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JP3422261B2 - Manufacturing method of thin film resistor - Google Patents
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JP3422261B2 - Manufacturing method of thin film resistor - Google Patents

Manufacturing method of thin film resistor

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JP3422261B2
JP3422261B2 JP24168398A JP24168398A JP3422261B2 JP 3422261 B2 JP3422261 B2 JP 3422261B2 JP 24168398 A JP24168398 A JP 24168398A JP 24168398 A JP24168398 A JP 24168398A JP 3422261 B2 JP3422261 B2 JP 3422261B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基板表面に積層形
成した薄膜抵抗体層およびバリアメタル層をエッチング
処理することにより所望の形状の薄膜抵抗体を形成する
薄膜抵抗体の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a thin film resistor having a desired shape by etching a thin film resistor layer and a barrier metal layer laminated on the surface of a substrate.

【0002】[0002]

【発明が解決しようとする課題】半導体装置として特に
IC(集積回路)においては、その構成要素として絶縁
膜上に薄膜抵抗体を形成して用いるものがあり、これに
よって、全体としてチップの小型化や低コスト化を図る
ようにしている。この場合に、薄膜抵抗体としては、レ
ーザによる抵抗値調整が可能なCrSiやCrSiN等
のCrSi系の材料を用いることが行なわれるようにな
っている。
As a semiconductor device, especially in an IC (integrated circuit), there is one in which a thin film resistor is formed on an insulating film and used as a constituent element thereof, whereby the chip is miniaturized as a whole. We are trying to reduce costs. In this case, as the thin film resistor, a CrSi-based material such as CrSi or CrSiN whose resistance value can be adjusted by a laser is used.

【0003】図8は薄膜抵抗体用材料として例えばCr
SiNを用いた場合における薄膜抵抗体の製造工程につ
いて示している。基板となる単結晶シリコン基板1上に
周知の方法により絶縁分離膜およびMOSFETやバイ
ポーラトランジスタなどの回路素子を形成し(図示せ
ず)、金属配線との絶縁性を確保するために層間絶縁膜
としてのシリコン酸化膜2をCVD法により堆積形成
し、熱処理を行なって膜質を向上させる。
FIG. 8 shows, for example, Cr as a material for a thin film resistor.
It shows a manufacturing process of a thin film resistor when SiN is used. An insulating separation film and a circuit element such as a MOSFET and a bipolar transistor are formed (not shown) on a single crystal silicon substrate 1 serving as a substrate by a known method, and an interlayer insulating film is formed to ensure insulation with metal wiring. The silicon oxide film 2 is deposited by the CVD method and heat-treated to improve the film quality.

【0004】この後、シリコン酸化膜2上に薄膜抵抗体
層としてのCrSi系膜3を形成すると共に、バリアメ
タル層としてのTiW膜4を積層形成する。続いて、フ
ォトリソグラフィ処理によって所定形状にパターニング
したフォトレジスト層5を設け(図8(a)参照)、こ
れをマスク部材としてTiW膜4を周知のウェットエッ
チング処理によってエッチングし、CrSi系膜3を露
出させる(同図(b)参照)。
After that, a CrSi type film 3 as a thin film resistor layer is formed on the silicon oxide film 2, and a TiW film 4 as a barrier metal layer is laminated. Subsequently, a photoresist layer 5 patterned into a predetermined shape by photolithography is provided (see FIG. 8A), and using this as a mask member, the TiW film 4 is etched by a well-known wet etching process to form the CrSi-based film 3. It is exposed (see FIG. 2B).

【0005】次に、CrSi系膜3をエッチング処理に
よりパターニングする。これは、フォトレジスト層5お
よびバリアメタル層であるTiW膜4をマスク部材と
し、プラズマドライエッチングにより行なう(同図
(c)参照)。この方法については、例えば、特開平7
−335831号公報に示されている。そして、この
後、フォトレジスト層5を除去して、周知のフォトリソ
グラフィ処理によりアルミニウムなどの電極配線6を形
成する(同図(d)参照)。これにより、CrSi系膜
3による薄膜抵抗体が形成される。
Next, the CrSi-based film 3 is patterned by etching. This is performed by plasma dry etching using the photoresist layer 5 and the TiW film 4 which is the barrier metal layer as a mask member (see FIG. 3C). This method is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
No. 3,358,311. Then, after that, the photoresist layer 5 is removed, and the electrode wiring 6 made of aluminum or the like is formed by a well-known photolithography process (see FIG. 3D). As a result, a thin film resistor made of the CrSi-based film 3 is formed.

【0006】ところで、上述のような製造工程において
は、バリアメタル層であるTiW膜4をエッチングする
際に、そのエッチング残渣の発生やあるいは、図8
(b)にも示しているように、フォトレジスト層5の縁
部から内側に向けてサイドエッチングがあるので(サイ
ドエッチング幅Δd)、当初のパターン寸法d1(同図
(a)参照)に対して両サイドからのサイドエッチング
による幅2Δdだけ短い寸法d2(=d1−2Δd)に
形成されることになり、全体として加工幅のばらつきが
大きくなる。このことは、寸法d1の最小値を決めるパ
ターンの微細化を進めるにあたって、Δdの値がエッチ
ングの精度として同程度存在することを考慮すると、こ
れが全体に与える悪影響が大きくなるので、結果的に、
加工精度の向上に対して制約を与えるものである。
By the way, in the manufacturing process as described above, when the TiW film 4 which is the barrier metal layer is etched, an etching residue thereof is generated or the etching residue is generated as shown in FIG.
As shown in (b), since there is side etching from the edge of the photoresist layer 5 toward the inside (side etching width Δd), with respect to the initial pattern dimension d1 (see (a) in the figure). As a result, the width of each side is etched by 2 [Delta] d to form a shorter dimension d2 (= d1-2 [Delta] d), resulting in a large variation in the processing width. This means that when the miniaturization of the pattern that determines the minimum value of the dimension d1 is promoted, considering that the value of Δd is about the same as the etching accuracy, this has a large adverse effect on the whole, and as a result,
This limits the improvement of processing accuracy.

【0007】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、このような薄膜抵抗体を形成する際の
エッチング処理工程において、その加工精度を高めるこ
とができ、バリアメタルおよび薄膜抵抗体をそれぞれ選
択性良くエッチング処理することができるようにした薄
膜抵抗体の製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to improve the processing accuracy in the etching process in forming such a thin film resistor, and to improve the barrier metal and the thin film. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a thin film resistor, which enables each resistor to be etched with good selectivity.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明によれ
ば、基板表面に酸化膜が配置形成されたもので、そのマ
スクパターン形成工程においては、バリアメタル層の表
面にマスク材料層を形成してマスクパターンを形成し、
続いて、エッチング処理工程において、プラズマドライ
エッチング装置を用いてフッ素化合物である四フッ化炭
素(CF )ガスおよび酸素(O )ガスを混合したエ
ッチングガスをプラズマ活性化してドライエッチング処
理を行なうことにより前記バリアメタル層を選択的にエ
ッチングすると共にこれに続いて薄膜抵抗体層を選択的
にエッチングする。このとき、バリアメタル層のエッチ
ングにおいては、エッチングガス全体に流量に対して酸
素ガスの占める割合が20〜70%の範囲とし、薄膜抵
抗体層のエッチングにおいては、エッチングガス全体に
流量に対して酸素ガスの占める割合を80%以上の範囲
となるように設定している。
According to the invention of claim 1, an oxide film is arranged and formed on the surface of the substrate. In the mask pattern forming step, a mask material layer is formed on the surface of the barrier metal layer. To form a mask pattern,
Then, in the etching process, plasma dry
Tetrafluorocarbon, which is a fluorine compound, using an etching device
The barrier metal layer is selectively etched by plasma-activating an etching gas in which an elemental (CF 4 ) gas and an oxygen (O 2 ) gas are mixed to perform a dry etching process, and subsequently, a thin film resistor layer is formed. Selectively etch. At this time, etch the barrier metal layer
In the case of etching, acid
The ratio of the elemental gas is in the range of 20 to 70%, and the thin film resistance is
When etching the antibody layer, the entire etching gas
Oxygen gas accounts for 80% or more of the flow rate
Is set so that

【0009】この後、マスクパターンを剥離することに
より、基板の表面に薄膜抵抗体を形成することができ、
この結果、エッチング処理工程においては、バリアメタ
ル層と薄膜抵抗体層とを同じドライエッチング工程で連
続して実施することができるようになり、工程数を削減
することができると共に、サイドエッチングなどを極力
抑制して精度の高い加工を行なうことができるようにな
る。
After that, the thin film resistor can be formed on the surface of the substrate by removing the mask pattern.
As a result, in the etching process step, the barrier metal layer and the thin film resistor layer can be continuously performed in the same dry etching step, and the number of steps can be reduced and side etching and the like can be performed. It becomes possible to suppress as much as possible and perform highly accurate machining.

【0010】請求項2の発明によれば、薄膜抵抗体層と
してクロム(Cr)およびシリコン(Si)を含む化合
物を用いるので、例えば、CrSiNなどの化合物を採
用することにより温度係数が小さい薄膜抵抗体として形
成することができるようになるので、素子の特性の向上
を図ることができ、この薄膜抵抗体層の上にチタン(T
i)あるいはタングステン(W)を含む化合物からなる
層を形成するので、薄膜抵抗体層に電気的に接続する配
線金属との直接の接触による好ましくない反応を防止す
ることができるようになる。
According to the second aspect of the present invention, since the compound containing chromium (Cr) and silicon (Si) is used as the thin film resistor layer, for example, by adopting a compound such as CrSiN, the thin film resistor having a small temperature coefficient. Since it can be formed as a body, the characteristics of the device can be improved, and titanium (T
Since i) or a layer made of a compound containing tungsten (W) is formed, it is possible to prevent an undesirable reaction due to direct contact with a wiring metal electrically connected to the thin film resistor layer.

【0011】請求項3の発明によれば、エッチング処理
工程においては、エッチングガスのフッ素成分の混合比
を高くしてバリアメタル層を選択的にエッチングするの
で、オーバーエッチングをした場合でもマスクパターン
や薄膜抵抗体層を過剰にエッチングすることがなく、し
たがって精度良くバリアメタル層をエッチングすること
ができ、次のエッチングでは、エッチングガスの酸素成
分の混合比を高くして薄膜抵抗体を選択的にエッチング
するので、バリアメタル層をマスクパターンとして薄膜
抵抗体層のエッチングを行なうことができるようになっ
て精度良く薄膜抵抗体を形成することができるようにな
る。
According to the third aspect of the invention, in the etching treatment step, the barrier metal layer is selectively etched by increasing the mixing ratio of the fluorine component of the etching gas. Therefore, even if overetching is performed, the mask pattern or It is possible to etch the barrier metal layer with high accuracy without excessively etching the thin film resistor layer. In the next etching, the mixing ratio of the oxygen component of the etching gas is increased to selectively select the thin film resistor. Since the etching is performed, the thin film resistor layer can be etched using the barrier metal layer as a mask pattern, and the thin film resistor can be formed with high accuracy.

【0012】請求項5の発明によれば、エッチング処理
工程で用いるエッチングガスとして、四フッ化炭素(C
)ガスおよび酸素(O)ガスを混合したものを用
いているので、CF4ガスによりTiまたはWを含むバ
リアメタル層をエッチングすることができ、一方、CF
ガスおよびOガスによりクロム(Cr)やシリコン
(Si)を含む薄膜抵抗体をエッチングすることができ
るようになる。この結果、バリアメタル層のエッチング
処理と薄膜抵抗体のエッチング処理を同じ種類のガスを
用いてその流量の変更を行なうだけで両者を選択的に実
施することができるようになり、エッチング処理工程を
連続してガス交換をすることなく行なえるようになり、
迅速且つ確実に処理を行なうことができるようになる。
According to the fifth aspect of the present invention, carbon tetrafluoride (C
Since a mixture of F 4 ) gas and oxygen (O 2 ) gas is used, the barrier metal layer containing Ti or W can be etched by CF 4 gas, while CF 4 gas is used.
The thin film resistor containing chromium (Cr) or silicon (Si) can be etched by the 4 gas and the O 2 gas. As a result, it becomes possible to selectively perform the etching process of the barrier metal layer and the etching process of the thin film resistor by using the same kind of gas and changing the flow rate thereof. It became possible to do without continuous gas exchange,
The processing can be performed quickly and reliably.

【0013】請求項6の発明によれば、バリアメタル層
をエッチングする際のガス比として、エッチングガス全
体に対する酸素の流量を20〜70%として設定するこ
とにより、薄膜抵抗体層に対するバリアメタル層のエッ
チング選択比を高めることができるようになる。また、
薄膜抵抗体をエッチングする際のガス比においては、酸
素の流量比を80%以上となるように設定することによ
り下地の基板表面に形成された酸化膜に対する薄膜抵抗
体層のエッチング選択比を高めた状態とすることができ
るようになる。
According to the invention of claim 6, as a gas ratio for etching the barrier metal layer, the flow rate of oxygen to the entire etching gas is set to 20 to 70%, whereby the barrier metal layer to the thin film resistor layer is set. It becomes possible to increase the etching selection ratio. Also,
Regarding the gas ratio when etching the thin film resistor, the flow rate ratio of oxygen is set to 80% or more to increase the etching selectivity of the thin film resistor layer to the oxide film formed on the underlying substrate surface. It will be possible to put it in a standing state.

【0014】請求項7の発明によれば、バリアメタル層
をエッチングする際のガス比がエッチングガス全体に対
する酸素の流量を50%以下としているため、薄膜抵抗
体層に対するバリアメタル層のエッチング選択比を効果
的に高めることができるようになる。
According to the seventh aspect of the invention, since the gas ratio for etching the barrier metal layer is such that the flow rate of oxygen with respect to the entire etching gas is 50% or less, the etching selection ratio of the barrier metal layer to the thin film resistor layer. Can be effectively increased.

【0015】請求項8および9の発明によれば、マスク
材料層として少なくともC−H結合を含んだ有機材料を
用いると共に、エッチング処理工程にケミカルドライエ
ッチング装置を用い、特に請求項8においてはエッチン
グ処理の際に基板温度を常温よりも高い所定温度に加熱
するので、バリアメタル層のエッチング速度の向上が図
れると共に、バリアメタル層のエッチングの際に使用さ
れるCF4ガスによってそのマスク材料のC−H結合部
分のHがフッ素Fに置き替わりやすくなり、表面全体を
C−F結合とすることができるようになる。このように
マスク材料層の表面をC−F結合とすることにより、次
の処理工程である薄膜抵抗体のエッチングにおいては、
エッチングガスの酸素ガス比率を高めた条件で行なう場
合でも、マスク材料の表面のOエッチング耐性が高まっ
ているので、結果として薄膜抵抗体層をエッチングする
際に、マスク材料のエッチング量を抑制することができ
るようになる。
According to the eighth and ninth aspects of the present invention, an organic material containing at least C—H bonds is used as the mask material layer, and a chemical dry etch is used in the etching process.
In this case, since the substrate temperature is heated to a predetermined temperature higher than room temperature during the etching process, the etching rate of the barrier metal layer can be improved and the barrier metal layer can be etched. The CF4 gas used facilitates replacement of H in the C—H bond portion of the mask material with fluorine F, so that the entire surface can be C—F bond. By thus forming the C—F bond on the surface of the mask material layer, in the next process step of etching the thin film resistor,
Even when the etching gas is performed under the condition that the oxygen gas ratio is increased, the O etching resistance of the surface of the mask material is increased. As a result, the etching amount of the mask material is suppressed when the thin film resistor layer is etched. Will be able to.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図1ないし図7を参照しながら説明する。図1は基板
である単結晶シリコン基板11上に薄膜抵抗体12を形
成する場合の製造工程に対応した断面を模式的に示すも
ので、同図(d)にはこの方法により形成された薄膜抵
抗体12の断面構成を示している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 schematically shows a cross section corresponding to a manufacturing process when a thin film resistor 12 is formed on a single crystal silicon substrate 11 which is a substrate. FIG. 1D shows a thin film formed by this method. The cross-sectional structure of the resistor 12 is shown.

【0017】すなわち、同図には、半導体基板である単
結晶シリコン基板11上に所定の素子形成工程を経て素
子の作り込みを行なった後に表面に層間絶縁膜としての
シリコン酸化膜13が形成されている。このシリコン酸
化膜13の表面に所定形状にパターニングされた薄膜抵
抗体12が形成されている。
That is, in the figure, a silicon oxide film 13 as an interlayer insulating film is formed on the surface of a single crystal silicon substrate 11 which is a semiconductor substrate after a device is formed through a predetermined device forming process. ing. On the surface of the silicon oxide film 13, a thin film resistor 12 patterned into a predetermined shape is formed.

【0018】この薄膜抵抗体12は、後述するように、
抵抗体物質としてCrSiの焼結体を窒素ガスを含む雰
囲気中でスパッタにより形成するCrSiN膜14(同
図(a)参照)からなるもので、その膜厚は15nm程
度に形成されている。なお、薄膜抵抗体12を形成する
CrSiN膜14は、窒素を含有させることにより、抵
抗値の温度による変動量を示す係数である温度係数(T
CR)を小さくすることができ、これにより、温度に対
する動作安定性の向上を図れるものである。
The thin film resistor 12 is, as will be described later,
It is made of a CrSiN film 14 (see FIG. 10A) formed by sputtering a CrSi sintered body as a resistor material in an atmosphere containing nitrogen gas, and has a film thickness of about 15 nm. The CrSiN film 14 forming the thin-film resistor 12 contains nitrogen so that the temperature coefficient (T
(CR) can be made small, and thereby the operational stability with respect to temperature can be improved.

【0019】薄膜抵抗体12の両端部の電極接触部分の
表面には、電極部分との間の反応による劣化を防止する
ためのバリアメタル層であるTiW膜15が形成されて
いる。このTiW膜15は250nm程度の膜厚で積層
形成されている。そして、この薄膜抵抗体12の両端の
TiW膜15を覆うようにして金属電極としてのアルミ
ニウム電極パターン16が形成されている。これによっ
て、アルミニウム電極パターン16間に薄膜抵抗体12
により抵抗体が形成されたことになる。
A TiW film 15, which is a barrier metal layer for preventing deterioration due to a reaction with the electrode portion, is formed on the surface of the electrode contact portion at both ends of the thin film resistor 12. The TiW film 15 is formed to have a film thickness of about 250 nm. Then, an aluminum electrode pattern 16 as a metal electrode is formed so as to cover the TiW film 15 on both ends of the thin film resistor 12. Accordingly, the thin film resistor 12 is provided between the aluminum electrode patterns 16.
Thus, the resistor is formed.

【0020】次に、上述の構成の薄膜抵抗体12を形成
する過程において、本発明でいうところのエッチング処
理工程を行なう際に使用するエッチング装置の構成につ
いて簡単に説明する。図2は、ケミカルドライエッチン
グ(Chemical Dry Etching)装置17の概略的構成を示
すもので、その内部全体は大きく分けてエッチング反応
室18とこれをガス通路19を介して連通しているプラ
ズマ発生室20とから構成されている。
Next, in the process of forming the thin film resistor 12 having the above-mentioned structure, the structure of the etching apparatus used when performing the etching process of the present invention will be briefly described. FIG. 2 shows a schematic structure of a chemical dry etching apparatus 17. The inside of the apparatus is roughly divided into an etching reaction chamber 18 and a plasma generation chamber communicating with the etching reaction chamber 18 through a gas passage 19. 20 and 20.

【0021】プラズマ発生室20には、エッチングガス
を導入するガス導入口21が開口されており、エッチン
グガスとしてCFおよびOが内部に供給されるよう
になっている。また、プラズマ発生室20には導波管2
2を介してマイクロ波が内部に照射されるようになって
いる。そして、マイクロ波がプラズマ発生室20内に導
入されると、内部に供給されたエッチングガスは、プラ
ズマ状態となって励起されて活性化し、この活性化した
エッチングガスがガス通路19を介してエッチング反応
室18に導かれるようになっている。
A gas introduction port 21 for introducing an etching gas is opened in the plasma generating chamber 20 so that CF 4 and O 2 are supplied to the inside as an etching gas. Further, the plasma generation chamber 20 has a waveguide 2
The microwave is radiated to the inside through the line 2. Then, when the microwave is introduced into the plasma generation chamber 20, the etching gas supplied inside is excited into a plasma state and activated, and the activated etching gas is etched through the gas passage 19. It is adapted to be guided to the reaction chamber 18.

【0022】次に、エッチング反応室18においては、
上部にガス整流プレート23が配設されると共に、下部
中央に基板載置部24が設けられている。ガス整流プレ
ート23は、ガス通路19を介して導入されたエッチン
グガスを整流して基板載置部24に載置されるエッチン
グ対象である基板(ウエハ)25に均一に接触するよう
に配置されている。基板載置部24は、支持ピン24a
により基板25を支持するように設けられ、下方に設け
られた加熱用のランプ26の輻射熱により基板25を加
熱しながらエッチング処理を行なえるようになってい
る。
Next, in the etching reaction chamber 18,
The gas rectifying plate 23 is provided on the upper portion, and the substrate mounting portion 24 is provided on the center of the lower portion. The gas rectifying plate 23 is arranged so as to rectify the etching gas introduced through the gas passage 19 and uniformly contact the substrate (wafer) 25 to be etched, which is placed on the substrate placing part 24. There is. The substrate mounting portion 24 has support pins 24a.
Is provided so as to support the substrate 25, and the etching process can be performed while heating the substrate 25 by the radiant heat of the heating lamp 26 provided below.

【0023】基板載置部24の下部でランプ26の側部
にはエッチングガスおよびその反応生成物を排出するこ
とおよび内部を減圧するための排気系に連通する排気口
27が設けられている。なお、図中では、各状態のエッ
チングガスの流通経路を示すために、○印で励起前のエ
ッチングガスを示し、△印で活性化したエッチングガス
を示し、さらに、□印でエッチングによる反応生成物を
示している。
An exhaust port 27 communicating with an exhaust system for exhausting the etching gas and its reaction products and for reducing the pressure inside is provided at the side of the lamp 26 below the substrate mounting portion 24. In the figure, in order to show the flow path of the etching gas in each state, ○ indicates the etching gas before excitation, Δ indicates the activated etching gas, and □ indicates the reaction generated by the etching. Showing the thing.

【0024】さて、次に、薄膜抵抗体12を形成する製
造工程について図1を参照して説明する。まず、単結晶
シリコン基板11上に、図示はしないが、周知の方法に
より絶縁分離膜およびMOSFETやバイポーラトラン
ジスタなどの回路素子を形成し、その上に金属配線との
絶縁性を確保するために層間絶縁膜としてのシリコン酸
化膜12をCVD法により堆積形成する。このシリコン
酸化膜12は、この後、所定条件でアニーリング処理を
行なうことにより膜質を緻密な状態にする。
Now, a manufacturing process for forming the thin film resistor 12 will be described with reference to FIG. First, although not shown, an insulating separation film and a circuit element such as a MOSFET and a bipolar transistor are formed on the single crystal silicon substrate 11 by a known method, and an interlayer is formed on the insulating film to ensure insulation with metal wiring. A silicon oxide film 12 as an insulating film is deposited and formed by the CVD method. After that, the silicon oxide film 12 is annealed under predetermined conditions to make the film quality dense.

【0025】この後、シリコン酸化膜13上に薄膜抵抗
体層としてのCrSiN膜14を形成すると共に、バリ
アメタル層としてのTiW膜15を積層形成する。この
場合、CrSiN膜14は、CrSi焼結体を窒素(N
)ガスおよびアルゴン(Ar)ガスを含む雰囲気中で
反応性スパッタリングにより形成するもので、膜厚は1
5nm程度である。また、TiW膜15は、CrSiN
膜14と上部に形成するアルミニウム電極パターン16
とが反応して劣化するのを防止するために設けるもの
で、同じくアルゴン(Ar)雰囲気中でスパッタリング
により250nm程度の膜厚で形成する。
After that, a CrSiN film 14 as a thin film resistor layer is formed on the silicon oxide film 13, and a TiW film 15 as a barrier metal layer is laminated. In this case, the CrSiN film 14 is formed by converting the CrSi sintered body into nitrogen (N
2 ) formed by reactive sputtering in an atmosphere containing a gas and argon (Ar) gas, and has a film thickness of 1
It is about 5 nm. The TiW film 15 is made of CrSiN.
Membrane 14 and Aluminum Electrode Pattern 16 Formed on Top
It is provided to prevent deterioration due to the reaction between and, and is similarly formed with a film thickness of about 250 nm by sputtering in an argon (Ar) atmosphere.

【0026】続いて、TiW膜15上に、有機材料から
なるフォトレジストを例えば1μm程度の膜厚となるよ
うに塗布し、周知のフォトリソグラフィ処理によって薄
膜抵抗体12の形状に対応した形状にパターニングして
マスクパターン28を形成する(図1(a)参照)。こ
の場合、マスクパターン28を形成するフォトレジスト
は、例えば、フェノールノボラック樹脂からなり、この
樹脂には炭素水素結合(C−H結合)が含まれている。
Subsequently, a photoresist made of an organic material is applied on the TiW film 15 so as to have a film thickness of, for example, about 1 μm, and is patterned into a shape corresponding to the shape of the thin film resistor 12 by a well-known photolithography process. Then, the mask pattern 28 is formed (see FIG. 1A). In this case, the photoresist forming the mask pattern 28 is made of, for example, phenol novolac resin, and this resin contains carbon-hydrogen bonds (C—H bonds).

【0027】次に、エッチング処理工程に進むと、前述
したケミカルドライエッチング装置17を用いて、上述
の状態まで形成している単結晶シリコン基板11のTi
W膜15およびCrSiN膜14のエッチング処理を行
なう。まず、基板25として、単結晶シリコン基板11
を基板載置部24の支持ピン24aにより支持させる。
この状態で、エッチングガスを導入してエッチング処理
を行なう。
Next, when proceeding to the etching process, Ti of the single crystal silicon substrate 11 which has been formed to the above-mentioned state by using the above-mentioned chemical dry etching apparatus 17 is used.
The W film 15 and the CrSiN film 14 are etched. First, as the substrate 25, the single crystal silicon substrate 11 is used.
Are supported by the support pins 24 a of the substrate platform 24.
In this state, an etching gas is introduced to carry out an etching process.

【0028】エッチング処理に当たっては、TiW膜1
5およびCrSiN膜14のそれぞれに対して異なる条
件で行なう2ステップエッチングを採用している。各エ
ッチング処理における条件は、図3にも示すように、主
としてエッチングガスとして用いるフッ素化合物ガスで
ある四フッ化炭素ガス(CF)と酸素ガス(O)と
の混合比を異ならせることで設定している。
In the etching process, the TiW film 1
Two-step etching performed under different conditions is adopted for each of the Cr 5 and CrSiN films 14. As shown in FIG. 3, the condition in each etching process is that the mixing ratio of carbon tetrafluoride gas (CF 4 ) which is a fluorine compound gas mainly used as etching gas and oxygen gas (O 2 ) is made different. It is set.

【0029】すなわち、第1ステップであるTiW膜1
5のエッチング処理では、エッチングガス全体の流量に
対する酸素ガスの流量の占める割合R(%)の値を20
〜70%程度の範囲を適正範囲として、例えば30%に
設定することで、フッ素成分の混合比を高く設定してい
る。
That is, the first step is the TiW film 1
In the etching treatment of No. 5, the value of the ratio R (%) of the flow rate of oxygen gas to the total flow rate of etching gas is set to 20.
By setting the range of about 70% to 70% as an appropriate range, for example, by setting it to 30%, the mixing ratio of the fluorine component is set high.

【0030】なお、CrSiN膜14がエッチングされ
にくい条件を考慮すると、図4から、上記割合R(%)
の値は、50%以下程度とすることが好ましく、また、
CrSiN膜14とTiW膜15とのエッチング選択比
を大きくとるという点からは、図5の結果から、割合R
(%)の値は50%以下程度とすることが好ましい。そ
して、割合R(%)の値の下限値としては、酸素ガスの
流量が低下することでCrSiN膜14に皮膜が形成さ
れて第2ステップのエッチングに悪影響を及ぼさないよ
うにする程度として、例えば20%以上程度とすること
が好ましい。
Considering the condition that the CrSiN film 14 is difficult to be etched, the above ratio R (%) is obtained from FIG.
The value of is preferably about 50% or less, and
From the result of FIG. 5, a ratio R is obtained in terms of increasing the etching selection ratio between the CrSiN film 14 and the TiW film 15.
The value of (%) is preferably about 50% or less. Then, the lower limit of the value of the ratio R (%) is set to such an extent that the film is not formed on the CrSiN film 14 due to the decrease in the flow rate of the oxygen gas and the etching in the second step is not adversely affected, for example. It is preferably about 20% or more.

【0031】また、第2ステップであるCrSiN膜1
4のエッチング処理では、割合R(%)の値を80〜9
5%の範囲を適正範囲として、例えば90%に設定する
ことで、酸素成分の混合比を高く設定している。
The second step is the CrSiN film 1
In the etching process of No. 4, the value of the ratio R (%) is 80 to 9
By setting the range of 5% as an appropriate range, for example, 90%, the mixing ratio of oxygen components is set high.

【0032】そして、他の設定条件として、エッチング
ガス圧力,マイクロ波出力および基板温度については第
1ステップおよび第2ステップを共通の条件で設定す
る。エッチングガス圧力(Torr)は0.6±0.4
Torr程度を適正範囲として例えば0.3Torr程
度に設定し、マイクロ波出力としては、1000±60
0Wの範囲を適正範囲として例えば1000Wに設定
し、ランプ26により加熱する基板温度(℃)は室温〜
200℃の範囲を適正範囲として例えば100℃に設定
する。
Then, as other setting conditions, the etching gas pressure, the microwave output and the substrate temperature are set under the same conditions in the first step and the second step. Etching gas pressure (Torr) is 0.6 ± 0.4
An appropriate range of Torr is set to about 0.3 Torr, and the microwave output is 1000 ± 60.
The range of 0 W is set as an appropriate range, for example, 1000 W, and the substrate temperature (° C.) heated by the lamp 26 is room temperature to
The range of 200 ° C. is set as an appropriate range, for example, 100 ° C.

【0033】なお、基板温度として200℃を上限とし
ているのは、形成しているマスク材料がエッチングマス
クとして使用可能な範囲内の条件であり、好ましくは1
50℃程度である。さらに、室温よりも高く設定するの
は、バリアメタル層のエッチング速度を向上できると共
に、加熱することにより後述する置換反応(C−H結合
をC−F結合に置換する反応)を促進させることができ
るという点も考慮しているからである。
The upper limit of the substrate temperature of 200 ° C. is within the range in which the mask material formed can be used as an etching mask, and preferably 1
It is about 50 ° C. Furthermore, setting the temperature higher than room temperature can improve the etching rate of the barrier metal layer and accelerate the substitution reaction (reaction of substituting C—H bond to C—F bond) described later by heating. This is because we also consider that it can be done.

【0034】さて、上記したようなエッチング条件で第
1および第2のエッチング処理を行なう場合において、
プラズマ発生室20内にガスが導入されてこれにマイク
ロ波が照射されると、エッチングガスの分子が励起され
てフッ素成分はフッ素ラジカルとなり、酸素成分は酸素
ラジカルとなって反応性の高い粒子となってガス通路1
9を通ってエッチング反応室18に流入するようにな
る。
Now, in the case of performing the first and second etching treatments under the above-mentioned etching conditions,
When a gas is introduced into the plasma generation chamber 20 and is irradiated with microwaves, the molecules of the etching gas are excited and the fluorine component becomes a fluorine radical, and the oxygen component becomes an oxygen radical and becomes a highly reactive particle. Gas passage 1
9 and 9 into the etching reaction chamber 18.

【0035】そして、これらフッ素ラジカルおよび酸素
ラジカルによってエッチング処理を行うが、TiW膜1
5および層間絶縁膜13のエッチングは主としてフッ素
ラジカルが作用して行われ、CrSiN膜14のエッチ
ングは主としてフッ素ラジカルおよび酸素ラジカルの両
方が作用して行われる。
Then, an etching process is performed by using these fluorine radicals and oxygen radicals.
5 and the interlayer insulating film 13 are mainly etched by fluorine radicals, and the CrSiN film 14 is mainly etched by both fluorine radicals and oxygen radicals.

【0036】これは、フッ素ラジカルおよび酸素ラジカ
ルによりTiW膜15,シリコン酸化膜からなる層間絶
縁膜13およびCrSiN膜14に対して次のような反
応式(1)〜(3)で表される反応がおこることによ
り、エッチング処理がなされるものと考えられる。すな
わち、TiW膜15は、構成元素であるチタン(T
i),タングステン(W)がフッ素および酸素と化合し
てエッチング除去され、CrSiN膜14は、クロム
(Cr),シリコンがフッ素および酸素と化合してエッ
チング除去され、さらに、層間絶縁膜13は、シリコン
がフッ素と化合してエッチング除去されるのである。
This is a reaction represented by the following reaction equations (1) to (3) with respect to the TiW film 15, the interlayer insulating film 13 made of a silicon oxide film and the CrSiN film 14 by the fluorine radicals and oxygen radicals. It is considered that the etching process is performed due to the occurrence of the phenomenon. That is, the TiW film 15 is made of titanium (T
i) and tungsten (W) are combined with fluorine and oxygen to be etched away, and the CrSiN film 14 is combined with chromium (Cr) and silicon to be combined with fluorine and oxygen to be removed by etching. Silicon combines with fluorine and is removed by etching.

【0037】 TiW +F*+O* → TiF↑+WF↑+WOFx↑ …(1) CrSi +F*+O* → CrOxFy↑ +SiF↑ …(2) SiO +F* → SiF↑ …(3) 上式において、F*はフッ素ラジカル、O*は酸素ラジ
カルである。
TiW + F * + O * → TiF 4 ↑ + WF 6 ↑ + WOFx ↑ (1) CrSi + F * + O * → CrOxFy ↑ + SiF 4 ↑ (2) SiO 2 + F * → SiF 4 ↑ (3) The above formula In, F * is a fluorine radical and O * is an oxygen radical.

【0038】上述のように四フッ化炭素(CF)ガス
および酸素ガスの流量を設定したのは、図4および図5
に示すように、上述の混合の割合Rの値を変化させて横
軸にとった場合の各膜のエッチング速度(nm/分)の
データおよび各膜間のエッチング選択比のデータに基づ
いて、TiW膜15のエッチング処理に有効な第1ステ
ップのエッチング条件およびCrSiN膜14のエッチ
ング処理に有効な第2ステップのエッチング条件として
求めた結果である。
As described above, the flow rates of the carbon tetrafluoride (CF 4 ) gas and the oxygen gas are set as shown in FIGS. 4 and 5.
As shown in, based on the data of the etching rate (nm / min) of each film and the data of the etching selectivity between each film when the value of the mixing ratio R is changed to the horizontal axis, The results are obtained as the first step etching conditions effective for the TiW film 15 etching process and the second step etching conditions effective for the CrSiN film 14 etching process.

【0039】さて、このようなTi,W系/CrSi系
薄膜の連続ドライエッチングを行う場合においては、一
般的に1ステップでエッチングを行うことが望ましい
が、下地の層間絶縁膜13に対して薄膜系の選択比を高
く設定する条件では、酸素ラジカルによってマスクパタ
ーン28のフォトレジストの削れ量が増大してしまうの
で、薄膜抵抗体12の加工パターン幅の精度が低下する
問題があることから、本実施形態で示す2ステップエッ
チングが採用されているのである。
When performing continuous dry etching of such a Ti, W-based / CrSi-based thin film, it is generally desirable to perform the etching in one step. Under the condition that the selection ratio of the system is set to be high, the amount of the photoresist of the mask pattern 28 to be scraped increases due to the oxygen radicals. The two-step etching shown in the embodiment is adopted.

【0040】そこで、エッチング処理工程の第1ステッ
プであるTiW膜15のエッチング処理では、上述した
エッチング条件にて行うことによりTiW膜15を選択
的にエッチングする(図1(b)参照)。このとき、後
述するように、マスクパターン28の近傍部分ではTi
W膜15のエッチング速度が他の部分に比べて2/3程
度に低下する性質があるので、これを解消するために5
0%以上のオーバーエッチングを行う(エッチングレー
トから求めたエッチング時間に対して1.5倍の時間だ
けエッチング処理を行なう)。これにより、他の部分の
TiW膜15がエッチングにより除去された状態でなお
周辺近傍部分が裾引き状態で残るのを防止して確実にエ
ッチングすることができる。
Therefore, in the etching process of the TiW film 15 which is the first step of the etching process, the TiW film 15 is selectively etched under the above-mentioned etching conditions (see FIG. 1B). At this time, as described later, in the vicinity of the mask pattern 28, Ti
Since the etching rate of the W film 15 has a property of being reduced to about 2/3 as compared with the other portions, in order to eliminate this, 5
Over-etching of 0% or more is performed (the etching process is performed for 1.5 times the etching time obtained from the etching rate). As a result, it is possible to prevent the TiN film 15 of the other portion from being left by etching, and yet to prevent the peripheral neighboring portion from being left in a trailing state, so that the TiW film 15 can be surely etched.

【0041】ところが、この場合において、周辺部近傍
のみに残るTiW膜15をエッチングするときに、Cr
SiN膜14が露出した状態となっているので、このC
rSiN膜14に対するエッチング速度が低くなるよう
に設定しておく必要がある。これは、TiW膜15に比
べてCrSiN膜14の膜厚が非常に薄く形成されてい
るため、オーバーエッチングを行っているときにCrS
iN膜14がエッチングにより除去されて下地の層間絶
縁膜13が露出すると、その層間絶縁膜13のエッチン
グによりフッ素ラジカルが消費されてしまうため、さら
にTiW膜15のエッチング速度が低下してしまうと共
に、層間絶縁膜13の膜厚の低下を招くからである。
However, in this case, when the TiW film 15 remaining only in the vicinity of the peripheral portion is etched, the Cr
Since the SiN film 14 is exposed, the C
It is necessary to set the etching rate for the rSiN film 14 to be low. This is because the thickness of the CrSiN film 14 is much smaller than that of the TiW film 15, so that the CrS film is formed during overetching.
When the iN film 14 is removed by etching and the underlying interlayer insulating film 13 is exposed, fluorine radicals are consumed by the etching of the interlayer insulating film 13, which further reduces the etching rate of the TiW film 15. This is because the film thickness of the interlayer insulating film 13 is reduced.

【0042】そこで、本実施形態においては、以上の点
を考慮して、TiW膜15のエッチング処理において
は、CrSiN膜14に対する選択比が10以上得られ
る条件を設定することが好ましく、このエッチング条件
として図3の第1ステップに示したエッチングガスの流
量を設定している。
Therefore, in the present embodiment, in consideration of the above points, it is preferable to set the condition for obtaining the selection ratio of 10 or more with respect to the CrSiN film 14 in the etching process of the TiW film 15. As the above, the flow rate of the etching gas shown in the first step of FIG. 3 is set.

【0043】なお、TiW膜15に対するCrSiN膜
14のエッチング選択比を考慮しないで、単なるマスク
パターン28のレジスト削れ量の低減を図るための条件
と、TiW膜15の層間絶縁膜12のに対するエッチン
グの選択比を高くするための条件による2ステップエッ
チングでは、次のような点で不具合が生ずる。
It should be noted that, without considering the etching selection ratio of the CrSiN film 14 to the TiW film 15, the conditions for merely reducing the amount of resist abrasion of the mask pattern 28 and the etching of the TiW film 15 for the interlayer insulating film 12 are performed. In the two-step etching under the condition for increasing the selection ratio, the following problems occur.

【0044】例えば、図7に示すように、図1(a)と
同様の状態の図7(a)から、エッチング処理を開始す
ると、マスクパターン28の周辺近傍で発生するTiW
膜15のエッチング速度の低下によって、マスクパター
ン28以外の部分では下地の層間絶縁膜が露出した状態
で、周辺近傍から外周に向けてなだらかな傾斜をもって
エッチングされていない領域Pが裾引き状態に残ること
になる(同図(b)参照)。したがって、この残った部
分をエッチング除去するために過剰なオーバーエッチン
グを行う必要が生ずる。このことが、結果として下地の
層間絶縁膜13の削れ量Qが増大してしまう(同図
(c)参照)という不具合が生ずるからである。
For example, as shown in FIG. 7, when the etching process is started from FIG. 7A in the same state as FIG. 1A, TiW generated near the periphery of the mask pattern 28.
Due to the decrease in the etching rate of the film 15, the underlying interlayer insulating film is exposed in a portion other than the mask pattern 28, and the unetched region P is left in a skirted state with a gentle slope from the vicinity of the periphery toward the outer periphery. This is the case (see FIG. 7B). Therefore, it is necessary to perform excessive over-etching to remove the remaining portion by etching. This is because, as a result, the scraping amount Q of the underlying interlayer insulating film 13 increases (see FIG. 7C).

【0045】つまり、CrSiN膜14がTiW膜15
をエッチングする際にエッチングストッパとして作用す
るようなエッチング条件が必要となる。具体的に言う
と、TiW膜15のマスク近傍の裾引き領域がエッチン
グ除去されるまでの間、CrSiN膜14がそのエッチ
ング処理によって除去されないようなエッチング条件を
考慮する必要があるということである。
That is, the CrSiN film 14 is the TiW film 15
Etching conditions that act as an etching stopper when etching are required. Specifically, it is necessary to consider an etching condition such that the CrSiN film 14 is not removed by the etching process until the bottom region of the TiW film 15 near the mask is removed by etching.

【0046】次に、エッチング処理工程の第2ステップ
であるCrSiN膜14のエッチング処理を行う(図1
(c)参照)。この場合には、マスクパターン28およ
びTiW膜15の両者をマスク部材としてエッチング処
理を行うことになる。そして、この第2ステップでは、
100%以上のオーバーエッチング処理を行う。なお、
このとき、エッチングガス中の成分として酸素ラジカル
を多く含めることで、下地の層間絶縁膜13のエッチン
グによる削れ量を50nm以下程度に抑制することがで
きるが、一方で、酸素ラジカルを多く含めることはマス
クパターン28のレジスト材料を高いエッチング速度で
エッチングすることになる。
Next, the CrSiN film 14 is etched as the second step of the etching process (see FIG. 1).
(See (c)). In this case, the etching process is performed using both the mask pattern 28 and the TiW film 15 as a mask member. And in this second step,
Over-etching treatment of 100% or more is performed. In addition,
At this time, by including a large amount of oxygen radicals as a component in the etching gas, the amount of abrasion of the underlying interlayer insulating film 13 due to etching can be suppressed to about 50 nm or less. On the other hand, a large amount of oxygen radicals cannot be included. The resist material of the mask pattern 28 is etched at a high etching rate.

【0047】ところが、マスクパターン材料は、C−H
結合を有する材料(ここでは例えばフェノールノボラッ
ク樹脂)成分を含んでいるので、TiW膜15のエッチ
ング処理の際にフッ素ラジカルによりHが置換されやす
く、このとき基板温度を100℃に設定して加熱してい
ることからその置換反応が促進される効果があるので、
C−H結合はC−F結合へと移行するようになる。この
C−F結合は、C−H結合よりも強いので、CrNiS
i膜14のエッチングに際して酸素ラジカルが多くなる
条件であっても、酸素ラジカルと反応して置換されるこ
とを抑制することができ、この結果、マスクパターン材
料自身がエッチングされるのを防止することができるよ
うになる。なお、図4に示すフォトレジストのエッチン
グ速度は、フォトレジストの表面がフッ素ラジカルによ
り変質していない状態のときのものである。
However, the mask pattern material is C--H.
Since a material having a bond (here, for example, phenol novolac resin) is included, H is easily replaced by fluorine radicals during the etching process of the TiW film 15. At this time, the substrate temperature is set to 100 ° C. and heated. Since it has the effect of accelerating the substitution reaction,
The C-H bond becomes a C-F bond. This C—F bond is stronger than the C—H bond, so CrNiS
Even under the condition that the number of oxygen radicals increases during the etching of the i film 14, it is possible to suppress the substitution and react with the oxygen radicals, and as a result, prevent the mask pattern material itself from being etched. Will be able to. The etching rate of the photoresist shown in FIG. 4 is when the surface of the photoresist is not altered by fluorine radicals.

【0048】また、バリアメタル層のTiW膜15は、
CrSiN膜14とほぼ同じエッチング速度であること
から、マスクパターン28がエッチングにより剥離され
てしまった場合でも、TiW膜15のエッチングによる
削れ量を30nm程度に抑制することができるようにな
る。この結果、TiW膜15のサイドエッチングなどの
不具合を大幅に改善することができるようになり、マス
クパターン28のパターン幅D1(図1(a)参照)に
対して、最終的に得られる薄膜抵抗体12のパターン幅
D2(同図(d)参照)は0.2μm程度の差として得
ることができ、高精度でパターニングすることができる
ようになる。
The TiW film 15 of the barrier metal layer is
Since the etching rate is almost the same as that of the CrSiN film 14, even if the mask pattern 28 is peeled off by etching, the amount of abrasion of the TiW film 15 due to etching can be suppressed to about 30 nm. As a result, defects such as side etching of the TiW film 15 can be significantly improved, and the thin film resistance finally obtained with respect to the pattern width D1 of the mask pattern 28 (see FIG. 1A). The pattern width D2 of the body 12 (see FIG. 10D) can be obtained as a difference of about 0.2 μm, and patterning can be performed with high accuracy.

【0049】これは、例えば、図6に示すように、本発
明者らの測定結果では、例えば、マスクパターン28の
パターン幅寸法を4μm程度に設定した場合に得られる
各エッチング工程を行った場合の結果から明らかであ
る。すなわち、従来のウェットエッチングを行う工程を
採用した場合には、3.1μmを中心として±0.5μ
m程度の幅で大きくばらつきが生じている。また、連続
ドライエッチング処理を行うが1ステップで行った場合
(エッチング条件は、図3に示している)には2.9μ
mを中心として±0.3μm程度の幅でばらつきが生じ
ている。これに対して、本実施形態を採用した2ステッ
プエッチングを行った場合には、3.8μmを中心とし
て±0.1μm以下程度の小さなばらつきで精度良く形
成されていることがわかる。
This is, for example, as shown in FIG. 6, when the etching results obtained when the pattern width dimension of the mask pattern 28 is set to about 4 μm are shown in the measurement results of the present inventors. It is clear from the result of. That is, when the conventional wet etching process is adopted, the center of 3.1 μm is ± 0.5 μm.
A large variation occurs in a width of about m. When continuous dry etching is performed in one step (etching conditions are shown in FIG. 3), it is 2.9 μm.
There is a variation of about ± 0.3 μm centering on m. On the other hand, when the two-step etching adopting the present embodiment is performed, it can be seen that the film is accurately formed with a small variation of about ± 0.1 μm or less centered on 3.8 μm.

【0050】さて、図1(c)に示した状態から、次
に、マスクパターン28を周知の技術により除去した
後、フォトリソグラフィ処理により、アルミニウムを全
面に成膜すると共に、これを薄膜抵抗体12の両端部に
接触するアルミニウム電極パターン16を形成するよう
にエッチング処理を行う。また、このとき、露出する薄
膜抵抗体12の表面のTiW膜15は除去される。これ
により、薄膜抵抗体12は、バリアメタル層であるTi
W膜15を介してアルミニウム電極パターン16と電気
的に接触した状態に形成される。
Now, from the state shown in FIG. 1C, the mask pattern 28 is removed by a known technique, and then aluminum is formed on the entire surface by photolithography, and this is also formed into a thin film resistor. Etching is performed so as to form the aluminum electrode pattern 16 that contacts both end portions of 12. At this time, the TiW film 15 on the exposed surface of the thin film resistor 12 is removed. As a result, the thin film resistor 12 has a barrier metal layer of Ti.
It is formed in a state of being in electrical contact with the aluminum electrode pattern 16 through the W film 15.

【0051】このような本実施形態によれば、バリアメ
タル層であるTiW膜15および薄膜電極層であるCr
SiN膜14のエッチング処理工程において、連続ドラ
イエッチング処理を2ステップエッチングを行うことに
より、製造工程数を削減して低コスト化を図れると共
に、マスクパターン28のパターン幅に対して高精度で
薄膜抵抗体12を形成することができるようになり、パ
ターン形成に際して工程ばらつきを低減して安定した加
工処理をすることができ、さらに、パターン設計におい
てマージンを大きく設定する必要がなくなり、素子形成
に当たって占有面積が増大するのを防止することができ
るようになる。
According to this embodiment as described above, the TiW film 15 as the barrier metal layer and the Cr as the thin film electrode layer are formed.
In the etching process of the SiN film 14, by performing continuous dry etching process in two steps, the number of manufacturing processes can be reduced and the cost can be reduced, and the thin film resistance can be accurately adjusted with respect to the pattern width of the mask pattern 28. Since the body 12 can be formed, it is possible to reduce process variations during pattern formation and perform stable processing. Furthermore, it is not necessary to set a large margin in pattern design, and an occupied area for element formation is reduced. Can be prevented from increasing.

【0052】本発明は、上記実施形態にのみ限定される
ものではなく、次のように変形また拡張できる。CDE
装置に代えて、RIE(Reactive Ion Etching)装置
や、ICP(Inductively Coupled Plasma)装置などを
用いることができる。薄膜抵抗体層として、CrSi膜
を用いても良い。TiW膜に代えて、バリアメタル層と
してTi膜やW膜を形成しても良い。エッチングガスの
流量は混合比を保持することで適宜の流量に設定変更で
きるし、この場合には、必要に応じて圧力やマイクロ波
出力あるいは基板温度などを調整して行なえば良い。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified or expanded as follows. CDE
Instead of the device, an RIE (Reactive Ion Etching) device, an ICP (Inductively Coupled Plasma) device, or the like can be used. A CrSi film may be used as the thin film resistor layer. Instead of the TiW film, a Ti film or a W film may be formed as a barrier metal layer. The flow rate of the etching gas can be set and changed to an appropriate flow rate by maintaining the mixing ratio, and in this case, the pressure, the microwave output, the substrate temperature, etc. may be adjusted as necessary.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施形態を示す薄膜抵抗体の各製造
工程における模式的断面図
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view in each manufacturing process of a thin film resistor showing an embodiment of the present invention.

【図2】ケミカルドライエッチング装置の概略構成図FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a chemical dry etching apparatus.

【図3】ドライエッチング処理の条件を示す説明図FIG. 3 is an explanatory view showing conditions of dry etching processing.

【図4】酸素混合比に対する各膜のエッチング速度の相
関図
FIG. 4 is a correlation diagram of the etching rate of each film with respect to the oxygen mixture ratio.

【図5】酸素混合比に対する各膜間のエッチング選択比
の相関図
FIG. 5 is a correlation diagram of the etching selection ratio between each film and the oxygen mixture ratio.

【図6】各エッチング処理後のパターン幅の値FIG. 6 is a pattern width value after each etching process

【図7】不適切な条件で2ステップエッチング処理を行
った場合の図1相当図
FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 1 when a two-step etching process is performed under inappropriate conditions.

【図8】従来例を示す図1相当図FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 1 showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11は単結晶シリコン基板(基板)、12は薄膜抵抗
体、13は層間絶縁膜、14はCrSiN膜(薄膜抵抗
体層)、15はTiW膜(バリアメタル層)、16はア
ルミニウム電極パターン、17はケミカルドライエッチ
ング装置、18はエッチング反応室、19はガス通路、
20はプラズマ発生室、26はランプ、28はマスクパ
ターンである。
11 is a single crystal silicon substrate (substrate), 12 is a thin film resistor, 13 is an interlayer insulating film, 14 is a CrSiN film (thin film resistor layer), 15 is a TiW film (barrier metal layer), 16 is an aluminum electrode pattern, 17 Is a chemical dry etching device, 18 is an etching reaction chamber, 19 is a gas passage,
20 is a plasma generating chamber, 26 is a lamp, and 28 is a mask pattern.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−29468(JP,A) 特開 平10−144866(JP,A) 特開 平8−250462(JP,A) 特開 平6−291090(JP,A) 特開 平5−90501(JP,A) 特開 平5−175159(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/822 H01L 21/285 H01L 21/3065 H01L 27/04 Continuation of front page (56) Reference JP-A-6-29468 (JP, A) JP-A-10-144866 (JP, A) JP-A-8-250462 (JP, A) JP-A-6-291090 (JP , A) JP 5-90501 (JP, A) JP 5-175159 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/822 H01L 21/285 H01L 21/3065 H01L 27/04

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板表面に積層形成した薄膜抵抗体層お
よびバリアメタル層をエッチング処理することにより所
望の形状の薄膜抵抗体を形成する薄膜抵抗体の製造方法
において、前記基板表面は、酸化膜が配置形成されており、 前記バリアメタル層上にマスク材料層を形成してパター
ニングすることによりマスクパターンを形成するマスク
パターン形成工程と、プラズマドライエッチング装置を用いてフッ素化合物で
ある四フッ化炭素(CF )ガスおよび酸素(O )ガ
を混合したエッチングガスをプラズマ活性化してドラ
イエッチング処理を行なうことにより前記バリアメタル
層を選択的にエッチングすると共にこれに続いて薄膜抵
抗体層を選択的にエッチングするエッチング処理工程と
を含んでなり、 前記バリアメタル層のエッチングにおいては、前記エッ
チングガス全体に流量に対して酸素ガスの占める割合を
20〜70%の範囲とし、 前記薄膜抵抗体層のエッチングにおいては、前記エッチ
ングガス全体に流量に対して酸素ガスの占める割合を8
0%以上の範囲としたことを特徴とする 薄膜抵抗体の製
造方法。
1. A method of manufacturing a thin film resistor in which a thin film resistor having a desired shape is formed by etching a thin film resistor layer and a barrier metal layer formed on a substrate surface , wherein the substrate surface is an oxide film. There are disposed forming a mask pattern forming step of forming a mask pattern by patterning to form a mask material layer on the barrier metal layer, a fluorine compound using plasma dry etching apparatus
Some carbon tetrafluoride (CF 4 ) gas and oxygen (O 2 ) gas
An etching process for selectively etching the barrier metal layer by plasma-activating an etching gas mixed with silicon to perform a dry etching process and subsequently selectively etching the thin film resistor layer. Do Ri, in the etching of the barrier metal layer, the edge
The ratio of oxygen gas to the flow rate
In the range of 20 to 70%, the etching is performed in the etching of the thin film resistor layer.
The ratio of oxygen gas to the total flow rate of oxygen gas is 8
A method of manufacturing a thin film resistor , characterized in that the content is set to 0% or more .
【請求項2】 請求項1に記載の薄膜抵抗体の製造方法
において、 前記薄膜抵抗体層としてクロム(Cr)およびシリコン
(Si)を含む化合物からなる層を形成し、前記バリア
メタル層としてチタン(Ti)またはタングステン
(W)を含む化合物からなる層を形成したことを特徴と
する薄膜抵抗体の製造方法。
2. The method of manufacturing a thin film resistor according to claim 1, wherein a layer made of a compound containing chromium (Cr) and silicon (Si) is formed as the thin film resistor layer, and titanium is formed as the barrier metal layer. A method of manufacturing a thin film resistor, characterized in that a layer made of a compound containing (Ti) or tungsten (W) is formed.
【請求項3】 基板表面に積層形成した薄膜抵抗体層お
よびバリアメタル層をエッチング処理することにより所
望の形状の薄膜抵抗体を形成する薄膜抵抗体の製造方法
において、 前記薄膜抵抗体層は、クロム(Cr)およびシリコン
(Si)を含む化合物からなる層とし、前記バリアメタ
ル層は、チタン(Ti)またはタングステン(W)を含
む化合物からなる層とし、 前記バリアメタル層上にマスク材料層を形成してパター
ニングすることにより マスクパターンを形成するマスク
パターン形成工程と、 フッ素化合物ガスおよび酸素ガスを混合したエッチング
ガスのフッ素成分の混合比を高くしてプラズマ活性化し
てドライエッチング処理を行なうことにより前記バリア
メタル層を選択的にエッチングすると共にこれに続いて
薄膜抵抗体層を前記エッチングガスの酸素成分の混合比
を高くして選択的にエッチングするエッチング処理工程
を含んでなる 薄膜抵抗体の製造方法。
3. A thin film resistor layer laminated on the surface of a substrate.
And etching the barrier metal layer
Method of manufacturing thin film resistor for forming thin film resistor having desired shape
In, the thin film resistor layer is made of chromium (Cr) and silicon.
A layer made of a compound containing (Si),
The layer contains titanium (Ti) or tungsten (W).
And a mask material layer is formed on the barrier metal layer.
Mask to form a mask pattern by training
Pattern formation process and etching that mixed fluorine compound gas and oxygen gas
Plasma activation by increasing the mixing ratio of the fluorine component of the gas
The barrier is formed by dry etching
Selective etching of the metal layer and subsequent
Mixing ratio of oxygen component of the etching gas to the thin film resistor layer
Etching process to increase the etching and selectively etch
A method of manufacturing a thin film resistor , comprising :
【請求項4】 請求項3に記載の薄膜抵抗体の製造方法
において、 前記エッチング処理工程においては、プラズマドライエ
ッチング装置を用いてエッチング処理を行なうことを特
徴とする薄膜抵抗体の製造方法。
4. The method of manufacturing a thin film resistor according to claim 3 , wherein in the etching process, an etching process is performed using a plasma dry etching apparatus.
【請求項5】 請求項4に記載の薄膜抵抗体の製造方法
において、 前記エッチング処理工程においては、前記エッチングガ
スとして、フッ素化合物である四フッ化炭素(CF
ガスおよび酸素(O)ガスを混合して用いることを特
徴とする薄膜抵抗体の製造方法。
5. The method for manufacturing a thin film resistor according to claim 4, wherein in the etching treatment step, carbon tetrafluoride (CF 4 ) which is a fluorine compound is used as the etching gas.
A method of manufacturing a thin film resistor, characterized in that a gas and an oxygen (O 2 ) gas are mixed and used.
【請求項6】 請求項5に記載の薄膜抵抗体の製造方法
において、 前記基板表面は、酸化膜が配置形成されており、 前記エッチング処理工程においては、前記バリアメタル
層のエッチングにおいては前記エッチングガス全体に流
量に対して酸素ガスの占める割合が20〜70%の範囲
とし、前記薄膜抵抗体層のエッチングにおいては前記割
合が80%以上の範囲としたことを特徴とする薄膜抵抗
体の製造方法。
6. The method of manufacturing a thin film resistor according to claim 5, wherein an oxide film is arranged and formed on the substrate surface, and in the etching treatment step, the etching is performed in etching the barrier metal layer. Oxygen gas accounts for 20 to 70% of the total gas flow rate, and 80% or more for etching the thin film resistor layer. Method.
【請求項7】 請求項1,2または6のいずれかに記載
の薄膜抵抗体の製造方法において、 前記バリアメタル層のエッチングにおいては、前記エッ
チングガス全体の流量に対して酸素ガスの占める割合が
50%以下となるように設定したことを特徴とする薄膜
抵抗体の製造方法。
7. The method for manufacturing a thin film resistor according to claim 1, 2, or 6 , wherein in the etching of the barrier metal layer, a ratio of oxygen gas to a total flow rate of the etching gas is A method for manufacturing a thin film resistor, characterized in that the content is set to 50% or less.
【請求項8】 請求項1ないし7のいずれかに記載の薄
膜抵抗体の製造方法において、 前記マスク材料層を形成するためのマスク材料として、
少なくともC−H(炭素−水素)結合を含む有機材料を
用い、 前記エッチング処理工程においてはケミカルドライエッ
チング装置を用いてエッチング処理を行い、 前記バリアメタル層のドライエッチング処理では、前記
基板を常温よりも高い所定温度に加熱した状態で行なう
ようにしたことを特徴とする薄膜抵抗体の製造方法。
8. The method of manufacturing a thin film resistor according to claim 1, wherein a mask material for forming the mask material layer is:
An organic material containing at least a C—H (carbon-hydrogen) bond is used, an etching process is performed using a chemical dry etching apparatus in the etching process, and the substrate is kept at room temperature in a dry etching process of the barrier metal layer. A method for manufacturing a thin film resistor, characterized in that the heating is performed at a high predetermined temperature.
【請求項9】 請求項1ないし7のいずれかに記載の薄
膜抵抗体の製造方法において、 前記マスク材料層を形成するためのマスク材料として、
少なくともC−H(炭素−水素)結合を含む有機材料を
用い、 前記エッチング処理工程においてはケミカルドライエッ
チング装置を用いてエッチング処理を行い、 前記バリアメタル層のドライエッチング処理では、前記
エッチングガスに含まれるフッ素化合物ガス成分の作用
により、前記マスク材料層の表面のC−H結合をC−F
(炭素−フッ素)結合となるように置換反応を行なわせ
ることを特徴とする薄膜抵抗体の製造方法。
9. The method of manufacturing a thin film resistor according to claim 1, wherein a mask material for forming the mask material layer is:
An organic material containing at least a C—H (carbon-hydrogen) bond is used, an etching process is performed by using a chemical dry etching apparatus in the etching process step, and a dry etching process of the barrier metal layer is performed. Due to the action of the fluorine compound gas component, the C—H bond on the surface of the mask material layer is C—F.
A method of manufacturing a thin film resistor, which comprises performing a substitution reaction so as to form a (carbon-fluorine) bond.
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