JPH09260591A - 半導体集積回路の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 抵抗体のシート抵抗値を精度良く調整すると
ともに、抵抗体のトリミングに要する工数を削減し、こ
のことにより抵抗の絶対値を高精度にかつ効率良く制御
する。 【解決手段】 ウエハ１に形成された、不純物が導入さ
れてなる薄膜抵抗体６をトリミングする方法において、
薄膜抵抗体６とともにウエハ１に形成されたモニター用
抵抗体７のシート抵抗値を測定し、その測定値が所定の
範囲にあるか否かを評価し、測定値が所定の範囲にない
場合に、ウエハ１に形成された薄膜抵抗体６およびモニ
ター用抵抗体７に不純物を導入することにより、薄膜抵
抗体６のシート抵抗値を所定の範囲に調整する。

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
搭載される抵抗体をトリミングする半導体集積回路の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路に搭載される従来の抵抗
体には、ポリシリコンの薄膜からなる抵抗体（以下、薄
膜抵抗体と記す）と、半導体基板に不純物を導入して形
成される半導体層（以下、拡散抵抗体と記す）とがあ
る。従来、上記の薄膜抵抗体は、例えば次のようにして
作成されている。

【０００３】まず、図４に示すように、シリコン基板３
１表面に酸化シリコン膜３２が形成されて構成されたウ
エハ３０を用意し、このウエハ３０上にポリシリコン膜
（図示略）を成膜する。次いでイオン注入法によって、
抵抗値調整のための不純物をポリシリコン膜に導入し、
続いてフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術に
よって、ポリシリコン膜を薄膜抵抗体３３のパターンに
加工する。次に、このポリシリコンパターンを覆うよう
にしてウエハ３０上に酸化シリコン膜を形成し、その
後、ポリシリコンパターンに導入されている不純物の活
性化・抵抗値調整のためのアニールを行って、ポリシリ
コンの薄膜抵抗体３３を得る。なお、半導体集積回路に
おいて薄膜抵抗体３３は、この上層の酸化シリコン膜３
４に形成したコンタクトホール３５を介して、酸化シリ
コン膜３４上のアルミニウム配線３６と接続される。

【０００４】このような薄膜抵抗体３３では、その抵抗
値Ｒが、薄膜抵抗体３３のシート抵抗ρ_S と、ポリシリ
コン膜の加工によって決定される形状ファクターＬ／Ｗ
（薄Ｌ：膜抵抗体３３の長さ、Ｗ：薄膜抵抗体３３の
幅）とにより決まる。すなわち、これらの要素から、抵
抗値Ｒはρ_S ×Ｌ／Ｗで簡単に表現される。ここで、シ
ート抵抗値ρ_S は、薄膜抵抗体３３の膜厚Ｚとイオン注
入による不純物導入量とアニール時間・温度とによって
決定される要素である。

【０００５】ところで、半導体集積回路において、抵抗
体の抵抗の絶対値精度は、基準電流等を決めるうえで高
いものが要求される。上記絶対値精度は、製造工程にて
ウエハ内やウエハ間で変化し、また製造条件の長期的変
動により変化する。したがって、従来では、製品となる
ウエハ（以下、製品用ウエハと記す）の薄膜抵抗体や、
製品ウエハとは別に用意したモニター用のウエハ（以
下、モニター用ウエハと記す）の薄膜抵抗体を評価（モ
ニター）し、この評価結果から抵抗の絶対値を調整す
る、いわゆるトリミングを行っている。

【０００６】このような方法には、上記シート抵抗値や
形状ファクター等の、抵抗の絶対値を決定する要素を評
価する、以下に示す３つの方法がある。 (1) モニター用ウエハまたは製品用ウエハに形成した薄
膜抵抗体の膜厚を測定し、この結果から次回のポリシリ
コン膜の成膜条件等の作成条件をコントロールしてシー
ト抵抗値を所定の範囲に収める。 (2) モニター用ウエハ上にポリシリコン膜を成膜し、ア
ニールを行った後に、シート抵抗値の評価を行い、評価
結果に基づき次回のアニール時間・温度等の作成条件を
コントロールしてシート抵抗値を所定の範囲に収める。 (3) 薄膜抵抗体の幅を測定し、この測定結果から次回の
ポリシリコン膜の加工条件等の作成条件をコントロール
して形状ファクターを所定の範囲に収める。

【０００７】ここで、形状ファクターの精度は、ポリシ
リコン膜を加工する際に用いるレジストマスクの開口精
度によって左右される。したがって、形状ファクターの
精度を大幅に改善するには、薄膜抵抗体の長さを長く
し、またその幅を広くすればよいが、これには限界があ
る。また近年では、微細加工技術の進展によって、微細
な薄膜抵抗体を精度良く加工できるようになっており、
形状ファクターの精度が向上している。したがって、抵
抗の絶対値を高精度に制御できるか否かは、シート抵抗
値を所定の範囲に精度良く収められるか否かにかかって
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シート
抵抗値をモニターする従来の方法では、評価結果に基づ
き次回の作成条件をコントロールしている。このため、
次回に作成される薄膜抵抗体のシート抵抗値を所定の範
囲に近づけられるものの、評価した製品用あるいはモニ
ター用ウエハ自体に評価結果がフィードバックされない
ので、このウエハのシート抵抗値が所定の範囲からズレ
たままとなっている場合がある。例えば薄膜抵抗体の製
造装置がバッチ式である場合には、評価した製品用ある
いはモニター用ウエハと同じロットの製品用ウエハに、
その評価結果が反映されないため、このロット全ての製
品用ウエハのシート抵抗値が所定の範囲からズレてしま
っていることがある。しかもバッチ式の製造装置では、
バッチ間のバラツキをモニター用ウエハでモニターする
ことができない。

【０００９】また、枚葉式の製造装置では、一枚のウエ
ハを処理する毎に条件が刻々変化しており、連続処理間
にバラツキが生じる。ところが、この枚葉式の装置を用
いた場合にも、評価結果を次回の作成条件に反映させる
ため、シート抵抗値を高精度に調整することができない
といった不具合が生じる。また、予め、連続処理間のバ
ラツキの傾向性を評価できても、製品用ウエハの薄膜抵
抗体を作成する時点での新のバラツキは反映されない。
このように、シート抵抗値を評価してトリミングを行う
従来の方法では、評価したウエハと同時に作成される製
品ウエハや、評価した製品ウエハ自体のシート抵抗値を
所定の範囲に精度良く収めることが難しい。

【００１０】さらに、上記した方法の他に、ウエハ毎に
薄膜抵抗体をトリミングする方法には、薄膜抵抗体に金
属電極を接続した後に抵抗値を測定し、レーザを用いて
薄膜抵抗体を切断あるいはヒューズとして切って抵抗値
を調整する方法もある。ところが、ウエハに形成された
薄膜抵抗体の１本毎にトリミングを行うので、工数が多
くなり、時間やコストがかかってしまう。

【００１１】したがって、抵抗体のシート抵抗値を精度
良く調整できるとともに、抵抗体のトリミングに要する
工数を削減でき、このことにより抵抗の絶対値を高精度
にかつ効率良く制御できる半導体集積回路の製造技術の
開発が切望されている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体集積
回路の製造方法は、不純物が導入されてなる抵抗体のシ
ート抵抗値を測定し、その測定値が所定の範囲にあるか
否かを評価し、測定値が所定の範囲にない場合に、上記
ウエハに形成された抵抗体に不純物を導入することによ
り、この抵抗体のシート抵抗値を所定の範囲に調整する
ことを上記課題の解決手段とした。

【００１３】本発明によれば、測定値の評価に基づくシ
ート抵抗値の調整を、その評価を行ったウエハの抵抗体
に対して行うことから、評価結果が、そのまま評価した
ウエハ自体にフィードバックされ、反映されることにな
る。よって、ウエハ毎に、抵抗体のシート抵抗値が所定
の範囲に収められる。また、ウエハ全面に対して一度に
処理可能な不純物の導入によって、シート抵抗値の調整
を行うため、ウエハに抵抗体が複数本形成されていて
も、一括してシート抵抗値を調整することが可能とな
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体集積回
路の製造方法の一実施形態を、図１および図２を用いて
説明する。この実施形態では、本発明を、高抵抗のポリ
シリコン薄膜抵抗体のトリミングに適用した例について
述べる。まず、図１のステップ（以下、ＳＴと記す）１
に示すように、薄膜抵抗体とモニター用の抵抗体（以
下、モニター用抵抗体と記す）とを形成する工程を行
う。すなわち、図２（ａ）に示すごとく、シリコン（Ｓ
ｉ）基板２表面に、酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）膜３が形
成されて構成されたウエハ１を用い、例えば減圧ＣＶＤ
法（ＣＶＤ：化学的気相成長）によって、ウエハ１上に
ポリシリコン膜４を成膜する。

【００１５】次いで図２（ｂ）に示すように、イオン注
入法によって、抵抗値調整のための不純物、ここでは例
えばＰ型不純物であるホウ素をポリシリコン膜４に導入
する。続いて、フォトリソグラフィ技術およびイオン注
入法によって、薄膜抵抗体の電極部形成位置に高濃度の
ホウ素を導入し、電極部５を得る。この工程は、後に高
抵抗な薄膜抵抗体と配線とを接続する際に、良好なオー
ミック接触が得られるようにするために行うものであ
る。

【００１６】次に、フォトリソグラフィ技術および反応
性イオンエッチング（リアクティブイオンエッチング：
ＲＩＥ）によってポリシリコン膜４を加工し、薄膜抵抗
体のパターンを形成する。このとき同時に、ウエハ１の
一部にモニター用抵抗体のパターンを作成する。なお、
モニター用抵抗体のパターンは、ウエハ１の半導体集積
回路の製造に影響のない位置、例えばストリートやウエ
ハ１の周縁近傍等に作成する。またモニター用抵抗体の
パターンは、次工程のシート抵抗値の測定が可能でかつ
アライメントが可能な大きさに形成する。本実施形態で
は、後述するごとく、シート抵抗値の測定に４探針方法
を用いるため、モニター用抵抗体のパターンを少なくと
も、４つのプローブ針２０（図２（ｃ）参照）を立てる
ことが可能な大きさに形成する。例えばプローブ針２０
の間隔が１ｍｍであれば、少なくとも４ｍｍの長さ×１
ｍｍの幅以上の大きさに形成することが必要である。

【００１７】次に、薄膜抵抗体のパターンおよびモニタ
ー用抵抗体のパターンに導入されている不純物を活性化
するためのアニールを行い、薄膜抵抗体６とモニター用
抵抗体７とを得る。こうして薄膜抵抗体６とモニター用
抵抗体７とを作成した後は、図１のＳＴ２および図２
（ｃ）に示すように、４探針方法によって、モニター用
抵抗体７のシート抵抗値を測定する。ここで、このＳＴ
２以降の工程は、薄膜抵抗体６およびモニター用抵抗体
７を枚葉式、バッチ式のいずれの製造装置によって作成
した場合にも、ウエハ１毎に行う。

【００１８】続いて、図１のＳＴ３に示すように、上記
測定値が所定の範囲にあるか否かを評価する。測定値が
所定の範囲にない場合には、図１のＳＴ４および図２
（ｄ）に示すごとく、追加のイオン注入を行って、ウエ
ハ１に形成されている薄膜抵抗体６およびモニター用抵
抗体７に不純物を導入する。

【００１９】この工程では、測定値が所定の範囲を越え
る場合に、薄膜抵抗体６およびモニター用抵抗体７に導
入されている不純物の導電型と同じ導電型の不純物、す
なわちここではホウ素等のＰ型不純物を導入し、シート
抵抗値を低下させる。また測定値が所定の範囲を下回る
場合に、薄膜抵抗体６およびモニター用抵抗体７に導入
されている不純物の導電型と反対の導電型の不純物、す
なわちここではリン等のＮ型不純物を導入し、シート抵
抗値を高める。また不純物導入量は、追加量に対し、次
工程のアニールによって変化するシート抵抗値変動量の
データを予め調べておくことにより決定することができ
る。

【００２０】次に、ＳＴ４にて導入した不純物を活性化
するため、再びアニールを行う。ここでは、ランプアニ
ール装置を用い、例えば処理温度が１０００℃〜１１０
０℃程度で、かつ処理時間が数１０秒程度といったよう
な、高温短時間アニールを行う。その後、図１のＳＴ３
に戻って、モニター用抵抗体７のシート抵抗値が所定の
範囲にあるか否かを再び評価し、所定の範囲になければ
上記したようにＳＴ４およびＳＴ５の工程を踏む。この
ように、シート抵抗値が所定の範囲に調整されるまでこ
のＳＴ３からＳＴ５までの工程を繰り返し行い、シート
抵抗値を微調整する。

【００２１】一方、図１のＳＴ３にて、シート抵抗の測
定値が所定の範囲にあると評価された場合には、図１の
ＳＴ６および図１（ｅ）に示すごとく、例えば常圧ＣＶ
Ｄ法により、薄膜抵抗体６およびモニター用抵抗体７を
覆うようにしてウエハ１上にＳｉＯ₂ 等からなる絶縁膜
８を形成する。続いてフォトリソグラフィ技術およびエ
ッチング技術によって、絶縁膜８に薄膜抵抗体６の電極
部５に到達するコンタクトホール９を形成する。

【００２２】そして絶縁膜８上に、コンタクトホール９
の内面を覆うようにして例えばアルミニウム等の配線用
導電材料を蒸着し、その後、フォトリソグラフィ技術お
よびエッチング技術によって配線用導電材料膜をパター
ニングして、薄膜抵抗体６に接続する配線１０を形成す
る。以上の工程によって、シート抵抗値が所定の範囲に
調整された薄膜抵抗体６が得られる。

【００２３】この実施形態の方法では、モニター用抵抗
体７のシート抵抗値の評価結果を、その評価を行ったウ
エハ１自体にフィードバックして反映させるので、ウエ
ハ１に形成された薄膜抵抗体６のシート抵抗値を精度良
く調整することができる。また、薄膜抵抗体６をバッチ
式の製造装置で作成した場合にバッチ間のバラツキがあ
っても、また枚葉式の製造装置で作成した場合に連続処
理間にバラツキが生じたり、作成時点で新のバラツキが
生じても、これらバラツキに関係なくウエハ１毎に精度
良くシート抵抗値を調整することができる。

【００２４】また、ウエハ１全面に対して一度に処理で
きる不純物の導入によって、ウエハ１の薄膜抵抗体６の
シート抵抗値を調整するので、ウエハ１に薄膜抵抗体６
が複数本形成されていても、これら薄膜抵抗体６のシー
ト抵抗値を一括して調整することができる。この結果、
薄膜抵抗体の１本毎にトリミングを行っていた従来法に
比較して工数が少なくて済むため、トリミングに要する
時間およびコストの削減を図ることができる。

【００２５】さらに追加のイオン注入を行った後のアニ
ールとして、高温短時間アニールを行うため、ウエハ１
毎の処理を高速で行うことが可能であるとともに、ウエ
ハ１に同時に形成している半導体集積回路の他の不純物
拡散層が、このアニールによって広がるのを防止するこ
とができる。つまり、ウエハ１に形成される他の素子特
性に大きな影響を与えることなく短時間でシート抵抗値
を調整することができる。したがって、この実施形態に
よれば、薄膜抵抗体６の抵抗の絶対値を高精度にかつ効
率良く制御することが可能になる。

【００２６】なお、上記実施形態では、モニター用抵抗
体７のシート抵抗値の測定結果をそのまま評価した場合
について述べたが、シート抵抗値を測定できかつアライ
メントができる程度に微細に形成した場合、予め、膜抵
抗体６のシート抵抗値とモニター用抵抗体７の評価値と
の相関関係を求め、この相関関係からシート抵抗値の調
整すれば、より高精度に抵抗の絶対値を制御することが
できる。また上記実施形態では、例えばＰ型の薄膜抵抗
体をトリミングする場合ついて説明したが、Ｎ型の薄膜
抵抗体も同様にしてトリミングすることができるのは言
うまでもない。

【００２７】さらに、不純物の導入方法としてイオン注
入法を用いたが、その他の方法を用いることができるの
はもちろんである。その他の方法として、例えば気相拡
散法、不純物が導入された薄膜、例えばボロンシリケー
トガラス（ＢＳＧ）やリンシリケートガラス（ＰＳＧ）
からの拡散による方法、プラズマドーピング法等を挙げ
ることができる。また、不純物の活性化のためのアニー
ルにランプアニール装置を用いたが、高温短時間でアニ
ールできれば、いずれの方法を用いてもよい。

【００２８】またモニター用抵抗体７は、ウエハ１の少
なくも一部に形成されていればよく、複数設けることも
可能である。複数設けた場合には、複数箇所のシート抵
抗値の評価結果が得られるため、より高精度に抵抗の絶
対値を制御することができる。さらに上記実施形態で
は、４探針方法でシート抵抗値を測定したが、例えば２
探針方法でシート抵抗値を測定することもできる。２探
針方法を用いれば、モニター用抵抗体を形成するための
領域をさらに少なくできるという利点があり、４探針方
法を用いれば２探針方法よりもさらに精度良くシート抵
抗値を測定できるといった利点がある。

【００２９】また、上記実施形態では、本発明における
抵抗体をポリシリコンからなる薄膜抵抗体としたが、こ
れに限定されるものでなく、半導体基板に不純物を導入
して形成される半導体層からなる抵抗体、いわゆる拡散
抵抗体としてもよい。図３は拡散抵抗体の一例を示した
ものであり、例えばＳｉ基板あるいはＳｉ基板上にエピ
タキシャル層が形成されて構成されたウエハ１１に設け
られた例を示したものである。ウエハ１１内部には、Ｎ
型の不純物拡散領域１２が形成されており、この領域１
２のウエハ１１表層側には、Ｐ⁺ 型の拡散抵抗体１３が
形成されている。すなわち、拡散抵抗体１３はＮ型の不
純物拡散領域１２で囲まれた状態になっている。

【００３０】このような拡散抵抗体１３では、シート抵
抗値を調整する場合、ウエハ１１上に、拡散抵抗体１３
直上位置が開口した絶縁膜１４を形成した状態で、例え
ば気相拡散や不純物が導入された薄膜からの拡散を行う
ことにより、あるいは絶縁膜を介して拡散抵抗体１３へ
のイオン注入を行うことにより、拡散抵抗体１３に不純
物を導入することができる。したがって、本発明におけ
る抵抗体が拡散抵抗体１３であっても、上記実施形態と
同様に、ウエハ１１毎に評価結果をフィードバックさせ
てシート抵抗値を調整できるので、抵抗の絶対値を高精
度にかつ効率良く制御することができる。

【００３１】なお、上記例では拡散抵抗体をＰ型とした
が、Ｎ型であってもよい。この拡散抵抗体のシート抵抗
値を拡散係数の大きいホウ素のイオン注入よって調整す
る場合には、加速電圧やイオン注入エネルギーを調整す
ることにより、打ち込み深さを制御することが可能であ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る半導体
集積回路の製造方法によれば、測定値の評価結果を、そ
の評価を行ったウエハ自体にフィードバックして反映さ
せるので、ウエハ毎に、抵抗体のシート抵抗値を所定の
範囲に精度良く調整することができる。よって、抵抗体
の抵抗の絶対値を高精度に制御することができる。ま
た、不純物の導入によってシート抵抗値の調整を行うこ
とにより、ウエハ毎に一括してシート抵抗値を調整でき
るので、抵抗体を１本毎にトリミングしていた従来法に
比較して工数を削減することができる。したがって、抵
抗体のトリミングを効率良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体集積回路の製造方法の一実
施形態を示すフローチャートである。

【図２】（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係る半導体集積回
路の製造方法の一実施形態を工程順に示す要部側断面図
である。

【図３】拡散抵抗体の一例を示す要部側断面図である。

【図４】従来の薄膜抵抗体の一例を説明する図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は要部側断面図である。

【符号の説明】

１，１１ ウエハ ６ 薄膜抵抗体 ７ モニター
用抵抗体 １３ 拡散抵抗体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハに形成された、不純物が導入され
   てなる抵抗体をトリミングする半導体集積回路の製造方
   法であって、 前記抵抗体のシート抵抗値を測定する工程と、 その測定値が所定の範囲にあるか否かを評価する工程
   と、 前記測定値が前記所定の範囲にない場合に、前記ウエハ
   に形成された抵抗体に不純物を導入することにより、該
   抵抗体のシート抵抗値を前記所定の範囲に調整する工程
   とを有していることを特徴とする半導体集積回路の製造
   方法。
2. 【請求項２】 前記ウエハの少なくとも一部にモニター
   用の抵抗体を設け、前記シート抵抗値の測定工程では、
   前記モニター用の抵抗体のシート抵抗値を測定すること
   を特徴とする請求項１記載の半導体集積回路の製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記不純物の導入工程では、前記測定値
   が前記所定の範囲を越える場合に、前記抵抗体に導入さ
   れている不純物の導電型と同じ導電型の不純物を導入
   し、前記測定値が前記所定の範囲を下回る場合に、前記
   抵抗体に導入されている不純物の導電型と反対の導電型
   の不純物を導入することを特徴とする請求項１記載の半
   導体集積回路の製造方法。