説明

半導体装置及びその製造方法

【課題】アナログ回路を構成する抵抗体において、抵抗体の抵抗長が縮小化されることがあっても、アナログ回路を構成する各抵抗体の抵抗値間にバラツキが生じることを抑制する。
【解決手段】アナログ回路を構成する抵抗体3を有する半導体装置であって、半導体基板1上に形成され、長手方向に延びるボディ部3aと該ボディ部3aの端部に連接するヘッド部3bとを有し、且つシリコンからなる抵抗体3と、抵抗体3のヘッド部3bの上部に形成された金属シリサイド膜6と、抵抗体3を覆う層間絶縁膜7中に形成され、金属シリサイド膜6を介して、抵抗体3と電気的に接続するコンタクトプラグ8とを備え、ボディ部3aとヘッド部3bとの境界長は、抵抗体3の抵抗幅よりも大きい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アナログ回路等を構成する抵抗素子に関し、特に、シリコンからなる抵抗体に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置に搭載されるアナログ回路としては、例えば、デジタル−アナログ変換回路(DAC回路)のように抵抗体が複数段に配列された構成が挙げられる。具体的には第1に例えば、DAC回路のbit数が8bitの場合には256段の抵抗体が配列され、第2に例えば、DAC回路のbit数が10bitの場合には1024段の抵抗体が配列される。
【0003】
所定のbit数のアナログ回路を実現するには、アナログ回路を構成する各抵抗体の抵抗値間にバラツキのないことが要求される(即ち、アナログ回路を構成する各抵抗体の抵抗値が全て均一であることが要求される)。
【0004】
しかしながら、アナログ回路を構成する抵抗体の数が多くなるに連れて、各抵抗体の抵抗値を全て均一にすることが難しく、各抵抗体の抵抗値間に大きなバラツキが生じる。アナログ回路を構成する各抵抗体の抵抗値間に生じるバラツキが大きい場合、ビット不良を招くため、アナログ回路に誤作動が生じ、延いては、アナログ回路が搭載された半導体装置の歩留りの低下を招く。
【0005】
アナログ回路を構成する各抵抗体の抵抗値間に生じるバラツキを抑制する技術として、従来技術の半導体装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。以下に、従来技術の半導体装置について、図7を参照しながら説明する。図7は、従来技術の半導体装置の構造を示す断面図である。なお、図7において、簡略的に図示する為に、アナログ回路を構成する各抵抗体のうち1つだけを代表して図示している。
【0006】
図7に示すように、シリコンからなる半導体基板101上に、シリコン酸化膜からなるフィールド絶縁膜102が形成されている。フィールド絶縁膜102上には、ボディ部103aとヘッド部103bとを有し、且つポリシリコンからなる抵抗体103が形成されている。抵抗体103のヘッド部103bの上部には、金属シリサイド膜106が形成されている。半導体基板101上には、抵抗体103を覆うように、層間絶縁膜107が形成されている。層間絶縁膜107中には、金属シリサイド膜106と接続するコンタクトプラグ108が形成され、層間絶縁膜107上には、コンタクトプラグ108と接続する金属配線109が形成されている。
【0007】
ここで、従来技術の半導体装置を構成する抵抗体について、図8を参照しながら説明する。図8は、従来技術の半導体装置を構成する抵抗体の構造を示す拡大平面図である。
【0008】
図8に示すように、抵抗体103は、長手方向に延びるボディ部103aと、該ボディ部103aの端部に連接するヘッド部103bとを有する。なお、図8には、抵抗体103の図示の他に、抵抗体103のヘッド部103bの上部に形成された金属シリサイド膜106と、金属シリサイド膜106上に配置されたコンタクトプラグ108とを図示している。
【0009】
従来技術では、抵抗体103のうちコンタクトプラグ108が配置される領域、即ち、抵抗体103のヘッド部103bの上部にのみ、金属シリサイド膜106が設けられ、従来技術の抵抗体103は、そのヘッド部103bの上部にのみ金属シリサイド膜106が形成された構成である。
【0010】
従来技術の抵抗体103は、従来の抵抗体(ここで、「従来の抵抗体」とは、その上部全てに金属シリサイド膜が形成された抵抗体をいう)に比べて、上部に形成される金属シリサイド膜の面積が小さい(即ち、シリサイド化される領域の面積が小さい)。これにより、シリサイド化による抵抗体の抵抗値の変動を抑制し、アナログ回路を構成する各抵抗体の抵抗値間にバラツキが生じることを抑制する。
【0011】
このように、従来技術では、抵抗体103とコンタクトプラグ108との接触抵抗を低減する為に、抵抗体103の上部をシリサイド化しても、シリサイド化による抵抗体103の抵抗値の変動を抑制することが可能である。即ち、従来技術では、ヘッド部103bの上部のみをシリサイド化して、シリサイド化による抵抗体103の抵抗値の変動を最小限に抑えて、且つ、抵抗体103とコンタクトプラグ108との接触抵抗を低減することが可能である。
【0012】
ここで、従来技術の半導体装置を構成する抵抗体の構造としては、図8に示す抵抗体103の他に、図9に示す抵抗体203が挙げられる。抵抗体203について、図9を参照しながら説明する。図9は、従来技術の半導体装置を構成する抵抗体の構造を示す拡大平面図である。
【0013】
図9に示すように、抵抗体203は、長手方向に延びるボディ部203aと、該ボディ部203aの端部に連接するヘッド部203bとを有する。なお、図9には、抵抗体203の図示の他に、抵抗体203のヘッド部203bの上部に形成された金属シリサイド膜206と、金属シリサイド膜206上に配置されたコンタクトプラグ208とを図示している。
【0014】
抵抗体203は、抵抗体103に比べて、ヘッド部203bの面積が大きく、金属シリサイド膜206上に配置されるコンタクトプラグ208の数が多い。これにより、抵抗体203とコンタクトプラグ208との接触抵抗をさらに低減し、アナログ回路を構成する各抵抗体の抵抗値間にバラツキが生じることをさらに抑制する。
【0015】
このように、従来技術では、アナログ回路を構成する各抵抗体の抵抗値間に生じるバラツキを抑制することを目的に、図8に示す抵抗体103(以下、「第1例の抵抗体103」と称す)、及び図9に示す抵抗体203(以下、「第2例の抵抗体203」と称す)が提案されている。
【特許文献1】特開2004−079893号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0016】
しかしながら、従来技術の半導体装置では、以下に示す問題がある。
【0017】
ここで、第1例,第2例の抵抗体103,203全体の抵抗値は、ボディ部103a,203aの抵抗値と、寄生抵抗成分とを含む。第1例,第2例の抵抗体103,203に発生する寄生抵抗としては、ヘッド部103b,203bとコンタクトプラグ108,208との接触抵抗、及びボディ部103a,203aとヘッド部103b,203bとの接触抵抗等がある。
【0018】
またここで、近年、半導体装置の微細化が進行し、抵抗体の縮小化が要求されている。抵抗体のサイズが大きい場合、具体的には例えば、抵抗体の抵抗長が10μm以上の場合、抵抗体全体の抵抗値に占める寄生抵抗成分の割合が低いものの、抵抗体のサイズが小さくなると、具体的には例えば、抵抗体の抵抗長が1μmになると、抵抗体全体の抵抗値に占める寄生抵抗成分の割合が高くなる。このように、抵抗体の抵抗長が縮小化するに連れて、抵抗体全体の抵抗値に占める寄生抵抗成分の割合が高くなる。
【0019】
しかしながら、従来技術では、抵抗体の抵抗長が縮小化するに連れて、抵抗体全体の抵抗値に占める寄生抵抗成分の割合が高くなるにも拘わらず、寄生抵抗のうち、抵抗体とコンタクトプラグとの接触抵抗については考慮されているものの、ボディ部とヘッド部との接触抵抗については何ら考慮されていない。そのため、抵抗体の抵抗長が縮小化するに連れて、アナログ回路を構成する各抵抗体の抵抗値間にバラツキが生じることを充分に抑制することができずに、各抵抗体の抵抗値間にバラツキが生じるという問題がある。
【0020】
前記に鑑み、本発明の目的は、アナログ回路を構成する抵抗体において、抵抗体の抵抗長が縮小化されることがあっても、アナログ回路を構成する各抵抗体の抵抗値間にバラツキが生じることを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【0021】
前記の目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、アナログ回路を構成する抵抗体を有する半導体装置であって、半導体基板上に形成され、長手方向に延びるボディ部と該ボディ部の端部に連接するヘッド部とを有し、且つシリコンからなる抵抗体と、抵抗体のヘッド部の上部に形成された金属シリサイド膜と、抵抗体を覆う層間絶縁膜中に形成され、金属シリサイド膜を介して、抵抗体と電気的に接続するコンタクトプラグとを備え、ボディ部とヘッド部との境界長は、抵抗体の抵抗幅よりも大きいことを特徴とする。
【0022】
本発明に係る半導体装置によると、ボディ部とヘッド部との境界長を、抵抗体の抵抗幅よりも大きくすることで、ボディ部とヘッド部との接触抵抗を低減することができる。
【0023】
さらに、ボディ部とヘッド部との境界長を、抵抗体の抵抗幅よりも大きくし、ヘッド部の面積を大きくすることで、コンタクトプラグとヘッド部との接触抵抗を低減することができる。
【0024】
加えて、ヘッド部の上部のみをシリサイド化することで、シリサイド化による抵抗体の抵抗値の変動を抑制することができる。
【0025】
従って、半導体装置の微細化に伴い、抵抗体の抵抗長が縮小化されることがあっても、アナログ回路を構成する各抵抗体の抵抗値間にバラツキが生じることを抑制することができる。
【0026】
本発明に係る半導体装置において、抵抗体の抵抗幅は、ボディ部の中央部の幅であることが好ましい。
【0027】
本発明に係る半導体装置において、層間絶縁膜上に形成され、コンタクトプラグと電気的に接続する配線をさらに備えていることが好ましい。
【0028】
本発明に係る半導体装置において、ヘッド部の幅は、ボディ部の幅よりも大きく、ヘッド部は、ボディ部側の角部領域に突出領域を有することが好ましい。
【0029】
このように、ヘッド部の幅をボディ部の幅よりも大きくし、ヘッド部の角部領域に突出領域を設けることにより、第1例,第2例の抵抗体に比べて、ボディ部とヘッド部との境界長を大きくすることができる。
【0030】
さらに、ヘッド部の幅をボディ部の幅よりも大きくするのに加えて、ヘッド部の角部領域に突出領域を設けることにより、第1例の抵抗体に比べて、ヘッド部の面積を大きくすることができる。
【0031】
本発明に係る半導体装置において、ヘッド部の幅は、ボディ部の中央部の幅よりも大きく、且つボディ部の端部の幅は、ヘッド部の幅と同じであり、ボディ部は、その端部領域にヘッド部の幅と対応する幅の突出領域を有することが好ましい。
【0032】
このように、ボディ部の端部領域に突出領域を設けて、ボディ部の端部の幅をヘッド部の幅と同じにすることにより、第1例,第2例の抵抗体に比べて、ボディ部とヘッド部との境界長を大きくすることができる。
【0033】
さらに、ヘッド部の幅をボディ部の中央部の幅よりも大きくすることにより、第1例の抵抗体に比べて、ヘッド部の面積を大きくすることができる。
【0034】
本発明に係る半導体装置において、ヘッド部の幅は、ボディ部の幅と同じであり、ヘッド部は、ボディ部側の角部領域に突出領域を有することが好ましい。
【0035】
このように、ヘッド部の角部領域に突出領域を設けることにより、第1例,第2例の抵抗体に比べて、ボディ部とヘッド部との境界長を大きくすることができる。
【0036】
加えて、ヘッド部の幅をボディ部の幅と同じにした状態で、ヘッド部の角部領域に突出領域を設けることにより、抵抗体の面積を増大させずに、ヘッド部の面積を大きくすることができる。
【0037】
前記の目的を達成するために、本発明に係る半導体装置の製造方法は、アナログ回路を構成する抵抗体を有する半導体装置の製造方法であって、半導体基板上に、長手方向に延びるボディ部と該ボディ部の端部に連接するヘッド部とを有し、且つシリコンからなる抵抗体を形成する工程(a)と、抵抗体のヘッド部の上部に金属シリサイド膜を形成する工程(b)と、抵抗体を覆う層間絶縁膜中に、金属シリサイド膜を介して、抵抗体と電気的に接続するコンタクトプラグを形成する工程(c)とを備え、ボディ部とヘッド部との境界長は、抵抗体の抵抗幅よりも大きいことを特徴とする。
【0038】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程(c)の後に、層間絶縁膜上に、コンタクトプラグと電気的に接続する配線を形成する工程(d)をさらに備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【0039】
本発明によると、ボディ部とヘッド部との境界長を、抵抗体の抵抗幅よりも大きくすることで、ボディ部とヘッド部との接触抵抗を低減することができる。
【0040】
さらに、ボディ部とヘッド部との境界長を、抵抗体の抵抗幅よりも大きくし、ヘッド部の面積を大きくすることで、コンタクトプラグとヘッド部との接触抵抗を低減することができる。
【0041】
加えて、ヘッド部の上部のみをシリサイド化することで、シリサイド化による抵抗体の抵抗値の変動を抑制することができる。
【0042】
従って、半導体装置の微細化に伴い、抵抗体の抵抗長が縮小化されることがあっても、アナログ回路を構成する各抵抗体の抵抗値間にバラツキが生じることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0043】
以下に、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0044】
(第1の実施形態)
以下に、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について、図1、図2、及び図3(a) 〜(f) を参照しながら説明する。
【0045】
以下に、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の構造について、図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。なお、図1において、簡略的に図示する為に、アナログ回路を構成する各抵抗体のうち1つだけを代表して図示している。
【0046】
図1に示すように、例えばシリコンからなる半導体基板1上には、例えばシリコン酸化膜からなるフィールド絶縁膜2を介して、ボディ部3a(ここで、「ボディ部3a」とは、抵抗体3全体の抵抗値に大きな影響を及ぼす領域をいう。)とヘッド部3bとを有し、且つ例えばポリシリコンからなる抵抗体3が形成されている。抵抗体3のヘッド部3bの上部には、例えばチタンシリサイドからなる金属シリサイド膜6が形成されている。半導体基板1上には、抵抗体3を覆う層間絶縁膜7が形成されている。層間絶縁膜7中には、金属シリサイド膜6を介して、抵抗体3と電気的に接続するコンタクトプラグ8が形成され、層間絶縁膜7上には、コンタクトプラグ8と接続する配線9が形成されている。
【0047】
ここで、本実施形態の特徴部である抵抗体3の構造について、図2を参照しながら説明する。図2は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置を構成する抵抗体の構造を示す拡大平面図である。
【0048】
図2に示すように、抵抗体3は、長手方向に延びるボディ部3aと、該ボディ部3aの端部に連接するヘッド部3bとを有する。なお、図2には、抵抗体3の図示の他に、抵抗体3のヘッド部3bの上部に形成された金属シリサイド膜6と、金属シリサイド膜6上に配置されたコンタクトプラグ8とを図示している。
【0049】
ここで、ヘッド部3bとは、図2に示すように、抵抗体3のうち金属シリサイド膜6が形成される領域であって、一方、ボディ部3aとは、抵抗体3のうち金属シリサイド膜6が形成されない領域である。言い換えれば、ヘッド部3bとは、図2に示すように、抵抗体3のうちコンタクトプラグ8が配置される領域であって、一方、ボディ部3aとは、抵抗体3のうちコンタクトプラグ8が配置されない領域である。
【0050】
図2に示すように、ヘッド部3bの幅は、ボディ部3aの幅よりも大きい。ヘッド部3bは、ボディ部3a側の角部領域に突出領域3bpを有する。このように、ボディ部3aとヘッド部3bとの境界長La−bは、抵抗体3の抵抗幅Rw(ボディ部3aの中央部の幅)よりも大きい。
【0051】
以下に、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図3(a) 〜(f) を参照しながら説明する。図3(a) 〜(f) は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す要部工程断面図である。
【0052】
まず、図3(a) に示すように、例えばLOCOS(Local Oxidation of Silicon)法、又はSTI(Shallow Trench Isolation)法により、例えばシリコンからなる半導体基板1の上部に、例えばシリコン酸化膜からなるフィールド絶縁膜2を形成する。
【0053】
次に、図3(b) に示すように、フィールド絶縁膜2上に、例えばポリシリコン膜を成膜した後、該ポリシリコン膜をパターニングして、ボディ部3aとヘッド部3bとを有する抵抗体3を形成する。
【0054】
次に、図3(c) に示すように、例えばイオン注入法により、抵抗体3に例えばB+又はAs+等の導電型不純物を注入した後、熱処理により、抵抗体3に含まれる導電型不純物を活性化させる。
【0055】
次に、図3(d) に示すように、半導体基板1上に、抵抗体3を覆うように、例えばシリコン酸化膜からなる保護膜形成膜4を形成する。続いて、保護膜形成膜4上にフォトレジスト膜を成膜した後、例えばフォトリソグラフィ法及びエッチング法により、保護膜形成膜4上に、抵抗体3のヘッド部3b領域を露出する一方、抵抗体3のボディ部3a領域を覆うフォトレジストマスク5を形成する。
【0056】
その後、例えばウェットエッチング法、又はドライエッチング法により、保護膜形成膜4のうちフォトレジストマスク5の開口に露出する部分を除去した後、フォトレジストマスク5を除去する。これにより、抵抗体3のヘッド部3bを露出する一方、抵抗体3のボディ部3aを覆う保護膜を形成する。即ち、抵抗体3のうち金属シリサイド膜(後述の図3(e):6参照)が形成される領域を露出する一方、抵抗体3のうち金属シリサイド膜が形成されない領域を覆う保護膜を形成する。
【0057】
次に、図3(e) に示すように、半導体基板1上に、抵抗体3を覆うように、例えばチタン(Ti)からなる金属膜(図示せず)を成膜する。その後、例えばN2又はAr雰囲気中、600〜700℃の下、数10秒〜数分間、ランプアニールによる熱処理により、抵抗体3のヘッド部3bのSiと金属膜のTiとを反応させて、抵抗体3のヘッド部3bの上部にチタンシリサイドからなる金属シリサイド膜6を形成する。
【0058】
その後、NH4OH:H22:H2Oの比率を例えば1:1:4としたNH4OHとH22とH2Oとからなる混合液、又はH2SO4とH22とH2Oとからなる混合液中への浸漬により、フィールド絶縁膜2、及び抵抗体3のボディ部3aの上に残存する未反応の金属膜を除去する。その後、例えばN2又はAr雰囲気中、800〜900℃の下、1分以内の間、ランプアニールによる熱処理により、金属シリサイド膜6のシリサイド組成比を安定化させて、金属シリサイド膜6の低抵抗化を行う。
【0059】
このように、抵抗体3のうち、コンタクトプラグ(図1:8参照)が配置される領域、即ち、ヘッド部3bの上部にのみ、金属シリサイド膜6を設ける。
【0060】
次に、図3(f) に示すように、半導体基板1上に、抵抗体3を覆う層間絶縁膜7を形成する。その後、図示しないが、層間絶縁膜7中に、層間絶縁膜7を貫通し金属シリサイド膜6の上面に到達するコンタクトホールを形成した後、該コンタクトホール内にコンタクトプラグ(図1:8参照)を形成する。その後、図示しないが、層間絶縁膜7上に、コンタクトプラグと接続し、例えばアルミニウム(Al)又は銅(Cu)等の金属からなる配線9を形成する。
【0061】
以上のようにして、本実施形態に係る半導体装置を製造することができる。
【0062】
本実施形態によると、ヘッド部3bの幅をボディ部3aの幅よりも大きくし、ヘッド部3bの角部領域に突出領域3bpを設けることにより、第1例の抵抗体103(図8参照)及び第2例の抵抗体203(図9参照)に比べて、ボディ部3aとヘッド部3bとの境界長La−bを大きくすることができるため、ボディ部3aとヘッド部3bとの接触抵抗を低減することができる。
【0063】
具体的には例えば、図2に示す抵抗体3、及び図9に示す第2例の抵抗体203のそれぞれにおいて、抵抗長Rlが6μm、抵抗幅Rwが0.6μmの場合について考える。
【0064】
図2に示す抵抗体3において、ヘッド部3bの突出領域3bpが、ボディ部3a側に突出する長さLbpを0.1μmとすると、ボディ部3aとヘッド部3bとの境界長La−bは0.8μmとなる。一方、図9に示す第2例の抵抗体203において、ボディ部203aとヘッド部203bとの境界長La−bは0.6μmとなる。
【0065】
このように、抵抗体3における境界長La−bは、第2例の抵抗体203における境界長La−bに比べて、約1.33倍となり、ボディ部3aとヘッド部3bとの接触抵抗を、ボディ部203aとヘッド部203bとの接触抵抗に比べて、約25%低減することができる。
【0066】
さらに、ヘッド部3bの幅をボディ部3aの幅よりも大きくするのに加えて、ヘッド部3bの角部領域に突出領域3bpを設けることにより、図8に示す第1例の抵抗体103に比べて、ヘッド部3bの面積を大きくすることができるため、コンタクトプラグ8とヘッド部3bとの接触抵抗を低減することができる。
【0067】
加えて、ヘッド部3bの上部のみをシリサイド化することにより、シリサイド化による抵抗体3の抵抗値の変動を抑制することができる。
【0068】
従って、半導体装置の微細化に伴い、抵抗体の抵抗長が縮小化されることがあっても、アナログ回路を構成する各抵抗体の抵抗値間にバラツキが生じることを抑制することができる。
【0069】
なお、本実施形態では、金属シリサイド膜6として、チタンシリサイドを用いた場合を具体例に挙げて説明したが、チタンシリサイドの代わりに、例えばコバルトシリサイド等を用いてもよい。即ち、抵抗体3のヘッド部3bの上部と反応させる高融点金属として、チタンの代わりに、例えばコバルト等を用いてもよい。
【0070】
(第2の実施形態)
以下に、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置について、図4を参照しながら説明する。図4は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置を構成する抵抗体の構造を示す拡大平面図である。なお、本実施形態では、第1の実施形態と相違する点について主に説明し、第1の実施形態と共通する点については適宜省略して説明する。
【0071】
ここで、本実施形態と第1の実施形態との相違点は、本実施形態の抵抗体10の形状と、第1の実施形態の抵抗体3の形状とが、互いに異なる点である。
【0072】
具体的には、図4に示すように、抵抗体10は、長手方向に延びるボディ部10aと、該ボディ部10aの端部に連接するヘッド部10bとを有する。ヘッド部10bの幅は、ボディ部10aの中央部の幅よりも大きく、且つボディ部10aの端部の幅は、ヘッド部10bの幅と同じであり、ボディ部10aは、その端部領域にヘッド部10bの幅と対応する幅の突出領域10apを有する。このように、ボディ部10aとヘッド部10bとの境界長La−bは、抵抗体10の抵抗幅Rw(ボディ部10aの中央部の幅)よりも大きい。
【0073】
なお、図4には、抵抗体10の図示の他に、抵抗体10のヘッド部10bの上部に形成された金属シリサイド膜6xと、金属シリサイド膜6x上に配置されたコンタクトプラグ8xとを図示している。
【0074】
本実施形態によると、ボディ部10aの端部領域10apに突出領域を設けて、ボディ部10aの端部の幅をヘッド部10bの幅と同じにすることにより、第1例の抵抗体103(図8参照)及び第2例の抵抗体203(図9参照)に比べて、ボディ部10aとヘッド部10bとの境界長La−bを大きくすることができるため、ボディ部10aとヘッド部10bとの接触抵抗を低減することができる。
【0075】
具体的には例えば、図4に示す抵抗体10、及び図9に示す第2例の抵抗体203のそれぞれにおいて、抵抗長Rlが6μm、抵抗幅Rwが0.6μmの場合について考える。
【0076】
図4に示す抵抗体10において、ボディ部10aの突出領域10apの幅(言い換えれば、ヘッド部10bの幅)を0.8μmとすると、ボディ部10aとヘッド部10bとの境界長La−bは0.8μmとなる。一方、図9に示す第2例の抵抗体203において、ボディ部203aとヘッド部203bとの境界長La−bは0.6μmとなる。このように、抵抗体10における境界長La−bは、第2例の抵抗体203における境界長La−bに比べて、約1.33倍となり、ボディ部10aとヘッド部10bとの接触抵抗を、ボディ部203aとヘッド部203bとの接触抵抗に比べて、約25%低減することができる。
【0077】
さらに、ヘッド部10bの幅をボディ部10aの中央部の幅よりも大きくすることにより、図8に示す第1例の抵抗体103に比べて、ヘッド部10bの面積を大きくすることができるため、コンタクトプラグ8xとヘッド部10bとの接触抵抗を低減することができる。
【0078】
加えて、ヘッド部10bの上部のみをシリサイド化することにより、シリサイド化による抵抗体10の抵抗値の変動を抑制することができる。
【0079】
従って、半導体装置の微細化に伴い、抵抗体10の抵抗長が縮小化されることがあっても、アナログ回路を構成する各抵抗体の抵抗値間にバラツキが生じることを抑制することができる。
【0080】
(第3の実施形態)
以下に、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置について、図5(a) 〜(b) を参照しながら説明する。図5(a) は、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置を構成する抵抗体の構造を示す拡大平面図であり、図5(b) は、該抵抗体を構成するヘッド部の突出領域の形状を示す拡大平面図である。なお、本実施形態では、第1の実施形態と相違する点について主に説明し、第1の実施形態と共通する点については適宜省略して説明する。
【0081】
ここで、本実施形態と第1の実施形態との相違点は、本実施形態の抵抗体11の形状と、第1の実施形態の抵抗体3の形状とが、互いに異なる点である。
【0082】
具体的には、図5(a) に示すように、抵抗体11は、長手方向に延びるボディ部11aと、該ボディ部11aの端部に連接するヘッド部11bとを有する。ヘッド部11bの幅は、ボディ部11aの幅と同じである。ヘッド部11bは、ボディ部11a側の角部領域に突出領域11bpを有し、図5(b) に示すように、ヘッド部11bの突出領域11bpとボディ部11aとの境界線la−bpは、長手方向に対して所定の角度Aだけ傾斜している。このように、ボディ部11aとヘッド部11bとの境界長La−bは、抵抗体11の抵抗幅Rw(ボディ部11aの中央部の幅)よりも大きい。
【0083】
なお、図5(a) には、抵抗体11の図示の他に、抵抗体11のヘッド部11bの上部に形成された金属シリサイド膜6yと、金属シリサイド膜6y上に配置されたコンタクトプラグ8yとを図示している。
【0084】
ここで、本発明の効果を有効に説明する為に、図5(a) に示す第3の実施形態の抵抗体11の抵抗値と、図8に示す第1例の抵抗体103の抵抗値とを比較しながら説明する。図6は、第1例の抵抗体における寄生抵抗成分と、第3の実施形態の抵抗体における寄生抵抗成分とについて示すグラフである。
【0085】
図6に示す左側の縦軸に、第1例の抵抗体103及び第3の実施形態の抵抗体11のそれぞれにおける寄生抵抗成分を示す。一方、図6に示す右側の縦軸に、第1例の抵抗体103及び第3の実施形態の抵抗体11のそれぞれにおける寄生抵抗成分のバラツキを示す。
【0086】
詳細には、抵抗長Rlが6μm、抵抗幅Rwが0.6μmの抵抗体103,11を、複数準備し、複数の抵抗体103,11のそれぞれにおける寄生抵抗成分を算出し、それらの平均値Aveを求めた。それと共に、複数の抵抗体103,11のそれぞれにおける寄生抵抗成分に基づいて、抵抗体103,11における寄生抵抗成分のバラツキ3σ/Aveを求めた。
【0087】
ここで、「寄生抵抗成分」は、抵抗体103,11全体の抵抗値からボディ部103a,11aの抵抗値を差し引くことで算出される。寄生抵抗成分は、コンタクトプラグ108,8yとヘッド部103b,11bとの接触抵抗値、ヘッド部103b,11bの抵抗値、及びボディ部103a,11aとヘッド部103b,11bとの接触抵抗値を含む。
【0088】
図6から判るように、抵抗体103における寄生抵抗成分=871Ω,抵抗体11における寄生抵抗成分=789Ωであり、抵抗体11は、抵抗体103に比べて、寄生抵抗成分を9.4%低減することができ、抵抗体103における寄生抵抗成分のバラツキ=34.1%,抵抗体11における寄生抵抗成分のバラツキ=30.7%であり、抵抗体11は、抵抗体103に比べて、寄生抵抗成分に発生するバラツキを3.4%低減することができる。これにより、抵抗体11の面積を、抵抗体103の面積に比べて、9%縮小することができる。
【0089】
本実施形態によると、ヘッド部11bの角部領域に突出領域11bpを設けることにより、第1例の抵抗体103(図8参照)及び第2例の抵抗体203(図9参照)に比べて、ボディ部11aとヘッド部11bとの境界長La−bを大きくすることができるため、ボディ部11aとヘッド部11bとの接触抵抗を低減することができる。
【0090】
具体的には例えば、図5(a) に示す抵抗体11、及び図9に示す第2例の抵抗体203のそれぞれにおいて、抵抗長Rlが6μm、抵抗長Rwが0.6μmの場合について考える。
【0091】
図5(a) に示す抵抗体11において、ヘッド部11bの突出領域11bpとボディ部11aとの境界線la−bp(図5(b) 参照)が、長手方向に対して傾斜する角度A(図5(b) 参照)を45°、ヘッド部11bの突出領域11bpが、ボディ部11a側に突出する長さLbpを0.1μmとすると、ボディ部11aとヘッド部11bとの境界長La−bは約0.68μmとなる。一方、図9に示す第2例の抵抗体203において、ボディ部203aとヘッド部203bとの境界長La−bは0.6μmとなる。このように、抵抗体11における境界長La−bは、抵抗体203における境界長La−bに比べて、約1.14倍となり、ボディ部11aとヘッド部11bとの接触抵抗を、ボディ部203aとヘッド部203bとの接触抵抗に比べて、約12%低減することができる。
【0092】
さらに、ヘッド部11bの幅をボディ部11aの幅と同じにした状態で、ヘッド部11bの角部領域に突出領域11bpを設けることにより、図8に示す第1例の抵抗体103に比べて、抵抗体11の面積を増大させずに、ヘッド部11bの面積を大きくし、コンタクトプラグ8yとヘッド部11bとの接触抵抗を低減することができる。
【0093】
加えて、ヘッド部11bの上部のみをシリサイド化することにより、シリサイド化による抵抗体11の抵抗値の変動を抑制することができる。
【0094】
従って、半導体装置の微細化に伴い、抵抗体11の抵抗長が縮小化されることがあっても、アナログ回路を構成する各抵抗体の抵抗値間にバラツキが生じることを抑制することができる。
【0095】
なお、第3の実施形態では、抵抗体11の抵抗長Rlが6μm、抵抗体11の抵抗幅Rwが0.6μm、抵抗体11全体の抵抗値に占めるヘッド部11bの抵抗値の割合が0.84%の抵抗体11の場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない(なお、この場合、抵抗体11の面積を9%縮小することができる)。
【0096】
例えば、抵抗体の抵抗長が1μm、抵抗体の抵抗幅が0.6μm、抵抗体全体の抵抗値に占めるヘッド部の抵抗値の割合が5%の抵抗体の場合でもよい。この場合、抵抗体の面積を13.5%縮小することができる。
【0097】
このように、抵抗体の抵抗長が小さくなる(6μm→1μm)と、寄生抵抗成分が抵抗体全体の抵抗値に占める割合が高くなる。そのため、抵抗体の抵抗長が小さくなるに連れて、抵抗体の面積の縮小率を高める(9%→13.5%)ことができる。即ち、本実施形態における抵抗体の面積の縮小効果は、抵抗長のより小さい抵抗体において、より顕著に現れる。
【図面の簡単な説明】
【0098】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置を構成する抵抗体の構造を示す拡大平面図である。
【図3】(a) 〜(f) は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す要部工程断面図である。
【図4】本発明の第2の実施形態に係る半導体装置を構成する抵抗体の構造を示す拡大平面図である。
【図5】(a) は、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置を構成する抵抗体の構造を示す拡大平面図であり、(b) は、該抵抗体を構成するヘッド部の突出領域の形状を示す拡大平面図である。
【図6】第1例の抵抗体における寄生抵抗成分と、第3の実施形態の抵抗体における寄生抵抗成分とについて示すグラフである。
【図7】従来技術の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図8】従来技術の半導体装置を構成する抵抗体(第1例の抵抗体)の構造を示す拡大平面図である。
【図9】従来技術の半導体装置を構成する抵抗体(第2例の抵抗体)の構造を示す拡大平面図である。
【符号の説明】
【0099】
1 半導体基板
2 フィールド絶縁膜
3 抵抗体
3a ボディ部
3b ヘッド部
3bp 突出領域
4 保護膜形成膜
5 フォトレジスト膜
6,6x,6y 金属シリサイド膜
7 層間絶縁膜
8,8x,8y コンタクトプラグ
9 配線
10 抵抗体
10a ボディ部
10b ヘッド部
10ap 突出領域
11 抵抗体
11a ボディ部
11b ヘッド部
11bp 突出領域
Rl 抵抗長
Rw 抵抗幅
La−b 境界長
Lbp 長さ
la−b 境界線
A 角度

【特許請求の範囲】
【請求項1】
アナログ回路を構成する抵抗体を有する半導体装置であって、
半導体基板上に形成され、長手方向に延びるボディ部と該ボディ部の端部に連接するヘッド部とを有し、且つシリコンからなる前記抵抗体と、
前記抵抗体の前記ヘッド部の上部に形成された金属シリサイド膜と、
前記抵抗体を覆う層間絶縁膜中に形成され、前記金属シリサイド膜を介して、前記抵抗体と電気的に接続するコンタクトプラグとを備え、
前記ボディ部と前記ヘッド部との境界長は、前記抵抗体の抵抗幅よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項2】
請求項1に記載の半導体装置において、
前記抵抗体の抵抗幅は、前記ボディ部の中央部の幅であることを特徴とする半導体装置。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の半導体装置において、
前記層間絶縁膜上に形成され、前記コンタクトプラグと電気的に接続する配線をさらに備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項4】
請求項1に記載の半導体装置において、
前記ヘッド部の幅は、前記ボディ部の幅よりも大きく、
前記ヘッド部は、前記ボディ部側の角部領域に突出領域を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項5】
請求項1に記載の半導体装置において、
前記ヘッド部の幅は、前記ボディ部の中央部の幅よりも大きく、且つ
前記ボディ部の端部の幅は、前記ヘッド部の幅と同じであり、
前記ボディ部は、その端部領域に前記ヘッド部の幅と対応する幅の突出領域を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項6】
請求項1に記載の半導体装置において、
前記ヘッド部の幅は、前記ボディ部の幅と同じであり、
前記ヘッド部は、前記ボディ部側の角部領域に突出領域を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項7】
アナログ回路を構成する抵抗体を有する半導体装置の製造方法であって、
半導体基板上に、長手方向に延びるボディ部と該ボディ部の端部に連接するヘッド部とを有し、且つシリコンからなる前記抵抗体を形成する工程(a)と、
前記抵抗体の前記ヘッド部の上部に金属シリサイド膜を形成する工程(b)と、
前記抵抗体を覆う層間絶縁膜中に、前記金属シリサイド膜を介して、前記抵抗体と電気的に接続するコンタクトプラグを形成する工程(c)とを備え、
前記ボディ部と前記ヘッド部との境界長は、前記抵抗体の抵抗幅よりも大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項8】
請求項7に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程(c)の後に、前記層間絶縁膜上に、前記コンタクトプラグと電気的に接続する配線を形成する工程(d)をさらに備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate


【公開番号】特開2010−21399(P2010−21399A)
【公開日】平成22年1月28日(2010.1.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−181174(P2008−181174)
【出願日】平成20年7月11日(2008.7.11)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】