JP2692975B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、コンデンサを搭載した半導体集積回路装置
に関し、特にレーザートリミングによりその容量を微調
整するトリミングコンデンサを有する半導体集積回路装
置に係るものである。
(従来の技術) 従来の半導体集積回路においては、搭載されるコンデ
ンサは作り放しのまま使用され、その容量値の精度は、
誘電体の膜厚のバラツキ等により、標準値に対して±
(10〜20)%程度である。このため回路特性上、コンデ
ンサの容量に高精度又は微調整が求められる場合には、
当該回路の一部をコンデンサと共にチップから外部回路
に出し、半固定容量のコンデンサ等の外付け部品で対応
することが一般的であった。
しかし近年電子機器の低価格化、小型化に対する要求
は強いものがあり、工程数、所要部品数を増大させる従
来の外付け回路は、極力集積回路装置のチップ内に取り
込む必要が出てきた。
又集積回路装置に搭載されるコンデンサの容量値は元
来小さいので、このコンデンサを外部に出すと、外部回
路の浮遊容量値の影響を無視できなくなり、これにより
回路動作が不安定になる不具合も発生する。
そこで集積回路装置上のコンデンサをファンクショナ
ルレーザートリミング(回路を動作しながらトリミング
すること)により、調整する方法が考えられた。
その1つがタップドカット(Tapped cut)方式トリミ
ングと呼ばれるものである。第2図は、この方法を説明
するためのもので、同図(a)は便宜的に半導体チップ
上に搭載されているコンデンサを抽き出して図示した模
式的な上面図、同図(b)はその等価回路図である。主
コンデンサ(容量C1)1に並列に粗調整コンデンサ(容
量C2)2及び微調整コンデンサ(容量C3)3が互いに並
列に接続されている。符号4はレーザーカット部であ
る。並列に接続された複数のコンデンサ2,3を、レーザ
ービームをレーザーカット部4に照射し、コンデンサ間
の接続を切断し、順次容量を減少させることにより、所
望の特性が得られるように容量値をコントロールするこ
とが考えられた。しかしながらこの方法では容量値の調
整がディジタル的、即ち連続的に調整できないため、微
妙な調整が必要な回路、例えばフィルター等には使用で
きない不具合があった。
もう1つのレーザービームを使用するコンデンサトリ
ミング方式は、レーザービームにより上層導電性薄膜
(コンデンサの一方の電極板)を連続的に除去してい
き、有効なコンデンサの容量を減少させることにより行
なう方法である。第3図はこの方法を説明するためのも
ので、半導体集積回路装置に搭載されたコンデンサ部分
の断面図である。半導体基板5上の導電性膜(例えばA
l)6,誘電体膜(例えばSiO2)7及び半導体基板5内の
導電性N+拡散層8によりコンデンサは構成される。符号
9及び10はそれぞれフィールド酸化膜及びパッシベーシ
ョン膜をあらわす。この方法によるとコンデンサ容量値
の微調整は可能であるが、トリミングの際に、第3図に
示すように、トリミングされた部分の誘電体膜の一部が
破壊され、導電性膜6とN+拡散層8との間に短絡11が生
じたり、トリミング部上部のパッシベーション膜10に穴
12があいたり、クラック13が入ったり、微粒子14が付着
してりして、集積回路装置の信頼性を低下させる問題が
あった。
(発明が解決しようとする課題) コンデンサを具備する半導体集積回路装置において、
該コンデンサの容量値に高精度又は微調整が求められる
場合、従来技術ではコンデンサを半固定容量等の外付け
部品として外部回路に取り出し、これに対応していた。
しかし近年電子機器の小型化等に対する強い要求から、
オンチップしたコンデンサをレーザートリミングにより
微調整する方法が考えられている。この方法の1つであ
るタップドカット方式トリミングでは、コンデンサ容量
が段階的に変化するので、微妙な調整が必要な回路には
不適当であり且つトリミングコンデンサのチップ上の面
積占有率が比較的大きい。これに対し、レーザービーム
トリミングでコンデンサの一方の電極板面積を連続的に
減少させる方法は、コンデンサ容量の連続的な微調整は
可能となるが、トリミングされる電極材と誘電体との急
激な反応等により、コンデンサ電極間の短絡、パッシベ
ーション膜の局部破壊等装置の信頼性を低下するという
問題がある。
本発明の目的は、半導体集積回路装置のチップに搭載
したコンデンサをレーザービームトリミングにより調整
するにあたり、これまで述べた装置の信頼性を低下する
等の問題がなく、コンデンサ容量を用意に微調整できる
構造の半導体集積回路装置を提供しようとするものであ
る。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の半導体集積回路装置(以下ICと略記すること
もある)は、ICチップ上に上層導電性膜、誘電体膜及び
下層導電性膜若しくはIC基板の高不純物拡散表面層を積
層して構成されるコンデンサを具備するICにおいて、レ
ーザービーム照射によりトリミングされるコンデンサと
主コンデンサとを並列接続したコンデンサを設け、該ト
リミングコンデンサの誘電体膜の膜厚は、主コンデンサ
の誘電体膜の膜厚より厚く、トリミングコンデンサの上
層導電性膜の膜厚は、主コンデンサの上層導電性膜の膜
厚より薄いことを特徴とするものである。
なおトリミングコンデンサの上層導電性膜は、極めて
薄く、試行結果によれば100Å〜500Åとすることが望ま
しい実施態様であり、又上層導電性膜の材質は高融点金
属であることが望ましい。
又主コンデンサ及びトリミングコンデンサの上層導電
性膜、誘電体膜及び下層導電性膜若しくは基板の高不純
物拡散層は、それぞれ互いに連接一体化され、1つのコ
ンデンサとすることが、トリミングコンデンサのICチッ
プ上の占有面積を節約する点から望ましい。
(作用) 所望のIC特性を得るため、主コンデンサとトリミング
コンデンサとの合成容量が最適値になるようトリミング
コンデンサの容量を調整する。
トリミングコンデンサの誘電体膜の膜厚を主コンデン
サのそれより厚くすることにより、トリミングの際の誘
電体膜の破損によるコンデンサ電極間の短絡、絶縁劣化
を防止できる。一般にトリミングコンデンサの容量は、
主コンデンサ容量のバラツキ程度であってその値は小さ
く、トリミングコンデンサの誘電体膜の膜厚を厚くして
も、占有面積等他に及ぼす影響は小さい。
次にトリミングコンデンサの上層導電性膜(該コンデ
ンサの一方の電極板)を極めて薄くするのは、トリミン
グ時の導電性膜の気化、膨脹及び圧力をできるだけ小さ
くするためであり、これによりパッシベーション膜や誘
電体膜の局部破壊の発生を防止できる。なおこの上層導
電性膜の膜厚を100Å〜500Åとするのは、上記作用、効
果を確実にするため望ましい実施態様であり、試行によ
り求められたものである。即ち100Å以下ではコンデン
サの電極板にムラが発生するおそれがあり、500Å以上
では上記作用、効果の確実性が損われるおそれがある。
次にトリミングコンデンサの上層導電性膜の材質はク
ロム、クロムシリコン合金等の高融点金属であることが
望ましい。トリミングに際し、高融点金属は一般にガス
化しにくく、一方ガス化の直前で周囲の酸化物から酸素
を取り込み、導電性を失い、絶縁体に変化するので、実
質的に導電性膜が除去されたのと等価になる。
上記のようにトリミングコンデンサの上層導電性膜を
極めて薄く且つ高融点金属材料により形成すれば、従来
技術に見られたパッシベーション膜の局部破壊等は、よ
り確実に防止される。
(実施例) 第1図は、本発明のICの一実施例の主要部を示すもの
で、同図(a)は上面図、同図(b)は断面図、同図
(c)は等価回路図である。
同図(b)において、主コンデンサ21は、半導体基板
25上に形成される上層導電性膜26、誘電体膜27及び高不
純物拡散層28により構成され、トリミングコンデンサ22
は上層導電性膜26a、誘電体膜27a及び高不純物拡散層28
により構成される。
高不純物拡散層28は、あらかじめ基板にドナー不純物
を拡散して形成したN+拡散層であり、主コンデンサ及び
トリミングコンデンサの一方の電極板を形成する。符号
29はフィールド絶縁膜で、熱酸化(SiO2)膜とCVD酸化
(SiO2)膜とから成る。符号27aは、前記フィールド酸
化膜29の延在部分をPEP(光蝕刻法)により除去した
後、熱酸化により厚く形成したトリミングコンデンサの
誘電体膜27aで、その膜厚は約5000Åに達する。符号27
は、厚い誘電体膜27aの不要部分をPEPにより除去した
後、再度熱酸化により薄く形成された主コンデンサ21の
誘電体膜で、膜厚は例えば約1000Å程度である。符号26
aはトリミングコンデンサ22の上層導電性膜で、該コン
デンサの一方の電極板を形成する。この上層導電性膜26
aは、膜厚が例えば300Åと極めて薄く、高融点メタルの
クロム、ニッケルクロム合金、クロムシリコン合金及び
クロムシリコン酸化物等から成り、蒸着ないしスパッタ
リングにより付着形成する。符号26は主コンデンサ21の
上層導電性膜で、該コンデンサの他の一方の電極板を形
成する。この上層導電性膜26は、IC上の電極配線用金属
でAlが一般に用いられその厚さは約1μmである。バッ
シベーション膜30は、プラズマSiNx膜、バッシベーショ
ン膜31は減圧CVDSiO2膜である。
オンチップされた上記構成のコンデンサの容量の調整
は、レーザービームのトリミングコンデンサ上のパッシ
ベーション膜30,31を透過して、厚い誘電体膜27a上の上
層導電性膜26aに照射し、該膜を除去することにより行
なう。符号32はレーザービームにより除去された上層導
電性膜の部分を示すもので、除去された電極板面積に対
応してコンデンサ容量は減少する。従ってレーザービー
ムがコンデンサの一方の電極板である上層導電性膜26a
上を走査することにより容量値を連続的に備調整でき
る。更に所望により、レーザービームを照射して、上層
導電性膜の一部を島状に分離することにより容量値の粗
調整も可能である。
本実施例においてはトリミングコンデンサの上層導電
性膜はクロム金属から成り、膜厚は300Åと極めて薄
い。このため前記の通り、レーザービームにより、照射
された部分の導電性膜は、ガス化する前に絶縁体に変化
し、実質的に除去される。これにより、トリミング部分
並びにその近傍のパッシベーション膜に穴をあけたり、
クラックを入れたりする損傷は防止される。更にトリミ
ング部分の誘電体膜は、膜厚を厚くしているので、これ
を挟むトリミングコンデンサの両電極間の短絡や絶縁劣
化は防止できる。
なお上記実施例では、主コンデンサ21とトリミングコ
ンデンサ22との上層導電性膜及び誘電体膜は、それぞれ
連接して一体化され、トリミングコンデンサのICチップ
上の占有面積を節約することができるが、必ずしもこれ
に限定されない。例えば主コンデンサとトリミングコン
デンサをそれぞれ分離して形成し、金属配線等により両
コンデンサを並列接続しても差支えない。
[発明の効果] 本発明の半導体集積回路装置では、オンチップしたコ
ンデンサをレーザービームトリミングにより調整するに
当り、コンデンサ電極間の短絡や絶縁劣化或いはパッシ
ベーション膜の局部破壊等装置の信頼性を低下させる問
題は、これまで述べたように解決される。本発明によ
り、ICチップ上のコンデンサ容量を容易に微調整できる
構造の半導体集積回路装置を提供することができた。
又本発明により、ICチップ上でコンデンサのファンク
ショナルトリミングを行なうことが可能となり、1チッ
プTV/VTR信号処理ICや各種フィルター付回路のフィルタ
ー部をオンチップすることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体集積回路装置の一実施例のコン
デンサ部分を示す図で、同図(a)は上面図、同図
(b)は断面図、同図(c)は等価回路図、第2図
(a)及び(b)は従来のタップドカットコンデンサの
上面図及び等価回路図、第3図は従来の他の半導体集積
回路装置の断面図である。 5,25……半導体基板、6,26,26a……上層導電性膜、7,2
7,27a……誘電体膜、8,28……高不純物拡散層、21……
主コンデンサ、22……トリミングコンデンサ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板の主表面上に形成される上層導
    電性膜と、該導電性膜の前記基板側に形成される誘電体
    膜と、該誘電体膜を介して前記上層導電性膜に対向して
    形成される下層導電性膜若しくは前記基板の主表面に露
    出する高不純物拡散層とにより構成されるコンデンサを
    具備する半導体集積回路装置において、 主コンデンサと該主コンデンサに並列接続されるレーザ
    ービームトリミングコンデンサとを有し、且つ該トリミ
    ングコンデンサの誘電体膜の膜厚は主コンデンサの誘電
    体膜の膜厚より厚く、トリミングコンデンサの上層導電
    性膜の膜厚は主コンデンサの上層導電性膜の膜厚より薄
    いことを特徴とする半導体集積回路装置。
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