JP2867981B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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眞喜男 飯田
昭二 三浦
敬三 梶浦
幹昌 鈴木
正実 斎藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、コンデンサを集積化した半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば集積回路などが形成された半導体
装置にはノイズ除去を目的として抵抗とコンデンサから
構成されるRCフィルタを備え付けられることがある。
そして、このRCフィルタを集積化する要望がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンデ
ンサは容量値が面積に比例するため大きな容量を形成す
るためにはかなり大きな面積が必要となり集積化に向か
ないという問題がある。そこで、本発明は上記問題に鑑
み、集積化に適した抵抗とコンデンサとを有する半導体
装置を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明半導体装置は、半導体素子が形成され、フィ
ールド絶縁膜のような厚い第1の絶縁膜が形成された半
導体装置であって、第1の絶縁膜を選択的に除去し、そ
の部分に第1の絶縁膜よりも薄い第2の絶縁膜を形成
し、その上にレーザーによって溶融する金属からなる
膜抵抗体を形成したものにおいて、この薄膜抵抗体と半
導体基板との間でコンデンサが形成されるようにした。
【0005】
【0006】これにより、第1の絶縁膜よりも薄い第2
の絶縁膜を挟んで薄膜抵抗体と半導体基板とによりコン
デンサを形成しているため、コンデンサの容量を大きく
とることができ、同じ容量であればコンデンサ専用の領
域を小さくできる。さらに、薄膜抵抗体が形成される第
2の絶縁膜は第1の絶縁膜よりも薄いことによりその膜
厚変動を第1の絶縁膜の膜厚変動に比べて抑えられるた
め、薄膜抵抗体と半導体基板とで構成するコンデンサの
絶縁膜の膜厚ばらつきに起因する容量ばらつきも抑えら
れることになる。また、薄膜抵抗体がレーザーによって
溶融可能な金属からなるため、容量値をレーザーによっ
て精度よく調整可能となる。従って、薄膜抵抗体をレー
ザーによりトリミングする場合には第2の絶縁膜の膜厚
変動が小さいことにより抵抗値のトリミングが安定し、
これにより、薄膜抵抗体による抵抗値の安定化と前記コ
ンデンサ容量の安定化が図れるため、薄膜抵抗体と、こ
の薄膜抵抗体、第2の絶縁膜及び半導体基板とからなる
コンデンサとによってRCフィルタを構成する場合に
は、フィルタ定数の安定したRCフィルタを提供するこ
とができるという効果がある。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は発明の実施形態の半導体装
置を示したものであり、薄膜抵抗体とコンデンサとバイ
ポーラトランジスタとを一体的に集積化したものであ
る。図1において、P- 型シリコン基板1にN- エピタ
キシャル層3,P+ アイソレーション領域4,P+ 型拡
散領域6,N+ 拡散領域7によりバイポーラトランジス
タを形成し、また酸化シリコン膜5の一部を除去して熱
酸化シリコン膜(本発明でいう第2の絶縁膜)20を形
成し、その上に薄膜抵抗体9を形成する。また、薄膜抵
抗体9とP+ アイソレーション領域4の表面に形成した
+ 拡散領域7aとによりコンデンサが形成されてい
る。
【0008】図1〜図7は本実施例の製造方法を工程順
に示したものである。まず、(111)結晶面のP-
シリコン基板1に、N+ 型埋込拡散領域2、N- エピタ
キシャル層3及びP+ アイソレーション領域4を周知の
方法により形成する。次に、シリコン基板1の表面の酸
化シリコン膜など(図示せず)を全面除去し、新たに熱
酸化法によりフィールド絶縁膜としての酸化シリコン膜
5を0.6μm厚に形成し、更に酸化シリコン膜5を選
択開口する(図2参照)。
【0009】次に、上記開口からボロンをイオン注入
し、CVD法により上記開口に6000Å厚の酸化シリ
コン膜(フィールド絶縁膜ともなる)5aを形成し、O
2 及びN2 雰囲気中で熱処理を行って、P+ 型拡散領域
(ベース領域)6を形成する(図3参照)。次に、酸化
シリコン膜5、5aの所定領域を開口し、拡散炉を用い
てPOCl 2 を不純物源としてリンをドープし、更に、
2 及びN2 雰囲気中で熱処理を行って、N+ 拡散領域
(エミッタ領域、コレクタ領域)7、N+ 拡散領域7
a、酸化シリコン膜5b及びPSG膜8を形成する(図
4参照)。なお、PSG膜8はフィールド絶縁膜の一部
を構成している。
【0010】次に、薄膜抵抗体を形成する部位におい
て、上記フィールド絶縁膜の所定位置に開口30を形成
し、次いで拡散炉を用い酸化雰囲気中で開口30に熱酸
化シリコン膜20を成長させる(図5参照)。なお、開
口30はN+ 拡散層7aの部分に開口部が形成されてい
るが、これは、N+ 拡散層7aとAl配線、薄膜抵抗体
の間のコンデンサを同時に形成するためである。
【0011】次に、スパッタリング法を用いて堆積され
たCr−Si層を選択エッチして熱酸化シリコン膜上に
150Å厚の薄膜抵抗体9を形成し、更に酸化シリコン
膜5a、5bおよびPSG膜8にコンタクトホール5c
を形成する(図6参照)。次に、スパッタリング法によ
りアルミニウム配線層10を形成した後、選択エッチン
グにより不要部分を除去して所定のパターンにした後、
アルミシンターを行う。このアルミニウム配線層10に
よりバイポーラトランジスタのコレクタ領域と薄膜抵抗
体9とが電気的に接続される(図7参照)。
【0012】次に、常圧CVD法あるいはプラズマCV
D法により0.4μm厚のPSG膜11を形成し、引続
き、プラズマCVD法を用いて膜厚0.5μmの窒化シ
リコン膜12を形成して図1に示す半導体装置を得る。
上記説明したように、本実施形態の半導体装置において
は、薄膜抵抗体9と熱酸化シリコン膜20を介して薄膜
抵抗体9と対向するN+ 拡散領域7aとともにコンデン
サを形成している。つまり、薄膜抵抗体9は抵抗とコン
デンサとを共用している。これにより薄膜抵抗体9を形
成する領域にコンデンサを形成できるため、コンデンサ
を形成する領域を別途設ける必要はなく、集積化に適し
たコンデンサと抵抗とを有する半導体装置を得ることが
できる。
【0013】また、酸化シリコン膜5よりも厚さの薄い
熱酸化シリコン膜20を挟んで薄膜抵抗体9とN+ 拡散
領域7aとによりコンデンサを形成しているため、コン
デンサの容量を大きくとることができる。さらに、熱酸
化シリコン膜20は酸化シリコン膜よりも薄いことによ
りその膜厚変動を酸化シリコン膜5の膜厚変動に比べて
抑えられるため、薄膜抵抗体9を安定してトリミング可
能となるだけでなく、薄膜抵抗体9とN+ 拡散領域7a
とで構成するコンデンサの絶縁膜の膜厚ばらつきに起因
する容量ばらつきも抑えられることになる。従って、薄
膜抵抗体9による抵抗値の安定化と前記コンデンサ容量
の安定化が図れるため、薄膜抵抗体9と、この薄膜抵抗
体9と熱酸化シリコン膜20及びN+ 拡散領域7aとか
らなるコンデンサとによってRCフィルタを構成する場
合には、フィルタ定数の安定したRCフィルタを提供す
ることができるという効果がある。
【0014】さらに、この実施形態の製造方法では、第
2の絶縁膜の膜厚は、図5で示したシリコン基板1の熱
酸化工程のみで決定されるため、膜厚の制御性が非常に
良く、例えばトリミングに好適な膜厚である2000Å
を例とすれば、±100Å以下のばらつきすることが容
易である。熱酸化シリコン膜20の膜厚は、トリミング
可能なレーザエネルギーが小さい(すなわち、薄膜抵抗
体9の吸収率が高い)膜厚が好適である。レーザーの放
射エネルギ量を小さくできれば、シリコン基板1の吸収
エネルギ量も削減することができる。
【0015】この実施形態の製造方法で作製された半導
体装置における熱酸化シリコン膜20の膜厚と波長が
1.06μmであるYAGパルスレーザーを用いたトリ
ミングに必要な最適放射エネルギ量との関係を、図8に
示す。膜厚がほぼ0.2μmの場合に最適放射エネルギ
量が最小となることがわかる。また、熱酸化シリコン膜
20の膜厚を0.20μm±0.02μm厚とした場合
(a)及び0.28μmとした場合(b)でのパッシベ
ーション膜11、12の膜厚とトリミングにおける最適
放射エネルギ量との関係を第9図に示す。
【0016】図9からわかるように、熱酸化シリコン膜
20の膜厚が0.20μm±0.02μmである場合、
パッシベーション膜11、12の膜厚変動の影響をほと
んど無視することができる。なお、熱酸化シリコン膜2
0の膜厚が0.10μm以下の場合には、レーザートリ
ミング時に薄膜抵抗体9が1000Å程度分散するため
に好ましくなく、また、膜厚をフィールド絶縁膜程度に
分厚くすると酸化時間が長くて回路素子に悪影響を与
え、かつ、膜厚制御性が低下し、好ましくない。
【0017】熱酸化シリコン膜20の酸化条件として
は、膜厚制御性と酸化膜成長速度、拡散層への影響を考
慮すると、800℃〜1000℃の温度範囲でウエット
酸化を行うのが好ましく、代表的な実施例として860
℃のウエット酸化が良い。上記実施例における実際のト
リミング可能なレーザーパルスエネルギーと、熱酸化シ
リコン膜20の膜厚との関係を図10に示す。
【0018】トリミング可能なレーザーパルスエネルギ
ー範囲(すなわち、最大値及び最小値)は、熱酸化シリ
コン膜20の膜厚が0.2±0.02μmである場合に
ほぼ一定であり、安定したレーザートリミングが可能で
あることがわかる。また、薄膜抵抗体9として、NiC
rなど各種の抵抗材料を使用できる。更に、第2の絶縁
膜として、熱酸化シリコン膜20の他にCVD酸化シリ
コン膜などを採用することもできる。
【0019】なお、上記実施例では、レーザーとして、
波長が1.06μmであるYAGパルスレーザーを用い
たが、波長およびそれに最適な膜厚は適宜変更可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の半導体装置の断面図である。
【図2】本実施形態の半導体装置の製造方法を表す工程
図である。
【図3】本実施形態の半導体装置の製造方法を表す工程
図である。
【図4】本実施形態の半導体装置の製造方法を表す工程
図である。
【図5】本実施形態の半導体装置の製造方法を表す工程
図である。
【図6】本実施形態の半導体装置の製造方法を表す工程
図である。
【図7】本実施形態の半導体装置の製造方法を表す工程
図である。
【図8】上記製造方法における各膜厚とレーザー放射エ
ネルギとの関係を示す特性図である。
【図9】上記製造方法における各膜厚とレーザー放射エ
ネルギとの関係を示す特性図である。
【図10】上記製造方法における各膜厚とレーザー放射
エネルギとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 5 フィールド絶縁膜 20 熱酸化シリコン膜 9 薄膜抵抗体
フロントページの続き (72)発明者 梶浦 敬三 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式 会社デンソー内 (72)発明者 鈴木 幹昌 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式 会社デンソー内 (72)発明者 斎藤 正実 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式 会社デンソー内 (56)参考文献 特開 昭60−249357(JP,A) 特開 昭58−14561(JP,A) 特開 昭61−16562(JP,A) 特開 昭59−33859(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/04 H01L 21/822

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体素子が形成され、第1の絶縁膜が
    表面上に設けられる半導体基板と、 前記第1の絶縁膜が選択剥離された前記半導体基板表面
    上に設けられ、前記第1の絶縁膜よりも薄い膜厚を有す
    る第2の絶縁膜と、 該第2の絶縁膜上に設けられ、レーザーによって溶融す
    る金属からなる薄膜抵抗体とを備え、前記半導体基板と
    前記薄膜抵抗体とを電極としたコンデンサが形成されて
    いることを特徴とする半導体装置。
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