JP3483802B2 - 抵抗素子の製造方法 - Google Patents

抵抗素子の製造方法

Info

Publication number
JP3483802B2
JP3483802B2 JP18464999A JP18464999A JP3483802B2 JP 3483802 B2 JP3483802 B2 JP 3483802B2 JP 18464999 A JP18464999 A JP 18464999A JP 18464999 A JP18464999 A JP 18464999A JP 3483802 B2 JP3483802 B2 JP 3483802B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
platinum
layer
resistance element
titanium
thin film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP18464999A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2001015689A (ja
Inventor
実 天野
禎人 本郷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP18464999A priority Critical patent/JP3483802B2/ja
Publication of JP2001015689A publication Critical patent/JP2001015689A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3483802B2 publication Critical patent/JP3483802B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路に用
いられる抵抗素子に関し、特に金属薄膜を用いた抵抗素
子に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路に用いられる抵抗素子に
は、大別して半導体基板そのものを使って形成するタイ
プのものと、半導体基板上の絶縁層上に別の材料を用い
て形成するタイプのものの2種類がある。後者の場合、
半導体基板の材料・構造に依存せず、常に決まった値の
抵抗素子を形成することが可能であるという特長を持
つ。それゆえ、HEMTやHBTといった、様々な半導
体材料を積層して得られる半導体基板を用いたデバイス
を含む集積回路では、このような抵抗素子がよく用いら
れている。このタイプの抵抗素子として代表的なもの
は、金属薄膜を用いた薄膜抵抗(抵抗素子)である。薄膜
抵抗には、例えば、クロムやニクロムといった、比較的
酸化しやすく、かつ酸化物が安定で、抵抗率の高い材料
がよく用いられる。薄膜抵抗にこのような酸化しやすい
材料を用いる場合、薄膜の形成時の条件や形成後の工程
により抵抗値が異なるという問題が発生する。例えば真
空蒸着法によりニクロム薄膜抵抗を形成する場合、装置
内の残留酸素の量や蒸着源加熱時の昇温レートによって
ニクロムの酸化の程度が変化し、形成された薄膜抵抗の
抵抗値がその都度異なる。あるいはまた、薄膜抵抗の形
成後に熱工程や酸素雰囲気中での処理がある場合には、
酸化の進行により抵抗値が変化する。
【0003】これらのような工程による抵抗値の変化を
なくすためには、白金のように酸化しにくく反応性の低
い材料を用いる。この場合、その反応性の低さに起因し
て下地の絶縁層との密着性が悪く、膜剥がれを起こして
しまうため、下地との密着を確保するための密着改善層
として反応性の高い金属、例えばチタン、クロムおよび
これらの酸化物等を挿入する方法がよく用いられる。こ
の白金薄膜を例えば高周波用集積回路に用いる場合を考
える。このような集積回路では、シート抵抗値で50Ω
程度のものが多用されているが、この程度のシート抵抗
値にしようとすると、白金薄膜の厚さは10nm程度に
まで薄くする必要がある。この時、白金薄膜の下に例え
ばチタンを密着改善層として用いたとすると、密着性を
確保するためのチタンの厚さは少なくとも2nmにはな
るため、形成された薄膜抵抗のシート抵抗値に寄与する
チタンの割合は無視できない大きさになる。さらには、
厚さ2nmといったチタン薄膜の抵抗値は形成条件やそ
の後の工程により大きく変化するため、薄膜抵抗(抵抗
素子)の抵抗値がそれによって大きく変化するというこ
とになる。従って、抵抗素子の主たる伝導特性を決定す
る金属薄膜に対し、無視できない大きさの抵抗値をもつ
密着改善層の抵抗値変化を低減する必要がある。これを
解決するためには、酸化チタン密着改善層を形成し、そ
の上に白金膜を形成し、さらにその上に酸化チタン膜を
形成してできあがった酸化チタン密着改善層、白金膜、
酸化チタン膜の積層構造を有する抵抗素子が考えられ
る。
【0004】ところが、白金膜の上に酸化チタン膜があ
るために、白金膜に配線電極を形成するために、コンタ
クトホールを開ける工程が必要である。さらに、コンタ
クトホールを開けるためにドライエッチングをすると、
白金膜にダメージが入ったり、オーバーエッチングさ
れ、所望の抵抗値が得られなくなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点を鑑
みてなされたものであり、その目的は、従来よりも容易
な製造工程で所望の抵抗値が得られる抵抗素子の製造方
法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願第1の発明は、密着
改善層、白金層、析出層を積層した構造を有する抵抗素
子の製造方法であって、絶縁膜上に金属を含む前記密着
改善層を形成する工程と、前記密着改善層上に前記白金
層を形成する工程と、前記白金層上に配線電極を形成す
る工程と、前記配線電極を形成した後に、熱処理を行う
ことにより前記金属を前記白金層上に析出させることに
よって、前記析出層を形成する工程と、前記析出層を酸
化させる工程を備えることを特徴とする抵抗素子の製造
方法である。本願第2の発明は、前記金属がチタンまた
はクロムまたはニッケルまたはモリブデンであることを
特徴とする本願第1の発明に記載の抵抗素子の製造方法
である。
【0007】
【発明の実施の形態】以下本発明に係る抵抗素子(薄膜
抵抗)を図面を用いて詳細に説明する。まず、本発明の
原理を説明する。密着改善層として例えばチタン薄膜を
用いる場合、その形成方法としては真空蒸着法がよく用
いられる。チタンのように酸化しやすい材料の場合、雰
囲気中の残留酸素により酸化されて蒸着される。従っ
て、チタン薄膜の中には酸化されたチタンと酸化されて
いないチタンの両方の部分が存在する。この状態のチタ
ンの上に白金薄膜を形成した後、酸素を含む雰囲気にて
熱処理をすると、酸化されていないチタンが白金より表
面側に析出し、そこで酸化されるという現象がおこる。
すなわち、図1に示すような白金膜104の上下をチタ
ンの酸化物(103,105)で挟み込んだ抵抗素子1
10ができる。例えば、8nmのチタン密着改善層10
3の上に5nmの白金膜104を堆積し、250℃にて
100時間熱処理した時のチタン、酸素、白金の様子を
図2のオージェ電子分光分析プロファイルに示す。この
状態になると、チタンの酸化が完全に完了するため、抵
抗値が安定になり、また、チタン酸化物が白金に対する
保護膜の働きもする。熱処理による抵抗値の変化を示し
たのが、図3である。この図には、上記構造のチタン8
nm/白金5nmからなる薄膜抵抗の熱処理によるシー
ト抵抗値の変化の様子を示してあり、250℃で約10
時間経過すると抵抗値が一定になっているのがわかる。
このような現象はチタンだけに限らず、クロム、ニッケ
ル、モリブデンなど、酸化されやすく、白金と直接化合
物をつくらない金属でも見られる。また、密着改善層1
03の下地が酸化シリコン膜であれば、密着改善層10
3の酸化の進行が速まる。また、下地が窒化シリコンで
あれば、蒸着時に酸化されていない密着改善層103中
の金属が窒化されることになり、最終的に窒化物と酸化
物の混じった薄膜が白金薄膜の下に形成される。
【0008】従って、密着改善層、白金薄膜を形成後
に、電極配線パターンを形成し、電極配線例えばTi/
Pt/Auを形成する。この後に、熱処理及び酸化工程
を行うことによって、白金薄膜の上に、表面析出酸化層
即ち、酸化チタン膜が形成される。本発明によれば、白
金薄膜に電極配線を形成してから、熱処理及び酸化工程
によって、酸化チタン膜を形成するので、コンタクトホ
ールを開ける必要がない。従って、コンタクトホールを
開けるためのドライエッチングをしないので、白金薄膜
にダメージが入らず、また、オーバーエッチングもされ
ない。従来よりも容易な製造工程で所望の抵抗値が得ら
れる。次に、本発明の第1の実施形態として、GaAs
系高電子移動度電界効果トランジスタ(GaAs−HE
MT)を含む集積回路に適用した例を示す。図4はその
製造方法を説明する断面概略図である。半絶縁性GaA
s基板401上にMOCVD法によりGaAsバッファ
層、InGaAsチャネル層、Siパルスドープ−In
GaP電子供給層兼ショットキー接合層、Siドープn
−GaAsオーミック接合層50nmを順次結晶成長す
ることにより得られたHEMT積層構造に、素子分離を
ほどこした後、ソース406、ドレイン407、ゲート
408の各電極を形成したものが、図4(a)である。
【0009】次に、保護膜である窒化シリコン膜409
をプラズマCVD法により100nm堆積する。次に、
所定の領域に開口を有する抵抗パターンをリフトオフ用
フォトレジストにより形成し、クロム2nmと白金8n
mを真空蒸着法により同一装置内にて連続蒸着し、リフ
トオフ法により抵抗素子410を形成したものが図4
(b)である。次に、図4(c)に示すように、配線電
極411を形成し、その後、300℃の大気雰囲気中に
て30時間熱処理することにより、クロムの白金表面へ
の析出と酸化を行った。この処理によって抵抗素子41
0のシート抵抗値が約50Ωとなる。このようにして形
成した集積回路の信頼性試験として、250℃、100
0時間の高温試験をおこなったところ、抵抗素子の抵抗
値の変化は3%以下であった。次に、本発明の第2の実
施形態として、GaAs系ヘテロバイポーラトランジス
タ(HBT)を含む集積回路に適用した例を説明する。
図5はその製造方法を説明する断面概略図である。MB
E法により半絶縁性GaAs基板501上に結晶成長す
ることによって得られたHBT積層構造に対し、図5
(a)に示すように、エミッタ電極506、ベース電極
508およびコレクタ電極507の作製工程が終了した
後、層間絶縁膜として膜厚約500nmの酸化シリコン
膜509をプラズマ−CVD法により堆積する。
【0010】次に、薄膜抵抗形成パターンをポジ型レジ
ストで形成し、希釈フッ酸を用いた等方性エッチングで
酸化シリコン膜に深さ25nmの穴を形成するとともに
レジスト下にも約25nmのサイドエッチングをほどこ
し、レジストによるオーバーハングを形成する。次に、
真空蒸着法によりチタン4nm、白金16nmを同一装
置内で連続蒸着し、リフトオフにより抵抗素子510を
形成したものが図5(b)である。次に、第1の配線電
極511を形成した後に、酸素30%、窒素70%の構
成比からなる雰囲気にて、250℃、20時間の熱処理
を行なう。この熱処理により、白金下のチタンの酸化を
行なうと同時に白金表面へのチタンの析出と酸化を行な
う。その結果、抵抗素子のシート抵抗値が20Ωとな
る。その後、第2の層間絶縁膜512として窒化シリコ
ン膜をプラズマ−CVD法により400nm堆積し、第
2の配線電極513を形成し、集積回路が完成したもの
が図5(c)である。この第2の層間絶縁膜堆積工程に
おいて、例えば従来のニクロム抵抗を用いていた場合に
は7〜10%の抵抗値上昇が起こっていたが、本実施形
態の抵抗素子では、0.5%の抵抗値上昇しか生じなか
った。以上白金膜を用いた抵抗素子について述べてきた
が、パラジウムのように白金に性質の類似した貴金属で
あってもよい。
【0011】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来よりも容易な製造工程で所望の抵抗値が得られる抵
抗素子の製造方法を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る抵抗素子(薄膜抵抗)の製造方
法を説明するための概略断面図。
【図2】 本発明に係る抵抗素子のオージェ分光分析の
結果を表す図。
【図3】 本発明に係る抵抗素子の抵抗値変化の様子を
示す図。
【図4】 本発明の第1の実施形態に係る抵抗素子を搭
載したGaAs系HEMTを含む集積回路の製造工程を
説明する概略断面図。
【図5】 本発明の第2の実施の形態に係る抵抗素子を
搭載したGaAs系HBTを含む集積回路の製造工程を
説明する概略断面図。
【符号の説明】
101、401、501 トランジスタ領域を含む半導
体基板 102 酸化膜 103 密着改善層 104 白金膜 105 表面析出酸化層 110 抵抗素子 406 ソース電極 407 ドレイン電極 408 ゲート電極 409 第1の絶縁膜 410、510 抵抗素子 411、511 第1の配線電極 506 エミッター電極 507 コレクタ電極 508 ベース電極 512 第2の絶縁膜 513 第2の配線電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−237703(JP,A) 特開 平10−233486(JP,A) 特開 昭55−111101(JP,A) 特開 昭62−76663(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/822 H01L 21/8234 H01L 27/04 H01L 27/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 密着改善層、白金層、析出層を積層した
    構造を有する抵抗素子の製造方法であって、 絶縁膜上に金属を含む前記密着改善層を形成する工程
    と、前記密着改善層上に前記白金層を形成する工程と、
    前記白金層上に配線電極を形成する工程と、前記配線電
    極を形成した後に、熱処理を行うことにより前記金属を
    前記白金層上に析出させることによって、前記析出層を
    形成する工程と、前記析出層を酸化させる工程を備える
    ことを特徴とする抵抗素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記金属がチタンまたはクロムまたはニ
    ッケルまたはモリブデンであることを特徴とする請求項
    1記載の抵抗素子の製造方法。
JP18464999A 1999-06-30 1999-06-30 抵抗素子の製造方法 Expired - Fee Related JP3483802B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18464999A JP3483802B2 (ja) 1999-06-30 1999-06-30 抵抗素子の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18464999A JP3483802B2 (ja) 1999-06-30 1999-06-30 抵抗素子の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001015689A JP2001015689A (ja) 2001-01-19
JP3483802B2 true JP3483802B2 (ja) 2004-01-06

Family

ID=16156939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18464999A Expired - Fee Related JP3483802B2 (ja) 1999-06-30 1999-06-30 抵抗素子の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3483802B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4913401B2 (ja) * 2005-12-19 2012-04-11 日本電信電話株式会社 白金薄膜の形成方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001015689A (ja) 2001-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5736455A (en) Method for passivating the sidewalls of a tungsten word line
JP4751498B2 (ja) 半導体三端子装置
JPH0354464B2 (ja)
JPS6213819B2 (ja)
JPH0629468A (ja) 薄膜抵抗の製造方法
JP3483802B2 (ja) 抵抗素子の製造方法
JPH0653241A (ja) 電界効果トランジスタの製造方法
JP2002217129A (ja) シリコンカーバイド半導体装置の製造方法
JP2002016017A (ja) 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
JP4147441B2 (ja) 化合物半導体装置
JP3324946B2 (ja) Mimキャパシタ及びその製造方法、並びに半導体装置及びその製造方法
JP4606552B2 (ja) 半導体装置
JP3408019B2 (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JPS61290775A (ja) 半導体装置
JPH11330378A (ja) 半導体装置
JP2003045983A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP3292193B2 (ja) オーミック電極の製造方法及び半導体装置の製造方法
JP2621543B2 (ja) 化合物半導体装置の製造方法
JP3438100B2 (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
JP3393017B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPS6154263B2 (ja)
JPH06252347A (ja) Mimキャパシタ及びその製造方法
JP3332326B2 (ja) 半導体ウエハ上への電極形成方法
JP3034348B2 (ja) 半導体素子及び製造方法
JP3024232B2 (ja) 電界効果トランジスタの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081017

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081017

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091017

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101017

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees