JPH03222362A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、更に詳しくは
良好なＳＢＤ特性を有するＳＢＤ構造を有する半導体装
置の製造方法に関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕ショ
ットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）は、金属と半導体
との接触によって生ずる電子障壁を利用するダイオード
であり、多数キャリヤによる伝導であるため、逆方向回
復時間が小さく、順方向立上り電圧が低いという特徴を
もっている。

このような特徴を生かしてＳＢＤ素子を有する半導体装
置の製造が行われできている。このようなＳＢＤ素子を
有する半導体装置において良好なＳＢＤ特性を有する配
線電極を形成することは極めて重要テヨことである。

従来、タングステンをコンタクトメタルとし、積層アル
ミ電極Ａ　Ｉ　／　ＴｉＮ／　”ｖＶ／　Ｓ　ｉを有す
る半導体装置が製造されていた。

しかるに、この装置における積層アルミ電極のＳＢＤ特
性は、コンタクトメタルにＡｌを用いた積層アルミ電極
すなわちＡ　Ｒ／　ＴｉＮ／　Ｗ／　Ｓ　ｉ電極に比較
してウェハー内で非常にバラツキが多くかつ再現性に乏
しいものであった。これは、Ｓｉ基板上に存在する自然
酸化膜を還元する力が、タングステンの場合、アルミニ
ウムに比べて劣るからであると考えられるためである。

ところで、ＳＢＤにおいては金属ＡＩはｎ形Ｓｉ　に対
して電子障壁によるバリヤハイドがやや高く使いにくい
点があった。

方、金属Ｗはｎ型Ｓ１　に対してのバリヤハイドは高く
も低くもなく使いやすいが、前記のようにＳＢＤ特性の
安定性に関して問題があった。

従って、ＳＢＤ素子を有する半導体装置の製造において
コンタクトホールの埋め込みにＷを利用したくとも該金
属は、利用できなかった。

〔課題を解決するための手段および作用〕本発明は、上
記課題を解決するためになされたものであり、コンタク
トメタルにＷを用い、しかもウェハー内のＳＢＤ特性の
安定性に秀れた半導体装置の製造方法を提供することを
その目的とする。

かかる目的を達成するために本発明はｎ形シリコン基板
上に絶縁膜を形成し、該絶縁膜に電極コンタクト窓を形
成し、 ことを特徴とする。

すなわち、本発明は例えばＣＶＤ法によりＷをコンタク
トメタルとしてコンタクトホールに堆積した後、所定温
度の温度範囲（５００〜６００℃）内の温度でアニール
工程を施すことにより安定した５ＢＤ−ＶＦ値を示す半
導体装置の製造方法を提供する。

本発明方法の模式的原理図を第１図に示す。第１図に示
されるように、ｎ形Ｓ１上のＷ成長後に５００〜６００
℃の温度でアニールすることにより、ｎ形Ｓｉ　とＷと
の界面に存在する酸素をとり込み、ＷとＳｉ　と酸素よ
りなる化合物ＷｘＳ＋ｙ０２が形成されると推定される
。この化合物の形成により、ｎ形Ｓ１界面上のＳｌＯ□
の存在による５ＢＤ−ＶＦ値のバラツキが抑制される。

なお、アニール処理を５００〜６００℃の範囲内の温度
で行うのは次の理由による。

５００℃未満でアニール処理を行った場合、アニール処
理を行わない場合との効果の差異が余り変らないからで
ある。つまり、５００℃未満では未だ、ＳＢＤ−ＶＦｍ
のバラツキが大きいのである。

一方、６００℃を超える温度でアニール処理を行った場
合、ＷとＳｉがシリサイド反応をおこし、バリヤーバイ
トの変化およびＳｉ　の吸い上げが起ってし嘗う。

従って、本発明方法においては５００〜６００℃でアニ
ール工程を行う。

以下、図面を参照しつつ更に実施例により本発明を説明
する。

〔実施例〕

ｎ形シリコン基板１にＳＢＤガードリング２を形成し、
次いで絶縁膜３を形成する。絶縁膜としては、ＳｉＯ□
熱酸化膜、ＳｉＯ□あるいはＳｉ、Ｎ、の化学反応生成
膜等が用いられる。この絶縁膜３に、ホトレジストで写
真食刻し、電極コンタクト窓４を形成する。

コンタクト窓４の形成後、ＷＦ６およびＳｉＨ４ガスを
用いＣＶＤ法によりＷを堆積し、２０００人に成長させ
コンタクトメタル層５を形成する。このコンタクトメタ
ル層の形成は、ＣＶＤ法に限らず、スパッター法でもあ
るいは蒸着法を用いてもよい。

引き続き、Ｎ２ガス雰囲気中、ＰＴＡ　（ラピッドサー
マルアニール）を用い、５５０℃の温度で３０秒間アニ
ールを行う。なおＮ２ガス雰囲気を採用するのは、Ｗの
表面が酸化されないためである。

また、アニールの雰囲気は、真空中で行うこともできる
。この真空中でアニールを行った場合、Ｗの成長、アニ
ールおよびその後のバリヤ層の形成が連続して行える利
点がある。

アニール処理後、引き続き、ＰＶＤ法により窒化チタン
よりなるバリヤ層６を厚さ１０００人に堆積する。

しかる後、アルミニウムをＰＶＤ法により厚さ１０００
０　Ａ堆積し、ＡＡ電極配線層７を形成する。

この配線材料は、ＡＩ！１００％のものでもあるいはＡ
ｊ２合金（例えばＡｎ−Ｃｕ、ＡＩ！−３ｉ）であって
もよい。

Ａｊ２電極配線層を形成後、ホトリソグラフィープロセ
スを用いてＡｎ配線をパターニングし、ショットキーダ
イオード電極８を作成する。

以上の実施例においてはＷのアニール工程後にバリヤ層
６を形成した。これは、上記、ｌがＳｉ基板に侵入する
のを防止するためである。

従って、Ａｆが３１基板に侵入しない程度にコンタクト
メタル層５が厚い場合（第３図参照）、バリヤ層を省略
することも可能である。

このバリヤ層を省略した工程を第３図に示す。

第３図中の符号は、第２図で説明した意味と同一である
。すなわち、第３図に示すように、シリコン基板１１．
：　Ｓ　Ｂ　Ｄガードリング２を形成し、絶縁膜３を形
成する。次いでコンタクト窓４を形成する。窓形成後Ｐ
ＶＤ法にてＷを５０００人成長させコンタクトメタル層
５を形成する。つづいて真空中で５５０℃にて３０秒ア
ニールを行なう。連続してアルミニウムよりなる電極配
線層７をＰＶＤ法にて１００００Ａｌｆｆｌ長させる。

その後ＳＢＤ電極８を作成する。

本発明方法による効果を確Ｓ忍するため、５ＢＤ−ＶＦ
ウェハ内分布を測定した。その結果を第４図に示す。第
４図からも明らかなようにウェハ内の位置（ファセット
からの位置）にかへわらず、ＳＢＤ　Ｖｐ値が従来方法
に比し安定しており、バラツキが極めて少ないことが分
かる。

また、アニールの温度と５ＢＤ−ＶＦ値との関係を第５
図に示す。第５図から明らかなように本発明方法を実施
するアニール温度５００〜６００℃では他のアニール温
度処理の場合に比べ、５ＢＤ−ＶＦ値のバラツキが極め
て少なく安定していることか分かる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明はシリコン基板上に絶縁膜を
形成し、該絶縁膜に電極コンタクト窓を形成し、誠意を
有する絶縁膜の表面にタングステンからなるコンタクト
メタル層を形成し、次いでアニール処理を施すように構
成したものであるかろ、ＳＢＤ素子を有する半導体装置
においてコンタクトメタルにＷを用いても５ＢＤ−ＶＦ
値を極めて安定化させる効果を奏する。従って本発明は
、ＬＳＩの製造の歩留り向上に大きく寄与するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を示す原理図であり、第２図は、
本発明方法の一実施例を示す工程図であり、 第３図は本発明方法の他の実施例を示す工程図であり、 第４図は、本発明方法および従来方法による場合ノ５Ｂ
Ｄ−′Ｆウェハ内分布を示すグラフであり、第５図は、
アニール温度と５ＢＤ−Ｖ、との関係を示すグラフであ
る。 １・・・半導体基板、　　　　３・・・絶縁膜、４・・
・電極コンタクト窓、 ５・・・コンタクトメタル層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ｎ形シリコン基板上に絶縁膜を形成し、該絶縁膜に
   電極コンタクト窓を形成し、 該窓を有する絶縁膜の表面にタングステンからなるコン
   タクトメタル層を形成し、次いで５００〜６００℃の範
   囲内の温度でアニール処理を施し、これにより、前記ｎ
   形シリコン基板と前記コンタクトメタル層との接触によ
   りショットキーバリアを形成するようにしたことを特徴
   とする半導体装置の製造方法。