(57)【要約】【課題】レーザトリミングを行う際に、多層膜でレーザが反射した場合に生じる影響を十分に抑制できる薄膜抵抗を有する半導体装置を提供する。【解決手段】薄膜抵抗９の下方において、薄膜抵抗９と対応する位置にレーザを全反射する金属膜６を配置する。このような構造では、薄膜抵抗９をトリミングする際に、基板上方からレーザを照射すると、薄膜抵抗９を貫通した後、薄膜抵抗９よりも下方に透過していくが、薄膜抵抗９の下方に金属膜６が配置されているため、金属膜６にて透過してきたレーザが全反射される。このため、金属膜６よりも下方にレーザが透過されないようにでき、レーザトリミングを行う際に、金属膜６よりも下方の多層膜でレーザが反射した場合に生じる影響を十分に抑制することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子が形成された半導体基板（４）と、
前記半導体基板（４）上に形成された層間絶縁膜（５）と、
前記層間絶縁膜（５）上に形成された金属膜（６）と、
前記金属膜（６）上に形成された薄膜抵抗（９）と、を備え、
前記金属膜（６）は、前記半導体基板（４）を上方から見たときに、前記薄膜抵抗（９）と対応する場所に形成されており、該半導体基板（４）の上方から前記薄膜抵抗（９）をレーザトリミングする際に、レーザを全反射することを特徴とする薄膜抵抗を有する半導体装置。
【請求項２】
前記金属膜（６）と前記薄膜抵抗（９）の間には絶縁膜（７）が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜抵抗を有する半導体装置。
【請求項３】
前記金属膜（６）の表面に前記薄膜抵抗（９）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜抵抗を有する半導体装置
【請求項４】
前記層間絶縁膜（５）にはコンタクトホール（５ａ）が形成されており、前記金属膜（６）と前記半導体基板（４）とは前記コンタクトホール（５ａ）を通じて熱的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の薄膜抵抗を有する半導体装置。
【請求項５】
前記金属膜（６）および前記薄膜抵抗（９）は複数層形成されており、最も下層側から順に面積が小さくされ、前記半導体基板（４）の上方から見て各層の前記金属膜（６）および前記薄膜抵抗（９）がそれよりも上層の前記金属膜（６）および前記薄膜抵抗（９）から部分的に露出した構造とされていることを特徴とする請求項３に記載の薄膜抵抗を有する半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜抵抗をレーザトリミングして所望の抵抗値に設定することができる薄膜抵抗を有する半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１において、薄膜抵抗をレーザトリミングして所望の抵抗値に設定するものが開示されている。この特許文献１では、薄膜抵抗の下に酸化膜を介して反射防止膜を配置し、入射したレーザを反射防止膜で反射させることにより反射防止膜よりも下方の多層膜でレーザが反射されないようにし、多層膜でレーザが反射した場合に生じる影響を抑制している。
【特許文献１】米国特許第６２５９１５１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１で示されるような反射防止膜は一般的に膜厚が薄く、レーザが透過してしまうため、反射防止膜よりも下方の多層膜でレーザが反射した場合に生じる影響を十分に抑制することができない。また、反射防止膜にレーザが吸収されるため、反射防止膜が高温になって溶融し、反射防止膜の下方の膜にレーザが直接照射されるようになって、結局多層膜でレーザが反射した場合に生じる影響を十分に抑制することができなくなる。
【０００４】
本発明は上記点に鑑みて、レーザトリミングを行う際に、多層膜でレーザが反射した場合に生じる影響を十分に抑制できる薄膜抵抗を有する半導体装置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】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、素子が形成された半導体基板（４）と、半導体基板（４）上に形成された層間絶縁膜（５）と、層間絶縁膜（５）上に形成された金属膜（６）と、金属膜（６）上に形成された薄膜抵抗（９）と、を備え、金属膜（６）は、半導体基板（４）を上方から見たときに、薄膜抵抗（９）と対応する場所に形成されており、該半導体基板（４）の上方から薄膜抵抗（９）をレーザトリミングする際に、レーザを全反射することを特徴としている。
【０００６】
このような構造の半導体装置では、薄膜抵抗（９）をトリミングする際に、基板上方からレーザを照射すると、薄膜抵抗（９）を貫通した後、薄膜抵抗（９）よりも下方に透過する。このとき、薄膜抵抗（９）の下方に金属膜（６）が配置されているため、金属膜（６）にて透過してきたレーザが全反射されるようにできる。このため、金属膜（６）よりも下方にレーザが透過されないようにでき、レーザトリミングを行う際に、金属膜（６）よりも下方の多層膜でレーザが反射した場合に生じる影響を十分に抑制することが可能となる。
【０００７】
このような構造では、例えば、請求項２に記載したように、金属膜（６）と薄膜抵抗（９）の間に絶縁膜（７）が備えられるようにしても良いし、請求項３に記載したように、金属膜（６）の表面に薄膜抵抗（９）が形成されるような構造とすることもできる。
【０００８】
請求項４に記載の発明では、層間絶縁膜（５）にはコンタクトホール（５ａ）が形成されており、金属膜（６）と半導体基板（４）とはコンタクトホール（５ａ）を通じて熱的に接続されていることを特徴としている。
【０００９】
このように、金属膜（６）を半導体基板（４）と接続すると、レーザトリミング時に金属膜（６）が高温化しても、その熱を半導体基板（４）側に逃がすことが可能となる。これにより、レーザトリミング時に金属膜（６）が高温化することによって溶融してしまうことを更に防止することが可能となる。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、金属膜（６）および薄膜抵抗（９）は複数層形成されており、最も下層側から順に面積が小さくされ、半導体基板（４）の上方から見て各層の金属膜（６）および薄膜抵抗（９）がそれよりも上層の金属膜（６）および薄膜抵抗（９）から部分的に露出した構造とされていることを特徴としている。
【００１１】
このように、金属膜（６）および薄膜抵抗（９）を複数層とすることもできる。このような構造にすると、上の層から順番に薄膜抵抗（９）をレーザトリミングしていくときに、最も下層のもの以外は狙った層の下層に必ず金属膜（６）および薄膜抵抗（９）が配置された状態になっているため、それより下方にレーザが透過してしまわないようにできる。これにより、薄膜抵抗（９）と共に金属膜（６）を溶融させたとしても、上記効果を得ることが可能となる。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態にかかるトリミング用の薄膜抵抗を有する半導体装置の断面図である。以下、この図を参照して、本実施形態にかかる半導体装置について説明する。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態の半導体装置は、例えば活性層１と支持基板２とが埋込酸化膜３を介して接合されたＳＯＩ（Silicon on insulator）基板４を用いて形成されている。
【００１６】
活性層１は、半導体装置の表面側に配置され、シリコン基板を所定膜厚に研削することにより構成されている。このＳＯＩ層１は、図示しないが、複数のトレンチ分離部により素子分離されており、素子分離された各素子形成領域に所望の素子が作り込まれている。
【００１７】
活性層１の表面には、シリコン酸化膜等の層間絶縁膜５が形成され、この層間絶縁膜５の表面に反射防止膜としての金属膜６が形成されている。金属膜６は、少なくとも後述する薄膜抵抗が備えられる領域の下方において、薄膜抵抗と対応する部分全域に形成されており、例えばＡｌ（アルミニウム）やＴｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｃｕ（銅）などにより形成されている。この金属膜６により、レーザトリミング時のレーザが下方の多層膜に入射して反射されないように、レーザを全反射できるようにしている。金属膜６の膜厚は材質によって様々であるが、例えばＡｌやＣｕの場合には、０．５μｍ程度、ＴｉやＷは０．１〜０．２μｍ程度とすれば良い。なお、金属膜６に関しては、例えば多層配線構造における１層目の配線（以下、１ｓｔ配線という）を形成する際の配線材料のパターニング時に、反射防止膜形成領域にその配線材料を残すことにより同時に形成することができる。
【００１８】
また、金属膜６の表面には、シリコン窒化膜などで構成されたパッシベーション膜７が形成され、さらにその上にＴＥＯＳなどのシリコン酸化膜で構成された絶縁膜８が形成されている。そして、この絶縁膜８を下地として、絶縁膜８の表面にＣｒＳｉなどで構成された薄膜抵抗９が形成されている。薄膜抵抗９は、例えば上面形状が長方形となるようにパターニングされており、長方形の長手方向両端が図示しない配線、例えば多層配線構造における２層目の配線（以下、２ｎｄ配線という）と電気的に接続された構成とされている。この薄膜抵抗９に対して基板上方からレーザを照射することにより、薄膜抵抗９を部分的に切断し、薄膜抵抗９の抵抗値を所望の値にトリミングできるようになっている。
【００１９】
さらに、薄膜抵抗９上に、ＴＥＯＳなどのシリコン酸化膜で構成された絶縁膜１０およびシリコンン窒化膜などで構成されたパッシベーション膜１１が形成されている。このような構造により、本実施形態にかかる半導体装置が構成されている。
【００２０】
このように構成された半導体装置では、薄膜抵抗９をトリミングする際に、図中矢印で示したように基板上方からレーザを照射すると、薄膜抵抗９を貫通した後、薄膜抵抗９よりも下方に透過していく。このとき、薄膜抵抗９の下方に金属膜６が配置されているため、金属膜６にて透過してきたレーザが全反射される。このため、金属膜６よりも下方にレーザが透過されないようにでき、レーザトリミングを行う際に、金属膜６よりも下方の多層膜でレーザが反射した場合に生じる影響を十分に抑制することが可能となる。
【００２１】
また、本実施形態では、２ｎｄ配線と同じ高さに形成される薄膜抵抗９に対して、その直下の配線層となる１ｓｔ配線と共に金属膜６を形成するようにしている。このため、薄膜抵抗９と金属膜６との間に存在する膜によってレーザが反射した場合に生じる影響をより少なくすることが可能となる。
【００２２】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第１実施形態に対して金属膜６の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００２３】
図２は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図に示されるように、本実施形態の半導体装置では、金属膜６の下地となる層間絶縁膜５に対してコンタクトホール５ａを形成し、コンタクトホール５ａを通じて金属膜６が活性層１と熱的に接続される構造としている。活性層１のうち金属膜６と熱的に接続される部位は、トレンチ分離構造２０にて囲まれることで他の素子形成領域と電気的に分離されている。
【００２４】
このように、金属膜６を半導体基板４と接続すると、レーザトリミング時に金属膜６が高温化しても、その熱を半導体基板４側に逃がすことが可能となる。これにより、レーザトリミング時に金属膜６が高温化することによって溶融してしまうことを更に防止することが可能となる。
【００２５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第１実施形態に対して金属膜６および薄膜抵抗９の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００２６】
図３は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図に示されるように、本実施形態の半導体装置では、金属膜６を層間絶縁膜５とパッシベーション膜７の間ではなく、薄膜抵抗９の下地として配置し、金属膜６の表面に薄膜抵抗９が形成されるようにしている。このように、薄膜抵抗９の直下に金属膜６を形成するような構造とすることもできる。このような構造の場合、金属膜６が高温になったときに薄膜抵抗９の方が先に溶融するように、薄膜抵抗９の材質が金属膜６よりも融点の低い材料となるようにするのが望ましい。
【００２７】
なお、このような構造の場合、薄膜抵抗９および金属膜６が電気的に接続されることになるため、金属膜６および薄膜抵抗９がトリミング用の抵抗体を構成することになる。抵抗体の抵抗値は、薄膜抵抗９および金属膜６を長手方向に対して垂直な面で切断したときの断面積に比例するため、薄膜抵抗９を切断すればその断面積が減少し、抵抗体の抵抗値が低下する。このため、薄膜抵抗９のみを溶融させればトリミング自体は可能であるが、金属膜６も薄膜抵抗９と共に溶融させるようにすれば、より細かなトリミングを行うことが可能となる。この場合でも、金属膜６が溶融するまでレーザが金属膜６よりも下方に透過することを抑制できるため、第１実施形態で示した効果を得ることは可能である。
【００２８】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第３実施形態に対して金属膜６および薄膜抵抗９を複数層にしたものであり、その他に関しては第３実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００２９】
図４は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図に示されるように、本実施形態の半導体装置では、金属膜６および薄膜抵抗９を複数層設けている。複数層の金属膜６および薄膜抵抗９は、下層から上層にいくに従って面積が小さくなるようにされ、各層の薄膜抵抗９（および金属膜６）をレーザトリミングできるように各層が互いにずれるように配置されている。このため、基板上方から見て各層の薄膜抵抗９および金属膜６がそれよりも上層の薄膜抵抗９および金属膜６によって完全に覆われてしまわないように部分的に露出した構造とされている。より詳しくは、最も下層側の金属膜６および薄膜抵抗９の内側に配置されるように、下から２層目の金属膜６および薄膜抵抗９が形成され、さらにその内側に配置されるように下から３層目の金属膜６および薄膜抵抗９が形成された構造とされている。
【００３０】
本実施形態では、金属膜６および薄膜抵抗９は３層構造とされ、１層目の金属膜６および薄膜抵抗９の表面に絶縁膜１０の１層目１０ａが配置されたのち、その１層目１０ａの表面に再度２層目の金属膜６および薄膜抵抗９が配置され、さらにその上に絶縁膜１０の２層目１０ｂが配置されたのち、再びその上に金属膜６および薄膜抵抗９が配置され、最後に絶縁膜１０の３層目１０ｃが配置された構造とされている。
【００３１】
このように、金属膜６および薄膜抵抗９を複数層とすることもできる。このような構造にすると、上の層から順番に薄膜抵抗９をレーザトリミングしていくときに、最も下層のもの以外は狙った層の下層に必ず金属膜６および薄膜抵抗９が配置された状態になっているため、それより下方にレーザが透過してしまわないようにできる。これにより、薄膜抵抗９と共に金属膜６を溶融させたとしても、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００３２】
（他の実施形態）
上記第１、第２実施形態では、金属膜６の表面にパッシベーション膜７や絶縁膜８を配置するようにしたが、絶縁膜８のみを配置するような構造であっても構わない。
【００３３】
また、上記各実施形態では、薄膜抵抗９を２ｎｄ配線に接続していることについて説明したが、これらの接続形態としては、薄膜抵抗９を２ｎｄ配線よりも先に形成しておく形態、つまり薄膜抵抗９が２ｎｄ配線の下に配置されるような形態であっても良いし、２ｎｄ配線を薄膜抵抗９よりも先に形成しておく形態、つまり２ｎｄ配線が薄膜抵抗９の下に配置されるような形態であっても良い。
【００３４】
さらに、上記第１、第２各実施形態では、薄膜抵抗９を２ｎｄ配線に接続するような場合について説明したが、多層配線構造のより上層の配線、例えば３層目の配線である３ｒｄ配線に接続するような場合に対しても本発明を適用することができる。その場合、金属膜６もその直下の配線、つまり２ｎｄ配線の配線材料を利用して形成するようにすると、薄膜抵抗９と金属膜６との間の膜によるレーザの反射の影響を最小限に抑えることができるため、好ましい。また、薄膜抵抗９を１ｓｔ配線に接続するような構造とする場合には、第２実施形態のように活性層１と金属膜６を熱的に接続する構造を第３、第４実施形態と組み合わせることもできる。
【００３５】
なお、上記実施形態では、半導体基板としてＳＯＩ基板４を例に挙げて説明したが、ＳＯＩ基板４ではない単層基板（例えばシリコン基板）などで有っても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる半導体装置の断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態にかかる半導体装置の断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態にかかる半導体装置の断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態にかかる半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    活性層
２    支持基板
３    埋込酸化膜
４    ＳＯＩ基板
５    層間絶縁膜
５ａ  コンタクトホール
６    金属膜
７    パッシベーション膜
８    絶縁膜
９    薄膜抵抗
１０  絶縁膜
１１  パッシベーション膜
２０  トレンチ分離構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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