JP4610205B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
金属薄膜抵抗体を備えた半導体装置において、高集積化の要求を満たすために、より高いシート抵抗を目指し、1000Å(オングストローム)以下という薄い膜厚で金属薄膜抵抗体を形成することが多い。
1)金属薄膜抵抗体に直接金属配線を接続する方法(例えば特許文献1参照。)。
2)金属薄膜抵抗体を形成した後、層間絶縁膜を形成し、その層間絶縁膜に接続孔を形成し、接続孔を介して金属配線を接続する方法(例えば特許文献2及び特許文献3参照。)。
3)金属薄膜抵抗体層上にバリヤ膜を形成し、そのバリヤ膜に金属配線を接続する方法(例えば特許文献4及び特許文献5参照。)。
図25を参照して、1)金属薄膜抵抗体上に直接金属配線を形成する方法を説明する。
(1)素子分離酸化膜3及びトランジスタ素子等(図示は省略)の形成が完了したウェハ状のシリコン基板1上に、トランジスタのゲート電極とメタル配線との第1層間絶縁膜5となるBPSG(Borophospho silicate grass)膜を形成し、リフロー工程等を行なう(図25(a)参照)。
(3)金属薄膜73上に金属薄膜抵抗体の形成領域を画定するためのレジストパターン75を形成し、レジストパターン75をマスクにして金属薄膜73をパターニングして金属薄膜抵抗体77を形成する(図25(c)参照)。
(6)レジストパターン81を除去することにより、金属薄膜抵抗体77と、金属薄膜抵抗体77の電気的接続をとるための金属配線パターン83の形成が完了する(図25(f)参照)。
(1)図25(a)から(c)を参照して説明した上記工程(1)から(3)と同様にして、シリコン基板1上に素子分離酸化膜3、第1層間絶縁膜5及び金属薄膜抵抗体77を形成する(図26(a)参照)。
(2)金属薄膜抵抗体77上を含む第1層間絶縁膜5上に、金属配線との層間絶縁膜となるCVD(chemical vapor deposition)酸化膜85を2000Å程度の膜厚に形成する(図26(b)参照)。
(5)配線用金属膜91上に、配線用金属膜91を金属薄膜抵抗体77の両端部に残存させるようにパターニングするためのレジストパターン93を形成する(図26(e)参照)。
レジストパターン93を除去することにより、金属薄膜抵抗体77と、金属薄膜抵抗体77の電気的接続をとるための金属配線パターン95の形成が完了する(図26(f)参照)。
(1)図25(a)から(c)を参照して説明した上記工程(1)から(3)と同様にして、シリコン基板1上に素子分離酸化膜3、第1層間絶縁膜5及び金属薄膜抵抗体77を形成する(図27(a)参照)。
(3)配線用金属膜99上に、配線用金属膜99を金属薄膜抵抗体77の両端部に残存させるようにパターニングするためのレジストパターン101を形成する(図27(c)参照)。
(3)ドライエッチング技術により、レジストパターン111をマスクにして第2層間絶縁膜109を選択的に除去して、配線パターン107上の第2層間絶縁膜109に接続孔113を形成する。このとき、配線パターン107の上面側の一部分もオーバーエッチングによって除去される(図28(c)参照)。
その後、金属薄膜115を所定の形状にパターニングして金属薄膜抵抗体を形成する。
しかし、図26(c)を参照して説明した上記工程(3)において、金属薄膜抵抗体77と金属配線パターン95を電気的に接続するための接続孔89の形成については、上述のように、ウェットエッチング技術により開口する必要があり、微細化による高集積化の妨げとなる。さらに、接続孔89を形成するためのウェットエッチング処理においてフッ酸水溶液を使用するが、フッ酸により金属薄膜抵抗体77がエッチングされてしまうのを防止するには、金属薄膜抵抗体77上にバリヤ膜を形成及びパターニングする工程を新規に追加する等の対策が必要であり、工程数が増加するという問題があった。
さらに、金属薄膜抵抗体が酸化されやすく、金属配線との良好な電気的接続を形成することが困難なので、金属薄膜抵抗体専用のバリヤ膜形成工程の追加や、フッ酸水溶液による表面酸化膜除去処理が必要であり、工程数が増加したり、抵抗値のバラツキを生む原因となったりしていた。
さらに、図28(C)に示したように、接続孔113を形成する際にドライエッチング技術により第2層間絶縁膜109をエッチングし、配線パターン107の上面側の一部分もオーバーエッチングによって除去される。例えばドライエッチング処理にAr,CHF3,CF4の混合ガスを用い、配線パターン107がAlを主成分とするものである場合には、オーバーエッチング中に配線パターン107をエッチングした際にAl,C,F等からなる生成物が形成される。このような生成物は後工程でも完全には除去できず、その生成物に起因する凹凸により金属薄膜抵抗体と配線パターン107の接触抵抗が変動するという問題もあった。
さらに、金属薄膜抵抗体と配線パターンを電気的に接続するための接続孔を有する構造では、配線パターン上に層間絶縁膜を形成した後、写真製版技術によるレジストのパターニング、ドライエッチング技術による接続孔の形成、レジスト除去、接続孔内のエッチング反応性生物の除去等の工程が必要であり、製造方法が複雑になるという問題もあった。
ここで、「金属薄膜抵抗体の一部分は上記電極上で上記配線パターンと交差して形成されている」とは、本発明の第1態様では金属薄膜抵抗体の一部分が上記電極の一側面に形成されたサイドウォール表面から、上記電極の上面を介して、上記一側面とは反対側の上記電極の側面に形成されたサイドウォール表面にわたって形成されていることを意味し、第2態様では金属薄膜抵抗体の一部分が上記電極の一側面近傍に形成された第2絶縁膜の表面から、上記電極の上面を介して、上記一側面とは反対側の上記電極の側面近傍に形成された第2絶縁膜の表面にわたって形成されていることを意味する。
(A)絶縁膜上に、一部分が金属薄膜抵抗体との電気的接続を形成するための電極を構成する配線パターンを形成する配線パターン形成工程、
(B)上記配線パターンの形成領域を含んで上記絶縁膜上に絶縁性材料層を形成した後、上記絶縁性材料層に対してエッチバック処理を施して上記配線パターンの側面に絶縁性材料からなるサイドウォールを形成するサイドウォール形成工程、
(C)上記配線パターン上及び上記サイドウォールの形成領域を含んで上記絶縁膜上に金属薄膜を形成する金属薄膜形成工程、
(D)上記電極の上面から、上記サイドウォール表面を介して、上記絶縁膜上にわたって上記金属薄膜を残存させるように上記金属薄膜をパターニングして金属薄膜抵抗体を形成するパターニング工程。
(A)絶縁膜上に、一部分が金属薄膜抵抗体との電気的接続を形成するための電極を構成する配線パターンを形成する配線パターン形成工程、
(B)上記絶縁膜上に、上記配線パターンの上面が露出する膜厚に第2絶縁膜を形成する第2絶縁膜形成工程、
(C)上記配線パターン上及び上記第2絶縁膜上に金属薄膜を形成する金属薄膜形成工程、
(D)上記電極の上面から上記第2絶縁膜上にわたって上記金属薄膜を残存させるように上記金属薄膜をパターニングして金属薄膜抵抗体を形成するパターニング工程。
さらに、金属薄膜抵抗体は配線パターンの一部分により構成される電極の上面からサイドウォール表面を介して絶縁膜上にわたって形成されているので、配線パターン上に形成された接続孔を介して金属薄膜抵抗体と配線パターンの電気的接続を形成する場合に比べて上記接続孔を形成する一連の工程を行なわなくてよいので、工程の短縮及び簡素化を実現でき、かつ上記接続孔を有するがゆえの金属薄膜抵抗体のステップカバレージの悪化による金属薄膜抵抗体の抵抗値変動及び電極との接触抵抗の増大もない。
さらに、配線パターンの側面にサイドウォールが形成されているので、配線パターン側面に起因する急峻な段差による金属薄膜抵抗体のステップカバレージの悪化を防止することができる。
このように、請求項1に記載された半導体装置よれば、電極との接触抵抗も含めて金属薄膜抵抗体の抵抗値の安定化を実現することができる。
さらに、金属薄膜抵抗体は配線パターンの一部分により構成される電極の上面から第2絶縁膜上にわたって形成されているので、請求項1に記載された半導体装置と同様に、配線パターン上に形成された接続孔を介して金属薄膜抵抗体と配線パターンの電気的接続を形成する場合に比べて工程の短縮及び簡素化を実現でき、金属薄膜抵抗体の抵抗値変動及び電極との接触抵抗の増大もない。
さらに、配線パターンの側面に第2絶縁膜が形成されているので、配線パターン側面に起因する急峻な段差による金属薄膜抵抗体のステップカバレージの悪化を防止することができる。
このように、半導体装置の上記参考例によれば、電極との接触抵抗も含めて金属薄膜抵抗体の抵抗値の安定化を実現することができる。
また、最上層の配線パターン上に形成された絶縁膜上に金属薄膜抵抗体を配置することにより、金属薄膜抵抗体の上層には絶縁性材料からなる最終保護膜が形成され、金属薄膜抵抗体の上層に最終保護膜以外の絶縁膜も形成されている場合に比べて金属薄膜抵抗体上の絶縁性材料の膜厚を薄くして膜厚ばらつきを小さくすることができる。これにより、金属薄膜抵抗体にレーザーを照射してトリミング処理を施す際に、金属薄膜抵抗体上の絶縁性材料でのレーザーの干渉のばらつきを小さくして金属薄膜抵抗体に与えられるレーザーエネルギーのばらつきを小さくすることができ、トリミングの正確性を向上させることができる。さらに、トリミング処理時のレーザー照射に起因する金属薄膜抵抗体の温度上昇などに対して放熱能力を向上させることができる。
さらに、金属薄膜抵抗体を配線パターンの一部分により構成される電極の上面からサイドウォール表面を介して絶縁膜上にわたって形成するための金属薄膜形成工程(C)及びパターニング工程(D)を含んでいるので、配線パターン上に形成された接続孔を介して金属薄膜抵抗体と配線パターンの電気的接続を形成する場合に比べて上記接続孔を形成する一連の工程を行なわなくてよいので、工程の短縮及び簡素化を実現でき、かつ上記接続孔を有するがゆえの金属薄膜抵抗体のステップカバレージの悪化による金属薄膜抵抗体の抵抗値変動及び電極との接触抵抗の増大もない。
さらに、配線パターンの側面にサイドウォールを形成するためのサイドウォール形成工程(B)を含んでいるので、配線パターン側面に起因する急峻な段差による金属薄膜抵抗体のステップカバレージの悪化を防止することができる。
このように、半導体装置の製造方法の上記第1局面によれば、電極との接触抵抗も含めて金属薄膜抵抗体の抵抗値の安定化を実現することができる。
さらに、金属薄膜抵抗体を配線パターンの一部分により構成される電極の上面から第2絶縁膜上にわたって形成するための金属薄膜形成工程(C)及びパターニング工程(D)を含んでいるので、半導体装置の製造方法の上記第1局面と同様に、配線パターン上に形成された接続孔を介して金属薄膜抵抗体と配線パターンの電気的接続を形成する場合に比べて工程の短縮及び簡素化を実現でき、金属薄膜抵抗体の抵抗値変動及び電極との接触抵抗の増大もない。
さらに、配線パターンの側面に第2絶縁膜を形成するための第2絶縁膜形成工程(B)を含んでいるので、配線パターン側面に起因する急峻な段差による金属薄膜抵抗体のステップカバレージの悪化を防止することができる。
このように、半導体装置の製造方法の上記第2局面によれば、電極との接触抵抗も含めて金属薄膜抵抗体の抵抗値の安定化を実現することができる。
また、最上層の配線パターン上に形成された絶縁膜上に金属薄膜抵抗体を配置することにより、金属薄膜抵抗体の上層には絶縁性材料からなる最終保護膜が形成され、金属薄膜抵抗体の上層に最終保護膜以外の絶縁膜も形成されている場合に比べて金属薄膜抵抗体上の絶縁性材料の膜厚を薄くして膜厚ばらつきを小さくすることができる。これにより、金属薄膜抵抗体にレーザーを照射してトリミング処理を施す際に、金属薄膜抵抗体上の絶縁性材料でのレーザーの干渉のばらつきを小さくして金属薄膜抵抗体に与えられるレーザーエネルギーのばらつきを小さくすることができ、トリミングの正確性を向上させることができる。さらに、トリミング処理時のレーザー照射に起因する金属薄膜抵抗体の温度上昇などに対して放熱能力を向上させることができる。
例えばDCマグネトロンスパッタリング装置を用いて、層間絶縁膜5上に、AlSiCu膜からなる配線用金属膜を約5000Åの膜厚に形成し、さらにその上に、公知の技術である反射防止膜としての高融点金属膜、ここではTiN膜を約500Åの膜厚に、真空中で連続的に形成する。ここで、高融点金属膜は、最終的には後工程で配線用金属膜から形成される金属材料パターンと、金属薄膜抵抗体との接触抵抗を安定させるためのバリヤ膜としても機能するため、配線用金属膜と高融点金属膜を真空中で連続して形成することが好ましい。
公知の写真製版技術及びエッチング技術により、高融点金属膜及び配線用金属膜をパターンニングして、金属配線パターン7及び高融点金属膜9からなる配線パターン11を形成する(図2(a)参照。)。この時、配線用金属膜上に、反射防止膜として機能する高融点金属膜が形成されているので、配線パターン11の形成領域を画定するためのレジストパターンの太りや細りなどを最小限に抑えることができる。
このように、電極11aとの接触抵抗も含めてCrSi薄膜抵抗体17の抵抗値の安定化を実現することができる。
さらに、高融点金属膜9はバリヤ膜兼反射防止膜としても機能しており、従来技術に比べて製造工程を増加させることなく高融点金属膜9を形成することができるので、製造コストの増大を防止しつつ、金属薄膜抵抗体と配線パターンの接触抵抗を安定させることができる。
マルチチャンバースパッタリング装置を用いて、DCパワー:0.7KW、Ar:85sccm、圧力:8.5mTorr、ターゲット:Si/Cr=50/50wt%及び80/20wt%の2種について、体積時間を調整することにより、CrSi薄膜を25〜500Åの膜厚にサンプルを作成した。なお、Si/Cr=50/50wt%のサンプルについては膜厚が500Åのものは作成していない。
また、本サンプルでは、金属薄膜抵抗体に接続する下層の金属配線として、膜厚が5000ÅのAlSiCu膜を用い、AlSiCu膜とCrSi薄膜間の接続孔底部にはAlSiCu膜上のTiN膜が形成されていない構造を採用した。
また、金属配線とCrSi薄膜抵抗体とをつなぐ接続孔の平面寸法は0.6μm×0.6μmであった。
CrSi薄膜形成前のArスパッタエッチング処理により得られる効果は、配線パターン上の絶縁膜に形成された接続孔を介して金属薄膜抵抗体と配線パターンが電気的に接続されている構造に限らず、本発明の半導体装置における、配線パターンの一部分からなる電極上で配線パターンと金属薄膜抵抗体が電気的に接続されている構造でも、同様に得られると考えられる。
プラズマNSG膜は、並行平板型プラズマCVD装置を用いて、温度:400℃、圧力:3.0Torr、RFパワー:250W、SiH4:16sccm、N2O:1000sccmの条件で形成した。
これに対し、(A)に示すように、Arスパッタエッチング処理を行なった場合、下地膜の種類及び経過時間ともに、CrSi薄膜抵抗体のシート抵抗にほとんど影響を与えていないのが分かる。
図7は、CrSi薄膜を形成した後に、温度25℃、湿度45%の大気中に放置した時間と、形成直後のシート抵抗(R0)からのシート抵抗の変化率(ΔR/R0)の関係を示す図であり、縦軸はΔR/R0(%)、横軸は放置時間(時間)を示す。
Arスパッタエッチングについては、処理を行わないもの(Arエッチ無)、処理時間40秒で熱酸化膜換算:100Åのもの(Arエッチ:100Å)、処理時間80秒で熱酸化膜換算:200Åのもの(Arエッチ:200Å)の3種を準備した。
これに対し、Arスパッタエッチング処理を行なったサンプル(Arエッチ:100Å、及びArエッチ:200Å)では、抵抗値の変化率は大幅に減少し、300時間以上放置しても、形成直後のシート抵抗±1%から外れることはなかった。
さらに、Arエッチ:100ÅとArエッチ:200Åを比較すると、Arスパッタエッチング量の大小の影響は小さく、わずかなエッチング量で効果があることが判明した。
また、Arスパッタエッチング方法も今回使用したDCバイアススパッタエッチング法に限定されるものではない。
高融点金属膜にはTiN膜を用いた。
CrSi薄膜抵抗体は、Si/Cr=80/20wt%、DCパワー:0.7KW、Ar:85sccm、圧力:8.5mTorr、体積時間:6秒の条件で50Åの膜厚に形成した。
CrSi薄膜形成前のArスパッタエッチング処理は、DCバイアス:1250V、Ar:20sccm、圧力:8.5mTorr、処理時間:160秒の条件で行なった。これは、1000℃、ウェット雰囲気で形成した熱酸化膜を400Åだけエッチング除去するのに相当する処理である。
接続孔の平面寸法は0.6μm×0.6μmであった。接触抵抗測定方法は4端子法を用いた。
TiN膜を接続孔底部に有するサンプル(TiN有)は、熱処理を2回追加してもほとんど熱処理前の接触抵抗から変化していない。これに対し、TiN膜を完全に除去したサンプル(TiN無)は、2回の熱処理追加によって接触抵抗が熱処理前に比べて20%以上変動している。このことは、TiN膜がCrSi薄膜と金属配線の相互作用による抵抗変動を防止するバリヤ膜としての機能を有することを意味している。
CrSi薄膜抵抗体と金属配線の間にTiN膜を存在させることにより得られる効果は、配線パターン上の絶縁膜に形成された接続孔を介して金属薄膜抵抗体と配線パターンが電気的に接続されている構造に限らず、本発明の半導体装置における、配線パターンの一部分からなる電極上で配線パターンと金属薄膜抵抗体が電気的に接続されている構造でも、同様に得られると考えられる。
一対の配線パターン11,11に電極11a,11aで交差して、層間絶縁膜5上、電極11aの表面及びサイドウォール13,15の表面にわたってCrSi薄膜抵抗体17が形成されている。CrSi薄膜抵抗体17の上面にCrSiN膜(金属窒化膜)41が形成されている。CrSi薄膜抵抗体17とCrSiN膜25の間にはCrSiOは形成されていない。
層間絶縁膜5上全面に、シリコン酸化膜19及びシリコン窒化膜21からなるパッシベーション膜23が形成されている。
図2(a)及び(b)を参照して説明した上記工程(1)及び(2)と同じ工程により、素子分離酸化膜3の形成が完了したウェハ状のシリコン基板1上に、層間絶縁膜5、金属配線パターン7及び高融点金属膜9からなる配線パターン11、サイドウォール13を形成する。
上記の参考例と同様に、CrSi薄膜抵抗体17は配線パターン11と電気的に接続されているので、従来技術のようにはフッ酸水溶液によるCrSi薄膜抵抗体17の表面の金属酸化膜除去処理を行なう必要はない。さらに、CrSi薄膜抵抗体17の上面はCrSiN膜25により覆われているので、大気など、酸素を含む雰囲気中に暴露されてもCrSi薄膜抵抗体17の上面が酸化されることはない。
その後、層間絶縁膜5上に、シリコン酸化膜19及びシリコン窒化膜21からなるパッシベーション膜23を形成する。
この参考例では、CrSi薄膜抵抗体17の上面にCrSiN膜25を形成することにより、CrSi薄膜抵抗体17の上面が大気に晒されてCrSi薄膜抵抗体17の抵抗値が変動するのを防止している。ここで、CrSi薄膜抵抗体17を形成するためのCrSi薄膜が成膜された段階で、CrSi薄膜と配線パターン11との電気的接続は完了しているため、CrSi薄膜上に新たな薄膜が成膜されても、特性上何ら影響を与えるものではない。
なお、CrSiN膜は、N2分圧を例えば6〜11%程度添加してリアクティブスパッタにより形成するようにすれば、CrSiN膜自体を金属薄膜抵抗体として使用することも可能である。
上記参考例のように、CrSi薄膜抵抗体17用のCrSi薄膜上にCrSiN膜43を形成する構成であれば、新しい装置を購入すること無く、既存のマルチチャンバースパッタ装置を用いてCrSi薄膜抵抗体17の耐酸化カバー膜となるCrSiN膜43を、真空を破ること無く形成することができる。
層間絶縁膜5上に、下層側のプラズマCVD酸化膜27と上層側のSOG膜29からなり、両膜が堆積された後にエッチバック処理が施されて配線パターン11の上面が露出する膜厚に形成された第2絶縁膜31が形成されている。
CrSi薄膜抵抗体17の形成領域を含む層間絶縁膜5上に、下層側がシリコン酸化膜19、上層側がシリコン窒化膜21からなるパッシベーション膜23((A)での図示は省略)が形成されている。
例えばプラズマCVD法により、配線パターン11の形成領域を含む層間絶縁膜5上にプラズマCVD酸化膜27を2000Å程度の膜厚に形成した後、公知の技術であるSOGのコーティング処理を行なってSOG膜29を形成する(図12(a)参照。)
このように、電極11aとの接触抵抗も含めてCrSi薄膜抵抗体17の抵抗値の安定化を実現することができる。
さらに、高融点金属膜9はバリヤ膜兼反射防止膜としても機能しており、従来技術に比べて製造工程を増加させることなく高融点金属膜9を形成することができるので、製造コストの増大を防止しつつ、金属薄膜抵抗体と配線パターンの接触抵抗を安定させることができる。
さらに、上記Arスパッタエッチング処理を行なうことにより、配線パターン11を構成する高融点金属膜9上面の絶縁性物質を除去することができるとともに、後工程で形成されるCrSi薄膜抵抗体17の下地膜依存性を改善できる。
一対の配線パターン11,11に電極11a,11aで交差して、第2絶縁膜31上及び電極11aの表面にわたってCrSi薄膜抵抗体17が形成されている。CrSi薄膜抵抗体17の上面にCrSiN膜41が形成されている。CrSi薄膜抵抗体17とCrSiN膜25の間にはCrSiOは形成されていない。
第2絶縁膜31上全面に、シリコン酸化膜19及びシリコン窒化膜21からなるパッシベーション膜23が形成されている。
図12(a)及び(b)を参照して説明した上記工程(1)及び(2)と同じ工程により、素子分離酸化膜3の形成が完了したウェハ状のシリコン基板1上に、層間絶縁膜5、金属配線パターン7及び高融点金属膜9からなる配線パターン11、並びに、プラズマCVD酸化膜27及びSOG膜29からなる第2絶縁膜31を形成する。
次に、CrSiN膜及びCrSi薄膜をパターニングして、CrSiN膜25及びCrSi薄膜抵抗体17からなる積層パターンを形成する。
その後、層間絶縁膜5上に、シリコン酸化膜19及びシリコン窒化膜21からなるパッシベーション膜23を形成する。
図示は省略するが、CrSi薄膜抵抗体17、配線パターン37及びサイドウォール39,41の形成領域を含む素子分離酸化膜3上に、層間絶縁膜、金属配線パターン及びパッシベーション膜が形成されている。
その後、層間絶縁膜、金属配線パターン、パッシベーション膜などを形成する。
さらに、高融点金属膜35はポリシリコンパターン33の低抵抗化にも寄与しており、従来技術に比べて製造工程を増加させることなく高融点金属膜35を形成することができるので、製造コストの増大を防止しつつ、金属薄膜抵抗体と配線パターンの接触抵抗を安定させることができる。
さらに、CrSi薄膜抵抗体17用の金属薄膜を形成する前にArスパッタエッチング処理を行なっているので、前工程からの経過時間や製品毎に異なる下地膜の違い等によって発生する抵抗値のバラツキを低減することができる。
素子分離酸化膜3上に、下層側のプラズマCVD酸化膜43と上層側のSOG膜45からなり、両膜が堆積された後にエッチバック処理が施されて配線パターン37の上面が露出する膜厚に形成された第2絶縁膜47が形成されている。
図示は省略するが、CrSi薄膜抵抗体17及び配線パターン37の形成領域を含む第2絶縁膜47上に、層間絶縁膜、金属配線パターン及びパッシベーション膜が形成されている。
その後、層間絶縁膜、金属配線パターン、パッシベーション膜などを形成する。
また、金属薄膜抵抗体と配線パターンは互いに直交する方向に配置されている必要はなく、例えば図19(A)及び(B)の平面図に示すように、金属薄膜抵抗体と配線パターンは互いに平行に配置されているなど、金属薄膜抵抗体と配線パターンの形状、向き及び配置は実施例に限定されるものではない。
直流電源51からの電源を負荷53に安定して供給すべく、定電圧発生回路55が設けられている。定電圧発生回路55は、直流電源51が接続される入力端子(Vbat)57、基準電圧発生回路(Vref)59、演算増幅器(比較回路)61、出力ドライバを構成するPチャネルMOSトランジスタ(以下、PMOSと略記する)63、分割抵抗素子R1,R2及び出力端子(Vout)65を備えている。
電圧検出回路67において、61は演算増幅器で、その反転入力端子(−)に基準電圧発生回路59が接続され、基準電圧Vrefが印加される。入力端子(Vsens)69から入力される測定すべき端子の電圧が分割抵抗素子R1とR2によって分割されて演算増幅器61の非反転入力端子(+)に入力される。演算増幅器61の出力は出力端子(Vout)71を介して外部に出力される。
抵抗素子RT0,RT1,…,RTmの値は抵抗素子Rbottom側から順に二進数的に増加するよう設定されている。すなわち、抵抗素子RTnの抵抗値は、抵抗素子RT0の抵抗値を単位値とし、その単位値の2n倍である。
図23及び図24において、符号A−A間、符号B−B間、符号C−C間、符号D−D、符号E−E、符号F−F及び符号G−G間はそれぞれ金属配線パターン72により電気的に接続されている。
このような分割抵抗回路では、任意のヒューズ素子RL0,RL1,…,RLmをレーザービームで切断することにより、所望の直列抵抗値を得ることができる。
本発明を構成する金属薄膜抵抗体を適用した分割抵抗回路によって分割抵抗素子R1,R2の出力電圧の精度を向上させることができるので、定電圧発生回路55の出力電圧の安定性を向上させることができる。さらに、分割抵抗回路の形成面積の縮小化により、定電圧発生回路55の形成面積の縮小化を実現できる。
本発明を構成する金属薄膜抵抗体を適用した分割抵抗回路によって分割抵抗素子R1,R2の出力電圧の精度を向上させることができるので、電圧検出回路67の電圧検出能力の精度を向上させることができる。さらに、分割抵抗回路の形成面積の縮小化により、電圧検出回路67の形成面積の縮小化を実現できる。
また、本発明を構成する金属薄膜抵抗体が適用される半導体装置は分割抵抗回路を備えた半導体装置に限定されるものではなく、金属薄膜抵抗体を備えた半導体装置であれば、本発明を適用することができる。例えば、本発明を構成する金属薄膜抵抗体は、抵抗体自体にレーザー光を照射して切断又は変質させて抵抗値を調整するための抵抗体として用いることもできる。
3 素子分離酸化膜
5 層間絶縁膜
7 金属材料パターン
9 高融点金属膜
11 配線パターン
11a 電極
13 サイドウォール
15 第2サイドウォール
17 CrSi薄膜抵抗体
19 シリコン酸化膜
21 シリコン窒化膜
23 パッシベーション膜
25 CrSiN膜
27 プラズマCVD酸化膜
29 SOG膜
31 第2絶縁膜
33 ポリシリコンパターン
35 高融点金属膜
37 配線パターン
37a 電極
39 サイドウォール
41 第2サイドウォール
43 プラズマCVD酸化膜
45 SOG膜
47 第2絶縁膜
51 直流電源
53 負荷
55 定電圧発生回路
57 入力端子
59 基準電圧発生回路
61 演算増幅器
63 PチャネルMOSトランジスタ
65 出力端子
67 電圧検出回路
69 入力端子
71 出力端子
72 配線パターン
R1,R2 分割抵抗素子
Rbottom,RT0,RT1,…,RTm,Rtop 抵抗素子
RL0,RL1,…,RLm ヒューズ素子
NodeL,NodeM 端子
Claims (10)
- 絶縁膜上に金属薄膜抵抗体を備えた半導体装置において、
絶縁膜上に形成され、一部分が金属薄膜抵抗体との電気的接続を形成するための電極を構成する配線パターンと、
前記配線パターンのうち少なくとも前記電極の側面に形成された絶縁性材料からなるサイドウォールと、
前記電極の上面から、前記サイドウォール表面を介して、前記絶縁膜上にわたって形成された金属薄膜抵抗体を備え、
前記サイドウォールの前記絶縁膜側の表面に、成分にArを含んでいる第2サイドウォールが形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記金属薄膜抵抗体の一部分は前記電極上で前記配線パターンと交差して形成されている請求項1に記載の半導体装置。
- 前記金属薄膜抵抗体の膜厚は5〜1000Åである請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 前記配線パターンは金属材料パターンと前記金属材料パターンの少なくとも上面に形成された高融点金属膜により構成されている請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記配線パターンはポリシリコンパターンと前記ポリシリコンパターンの少なくとも上面に形成された高融点金属膜により構成されている請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記金属薄膜抵抗体の上面を覆う金属窒化膜を備え、前記金属薄膜抵抗体の上面と前記金属窒化膜の間には金属酸化膜は形成されていない請求項1から5のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記配線パターンは最上層の配線パターンである請求項1から6のいずれかに記載の半導体装置。
- 2個以上の抵抗素子による分割によって電圧出力を得、ヒューズ素子の切断によって電圧出力を調整できる分割抵抗回路を備えた半導体装置において、
前記抵抗素子は、請求項1から7のいずれかに記載の金属薄膜抵抗体により構成されていることを特徴とする半導体装置。 - 入力電圧を分割して分割電圧を供給するための分割抵抗回路と、基準電圧を供給するための基準電圧発生回路と、前記分割抵抗回路からの分割電圧と前記基準電圧発生回路からの基準電圧を比較するための比較回路をもつ電圧検出回路を備えた半導体装置において、
前記分割抵抗回路として請求項8に記載の分割抵抗回路を備えていることを特徴とする半導体装置。 - 入力電圧の出力を制御する出力ドライバと、出力電圧を分割して分割電圧を供給するための分割抵抗回路と、基準電圧を供給するための基準電圧発生回路と、前記分割抵抗回路からの分割電圧と前記基準電圧発生回路からの基準電圧を比較し、比較結果に応じて前記出力ドライバの動作を制御するための比較回路をもつ定電圧発生回路を備えた半導体装置において、
前記分割抵抗回路として請求項8に記載の分割抵抗回路を備えていることを特徴とする半導体装置。
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