JP2008235749A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配線間が抵抗で接続された回路を半導体基板上に有する半導体装置に関する
。
The present invention relates to a semiconductor device having a circuit in which wirings are connected by resistors on a semiconductor substrate.
従来、配線間が抵抗で接続された回路を半導体基板上に有する半導体装置は、例えば、
次の方法で製造されている。先ず、シリコン基板に形成された素子分離用のシリコン酸化
膜(LOCOS膜)上にポリシリコンからなる抵抗を形成し、その上に絶縁層を形成して
、この絶縁層に前記抵抗と各配線を接続するためのコンタクトホールを形成する。次に、
各コンタクトホールに導電性材料を充填するとともに、前記絶縁層の上に導電性材料から
なる薄膜を形成する。次に、この薄膜をパターニングして各配線を形成する。
Conventionally, a semiconductor device having a circuit in which wirings are connected by resistors on a semiconductor substrate is, for example,
It is manufactured by the following method. First, a resistor made of polysilicon is formed on a silicon oxide film (LOCOS film) for element isolation formed on a silicon substrate, an insulating layer is formed thereon, and the resistor and each wiring are connected to this insulating layer. A contact hole for connection is formed. next,
Each contact hole is filled with a conductive material, and a thin film made of a conductive material is formed on the insulating layer. Next, this thin film is patterned to form each wiring.
しかし、この方法で得られた半導体装置は、抵抗がシリコン基板からの電界の影響を受
け易く、また、この抵抗に接続されていない配線が絶縁層を介してこの抵抗の上側に形成
されている場合には、この抵抗がその配線から電界の影響を受け易い。これに伴い、シリ
コン基板および前記配線の電位に応じて前記抵抗の抵抗値が変化するため、安定した抵抗
値が得られないという問題点がある。
However, in the semiconductor device obtained by this method, the resistance is easily affected by the electric field from the silicon substrate, and the wiring not connected to the resistance is formed above the resistance via the insulating layer. In some cases, this resistance is easily affected by the electric field from the wiring. As a result, the resistance value of the resistor changes according to the potential of the silicon substrate and the wiring, and thus there is a problem that a stable resistance value cannot be obtained.
また、特許文献1には、シリコン基板上にシリコン酸化膜を介して、ポリシリコンから
なる抵抗とこの抵抗に接続された配線層が形成されている半導体装置に関し、その寄生容
量を低減するために、前記シリコン酸化膜とシリコン基板との間の前記抵抗および配線層
の下側領域に、窒化珪素膜を設けることが記載されている。
なお、下記の特許文献2には、第1の配線と第2の配線が絶縁膜を挟んで層状に形成さ
れ、前記絶縁膜に形成されたバイアホール内に、タングステン、タングステン合金、アル
ミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金からなる群から選択された任意の材料が、導電
性プラグとして充填された半導体装置が開示されている。
In
本発明の課題は、半導体基板上に、配線間が抵抗で接続された回路を半導体基板上に有
する半導体装置において、前記抵抗を、半導体基板やこの抵抗と接続されていない配線か
ら電界の影響を受け難いように形成することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a circuit in which wirings are connected to each other by a resistor on a semiconductor substrate, so that the resistance is affected by an electric field from the semiconductor substrate or a wiring not connected to the resistor. It is to make it difficult to receive.
上記課題を解決するために、発明1の半導体装置は、配線間が抵抗で接続された回路を
半導体基板上に有する半導体装置であって、第1の配線と第2の配線が絶縁膜を挟んで層
状に形成され、前記絶縁膜に形成されたバイアホール内に前記抵抗が形成されていること
を特徴とする。
発明2は、発明1において、前記抵抗がアモルファスシリコンからなることを特徴とす
る。
In order to solve the above-described problem, a semiconductor device according to a first aspect of the present invention is a semiconductor device having a circuit in which wirings are connected by resistors on a semiconductor substrate, and the first wiring and the second wiring sandwich an insulating film. And the resistor is formed in a via hole formed in the insulating film.
The
発明3は、発明1または2において、前記バイアホールを抵抗値に対応させた数だけ有
することを特徴とする。
発明1の半導体装置によれば、第1の配線と第2の配線を接続する抵抗が、バイアホー
ル内に形成されていて、両配線で挟まれているため、この抵抗で接続されていない配線が
絶縁層を介してこの抵抗と上下方向で隣り合う位置に形成されることがないし、この抵抗
が半導体基板の直上に形成された絶縁層の直上に形成されることもない。よって、半導体
基板上に形成された配線を接続する抵抗が、半導体基板やこの抵抗と接続されていない配
線から電界の影響を受け難くなるため、安定した抵抗値が得られる。
A third aspect of the present invention is characterized in that in the first or second aspect, the number of via holes is equal to a resistance value.
According to the semiconductor device of the first aspect of the present invention, since the resistor that connects the first wiring and the second wiring is formed in the via hole and is sandwiched between the two wirings, the wiring that is not connected by this resistance Is not formed at a position adjacent to this resistor in the vertical direction via the insulating layer, and this resistor is not formed immediately above the insulating layer formed immediately above the semiconductor substrate. Therefore, the resistance connecting the wiring formed on the semiconductor substrate is hardly affected by the electric field from the semiconductor substrate or the wiring not connected to the resistance, so that a stable resistance value can be obtained.
また、第1の配線と第2の配線の間の絶縁膜(層間絶縁膜)に抵抗を形成することで、
基板面内に抵抗形成用の面積を確保する必要がないため、半導体装置を小型化できる。
発明2の半導体装置によれば、前記抵抗がアモルファスシリコンからなるため、不純物
をドープしない場合にはポリシリコンと比較して極めて高い抵抗値を実現でき、不純物濃
度を変えることで所望の抵抗値を実現できる。
In addition, by forming a resistance in the insulating film (interlayer insulating film) between the first wiring and the second wiring,
Since it is not necessary to secure an area for forming a resistor in the substrate surface, the semiconductor device can be miniaturized.
According to the semiconductor device of the present invention, since the resistance is made of amorphous silicon, an extremely high resistance value can be realized as compared with polysilicon when not doped with impurities, and a desired resistance value can be obtained by changing the impurity concentration. realizable.
発明1の半導体装置において、配線間の接続抵抗値は、同じ抵抗値の材料をバイアホー
ル内に充填して抵抗を構成する場合、バイアホールの平面積に反比例する。よって、例え
ば、平面積Sのバイアホールをn個形成して、このn個のバイアホール内の抵抗で配線間
を接続する場合、接続抵抗値は、平面積Sのバイアホールを1個形成した場合の1/nと
なる。発明3の半導体装置は、この考えに基づいて配線間の接続抵抗値が制御されたもの
である。
In the semiconductor device of the first aspect, the connection resistance value between the wirings is inversely proportional to the planar area of the via hole when the resistance is formed by filling the via hole with a material having the same resistance value. Therefore, for example, when n via holes having a planar area S are formed and wirings are connected by resistances in the n via holes, one via hole having a planar area S is formed. 1 / n of the case. In the semiconductor device of the
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明の実施形態の半導体装置は、次の方法で製造することができる。
この方法を図1〜3を用いて説明する。
先ず、n基板(n型不純物がドーピングされたシリコン基板)1上にpウエル2を形成
し、このpウエル2に反転防止用のp拡散層3を形成する。次に、素子分離用のシリコン
酸化膜(LOCOS膜)4とゲート酸化膜5を形成する。次に、ポリシリコンからなるゲ
ート電極6を形成した後に、n+ 拡散層7とp+ 拡散層8を形成する。これにより、
pウエル2上のnMOSとn基板1上のpMOSとからなるCMOSが形成される。図1
(a)はこの状態を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
The semiconductor device according to the embodiment of the present invention can be manufactured by the following method.
This method will be described with reference to FIGS.
First, a p-
A CMOS composed of an nMOS on the p-
(A) shows this state.
次に、図1(a)の状態のn基板1上に絶縁膜9を形成して、この絶縁膜9に、nMO
Sのソース/ドレイン領域(n+拡散層)7と、pMOSのソース/ドレイン領域(p+
拡散層)8と、LOCOS膜4間のn+ 拡散層7aに対するコンタクトホール91を
形成する。次に、AlSiCu合金の堆積を行うことにより、AlSiCu合金をコンタ
クトホール91内に充填するとともに、絶縁膜9上にAlSiCu合金薄膜を形成する。
次に、この合金薄膜の上にTiN膜11を厚さ1000Å程度で形成して、これらの膜を
パターニングすることにより、上側にTiN膜11を有する第1の配線10を形成する。
図1(b)はこの状態を示す。
Next, an
S source / drain region (n + diffusion layer) 7 and pMOS source / drain region (p +)
A
Next, a TiN
FIG. 1B shows this state.
次に、図1(b)の状態のn基板1上に絶縁膜12を形成して、この絶縁膜12に抵抗
形成用のバイアホール13を形成する。このバイアホール13は、抵抗値のバラツキを防
止するため、その平面形状を深さ方向で一定にする。図1(c)はこの状態を示す。
次に、図2(a)に示すように、両バイアホール13内にプラズマCVD法等によりア
モルファスシリコンを堆積し、バイアホール13がほぼ埋まるまで充填する。この例では
、アモルファスシリコンの堆積を室温から450℃の範囲で行う。なお、第1の配線10
とn+ 拡散層7aとの間にバリア層を設ければ、500℃までの温度で行うことができ
る。このバイアホール13に充填されたアモルファスシリコンが抵抗14を形成する。
Next, an
Next, as shown in FIG. 2A, amorphous silicon is deposited in both via
And a barrier layer provided between the n +
次に、図2(b)に示すように、絶縁膜12に、上下の配線を単純に接続するためのバ
イアホール15を形成する。このバイアホール15は、上部配線層の形成と同時に、その
内部に配線形成材料が充填される。この材料を充填され易くするため、ウエットとドライ
の複合エッチングを行って、バイアホール15の上部にテーパーをつける。
次に、図2(b)の状態のn基板1に、TiN膜16を厚さ500Å程度で形成した後
にレジスト膜を形成し、このレジスト膜を、バイアホール13とその周辺部にレジスト1
7が残るようにパターニングする。図2(c)はこの状態を示す。このレジストパターン
を介してエッチングを行うことにより、レジスト17で覆われていない部分のTiN膜1
6を除去する。
Next, as shown in FIG. 2B, via
Next, a
Patterning is performed so that 7 remains. FIG. 2 (c) shows this state. Etching through this resist pattern results in a portion of the TiN film 1 not covered with the resist 17.
6 is removed.
これにより、図3(a)に示すように、バイアホール13とその周辺部の上にのみTi
N膜16が残り、バイアホール15の底に二重に存在していたTiN膜16とTiN膜1
1もエッチングで除去されて、バイアホール15の底に第1の配線(AlSiCu合金薄
膜)10が露出する。
次に、図3(a)の状態のn基板1上にTiN膜19を厚さ500Å程度で形成する。
これにより、バイアホール15の底および側壁にもTiN膜19が形成され、バイアホー
ル13とその周辺の上部には、二層のTiN膜16,19が存在する。次に、全面にAl
Cu合金薄膜20を形成し、その上にTiN膜21を形成する。図3(b)はこの状態を
示す。
As a result, as shown in FIG. 3A, Ti is formed only on the via
The
1 is also removed by etching, and the first wiring (AlSiCu alloy thin film) 10 is exposed at the bottom of the via
Next, a
As a result, the
A Cu alloy
次に、この合金薄膜20およびTiN膜21,19,16をパターニングすることによ
り、上側にTiN膜21、下側にTiN膜19を有する第2の配線20aが形成される。
なお、バイアホール13とその周辺の領域では、第2の配線20aの下側に二重のTiN
膜16,19が形成される。次に、全面にパッシベーション膜22を形成して半導体装置
を完成させる。図3(c)はこの状態を示す。
Next, the alloy
In the via
図3(c)はこの実施形態の半導体装置を示す断面図である。この半導体装置は、n基
板(半導体基板)1上に、第1の配線10と第2の配線20aが、両配線間の絶縁膜12
に形成されたバイアホール13内の抵抗14で接続された回路を有する。
この半導体装置によれば、第1の配線10と第2の配線20aを接続する抵抗14が、
バイアホール13内に形成されていて、両配線10,20aで挟まれているため、n基板
1から電界の影響を受け難いため、抵抗14の抵抗値が安定する。また、第2の配線20
aの上に絶縁膜を介して抵抗14と接続されていない配線が形成されている場合でも、こ
の配線から電界の影響を受け難くなるため、抵抗14の抵抗値が安定する。さらに、半導
体基板1面内に抵抗14形成用の面積を確保する必要がないため、半導体装置を小型化で
きる。
FIG. 3C is a cross-sectional view showing the semiconductor device of this embodiment. In this semiconductor device, a
And a circuit connected by a
According to this semiconductor device, the
Since it is formed in the via
Even if the wiring on the a is not connected to the
また、この半導体装置によれば、第1の配線10と抵抗14との間に厚さ1000Å程
度のTiN膜11が、第2の配線20aと抵抗14との間に合計厚さ1000Å程度のT
iN膜16,19が形成されているため、抵抗14をなすアモルファスシリコンと配線1
0,20aをなすアルミニウム合金の反応が生じない。すなわち、TiN膜11およびT
iN膜16,19は配線10,20aと抵抗14間でバリアメタル層として機能する。
また、この実施形態では、図3(b)に示すように、バイアホール15の底面および壁
面に厚さ500Å程度のTiN膜19が一層だけ形成された状態で、AlCu合金薄膜2
0の形成を行っている。これにより、バイアホール15に対するAlCu合金薄膜20の
密着性を良好にしながら、この部分での接続抵抗の上昇を抑制できる。
In addition, according to this semiconductor device, the
Since the
The reaction of aluminum alloy forming 0, 20a does not occur. That is, the
The
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 3B, the AlCu alloy
0 is formed. Thereby, while making the adhesiveness of the AlCu alloy
バイアホール13内に形成する抵抗14の抵抗値の制御方法としては、抵抗値に対応さ
せた不純物濃度のドープトアモルファスシリコンを堆積させる方法、アモルファスシリコ
ンの堆積厚を変える方法、およびバイアホールの数を変える方法がある。これらの方法の
うちバイアホールの数を変える方法では、回路内の複数位置で配線が抵抗で接続されてい
る場合、各位置で異なる抵抗値とすることができる。ただし、同じ平面積のバイアホール
を形成する場合には、「バイアホールの個数分の1」を単位とした制御になる。
As a method of controlling the resistance value of the
また、図3(c)でパッシベーション膜22を形成する前に、TiN膜21の上に絶縁
層を形成し、この絶縁層にバイアホールを形成し、このバイアホールにアモルファスシリ
コンを堆積して抵抗とし、この上にさらに2層のTiN膜を介して配線層を形成すること
で、抵抗値を2倍にすることができる。また、この工程をn回行うことで、抵抗値をn倍
にすることができる。
なお、バイアホール内に形成する抵抗の材料はアモルファスシリコンに限定されず、ポ
リシリコンを使用してもよい。
In addition, before forming the
Note that the resistance material formed in the via hole is not limited to amorphous silicon, and polysilicon may be used.
1…n基板(n型不純物がドーピングされたシリコン基板)、2…pウエル、3…p拡
散層、4…素子分離用のシリコン酸化膜(LOCOS膜)、5…ゲート酸化膜、6…ゲー
ト電極、7…n+ 拡散層、8…p+ 拡散層、9…絶縁膜、91…コンタクトホール、
10…第1の配線(AlSiCu合金薄膜)、11…TiN膜、12…絶縁膜、13…抵
抗形成用のバイアホール、14…抵抗、15…バイアホール、16…TiN膜、17…レ
ジスト、19…TiN膜、20…AlCu合金薄膜、20a…第2の配線、21…TiN
膜、22…パッシベーション膜。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... n substrate (silicon substrate doped with n-type impurity), 2 ... p well, 3 ... p diffusion layer, 4 ... silicon oxide film (LOCOS film) for element isolation, 5 ... gate oxide film, 6 ... gate Electrode, 7 ... n + diffusion layer, 8 ... p + diffusion layer, 9 ... insulating film, 91 ... contact hole,
DESCRIPTION OF
Claims (3)
第1の配線と第2の配線が絶縁膜を挟んで層状に形成され、前記絶縁膜に形成されたバ
イアホール内に前記抵抗が形成されていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device having on a semiconductor substrate a circuit in which wirings are connected by resistors,
A semiconductor device, wherein the first wiring and the second wiring are formed in layers with an insulating film interposed therebetween, and the resistor is formed in a via hole formed in the insulating film.
置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the number of via holes is equal to the number corresponding to a resistance value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007076110A JP2008235749A (en) | 2007-03-23 | 2007-03-23 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007076110A JP2008235749A (en) | 2007-03-23 | 2007-03-23 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008235749A true JP2008235749A (en) | 2008-10-02 |
Family
ID=39908164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007076110A Withdrawn JP2008235749A (en) | 2007-03-23 | 2007-03-23 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008235749A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012008018A1 (en) * | 2010-07-13 | 2012-01-19 | 富士通セミコンダクター株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing same |
-
2007
- 2007-03-23 JP JP2007076110A patent/JP2008235749A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2012008018A1 (en) * | 2010-07-13 | 2012-01-19 | 富士通セミコンダクター株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing same |
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Legal Events
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