(57)【要約】      （修正有）【課題】比較的低出力のレーザー光照射により所望の抵抗値に調整可能な抵抗素子を形成するための中間体およびそれを用いた抵抗素子の製造方法を提供する。【解決手段】相互に絶縁された第１の抵抗素子と第２の抵抗素子を用意し、それぞれの抵抗素子が所定の長さとなる位置に連通部１１を形成して直列に接続した抵抗素子を得る。連通部は、レーザー光を照射して絶縁部５ａに導通部５ｂに含まれる不純物を拡散させることで形成する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材上に第１の抵抗素子と第２の抵抗素子が間隙部を挟んで並列に配置していることと、
前記間隙部に、前記第１の抵抗素子と前記第２の抵抗素子とを絶縁するための絶縁性のポリシリコンあるいは絶縁性のアモルファスシリコンからなる絶縁部と、不純物を含むポリシリコンあるいは不純物を含むアモルファスシリコンからなる導通部とが配置されていることと、
前記絶縁部は、前記導通部に含まれる不純物が該絶縁部に拡散して、前記導通部と共に前記第１の抵抗素子と前記第２の抵抗素子とを接続する連通部が形成可能な寸法に形成されていること、を特徴とする抵抗素子を形成するための中間体。
【請求項２】
請求項１記載の抵抗素子を形成するための中間体において、
少なくとも前記間隙部の表面は絶縁膜で被覆され、該絶縁膜からなる集光部を備えたことを特徴とする抵抗素子を形成するための中間体。
【請求項３】
相互に絶縁された第１の抵抗素子と第２の抵抗素子とを、絶縁性のポリシリコンあるいは絶縁性のアモルファスシリコンからなる絶縁部と、不純物を含むポリシリコンあるいは不純物を含むアモルファスシリコンからなる導通部とが配置された間隙部を挟んで、並列に配置した中間体を絶縁材上に形成する工程と、
少なくとも前記間隙部上に絶縁膜を形成する工程と、
前記間隙部の所望の位置にレーザー光を照射し、前記絶縁部に前記導通部と共に前記第１の抵抗素子と前記第２の抵抗素子とを接続する連通部を形成する工程とを含み、
前記連通部の位置を所望の位置に設定することで、前記第１の抵抗素子と前記第２の抵抗素子とを前記連通部で接続した抵抗素子の抵抗値を所望の値に調整可能とすることを特徴とする抵抗素子の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の抵抗素子の製造方法において、
前記連通部の抵抗値を所望の値に設定することで、前記第１の抵抗素子と前記第２の抵抗素子とを前記連通部で接続した抵抗素子の抵抗値を所望の値に調整可能とすることを特徴とする抵抗素子の製造方法。
【請求項５】
請求項３または４いずれか記載の抵抗素子の製造方法において、
少なくとも前記間隙部の表面に、前記絶縁膜からなる集光部を形成する工程を含み、該集光部を通してレーザー光を照射することを特徴とする抵抗素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は抵抗素子を形成するための中間体およびそれを用いた抵抗素子の製造方法に係り、特に薄膜抵抗素子にレーザー光を照射して抵抗値を調整することが可能な抵抗素子を形成するための中間体およびそれを用いた抵抗素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アナログ回路のような半導体装置の製造工程において、特性精度を向上させるために半導体装置に接続された抵抗素子の抵抗値の調整が行われる。例えば一般的な抵抗値の調整方法として、特許文献１にはレーザー光を照射することで所望のヒューズ素子を切り離すことで抵抗値を調整可能とする技術が開示されている。
【０００３】
また図１２に示すように、半導体装置にコンタクト電極１１０ａ、１１０ｂを接続し、これらコンタクト電極間のシリコンクロム等からなる抵抗膜１１１にレーザー光を照射し、所望の形状のスリット１１２を形成することで抵抗膜１１１を所望の抵抗値に調整可能とする技術も開示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−４５８３９号公報
【特許文献２】特開２０１６−７６５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来提案されている抵抗素子の抵抗値の調整方法は、ヒューズを切断したり、抵抗素子にスリットを形成する方法であったため、照射するレーザー光を高出力とする必要があった。また切断されたヒューズやスリットを形成するために除去された抵抗素子の一部が飛散し、表面に再付着してしまうという問題があった。本発明はこのような問題を解消し、比較的低出力のレーザー光照射により所望の抵抗値に調整可能な抵抗素子を形成するための中間体およびそれを用いた抵抗素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の中間体に係る発明は、絶縁材上に第１の抵抗素子と第２の抵抗素子が間隙部を挟んで並列に配置していることと、前記間隙部に、前記第１の抵抗素子と前記第２の抵抗素子とを絶縁するための絶縁性のポリシリコンあるいは絶縁性のアモルファスシリコンからなる絶縁部と、不純物を含むポリシリコンあるいは不純物を含むアモルファスシリコンからなる導通部とが配置されていることと、前記絶縁部は、前記導通部に含まれる不純物が該絶縁部に拡散して、前記導通部と共に前記第１の抵抗素子と前記第２の抵抗素子とを接続する連通部が形成可能な寸法に形成されていること、を特徴とする。
【０００７】
本願請求項２に記載の中間体に係る発明は、請求項１記載の抵抗素子を形成するための中間体において、少なくとも前記間隙部の表面は絶縁膜で被覆され、該絶縁膜からなる集光部を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本願請求項３に記載の抵抗素子の製造方法に係る発明は、相互に絶縁された第１の抵抗素子と第２の抵抗素子とを、絶縁性のポリシリコンあるいは絶縁性のアモルファスシリコンからなる絶縁部と、不純物を含むポリシリコンあるいは不純物を含むアモルファスシリコンからなる導通部とが配置された間隙部を挟んで、並列に配置した中間体を絶縁材上に形成する工程と、少なくとも前記間隙部上に絶縁膜を形成する工程と、前記間隙部の所望の位置にレーザー光を照射し、前記絶縁部に前記導通部と共に前記第１の抵抗素子と前記第２の抵抗素子とを接続する連通部を形成する工程とを含み、前記連通部の位置を所望の位置に設定することで、前記第１の抵抗素子と前記第２の抵抗素子とを前記連通部で接続した抵抗素子の抵抗値を所望の値に調整可能とすることを特徴とする。
【０００９】
本願請求項４に記載の抵抗素子の製造方法に係る発明は、請求項３記載の抵抗素子の製造方法において、前記連通部の抵抗値を所望の値に設定することで、前記第１の抵抗素子と前記第２の抵抗素子とを前記連通部で接続した抵抗素子の抵抗値を所望の値に調整可能とすることを特徴とする。
【００１０】
本願請求項５に記載の抵抗素子の製造方法に係る発明は、請求項３または４いずれか記載の抵抗素子の製造方法において、少なくとも前記間隙部の表面に、前記絶縁膜からなる集光部を形成する工程を含み、該集光部を通してレーザー光を照射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の中間体を用いた抵抗素子の製造方法によると、第１の抵抗素子と第２の抵抗素子とを接続するための連通部を形成するために照射するレーザー光のエネルギーは、導通部に含まれる不純物が絶縁部に拡散する温度となる程度の照射とすれば足りるので、従来のようにヒューズ素子や抵抗素子の一部を溶融蒸発させて切断する必要がない。
【００１２】
また抵抗素子の表面に、集光部（例えば、凸状のレンズ形状の絶縁膜）を形成する構成とすると、照射するレーザー光が効率的に導通部と絶縁部に集まり、より低いエネルギーのレーザー光照射によって第１の抵抗素子と第２の抵抗素子とを接続する連通部を形成することが可能となる。
【００１３】
このように本発明によると飛散物が生じない構成となり、飛散物による信頼性低下等を招く惧れはない。
【００１４】
本発明の中間体は、通常の半導体装置の製造方法により簡便に形成できるので、抵抗素子の抵抗値や連通部の抵抗値の制御は容易であり、所望の抵抗値の抵抗を制御性良く形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の中間体の平面図である。
【図２】図１に示す本発明の中間体のＡ−Ａ面の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例の中間体の製造方法の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施例の中間体の製造方法の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施例の中間体の製造方法の説明図である。
【図６】本発明の第１の実施例の中間体の製造方法の説明図である。
【図７】本発明の第２の実施例の中間体の製造方法の説明図である。
【図８】本発明の第２の実施例の中間体の製造方法の説明図である。
【図９】本発明の第２の実施例の中間体の製造方法の説明図である。
【図１０】本発明の第２の実例例の中間体を用いた抵抗素子の製造方法の説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施例の中間体を用いた抵抗素子の製造方法の説明図である。
【図１２】従来の抵抗素子の抵抗値の調整方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の抵抗素子は、相互に絶縁された第１の抵抗素子と第２の抵抗素子を用意し、それぞれの抵抗素子が所定の長さとなる位置で連通部により電気的に接続することで第１の抵抗素子、連通部、第２の抵抗素子が直列に接続した抵抗素子を得るように構成している。ここで本発明では、その連通部の形成方法に大きな特徴を有している。また本発明の連通部の形成方法（即ち、抵抗素子の形成方法）に用いられる第１の抵抗素子と第２の抵抗素子とが連通していない絶縁状態の構成を中間体として提案している。以下、本発明の抵抗素子を形成するための中間体およびそれを用いた抵抗素子の製造方法について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
まず、本発明の抵抗素子を形成するための中間体について詳細に説明する。図１は本発明の中間体の平面図を示している。図１に示すように本発明の中間体は、第１の抵抗素子１と第２の抵抗素子２がそれぞれ長手方向（図１の上下方向）に延出する抵抗膜１ａ、２ａを備えている。また、抵抗膜１ａ、２ａの一方の端部（図１の上部）にそれぞれ他の半導体装置等と接続するコンタクト電極３を備えている。
【００１８】
図２は、図１に示す中間体のＡ−Ａ面の断面図を示している。図２に示すように、層間絶縁膜や素子分離のためのＬＯＣＯＳ酸化膜等からなる絶縁材４上に第１の抵抗素子１を構成する抵抗膜１ａと第２の抵抗素子２を構成する抵抗膜２ａが間隙部５を挟んで並列に配置している。この間隙部５は、中央部に絶縁性のポリシリコンあるいは絶縁性のアモルファスシリコンが充填された絶縁部５ａと、この絶縁部５ａとその両端の抵抗膜１ａあるいは抵抗膜２ａとの間に、それぞれ不純物を含むポリシリコンあるいは不純物を含むアモルファスシリコンが充填された導通部５ｂが配置されている。抵抗膜１ａ、２ａの表面および間隙部５の表面は二酸化シリコン膜等保護膜となる絶縁膜６で被覆されている。
【００１９】
このような構造の中間体は、第１の抵抗素子１と第２の抵抗素子２が相互に絶縁された状態となっている。ここで、この中間体を用いて抵抗素子を形成する際には、間隙部５の一部に連通部を形成し、この連通部により第１の抵抗素子と第２の抵抗素子とを直列に接続する。ここで連通部を形成するために、不純物を含むポリシリコンあるいは不純物を含むアモルファスシリコンからなる導通部５ｂ間の絶縁部５ａの寸法を、導通部５ｂに含まれる不純物が絶縁部５ａに拡散して連通部が形成できる程度に設定する必要がある。詳細は後述する。
【００２０】
次に図１および図２に示す中間体の製造方法について説明する。例えば、シリコン基板上に形成したＬＯＣＯＳ酸化膜からなる絶縁材４上の抵抗素子形成予定領域に抵抗膜となるポリシリコン膜１ｃをＣＶＤ法により形成する。ポリシリコン膜１ｃは、抵抗素子を形成するために比較的低い不純物濃度の膜とする。間隙部に相当する部分のポリシリコン膜は、例えば選択的に不純物イオンを注入することで高濃度のポリシリコン膜１ｄとする。ポリシリコン膜１ｃ、１ｄの表面は、ＣＶＤ法により形成した酸化膜７で被覆し、注入した不純物イオンの活性化等必要な加熱処理を行う（図３）。
【００２１】
次に、通常のフォトリソグラフ法によりポリシリコン膜１ｃをパターニングし、第１の抵抗素子１を構成する抵抗膜１ａ、第２の抵抗素子２を構成する抵抗素子２ａを形成する。同時にポリシリコン膜１ｄは、抵抗膜１ａと抵抗膜２ａの側壁部に沿って高濃度のポリシリコン膜１ｄを残して導通部５ｂを形成するように溝を形成し、抵抗膜１ａと抵抗膜２ａとを絶縁する。ここでポリシリコン膜１ｄが除去された溝は、後述する絶縁部となり、さらに連通部が形成可能な幅とする（図４）。
【００２２】
全面に、ＣＶＤ法により絶縁性のポリシリコン膜を堆積させ、エッチバックすることで、導通部５ｂ間に絶縁性のポリシリコン膜を埋め込み絶縁部５ａを形成する（図５）。この絶縁性のポリシリコン膜は、少量の酸素を添加した絶縁性のポリシリコン膜としても良い。コントロールされた少量の酸素を添加したポリシリコン膜を用いることで、結晶粒界の量をコントロールすることができ、所望の温度特性のポリシリコン膜とすることができる。なお、絶縁部５ａの絶縁特性は、通常の使用条件で抵抗膜１ａ、２ａとを絶縁状態とすれば足り、真性の絶縁膜とすることを要求するものではない。
【００２３】
抵抗膜１ａ、２ａ表面に残る酸化膜７を除去した後、全面にＣＶＤ法により酸化膜からなる絶縁膜６を形成する（図６）。絶縁膜６の厚さは、後述する抵抗素子の形成のために照射するレーザー光が透過する厚さとすればよい。
【００２４】
さらにコンタクト電極を形成する。このように形成された本発明の中間体は、図６に示すように、抵抗膜１ａからなる第１の抵抗素子１と、抵抗膜２ａからなる第２の抵抗素子２とが、導通部５ｂ、絶縁部５ａ、導通部５ｂからなる間隙部５を挟んで、並列に配置する構造となる。
【実施例２】
【００２５】
次に本発明の抵抗素子を形成するための中間体について、第２の実施例を説明する。中間体は、後述するように間隙部にレーザー光を照射して抵抗素子を形成する。そこで、レーザー光を照射する部分の表面に、レンズ等の集光部を形成すれば、照射したレーザー光により容易に抵抗素子を形成可能となる。
【００２６】
そこで上記第１の実施例同様、例えば、シリコン基板上に形成したＬＯＣＯＳ酸化膜からなる絶縁材４上の抵抗素子形成予定領域に抵抗膜となるポリシリコン膜１ｃをＣＶＤ法により形成する。ポリシリコン膜１ｃは、抵抗素子を形成するために比較的低い濃度の不純物濃度の膜を形成する。間隙部に相当する部分のポリシリコン膜は、例えば選択的に不純物イオンを注入することで高濃度のポリシリコン膜１ｄとする。ポリシリコン膜１ｃ、１ｄの表面は、ＣＶＤ法により形成した酸化膜７で被覆し、注入した不純物イオンの活性化等必要な加熱処理を行う（図３）。
【００２７】
次に、通常のフォトリソグラフ法によりポリシリコン膜１ｃをパターニングし、第１の抵抗素子１を構成する抵抗膜１ａ、第２の抵抗素子２を構成する抵抗素子２ａを形成する。同時にポリシリコン膜１ｄは、抵抗膜１ａと抵抗膜２ａの側壁部に沿って高濃度のポリシリコン膜１ｄを残して導通部５ｂを形成するように溝を形成し、抵抗膜１ａと抵抗膜２ａとを絶縁する。ここでポリシリコン膜１ｄが除去された溝は、後述する絶縁部となり、さらに連通部が形成可能な幅とする（図４）。
【００２８】
全面に、ＣＶＤ法により絶縁性のポリシリコン膜を堆積させ、エッチバックすることで、導通部５ｂ間に絶縁性のポリシリコン膜からなる絶縁部５ａを形成する。絶縁性のポリシリコン膜を堆積させる際、表面が完全に平坦化しない程度の厚さとすると、エッチバック後の絶縁部５ａは、図７に示すように中央部が凹状の表面となる。絶縁性のポリシリコン膜は、少量の酸素を添加した絶縁性のポリシリコン膜としても良い。コントロールされた少量の酸素を添加したポリシリコン膜を用いることは、結晶粒界の量をコントロールすることができ、所望の温度特性のポリシリコン膜を形成することができる。なお、絶縁部５ａの絶縁特性は、通常の使用条件で抵抗膜１ａ、２ａとを絶縁状態とすれば足り、真性の絶縁膜とすることを要求するものではない。
【００２９】
抵抗膜１ａ、２ａ表面に残る酸化膜７を除去した後、全面にＣＶＤ法により酸化膜８を形成する。この酸化膜８は、レンズ（集光部に相当）を形成するため、十分に厚く形成する。次に、レンズを形成するため、間隙部が形成された酸化膜８上に断面が凸形状のフォトレジスト９を形成する（図８）。
【００３０】
全面をエッチバックする。このとき、酸化膜８とフォトレジスト９は同時にエッチングされる条件に設定する。その結果、酸化膜８のエッチングが進むに従い、フォトレジスト９もエッジ部分から徐々にエッチング除去され、フォトレジスト９のエッチングの進行に従い露出する酸化膜８も徐々にエッチングされることになる。その結果、図９に示すように、間隙部５上の酸化膜８が表面が凸形状に残り、集光部となるレンズ１０が形成される。抵抗膜１ａ、２ａ上に残る酸化膜８は、先に説明した絶縁膜６に相当する膜となる。
【００３１】
さらにコンタクト電極を形成する。このように形成された本発明の中間体は、図９に示すように、抵抗膜１ａからなる第１の抵抗素子１と、抵抗膜２ａからなる第２の抵抗素子２とが、導通部５ｂ、絶縁部５ａ、導通部５ｂからなる図１に示す間隙部５を挟んで、並列に配置する構造となり、さらに間隙部５の表面にレンズ１０が形成された構造となる。
【実施例３】
【００３２】
次に上記第１の実施例あるいは第２の実施例で形成した中間体を用いて抵抗素子を形成する方法について説明する。上記第１の実施例で説明した中間体および上記第２の実施例で説明した中間体は、後者がレンズ１０を備えている点で相違しているが、抵抗素子の形成方法は同一工程となるため、以下の説明は図９に示す第２の実施例の中間体を例にとり説明する。
【００３３】
所望の抵抗値の抵抗素子を形成するため、図１に示す構造の中間体の間隙部５の所定の位置（コンタクト電極３から所望の寸法だけ離れた位置）にレーザー光を照射して、第１の抵抗素子１ａと第２の抵抗素子２とを接続させるための連通部を形成する。直列に接続された第１の抵抗素子と第２の抵抗素子の抵抗値は、第１の抵抗素子の抵抗値（コンタクト電極３から連通部までの抵抗値）、レーザー光を照射した部分だけに形成される連通部の抵抗値、第２の抵抗素子の抵抗値（連通部からコンタクト電極３までの抵抗値）が直列に接続した値となり、連通部の形成位置、連通部の形成幅等により調整可能となる。
【００３４】
次にレーザー光の照射による連通部の形成方法について説明する。図１０に示すように、レンズ１０上からレーザー光を照射する。このレーザー光の照射は、導通部５ｂに含まれる不純物が絶縁部５ａに移動し、連通部を形成する程度に間隙部５が加熱されるようにすればよい。
【００３５】
レーザー光を照射した結果、図１１に示すように間隙部５の表面に連通部１１が形成される。本実施例では、絶縁部５ａの両端に導通部５ｂが配置しているため、両方の導通部５ｂから導通部５ｂに含まれる不純物が拡散することで連通部１１が形成されることになる。この例では、不純物の拡散が表面のみで生じた場合を示している。
【００３６】
ここで、レーザー光の照射を制御して連通部１１の形成位置、幅、深さを変えることで抵抗値を可変することができる。具体的には、図１に示す抵抗膜１ａ、２ａの抵抗素子として機能する実効的な長さを長くすると、抵抗素子の抵抗値を大きくすることができる。また、連通部１１自体の抵抗値は、幅が広い程、深さが深い程小さくなる。例えば、一旦所望の位置に連通部１１を形成した後、その連通部１１を図１に示すコンタクト電極３側に幅を広げるように形成すれば、抵抗膜の実効的な長さが短くなると同時に連通部の抵抗値が低下し、全体として抵抗値が低下することになる。あるいは、連通部１１の深さを深く形成するように形成すれば、抵抗値は低下することになる。
【００３７】
さらに連通部１１自体の抵抗値は、連通部１１内の不純物濃度によっても変わる。本発明では、連通部１１内に含まれる不純物は、導通部５ｂから拡散した不純物であるから、図３で説明した高濃度のポリシリコン膜１ｄの不純物濃度を適宜設定することで、連通部１１の抵抗値を可変することが可能となる。
【００３８】
上記の説明では、レンズ１０を備えた場合について説明したが、図６に示す集光部の無い第１の実施例においても同様に、連通部１１の形成位置、幅、深さ、連通部の不純物濃度を適宜設定することで、所望の抵抗値に可変可能な抵抗素子を形成することが可能となる。
【００３９】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。たとえば、絶縁部５ａを形成する際、絶縁性のポリシリコン膜を形成する代わりに絶縁性のアモルファスシリコンを形成しても良いし、絶縁膜等の材料は適宜変更可能である。
【００４０】
また、間隙部５の構造は上記実施例に限定されず、レーザー光を照射する前には第１の抵抗素子と第２の抵抗素子が絶縁状態であり、レーザー光を照射することで、導電部５ｂから絶縁部５ａへ不純物が拡散し、連通部が形成可能であれば、適宜変更可能であり、上記実施例で説明した配置に限定されるものでないことは言うまでもない。例えば、上記説明の絶縁部と導通部の位置を逆に配置したり、上記説明の絶縁部の中央に別の導通部を配置しても何ら問題はない。
【００４１】
さらに異なる抵抗値となる第１の抵抗素子および第２の抵抗素子の組を複数備え、抵抗値の調整精度に応じて所望の抵抗素子の組を選択するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１： 第１の抵抗素子、１ａ：抵抗膜、１ｃ、１ｄ：ポリシリコン膜、２：第２の抵抗素子、２ａ抵抗膜、３：コンタクト電極、４：絶縁材、５：間隙部、５ａ：絶縁部、５ｂ：導通部、６：絶縁膜、７、８：酸化膜、９：フォトレジスト、１０：レンズ、１１：連通部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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