JP3178098B2 - 温度センサとその製法 - Google Patents
温度センサとその製法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、温度センサに係わる。
【０００２】
【従来の技術】各種半導体装置の製造に用いられる装
置、例えば成膜装置の例えばＣＶＤ（化学的気相成長）
装置あるいはスパッタ装置、エッチング装置等において
は、その温度制御が各装置における処理に大きな影響を
及ぼす。
置、例えば成膜装置の例えばＣＶＤ（化学的気相成長）
装置あるいはスパッタ装置、エッチング装置等において
は、その温度制御が各装置における処理に大きな影響を
及ぼす。
【０００３】通常のＣＶＤ装置等においては、その被処
理のウェファを載置するサセプタに複数の熱電対等の温
度センサが設けられて、その測定ないしは温度監視が行
われるようになされている。ところが、実際上この載置
台すなわちサセプタ上における温度分布とこれの上にウ
ェファを載せて目的とするＣＶＤ等の処理を行う場合に
おけるウェファの表面での温度分布は対応しない。
理のウェファを載置するサセプタに複数の熱電対等の温
度センサが設けられて、その測定ないしは温度監視が行
われるようになされている。ところが、実際上この載置
台すなわちサセプタ上における温度分布とこれの上にウ
ェファを載せて目的とするＣＶＤ等の処理を行う場合に
おけるウェファの表面での温度分布は対応しない。
【０００４】特にＣＶＤ装置においては、その温度制御
が正確に行われる必要があることから、実際のＣＶＤ処
理時でのその被処理基板例えばＳｉ半導体ウェファ表面
における温度分布を正確に知る必要があり、ことに新し
い装置をその製造ラインに導入した場合において、ある
いはすでに使用している装置においても定期的にこの装
置における経時変化による温度特性を把握する上で、目
的とするＣＶＤ装置等に先立って実際にこれら装置例え
ばＣＶＤ装置内に配置したＳｉ半導体ウェファ上におけ
る温度分布を予め知る必要がある。
が正確に行われる必要があることから、実際のＣＶＤ処
理時でのその被処理基板例えばＳｉ半導体ウェファ表面
における温度分布を正確に知る必要があり、ことに新し
い装置をその製造ラインに導入した場合において、ある
いはすでに使用している装置においても定期的にこの装
置における経時変化による温度特性を把握する上で、目
的とするＣＶＤ装置等に先立って実際にこれら装置例え
ばＣＶＤ装置内に配置したＳｉ半導体ウェファ上におけ
る温度分布を予め知る必要がある。
【０００５】通常、この測定は例えば図１１にその上面
図を示し、図１２にその要部の断面図を示すように、例
えばＣＶＤ装置においてその温度分布の測定を行わんと
する場合ＣＶＤを行うべき被処理基板の例えばＳｉウェ
ファと同一材料、寸法形状を有する測定モニタ用の基板
１すなわち例えばＳｉウェファを用意し、その表面に所
要の配置をもって複数の熱電対２をＡｌ2 Ｏ3 セメント
によって取着し、この状態で目的とする例えばＣＶＤ装
置内に配置してＣＶＤ処理時と同条件下で加熱してその
ＣＶＤ処理時における被処理ウェファ表面に対応する温
度を測定するという方法が採られる。
図を示し、図１２にその要部の断面図を示すように、例
えばＣＶＤ装置においてその温度分布の測定を行わんと
する場合ＣＶＤを行うべき被処理基板の例えばＳｉウェ
ファと同一材料、寸法形状を有する測定モニタ用の基板
１すなわち例えばＳｉウェファを用意し、その表面に所
要の配置をもって複数の熱電対２をＡｌ2 Ｏ3 セメント
によって取着し、この状態で目的とする例えばＣＶＤ装
置内に配置してＣＶＤ処理時と同条件下で加熱してその
ＣＶＤ処理時における被処理ウェファ表面に対応する温
度を測定するという方法が採られる。
【０００６】しかしながら、このような熱電対を基板１
上に配置することは、その配置数に制約があり、充分高
い精度をもって基板上におけるしたがって目的とする半
導体ウェファ上での温度分布の測定を行うことができな
いという問題がある。
上に配置することは、その配置数に制約があり、充分高
い精度をもって基板上におけるしたがって目的とする半
導体ウェファ上での温度分布の測定を行うことができな
いという問題がある。
【０００７】さらにこの温度測定時において、その加熱
によって半導体ウェファへの特性に影響を及ぼす不純物
の放出が生じ、これらＣＶＤ装置内を汚損し、次に本来
のＣＶＤ処理を行った場合において不純物の取り込みが
なされて得られたＣＶＤ膜の膜質、電気的特性が不安定
となるなど、不良品の発生、特性の劣化等の不都合を来
す。
によって半導体ウェファへの特性に影響を及ぼす不純物
の放出が生じ、これらＣＶＤ装置内を汚損し、次に本来
のＣＶＤ処理を行った場合において不純物の取り込みが
なされて得られたＣＶＤ膜の膜質、電気的特性が不安定
となるなど、不良品の発生、特性の劣化等の不都合を来
す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した各
種加熱あるいは冷却を伴う例えば半導体装置の製造に用
いるＣＶＤ装置等において、このＣＶＤ装置内における
被処理体例えば半導体ウェファの表面上の温度を正確
に、またそのウェファ上の多数の密なる測定点をもって
したがって正確な温度分布の測定を行うことができるよ
うにし、さらに半導体等への不純物の発生等の恐れを回
避することのできる温度センサとその製法を提供する。
種加熱あるいは冷却を伴う例えば半導体装置の製造に用
いるＣＶＤ装置等において、このＣＶＤ装置内における
被処理体例えば半導体ウェファの表面上の温度を正確
に、またそのウェファ上の多数の密なる測定点をもって
したがって正確な温度分布の測定を行うことができるよ
うにし、さらに半導体等への不純物の発生等の恐れを回
避することのできる温度センサとその製法を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の本発明は、図１に
その一例の略線的断面図を示すように、ＳｉＯ2 ，Ｓｉ
Ｎ等より成る絶縁膜２２を介して第１の配線２３と第２
の配線２４とを、少くとも絶縁膜２２に穿設した透孔２
５において対向するように配置する。
その一例の略線的断面図を示すように、ＳｉＯ2 ，Ｓｉ
Ｎ等より成る絶縁膜２２を介して第１の配線２３と第２
の配線２４とを、少くとも絶縁膜２２に穿設した透孔２
５において対向するように配置する。
【００１０】そして絶縁膜２２の透孔２５内に第１の配
線２３に電気的に接続された金属プラグ２６を設け、こ
の金属プラグ２６と、絶縁膜２２との熱膨張率差に基づ
く温度による金属プラグ２６と第２の配線２４との間の
間隙ｇすなわちギャップの変化ないしは間隙ｇの発生に
よる静電容量を検出して温度測定を行う。
線２３に電気的に接続された金属プラグ２６を設け、こ
の金属プラグ２６と、絶縁膜２２との熱膨張率差に基づ
く温度による金属プラグ２６と第２の配線２４との間の
間隙ｇすなわちギャップの変化ないしは間隙ｇの発生に
よる静電容量を検出して温度測定を行う。
【００１１】第２の本発明は図１にその一例の略線的断
面図を示すように、絶縁膜２２を介して第１の配線２３
と第２の配線２４とを、少くとも絶縁膜２２に穿設した
透孔２５において対向するように配置する。
面図を示すように、絶縁膜２２を介して第１の配線２３
と第２の配線２４とを、少くとも絶縁膜２２に穿設した
透孔２５において対向するように配置する。
【００１２】そして、絶縁膜２２の透孔２５内に第１の
配線２３に電気的に接続された金属プラグ２６を設け、
この金属プラグ２６と絶縁膜２２との熱膨張率差に基づ
く温度による金属プラグ２６と第２の配線２４との間の
間隙ｇすなわちギャップの変化ないし間隙ｇの発生によ
るトンネル電流を検出して温度測定を行う。
配線２３に電気的に接続された金属プラグ２６を設け、
この金属プラグ２６と絶縁膜２２との熱膨張率差に基づ
く温度による金属プラグ２６と第２の配線２４との間の
間隙ｇすなわちギャップの変化ないし間隙ｇの発生によ
るトンネル電流を検出して温度測定を行う。
【００１３】また、第３の本発明においては、図２に示
すように上述の構成による温度センサ３０を複数個共通
の基板すなわちモニタ用の基板２１上に配列形成する。
すように上述の構成による温度センサ３０を複数個共通
の基板すなわちモニタ用の基板２１上に配列形成する。
【００１４】第４の本発明は、上述の構成における金属
プラグ２６をＣＶＤ（化学的気相成長法）によって形成
する。
プラグ２６をＣＶＤ（化学的気相成長法）によって形成
する。
【００１５】第５の本発明は、金属プラグ２６をその金
属の選択成長法によって形成する。
属の選択成長法によって形成する。
【００１６】第６の本発明は、金属プラグ２６に熱収縮
を生じさせてこれと第２の配線２４との間に間隙ｇが生
ずるようにする。
を生じさせてこれと第２の配線２４との間に間隙ｇが生
ずるようにする。
【００１７】
【作用】本発明においては、絶縁材に比して金属の熱膨
張率は一般的に極めて大きいこと、つまり温度変化によ
って絶縁膜２２に比して金属プラグ２６が著しく体積膨
張ないしは収縮することを利用し、この金属プラグ２６
と第２の配線２４との間の間隙ｇを高感度に変化させ、
この間隙の変化、即ち温度の変化を静電容量の変化とし
て検出ないしは測定をする。あるいは第１及び第２の配
線２３及び２４間に所定の電圧を印加することによって
間隙ｇでのトンネル電流の発生及びその大小によって間
隙ｇの大小、したがって温度の検出ないしは測定する。
したがって、高感度の温度センサとして差動することが
できる。
張率は一般的に極めて大きいこと、つまり温度変化によ
って絶縁膜２２に比して金属プラグ２６が著しく体積膨
張ないしは収縮することを利用し、この金属プラグ２６
と第２の配線２４との間の間隙ｇを高感度に変化させ、
この間隙の変化、即ち温度の変化を静電容量の変化とし
て検出ないしは測定をする。あるいは第１及び第２の配
線２３及び２４間に所定の電圧を印加することによって
間隙ｇでのトンネル電流の発生及びその大小によって間
隙ｇの大小、したがって温度の検出ないしは測定する。
したがって、高感度の温度センサとして差動することが
できる。
【００１８】今静電容量についてみると、上述したよう
に温度が上昇すると金属プラグ２６は著しく膨張するに
比し、例えばＳｉＯ2 あるいはＳｉＮ等よりなる絶縁膜
２２はほとんど膨張しない。したがって、間隙ｇは小さ
くなり静電容量は増加するものである。次に温度変化に
よって増加するこの静電容量をみると、今、金属プラグ
の長さをＬ0 、測定する温度での金属プラグ２６の長さ
をＬT 、プラグの断面積をＳ、室温での間隙（ギャッ
プ）長をｄ0 、測定する温度でのギャップ長をｄT 、金
属プラグ２６の構成金属の線膨張係数をα、測定温度を
Ｔ、室温をＴ0 、間隙ｇにおける誘電率をε0 とすると
静電容量の変化は次のように求められる。ここに線膨張
係数αは、
に温度が上昇すると金属プラグ２６は著しく膨張するに
比し、例えばＳｉＯ2 あるいはＳｉＮ等よりなる絶縁膜
２２はほとんど膨張しない。したがって、間隙ｇは小さ
くなり静電容量は増加するものである。次に温度変化に
よって増加するこの静電容量をみると、今、金属プラグ
の長さをＬ0 、測定する温度での金属プラグ２６の長さ
をＬT 、プラグの断面積をＳ、室温での間隙（ギャッ
プ）長をｄ0 、測定する温度でのギャップ長をｄT 、金
属プラグ２６の構成金属の線膨張係数をα、測定温度を
Ｔ、室温をＴ0 、間隙ｇにおける誘電率をε0 とすると
静電容量の変化は次のように求められる。ここに線膨張
係数αは、
【数１】 であるから、容量変化量ΔＣは、
【数２】 となる。この式から静電容量の変化量は温度に比例した
量となる。
量となる。
【００１９】そして上述したように本発明においては、
絶縁膜２２を介して第１及び第２の配線２３及び２４を
絶縁膜２２に穿設した透孔２５を通じて対向するように
し、絶縁膜２２の透孔２５内に一方の第１の配線２３に
電気的に連結する金属プラグ２６を設け、これと第２の
配線２４との間の間隙ｇが温度変化によって変化するこ
とを静電容量あるいはトンネル電流の変化によってその
温度を検出するようにしたので共通のモニタ基板２１に
対して多数の温度センサ３０を同時に高密度に形成する
ことができることから、正確にウェファの全域にわたっ
ての温度分布を測定することができる。
絶縁膜２２を介して第１及び第２の配線２３及び２４を
絶縁膜２２に穿設した透孔２５を通じて対向するように
し、絶縁膜２２の透孔２５内に一方の第１の配線２３に
電気的に連結する金属プラグ２６を設け、これと第２の
配線２４との間の間隙ｇが温度変化によって変化するこ
とを静電容量あるいはトンネル電流の変化によってその
温度を検出するようにしたので共通のモニタ基板２１に
対して多数の温度センサ３０を同時に高密度に形成する
ことができることから、正確にウェファの全域にわたっ
ての温度分布を測定することができる。
【００２０】
【実施例】図１を参照して本発明による温度センサの一
例を示す。本発明においては、温度検出を行う例えばＣ
ＶＤ装置においてそのＣＶＤ処理を行わんとする基板例
えばＳｉ半導体ウェファと同一材料、寸法形状を可とす
る例えばＳｉウェファよりなるモニタ用の基板２１を用
意する。
例を示す。本発明においては、温度検出を行う例えばＣ
ＶＤ装置においてそのＣＶＤ処理を行わんとする基板例
えばＳｉ半導体ウェファと同一材料、寸法形状を可とす
る例えばＳｉウェファよりなるモニタ用の基板２１を用
意する。
【００２１】この基板２１の上にＡｌＳｉ，Ｃｕ，Ｗ，
Ａｌ，Ｔｉ等の金属層よりなる第１の配線２３を形成
し、これの上に透孔２５が穿設された例えば厚さが十数
ないしは数＋μｍのＳｉＯ2 ，ＳｉＮ等よりなる絶縁膜
２２を介して、これの上に上述した第１の配線２３と同
様の各種金属よりなる第２の配線２４を少くとも透孔２
５を介して第１の配線２３とその一部が対向するように
形成する。
Ａｌ，Ｔｉ等の金属層よりなる第１の配線２３を形成
し、これの上に透孔２５が穿設された例えば厚さが十数
ないしは数＋μｍのＳｉＯ2 ，ＳｉＮ等よりなる絶縁膜
２２を介して、これの上に上述した第１の配線２３と同
様の各種金属よりなる第２の配線２４を少くとも透孔２
５を介して第１の配線２３とその一部が対向するように
形成する。
【００２２】透孔２５内には、絶縁膜２２に比して充分
熱膨張率の大なる金属例えばＷ，Ｃｕ，ＡｌＳｉ等の金
属プラグ２６を、第２の配線２４との間に例えば室温で
所要のギャップ長ｄT の間隙ｇが生ずるように形成す
る。
熱膨張率の大なる金属例えばＷ，Ｃｕ，ＡｌＳｉ等の金
属プラグ２６を、第２の配線２４との間に例えば室温で
所要のギャップ長ｄT の間隙ｇが生ずるように形成す
る。
【００２３】このようにして構成する温度センサ３０
は、図２にその平面図を示すように共通の基板２１上に
所要の配置の分布をもって多数個、図示の例えば１７個
同時に配列形成する。
は、図２にその平面図を示すように共通の基板２１上に
所要の配置の分布をもって多数個、図示の例えば１７個
同時に配列形成する。
【００２４】そして、各温度センサ３０に関して例えば
第１の配線２３を共通にし第２の配線２４をそれぞれ所
要のパターンに形成し、基板２１の一部に導出する。
第１の配線２３を共通にし第２の配線２４をそれぞれ所
要のパターンに形成し、基板２１の一部に導出する。
【００２５】本発明による温度センサの一例を、図３〜
図６を参照してその製造方法の一例と共に詳細に説明す
る。
図６を参照してその製造方法の一例と共に詳細に説明す
る。
【００２６】図３Ａに示すようにモニタ用基板２１例え
ばＳｉウェファ上に第１の配線２３を形成する。この第
１の配線２３は例えばＳｉ３％含有のＡｌＳｉを全面ス
パッタによって形成し、例えば所要のパターンに、フォ
トリソグラフィによる選定的エッチングする。
ばＳｉウェファ上に第１の配線２３を形成する。この第
１の配線２３は例えばＳｉ３％含有のＡｌＳｉを全面ス
パッタによって形成し、例えば所要のパターンに、フォ
トリソグラフィによる選定的エッチングする。
【００２７】図３Ｂに示すように、第１の配線２３上を
含んで全面的に例えばＳｉＮ，ＳｉＯ2 よりなる絶縁膜
２２を例えば１１μｍの厚さにプラズマＣＶＤによって
形成する。
含んで全面的に例えばＳｉＮ，ＳｉＯ2 よりなる絶縁膜
２２を例えば１１μｍの厚さにプラズマＣＶＤによって
形成する。
【００２８】図３Ｃに示すように、絶縁膜２２に対して
例えば反応性イオンエッチングによって例えば１辺が１
０μｍ正方形パターンの透孔２５を穿設する。
例えば反応性イオンエッチングによって例えば１辺が１
０μｍ正方形パターンの透孔２５を穿設する。
【００２９】図４Ａに示すように、この透孔２５内を含
んで全面的に金属層３１例えばＡｌＳｉを高温スパッタ
によって形成する。
んで全面的に金属層３１例えばＡｌＳｉを高温スパッタ
によって形成する。
【００３０】図４Ｂに示すように、金属層３１に対して
例えばマイクロ波エッチング装置を用いてＢＣｌ3 と、
Ｃｌ2 の混合ガスを用いて全面的にエッチバックを行
い、絶縁膜２２の透孔２５以外の金属層３１をエッチン
グ除去する。この場合、例えば透孔２５内に透孔２５の
厚さより小さい厚さをもって金属層３１が残されるよう
にしてこれによって金属プラグ２６を形成する。
例えばマイクロ波エッチング装置を用いてＢＣｌ3 と、
Ｃｌ2 の混合ガスを用いて全面的にエッチバックを行
い、絶縁膜２２の透孔２５以外の金属層３１をエッチン
グ除去する。この場合、例えば透孔２５内に透孔２５の
厚さより小さい厚さをもって金属層３１が残されるよう
にしてこれによって金属プラグ２６を形成する。
【００３１】図４Ｃに示すように、金属プラグ２６上の
透孔２５内を埋め込んで全面的に充填材３２を塗布す
る。この充填材３２は、金属プラグ２６あるいは後述す
る第２の配線等に対して浸すことのないエッチング液に
よって容易に溶去することができ、かつ透孔２５内を良
好に埋め込むことのできる例えば低融点ガラスいわゆる
ＳＯＧ（スピン・オン・グラス）を用いる。
透孔２５内を埋め込んで全面的に充填材３２を塗布す
る。この充填材３２は、金属プラグ２６あるいは後述す
る第２の配線等に対して浸すことのないエッチング液に
よって容易に溶去することができ、かつ透孔２５内を良
好に埋め込むことのできる例えば低融点ガラスいわゆる
ＳＯＧ（スピン・オン・グラス）を用いる。
【００３２】図５Ａに示すように、充填材３２例えばＳ
ＯＧを平行平板プラズマエッチング装置を用いてＣＨＦ
3 のエッチングガスによって全面的エッチバックを行
う。このエッチバックは、透孔２５内において、金属プ
ラグ２６上に所要の厚さをもって充填材３２が残存する
位置まで行う。
ＯＧを平行平板プラズマエッチング装置を用いてＣＨＦ
3 のエッチングガスによって全面的エッチバックを行
う。このエッチバックは、透孔２５内において、金属プ
ラグ２６上に所要の厚さをもって充填材３２が残存する
位置まで行う。
【００３３】図５Ｂに示すように、例えば同様に３％Ｓ
ｉ含有のＡｌＳｉをスパッタ等によって例えば１μｍの
厚さに金属層３３を全面的に形成する。
ｉ含有のＡｌＳｉをスパッタ等によって例えば１μｍの
厚さに金属層３３を全面的に形成する。
【００３４】図５Ｃに示すように、金属層３３に対して
フォトリソグラフィによる選択的エッチング等を行って
所要のパターン、特にその一部が絶縁膜２２の透孔２５
を通じて下層の第１の配線２３と対向する第２の配線２
４を形成する。
フォトリソグラフィによる選択的エッチング等を行って
所要のパターン、特にその一部が絶縁膜２２の透孔２５
を通じて下層の第１の配線２３と対向する第２の配線２
４を形成する。
【００３５】この場合、その第２の配線２４は図６にそ
の平面図を示すように例えばその幅を透孔２５の幅より
小に選定して第２の配線２４によって充填材３２の少く
とも一部が覆われることがないようにする。そして、充
填材３２を、その第２の配線２４から露出した部分か
ら、金属プラグ２６及び第２の配線２４を浸すことのな
いエッチング液例えばＢＨＦ水溶液をもって溶去する。
の平面図を示すように例えばその幅を透孔２５の幅より
小に選定して第２の配線２４によって充填材３２の少く
とも一部が覆われることがないようにする。そして、充
填材３２を、その第２の配線２４から露出した部分か
ら、金属プラグ２６及び第２の配線２４を浸すことのな
いエッチング液例えばＢＨＦ水溶液をもって溶去する。
【００３６】尚、必要に応じて第２の配線２４を覆って
図示しないが保護膜をコートすることができる。
図示しないが保護膜をコートすることができる。
【００３７】このようにすれば図１でその断面図を示し
たように金属プラグ２６と第２の配線２４との間に充填
材３２が除去されて生じた間隙ｇが生ずる。
たように金属プラグ２６と第２の配線２４との間に充填
材３２が除去されて生じた間隙ｇが生ずる。
【００３８】このようにして基板２１上に、第１の配線
２３と第２の配線２４が絶縁膜２２を介してかつその透
孔２５において少くともその一部が対向するように、ま
た透孔２５内には第１の配線２３に電気的に接続された
金属プラグ２６が形成され、さらにこの金属プラグ２６
と第２の配線２４との間に所要の間隙ｇが形成された目
的とする本発明による温度センサ３０が構成される。
２３と第２の配線２４が絶縁膜２２を介してかつその透
孔２５において少くともその一部が対向するように、ま
た透孔２５内には第１の配線２３に電気的に接続された
金属プラグ２６が形成され、さらにこの金属プラグ２６
と第２の配線２４との間に所要の間隙ｇが形成された目
的とする本発明による温度センサ３０が構成される。
【００３９】そして、この場合基板２１には図２で説明
したように多数の温度センサ３０を同時に同一工程をも
って平行に配置することができ、その配線例えば第２の
配線２４を基板２１の一側例えばファセット部に導出
し、ここにおいてコネクタ４０を介してリード４１によ
って各配線を電気的に外部に導出し、図７に示すよう
に、それぞれスイッチャ例えばリレースイッチに連結さ
れる。このスイッチャ４２には電源線路４３が接続さ
れ、さらに例えばコントロール信号とデータ信号が線路
４４によって供給されて各温度センサ３０からの静電容
量あるいはトンネル電流によって検出信号を順次選び出
して読み出す。
したように多数の温度センサ３０を同時に同一工程をも
って平行に配置することができ、その配線例えば第２の
配線２４を基板２１の一側例えばファセット部に導出
し、ここにおいてコネクタ４０を介してリード４１によ
って各配線を電気的に外部に導出し、図７に示すよう
に、それぞれスイッチャ例えばリレースイッチに連結さ
れる。このスイッチャ４２には電源線路４３が接続さ
れ、さらに例えばコントロール信号とデータ信号が線路
４４によって供給されて各温度センサ３０からの静電容
量あるいはトンネル電流によって検出信号を順次選び出
して読み出す。
【００４０】また、上述した方法においては、金属プラ
グ２６の形成する金属層３１を高温スパッタによって形
成した場合であるが、これを例えばＣＶＤ法によって形
成したタングステンＷによって構成することもできる。
すなわち、図８に示すように、透孔２５内の底面及び側
壁から、逐次成膜するようにして必要に応じて例えばＴ
ｉＮのバリア層５０を介してこれの上にＷ金属層３１を
ＣＶＤ法によって透孔２５内を埋め込むように形成し、
その後は図４〜図６で説明したと全く同様の方法を取っ
て図１で示す温度センサ３０を構成することがてきる。
グ２６の形成する金属層３１を高温スパッタによって形
成した場合であるが、これを例えばＣＶＤ法によって形
成したタングステンＷによって構成することもできる。
すなわち、図８に示すように、透孔２５内の底面及び側
壁から、逐次成膜するようにして必要に応じて例えばＴ
ｉＮのバリア層５０を介してこれの上にＷ金属層３１を
ＣＶＤ法によって透孔２５内を埋め込むように形成し、
その後は図４〜図６で説明したと全く同様の方法を取っ
て図１で示す温度センサ３０を構成することがてきる。
【００４１】さらに、またこの金属プラグ２６としては
例えばＷあるいはＣｕの選択ＣＶＤによって図９に示す
ように形成することができる。
例えばＷあるいはＣｕの選択ＣＶＤによって図９に示す
ように形成することができる。
【００４２】例えばＷの選択ＣＶＤは、ＷＦ6 を原料ガ
スとして用い、これがシリコンＳｉあるいは金属に対し
てはこれによる還元作用によってＷ層としてよく成長す
るが絶縁膜２２を構成する例えばＳｉＯ2 に対してはほ
とんど成長しないことを利用して絶縁膜２２上には成膜
が生ずることがなく、その透孔２５内のみに選択的にＷ
による金属プラグを形成することができる。
スとして用い、これがシリコンＳｉあるいは金属に対し
てはこれによる還元作用によってＷ層としてよく成長す
るが絶縁膜２２を構成する例えばＳｉＯ2 に対してはほ
とんど成長しないことを利用して絶縁膜２２上には成膜
が生ずることがなく、その透孔２５内のみに選択的にＷ
による金属プラグを形成することができる。
【００４３】また、この金属プラグ２６をＣｕの選択Ｃ
ＶＤによって形成する場合においては、例えば原料ガス
としてＣｕ（ＨＦＡ）2 ／Ｈ2 を２／１００ｓｃｃｍに
混合して送り込み３００℃、圧力２０００Ｐａによって
形成することができる。
ＶＤによって形成する場合においては、例えば原料ガス
としてＣｕ（ＨＦＡ）2 ／Ｈ2 を２／１００ｓｃｃｍに
混合して送り込み３００℃、圧力２０００Ｐａによって
形成することができる。
【００４４】また、本発明においては、金属プラグ２６
と第２の配線２４との間の間隙ｇを金属の熱収縮によっ
て形成する方法を採ることができる。
と第２の配線２４との間の間隙ｇを金属の熱収縮によっ
て形成する方法を採ることができる。
【００４５】この場合の一例を図１０を参照して説明す
る。図１０において図３〜図５に対応する部分には同一
符号を付して重複説明を省略する。
る。図１０において図３〜図５に対応する部分には同一
符号を付して重複説明を省略する。
【００４６】この場合においても図１０Ａに示すように
図３Ａ〜図３Ｃで説明したと同様の方法を取って、絶縁
膜２２に透孔２５を穿設する。
図３Ａ〜図３Ｃで説明したと同様の方法を取って、絶縁
膜２２に透孔２５を穿設する。
【００４７】そして、この透孔２５内に上述したと同様
の例えばＣｕの選択ＣＶＤによって透孔２５内にＣｕの
金属プラグ２６を形成する。
の例えばＣｕの選択ＣＶＤによって透孔２５内にＣｕの
金属プラグ２６を形成する。
【００４８】その後、高温すなわち最終的に温度検出を
行う温度範囲よりも高い温度でかつモニタ基板２１に対
する耐熱温度より低い例えば９００℃をもって加熱した
状態で、ちょうど例えばＣｕの金属プラグ２６が絶縁膜
２２の表面とほぼ同一平面を形成する状態となるように
する。つまり、この平面状態が得られるように金属プラ
グ２６の例えばＣｕ選択成膜の厚さを決める。
行う温度範囲よりも高い温度でかつモニタ基板２１に対
する耐熱温度より低い例えば９００℃をもって加熱した
状態で、ちょうど例えばＣｕの金属プラグ２６が絶縁膜
２２の表面とほぼ同一平面を形成する状態となるように
する。つまり、この平面状態が得られるように金属プラ
グ２６の例えばＣｕ選択成膜の厚さを決める。
【００４９】そして、この状態でこの金属プラグ２６例
えばＣｕと密着性が悪いＳｉＯ2 膜等の絶縁層５１と、
さらにこれの上に第２の配線を形成する金属層３３例え
ばＷ層を高温スパッタリングによって順次連続的に形成
する。その後、この状態からの降温によって絶縁膜２２
については、これがその熱膨張率が小さく殆ど収縮しな
いのに比し、金属プラグはこれが収縮することによって
図１０Ｂに示すように金属層３２と金属プラグとの間に
間隙ｇが形成される。
えばＣｕと密着性が悪いＳｉＯ2 膜等の絶縁層５１と、
さらにこれの上に第２の配線を形成する金属層３３例え
ばＷ層を高温スパッタリングによって順次連続的に形成
する。その後、この状態からの降温によって絶縁膜２２
については、これがその熱膨張率が小さく殆ど収縮しな
いのに比し、金属プラグはこれが収縮することによって
図１０Ｂに示すように金属層３２と金属プラグとの間に
間隙ｇが形成される。
【００５０】そして、金属層３３に対してフォトリソグ
ラフィによって所定のパターン化を行って所要のパター
ンの第２の配線２４を形成する。そして、これの上に必
要に応じてＳｉＯ2 等の表面保護膜２７を被着形成す
る。
ラフィによって所定のパターン化を行って所要のパター
ンの第２の配線２４を形成する。そして、これの上に必
要に応じてＳｉＯ2 等の表面保護膜２７を被着形成す
る。
【００５１】このようにすれば、図１で説明したと同様
の間隙ｇが存在する温度センサ３０を構成することがで
きる。
の間隙ｇが存在する温度センサ３０を構成することがで
きる。
【００５２】したがって、この温度センサ３０によれ
ば、同様に例えば温度上昇によって絶縁膜２２に比し、
金属プラグ６が大きく熱膨張することによって間隙ｇが
小となることによってトンネル電流の増加、静電容量の
増大としてこれを検出することができる。
ば、同様に例えば温度上昇によって絶縁膜２２に比し、
金属プラグ６が大きく熱膨張することによって間隙ｇが
小となることによってトンネル電流の増加、静電容量の
増大としてこれを検出することができる。
【００５３】したがって、予め温度とトンネル電流との
関係あるいは温度と静電容量との関係を測定しておくこ
とによって、このトンネル電流あるいは静電容量の検出
によって逆に温度測定を行うことができることになる。
関係あるいは温度と静電容量との関係を測定しておくこ
とによって、このトンネル電流あるいは静電容量の検出
によって逆に温度測定を行うことができることになる。
【００５４】また、この静電容量としての検出は、例え
ば絶縁膜としてＳｉＯ2 等を用い、金属プラグ２６とし
てＡｌＳｉを用いる場合その熱膨張率は金属プラグは、
絶縁膜の４０倍であって、静電容量変化は１℃当り４０
０ｐＦの変化として測定することができるので充分感度
の高い温度検出を行うことができる。
ば絶縁膜としてＳｉＯ2 等を用い、金属プラグ２６とし
てＡｌＳｉを用いる場合その熱膨張率は金属プラグは、
絶縁膜の４０倍であって、静電容量変化は１℃当り４０
０ｐＦの変化として測定することができるので充分感度
の高い温度検出を行うことができる。
【００５５】また、上述した本発明によれば、常温より
温度上昇に対しての加熱温度について測定することがで
きるが、冷却温度に対しての測定を行うこともできる。
この場合においては例えば常温において間隙ｇのギャッ
プ長が例えば０となるようにして温度降下によって金属
プラグがより収縮することに伴うギャップ長の増大によ
る静電容量の変化あるいはトンネル電流の変化を検出す
ることによって冷却温度に対する温度測定を行うことも
できる。
温度上昇に対しての加熱温度について測定することがで
きるが、冷却温度に対しての測定を行うこともできる。
この場合においては例えば常温において間隙ｇのギャッ
プ長が例えば０となるようにして温度降下によって金属
プラグがより収縮することに伴うギャップ長の増大によ
る静電容量の変化あるいはトンネル電流の変化を検出す
ることによって冷却温度に対する温度測定を行うことも
できる。
【００５６】
【発明の効果】上述したように本発明においては、絶縁
膜２２を介し第１及び第２の配線２３及び２４を絶縁膜
２２に穿設して透孔２５を通じて対向するようにし、絶
縁膜２２の透孔２５内に一方の第１の配線２３に電気的
に連結する金属プラグ２６を設け、これと第２の配線２
４との間の間隙ｇが温度変化によって変化することを静
電容量あるいはトンネル電流の変化によってその温度を
検出するようにしたので、その温度検出は高い精度をも
って行うことができる。
膜２２を介し第１及び第２の配線２３及び２４を絶縁膜
２２に穿設して透孔２５を通じて対向するようにし、絶
縁膜２２の透孔２５内に一方の第１の配線２３に電気的
に連結する金属プラグ２６を設け、これと第２の配線２
４との間の間隙ｇが温度変化によって変化することを静
電容量あるいはトンネル電流の変化によってその温度を
検出するようにしたので、その温度検出は高い精度をも
って行うことができる。
【００５７】また、この温度センサは、モニタ用の基板
２１に作りつける構成を採り得るので共通のモニタ基板
２１に対して多数の温度センサ３０を同時に高密度に作
りつけることができることから、正確にウェファの全域
にわたっての温度分布を測定することができる。
２１に作りつける構成を採り得るので共通のモニタ基板
２１に対して多数の温度センサ３０を同時に高密度に作
りつけることができることから、正確にウェファの全域
にわたっての温度分布を測定することができる。
【図１】本発明による温度センサの一例の略線的断面図
である。
である。
【図２】温度センサの基板上における配置の一例を示す
上面図である。
上面図である。
【図３】本発明製法の一例の工程図（その１）である。
【図４】本発明製法の一例の工程図（その２）である。
【図５】本発明製法の一例の工程図（その３）である。
【図６】一製造工程での平面図である。
【図７】温度センサからの温度検出態様の一例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図８】本発明方法の他の例の説明に供する工程での略
線的断面図である。
線的断面図である。
【図９】本発明方法の他の例の説明に供する工程での略
線的断面図である。
線的断面図である。
【図１０】本発明製法の他の例の製造工程図である。
【図１１】従来の温度センサの上面図である。
【図１２】従来の温度センサの要部の略線的断面図であ
る。
る。
２１ 基板 ２２ 絶縁膜 ２３ 第１の配線 ２４ 第２の配線 ２５ 透孔 ２６ 金属プラグ ３０ 温度センサ
Claims (6)
- 【請求項１】 絶縁膜を介して第１の配線と第２の配線
とが、少くとも上記絶縁膜に穿設された透孔において対
向するように配置され、 上記透孔内に、上記第１の配線に電気的に接続された金
属プラグが設けられ、 該金属プラグと上記絶縁膜との熱膨張率差に基づく温度
による上記金属プラグと上記第２の配線との間の間隙の
変化ないしは間隙の発生による静電容量を検出して温度
測定を行うことを特徴とする温度センサ。 - 【請求項２】 絶縁膜を介して第１の配線と第２の配線
とが少くとも上記絶縁膜に穿設された透孔において対向
するように配置され、 上記透孔内に、上記第１の配線に電気的に接続された金
属プラグが設けられ、 該金属プラグと上記絶縁膜との熱膨張率差に基づく温度
による上記金属プラグと上記第２の配線との間の間隙の
変化ないしは間隙の発生によるトンネル電流を検出して
温度測定を行うことを特徴とする温度センサ。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の温度センサ
を、複数個共通の基体に配列したことを特徴とする温度
センサ。 - 【請求項４】 金属プラグを化学的気相成長法によって
形成することを特徴とする請求項１，２または３に記載
の温度センサの製法。 - 【請求項５】 金属プラグを金属の選択成長法によって
形成することを特徴とする請求項１，２または３に記載
の温度センサの製法。 - 【請求項６】 金属プラグの熱収縮によって該金属プラ
グと上記第２の配線との間に間隙を形成するようにした
ことを特徴とする請求項１，２または３に記載の温度セ
ンサの製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20558592A JP3178098B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 温度センサとその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20558592A JP3178098B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 温度センサとその製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0650824A JPH0650824A (ja) | 1994-02-25 |
| JP3178098B2 true JP3178098B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=16509321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20558592A Expired - Fee Related JP3178098B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 温度センサとその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3178098B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010210400A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Daikin Ind Ltd | 異常高温検出用素子、およびそれを備える異常高温検出用装置 |
| JP2014097682A (ja) * | 2012-11-13 | 2014-05-29 | Honda Motor Co Ltd | 操作力伝達部材の支持構造及びクランパ |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100674624B1 (ko) * | 1999-05-07 | 2007-01-25 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 센서기판, 기판처리방법 및 기판처리장치 |
| JP5400560B2 (ja) * | 2009-10-16 | 2014-01-29 | アズビル株式会社 | 静電容量型センサ |
| CN106482860B (zh) * | 2015-08-31 | 2019-02-12 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 温度检测结构 |
| JP6805633B2 (ja) * | 2016-08-24 | 2020-12-23 | 富士通株式会社 | 電子デバイスおよびその製造方法 |
| KR102275614B1 (ko) * | 2019-09-20 | 2021-07-09 | 연세대학교 산학협력단 | 저차원 소재 기반의 온도 센서를 구비하는 헬스케어 장치 및 그 동작방법 |
-
1992
- 1992-07-31 JP JP20558592A patent/JP3178098B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010210400A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Daikin Ind Ltd | 異常高温検出用素子、およびそれを備える異常高温検出用装置 |
| JP2014097682A (ja) * | 2012-11-13 | 2014-05-29 | Honda Motor Co Ltd | 操作力伝達部材の支持構造及びクランパ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0650824A (ja) | 1994-02-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |