(57)【要約】【課題】電極膜の接触抵抗をも考慮し、使用温度領域全域に渡ってＴＣＲを極力小さく押さえ、高精度で経時的にも安定した窒化タンタル薄膜抵抗体を、容易な方法により供給する。【解決手段】絶縁基板１上に形成した窒化タンタル薄膜２の上面に中間膜３を介して電極膜４を形成する構造において、中間膜３と電極膜４との合成抵抗温度係数を第１の抵抗温度係数とし、薄膜抵抗体の抵抗温度係数を第２の抵抗体温度係数とした時、第１と第２の温度係数の和を−１０ｐｐｍ／℃から０ｐｐｍ／℃とした。さらに、この時の中間膜３の材質をＴｉ、電極膜４の材質をＡｕとし、絶縁基板１の材質をＡｌＮとしたことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に形成した窒化タンタル薄膜の上面に中間膜を介して電極膜を形成する窒化タンタル薄膜抵抗体において、前記中間膜と電極膜との合成抵抗温度係数を第１の抵抗温度係数とし、前記薄膜抵抗体の抵抗温度係数を第２の抵抗体温度係数とした時、前記第１と第２の温度係数の和を−１０ｐｐｍ／℃から０ｐｐｍ／℃としたことを特徴とする窒化タンタル薄膜抵抗体。
【請求項２】
前記中間膜の材質はＴｉ、電極膜の材質はＡｕであり、さらに前記絶縁基板の材質はＡｌＮである事を特徴とする請求項１記載の窒化タンタル薄膜抵抗体。
【請求項３】
絶縁基板上に形成した窒化タンタル薄膜の上面に中間膜を介して電極膜を形成する窒化タンタル薄膜抵抗体の製造方法において、
あらかじめ電送線路モデルを使用して前記中間膜と電極膜の合成抵抗温度係数である第１の抵抗温度係数を求める工程と、
前記絶縁基板の片面全面に窒素雰囲気でのＲＦ反応性スパッタ法により窒化タンタル薄膜を形成し、この時の窒素分圧比を１０〜２０％とする工程と、
フォトレジスト法とＤＣスパッタ法の組合せにより所望の中間膜パターン及び電極膜パターンとを形成する工程を有する事を特徴とする窒化タンタル薄膜抵抗体の製造方法。
【請求項４】
前記窒素分圧比を１３〜１７％とする事を特徴とする請求項３記載の窒化タンタル薄膜抵抗体の製造方法。
【請求項５】
前記中間膜の材質はＴｉ、電極膜の材質はＡｕであり、さらに前記絶縁基板の材質はＡｌＮである事をを特徴とする請求項３又は請求項４記載の窒化タンタル薄膜抵抗体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サブマウント技術等に用いられる高精度高信頼性の窒化タンタル薄膜抵抗体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報処理分野を始めとする集積回路等の半導体素子を用いた各種電子機器は、全て直流電源を必要としており、大規模化、高性能化に伴ってより大容量で高安定な直流電源が求められている。また、直流電源の高精度化には電流制御が不可欠であり、低抵抗値の高精度抵抗器が必要とされている。電流制御用とした場合には、一般的に知られた抵抗材料であるニクロムやマンガン等では十分な性能とは言えず、特に抵抗温度係数（ＴＣＲ）が著しく大きくなる事が指摘されている。
【０００３】
一方、窒化タンタル（ＴａＮ）は物理的、化学的に強固な特性を持つことに加えて、窒素の組成比を制御することにより、ＴＣＲを低くすることが可能であることから、高信頼性薄膜抵抗材料として着目されている。最近では、抵抗材料としての用途以外に、集積回路の配線技術において、銅配線の拡散バリア層としても注目されている。
【０００４】
ＴａＮ薄膜の堆積についてはすでに多くの報告があるが（例えば、非特許文献１参照。）、抵抗薄膜自体の抵抗値に着目した検討が大部分であり、電極との接触抵抗に関する報告は見あたらない。薄膜抵抗を回路要素として用いる場合、電極材料としてＡｕが使用される場合が多いが、基板との付着力が弱いため、界面にＣｒやＴｉ等の層を用いて基板との付着強度を高める方法が用いられる。
【０００５】
また、薄膜抵抗精度の温度依存性を向上させる為にＴＣＲを極力低くする事が必要であるが、この方法として、一つには窒化タンタル薄膜抵抗を形成した後一定温度の窒素雰囲気で熱処理をし、さらに酸化させる方法（例えば、特許文献１や特許文献２参照。）や、窒化タンタル薄膜抵抗形成中の窒素流量を調整して、ＴａとＴａ２Ｎの正と負の温度係数を持つ抵抗膜の積層構造とする事（例えば、特許文献３や特許文献４参照。）が提唱されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５８−３３８０２号公報
【特許文献２】
特開昭５４−７６００号公報
【特許文献３】
特開昭５６−６４４０５号公報
【特許文献４】
特開昭５３−１０３１９４号公報
【非特許文献１】
「明石照久、竹盛英明、友部哲哉、小泉俊晃、ＡｌＮサブマウントに形成した窒化タンタル薄膜抵抗の特性評価、精密工学会誌Ｖｏｌ．６６、Ｎｏ８、ｐｐ．１０５２−１０５６、２００２年」
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、窒化タンタル薄膜抵抗を形成した後一定温度の窒素雰囲気で熱処理をする方法においては、熱処理工程が必要となり、さらに薄膜抵抗生成時の窒素流量によっては熱処理を行っても安定したＴＣＲを実現出来ないという問題があった。また、窒化タンタル薄膜抵抗生成中の窒素流量を変化させる事による正と負の薄膜抵抗の積層構造においても、使用温度領域全てに渡ってＴＣＲを低く維持する事は困難であり、安定したＴＣＲの窒化タンタル薄膜抵抗を形成出来ないという問題があった。また、この様な精度を制御する要因は電極とその接触面に起因すると考えられるが、明確な測定結果は従来報告されておらず、電極部分の接触抵抗は半導体素子の特性を制御する要因とされ、特に公称抵抗値１００ｍΩ以下の抵抗器では電極金属膜の抵抗値も無視出来ないという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解決して、使用温度領域全域に渡ってＴＣＲがほぼ０ｐｐｍ／℃を維持出来、高精度で安定した窒化タンタル薄膜抵抗を容易な方法で提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１及び請求項２記載の窒化タンタル薄膜抵抗体は、絶縁基板上に形成した窒化タンタル薄膜の上面に中間膜を介して電極膜を形成する構造において、中間膜と電極膜との合成抵抗温度係数を第１の抵抗温度係数とし、薄膜抵抗体の抵抗温度係数を第２の抵抗体温度係数とした時、第１と第２の温度係数の和を−１０ｐｐｍ／℃から０ｐｐｍ／℃とした。さらに、この時の中間膜の材質をＴｉ、電極膜の材質をＡｕとし、絶縁基板の材質をＡｌＮとしたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項３、請求項４及び請求項５記載の窒化タンタル薄膜抵抗体の製造方法は、絶縁基板上に形成した窒化タンタル薄膜の上面に中間膜を介して電極膜を形成する工程において、あらかじめ電送線路モデルを使用して前記中間膜と電極膜の合成抵抗温度係数である第１の抵抗温度係数を求める工程と、絶縁基板の片面全面に窒素雰囲気でのＲＦ反応性スパッタ法により窒化タンタル薄膜を形成し、この時の窒素分圧比を１０〜２０％、好ましくは１３〜１７％とする工程と、フォトレジスト法とＤＣスパッタ法の組合せにより所望の中間膜パターン及び電極膜パターンとを形成する工程を有し、さらに、この時の中間膜の材質をＴｉ、電極膜の材質をＡｕとし、絶縁基板の材質をＡｌＮとした事を特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の窒化タンタル薄膜抵抗体及びその製造方法の実施の形態を詳述する。反応性スパッタ法によりＴａＮ薄膜を堆積させ、スパッタガスとしてはＡｒを用い、基板にはＴａ板を使用した。基板裏面に磁石を置き、マグネトロンスパッタとした。スパッタガスに窒素を混合して、スパッタされたＴａ原子と反応させることによりＴａ薄膜を堆積させた。
【００１２】
図１は本発明の窒化タンタル薄膜抵抗体の基本構造断面図である。また、図２は本発明の窒化タンタル薄膜抵抗体をサブマウト基板に搭載した場合の上面図である。絶縁基板１の上面に形成された窒化タンタル薄膜２の上面側部及び絶縁基板上面には中間膜３を介して電極膜４が形成されている。図３は本発明の窒化タンタル薄膜抵抗の電送線路モデル試料の上面及び断面図であり、ガラス基板上に堆積させた薄膜について電気的特性評価を行い、比較のため窒素を流さずに堆積させた試料も作製した。スパッタガスであるＡｒの流量を２０ｓｃｃｍとし、Ｎ２の流量を０、３、５ｓｃｃｍと変化させて堆積したが、この時の雰囲気の窒素分圧比はそれぞれ０、１５、２５％であった。基板温度はおよそ３００℃とし、スパッタ時間により膜圧を制御した。作製したＴａＮ薄膜はＸ線回折による結晶学的評価、ＳＥＭによる表面形状の観察、ＸＰＳによる組成分析、オージェ電子分光法による元素分析等を行った。
【００１３】
ＴａＮ薄膜の幅は１ｍｍとし、この上に電極としてＡｕ堆積した。基板とＡｕの付着強度を補うために、Ａｕ堆積前に中間膜としてＣｒ、Ｔａ、Ｔｉのいずれかを堆積させた。中間膜の厚さはおよそ６０ｎｍ、Ａｕ層の厚さはおよそ１４０ｎｍとした。電極の間隔を１ｍｍから８ｍｍまで変化させることにより、電極部分の抵抗とＴａＮ薄膜自体の抵抗を分離して評価した。この試料について、測定温度を−２０℃〜＋９０℃まで変化させて抵抗を測定し、ＴＣＲを電極部分と抵抗体自体をそれぞれ独立に評価した。
【００１４】
図３に示したガラス基板上に堆積したＴａＮ薄膜のＸ線回折パターンを図４に示した。Ｘ線光源は通常のＣｕＫαである。薄膜は基板温度３００℃で堆積した。膜厚はおよそ１５０ｎｍである。ＴａＮは高融点材料であり、基板温度の３００℃という値は、結晶化のために十分な値ではないため、結晶粒径が小さく十分な回折強度が得られなかったと考えられる。
【００１５】
窒素を流さないで堆積した場合は、純Ｔａの薄膜が形成された。窒素分圧比１５％で堆積した薄膜では、Ｔａ２Ｎの（１０１）面からの回折位置付近にピークが現れた。窒素分圧比２５％に増すと、このピークに加えてＴａＮの（１１１）面からの回折と考えられる位置にもピークが現れている。これらの結果から、窒素流量を増すに従って薄膜中の窒素濃度が増加することが推察される。
【００１６】
全体的に薄膜からの回折ピークは半値幅が大きく、正確な結晶構造の決定はできなかったが、薄膜が極めて小さい結晶粒の多結晶で構成されていることを示している。ＸＰＳによる組成分析では、表面付近から多量の酸素が検出された。薄膜をスパッタエッチングしながら測定すると、この酸素は急激に減少した。ＸＰＳで検出された酸素原子は主に表面付近に吸着されているものと考えられる。酸化物と窒化物は近い位置に回折ピークが現れる可能性もあるので、この結果から結晶構造を特定することは難しい。
【００１７】
また、絶縁基板としてシリコン（Ｓｉ）基板を用いた場合のオージェ電子分光法により膜の構成物質を調べた結果を図６、図７に示す。両図では膜構成の深さ方向におけるプロファイルを示している。横軸はスパッタ時間（エッチング時間）を表していおり、これは膜表面からの深さに相当する。この結果より、元素構成は膜の深さ方向で一定であることが分かる。小さな不規則なふれはシステムの検出限界でありノイズと考えられる。膜表面に酸素が検出されたが１〜２ｍｉｎエッチングすると検出されなくなった。酸素やシリコンが検出されているが、膜中では非常に小さく検出限界である。膜中の窒素濃度は、窒素分圧比を１５％から２５％に増すことで、２０％から３０％に増加した。
【００１８】
窒素分圧比１５％で堆積した場合の膜の窒素濃度２０％は、Ｔａ２Ｎ構造で予想される値より小さいので、ＴａとＴａ２Ｎ構造が交じり合っていると考えられる。また、窒素分圧比２５％で堆積した場合の膜の窒素濃度はＴａＮ構造から予想される値よりも小さい。この場合は、ＴａとＴａ２ＮとＴａＮが入り混じった構造になっていると考えられる。ここで、ピークの幅が広いことが、他の構造が混ざっていることを示唆している。また窒素濃度がＴａＮｘ膜とシリコンウエハ間で少し増加している。逆に、Ｔａの濃度はこの領域で減少している。これは、堆積前あるいは、堆積の初期の段階で窒化シリコンがシリコンウエハ表面に形成されたと考えられる。
【００１９】
次に、電極抵抗と薄膜の抵抗を分離するため、図３に示したように、幅１ｍｍのＴａＮ薄膜に２×２ｍｍの電極を、間隔を変えて設置して測定した。電極間距離と抵抗値の関係を図５に示す。抵抗値は、電極間隔の増加に対して直線的に増加している。しかしながら、電極部分の抵抗値は長さに無関係であるためこの値がｙ切片に現れている。薄膜の面抵抗をＲｓ、電極間隔をｄ、電極の抵抗をＲｃとすれば、全体の抵抗ＲはＲ＝Ｒｓ×ｄ＋２Ｒｃとなる。
【００２０】
図５において、ＴａＮ堆積時の窒素分圧比がパラメータにとってあり、窒素分圧比が増すに従って傾きすなわち薄膜の面抵抗Ｒｓが増加している。また、ｄ＝０における抵抗値は電極の抵抗を表しているが、この値も窒素分圧比に影響を受けていることがわかる。最小２乗法により、電極間距離と抵抗の関係を表す直線を求め、傾きとｄ＝０における抵抗値から薄膜の面抵抗Ｒｓと電極部分の抵抗Ｒｅを求めた結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
電極の抵抗２Ｒｓは、薄膜の面抵抗の１０分の１以上の値を示した事により、抵抗値を精密に設計する場合には電極の抵抗も考慮する必要があることが示された。また、ＴＣＲに対しても電極の抵抗が影響すると考えられる。
【００２３】
次に、ＴＣＲについて、抵抗器としての使用を考える場合、ＴＣＲが十分小さいことが求められる。電極部分と薄膜部分では異なる温度特性を持つことが考えられるので、相対的に電極部分の影響が表れやすい、電極間距離が短い試料について、窒素分圧比による窒化タンタル薄膜抵抗のＴＣＲの値を図８、図９、図１０に示す。電極は本来の電極として働くＡｕ薄膜とＴａＮとの間に、付着強度を増すための中間膜が挿入されている。中間膜は、接触抵抗の値に影響すると考えられるので、中間膜の材質を変えた場合について比較した。
【００２４】
窒素を流さないで堆積した場合には、Ｔａ薄膜が形成される。このため、ＴＣＲは金属的な正の値を示している。窒素を加えてスパッタすると、窒化タンタル薄膜が得られ、ＴＣＲは窒素分圧比が増すに従って負の大きな値となった。窒素分圧比１５％前後の領域でＴＣＲが正から負に変化しており、この近辺で最も低いＴＣＲが得られた。電極部分の抵抗値自体が小さいため、薄膜部分のＴＣＲが大きい場合には電極構造による差異は現れていない。しかしながら、窒素分圧比１５％で堆積した試料では、薄膜のＴＣＲが極めて低いため、中間膜の材質の違いがＴＣＲに現れている。
【００２５】
電極との間の単位面積あたりの接触抵抗が固有接触抵抗ρｃであり、接触面の電気的特性の評価基準の一つとして用いられている。電極金属の面抵抗が十分に低く無視できる場合、電極の抵抗Ｒｅは、数式１で表される。ここで、Ｗは試料の幅、Ｌは電極長である。電極長Ｌが数式２に比べて十分大きければ、数式３であり、固有接触抵抗ρｃは数式４となる。
【００２６】
【数１】
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【００２７】
【数２】
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【００２８】
【数３】
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【００２９】
【数４】
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【００３０】
電極部分の抵抗Ｒｅと薄膜の面抵抗Ｒｅは、図５に示した電極間距離と抵抗値の関係から求めることができる。図１１、図１２、図１３はこのようにして計算した固有接触抵抗の値を、測定温度の関数として示したものである。電極間隔と抵抗値の関係を最小２乗法で直線近似し、その傾きから薄膜の面抵抗Ｒｓを求め、ｄ＝０に外挿した点の抵抗値から電極抵抗Ｒｅを求め、数式４により固有接触抵抗率ρｃを計算した。固有接触抵抗率の値は、おおむね１０−８Ω／ｍ２のオーダーとなり、中間膜の種類や薄膜の組成により異る値が得られ、この結果から明らかなように、温度に対する依存性は小さいと言える。図１１、図１２、図１３の結果から、ＴａＮ薄膜に対しては、Ｔｉが接触抵抗の低い中間膜として有効であることがわかった。また、窒素を流さずに堆積した場合は、中間膜にＴａを用いた場合が最も低い固有接触抵抗率を示した。これは、膜自体がＴａであることによると考えられる。
【００３１】
図１４は窒化タンタル薄膜抵抗のＴＣＲを窒素流量の関数として表した場合のグラフである。電気的特性は堆積対象となる基板の面質に大きく影響されるため、表面形状が無視できるガラス基板に堆積させたＴａＮ薄膜について評価を行った。これより、窒素流量が変化してもＴＣＲ特性がほとんど変化しないプラトー領域が存在していることがわかる。本発明では、スパッタガスであるＡｒの流量を２０ｓｃｃｍとした時の窒素流量が２ｓｃｃｍから３ｓｃｃｍ、つまり窒素分圧１０％から２０％付近がプラトー領域であり、Ｔａ２Ｎの結晶構造付近であり、さらに窒素分圧が１３％から１７％がより好ましい事が確認されている。また固有抵抗率もこの付近で一定の値を示している。
【００３２】
図１５は本発明の薄膜抵抗体の製造方法を示す。高精度薄膜抵抗を作製する場合、抵抗体自体はパターン精度で制御できるが、電極を搭載した場合の信頼性までは制御することが難しい。そこで、予め抵抗体と電極のＴＣＲをそれぞれ独立して評価し、それらを組み合わせた場合のトータル的なＴＣＲ設計を行うことで信頼性の高い抵抗器を作製する。そのサブ的なプロセスを以下に簡単に説明する。
▲１▼：フォトリソグラフィー（フォトレジスト法）とドライエッチング法及びリフトオフ法にてＴａＮｘ薄膜のＴＣＲ評価試料を作製し、ＴａＮｘ薄膜のＴＣＲ特性を算出する。
▲２▼：電送線路モデル試料を▲１▼と同様な方法で作製し、電極のＴＣＲ特性を算出する。
▲３▼：▲１▼及び▲２▼で算出したＴＣＲから抵抗器とてのＴＣＲが最も小さくなる窒素分圧比を設計する。
▲４▼：▲３▼で得られた条件下で、実際の薄膜抵抗体を作製し、サブマウントに搭載する。
【００３３】
前述の図２に示したサブマウト基板は以下の工程を経て作成される。
（１）両面研磨したＡｌＮ基板の片面全面にＲＦ反応性スパッタ法にてＴａ２Ｎ薄膜を成膜する。このスパッタにおいて、前述したＴＣＲ設計の条件を考慮したスパッタを行う。次にこのＴａ２Ｎ薄膜の抵抗パターンを形成するために、ポジ型レジストをスピン塗布し、露光現像してレジストパターンを形成する。
（２）このレジストパターンをマスクとしてイオンミリング装置を用いてＴａ２Ｎ薄膜抵抗パターンを形成する。
（３）同じポジ型レジストをスピン塗布し、Ｔａ２Ｎ薄膜抵抗体パターンの一部を保護する。
（４）電極パターンを形成するために、ロードロック式ＤＣスパッタ装置を用いてＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層を連続成膜する。
（５）次にネガ型のドライフィルムレジストをラミネートし、電極用のレジストパターンを形成する。
（６）このレジストパターンをマスクとして、イオンミリングにより電極パターンを形成する。このとき、保護用のポジ型レジストを挟んでＴａ２Ｎ薄膜上に形成されたＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜もイオンミリングされる。次に、残った保護用レジストとパターン形成に用いたフィルムレジストを剥離・除去する。
（７）絶縁パターンであるＳｉＯ２薄膜がのるＡｕ部にバッファ層を挿入するため、ポジ型レジストを塗布し、レジストパターンを形成する。同時に半田流れ防止パターンも形成する。次に、この上にＤＣスパッタ装置にてＴｉを成膜、リフトオフ法にてＴｉパターンを形成する。
（８）ポジ型レジストを塗布し、ＳｉＯ２用のレジストパターンを形成する。次に、ＲＦスパッタ装置にて、ＳｉＯ２を断続成膜する。
（９）ポジ型レジストを塗布し、ＳｉＯ２パターンと正反対の逆パターンをレジストで形成する。次に、イオンミリングによりＳｉＯ２パターン以外のＳｉＯ２膜をエッチング除去し、残ったレジストを剥離し、ＳｉＯ２パターンを形成する。
（１０）ＬＤを搭載する部分にＡｕ−Ｓｎ共晶半田（Ａｕ：７５ｗｔ％、Ｓｎ：２５ｗｔ％）を電子ビーム＆抵抗加熱の２元同時蒸着可能な真空蒸着装置にて成膜する。
（１１）リフトオフ法にてＡｕ−Ｓｎ半田パターンを形成し、最後にダイシングしてチップとする。
【００３４】
本発明の窒化タンタル抵抗薄膜体について、信頼性試験を行った結果を、図１６に通電加熱試験、図１７に高温高湿試験として示す。各試験は１０００ｈ経過するまで実施し、各試験の途中で雰囲気状態を保ったまま、サンプルの抵抗値をモニターし、窒化タンタル薄膜抵抗体の抵抗値変動を調査した。通電加熱試験は高温状態に置かれた素子に通常の２０倍の負荷を１０００ｈ加え、抵抗値の経時変化を調査したが、試験前後で変化は見られなかった。高温高湿試験では、８５℃、８５％、１０００ｈの条件のもと抵抗値の経時変化を調査し、ＡｌＮ基板での変化率１．５１％であった。よって、サブマウントとして形成したＴａ２Ｎ薄膜抵抗体の信頼性は高いと言える。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、電極間隔を変えた薄膜抵抗について、抵抗値と電極間距離の関係ならびにその温度特性を測定し、中間層の材料に着目して比較し、電送線路モデルにより、ＴａＮ薄膜と電極との固有接触抵抗とその温度係数を求め、堆積条件との関係を求めた。電極部分の抵抗は、抵抗体部分の面抵抗の１０分の１程度の値を持ち、精密な値の薄膜抵抗を作製する場合には考慮する必要がある。また、固有接触抵抗は、薄膜の窒素濃度に依存し、およそ１０−８Ω／ｍ２のオーダーであった。これにより、基板材料により、金電極と基板間に介在させる中間膜の材質を選ぶ必要があるが、その場合には同時に薄膜との固有接触抵抗率も考慮する必要がある。固有接触抵抗率の温度係数は正であり、ＴａＮ薄膜のＴＣＲをうち消す方向に働いている。ＴＣＲが低い領域のＴａＮ薄膜に対してはＴｉが中間層として優れていること分かった。
【００３６】
以上により、電極膜の接触抵抗をも考慮し、使用温度領域全域に渡ってＴＣＲを極力小さく押さえ、高精度で経時的にも安定した窒化タンタル薄膜抵抗体を、容易な方法により供給する事が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の窒化タンタル薄膜抵抗体の基本構造断面図。
【図２】本発明の窒化タンタル薄膜抵抗体を搭載したサブマウント基板の上面図。
【図３】本発明の窒化タンタル薄膜抵抗の電送線路モデル試料の上面及び断面図。
【図４】Ｓｉ基板上に堆積した窒化タンタル薄膜のＸ線回折結果を示すグラフ。
【図５】窒化タンタル薄膜抵抗の電極間距離と抵抗値との関係を示すグラフ。
【図６】窒素分圧比１５％の場合のオージェ電子分光法を用いた元素分析結果のグラフ。
【図７】窒素分圧比２５％の場合のオージェ電子分光法を用いた元素分析結果のグラフ。
【図８】窒素分圧比０％の場合の窒化タンタル薄膜抵抗のＴＣＲを示すグラフ。
【図９】窒素分圧比１５％の場合の窒化タンタル薄膜抵抗のＴＣＲを示すグラフ。
【図１０】窒素分圧比２５％の場合の窒化タンタル薄膜抵抗のＴＣＲを示すグラフ。
【図１１】窒素分圧比０％の場合の窒化タンタル薄膜抵抗に対する固有接触抵抗率の抵抗温度特性を示すグラフ。
【図１２】窒素分圧比１５％の場合の窒化タンタル薄膜抵抗に対する固有接触抵抗率の抵抗温度特性を示すグラフ。
【図１３】窒素分圧比２５％の場合の窒化タンタル薄膜抵抗に対する固有接触抵抗率の抵抗温度特性を示すグラフ。
【図１４】窒化タンタル薄膜抵抗のＴＣＲを窒素流量の関数として表した場合のグラフ。
【図１５】本発明の窒化タンタル薄膜抵抗体の製造方法を示す工程フロー図。
【図１６】本発明の窒化タンタル薄膜抵抗体の通電加熱試験の結果を示すグラフ。
【図１７】本発明の窒化タンタル薄膜抵抗体の高温高湿試験の結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１  絶縁基板
２  窒化タンタル薄膜抵抗
３  中間膜
４  電極膜
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年5月15日(2003.5.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
【表１】
2004342705.tif 000025
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
電極部分の抵抗Ｒｅと薄膜の面抵抗Ｒｅは、図５に示した電極間距離と抵抗値の関係から求めることができる。図１１、図１２、図１３はこのようにして計算した固有接触抵抗の値を、測定温度の関数として示したものである。電極間隔と抵抗値の関係を最小２乗法で直線近似し、その傾きから薄膜の面抵抗Ｒｓを求め、ｄ＝０に外挿した点の抵抗値から電極抵抗Ｒｅを求め、数式４により固有接触抵抗率ρｃを計算した。固有接触抵抗率の値は、おおむね１０−８Ωｍ２のオーダーとなり、中間膜の種類や薄膜の組成により異る値が得られ、この結果から明らかなように、温度に対する依存性は小さいと言える。図１１、図１２、図１３の結果から、ＴａＮ薄膜に対しては、Ｔｉが接触抵抗の低い中間膜として有効であることがわかった。また、窒素を流さずに堆積した場合は、中間膜にＴａを用いた場合が最も低い固有接触抵抗率を示した。これは、膜自体がＴａであることによると考えられる。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、電極間隔を変えた薄膜抵抗について、抵抗値と電極間距離の関係ならびにその温度特性を測定し、中間層の材料に着目して比較し、電送線路モデルにより、ＴａＮ薄膜と電極との固有接触抵抗とその温度係数を求め、堆積条件との関係を求めた。電極部分の抵抗は、抵抗体部分の面抵抗の１０分の１程度の値を持ち、精密な値の薄膜抵抗を作製する場合には考慮する必要がある。また、固有接触抵抗は、薄膜の窒素濃度に依存し、およそ１０−８Ωｍ２のオーダーであった。これにより、基板材料により、金電極と基板間に介在させる中間膜の材質を選ぶ必要があるが、その場合には同時に薄膜との固有接触抵抗率も考慮する必要がある。固有接触抵抗率の温度係数は正であり、ＴａＮ薄膜のＴＣＲをうち消す方向に働いている。ＴＣＲが低い領域のＴａＮ薄膜に対してはＴｉが中間層として優れていること分かった。


【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004342705.tif 000026
【図２】
2004342705.tif 000027
【図３】
2004342705.tif 000028
【図４】
2004342705.tif 000029
【図５】
2004342705.tif 000030
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004342705.tif 000034
【図１０】
2004342705.tif 000035
【図１１】
2004342705.tif 000036
【図１２】
2004342705.tif 000037
【図１３】
2004342705.tif 000038
【図１４】
2004342705.tif 000039
【図１５】
2004342705.tif 000040
【図１６】
2004342705.tif 000041
【図１７】
2004342705.tif 000042