JPH0555469A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0555469A
JPH0555469A JP21117791A JP21117791A JPH0555469A JP H0555469 A JPH0555469 A JP H0555469A JP 21117791 A JP21117791 A JP 21117791A JP 21117791 A JP21117791 A JP 21117791A JP H0555469 A JPH0555469 A JP H0555469A
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JP
Japan
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thin film
film
semiconductor device
resistor
film resistor
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Withdrawn
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JP21117791A
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English (en)
Inventor
Norio Yamamoto
憲郎 山本
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、薄膜抵抗体の形成方法を含む半導体
装置の製造方法に関し、熱的安定性の良い薄膜抵抗体を
形成することができる半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。 【構成】マグネトロンスパッタ法により、アルゴンガス
圧13mTorr 以上,直流パワーデンシティ0.002kW
/cm2 以下の条件で、基板33上にクロムシリコン
(CrSi2 )膜24aを形成する工程と、前記クロムシ
リコン(CrSi2 )膜24aをパターニングして抵抗体
24を形成する工程とを含み構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、更に詳しく言えば、薄膜抵抗体の形成方法を含
む半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来例の薄膜抵抗体の形成され
た半導体装置について説明する断面図である。同図にお
いて、1は半導体基板、2は選択酸化法により形成され
た素子分離領域のフィールド酸化膜、3はエミッタ領域
層5,ベース領域層6,コレクタ領域層7,コレクタコ
ンタクト領域層7aを有する、フィールド酸化膜2で囲
まれた素子領域である。4はフィールド酸化膜2及び素
子領域3を被覆する絶縁膜で、エミッタ領域層5,ベー
ス領域層6,コレクタコンタクト領域層7a上にコンタ
クトホール4a,4b,4cが形成されている。8はフ
ィールド酸化膜2上の絶縁膜4の上に形成された薄膜抵
抗体である。9a〜9eは、それぞれエミッタ領域層
5,ベース領域層6及びコレクタコンタクト領域層7a
に接続する電極,及び薄膜抵抗体8の両端に接続する電
極である。
【0003】従来、高精度かつ高信頼度を必要とされる
用途、例えばD/Aコンバータに用いられる薄膜抵抗体
の材料として、ニクロム(NiCr),Ta2 N,Cr
SiO及びクロムシリコン(CrSi2 )があるが、適
度に高い抵抗値を得ることが出来、また加工が容易、抵
抗値の温度係数が小さい等から、特に、CrSi2 が注
目されている。
【0004】次に、DCマグネトロンスパッタ装置を用
いてCrSi2 をスパッタすることにより、上記の薄膜
抵抗体を作成する方法について図3を参照しながら説明
する。
【0005】まず、図3に示すチャンバ内の載置台に半
導体基板(ウエハ)1を載置する。次いで、チャンバ1
0内を排気するとともにアルゴンガスをガス導入口11
より導入し、内部圧力を通常約10mTorrに保持す
る。続いて、電磁コイル12に電流を流し、磁場を形成
するとともに、電子収集具13に正の電圧を印加する。
そして、例えば、表面積349.5cm2 の円板状のC
r/Si合金のターゲット15と載置台14との間に直
流電力1kW程度(パワーデンシティ0.003kW/
cm2 程度)を印加する。これにより、アルゴンガスは
プラズマ化し、発生した電子は電子収集具13に集めら
れる。一方、プラズマガスは負の電圧になっているター
ゲット15に衝突し、Cr粒子及びSi粒子を飛散させ
る。飛散したCr粒子及びSi粒子は、ターゲット15
に対向するウエハ1に付着・結合し、CrSi2 膜がウ
エハ1上に堆積していく。
【0006】この状態を所定時間保持すると、ウエハ1
上に所定の膜厚のCrSi2 膜8aが形成される。次
に、CrSi2 膜8aをパターニングして、薄膜抵抗体
8が作成される。
【0007】その後、カバー絶縁膜としてPSG膜/Si
3N4 膜を順次形成すると、半導体装置が完成する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の薄膜
抵抗体8について、〔温度450℃/時間30分間+温
度25℃/60分間〕を一サイクルとしてN2 中で温度
サイクルを3回行うと、図2(a)に示すように、薄膜
抵抗体8の電気抵抗値は初期値の2倍以上増大する。こ
のため、D/Aコンバータ等抵抗値の精度が要求される
用途に用いることは難しいという問題がある。
【0009】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、熱的安定性の良い薄膜抵抗体を形成する
ことができる半導体装置の製造方法を提供することを目
的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題は、マグネトロ
ンスパッタ法により、アルゴンガス圧13mTorr 以上,直
流パワーデンシティ0.002kW/cm2 以下の条件
で、基板上にクロムシリコン(CrSi2)膜を形成す
る工程と、前記クロムシリコン(CrSi2 )膜をパタ
ーニングして抵抗体を形成する工程とを有する半導体装
置の製造方法によって達成される。
【0011】
【作用】図2(a),(b)は、各種スパッタ条件によ
るDCマグネトロンスパッタにより作成した薄膜抵抗体
を温度サイクル試験した前後の抵抗値の変動について本
願発明者の行った実験結果を示す図である。図2(a)
は、アルゴンガス圧を一定にした場合の、スパッタ時の
直流パワーデンシティに対する抵抗値の変動率を示し、
図2(b)は、スパッタ時の直流パワーデンシティを一
定にした場合の、アルゴンガス圧に対する抵抗値の変動
率を示している。
【0012】試料の作成条件は、次のようにして行っ
た。即ち、薄膜抵抗体として、表1に示すDCマグネト
ロンスパッタのスパッタ条件により膜厚約300ÅのCr
Si2 膜をSiO2膜上に形成した。
【0013】
【表1】
【0014】また、薄膜抵抗体の温度サイクルの試験条
件は次の通りである。即ち、〔温度450℃/時間30
分間+温度25℃/60分間〕を一サイクルとしてN2
中で3回行った。
【0015】更に、薄膜抵抗体の抵抗値として、四探針
法により測定したシート抵抗値を用いた。 抵抗値変動率=(Ri−Rf)/Ri×100 〔%〕 但し、Ri,Rfはそれぞれ温度サイクル前後で測定し
たシート抵抗値を示す。
【0016】試験結果は、図2(a),(b)に示す通
りである。その結果によれば、直流パワーデンシティが
小さく、アルゴンガス圧が高い程、抵抗値の変動は小さ
い。即ち、直流パワーデンシティ0.002kW/cm
2 以下,アルゴンガス圧13mTorr 以上で形成された薄膜
抵抗体は抵抗変動に関して熱的安定性が良く、十分に高
い精度を得ることができる。
【0017】
【実施例】図4は、本発明の実施例の製造方法により形
成された薄膜抵抗体を有する半導体装置について説明す
る断面図である。同図において、17はn型のSiからな
る半導体基板(ウエハ)、18は選択酸化法により形成
された素子分離領域の膜厚約5000ÅのSiO2膜からなるフ
ィールド酸化膜、19はフィールド酸化膜18で囲まれ
た素子領域で、半導体基板17と領域を共通にするn型
のコレクタ領域層23及びn型のコレクタコンタクト領
域層23aと,コレクタ領域層23内のp型のベース領域
層22と,ベース領域層22内のn型のエミッタ領域層
21とが形成されている。20はフィールド酸化膜18
及び素子領域19を被覆する膜厚約2000ÅのSiO2膜から
なる絶縁膜で、エミッタ領域層21,ベース領域層2
2,コレクタコンタクト領域層23a上にそれぞれコンタ
クトホール20a,20b,20cが形成されている。24は
フィールド酸化膜18上の絶縁膜20の上に形成された
薄膜抵抗体で、膜厚約300ÅのCrSi2 膜からな
る。25a〜25eは、それぞれコンタクトホール20a,20
b,20cを介してエミッタ領域層21,ベース領域層2
2及びコレクタコンタクト領域層23aに接続する電極,
及び薄膜抵抗体24の両端に接続するAl膜からなる電
極である。
【0018】次に、上記の薄膜抵抗体24を形成するの
に用いられるDCマグネトロンスパッタ装置について図
3を参照しながら説明する。図3において、26はチャ
ンバ、27はアルゴンガスをチャンバ26内に導入する
ガス導入口、28は電磁コイルで、プラズマ化により生
じる電子を電子収集具29に導く磁界を発生する。電子
収集具29は、スパッタ中、正の電圧に保持され、電子
を捕獲する。これにより、電子の衝突からウエハ17を
保護する。31は原子含有率で30%Cr/70%Si
を含有する合金からなるターゲットで、その表面積は3
49.5cmであり、電子収集具29の周囲にドーナツ
状に設けられている。そして、負の電圧に保持すること
によりアルゴンのプラズマ粒子を衝突させてCr粒子や
Si粒子を飛散させ、ウエハ17に付着させる。30は
ウエハ17を載置する載置台で、飛散してくるCr粒子
やSi粒子をウエハ17に付着させるため、ターゲット
31と対向する位置に設けられている。32はアルゴン
ガス等の排気口である。
【0019】次に、上記のDCマグネトロンスパッタ装
置を用いてCrSi2 膜をスパッタすることにより、上
記の薄膜抵抗体を作成する方法について図1(a)〜
(d)及び図3を参照しながら説明する。
【0020】まず、図3に示すチャンバ26内の載置台
30にSiからなる半導体基板(ウエハ)17を載置す
る。このウエハ17上にはフィールド酸化膜18とSiO2
膜からなる絶縁膜20とが形成されている。これらが基
板33を構成する。
【0021】次いで、チャンバ26内を排気するととも
にアルゴンガスをガス導入口27より導入し、内部圧力
を通常約15mTorrに保持する。続いて、電磁コイ
ル28に電流を流し、磁場を形成するとともに、電子収
集具29に正の電圧を印加する。そして、ターゲット3
1と載置台30との間にパワー0.5kW程度を印加す
る。これにより、アルゴンガスはプラズマ化し、発生し
た電子は電子収集具29に集められる。そして、プラズ
マガスは負の電圧になっているターゲット31に衝突
し、Cr粒子やSi粒子等を飛散させる。飛散したCr
粒子やSi粒子等は、ターゲット31に対向するウエハ
17に付着・結合し、CrSi2 膜24aがウエハ17上
の絶縁膜20の上に堆積していく。
【0022】この状態を所定時間保持すると、膜厚約3
00ÅのCrSi2膜24aが形成される(図1
(a))。次に、CrSi2 膜24aをパターニングし、
幅16μm,長さ80μmの薄膜抵抗体24を作成す
る。このような形状の薄膜抵抗体24はほぼ1kΩの抵
抗値を有する(図1(b))。
【0023】その後、Al膜からなる電極25d,25eを
形成した(図1(c))後、カバー絶縁膜としてPSG
膜/Si3N4 膜を順次形成すると、半導体装置が完成す
る。なお、図1(c)は、上面図としての図1(d)の
A−A線断面図を示す。
【0024】次に、上記のようにして作成された薄膜抵
抗体24について、下記のような試験条件で、温度サイ
クル試験を行った。即ち、〔温度450℃/時間30分
間+温度25℃/60分間〕を一サイクルとしてN2
で3回行った。
【0025】試験結果は、図2(a),(b)に示すよ
うに、直流パワーデンシティ0.0014kW/c
2 ,アルゴンガス圧15mTorrで形成された薄膜抵抗体
24は抵抗値変動に関して熱的安定性が良く、抵抗値変
動は約0.5%の測定限界以下であることが確かめられ
た。これは、D/Aコンバータ等の用途に十分に用いる
ことができるほど高精度である。
【0026】本発明の半導体装置の製造方法を用いた、
本願発明者の実験結果によれば、図2(a),(b)に
示すように、直流パワーデンシティ0.002kW/c
2 以下,アルゴンガス圧13mTorr 以上で薄膜抵抗体2
4を形成することにより、抵抗値変動に関して熱的安定
性が良く、十分に高い精度のものを得ることが可能であ
ることが確認された。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明の半導体装置の製
造方法によれば、本願発明者の実験結果から、直流パワ
ーデンシティ0.002kW/cm2 以下,アルゴンガ
ス圧13mTorr 以上で薄膜抵抗体を形成することにより、
抵抗変動に関して熱的安定性が良く、十分に高い精度の
ものを得ることが可能であることが確認された。
【0028】これにより、D/Aコンバータ等高精度の
用途に十分に用いることができる薄膜抵抗体を作成する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の薄膜抵抗体の作成方法につい
て説明する図である。
【図2】本発明の実施例の薄膜抵抗体の温度サイクル前
後の抵抗値変動率を示す相関図である。
【図3】マグネトロンスパッタ装置の構成図である。
【図4】薄膜抵抗体を有する半導体装置の断面図であ
る。
【符号の説明】
1,17 半導体基板(ウエハ)、 2,18 フィールド酸化膜、 3,19 素子領域、 4,20 絶縁膜、 4a〜4c,20a〜20c コンタクトホール、 5,21 エミッタ領域層、 6,22 ベース領域層、 7,23 コレクタ領域層、 7a,23a コレクタコンタクト領域層、 8,24 薄膜抵抗体、 9a〜9e,25a〜25e 電極、 10,26 チャンバ、 11,27 ガス導入口、 12,28 電磁コイル、 13,29 電子収集具、 14,30 載置台、 15,31 ターゲット、 16,32 排気口、 24a CrSi2 膜、 33 基板、 34 レジスト膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マグネトロンスパッタ法により、アルゴ
    ンガス圧13mTorr 以上,直流パワーデンシティ0.02
    kW/cm2 以下の条件で、基板上にクロムシリコン
    (CrSi2 )膜を形成する工程と、 前記クロムシリコン(CrSi2 )膜をパターニングし
    て抵抗体を形成する工程とを有する半導体装置の製造方
    法。
JP21117791A 1991-08-22 1991-08-22 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH0555469A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113410382A (zh) * 2021-06-15 2021-09-17 西安微电子技术研究所 一种铬硅系薄膜电阻及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113410382A (zh) * 2021-06-15 2021-09-17 西安微电子技术研究所 一种铬硅系薄膜电阻及其制备方法

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Legal Events

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19981112