(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１０）上に形成された金属薄膜若しくは半導体薄膜で構成される薄膜抵抗体（１３ａ）の抵抗値温度特性の検出方法であって、
前記基板上に形成された前記金属薄膜若しくは半導体薄膜に光を照射し、該光の変化を検出することにより前記金属薄膜若しくは前記半導体薄膜の屈折率又は吸収係数を検出し、この検出結果に基づいて前記金属薄膜若しくは半導体薄膜の抵抗値温度特性を検出することを特徴とする薄膜抵抗体の抵抗値温度特性検出方法。
【請求項２】
半導体基板（１０、２０）上に金属薄膜若しくは半導体薄膜（１３、２３）を形成する工程と、
前記金属薄膜若しくは前記半導体薄膜の屈折率又は吸収係数を前記金属薄膜若しくは前記半導体薄膜に光を照射することによって検出する工程と、
検出された前記屈折率又は吸収係数に基づいて前記金属薄膜若しくは前記半導体薄膜で構成する薄膜抵抗体（１３ａ）の抵抗値温度特性を検出する工程と、を備えていることを特徴とする薄膜抵抗体の抵抗値温度特性検出方法。
【請求項３】
製品を形成するための第１の基板（１０）と、サンプル用の第２の基板（２０）とを用意する工程と、
前記第１、第２の基板の上面に、それぞれ金属薄膜若しくは半導体薄膜からなる第１の薄膜（１３）と第２の薄膜（２３）とを成膜する工程と、
前記第２の基板上に形成された第２の薄膜の屈折率又は吸収係数を前記第２の薄膜に光を照射することによって検出し、該屈折率又は吸収係数に基づいて前記第２の薄膜の抵抗値温度特性を検出する工程と、
検出された前記第２の薄膜の抵抗値温度特性に基づいて、前記第１の薄膜の成膜条件を補正し、該第１の薄膜の抵抗値温度特性が所定範囲となるようにする工程と、
前記第１の薄膜をパターニングして薄膜抵抗体（１３ａ）を構成する工程と前記薄膜抵抗体上に電極（１５）を形成する工程と、を備えていることを特徴とする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、薄膜抵抗体の製造方法及び金属薄膜若しくは半導体薄膜の抵抗値温度特性検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属薄膜若しくは半導体薄膜で構成される薄膜抵抗体の抵抗値温度特性の検出は、薄膜抵抗体が適用される製品若しくはそのサンプルを所定プロセスまで製造した上で行われている。この薄膜抵抗体の抵抗値温度特性の検出方法について、サンプルの製造プロセスと共に説明する。
【０００３】
図３に、薄膜抵抗体が適用される製品の製造プロセスを示す。
【０００４】
まず、図３（ａ）に示すようにシリコン基板５１上にシリコン酸化膜５２が形成されたウェハ５０を用意し、図３（ｂ）に示すようにシリコン酸化膜５２上にスパッタリングによって金属薄膜（若しくは半導体薄膜）５３を形成する。
【０００５】
次に、フォトエッチングによって、図３（ｃ）に示すように金属薄膜５３をパターニングして、薄膜抵抗体５３ａを形成する。
【０００６】
そして、図３（ｄ）に示す工程を行う。具体的には、まず、薄膜抵抗体５３ａを含むウェハ５０の上面にＴｉＷなどのバリアメタル５４をデポジションした後、バリアメタル５４をパターニングして薄膜抵抗体５３ａを覆うようにバリアメタル５４を残す。その後、ウェハ５０の上面にＡｌ膜を配置したのちパターニングしてＡｌ電極５６を形成し、さらに薄膜抵抗体５３ａの上のバリアメタル５４をエッチングして薄膜抵抗体５３ａの両端にのみバリアメタル５４を残す。そして、電極シンタリング（Ａｌシンター）を行う。
【０００７】
続いて、図３（ｅ）に示すように、ウェハ５０の上面に保護膜５６を配置した後、コンタクトホール５７を形成し、保護膜アニールを施し製品のうちの薄膜抵抗体部分が完成する。
【０００８】
上記した薄膜抵抗体５３ａの抵抗値温度特性は、製造プロセスのうち電極シンタリング（図３（ｄ）の工程）まで進め、Ａｌ電極５５を介して薄膜抵抗体５３ａに電流を流すことによって行われる。
【０００９】
具体的には、薄膜抵抗体５３ａの温度を変化させると共に、各温度においての薄膜抵抗体５３ａの抵抗値を検出し、温度変化量ΔＴに対する抵抗値変化量ΔＲＣｒＳｉを求め、薄膜抵抗体５３ａの抵抗値温度特性（ＴＣＲ＝ΔＲＣｒＳｉ／ΔＴ）［ｐｐｍ／℃］を求めている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の抵抗値温度特性の検出方法では、薄膜抵抗体５３ａを構成するための薄膜を形成してから抵抗値温度特性検出までの時間が長い、つまり薄膜形成後電極シンタリングが施されるまで抵抗値温度特性検出が行えないという問題がある。
【００１１】
なお、サンプルによって抵抗値温度測定を行う場合においても、サンプルに対して抵抗値温度測定が行える工程まで施さなければならないため、コスト高になる。
【００１２】
本発明は上記点に鑑みてなされ、薄膜抵抗体を構成するための薄膜形成から短時間で抵抗値温度特性を検出できるようにすることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記した従来の薄膜抵抗体５３ａの抵抗値温度特性は、薄膜抵抗体５３ａに電流を流すために、薄膜抵抗体５３ａの両側にＡｌ電極５５を形成することによって薄膜抵抗体５３ａとのコンタクトを取る必要がある。このため、上述したようにＡｌ電極５５の形成迄の工程を施す必要があり、上記問題が発生しているのである。
【００１４】
そのため、本発明者らは、薄膜抵抗体に電流を流さなくても薄膜抵抗体の抵抗値温度特性の検出が行えないかを検討した。
【００１５】
その結果、本発明者らは、薄膜抵抗体の抵抗値温度特性が薄膜抵抗体の屈折率若しくは吸収係数と所定の関係を有していることに着目し、これら屈折率若しくは吸収係数に基づいて抵抗値温度特性を検出することを見出した。なお、屈折率とは、ある物質に光を照射したときにおける光の屈折割合を示し、吸収係数は、ある物質に光を照射したときに吸収された減衰定数を示している。
【００１６】
これら屈折率や吸収係数は、光学機器（例えば、エリプソメーター等）を用いて薄膜に光を照射することによって検出できる（参考文献；電気学会通信教育会著  「電気学会大学講座  電子材料工学」ｐ．２２８〜ｐ．２３１、金原  榮・藤原  英夫著  「応用物理学選書  ３．薄膜」ｐ．２００〜ｐ．２０３）。
【００１７】
屈折率や吸収係数は、薄膜抵抗体を構成するための金属薄膜若しくは半導体薄膜を形成した際に、これら金属薄膜に等に直接光を照射することによって検出されるため、薄膜抵抗体のパターニングやＡｌ電極形成等の工程を行う前に検出が行える。
【００１８】
これら屈折率や吸収係数は、金属薄膜等の膜質によって変化するが、この膜質は約５００℃以上の高温熱処理を施さなければ熱処理による影響を受けない。上記した製造方法でいえば、スパッタリングによって金属薄膜等を形成した後、電極シンタリングや保護膜アニール等の熱処理工程を施すが、これら各工程の熱処理は４５０℃程度で行うため、金属薄膜等の膜質に影響を与えない。従って、金属薄膜等を形成した直後に屈折率や吸収係数に基づいて抵抗値温度特性を検出することができる。
【００１９】
一方、膜質は、スパッタリングの条件によって決まる。例えば、ＣｒＳｉＮを薄膜抵抗体として用いる場合、スパッタ装置に装着するＣｒＳｉターゲットの組成比、及びスパッタリング時に取り込まれる窒素量によって決定する。このため、検出される屈折率若しくは吸収係数に応じてスパッタリング条件を変更し、所望の抵抗値温度特性に対応する屈折率若しくは吸収係数が得られるようにすればよい。
【００２０】
ここで、屈折率若しくは吸収係数に基づいて検出した抵抗値温度特性と、上記従来の方法を用いて実際に薄膜抵抗体に電流を流して検出した抵抗値温度特性との関係について調べた結果を図４及び図５に示す。なお、図４は、屈折率と抵抗値温度特性との関係を示しており、図５は、吸収係数と抵抗値温度特性との関係を示している。これらの図において、実線部分が実験結果から想定される屈折率若しくは吸収係数と抵抗値温度特性との関係を示し、点線部分がバラツキを示している。
【００２１】
これらの図からも判るように、屈折率や吸収係数と抵抗値温度係数とは所定の関係を有しているが、屈折率や吸収係数から求められる抵抗値温度特性と実際の抵抗値温度特性とはバラツキがある。例えば、屈折率によって抵抗値温度特性を求めた場合には、０±３１［ｐｐｍ／℃］程度のバラツキが発生する。
【００２２】
しかしながら、抵抗値温度特性規格として、例えば０±６０［ｐｐｍ／℃］を見込むことができれば十分であるため、屈折率や吸収係数による抵抗値温度特性検出が有効であるといえる。
【００２３】
なお、抵抗値温度特性規格として、例えば０±６０［ｐｐｍ／℃］にする場合には、屈折率を２．９７〜３．３５、若しくは吸収係数を１．４２〜１．５２にすればよい。
【００２４】
このような検討に基づき、請求項１に記載の発明においては、基板（１０、２０）上に形成された金属薄膜若しくは半導体薄膜（１３、２３）に光を照射し、該光の変化を検出することにより金属薄膜若しくは半導体薄膜の屈折率又は吸収係数を検出し、この検出結果に基づいて金属薄膜若しくは半導体薄膜の抵抗値温度特性を検出することを特徴としている。
【００２５】
このように、金属薄膜若しくは半導体薄膜に光を照射し、この光の変化を検出することにより金属薄膜若しくは半導体薄膜の屈折率又は吸収係数を検出し、検出した屈折率又は吸収係数によって抵抗値温度特性を検出するようにすれば、薄膜抵抗体に電流を流さなくても、薄膜抵抗体の抵抗値温度特性を検出することができる。これにより、薄膜抵抗体を構成するための金属薄膜若しくは半導体薄膜を形成したあと、例えば直後というように短期に薄膜抵抗体の抵抗値温度特性を検出することができる。
【００２７】
請求項３に記載の発明においては、製品を形成するための第１の基板（１０）と、サンプル用の第２の基板（２０）とを用意し、第１、第２の基板の上面それぞれに第１の薄膜（１３）と第２の薄膜（２３）とを成膜し、第２の基板上に形成された第２の薄膜の屈折率又は吸収係数を第２の薄膜に光を照射することにより検出すると共に、検出した屈折率又は吸収係数に基づいて第２の薄膜の抵抗値温度特性を検出して、第１の薄膜の抵抗値温度特性が所定範囲となるように第１の薄膜の成膜条件を補正することを特徴としている。
【００２８】
このように、サンプル用の第２の基板に第２の薄膜を形成し、この第２の薄膜の抵抗値温度特性を検出することによって、製品を形成するための第１の基板に形成された第１の薄膜の抵抗値温度特性を検出することができる。つまり、第１の薄膜を形成したあと短期に第１の薄膜の抵抗値温度特性を検出することができる。このため、サンプル用の第２の薄膜の抵抗温度特性を検出したのち、第１の薄膜の成膜条件を変更し、第１の薄膜の抵抗値温度特性が所定範囲となるようにすれば、抵抗値温度特性に優れた薄膜抵抗体を得ることができる。
【００２９】
具体的には、第１の薄膜をスパッタリングで形成する場合には、スパッタリングの条件を変更することにより第１の抵抗値温度特性が所定範囲となるようにできる。例えば、薄膜抵抗体をＣｒＳｉＮで構成する場合には、スパッタリング時の流入されるＮ2の流入量を変更すればよい。
【００３０】
なお、上記括弧内の符号は、後述する実施形態で説明する図中の符号との対応関係を示している。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の一実施形態における薄膜抵抗体の製造工程を示す。本実施形態においては、製品と共に、抵抗値温度特性検出用のサンプルを薄膜形成用の装置に入れてサンプルにも薄膜を形成し、サンプルに形成された薄膜の抵抗値温度特性を検出することで製品の薄膜抵抗体の温度特性が所望のものとなるように補正する場合を例に挙げて説明する。なお、図１中の紙面左側に示す製造フローは製品の製造プロセスを示し、紙面右側に示す製造フローはサンプルの製造プロセスを示している。
【００３２】
〔図１（ａ）に示す工程〕
まず、製品製造用として用いるウェハ１０と、サンプルとして用いるウェハ２０を用意する。これら製品製造用及びサンプル用のウェハ１０、２０としては、シリコン基板１１、２１上にシリコン酸化膜１２、２２が形成されているものを用いる。以下、製品として用いるウェハ１０を製品ウェハと言い、サンプルとして用いるウェハ２０をサンプルウェハと言う。
【００３３】
〔図１（ｂ）に示す工程〕
次に、製品ウェハ１０とサンプルウェハ２０とを共にスパッタリング装置（バッチ）内に収納したのち、それぞれのシリコン酸化膜１２、２２上にスパッタリングにより薄膜抵抗体を構成する金属薄膜（若しくは半導体薄膜）１３、２３を成膜する。
【００３４】
そして、サンプルウェハ２０をスパッタリング装置から取り出し、光学機器（例えば、エリプソメーター）を用いて金属薄膜２３の屈折率若しくは吸収係数を検出する。そして、抵抗値温度特性規格が例えば０±６０［ｐｐｍ／℃］である場合には、屈折率が２．９７〜３．３５、若しくは吸収係数が１．４２〜１．５２となるようにスパッタリング条件を変更して製品ウェハ２０の金属薄膜２３の管理を行う（図４、図５参照）。
【００３５】
具体的には、スパッタリング時に流入するＡｒ及びＮ2の流入量を変化させることによって、金属薄膜２３の管理を行う。これは、Ｓｉ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎの結合量とＣｒＳｉ2結晶の量によって抵抗値温度特性が変化するからであり、実験結果からも明らかにされている。この実験結果を図２に示す。図２は、金属薄膜１３、２３としてＣｒＳｉＮを用いてＡｒ及びＮ2の流入量を変化させた場合のＣｒＳｉ屈折率の変化を示している。
【００３６】
この図に示されるように、Ａｒ及びＮ2の流入量を変化させると、ＣｒＳｉ屈折率が変化していることが判る。これは、Ａｒ及びＮ2の分圧によってＣｒＳｉ膜中に取り込まれるＮ2の量が決定され、ＣｒＳｉ屈折率に影響を与えているからである。なお、吸収係数についても同様のことがいえる。
【００３７】
このように、スパッタリング時に流入するＡｒ及びＮ2の流入量を変化させることにより、製品ウェハ１０の金属薄膜１３の屈折率若しくは吸収係数が所望の範囲内となるようにすることができ、抵抗値温度特性が所望の範囲内となるようにできる。
【００３８】
なお、実験により、金属薄膜の厚さを８０〜４００Åに変化させて抵抗値温度特性の変化を調べたが、特に変化がなかった。このため、抵抗値温度特性は金属薄膜の膜厚によっては影響を受けないといえる。従って、抵抗値温度特性は膜質によって決定され、屈折率若しくは吸収係数に基づいて様々な膜厚の金属薄膜についての抵抗値温度係数を管理することができる。
【００３９】
このようにして、所望の抵抗値温度特性を得るようにした後、サンプルウェハ２０を排除し、製品ウェハ１０のみをこの後のプロセスに移す。
【００４０】
〔図１（ｃ）に示す工程〕
次に、フォトエッチングによって、金属薄膜１３をパターニングして、薄膜抵抗体１３ａを形成する。
【００４１】
〔図１（ｄ）に示す工程〕
まず、薄膜抵抗体１３ａを含む製品ウェハ１０の上面にＴｉＷなどのバリアメタル１４をデポジションした後、バリアメタル１４をパターニングして薄膜抵抗体１３ａを覆うようにバリアメタル１４を残す。その後、製品ウェハ１０の上面にＡｌ膜を配置したのちパターニングしてＡｌ電極１５を形成し、さらに薄膜抵抗体１３ａ上のバリアメタル１４をエッチングして薄膜抵抗体１３ａの両端にのみバリアメタル１４を残す。そして、電極シンタリング（Ａｌシンター）を行う。
【００４２】
〔図１（ｅ）に示す工程〕
続いて、製品ウェハ１０の上面に保護膜１６を配置した後、コンタクトホール１７を形成し、保護膜アニールを施し製品のうちの薄膜抵抗体１３ａ部分が完成する。
【００４３】
このように、サンプルウェハ２０に金属薄膜２３を成膜したのち、金属薄膜２３の屈折率若しくは吸入係数を検出し、この検出結果に基づいて抵抗値温度特性を求めるようにすれば、金属薄膜成膜後短時間で抵抗値温度特性を検出することができる。
【００４４】
（他の実施形態）
上記実施形態では、薄膜抵抗体１３ａを金属薄膜１３としてのＣｒＳｉＮで構成する場合について説明したが、他の種類の金属薄膜で構成するようにしてもよく、また、金属薄膜１３に変えて半導体薄膜によって構成するようにしてもよい。例えば、薄膜形成条件によって組成比又は原子の結合が変化する薄膜であるＣｒＳｉ、ＴａＮ、ＮｉＣｒ、ＮｉＣｏ、ＮｉＦｅ等に適用することができる。
【００４５】
また、上記実施形態では、金属薄膜２３の屈折率若しくは吸収係数を求めることによって薄膜抵抗体１３ａの抵抗値温度特性を検出するようにしているが、金属薄膜２３に光を照射し、この光の変化に応じて抵抗値温度特性を求めるようにすれば、他の方法であっても上記実施形態と同様に短期に薄膜抵抗体１３ａの抵抗値温度特性を検出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を適用した製品ウェハとサンプルウェハの製造工程を示す図である。
【図２】Ｎ2流通量とＣｒＳｉ屈折率との関係を示す図である。
【図３】従来の製品の製造工程を示す図である。
【図４】ＣｒＳｉ屈折率とＣｒＳｉ抵抗値温度特性（ＴＣＲ）との関係を示す図である。
【図５】ＣｒＳｉ吸収係数とＣｒＳｉ抵抗値温度特性（ＴＣＲ）との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０…製品ウェハ、２０…サンプルウェハ、１２、２２…シリコン酸化膜、
１３、２３…金属薄膜、１３ａ…薄膜抵抗体、１４…バリアメタル、
１５…Ａｌ電極、１６…保護膜、１７…コンタクトホール。
【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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