(57)【要約】【課題】薄膜抵抗素子において電極及び絶縁層上に成膜される抵抗膜のクラックを防止する。【解決手段】本薄膜抵抗素子は、基板と、基板上に形成された絶縁層と、基板又は絶縁層の上に形成された電極と、電極と絶縁層との段差又は電極と絶縁層とが接する部分に生ずる不連続部を解消するように形成されたパッシベーション層と、パッシベーション層及び電極上に形成された抵抗薄膜とを有する。パッシベーション層によって、段差又は不連続部を解消して、抵抗薄膜への影響を押さえ込み、クラックを防止する。なお、パッシベーション層の端部には、テーパーが付されているようにしてもよい。これによって、パッシベーション層によって段差を形成しないようにして、抵抗薄膜への影響を押さえ込むようにする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された絶縁層と、
前記基板又は絶縁層の上に形成された電極と、
前記電極と前記絶縁層との段差又は前記電極と前記絶縁層とが接する部分に生ずる不連続部を解消するように形成されたパッシベーション層と、
前記パッシベーション層及び前記電極上に形成された抵抗薄膜と、
を有する薄膜抵抗素子。
【請求項２】
前記パッシベーション層の端部には、テーパーが付されている請求項１記載の薄膜抵抗素子。
【請求項３】
前記パッシベーション層が、有機系絶縁層である請求項１記載の薄膜抵抗素子。
【請求項４】
基板上に絶縁層を形成するステップと、
前記絶縁層上に電極を形成するステップと、
前記電極と前記絶縁層との段差を解消するようにパッシベーション層を形成するパッシベーション層形成ステップと、
前記パッシベーション層及び前記電極上に抵抗薄膜を形成するステップと、
を含む薄膜抵抗素子製造方法。
【請求項５】
前記パッシベーション層形成ステップが、
前記パッシベーション層の端部にテーパーを付するように加工するステップ
を含む請求項４記載の薄膜抵抗素子製造方法。
【請求項６】
基板上に絶縁層及び電極を形成するステップと、
前記電極と前記絶縁層との段差又は前記電極と前記絶縁層とが接する部分に生ずる不連続部を埋めるためのパッシベーション層を形成するパッシベーション層形成ステップと、
前記パッシベーション層及び前記電極上に抵抗薄膜を形成するステップと、
を含む薄膜抵抗素子製造方法。
【請求項７】
前記パッシベーション層形成ステップが、前記パッシベーション層をスピンコートで形成するステップを含む請求項６記載の薄膜抵抗素子製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜抵抗素子において電極及び絶縁層上に成膜される抵抗薄膜のクラックを防止するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜抵抗素子における抵抗材料としては、一般的にＴａ、ＴａＳｉＮ、ＴａＳｉＯ等のＴａ系酸化物又は窒化物、或いはＭ（金属）−ＳｉＯ／ＳｉＮといったサーメット系の材料が多く使われている。また、電極材料としては半導体の配線材料に用いられるＡｌ、Ａｕ、又はＰｔを用い、絶縁層としてはＳｉＯ2を用いて薄膜抵抗素子を形成している。一般に高抵抗の薄膜素子を形成するためには、抵抗材料として抵抗率の高い材料を選択するか、素子サイズを微細化又は薄膜化する必要がある。
【０００３】
例えば特開２００４−３２７８６８号公報には、図１のような構造が開示されている。すなわち、ＳｉＯ2絶縁層１０２付きＳｉ基板１０１上にドライエッチングにてＰｔ電極１０３を形成し、その上部に薄膜抵抗膜１０４を成膜・加工してなる構造が開示されている。そのためＰｔ電極１０３とＳｉＯ2絶縁層１０２との間に数百ｎｍの段差１０５が生じ、当該段差１０５によって薄膜抵抗膜１０４にクラックが入り易いという問題がある。また高抵抗化を目的として抵抗材料を薄膜化するにあたって、Ｐｔ電極１０３の端部で薄膜抵抗膜１０４の段切れが生ずる可能性があり、Ｐｔ電極１０３よりも薄くすることが困難である。
【０００４】
また、従来の他の薄膜抵抗素子の構造を図２に示す。図２に示すように、Ｓｉ基板１１０上に、Ｃｕ電極１１２及びＳｉＯ2又はＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）による絶縁膜１１１を形成し、さらにその上部に薄膜抵抗膜１１３を成膜・加工する構造となっている。図２に示すような電極１１２及び絶縁膜１１１からなるＣｕ／ＳｉＯ2構造又はＣｕ／ＢＣＢ構造は、これらをサブミクロンオーダで形成可能なダマシンプロセスによって形成される。このように形成されたＣｕ／ＳｉＯ2構造又はＣｕ／ＢＣＢ構造においても、電極と絶縁膜との境界部分１１４に発生したクラックが原因で、薄膜抵抗膜１１３にもクラックを生じることがある。また、境界部分１１４などには、ディッシングによる段差も生じる場合がある。
【特許文献１】特開２００４−３２７８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように、従来の薄膜抵抗素子においては、下地電極と絶縁層との間の段差又は電極と絶縁層との間のクラックによって薄膜抵抗膜自身にクラックが生じるという問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、薄膜抵抗素子において電極及び絶縁層上に成膜される抵抗膜のクラックを防止するための新規な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る薄膜抵抗素子は、基板と、基板上に形成された絶縁層と、基板又は絶縁層の上に形成された電極と、電極と絶縁層との段差又は電極と絶縁層とが接する部分に生ずる不連続部を解消するように形成されたパッシベーション層と、パッシベーション層及び電極上に形成された抵抗薄膜とを有する。パッシベーション層によって、段差又は不連続部を解消して、抵抗薄膜への影響を抑え、クラックを防止する。
【０００８】
なお、パッシベーション層の端部には、テーパーが付されているようにしてもよい。これによって、パッシベーション層によって段差を形成しないようにして、抵抗薄膜への影響を抑えるためである。
【０００９】
さらに、パッシベーション層が、有機系絶縁層である場合もある。有機系絶縁層は、例えばポリイミドやＢＣＢなどで形成される。
【００１０】
本発明に係る第１の薄膜抵抗素子製造方法は、基板上に絶縁層を形成するステップと、絶縁層上に電極を形成するステップと、電極と絶縁層との段差を解消するようにパッシベーション層を形成するパッシベーション層形成ステップと、パッシベーション層及び電極上に抵抗薄膜を形成するステップとを含む。段差が解消されれば、クラックが生じにくくなるため、より薄い抵抗薄膜を形成できるようになる。
【００１１】
また、上記パッシベーション層形成ステップが、パッシベーション層の端部にテーパーを付するように加工するステップを含むようにしてもよい。パッシベーション層の抵抗薄膜への影響を抑えることができるようになる。
【００１２】
本発明に係る第２の薄膜抵抗素子製造方法は、基板上に絶縁層及び電極を形成するステップと、電極と絶縁層との段差又は電極と絶縁層とが接する部分に生ずる不連続部を埋めるためのパッシベーション層を形成するパッシベーション層形成ステップと、パッシベーション層及び電極上に抵抗薄膜を形成するステップとを含む。このような段差又は不連続部をパッシベーション層にて平坦化すれば、上層に抵抗薄膜を安定的に形成できるようにする。
【００１３】
また、上記パッシベーション層形成ステップが、パッシベーション層をスピンコートで形成するステップを含むようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、薄膜抵抗素子において電極及び絶縁層上に成膜される抵抗薄膜のクラックを防止することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の第１の実施の形態に係る薄膜抵抗素子の構造を図３（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。図３（ａ）は、第１の実施の形態に係る薄膜抵抗素子の上面図を示す。図３（ａ）では、図示しないＳｉ基板１０上に、ＳｉＯ2絶縁膜１１、Ｃｕ電極１２、有機系絶縁膜（パッシベーション膜）１５、及び抵抗薄膜１３がこの順番で形成されている。図３（ａ）におけるＡＡ'断面を図３（ｂ）に示す。この不連続又は段差をカバーするパッシベーション膜として有機系絶縁膜１５が形成される。図３（ｂ）に示すように、Ｃｕ電極１２は、２つの電極１２ａ及び１２ｂに分かれており、これらの電極１２ａ及び１２ｂの間にもＳｉＯ2絶縁膜１１が形成されている。そして、Ｃｕ電極１２ａ又は１２ｂとＳｉＯ2絶縁膜１１との境界部分１４を、スピンコート法で形成した有機系絶縁膜１５で保護する構造を採用している。図３（ｂ）では平坦のように見えるが、境界部分１４は、電極１２ａ又は１２ｂの上面とＳｉＯ2絶縁膜１１の上面とが突き当たる部分に、不連続又は段差が存在する。具体的には、Ｃｕ電極１２ｂ側のＣｕ電極１２ａの上端部と、Ｃｕ電極１２ａとＣｕ電極１２ｂとの間のＳｉＯ2絶縁膜１１の上部と、Ｃｕ電極１２ａ側のＣｕ電極１２ｂの上端部とにかかるように、有機系絶縁膜１５が形成されている。また、有機系絶縁膜１５の両端上部は、テーパーが付されている。さらに、電極１２ａ及び１２ｂの一部及び有機系絶縁膜１５の上部に、抵抗薄膜１３が形成されている。
【００１６】
このように電極−絶縁膜の境界部分１４における不連続部及び段差に対してパッシベートすることで、抵抗薄膜が成膜される下地層である電極及び絶縁膜が連続的になり、サブミクロンオーダで平坦化される。従って、抵抗薄膜１３にクラックが入ることが無くなる。また、構造的に安定したパッシベーション層上に抵抗薄膜が形成されるので、密着性及び強度の面でも安定した薄膜抵抗素子の形成が可能となる。
【００１７】
なお、Ｃｕ電極１２は、Ａｌ、Ａｕ等で形成しても良い。また、ＳｉＯ2絶縁膜１１は、ＳｉＮなどの無機絶縁膜、及びポリイミド、ＢＣＢなどの有機系絶縁膜であってもよい。さらに、抵抗薄膜１３は、ＴａＮ、ＴａＳｉＮや、サーメット系の抵抗膜であってもよい。
【００１８】
次に、図４（ａ）乃至（ｄ）を用いて、図３（ａ）及び（ｂ）に示した薄膜抵抗素子の製造方法の一例を示す。最初に、図４（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１０上に、ＳｉＯ2絶縁膜１１及びＣｕ電極１２ａ及び１２ｂを含む層を形成する。
【００１９】
次に図４（ｂ）に示すように、電極１２ａ又は１２ｂとＳｉＯ2絶縁膜１１の境界部分１４を保護するために、有機系絶縁膜１５を成膜する。この際、スピンコート法を用いることによって境界部分１４のクラック又は段差を引き摺ることなくパッシベーション膜となる有機系絶縁膜１５を形成することが可能となる。また、Ｃｕ電極１２ａ及び１２ｂ上に形成される有機系絶縁膜１５にはフォトリソグラフィーにより加工可能な材料を選択することで、有機系絶縁膜１５の上部におけるテーパー部１４ａ及び１４ｂのテーパー角を制御することが可能となる。有機系絶縁膜１５のテーパー１４ａ及び１４ｂのテーパー角は、Ｃｕ電極１２ａ及び１２ｂの端部上で抵抗薄膜１３にクラックが発生するのを抑制するために、緩やかな方が好ましい。
【００２０】
次に図４（ｃ）に示すように抵抗薄膜１３を加工するためのリフトオフレジスト１６及び１７をパターニングする。この処理については従来技術と同じなのでこれ以上説明しない。その後、図４（ｄ）に示すように抵抗薄膜１３をスパッタ法などによって成膜・加工する。また、リフトオフレジスト１６及び１７を除去する。このようにすることによって図３（ａ）及び（ｂ）に示した薄膜抵抗素子が形成される。
【００２１】
図５に、第２の実施の形態に係る薄膜抵抗素子の構造を示す。第２の実施の形態に係る薄膜抵抗素子は、Ｓｉ基板２１上にＳｉＯ2絶縁層２２が形成されている。また、ＳｉＯ2絶縁層２２上には、Ｐｔ電極２３ａ及び２３ｂが形成されている。さらに、Ｐｔ電極２３ａ及び２３ｂの間には、有機系絶縁膜２５が形成されている。有機系絶縁膜２５は、Ｐｔ電極２３ａ及び２３ｂより若干高く形成されており、Ｐｔ電極２３ａ及び２３ｂに隣接する左右の上端部分２５ａ及び２５ｂは、その一部がＰｔ電極２３ａ及び２３ｂの一部を覆っており、緩やかなテーパー角を有するように加工されている。そして、有機系絶縁層２５の上部及びＰｔ電極２３ａ及び２３ｂの一部の上部には、抵抗薄膜２４が形成されている。
【００２２】
このような構造を採用することによって、Ｐｔ電極２３ａ及び２３ｂとＳｉＯ2絶縁層２２との段差を無くしているため、抵抗薄膜２４にクラックが入らなくなる。
【００２３】
次に、図６（ａ）乃至（ｄ）を用いて、図５に示した構造を有する薄膜抵抗素子の形成プロセスを説明する。最初に図６（ａ）に示すように、Ｓｉ基板２１上にＳｉＯ2絶縁層２２、そしてＰｔ電極２３ａ及び２３ｂを形成する。
【００２４】
そして図６（ｂ）に示すように、Ｐｔ電極２３ａ及び２３ｂとＳｉＯ2絶縁層２２との段差を埋め込むように有機系絶縁膜２５をパターニングする。有機系絶縁膜２５には、フォトリソグラフィーにて加工可能な材料を選択する。そうすれば、Ｐｔ電極２３ａ及び２３ｂに隣接する、有機系絶縁膜２５の左右の上端部分２５ａ及び２５ｂは、Ｐｔ電極２３ａ及び２３ｂの一部を上からカバーしつつ、Ｐｔ電極２３ａ及び２３ｂに対して緩やかなテーパー角を有するように、その形状が制御される。
【００２５】
次に図６（ｃ）に示すように、抵抗薄膜２４を加工するためのリフトオフレジスト２６及び２７をパターニングする。この工程については従来技術と同じなのでこれ以上述べない。その後、図６（ｄ）に示すように抵抗薄膜２４をスパッタ法などによって成膜・加工する。そして、リフトオフレジスト２６及び２７を除去する。
【００２６】
図６（ｄ）に示すような構造についても、下地電極と絶縁層との段差の影響を有機系絶縁膜２５によって吸収されるので、抵抗薄膜２４にはクラックが入ることはない。
【００２７】
図７に図２に示した従来構造の断面の走査型電子顕微鏡写真を示す。図７において、Ｃｕ電極３１、ＢＣＢ絶縁膜３２、抵抗薄膜３３に対して、クラック３４、段差３５が形成されており、下地の影響を引き摺って抵抗薄膜３３にクラック３６が確認された。一方、図８に図３に示した本実施の形態に係るパッシベーション構造においては、Ｃｕ電極３１とＢＣＢ絶縁層３２をＢＣＢ絶縁膜３７でパッシベートしているので、抵抗薄膜３３にクラックはみられず抵抗素子が良好に形成されていることが確認できた。
【００２８】
以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば電極が平行に２つ並ぶ例を示しているが、電極の関係はこれに限定されるものではない。また、電極と絶縁層との間に段差や不連続部が生ずる場合には本発明を適用して、上層にクラックなどが生ずることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の従来技術に係る薄膜抵抗素子の構造を表す図である。
【図２】第２の従来技術に係る薄膜抵抗素子の構造を表す図である。
【図３】（ａ）は第１の実施の形態に係る薄膜抵抗素子の上面図、（ｂ）は断面図である。
【図４】（ａ）乃至（ｄ）は、第１の実施の形態に係る薄膜抵抗素子の形成プロセスを説明するための図である。
【図５】第２の実施の形態に係る薄膜抵抗素子の断面図である。
【図６】（ａ）乃至（ｄ）は、第２の実施の形態に係る薄膜抵抗素子の形成プロセスを説明するための図である。
【図７】第２の従来技術に係る薄膜抵抗素子の断面の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。
【図８】第１の実施の形態に係る薄膜抵抗素子の断面の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０，２１  基板    １１，２２  絶縁層（膜）
１２ａ，１２ｂ，２３ａ，２３ｂ  電極
１３，２４  抵抗薄膜    １５，２５  有機系絶縁膜
【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】
2007103548.tif 000009
【図８】
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