JP3473485B2 - 薄膜抵抗体およびその製造方法 - Google Patents
薄膜抵抗体およびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜抵抗体、およ
び薄膜抵抗体を内蔵する配線基板に関し、さらに抵抗体
を構成する薄膜材料を製造する方法に関する。
び薄膜抵抗体を内蔵する配線基板に関し、さらに抵抗体
を構成する薄膜材料を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、実装基板の小型化の要求が高ま
り、配線の微細，高密度化が進められている。一方、抵
抗体を基板に内蔵することによる実装基板の小型化の報
告例も増えてきている。抵抗内蔵基板の構造は、チップ
抵抗部品を内蔵した基板，厚膜抵抗ペーストを内蔵した
基板，薄膜抵抗体を内蔵した基板に分類される。チップ
抵抗部品を内蔵した基板では小型化に限界があり、厚膜
抵抗ペーストを内蔵した基板では抵抗値の精度を高くで
きない問題があった。
り、配線の微細，高密度化が進められている。一方、抵
抗体を基板に内蔵することによる実装基板の小型化の報
告例も増えてきている。抵抗内蔵基板の構造は、チップ
抵抗部品を内蔵した基板，厚膜抵抗ペーストを内蔵した
基板，薄膜抵抗体を内蔵した基板に分類される。チップ
抵抗部品を内蔵した基板では小型化に限界があり、厚膜
抵抗ペーストを内蔵した基板では抵抗値の精度を高くで
きない問題があった。
【０００３】薄膜抵抗体を内蔵した基板は最も小型化に
優れており、抵抗値の精度も比較的高くできる。薄膜抵
抗体内蔵基板に使用されている抵抗体については、特開
平４−１７４５９０号公報，特開平６−８５１００号公
報，特開平７−３４５１０号公報にニクロム合金，窒化
タンタル，ＩＴＯ（Indium Tin Oxide），金属シリサイ
ドが報告されている。しかし、これらの薄膜を使用した
場合、パターニング方法においてウェットエッチングで
は強酸を使用するため基板を劣化させる問題があり、ド
ライエッチングでは工程が長くなってしまう問題があっ
た。また、抵抗体の種類によっては、ウェットエッチン
グ方法においても抵抗体と電極や配線との選択エッチン
グが困難であるという問題があった。
優れており、抵抗値の精度も比較的高くできる。薄膜抵
抗体内蔵基板に使用されている抵抗体については、特開
平４−１７４５９０号公報，特開平６−８５１００号公
報，特開平７−３４５１０号公報にニクロム合金，窒化
タンタル，ＩＴＯ（Indium Tin Oxide），金属シリサイ
ドが報告されている。しかし、これらの薄膜を使用した
場合、パターニング方法においてウェットエッチングで
は強酸を使用するため基板を劣化させる問題があり、ド
ライエッチングでは工程が長くなってしまう問題があっ
た。また、抵抗体の種類によっては、ウェットエッチン
グ方法においても抵抗体と電極や配線との選択エッチン
グが困難であるという問題があった。
【０００４】窒化チタン薄膜は、特開昭６３−１５６３
４１号公報に報告されているように、従来から半導体素
子のコンタクトバリアとして使用されている。また、特
開平３−２７６７５５号公報には図に示すように半導体
素子内でＴｉＮをバリアメタルとして使用すると同時に
抵抗として使用することを含む半導体装置の製造方法が
報告されている。
４１号公報に報告されているように、従来から半導体素
子のコンタクトバリアとして使用されている。また、特
開平３−２７６７５５号公報には図に示すように半導体
素子内でＴｉＮをバリアメタルとして使用すると同時に
抵抗として使用することを含む半導体装置の製造方法が
報告されている。
【０００５】しかし、窒化チタンを抵抗体として使用す
る報告では、ＴｉＮ多結晶薄膜に関するものであった。
また、ＴｉＮ多結晶薄膜の抵抗値としては小さいもので
２０〜２５μΩ・ｃｍ、大きいもので１３００μΩ・ｃ
ｍのものが、それぞれJ. Vac. Sci. Technol. A5, p177
8 (1987)，半導体集積回路技術シンポジウム講演論文
集, 28, p97 (1985)に報告されているが、高抵抗薄膜を
製造するのが困難な問題と抵抗温度係数が大きい問題が
あった。また、特開昭６１−１４８７３２号公報に高周
波マグネトロンスパッタリングにより製作したＴｉＮ，
ＴａＮ等の金属窒化物であるアモルファス金属化合物を
感温素子用発熱抵抗体として使用する例が報告されてい
る。しかし、この抵抗体は温度による大きな抵抗値変化
があるため、終端抵抗等の通常の回路用抵抗としては適
していなかった。
る報告では、ＴｉＮ多結晶薄膜に関するものであった。
また、ＴｉＮ多結晶薄膜の抵抗値としては小さいもので
２０〜２５μΩ・ｃｍ、大きいもので１３００μΩ・ｃ
ｍのものが、それぞれJ. Vac. Sci. Technol. A5, p177
8 (1987)，半導体集積回路技術シンポジウム講演論文
集, 28, p97 (1985)に報告されているが、高抵抗薄膜を
製造するのが困難な問題と抵抗温度係数が大きい問題が
あった。また、特開昭６１−１４８７３２号公報に高周
波マグネトロンスパッタリングにより製作したＴｉＮ，
ＴａＮ等の金属窒化物であるアモルファス金属化合物を
感温素子用発熱抵抗体として使用する例が報告されてい
る。しかし、この抵抗体は温度による大きな抵抗値変化
があるため、終端抵抗等の通常の回路用抵抗としては適
していなかった。
【０００６】ただし、特開平１０−１６５１１２号公報
には、窒化チタンの非晶質と結晶からなる薄膜抵抗体が
報告されており、抵抗体としての特性も優れ、製造条件
制御により広範な抵抗値を得ることができる利点も持っ
ていた。しかし、該薄膜抵抗体は、熱履歴を受けた場合
に抵抗値が上昇する問題があった。そのため、時定数回
路用等の高精度を要求される抵抗としては適していなか
った。
には、窒化チタンの非晶質と結晶からなる薄膜抵抗体が
報告されており、抵抗体としての特性も優れ、製造条件
制御により広範な抵抗値を得ることができる利点も持っ
ていた。しかし、該薄膜抵抗体は、熱履歴を受けた場合
に抵抗値が上昇する問題があった。そのため、時定数回
路用等の高精度を要求される抵抗としては適していなか
った。
【０００７】一方、チタン，窒素および酸素とからなる
化合物については、特開平７−２６３３５９号公報，特
開平５−１１４５８１号公報，特開平４−４５５３６号
公報，特開平７−２９１６６８号公報，特開平５−８５
７７６号公報，特開昭６０−８１０４８号公報，特公平
７−５７９０５号公報に報告例がある。特開平７−２６
３３５９号公報は、バリア層用途としてのＴｉＯxＮyの
ＥＣＲプラズマＣＶＤによる形成方法に関するものであ
る。
化合物については、特開平７−２６３３５９号公報，特
開平５−１１４５８１号公報，特開平４−４５５３６号
公報，特開平７−２９１６６８号公報，特開平５−８５
７７６号公報，特開昭６０−８１０４８号公報，特公平
７−５７９０５号公報に報告例がある。特開平７−２６
３３５９号公報は、バリア層用途としてのＴｉＯxＮyの
ＥＣＲプラズマＣＶＤによる形成方法に関するものであ
る。
【０００８】特開平５−１１４５８１号公報は、バリア
層としての高融点金属酸窒化膜（ＴｉＯＮ）を高融点金
属窒化膜（ＴｉＮ）上にＣＶＤにより形成する方法に関
するものである。特開平４−４５５３６号公報は、バリ
アメタルとなるチタンオキシナイトライド（ＴｉＯＮ）
膜上に酸素を含まない導電材料からなる酸化防止膜を介
して銅薄膜を形成してなることを特徴とする銅配線膜に
関するものである。特開平７−２９１６６８号公報は、
ガラス基板上にＳｎの酸化物または酸素窒化物薄膜を第
１層として被覆し、該第１層の上にＴｉの窒素酸化物薄
膜を被覆した後、該第２層の上にＳｎの酸化物または酸
素窒化物薄膜を被覆したことを特徴とする電波透過型熱
線遮蔽ガラスに関するものである。特開平５−８５７７
６号公報は、透明着色ガラスの表面に、ＴｉＮＯ薄膜あ
るいはＴｉＯＮを主成分とする複合薄膜を、該第１層の
表面上にＴｉＯＮ薄膜あるいはＴｉＯＮを主成分とする
複合薄膜を形成してなることを特徴とする電波低反射着
色ガラスに関するものである。特開昭６０−８１０４８
号公報は、ガラス表面に酸化チタン（ＴｉＯ2）層と、
酸化チタンと窒化チタン（ＴｉＮ）のなじみ層と、窒化
チタン層とからなる窒化チタン薄膜付きガラスに関する
ものである。特公平７−５７９０５号公報は、基体と最
表層との間にＴｉ（ＮxＯy）z（０．００５≦ｙ≦０．
０６０，ｘ＝１−ｙ，０．８≦ｚ≦１．０）で示される
被覆層を有することを特徴とする装飾品に関するもので
ある。いずれのチタン，窒素および酸素とからなる化合
物の報告例も薄膜抵抗体としての用途に関するものでは
なかった。
層としての高融点金属酸窒化膜（ＴｉＯＮ）を高融点金
属窒化膜（ＴｉＮ）上にＣＶＤにより形成する方法に関
するものである。特開平４−４５５３６号公報は、バリ
アメタルとなるチタンオキシナイトライド（ＴｉＯＮ）
膜上に酸素を含まない導電材料からなる酸化防止膜を介
して銅薄膜を形成してなることを特徴とする銅配線膜に
関するものである。特開平７−２９１６６８号公報は、
ガラス基板上にＳｎの酸化物または酸素窒化物薄膜を第
１層として被覆し、該第１層の上にＴｉの窒素酸化物薄
膜を被覆した後、該第２層の上にＳｎの酸化物または酸
素窒化物薄膜を被覆したことを特徴とする電波透過型熱
線遮蔽ガラスに関するものである。特開平５−８５７７
６号公報は、透明着色ガラスの表面に、ＴｉＮＯ薄膜あ
るいはＴｉＯＮを主成分とする複合薄膜を、該第１層の
表面上にＴｉＯＮ薄膜あるいはＴｉＯＮを主成分とする
複合薄膜を形成してなることを特徴とする電波低反射着
色ガラスに関するものである。特開昭６０−８１０４８
号公報は、ガラス表面に酸化チタン（ＴｉＯ2）層と、
酸化チタンと窒化チタン（ＴｉＮ）のなじみ層と、窒化
チタン層とからなる窒化チタン薄膜付きガラスに関する
ものである。特公平７−５７９０５号公報は、基体と最
表層との間にＴｉ（ＮxＯy）z（０．００５≦ｙ≦０．
０６０，ｘ＝１−ｙ，０．８≦ｚ≦１．０）で示される
被覆層を有することを特徴とする装飾品に関するもので
ある。いずれのチタン，窒素および酸素とからなる化合
物の報告例も薄膜抵抗体としての用途に関するものでは
なかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように従
来の薄膜抵抗体は、エッチング時に薄膜抵抗体が形成さ
れている基板を劣化させてしまう問題や、抵抗体形成工
程が長くなってしまう問題があった。また、多結晶窒化
チタン薄膜を抵抗体として適用しようとした場合は、高
抵抗薄膜を形成するのが困難な問題と抵抗温度係数が大
きい問題があった。さらに、窒化チタンの非晶質と結晶
とからなる複合体を抵抗体として適用した場合は、熱履
歴により抵抗値が上昇してしまう問題があった。
来の薄膜抵抗体は、エッチング時に薄膜抵抗体が形成さ
れている基板を劣化させてしまう問題や、抵抗体形成工
程が長くなってしまう問題があった。また、多結晶窒化
チタン薄膜を抵抗体として適用しようとした場合は、高
抵抗薄膜を形成するのが困難な問題と抵抗温度係数が大
きい問題があった。さらに、窒化チタンの非晶質と結晶
とからなる複合体を抵抗体として適用した場合は、熱履
歴により抵抗値が上昇してしまう問題があった。
【００１０】
【発明の目的】本発明の目的は、ウェットエッチングで
簡単にパターン形成が可能な薄膜抵抗体を提供すること
にある。本発明の他の目的は、熱安定性に優れ抵抗値精
度が高い薄膜抵抗体を提供することにある。本発明の他
の目的は、抵抗温度特性に優れた薄膜抵抗体を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、薄膜抵抗体を内蔵し
た基板を提供することにある。本発明の他の目的は、製
造条件制御により容易に広い範囲の抵抗値を取り得る薄
膜抵抗体材料およびその製造方法を提供することにあ
る。
簡単にパターン形成が可能な薄膜抵抗体を提供すること
にある。本発明の他の目的は、熱安定性に優れ抵抗値精
度が高い薄膜抵抗体を提供することにある。本発明の他
の目的は、抵抗温度特性に優れた薄膜抵抗体を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、薄膜抵抗体を内蔵し
た基板を提供することにある。本発明の他の目的は、製
造条件制御により容易に広い範囲の抵抗値を取り得る薄
膜抵抗体材料およびその製造方法を提供することにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明による薄膜抵抗体
は、酸素が固溶した窒化チタンからなることを特徴とし
ている。
は、酸素が固溶した窒化チタンからなることを特徴とし
ている。
【００１２】また、本発明による抵抗内蔵基板は、酸素
が固溶した窒化チタン抵抗体薄膜を使用することを特徴
としている。
が固溶した窒化チタン抵抗体薄膜を使用することを特徴
としている。
【００１３】本発明による酸素が固溶した窒化チタン薄
膜抵抗体の製造方法は、窒素ガスと酸素元素を含むガス
とを少なくとも含有する混合ガスをプロセスガスとして
使用した反応性スパッタにより成膜することを特徴とし
ている。また、本発明による酸素が固溶した窒化チタン
薄膜抵抗体の別の製造方法は、窒素ガスをプロセスガス
として用い、水を吸着した基板を使用して、反応性スパ
ッタにより成膜することを特徴としている。
膜抵抗体の製造方法は、窒素ガスと酸素元素を含むガス
とを少なくとも含有する混合ガスをプロセスガスとして
使用した反応性スパッタにより成膜することを特徴とし
ている。また、本発明による酸素が固溶した窒化チタン
薄膜抵抗体の別の製造方法は、窒素ガスをプロセスガス
として用い、水を吸着した基板を使用して、反応性スパ
ッタにより成膜することを特徴としている。
【００１４】本発明の酸素が固溶した窒化チタン薄膜抵
抗体は、寸法精度が高いウェットエッチングパターン形
成が可能となる。そのため、工程の短縮化による低コス
ト化および抵抗値の精度向上が可能となる。また、酸素
固溶により薄膜の耐熱性が向上し、熱履歴による抵抗値
変化が小さくなる。
抗体は、寸法精度が高いウェットエッチングパターン形
成が可能となる。そのため、工程の短縮化による低コス
ト化および抵抗値の精度向上が可能となる。また、酸素
固溶により薄膜の耐熱性が向上し、熱履歴による抵抗値
変化が小さくなる。
【００１５】また、上記ウェットエッチングパターン形
成時に使用するエッチャントは、基板を劣化させないの
で、本発明の薄膜抵抗体を使用した抵抗体内蔵基板の製
造が可能となる。
成時に使用するエッチャントは、基板を劣化させないの
で、本発明の薄膜抵抗体を使用した抵抗体内蔵基板の製
造が可能となる。
【００１６】また、薄膜抵抗体の比抵抗は広い範囲の値
が求められている。例えば、５０Ωの抵抗値を得るため
には、比抵抗０．１ｍΩ・ｃｍの材料を用いて２０ｎｍ
の厚みで幅と長さが同じ寸法にパターニングすればよ
い。また、逆に、前記抵抗体と同じ寸法でパターニング
した抵抗体に、例えば、比抵抗１００ｍΩ・ｃｍの材料
を用いれば５０ｋΩの抵抗体を得ることができる。
が求められている。例えば、５０Ωの抵抗値を得るため
には、比抵抗０．１ｍΩ・ｃｍの材料を用いて２０ｎｍ
の厚みで幅と長さが同じ寸法にパターニングすればよ
い。また、逆に、前記抵抗体と同じ寸法でパターニング
した抵抗体に、例えば、比抵抗１００ｍΩ・ｃｍの材料
を用いれば５０ｋΩの抵抗体を得ることができる。
【００１７】寸法を変化させることにより、抵抗値の調
整は可能であるが、一般に薄膜は厚みが小さすぎると膜
中に欠陥を生じたり、表面構造の影響を強く受けて物性
が変化してしまう問題があり、厚みを大きくした場合に
は工程時間が長くなる問題と膜中の応力増大による基板
からの剥離が生じる問題がある。幅と長さの比を変化さ
せるのは、抵抗体の小型化の観点から適していない。通
常は、異なる材料を用いて抵抗の範囲をカバーしていた
が、本発明の薄膜抵抗体は、一つのターゲットを用いて
固溶酸素量を制御することにより広範な抵抗値が得られ
る利点を有している。
整は可能であるが、一般に薄膜は厚みが小さすぎると膜
中に欠陥を生じたり、表面構造の影響を強く受けて物性
が変化してしまう問題があり、厚みを大きくした場合に
は工程時間が長くなる問題と膜中の応力増大による基板
からの剥離が生じる問題がある。幅と長さの比を変化さ
せるのは、抵抗体の小型化の観点から適していない。通
常は、異なる材料を用いて抵抗の範囲をカバーしていた
が、本発明の薄膜抵抗体は、一つのターゲットを用いて
固溶酸素量を制御することにより広範な抵抗値が得られ
る利点を有している。
【００１８】また、固溶酸素量の制御により本発明の薄
膜抵抗体の抵抗温度係数も制御可能となる。酸素固溶量
は、製造時の反応性スパッタに使用する酸素を含有する
ガスの流量またはスパッタチャンバー内の酸素分圧ある
いは水蒸気分圧を制御することにより制御することがで
きる。
膜抵抗体の抵抗温度係数も制御可能となる。酸素固溶量
は、製造時の反応性スパッタに使用する酸素を含有する
ガスの流量またはスパッタチャンバー内の酸素分圧ある
いは水蒸気分圧を制御することにより制御することがで
きる。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。窒化チタン薄膜は、ウェットエッチ
ングにより容易にパターン形成が可能であるが、抵抗体
として使用するには抵抗温度係数が大きい問題と抵抗値
の幅が狭い問題があった。これは、従来化学式ＴｉＮの
ストイキオメトリー多結晶薄膜を製造していたため、Ｔ
ｉＮ固有の抵抗温度係数と比抵抗値に薄膜の抵抗特性が
支配されていたためである。また、熱履歴を加えた時に
抵抗値が大きく変化してしまう問題があった。これは、
窒化チタンの非晶質と結晶からなる薄膜抵抗体において
も観測され、薄膜抵抗体表面あるいは薄膜抵抗体と基板
との界面が酸化してしまうためである。
て詳細に説明する。窒化チタン薄膜は、ウェットエッチ
ングにより容易にパターン形成が可能であるが、抵抗体
として使用するには抵抗温度係数が大きい問題と抵抗値
の幅が狭い問題があった。これは、従来化学式ＴｉＮの
ストイキオメトリー多結晶薄膜を製造していたため、Ｔ
ｉＮ固有の抵抗温度係数と比抵抗値に薄膜の抵抗特性が
支配されていたためである。また、熱履歴を加えた時に
抵抗値が大きく変化してしまう問題があった。これは、
窒化チタンの非晶質と結晶からなる薄膜抵抗体において
も観測され、薄膜抵抗体表面あるいは薄膜抵抗体と基板
との界面が酸化してしまうためである。
【００２０】本発明者は、酸素が固溶した窒化チタン薄
膜抵抗体を作製し、この薄膜抵抗体中の酸素固溶量制御
により、抵抗値の範囲を大きく変化させられること、お
よび抵抗温度係数を±１００ｐｐｍ／℃以内の良好な値
に制御できることを見出した。
膜抵抗体を作製し、この薄膜抵抗体中の酸素固溶量制御
により、抵抗値の範囲を大きく変化させられること、お
よび抵抗温度係数を±１００ｐｐｍ／℃以内の良好な値
に制御できることを見出した。
【００２１】この薄膜抵抗体の組成は、限定されない
が、Ｔｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）y（０＜ｘ≦０．５，０．８≦
ｙ≦１．４）の組成式で表現されることが好ましい。そ
の理由は、この組成範囲内であれば、酸素固溶量ｘが大
きいほどエッチング時間は長くなる傾向はあるが、ウェ
ットエッチング性がＴｉＮと同様に良好であるからであ
る。
が、Ｔｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）y（０＜ｘ≦０．５，０．８≦
ｙ≦１．４）の組成式で表現されることが好ましい。そ
の理由は、この組成範囲内であれば、酸素固溶量ｘが大
きいほどエッチング時間は長くなる傾向はあるが、ウェ
ットエッチング性がＴｉＮと同様に良好であるからであ
る。
【００２２】また、この組成範囲では熱処理後の抵抗値
変化が極めて小さくなっていた。特に、酸素固溶量ｘ≦
０．２の上記薄膜抵抗体では、１５０℃で１時間熱処理
後における抵抗値上昇率は０．５％以内であり、６８５
℃で１時間熱処理後においても抵抗値上昇率は５％以内
であった。このことは、上記組成式で示される薄膜抵抗
体が安定で、熱処理時の酸化や基板からの不純物拡散を
受けにくいためと考えられる。
変化が極めて小さくなっていた。特に、酸素固溶量ｘ≦
０．２の上記薄膜抵抗体では、１５０℃で１時間熱処理
後における抵抗値上昇率は０．５％以内であり、６８５
℃で１時間熱処理後においても抵抗値上昇率は５％以内
であった。このことは、上記組成式で示される薄膜抵抗
体が安定で、熱処理時の酸化や基板からの不純物拡散を
受けにくいためと考えられる。
【００２３】また、該薄膜の微細構造も限定されない
が、非晶質，非晶質と結晶の複合体，微小粒子からなる
多結晶あるいは単結晶であることが好ましい。その理由
は、上記微細構造の薄膜抵抗体では熱処理した時に発生
する酸化が表面から、あるいは薄膜抵抗体と基板の界面
から、薄膜抵抗体内部へ進行しにくくなるからである。
が、非晶質，非晶質と結晶の複合体，微小粒子からなる
多結晶あるいは単結晶であることが好ましい。その理由
は、上記微細構造の薄膜抵抗体では熱処理した時に発生
する酸化が表面から、あるいは薄膜抵抗体と基板の界面
から、薄膜抵抗体内部へ進行しにくくなるからである。
【００２４】また、上記組成範囲の薄膜抵抗体を８２５
℃で熱処理して、結晶化あるいは粒成長させた場合にも
立方晶ＴｉＮと同様のＸ線回折パターンを有する結晶の
みが析出し、酸化物，酸窒化物，ＴｉとＮの比が異なる
窒化チタン，Ｔｉ等は析出しなかった。このことからも
酸素が窒化チタン中に固溶していることが確認できる。
℃で熱処理して、結晶化あるいは粒成長させた場合にも
立方晶ＴｉＮと同様のＸ線回折パターンを有する結晶の
みが析出し、酸化物，酸窒化物，ＴｉとＮの比が異なる
窒化チタン，Ｔｉ等は析出しなかった。このことからも
酸素が窒化チタン中に固溶していることが確認できる。
【００２５】また、本発明の薄膜抵抗体は、実装基板に
用いられるチップ抵抗の代替として好適に用いられ、基
板表面や内部に抵抗を形成することができる。基板とし
ては、絶縁層付きＳｉ基板，プリント基板，ビルドアッ
プ基板，有機フィルム基板，セラミック基板，ガラスセ
ラミック基板，ガラス基板，絶縁層付き金属板あるいは
絶縁層付き金属箔が好適であり、それぞれ内層配線内，
表面のどちらでもよい。また、各基板に有機絶縁層多層
部を設けているものも含み、抵抗体形成部は有機多層部
の内層配線内，表面のどちらでもよい。特に、基板の内
層に抵抗体を形成した場合は、基板厚みを変更すること
なく、基板表面の実装面積を大きく低減することができ
るため、基板の小型化に大きく貢献する。
用いられるチップ抵抗の代替として好適に用いられ、基
板表面や内部に抵抗を形成することができる。基板とし
ては、絶縁層付きＳｉ基板，プリント基板，ビルドアッ
プ基板，有機フィルム基板，セラミック基板，ガラスセ
ラミック基板，ガラス基板，絶縁層付き金属板あるいは
絶縁層付き金属箔が好適であり、それぞれ内層配線内，
表面のどちらでもよい。また、各基板に有機絶縁層多層
部を設けているものも含み、抵抗体形成部は有機多層部
の内層配線内，表面のどちらでもよい。特に、基板の内
層に抵抗体を形成した場合は、基板厚みを変更すること
なく、基板表面の実装面積を大きく低減することができ
るため、基板の小型化に大きく貢献する。
【００２６】配線基板の回路内へ本発明の薄膜抵抗体の
形成方法は、特開平１０−１７０３１３号公報に記載の
基板へ該抵抗体を成膜、配線形成後、フォトリソグラフ
ィーによりパターンを形成する方法や、基板へ該抵抗体
を成膜、フォトリソグラフィーによるパターン形成後、
配線を形成する方法や、配線が形成してある基板へ該抵
抗体を成膜、フォトリソグラフィーによりパターン形成
する方法が好適であるが、限定されるものではない。
形成方法は、特開平１０−１７０３１３号公報に記載の
基板へ該抵抗体を成膜、配線形成後、フォトリソグラフ
ィーによりパターンを形成する方法や、基板へ該抵抗体
を成膜、フォトリソグラフィーによるパターン形成後、
配線を形成する方法や、配線が形成してある基板へ該抵
抗体を成膜、フォトリソグラフィーによりパターン形成
する方法が好適であるが、限定されるものではない。
【００２７】図１，図２および図３には、ぞれぞれの方
法で作製した配線基板回路内の薄膜抵抗の断面図を示
す。図中の基板は限定されるものではなく、薄膜抵抗の
内蔵部も基板表層あるいは内層に形成するための中間層
のどちらでもよい。これらの抵抗を内層に形成する場
合、抵抗を形成した面上に基板を積層して多層基板を作
製するか、樹脂等の積み上げによりビルドアップ基板を
作製する。
法で作製した配線基板回路内の薄膜抵抗の断面図を示
す。図中の基板は限定されるものではなく、薄膜抵抗の
内蔵部も基板表層あるいは内層に形成するための中間層
のどちらでもよい。これらの抵抗を内層に形成する場
合、抵抗を形成した面上に基板を積層して多層基板を作
製するか、樹脂等の積み上げによりビルドアップ基板を
作製する。
【００２８】また、本発明の薄膜抵抗体の形成方法は、
チタンターゲットとプロセスガスとして窒素ガスと酸素
元素を含むガスとを含有する混合ガスを用いた反応性ス
パッタが好適である。スパッタ方法としては、ＤＣマグ
ネトロンスパッタとＲＦスパッタが好適である。酸素元
素を含むガスとしては酸素ガスや水蒸気が好適である。
この場合の混合ガスには、実施例において示されるよう
に、アルゴンガスは含まれない。
チタンターゲットとプロセスガスとして窒素ガスと酸素
元素を含むガスとを含有する混合ガスを用いた反応性ス
パッタが好適である。スパッタ方法としては、ＤＣマグ
ネトロンスパッタとＲＦスパッタが好適である。酸素元
素を含むガスとしては酸素ガスや水蒸気が好適である。
この場合の混合ガスには、実施例において示されるよう
に、アルゴンガスは含まれない。
【００２９】また、各ガスの流量と共にスパッタ時ガス
圧，基板温度，スパッタ電力の制御により、本発明の薄
膜抵抗体の組成を制御することができる。特に、スパッ
タ時ガス圧と基板温度は、薄膜の膜質や残留応力にも大
きく影響するので重要である。それぞれ限定はされない
が、ガス圧としては１から１０ｍＴｏｒｒ、基板温度と
しては５００℃以下、特に１００から２５０℃が好適で
ある。また、ガス流量の代わりに酸素を含有するガスの
分圧を制御することも好適である。
圧，基板温度，スパッタ電力の制御により、本発明の薄
膜抵抗体の組成を制御することができる。特に、スパッ
タ時ガス圧と基板温度は、薄膜の膜質や残留応力にも大
きく影響するので重要である。それぞれ限定はされない
が、ガス圧としては１から１０ｍＴｏｒｒ、基板温度と
しては５００℃以下、特に１００から２５０℃が好適で
ある。また、ガス流量の代わりに酸素を含有するガスの
分圧を制御することも好適である。
【００３０】上記薄膜抵抗体の他の形成方法として、チ
タンターゲットと少なくとも窒素ガスを含むプロセスガ
スと水を吸着した基板を用いた反応性スパッタも好適で
ある。スパッタ方法，スパッタ時ガス圧，基板温度，ス
パッタ電力の制御については、上述した方法と同様であ
り、水蒸気分圧制御により薄膜抵抗体の組成を制御でき
る。また、スパッタチャンバー内に水の吸着がある場合
には基板に水を吸着させる必要はなく、水蒸気分圧のみ
制御すればよい。いずれの方法においても、組成制御に
より薄膜抵抗体の抵抗値や抵抗温度係数を制御すること
が可能となる。
タンターゲットと少なくとも窒素ガスを含むプロセスガ
スと水を吸着した基板を用いた反応性スパッタも好適で
ある。スパッタ方法，スパッタ時ガス圧，基板温度，ス
パッタ電力の制御については、上述した方法と同様であ
り、水蒸気分圧制御により薄膜抵抗体の組成を制御でき
る。また、スパッタチャンバー内に水の吸着がある場合
には基板に水を吸着させる必要はなく、水蒸気分圧のみ
制御すればよい。いずれの方法においても、組成制御に
より薄膜抵抗体の抵抗値や抵抗温度係数を制御すること
が可能となる。
【００３１】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。
【００３２】基板として表面に酸化膜が形成された５イ
ンチＳｉウエハーおよび表面にエポキシ系樹脂がコーテ
ィングされた１００ｍｍ□プリント基板ＦＲ−５を使用
した。Ｓｉウエハ上の酸化膜は絶縁膜として必要であ
り、ＦＲ−５上のエポキシ系樹脂は、ＦＲ−５表面の凹
凸を緩和するために必要である。エポキシ系樹脂として
は、表面平滑性と絶縁材料としての電気特性に優れた特
開平９−２１４１４１号公報に記載のフルオレン骨格を
有するエポキシアクリレートを使用した。
ンチＳｉウエハーおよび表面にエポキシ系樹脂がコーテ
ィングされた１００ｍｍ□プリント基板ＦＲ−５を使用
した。Ｓｉウエハ上の酸化膜は絶縁膜として必要であ
り、ＦＲ−５上のエポキシ系樹脂は、ＦＲ−５表面の凹
凸を緩和するために必要である。エポキシ系樹脂として
は、表面平滑性と絶縁材料としての電気特性に優れた特
開平９−２１４１４１号公報に記載のフルオレン骨格を
有するエポキシアクリレートを使用した。
【００３３】これらの基板へ、スパッタアップタイプの
インラインＤＣマグネトロンスパッタ装置でチタンター
ゲットに窒素ガスと酸素ガスを導入した反応性スパッタ
により、酸素が固溶した窒化チタンを成膜した。スパッ
タ装置のチャンバー内圧力は、９．９×１０-7Ｔｏｒｒ
以下に真空排気後、成膜時はチャンバー内に窒素を５０
ｓｃｃｍ，酸素を０．１から０．５ｓｃｃｍで導入しな
がらオリフィス絞りを制御してチャンバー内圧力を３ｍ
Ｔｏｒｒにした。基板温度は１５０℃、ターゲット上の
基板移動速度は１００および５００ｍｍ／ｍｉｎ、スパ
ッタ電力は２．０および４．５ｋＷにした。
インラインＤＣマグネトロンスパッタ装置でチタンター
ゲットに窒素ガスと酸素ガスを導入した反応性スパッタ
により、酸素が固溶した窒化チタンを成膜した。スパッ
タ装置のチャンバー内圧力は、９．９×１０-7Ｔｏｒｒ
以下に真空排気後、成膜時はチャンバー内に窒素を５０
ｓｃｃｍ，酸素を０．１から０．５ｓｃｃｍで導入しな
がらオリフィス絞りを制御してチャンバー内圧力を３ｍ
Ｔｏｒｒにした。基板温度は１５０℃、ターゲット上の
基板移動速度は１００および５００ｍｍ／ｍｉｎ、スパ
ッタ電力は２．０および４．５ｋＷにした。
【００３４】これらの基板は１０ｍｍ□に切断後、ラザ
フォード後方散乱スペクトル（ＲＢＳ）による組成分
析，４端子法による抵抗測定，Ｘ線回折（ＸＲＤ）によ
る薄膜構造解析を行い、評価した。また、抵抗温度係数
は、図１に示した断面構造の薄膜抵抗内蔵基板を作製
し、高温槽中で−５５℃，２０℃，１５０℃における直
流抵抗を測定することにより算出した。この抵抗温度係
数測定に使用したパターンの概略を図４に示す。抵抗温
度係数測定に使用した薄膜抵抗体のサイズは０．８ｍｍ
□、配線幅は５０μｍである。
フォード後方散乱スペクトル（ＲＢＳ）による組成分
析，４端子法による抵抗測定，Ｘ線回折（ＸＲＤ）によ
る薄膜構造解析を行い、評価した。また、抵抗温度係数
は、図１に示した断面構造の薄膜抵抗内蔵基板を作製
し、高温槽中で−５５℃，２０℃，１５０℃における直
流抵抗を測定することにより算出した。この抵抗温度係
数測定に使用したパターンの概略を図４に示す。抵抗温
度係数測定に使用した薄膜抵抗体のサイズは０．８ｍｍ
□、配線幅は５０μｍである。
【００３５】また、図４のパターンで触針式膜厚計によ
る膜厚も測定した。図４のパターンは以下の手順で作製
した。５インチＳｉウエハーと表面にエポキシ樹脂がコ
ーティングされた１００ｍｍ□プリント基板ＦＲ−５上
へ上記の方法で酸素が固溶した窒化チタンを成膜した
後、連続して銅をスパッタした。銅スパッタ膜は、銅タ
ーゲットを用いアルゴンを５０ｓｃｃｍで導入しなが
ら、チャンバー内圧力を３ｍＴｏｒｒにして２．５ｋＷ
で成膜した。次に、フォトレジストをコーティングして
パターニング後、該フォトレジストをマスクとして銅め
っきを行い電極および配線を形成後、レジストを剥離、
銅スパッタ膜を硫酸と過酸化水素の混合水溶液でエッチ
ングした。次に、フォトレジストをコーティングしてパ
ターニング後、該フォトレジストをマスクとして酸素が
固溶した窒化チタン薄膜をアンモニアと過酸化水素の混
合水溶液でエッチングし、最後にレジストを剥離した。
る膜厚も測定した。図４のパターンは以下の手順で作製
した。５インチＳｉウエハーと表面にエポキシ樹脂がコ
ーティングされた１００ｍｍ□プリント基板ＦＲ−５上
へ上記の方法で酸素が固溶した窒化チタンを成膜した
後、連続して銅をスパッタした。銅スパッタ膜は、銅タ
ーゲットを用いアルゴンを５０ｓｃｃｍで導入しなが
ら、チャンバー内圧力を３ｍＴｏｒｒにして２．５ｋＷ
で成膜した。次に、フォトレジストをコーティングして
パターニング後、該フォトレジストをマスクとして銅め
っきを行い電極および配線を形成後、レジストを剥離、
銅スパッタ膜を硫酸と過酸化水素の混合水溶液でエッチ
ングした。次に、フォトレジストをコーティングしてパ
ターニング後、該フォトレジストをマスクとして酸素が
固溶した窒化チタン薄膜をアンモニアと過酸化水素の混
合水溶液でエッチングし、最後にレジストを剥離した。
【００３６】さらに、水を吸着させた基板についても、
窒素ガスのみを使用したスパッタにより酸素が固溶した
窒化チタンを成膜し、上記と同様の試料を作製し、組成
分析，抵抗測定，構造解析，抵抗温度係数測定，膜厚測
定により評価した。表１に作製した酸素が固溶した窒化
チタン試料のスパッタ条件，抵抗値，組成，抵抗温度係
数，膜厚をまとめた。表１中Ｎｏ．１からＮｏ．６は、
酸化膜Ｓｉウエハー上に酸素ガス流量を制御して、作製
した試料である。
窒素ガスのみを使用したスパッタにより酸素が固溶した
窒化チタンを成膜し、上記と同様の試料を作製し、組成
分析，抵抗測定，構造解析，抵抗温度係数測定，膜厚測
定により評価した。表１に作製した酸素が固溶した窒化
チタン試料のスパッタ条件，抵抗値，組成，抵抗温度係
数，膜厚をまとめた。表１中Ｎｏ．１からＮｏ．６は、
酸化膜Ｓｉウエハー上に酸素ガス流量を制御して、作製
した試料である。
【００３７】表１中、Ｎｏ．７からＮｏ．１０はフルオ
レン骨格を有するエポキシアクリレートをコーティング
したＦＲ−５上に酸素ガス流量を制御して、作製した試
料である。表１中Ｎｏ．１１からＮｏ．１４はフルオレ
ン骨格を有するエポキシアクリレートをコーティングし
たＦＲ−５上に水蒸気分圧を制御して、作製した試料で
ある。また、フルオレン骨格を有するエポキシアクリレ
ートをコーティングしたＦＲ−５上に作製した薄膜で
は、ＦＲ−５表面の凹凸の影響を受けて膜厚の測定がで
きなかった。そのため、膜厚は同じスパッタ電力および
トレイ移動速度で成膜した酸化膜付きシリコンウエハー
上と同一であると仮定して比抵抗を計算した。
レン骨格を有するエポキシアクリレートをコーティング
したＦＲ−５上に酸素ガス流量を制御して、作製した試
料である。表１中Ｎｏ．１１からＮｏ．１４はフルオレ
ン骨格を有するエポキシアクリレートをコーティングし
たＦＲ−５上に水蒸気分圧を制御して、作製した試料で
ある。また、フルオレン骨格を有するエポキシアクリレ
ートをコーティングしたＦＲ−５上に作製した薄膜で
は、ＦＲ−５表面の凹凸の影響を受けて膜厚の測定がで
きなかった。そのため、膜厚は同じスパッタ電力および
トレイ移動速度で成膜した酸化膜付きシリコンウエハー
上と同一であると仮定して比抵抗を計算した。
【００３８】
【表１】
【００３９】図５には表１中試料Ｎｏ．１のＲＢＳ測定
例を示す。横軸が表面からの深さであり、縦軸が原子数
比である。作製した薄膜中に酸素が均一に分布している
ことがわかる。このＲＢＳ分析によるＴｉ，Ｎ，Ｏの比
から、全ての試料において薄膜組成は、Ｔｉ（Ｎ1-x/2
Ｏx）yで表現できた。また、表１中の試料では、０．０
２≦ｘ≦０．４５，１．０４≦ｙ≦１．１９であった。
しかし、測定誤差を考慮すると０＜ｘ≦０．５，０．８
≦ｙ≦１．４の可能性がある。
例を示す。横軸が表面からの深さであり、縦軸が原子数
比である。作製した薄膜中に酸素が均一に分布している
ことがわかる。このＲＢＳ分析によるＴｉ，Ｎ，Ｏの比
から、全ての試料において薄膜組成は、Ｔｉ（Ｎ1-x/2
Ｏx）yで表現できた。また、表１中の試料では、０．０
２≦ｘ≦０．４５，１．０４≦ｙ≦１．１９であった。
しかし、測定誤差を考慮すると０＜ｘ≦０．５，０．８
≦ｙ≦１．４の可能性がある。
【００４０】図６は、Ｔｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）yのｘと比抵
抗の関係をプロットしたものである。酸素固溶量ｘの増
加に伴い比抵抗が急激に増加している。これら試料の比
抵抗値は０．２Ω・ｃｍから２０ｍΩ・ｃｍであった。
また、図７は比抵抗を対数軸としてＴｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）
yのｘに対してプロットしたものである。図７でプロッ
トは、ほぼ直線となり、酸素固溶量ｘに対し比抵抗は指
数関数的に増加していることがわかる。したがって、酸
素固溶量ｘの制御によりＴｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）yの抵抗値
制御が可能であることがわかる。また、Ｔｉ（Ｎ1-x/2
Ｏx）yのｙの値と抵抗値との間に依存性は認められなか
った。
抗の関係をプロットしたものである。酸素固溶量ｘの増
加に伴い比抵抗が急激に増加している。これら試料の比
抵抗値は０．２Ω・ｃｍから２０ｍΩ・ｃｍであった。
また、図７は比抵抗を対数軸としてＴｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）
yのｘに対してプロットしたものである。図７でプロッ
トは、ほぼ直線となり、酸素固溶量ｘに対し比抵抗は指
数関数的に増加していることがわかる。したがって、酸
素固溶量ｘの制御によりＴｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）yの抵抗値
制御が可能であることがわかる。また、Ｔｉ（Ｎ1-x/2
Ｏx）yのｙの値と抵抗値との間に依存性は認められなか
った。
【００４１】作製した酸素が固溶した窒化チタンのＸＲ
Ｄパターンの例を図８に示す。図８には、表１中Ｎｏ．
２，Ｎｏ．８の試料のＸＲＤパターンおよびＮｏ．２の
試料を窒素中８２５℃で１分間熱処理した試料のＸＲＤ
パターンを示した。いずれも２θ＝３６．５から３６．
６°付近にＪＣＰＤＳカード３８−１４２０の立方晶Ｔ
ｉＮ（１１１）に相当する面間隔０．２４５から０．２
４６ｎｍの回折線が観測される。チタン酸化物やチタン
酸窒化物等の回折線は観測されないことから、酸素はＴ
ｉＮに固溶していると考えられる。このことは、ＲＢＳ
の測定結果である組成Ｔｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）yを指示する
ものである。
Ｄパターンの例を図８に示す。図８には、表１中Ｎｏ．
２，Ｎｏ．８の試料のＸＲＤパターンおよびＮｏ．２の
試料を窒素中８２５℃で１分間熱処理した試料のＸＲＤ
パターンを示した。いずれも２θ＝３６．５から３６．
６°付近にＪＣＰＤＳカード３８−１４２０の立方晶Ｔ
ｉＮ（１１１）に相当する面間隔０．２４５から０．２
４６ｎｍの回折線が観測される。チタン酸化物やチタン
酸窒化物等の回折線は観測されないことから、酸素はＴ
ｉＮに固溶していると考えられる。このことは、ＲＢＳ
の測定結果である組成Ｔｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）yを指示する
ものである。
【００４２】また、ｙ＞１の場合はＴｉの欠陥がｙ＜１
の場合はＮおよびＯの欠陥が存在すると考えることがで
きる。さらに、Ｎｏ．２の試料では熱処理によりＴｉＮ
（１１１）に対応する回折線がシャープになり強度も大
きくなっていることから、熱処理によりＴｉ（Ｎ1-x/2
Ｏx）yの結晶化が進んだと考えられる。したがって、成
膜したＮｏ．２のＴｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）yは非晶質と結晶
からなる複合体であると考えられる。一方、Ｎｏ．８の
フルオレン骨格を有するエポキシアクリレートをコーテ
ィングしたＦＲ−５上に成膜した試料では、ＴｉＮに対
応する回折線の強度は酸化膜付きシリコンウエハ上の試
料に比較して小さい。
の場合はＮおよびＯの欠陥が存在すると考えることがで
きる。さらに、Ｎｏ．２の試料では熱処理によりＴｉＮ
（１１１）に対応する回折線がシャープになり強度も大
きくなっていることから、熱処理によりＴｉ（Ｎ1-x/2
Ｏx）yの結晶化が進んだと考えられる。したがって、成
膜したＮｏ．２のＴｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）yは非晶質と結晶
からなる複合体であると考えられる。一方、Ｎｏ．８の
フルオレン骨格を有するエポキシアクリレートをコーテ
ィングしたＦＲ−５上に成膜した試料では、ＴｉＮに対
応する回折線の強度は酸化膜付きシリコンウエハ上の試
料に比較して小さい。
【００４３】したがって、フルオレン骨格を有するエポ
キシアクリレートをコーティングしたＦＲ−５上に成膜
した方が、非晶質の割合が多くなっていると考えられ
る。Ｎｏ．２のＴｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）yは、電力４．５ｋ
Ｗ，トレイ移動速度１００ｍｍ／ｍｉｎで成膜してお
り、膜厚１３０ｎｍである。Ｎｏ．８もＮｏ．２と同一
の電力およびトレイ移動速度で成膜しているので、膜厚
は１３０ｎｍであると考えられる。酸化膜付きシリコン
ウエハー上に成膜したＮｏ．２以外の試料では、Ｎｏ．
２と同様にＴｉＮ（１１１）に対応する回折線のみが確
認されたが、膜厚が小さいほど回折線強度も小さくなっ
ており、Ｎｏ．３ではほとんど観測されなかった。フル
オレン骨格を有するエポキシアクリレートをコーティン
グしたＦＲ−５上に成膜したＮｏ．８以外の試料では、
電力およびトレイ移動速度の条件が同じＮｏ．１２はＮ
ｏ．８とほぼ同じＸＲＤパターンであったのを除いて、
回折線が得られなかった。
キシアクリレートをコーティングしたＦＲ−５上に成膜
した方が、非晶質の割合が多くなっていると考えられ
る。Ｎｏ．２のＴｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）yは、電力４．５ｋ
Ｗ，トレイ移動速度１００ｍｍ／ｍｉｎで成膜してお
り、膜厚１３０ｎｍである。Ｎｏ．８もＮｏ．２と同一
の電力およびトレイ移動速度で成膜しているので、膜厚
は１３０ｎｍであると考えられる。酸化膜付きシリコン
ウエハー上に成膜したＮｏ．２以外の試料では、Ｎｏ．
２と同様にＴｉＮ（１１１）に対応する回折線のみが確
認されたが、膜厚が小さいほど回折線強度も小さくなっ
ており、Ｎｏ．３ではほとんど観測されなかった。フル
オレン骨格を有するエポキシアクリレートをコーティン
グしたＦＲ−５上に成膜したＮｏ．８以外の試料では、
電力およびトレイ移動速度の条件が同じＮｏ．１２はＮ
ｏ．８とほぼ同じＸＲＤパターンであったのを除いて、
回折線が得られなかった。
【００４４】このことから、フルオレン骨格を有するエ
ポキシアクリレートをコーティングしたＦＲ−５上では
非晶質のＴｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）yが生成していると考える
こともできる。しかし、膜厚が小さいことと結晶粒径が
小さいため、回折線が得られなかったことも考えられ
る。したがって、以上よりＴｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）yは、結
晶と非晶質の複合体，非晶質，微結晶からなる多結晶の
いずれの可能性もあり得る。
ポキシアクリレートをコーティングしたＦＲ−５上では
非晶質のＴｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）yが生成していると考える
こともできる。しかし、膜厚が小さいことと結晶粒径が
小さいため、回折線が得られなかったことも考えられ
る。したがって、以上よりＴｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）yは、結
晶と非晶質の複合体，非晶質，微結晶からなる多結晶の
いずれの可能性もあり得る。
【００４５】図９には、図１の断面構造を持つ図４のパ
ターンにより測定した抵抗温度係数測定結果を示す。
０．０３≦ｘ≦０．４４でＴｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）yの抵抗
温度係数は、±１００ｐｐｍ／℃以内の良好な特性を示
している。特にｘ＝０．２５付近で抵抗温度係数をほぼ
０に制御できることがわかった。また、図４のパターン
で抵抗温度係数は０．８ｍｍ□の抵抗体５点で測定した
が、同時に０．１ｍｍ□，０．２ｍｍ□，０．４ｍｍ
□，０．８ｍｍ□，１．６ｍｍ□の抵抗体各６点、計３
０点の抵抗値も測定した。その結果、表１中の全ての試
料で抵抗温度係数は±５％の誤差が認められたが、抵抗
値の誤差は±２％以内であった。
ターンにより測定した抵抗温度係数測定結果を示す。
０．０３≦ｘ≦０．４４でＴｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）yの抵抗
温度係数は、±１００ｐｐｍ／℃以内の良好な特性を示
している。特にｘ＝０．２５付近で抵抗温度係数をほぼ
０に制御できることがわかった。また、図４のパターン
で抵抗温度係数は０．８ｍｍ□の抵抗体５点で測定した
が、同時に０．１ｍｍ□，０．２ｍｍ□，０．４ｍｍ
□，０．８ｍｍ□，１．６ｍｍ□の抵抗体各６点、計３
０点の抵抗値も測定した。その結果、表１中の全ての試
料で抵抗温度係数は±５％の誤差が認められたが、抵抗
値の誤差は±２％以内であった。
【００４６】次に、前記抵抗温度係数測定で使用したＳ
ｉ基板およびＦＲ−５基板上へ図１０の断面構造を有す
るカバー樹脂層を形成した。カバー樹脂層は感光性のフ
ルオレン骨格を有するエポキシアクリレートであり、測
定電極パッド部のみ開口するするようにパターニングし
た。該カバー樹脂は、窒素中２００℃で３０分間キュア
した。キュア後に各試料の抵抗値を測定したところ、い
ずれもキュア前と比較して抵抗値変化は０．５％以内で
あった。したがって、Ｔｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）y抵抗体の熱
安定性は非常に良好であることがわかる。また、図１０
の開口パッド部をビアとすることにより、抵抗体を内蔵
したビルドアップ基板の製造も容易に行えることがわか
った。
ｉ基板およびＦＲ−５基板上へ図１０の断面構造を有す
るカバー樹脂層を形成した。カバー樹脂層は感光性のフ
ルオレン骨格を有するエポキシアクリレートであり、測
定電極パッド部のみ開口するするようにパターニングし
た。該カバー樹脂は、窒素中２００℃で３０分間キュア
した。キュア後に各試料の抵抗値を測定したところ、い
ずれもキュア前と比較して抵抗値変化は０．５％以内で
あった。したがって、Ｔｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）y抵抗体の熱
安定性は非常に良好であることがわかる。また、図１０
の開口パッド部をビアとすることにより、抵抗体を内蔵
したビルドアップ基板の製造も容易に行えることがわか
った。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
酸素が固溶した窒化チタン薄膜を抵抗体として使用する
ことにより、簡単な工程で、熱安定性に優れ抵抗値精度
が高く抵抗温度特性に優れた薄膜抵抗体を提供すること
が可能となった。また、該薄膜抵抗体の製造方法を窒素
ガスと酸素を含むガスを含有する混合ガスをプロセスガ
スとした反応性スパッタあるいは水を吸着した基板を使
用し窒素ガスをプロセスガスとした反応性スパッタとし
たことにより、広い範囲の抵抗値を有する酸素が固溶し
た窒化チタン薄膜抵抗体を製造する方法を提供すること
が可能になった。また、本発明の酸素が固溶した窒化チ
タンを使用することにより、薄膜抵抗体を内蔵した基板
を提供することが可能になった。
酸素が固溶した窒化チタン薄膜を抵抗体として使用する
ことにより、簡単な工程で、熱安定性に優れ抵抗値精度
が高く抵抗温度特性に優れた薄膜抵抗体を提供すること
が可能となった。また、該薄膜抵抗体の製造方法を窒素
ガスと酸素を含むガスを含有する混合ガスをプロセスガ
スとした反応性スパッタあるいは水を吸着した基板を使
用し窒素ガスをプロセスガスとした反応性スパッタとし
たことにより、広い範囲の抵抗値を有する酸素が固溶し
た窒化チタン薄膜抵抗体を製造する方法を提供すること
が可能になった。また、本発明の酸素が固溶した窒化チ
タンを使用することにより、薄膜抵抗体を内蔵した基板
を提供することが可能になった。
【図１】本発明の実施の形態における基板上の酸素が固
溶した窒化チタン薄膜抵抗体の構造を説明する断面図。
溶した窒化チタン薄膜抵抗体の構造を説明する断面図。
【図２】本発明の実施の形態における基板上の酸素が固
溶した窒化チタン薄膜抵抗体の構造を説明する断面図。
溶した窒化チタン薄膜抵抗体の構造を説明する断面図。
【図３】本発明の実施の形態における基板上の酸素が固
溶した窒化チタン薄膜抵抗体の構造を説明する断面図。
溶した窒化チタン薄膜抵抗体の構造を説明する断面図。
【図４】本発明の実施例における酸素が固溶した窒化チ
タン薄膜抵抗内蔵配線パターン。
タン薄膜抵抗内蔵配線パターン。
【図５】本発明の実施例における酸化膜付きＳｉ基板上
に製造した酸素が固溶した窒化チタン薄膜のＲＢＳ測定
結果。
に製造した酸素が固溶した窒化チタン薄膜のＲＢＳ測定
結果。
【図６】本発明の実施例におけるＴｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）y
比抵抗の酸素固溶量ｘ依存性のグラフ。
比抵抗の酸素固溶量ｘ依存性のグラフ。
【図７】本発明の実施例におけるＴｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）y
比抵抗の酸素固溶量ｘ依存性のグラフ。
比抵抗の酸素固溶量ｘ依存性のグラフ。
【図８】本発明の実施例における酸化膜付きＳｉ基板上
およびエポキシ樹脂付きＦＲ−５基板上に成膜した酸素
が固溶した窒化チタン薄膜のＸＲＤ図形および熱処理後
の酸化膜付きＳｉ基板上の酸素が固溶した窒化チタン薄
膜のＸＲＤ図形。
およびエポキシ樹脂付きＦＲ−５基板上に成膜した酸素
が固溶した窒化チタン薄膜のＸＲＤ図形および熱処理後
の酸化膜付きＳｉ基板上の酸素が固溶した窒化チタン薄
膜のＸＲＤ図形。
【図９】本発明の実施例におけるＴｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）y
抵抗温度係数の酸素固溶量ｘ依存性のグラフ。
抵抗温度係数の酸素固溶量ｘ依存性のグラフ。
【図１０】本発明の実施例におけるカバー樹脂層付き酸
素が固溶した窒化チタン薄膜抵抗内蔵基板の構造を説明
する断面図。
素が固溶した窒化チタン薄膜抵抗内蔵基板の構造を説明
する断面図。
１ 基板
２ 酸素が固溶した窒化チタン薄膜
３ 配線
４ 抵抗
５ 電極
６ カバー樹脂層
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 21/28 ３０１ Ｈ０１Ｌ 27/04 Ｐ
27/04
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/822
C23C 14/34
C23C 16/34
C23C 16/40
H01C 7/00
H01L 21/28
H01L 27/04
Claims (9)
- 【請求項１】 酸素が固溶した窒化チタンからなり、か
つ、非晶質であることを特徴とする薄膜抵抗体。 - 【請求項２】 酸素が固溶した窒化チタンからなり、か
つ、結晶と非晶質の複合体であることを特徴とする薄膜
抵抗体。 - 【請求項３】 前記酸素が固溶した窒化チタンが、組成
式 Ｔｉ（Ｎ1-x/2Ｏx）y （０<ｘ≦０．５， ０．８≦ｙ
≦１．４） で表現される請求項１または２に記載の薄膜抵抗体。 - 【請求項４】 比抵抗が０．１から１００ｍΩ・ｃｍで
ある請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜抵抗体。 - 【請求項５】 −５５℃から１５０℃間の抵抗温度係数
が±１００ｐｐｍ／℃以内である請求項１〜４のいずれ
か１項に記載の薄膜抵抗体。 - 【請求項６】 抵抗体を層内あるいは表面に有する配線
基板であって、前記抵抗体が、請求項１〜５のいずれか
１項に記載の薄膜抵抗体であることを特徴とする配線基
板。 - 【請求項７】 酸素を含有する窒化チタン薄膜抵抗体の
製造方法であって、窒素ガスと酸素元素を含むガスとし
て水蒸気とを含有し、かつ、アルゴンガスを含有しない
混合ガスをプロセスガスとして用い、反応性スパッタで
酸素が固溶した窒化チタン薄膜を形成すること特徴とす
る薄膜抵抗体の製造方法。 - 【請求項８】 酸素が固溶した窒化チタン薄膜抵抗体の
製造方法であって、少なくとも窒素ガスを含むプロセス
ガスを用い、水を吸着した基板を使用して、反応性スパ
ッタで酸素が固溶した窒化チタン複合体薄膜を形成する
ことを特徴とする薄膜抵抗体の製造方法。 - 【請求項９】 スパッタ時チャンバー内の水蒸気分圧を
制御することにより、前記窒化チタン薄膜中の酸素量を
変化させ、抵抗値あるいは抵抗温度係数を制御すること
を特徴とする請求項７または８に記載の薄膜抵抗体の製
造方法。
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| US8526214B2 (en) | 2011-11-15 | 2013-09-03 | Stmicroelectronics Pte Ltd. | Resistor thin film MTP memory |
| JP5477671B2 (ja) | 2012-02-28 | 2014-04-23 | 三菱マテリアル株式会社 | サーミスタ用金属窒化物材料及びその製造方法並びにフィルム型サーミスタセンサ |
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| JP6030589B2 (ja) * | 2014-02-13 | 2016-11-24 | 株式会社アルバック | ハードマスク形成方法及びハードマスク形成装置 |
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2000
- 2000-04-10 US US09/546,334 patent/US6466124B1/en not_active Expired - Lifetime
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