JPH0256961A - 膜抵抗素子の製造方法 - Google Patents
膜抵抗素子の製造方法Info
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Landscapes
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、集積回路等に用いる膜抵抗素子の製造方法に
関するものである。
関するものである。
一般に、集積回路に用いる膜抵抗素子の抵抗体には、窒
化タンク＃ （ＴａＮ） 、 ニクロム（Ｎｉ−Ｃｒ）
。
化タンク＃ （ＴａＮ） 、 ニクロム（Ｎｉ−Ｃｒ）
。
クロム入り一酸化硅素、ポリシリコン等が、用いられて
いる。しかし、これらの材料は、材料自体の抵抗率を大
きく変えることができないため、所望の抵抗値を実現す
るためには、最適な材料を選択した上で抵抗体の膜厚や
面積等により調整する必要があった。また、同一基板上
に抵抗値の大きく異なる複員の抵抗体を形成する際には
、必要な抵抗値に応じて異なる材料を組み合わせて使用
しなければならなかった。更に、熱処理を行っても、他
の層と反応したり抵抗率が変化したりしない安定な材料
は得られていなかった。
いる。しかし、これらの材料は、材料自体の抵抗率を大
きく変えることができないため、所望の抵抗値を実現す
るためには、最適な材料を選択した上で抵抗体の膜厚や
面積等により調整する必要があった。また、同一基板上
に抵抗値の大きく異なる複員の抵抗体を形成する際には
、必要な抵抗値に応じて異なる材料を組み合わせて使用
しなければならなかった。更に、熱処理を行っても、他
の層と反応したり抵抗率が変化したりしない安定な材料
は得られていなかった。
これを解決するために、金属硅化物に窒素を添加した抵
抗体が提案されている。その実施例における膜抵抗素子
の製造方法は、タングステンシリサイドをターゲットと
し、アルゴンガス中に窒素ガスを混合した反応性スパッ
タリング法によるものである（特願昭５９−１１６６２
９号）。この製造方法は、窒素ガスのＮ、量比を変化さ
せることで、膜の抵抗率を大きく変化させることができ
る。
抗体が提案されている。その実施例における膜抵抗素子
の製造方法は、タングステンシリサイドをターゲットと
し、アルゴンガス中に窒素ガスを混合した反応性スパッ
タリング法によるものである（特願昭５９−１１６６２
９号）。この製造方法は、窒素ガスのＮ、量比を変化さ
せることで、膜の抵抗率を大きく変化させることができ
る。
しかしながら従来の金属硅化物に窒素を添加した膜抵抗
素子の製造方法は、窒素の流量比による抵抗体の抵抗率
の変化量が大きく、例えば、窒素の流量比の１％の変化
に対し、抵抗率は約４０係も変化してしまう結果となっ
た。そのため、制御性よく目的の抵抗率を持つ膜を形成
することが困難であった。
素子の製造方法は、窒素の流量比による抵抗体の抵抗率
の変化量が大きく、例えば、窒素の流量比の１％の変化
に対し、抵抗率は約４０係も変化してしまう結果となっ
た。そのため、制御性よく目的の抵抗率を持つ膜を形成
することが困難であった。
本発明は上記の欠点を解決する九めになされたもので、
金属硅化物の原子数比が金Ｗ４５対硅化物３からなるタ
ーゲットを用い、窒素ガスを含むアルゴンガス雰囲気で
、放電電力密度を１ｗ７Ｊ以上とした反応性スパッタリ
ングを行なうことにより、抵抗体を形成している。
金属硅化物の原子数比が金Ｗ４５対硅化物３からなるタ
ーゲットを用い、窒素ガスを含むアルゴンガス雰囲気で
、放電電力密度を１ｗ７Ｊ以上とした反応性スパッタリ
ングを行なうことにより、抵抗体を形成している。
金属硅化物の原子数比が金属５対硅化物３からなるター
ゲットを放電電力密度ＩＷ／Ｃｒｎ以上で反応性スパッ
タリングをすることにより、所望の抵抗率を有する抵抗
体を形成する。
ゲットを放電電力密度ＩＷ／Ｃｒｎ以上で反応性スパッ
タリングをすることにより、所望の抵抗率を有する抵抗
体を形成する。
以下、本発明の実施例を図に従って説明する。
第１図は本発明の一実施例を示すＱａＡｓ集積回路の断
面図である。ＧａＡｓ基板１０上には、ＦＥＴのゲート
部分にショットキー障壁を用い念構造のＭＥＳＦＥ７２
０が形成され、その横のスペースに本願発明による膜抵
抗素子１２が形成されている。
面図である。ＧａＡｓ基板１０上には、ＦＥＴのゲート
部分にショットキー障壁を用い念構造のＭＥＳＦＥ７２
０が形成され、その横のスペースに本願発明による膜抵
抗素子１２が形成されている。
この膜抵抗素子１２は窒素を添加したタングステンシリ
サイドで形成されており、半絶縁性のＧａＡｓ基板１０
上、窒化シリコン１ｘ１４上及び酸化シリコン膜Ｉ６上
にそれぞれ形成されている。なお、ＭＥＳＦＥＴ２０は
、ｎ形高濃度のソース領域２２、同じくｎ形高濃度のド
レイン領域２４、ｎ形の能動層２６、ソース電極２８、
ドレイン電極３０、ショットキーゲート電極３２によっ
て構成されている。
サイドで形成されており、半絶縁性のＧａＡｓ基板１０
上、窒化シリコン１ｘ１４上及び酸化シリコン膜Ｉ６上
にそれぞれ形成されている。なお、ＭＥＳＦＥＴ２０は
、ｎ形高濃度のソース領域２２、同じくｎ形高濃度のド
レイン領域２４、ｎ形の能動層２６、ソース電極２８、
ドレイン電極３０、ショットキーゲート電極３２によっ
て構成されている。
さて、膜抵抗素子１２の製造方法を反応性スパッタリン
グの手順に従って説明する。通常、集積回路に用いる膜
抵抗素子１２は金属硅化物が用いられており、その抵抗
率は１０〜１０ Ω１ｌｆｆｉ程度である。そして、膜
抵抗素子１２の全体の組成比率に対して金属の組成比率
が４０〜７０％必要となる。そのため、ターゲットとな
る金属硅化物の組成が極めて重要となる。本実施例にお
いては、金属の比率が高い上記条件が満足されるよう原
子数比が金！５対硅化物３からなるタングステンシリサ
イド（ＷｓＳＩｓ）を用いている。ここで、この他の組
成からなるタングステンシリサイド（例えばＷＳｔ）で
も上記条件の膜抵抗素子を形成することができるが、膜
抵抗素子の形成に係る他の条件（例えば、放電電力密度
、雰囲気ガス等）の影響が懸著に現われ抵抗率の増大を
招く恐れがあり、安定な膜抵抗素子の形成が難しい。
グの手順に従って説明する。通常、集積回路に用いる膜
抵抗素子１２は金属硅化物が用いられており、その抵抗
率は１０〜１０ Ω１ｌｆｆｉ程度である。そして、膜
抵抗素子１２の全体の組成比率に対して金属の組成比率
が４０〜７０％必要となる。そのため、ターゲットとな
る金属硅化物の組成が極めて重要となる。本実施例にお
いては、金属の比率が高い上記条件が満足されるよう原
子数比が金！５対硅化物３からなるタングステンシリサ
イド（ＷｓＳＩｓ）を用いている。ここで、この他の組
成からなるタングステンシリサイド（例えばＷＳｔ）で
も上記条件の膜抵抗素子を形成することができるが、膜
抵抗素子の形成に係る他の条件（例えば、放電電力密度
、雰囲気ガス等）の影響が懸著に現われ抵抗率の増大を
招く恐れがあり、安定な膜抵抗素子の形成が難しい。
次に、反応性スパッタリングの放電電力密度をＩＷ／ｍ
以上となる１、 ５ Ｗ／α に設定する（例えばター
ゲットの直径を６インチ、放電電力を３００ワツトとす
る）。ここで、放電電力は抵抗体形成のエネルギーを支
配しているため、放電電力密度がＩＷ／ｃｒｎ未満とな
ると、ターゲットからタングステン、シリコンが放出さ
れにくくなシ、後述する雰囲気ガスとの反応によって抵
抗率の増大を招く結果となる。また、放電電力を１０Ｗ
／ｃｒｎ２以上にしてもよいが反応性スパッタ装置を大
型化する必要があり、経済性からみても利点がない。
以上となる１、 ５ Ｗ／α に設定する（例えばター
ゲットの直径を６インチ、放電電力を３００ワツトとす
る）。ここで、放電電力は抵抗体形成のエネルギーを支
配しているため、放電電力密度がＩＷ／ｃｒｎ未満とな
ると、ターゲットからタングステン、シリコンが放出さ
れにくくなシ、後述する雰囲気ガスとの反応によって抵
抗率の増大を招く結果となる。また、放電電力を１０Ｗ
／ｃｒｎ２以上にしてもよいが反応性スパッタ装置を大
型化する必要があり、経済性からみても利点がない。
このため、通常は放電電力を１〜１０Ｗ／ｃｒｎ の範
凹にするのが好ましい。
凹にするのが好ましい。
次に、反応性スパッタリングの雰囲気ガスとして不活性
ガスのアルゴンと窒素ガスを用いる。ここで、窒素ガス
は、膜抵抗素子１２の抵抗率を制御するもので、窒素ガ
スを制御することにより抵抗率を所望の値に設定するこ
とができる。
ガスのアルゴンと窒素ガスを用いる。ここで、窒素ガス
は、膜抵抗素子１２の抵抗率を制御するもので、窒素ガ
スを制御することにより抵抗率を所望の値に設定するこ
とができる。
さて、上記に示した条件で反応性スパッタリング法によ
υタングステンシリサイドをＧａＡｓ基板１０上に堆積
を行なう。ここで、窒素ガスの流量比率を１０〜４０％
変化させることにより、タングステンシリサイドにおけ
るタングステンの組成比率ｔ−４０〜７０％変化させる
ことができる。
υタングステンシリサイドをＧａＡｓ基板１０上に堆積
を行なう。ここで、窒素ガスの流量比率を１０〜４０％
変化させることにより、タングステンシリサイドにおけ
るタングステンの組成比率ｔ−４０〜７０％変化させる
ことができる。
次に、このタングステンシリサイドの堆積後、（ＣＦ、
十〇、）プラズマのエツチング法やリフトオフ法など
によりパタ」ニングを行ない、堆積されたタングステン
シリサイドを所望の領域を残して除去することにより抵
抗素子１２を形成する。
十〇、）プラズマのエツチング法やリフトオフ法など
によりパタ」ニングを行ない、堆積されたタングステン
シリサイドを所望の領域を残して除去することにより抵
抗素子１２を形成する。
このように本実施例に係る膜抵抗素子１２の製造方法は
、ターゲットにタングステンの組成比カ高いタングステ
ンシリサイド（ＷｓＳｉｓ）を用いているため、相対的
に添加される窒素の比率が下がり抵抗率の増大を抑制し
ていると共に、放電電力密度を１，５Ｗ／ｃｒｎ と
高くしているなめ、タングステン、シリコンが堆積し易
くなり、その結果窒素が混入しにくくなって抵抗率の増
大を抑制している。これにより、所望の抵抗率を有する
膜抵抗素子を容易に形成することができる。
、ターゲットにタングステンの組成比カ高いタングステ
ンシリサイド（ＷｓＳｉｓ）を用いているため、相対的
に添加される窒素の比率が下がり抵抗率の増大を抑制し
ていると共に、放電電力密度を１，５Ｗ／ｃｒｎ と
高くしているなめ、タングステン、シリコンが堆積し易
くなり、その結果窒素が混入しにくくなって抵抗率の増
大を抑制している。これにより、所望の抵抗率を有する
膜抵抗素子を容易に形成することができる。
次に、第２図は窒素ガス流量比に対する抵抗率を示した
特性図である。図において、記号Ａはターゲットにタン
グステンシリサイド（ＷｓＳｉｇ）を用い放電電力密度
を１．５Ｗ／ｃｒｎ とした場合の本発明の特性図、
記号Ｂはターゲットにタングステンシリサイド（ＷＳｉ
）を用い放′＃ｌ１１電力密度を０．５Ｗ／ｃｒｎ２と
した場合の従来の特性図である。
特性図である。図において、記号Ａはターゲットにタン
グステンシリサイド（ＷｓＳｉｇ）を用い放電電力密度
を１．５Ｗ／ｃｒｎ とした場合の本発明の特性図、
記号Ｂはターゲットにタングステンシリサイド（ＷＳｉ
）を用い放′＃ｌ１１電力密度を０．５Ｗ／ｃｒｎ２と
した場合の従来の特性図である。
同図から明らかなように記号Ｂは窒素ガス流量比１０％
において抵抗率が急峻な変化を示しているのに対し、記
号Ａは窒素ガスｉｔ比の１０〜４０係の変化に対して、
抵抗率をほぼ１０４〜１０−２０・釧の範囲で制御する
ことができる（これは、膜抵抗素子の膜厚を０，１μｍ
とするとシート抵抗が１００Ω〜ＩＫΩ／５ｑｕａｒ６
に、膜厚を０．２μｍ とすると５０Ω〜５００Ω／５
ｑｕａｒｅに対応する）。このように、本実施例におけ
る膜抵抗素子の製造方法は、流量比１％の変化に対し、
抵抗率は約８係変化するため、膜抵抗素子を集積回路に
用いる抵抗率の範囲で制御性よく形成することができる
。
において抵抗率が急峻な変化を示しているのに対し、記
号Ａは窒素ガスｉｔ比の１０〜４０係の変化に対して、
抵抗率をほぼ１０４〜１０−２０・釧の範囲で制御する
ことができる（これは、膜抵抗素子の膜厚を０，１μｍ
とするとシート抵抗が１００Ω〜ＩＫΩ／５ｑｕａｒ６
に、膜厚を０．２μｍ とすると５０Ω〜５００Ω／５
ｑｕａｒｅに対応する）。このように、本実施例におけ
る膜抵抗素子の製造方法は、流量比１％の変化に対し、
抵抗率は約８係変化するため、膜抵抗素子を集積回路に
用いる抵抗率の範囲で制御性よく形成することができる
。
また、第３図は熱処理前と６００ Ｃで３０分間熱処理
を行った後の抵抗率を比較した特性図である。
を行った後の抵抗率を比較した特性図である。
図中の点線は、熱処理の前後で抵抗率が等しいことを示
す。この図から、プロットした点はほぼ点線上にあり、
窒素添加タングステンシリサイドの抵抗率が熱処理によ
っても変化しないことがわかる。これより、堆積後の熱
処理は抵抗値に影響なく、プロセス工程上の自由度が広
がる。また、８００℃程度の高温熱処理によっても、窒
素添加タングステンシリサイドはＧ ａ Ａ ＢやＳｉ
ｎ、等の下地と反応しないことがすでに明らかとなって
おり、堆積後の高温プロセスも可能である。
す。この図から、プロットした点はほぼ点線上にあり、
窒素添加タングステンシリサイドの抵抗率が熱処理によ
っても変化しないことがわかる。これより、堆積後の熱
処理は抵抗値に影響なく、プロセス工程上の自由度が広
がる。また、８００℃程度の高温熱処理によっても、窒
素添加タングステンシリサイドはＧ ａ Ａ ＢやＳｉ
ｎ、等の下地と反応しないことがすでに明らかとなって
おり、堆積後の高温プロセスも可能である。
なお、窒素を添加したタングステンシリサイドは抵抗率
の低い部分では電極として使うことも可能であり、本実
施例のショットキーゲート電極３２を窒素添加タングス
テンシリサイドにより形成してもよい。この場合、面積
の調整により、膜抵抗素子１２とショットキーゲート電
極３２を１回の堆積処理により同時に形成することも可
能である。
の低い部分では電極として使うことも可能であり、本実
施例のショットキーゲート電極３２を窒素添加タングス
テンシリサイドにより形成してもよい。この場合、面積
の調整により、膜抵抗素子１２とショットキーゲート電
極３２を１回の堆積処理により同時に形成することも可
能である。
膜抵抗素子１２とショットキーゲート電極３２とを１回
の堆積処理により同時に形成することができれば、製造
工程数が減少するので、ｉ産に有利である。
の堆積処理により同時に形成することができれば、製造
工程数が減少するので、ｉ産に有利である。
また、本実施例では、ＲＦスパッタリングを行っている
が、ＤＣスパッタリングを用いても、１〜１０Ｗ／ｃ１
′ｎの放電電力密度で同様に堆積可能である。
が、ＤＣスパッタリングを用いても、１〜１０Ｗ／ｃ１
′ｎの放電電力密度で同様に堆積可能である。
また、本実施例では膜抵抗素子をＧａＡｇ集積基板上に
形成しているが、その他の化合物半導体集積回路やｓｉ
を用いた半導体装置等においても、同様の膜抵抗素子
を形成できることは言うまでもない。
形成しているが、その他の化合物半導体集積回路やｓｉ
を用いた半導体装置等においても、同様の膜抵抗素子
を形成できることは言うまでもない。
以上説明したように本発明は、金４硅化物の原子数比が
金属５対硅化物３からなるターゲットを用い、窒素ガス
を含むアルゴンガス雰囲気で、放電′ベカ密度を１ ｗ
７ｃＴｎ以上とした反応性スパッタリングを行なうこと
により、所望の抵抗率を有し、かつ耐熱性を有する膜抵
抗素子を容易に種度よく形成することができる。
金属５対硅化物３からなるターゲットを用い、窒素ガス
を含むアルゴンガス雰囲気で、放電′ベカ密度を１ ｗ
７ｃＴｎ以上とした反応性スパッタリングを行なうこと
により、所望の抵抗率を有し、かつ耐熱性を有する膜抵
抗素子を容易に種度よく形成することができる。
また、この膜抵抗素子を集積回路に用いることにより、
回路設計の自由度が拡がり、従来設計ができなかった優
れた集積回路を実現することができるなど顕著な効果を
有する。
回路設計の自由度が拡がり、従来設計ができなかった優
れた集積回路を実現することができるなど顕著な効果を
有する。
第１図は本発明の一実施例を示すＧａＡｓ集積回路の断
面図、第２図は窒素ガス流量比に対する抵抗率を示した
特性図、第３図は熱処理前と熱処理後の抵抗率を比較し
た特性図である。 １２拳・・・膜抵抗素子。 第１ 図 第２ 図 Ｎ２７７”へ槃しｔ尤（７゜） 第３ 図 懇処！←抵抗士（ｎ・ｃｍ）
面図、第２図は窒素ガス流量比に対する抵抗率を示した
特性図、第３図は熱処理前と熱処理後の抵抗率を比較し
た特性図である。 １２拳・・・膜抵抗素子。 第１ 図 第２ 図 Ｎ２７７”へ槃しｔ尤（７゜） 第３ 図 懇処！←抵抗士（ｎ・ｃｍ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 金属硅化物に窒素を添加した抵抗体を形成する膜抵抗
素子の製造方法において、 金属硅化物の原子数比が金属５対硅化物３からなるター
ゲットを用い、窒素ガスを含むアルゴンガス雰囲気で、
放電電力密度を１Ｗ／ｃｍ＾２以上とした反応性スパッ
タリングを行なうことにより、前記抵抗体を形成するこ
とを特徴とする膜抵抗素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20648188A JPH0256961A (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | 膜抵抗素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20648188A JPH0256961A (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | 膜抵抗素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0256961A true JPH0256961A (ja) | 1990-02-26 |
Family
ID=16524089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20648188A Pending JPH0256961A (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | 膜抵抗素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0256961A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0472357A2 (en) * | 1990-08-22 | 1992-02-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | A semiconductor integrated circuit |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6094757A (ja) * | 1983-10-20 | 1985-05-27 | Fujitsu Ltd | 抵抗体 |
| JPS60152651A (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-10 | Res Dev Corp Of Japan | 窒素を含む非晶質合金およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-08-22 JP JP20648188A patent/JPH0256961A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6094757A (ja) * | 1983-10-20 | 1985-05-27 | Fujitsu Ltd | 抵抗体 |
| JPS60152651A (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-10 | Res Dev Corp Of Japan | 窒素を含む非晶質合金およびその製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0472357A2 (en) * | 1990-08-22 | 1992-02-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | A semiconductor integrated circuit |
| US5170235A (en) * | 1990-08-22 | 1992-12-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor integrated circuit |
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