JPH0347731B2 - - Google Patents
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- JPH0347731B2 JPH0347731B2 JP56145858A JP14585881A JPH0347731B2 JP H0347731 B2 JPH0347731 B2 JP H0347731B2 JP 56145858 A JP56145858 A JP 56145858A JP 14585881 A JP14585881 A JP 14585881A JP H0347731 B2 JPH0347731 B2 JP H0347731B2
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- forming
- polycrystalline silicon
- layer
- titanium
- silicon layer
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体装置、特に高周波トランジス
タの電極の製造方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing electrodes of semiconductor devices, particularly high frequency transistors.
近来、高周波トランジスタにおける特性は、
益々高い周波数帯、高い出力のものが要求されて
いる。この要求を満足するためには、高周波トラ
ンジスタのエミツタ、ベースの各不純物領域及び
各電極層の形状や間隔は、精密かつ微細に形成さ
れなければならない。したがつて各不純物領域及
び各電極層の形成に自己整合法を用いれば、各フ
オトエツチング工程におけるマスク位置合せ及び
加工による設計寸法からのずれの問題がなくな
り、有利となる。又、各電極層間の間隔を半導体
表面に対して縦の方向に求めれば、各不純物領域
の間隔を非常に小さく設計できるので、高周波特
性の良いものとなる。このような構造を有する従
来技術としては、段付電極トランジスタとして、
例えば、特開昭50−34485に開示されている。こ
れは、エミツタ領域上に逆台形状の多結晶シリコ
ン層を有する構造である、この逆台形状の底部の
位置及び大きさからエミツタ領域を定め、又底部
と逆台形状の上表面部の垂直方向に投影した位置
との相対関係からエミツタ領域とベース電極との
間隔を定めるものである。しかしながら、このよ
うな逆台形多結晶シリコンの形状に各領域の形成
を依存する構造から、エミツタ及びベース電極層
の形成技術としては、垂直上面から電極金属を蒸
着する方法が一般に用いられてきた為、その結
果、極めて高い信頼度が要求された場合には、多
層電極(Ti−Pt−Au Ti−W−Au等)が用いら
れてきたが、逆台形状多結晶Si層の結晶粒(グレ
ーン)が大きい場合、高温下において電極金属
(Pt及びAu)の多結晶Si層への侵入がおこり、電
気的特性の劣化を生じる。このように十分の耐熱
性を得ることが困難であつた。 Recently, the characteristics of high-frequency transistors are
There is a growing demand for higher frequency bands and higher outputs. In order to satisfy this requirement, the shape and spacing of each impurity region and each electrode layer of the emitter and base of a high frequency transistor must be formed precisely and minutely. Therefore, if a self-alignment method is used to form each impurity region and each electrode layer, the problem of deviation from design dimensions due to mask alignment and processing in each photo-etching process will be eliminated, which is advantageous. Furthermore, if the spacing between each electrode layer is determined in the vertical direction with respect to the semiconductor surface, the spacing between each impurity region can be designed to be very small, resulting in good high frequency characteristics. As a conventional technology having such a structure, as a stepped electrode transistor,
For example, it is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-34485. This is a structure that has an inverted trapezoidal polycrystalline silicon layer on the emitter region.The emitter region is determined from the position and size of the bottom of this inverted trapezoid, and The distance between the emitter region and the base electrode is determined from the relative relationship with the position projected in the direction. However, because of the structure in which the formation of each region depends on the shape of such inverted trapezoidal polycrystalline silicon, the technique for forming the emitter and base electrode layers has generally been to deposit electrode metal from the vertical top surface. As a result, multilayer electrodes (Ti-Pt-Au Ti-W-Au, etc.) have been used when extremely high reliability is required; ) is large, electrode metals (Pt and Au) invade the polycrystalline Si layer at high temperatures, resulting in deterioration of electrical characteristics. In this way, it has been difficult to obtain sufficient heat resistance.
本発明は、上記の点に鑑みなしたもので、下層
に緻密な遷移金属の窒化物層、例えばTi等の窒
化物層を用いて、多結晶Si層内への電極金属の侵
入を押えた新規なる段付電極トランジスタの製造
方法を提供せんとするものである。 The present invention was developed in view of the above points, and uses a dense transition metal nitride layer, for example, a Ti nitride layer as the lower layer, to suppress the penetration of electrode metal into the polycrystalline Si layer. The present invention aims to provide a novel method for manufacturing a stepped electrode transistor.
本発明によれば、一導電型の半導体領域に他の
導電型のべース領域を形成する工程と、このベー
ス領域上の一部に一導電型を呈する不純物を含
み、かつ平面的に見て底面が完全に上面内に存す
る形状すなわち逆台形状の多結晶シリコン層を形
成する工程と、この多結晶シリコン層からベース
領域に不純物を導入してエミツタ領域を形成する
工程と、ベースおよびエミツタ領域の各表面に互
いに分離して抵抗性接触金属を形成する工程と、
この抵抗性接触金属上にチタン層を形成する工程
と、このチタン層上にチタン、タングステン、モ
リブデン、クロム等の遷移金属の窒化物を形成す
る工程と、さらにその上に導電性金属を形成する
工程とを含む半導体装置を製造方法を得る。 According to the present invention, a step of forming a base region of another conductivity type in a semiconductor region of one conductivity type, a step of forming a base region of another conductivity type in a semiconductor region of one conductivity type, and a step of forming an impurity exhibiting one conductivity type in a part of the base region and a step of forming a polycrystalline silicon layer having a shape in which the bottom surface is completely within the top surface, that is, an inverted trapezoidal shape; a step of introducing impurities into the base region from this polycrystalline silicon layer to form an emitter region; forming resistive contact metals separated from each other on each surface of the region;
forming a titanium layer on the resistive contact metal; forming a nitride of a transition metal such as titanium, tungsten, molybdenum, or chromium on the titanium layer; and forming a conductive metal on top of the nitride. A method for manufacturing a semiconductor device is obtained.
以下、本発明をよりよく理解できるように添付
図面を参照しながら本発明を適用したトランジス
タの一製法例について、従来製法と比較しながら
説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to better understand the present invention, an example of a method for manufacturing a transistor to which the present invention is applied will be described below with reference to the accompanying drawings, while comparing it with a conventional method.
第1図は、段付電極トランジスタに従来の製法
を適用した場合の断面図である。図において、半
導体基板1の内部に、半導体基板1と反対の導電
型を呈するベースコンタクト領域7と活性ベース
領域3を有している。活性ベース領域3内に形成
された半導体基板1と同じ導電型のエミツタ領域
5は半導体基板1と同じ導電型の不純物を含み、
かつ逆台形状に加工された多結晶シリコン層4か
ら不純物を拡散して形成されたものである。さら
に逆台形状の多結晶シリコン層4の側面とその近
くのベース領域3の表面は絶縁層6により保護さ
れている。コンタクト領域7及び多結晶シリコン
層4の表面にPtシリサイド等によるオーミツク
コンタクト8を形成し、さらにで電極金属(Ti9
−Pt10−Au11)を垂直上面方向から蒸着して、
多層構造のエミツタ12及びベース電極13を設
けている。尚、2は表面保護のための、シリコン
酸化膜である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a stepped electrode transistor when a conventional manufacturing method is applied. In the figure, a semiconductor substrate 1 has a base contact region 7 and an active base region 3 having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 1 . The emitter region 5 of the same conductivity type as the semiconductor substrate 1 formed in the active base region 3 contains impurities of the same conductivity type as the semiconductor substrate 1,
It is formed by diffusing impurities from a polycrystalline silicon layer 4 processed into an inverted trapezoidal shape. Further, the side surface of the inverted trapezoidal polycrystalline silicon layer 4 and the surface of the base region 3 near the side surface are protected by an insulating layer 6. An ohmic contact 8 made of Pt silicide or the like is formed on the surface of the contact region 7 and the polycrystalline silicon layer 4, and an electrode metal (Ti9
−Pt10−Au11) is evaporated from the vertical upper surface direction,
An emitter 12 and a base electrode 13 having a multilayer structure are provided. Note that 2 is a silicon oxide film for surface protection.
かかるトランジスタは電極構造が微細である
が、高温環境下に於いてAu11やPt10がTi9を通
して多結晶シリコン層4中に拡散しやすく、この
ため電気的特性が変化しやすい欠点がある。 Although such a transistor has a fine electrode structure, it has the disadvantage that Au11 and Pt10 tend to diffuse into the polycrystalline silicon layer 4 through Ti9 in a high-temperature environment, so that the electrical characteristics tend to change.
一方、第2〜3図は、段付電極トランジスタに
本発明を適用した場合を製造工程順に示した断面
図である。 On the other hand, FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views showing the case where the present invention is applied to a stepped electrode transistor in the order of manufacturing steps.
まず、第2図に示すように、従来製法と同様に
して、n型半導体基板1にP型の活性ベース領域
3を不純物拡散等により形成する。この活性ベー
ス領域3の周辺部にはP+型ベースコンタクト領
域7を形成する。更に活性ベース領域3の中心部
にはn型不純物を含む多結晶シリコン層4を逆台
形状に形成する。この逆台形状多結晶シリコン層
4の側面を活性ベース領域3の表面とともに酸化
して酸化物からなる絶縁層6を形成する。この絶
縁層6は多結晶シリコン層4の上表面およびベー
スコンタクト領域7の表面から除去される。その
後白金の蒸着、合金化、残つた白金の除去といい
う工程で多結晶シリコン層4の上表面およびベー
スコンタクト領域7の表面に抵抗性接触する白金
シリサイド8を形成する。その後上面よりほぼ垂
直にTiを蒸着してTi層9を形成する。このTi層
9は、多結晶シリコン層4の逆台形状のために、
多結晶シリコン層4上とその他の領域上とでは分
離される。次にTiの窒化物層14を窒素を含む
雰囲気中での反応性スパツタリングにより形成す
る。スパツタ条件は例えば窒素とアルゴンとを
1:5の比率で有する30ミリツールの圧力の雰囲
気中でスパツタするようにすれば良い。その後、
再び、上面よりほぼ垂直にPt10とAu11とを連続
蒸着する。この連結蒸着によつても、多結晶シリ
コン層4上のPt10とAu11とは他の部分から分離
される。 First, as shown in FIG. 2, a P-type active base region 3 is formed in an n-type semiconductor substrate 1 by impurity diffusion or the like in the same manner as in the conventional manufacturing method. A P + type base contact region 7 is formed around the active base region 3 . Further, in the center of the active base region 3, a polycrystalline silicon layer 4 containing n-type impurities is formed in the shape of an inverted trapezoid. The side surfaces of this inverted trapezoidal polycrystalline silicon layer 4 are oxidized together with the surface of active base region 3 to form an insulating layer 6 made of oxide. This insulating layer 6 is removed from the upper surface of the polycrystalline silicon layer 4 and from the surface of the base contact region 7. Thereafter, platinum silicide 8 is formed in resistive contact with the upper surface of polycrystalline silicon layer 4 and the surface of base contact region 7 through the steps of depositing platinum, alloying it, and removing remaining platinum. Thereafter, Ti layer 9 is formed by depositing Ti almost vertically from the upper surface. Due to the inverted trapezoidal shape of the polycrystalline silicon layer 4, this Ti layer 9 has
The regions on polycrystalline silicon layer 4 and other regions are separated. Next, a Ti nitride layer 14 is formed by reactive sputtering in an atmosphere containing nitrogen. The sputtering conditions may be, for example, sputtering in a pressure atmosphere of a 30 mm tool containing nitrogen and argon in a ratio of 1:5. after that,
Again, Pt10 and Au11 are continuously deposited almost vertically from the top surface. This connected vapor deposition also separates Pt10 and Au11 on the polycrystalline silicon layer 4 from other parts.
次に、第3図に示すように、多結晶シリコン層
4の逆台形側面部に付着したチタンの窒化物14
を過酸化水素系混合液でエツチング除去する。こ
のようにして多層構造のエミツタ電極12とベー
ス電極13とは分離される。 Next, as shown in FIG.
Remove by etching with a hydrogen peroxide mixture. In this way, the emitter electrode 12 and base electrode 13 having a multilayer structure are separated.
以上の製法例からわかるように、本発明を適用
したトランジスタでは、従来製法とは異なり、
Ti層9とPt層10との間に拡散障壁としてTiの
窒化物層14を反応性スパツタリングしているの
で、逆台形状多結晶シリコン層4のシリコンの結
晶粒が大きい場合でも、高温下において電極金属
(Pt9及びAu10)の多結晶シリコン層4への侵入
を押さえることが可能となり、特に耐熱性におい
て、必要とされる十分な信頼度が得られるように
なつた。これは、Tiの窒化物の組成が緻密のこ
とによるものである。 As can be seen from the above manufacturing method examples, unlike the conventional manufacturing method, the transistor to which the present invention is applied,
Since the Ti nitride layer 14 is reactively sputtered between the Ti layer 9 and the Pt layer 10 as a diffusion barrier, even if the silicon crystal grains of the inverted trapezoidal polycrystalline silicon layer 4 are large, It has become possible to prevent the electrode metals (Pt9 and Au10) from penetrating into the polycrystalline silicon layer 4, and it has become possible to obtain the required sufficient reliability, especially in terms of heat resistance. This is due to the dense composition of Ti nitride.
以上の実施例では、単体としてのトランジスタ
を用いた実施例であるが、ダイオードや集積回路
等にも本発明は同様に実施できることはいうまで
もない。 In the above embodiments, a single transistor is used, but it goes without saying that the present invention can be similarly applied to diodes, integrated circuits, and the like.
第1図は、エミツタ領域上に逆台形構造を形成
した多結晶シリコン層を有する従来の段付電極ト
ランジスタの断面図、第2図は、段付電極トラン
ジスタに、本発明を適用した場合のものであり、
Tiの窒化物のエツチング前の製造工程を示す断
面図、第3図は、Tiの窒化物のエツチング後の
製造工程を示す断面図である。
1……半導体基板、2……フイールド酸化膜、
3……活性ベース領域、4……高濃度多結晶シリ
コン層、5……エミツタ領域、6……絶縁層、7
……ベースコンタクト領域、8……Ptシリサイ
ド層、9……Ti層、10……Pt層、11……Au
層、12……エミツタ電極、13……ベース電
極、14……Tiの窒化物層。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional stepped electrode transistor having a polycrystalline silicon layer with an inverted trapezoidal structure formed on the emitter region, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a stepped electrode transistor to which the present invention is applied. and
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the manufacturing process before etching the Ti nitride, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing the manufacturing process after etching the Ti nitride. 1...Semiconductor substrate, 2...Field oxide film,
3... Active base region, 4... High concentration polycrystalline silicon layer, 5... Emitter region, 6... Insulating layer, 7
... Base contact region, 8 ... Pt silicide layer, 9 ... Ti layer, 10 ... Pt layer, 11 ... Au
Layer 12... Emitter electrode, 13... Base electrode, 14... Ti nitride layer.
Claims (1)
導電型を呈する第1の半導体領域を形成する工程
と、該第1の半導体領域上の一部に、前記半導体
基板と同じ導電型を呈する不純物を含み、かつ平
面的に見て底面が完全に上面内に存する形状の多
結晶シリコン層を形成する工程と、該多結晶シリ
コン層から前記第1の半導体領域に不純物を導入
して該第1の半導体領域内に第2の半導体領域を
形成する工程と、前記第1の半導体領域の所定部
分及び前記多結晶シリコン層上部の各表面に互い
に分離した第1及び第2の抵抗性接触金属をそれ
ぞれ形成する工程と、上部よりほぼ垂直にチタン
を被着せしめて該第1及び第2の抵抗性接触金属
上に第1及び第2のチタン層をそれぞれ形成する
工程と、窒素を含む雰囲気中での反応性スパツタ
リングにより該第1及び第2のチタン層上並びに
前記第1及び第2のチタン層の間にチタンの窒化
物を形成する工程と、上部よりほぼ垂直に導電性
金属を被着せしめて前記第1及び第2のチタン層
上の前記チタンの窒化物上に第1及び第2の導電
性金属の層をそれぞれ形成する工程と、該第1及
び第2の導電性金属の層をマスクとして前記第1
及び第2のチタン層の間に形成されている前記チ
タンの窒化物を選択的に除去する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。1. Forming a first semiconductor region having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate on one principal surface of the semiconductor substrate, and forming a part of the first semiconductor region having the same conductivity type as the semiconductor substrate. a step of forming a polycrystalline silicon layer containing impurities and having a bottom surface completely within the top surface when viewed from above; and introducing an impurity from the polycrystalline silicon layer into the first semiconductor region. forming a second semiconductor region within a first semiconductor region; first and second resistive contact metals separated from each other on respective surfaces of a predetermined portion of the first semiconductor region and an upper portion of the polycrystalline silicon layer; forming first and second titanium layers on the first and second resistive contact metals by depositing titanium substantially vertically from above, and an atmosphere containing nitrogen; a step of forming titanium nitride on the first and second titanium layers and between the first and second titanium layers by reactive sputtering in a wafer, and coating a conductive metal substantially vertically from above; forming first and second conductive metal layers on the titanium nitride on the first and second titanium layers, respectively; using the first layer as a mask.
and a step of selectively removing the titanium nitride formed between the second titanium layers.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56145858A JPS5848460A (en) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56145858A JPS5848460A (en) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5848460A JPS5848460A (en) | 1983-03-22 |
| JPH0347731B2 true JPH0347731B2 (en) | 1991-07-22 |
Family
ID=15394700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56145858A Granted JPS5848460A (en) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5848460A (en) |
-
1981
- 1981-09-16 JP JP56145858A patent/JPS5848460A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5848460A (en) | 1983-03-22 |
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