayer insulating film 5.

例えばDCマグネトロンスパッタリング装置を用いて、第1層目層間絶縁膜5上に、AlSiCu膜からなる配線用金属膜を約5000Åの膜厚に形成し、さらにその上に、公知の技術である反射防止膜としての高融点金属膜、ここではTiN膜を約800Åの膜厚に、真空中で連続的に形成する。ここで、高融点金属膜は、最終的には後工程で配線用金属膜から形成される金属材料パターンと、金属薄膜抵抗体との接触抵抗を安定させるためのバリヤ膜としても機能するため、配線用金属膜と高融点金属膜を真空中で連続して形成することが好ましい。   For example, using a DC magnetron sputtering apparatus, a wiring metal film made of an AlSiCu film is formed on the first interlayer insulating film 5 to a film thickness of about 5000 mm, and further, a known technique is antireflection. A refractory metal film as a film, here, a TiN film is continuously formed in a thickness of about 800 mm in a vacuum. Here, since the refractory metal film finally functions as a barrier film for stabilizing the contact resistance between the metal material pattern formed from the metal film for wiring in the subsequent process and the metal thin film resistor, It is preferable to continuously form the wiring metal film and the refractory metal film in a vacuum.

公知の写真製版技術及びエッチング技術により、高融点金属膜及び配線用金属膜をパターンニングして、金属配線パターン7及び高融点金属膜9からなる第1層目金属配線パターン11を形成する。この時、配線用金属膜上に、反射防止膜として機能する高融点金属膜が形成されているので、第1層目金属配線パターン11の形成領域を画定するためのレジストパターンの太りや細りなどを最小限に抑えることができる。第1層目金属配線パターン11の一部は金属薄膜抵抗体の形成領域に延伸して形成されてレーザ光透過防止膜13を構成している。   The refractory metal film and the wiring metal film are patterned by a known photolithography technique and etching technique to form a first layer metal wiring pattern 11 including the metal wiring pattern 7 and the refractory metal film 9. At this time, since a refractory metal film functioning as an antireflection film is formed on the wiring metal film, the resist pattern is thickened or thinned to demarcate the formation region of the first layer metal wiring pattern 11. Can be minimized. A part of the first layer metal wiring pattern 11 is formed to extend in the formation region of the metal thin film resistor to constitute the laser light transmission preventing film 13.

また、この段階では金属薄膜抵抗体は形成されておらず、第1層目金属配線パターン11の下地膜は第1層目層間絶縁膜5により形成されているので、第1層目金属配線パターン11のパターンニングをドライエッチング技術により十分なオーバーエッチングをもって行なうことが可能であり、従来技術の問題点となっていたウェットエッチング技術によるパターニングを適用する必要性は全く無く、回路の微細化に影響を与えることはない。   Further, at this stage, the metal thin film resistor is not formed, and the base film of the first layer metal wiring pattern 11 is formed by the first layer interlayer insulating film 5, so that the first layer metal wiring pattern is formed. 11 patterning can be performed by dry etching technology with sufficient over-etching, and there is no need to apply patterning by wet etching technology, which has been a problem of the prior art, and it affects the miniaturization of circuits. Never give.

例えばプラズマCVD法により、第1層目金属配線パターン11の形成領域を含む第1層目層間絶縁膜5上にプラズマCVD酸化膜を6000Å程度の膜厚に形成する。公知の技術であるSOGのコーティング処理及びエッチバック処理を行なうことにより、プラズマCVD酸化膜上にSOG膜を形成して平坦化を行なう。さらに、SOG膜からの成分の拡散を防止するためのプラズマCVD酸化膜を2000Å程度の膜厚に形成する。これにより、下層側から順にプラズマCVD酸化膜、SOG膜、プラズマCVD酸化膜からなる第2層目層間絶縁膜15を形成する。   For example, a plasma CVD oxide film is formed to a thickness of about 6000 mm on the first-layer interlayer insulating film 5 including the formation region of the first-layer metal wiring pattern 11 by plasma CVD. By performing a known SOG coating process and etch back process, an SOG film is formed on the plasma CVD oxide film and planarized. Further, a plasma CVD oxide film for preventing diffusion of components from the SOG film is formed to a thickness of about 2000 mm. As a result, a second interlayer insulating film 15 composed of a plasma CVD oxide film, an SOG film, and a plasma CVD oxide film is formed in this order from the lower layer side.

公知の写真製版技術により、金属薄膜抵抗体の両端部の形成予定領域及び第1層目金属配線パターン11に対応して第2層目層間絶縁膜15に接続孔を形成するためのレジストパターンを形成する。
例えば並行平板型プラズマエッチング装置により、RFパワー:700W(ワット)、Ar:500sccm(standard cc/分)、CHF3:500sccm、CF4:500sccm、圧力:3.5Torr(トル)の条件で、レジストパターンをマスクにして第2層目層間絶縁膜15を選択的に除去して、第2層目層間絶縁膜15に接続孔17を形成する。接続孔17の底部には、反射防止膜兼バリヤ膜としての高融点金属膜9が約600Åの膜厚で残存している。
その後、レジストパターンを除去する(図3(a)参照)。
A resist pattern for forming connection holes in the second-layer interlayer insulating film 15 corresponding to the regions to be formed at both ends of the metal thin film resistor and the first-layer metal wiring pattern 11 is formed by a known photolithography technique. Form.
For example, using a parallel plate type plasma etching apparatus, resist is applied under the conditions of RF power: 700 W (watts), Ar: 500 sccm (standard cc / min), CHF 3 : 500 sccm, CF 4 : 500 sccm, pressure: 3.5 Torr (torr). Using the pattern as a mask, the second interlayer insulating film 15 is selectively removed to form connection holes 17 in the second interlayer insulating film 15. At the bottom of the connection hole 17, the refractory metal film 9 as an antireflection film / barrier film remains with a thickness of about 600 mm.
Thereafter, the resist pattern is removed (see FIG. 3A).

ここで、接続孔17の形成後に、接続孔17の側壁等に付着しているエッチング時の副生成物除去工程を行なってもよい。また、接続孔17内部での金属薄膜抵抗体のステップカバレージを改善する目的で、エッチング条件の変更によるテーパーエッチングや、ウェットエッチング技術とドライエッチング技術を組み合わせたエッチング処理等により、接続孔17の形状の改善を行なってもよい。   Here, after the connection hole 17 is formed, a by-product removal step during etching attached to the side wall of the connection hole 17 or the like may be performed. In addition, for the purpose of improving the step coverage of the metal thin film resistor inside the connection hole 17, the shape of the connection hole 17 is formed by taper etching by changing etching conditions, etching processing combining wet etching technology and dry etching technology, or the like. Improvements may be made.

また、上記工程(1)において、接続孔17を形成するためのプラズマエッチング条件を最適化することにより、第2層目層間絶縁膜15のエッチングレートに対する高融点金属膜9のエッチングレートをさらに低く抑えることは十分可能であり、接続孔17の底部に残る高融点金属膜9の膜厚をこの製造方法例よりも大きくすることもできる。さらに、高融点金属膜9の形成時点での膜厚を低く抑えつつ、接続孔17形成後の高融点金属膜9の残存膜厚を確保するもできる。このように、接続孔17の形成を金属薄膜抵抗体が形成されていない段階で行なうので、金属薄膜抵抗体の薄さに起因した制約を一切受けること無く接続孔17の加工が可能であり、ドライエッチング技術の適用による微細化の追求が十分に可能である。   Further, in the step (1), the etching rate of the refractory metal film 9 is further reduced with respect to the etching rate of the second interlayer insulating film 15 by optimizing the plasma etching conditions for forming the connection hole 17. It can be sufficiently suppressed, and the film thickness of the refractory metal film 9 remaining at the bottom of the connection hole 17 can be made larger than that in this manufacturing method example. Furthermore, the remaining film thickness of the refractory metal film 9 after the connection hole 17 is formed can be secured while suppressing the film thickness at the time of forming the refractory metal film 9 to be low. Thus, since the formation of the connection hole 17 is performed at a stage where the metal thin film resistor is not formed, the connection hole 17 can be processed without any restrictions due to the thinness of the metal thin film resistor, It is possible to pursue miniaturization by applying dry etching technology.

(2)例えばマルチチャンバースパッタリング装置のArスパッタエッチングチャンバーにて、真空中で、DCバイアス:1250V、Ar:20sccm、圧力:8.5mTorr(ミリトル)、処理時間:20秒の条件で、接続孔17内を含む第2層目層間絶縁膜15の表面に対してAr逆スパッタリング処理を行なう。このエッチング条件は、1000℃、ウェット雰囲気で形成した熱酸化膜を約50Åだけエッチングする条件と同等である。この処理を行なった後の接続孔17底部に残存する高融点金属膜9の膜厚は500Å程度であった。 (2) For example, in the Ar sputter etching chamber of a multi-chamber sputtering apparatus, in the vacuum, the connection hole 17 under the conditions of DC bias: 1250 V, Ar: 20 sccm, pressure: 8.5 mTorr (millitorr), treatment time: 20 seconds Ar reverse sputtering is performed on the surface of the second interlayer insulating film 15 including the inside. This etching condition is the same as that for etching a thermal oxide film formed in a wet atmosphere at 1000 ° C. by about 50 mm. The thickness of the refractory metal film 9 remaining at the bottom of the connection hole 17 after this treatment was about 500 mm.

続けて、Ar逆スパッタリング処理完了後に真空状態を破らずに連続して金属薄膜抵抗体用のCrSi薄膜(金属薄膜)27を形成する。ここでは、半導体ウェハをArスパッタエッチングチャンバーからCrSiターゲットが装着されたスパッタチャンバーに移送した後、Si/Cr=80/20wt%(重量パーセント)のCrSiターゲットを使用し、DCパワー:0.7KW(キロワット)、Ar:85sccm、圧力:8.5mTorr、処理時間:9秒の条件で処理を行ない、接続孔17内を含む第2層目層間絶縁膜15上全面にCrSi薄膜27を約50Åの膜厚に形成した。
さらに、CrSi薄膜27上に、公知のCVD法により、膜厚が1000Åのシリコン窒化膜を形成し、さらにその上に膜厚が1000Åのシリコン酸化膜を形成して保護用絶縁膜28を形成する(図3(b)参照)。
Subsequently, a CrSi thin film (metal thin film) 27 for the metal thin film resistor is continuously formed without breaking the vacuum state after completion of the Ar reverse sputtering process. Here, after a semiconductor wafer is transferred from an Ar sputter etching chamber to a sputter chamber equipped with a CrSi target, a Si / Cr = 80/20 wt% (weight percent) CrSi target is used and a DC power of 0.7 kW ( (Kilowatt), Ar: 85 sccm, pressure: 8.5 mTorr, treatment time: 9 seconds. A CrSi thin film 27 is deposited on the entire surface of the second interlayer insulating film 15 including the inside of the connection hole 17 to a thickness of about 50 mm. Formed thick.
Further, a silicon nitride film having a thickness of 1000 mm is formed on the CrSi thin film 27 by a known CVD method, and a silicon oxide film having a thickness of 1000 mm is further formed thereon to form a protective insulating film 28. (See FIG. 3B).

このように、金属薄膜抵抗体用のCrSi薄膜27を形成する前に、接続孔17内を含む第2層目層間絶縁膜15に対してAr逆スパッタリング処理を行なうことにより、図4に示すように、接続孔17の内壁に、高融点金属膜9及び第2層目層間絶縁膜15の材料ならびにArを含む材料からなる逆スパッタリング残渣19を形成することができるとともに、接続孔17の上端部をテーパー形状に形成することができる。そして、逆スパッタリング残渣19の存在によって接続孔17内でのCrSi薄膜27のステップカバレージを向上させることができ、さらに、接続孔17の上端部に形成されたテーパー状により、CrSi薄膜27の形成時において接続孔17の上端部近傍に堆積されたCrSi薄膜27のオーバーハングを防止して接続孔17内へのCrSi薄膜27の堆積に及ぼす影響を低減することができ、CrSi薄膜27のステップカバレージを向上させることができる。   Thus, before forming the CrSi thin film 27 for the metal thin film resistor, the Ar reverse sputtering process is performed on the second interlayer insulating film 15 including the inside of the connection hole 17 as shown in FIG. In addition, a reverse sputtering residue 19 made of the material of the refractory metal film 9 and the second interlayer insulating film 15 and the material containing Ar can be formed on the inner wall of the connection hole 17, and the upper end portion of the connection hole 17. Can be formed into a tapered shape. Further, the step coverage of the CrSi thin film 27 in the connection hole 17 can be improved by the presence of the reverse sputtering residue 19, and the taper shape formed at the upper end portion of the connection hole 17 allows the CrSi thin film 27 to be formed. In this case, the overhang of the CrSi thin film 27 deposited in the vicinity of the upper end of the connection hole 17 can be prevented to reduce the influence on the deposition of the CrSi thin film 27 in the connection hole 17, and the step coverage of the CrSi thin film 27 can be reduced. Can be improved.

さらに、上記Ar逆スパッタリング処理を行なうことにより、接続孔17底部の高融点金属膜9表面に形成されている極少量の自然酸化膜を除去することができ、第1層目金属配線パターン11とCrSi薄膜27との良好な電気的接続を形成することができる。
さらに、上記Ar逆スパッタリング処理を行なうことにより、後工程でCrSi薄膜27から形成されるCrSi薄膜抵抗体の下地膜依存性を改善できる。この効果については後述する。
Furthermore, by performing the Ar reverse sputtering process, a very small amount of natural oxide film formed on the surface of the refractory metal film 9 at the bottom of the connection hole 17 can be removed, and the first-layer metal wiring pattern 11 and A good electrical connection with the CrSi thin film 27 can be formed.
Further, by performing the Ar reverse sputtering treatment, the dependency of the CrSi thin film resistor formed from the CrSi thin film 27 on the subsequent process can be improved. This effect will be described later.

(3)写真製版技術により、保護用絶縁膜28上に金属薄膜抵抗体の形成領域を画定するためのレジストパターンを形成し、例えばRIE(反応性イオンエッチング)装置を用い、そのレジストパターンをマスクにして保護用絶縁膜28及びCrSi薄膜27をパターニングし、CrSi薄膜抵抗体21及び保護用絶縁膜22を形成するとともに、アライメントマークの形成領域にCrSi薄膜パターン24aと保護用絶縁膜24bを形成する。その後、レジストパターンを除去する(図3(c)参照)。ここで、CrSi薄膜抵抗体21は接続孔17内で第1層目金属配線パターン11と電気的に接続されているので、従来技術のようには金属薄膜抵抗体上面で電気的接続をとるためにフッ酸水溶液によるCrSi薄膜抵抗体21の表面の金属酸化膜除去処理を行なう必要はない。 (3) A resist pattern for defining the formation region of the metal thin film resistor is formed on the protective insulating film 28 by photolithography, and the resist pattern is masked using, for example, an RIE (reactive ion etching) apparatus. Then, the protective insulating film 28 and the CrSi thin film 27 are patterned to form the CrSi thin film resistor 21 and the protective insulating film 22, and the CrSi thin film pattern 24 a and the protective insulating film 24 b are formed in the alignment mark formation region. . Thereafter, the resist pattern is removed (see FIG. 3C). Here, since the CrSi thin film resistor 21 is electrically connected to the first layer metal wiring pattern 11 in the connection hole 17, in order to make an electrical connection on the upper surface of the metal thin film resistor as in the prior art. In addition, it is not necessary to perform a metal oxide film removal process on the surface of the CrSi thin film resistor 21 with a hydrofluoric acid aqueous solution.

(4)写真製版技術により、CrSi薄膜抵抗体21の形成領域を含んで第2層目層間絶縁膜15上に、アライメントマークを構成する段差部の形成領域を画定するためのレジストパターン29を形成する。レジストパターン29はアライメントマーク用のCrSi薄膜パターン24a及び保護用絶縁膜24bの形成領域及びその近傍に対応して開口部を備えている。
例えばRIE装置により、RFパワー:700W、Ar:500sccm、CHF3:500sccm、CF4:500sccm、圧力:3.5Torrの条件を用い、CrSi薄膜パターン24a、保護用絶縁膜24b及びレジストパターン29をマスクにして第2層目層間絶縁膜15を選択的に除去して、第2層目層間絶縁膜15に段差部24cを形成する。これにより、CrSi薄膜パターン24a、保護用絶縁膜24b及び段差部24cをもつアライメントマーク24が形成される(図3(d)参照)。
(4) A resist pattern 29 for defining a formation region of a stepped portion constituting the alignment mark is formed on the second interlayer insulating film 15 including the formation region of the CrSi thin film resistor 21 by photolithography. To do. The resist pattern 29 has an opening corresponding to the formation region of the CrSi thin film pattern 24a for the alignment mark and the protective insulating film 24b and the vicinity thereof.
For example, using an RIE apparatus, RF power: 700 W, Ar: 500 sccm, CHF 3: 500 sccm, CF 4 : 500 sccm, pressure: 3.5 Torr, and using the CrSi thin film pattern 24 a, the protective insulating film 24 b and the resist pattern 29 as a mask. Then, the second interlayer insulating film 15 is selectively removed, and a step portion 24 c is formed in the second interlayer insulating film 15. As a result, an alignment mark 24 having a CrSi thin film pattern 24a, a protective insulating film 24b, and a stepped portion 24c is formed (see FIG. 3D).

(5)レジストパターン29を除去した後、例えばプラズマCVD法により、CrSi薄膜抵抗体21の形成領域を含む第2層目層間絶縁膜15上に、パッシベーション膜23としてのシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を順次形成する。以上により、半導体装置の製造工程が完了する(図1参照)。 (5) After removing the resist pattern 29, a silicon oxide film and a silicon nitride film as the passivation film 23 are formed on the second interlayer insulating film 15 including the formation region of the CrSi thin film resistor 21 by, for example, plasma CVD. Are sequentially formed. Thus, the manufacturing process of the semiconductor device is completed (see FIG. 1).

アライメントマーク24の段差部24cの形成は金属薄膜パターン24aをマスクにしてウェットエッチング技術により形成することもできるが、この製造方法では、金属薄膜パターン24a上に保護用絶縁膜24bを形成し、アライメントマーク24の段差部24cを形成する際に保護用絶縁膜24bをマスクにして金属薄膜パターン24aが除去されるのを防止しつつドライエッチング技術により段差部24cを形成しているので、ウェットエッチング技術を用いてアライメントマークの段差部を形成する場合に比べて、高精度かつ微細なアライメントマークを形成することができる。
なお、本実施例でのエッチング条件においては、第2層目層間絶縁膜15のエッチング中に保護用絶縁膜24bの上層側を構成するシリコン酸化膜は第2層目層間絶縁膜15とほぼ同じエッチングレートでエッチングされるが、保護用絶縁膜24bの下層側を構成するシリコン窒化膜はシリコン酸化膜と比べてエッチングレートが4分の1以下と小さいので、マスクとしての機能を十分に果たすことができる。
The step 24c of the alignment mark 24 can be formed by a wet etching technique using the metal thin film pattern 24a as a mask. However, in this manufacturing method, the protective insulating film 24b is formed on the metal thin film pattern 24a, and the alignment is performed. Since the step 24c is formed by the dry etching technique while preventing the metal thin film pattern 24a from being removed using the protective insulating film 24b as a mask when the step 24c of the mark 24 is formed, the wet etching technique is used. Compared with the case where the step portion of the alignment mark is formed using the above, a highly accurate and fine alignment mark can be formed.
Note that, under the etching conditions in this embodiment, the silicon oxide film constituting the upper layer side of the protective insulating film 24b during the etching of the second interlayer insulating film 15 is substantially the same as the second interlayer insulating film 15. Although it is etched at the etching rate, the silicon nitride film constituting the lower layer side of the protective insulating film 24b has a small etching rate of 1/4 or less as compared with the silicon oxide film, so that it sufficiently functions as a mask. Can do.

さらに、この実施例では、第1層目金属配線パターン11及び接続孔17を形成した後、CrSi薄膜抵抗体21を形成して接続孔17内でCrSi薄膜抵抗体21と第1層目金属配線パターン11の電気的接続を形成するので、CrSi薄膜抵抗体21をパターニングした後に金属薄膜抵抗体との電気的接続をとるための配線パターンを形成するためのウェットエッチング処理を行なう必要はない。さらに、CrSi薄膜抵抗体21の第1層目金属配線パターン11との接触面が大気に暴露されることはないので、CrSi薄膜抵抗体21に対する表面酸化膜除去処理及びエッチング防止用バリヤ膜形成を行なわなくても、CrSi薄膜抵抗体21と第1層目金属配線パターン11の良好な電気的接続を安定して得ることができる。
これにより、CrSi薄膜抵抗体21の膜厚に関わらず、工程数を増加させることなく、CrSi薄膜抵抗体21の微細化及び抵抗値の安定化を実現することができる。
Further, in this embodiment, after the first layer metal wiring pattern 11 and the connection hole 17 are formed, the CrSi thin film resistor 21 is formed, and the CrSi thin film resistor 21 and the first layer metal wiring are formed in the connection hole 17. Since the electrical connection of the pattern 11 is formed, it is not necessary to perform a wet etching process for forming a wiring pattern for electrical connection with the metal thin film resistor after patterning the CrSi thin film resistor 21. Further, since the contact surface of the CrSi thin film resistor 21 with the first layer metal wiring pattern 11 is not exposed to the atmosphere, the surface oxide film removal treatment and the etching prevention barrier film formation for the CrSi thin film resistor 21 are performed. Even if it is not performed, good electrical connection between the CrSi thin film resistor 21 and the first layer metal wiring pattern 11 can be stably obtained.
Thereby, regardless of the film thickness of the CrSi thin film resistor 21, it is possible to realize miniaturization of the CrSi thin film resistor 21 and stabilization of the resistance value without increasing the number of steps.

さらに、CrSi薄膜抵抗体21と金属材料パターン7の間にバリヤ膜として機能する高融点金属膜9を介在させているので、CrSi薄膜抵抗体21と第1層目金属配線パターン11の接触抵抗のバラツキを低減することができ、抵抗値の精度及び歩留りの向上を図ることができる。さらに、一般に金属薄膜抵抗体と金属材料が直接接触している構造では300〜400℃程度の比較的低温の熱処理により接触抵抗が大きく変動してしまうが、このような不具合をなくすことができる。   Further, since the refractory metal film 9 functioning as a barrier film is interposed between the CrSi thin film resistor 21 and the metal material pattern 7, the contact resistance of the CrSi thin film resistor 21 and the first layer metal wiring pattern 11 is reduced. Variations can be reduced, and resistance accuracy and yield can be improved. Furthermore, in general, in a structure in which a metal thin film resistor and a metal material are in direct contact, the contact resistance largely fluctuates due to heat treatment at a relatively low temperature of about 300 to 400 ° C., but such a problem can be eliminated.

さらに、高融点金属膜9はバリヤ膜兼反射防止膜としても機能しており、従来技術に比べて製造工程を増加させることなく高融点金属膜9を形成することができるので、製造コストの増大を防止しつつ、金属薄膜抵抗体と金属配線パターンの接触抵抗を安定させることができる。   Further, the refractory metal film 9 also functions as a barrier film and antireflection film, and the refractory metal film 9 can be formed without increasing the number of manufacturing steps compared to the prior art, so that the manufacturing cost is increased. The contact resistance between the metal thin film resistor and the metal wiring pattern can be stabilized.

図5及び図6を参照して、上記実施例と同様の構成で形成した金属薄膜抵抗体の特性について調べた結果を示す。図5は、金属薄膜抵抗体のシート抵抗と膜厚との関係を示し、縦軸はシート抵抗(Ω/□)、横軸はCrSi膜厚(Å)を示す。図6は、金属薄膜抵抗体のシート抵抗のウェハ面内の63箇所での測定結果の標準偏差(σ)を平均値(AVE)で割った値(σ/AVE)とCrSi膜厚との関係を示し、縦軸はσ/AVE(%)、横軸はCrSi膜厚(Å)を示す。   With reference to FIG. 5 and FIG. 6, the result of having investigated the characteristic of the metal thin film resistor formed by the same structure as the said Example is shown. FIG. 5 shows the relationship between the sheet resistance and the film thickness of the metal thin film resistor, the vertical axis shows the sheet resistance (Ω / □), and the horizontal axis shows the CrSi film thickness (Å). FIG. 6 shows the relationship between the standard deviation (σ) of the measurement results at 63 points in the wafer surface of the sheet resistance of the metal thin film resistor (σ) divided by the average value (AVE) (σ / AVE) and the CrSi film thickness. The vertical axis represents σ / AVE (%), and the horizontal axis represents the CrSi film thickness (Å).

金属薄膜抵抗体の形成条件は次の通りである。
マルチチャンバースパッタリング装置を用いて、DCパワー:0.7KW、Ar:85sccm、圧力:8.5mTorr、ターゲット:Si/Cr=50/50wt%及び80/20wt%の2種について、体積時間を調整することにより、CrSi薄膜を25〜500Åの膜厚にサンプルを作成した。なお、Si/Cr=50/50wt%のサンプルについては膜厚が500Åのものは作成していない。
The conditions for forming the metal thin film resistor are as follows.
Using a multi-chamber sputtering apparatus, the volume time is adjusted for two types of DC power: 0.7 kW, Ar: 85 sccm, pressure: 8.5 mTorr, target: Si / Cr = 50/50 wt% and 80/20 wt%. Thus, a sample was prepared with a CrSi thin film having a thickness of 25 to 500 mm. In addition, about the sample of Si / Cr = 50/50 wt%, the film thickness of 500 mm is not produced.

また、CrSi薄膜形成前のAr逆スパッタリング処理は、上記マルチチャンバースパッタリング装置を用いて、DCバイアス:1250V、Ar:20sccm、圧力:8.5mTorr、処理時間:160秒の条件で行なった。これは、1000℃、ウェット雰囲気で形成した熱酸化膜を400Åだけエッチング除去するのに相当する処理である。
また、本サンプルでは、金属薄膜抵抗体に接続する下層の金属配線として、膜厚が5000ÅのAlSiCu膜を用い、AlSiCu膜とCrSi薄膜間の接続孔底部にはAlSiCu膜上のTiN膜が形成されていない構造を採用した。
In addition, the Ar reverse sputtering treatment before forming the CrSi thin film was performed using the multi-chamber sputtering apparatus under the conditions of DC bias: 1250 V, Ar: 20 sccm, pressure: 8.5 mTorr, treatment time: 160 seconds. This is a process corresponding to removing 400 nm of a thermal oxide film formed in a wet atmosphere at 1000 ° C. by etching.
In this sample, an AlSiCu film having a thickness of 5000 mm is used as the lower layer metal wiring connected to the metal thin film resistor, and a TiN film on the AlSiCu film is formed at the bottom of the connection hole between the AlSiCu film and the CrSi thin film. Adopted a structure that is not.

シート抵抗の測定は、幅が0.5μm、長さが50μmの帯状パターンを0.5μm間隔で20本配置したうちの1本の金属薄膜抵抗体の両端に1Vの電圧を印加して電流値を測定する2端子法にて行なった。
また、金属配線とCrSi薄膜抵抗体とをつなぐ接続孔の平面寸法は0.6μm×0.6μmであった。
The sheet resistance is measured by applying a voltage of 1 V to both ends of one metal thin film resistor out of 20 belt-like patterns having a width of 0.5 μm and a length of 50 μm arranged at intervals of 0.5 μm. This was performed by a two-terminal method.
The plane dimension of the connection hole connecting the metal wiring and the CrSi thin film resistor was 0.6 μm × 0.6 μm.

図5に示すように、ターゲット(Si/Cr=50/50wt%とSi/Cr=80/20wt%)の組成に関わらず、200Å以上の膜厚から25Åという極めて薄い膜厚まで、膜厚とシート抵抗の線形性が維持されており、従来技術では形成できないような微細な寸法の金属薄膜抵抗体を薄い膜厚に形成できることが分かる。   As shown in FIG. 5, regardless of the composition of the target (Si / Cr = 50/50 wt% and Si / Cr = 80/20 wt%), the film thickness is increased from a thickness of 200 mm or more to a very thin film thickness of 25 mm. It can be seen that the linearity of the sheet resistance is maintained, and a metal thin film resistor having a fine dimension that cannot be formed by the conventional technique can be formed in a thin film thickness.

また、ウェハ面内63箇所におけるシート抵抗のバラツキを示す図6を見ても、ターゲット(Si/Cr=50/50wt%とSi/Cr=80/20wt%)の両方とも、抵抗値のバラツキは膜厚の影響をほとんど受けておらず、抵抗値のバラツキも非常に小さく安定していることが分かる。このことから、接続孔内へのサイドウォールの形成方法としてAr逆スパッタリング処理を採用すれば、極めて微細な金属薄膜抵抗体パターンを金属薄膜抵抗体の膜厚に関係なく安定して形成できる。   Moreover, even if it sees FIG. 6 which shows the variation of the sheet resistance in 63 places in a wafer surface, the variation in resistance value of both targets (Si / Cr = 50/50 wt% and Si / Cr = 80/20 wt%) It can be seen that the film is hardly affected by the film thickness, and the variation in resistance value is very small and stable. From this, if Ar reverse sputtering treatment is employed as a method for forming the sidewall in the connection hole, an extremely fine metal thin film resistor pattern can be stably formed regardless of the film thickness of the metal thin film resistor.

図7は、金属薄膜抵抗体用の金属薄膜を形成する前にAr逆スパッタリング処理を行なった場合及び行なわなかった場合のCrSi薄膜抵抗体のシート抵抗と金属薄膜抵抗体の下地膜を形成してから経過した時間との関係を示す図であり、(A)は行なった場合、(B)は行なわなかった場合を示す。図7において、縦軸はシート抵抗(Ω/□)、横軸は下地膜形成後経過時間(時間)を示す。   FIG. 7 shows the sheet resistance of the CrSi thin film resistor and the base film of the metal thin film resistor when the Ar reverse sputtering treatment is performed and not performed before forming the metal thin film for the metal thin film resistor. It is a figure which shows the relationship with the time which passed since (A) when it does, (B) shows the case where it does not perform. In FIG. 7, the vertical axis represents the sheet resistance (Ω / □), and the horizontal axis represents the elapsed time (time) after forming the base film.

図7のサンプルとして、下地膜としてプラズマCVD法によって2000Åの膜厚に形成したプラズマSiN膜とプラズマNSG(non-doped silicate glass)膜の2つのシリコンウェハを準備し、これらのシリコンウェハに形成したCrSi薄膜抵抗体を用い、CrSi薄膜抵抗体のシート抵抗を4端子法によって測定した。   As a sample of FIG. 7, two silicon wafers of a plasma SiN film and a plasma NSG (non-doped silicate glass) film formed to a film thickness of 2000 mm by a plasma CVD method as a base film were prepared and formed on these silicon wafers. Using a CrSi thin film resistor, the sheet resistance of the CrSi thin film resistor was measured by the four-terminal method.

下地膜のプラズマSiN膜は、並行平板型プラズマCVD装置を用いて、温度:360℃、圧力:5.5Torr、RFパワー:200W、SiH4:70sccm、N2:3500sccm、NH3:40sccmの条件で形成した。
プラズマNSG膜は、並行平板型プラズマCVD装置を用いて、温度:400℃、圧力:3.0Torr、RFパワー:250W、SiH4:16sccm、N2O:1000sccmの条件で形成した。
The plasma SiN film as a base film is formed using a parallel plate type plasma CVD apparatus under conditions of temperature: 360 ° C., pressure: 5.5 Torr, RF power: 200 W, SiH 4 : 70 sccm, N 2 : 3500 sccm, NH 3 : 40 sccm. Formed with.
The plasma NSG film was formed using a parallel plate plasma CVD apparatus under the conditions of temperature: 400 ° C., pressure: 3.0 Torr, RF power: 250 W, SiH 4 : 16 sccm, N 2 O: 1000 sccm.

CrSi薄膜抵抗体は、マルチチャンバースパッタリング装置を用いて、Si/Cr=80/20wt%のターゲット、DCパワー:0.7KW、Ar:85sccm、圧力:8.5mTorr、体積時間:13秒の条件で処理を行なうことで、100Åの膜厚に形成した。   The CrSi thin film resistor is formed using a multi-chamber sputtering apparatus under the conditions of Si / Cr = 80/20 wt% target, DC power: 0.7 kW, Ar: 85 sccm, pressure: 8.5 mTorr, volume time: 13 seconds. By performing the treatment, a film thickness of 100 mm was formed.

Ar逆スパッタリング処理を行なったサンプルには、上記マルチチャンバースパッタリング装置を用いて、DCバイアス:1250V、Ar:20sccm、圧力:8.5mTorr、処理時間:80秒の条件で行なった。これは、1000℃、ウェット雰囲気で形成した熱酸化膜を200Åだけエッチング除去するのに相当する処理である。   A sample subjected to Ar reverse sputtering treatment was subjected to the above-described multi-chamber sputtering apparatus under the conditions of DC bias: 1250 V, Ar: 20 sccm, pressure: 8.5 mTorr, treatment time: 80 seconds. This is a process corresponding to etching and removing a thermal oxide film formed at 1000 ° C. in a wet atmosphere by 200 mm.

(B)に示すように、CrSi薄膜の形成前にAr逆スパッタリング処理を行なっていない場合、下地膜の違い(SiN膜上とNSG膜上)によりシート抵抗が大きく異なっているのが分かる。さらに、下地膜を形成してからCrSi薄膜抵抗体を形成するまでに経過した時間の影響を大きく受けているのが分かる。
これに対し、(A)に示すように、Ar逆スパッタリング処理を行なった場合、下地膜の種類及び経過時間ともに、CrSi薄膜抵抗体のシート抵抗にほとんど影響を与えていないのが分かる。
As shown in (B), when the Ar reverse sputtering treatment is not performed before the formation of the CrSi thin film, it can be seen that the sheet resistance is greatly different depending on the difference in the base film (on the SiN film and on the NSG film). Furthermore, it can be seen that the time elapsed from the formation of the base film to the formation of the CrSi thin film resistor is greatly affected.
On the other hand, as shown in (A), when Ar reverse sputtering treatment is performed, it can be seen that both the type of the underlying film and the elapsed time hardly affect the sheet resistance of the CrSi thin film resistor.

このことから、Ar逆スパッタリング処理を行なった後、真空中で連続して金属薄膜抵抗体用の金属薄膜を形成することにより、前工程からの経過時間や製品毎に異なる下地膜の違い等によって発生する抵抗値のバラツキを大幅に改善できることが分かる。   From this, after performing Ar reverse sputtering treatment, by forming a metal thin film for a metal thin film resistor continuously in a vacuum, depending on the elapsed time from the previous process, the difference in the underlying film for each product, etc. It can be seen that the variation in the generated resistance value can be greatly improved.

図8は、Ar逆スパッタリング処理の量とシート抵抗の関係を示す図である。縦軸はシート抵抗(Ω/□)、横軸はエッチング量(熱酸化膜エッチング量換算)(Å)を示す。図8のサンプルについて、下地膜及びCrSi薄膜抵抗体は図7のサンプル形成と同じ条件で形成したプラズマNSG膜及びCrSi薄膜抵抗体を用いた。なお、成膜から1週間経過したプラズマNSG膜に対してAr逆スパッタリング処理を行なった後、そのプラズマNSG膜上にCrSi薄膜抵抗体を形成した。Ar逆スパッタリング処理の条件は、エッチング量以外は図7のサンプルと同じ条件で行なった。そして、ウェット雰囲気で形成した熱酸化膜エッチング量換算で0Å(Ar逆スパッタリング処理無し)、25Å、50Å、100Å、200Å、400Å、1000Åとなるように調整した。CrSi薄膜抵抗体のシート抵抗を4端子法によって測定した。   FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the amount of Ar reverse sputtering treatment and the sheet resistance. The vertical axis represents the sheet resistance (Ω / □), and the horizontal axis represents the etching amount (in terms of thermal oxide film etching amount) (Å). For the sample of FIG. 8, the plasma NSG film and the CrSi thin film resistor formed under the same conditions as the sample formation of FIG. 7 were used as the base film and the CrSi thin film resistor. In addition, after performing Ar reverse sputtering process with respect to the plasma NSG film which passed for one week after film-forming, the CrSi thin film resistor was formed on the plasma NSG film. Ar reverse sputtering treatment was performed under the same conditions as the sample in FIG. 7 except for the etching amount. And it adjusted so that it might be set to 0 (no Ar reverse sputtering process), 25 (s), 50 (s), 100 (s), 200 (s), 400 (s), and 1000 (s) in conversion of the etching amount of the thermal oxide film formed in wet atmosphere. The sheet resistance of the CrSi thin film resistor was measured by the 4-terminal method.

図8の結果から、Ar逆スパッタリング処理は、ウェット雰囲気で形成した熱酸化膜エッチング量換算で25Å以上の膜厚分だけ行なえば、CrSi薄膜抵抗体の抵抗値安定化の効果が得られることが分かった。なお、図8ではAr逆スパッタリング処理条件について熱酸化膜エッチング量換算で1000Åの膜厚分だけエッチングしたものまでしかサンプルを製作していないが、熱酸化膜エッチング量換算で1000Åよりも大きい膜厚分だけエッチングした場合であっても、金属薄膜抵抗体の形成領域に下地膜が残存しているのであれば、上記Ar逆スパッタリング処理の効果が得られるものと予想できる。   From the results of FIG. 8, it can be seen that if the Ar reverse sputtering process is performed for a film thickness of 25 mm or more in terms of the etching amount of the thermal oxide film formed in the wet atmosphere, the effect of stabilizing the resistance value of the CrSi thin film resistor can be obtained. I understood. In FIG. 8, the sample is manufactured only up to the etching thickness of 1000 mm in terms of the thermal oxide film etching amount under the Ar reverse sputtering treatment condition, but the film thickness is larger than 1000 mm in terms of the thermal oxide film etching amount. Even if the etching is performed by the amount, if the base film remains in the formation region of the metal thin film resistor, the effect of the Ar reverse sputtering process can be expected.

さらに、Ar逆スパッタリング処理の効果は下地の影響のみならず、CrSi薄膜の抵抗値そのものの安定性にも影響を与えることが分かった。
図9は、CrSi薄膜を形成した後に、温度25℃、湿度45%の大気中に放置した時間と、形成直後のシート抵抗(R0)からのシート抵抗の変化率(ΔR/R0)の関係を示す図であり、縦軸はΔR/R0(%)、横軸は放置時間(時間)を示す。
Furthermore, it has been found that the effect of Ar reverse sputtering treatment affects not only the influence of the underlayer but also the stability of the resistance value itself of the CrSi thin film.
FIG. 9 shows the relationship between the time of standing in the atmosphere at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 45% after the formation of the CrSi thin film and the rate of change in sheet resistance (ΔR / R0) from the sheet resistance (R0) immediately after formation. The vertical axis represents ΔR / R0 (%), and the horizontal axis represents the standing time (hours).

図9のサンプルについて、下地膜及びCrSi薄膜抵抗体は図7のサンプル形成と同じ条件で形成したプラズマNSG膜及びCrSi薄膜抵抗体を用いた。
Ar逆スパッタリング処理については、処理を行なわないもの(Arエッチ無)、処理時間40秒で熱酸化膜換算:100Åのもの(Arエッチ:100Å)、処理時間80秒で熱酸化膜換算:200Åのもの(Arエッチ:200Å)の3種を準備した。
For the sample of FIG. 9, the plasma NSG film and the CrSi thin film resistor formed under the same conditions as the sample formation of FIG. 7 were used as the base film and the CrSi thin film resistor.
For Ar reverse sputtering treatment, no treatment is performed (without Ar etching), thermal oxide film conversion is 100 liters at a treatment time of 40 seconds (Ar etch: 100 liters), thermal oxide film conversion is 200 liters at a processing time of 80 seconds. Three types (Ar etch: 200 mm) were prepared.

Ar逆スパッタリング処理を行なっていないサンプル(Arエッチ無)では、形成後から時間が経過するとともに抵抗値が上昇し、300時間以上放置した場合、3%以上も抵抗値が変動しているのが分かる。
これに対し、Ar逆スパッタリング処理を行なったサンプル(Arエッチ:100Å、及びArエッチ:200Å)では、抵抗値の変化率は大幅に減少し、300時間以上放置しても、形成直後のシート抵抗±1%から外れることはなかった。
さらに、Arエッチ:100ÅとArエッチ:200Åを比較すると、Ar逆スパッタリング処理量の大小の影響は小さく、わずかなエッチング量で効果があることが判明した。
In the sample not subjected to Ar reverse sputtering treatment (without Ar etching), the resistance value increased with time after formation, and the resistance value fluctuated by 3% or more when left for 300 hours or longer. I understand.
In contrast, in the samples subjected to Ar reverse sputtering treatment (Ar etch: 100 Å and Ar etch: 200 Å), the rate of change in resistance value is greatly reduced, and the sheet resistance immediately after formation even after being left for 300 hours or more. There was no deviation from ± 1%.
Further, when comparing Ar etch: 100 Å with Ar etch: 200 影響, it was found that the influence of the Ar reverse sputtering treatment amount is small, and the effect is small with a small etching amount.

以上、図5から図9を参照して、下地膜のシート抵抗への影響や大気放置時間の影響に対するAr逆スパッタリング処理の効果を説明したが、これらの効果は、サンプルとして使用した、ターゲットがSi/Cr=50/50wt%又は80/20wt%のCrSi薄膜抵抗に限定されるものではない。なお、Si/Cr=50/50〜90/10wt%のターゲットで形成したCrSi薄膜及びCrSiN膜の全てで上記と同様の効果が観察されている。
また、Ar逆スパッタリング処理方法も今回使用したDCバイアススパッタエッチング法に限定されるものではない。
As described above, with reference to FIGS. 5 to 9, the effect of the Ar reverse sputtering treatment on the influence of the base film on the sheet resistance and the influence of the air standing time has been described. It is not limited to a CrSi thin film resistor of Si / Cr = 50/50 wt% or 80/20 wt%. In addition, the same effect as the above is observed in all of the CrSi thin film and the CrSiN film formed with the target of Si / Cr = 50/50 to 90/10 wt%.
Also, the Ar reverse sputtering treatment method is not limited to the DC bias sputter etching method used this time.

図10は、接続孔形成時に接続孔底部に高融点金属膜を残存させたサンプルと完全に除去したサンプルについて熱処理に起因する金属薄膜抵抗と金属配線の接触抵抗の変動を調べた結果を示す図である。縦軸は熱処理前の接触抵抗値で規格化した値を示し、横軸は熱処理回数を示す。   FIG. 10 is a diagram showing the results of examining the fluctuations in the metal thin film resistance and the metal wiring contact resistance caused by the heat treatment for the sample in which the refractory metal film is left at the bottom of the connection hole when the connection hole is formed and the sample that is completely removed. It is. The vertical axis represents the value normalized by the contact resistance value before heat treatment, and the horizontal axis represents the number of heat treatments.

図10のサンプルとして、接続孔形成時のドライエッチング時間を調整することで、接続孔底部の高融点金属膜を500Å程度残存させたサンプルと、完全に除去したサンプルを作成した。
高融点金属膜にはTiN膜を用いた。
CrSi薄膜抵抗体は、Si/Cr=80/20wt%、DCパワー:0.7KW、Ar:85sccm、圧力:8.5mTorr、体積時間:6秒の条件で50Åの膜厚に形成した。
CrSi薄膜形成前のAr逆スパッタリング処理は、DCバイアス:1250V、Ar:20sccm、圧力:8.5mTorr、処理時間:160秒の条件で行なった。これは、1000℃、ウェット雰囲気で形成した熱酸化膜を400Åだけエッチング除去するのに相当する処理である。
接続孔の平面寸法は0.6μm×0.6μmであった。接触抵抗測定方法は4端子法を用いた。
As the sample of FIG. 10, by adjusting the dry etching time at the time of forming the connection hole, a sample in which about 500 mm of the refractory metal film at the bottom of the connection hole was left and a sample from which the complete removal was made were prepared.
A TiN film was used as the refractory metal film.
The CrSi thin film resistor was formed to a thickness of 50 mm under the conditions of Si / Cr = 80/20 wt%, DC power: 0.7 KW, Ar: 85 sccm, pressure: 8.5 mTorr, volume time: 6 seconds.
The Ar reverse sputtering treatment before forming the CrSi thin film was performed under the conditions of DC bias: 1250 V, Ar: 20 sccm, pressure: 8.5 mTorr, treatment time: 160 seconds. This is a process corresponding to removing 400 nm of a thermal oxide film formed in a wet atmosphere at 1000 ° C. by etching.
The plane dimension of the connection hole was 0.6 μm × 0.6 μm. A four-terminal method was used as the contact resistance measurement method.

上記のサンプルについて、350℃、窒素雰囲気中で30分の熱処理を追加することで、接触抵抗がどのように変化するかを調べた。
TiN膜を接続孔底部に有するサンプル(TiN有)は、熱処理を2回追加してもほとんど熱処理前の接触抵抗から変化していない。これに対し、TiN膜を完全に除去したサンプル(TiN無)は、2回の熱処理追加によって接触抵抗が熱処理前に比べて20%以上変動している。このことは、TiN膜がCrSi薄膜と金属配線の相互作用による抵抗変動を防止するバリヤ膜としての機能を有することを意味している。
About said sample, it was investigated how contact resistance changed by adding heat processing for 30 minutes in 350 degreeC and nitrogen atmosphere.
A sample (with TiN) having a TiN film at the bottom of the connection hole hardly changes from the contact resistance before the heat treatment even if the heat treatment is added twice. On the other hand, in the sample from which the TiN film was completely removed (without TiN), the contact resistance fluctuated by 20% or more compared to before the heat treatment due to the addition of two heat treatments. This means that the TiN film has a function as a barrier film that prevents resistance fluctuation due to the interaction between the CrSi thin film and the metal wiring.

CrSi薄膜抵抗体と金属配線の間にTiN膜を存在させることにより、例えばシンタリングやCVDなど、製造工程で行なわれる熱処理による接触抵抗の変動を極めて小さくできるとともに、後工程である組立て作業で行なわれる半田処理などの熱処理での接触抵抗の変動を防止できる。これにより、設定通りの接触抵抗を安定して得ることができるとともに、組立て前後の接触抵抗の変動を防止することができ、製品の高精度化や歩留の向上が可能となる。   The presence of the TiN film between the CrSi thin film resistor and the metal wiring makes it possible to extremely reduce fluctuations in contact resistance due to heat treatment performed in the manufacturing process such as sintering and CVD, and to perform assembly work as a subsequent process. Fluctuations in contact resistance due to heat treatment such as soldering. As a result, the contact resistance as set can be stably obtained, the fluctuation of the contact resistance before and after assembly can be prevented, and the product can be highly accurate and the yield can be improved.

図1から図4を参照して説明した製造方法では、上記工程(1)において、第1層目金属配線パターン11用の金属膜と高融点金属膜を真空中で連続して形成しているが、製造方法はこれに限定されるものではない。
例えば、第1層目金属配線パターン11用の金属膜を形成し、一旦大気に暴露した後、高融点金属膜を形成した場合には、配線用金属膜表面に形成される自然酸化膜の影響で、上記金属膜と高融点金属膜との間で電気的導通を確保することが困難になる。このようなときには、上記金属膜及び高融点金属膜をパターニングして形成した金属材料パターン7及び高融点金属膜9からなる第1層目金属配線パターン11上の第2層目層間絶縁膜15に接続孔17を形成する段階で、接続孔17底部の高融点金属膜9を全部除去することによって、第1層目金属配線パターン11とCrSi薄膜抵抗体21間の電気的接続を得ることができる。
In the manufacturing method described with reference to FIGS. 1 to 4, in the step (1), the metal film for the first layer metal wiring pattern 11 and the refractory metal film are continuously formed in a vacuum. However, the manufacturing method is not limited to this.
For example, when a metal film for the first layer metal wiring pattern 11 is formed, once exposed to the atmosphere, and then a refractory metal film is formed, the influence of the natural oxide film formed on the surface of the metal film for wiring Thus, it is difficult to ensure electrical continuity between the metal film and the refractory metal film. In such a case, the second-layer interlayer insulating film 15 on the first-layer metal wiring pattern 11 composed of the metal material pattern 7 and the refractory metal film 9 formed by patterning the metal film and the refractory metal film is formed on the second-layer interlayer insulating film 15. By removing all the refractory metal film 9 at the bottom of the connection hole 17 at the stage of forming the connection hole 17, an electrical connection between the first layer metal wiring pattern 11 and the CrSi thin film resistor 21 can be obtained. .

また、上記工程(1)において、反射防止膜兼バリヤ膜として機能する高融点金属膜を800Åの膜厚に形成しているが、製造方法はこれに限定されるものではない。
一般に、反射防止膜としての高融点金属膜は500Å以下の膜厚に形成されるが、接続孔17の底部にバリヤ膜としての高融点金属膜9を残存させたい場合には、接続孔17形成時のオーバーエッチング(上記工程(3)参照)や、金属薄膜形成時のAr逆スパッタリング処理(上記工程(4)参照)において、高融点金属膜9の膜ベリが若干生じてしまうため、バリヤ膜としての機能を安定的に得るために、500Å以上の膜厚に形成することが好ましい。
In the step (1), the refractory metal film functioning as an antireflection film / barrier film is formed to a thickness of 800 mm, but the manufacturing method is not limited to this.
In general, the refractory metal film as the antireflection film is formed to a thickness of 500 mm or less. However, when the refractory metal film 9 as the barrier film is desired to remain at the bottom of the connection hole 17, the connection hole 17 is formed. In the case of over-etching (see step (3) above) and Ar reverse sputtering treatment (see step (4) above) during the formation of the metal thin film, a slight film beveling of the refractory metal film 9 occurs. In order to stably obtain the function as, it is preferable to form a film with a thickness of 500 mm or more.

ただし、上述したように、接続孔17形成用のエッチング条件やAr逆スパッタリング処理条件を最適化することにより、高融点金属膜9の膜厚が500Å以下でも高融点金属膜9の膜ベリを最小限に抑えてバリヤ膜としての機能を発揮させることは可能である。   However, as described above, by optimizing the etching conditions for forming the connection holes 17 and the Ar reverse sputtering treatment conditions, the film verifica- tion of the refractory metal film 9 is minimized even if the film thickness of the refractory metal film 9 is 500 mm or less. It is possible to exhibit the function as a barrier film while limiting to the limit.

また、上記工程(2)において、CrSi薄膜27の形成直前にAr逆スパッタリング処理を行なっているが、バリヤ膜としての高融点金属膜9が接続孔17底部に残存している場合には、TiN膜からなる高融点金属膜9は大気に晒されてもAlSiCu膜ほど強固な自然酸化膜を形成しないため、上記Ar逆スパッタリング処理を行なわなくてもCrSi薄膜27と第1層目金属配線パターン11の電気的接続を得ることができる。ただし、上述したように、CrSi薄膜27の形成直前にAr逆スパッタリング処理を行なうことによりCrSi薄膜抵抗体21の抵抗値の安定性を改善することができるので、上記Ar逆スパッタリング処理を行なうことが好ましい。   In the above step (2), Ar reverse sputtering is performed immediately before the formation of the CrSi thin film 27. If the refractory metal film 9 as a barrier film remains at the bottom of the connection hole 17, TiN Since the refractory metal film 9 made of a film does not form a natural oxide film that is as strong as the AlSiCu film even when exposed to the atmosphere, the CrSi thin film 27 and the first-layer metal wiring pattern 11 do not have to be subjected to the Ar reverse sputtering process. The electrical connection can be obtained. However, as described above, the stability of the resistance value of the CrSi thin film resistor 21 can be improved by performing the Ar reverse sputtering process immediately before the formation of the CrSi thin film 27. Therefore, the Ar reverse sputtering process can be performed. preferable.

また、上記の実施例では、第2層目層間絶縁膜15として、SOG膜の形成及びエッチバック技術を用いて平坦化したものを用いているが、金属薄膜抵抗体の下地となる絶縁膜はこれに限定されるものではない。金属薄膜抵抗体の下地となる絶縁膜としては、例えば公知の技術であるCMP(chemical mechanical polish)技術を用いて平坦化を行なった絶縁膜や、平坦化を行なっていないプラズマCVD酸化膜、SOGを塗布した後に熱処理を施して平坦化したSOG膜、HDP(high-density-plasma)−CVD法により形成したCVD絶縁膜をエッチバックして平坦化したものなど、他の絶縁膜であってもよい。ただし、アナログ抵抗素子の中には、TCRのみならず、ペア性や比精度も重要となるような構成で使用されている場合も多いので、特に、本発明の半導体装置を構成する金属薄膜抵抗体をアナログ抵抗素子に適用する場合には、金属薄膜抵抗体の下地となる絶縁膜は平坦化処理が施されていることが好ましい。   Further, in the above embodiment, the second interlayer insulating film 15 is flattened by using the SOG film formation and the etch back technique, but the insulating film serving as the base of the metal thin film resistor is It is not limited to this. As an insulating film as a base of the metal thin film resistor, for example, an insulating film that has been flattened using a known chemical mechanical polish (CMP) technique, a plasma CVD oxide film that has not been flattened, or SOG Other insulating films such as an SOG film that has been flattened by applying a heat treatment after coating, and a CVD insulating film formed by HDP (high-density-plasma) -CVD method that has been planarized by etching back Good. However, since many analog resistance elements are used not only in the TCR but also in a configuration in which pairability and specific accuracy are important, in particular, the metal thin film resistor constituting the semiconductor device of the present invention. When the body is applied to an analog resistance element, it is preferable that the insulating film serving as the base of the metal thin film resistor is subjected to a planarization process.

また、上記の実施例では、CrSi薄膜抵抗体21の上に保護用絶縁膜22を介してパッシベーション膜23を形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、CrSi薄膜抵抗体21の上に形成される絶縁膜は、例えば第2層目の金属配線を形成するための層間絶縁膜など、いかなる絶縁膜であってもよい。   In the above embodiment, the passivation film 23 is formed on the CrSi thin film resistor 21 via the protective insulating film 22. However, the present invention is not limited to this, and the CrSi thin film resistor is formed. The insulating film formed on 21 may be any insulating film such as an interlayer insulating film for forming a second-layer metal wiring.

図11は第1態様の他の実施例を示す断面図であり、(A)は金属薄膜抵抗体及びアライメントマークの形成領域を示す断面図、(B)は(A)の破線で囲まれた部分を拡大して示す拡大断面図である。この実施例においてアライメントマークの平面図は図2と同じである。図1と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付し、それらの部分の詳細な説明は省略する。   FIG. 11 is a cross-sectional view showing another embodiment of the first mode, (A) is a cross-sectional view showing a formation region of a metal thin film resistor and alignment mark, and (B) is surrounded by a broken line in (A). It is an expanded sectional view which expands and shows a portion. In this embodiment, the plan view of the alignment mark is the same as FIG. Parts having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

シリコン基板1上に素子分離酸化膜3、第1層目層間絶縁膜5、金属材料パターン7及び高融点金属膜9からなる第1層目金属配線パターン11及びレーザ光透過防止膜13、ならびに第2層目層間絶縁膜15が形成されている。第2層目層間絶縁膜15に、金属薄膜抵抗体の両端部及び第1層目金属配線パターン11に対応して接続孔17が形成されている。接続孔17の内壁には逆スパッタリング残渣19が形成されている。接続孔17の上端部はテーパー形状に形成されている。   An element isolation oxide film 3, a first layer interlayer insulating film 5, a first layer metal wiring pattern 11 composed of a metal material pattern 7 and a refractory metal film 9, a laser light transmission preventing film 13, and a first layer on the silicon substrate 1, A second interlayer insulating film 15 is formed. Connection holes 17 are formed in the second-layer interlayer insulating film 15 so as to correspond to both end portions of the metal thin film resistor and the first-layer metal wiring pattern 11. A reverse sputtering residue 19 is formed on the inner wall of the connection hole 17. The upper end portion of the connection hole 17 is formed in a tapered shape.

第2層目層間絶縁膜15上に、接続孔17,17間の領域から接続孔17内及び第1層目金属配線パターン11上にわたってCrSi薄膜抵抗体21が形成されている。CrSi薄膜抵抗体21下には第2層目層間絶縁膜15を介してレーザ光透過防止膜13が配置されている。CrSi薄膜抵抗体21とは異なる領域で第2層目層間絶縁膜15にアライメントマーク24を構成するCrSi薄膜パターン24a及び段差部24cが形成されている。   On the second interlayer insulating film 15, a CrSi thin film resistor 21 is formed from the region between the connection holes 17, 17 in the connection hole 17 and on the first layer metal wiring pattern 11. Under the CrSi thin film resistor 21, a laser light transmission preventing film 13 is disposed via a second interlayer insulating film 15. A CrSi thin film pattern 24 a and a stepped portion 24 c constituting the alignment mark 24 are formed in the second interlayer insulating film 15 in a region different from the CrSi thin film resistor 21.

CrSi薄膜抵抗体21の上面にCrSiN膜(金属窒化膜)31が形成され、CrSi薄膜パターン24aの上面にCrSiN膜24dが形成されている。CrSi薄膜抵抗体21,CrSi薄膜パターン24aとCrSiN膜31,24dの間にはCrSiOは形成されていない。CrSi薄膜パターン24a、段差部24c及びCrSiN膜24dはアライメントマーク24を構成する。また、CrSiN膜24dは保護用絶縁膜として機能する。
CrSi薄膜抵抗体21及びCrSiN膜31の形成領域を含む第2層目層間絶縁膜15上にパッシベーション膜23が形成されている。
A CrSiN film (metal nitride film) 31 is formed on the upper surface of the CrSi thin film resistor 21, and a CrSiN film 24d is formed on the upper surface of the CrSi thin film pattern 24a. CrSiO is not formed between the CrSi thin film resistor 21, the CrSi thin film pattern 24a, and the CrSiN films 31, 24d. The CrSi thin film pattern 24a, the stepped portion 24c, and the CrSiN film 24d constitute an alignment mark 24. The CrSiN film 24d functions as a protective insulating film.
A passivation film 23 is formed on the second interlayer insulating film 15 including the formation region of the CrSi thin film resistor 21 and the CrSiN film 31.

この実施例では、CrSi薄膜抵抗体21の形成領域とは異なる領域で第2層目層間絶縁膜15に、CrSi薄膜パターン24a、段差部24c及びCrSiN膜24bをもつアライメントマーク24を備えているので、CrSi薄膜抵抗体21の上面とアライメントマーク24の上面を同じ高さに配置することができ、レーザトリミング処理の際にCrSi薄膜抵抗体21に焦点を高精度に合わせることができる。   In this embodiment, the second layer interlayer insulating film 15 is provided with an alignment mark 24 having a CrSi thin film pattern 24a, a stepped portion 24c and a CrSiN film 24b in a region different from the region where the CrSi thin film resistor 21 is formed. The upper surface of the CrSi thin film resistor 21 and the upper surface of the alignment mark 24 can be arranged at the same height, and the CrSi thin film resistor 21 can be focused with high accuracy during the laser trimming process.

さらに、図1を参照して説明した実施例と同様に、CrSi薄膜抵抗体21下の領域で第2層目層間絶縁膜15とシリコン基板1の間に金属材料からなるレーザ光透過防止膜13を備えているので、レーザトリミング処理時においてCrSi薄膜抵抗体21が切断又は変質されるのに十分な強度のレーザ光25をCrSi薄膜抵抗体21に照射しても、第2層目層間絶縁膜15を透過したレーザ光25はレーザ光透過防止膜13によりシリコン基板1とは反対側に反射され、レーザ光25がシリコン基板1に照射されるのを防止することができる。   Further, similarly to the embodiment described with reference to FIG. 1, the laser light transmission preventing film 13 made of a metal material between the second interlayer insulating film 15 and the silicon substrate 1 in the region under the CrSi thin film resistor 21. Therefore, even if the CrSi thin film resistor 21 is irradiated with a laser beam 25 having sufficient intensity to cut or alter the CrSi thin film resistor 21 during the laser trimming process, the second interlayer insulating film The laser light 25 transmitted through 15 is reflected to the opposite side of the silicon substrate 1 by the laser light transmission preventing film 13, and the laser light 25 can be prevented from being irradiated onto the silicon substrate 1.

この実施例を製作するための製造方法を説明する。
図3(a)を参照して説明した上記工程(1)と同じ工程により、素子分離酸化膜3の形成が完了したウェハ状のシリコン基板1上に、第1層目層間絶縁膜5、金属配線パターン7及び高融点金属膜9からなる第1層目金属配線パターン11及びレーザ光透過防止膜13、第2層目層間絶縁膜15、ならびに接続孔17を形成する。
A manufacturing method for manufacturing this embodiment will be described.
On the wafer-like silicon substrate 1 in which the formation of the element isolation oxide film 3 has been completed by the same process (1) described with reference to FIG. 3A, the first-layer interlayer insulating film 5, the metal A first-layer metal wiring pattern 11 and a laser beam transmission preventing film 13, a second-layer interlayer insulating film 15, and a connection hole 17 made of the wiring pattern 7 and the refractory metal film 9 are formed.

図3(b)を参照して説明した上記工程(2)と同じ条件により、例えばマルチチャンバースパッタリング装置のArスパッタエッチングチャンバーにて、真空中で、層間絶縁膜5の表面に対してAr逆スパッタリング処理を行なって逆スパッタリング残渣19及び接続孔17上端部のテーパー形状を形成し、続けて、Ar逆スパッタリング処理の完了後に真空を破らずに連続して金属薄膜抵抗体用のCrSi薄膜を形成する。   Under the same conditions as in step (2) described above with reference to FIG. 3B, Ar reverse sputtering is performed on the surface of the interlayer insulating film 5 in a vacuum, for example, in an Ar sputter etching chamber of a multi-chamber sputtering apparatus. The reverse sputtering residue 19 and the tapered shape of the upper end portion of the connection hole 17 are formed by performing the processing, and subsequently, the CrSi thin film for the metal thin film resistor is continuously formed without breaking the vacuum after the completion of the Ar reverse sputtering processing. .

さらに、CrSi薄膜の形成後、真空を破らずに連続して、CrSi薄膜上にCrSiN膜を形成する。例えば、CrSi薄膜の形成で用いたSi/Cr=80/20wt%のCrSiターゲットを使用し、DCパワー:0.7KW(キロワット)、Ar+N2(アルゴンと窒素の混合ガス):85sccm、圧力:8.5mTorr、処理時間:6秒の条件で処理を行ない、CrSi薄膜上にCrSiN膜を約50Åの膜厚に形成する。次に、CrSiN膜及びCrSi薄膜をパターニングして、CrSiN膜31及びCrSi薄膜抵抗体21からなる積層パターンとCrSiN膜24d及びCrSi薄膜パターン24aからなる積層パターンを形成する。 Further, after forming the CrSi thin film, a CrSiN film is formed on the CrSi thin film continuously without breaking the vacuum. For example, the Si / Cr = 80/20 wt% CrSi target used in the formation of the CrSi thin film was used, DC power: 0.7 kW (kilowatt), Ar + N 2 (mixed gas of argon and nitrogen): 85 sccm, pressure: 8 Processing is performed under conditions of 0.5 mTorr, processing time: 6 seconds, and a CrSiN film is formed on the CrSi thin film to a thickness of about 50 mm. Next, the CrSiN film and the CrSi thin film are patterned to form a laminated pattern composed of the CrSiN film 31 and the CrSi thin film resistor 21, and a laminated pattern composed of the CrSiN film 24d and the CrSi thin film pattern 24a.

ここでも、図1から図4を参照して説明した上記製造方法と同様に、CrSi薄膜抵抗体21は第1層目金属配線パターン11と電気的に接続されているので、従来技術のようにはフッ酸水溶液によるCrSi薄膜抵抗体21の表面の金属酸化膜除去処理を行なう必要はない。さらに、CrSi薄膜抵抗体21の上面はCrSiN膜31により覆われているので、大気など、酸素を含む雰囲気中に暴露されてもCrSi薄膜抵抗体21の上面が酸化されることはない。   Here, similarly to the above-described manufacturing method described with reference to FIGS. 1 to 4, the CrSi thin film resistor 21 is electrically connected to the first layer metal wiring pattern 11. It is not necessary to perform a metal oxide film removal process on the surface of the CrSi thin film resistor 21 with a hydrofluoric acid aqueous solution. Furthermore, since the upper surface of the CrSi thin film resistor 21 is covered with the CrSiN film 31, the upper surface of the CrSi thin film resistor 21 is not oxidized even when exposed to an atmosphere containing oxygen such as air.

その後、図3(d)を参照して説明した上記工程(4)を同様にして、CrSiN膜24d及びCrSi薄膜パターン24aをマスクにしてドライエッチング技術により第2層目層間絶縁膜15に段差部24cを形成してアライメントマーク24を形成する。このとき、CrSiN膜24dは保護用絶縁膜として機能する。
この製造方法例ではCrSiN膜24dを約50Åの膜厚に形成しているが、段差部24cを形成するためのドライエッチング処理においてCrSiN膜24d及びCrSi薄膜パターン24aが除去される可能性がある場合はCrSiN膜24dの膜厚を厚く形成してもよい。また、CrSiN膜24d,31上にシリコン窒化膜や、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜の積層膜など、他の絶縁膜を形成するようにしてもよい。
その後、第2層目層間絶縁膜15上にパッシベーション膜23を形成する。
Thereafter, the step (4) described with reference to FIG. 3D is performed in the same manner, and a step portion is formed on the second interlayer insulating film 15 by dry etching using the CrSiN film 24d and the CrSi thin film pattern 24a as a mask. 24c is formed to form the alignment mark 24. At this time, the CrSiN film 24d functions as a protective insulating film.
In this example of the manufacturing method, the CrSiN film 24d is formed to a thickness of about 50 mm, but there is a possibility that the CrSiN film 24d and the CrSi thin film pattern 24a may be removed in the dry etching process for forming the stepped portion 24c. The CrSiN film 24d may be formed thick. Further, another insulating film such as a silicon nitride film or a laminated film of a silicon nitride film and a silicon oxide film may be formed on the CrSiN films 24d and 31.
Thereafter, a passivation film 23 is formed on the second interlayer insulating film 15.

一般に、金属薄膜は酸素との反応性が高く、金属薄膜を大気に晒した状態で長時間放置すると抵抗値が変動してしまうことが知られている。
この実施例では、CrSi薄膜抵抗体21の上面にCrSiN膜31を形成することにより、CrSi薄膜抵抗体21の上面が大気に晒されてCrSi薄膜抵抗体21の抵抗値が変動するのを防止している。ここで、CrSi薄膜抵抗体21を形成するためのCrSi薄膜が成膜された段階で、CrSi薄膜と配線パターン11との電気的接続は完了しているため、CrSi薄膜21上に新たな薄膜が成膜されても、特性上何ら影響を与えるものではない。
In general, a metal thin film has high reactivity with oxygen, and it is known that the resistance value fluctuates when the metal thin film is left for a long time in a state exposed to the atmosphere.
In this embodiment, the CrSiN film 31 is formed on the upper surface of the CrSi thin film resistor 21, thereby preventing the upper surface of the CrSi thin film resistor 21 from being exposed to the air and changing the resistance value of the CrSi thin film resistor 21. ing. Here, when the CrSi thin film for forming the CrSi thin film resistor 21 is formed, the electrical connection between the CrSi thin film and the wiring pattern 11 is completed, so that a new thin film is formed on the CrSi thin film 21. Even if the film is formed, there is no influence on the characteristics.

図12に、CrSiN膜形成用のガスのN2分圧とCrSiN膜の抵抗率の関係を示す図であり、縦軸は抵抗率ρ(mohm・cm(ミリオーム・センチメートル))、横軸はN2分圧(%)を示す。ここでは、ターゲット:Si/Cr=50/50wt%、DCパワー:0.7KW、Ar+N2:85sccm、圧力:8.5mTorr、処理時間:6秒の条件でAr+N2ガスのN2分圧を調整してCrSiN膜を形成した。 FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the N 2 partial pressure of the gas for forming the CrSiN film and the resistivity of the CrSiN film, where the vertical axis represents resistivity ρ (mohm · cm (mohm · cm)), and the horizontal axis represents N 2 partial pressure (%) is indicated. Here, the N 2 partial pressure of Ar + N 2 gas is adjusted under the conditions of target: Si / Cr = 50/50 wt%, DC power: 0.7 kW, Ar + N 2 : 85 sccm, pressure: 8.5 mTorr, treatment time: 6 seconds. Thus, a CrSiN film was formed.

2分圧を18%以上添加してリアクティブスパッタにより形成されたCrSiN膜は、N2を全く添加しないガスを用いた場合(N2分圧が0%)に比べて10倍以上の高い抵抗率を示す。したがって、N2分圧を18%以上に設定してCrSiN膜を成膜するようにすれば、CrSi薄膜抵抗体上に直接CrSiN膜を形成しても、CrSi薄膜抵抗体全体の抵抗値はCrSi薄膜が決定することとなり、CrSiN膜は抵抗値にほとんど影響を与えない。ここで、N2分圧の上限は90%程度である。N2分圧を90%よりも大きく設定した場合、スパッタリング速度の大幅な低下を招き、生産効率が低下するので好ましくない。
なお、CrSiN膜は、N2分圧を例えば6〜11%程度添加してリアクティブスパッタにより形成するようにすれば、CrSiN膜自体を金属薄膜抵抗体として使用することも可能である。
The CrSiN film formed by reactive sputtering with an N 2 partial pressure of 18% or more is 10 times higher than when a gas not containing N 2 is used at all (N 2 partial pressure is 0%). Resistivity is shown. Accordingly, if the CrSiN film is formed by setting the N 2 partial pressure to 18% or more, even if the CrSiN film is directly formed on the CrSi thin film resistor, the resistance value of the entire CrSi thin film resistor is CrSi. The thin film is determined, and the CrSiN film has little influence on the resistance value. Here, the upper limit of the N 2 partial pressure is about 90%. If the N 2 partial pressure is set to be larger than 90%, it is not preferable because the sputtering rate is significantly reduced and the production efficiency is lowered.
Note that the CrSiN film itself can be used as a metal thin film resistor if the CrSiN film is formed by reactive sputtering with an N 2 partial pressure of about 6 to 11%, for example.

また、上記の実施例では、CrSi薄膜抵抗体21上にCrSiN膜31を備えているが、CrSi薄膜抵抗体21上にCVD系の絶縁膜、例えばシリコン窒化膜等を備えているようにしてもよい。しかし、一般的なマルチチャンバースパッタ装置にはCVDチャンバーは接続されておらず、CVD系の絶縁膜を真空中で連続してCrSi薄膜抵抗体21上に形成するためには、対応する新しい設備を購入する必要があり、製造コストに多大な影響を与えてしまう。
上記製造方法例のように、CrSi薄膜抵抗体21用のCrSi薄膜27上にCrSiN膜31を形成する構成であれば、新しい装置を購入すること無く、既存のマルチチャンバースパッタ装置を用いてCrSi薄膜抵抗体21の耐酸化カバー膜となるCrSiN膜31を、真空状態を破ること無く形成することができる。
In the above embodiment, the CrSiN film 31 is provided on the CrSi thin film resistor 21, but a CVD insulating film such as a silicon nitride film may be provided on the CrSi thin film resistor 21. Good. However, a CVD chamber is not connected to a general multi-chamber sputtering apparatus, and in order to continuously form a CVD-based insulating film on the CrSi thin film resistor 21 in a vacuum, a corresponding new facility is required. It is necessary to purchase, and the production cost is greatly affected.
If the CrSiN film 31 is formed on the CrSi thin film 27 for the CrSi thin film resistor 21 as in the above manufacturing method example, a CrSi thin film can be used using an existing multi-chamber sputtering apparatus without purchasing a new apparatus. The CrSiN film 31 serving as the oxidation resistant cover film of the resistor 21 can be formed without breaking the vacuum state.

図13及び図14はそれぞれ第1態様のさらに他の実施例を示す断面図であり、(A)は金属薄膜抵抗体及びアライメントマークの形成領域を示す断面図、(B)は(A)の破線で囲まれた部分を拡大して示す拡大断面図である。両実施例においてアライメントマークの平面図は図2と同じである。図11と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付し、それらの部分の詳細な説明は省略する。   FIGS. 13 and 14 are cross-sectional views showing still other embodiments of the first aspect, wherein (A) is a cross-sectional view showing a formation region of a metal thin film resistor and alignment mark, and (B) is a cross-sectional view of (A). It is an expanded sectional view which expands and shows the part enclosed with the broken line. In both embodiments, the plan view of the alignment mark is the same as FIG. Parts having the same functions as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図13の実施例が図11を参照して説明した実施例と異なる点は、金属材料パターン7及び高融点金属膜9からなるレーザ光透過防止膜13が第1層目金属配線パターン11とは分離して設けられていることである。その他の構造は図11を参照して説明した実施例と同じである。このような構造は、図1から図3を参照して説明した製造方法において第1層目金属配線パターン11及びレーザ光透過防止膜13をパターニングするためのマスクを変更することにより、同様に形成することができる。   The embodiment of FIG. 13 differs from the embodiment described with reference to FIG. 11 in that the laser light transmission preventing film 13 made of the metal material pattern 7 and the refractory metal film 9 is different from the first-layer metal wiring pattern 11. It is provided separately. Other structures are the same as those of the embodiment described with reference to FIG. Such a structure is similarly formed by changing the mask for patterning the first-layer metal wiring pattern 11 and the laser light transmission preventing film 13 in the manufacturing method described with reference to FIGS. can do.

また、図14の実施例が図11を参照して説明した実施例と異なる点は、レーザ光透過防止膜13が設けられていないことである。その他の構造は図11を参照して説明した実施例と同じである。このような構造は、図1から図3を参照して説明した製造方法において第1層目金属配線パターン11をパターニングするためのマスクを変更することにより、同様に形成することができる。   Further, the embodiment of FIG. 14 is different from the embodiment described with reference to FIG. 11 in that the laser light transmission preventing film 13 is not provided. Other structures are the same as those of the embodiment described with reference to FIG. Such a structure can be similarly formed by changing the mask for patterning the first-layer metal wiring pattern 11 in the manufacturing method described with reference to FIGS.

図13及び図14に示した実施例においても、CrSi薄膜抵抗体21の形成領域とは異なる領域でCrSi薄膜抵抗体21の下地膜である第2層目層間絶縁膜15に、CrSi薄膜パターン24a、保護用絶縁膜24b及び段差部24c、又はCrSi薄膜パターン24a、CrSiN膜24d及び段差部24cをもつアライメントマーク24を備えているので、CrSi薄膜抵抗体21の上面とアライメントマーク24の上面を同じ高さに配置することができ、レーザトリミング処理の際にCrSi薄膜抵抗体21に焦点を高精度に合わせることができる。   Also in the embodiment shown in FIGS. 13 and 14, the CrSi thin film pattern 24a is formed on the second interlayer insulating film 15 which is the base film of the CrSi thin film resistor 21 in a region different from the region where the CrSi thin film resistor 21 is formed. Since the protective insulating film 24b and the step 24c or the alignment mark 24 having the CrSi thin film pattern 24a, the CrSiN film 24d and the step 24c are provided, the upper surface of the CrSi thin film resistor 21 and the upper surface of the alignment mark 24 are the same. It can be disposed at a height, and the CrSi thin film resistor 21 can be focused with high accuracy during the laser trimming process.

図13及び図14に示した実施例では、CrSi薄膜抵抗体21上及びCrSi薄膜パターン24a上にCrSiN膜31,24dを備えているが、図1に示した実施例と同様に、CrSi薄膜抵抗体21上及びCrSi薄膜パターン24a上に保護用絶縁膜22,24bを備えているようにしてもよい。また、CrSiN膜31,24d上に、保護用絶縁膜としてのシリコン酸化膜やシリコン窒化膜、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜からなる積層膜など、他の絶縁膜を備えているようにしてもよい。CrSi薄膜抵抗体21上及びCrSi薄膜パターン24a上にCrSiN膜31,24dを備えた構成、及びさらにCrSiN膜31,24d上にリコン酸化膜やシリコン窒化膜、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜の積層膜などを備えた構成は後述する実施例にも適用することができる。   In the embodiment shown in FIGS. 13 and 14, the CrSiN films 31 and 24d are provided on the CrSi thin film resistor 21 and the CrSi thin film pattern 24a. However, as in the embodiment shown in FIG. The protective insulating films 22 and 24b may be provided on the body 21 and the CrSi thin film pattern 24a. Further, another insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film as a protective insulating film or a laminated film made of a silicon nitride film and a silicon oxide film may be provided on the CrSiN films 31 and 24d. . A structure including CrSiN films 31 and 24d on the CrSi thin film resistor 21 and the CrSi thin film pattern 24a, and a recon oxide film, a silicon nitride film, and a laminated film of a silicon nitride film and a silicon oxide film on the CrSiN films 31 and 24d. The configuration including the above can also be applied to the embodiments described later.

図1、図11及び図13に示した実施例では、レーザ光透過防止膜13はCrSi薄膜抵抗体21が電気的に接続される第1層目金属配線パターン11と同じ材料により形成されているが、本発明の半導体装置の第1態様はこれに限定されるものではなく、レーザ光透過防止膜は、第1層目金属配線パターン11とは別途形成された、第1層目金属配線パターン11とは異なる金属材料により形成されているものであってもよい。   In the embodiment shown in FIG. 1, FIG. 11 and FIG. 13, the laser light transmission preventing film 13 is formed of the same material as the first layer metal wiring pattern 11 to which the CrSi thin film resistor 21 is electrically connected. However, the first mode of the semiconductor device of the present invention is not limited to this, and the first layer metal wiring pattern is formed separately from the first layer metal wiring pattern 11 in the laser light transmission preventing film. 11 may be formed of a metal material different from 11.

また、上記の実施例では、レーザ光透過防止膜13と、CrSi薄膜抵抗体21が電気的に接続される第1層目金属配線パターン11はともに第1層目層間絶縁膜5上に形成されているが、レーザ光透過防止膜と、金属薄膜抵抗体が電気的に接続される金属配線パターンは互いに異なる層の絶縁膜上に形成されていてもよい。   In the above embodiment, the laser light transmission preventing film 13 and the first layer metal wiring pattern 11 to which the CrSi thin film resistor 21 is electrically connected are both formed on the first layer interlayer insulating film 5. However, the laser light transmission preventing film and the metal wiring pattern to which the metal thin film resistor is electrically connected may be formed on different insulating films.

図15は半導体装置の第2態様の一実施例を示す図であり、(A)は断面図、(B)は第1接続孔近傍を拡大して示す断面図、(C)は第2接続孔近傍を拡大して示す断面図である。この実施例においてアライメントマークの平面図は図2と同じである。図1と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付し、それらの部分の詳細な説明は省略する。   15A and 15B are views showing an embodiment of the second mode of the semiconductor device, wherein FIG. 15A is a cross-sectional view, FIG. 15B is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the first connection hole, and FIG. It is sectional drawing which expands and shows the hole vicinity. In this embodiment, the plan view of the alignment mark is the same as FIG. Parts having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

シリコン基板1上に素子分離酸化膜3が形成され、素子分離酸化膜3の形成領域を含むシリコン基板1上に第1層目層間絶縁膜5が形成されている。第1層目層間絶縁膜5上に第1層目金属配線パターン11が形成されている。第1層目金属配線パターン11は例えばAlSiCu膜からなる金属材料パターンとその金属材料パターン表面に形成された高融点金属膜、例えばTiN膜により形成されているが、図15では金属材料パターンと高融点金属膜を一体的に示している。第1層目金属配線パターン11の一部は金属薄膜抵抗体の形成領域に延伸して形成されてレーザ光透過防止膜13を構成している。   An element isolation oxide film 3 is formed on the silicon substrate 1, and a first interlayer insulating film 5 is formed on the silicon substrate 1 including a region where the element isolation oxide film 3 is formed. A first-layer metal wiring pattern 11 is formed on the first-layer interlayer insulating film 5. The first layer metal wiring pattern 11 is formed of a metal material pattern made of, for example, an AlSiCu film and a refractory metal film formed on the surface of the metal material pattern, for example, a TiN film. The melting point metal film is shown integrally. A part of the first layer metal wiring pattern 11 is formed to extend in the formation region of the metal thin film resistor to constitute the laser light transmission preventing film 13.

第1層目金属配線パターン11の形成領域を含む第1層目層間絶縁膜5上に、例えば、下層側から順にプラズマCVD酸化膜、SOG膜、プラズマCVD酸化膜からなる第2層目層間絶縁膜(下地絶縁膜)15(図15では一体的に図示している。)が形成されている。第2層目層間絶縁膜15に、第1層目金属配線パターン11に対応して第1接続孔43及び第2接続孔45が形成されている。第1接続孔43は、第1層目金属配線パターン11と、第2層目層間絶縁膜15上に形成される金属薄膜抵抗体を電気的に接続するためのものである。第2接続孔45は、第1層目金属配線パターン11と、第2層目層間絶縁膜15上に形成される第2層目金属配線パターンを電気的に接続するためのものである。   On the first-layer interlayer insulating film 5 including the formation region of the first-layer metal wiring pattern 11, for example, a second-layer interlayer insulation composed of a plasma CVD oxide film, an SOG film, and a plasma CVD oxide film in order from the lower layer side. A film (underlying insulating film) 15 (shown integrally in FIG. 15) is formed. A first connection hole 43 and a second connection hole 45 are formed in the second layer interlayer insulating film 15 corresponding to the first layer metal wiring pattern 11. The first connection hole 43 is for electrically connecting the first layer metal wiring pattern 11 and the metal thin film resistor formed on the second layer interlayer insulating film 15. The second connection hole 45 is for electrically connecting the first layer metal wiring pattern 11 and the second layer metal wiring pattern formed on the second layer interlayer insulating film 15.

第1接続孔43内に導電性材料が埋め込まれて第1導電性プラグ47が形成されている。第2接続孔45内に導電性材料が埋め込まれて第2導電性プラグ49が形成されている。第1導電性プラグ47及び第2導電性プラグ49は、例えばチタンからなり、接続孔内壁表面に形成されたバリヤメタル(第1導電性材料)51と、バリヤメタル51上に形成されたタングステン(第2導電性材料)53により形成されている。(A)では、第1導電性プラグ47及び第2導電性プラグ49について、バリヤメタル51及びタングステン53を一体的に示している。   A first conductive plug 47 is formed by embedding a conductive material in the first connection hole 43. A second conductive plug 49 is formed by embedding a conductive material in the second connection hole 45. The first conductive plug 47 and the second conductive plug 49 are made of, for example, titanium, and a barrier metal (first conductive material) 51 formed on the inner surface of the connection hole and tungsten (second second) formed on the barrier metal 51. The conductive material 53 is formed. In (A), the barrier metal 51 and the tungsten 53 are shown integrally with respect to the first conductive plug 47 and the second conductive plug 49.

(B)に示すように、第1接続孔43において、バリヤメタル51の上端部は第1接続孔43の上端部及びタングステン53の上面とは間隔をもって形成されている。タングステン53の上面の外周部及び第1接続孔43の上端部はテーパー形状((A)での図示は省略)に形成されている。さらに、バリヤメタル51上の、第1接続孔43の内壁とタングステン53の間の空間に、成分に少なくとも第2層目層間絶縁膜15の材料、タングステン及びArを含む逆スパッタリング残渣55((A)での図示は省略)が形成されている。   As shown in (B), in the first connection hole 43, the upper end portion of the barrier metal 51 is formed with a gap from the upper end portion of the first connection hole 43 and the upper surface of the tungsten 53. The outer peripheral portion of the upper surface of the tungsten 53 and the upper end portion of the first connection hole 43 are formed in a tapered shape (not shown in (A)). Further, in the space between the inner wall of the first connection hole 43 and the tungsten 53 on the barrier metal 51, the reverse sputtering residue 55 ((A)) containing at least the material of the second interlayer insulating film 15, tungsten and Ar as components. Is omitted).

(C)に示すように、第2接続孔45においては、バリヤメタル51、タングステン53及び第2層目層間絶縁膜15の上面が同じ高さに形成されており、第1接続孔43のようにはテーパー形状や逆スパッタリング残渣55は形成されていない。   As shown in (C), in the second connection hole 45, the upper surfaces of the barrier metal 51, tungsten 53, and the second interlayer insulating film 15 are formed at the same height, as in the first connection hole 43. The taper shape and the reverse sputtering residue 55 are not formed.

第1導電性プラグ47上及び第2層目層間絶縁膜15上にCrSi薄膜抵抗体21が形成されている。CrSi薄膜抵抗体21の両端部は第1導電性プラグ47を介して第1層目金属配線パターン11と電気的に接続されている。CrSi薄膜抵抗体21下には第2層目層間絶縁膜15を介してレーザ光透過防止膜13が配置されている。   A CrSi thin film resistor 21 is formed on the first conductive plug 47 and the second interlayer insulating film 15. Both ends of the CrSi thin film resistor 21 are electrically connected to the first layer metal wiring pattern 11 via the first conductive plug 47. Under the CrSi thin film resistor 21, a laser light transmission preventing film 13 is disposed via a second interlayer insulating film 15.

第2導電性プラグ49上及び第2層目層間絶縁膜15上に、最上層の金属配線パターンとしての第2層目金属配線パターン(金属配線パターン)57が形成されている。第2層目金属配線パターン37は第2導電性プラグ49を介して第1層目金属配線パターン11と電気的に接続されている。   A second-layer metal wiring pattern (metal wiring pattern) 57 as the uppermost metal wiring pattern is formed on the second conductive plug 49 and the second-layer interlayer insulating film 15. The second layer metal wiring pattern 37 is electrically connected to the first layer metal wiring pattern 11 via the second conductive plug 49.

CrSi薄膜抵抗体21及び第2層目金属配線パターン37の形成領域とは異なる領域で第2層目層間絶縁膜15上に、CrSi薄膜パターン24a、保護用絶縁膜24b及び段差部24cをもつアライメントマーク24が形成されている。
CrSi薄膜抵抗体21、アライメントマーク24及び第2層目金属配線パターン37の形成領域を含む第2層目層間絶縁膜15上にパッシベーション膜23が形成されている。
Alignment having a CrSi thin film pattern 24a, a protective insulating film 24b, and a step 24c on the second interlayer insulating film 15 in a region different from the formation region of the CrSi thin film resistor 21 and the second layer metal wiring pattern 37 A mark 24 is formed.
A passivation film 23 is formed on the second-layer interlayer insulating film 15 including the formation region of the CrSi thin-film resistor 21, the alignment mark 24, and the second-layer metal wiring pattern 37.

この実施例でも、図1を参照して説明した実施例と同様に、CrSi薄膜抵抗体21の形成領域とは異なる領域で第2層目層間絶縁膜15に、CrSi薄膜パターン24a、段差部24c及びCrSiN膜24bをもつアライメントマーク24を備えているので、CrSi薄膜抵抗体21の上面とアライメントマーク24の上面を同じ高さに配置することができ、レーザトリミング処理の際にCrSi薄膜抵抗体21に焦点を高精度に合わせることができる。   In this embodiment, similarly to the embodiment described with reference to FIG. 1, the CrSi thin film pattern 24a and the stepped portion 24c are formed on the second interlayer insulating film 15 in a region different from the formation region of the CrSi thin film resistor 21. Since the alignment mark 24 having the CrSiN film 24b is provided, the upper surface of the CrSi thin film resistor 21 and the upper surface of the alignment mark 24 can be arranged at the same height, and the CrSi thin film resistor 21 is subjected to the laser trimming process. The focus can be adjusted with high accuracy.

さらに、CrSi薄膜抵抗体21下の領域で第2層目層間絶縁膜15とシリコン基板1の間に金属材料からなるレーザ光透過防止膜13を備えているので、レーザトリミング処理時においてCrSi薄膜抵抗体21が切断又は変質されるのに十分な強度のレーザ光25をCrSi薄膜抵抗体21に照射しても、第2層目層間絶縁膜15を透過したレーザ光25はレーザ光透過防止膜13によりシリコン基板1とは反対側に反射され、レーザ光25がシリコン基板1に照射されるのを防止することができる。   Further, since the laser light transmission preventing film 13 made of a metal material is provided between the second-layer interlayer insulating film 15 and the silicon substrate 1 in the region under the CrSi thin film resistor 21, the CrSi thin film resistor is used during the laser trimming process. Even when the CrSi thin film resistor 21 is irradiated with a laser beam 25 having sufficient intensity to cut or alter the body 21, the laser beam 25 transmitted through the second interlayer insulating film 15 is not transmitted through the laser beam transmission preventing film 13. Therefore, it is possible to prevent the silicon substrate 1 from being irradiated with the laser beam 25 by being reflected to the side opposite to the silicon substrate 1.

図16はこの実施例を製造するための製造方法の一例を説明するための工程断面図である。図16において、右側の破線円で囲まれた断面図は各工程での第1接続孔の状態を拡大して示すものである。図15及び図16を参照してこの製造方法の例を説明する。   FIG. 16 is a process sectional view for explaining an example of a manufacturing method for manufacturing this embodiment. In FIG. 16, a cross-sectional view surrounded by a broken-line circle on the right side shows an enlarged view of the state of the first connection hole in each step. An example of this manufacturing method will be described with reference to FIGS.

(1)図3(a)を参照して説明した上記工程(1)と同様にして、素子分離酸化膜3及びトランジスタ素子等(図示は省略)の形成が完了したウェハ状のシリコン基板1上に、第1層目層間絶縁膜5、AlSiCu膜及びTiN膜からなる第1層目金属配線パターン11及びレーザ光透過防止膜13、第2層目層間絶縁膜15を形成する。 (1) Similar to step (1) described with reference to FIG. 3A, on the wafer-like silicon substrate 1 on which the formation of the element isolation oxide film 3 and transistor elements (not shown) has been completed. Then, a first layer interlayer insulating film 5, a first layer metal wiring pattern 11 made of an AlSiCu film and a TiN film, a laser light transmission preventing film 13, and a second layer interlayer insulating film 15 are formed.

公知の写真製版技術及びドライエッチング技術により、第1層目金属配線パターン11の所定の領域に対応して第2層目層間絶縁膜15に第1接続孔43及び第2接続孔45を形成する。
第1接続孔43及び第2接続孔45の内壁表面を含む第2層目層間絶縁膜15上全面に例えばチタンからなるバリヤメタル51を1000Åの膜厚に形成し、さらにその上にタングステン53を7500Åの膜厚に形成した後、エッチバック処理又はCMP処理を施して、不要なタングステン53及びバリヤメタル51を除去する。これにより、第1接続孔43内にバリヤメタル51及びタングステン53からなる第1導電性プラグ47を形成し、第2接続孔45内にバリヤメタル51及びタングステン53からなる第2導電性プラグ49を形成する。
A first connection hole 43 and a second connection hole 45 are formed in the second-layer interlayer insulating film 15 corresponding to a predetermined region of the first-layer metal wiring pattern 11 by a known photolithography technique and dry etching technique. .
A barrier metal 51 made of, for example, titanium is formed on the entire surface of the second interlayer insulating film 15 including the inner wall surfaces of the first connection hole 43 and the second connection hole 45 to a thickness of 1000 mm, and further, tungsten 53 is formed on the surface of the second connection hole 45 by 7500 mm. After the film thickness is formed, an etch back process or a CMP process is performed to remove unnecessary tungsten 53 and barrier metal 51. Thereby, the first conductive plug 47 made of the barrier metal 51 and the tungsten 53 is formed in the first connection hole 43, and the second conductive plug 49 made of the barrier metal 51 and the tungsten 53 is formed in the second connection hole 45. .

例えばDCマグネトロンスパッタリング装置を用いて、第2層目層間絶縁膜15上に、例えばAlSiCu膜からなる金属材料膜を約5000Åの膜厚に形成し、続けて真空中で連続的に例えばTiN膜からなる高融点金属膜を約500Åの膜厚に形成して配線用金属膜59を形成する(図16(a)参照)。   For example, using a DC magnetron sputtering apparatus, a metal material film made of, for example, an AlSiCu film is formed on the second-layer interlayer insulating film 15 to a thickness of about 5000 mm, and then continuously, for example, from a TiN film in a vacuum. A wiring metal film 59 is formed by forming a refractory metal film having a thickness of about 500 mm (see FIG. 16A).

(2)写真製版技術により、第2層目金属配線パターンの形成領域を画定するためのレジストパターン61を配線用金属膜59上に形成した後、ドライエッチング技術により、レジストパターン61をマスクにして配線用金属膜59をパターンニングして第2層目金属配線パターン37を形成する(図16(b)参照。)。このドライエッチングの際に、第1導電性プラグ47上の配線用金属膜59は除去されるが、第1導電性プラグ47を構成するバリヤメタル51の上部も除去されて第1導電性プラグ47の周囲に窪みが形成される(図16(b)の拡大図参照。)。
このような窪みは、配線用金属膜59とタングステン53(第2導電性材料)のエッチング選択比が大きく、かつ配線用金属膜59とバリヤメタル51(第1導電性材料)のエッチング選択比が小さい場合に形成される。したがって、このような窪みは、この実施例での第1導電性プラグ47及び配線用金属膜59の材料の種類を用いた場合にのみ形成されるのではなく、金属配線用パターン用の金属膜に対して、第1導電性プラグを構成する第1導電性材料のエッチング選択比が小さく、かつ第1導電性プラグを構成する第2導電性材料のエッチング選択比が大きい場合に形成される。
(2) After forming a resist pattern 61 on the wiring metal film 59 for defining the formation region of the second-layer metal wiring pattern by photolithography technology, the resist pattern 61 is used as a mask by dry etching technology. The wiring metal film 59 is patterned to form a second layer metal wiring pattern 37 (see FIG. 16B). During this dry etching, the wiring metal film 59 on the first conductive plug 47 is removed, but the upper portion of the barrier metal 51 constituting the first conductive plug 47 is also removed, and the first conductive plug 47 is removed. A depression is formed around the periphery (see an enlarged view of FIG. 16B).
Such a depression has a high etching selectivity between the wiring metal film 59 and the tungsten 53 (second conductive material) and a small etching selectivity between the wiring metal film 59 and the barrier metal 51 (first conductive material). Formed in case. Therefore, such a depression is not formed only when the material types of the first conductive plug 47 and the wiring metal film 59 in this embodiment are used, but the metal film for the metal wiring pattern. On the other hand, it is formed when the etching selectivity of the first conductive material constituting the first conductive plug is small and the etching selectivity of the second conductive material constituting the first conductive plug is large.

(3)レジストパターン61を除去した後、第1導電性プラグ47の形成領域を含んで第2層目層間絶縁膜15の表面に対してAr逆スパッタリング処理を行なう(図16(c)参照。)。ここではマルチチャンバースパッタリング装置のArスパッタエッチングチャンバーにて、真空中で、DCバイアス:1250V、Ar:20sccm、圧力:8.5mTorr(ミリトル)、処理時間:20秒の条件でAr逆スパッタリング処理を行なった。このエッチング条件は、1000℃、ウェット雰囲気で形成した熱酸化膜を約50Åだけエッチングする条件と同等である。
このAr逆スパッタリング処理により、第1接続孔43において、タングステン53の上面の外周部及び第1接続孔43の上端部がテーパー形状に形成され、さらに、バリヤメタル51上の、第1接続孔43の内壁と第タングステン53の間の空間に、成分に少なくとも第2層目層間絶縁膜15の材料、タングステン及びArを含む逆スパッタリング残渣55が形成される(図16(c)の拡大図参照。)。
(3) After removing the resist pattern 61, an Ar reverse sputtering process is performed on the surface of the second interlayer insulating film 15 including the formation region of the first conductive plug 47 (see FIG. 16C). ). Here, in the Ar sputter etching chamber of a multi-chamber sputtering apparatus, Ar reverse sputtering processing is performed in a vacuum under the conditions of DC bias: 1250 V, Ar: 20 sccm, pressure: 8.5 mTorr (millitorr), and processing time: 20 seconds. It was. This etching condition is the same as that for etching a thermal oxide film formed in a wet atmosphere at 1000 ° C. by about 50 mm.
By this Ar reverse sputtering process, the outer peripheral portion of the upper surface of the tungsten 53 and the upper end portion of the first connection hole 43 are formed in a tapered shape in the first connection hole 43, and further, the first connection hole 43 on the barrier metal 51 is formed. In the space between the inner wall and the tungsten 53, a reverse sputtering residue 55 containing at least the material of the second interlayer insulating film 15, tungsten and Ar as components is formed (see the enlarged view of FIG. 16C). .

(4)Ar逆スパッタリング処理の完了後に真空を破らずに連続して、金属薄膜抵抗体用のCrSi薄膜(金属薄膜)27を形成する。ここでは、半導体ウェハをArスパッタエッチングチャンバーからCrSiターゲットが装着されたスパッタチャンバーに移送した後、Si/Cr=80/20wt%(重量パーセント)のCrSiターゲットを使用し、DCパワー:0.7KW(キロワット)、Ar:85sccm、圧力:8.5mTorr、処理時間:9秒の条件で処理を行ない、第1導電性プラグ47の形成領域を含む第2層目層間絶縁膜15上全面にCrSi薄膜27を約50Åの膜厚に形成した。
さらに、CrSi薄膜27上に、公知のCVD法により、膜厚が1000Åのシリコン窒化膜を形成し、さらにその上に膜厚が1000Åのシリコン酸化膜を形成して保護用絶縁膜28を形成する(図16(d)参照)。
(4) After completion of the Ar reverse sputtering process, a CrSi thin film (metal thin film) 27 for a metal thin film resistor is formed continuously without breaking the vacuum. Here, after a semiconductor wafer is transferred from an Ar sputter etching chamber to a sputter chamber equipped with a CrSi target, a Si / Cr = 80/20 wt% (weight percent) CrSi target is used and a DC power of 0.7 kW ( (Kilowatt), Ar: 85 sccm, pressure: 8.5 mTorr, treatment time: 9 seconds. The CrSi thin film 27 is formed on the entire surface of the second interlayer insulating film 15 including the region where the first conductive plug 47 is formed. Was formed to a thickness of about 50 mm.
Further, a silicon nitride film having a thickness of 1000 mm is formed on the CrSi thin film 27 by a known CVD method, and a silicon oxide film having a thickness of 1000 mm is further formed thereon to form a protective insulating film 28. (See FIG. 16D).

このように、金属薄膜抵抗体用のCrSi薄膜27を形成する前に、第2層目層間絶縁膜15に対してAr逆スパッタリング処理を行ない、第1接続孔43において、タングステン53の上面の外周部及び第1接続孔43の上端部をテーパー形状に形成し、バリヤメタル51上の、第1接続孔43の内壁と第タングステン53の間の空間に逆スパッタリング残渣55を形成することにより、第1接続孔43近傍におけるCrSi薄膜27のステップカバレージを改善することができる。
さらに、図5から図9を参照して説明したように、上記Ar逆スパッタリング処理を行なうことにより、後工程でCrSi薄膜27から形成されるCrSi薄膜抵抗体の下地膜依存性を改善できる。
Thus, before forming the CrSi thin film 27 for the metal thin film resistor, the Ar reverse sputtering process is performed on the second interlayer insulating film 15, and the outer periphery of the upper surface of the tungsten 53 is formed in the first connection hole 43. By forming a reverse sputtering residue 55 in the space between the inner wall of the first connection hole 43 and the tungsten 53 on the barrier metal 51, the first sputtered residue 55 is formed. The step coverage of the CrSi thin film 27 in the vicinity of the connection hole 43 can be improved.
Furthermore, as described with reference to FIGS. 5 to 9, by performing the Ar reverse sputtering process, the dependency of the CrSi thin film resistor formed from the CrSi thin film 27 on the subsequent process can be improved.

(5)写真製版技術により、CrSi薄膜27上にCrSi薄膜抵抗体及びアライメントマーク用のCrSi薄膜パターンの形成領域を画定するためのレジストパターン63を形成する。例えばRIE装置を用い、レジストパターン63をマスクにして保護用絶縁膜28及びCrSi薄膜27をパターニングし、CrSi薄膜抵抗体21、CrSi薄膜パターン24a、保護用絶縁膜22,24bを形成する(図16(f)参照)。 (5) A resist pattern 63 is formed on the CrSi thin film 27 by the photoengraving technique to demarcate the CrSi thin film resistor and the formation region of the CrSi thin film pattern for the alignment mark. For example, by using an RIE apparatus, the protective insulating film 28 and the CrSi thin film 27 are patterned using the resist pattern 63 as a mask to form a CrSi thin film resistor 21, a CrSi thin film pattern 24a, and protective insulating films 22 and 24b (FIG. 16). (Refer to (f)).

(6)レジストパターン63を除去する。ここで、CrSi薄膜抵抗体21は第1導電性プラグ47を介して第1層目金属配線パターン11と電気的に接続されているので、従来技術のようには金属薄膜抵抗体上面で電気的接続をとるためにフッ酸水溶液によるCrSi薄膜抵抗体21の表面の金属酸化膜除去処理を行なう必要はない。
図3(d)を参照して説明した上記工程(4)と同じ工程により、写真製版技術によりレジストパターン29を形成し、ドライエッチング技術によりCrSi薄膜パターン24a、保護用絶縁膜24b及びレジストパターン29をマスクにして第2層目層間絶縁膜15を選択的に除去して、第2層目層間絶縁膜15に段差部24cを形成する。これにより、CrSi薄膜パターン24a、保護用絶縁膜24b及び段差部24cをもつアライメントマーク24が形成される(図16(f)参照)。
(6) The resist pattern 63 is removed. Here, since the CrSi thin film resistor 21 is electrically connected to the first layer metal wiring pattern 11 via the first conductive plug 47, it is electrically connected to the upper surface of the metal thin film resistor as in the prior art. In order to make a connection, it is not necessary to perform a metal oxide film removal process on the surface of the CrSi thin film resistor 21 with an aqueous hydrofluoric acid solution.
The resist pattern 29 is formed by the photoengraving technique by the same process (4) described with reference to FIG. 3D, and the CrSi thin film pattern 24a, the protective insulating film 24b, and the resist pattern 29 are formed by the dry etching technique. As a mask, the second interlayer insulating film 15 is selectively removed to form a stepped portion 24 c in the second interlayer insulating film 15. As a result, an alignment mark 24 having a CrSi thin film pattern 24a, a protective insulating film 24b, and a stepped portion 24c is formed (see FIG. 16F).

(7)レジストパターン29を除去した後、例えばプラズマCVD法により、CrSi薄膜抵抗体21の形成領域を含む第2層目層間絶縁膜15上に、パッシベーション膜23としてのシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を順次形成する。以上により、半導体装置の製造工程が完了する(図15参照)。 (7) After removing the resist pattern 29, a silicon oxide film and a silicon nitride film as the passivation film 23 are formed on the second interlayer insulating film 15 including the formation region of the CrSi thin film resistor 21 by, for example, plasma CVD. Are sequentially formed. Thus, the manufacturing process of the semiconductor device is completed (see FIG. 15).

このように、第1層目金属配線パターン11及び接続孔43,45を形成し、接続孔43,45内に導電性プラグ47,49を形成した後、CrSi薄膜抵抗体21を形成して、第1導電性プラグ47を介してCrSi薄膜抵抗体21と第1層目金属配線パターン11の電気的接続を形成するので、CrSi薄膜抵抗体21をパターニングした後に金属薄膜抵抗体との電気的接続をとるための配線パターンを形成するためのウェットエッチング処理を行なう必要はない。   Thus, after forming the first layer metal wiring pattern 11 and the connection holes 43 and 45 and forming the conductive plugs 47 and 49 in the connection holes 43 and 45, the CrSi thin film resistor 21 is formed, Since the CrSi thin film resistor 21 and the first layer metal wiring pattern 11 are electrically connected via the first conductive plug 47, the CrSi thin film resistor 21 is patterned and then electrically connected to the metal thin film resistor. There is no need to perform a wet etching process for forming a wiring pattern for the purpose.

さらに、CrSi薄膜抵抗体21の第1導電性プラグ47との接触面が大気に暴露されることはないので、CrSi薄膜抵抗体21に対する表面酸化膜除去処理及びエッチング防止用バリヤ膜形成を行なわなくても、CrSi薄膜抵抗体21と第1導電性プラグ47の良好な電気的接続を安定して得ることができる。
これにより、CrSi薄膜抵抗体21の膜厚に関わらず、工程数を増加させることなく、CrSi薄膜抵抗体21の微細化及び抵抗値の安定化を実現することができる。
Further, since the contact surface of the CrSi thin film resistor 21 with the first conductive plug 47 is not exposed to the atmosphere, the surface oxide film removing process and the etching preventing barrier film are not performed on the CrSi thin film resistor 21. However, a good electrical connection between the CrSi thin film resistor 21 and the first conductive plug 47 can be stably obtained.
Thereby, regardless of the film thickness of the CrSi thin film resistor 21, it is possible to realize miniaturization of the CrSi thin film resistor 21 and stabilization of the resistance value without increasing the number of steps.

さらに、CrSi薄膜抵抗体21を第1導電性プラグ47上及び第2層目層間絶縁膜15上に形成しているので、図34を参照して説明した、配線パターン上に形成された接続孔を介して金属薄膜抵抗体と配線パターンの電気的接続を形成する場合のようには、金属薄膜抵抗体のステップカバレージの悪化による金属薄膜抵抗体の抵抗値変動及び電極との接触抵抗の増大もない。   Further, since the CrSi thin film resistor 21 is formed on the first conductive plug 47 and the second-layer interlayer insulating film 15, the connection hole formed on the wiring pattern described with reference to FIG. As in the case of forming an electrical connection between the metal thin film resistor and the wiring pattern via the metal thin film resistor, the resistance value fluctuation of the metal thin film resistor and the increase in the contact resistance with the electrode are also caused by the deterioration of the step coverage of the metal thin film resistor. Absent.

さらに、第1層目金属配線パターン11と第2層目金属配線パターン37の間を電気的に接続するための第2導電性プラグ49を第1導電性プラグ47と同時に形成しているので、図33を参照して説明した製造工程に比べて絶縁膜123の形成工程、ならびに第2接続孔125及び第2導電性プラグ127を形成するための専用の工程をなくすことができ、製造工程数を増加させずに、低コストかつ短工期でCrSi薄膜抵抗体21を形成することができる。   Furthermore, since the second conductive plug 49 for electrically connecting the first layer metal wiring pattern 11 and the second layer metal wiring pattern 37 is formed simultaneously with the first conductive plug 47, Compared with the manufacturing process described with reference to FIG. 33, the process for forming the insulating film 123 and the dedicated process for forming the second connection hole 125 and the second conductive plug 127 can be eliminated. Without increasing the thickness, the CrSi thin film resistor 21 can be formed at a low cost and in a short construction period.

図17及び図18はそれぞれ第2態様のさらに他の実施例を示す断面図であり、(A)は金属薄膜抵抗体及びアライメントマークの形成領域を示す断面図、(B)は(A)の破線で囲まれた部分を拡大して示す拡大断面図である。両実施例においてアライメントマークの平面図は図2と同じである。図15と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付し、それらの部分の詳細な説明は省略する。   17 and 18 are cross-sectional views showing still another embodiment of the second mode, wherein (A) is a cross-sectional view showing a formation region of a metal thin film resistor and an alignment mark, and (B) is a cross-sectional view of (A). It is an expanded sectional view which expands and shows the part enclosed with the broken line. In both embodiments, the plan view of the alignment mark is the same as FIG. Parts having the same functions as those in FIG. 15 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図17の実施例が図15を参照して説明した実施例と異なる点は、金属材料パターン7及び高融点金属膜9からなるレーザ光透過防止膜13が第1層目金属配線パターン11とは分離して設けられていることである。その他の構造は図15を参照して説明した実施例と同じである。このような構造は、第1層目金属配線パターン11及びレーザ光透過防止膜13をパターニングするためのマスクを変更することにより、同様に形成することができる。   The embodiment of FIG. 17 differs from the embodiment described with reference to FIG. 15 in that the laser light transmission preventing film 13 made of the metal material pattern 7 and the refractory metal film 9 is different from the first-layer metal wiring pattern 11. It is provided separately. Other structures are the same as those of the embodiment described with reference to FIG. Such a structure can be similarly formed by changing a mask for patterning the first layer metal wiring pattern 11 and the laser light transmission preventing film 13.

また、図18の実施例が図15を参照して説明した実施例と異なる点は、レーザ光透過防止膜13が設けられていないことである。その他の構造は図15を参照して説明した実施例と同じである。このような構造は、第1層目金属配線パターン11をパターニングするためのマスクを変更することにより、同様に形成することができる。   18 is different from the embodiment described with reference to FIG. 15 in that the laser light transmission preventing film 13 is not provided. Other structures are the same as those of the embodiment described with reference to FIG. Such a structure can be similarly formed by changing a mask for patterning the first-layer metal wiring pattern 11.

図17及び図18に示した実施例においても、CrSi薄膜抵抗体21の形成領域とは異なる領域でCrSi薄膜抵抗体21の下地膜である第2層目層間絶縁膜15に、CrSi薄膜パターン24a、保護用絶縁膜24b及び段差部24cをもつアライメントマーク24を備えているので、CrSi薄膜抵抗体21の上面とアライメントマーク24の上面を同じ高さに配置することができ、レーザトリミング処理の際にCrSi薄膜抵抗体21に焦点を高精度に合わせることができる。   Also in the embodiment shown in FIGS. 17 and 18, the CrSi thin film pattern 24a is formed on the second interlayer insulating film 15 which is the base film of the CrSi thin film resistor 21 in a region different from the region where the CrSi thin film resistor 21 is formed. Since the alignment mark 24 having the protective insulating film 24b and the stepped portion 24c is provided, the upper surface of the CrSi thin film resistor 21 and the upper surface of the alignment mark 24 can be arranged at the same height. In addition, it is possible to focus on the CrSi thin film resistor 21 with high accuracy.

図17及び図18に示した実施例では、CrSi薄膜抵抗体21上とCrSi薄膜パターン24a上に保護用絶縁膜22,24bを備えているが、第2態様はこれに限定されるものではなく、図11に示した第1態様の実施例と同様に、CrSi薄膜抵抗体21上とCrSi薄膜パターン24a上にCrSiN膜31,24dを備えているようにしてもよい。また、CrSiN膜31,24d上に、さらにリコン酸化膜やシリコン窒化膜、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜からなる積層膜など、他の絶縁膜を備えているようにしてもよい。   In the embodiment shown in FIGS. 17 and 18, the protective insulating films 22 and 24b are provided on the CrSi thin film resistor 21 and the CrSi thin film pattern 24a, but the second mode is not limited to this. As in the first embodiment shown in FIG. 11, CrSiN films 31 and 24d may be provided on the CrSi thin film resistor 21 and the CrSi thin film pattern 24a. Further, another insulating film such as a recon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film made of a silicon nitride film and a silicon oxide film may be further provided on the CrSiN films 31 and 24d.

図15、図17及び図18を参照して説明した第2態様の実施例では、レーザ光透過防止膜13はCrSi薄膜抵抗体21が電気的に接続される第1層目金属配線パターン11と同じ材料により形成されているが、本発明の半導体装置の第2態様はこれに限定されるものではなく、レーザ光透過防止膜は、第1層目金属配線パターン11とは別途形成された、第1層目金属配線パターン11とは異なる金属材料により形成されているものであってもよいし、レーザ光透過防止膜と、金属薄膜抵抗体が電気的に接続される金属配線パターンは互いに異なる層の絶縁膜上に形成されていてもよい。   In the second embodiment described with reference to FIGS. 15, 17 and 18, the laser light transmission preventing film 13 includes the first layer metal wiring pattern 11 to which the CrSi thin film resistor 21 is electrically connected. Although formed of the same material, the second aspect of the semiconductor device of the present invention is not limited to this, and the laser light transmission preventing film is formed separately from the first-layer metal wiring pattern 11. The first layer metal wiring pattern 11 may be made of a different metal material, and the laser light transmission preventing film and the metal wiring pattern to which the metal thin film resistor is electrically connected are different from each other. It may be formed on the insulating film of the layer.

また、図15、図17及び図18を参照して説明した第2態様の実施例では、第1導電性プラグ47及び第2導電性プラグ49として、チタンからなるバリヤメタル51及びタングステン53からなるものを用いているが、本発明において第1導電性プラグ及び第2導電性プラグはこれに限定されるものではない。例えば、第1導電性材料(バリヤメタル)としてチタン以外の材料、TiW、TiN、W、WSiなどを用いることができる。また、第2導電性材料としてタングステン以外の材料、Cu、Al、WSiなどを用いることができる。ただし、第1導電性材料及び第2導電性材料はここに挙げた材料に限定されるものではない。   In the second embodiment described with reference to FIGS. 15, 17 and 18, the first conductive plug 47 and the second conductive plug 49 are made of a barrier metal 51 made of titanium and tungsten 53. However, in the present invention, the first conductive plug and the second conductive plug are not limited to this. For example, materials other than titanium, TiW, TiN, W, WSi, etc. can be used as the first conductive material (barrier metal). Moreover, materials other than tungsten, Cu, Al, WSi, etc. can be used as the second conductive material. However, the first conductive material and the second conductive material are not limited to the materials listed here.

また、図16を参照して説明した製造方法の例では、第2層目金属配線パターン37を形成した後(工程(1)及び(2)参照。)、CrSi薄膜抵抗体21を形成している(工程(5)参照)が、CrSi薄膜抵抗体21を形成した後に第2層目金属配線パターン37を形成するようにしてもよい。この場合には、第1接続孔43においてバリヤメタル51の上端部が除去されることはなく、第1導電性プラグ47の上面を平坦に形成することができる。なお、CrSi薄膜抵抗体21用のCrSi薄膜の形成直前にAr逆スパッタリング処理を行なっても、タングステン53の上面の外周部及び第1接続孔43の上端部のテーパー形状ならびに逆スパッタリング残渣55は形成されない。
ただし、CrSi薄膜抵抗体21の形成後に第2層目金属配線パターン37を形成する際にCrSi薄膜抵抗体21がエッチングされないようにするために、CrSi薄膜抵抗体21上面に保護用絶縁膜22や、CrSiN膜31、CrSiN膜上に絶縁膜がさらに形成されている積層膜などを備えていることが好ましい。
In the example of the manufacturing method described with reference to FIG. 16, after forming the second layer metal wiring pattern 37 (see steps (1) and (2)), the CrSi thin film resistor 21 is formed. However, the second-layer metal wiring pattern 37 may be formed after the CrSi thin film resistor 21 is formed (see step (5)). In this case, the upper end portion of the barrier metal 51 is not removed in the first connection hole 43, and the upper surface of the first conductive plug 47 can be formed flat. Even if the Ar reverse sputtering process is performed immediately before the formation of the CrSi thin film for the CrSi thin film resistor 21, the taper shape of the upper peripheral portion of the tungsten 53 and the upper end portion of the first connection hole 43 and the reverse sputtering residue 55 are formed. Not.
However, in order to prevent the CrSi thin film resistor 21 from being etched when the second-layer metal wiring pattern 37 is formed after the formation of the CrSi thin film resistor 21, the protective insulating film 22 or the like is formed on the upper surface of the CrSi thin film resistor 21. It is preferable to provide a CrSiN film 31, a laminated film in which an insulating film is further formed on the CrSiN film, and the like.

図19は半導体装置の第3態様の一実施例における金属薄膜抵抗体及びアライメントマークの形成領域を示す図であり、(A)は金属薄膜抵抗体の形成領域の平面図、(B)は(A)のA−A位置を含む断面図、(C)は(B)の破線で囲まれた部分を拡大して示す拡大断面図である。(A)でのパッシベーション膜の図示は省略している。この実施例においてアライメントマークの平面図は図2と同じである。図1と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付し、それらの部分の詳細な説明は省略する。   FIG. 19 is a view showing a formation region of a metal thin film resistor and an alignment mark in an example of the third aspect of the semiconductor device, (A) is a plan view of the formation region of the metal thin film resistor, and (B) is ( Sectional drawing containing the AA position of A), (C) is an expanded sectional view which expands and shows the part enclosed with the broken line of (B). Illustration of the passivation film in (A) is omitted. In this embodiment, the plan view of the alignment mark is the same as FIG. Parts having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

シリコン基板1上に素子分離酸化膜3が形成されている。素子分離酸化膜3の形成領域を含むシリコン基板1上に第1層目層間絶縁膜5が形成されている。第1層目層間絶縁膜5上に、金属材料パターン7と高融点金属膜9からなるレーザ光透過防止膜13が形成されている。図示しない他の領域では、第1層目層間絶縁膜5上に金属材料パターン7と高融点金属膜9からなる第1層目金属配線パターンが形成されている。
レーザ光透過防止膜13の形成領域を含んで第1層目層間絶縁膜5上に第2層目層間絶縁膜15が形成されている。第2層目層間絶縁膜15上に、金属材料パターン33と高融点金属膜35からなる第2層目金属配線パターン37が形成されている。
An element isolation oxide film 3 is formed on the silicon substrate 1. A first interlayer insulating film 5 is formed on the silicon substrate 1 including the region where the element isolation oxide film 3 is formed. On the first interlayer insulating film 5, a laser light transmission preventing film 13 made of the metal material pattern 7 and the refractory metal film 9 is formed. In other regions (not shown), a first layer metal wiring pattern composed of a metal material pattern 7 and a refractory metal film 9 is formed on the first layer interlayer insulating film 5.
A second interlayer insulating film 15 is formed on the first interlayer insulating film 5 including the region where the laser light transmission preventing film 13 is formed. On the second-layer interlayer insulating film 15, a second-layer metal wiring pattern 37 including a metal material pattern 33 and a refractory metal film 35 is formed.

第2層目金属配線パターン37の側面に絶縁性材料、例えばCVD酸化膜からなるサイドウォール67が形成されている。サイドウォール67の第2層目層間絶縁膜15側の表面に逆スパッタリング残渣69((A)及び(B)での図示は省略)が形成されている。逆スパッタリング残渣69は第2層目金属配線パターン37及びサイドウォール67が形成された後に第2層目層間絶縁膜15に対してAr逆スパッタリング処理が施されて形成されたものである。逆スパッタリング残渣69は成分に少なくとも第2層目層間絶縁膜15及びサイドウォール67の材料ならびにArを含んでいる。   A sidewall 67 made of an insulating material, for example, a CVD oxide film, is formed on the side surface of the second layer metal wiring pattern 37. A reverse sputtering residue 69 (not shown in (A) and (B)) is formed on the surface of the sidewall 67 on the second interlayer insulating film 15 side. The reverse sputtering residue 69 is formed by performing Ar reverse sputtering processing on the second-layer interlayer insulating film 15 after the second-layer metal wiring pattern 37 and the sidewall 67 are formed. The reverse sputtering residue 69 contains at least the material of the second interlayer insulating film 15 and the sidewall 67 and Ar as components.

対向する一対の第2層目金属配線パターン37間のサイドウォール67の表面、逆スパッタリング残渣69の表面及び第2層目層間絶縁膜15上に帯状のCrSi薄膜抵抗体21が形成されている。CrSi薄膜抵抗体21の両端部は、一対の第2層目金属配線パターン37において対向する側面とは反対側の側面に形成されたサイドウォール67及び逆スパッタリング残渣69の表面ならびに第2層目層間絶縁膜15上に延伸して形成されており、CrSi薄膜抵抗体21と第2層目金属配線パターン37は互いに交差して形成されている。   A strip-shaped CrSi thin film resistor 21 is formed on the surface of the sidewall 67 between the pair of second-layer metal wiring patterns 37 facing each other, the surface of the reverse sputtering residue 69 and the second-layer interlayer insulating film 15. Both ends of the CrSi thin film resistor 21 are formed on the side wall 67 and the surface of the reverse sputtering residue 69 formed on the side surface opposite to the side surface facing the pair of second layer metal wiring patterns 37 and the second layer interlayer. The CrSi thin film resistor 21 and the second layer metal wiring pattern 37 are formed so as to cross each other.

CrSi薄膜抵抗体21及び第2層目金属配線パターン37の形成領域とは異なる領域で第2層目層間絶縁膜15上に、CrSi薄膜パターン24a、保護用絶縁膜24b及び段差部24cをもつアライメントマーク24が形成されている。
CrSi薄膜抵抗体21、アライメントマーク24及び第2層目金属配線パターン37の形成領域を含む第2層目層間絶縁膜15上にパッシベーション膜23((A)での図示は省略)が形成されている。
Alignment having a CrSi thin film pattern 24a, a protective insulating film 24b, and a step 24c on the second interlayer insulating film 15 in a region different from the formation region of the CrSi thin film resistor 21 and the second layer metal wiring pattern 37 A mark 24 is formed.
A passivation film 23 (not shown in (A)) is formed on the second-layer interlayer insulating film 15 including the formation region of the CrSi thin-film resistor 21, the alignment mark 24, and the second-layer metal wiring pattern 37. Yes.

この実施例でも、図1を参照して説明した実施例と同様に、CrSi薄膜抵抗体21の形成領域とは異なる領域で第2層目層間絶縁膜15に、CrSi薄膜パターン24a、段差部24c及びCrSiN膜24bをもつアライメントマーク24を備えているので、CrSi薄膜抵抗体21の上面とアライメントマーク24の上面を同じ高さに配置することができ、レーザトリミング処理の際にCrSi薄膜抵抗体21に焦点を高精度に合わせることができる。   In this embodiment, similarly to the embodiment described with reference to FIG. 1, the CrSi thin film pattern 24a and the stepped portion 24c are formed on the second interlayer insulating film 15 in a region different from the formation region of the CrSi thin film resistor 21. Since the alignment mark 24 having the CrSiN film 24b is provided, the upper surface of the CrSi thin film resistor 21 and the upper surface of the alignment mark 24 can be arranged at the same height, and the CrSi thin film resistor 21 is subjected to the laser trimming process. The focus can be adjusted with high accuracy.

さらに、CrSi薄膜抵抗体21下の領域で第2層目層間絶縁膜15とシリコン基板1の間に金属材料からなるレーザ光透過防止膜13を備えているので、レーザトリミング処理時においてCrSi薄膜抵抗体21が切断又は変質されるのに十分な強度のレーザ光25をCrSi薄膜抵抗体21に照射しても、第2層目層間絶縁膜15を透過したレーザ光25はレーザ光透過防止膜13によりシリコン基板1とは反対側に反射され、レーザ光25がシリコン基板1に照射されるのを防止することができる。   Further, since the laser light transmission preventing film 13 made of a metal material is provided between the second-layer interlayer insulating film 15 and the silicon substrate 1 in the region under the CrSi thin film resistor 21, the CrSi thin film resistor is used during the laser trimming process. Even when the CrSi thin film resistor 21 is irradiated with a laser beam 25 having sufficient intensity to cut or alter the body 21, the laser beam 25 transmitted through the second interlayer insulating film 15 is not transmitted through the laser beam transmission preventing film 13. Therefore, it is possible to prevent the silicon substrate 1 from being irradiated with the laser beam 25 by being reflected to the side opposite to the silicon substrate 1.

図20はこの実施例の製造方法例を説明するための工程断面図である。図19及び図20を参照してこの実施例を説明する。   FIG. 20 is a process sectional view for explaining an example of the manufacturing method of this embodiment. This embodiment will be described with reference to FIGS.

(1)図3(a)を参照して説明した上記工程(1)と同様にして、素子分離酸化膜3及びトランジスタ素子等(図示は省略)の形成が完了したウェハ状のシリコン基板1上に第1層目層間絶縁膜5を形成し、第1層目層間絶縁膜5上に金属材料パターン7及び高融点金属膜9からなるレーザ光透過防止膜13を形成し、さらに第2層目層間絶縁膜15を形成する。 (1) Similar to step (1) described with reference to FIG. 3A, on the wafer-like silicon substrate 1 on which the formation of the element isolation oxide film 3 and transistor elements (not shown) has been completed. A first interlayer insulating film 5 is formed on the first interlayer insulating film 5, a laser light transmission preventing film 13 made of the metal material pattern 7 and the refractory metal film 9 is formed on the first interlayer insulating film 5, and the second layer An interlayer insulating film 15 is formed.

図3(a)を参照して説明した上記工程(1)で第1層目金属配線パターン11を形成したのと同様にして、第2層目層間絶縁膜15上に金属材料パターン33及び高融点金属膜35からなる第2層目金属配線パターン37を形成する(図20(a)参照。)。
この段階では、従来技術のようには金属薄膜抵抗体は形成されておらず、第2層目金属配線パターン37の下地膜は第2層目層間絶縁膜15により形成されているので、高融点金属膜及び配線用金属膜のパターンニングをドライエッチング技術により十分なオーバーエッチングをもって行なうことが可能であり、従来技術の問題点となっていたウェットエッチング技術によるパターニングを適用する必要性は全く無く、回路の微細化に影響を与えることはない。
In the same manner as the first-layer metal wiring pattern 11 is formed in the step (1) described with reference to FIG. 3A, the metal material pattern 33 and the high-level metal pattern 33 are formed on the second-layer interlayer insulating film 15. A second-layer metal wiring pattern 37 made of the melting point metal film 35 is formed (see FIG. 20A).
At this stage, the metal thin film resistor is not formed as in the prior art, and the base film of the second-layer metal wiring pattern 37 is formed of the second-layer interlayer insulating film 15. It is possible to perform patterning of metal films and metal films for wiring with sufficient over-etching by dry etching technology, and there is no need to apply patterning by wet etching technology, which has been a problem of conventional technology, There is no effect on circuit miniaturization.

(2)例えばプラズマCVD法により、第2層目金属配線パターン37の形成領域を含む第2層目層間絶縁膜15上にプラズマCVD酸化膜を2000Å程度の膜厚に形成した後、エッチバック処理を行なって、第2層目金属配線パターン37の側面にプラズマCVD酸化膜からなるサイドウォール67を形成する(図20(b)参照。)。 (2) A plasma CVD oxide film having a thickness of about 2000 mm is formed on the second-layer interlayer insulating film 15 including the formation region of the second-layer metal wiring pattern 37 by plasma CVD, for example, and then etched back. Then, a sidewall 67 made of a plasma CVD oxide film is formed on the side surface of the second-layer metal wiring pattern 37 (see FIG. 20B).

(3)図3(b)を参照して説明した上記工程(2)でのAr逆スパッタリング処理と同じ条件でAr逆スパッタリング処理を行なう。このAr逆スパッタリング処理により、サイドウォール67の第2層目層間絶縁膜15側の表面に逆スパッタリング残渣69(図19(C)参照。)が形成される。
続けて、図3(b)を参照して説明した上記工程(2)でのCrSi薄膜の形成工程及び保護用絶縁膜の形成工程を同じ条件で、Ar逆スパッタリング処理完了後に真空状態を破らずに連続して金属薄膜抵抗体用のCrSi薄膜を形成し、さらにそのCrSi薄膜上に保護用絶縁膜を形成する。
その後、写真製版技術により、上記保護用絶縁膜上にCrSi薄膜抵抗体及びアライメントマーク用のCrSi薄膜パターンの形成領域を画定するためのレジストパターンを形成し、例えばRIE装置を用い、そのレジストパターンをマスクにして保護用絶縁膜及びCrSi薄膜をパターニングしてCrSi薄膜抵抗体21、CrSi薄膜パターン24a及び保護用絶縁膜22,24bを形成する。その後、上記レジストパターンを除去する(図20(c)参照。)。ここで、CrSi薄膜抵抗体21は第2層目金属配線パターン37の一部分と電気的に接続されているので、従来技術のようには金属薄膜抵抗体上面で電気的接続をとるためにフッ酸水溶液によるCrSi薄膜抵抗体21の表面の金属酸化膜除去処理を行なう必要はない。
(3) Ar reverse sputtering treatment is performed under the same conditions as the Ar reverse sputtering treatment in step (2) described above with reference to FIG. By this Ar reverse sputtering treatment, a reverse sputtering residue 69 (see FIG. 19C) is formed on the surface of the sidewall 67 on the second interlayer insulating film 15 side.
Next, the CrSi thin film forming step and the protective insulating film forming step in step (2) described with reference to FIG. 3B are performed under the same conditions without breaking the vacuum state after completion of the Ar reverse sputtering process. Subsequently, a CrSi thin film for a metal thin film resistor is formed, and a protective insulating film is formed on the CrSi thin film.
Thereafter, a resist pattern for defining a CrSi thin film resistor and an area for forming a CrSi thin film pattern for alignment marks is formed on the protective insulating film by photolithography, and the resist pattern is formed using, for example, an RIE apparatus. The protective insulating film and the CrSi thin film are patterned using the mask to form the CrSi thin film resistor 21, the CrSi thin film pattern 24a, and the protective insulating films 22 and 24b. Thereafter, the resist pattern is removed (see FIG. 20C). Here, since the CrSi thin film resistor 21 is electrically connected to a part of the second layer metal wiring pattern 37, the hydrofluoric acid is used to make an electrical connection on the upper surface of the metal thin film resistor as in the prior art. It is not necessary to perform a metal oxide film removal process on the surface of the CrSi thin film resistor 21 with an aqueous solution.

(4)図3(d)を参照して説明した上記工程(4)と同様の工程により、写真製版技術によりレジストパターン29を形成し、ドライエッチング技術により保護用絶縁膜24b及びレジストパターン29をマスクにして第2層目層間絶縁膜15を選択的に除去して段差部24cを形成し、アライメントマーク24を完成させる(図20(d)参照。)。 (4) A resist pattern 29 is formed by photolithography using the same process as the process (4) described with reference to FIG. 3D, and the protective insulating film 24b and the resist pattern 29 are formed by dry etching. Using the mask, the second interlayer insulating film 15 is selectively removed to form a stepped portion 24c to complete the alignment mark 24 (see FIG. 20D).

(5)レジストパターン29を除去した後、例えばプラズマCVD法により、第2層目層間絶縁膜15上全面にパッシベーション膜23としてのシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を順次形成する。以上により、半導体装置の製造工程が完了する(図19参照。)。 (5) After removing the resist pattern 29, a silicon oxide film and a silicon nitride film as the passivation film 23 are sequentially formed on the entire surface of the second interlayer insulating film 15 by, eg, plasma CVD. Thus, the manufacturing process of the semiconductor device is completed (see FIG. 19).

このように、CrSi薄膜抵抗体21を形成した後に金属薄膜抵抗体との電気的接続をとるための配線パターンを形成するためのウェットエッチング処理を行なう必要はなく、さらに、CrSi薄膜抵抗体21における第2層目金属配線パターン37との接触面が大気に暴露されることはないので、CrSi薄膜抵抗体21に対する表面酸化膜除去処理及びエッチング防止用バリヤ膜形成を行なわなくても、CrSi薄膜抵抗体21と第2層目金属配線パターン37の良好な電気的接続を安定して得ることができる。これにより、CrSi薄膜抵抗体21の膜厚に関わらず、工程数を増加させることなく、CrSi薄膜抵抗体21の微細化及び抵抗値の安定化を実現することができる。   Thus, after forming the CrSi thin film resistor 21, it is not necessary to perform a wet etching process for forming a wiring pattern for establishing electrical connection with the metal thin film resistor, and in the CrSi thin film resistor 21. Since the contact surface with the second-layer metal wiring pattern 37 is not exposed to the atmosphere, the CrSi thin film resistor can be obtained without performing the surface oxide film removal treatment and the etching prevention barrier film formation on the CrSi thin film resistor 21. Good electrical connection between the body 21 and the second-layer metal wiring pattern 37 can be stably obtained. Thereby, the miniaturization of the CrSi thin film resistor 21 and the stabilization of the resistance value can be realized without increasing the number of processes regardless of the film thickness of the CrSi thin film resistor 21.

さらに、CrSi薄膜抵抗体21は第2層目金属配線パターン37の上面からサイドウォール67及び逆スパッタリング残渣69の表面を介して第2層目層間絶縁膜15上にわたって形成されているので、配線パターン上に形成された接続孔を介して金属薄膜抵抗体と配線パターンの電気的接続を形成する場合に比べて上記接続孔を形成する一連の工程を行なわなくてよいので、工程の短縮及び簡素化を実現でき、かつ上記接続孔を有するがゆえの金属薄膜抵抗体のステップカバレージの悪化による金属薄膜抵抗体の抵抗値変動及び電極との接触抵抗の増大もない。   Further, since the CrSi thin film resistor 21 is formed over the second layer interlayer insulating film 15 from the upper surface of the second layer metal wiring pattern 37 through the surface of the sidewall 67 and the reverse sputtering residue 69, the wiring pattern Compared with the case of forming an electrical connection between the metal thin film resistor and the wiring pattern through the connection hole formed above, a series of steps for forming the connection hole is not required, so the process can be shortened and simplified. Therefore, there is no fluctuation in the resistance value of the metal thin film resistor due to the deterioration of the step coverage of the metal thin film resistor and the increase in the contact resistance with the electrode.

さらに、第2層目金属配線パターン37の側面にサイドウォール67が形成されているので、配線パターン11の側面に起因する急峻な段差によるCrSi薄膜抵抗体21のステップカバレージの悪化を防止することができる。
このように、第2層目金属配線パターン37との接触抵抗も含めてCrSi薄膜抵抗体21の抵抗値の安定化を実現することができる。
Furthermore, since the sidewall 67 is formed on the side surface of the second layer metal wiring pattern 37, it is possible to prevent the step coverage of the CrSi thin film resistor 21 from being deteriorated due to a steep step caused by the side surface of the wiring pattern 11. it can.
Thus, stabilization of the resistance value of the CrSi thin film resistor 21 including the contact resistance with the second layer metal wiring pattern 37 can be realized.

さらに、CrSi薄膜抵抗体21の両端部は第2層目金属配線パターン37と交差して形成されているようにしたので、第2層目金属配線パターン37とCrSi薄膜抵抗体21の重ね合わせズレやCrSi薄膜抵抗体21の端部の丸まりによる、第2層目金属配線パターン37とCrSi薄膜抵抗体21の接触領域の変動をなくすことができ、さらに安定した接触抵抗を得ることができる。   Further, since both ends of the CrSi thin film resistor 21 are formed so as to intersect with the second layer metal wiring pattern 37, the misalignment of the second layer metal wiring pattern 37 and the CrSi thin film resistor 21 is shifted. Further, variation in the contact area between the second layer metal wiring pattern 37 and the CrSi thin film resistor 21 due to rounding of the end of the CrSi thin film resistor 21 can be eliminated, and a more stable contact resistance can be obtained.

さらに、CrSi薄膜抵抗体21と金属材料パターン33の間にバリヤ膜として機能する高融点金属膜35を介在させているので、CrSi薄膜抵抗体21と第2層目金属配線パターン37の接触抵抗のバラツキを低減することができ、抵抗値の精度及び歩留りの向上を図ることができる。
さらに、高融点金属膜35はバリヤ膜兼反射防止膜としても機能しており、従来技術に比べて製造工程を増加させることなく高融点金属膜35を形成することができるので、製造コストの増大を防止しつつ、金属薄膜抵抗体と配線パターンの接触抵抗を安定させることができる。
Further, since the refractory metal film 35 functioning as a barrier film is interposed between the CrSi thin film resistor 21 and the metal material pattern 33, the contact resistance of the CrSi thin film resistor 21 and the second layer metal wiring pattern 37 is reduced. Variations can be reduced, and resistance accuracy and yield can be improved.
Furthermore, the refractory metal film 35 also functions as a barrier film and antireflection film, and the refractory metal film 35 can be formed without increasing the number of manufacturing steps as compared with the prior art. It is possible to stabilize the contact resistance between the metal thin film resistor and the wiring pattern.

さらに、CrSi薄膜抵抗体21用のCrSi薄膜の形成直前にAr逆スパッタリング処理が施されていることにより、図5から図9を参照して説明したように、CrSi薄膜抵抗体21の下地膜依存性を改善できる。   Furthermore, since Ar reverse sputtering treatment is performed immediately before the formation of the CrSi thin film for the CrSi thin film resistor 21, as described with reference to FIGS. Can improve sex.

図19に示した実施例では、第2層目金属配線パターン37の側面にサイドウォール67を備えているが、本発明の半導体装置の第3態様は、図21に示すように、第2層目金属配線パターン37の側面にサイドウォールは形成されていない構成であってもよい。図21において、符号71は、CrSi薄膜抵抗体21用のCrSi薄膜形成直前にAr逆スパッタリング処理が施されて形成された逆スパッタリング残渣を示す。逆スパッタリング残渣71は成分に少なくとも高融点金属35及び第2層目層間絶縁膜15の材料ならびにArを含んでいる。また、Ar逆スパッタリング処理により、高融点金属35の上端部はテーパー形状に形成されている。逆スパッタリング残渣71及び高融点金属35のテーパー形状により、CrSi薄膜抵抗体21のステップカバレージが改善されている。また、CrSi薄膜抵抗体21用のCrSi薄膜形成直前にAr逆スパッタリング処理が施されていることにより、CrSi薄膜抵抗体21の下地膜依存性を改善できる。
また、図19及び図20に示した実施例において、レーザ光透過防止膜13を備えていない構成であってもよい。
In the embodiment shown in FIG. 19, the sidewall 67 is provided on the side surface of the second-layer metal wiring pattern 37. However, the third mode of the semiconductor device of the present invention is the second layer as shown in FIG. The side metal wiring pattern 37 may have a configuration in which the side wall is not formed on the side surface. In FIG. 21, reference numeral 71 indicates a reverse sputtering residue formed by performing an Ar reverse sputtering process immediately before forming a CrSi thin film for the CrSi thin film resistor 21. The reverse sputtering residue 71 contains at least the refractory metal 35 and the material of the second interlayer insulating film 15 and Ar as components. Further, the upper end portion of the refractory metal 35 is formed in a tapered shape by Ar reverse sputtering treatment. The step coverage of the CrSi thin film resistor 21 is improved by the tapered shape of the reverse sputtering residue 71 and the refractory metal 35. In addition, since the Ar reverse sputtering process is performed immediately before the formation of the CrSi thin film for the CrSi thin film resistor 21, the dependency of the CrSi thin film resistor 21 on the underlying film can be improved.
Further, the embodiment shown in FIGS. 19 and 20 may be configured without the laser light transmission preventing film 13.

図22は半導体装置の第4態様の一実施例における金属薄膜抵抗体及びアライメントマークの形成領域を示す図であり、(A)は金属薄膜抵抗体の形成領域の平面図、(B)は(A)のC−C位置を含む断面図、(C)は(B)の破線で囲まれた部分を拡大して示す拡大断面図である。(A)でのパッシベーション膜の図示は省略している。この実施例においてアライメントマークの平面図は図2と同じである。図19と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付し、それらの部分の詳細な説明は省略する。   22A and 22B are diagrams showing the formation region of the metal thin film resistor and the alignment mark in one embodiment of the fourth aspect of the semiconductor device. FIG. 22A is a plan view of the formation region of the metal thin film resistor, and FIG. Sectional drawing containing CC position of A), (C) is an expanded sectional view which expands and shows the part enclosed with the broken line of (B). Illustration of the passivation film in (A) is omitted. In this embodiment, the plan view of the alignment mark is the same as FIG. Portions having the same functions as those in FIG. 19 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

シリコン基板1上に素子分離酸化膜3、第1層目層間絶縁膜5、金属材料パターン7及び高融点金属膜9からなるレーザ光透過防止膜13、第2層目層間絶縁膜15、ならびに、金属材料パターン33及び高融点金属膜35からなる第2層目金属配線パターン37が形成されている。   On the silicon substrate 1, the element isolation oxide film 3, the first layer interlayer insulating film 5, the laser light transmission preventing film 13 made of the metal material pattern 7 and the refractory metal film 9, the second layer interlayer insulating film 15, and A second layer metal wiring pattern 37 made of the metal material pattern 33 and the refractory metal film 35 is formed.

第2層目層間絶縁膜15上に、例えば下層側がプラズマCVD酸化膜、上層側がSOG膜からなり、両膜が堆積された後にエッチバック処理又はCMP処理が施されて第2層目金属配線パターン37の上面が露出する膜厚に形成された下地絶縁膜73が形成されている。図22では下地絶縁膜73を構成するプラズマCVD酸化膜及びSOG膜を一体的に示している。ここで、下地絶縁膜73はプラズマCVD酸化膜及びSOG膜からなるものに限定されるものではなく、第2層目層間絶縁膜15上に第2層目金属配線パターン37の上面が露出する膜厚に形成された絶縁膜であればよく、材料などは限定されるものではない。   On the second interlayer insulating film 15, for example, the lower layer side is made of a plasma CVD oxide film and the upper layer side is made of an SOG film. After both films are deposited, an etch back process or a CMP process is performed to form a second layer metal wiring pattern. A base insulating film 73 is formed so as to have a film thickness that exposes the upper surface of 37. In FIG. 22, the plasma CVD oxide film and the SOG film constituting the base insulating film 73 are shown integrally. Here, the base insulating film 73 is not limited to the one made of the plasma CVD oxide film and the SOG film, and is a film in which the upper surface of the second layer metal wiring pattern 37 is exposed on the second layer interlayer insulating film 15. The insulating film is not limited as long as it is a thick insulating film.

対向する一対の第2層目金属配線パターン37間の下地絶縁膜73上に帯状のCrSi薄膜抵抗体21が形成されている。CrSi薄膜抵抗体21の両端部は、一対の第2層目金属配線パターン37において対向する側面とは反対側の側面近傍に形成された下地絶縁膜73上に延伸して形成されており、CrSi薄膜抵抗体21と第2層目金属配線パターン37は互いに交差して形成されている。   A strip-shaped CrSi thin film resistor 21 is formed on a base insulating film 73 between a pair of opposing second-layer metal wiring patterns 37. Both ends of the CrSi thin film resistor 21 are formed by extending on the base insulating film 73 formed in the vicinity of the side surface opposite to the side surface facing the pair of second layer metal wiring patterns 37, and CrSi The thin film resistor 21 and the second layer metal wiring pattern 37 are formed so as to cross each other.

CrSi薄膜抵抗体21及び第2層目金属配線パターン37の形成領域とは異なる領域で第2層目層間絶縁膜15上に、CrSi薄膜パターン24a、保護用絶縁膜24b及び段差部24cをもつアライメントマーク24が形成されている。
CrSi薄膜抵抗体21、アライメントマーク24及び第2層目金属配線パターン37の形成領域を含む第2層目層間絶縁膜15上にパッシベーション膜23((A)での図示は省略)が形成されている。
Alignment having a CrSi thin film pattern 24a, a protective insulating film 24b, and a step 24c on the second interlayer insulating film 15 in a region different from the formation region of the CrSi thin film resistor 21 and the second layer metal wiring pattern 37 A mark 24 is formed.
A passivation film 23 (not shown in (A)) is formed on the second-layer interlayer insulating film 15 including the formation region of the CrSi thin-film resistor 21, the alignment mark 24, and the second-layer metal wiring pattern 37. Yes.

この実施例では、CrSi薄膜抵抗体21の形成領域とは異なる領域で下地絶縁膜73に、CrSi薄膜パターン24a、段差部24c及びCrSiN膜24bをもつアライメントマーク24を備えているので、CrSi薄膜抵抗体21の上面とアライメントマーク24の上面を同じ高さに配置することができ、レーザトリミング処理の際にCrSi薄膜抵抗体21に焦点を高精度に合わせることができる。   In this embodiment, since the base insulating film 73 is provided with the alignment mark 24 having the CrSi thin film pattern 24a, the stepped portion 24c and the CrSiN film 24b in a region different from the formation region of the CrSi thin film resistor 21, the CrSi thin film resistor The upper surface of the body 21 and the upper surface of the alignment mark 24 can be arranged at the same height, and the CrSi thin film resistor 21 can be focused with high accuracy during the laser trimming process.

さらに、CrSi薄膜抵抗体21下の領域で下地絶縁膜73とシリコン基板1の間に金属材料からなるレーザ光透過防止膜13を備えているので、レーザトリミング処理時においてCrSi薄膜抵抗体21が切断又は変質されるのに十分な強度のレーザ光25をCrSi薄膜抵抗体21に照射しても、第2層目層間絶縁膜15を透過したレーザ光25はレーザ光透過防止膜13によりシリコン基板1とは反対側に反射され、レーザ光25がシリコン基板1に照射されるのを防止することができる。   Further, since the laser light transmission preventing film 13 made of a metal material is provided between the base insulating film 73 and the silicon substrate 1 in the region below the CrSi thin film resistor 21, the CrSi thin film resistor 21 is cut during the laser trimming process. Alternatively, even if the CrSi thin film resistor 21 is irradiated with a laser beam 25 having a sufficient intensity to be altered, the laser beam 25 that has passed through the second interlayer insulating film 15 is transmitted to the silicon substrate 1 by the laser beam transmission preventing film 13. Therefore, the silicon substrate 1 can be prevented from being irradiated with the laser beam 25.

図23はこの実施例の製造方法例を説明するための工程断面図である。図22及び図23を参照してこの実施例を説明する。   FIG. 23 is a process sectional view for explaining an example of the manufacturing method of this embodiment. This embodiment will be described with reference to FIGS.

(1)図3(a)を参照して説明した上記工程(1)と同様にして、素子分離酸化膜3及びトランジスタ素子等(図示は省略)の形成が完了したウェハ状のシリコン基板1上に第1層目層間絶縁膜5を形成し、第1層目層間絶縁膜5上に金属材料パターン7及び高融点金属膜9からなるレーザ光透過防止膜13を形成し、第2層目層間絶縁膜15を形成する。図3(a)を参照して説明した上記工程(1)で第1層目金属配線パターン11を形成したのと同様にして、第2層目層間絶縁膜15上に金属材料パターン33及び高融点金属膜35からなる第2層目金属配線パターン37を形成する。 (1) On the wafer-like silicon substrate 1 where the formation of the element isolation oxide film 3, transistor elements, etc. (not shown) is completed in the same manner as the above-described step (1) described with reference to FIG. A first layer interlayer insulating film 5 is formed on the first layer interlayer insulating film 5, and a laser light transmission preventing film 13 made of the metal material pattern 7 and the refractory metal film 9 is formed on the first layer interlayer insulating film 5. An insulating film 15 is formed. In the same manner as the first-layer metal wiring pattern 11 is formed in the step (1) described with reference to FIG. 3A, the metal material pattern 33 and the high-level metal pattern 33 are formed on the second-layer interlayer insulating film 15. A second-layer metal wiring pattern 37 made of the melting point metal film 35 is formed.

例えばプラズマCVD法により、第2層目金属配線パターン37の形成領域を含む第2層目層間絶縁膜15上にプラズマCVD酸化膜を2000Å程度の膜厚に形成した後、公知の技術であるSOGのコーティング処理を行なってSOG膜を形成し、下地絶縁膜73を形成する。このとき、第2層目金属配線パターン37の上面は下地絶縁膜73により覆われている(図23(a)参照。)   For example, a plasma CVD oxide film is formed to a thickness of about 2000 mm on the second interlayer insulating film 15 including the formation region of the second metal wiring pattern 37 by plasma CVD, and then SOG, which is a known technique. The SOG film is formed by performing the coating process, and the base insulating film 73 is formed. At this time, the upper surface of the second layer metal wiring pattern 37 is covered with the base insulating film 73 (see FIG. 23A).

(2)下地絶縁膜73に対して、第2層目金属配線パターン37の上面が露出するまでエッチバック処理又はCMP処理を行なう(図23(b)参照。)。 (2) An etch-back process or a CMP process is performed on the base insulating film 73 until the upper surface of the second-layer metal wiring pattern 37 is exposed (see FIG. 23B).

(3)図3(b)を参照して説明した上記工程(2)でのAr逆スパッタリング処理、CrSi薄膜成膜及び保護用絶縁膜製膜と同じ条件で、第2層目金属配線パターン37の形成領域を含んで第2層目層間絶縁膜15に対してAr逆スパッタリング処理を行ない、続けて、Arスパッタエッチング完了後に真空状態を破らずに連続して金属薄膜抵抗体用のCrSi薄膜を形成し、さらに保護用絶縁膜を形成する。
写真製版技術により、保護用絶縁膜上に金属薄膜抵抗体の形成領域を画定するためのレジストパターンを形成する。例えばRIE装置を用い、そのレジストパターンをマスクにして保護用絶縁膜及びCrSi薄膜をパターニングしてCrSi薄膜抵抗体21、CrSi薄膜パターン24a及び保護用絶縁膜22,24bを形成する。その後、上記レジストパターンを除去する(図23(c)参照。)。
(3) The second-layer metal wiring pattern 37 under the same conditions as the Ar reverse sputtering process, the CrSi thin film formation, and the protective insulating film formation in the step (2) described with reference to FIG. The second interlayer insulating film 15 including the formation region is subjected to Ar reverse sputtering treatment, and after the Ar sputter etching is completed, the CrSi thin film for the metal thin film resistor is continuously formed without breaking the vacuum state. Then, a protective insulating film is formed.
A resist pattern for defining a formation region of the metal thin film resistor is formed on the protective insulating film by photolithography. For example, using a RIE apparatus, the protective insulating film and the CrSi thin film are patterned using the resist pattern as a mask to form the CrSi thin film resistor 21, the CrSi thin film pattern 24a, and the protective insulating films 22 and 24b. Thereafter, the resist pattern is removed (see FIG. 23C).

(4)図3(d)を参照して説明した上記工程(4)と同様の工程により、写真製版技術によりレジストパターン29を形成し、ドライエッチング技術により保護用絶縁膜24b及びレジストパターン29をマスクにして第2層目層間絶縁膜15を選択的に除去して段差部24cを形成し、アライメントマーク24を完成させる(図20(d)参照。)。 (4) A resist pattern 29 is formed by photolithography using the same process as the process (4) described with reference to FIG. 3D, and the protective insulating film 24b and the resist pattern 29 are formed by dry etching. Using the mask, the second interlayer insulating film 15 is selectively removed to form a stepped portion 24c to complete the alignment mark 24 (see FIG. 20D).

(5)レジストパターン29を除去した後、例えばプラズマCVD法により、第2層目層間絶縁膜15上全面にパッシベーション膜23としてのシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を順次形成する。以上により、半導体装置の製造工程が完了する(図22参照。)。 (5) After removing the resist pattern 29, a silicon oxide film and a silicon nitride film as the passivation film 23 are sequentially formed on the entire surface of the second interlayer insulating film 15 by, eg, plasma CVD. Thus, the manufacturing process of the semiconductor device is completed (see FIG. 22).

このように、図22に示した実施例でも、CrSi薄膜抵抗体21を形成した後に金属薄膜抵抗体との電気的接続をとるための配線パターンを形成するためのウェットエッチング処理を行なう必要はなく、さらに、CrSi薄膜抵抗体21における第2層目金属配線パターン37との接触面が大気に暴露されることはないので、CrSi薄膜抵抗体21と第2層目金属配線パターン37の良好な電気的接続を安定して得ることができ、CrSi薄膜抵抗体21の膜厚に関わらず、工程数を増加させることなく、CrSi薄膜抵抗体21の微細化及び抵抗値の安定化を実現することができる。   Thus, in the embodiment shown in FIG. 22 as well, there is no need to perform a wet etching process for forming a wiring pattern for electrical connection with the metal thin film resistor after the CrSi thin film resistor 21 is formed. In addition, since the contact surface of the CrSi thin film resistor 21 with the second layer metal wiring pattern 37 is not exposed to the atmosphere, good electrical properties of the CrSi thin film resistor 21 and the second layer metal wiring pattern 37 are obtained. It is possible to obtain a stable connection and to realize the miniaturization of the CrSi thin film resistor 21 and the stabilization of the resistance value without increasing the number of steps regardless of the film thickness of the CrSi thin film resistor 21. it can.

さらに、図19を参照して説明した実施例と同様に、CrSi薄膜抵抗体21と第2層目金属配線パターン37を電気的に接続するための接続孔は必要ないので、そのような接続孔を形成する場合に比べて、工程の短縮及び簡素化を実現でき、かつ上記接続孔を有するがゆえの金属薄膜抵抗体のステップカバレージの悪化による金属薄膜抵抗体の抵抗値変動及び電極との接触抵抗の増大もない。   Further, as in the embodiment described with reference to FIG. 19, there is no need for a connection hole for electrically connecting the CrSi thin film resistor 21 and the second layer metal wiring pattern 37. As compared with the case of forming the metal thin film resistor, the process can be shortened and simplified, and the resistance of the metal thin film resistor is deteriorated due to the deterioration of the step coverage of the metal thin film resistor due to the connection hole. There is no increase in resistance.

さらに、第2層目金属配線パターン37の側面に下地絶縁膜73が形成されているので、第2層目金属配線パターン37の側面に起因する急峻な段差によるCrSi薄膜抵抗体21のステップカバレージの悪化を防止することができる。
このように、第2層目金属配線パターン37との接触抵抗も含めてCrSi薄膜抵抗体21の抵抗値の安定化を実現することができる。
Further, since the base insulating film 73 is formed on the side surface of the second layer metal wiring pattern 37, the step coverage of the CrSi thin film resistor 21 due to the steep step caused by the side surface of the second layer metal wiring pattern 37 is reduced. Deterioration can be prevented.
Thus, stabilization of the resistance value of the CrSi thin film resistor 21 including the contact resistance with the second layer metal wiring pattern 37 can be realized.

さらに、CrSi薄膜抵抗体21の両端部は第2層目金属配線パターン37と交差して形成されているようにしたので、第2層目金属配線パターン37とCrSi薄膜抵抗体21の重ね合わせズレやCrSi薄膜抵抗体21の端部の丸まりによる、第2層目金属配線パターン37とCrSi薄膜抵抗体21の接触領域の変動をなくすことができ、さらに安定した接触抵抗を得ることができる。   Further, since both ends of the CrSi thin film resistor 21 are formed so as to intersect with the second layer metal wiring pattern 37, the misalignment of the second layer metal wiring pattern 37 and the CrSi thin film resistor 21 is shifted. Further, variation in the contact area between the second layer metal wiring pattern 37 and the CrSi thin film resistor 21 due to rounding of the end of the CrSi thin film resistor 21 can be eliminated, and a more stable contact resistance can be obtained.

さらに、CrSi薄膜抵抗体21と金属材料パターン33の間にバリヤ膜として機能する高融点金属膜35を介在させているので、CrSi薄膜抵抗体21と第2層目金属配線パターン37の接触抵抗のバラツキを低減することができ、抵抗値の精度及び歩留りの向上を図ることができる。
さらに、高融点金属膜35はバリヤ膜兼反射防止膜としても機能しており、従来技術に比べて製造工程を増加させることなく高融点金属膜35を形成することができるので、製造コストの増大を防止しつつ、金属薄膜抵抗体と金属配線パターンの接触抵抗を安定させることができる。
さらに、上記Ar逆スパッタリング処理を行なうことにより、第2層目金属配線パターン37を構成する高融点金属膜35上面の絶縁性物質を除去することができるとともに、後工程で形成されるCrSi薄膜抵抗体21の下地膜依存性を改善できる。
Further, since the refractory metal film 35 functioning as a barrier film is interposed between the CrSi thin film resistor 21 and the metal material pattern 33, the contact resistance of the CrSi thin film resistor 21 and the second layer metal wiring pattern 37 is reduced. Variations can be reduced, and resistance accuracy and yield can be improved.
Furthermore, the refractory metal film 35 also functions as a barrier film and antireflection film, and the refractory metal film 35 can be formed without increasing the number of manufacturing steps as compared with the prior art. The contact resistance between the metal thin film resistor and the metal wiring pattern can be stabilized.
Furthermore, by performing the Ar reverse sputtering process, the insulating material on the upper surface of the refractory metal film 35 constituting the second-layer metal wiring pattern 37 can be removed, and a CrSi thin film resistor formed in a later step is used. The base film dependency of the body 21 can be improved.

図22に示した実施例では、下地絶縁膜73として、プラズマCVD酸化膜上にSOG膜を塗布し、SOG膜をエッチバック処理して平坦化したものを用いているが、金属薄膜抵抗体の下地となる下地絶縁膜はこれに限定されるものではない。例えば、HDP(high-density-plasma)−CVD法により形成したCVD絶縁膜を配線パターン表面が露出する膜厚までエッチバックして形成したものや、堆積させたプラズマCVD酸化膜をCMP法により配線パターン表面が露出する膜厚まで研磨したものなどであってもよい。   In the embodiment shown in FIG. 22, as the base insulating film 73, an SOG film is applied on the plasma CVD oxide film and the SOG film is etched back and planarized. The base insulating film serving as the base is not limited to this. For example, a CVD insulating film formed by HDP (high-density-plasma) -CVD method is etched back to a film thickness where the wiring pattern surface is exposed, or a deposited plasma CVD oxide film is wired by CMP method. It may be polished to such a thickness that the pattern surface is exposed.

また、図19、図21及び図22に示した実施例では、CrSi薄膜抵抗体21上とCrSi薄膜パターン24a上に保護用絶縁膜22,24bを備えているが、第3態様及び第4態様はこれに限定されるものではなく、図11に示した第1態様の実施例と同様に、CrSi薄膜抵抗体21上とCrSi薄膜パターン24a上にCrSiN膜31,24dを備えているようにしてもよい。また、CrSiN膜31,24d上に、さらにリコン酸化膜やシリコン窒化膜、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜からなる積層膜など、他の絶縁膜を備えているようにしてもよい。
また、図19、図21及び図22に示した実施例において、レーザ光透過防止膜13を備えていないようにしてもよい。
Further, in the embodiments shown in FIGS. 19, 21 and 22, the protective insulating films 22 and 24b are provided on the CrSi thin film resistor 21 and the CrSi thin film pattern 24a. However, as in the first embodiment shown in FIG. 11, the CrSiN films 31 and 24d are provided on the CrSi thin film resistor 21 and the CrSi thin film pattern 24a. Also good. Further, another insulating film such as a recon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film made of a silicon nitride film and a silicon oxide film may be further provided on the CrSiN films 31 and 24d.
Further, in the embodiments shown in FIGS. 19, 21 and 22, the laser light transmission preventing film 13 may not be provided.

また、図19、図21及び図22に示した実施例では、CrSi薄膜抵抗体21と第2層目金属配線パターン37は互いに交差して設けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、金属薄膜抵抗体の端部が金属配線パターン上に配置されていてもよいし、金属薄膜抵抗体の下に金属配線パターンの端部が配置されていてもよい。
また、金属薄膜抵抗体と金属配線パターンは互いに直交する方向に配置されている必要はなく、金属薄膜抵抗体と金属配線パターンは互いに平行に配置されているなど、金属薄膜抵抗体と金属配線パターンの形状、向き及び配置は実施例に限定されるものではない。
In the embodiments shown in FIGS. 19, 21 and 22, the CrSi thin film resistor 21 and the second layer metal wiring pattern 37 are provided so as to intersect each other, but the present invention is limited to this. Instead, the end of the metal thin film resistor may be disposed on the metal wiring pattern, or the end of the metal wiring pattern may be disposed under the metal thin film resistor.
In addition, the metal thin film resistor and the metal wiring pattern do not need to be arranged in directions orthogonal to each other, and the metal thin film resistor and the metal wiring pattern are arranged in parallel to each other. The shape, orientation, and arrangement of the are not limited to the examples.

また、上記の実施例から分かるように、本発明の第1態様、第2態様、第3態様及び第4態様によれば、金属薄膜抵抗体を形成した後に金属薄膜抵抗体との電気的接続をとるための配線パターンを形成するためのウェットエッチング処理を行なう必要はなく、さらに、金属薄膜抵抗体の配線パターンとの接触面が大気に暴露されることはなく、金属薄膜抵抗体に対する表面酸化膜除去処理及びエッチング防止用バリヤ膜形成を行なわなくても、金属薄膜抵抗体と配線パターンの良好な電気的接続を安定して得ることができるので、膜厚が5〜1000Å、好ましくは20〜500Åである金属薄膜抵抗体をもつ半導体装置に適用しても、工程数を増加させることなく、金属薄膜抵抗体の微細化及び抵抗値の安定化を実現することができる。
特に、上記逆スパッタリング残渣を備えている態様によれば、金属薄膜抵抗体のシート抵抗の下地膜依存性の軽減を図ることができるので、上記のような膜厚の金属薄膜抵抗体をもつ半導体装置に適用しても、金属薄膜抵抗体の抵抗値の安定化を実現することができる。
Further, as can be seen from the above embodiments, according to the first aspect, the second aspect, the third aspect, and the fourth aspect of the present invention, after the metal thin film resistor is formed, the electrical connection with the metal thin film resistor is achieved. It is not necessary to perform a wet etching process to form a wiring pattern for removing metal, and the contact surface of the metal thin film resistor with the wiring pattern is not exposed to the atmosphere. Since a good electrical connection between the metal thin film resistor and the wiring pattern can be stably obtained without performing film removal treatment and barrier film formation for etching prevention, the film thickness is 5 to 1000 mm, preferably 20 to Even if it is applied to a semiconductor device having a metal thin film resistor of 500 mm, it is possible to realize miniaturization of the metal thin film resistor and stabilization of the resistance value without increasing the number of steps.
In particular, according to the aspect provided with the above reverse sputtering residue, it is possible to reduce the base film dependency of the sheet resistance of the metal thin film resistor, so that the semiconductor having the metal thin film resistor having the above-described film thickness Even when applied to the apparatus, stabilization of the resistance value of the metal thin film resistor can be realized.

また、上記で説明した実施例はCrSi薄膜抵抗体21の下面でCrSi薄膜抵抗体21の電気的接続をとる構造をしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、金属薄膜抵抗体の上面で金属薄膜抵抗体の電気的接続をとるようにしてもよい。   Moreover, although the Example demonstrated above has the structure which takes the electrical connection of the CrSi thin film resistor 21 in the lower surface of the CrSi thin film resistor 21, this invention is not limited to this, A metal thin film resistor The metal thin film resistor may be electrically connected to the upper surface of the body.

図24に示すように、例えば第1層目層間絶縁膜5上にCrSi薄膜抵抗体21及び保護用絶縁膜22の積層パターンを備え、第1層目層間絶縁膜5にCrSi薄膜パターン24a、保護用絶縁膜24b及び段差部24cをもつアライメントマーク24を備え、CrSi薄膜抵抗体21の両端部上の保護用絶縁膜22が除去された領域を含んでCrSi薄膜抵抗体21上及び第1層目層間絶縁膜5上に第1層目金属配線パターン11を備え、CrSi薄膜抵抗体21と第1層目金属配線パターン11が電気的に接続されているようにしてもよい。この実施例の製造工程において、CrSi薄膜抵抗体21の両端部上の保護用絶縁膜22をドライエッチング技術により除去するのは困難であるが、第1層目金属配線パターン11はドライエッチング技術によりパターニングすることができる。   As shown in FIG. 24, for example, a laminated pattern of a CrSi thin film resistor 21 and a protective insulating film 22 is provided on the first interlayer insulating film 5, and the CrSi thin film pattern 24a is formed on the first interlayer insulating film 5. Including the alignment mark 24 having the insulating film 24b and the stepped portion 24c, and including the regions where the protective insulating film 22 on both ends of the CrSi thin film resistor 21 is removed, on the CrSi thin film resistor 21 and the first layer. The first layer metal wiring pattern 11 may be provided on the interlayer insulating film 5 so that the CrSi thin film resistor 21 and the first layer metal wiring pattern 11 are electrically connected. In the manufacturing process of this embodiment, it is difficult to remove the protective insulating film 22 on both ends of the CrSi thin film resistor 21 by the dry etching technique, but the first layer metal wiring pattern 11 is formed by the dry etching technique. It can be patterned.

また、図25に示すように、第1層目層間絶縁膜5上にCrSi薄膜抵抗体21及び保護用絶縁膜22の積層パターンを備え、第1層目層間絶縁膜5にCrSi薄膜パターン24a、保護用絶縁膜24b及び段差部24cをもつアライメントマーク24を備え、第1層目層間絶縁膜5上に第2層目層間絶縁膜15が形成されており、CrSi薄膜抵抗体21の両端部に対応して第2層目層間絶縁膜15及び保護用絶縁膜22に形成された接続孔45を介して第2層目金属配線パターン37とCrSi薄膜抵抗体21が電気的に接続されているようにしてもよい。この実施例の製造工程において、接続孔45を形成する際に第2層目層間絶縁膜15はドライエッチング技術により選択的に除去できるが、CrSi薄膜抵抗体21上の保護用絶縁膜22をドライエッチング技術により除去するのは困難である。   Further, as shown in FIG. 25, a laminated pattern of a CrSi thin film resistor 21 and a protective insulating film 22 is provided on the first interlayer insulating film 5, and a CrSi thin film pattern 24a is formed on the first interlayer insulating film 5. An alignment mark 24 having a protective insulating film 24b and a stepped portion 24c is provided, a second interlayer insulating film 15 is formed on the first interlayer insulating film 5, and both ends of the CrSi thin film resistor 21 are formed. Correspondingly, the second layer metal wiring pattern 37 and the CrSi thin film resistor 21 are electrically connected through the connection holes 45 formed in the second layer interlayer insulating film 15 and the protective insulating film 22. It may be. In the manufacturing process of this embodiment, when the connection hole 45 is formed, the second interlayer insulating film 15 can be selectively removed by a dry etching technique, but the protective insulating film 22 on the CrSi thin film resistor 21 is dried. It is difficult to remove by etching technique.

図24及び図25に示した実施例でも、CrSi薄膜抵抗体21の形成領域とは異なる領域でCrSi薄膜抵抗体21の下地絶縁膜である第1層目層間絶縁膜5又は第2層目層間絶縁膜15に、CrSi薄膜パターン24a、段差部24c及びCrSiN膜24bをもつアライメントマーク24を備えているので、CrSi薄膜抵抗体21の上面とアライメントマーク24の上面を同じ高さに配置することができ、レーザトリミング処理の際にCrSi薄膜抵抗体21に焦点を高精度に合わせることができる。   24 and FIG. 25 also, the first interlayer insulating film 5 or the second layer interlayer which is the base insulating film of the CrSi thin film resistor 21 in a region different from the region where the CrSi thin film resistor 21 is formed. Since the insulating film 15 includes the alignment mark 24 having the CrSi thin film pattern 24a, the stepped portion 24c, and the CrSiN film 24b, the upper surface of the CrSi thin film resistor 21 and the upper surface of the alignment mark 24 can be arranged at the same height. It is possible to focus on the CrSi thin film resistor 21 with high accuracy during the laser trimming process.

このように、本発明によれば、金属薄膜抵抗体の電気的接続を金属薄膜抵抗体の上面でとるか下面でとるかにかかわらず、下地絶縁膜上に金属薄膜抵抗体を備えた半導体装置において金属薄膜抵抗体とは異なる領域で下地絶縁膜上に金属薄膜パターン及び段差部をもつアライメントマークを設けることにより、レーザトリミング処理の際に金属薄膜抵抗体に焦点を高精度に合わせることができる。   Thus, according to the present invention, a semiconductor device having a metal thin film resistor on a base insulating film regardless of whether the metal thin film resistor is electrically connected to the upper surface or the lower surface of the metal thin film resistor. By providing an alignment mark having a metal thin film pattern and a stepped portion on the base insulating film in a region different from that of the metal thin film resistor, the metal thin film resistor can be focused with high precision during the laser trimming process. .

また、図24及び図25に示した実施例では、CrSi薄膜抵抗体21上とCrSi薄膜パターン24a上に保護用絶縁膜22,24bを備えているが、図11に示した第1態様の実施例と同様に、CrSi薄膜抵抗体21上とCrSi薄膜パターン24a上にCrSiN膜31,24dを備えているようにしてもよい。また、CrSiN膜31,24d上に、さらにリコン酸化膜やシリコン窒化膜、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜からなる積層膜など、他の絶縁膜を備えているようにしてもよい。
また、図24及び図25に示した実施例において、CrSi薄膜抵抗体21をさらに上層側に形成してCrSi薄膜抵抗体21下にレーザ光透過防止膜を備えているようにしてもよい。
In the embodiment shown in FIGS. 24 and 25, the protective insulating films 22 and 24b are provided on the CrSi thin film resistor 21 and the CrSi thin film pattern 24a, but the first embodiment shown in FIG. 11 is implemented. Similarly to the example, CrSiN films 31 and 24d may be provided on the CrSi thin film resistor 21 and the CrSi thin film pattern 24a. Further, another insulating film such as a recon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film made of a silicon nitride film and a silicon oxide film may be further provided on the CrSiN films 31 and 24d.
In the embodiment shown in FIGS. 24 and 25, the CrSi thin film resistor 21 may be further formed on the upper layer side, and a laser light transmission preventing film may be provided under the CrSi thin film resistor 21.

また、図1、図11、図13及び図14を参照して説明した第1態様の各実施例においてはCrSi薄膜抵抗体21が電気的に接続されている第1層目金属配線パターン11を最上層の金属配線パターンとし、図15、図17及び図18を参照して説明した第2態様の各実施例においてはCrSi薄膜抵抗体21と同じ層に形成されている第2層目金属配線パターン37を最上層の金属配線パターンとし、図19及び図21を参照して説明した第3態様の各実施例並びに図22を参照して説明した第4態様の各実施例においても第2層目金属配線パターン37を最上層の金属配線パターンとしている。これにより、例えば金属薄膜抵抗体のレイアウト変更を金属薄膜抵抗体及び最上層の金属配線パターンのレイアウト変更により実現できるなど、設計の自由度を向上させることができる。   Moreover, in each Example of the 1st aspect demonstrated with reference to FIG.1, FIG.11, FIG.13 and FIG.14, the 1st layer metal wiring pattern 11 to which the CrSi thin film resistor 21 is electrically connected is used. The second-layer metal wiring formed in the same layer as the CrSi thin-film resistor 21 in each embodiment of the second mode described with reference to FIGS. The pattern 37 is the uppermost metal wiring pattern, and the second layer is also used in the third embodiment described with reference to FIGS. 19 and 21 and the fourth embodiment described with reference to FIG. The eye metal wiring pattern 37 is the uppermost metal wiring pattern. Thereby, for example, a layout change of the metal thin film resistor can be realized by a layout change of the metal thin film resistor and the uppermost metal wiring pattern, and the degree of freedom in design can be improved.

また、上記の実施例では、CrSi薄膜抵抗体21上には、保護用絶縁膜22又はCrSiN膜31を除いて、パッシベーション膜23のみが形成されているので、金属薄膜抵抗体の上層にパッシベーション膜以外の絶縁膜も形成されている場合に比べてCrSi薄膜抵抗体21上の絶縁性材料の膜厚を薄くして膜厚ばらつきを小さくすることができる。これによりCrSi薄膜抵抗体21にレーザーを照射してトリミング処理を施す際に、CrSi薄膜抵抗体21上の絶縁性材料でのレーザーの干渉のばらつきを小さくしてCrSi薄膜抵抗体21に与えられるレーザーエネルギーのばらつきを小さくすることができ、トリミングの正確性を向上させることができる。さらに、トリミング処理時のレーザー照射に起因するCrSi薄膜抵抗体21の温度上昇などに対して放熱能力を向上させることができる。   In the above embodiment, since only the passivation film 23 is formed on the CrSi thin film resistor 21 except for the protective insulating film 22 or the CrSiN film 31, the passivation film is formed on the upper layer of the metal thin film resistor. Compared with the case where other insulating films are also formed, the film thickness variation of the insulating material on the CrSi thin film resistor 21 can be reduced to reduce the film thickness variation. As a result, when the CrSi thin film resistor 21 is irradiated with a laser to perform trimming, the laser given to the CrSi thin film resistor 21 with a small variation in laser interference in the insulating material on the CrSi thin film resistor 21 is provided. Variations in energy can be reduced, and trimming accuracy can be improved. Furthermore, the heat dissipation capability can be improved against the temperature rise of the CrSi thin film resistor 21 caused by laser irradiation during the trimming process.

また、上記の実施例のように、CrSi薄膜抵抗体21の下地絶縁膜は平坦化処理が施されているようにすれば、下地絶縁膜の段差に起因して金属薄膜抵抗体の抵抗値がばらつくのを防止することができる。   Further, if the base insulating film of the CrSi thin film resistor 21 is flattened as in the above embodiment, the resistance value of the metal thin film resistor is caused by the step of the base insulating film. It is possible to prevent variation.

また、上記の実施例では、CrSi薄膜パターン24a上に保護用絶縁膜24b又はCrSiN膜24dを備え、保護用絶縁膜24b又はCrSiN膜24dとCrSi薄膜パターン24aをマスクにして段差部24bがドライエッチング技術により形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ウェットエッチング技術によりCrSi薄膜パターン24aをマスクにして下地絶縁膜を選択的に除去して段差部24cを形成するようにしてもよい。この場合、保護用絶縁膜24b及びCrSiN膜24dは形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。
In the above embodiment, the protective insulating film 24b or the CrSiN film 24d is provided on the CrSi thin film pattern 24a, and the stepped portion 24b is dry-etched using the protective insulating film 24b or the CrSiN film 24d and the CrSi thin film pattern 24a as a mask. Although formed by technology, the present invention is not limited to this.
For example, the stepped portion 24c may be formed by selectively removing the base insulating film using the CrSi thin film pattern 24a as a mask by a wet etching technique. In this case, the protective insulating film 24b and the CrSiN film 24d may be formed or may not be formed.

また、上記の実施例では、CrSi薄膜抵抗体21の電位をとるための配線パターンとして金属材料パターン及び高融点金属膜からなるものを用いているが、金属材料パターンに替えてポリシリコンパターンを用いることもできる。   In the above embodiment, the wiring pattern for taking the potential of the CrSi thin film resistor 21 is made of a metal material pattern and a refractory metal film, but a polysilicon pattern is used instead of the metal material pattern. You can also.

また、上記の実施例及びサンプルでは、金属薄膜抵抗体の材料としてCrSiを用いた例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、金属薄膜抵抗体の材料としては、例えばNiCr、TaN、CrSi2、CrSiN、CrSi、CrSi0など、他の材料を用いてもよい。 Further, in the above examples and samples, an example using CrSi as the material of the metal thin film resistor is shown, but the present invention is not limited to this, and examples of the material of the metal thin film resistor include NiCr, TaN, CrSi 2, CrSiN , such as CrSi, CrSiO, other materials may be used.

また、上記の実施例では、金属配線パターンの上面に形成された高融点金属膜9,33としてTiN膜を用いた例を挙げているが、金属配線パターンを構成する高融点金属膜はこれに限定されるものではなく、例えばTiWやWSiなど、他の高融点金属膜を用いてもよい。   In the above embodiment, an example in which a TiN film is used as the refractory metal films 9 and 33 formed on the upper surface of the metal wiring pattern is given. However, the refractory metal film constituting the metal wiring pattern is used here. The refractory metal film such as TiW or WSi may be used without limitation.

また、上記の実施例及びサンプルでは、金属薄膜抵抗体の材料としてCrSiを用いた例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、金属薄膜抵抗体の材料としては、例えばNiCr、TaN、CrSi2、CrSiN、CrSi、CrSi0など、他の材料を用いてもよい。 Further, in the above examples and samples, an example using CrSi as the material of the metal thin film resistor is shown, but the present invention is not limited to this, and examples of the material of the metal thin film resistor include NiCr, TaN, CrSi 2, CrSiN , such as CrSi, CrSiO, other materials may be used.

また、上記の実施例では、1層又は2層の金属配線パターンを備えた半導体装置に本発明を適用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、3層以上の金属配線パターンを備えた多層金属配線構造の半導体装置に本発明を適用することもできる。その場合、金属薄膜抵抗体の電気的接続を得るための、金属薄膜抵抗体の下層の金属配線は何層目の金属配線パターンであってもよい。
また、金属薄膜抵抗体下に配置されるレーザ光透過防止膜は、金属薄膜抵抗体下の領域であれば、いかなる層の金属配線パターンと同時に形成されたものであってもよい。また、レーザ光透過防止膜は金属配線パターンとは別途形成された金属材料からなるものであってもよい。
In the above embodiment, the present invention is applied to a semiconductor device having a single-layer or two-layer metal wiring pattern. However, the present invention is not limited to this, and the metal wiring has three or more layers. The present invention can also be applied to a semiconductor device having a multilayer metal wiring structure provided with a pattern. In that case, the metal wiring pattern in the lower layer of the metal thin film resistor for obtaining the electrical connection of the metal thin film resistor may be any number of metal wiring patterns.
Further, the laser light transmission preventing film disposed under the metal thin film resistor may be formed simultaneously with any layer of the metal wiring pattern as long as it is an area under the metal thin film resistor. The laser light transmission preventing film may be made of a metal material formed separately from the metal wiring pattern.

また、上記の実施例では、金属配線パターン11,37として、金属材料パターンの上面に高融点金属膜が形成されたものを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、金属配線パターンとして上面に高融点金属膜が形成されていない金属材料パターンからなるものを用いてもよい。この場合、金属材料パターンとして例えばAl系合金を用いた場合には、金属材料パターン表面に強固な自然酸化膜が形成されるので、接続孔形成後で金属薄膜抵抗体用の金属薄膜を形成する前に、接続孔底部の金属材料パターン表面の自然酸化膜を除去する工程を行なうことが好ましい。その自然酸化膜除去工程は、金属薄膜抵抗体の抵抗値の経時的変化抑制を目的とした上記Ar逆スパッタリング処理を兼ねて行なってもよい。また、金属配線パターンはAl系合金を含むものに限定されるものではなく、いわゆるダマシン法により形成されたCu配線など、他の金属材料からなる金属配線パターンであってもよい。   In the above embodiment, the metal wiring patterns 11 and 37 are formed by forming a refractory metal film on the upper surface of the metal material pattern. However, the present invention is not limited to this, and metal A wiring pattern made of a metal material pattern in which a refractory metal film is not formed on the upper surface may be used. In this case, when, for example, an Al-based alloy is used as the metal material pattern, a strong natural oxide film is formed on the surface of the metal material pattern, so a metal thin film for the metal thin film resistor is formed after the connection hole is formed. It is preferable to perform a step of removing the natural oxide film on the surface of the metal material pattern at the bottom of the connection hole before. The natural oxide film removing step may also be performed in combination with the Ar reverse sputtering treatment for the purpose of suppressing the change in resistance value of the metal thin film resistor with time. The metal wiring pattern is not limited to the one containing an Al-based alloy, and may be a metal wiring pattern made of another metal material such as a Cu wiring formed by a so-called damascene method.

本発明の半導体装置を構成する金属薄膜抵抗体は、例えばアナログ回路を備えた半導体装置に適用することができる。以下に、本発明にかかる金属薄膜抵抗体を備えたアナログ回路を備えた半導体装置の実施例について説明する。   The metal thin film resistor constituting the semiconductor device of the present invention can be applied to a semiconductor device provided with an analog circuit, for example. Embodiments of a semiconductor device including an analog circuit including a metal thin film resistor according to the present invention will be described below.

図26はアナログ回路である定電圧発生回路を備えた半導体装置の一実施例を示す回路図である。
直流電源75からの電源を負荷77に安定して供給すべく、定電圧発生回路79が設けられている。定電圧発生回路79は、直流電源75が接続される入力端子(Vbat)81、基準電圧発生回路(Vref)83、演算増幅器(比較回路)85、出力ドライバを構成するPチャネルMOSトランジスタ(以下、PMOSと略記する)87、分割抵抗素子R1,R2及び出力端子(Vout)89を備えている。
FIG. 26 is a circuit diagram showing an embodiment of a semiconductor device provided with a constant voltage generating circuit which is an analog circuit.
A constant voltage generation circuit 79 is provided in order to stably supply power from the DC power supply 75 to the load 77. The constant voltage generation circuit 79 includes an input terminal (Vbat) 81 to which a DC power supply 75 is connected, a reference voltage generation circuit (Vref) 83, an operational amplifier (comparison circuit) 85, and a P-channel MOS transistor (hereinafter referred to as an output driver). 87, abbreviated as PMOS), divided resistance elements R1 and R2, and an output terminal (Vout) 89.

定電圧発生回路79の演算増幅器85では、出力端子がPMOS87のゲート電極に接続され、反転入力端子(−)に基準電圧発生回路83から基準電圧Vrefが印加され、非反転入力端子(+)に出力電圧Voutを抵抗素子R1とR2で分割した電圧が印加され、抵抗素子R1,R2の分割電圧が基準電圧Vrefに等しくなるように制御される。   In the operational amplifier 85 of the constant voltage generation circuit 79, the output terminal is connected to the gate electrode of the PMOS 87, the reference voltage Vref is applied from the reference voltage generation circuit 83 to the inverting input terminal (−), and the non-inverting input terminal (+) is applied. A voltage obtained by dividing the output voltage Vout by the resistance elements R1 and R2 is applied, and the division voltage of the resistance elements R1 and R2 is controlled to be equal to the reference voltage Vref.

図27は、アナログ回路である電圧検出回路を備えた半導体装置の一実施例を示す回路図である。
電圧検出回路91において、符号85は演算増幅器で、その反転入力端子(−)に基準電圧発生回路83が接続され、基準電圧Vrefが印加される。入力端子(Vsens)93から入力される測定すべき端子の電圧が分割抵抗素子R1とR2によって分割されて演算増幅器85の非反転入力端子(+)に入力される。演算増幅器85の出力は出力端子(Vout)95を介して外部に出力される。
FIG. 27 is a circuit diagram showing an embodiment of a semiconductor device provided with a voltage detection circuit which is an analog circuit.
In the voltage detection circuit 91, reference numeral 85 denotes an operational amplifier. A reference voltage generation circuit 83 is connected to an inverting input terminal (−) of the operational amplifier, and a reference voltage Vref is applied. The voltage of the terminal to be measured input from the input terminal (Vsens) 93 is divided by the dividing resistance elements R1 and R2 and input to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 85. The output of the operational amplifier 85 is output to the outside through an output terminal (Vout) 95.

電圧検出回路91では、測定すべき端子の電圧が高く、分割抵抗素子R1とR2により分割された電圧が基準電圧Vrefよりも高いときは演算増幅器85の出力がHレベルを維持し、測定すべき端子の電圧が降下してきて分割抵抗素子R1とR2により分割された電圧が基準電圧Vref以下になってくると演算増幅器85の出力がLレベルになる。   In the voltage detection circuit 91, when the voltage of the terminal to be measured is high and the voltage divided by the dividing resistance elements R1 and R2 is higher than the reference voltage Vref, the output of the operational amplifier 85 is maintained at the H level and should be measured. When the voltage at the terminal drops and the voltage divided by the dividing resistor elements R1 and R2 becomes equal to or lower than the reference voltage Vref, the output of the operational amplifier 85 becomes L level.

一般に、図26に示した定電圧発生回路や図27に示した電圧検出回路では、製造プロセスのバラツキに起因して基準電圧発生回路からの基準電圧Vrefが変動するので、その変動に対応すべく、分割抵抗素子としてヒューズ素子の切断により抵抗値を調整可能な抵抗素子回路(分割抵抗回路と称す)や、抵抗素子へのレーザ照射により抵抗値を調整可能な分割抵抗回路を用いて、分割抵抗素子の抵抗値を調整している。   In general, in the constant voltage generation circuit shown in FIG. 26 and the voltage detection circuit shown in FIG. 27, the reference voltage Vref from the reference voltage generation circuit fluctuates due to variations in the manufacturing process. Using a resistance element circuit (referred to as a division resistance circuit) whose resistance value can be adjusted by cutting a fuse element as a division resistance element, or a division resistance circuit whose resistance value can be adjusted by laser irradiation to the resistance element. The resistance value of the element is adjusted.

図28は、本発明の金属薄膜抵抗体が適用される分割抵抗回路の一例を示す回路図である。図29は、その分割抵抗回路における粗調整用抵抗素子及び微調整用抵抗素子のレイアウト例を示すレイアウト図である。   FIG. 28 is a circuit diagram showing an example of a divided resistor circuit to which the metal thin film resistor of the present invention is applied. FIG. 29 is a layout diagram showing a layout example of the coarse adjustment resistor element and the fine adjustment resistor element in the divided resistor circuit.

図28に示すように、抵抗素子Rbottom、粗調整用抵抗素子97、微調整用抵抗素子99、抵抗素子Rtopが直列に接続されている。
図29に示すように、粗調整用抵抗素子97は複数の帯状の金属薄膜抵抗体21aが並列に接続されたものである。微調整用抵抗素子99は板状の金属薄膜抵抗体21aにより構成されている。金属薄膜抵抗体21a,21b下に絶縁膜(図示は省略)を介してレーザ光透過防止膜13が配置されている。金属薄膜抵抗体21a,21bとしては、本発明を構成する金属薄膜抵抗体が用いられる。図示は省略するが、金属薄膜抵抗体21a,21bと同じ層に、金属薄膜パターン及び段差部からなるアライメントマークが形成されている。
As shown in FIG. 28, a resistance element Rbottom, a coarse adjustment resistance element 97, a fine adjustment resistance element 99, and a resistance element Rtop are connected in series.
As shown in FIG. 29, the coarse adjustment resistor element 97 has a plurality of strip-shaped metal thin film resistors 21a connected in parallel. The fine adjustment resistance element 99 is composed of a plate-shaped metal thin film resistor 21a. A laser light transmission preventing film 13 is disposed under the metal thin film resistors 21a and 21b via an insulating film (not shown). As the metal thin film resistors 21a and 21b, metal thin film resistors constituting the present invention are used. Although illustration is omitted, an alignment mark made of a metal thin film pattern and a stepped portion is formed in the same layer as the metal thin film resistors 21a and 21b.

このような分割抵抗回路では、図29に示すように、例えばレーザ光軌跡25aで示すように任意の本数の金属薄膜抵抗体21aを切断又は変質させて絶縁させ、レーザ光軌跡25bで示すように金属薄膜抵抗体21bの任意の領域を切断又は変質させることにより、所望の直列抵抗値を得ることができる。   In such a divided resistor circuit, as shown in FIG. 29, for example, as shown by a laser beam locus 25a, an arbitrary number of metal thin film resistors 21a are cut or altered to be insulated, and as shown by a laser beam locus 25b. A desired series resistance value can be obtained by cutting or altering any region of the metal thin film resistor 21b.

本発明の半導体装置を構成する金属薄膜抵抗体及びアライメントマークによれば、金属薄膜抵抗体の上面とアライメントマークの上面を同じ高さに配置することができ、レーザトリミング処理の際に金属薄膜抵抗体に焦点を高精度に合わせることができるので、レーザトリミング処理の精度を向上させることができ、図28に示した分割抵抗回路の出力電圧の精度の向上を図ることができる。
さらに、金属薄膜抵抗体下にレーザ光透過防止膜が配置されているので、レーザトリミング処理時において金属薄膜抵抗体を切断又は変質させるのに十分な強度のレーザ光が照射されてもレーザ光が集積回路の構成要件や半導体基板に照射されるのを防止することができ、図28に示した分割抵抗回路の出力電圧の精度の向上を図ることができる。
According to the metal thin film resistor and the alignment mark that constitute the semiconductor device of the present invention, the upper surface of the metal thin film resistor and the upper surface of the alignment mark can be disposed at the same height, and the metal thin film resistor is subjected to the laser trimming process. Since the body can be focused with high accuracy, the accuracy of the laser trimming process can be improved, and the accuracy of the output voltage of the divided resistor circuit shown in FIG. 28 can be improved.
Further, since the laser beam transmission preventing film is disposed under the metal thin film resistor, the laser beam is not irradiated even when a laser beam having sufficient intensity to cut or alter the metal thin film resistor during the laser trimming process. The constituent requirements of the integrated circuit and the semiconductor substrate can be prevented from being irradiated, and the accuracy of the output voltage of the divided resistor circuit shown in FIG. 28 can be improved.

図28に示した分割抵抗回路を図26に示した定電圧発生回路79の分割抵抗素子R1,R2に適用する場合、例えば抵抗素子Rbottom端を接地し、抵抗素子Rtop端をPMOS87のドレインに接続する。さらに、抵抗素子Rbottom、微調整用抵抗素子99間の端子NodeL、又は抵抗素子Rtop、粗調整用抵抗素子97間の端子NodeMを演算増幅器85の非反転入力端子に接続する。
本発明を構成する金属薄膜抵抗体及びレーザ光透過防止膜を適用した分割抵抗回路によれば出力電圧の精度を向上させることができるので、定電圧発生回路79の出力電圧の安定性を向上させることができる。
When the divided resistor circuit shown in FIG. 28 is applied to the divided resistor elements R1 and R2 of the constant voltage generating circuit 79 shown in FIG. 26, for example, the resistor element Rbottom terminal is grounded and the resistor element Rtop terminal is connected to the drain of the PMOS 87. To do. Further, the terminal NodeL between the resistance element Rbottom and the fine adjustment resistance element 99 or the terminal NodeM between the resistance element Rtop and the coarse adjustment resistance element 97 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 85.
According to the divided resistor circuit to which the metal thin film resistor and the laser light transmission preventing film constituting the present invention are applied, the accuracy of the output voltage can be improved, so that the stability of the output voltage of the constant voltage generating circuit 79 is improved. be able to.

また、図28に示した分割抵抗回路を図27に示した電圧検出回路91の分割抵抗素子R1,R2に適用する場合、例えば抵抗素子Rbottom端を接地し、抵抗素子Rtop端を入力端子93に接続する。さらに、抵抗素子Rbottom、微調整用抵抗素子99間の端子NodeL、又は抵抗素子Rtop、粗調整用抵抗素子97間の端子NodeMを演算増幅器85の非反転入力端子に接続する。
本発明を構成する金属薄膜抵抗体及びレーザ光透過防止膜を適用した分割抵抗回路によれば出力電圧の精度を向上させることができるので、電圧検出回路91の出力電圧の安定性を向上させることができる。
When the divided resistor circuit shown in FIG. 28 is applied to the divided resistor elements R1 and R2 of the voltage detecting circuit 91 shown in FIG. 27, for example, the resistor element Rbottom end is grounded and the resistor element Rtop end is connected to the input terminal 93. Connecting. Further, the terminal NodeL between the resistance element Rbottom and the fine adjustment resistance element 99 or the terminal NodeM between the resistance element Rtop and the coarse adjustment resistance element 97 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 85.
According to the divided resistor circuit to which the metal thin film resistor and the laser light transmission preventing film constituting the present invention are applied, the accuracy of the output voltage can be improved, so that the stability of the output voltage of the voltage detection circuit 91 is improved. Can do.

図26から図29を参照して、本発明の、金属薄膜抵抗体とアライメントマークを同じ層に設けた構成、もしくはその構成及び金属薄膜抵抗体下にレーザ光透過防止膜を配置した構成を適用した分割抵抗回路が適用される半導体装置の例を説明したが、このような分割抵抗回路が適用される半導体装置は定電圧発生回路を備えた半導体装置及び電圧検出回路を備えた半導体装置に限定されるものではなく、分割抵抗回路を備えた半導体装置であれば適用することができる。
また、本発明の、金属薄膜抵抗体とアライメントマークを同じ層に設けた構成、もしくはその構成及び金属薄膜抵抗体下にレーザ光透過防止膜を配置した構成が適用される半導体装置は分割抵抗回路を備えた半導体装置に限定されるものではなく、金属薄膜抵抗体を備えた半導体装置であれば、本発明を適用することができる。
26 to 29, the configuration of the present invention in which the metal thin film resistor and the alignment mark are provided in the same layer, or the configuration in which the laser light transmission preventing film is disposed under the metal thin film resistor is applied. Although an example of a semiconductor device to which the divided resistor circuit is applied has been described, the semiconductor device to which such a divided resistor circuit is applied is limited to a semiconductor device having a constant voltage generation circuit and a semiconductor device having a voltage detection circuit. However, the present invention can be applied to any semiconductor device provided with a divided resistor circuit.
The semiconductor device to which the configuration of the present invention in which the metal thin film resistor and the alignment mark are provided in the same layer, or the configuration in which the laser light transmission preventing film is disposed under the metal thin film resistor is applied is a divided resistor circuit. The present invention can be applied to any semiconductor device including a metal thin film resistor.

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、寸法、形状、材料、配置などは一例であり、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。   The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to these, and the dimensions, shapes, materials, arrangements, and the like are examples, and are within the scope of the present invention described in the claims. Various changes can be made.

第1態様の一実施例を示す断面図であり、(A)は金属薄膜抵抗体及びアライメントマークの形成領域を示す断面図、(B)は(A)の破線で囲まれた部分を拡大して示す拡大断面図である。It is sectional drawing which shows one Example of a 1st aspect, (A) is sectional drawing which shows the formation area of a metal thin film resistor and an alignment mark, (B) expands the part enclosed with the broken line of (A). FIG. 同実施例のアライメントマークの形成領域を示す平面図である。It is a top view which shows the formation area of the alignment mark of the Example. 同実施例を製造するための製造方法の一例を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating an example of the manufacturing method for manufacturing the Example. 図2の製造方法においてAr逆スパッタリング処理を施した後の接続孔近傍の状態を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the state of the connection hole vicinity after giving Ar reverse sputtering process in the manufacturing method of FIG. 本発明により形成した金属薄膜抵抗体のシート抵抗と膜厚との関係を示す図であり、縦軸はシート抵抗(Ω/□)、横軸はCrSi膜厚(Å)を示す。It is a figure which shows the relationship between the sheet resistance and film thickness of the metal thin film resistor formed by this invention, a vertical axis | shaft shows sheet resistance (ohm / square) and a horizontal axis shows CrSi film thickness (Å). 本発明により形成した金属薄膜抵抗体のシート抵抗のウェハ面内の63箇所での測定結果の標準偏差(σ)を平均値(AVE)で割った値(σ/AVE)と膜厚との関係を示す図であり、縦軸はσ/AVE(%)、横軸はCrSi膜厚(Å)を示す。The relationship between the film thickness and the value (σ / AVE) obtained by dividing the standard deviation (σ) of the sheet resistance of the metal thin film resistor formed by the present invention at 63 locations in the wafer surface by the average value (AVE) The vertical axis represents σ / AVE (%), and the horizontal axis represents the CrSi film thickness (Å). 金属薄膜抵抗体用の金属薄膜を形成する前にAr逆スパッタリング処理を行なった場合及び行なわなかった場合のCrSi薄膜抵抗体のシート抵抗と金属薄膜抵抗体の下地膜を形成してから経過した時間との関係を示す図であり、(A)は行なった場合、(B)は行なわなかった場合を示し、縦軸はシート抵抗(Ω/□)、横軸は下地膜形成後経過時間(時間)を示す。The time elapsed since the formation of the sheet resistance of the CrSi thin film resistor and the base film of the metal thin film resistor with and without the Ar reverse sputtering treatment before forming the metal thin film for the metal thin film resistor (A) shows the case where it is performed, (B) shows the case where it is not performed, the vertical axis is the sheet resistance (Ω / □), and the horizontal axis is the elapsed time (hours) after the formation of the base film. ). Ar逆スパッタリング処理の量とシート抵抗の関係を示す図であり、縦軸はシート抵抗(Ω/□)、横軸はエッチング量(熱酸化膜エッチング量換算)(Å)を示す。It is a figure which shows the relationship between the quantity of Ar reverse sputtering processing, and sheet resistance, a vertical axis | shaft shows sheet resistance (ohm / square), and a horizontal axis shows etching amount (thermal oxide film etching amount conversion) (換算). 金属薄膜抵抗体用のCrSi薄膜を形成した後に、温度25℃、湿度45%の大気中に放置した時間と、形成直後のシート抵抗からのシート抵抗の変化率(ΔR/R0)の関係を示す図であり、縦軸はΔR/R0(%)、横軸は放置時間(時間)を示す。After forming a CrSi thin film for metal thin film resistors, the relationship between the time of standing in the atmosphere at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 45% and the rate of change in sheet resistance (ΔR / R0) from the sheet resistance immediately after formation is shown. In the figure, the vertical axis represents ΔR / R0 (%), and the horizontal axis represents the standing time (hour). 接続孔形成時に接続孔底部に高融点金属膜を残存させたサンプルと完全に除去したサンプルについて熱処理に起因する金属薄膜抵抗と金属配線の接触抵抗の変動を調べた結果を示す図であり、縦軸は熱処理前の接触抵抗値で規格化した値、横軸は熱処理回数を示す。It is a figure showing the results of investigating fluctuations in the metal thin film resistance and metal wiring contact resistance caused by heat treatment for the sample with the refractory metal film remaining at the bottom of the connection hole and the sample completely removed at the time of forming the connection hole. The axis indicates the value normalized by the contact resistance value before heat treatment, and the horizontal axis indicates the number of heat treatments. 第1態様の他の実施例を示す断面図であり、(A)は金属薄膜抵抗体及びアライメントマークの形成領域を示す断面図、(B)は(A)の破線で囲まれた部分を拡大して示す拡大断面図である。It is sectional drawing which shows the other Example of a 1st aspect, (A) is sectional drawing which shows the formation area of a metal thin film resistor and an alignment mark, (B) is an enlarged part enclosed with the broken line of (A). It is an expanded sectional view shown. CrSiN膜形成用のガスのN2分圧とCrSiN膜の抵抗率の関係を示す図であり、縦軸は抵抗率ρ(mohm・cm)、横軸はN2分圧(%)を示す。Is a diagram showing the relationship between the resistivity of the N 2 partial pressure of the gas for CrSiN film formation and CrSiN film, and the vertical axis resistivity [rho (mohms · cm), the horizontal axis represents the N 2 partial pressure (%). 第1態様のさらに他の実施例を示す断面図であり、(A)は金属薄膜抵抗体及びアライメントマークの形成領域を示す断面図、(B)は(A)の破線で囲まれた部分を拡大して示す拡大断面図である。It is sectional drawing which shows the further another Example of a 1st aspect, (A) is sectional drawing which shows the formation area of a metal thin film resistor and an alignment mark, (B) is the part enclosed with the broken line of (A). It is an expanded sectional view expanding and showing. 第1態様のさらに他の実施例を示す断面図であり、(A)は金属薄膜抵抗体及びアライメントマークの形成領域を示す断面図、(B)は(A)の破線で囲まれた部分を拡大して示す拡大断面図である。It is sectional drawing which shows the further another Example of a 1st aspect, (A) is sectional drawing which shows the formation area of a metal thin film resistor and an alignment mark, (B) is the part enclosed with the broken line of (A). It is an expanded sectional view expanding and showing. 第2態様の一実施例を示す図であり、(A)は断面図、(B)は第1接続孔近傍を拡大して示す断面図、(C)は第2接続孔近傍を拡大して示す断面図である。It is a figure which shows one Example of a 2nd aspect, (A) is sectional drawing, (B) is sectional drawing which expands and shows the 1st connection hole vicinity, (C) is expanded the 2nd connection hole vicinity. It is sectional drawing shown. 同実施例を製造するための製造方法の一例を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating an example of the manufacturing method for manufacturing the Example. 第2態様の他の実施例を示す図であり、(A)は断面図、(B)は第1接続孔近傍を拡大して示す断面図、(C)は第2接続孔近傍を拡大して示す断面図である。It is a figure which shows the other Example of a 2nd aspect, (A) is sectional drawing, (B) is sectional drawing which expands and shows the 1st connection hole vicinity, (C) expands the 2nd connection hole vicinity. FIG. 第2態様のさらに他の実施例を示す図であり、(A)は断面図、(B)は第1接続孔近傍を拡大して示す断面図、(C)は第2接続孔近傍を拡大して示す断面図である。It is a figure which shows the further another Example of a 2nd aspect, (A) is sectional drawing, (B) is sectional drawing which expands and shows the 1st connection hole vicinity, (C) is expanded the 2nd connection hole vicinity. It is sectional drawing shown. 第3態様の一実施例における金属薄膜抵抗体及びアライメントマークの形成領域を示す図であり、(A)は金属薄膜抵抗体の形成領域の平面図、(B)は(A)のA−A位置を含む断面図、(C)は(B)の破線で囲まれた部分を拡大して示す拡大断面図である。It is a figure which shows the formation area of the metal thin film resistor and alignment mark in one Example of a 3rd aspect, (A) is a top view of the formation area of a metal thin film resistor, (B) is AA of (A). Sectional drawing including the position, (C) is an enlarged sectional view showing an enlarged portion surrounded by a broken line in (B). 同実施例を製造するための製造方法の一例を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating an example of the manufacturing method for manufacturing the Example. 第3態様の他の実施例における金属薄膜抵抗体及びアライメントマークの形成領域を示す図であり、(A)は金属薄膜抵抗体の形成領域の平面図、(B)は(A)のB−B位置を含む断面図、(C)は(B)の破線で囲まれた部分を拡大して示す拡大断面図である。It is a figure which shows the formation area of the metal thin film resistor in another Example of a 3rd aspect, and an alignment mark, (A) is a top view of the formation area of a metal thin film resistor, (B) is B- of (A). Sectional drawing containing B position, (C) is an expanded sectional view which expands and shows the part enclosed with the broken line of (B). 第4態様の一実施例における金属薄膜抵抗体及びアライメントマークの形成領域を示す図であり、(A)は金属薄膜抵抗体の形成領域の平面図、(B)は(A)のC−C位置を含む断面図、(C)は(B)の破線で囲まれた部分を拡大して示す拡大断面図である。It is a figure which shows the formation area of the metal thin film resistor and alignment mark in one Example of a 4th aspect, (A) is a top view of the formation area of a metal thin film resistor, (B) is CC of (A). Sectional drawing including the position, (C) is an enlarged sectional view showing an enlarged portion surrounded by a broken line in (B). 同実施例を製造するための製造方法の一例を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating an example of the manufacturing method for manufacturing the Example. 他の態様の実施例における金属薄膜抵抗体及びアライメントマークの形成領域を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the formation area of the metal thin film resistor and the alignment mark in the Example of another aspect. さらに他の態様の実施例における金属薄膜抵抗体及びアライメントマークの形成領域を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the formation area of the metal thin film resistor and alignment mark in the Example of another aspect. アナログ回路である定電圧発生回路を備えた半導体装置の一実施例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing an embodiment of a semiconductor device including a constant voltage generation circuit which is an analog circuit. アナログ回路である電圧検出回路を備えた半導体装置の一実施例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one Example of the semiconductor device provided with the voltage detection circuit which is an analog circuit. 分割抵抗回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of a division resistance circuit. 同分割抵抗回路における粗調整用抵抗素子及び微調整用抵抗素子のレイアウト例を示すレイアウト図である。FIG. 10 is a layout diagram illustrating a layout example of a coarse adjustment resistor element and a fine adjustment resistor element in the divided resistor circuit. 従来の半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional semiconductor device. 他の従来の半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another conventional semiconductor device. さらに他の従来の半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another conventional semiconductor device. さらに他の従来の半導体装置を適用した場合の不具合を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the malfunction at the time of applying another conventional semiconductor device. さらに他の従来の半導体装置を適用した場合の不具合を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the malfunction at the time of applying another conventional semiconductor device. さらに他の従来の半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another conventional semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリコン基板
3 素子分離酸化膜
5 第1層目層間絶縁膜
7 金属材料パターン
9 高融点金属膜
11 第1層目金属配線パターン
13 レーザ光透過防止膜
15 第2層目層間絶縁膜
17 接続孔
19 逆スパッタリング残渣
21 CrSi薄膜抵抗体
21a,21b 金属薄膜抵抗体
22 保護用絶縁膜
23 パッシベーション膜
24 アライメントマーク
24a CrSi薄膜パターン
24b 保護用絶縁膜
24c 段差部
24d CrSiN膜
25 レーザ光
25a,25b レーザ光軌跡
27 CrSi薄膜
28 保護用絶縁膜
29 レジストパターン
31 CrSiN膜
33 金属材料パターン
35 高融点金属膜
37 第2層目金属配線パターン
43 第1接続孔
45 第2接続孔
47 第1導電性プラグ
49 第2導電性プラグ
51 バリヤメタル(第1導電性材料)
53 タングステン(第2導電性材料)
55 逆スパッタリング残渣
59 配線用金属膜
61,63 レジストパターン
67 サイドウォール
69,71 逆スパッタリング残渣
73 下地絶縁膜
75 直流電源
77 負荷
79 定電圧発生回路
81 入力端子
83 基準電圧発生回路
85 演算増幅器
87 PチャネルMOSトランジスタ
89 出力端子
91 電圧検出回路
93 入力端子
95 出力端子
97 粗調整用抵抗素子
99 微調整用抵抗素子
R1,R2 分割抵抗素子
Rbottom,Rtop 抵抗素子
NodeL,NodeM 端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 3 Element isolation oxide film 5 1st layer interlayer insulation film 7 Metal material pattern 9 Refractory metal film 11 1st layer metal wiring pattern 13 Laser light transmission prevention film 15 2nd layer interlayer insulation film 17 Connection hole 19 Reverse sputtering residue 21 CrSi thin film resistor 21a, 21b Metal thin film resistor 22 Protective insulating film 23 Passivation film 24 Alignment mark 24a CrSi thin film pattern 24b Protective insulating film 24c Stepped portion 24d CrSiN film 25 Laser light 25a, 25b Laser light Trail 27 CrSi thin film 28 Protective insulating film 29 Resist pattern 31 CrSiN film 33 Metal material pattern 35 Refractory metal film 37 Second layer metal wiring pattern 43 First connection hole 45 Second connection hole 47 First conductive plug 49 First 2 conductive plug 51 barrier metal (first conductive material )
53 Tungsten (second conductive material)
55 Reverse sputtering residue 59 Wiring metal film 61, 63 Resist pattern 67 Side wall 69, 71 Reverse sputtering residue 73 Underlying insulating film 75 DC power supply 77 Load 79 Constant voltage generation circuit 81 Input terminal 83 Reference voltage generation circuit 85 Operational amplifier 87 P Channel MOS transistor 89 Output terminal 91 Voltage detection circuit 93 Input terminal 95 Output terminal 97 Rough adjustment resistance element 99 Fine adjustment resistance elements R1, R2 Dividing resistance elements Rbottom, Rtop Resistance elements NodeL, NodeM

Claims (16)

半導体基板上に形成された下地絶縁膜上に金属薄膜抵抗体を備えた半導体装置において、
前記金属薄膜抵抗体の形成領域とは異なる領域で前記下地絶縁膜上に形成された金属薄膜パターン、及び前記金属薄膜パターンをマスクにして前記下地絶縁膜が選択的に除去されて形成された段差部をもつアライメントマークを備えたことを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device provided with a metal thin film resistor on a base insulating film formed on a semiconductor substrate,
A metal thin film pattern formed on the base insulating film in a region different from a region where the metal thin film resistor is formed, and a step formed by selectively removing the base insulating film using the metal thin film pattern as a mask A semiconductor device comprising an alignment mark having a portion.
前記金属薄膜パターン上に保護用絶縁膜をさらに備えている請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, further comprising a protective insulating film on the metal thin film pattern. 前記金属薄膜抵抗体の上面を覆う金属窒化膜を備え、前記金属薄膜抵抗体の上面と前記金属窒化膜の間には金属酸化膜は形成されていない請求項1又は2に記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a metal nitride film covering an upper surface of the metal thin film resistor, wherein a metal oxide film is not formed between the upper surface of the metal thin film resistor and the metal nitride film. 前記下地絶縁膜下に形成された下層側絶縁膜と、前記下層側絶縁膜上に形成された配線パターンと、前記配線パターン上の前記下地絶縁膜に形成された接続孔を備え、
前記金属薄膜抵抗体は前記下地絶縁膜上から前記接続孔内にわたって形成されて前記接続孔内で前記配線パターンと電気的に接続されている請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置。
A lower layer insulating film formed under the base insulating film, a wiring pattern formed on the lower insulating film, and a connection hole formed in the base insulating film on the wiring pattern;
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the metal thin film resistor is formed over the base insulating film and in the connection hole and is electrically connected to the wiring pattern in the connection hole. 5.
前記接続孔の少なくとも上端部がテーパー状に形成されており、かつ、成分に少なくとも前記配線パターン及び前記下地絶縁膜の材料ならびにArを含んでいる逆スパッタリング残渣が前記接続孔の内壁に形成されている請求項4に記載の半導体装置。   At least an upper end portion of the connection hole is formed in a tapered shape, and a reverse sputtering residue containing at least the wiring pattern, the base insulating film material, and Ar as components is formed on the inner wall of the connection hole. The semiconductor device according to claim 4. 前記下地絶縁膜下に形成された下層側絶縁膜と、前記下層側絶縁膜上に形成された配線パターンと、前記配線パターン上の前記下地絶縁膜に形成された接続孔と、前記接続孔内に形成された導電性プラグを備え、
前記金属薄膜抵抗体は前記下地絶縁膜上から前記導電性プラグ上にわたって形成されている請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置。
A lower insulating film formed under the underlying insulating film, a wiring pattern formed on the lower insulating film, a connection hole formed in the underlying insulating film on the wiring pattern, and in the connecting hole A conductive plug formed on
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the metal thin film resistor is formed from the base insulating film to the conductive plug.
前記接続孔とは異なる領域で前記配線パターン上の前記下地絶縁膜に形成された第2接続孔と、前記導電性プラグの形成と同時に前記第2接続孔内に形成された第2導電性プラグと、前記第2導電性プラグ上及び前記下地絶縁膜上に形成された金属配線パターンをさらに備え、
前記導電性プラグ及び前記第2導電性プラグは前記接続孔及び前記第2接続孔の内壁表面に形成された第1導電性材料と前記第1導電性材料上に形成された第2導電性材料によって形成されており、
前記金属薄膜抵抗体下に形成されている前記接続孔において、前記第1導電性材料の上端部は前記接続孔の上端部及び前記第2導電性材料の上面とは間隔をもって形成されており、前記第2導電性材料の上面の外周部及び前記接続孔の上端部はテーパー形状に形成されており、前記第1導電性材料上の、前記接続孔の内壁と前記第2導電性材料の間の空間に、成分に少なくとも前記下地絶縁膜の材料、前記第1導電性材料及びArを含んでいる逆スパッタリング残渣が形成されている請求項6に記載の半導体装置。
A second connection hole formed in the base insulating film on the wiring pattern in a region different from the connection hole, and a second conductive plug formed in the second connection hole simultaneously with the formation of the conductive plug And further comprising a metal wiring pattern formed on the second conductive plug and the base insulating film,
The conductive plug and the second conductive plug include a first conductive material formed on an inner wall surface of the connection hole and the second connection hole, and a second conductive material formed on the first conductive material. Is formed by
In the connection hole formed under the metal thin film resistor, the upper end portion of the first conductive material is formed with a gap from the upper end portion of the connection hole and the upper surface of the second conductive material, An outer peripheral portion of the upper surface of the second conductive material and an upper end portion of the connection hole are formed in a taper shape, and are formed between the inner wall of the connection hole and the second conductive material on the first conductive material. The semiconductor device according to claim 6, wherein a reverse sputtering residue containing at least a material of the base insulating film, the first conductive material, and Ar as components is formed in the space.
前記下地絶縁膜上に形成された配線パターンを備え、
前記金属薄膜抵抗体は前記下地絶縁膜上から前記配線パターン上にわたって形成されている請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置。
Comprising a wiring pattern formed on the base insulating film;
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the metal thin film resistor is formed from the base insulating film to the wiring pattern.
前記配線パターンの前記下地絶縁膜側の表面に、成分に少なくとも前記配線パターンの材料及びArを含んでいる逆スパッタリング残渣が形成されている請求項8に記載の半導体装置。   9. The semiconductor device according to claim 8, wherein a reverse sputtering residue containing at least a material of the wiring pattern and Ar as components is formed on a surface of the wiring pattern on the base insulating film side. 前記配線パターンの側面に絶縁性材料からなるサイドウォールをさらに備え、
前記金属薄膜抵抗体は前記下地絶縁膜上から前記サイドウォール表面を介して前記配線パターン上にわたって形成されている請求項8に記載の半導体装置。
Further comprising a sidewall made of an insulating material on the side surface of the wiring pattern,
The semiconductor device according to claim 8, wherein the metal thin film resistor is formed over the wiring pattern through the sidewall surface from the base insulating film.
前記サイドウォールの前記下地絶縁膜側の表面に、成分に少なくとも前記サイドウォールの材料及びArを含んでいる逆スパッタリング残渣が形成されている請求項10に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 10, wherein a reverse sputtering residue containing at least the sidewall material and Ar as components is formed on a surface of the sidewall on the base insulating film side. 前記下地絶縁膜下に形成された下層側絶縁膜と、
前記下層側絶縁膜上に形成された配線パターンを備え、
前記下地絶縁膜は前記配線パターンの上面が露出する膜厚で前記下層側絶縁膜上に形成されており、
前記金属薄膜抵抗体は前記下地絶縁膜上から前記配線パターン上にわたって形成されている請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置。
A lower-layer-side insulating film formed under the base insulating film;
A wiring pattern formed on the lower insulating film,
The base insulating film is formed on the lower insulating film with a thickness at which the upper surface of the wiring pattern is exposed,
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the metal thin film resistor is formed from the base insulating film to the wiring pattern.
前記金属薄膜抵抗体下の領域で前記下地絶縁膜と半導体基板の間に、金属材料からなるレーザ光透過防止膜をさらに備えている請求項1から12のいずれかに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, further comprising a laser light transmission preventing film made of a metal material between the base insulating film and the semiconductor substrate in a region under the metal thin film resistor. 2個以上の抵抗素子による分割によって電圧出力を得、抵抗素子へのレーザ照射によって電圧出力を調整できる分割抵抗回路を備えた半導体装置において、
前記抵抗素子は、請求項1から13のいずれかに記載の金属薄膜抵抗体及びアライメントマークを備えていることを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device having a divided resistor circuit capable of obtaining a voltage output by dividing by two or more resistor elements and adjusting the voltage output by laser irradiation to the resistor elements,
14. The semiconductor device, wherein the resistance element includes the metal thin film resistor and the alignment mark according to claim 1.
入力電圧を分割して分割電圧を供給するための分割抵抗回路と、基準電圧を供給するための基準電圧発生回路と、前記分割抵抗回路からの分割電圧と前記基準電圧発生回路からの基準電圧を比較するための比較回路をもつ電圧検出回路を備えた半導体装置において、
前記分割抵抗回路として請求項14に記載の分割抵抗回路を備えていることを特徴とする半導体装置。
A divided resistor circuit for dividing the input voltage to supply a divided voltage, a reference voltage generating circuit for supplying a reference voltage, a divided voltage from the divided resistor circuit, and a reference voltage from the reference voltage generating circuit In a semiconductor device including a voltage detection circuit having a comparison circuit for comparison,
A semiconductor device comprising the divided resistor circuit according to claim 14 as the divided resistor circuit.
入力電圧の出力を制御する出力ドライバと、出力電圧を分割して分割電圧を供給するための分割抵抗回路と、基準電圧を供給するための基準電圧発生回路と、前記分割抵抗回路からの分割電圧と前記基準電圧発生回路からの基準電圧を比較し、比較結果に応じて前記出力ドライバの動作を制御するための比較回路をもつ定電圧発生回路を備えた半導体装置において、
前記分割抵抗回路として請求項14に記載の分割抵抗回路を備えていることを特徴とする半導体装置。
An output driver for controlling the output of the input voltage, a divided resistor circuit for dividing the output voltage and supplying a divided voltage, a reference voltage generating circuit for supplying a reference voltage, and a divided voltage from the divided resistor circuit In a semiconductor device including a constant voltage generation circuit having a comparison circuit for comparing the reference voltage from the reference voltage generation circuit and controlling the operation of the output driver according to the comparison result,
A semiconductor device comprising the divided resistor circuit according to claim 14 as the divided resistor circuit.
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