JPH0666163B2 - 薄膜抵抗体を有する半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
薄膜抵抗体を有する半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH0666163B2 JPH0666163B2 JP1151284A JP15128489A JPH0666163B2 JP H0666163 B2 JPH0666163 B2 JP H0666163B2 JP 1151284 A JP1151284 A JP 1151284A JP 15128489 A JP15128489 A JP 15128489A JP H0666163 B2 JPH0666163 B2 JP H0666163B2
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Landscapes
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄膜抵抗体を有する半導体装置及びその製造
方法に関するものであり、特にその抵抗の温度係数（Ｔ
ＣＲ）をほぼ０にするものである。
方法に関するものであり、特にその抵抗の温度係数（Ｔ
ＣＲ）をほぼ０にするものである。
〔従来の技術〕 従来、ＩＣやＬＳＩの絶縁部材上に形成される抵抗とし
て、集積化のために薄膜抵抗体が用いられている。特に
抵抗の温度係数（ＴＣＲ）が小さく、従って温度変化に
よる抵抗値変化が少ない。Ｃｒ（クロム）−Ｓｉ（シリ
コン）系薄膜抵抗体が使用されている。
て、集積化のために薄膜抵抗体が用いられている。特に
抵抗の温度係数（ＴＣＲ）が小さく、従って温度変化に
よる抵抗値変化が少ない。Ｃｒ（クロム）−Ｓｉ（シリ
コン）系薄膜抵抗体が使用されている。
しかし、このＣｒ−Ｓｉ系薄膜抵抗体では、クロムとシ
リコンの比率を変えることによって抵抗の温度係数（Ｔ
ＣＲ）を小さくすることはできてもその値を０とするこ
とはできなかった。すなわち、抵抗値の温度依存性を示
す第７図において、ΔＲ／Ｒ25は温度が変化しても常に
０であることが望ましく、そのためには最小２乗法によ
り求められる式ΔＲ／Ｒ25＝α（Ｔ−２５）＋β（Ｔ−
２５）２において、α＝０かつβ＝０である必要があ
る。ここで、Ｒ25は温度２５℃における抵抗値、ΔＲは
測定時の温度Ｔにおける抵抗値とＲ25との変化量（ＲＴ
−Ｒ25）、αは１次係数、βは２次係数である。
リコンの比率を変えることによって抵抗の温度係数（Ｔ
ＣＲ）を小さくすることはできてもその値を０とするこ
とはできなかった。すなわち、抵抗値の温度依存性を示
す第７図において、ΔＲ／Ｒ25は温度が変化しても常に
０であることが望ましく、そのためには最小２乗法によ
り求められる式ΔＲ／Ｒ25＝α（Ｔ−２５）＋β（Ｔ−
２５）２において、α＝０かつβ＝０である必要があ
る。ここで、Ｒ25は温度２５℃における抵抗値、ΔＲは
測定時の温度Ｔにおける抵抗値とＲ25との変化量（ＲＴ
−Ｒ25）、αは１次係数、βは２次係数である。
しかし、実際には第８図に示すように、Ｃｒ−Ｓｉ系薄
膜抵抗体ではα＝０で達成できても同時にβ＝０を達成
することはできないという問題点を有していた。第７図
に示すグラフの非直線性の一原因として、Ｃｒ−Ｓｉ系
薄膜抵抗体中のＣｒＳｉ２微結晶のために移動度μが大
きくなり、従って温度変化による格子振動の影響が大き
くなるため、 の式において、μの温度変化が大きくなり、抵抗値も変
化することが考えられる。
膜抵抗体ではα＝０で達成できても同時にβ＝０を達成
することはできないという問題点を有していた。第７図
に示すグラフの非直線性の一原因として、Ｃｒ−Ｓｉ系
薄膜抵抗体中のＣｒＳｉ２微結晶のために移動度μが大
きくなり、従って温度変化による格子振動の影響が大き
くなるため、 の式において、μの温度変化が大きくなり、抵抗値も変
化することが考えられる。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、温度変化
によりその抵抗値がほとんど変化しない薄膜抵抗体を有
する半導体装置及びその製造方法を提供することを目的
としている。
によりその抵抗値がほとんど変化しない薄膜抵抗体を有
する半導体装置及びその製造方法を提供することを目的
としている。
上記目的を達成するために、本発明の薄膜抵抗体を有す
る半導体装置においては、基板上にクロム、シリコン及
び窒素を含む薄膜抵抗体を形成した半導体装置であっ
て、前記薄膜抵抗体は、アモルファス状態であり且つエ
ネルギーバンド構造が金属的な膜であることを特徴とし
ている。
る半導体装置においては、基板上にクロム、シリコン及
び窒素を含む薄膜抵抗体を形成した半導体装置であっ
て、前記薄膜抵抗体は、アモルファス状態であり且つエ
ネルギーバンド構造が金属的な膜であることを特徴とし
ている。
基板上に少なくともクロム、シリコン，窒素及び酸素を
含む薄膜抵抗体を形成した、半導体装置であって、前記
薄膜抵抗体の組成比（原子数比）が、Ｃｒ＝１，Ｓｉ＝
２〜2.５，Ｎ＝0.３〜1.５，０＝0.５〜1.５であること
を特徴とする薄膜抵抗体を有する半導体装置としても良
い。
含む薄膜抵抗体を形成した、半導体装置であって、前記
薄膜抵抗体の組成比（原子数比）が、Ｃｒ＝１，Ｓｉ＝
２〜2.５，Ｎ＝0.３〜1.５，０＝0.５〜1.５であること
を特徴とする薄膜抵抗体を有する半導体装置としても良
い。
又、このような半導体装置を製造する方法としては、基
板上にクロム、シリコン及び窒素を含む薄膜抵抗体を形
成する工程を有する半導体装置の製造方法であって、 前記薄膜抵抗体を形成する工程は、少なくともクロムと
シリコンを含むターゲットであってクロムとシリコンの
重量に対してシリコンの重量が４１〜５７重量％のター
ゲットを用いて、不活性ガス中に対して反応ガスとして
の窒素を１〜２％添加した雰囲気中にて反応性スパッタ
を行い、薄膜抵抗体を形成する工程であり、しかも、該
薄膜抵抗体を形成する工程の後は最終工程までの熱履歴
が５００℃以下であることを特徴とする半導体装置の製
造方法が有効である。
板上にクロム、シリコン及び窒素を含む薄膜抵抗体を形
成する工程を有する半導体装置の製造方法であって、 前記薄膜抵抗体を形成する工程は、少なくともクロムと
シリコンを含むターゲットであってクロムとシリコンの
重量に対してシリコンの重量が４１〜５７重量％のター
ゲットを用いて、不活性ガス中に対して反応ガスとして
の窒素を１〜２％添加した雰囲気中にて反応性スパッタ
を行い、薄膜抵抗体を形成する工程であり、しかも、該
薄膜抵抗体を形成する工程の後は最終工程までの熱履歴
が５００℃以下であることを特徴とする半導体装置の製
造方法が有効である。
以下、図面を用いて本発明の実施例の説明をする。第１
図乃至第６図は本発明の一実施例を説明するための図で
ある。第１図に示すように、Ｐ型シリコン半導体基板１
０の上にＰ型チャネルストッパー２０、ＬＯＣＯＳ酸化
膜３０、ゲート酸化膜４０、ＰｏｌｙＳｉゲート層５
０、ソースＮ型拡散層６０、ドレインＮ型拡散層６５、
ＢＰＳＧ膜７０を通常のＭＯＳプロセスで順次形成す
る。次に、このようにして加工された成形体１を第２図
に示すＮ２反応性スパッタ装置の基板電極３側に固定す
る。５はクロムとシリコンの重量に対してシリコンの重
量％（Ｓｉ／Ｓｉ＋Ｃｒ）が４９wt％であるＣｒＳｉタ
ーゲットであり、ターゲット電極６の上に配置され、成
形体１と共に、スパッタ装置７内に配置され、ウェハ温
度３００℃、スパッタパワー５０Ｗ、スパッタ時間１０
分、Ａｒ流量２０cc、Ｎ２流量0.３ccという条件下でＮ
２反応性スパッタを行う。ここで、Ｎ２流量0.３ccと
は、不活性ガスであるＡｒガスに対するＮ２の割合（Ｎ
２／Ａｒ）が1.５％ということである。
図乃至第６図は本発明の一実施例を説明するための図で
ある。第１図に示すように、Ｐ型シリコン半導体基板１
０の上にＰ型チャネルストッパー２０、ＬＯＣＯＳ酸化
膜３０、ゲート酸化膜４０、ＰｏｌｙＳｉゲート層５
０、ソースＮ型拡散層６０、ドレインＮ型拡散層６５、
ＢＰＳＧ膜７０を通常のＭＯＳプロセスで順次形成す
る。次に、このようにして加工された成形体１を第２図
に示すＮ２反応性スパッタ装置の基板電極３側に固定す
る。５はクロムとシリコンの重量に対してシリコンの重
量％（Ｓｉ／Ｓｉ＋Ｃｒ）が４９wt％であるＣｒＳｉタ
ーゲットであり、ターゲット電極６の上に配置され、成
形体１と共に、スパッタ装置７内に配置され、ウェハ温
度３００℃、スパッタパワー５０Ｗ、スパッタ時間１０
分、Ａｒ流量２０cc、Ｎ２流量0.３ccという条件下でＮ
２反応性スパッタを行う。ここで、Ｎ２流量0.３ccと
は、不活性ガスであるＡｒガスに対するＮ２の割合（Ｎ
２／Ａｒ）が1.５％ということである。
こうして成形体１の表面に４7.５wt％ＳｉのＣｒＳｉタ
ーゲットを用いたＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗８０を膜厚
１６０Å形成した後、最終的にＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵
抗体が形成される部分以外はフォトエッチングによりＣ
ｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗をエッチング除去し、第３図に
示す構造を得る。次に第４図に示すように、フォトエッ
チングにより、ソースＮ型拡散層６０、ドレインＮ型拡
散層６５に対応する部分のＢＰＳＧ膜７０を一部除去し
た後、第５図に示すようにアルミ配線９０を形成する。
ここで、アルミ配線９０を形成する工程は、まず、スパ
ッタリングにより全面にアルミニウム膜を進積し、その
膜をリン酸系のエッチング液を用いてフォトエッチング
を行い所定のパターンに形成する。その後、Ｈ２Ｎ
２（Ｈ２１０％）のフォーミングガス中において４５０
〜５００℃のと温度にてシンタリングを行う。次に第６
図に示すように、最終工程として３８０℃の温度にてプ
ラズマＣＶＤ法によりプラズマ窒化膜（Ｐ−ＳｉＮ）１
００を膜厚１μｍにて堆積し、引続き、フォトエッチン
グによりパッド部（図示せず）を開口する。以上の工程
によって、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体を集積化したシ
リコンゲート型のＮＭＯＳＬＳＩが形成される。
ーゲットを用いたＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗８０を膜厚
１６０Å形成した後、最終的にＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵
抗体が形成される部分以外はフォトエッチングによりＣ
ｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗をエッチング除去し、第３図に
示す構造を得る。次に第４図に示すように、フォトエッ
チングにより、ソースＮ型拡散層６０、ドレインＮ型拡
散層６５に対応する部分のＢＰＳＧ膜７０を一部除去し
た後、第５図に示すようにアルミ配線９０を形成する。
ここで、アルミ配線９０を形成する工程は、まず、スパ
ッタリングにより全面にアルミニウム膜を進積し、その
膜をリン酸系のエッチング液を用いてフォトエッチング
を行い所定のパターンに形成する。その後、Ｈ２Ｎ
２（Ｈ２１０％）のフォーミングガス中において４５０
〜５００℃のと温度にてシンタリングを行う。次に第６
図に示すように、最終工程として３８０℃の温度にてプ
ラズマＣＶＤ法によりプラズマ窒化膜（Ｐ−ＳｉＮ）１
００を膜厚１μｍにて堆積し、引続き、フォトエッチン
グによりパッド部（図示せず）を開口する。以上の工程
によって、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体を集積化したシ
リコンゲート型のＮＭＯＳＬＳＩが形成される。
次に、本実施例において得られたＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜
抵抗体の分析結果を第９図、第１０図(a),(b)、第１１
図，第１５図，第１６図及び第１７図を用いて以下に説
明する。尚、本分析はスパッタ装置として日本真空技術
社製機種ＭＬＨ−２３０６を用いて行った。第９図は、
ＣｒＳｉターゲットの重量％Ｓｉ／（Ｓｉ＋Ｃｒ）が４
7.５wt％のＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体において、スパ
ッタ時のＮ２量を変えた場合の抵抗値の温度依存性を示
すグラフ、第１０図(a)はＣｒＳｉターゲットの重量％
Ｓｉ／（Ｓｉ＋Ｃｒ）が４7.５wt％のＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系
薄膜抵抗体いにおいて、スパッタ時にＮ２量と１次係数
αとの関係を示すグラフ、第１０図(b)はＣｒＳｉター
ゲットの重量％Ｓｉ／（Ｓｉ＋Ｃｒ）が４7.５wt％のＣ
ｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体において、スパッタ時のＮ２
量と２次係数βとの関係を示すグラフ、第１１図はＣｒ
Ｓｉターゲットの重量％Ｓｉ／（Ｓｉ＋Ｃｒ）が４7.５
wt％のＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体において、スパッタ
時のＮ２量を変えた場合の結晶度と光学バンドギャップ
の発生とを示すグラフである。光学バンドギャップはＣ
ｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体エネルギーバンド構造を調べ
るために測定した。
抵抗体の分析結果を第９図、第１０図(a),(b)、第１１
図，第１５図，第１６図及び第１７図を用いて以下に説
明する。尚、本分析はスパッタ装置として日本真空技術
社製機種ＭＬＨ−２３０６を用いて行った。第９図は、
ＣｒＳｉターゲットの重量％Ｓｉ／（Ｓｉ＋Ｃｒ）が４
7.５wt％のＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体において、スパ
ッタ時のＮ２量を変えた場合の抵抗値の温度依存性を示
すグラフ、第１０図(a)はＣｒＳｉターゲットの重量％
Ｓｉ／（Ｓｉ＋Ｃｒ）が４7.５wt％のＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系
薄膜抵抗体いにおいて、スパッタ時にＮ２量と１次係数
αとの関係を示すグラフ、第１０図(b)はＣｒＳｉター
ゲットの重量％Ｓｉ／（Ｓｉ＋Ｃｒ）が４7.５wt％のＣ
ｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体において、スパッタ時のＮ２
量と２次係数βとの関係を示すグラフ、第１１図はＣｒ
Ｓｉターゲットの重量％Ｓｉ／（Ｓｉ＋Ｃｒ）が４7.５
wt％のＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体において、スパッタ
時のＮ２量を変えた場合の結晶度と光学バンドギャップ
の発生とを示すグラフである。光学バンドギャップはＣ
ｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体エネルギーバンド構造を調べ
るために測定した。
第９図に示すように、スパッタ時のＮ２添加量１〜２％
の範囲では、温度が変化しても抵抗値の変化が小さく、
本実施例において得られたＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体
（スパッタ時のＮ２量が（Ｎ２／Ａｒ）＝1.５％）にあ
っては温度変化による抵抗値変化がほとんど０である。
この第９図において、スパッタ時のＮ２量が３％のとき
に温度変化による抵抗値変化が、Ｎ２量１〜２％のもの
に比較して大きくなっているのは、Ｎ２を添加しすぎる
と第１１図に示すように光学バンドギャップが生じ、こ
の光学バンドギャップが生じると、半導体的な挙動を示
すようになり、キャリア濃度ｎの温度変化が生じ、前述
の抵抗＝１／（ｑ×μ×ｎ）という式においてｎが温度
によって変化すると抵抗値も温度によって変化するため
と考えられる。従って、Ｎ２の添加量の上限値は薄膜抵
抗体に光学バンドギャップが発生しないような値であ
り、即ち薄膜抵抗体が金属的な挙動を示すような値であ
る。又、第１１図に示すように、Ｎ２量を０から１％ま
で変化させたとき、作成されたＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵
抗体中のＣｒＳｉの微結晶のＸ線回析による強度は、Ｎ
２量を増加させるに従って弱くなっており、Ｎ２量１〜
２％のものにおいてはＸ線回析の回析ピークは発生しな
い。第１５図はＸ線回析結果を示しており、同図(a)は
Ｎ２を添加しない場合、同図(b)はＮ２を１％添加した
場合、同図(c)はＮ２を２％添加した場合である。Ｎ２
を添加しない場合にはＣｒＳｉ２の微結晶の存在を示す
ピークがＡ，Ｂ，Ｃの３ケ所にあらわれているが、Ｎ２
を添加した場合にはピークは発生しない。これは、Ｎ２
量が増えると、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体中のＣｒＳ
ｉ２微結晶が減少してアモルファス状態になることを示
す。しかし、Ｎ２量を増加しすぎると前述の如く光学バ
ンドギャップが生じ、好ましくない。Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎ系
薄膜抵抗体のエネルギーバンド構造をトンネル電流測定
を用いてトンネリングスペクトロスコピーにより評価す
ると、第１６図になる。Ｎ２量０％では、状態密度Ｎ
（Ｅ）のエネルギーＥ＝０ｅＶ近くでの減少は見られな
いが、Ｎ２量３％では状態密度Ｎ（Ｅ）はＥ＝０ｅＶ近
くで小さくなっており、エネルギーバンドギャップが形
成されていることを示している。これは、光学バンドギ
ャップ測定と同一の結果を示している。
の範囲では、温度が変化しても抵抗値の変化が小さく、
本実施例において得られたＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体
（スパッタ時のＮ２量が（Ｎ２／Ａｒ）＝1.５％）にあ
っては温度変化による抵抗値変化がほとんど０である。
この第９図において、スパッタ時のＮ２量が３％のとき
に温度変化による抵抗値変化が、Ｎ２量１〜２％のもの
に比較して大きくなっているのは、Ｎ２を添加しすぎる
と第１１図に示すように光学バンドギャップが生じ、こ
の光学バンドギャップが生じると、半導体的な挙動を示
すようになり、キャリア濃度ｎの温度変化が生じ、前述
の抵抗＝１／（ｑ×μ×ｎ）という式においてｎが温度
によって変化すると抵抗値も温度によって変化するため
と考えられる。従って、Ｎ２の添加量の上限値は薄膜抵
抗体に光学バンドギャップが発生しないような値であ
り、即ち薄膜抵抗体が金属的な挙動を示すような値であ
る。又、第１１図に示すように、Ｎ２量を０から１％ま
で変化させたとき、作成されたＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵
抗体中のＣｒＳｉの微結晶のＸ線回析による強度は、Ｎ
２量を増加させるに従って弱くなっており、Ｎ２量１〜
２％のものにおいてはＸ線回析の回析ピークは発生しな
い。第１５図はＸ線回析結果を示しており、同図(a)は
Ｎ２を添加しない場合、同図(b)はＮ２を１％添加した
場合、同図(c)はＮ２を２％添加した場合である。Ｎ２
を添加しない場合にはＣｒＳｉ２の微結晶の存在を示す
ピークがＡ，Ｂ，Ｃの３ケ所にあらわれているが、Ｎ２
を添加した場合にはピークは発生しない。これは、Ｎ２
量が増えると、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体中のＣｒＳ
ｉ２微結晶が減少してアモルファス状態になることを示
す。しかし、Ｎ２量を増加しすぎると前述の如く光学バ
ンドギャップが生じ、好ましくない。Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎ系
薄膜抵抗体のエネルギーバンド構造をトンネル電流測定
を用いてトンネリングスペクトロスコピーにより評価す
ると、第１６図になる。Ｎ２量０％では、状態密度Ｎ
（Ｅ）のエネルギーＥ＝０ｅＶ近くでの減少は見られな
いが、Ｎ２量３％では状態密度Ｎ（Ｅ）はＥ＝０ｅＶ近
くで小さくなっており、エネルギーバンドギャップが形
成されていることを示している。これは、光学バンドギ
ャップ測定と同一の結果を示している。
Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体は、Ｎ２量を増やすことに
よりエネルギーバンド構造は、金属的な構造から、半導
体的な構造に変化すると考えられる。
よりエネルギーバンド構造は、金属的な構造から、半導
体的な構造に変化すると考えられる。
つまり、Ｎ２量は光学バンドギャップ測定や状態密度の
測定より理解できるように、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜のエ
ネルギーバンドギャップの生じない範囲にする必要があ
る。この範囲を用いると、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体
は、半導体的な挙動、つまりキャリア濃度の温度による
変化のないものとなる。また、第１０図(a)，第１０図
(b)からわかるように、スパッタ時のＮ２量を変化させ
ていくと、１次係数α、２次係数βを０にすることがで
き、上記第１実施例にてＮ２を1.５％とした場合は、
α，β共にほぼ０とすることができ、従って第９図に示
すように、温度を変化させても抵抗値の変化はほとんど
ない。
測定より理解できるように、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜のエ
ネルギーバンドギャップの生じない範囲にする必要があ
る。この範囲を用いると、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体
は、半導体的な挙動、つまりキャリア濃度の温度による
変化のないものとなる。また、第１０図(a)，第１０図
(b)からわかるように、スパッタ時のＮ２量を変化させ
ていくと、１次係数α、２次係数βを０にすることがで
き、上記第１実施例にてＮ２を1.５％とした場合は、
α，β共にほぼ０とすることができ、従って第９図に示
すように、温度を変化させても抵抗値の変化はほとんど
ない。
第１２図はターゲットの組成とＮ２の添加量を変えたと
きの抵抗温度特性を示している。図からわかるように、
クロムとシリコンの重量に対してシリコンの重量が小さ
くなるにつれて１次係数αおよび２次係数のβ値が大き
くなる傾向がある。そして、シリコンの重量が４１〜５
７重量％でＮ２の添加量が１〜２％の場合には１次係数
αおよび２次係数β共にその値が０に近づき、延いては
抵抗の温度係数（ＴＣＲ）が０に近づくようになる。
きの抵抗温度特性を示している。図からわかるように、
クロムとシリコンの重量に対してシリコンの重量が小さ
くなるにつれて１次係数αおよび２次係数のβ値が大き
くなる傾向がある。そして、シリコンの重量が４１〜５
７重量％でＮ２の添加量が１〜２％の場合には１次係数
αおよび２次係数β共にその値が０に近づき、延いては
抵抗の温度係数（ＴＣＲ）が０に近づくようになる。
第１３図は薄膜抵抗体を形成した後にアニールを行い、
そのアニール温度を変えたときの抵抗温度特性を示して
いる。アニール温度が５００℃以下であれば、１次係数
αおよび２次係数βは共に０であるが、アニール温度が
５００℃より高くなると１次係数αは徐々に大きくな
り、２次係数βは小さくなる。このように１次係数αお
よび２次係数βの値が変化する理由としては、アニール
温度が５００℃より高くなると薄膜抵抗体中においてＣ
ｒＳｉ２の結晶化が進み薄膜抵抗体がもはやアモルファ
ス状態でなくなる為であると考えられる。上述した本実
施例によると、薄膜抵抗体を形成した後は最終工程まで
の熱履歴が５００℃以下であるために１次係数αおよび
２次係数のβ値が変化することがない。
そのアニール温度を変えたときの抵抗温度特性を示して
いる。アニール温度が５００℃以下であれば、１次係数
αおよび２次係数βは共に０であるが、アニール温度が
５００℃より高くなると１次係数αは徐々に大きくな
り、２次係数βは小さくなる。このように１次係数αお
よび２次係数βの値が変化する理由としては、アニール
温度が５００℃より高くなると薄膜抵抗体中においてＣ
ｒＳｉ２の結晶化が進み薄膜抵抗体がもはやアモルファ
ス状態でなくなる為であると考えられる。上述した本実
施例によると、薄膜抵抗体を形成した後は最終工程まで
の熱履歴が５００℃以下であるために１次係数αおよび
２次係数のβ値が変化することがない。
第１４図(a),(b)はそれぞれＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗
８０の膜厚と１次係数α，２次係数βとの関係を示して
いる。尚、図中、丸プロットはＮ２を1.５％添加した場
合の特性であり、三角プロットはＮ２を添加しない場合
の特性である。これらの図からわかるように、本発明の
ようにＮ２を添加する場合には、抵抗の温度係数（ＴＣ
Ｒ）が膜厚に依存することがないので、膜厚を調整する
ことにより所望の抵抗値が容易に得られ、又、製造時に
膜厚のバラツキが生じたとしても温度係数（ＴＣＲ）が
変化しないので製造が容易であるという効果がある。
８０の膜厚と１次係数α，２次係数βとの関係を示して
いる。尚、図中、丸プロットはＮ２を1.５％添加した場
合の特性であり、三角プロットはＮ２を添加しない場合
の特性である。これらの図からわかるように、本発明の
ようにＮ２を添加する場合には、抵抗の温度係数（ＴＣ
Ｒ）が膜厚に依存することがないので、膜厚を調整する
ことにより所望の抵抗値が容易に得られ、又、製造時に
膜厚のバラツキが生じたとしても温度係数（ＴＣＲ）が
変化しないので製造が容易であるという効果がある。
次に、上記実施例における、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗
体のＸＰＳ分析機を用いた組成分析結果を、第１７図に
示す。Ｃｒの原子数を１としたときの原子数比で示す。
Ｎ２反応性スパッタ時のＮ２量を増加することにより、
膜中のチッ素の組成比が増加している。チッ素量増加と
ともに、酸素及び炭素も増加しており、スパッタ中ある
いは、後処理で混入したと考えられる。酸素は、Ｓｉ−
Ｎ−Ｏのネットワークとして膜中に取り込まれ、チッ素
量増加とともに、酸素量も増加すると考える。
体のＸＰＳ分析機を用いた組成分析結果を、第１７図に
示す。Ｃｒの原子数を１としたときの原子数比で示す。
Ｎ２反応性スパッタ時のＮ２量を増加することにより、
膜中のチッ素の組成比が増加している。チッ素量増加と
ともに、酸素及び炭素も増加しており、スパッタ中ある
いは、後処理で混入したと考えられる。酸素は、Ｓｉ−
Ｎ−Ｏのネットワークとして膜中に取り込まれ、チッ素
量増加とともに、酸素量も増加すると考える。
この為、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体の成分としては、
クロム，シリコン，チッ素，酸素をコントロールする必
要がある。
クロム，シリコン，チッ素，酸素をコントロールする必
要がある。
組成比は、クロムの原子数を１として表すと、Ｃｒ＝
１，Ｓｉ＝２〜2.５，Ｎ＝0.３〜1.５，Ｏ＝0.５〜1.５
にすることにより、温度特性の小さな薄膜抵抗体が得ら
れる。またこのとき、炭素をクロムの原子数を１として
表しＣ＝０〜１含んでいても良い。
１，Ｓｉ＝２〜2.５，Ｎ＝0.３〜1.５，Ｏ＝0.５〜1.５
にすることにより、温度特性の小さな薄膜抵抗体が得ら
れる。またこのとき、炭素をクロムの原子数を１として
表しＣ＝０〜１含んでいても良い。
尚、上記実施例においてはＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体
を作成するためにＮ２反応性スパッタ法を用いたが、本
発明の技術的理想を逸脱しない限り、他の方法でもよ
く、例えば0.１〜２０wt％のＮを含んだＣｒＳｉＮター
ゲットを用いて、通常のスパッタ法により３０〜７０wt
％Ｓｉ、膜厚３０〜１０００ÅのＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜
抵抗体を作成するようにしてもよい。この場合には用い
られるターゲットの組成は、スパッタにより形成される
薄膜抵抗体がアモルファス状態で且つ、エネルギーバン
ド構造が金属的な膜になるような組成にする必要があ
る。あるいは、形成された薄膜抵抗の組成比が、クロム
の原子数を１として表し、Ｃｒ＝１，Ｓｉ＝２〜2.５，
Ｎ＝0.３〜1.５，Ｏ＝0.５〜1.５であっても良い。ま
た、上記実施例においてＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体の
膜厚を１６０Åとしたが、これに限らず、３０〜１００
０Åの膜厚としてもよい。また、ＣｒＳｉターゲットの
シリコン重量％を４7.５wt％としたが、第１２図に示し
たように４１〜５７wt％としてもよい。また、本実施例
においては、本発明をＮＭＯＳ工程に適用した例を示し
たが、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体を使用できるものな
ら他の工程への適用が可能であり、例えばＣＭＯＳ工
程、バイＭＯＳ工程、バイポーラＩＣ工程等に適用して
もよい。また、本実施例では、ＢＰＳＧ膜上にＣｒ−Ｓ
ｉ−Ｎ系薄膜抵抗体を形成したが、ＢＰＳＧ膜の代わり
にＳｉＯ２，ＰＳＧ，Ｓｉ３Ｎ４等の絶縁体上に形成し
てもよい。
を作成するためにＮ２反応性スパッタ法を用いたが、本
発明の技術的理想を逸脱しない限り、他の方法でもよ
く、例えば0.１〜２０wt％のＮを含んだＣｒＳｉＮター
ゲットを用いて、通常のスパッタ法により３０〜７０wt
％Ｓｉ、膜厚３０〜１０００ÅのＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜
抵抗体を作成するようにしてもよい。この場合には用い
られるターゲットの組成は、スパッタにより形成される
薄膜抵抗体がアモルファス状態で且つ、エネルギーバン
ド構造が金属的な膜になるような組成にする必要があ
る。あるいは、形成された薄膜抵抗の組成比が、クロム
の原子数を１として表し、Ｃｒ＝１，Ｓｉ＝２〜2.５，
Ｎ＝0.３〜1.５，Ｏ＝0.５〜1.５であっても良い。ま
た、上記実施例においてＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体の
膜厚を１６０Åとしたが、これに限らず、３０〜１００
０Åの膜厚としてもよい。また、ＣｒＳｉターゲットの
シリコン重量％を４7.５wt％としたが、第１２図に示し
たように４１〜５７wt％としてもよい。また、本実施例
においては、本発明をＮＭＯＳ工程に適用した例を示し
たが、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体を使用できるものな
ら他の工程への適用が可能であり、例えばＣＭＯＳ工
程、バイＭＯＳ工程、バイポーラＩＣ工程等に適用して
もよい。また、本実施例では、ＢＰＳＧ膜上にＣｒ−Ｓ
ｉ−Ｎ系薄膜抵抗体を形成したが、ＢＰＳＧ膜の代わり
にＳｉＯ２，ＰＳＧ，Ｓｉ３Ｎ４等の絶縁体上に形成し
てもよい。
また、本発明による薄膜抵抗体のみで、抵抗アレイなど
の抵抗素子チップとして用いてもよい。
の抵抗素子チップとして用いてもよい。
本発明は、以上説明したように構成されているので、次
に記載する効果を奏する。
に記載する効果を奏する。
請求項１の薄膜抵抗体を有する半導体装置においては、
温度変化による抵抗値変化を極めて抑制した薄膜抵抗体
を得ることができる。
温度変化による抵抗値変化を極めて抑制した薄膜抵抗体
を得ることができる。
請求項２の薄膜抵抗体を有する半導体装置の製造方法に
おいては、請求項１に示すような温度変化による抵抗値
変化を極めて抑制した薄膜抵抗体を効果的に製造するこ
とができる。
おいては、請求項１に示すような温度変化による抵抗値
変化を極めて抑制した薄膜抵抗体を効果的に製造するこ
とができる。
第１図、第３図乃至第６図は、本発明の一実施例の製造
工程を示す断面図、第２図は上記実施例に使用するスパ
ッタ装置の概略図、第７図は従来のＣｒ−Ｓｉ系薄膜抵
抗体の抵抗値の温度依存性を示すグラフ、第８図は従来
Ｃｒ−Ｓｉ系薄膜抵抗体において、ＣｒとＳｉの割合を
変化させた場合の１次係数αと２次係数βとを示すグラ
フ、第９図は、Ｓｉ／（Ｓｉ＋Ｃｒ）が４7.５wt％のＣ
ｒＳｉターゲットを用いたＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体
において、スパッタ時のＮ２量を変えた場合の抵抗値変
化の温度依存性を示すグラフ、第１０図(a)はＳｉ／
（Ｓｉ＋Ｃｒ）が４7.５wt％のＣｒＳｉターゲットを用
いたＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体において、スパッタ時
のＮ２量と１次係数αとの関係を示すグラフ、第１０図
(b)はＳｉ／（Ｓｉ＋Ｃｒ）が４7.５wt％のＣｒＳｉタ
ーゲットを用いたＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体におい
て、スパッタ時のＮ２量と２次係数βとの関係を示すグ
ラフ、第１１図はＳｉ／（Ｓｉ＋Ｃｒ）が４7.５wt％の
ＣｒＳｉターゲットを用いたＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗
体において、スパッタ時にＮ２量を変えた場合の結晶と
光学バンドギャップの発生とを示すグラフ、第１２図は
ターゲット組成、Ｎ２量を変えたときの抵抗温度特性を
示すグラフ、第１３図はアニール温度を変えたときの抵
抗温度特性を示すグラフ、第１４図(a),(b)はそれぞれ
薄膜抵抗体の膜厚と１次係数、２次係数との関係を示す
グラフ、第１５図(a),(b),(c)はＸ線回析結果を示すグ
ラフ、第１６図はＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体のエネル
ギーバンド構造を表す図、第１７図はＮ２量と組成比と
の関係を表す図である。 １…ウェハ，３…基板電極，５…ＣｒＳｉターゲット，
６…ターゲット電極，７…スパッタ装置，８０…Ｃｒ−
Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体。
工程を示す断面図、第２図は上記実施例に使用するスパ
ッタ装置の概略図、第７図は従来のＣｒ−Ｓｉ系薄膜抵
抗体の抵抗値の温度依存性を示すグラフ、第８図は従来
Ｃｒ−Ｓｉ系薄膜抵抗体において、ＣｒとＳｉの割合を
変化させた場合の１次係数αと２次係数βとを示すグラ
フ、第９図は、Ｓｉ／（Ｓｉ＋Ｃｒ）が４7.５wt％のＣ
ｒＳｉターゲットを用いたＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体
において、スパッタ時のＮ２量を変えた場合の抵抗値変
化の温度依存性を示すグラフ、第１０図(a)はＳｉ／
（Ｓｉ＋Ｃｒ）が４7.５wt％のＣｒＳｉターゲットを用
いたＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体において、スパッタ時
のＮ２量と１次係数αとの関係を示すグラフ、第１０図
(b)はＳｉ／（Ｓｉ＋Ｃｒ）が４7.５wt％のＣｒＳｉタ
ーゲットを用いたＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体におい
て、スパッタ時のＮ２量と２次係数βとの関係を示すグ
ラフ、第１１図はＳｉ／（Ｓｉ＋Ｃｒ）が４7.５wt％の
ＣｒＳｉターゲットを用いたＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗
体において、スパッタ時にＮ２量を変えた場合の結晶と
光学バンドギャップの発生とを示すグラフ、第１２図は
ターゲット組成、Ｎ２量を変えたときの抵抗温度特性を
示すグラフ、第１３図はアニール温度を変えたときの抵
抗温度特性を示すグラフ、第１４図(a),(b)はそれぞれ
薄膜抵抗体の膜厚と１次係数、２次係数との関係を示す
グラフ、第１５図(a),(b),(c)はＸ線回析結果を示すグ
ラフ、第１６図はＣｒ−Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体のエネル
ギーバンド構造を表す図、第１７図はＮ２量と組成比と
の関係を表す図である。 １…ウェハ，３…基板電極，５…ＣｒＳｉターゲット，
６…ターゲット電極，７…スパッタ装置，８０…Ｃｒ−
Ｓｉ−Ｎ系薄膜抵抗体。
Claims (3)
- 【請求項１】基板上に少なくともクロム、シリコン及び
窒素を含む薄膜抵抗体を形成した半導体装置であって、
前記薄膜抵抗体は、アモルファス状態であり且つエネル
ギーバンド構造が金属的な膜であることを特徴とする薄
膜抵抗体を有する半導体装置。 - 【請求項２】基板上に少なくともクロム、シリコン，窒
素及び酸素を含む薄膜抵抗体を形成した、半導体装置で
あって、前記薄膜抵抗体の組成比（原子数比）が、Ｃｒ
＝１，Ｓｉ＝２〜2.５，Ｎ＝0.３〜1.５，０＝0.５〜1.
５であることを特徴とする薄膜抵抗体を有する半導体装
置。 - 【請求項３】基板上に少なくともクロム、シリコン及び
窒素を含む薄膜抵抗体を形成する工程を有する半導体装
置の製造方法であって、 前記薄膜抵抗体を形成する工程は、少なくともクロムと
シリコンを含むターゲットであってクロムとシリコンの
重量に対してシリコンの重量が４１〜５７重量％のター
ゲットを用いて、不活性ガスに対して反応ガスとしての
窒素を１〜２％添加した雰囲気中にて反応性スパッタを
行い、薄膜抵抗体を形成する工程であり、 しかも、該薄膜抵抗体を形成する工程の後は最終工程ま
での熱履歴が５００℃以下であることを特徴とする薄膜
抵抗体を有する半導体装置の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1151284A JPH0666163B2 (ja) | 1988-07-15 | 1989-06-14 | 薄膜抵抗体を有する半導体装置及びその製造方法 |
| DE68929216T DE68929216T2 (de) | 1988-07-15 | 1989-07-14 | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit Dünnfilm-Widerstand |
| EP89112987A EP0350961B1 (en) | 1988-07-15 | 1989-07-14 | Method of producing a semiconductor device having thin film resistor |
| US08/015,268 US6287933B1 (en) | 1988-07-15 | 1992-01-03 | Semiconductor device having thin film resistor and method of producing same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17753688 | 1988-07-15 | ||
| JP63-177536 | 1988-07-15 | ||
| JP1151284A JPH0666163B2 (ja) | 1988-07-15 | 1989-06-14 | 薄膜抵抗体を有する半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02132802A JPH02132802A (ja) | 1990-05-22 |
| JPH0666163B2 true JPH0666163B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=26480585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1151284A Expired - Lifetime JPH0666163B2 (ja) | 1988-07-15 | 1989-06-14 | 薄膜抵抗体を有する半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666163B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5481129A (en) * | 1991-10-30 | 1996-01-02 | Harris Corporation | Analog-to-digital converter |
| JP3254885B2 (ja) * | 1994-03-22 | 2002-02-12 | 双葉電子工業株式会社 | 抵抗体の製造方法 |
| KR100490575B1 (ko) * | 2001-08-03 | 2005-05-17 | 야마하 가부시키가이샤 | 귀금속 박막 패턴 형성방법 |
| JP4610247B2 (ja) * | 2004-07-07 | 2011-01-12 | 株式会社リコー | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2017022176A (ja) * | 2015-07-07 | 2017-01-26 | Koa株式会社 | 薄膜抵抗器及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP1151284A patent/JPH0666163B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02132802A (ja) | 1990-05-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |