JPH04765A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH04765A
JPH04765A JP10092890A JP10092890A JPH04765A JP H04765 A JPH04765 A JP H04765A JP 10092890 A JP10092890 A JP 10092890A JP 10092890 A JP10092890 A JP 10092890A JP H04765 A JPH04765 A JP H04765A
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JP
Japan
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tungsten
layer
electrode
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contact layer
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JP10092890A
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English (en)
Inventor
Norihisa Tsuzuki
都築 範久
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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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】 [概 要] 半導体装置の製造方法、特にバイポーラ型半導体装置に
形成されるショットキーバリアダイオードの正方向立上
がり電圧を向上させるSBD電極の形成方法に関し、 シリコンの吸上げによる接合破壊を生ぜずに低いコンタ
クト抵抗が確保され、且つ高いV FSIIDを有する
SBDの形成が可能な電極配線の形成方法を提供するこ
とを目的とし、 半導体装置の製造方法において、n型半導体基体上の所
定の領域に、ソースガスとして6弗化タングステンを用
い、還元ガスにモノシランを用いて、タングステン、若
しくはシリコンを含んだタングステンよりなるコンタク
ト層を形成する工程を含むn型半導体基体上の絶縁膜に
電極コンタクト窓を形成した後、該電極コンタクト窓の
内面を含む該絶縁膜上にタングステン若しくはシリコン
を含んだタングステンよりなるコンタクト層を堆積し、
次いで、該コンタクト層上に窒化チタンよりなるバリア
層を堆積し、次いで、該バリア層上にアルミニウム若し
くはアルミニウムを主成分とする合金よりなる電極配線
層を堆積し、次いで、該電極配線層、該バリア層及び該
コンタクト層を一括パターニングしてショットキーダイ
オード電極を形成する工程を有する構成、若しくは、前
記タングステン若しくはシリコンを含んだタングステン
層よりなるコンタクト層の堆積を、ソースガスに6弗化
タングステンを用い、且つ還元ガスにモノシランを用い
た化学気相成長により行う構成、及び前記ショットキー
ダイオード電極によるショットキーバリアダイオードの
正方向立ち上がり電圧を制御するために、前記タングス
テン若しくはシリコンを含んだタングステンよりなるコ
ンタクト層の化学気相成長に際し、該6弗化タングステ
ンと該モノシランの混合比を、流量比で5:1乃至1:
1の範囲に制御する構成を有する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置の製造方法、特にバイポーラ型半導
体装置に形成されるショットキーバリアダイオード(S
BD)の正方向立上がり電圧(Vrsllt+)を向上
させるSBD電極の形成方法に関する。
TTL等のバイポーラ型論理回路においては、ベース−
コレクタ間をSBDでクランプして、動作中ベース及び
コレクタにキャリアが蓄積されるのを防止し、これによ
ってスイッチング動作を高速化したバイポーラトランジ
スタを用いて、論理出力の高速化が図られる。
このようにバイポーラトランジスタに具備せしめられる
SBDの電極は、バイポーラトランジスタの配線と同一
材料により同時に形成されるのが望ましい。一方、近時
、高集積化のためにエミッタ接合等は極端に浅くなって
きており、シリコンの吸い上げによる接合破壊の発生を
防止するために、シリコンのバリア層を備えたアルミニ
ウム配線が用いられるようになっている。
そのため、上記バリア層を有するアルミニウム配線と同
一電極構造を有し、しかも高いV FSIIDを有する
SBDの形成技術が望まれている。
〔従来の技術〕
近年、高集積化されたバイポーラ型半導体装置には、タ
ングステン(W)からなるコンタクト層、窒化チタン(
TiN)からなるバリア層、アルミニウム(Af)から
なる電極配線層が下層から順次積層されてなるA 1 
/ T i N / W配線が、低コンタクト抵抗を有
し、且つシリコンのバリア層を備えた配線として多く用
いられる。
しかし、上記配線と同一の層構造を有するAffi/T
iN/W電極をSBD電極に用いてn型半導体基体上に
形成されるSBDにおいては、第合図のカーブ(A)に
示すように、その正方向の立上がり電圧(VF3[ID
)が、所望の値300m V近傍よりも大幅に低い値に
なる。
そこで、n型半導体基体上にSBDを具備する従来のバ
イポーラ型半導体装置においては、接合破壊を生ぜしめ
ないように100人程程度薄く形成したAf層をコンタ
クト層として低コンタクト抵抗を確保したA E / 
T i N / A e構造の電極配線を用い、これを
SBDのSBD電極に用いることによって、第3図に示
すように、100μm2以下のコンタクト面積において
300mV以上のVFSBDO値が確保されていた。
〔発明が解決しようとする課B] しかし上記のようにA l / T i N / A 
l電極配線を各機能領域に接続する配線に用いる従来の
バイポーラ型半導体装置においては、エミッタ等の浅い
接合の接合破壊を防止するためにA!コンタクト層の厚
さは前記のように100Å以下程度に制限されるので、
配線形成が終わった後に絶縁膜の形成工程等で熱処理が
行われた時、シリコン(Si)とAfの合金化によって
コンタクト部における。1!コンタクト層は部分的に消
滅して縞状になり、そのために配線のコンタクト抵抗が
増大して動作速度の低下等の性能劣化を生ずるという問
題があった。
そこで本発明は、シリコンの吸上げによる接合破壊を生
ぜずに低いコンタクト抵抗が確保され、且つn型半導体
基体上で高いVFSBDを有するSBDの形成が可能な
電極配線の形成方法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] 上記課題は、n型半導体基体上の所定の領域に、ソース
ガスとして6弗化タングステンを用い、還元ガスにモノ
シランを用いて、タングステン、若しくはシリコンを含
んだタングステンよりなるコンタクト層を形成する工程
を含む本発明による半導体装置の製造方法、及び、n型
半導体基体上の絶縁膜に電極コンタクト窓を形成した後
、該電極コンタクト窓の内面を含む該絶縁膜上にタング
ステン若しくはシリコンを含んだタングステンよりなる
コンタクト層を堆積し、次いで、該コンタクト層上に窒
化チタンよりなるバリア層を堆積し、次いで、該バリア
層上にアルミニウム若しくはアルミニウムを主成分とす
る合金よりなる電極配線層を堆積し、次いで、該電極配
線層、該ノーリア層及び該コンタクト層を一括パターニ
ングしてショットキーダイオード電極を形成する工程を
有する半導体装置の製造方法において、前記タングステ
ン若しくはシリコンを含んだタングステン層よりなるコ
ンタクト層の堆積を、ソースガスに6弗化タングステン
を用い、且つ還元ガスにモノシランを用いた化学気相成
長により行う本発明による半導体装置の製造方法、及び
、前記ショットキーダイオード電極によるショントキー
ハリアダイオードの正方向立ち上がり電圧を制御するた
めに、上記方法における前記タングステン若しくはシリ
コンを含んだタングステンよりなるコンタクト層の化学
気相成長に際し、該6弗化タングステンと該モノシラン
の混合比を、流量比で5:1乃至1:1の範囲に制御す
る本発明による半導体装置の製造方法によって解決され
る。
〔作 用〕
本発明者の実験によると、タングステン(W)若しくは
シリコン(Si)を含んだW層の化学気相成長において
、成長ガスとしてソースガスである6弗化タングステン
(WF6)と還元ガスであるモノシラン(SiH2)の
混合ガスを用いた際には、従来の還元ガスに水素(H2
)を用いた場合に比べて、n型Si基体に対して高いV
FS。を有するショットキ接合が形成でき、且つWF6
とS i H4の混合流量比(W F 6/ S t 
Ha )を5乃至1まで減少させることによって、それ
ぞれの混合比において堆積されるW若しくはSiを含ん
だW層とn型Si基体との界面に形成されるショットキ
接合の正方向の立上がり電圧V FS[lDは、接合面
積(S)=256μm2、電流(IF ) =10μA
において、230〜330mV程度まで上昇する。なお
この値を通常用いられる10μm2程度のコンタクト窓
に換算すると280mVから330mV程度の値になる
ことが確認されている。
このことは、成長面の表面状態、反応速度等によって、
W或いはSiを含んだW層と下地Siとの界面に形成さ
れるショットキバリアのバリアハイドが変化するためと
考えられる。
本発明は、配線形成後の熱処理においてSiと反応を起
こし難く、そのため低コンタクト抵抗が得られる化学気
相成長によるW若しくはSiを含んだW層をコンタクト
層に用い、且つこれに上記実験結果を適用して、高集積
化されるバイポーラ型半導体装置において、通常用いら
れる10μm2程度の電極コンタクト窓において、n型
半導体基体上に実用に耐え得る280mVから330m
V程度のV FSIIDを有するSBDを構成すること
を可能にしたものである。
〔実施例〕
以下本発明を、第1図(a)〜(flに示す工程断面図
を参照し一実施例について具体的に説明する。
第1図(a)参照 本発明の方法によりSBDを具備したバイポーラ型半導
体装置を製造するに際しては、例えば比抵抗10〜30
ΩΩ程度のp型Si基板1面に、鎖線で仮に示す第1の
レジストパターンR4をマスクにしてアンチモン(sb
” )を加速エネルギー50KeVドーズ量5 XIO
”cm−”程度の条件でイオン注入し、レジストパター
ンR,を除去した後、活性化アニール処理を行って、コ
レクタの引出し電極となるn゛型型紙抵抗埋没1i2A
形成する。
第1図(b)参照 次いで、上記基板上に比抵抗0.5〜1ΩCm、厚さ1
0μm程度のコレクタ層となるn型エピタキシャルSi
層2Bを形成する。
第1図(C)参照 次いで、上記エピタキシャルSi層2Bに、鎖線で仮に
示す第2のレジストパターンR2をマスクにして@(P
” )を加速エネルギー70KeV、ドーズ量4 XI
O”cm−2程度の条件でイオン注入し、レジストパタ
ーンR2を除去した後、活性化アニール処理を行ってコ
レクタコンタクト層となるn、゛型低抵抗引出し層2C
を形成する。
第1図(d)参照 次いで、n型エピタキシャルSi層2Bの図示されない
領域に、例えばレジストパターンをマスクにした選択的
なイオン注入及び活性化アニール処理により図示されな
いp型ベース領域を形成し、p型ベース領域内に図示さ
れないn°型エミッタ領域を形成した後、この基板上に
化学気相成長法により厚さ5000λ程度の絶縁膜例え
ば二酸化シリコン(SiO□)膜3を形成し、次いで通
常のフォトリソグラフィによりこの5in2膜3にn型
エピタキシャルSi層2Bの一部を表出する電極コンタ
クト窓4A、前記低抵抗引出し層2Cを表出する電極コ
ンタクト窓4B及び図示しない領域のエミッタ領域及び
ベース領域を表出する電極コンタクト窓を形成する。
第1図(e)参照 次いで、上記コンタクト窓4A、4B他の内面を含むS
iO□膜3上に、コンタクト層となるW層を、例えばW
 F b / S i Ha = 2 / 1の成長ガ
スを用い、250〜300 ”Cの温度で厚さ1000
人程度0W層5Aを減圧気相成長する。なおこのW層は
SiH4の混合比率が高くなると、Siを固溶度に達し
ない程度の微量に含んだW層となる。
次いで上記W層5A上にPVD法例えばスパッタリング
法によりSiのバリア層となる厚さ1000人程度0W
iN層5Bを堆積し、次いで上記TiN層5B上にPV
D法例えばスパッタリング法により電極配線層となる1
μm程度の厚さのAi層5C(Alを主成分とするA1
合金層でもよい)を堆積する。
第1図(f)参照 次いで、図示しない第3のレジストパターンをマスクに
して通常通り例えば塩素系のガスによるリアクティブイ
オンエツチング処理により上記A1層5C,,T i 
Nji5B、 W層5Aを一部パターニングしてA l
 / T i N / W構造を有するSBD電極5、
コレクタ電極6、図示しない領域のベース電極及びエミ
ッタ電極等を形成し、以後、図示しない被覆絶縁膜の形
成等がなされて、本発明の方法によるSBDを具備した
バイポーラ型半導体装置は完成する。
以上実施例に示したように本発明の方法により、形成さ
れる電極配線においては、比較的厚く低比抵抗を有する
W層がコンタクト層として用いられ、且つこのW層が絶
縁膜の気相成長温度程度の比較的低温の熱処理ではSi
と合金化し難いために、半導体装置完成後にも上記低抵
抗のW層がほぼそのままの厚さでSi基体上に残留する
。従って、エミッタ、ベース、コレクタ等のSi基体に
対して低コンタクト抵抗を有する良好な電気的接続を得
ることがでいる。
また、前に第3図を用いて説明したように、上記W層の
気相成長に際して、成長ガス中のWF6/SiH,の比
率を1〜5の間で選択することにより、上記A l /
 T i N / W電極配線層をSBD電極に用いた
際、Siに対して所望の高■FSIIDを有するショッ
トキ接合を形成することができる。
以上の点から、本発明によれば、シリコンの吸上げによ
る接合破壊を生ぜずに低いコンタクト抵抗が確保され、
且つn型半導体基体上で高い■F□。を有するSBDの
形成が可能な電極配線が形成される。
[発明の効果〕 以上説明のように本発明によれば、n型半導体基板上で
高いVFS。を有するSBDを形成することが出来、且
つ低コンタクトを有する電極配線層が形成できるので、
TTL等のSBDよりなるクランプダイオードを具備す
る半導体集積回路装置の性能向上に寄与するところが大
きい。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜げ)は本発明の方法の一実施例の工程断
面図、 第2図はSBDのV F3BIlとSBD面積との関係
図、 第3図はWF、とSiH,の流量比とSBDのVFSl
tlとの関係図 である。 図において、 1はp型Si基板、 2Aはn゛゛低抵抗埋没層、 2Bはn型エピタキシャルSi層、 2Cはn゛型型紙抵抗引出層、 3はSiO□膜、 4A、4Bは電極コンタクト窓、 5はSBD電極、 5AはW層若しくはSiを微量に含んだW層、5BはT
iN層、 5CはAf層 6はコレクタ電極 を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)n型半導体基体上の所定の領域に、ソースガスと
    して6弗化タングステンを用い、還元ガスにモノシラン
    を用いて、タングステン、若しくはシリコンを含んだタ
    ングステンよりなるコンタクト層を形成する工程を含む
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)n型半導体基体上の絶縁膜に電極コンタクト窓を
    形成した後、該電極コンタクト窓の内面を含む該絶縁膜
    上にタングステン、若しくはシリコンを含んだタングス
    テンよりなるコンタクト層を堆積し、 次いで、該コンタクト層上にバリア層を堆積し、次いで
    該バリア層上にアルミニウム、若しくはアルミニウムを
    主成分とする合金よりなる電極配線層を堆積し、 次いで、該電極配線層、該バリア層及び該コンタクト層
    を一括パターニングしてショットキーダイオード電極を
    形成する工程を有する半導体装置の製造方法において、 前記タングステン、若しくはシリコンを含んだタングス
    テン層よりなるコンタクト層の堆積を、ソースガスに6
    弗化タングステンを用い、且つ還元ガスにモノシランを
    用いた化学気相成長により行うことを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  3. (3)前記タングステン若しくはシリコンを含んだタン
    グステンよりなるコンタクト層の化学気相成長に際し、
    該6弗化タングステンと該モノシランの混合比を、流量
    比で5:1乃至1:1の範囲に制御し、前記ショットキ
    ーダイオード電極によるショットキーバリアダイオード
    の正方向立ち上がり電圧を制御することを特徴とする請
    求項(1)記載の半導体装置の製造方法。
JP10092890A 1990-04-17 1990-04-17 半導体装置の製造方法 Pending JPH04765A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4962880A (en) * 1986-09-30 1990-10-16 Showa Aluminum Kabushiki Kaisha Method of forming a heat exchanger with components comprising an aluminum alloy containing reduced amounts of magnesium
JPH0722414A (ja) * 1993-07-01 1995-01-24 Nec Corp 半導体装置の製造方法
US6069335A (en) * 1997-03-12 2000-05-30 Mitsubishiki Denki Kabushiki Kaisha Electric discharge machine

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US4962880A (en) * 1986-09-30 1990-10-16 Showa Aluminum Kabushiki Kaisha Method of forming a heat exchanger with components comprising an aluminum alloy containing reduced amounts of magnesium
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