JPH07283369A - 薄膜抵抗及びその製造方法 - Google Patents
薄膜抵抗及びその製造方法Info
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- JPH07283369A JPH07283369A JP6076028A JP7602894A JPH07283369A JP H07283369 A JPH07283369 A JP H07283369A JP 6076028 A JP6076028 A JP 6076028A JP 7602894 A JP7602894 A JP 7602894A JP H07283369 A JPH07283369 A JP H07283369A
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- JP
- Japan
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- thin film
- film resistor
- insulating material
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 薄膜抵抗を小さな電流で溶断可能にするこ
と。 【構成】 薄膜抵抗体層14の下面14e側に微細な
絶縁性材料塊13b群がくい込むように配置されている
ことを特徴とする薄膜抵抗。 基板10の絶縁表面12上に少なくとも1種類の絶縁
性材料を含む複数種類の材料で構成される膜13を形成
する第1工程と、この膜13から少なくとも1種類の微
細な絶縁性材料塊13b群を析出する第2工程と、この
絶縁性材料塊13b群を残して前記膜13を除去する第
3工程と、前記絶縁性材料塊13b群及び前記基板10
の絶縁表面12の所定箇所を覆うように薄膜抵抗体層1
4を形成する第4工程とを具備する薄膜抵抗の製造方
法。
と。 【構成】 薄膜抵抗体層14の下面14e側に微細な
絶縁性材料塊13b群がくい込むように配置されている
ことを特徴とする薄膜抵抗。 基板10の絶縁表面12上に少なくとも1種類の絶縁
性材料を含む複数種類の材料で構成される膜13を形成
する第1工程と、この膜13から少なくとも1種類の微
細な絶縁性材料塊13b群を析出する第2工程と、この
絶縁性材料塊13b群を残して前記膜13を除去する第
3工程と、前記絶縁性材料塊13b群及び前記基板10
の絶縁表面12の所定箇所を覆うように薄膜抵抗体層1
4を形成する第4工程とを具備する薄膜抵抗の製造方
法。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜抵抗及びその製造
方法に関し、特にヒューズとして使用したときに小電流
で溶断する薄膜抵抗及びその製造方法に関するものであ
る。
方法に関し、特にヒューズとして使用したときに小電流
で溶断する薄膜抵抗及びその製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】薄膜抵抗は、半導体装置中に組み込ま
れ、保護回路のヒューズや記憶回路の記憶素子として使
用されている。薄膜抵抗をヒューズとして使用する場合
は、集積回路の保護回路に過電流が流れたときに、この
過電流により薄膜抵抗が溶断する。また、薄膜抵抗を記
憶素子として使用する場合は、薄膜抵抗は読み出し専用
のリードオンリメモリの各記憶単位となる。従来の薄膜
抵抗は、平坦な基板又は微細エッチング加工による凹凸
表面基板上に形成されている。薄膜抵抗が平板な基板上
に形成されたときは、薄膜抵抗の底面は平坦になるの
で、横断面(電流が流れる方向に垂直な面)が一定の薄
膜抵抗が形成される。
れ、保護回路のヒューズや記憶回路の記憶素子として使
用されている。薄膜抵抗をヒューズとして使用する場合
は、集積回路の保護回路に過電流が流れたときに、この
過電流により薄膜抵抗が溶断する。また、薄膜抵抗を記
憶素子として使用する場合は、薄膜抵抗は読み出し専用
のリードオンリメモリの各記憶単位となる。従来の薄膜
抵抗は、平坦な基板又は微細エッチング加工による凹凸
表面基板上に形成されている。薄膜抵抗が平板な基板上
に形成されたときは、薄膜抵抗の底面は平坦になるの
で、横断面(電流が流れる方向に垂直な面)が一定の薄
膜抵抗が形成される。
【0003】例えば,記憶素子用ヒューズにおいては、
回路への熱的影響の低減や消費電力の低減のために、よ
り小さい電流で溶断させられることが望ましく、そのた
めにはより薄い薄膜抵抗を形成することが必要になる。
しかし、膜厚にバラツキが生じるため、薄膜抵抗自体を
薄くするのには限界があった。一方、小さい電流で溶断
させるための他の方法としては、薄膜抵抗の下地に凹凸
を形成しておいて、薄膜抵抗の横断面積を変化させる方
法も考えられる。この方法によれば、薄膜抵抗の横断面
積の小さい箇所では、電流密度が高くなるので、この箇
所で電流による発熱が集中する。この結果、この箇所で
薄膜抵抗の溶断が始まる。一旦、薄膜抵抗の溶断が始ま
ると、薄膜抵抗の横断面積が小さくなるので、更に発熱
が大となり、瞬時に薄膜抵抗の全体が溶断する。
回路への熱的影響の低減や消費電力の低減のために、よ
り小さい電流で溶断させられることが望ましく、そのた
めにはより薄い薄膜抵抗を形成することが必要になる。
しかし、膜厚にバラツキが生じるため、薄膜抵抗自体を
薄くするのには限界があった。一方、小さい電流で溶断
させるための他の方法としては、薄膜抵抗の下地に凹凸
を形成しておいて、薄膜抵抗の横断面積を変化させる方
法も考えられる。この方法によれば、薄膜抵抗の横断面
積の小さい箇所では、電流密度が高くなるので、この箇
所で電流による発熱が集中する。この結果、この箇所で
薄膜抵抗の溶断が始まる。一旦、薄膜抵抗の溶断が始ま
ると、薄膜抵抗の横断面積が小さくなるので、更に発熱
が大となり、瞬時に薄膜抵抗の全体が溶断する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
薄膜抵抗の基板の表面に凹凸を形成するためには、基板
の表面に対するレジスト層の塗布、ホトリソグラフィに
よるレジスト層のパターン形成、このレジスト層をマス
クとした基板のエッチング、レジスト層の剥離等の多数
の工程が必要となる。更に、このようにして形成される
基板表面の凹凸の大きさの最小値は、0.5μm程度で
あった。また薄膜抵抗体層の厚さがこの凹凸の大きさと
同程度であるので、薄膜抵抗体層の横断面積を充分に小
さくすることができなかった。この結果、薄膜抵抗体層
を溶断するために必要な電流を充分に小さくすることが
できなかった。したがって、本発明の課題は、小さな電
流により溶断可能な薄膜抵抗及びその製造方法を提供す
ることである。
薄膜抵抗の基板の表面に凹凸を形成するためには、基板
の表面に対するレジスト層の塗布、ホトリソグラフィに
よるレジスト層のパターン形成、このレジスト層をマス
クとした基板のエッチング、レジスト層の剥離等の多数
の工程が必要となる。更に、このようにして形成される
基板表面の凹凸の大きさの最小値は、0.5μm程度で
あった。また薄膜抵抗体層の厚さがこの凹凸の大きさと
同程度であるので、薄膜抵抗体層の横断面積を充分に小
さくすることができなかった。この結果、薄膜抵抗体層
を溶断するために必要な電流を充分に小さくすることが
できなかった。したがって、本発明の課題は、小さな電
流により溶断可能な薄膜抵抗及びその製造方法を提供す
ることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第1の構成は、薄膜抵抗体層の下面側に微
細な絶縁性材料塊群がくい込むように配置されているこ
とを特徴とする薄膜抵抗である。更に、第2の発明の構
成は、基板の絶縁表面上に、少なくとも1種類の絶縁性
材料を含む複数種類の材料で構成される膜を形成する第
1工程と、この膜から少なくとも1種類の微細な絶縁性
材料塊群を析出する第2工程と、この絶縁性材料塊群を
残して前記膜を除去する第3工程と、前記絶縁性材料塊
群及び前記基板の絶縁表面の所定箇所を覆うように薄膜
抵抗体層を形成する第4工程とを具備する薄膜抵抗の製
造方法である。
め、本発明の第1の構成は、薄膜抵抗体層の下面側に微
細な絶縁性材料塊群がくい込むように配置されているこ
とを特徴とする薄膜抵抗である。更に、第2の発明の構
成は、基板の絶縁表面上に、少なくとも1種類の絶縁性
材料を含む複数種類の材料で構成される膜を形成する第
1工程と、この膜から少なくとも1種類の微細な絶縁性
材料塊群を析出する第2工程と、この絶縁性材料塊群を
残して前記膜を除去する第3工程と、前記絶縁性材料塊
群及び前記基板の絶縁表面の所定箇所を覆うように薄膜
抵抗体層を形成する第4工程とを具備する薄膜抵抗の製
造方法である。
【0006】
【作用】上記第1の発明は、微細な絶縁性材料塊群が薄
膜抵抗体層の底面にくい込んでいる構成なので、前記絶
縁性材料塊群が前記薄膜抵抗体層中に存在することによ
り、前記薄膜抵抗体層の実質的な横断面積を充分に小さ
くすることができる。このため、前記薄膜抵抗体層に流
れる電流密度を大きくすることができるので、この電流
によるジュール熱による発熱を大きくすることができ
る。この結果、前記薄膜抵抗体層を小さな電流で溶断す
ることができる。
膜抵抗体層の底面にくい込んでいる構成なので、前記絶
縁性材料塊群が前記薄膜抵抗体層中に存在することによ
り、前記薄膜抵抗体層の実質的な横断面積を充分に小さ
くすることができる。このため、前記薄膜抵抗体層に流
れる電流密度を大きくすることができるので、この電流
によるジュール熱による発熱を大きくすることができ
る。この結果、前記薄膜抵抗体層を小さな電流で溶断す
ることができる。
【0007】更に、第2の発明の構成において、第1〜
第3工程により、合金膜から基板の絶縁表面上に少なく
とも1種類の微細な絶縁性材料塊群を容易に形成するこ
とができる。更に、第4工程により、前記絶縁性材料塊
群及び前記基板の絶縁表面の所定箇所を覆うように薄膜
抵抗体層を形成しているので、この薄膜抵抗体層の底面
に前記微細な絶縁性材料塊群をくい込ませることができ
る。このため、前記第1の発明に係わる薄膜抵抗を製造
することができる。更に、前記合金膜の材料を調整する
ことにより、残留させる絶縁性材料塊群の大きさの制御
が可能である。また、絶縁性材料塊群を充分均一で微細
なものにすることができる。更に、この絶縁性材料塊群
により、薄膜抵抗体層の実質的な層厚を調整することが
できる。
第3工程により、合金膜から基板の絶縁表面上に少なく
とも1種類の微細な絶縁性材料塊群を容易に形成するこ
とができる。更に、第4工程により、前記絶縁性材料塊
群及び前記基板の絶縁表面の所定箇所を覆うように薄膜
抵抗体層を形成しているので、この薄膜抵抗体層の底面
に前記微細な絶縁性材料塊群をくい込ませることができ
る。このため、前記第1の発明に係わる薄膜抵抗を製造
することができる。更に、前記合金膜の材料を調整する
ことにより、残留させる絶縁性材料塊群の大きさの制御
が可能である。また、絶縁性材料塊群を充分均一で微細
なものにすることができる。更に、この絶縁性材料塊群
により、薄膜抵抗体層の実質的な層厚を調整することが
できる。
【0008】
【実施例】以下本願発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図3〜図7は、本発明の製造方法の一実施例を
示す。まず、図3に示すように、シリコン基板11の表
面上に絶縁層として酸化シリコン膜12を厚さ1μmに
形成する。ここで基板10は、シリコン基板11と酸化
シリコン膜12からなるとする。したがって、酸化シリ
コン膜12の表面が基板10の絶縁表面となる。次に、
図4に示すように、スパッタ法により、複数種類の材料
としてアルミニウムと1%のシリコンとを含む2元素合
金(Al−1%Si)膜13を酸化シリコン膜12の表
面上に形成する。その後、加熱してシリコン塊(シリコ
ン結晶粒)13b群を析出させる(図8参照)。
明する。図3〜図7は、本発明の製造方法の一実施例を
示す。まず、図3に示すように、シリコン基板11の表
面上に絶縁層として酸化シリコン膜12を厚さ1μmに
形成する。ここで基板10は、シリコン基板11と酸化
シリコン膜12からなるとする。したがって、酸化シリ
コン膜12の表面が基板10の絶縁表面となる。次に、
図4に示すように、スパッタ法により、複数種類の材料
としてアルミニウムと1%のシリコンとを含む2元素合
金(Al−1%Si)膜13を酸化シリコン膜12の表
面上に形成する。その後、加熱してシリコン塊(シリコ
ン結晶粒)13b群を析出させる(図8参照)。
【0009】図8は、シリコン基板11を加熱するシン
タ温度と析出するシリコン結晶粒及びその個数との関係
を示すグラフである。図8に示すように、シンタ温度が
高くなる程、析出するシリコン結晶粒が大きくなり、そ
の個数が少なくなる。なお、特許請求の範囲の構成要件
において、「絶縁性材料塊」は、「薄膜抵抗体層」より
も抵抗が著しく大きなものである。また、前記シリコン
塊13bの抵抗は、後述するポリシリコン製薄膜抵抗体
層14の抵抗より著しく大きいので、シリコン塊13b
を絶縁性材料塊とすることができる。なお、13aは2
元素合金膜13中のアルミニウムである。このとき、2
元素合金膜13の厚さが1μmのときは、シリコン塊1
3bの高さが0.1μm程度となり、2元素合金膜13
の厚さが0.1μmのときは、シリコン塊13bの高さ
が0.01μm程度となる。このため、2元素合金膜1
3の厚さを調整することにより、シリコン塊13bの大
きさを制御することができる。
タ温度と析出するシリコン結晶粒及びその個数との関係
を示すグラフである。図8に示すように、シンタ温度が
高くなる程、析出するシリコン結晶粒が大きくなり、そ
の個数が少なくなる。なお、特許請求の範囲の構成要件
において、「絶縁性材料塊」は、「薄膜抵抗体層」より
も抵抗が著しく大きなものである。また、前記シリコン
塊13bの抵抗は、後述するポリシリコン製薄膜抵抗体
層14の抵抗より著しく大きいので、シリコン塊13b
を絶縁性材料塊とすることができる。なお、13aは2
元素合金膜13中のアルミニウムである。このとき、2
元素合金膜13の厚さが1μmのときは、シリコン塊1
3bの高さが0.1μm程度となり、2元素合金膜13
の厚さが0.1μmのときは、シリコン塊13bの高さ
が0.01μm程度となる。このため、2元素合金膜1
3の厚さを調整することにより、シリコン塊13bの大
きさを制御することができる。
【0010】次に、図5に示すように、選択的エッチン
グ等により、シリコン塊13bを残して、2元素合金膜
13を除去する。このときのエッチング液は、リン酸、
酢酸及び硝酸の混合水溶液である。なお、このときシリ
コン塊13bは、微細なので、酸化シリコン膜12上か
ら離れずに残っている。次に、図6に示すように、CV
D法により不純物が注入されたポリシリコン層をシリコ
ン塊13bを覆うように酸化シリコン膜12上に形成
し、その後このポリシリコン層をパターンニングするこ
とにより、ポリシリコン製薄膜抵抗体層14を形成す
る。なお、薄膜抵抗体層14の本体14aがシリコン塊
13b群を覆うように配置されている。また、14dは
薄膜抵抗体層14の上面、14eは薄膜抵抗体層14の
下面である。また薄膜抵抗体層14のシート抵抗は、2
0オーム/□である。
グ等により、シリコン塊13bを残して、2元素合金膜
13を除去する。このときのエッチング液は、リン酸、
酢酸及び硝酸の混合水溶液である。なお、このときシリ
コン塊13bは、微細なので、酸化シリコン膜12上か
ら離れずに残っている。次に、図6に示すように、CV
D法により不純物が注入されたポリシリコン層をシリコ
ン塊13bを覆うように酸化シリコン膜12上に形成
し、その後このポリシリコン層をパターンニングするこ
とにより、ポリシリコン製薄膜抵抗体層14を形成す
る。なお、薄膜抵抗体層14の本体14aがシリコン塊
13b群を覆うように配置されている。また、14dは
薄膜抵抗体層14の上面、14eは薄膜抵抗体層14の
下面である。また薄膜抵抗体層14のシート抵抗は、2
0オーム/□である。
【0011】次に、図7に示すように、アルミニウム配
線層15aを薄膜抵抗体層14の一方の端部14bを覆
うように蒸着形成し、アルミニウム配線層15bを薄膜
抵抗体層14の他方の端部14cを覆うように形成す
る。このようにすることにより、微細なシリコン膜13
b群により薄膜抵抗体層14の下面14eに微細で均一
な凹凸を簡単に形成することができる。
線層15aを薄膜抵抗体層14の一方の端部14bを覆
うように蒸着形成し、アルミニウム配線層15bを薄膜
抵抗体層14の他方の端部14cを覆うように形成す
る。このようにすることにより、微細なシリコン膜13
b群により薄膜抵抗体層14の下面14eに微細で均一
な凹凸を簡単に形成することができる。
【0012】図1は、本発明の一実施例の薄膜抵抗(上
述の製造方法で製造した薄膜抵抗)の平面を示し、図2
は、図1のA−A断面構造を示す。図1及び図2におい
て、シリコン基板11の表面上に酸化シリコン(SiO
2 )膜12が形成されている。薄膜抵抗体層14は、酸
化シリコン膜12上に形成され、本体14a、端部14
b及び端部14cからなる。本体14aは、酸化シリコ
ン膜12上の微細なシリコン塊13b群を覆うように形
成されている。アルミニウム配線層15aは、端部14
bを覆うように蒸着形成され、一方アルミニウム配線層
15bは、端部14cを覆うように蒸着形成されてい
る。なお、上述のように薄膜抵抗体層14(厚さtが
0.4μm)のシート抵抗が20オーム/□であるの
で、本体14aは、幅Wが2μm、長さLが100μm
のとき、端部14bと端部14c間の印加電圧8V(こ
のとき本体14aを流れる電流が8mAである。)によ
り溶断する。
述の製造方法で製造した薄膜抵抗)の平面を示し、図2
は、図1のA−A断面構造を示す。図1及び図2におい
て、シリコン基板11の表面上に酸化シリコン(SiO
2 )膜12が形成されている。薄膜抵抗体層14は、酸
化シリコン膜12上に形成され、本体14a、端部14
b及び端部14cからなる。本体14aは、酸化シリコ
ン膜12上の微細なシリコン塊13b群を覆うように形
成されている。アルミニウム配線層15aは、端部14
bを覆うように蒸着形成され、一方アルミニウム配線層
15bは、端部14cを覆うように蒸着形成されてい
る。なお、上述のように薄膜抵抗体層14(厚さtが
0.4μm)のシート抵抗が20オーム/□であるの
で、本体14aは、幅Wが2μm、長さLが100μm
のとき、端部14bと端部14c間の印加電圧8V(こ
のとき本体14aを流れる電流が8mAである。)によ
り溶断する。
【0013】なお、上述の実施例において、2元素合金
をAl−1%Si−0.5%Cuの3元素合金で置き換
えることができる。このとき3元素合金に含まれるCu
によりエレクトロストレスマイグレーションを抑制する
ことができるので、配線信頼性を向上させることができ
る。なお、このときの選択エッチング液は上述のものと
同じである。また、薄膜抵抗体層の材質は、ポリシリコ
ンに限定されず、ニクロム等でもよい。
をAl−1%Si−0.5%Cuの3元素合金で置き換
えることができる。このとき3元素合金に含まれるCu
によりエレクトロストレスマイグレーションを抑制する
ことができるので、配線信頼性を向上させることができ
る。なお、このときの選択エッチング液は上述のものと
同じである。また、薄膜抵抗体層の材質は、ポリシリコ
ンに限定されず、ニクロム等でもよい。
【0014】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
わる薄膜抵抗及びその製造方法により、薄膜抵抗を小さ
な電流により溶断することが可能になる。このため、薄
膜抵抗を組み込んだ半導体装置の消費電力を小さくする
ことができる。
わる薄膜抵抗及びその製造方法により、薄膜抵抗を小さ
な電流により溶断することが可能になる。このため、薄
膜抵抗を組み込んだ半導体装置の消費電力を小さくする
ことができる。
【図1】本発明の一実施例に係わる薄膜抵抗の平面図で
ある。
ある。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】本発明の製造方法の一実施例の断面図ある。
【図4】前記製造方法の一実施例の断面図であり、図3
の続きである。
の続きである。
【図5】前記製造方法の一実施例の断面図であり、図4
の続きである。
の続きである。
【図6】前記製造方法の一実施例の断面図であり、図5
の続きである。
の続きである。
【図7】前記製造方法の一実施例の断面図であり、図6
の続きである。
の続きである。
【図8】前記製造方法の一実施例の特性を示すグラフで
ある。
ある。
10 基板 11 シリコン基板 12 酸化シリコン膜 13 二元素合金膜 13b シリコン塊 14 薄膜抵抗体層 14a 薄膜抵抗体層の本体 14e 薄膜抵抗体層の下面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/10 431
Claims (2)
- 【請求項1】 薄膜抵抗体層の下面側に微細な絶縁性材
料塊群がくい込むように配置されていることを特徴とす
る薄膜抵抗。 - 【請求項2】 基板の絶縁表面上に、少なくとも1種類
の絶縁性材料を含む複数種類の材料で構成される膜を形
成する第1工程と、この膜から少なくとも1種類の微細
な絶縁性材料塊群を析出する第2工程と、この絶縁性材
料塊群を残して前記膜を除去する第3工程と、前記絶縁
性材料塊群及び前記基板の絶縁表面の所定箇所を覆うよ
うに薄膜抵抗体層を形成する第4工程とを具備する薄膜
抵抗の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6076028A JPH07283369A (ja) | 1994-04-14 | 1994-04-14 | 薄膜抵抗及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6076028A JPH07283369A (ja) | 1994-04-14 | 1994-04-14 | 薄膜抵抗及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07283369A true JPH07283369A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=13593376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6076028A Pending JPH07283369A (ja) | 1994-04-14 | 1994-04-14 | 薄膜抵抗及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07283369A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006032917A (ja) * | 2004-06-14 | 2006-02-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
| US8258030B2 (en) | 2004-06-14 | 2012-09-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Manufacturing method of semiconductor device |
-
1994
- 1994-04-14 JP JP6076028A patent/JPH07283369A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006032917A (ja) * | 2004-06-14 | 2006-02-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
| US8258030B2 (en) | 2004-06-14 | 2012-09-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Manufacturing method of semiconductor device |
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