JPS59111353A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は半導体装置の製造方法に係シ、特に半導体集
積回路において抵抗あるいはヒユーズとして用いられる
電気抵抗体の製造方法に関する。

〔発明の技術的背景〕

従来、半導体集積回路における抵抗としては、第１図（
−）に示すような拡散抵抗、又は第１図（ｂ）に示すよ
うなポリシリコン抵抗が用いられる。

第１図（、）においては、ｎｕシリコン基板１にＳｉＯ
□膜２のマスクを介してＢＳＧ（ボロン・シリケート・
ガラス）膜３から込択的に不純物例えばホウ素を熱拡散
し、ｐ型の抵抗領域４を形成したものである。また、第
１図（ｂ）においては、ｎ型シリコン基板１上にＳｌｏ
２７ｍ２を介してポリシリコン抵抗を形成し、このポリ
シリコン膜にホウ素イオンを加速注入することによｎｐ
型抵抗層５を形成したものである。なお、第１図（−）
　（ｂ）において、６はｈｔ　（アルミニウム）配線層
である。また、ポリシリコンはヒーーズとして一般に使
用されておシ、その構造は第】図（ｂ）と同様である。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、上記拡散抵抗及びポリシリコン抵抗にお
いてはいずれも次に示すような欠点があった。

１）拡散抵抗はシリコン基板１中に形成されるため、シ
リコン基板１０表面の利用率が悪くなる。また、一般に
使用されている拡散不純物、例えばホウ素を表面抵抗率
ρ８が６０ｒＶＤになるように拡散するには１１００℃
で４０分程度の熱処理が必要になる。通常、抵抗は他の
能動素子と同時に形成されるが、上記熱処理が必要であ
るため、菓子特性に影響を与えることなく、抵抗を形成
すること位困難であった。

２）、３？＋７シリコン抵抗は通常、絶縁膜を介してシ
リコン基板１上に形成されるため、シリコン基板１の表
面の利用効率は拡散抵抗よシは良くなる。しかし、ポリ
シリコンの形成には、減圧ＣＶＤ　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
　Ｖａｐｏｕｒ　Ｄｅｐｏｓｌｔｉｏｎ　）法を使った
場合、６００〜６２０℃の温度が必要である。

さらに、不純物、例えばホウ素をイオン注入して導電化
する場合、これを活性化するためには９００℃以上の熱
処理が必要になる。

３）このように、従来の抵抗形成には、いずれも高温の
熱処理が必要であった。従って、例えばＵ等の配線を施
した上には抵抗体を形成することは不可能であった。ち
なみに、純Ａｔの融点は６６０℃であ、ａ、Ｓｉ（シリ
コン）あるいはＣｕ（銅）の添加によシ融点は５４０℃
程度になる。

４）ポリシリコン抵抗の場合は、第１図（ｂ）のｐ型紙
抗層５の端部付近（Ａで示す）の形状が険しくなるため
、Ａｔ配線層６が段切れしやすい欠点があった。

〔発明の目的〕

この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その目的
は、高温の熱処理を施すことなく半導体基板あるいは金
属配線層上に電気抵抗体を形成することのできる半導体
装置の製造方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

すなわち、この発明は、既に素子が形成された半導体基
板上に直接あるいは絶縁膜を介してポリイミド系樹脂絶
縁膜を回転塗布し、１００Ｃ−１時間、２５０℃−１時
間、３５０℃−１時間の乾燥及びイミド環化のだめの熱
処理工程の後、との絶縁膜上にプラズマＣＶＤ法によシ
耐イオン注入膜例えは５ｘ３Ｎ４＋ｍを形成する。その
彼、５１３Ｎ４膜を所定の抵抗体ができるようにパター
ニングし、これをマスクにしてポリイミド系樹脂Ｐ３緑
膜中に不純物例えばＡｒ　（アルゴン）イオンを加速注
入する。ポリイミドは加速されたＡｒｉ子によシ分子が
寸断され炭化されるため、絶縁物から導電物に変換され
、これによシ抵抗体が形成される。この抵抗体は低温で
簡便に形成でき、金属配線層上にも形成することができ
る。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

先ず、第２図（−）に示すように、既に素子が形成され
たシリコン基板１ノ上に５ｉｏ２膜１２を形成する。さ
らに、このＳｉＯ□膜１２上に、例えばセミコファイン
（登録商標）等のポリイミド系樹脂の溶液を回転塗布し
た後、１００℃−１時間、２５０℃−１時間、３５０℃
−１時間の熱処理を飾し、乾燥及びイミド環化を図シ、
膜厚０．３μｍのポリイミド樹脂絶縁膜１３を形成する
。次に、第２図（ｂ）に示すようにポリイミド樹脂絶縁
ｊ漠１３上にプラズマＣＶＤ法により膜厚的１．０μｍ
の８１３Ｎ４Ｍ１４を形成し、この５１３Ｎ４）％　１
４を７レオンガスを使った通常のプラズマエツチング法
によｐ　ツクターニングして開孔１５を形成する。次に
、第２図（ｃ）に示すように、ツクターニングされたＳ
ｉ、Ｎ４膜Ｊ　４をマスクにして、不純物例えばＡｒイ
オンを加速電圧１５０ｋｅＶで、ｌ　Ｘ　１０”／ｃ！
！加速注入する。これにょシ、ポリイミド樹脂組Ｒｈ１
ｓが炭化され、抵抗体領域１３ｍが形成される。その後
５Ｉ３Ｎ４Ｎ　１４ヲ前述の７レオンガスによるプラズ
マエッｆ７グによシ除去し、第２図（ｄ）に示すように
シリコン基板１ノの表面の平坦化を行う。最後に、第２
図（ｅ）に示すようにシリコン基板１ノの表面に７’９
！マｃ”ｉＤ法によりＡＭ厚約０．８　μｍのｓｓ、Ｎ
４Ｍ１６を形成し、このＳＩ３Ｎ４Ｍ１６にコンタクト
ホール１７を形成した後、厚さ約１．２μｍのＡｔ電仕
配線層１８を形成する。

上記実施例においては、シリコン基板１１上に５ｌＯ２
膜１２を介して抵抗体領域１３ａを形成するようにした
が、第３図に示すようにＡｔ配線層２８ａ上に抵抗体領
域２３ａを形成することもできる。また、第４図に示す
ように厚いポリイミド樹脂絶縁膜３３の表面だけにＡｒ
イオンを注入して、表面近傍のみを抵抗体領域３３ａと
して使用することもできる。なお、第３図及び第４図に
おいて、２６．３６はそれぞれＳ　ｉ　、Ｎ４膜、２８
ｂ、３ｇはそれぞれＡｔ配線層を示している。

このように、この発明においては、 （１）抵抗体領域１３ｍ、２３ｍ、３３ｈ形成のための
最高熱処理温度は、ポリイミド樹脂のイミド環化のため
の３５０℃である。すなわち、８１あるいはＣＵを１〜
５％程度添加したＡｔ合金の融点（約５４０℃）よシ低
い温度で抵抗体を形成できるため、Ａｔ配線上に抵抗体
を形成することができる。従って、三次元デバイス等階
層構造を有する半導体装置にも適用することができるも
のである。また、抵抗体をヒユーズＲＯＭあるいは冗長
（リダンダンシ）回路に適用する場合には、最土鳩に形
成できるため、ヒーーズの切断が容易となる。

（２）　　また、ポリイミド桓ｊ脂絶；ａＢｉ１ｓ中に
抵抗体領域１３ａを形成するため、第２図（ｄ）に示し
たように表面を平坦化することができる。従って、従来
のポリシリコン抵抗のように、その端部においてＡｔ電
極配線層１８の段切れが生じる恐れはなくなる。

尚、上記実施例においては耐イオン注入膜としてＳ　ｉ
　、Ｎ４膜１４を用いて説明したが、これに限定するも
のではなく、その他ポリイミドの分解温度（約４６０℃
）以下で形成できる無機膜おるいは金属膜を用いてもよ
い。また、注入するイオン種もＡｒに限らず比較的５ｉ
ｆｔの大きな元素、例えばＫｒ　（クリプトン）　、Ｘ
ｅ　（キセノン）、Ａ、　（ヒ素）等でもよい。第５図
は、Ａｒイオンを加速電圧１６０　ｋｅＶ　％注入電流
１００μＡで厚さ０．３μｍのポリイミド樹脂膜に加速
注入した場合の注入量Ｑｄと体積抵抗率ρの関係を示す
ものである。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、高温の熱処理を施すこ
となく容易に電気抵抗体を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

８１図は従来の半導体装置を示す断面図、第２図はこの
発明の一実施例に係る半導体装置の製造工程を示す断面
図、第３図及び第４図はそれぞれこの発明の他の実施例
に係る半導体装置の断面図、第５図はポリイミド樹脂膜
におけるイオン注入量と体積抵抗率との関係を示す特性
図である。 １ノ・・・シリコン基板、１２・・・５１ｏ２膜、１３
・・・ポリイミド樹脂絶縁膜、１４．１６・・・５ｉ３
Ｎ４膜、１７・・・コンタクトホール、１８・・・Ａｔ
電極配線層。 出！ＬＬ人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦ｆＭ２図 Ｉ！！２図 第　３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板上にポリイミド系樹脂膜を塗布し、イミド環
   化のための熱処理を施す工程と、前記ポリイミド系樹脂
   膜中に選択的にイオンを加速注入し、当該注入領域を導
   電性の物質に変換する工程とを具備したことを特徴とす
   る半導体装置の製造方法。