JP3285207B2 - 薄い犠牲層を使用した縦型ヒュ−ズ装置及びショットキダイオ−ドを製造する方法 - Google Patents

薄い犠牲層を使用した縦型ヒュ−ズ装置及びショットキダイオ−ドを製造する方法

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JP3285207B2
JP3285207B2 JP20578091A JP20578091A JP3285207B2 JP 3285207 B2 JP3285207 B2 JP 3285207B2 JP 20578091 A JP20578091 A JP 20578091A JP 20578091 A JP20578091 A JP 20578091A JP 3285207 B2 JP3285207 B2 JP 3285207B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路におけるショ
ットキトランジスタ及び縦型ヒュ−ズの製造に関するも
のである。特に、本発明は、少なくともベ−スコンタク
トの一部の上の第1シリサイドを第2金属シリサイドで
置換し全てのコンタクト上に第1金属シリサイドを有す
るショットキクランプ型トランジスタ(SCT)に関す
るものである。本発明は、更に、スイッチング速度を改
善し且つエミッタとベ−スとの間の側壁接合容量を減少
させるエミッタへの多結晶シリコン(ポリシリコン)コ
ンタクトを持った縦型ヒュ−ズを提供するものである。
【0002】
【従来の技術】バイポ−ラトランジスタ集積回路を製造
するための多数の製造方法が公知である。酸化物分離型
バイポ−ラトランジスタ集積回路も公知であり、例え
ば、「酸化分離を有する集積回路の製造方法及びその結
果得られる構成体(Methodof Fabrica
ting Integrated Circuitsw
ith Oxidized Isolation an
d the Resulting Structur
e)」という名称の米国特許第3,648,125号
(Peltzer)に記載されている。
【0003】上述した「アイソプレ−ナ」製造技術に加
えて、単一のダイ上にバイポ−ラトランジスタ装置とC
MOS装置との両方を製造し且つ単一の集積回路内に組
み込む技術が「セル寸法を減少させて1個の基板上に高
性能CMOS及びバイポ−ラ集積回路装置を製造する方
法(Process for Making High
Performance CMOS and Bip
olar Integrated Devices O
n One Substrate WithReduc
ed Cell Size)」という名称の1988年
8月16日に発行された米国特許第4,764,480
号(Vora)に開示されている。この特許に記載され
ている方法では、所望の活性区域へのコンタクトを形成
するための相互接続媒体としてポリシリコンを使用して
いる。
【0004】従来技術の典型的な酸化物分離型プロセス
においては、N型埋込層をP型シリコン基板内に拡散さ
せる。次いで、基板の上表面にわたってN型エピタキシ
ャル層を付着形成させる。典型的には二酸化シリコン上
に窒化シリコンを設けた適宜のマスクを該エピタキシャ
ル層上に形成し、エピタキシャル層内においてフィ−ル
ド酸化物領域が所望される個所において窒化シリコン領
域を除去する。次いで、該窒化物層内の開口を介してエ
ピタキシャル層を酸化して、これらのフィ−ルド酸化物
領域を画定する。凹設型フィ−ルド酸化物領域が所望さ
れる場合には、酸化の前にシリコンエッチを実施する。
【0005】従来のバイポ−ラプロセス技術において
は、次いで、エピタキシャル層をP型ド−パントで注入
してバイポ−ラ装置のベ−スを画定し、次いで高度にド
−プしたN型エミッタをベ−ス領域内に拡散させる。ト
ランジスタが所望される場合には、エミッタ、ベ−ス及
びコレクタへの金属コンタクトを形成する。ベ−スコン
タクトはエミッタコンタクトから離隔されているが、コ
レクタコンタクトは、埋込層への同一の導電型のコレク
タシンク上に載置され、エピタキシャル層の表面から埋
込層へ延在する。ヒュ−ズを形成する場合には、ベ−ス
コンタクトを省略する。ショットキクランプトランジス
タを形成する場合には、コレクタコンタクトをベ−スコ
ンタクトとを接続するために金属が使用される。
【0006】従来、バイポ−ラトランジスタ装置が、プ
ログラマブルリ−ドオンリメモリ(PROM)及びプロ
グラマブルアレイロジック(PAL)、及びその他のタ
イプの回路におけるヒュ−ズとして使用されている。縦
型ヒュ−ズは、通常、集積回路において寸法がより小さ
く且つ集積度が一層大きいので、これらの適用におい
て、横型ヒュ−ズよりも好適である。典型的な従来の縦
型ヒュ−ズにおけるヒュ−ズ動作は、バイポ−ラトラン
ジスタのエミッタとコレクタとの間に十分に高い電流又
は電圧を供給することによって活性化させ、その場合
に、該ヒュ−ズ装置は、フロ−ティングベ−スNPNト
ランジスタ「0」からコレクタ・ベ−スダイオ−ド
「1」へ変換される。好適実施例のメモリにおいて、オ
−ミックコンタクトは、トランジスタによって表される
ビットを「0」から「1」格納要素へ変換させる。
【0007】幾つかの従来技術プロセスは、エミッタ及
びコレクタ領域に対してポリシリコンコンタクト形成す
る。従来のプロセスにおいては、該ポリシリコンは、集
積回路の種々の活性領域とコンタクトし且つ相互接続す
る比較的柔軟性のある手段として確立される。一般的に
は、ポリシリコンはダイ全体にわたって形成され、且つ
区域が選択的にド−プされて下側のシリコンへのコンタ
クトを形成するか、又は従来公知の如く、抵抗要素を形
成する。
【0008】ポリシリコン領域への金属コンタクトを設
ける場合、耐火性金属をダイ全体にわたり付着形成し且
つ反応させて、シリサイドを形成する。典型的には、チ
タン「Ti」が使用され、その場合には、TiSi2
形成される。例えばプラチナシリサイド(PtSi)、
モリブデンシリサイド(MoSi)、タンタルシリサイ
ド(TaSi)等のその他の耐火性金属を使用してシリ
サイドを形成することも可能である。反応しなかった金
属を除去し、且つメタリゼ−ションプロセスを開始させ
る。通常のトランジスタと同一のダイに縦型ヒュ−ズを
組み込む場合には、メタリゼ−ションプロセスにおい
て、コンタクト金属を付着形成する前に、該トランジス
タ上のシリサイドにわたってバリア金属層チタン−タン
グステン(TiW)を形成することが多い。該バリア金
属は、コンタクト金属原子が、縦型ヒュ−ズにおけるコ
ンタクト金属の場合において発生する如く、トランジス
タ用のポリシリコン内に拡散することを禁止する。トラ
ンジスタとヒュ−ズとを共に有する構成体を製造する場
合における1つの問題は、バリア金属がヒュ−ズ上に付
着することを許容すること無しに、該トランジスタ上に
バリア金属を形成する処理効果を最小とすることであ
る。
【0009】縦型ヒュ−ズの使用に加えて、多くの集積
回路は、ショットキクランプトランジスタを使用するこ
とにより利点が得られる。これらのトランジスタは、そ
れらのベ−ス電流が制御されるので望ましいものであ
る。ショットキクランプトランジスタは、上述した如き
バイポ−ラヒュ−ズ装置を製造するために使用されるの
と多数の同一の製造ステップを使用するバイポ−ラトラ
ンジスタである。然し乍ら、ショットキダイオ−ドトラ
ンジスタのコレクタとベ−スとの間のダイオ−ド接合に
対して必要な金属コンタクト手法は、縦型ヒュ−ズの製
造と屡々両立性のない処理ステップを必要とする。例え
ば、ショットキクランプトランジスタにおけるショット
キ金属コンタクトとしてPtSiを使用することが公知
であるが、PtSiはコンタクト抵抗を増加させるの
で、幾つかのヒュ−ズ装置においては望ましいものでは
ない。更に、ショットキ装置及び縦型ヒュ−ズが同一の
基板に製造される場合には、基板表面上にPtSiを付
着させる前に、全てのコンタクト領域が開口される。P
tSiはショットキ装置のために意図されているもので
あり、且つ残存するコンタクトから不所望のPtSiを
除去し、特に縦型ヒュ−ズ上のものを除去するためにエ
ッチングが使用される。このエッチングは、精密に制御
することは困難であり、且つそうであるから、意図せず
に過剰にエッチンッグが行われて、縦型ヒュ−ズ及び、
設けられている場合には、上部接続型NPNトランジス
タの両方のVeboを短絡させることがある。更に、ショ
ットキクランプ型トランジスタ及びヒュ−ズ装置を同一
の基板に製造する場合には、ショットキクランプ型トラ
ンジスタは、例えばアルミニウム等の相互接続金属から
保護され、ヒュ−ズ装置に対して必要な同一のタイプの
溶融作用から保護せねばならない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従って、ショットキト
ランジスタ及び縦型ヒュ−ズ装置を製造する改善した方
法及びその結果得られる改善された装置を提供すること
が所望されている。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、好適に
は同一の半導体基板内に、ポリシリコンショットキクラ
ンプ型トランジスタ及び縦型ヒュ−ズ装置を製造する改
善した方法が提供される。その結果得られる構成体は、
改善されたショットキクランプ型トランジスタ及び縦型
ヒュ−ズ装置を有している。改善されたショットキトラ
ンジスタは、第1導電型のコレクタコンタクト領域及び
エミッタコンタクト領域を有すると共に、第2導電型の
ベ−スコンタクト領域を有している。エミッタ及びベ−
スコンタクト領域は、その上に第1耐火性金属コンタク
トを具備する表面を有している。コレクタ窓表面は、ベ
−スコンタクト領域の一部に隣接しており、且つ該窓表
面及び隣接するベ−スコンタクト領域上に第2耐火性金
属コンタクトを有している。バリア金属が、ベ−スコン
タクト領域上の第1耐火性金属の一部及びベ−スコンタ
クト領域及びコレクタ窓表面上の第2耐火性金属の一部
の上に設けられており、エミッタコンタクト領域下側の
エミッタ領域内にアルミニウムコンタクト金属がマイグ
レ−ト即ち移動することを防止している。
【0012】本発明の改善された半導体構成体は、更
に、改善された縦型ヒュ−ズを提供している。縦型ヒュ
−ズは、第1導電型のコレクタコンタクト領域及びエミ
ッタコンタクト領域を有しており、且つエミッタコンタ
クト領域下側に位置されており第2導電型のベ−ス領域
を有している。エミッタコンタクト領域は、第1及び第
2耐火性金属の少なくとも一方で、ある実施例において
は、その両方が存在しない上部表面部分を有している。
ある実施例においては、第1耐火性金属はチタンシリサ
イドであり、第2耐火性金属はプラチナシリサイドであ
り、且つバリア金属はチタンタングステンである。
【0013】ショットキトランジスタ及び縦型ヒュ−ズ
装置を持った半導体構成体を製造する場合、該半導体構
成体は、そのトランジスタのための第1区域とそのヒュ
−ズのための第2区域とを持つように画定される。各装
置のコレクタ領域、エミッタ領域、及びベ−ス領域の形
成の後に、第1耐火性金属をポリシリコン層の選択した
区域にわたって反応させて、第1の反応した耐火性金属
層を形成する。半導体構成体の上側に存在する所望の区
域は、該トランジスタに制限されており、且つベ−ス領
域の、エミッタ領域の、及びコレクタ領域の少なくとも
一部を包含している。その後に、キャップ酸化物を形成
し、且つその中にコンタクトビア(コンタクト用貫通導
体)を形成する。次いで、薄い犠牲酸化物層を、基板表
面上に成長させ、且つ該ポリシリコンをエッチングして
下側に存在するコレクタ領域へ延在させて、ショットキ
窓を形成する。トランジスタベ−スコンタクトの隣のト
ランジスタコレクタ窓領域にわたって窓領域を開口す
る。次いで、好適にはPtSiである第2金属シリサイ
ドを、該ショットキコンタクト窓内に形成する。
【0014】ヒュ−ズエミッタコンタクト上の部分を除
いて、第1及び第2耐火性金属層の選択した区域にわた
り第1コンタクト金属層を形成する。この第1金属はバ
リア層として作用する。最後に、第1及び第2金属耐火
性金属層の選択した区域及び表面区域におけるヒュ−ズ
コレクタ領域にわたって第2金属層を形成する。この第
2金属は種々の装置領域に対するコンタクト金属として
作用する。
【0015】ヒュ−ズ装置においては、バリア金属が、
エミッタコンタクト領域上、及び、オプションとして、
ヒュ−ズ装置のコレクタコンタクト領域上の爾後の金属
コンタクトを分離するものではないことが重要である。
従って、第1耐火性金属を層形成した後に、犠牲酸化物
層を成長させて爾後のバリア金属ステップ期間中にヒュ
−ズ装置をマスクする。該バリア金属は、金属コンタク
トとして使用されるアルミニウムが、該トランジスタ内
のエミッタコンタクト領域へマイグレ−ト即ち移動する
ことを防止する。そうでない場合には、アルミニウムが
該トランジスタを短絡させる場合がある。
【0016】その結果得られる装置は、一層薄いエピタ
キシャル層を使用することを可能とし、回路動作を一層
高速化させ、且つ一層薄いフィ−ルド酸化物を使用して
シリコン結晶にかかる応力を減少させ且つ接合リ−クを
低下させることを可能としている。
【0017】
【実施例】I.概説 図1(A)及び(B)は、ショットキクランプトランジ
スタ10及び半導体ヒュ−ズ装置12の好適実施例を示
した概略断面図である。トランジスタ10及びヒュ−ズ
装置12は、好適実施例においては、所定の固有抵抗値
へボロンでド−プしたP導電型シリコン基板14を有し
ている。この固有抵抗値は、約30乃至50Ω・cmであ
る。埋込層18は、コレクタとコレクタコンタクトとの
間の低固有抵抗経路として作用し、基板14内に延在し
ており、且つピ−ク濃度が約1018乃至1019/cm3
砒素でド−プされている。単結晶シリコンの薄いN型エ
ピタキシャル層22は、基板14及び埋込層18の上表
面に設けられている。エピタキシャル層22は、約1μ
mの適宜の厚さを有している。
【0018】チャンネルストップ注入20は、フィ−ル
ド酸化物領域内の二酸化シリコン/シリコン界面におい
てチャンネル反転の発生を防止している。完全に凹設さ
れたフィ−ルド酸化物領域24は、トランジスタ10及
びヒュ−ズ装置12の分離を与えるために使用されてい
る。フィ−ルド酸化物領域24は、エピタキシャルシリ
コン22の島状部25を取り囲んでおり、その際に、そ
の中に能動及び/又は受動装置を形成することの可能な
電気的に分離されたポケットを与えている。第2フィ−
ルド酸化物26は、コレクタシンク28を、各装置の残
部から分離している。コレクタシンク28は、燐で約1
19乃至1020原子数/cm3のN型ド−パントでピ−ク
アクティブ化学ド−パント濃度に高度にド−プされてお
り、コレクタシンクコンタクト14から埋込層18へオ
−ミック連続性を与えている。
【0019】トランジスタベ−ス30は、約5×1017
乃至約5×1018原子数/cm3のP型ド−パントのピ−
クアクティブ化学ド−パント濃度を有しており、ポリシ
リコン−単結晶界面の下側約0.25μmの深さにおい
てベ−ス・コレクタ接合を形成している。ベ−ス32
は、約1017乃至1018原子数/cm3で同一のP型ド−
パントの平均アクティブ化学ド−パント濃度を有してお
り、該ヒュ−ズ内に設けられている。
【0020】真性ポリシリコン層40が、エピタキシャ
ル層22の上に形成されている。選択領域が所望の活性
化学ド−パント濃度へ注入されている。ヒュ−ズ12
は、約1020原子数/cm3の活性化学ド−パント濃度を
持った典型的には砒素であるN型ド−パント原子を具備
するポリシリコンエミッタコンタクト42bを有してい
る。ヒュ−ズエミッタコンタクト42bは、好適には、
ヒュ−ズベ−ス領域32を完全に被覆して形成されてお
り、後の外因的ベ−ス注入操作がこのヒュ−ズ装置を修
正することを防止している。トランジスタ10は、ベ−
ス領域30の一部のみを被覆するべく制限されたエミッ
タコンタクト42aを有している。同様に、ポリシリコ
ンコレクタコンタクト44は、コレクタシンク28の上
側に位置して設けられている。
【0021】ヒュ−ズ12内のエミッタ46bは、ポリ
シリコンコンタクト42bの下側に形成されており且つ
ヒュ−ズベ−ス32の上側に存在しており、エミッタコ
ンタクト42bからのN型ド−パント原子の拡散によっ
て形成されている。トランジスタ10内のエミッタ46
aは、エミッタコンタクト42aからのN型ド−パント
原子の拡散によってポリシリコンコンタクト42a下側
に形成されている。
【0022】好適には、例えばチタンシリサイド(Ti
Si2)を形成するためのチタン等の耐火性金属を反応
させることによって形成されるシリサイド層51が、ポ
リシリコン層40の選択区域上に設けられている。ベ−
スコンタクト48に隣接するコレクタ窓領域50をマス
クし、その上にはシリサイド層51が形成されることを
防止する。
【0023】コレクタ窓領域50及びトランジスタベ−
スコンタクト48の一部を開口させ、従って、その上
に、第2耐火性金属を付着形成させることが可能であ
る。好適には、例えばプラチナシリサイド(PtSi)
等の耐火性金属を反応させることによって形成される第
2シリサイド層52は、トランジスタ10のコレクタ窓
領域50内に設けられている。
【0024】PtSi52は、付着され且つ反応され、
従って、一方の端部はベ−スコンタクト48の上表面上
のTiSi2と接触する。PtSi52は、コレクタ窓
領域50に隣接するベ−スコンタクト48の側壁に沿っ
て下方に延在している。PtSi層52はコレクタ窓領
域50上を継続しており且つベ−スコンタクト48の側
壁を上方に延在し、更にその上のTiSi層51と接続
している。この第2耐火性金属位置は好適である。何故
ならば、それは、必要とされる回路特性に依存して、シ
ョットキクランプ型トランジスタ10のコレクタとベ−
スとの間の電圧を所望の電圧にクランプするショットキ
ダイオ−ドを形成するか、又はショットキダイオ−ドと
してとして作用するからである。
【0025】バリア金属相互接続領域54は、好適に
は、例えば、約10%Tiと90%Wの組成を持ったチ
タンタングステン(TiW)から形成されている。領域
54はヒュ−ズエミッタコンタクト42b上の区域を
除いて、TiSi251及びPtSi52区域上に設け
られている。該バリア金属層は、ショットキコンタクト
内へのアルミニウム拡散(縦型ヒュ−ズ12におけるヒ
ュ−ズ作用のために必要である)を防止するために設け
られている。
【0026】好適にはアルミニウム(Al)、シリコン
(Si)、銅(Cu)の混合物を有する第1コンタクト
金属層60を酸化物層59上に形成する。金属層60
(メタル−1)は、好適には、以下のごとき相対的な重
量における量、即ち、Alが約93.5%乃至100%
で好適には95.1%、Siが約0.5%乃至1.5%
で好適には0.9%、Cuが0%乃至5%で好適には4
%の量で、Al/Si/Cuから構成されている。金属
層60は、トランジスタエミッタコンタクト42a(こ
の場合、該コンタクトは示されていない)直上のTiW
54と、コレクタコンタクト44に隣接するベ−スコン
タクトと、及びコレクタと接触している。金属層60
は、ヒュ−ズエミッタコンタクト42b直上のシリサイ
ド層51と接触している。エミッタコンタクト領域42
b上のコンタクト金属層60は、1実施例においては、
ヒュ−ズ装置12のビットライン用の接続を形成する。
【0027】幾つかの実施例においては、Al/Si/
Cuの第2コンタクト金属層(不図示)は、ポリシリコ
ン領域44へ結合されて、ヒュ−ズ装置12のワ−ドラ
イン用のコンタクトを与えている。酸化物(不図示)
が、トランジスタ10及びヒュ−ズ装置12の構成に対
する分離及び保護を与えている。ヒュ−ズベ−ス32
は、外部接続を有しておらず、好適実施例に対するビッ
トライン及びワ−ドラインに関して「フロ−ト」してい
る。
【0028】II.プロセスの流れ 図2A乃至図2Jの各々の(A)及び(B)は、本発明
を実施化した縦型ヒュ−ズ装置をショットキクランプ型
トランジスタ(SCT)と共に同時的に製造し、これら
両方の装置を同一のダイに形成して図1に示した如きシ
ョットキクランプ型トランジスタと縦型ヒュ−ズとを形
成するタイプのプロセスで処理される半導体ダイの部分
的な概略断面図を示している。
【0029】図2Aは、2つの区域(A)及び(B)に
分割されているダイ2の概略断面を示している。第1区
域(A)はSCT10を形成するために予め選択されて
おり、一方第2区域(B)は縦型ヒュ−ズ装置12を形
成するために予め選択されている。P基板14は、当業
者に公知の技術により酸化されている。P基板12は、
選択的に、マスクされ、エッチングされ、且つ再度酸化
されて、注入保護酸化物16を与え、且つトランジスタ
及びヒュ−ズの埋込層を画定する。次いで、N型ド−パ
ントを注入して埋込層18を形成する。砒素原子を使用
して埋込層18を形成する。Pド−パントを使用する同
様の注入(不図示)はチャンネルストップ領域20を形
成する。
【0030】次いで、該フィ−ルド注入をアニ−ルし、
且つ燐をド−プした減圧(RP)エピタキシャルシリコ
ン層を成長させ且つ図2Bに示した如くに酸化させる。
エピタキシャル層22は、約1015乃至1016原子数/
cm3の活性化学ド−パント濃度を有している。
【0031】図2C(A)及び(B)は、ダイ2の概略
断面を示しており、分離島状部が形成されており且つバ
−ドヘッド平坦化プロセスが実施されている。これらの
分離島状部は、酸化物/窒化物サンドイッチ付着、マス
ク及びKOHエッチング、高圧酸化(HI POX)手
順によって形成される。矩形領域が酸化物24によって
形成され、且つ酸化物26によって2つの区域に分割さ
れる。
【0032】図2Dの(A)及び(B)は、シンクマス
ク(不図示)を付与し且つシンク注入ステップを実施し
た後のダイ2の概略断面を示している。このシンク注入
をアニ−ルしてシンク領域28を与え、次いでSCT1
0の真性マスク無しベ−ス注入を行い、一方ヒュ−ズ装
置12はマスクMでマスクする。BF+2を使用するベ
−ス注入は、約1017乃至1018原子数/cm3で、好適
には約1×1018原子数/cm3の活性化学ド−パント濃
度を持ったベ−ス30を具備するSCT10を与える。
典型的には、該ベ−ス注入は、約40乃至50KeVの
間の注入エネルギを使用し、且つ2×1013乃至3×1
13BF+2イオン数/cm3のド−ズで、好適には約45
KeVの注入エネルギで且つ約3×1013イオン数/cm
3のド−ズを使用して、実施する。ベ−ス注入は、後に
形成すべきトランジスタに対してのβが例えば約80乃
至120の範囲内の値であるものを与える。マスクMは
ヒュ−ズ装置を保護する。
【0033】図2Eの(A)及び(B)は、ヒュ−ズ装
置及びSCT10のシンクの上側に存在するマスクを有
するダイ2の概略断面を示している。所望により、オプ
ションとして別のベ−ス注入を実施して、SCT10の
ベ−ス30とは異なったパラメ−タ及び特性を有するベ
−ス32を与える。この別のヒュ−ズベ−ス注入ステッ
プは、典型的には、約50乃至100KeVの注入エネ
ルギ及び1×1013乃至5×1013イオン数/cm3のド
−ズで、好適には約70KeV及び2×1013イオン数
/cm3の注入エネルギ及びド−ズを使用して、BF+2
オンで実施する。 図2Fの(A)及び(B)は、ダイ
2の全表面上に付着形成させた多結晶シリコン、即ちポ
リシリコンの層40を有するダイ2の概略断面を示して
いる。該ポリシリコン層は、約4000乃至5000Å
の範囲内で、好適には4500Åの厚さを有している。
ポリシリコン層40は、薄いキャップ酸化層を有してお
り、それを介して、P−及びN−型の両方の不純物をポ
リシリコン層40内に注入する。例えば、エミッタ、ベ
−ス、及びコレクタコンタクト及び抵抗要素(不図示)
等の種々の要素がショットキクランプトランジスタ10
及びヒュ−ズ装置12に対して形成されるべき場合に、
ポリシリコン層40内にP+、P−、及びN+区域が形
成されることを可能とするためにオ−バ−サイズ即ち過
大寸法のマスクが使用される。領域41は、P+又はN
+注入のいずれにおいても露出されることはなく、従っ
て真性の状態を維持する。
【0034】好適には約200Åの平均直径を持った柱
状粒界を持ったポリシリコン層40を形成する。理解さ
れるごとく、ポリシリコンの粒界寸法は温度及びド−ピ
ンド濃度の関数である。金属導電性金属原子のマスク輸
送が発生するのはこれらの粒界によるものである。これ
らの粒界の重要性については、本願の基礎となる米国特
許出願と同時に米国に出願されており本願出願人に譲渡
されている米国特許出願(代理人ドケット番号:833
2−129−2,−224,−225)であって「ポリ
シリコン縦型ヒュ−ズ装置(Polysilicon
Vertical Fuse Device)」という
名称の特許出願に更に詳細に説明されている。
【0035】図2Gの(A)及び(B)は、ポリシリコ
ン層40を画定し且つエッチングした後のダイ2の概略
断面を示している。N+ポリシリコンエミッタコンタク
ト42a及び42b及びN+ポリシリコンコレクタシン
クコンタクト44が形成され、それらは、夫々、エミッ
タ46a及び46bへのコンタクト及びコレクタシンク
28へのコンタクトを与える。ポリシリコンエミッタコ
ンタクト42bは、ヒュ−ズベ−ス領域32を完全にオ
−バ−ラップするのに十分な横方向寸法を有している。
ショットキクランプトランジスタ10にはP+ベ−スコ
ンタクト48が設けられている。次いで、酸化物側壁
を、図2Gの(A)及び(B)に示した如く、該コンタ
クトの選択部分上に形成する。
【0036】その後に、外因的ベ−ス注入を実施する。
この外因的ベ−ス注入は、該トランジスタ内のエミッタ
及びベ−スコンタクト間において該ベ−ス内に一層高度
にド−プした領域を形成する。ポリシリコンヒュ−ズエ
ミッタコンタクト42bは、外因的ベ−ス注入操作期間
中にヒュ−ズベ−ス32のパラメ−タが変化することを
防止し、それに続いてキャップ酸化を行う。
【0037】次いで、ダイ2はコレクタ窓領域50を保
護するために付与されるシリサイド排除マスク3を有
し、且つ、オプションとして、ヒュ−ズエミッタ42b
(及び不図示の選択した抵抗)を有し、次いで最終的な
アニ−ル/酸化ステップを実施する。このステップは、
このポリシリコンコンタクト区域からのド−パントの幾
つかを下側に存在するエピタキシャル層22内にドライ
ブさせる。このことは、ヒュ−ズ装置12内にエミッタ
46bを形成し且つSCT10内にエミッタ46aを形
成する効果を有している。アニ−ルステップの後、オプ
ションとして、エミッタ排除マスクを形成し、次いで好
適にはチタン(Ti)である耐火性金属の付着をダイ2
上に実施する。その他の可能な耐火性金属としては、プ
ラチナ、モリブデン、タンタル等がある。チタン付着に
続いて、第1シリサイド反応を実施し、その場合に、T
iSi2を形成し、チタンがポリシリコン層40に接触
する。過剰なチタンを剥離し、次いでポリシリコンコン
タクトの酸化物側壁を除いてポリシリコンコンタクト区
域の上側に、且つシリサイド排除酸化物が残存する領域
上にTiSi251を発生する第2シリサイド反応を実
施する。幾つかの実施例においては、第1シリサイド
は、図2G以後に示される如く、ヒュ−ズエミッタから
排除され、一方図1に示される如く、第1シリサイドは
エミッタ上に設けられている。好適実施例においては、
シリサイドは、更に、SCTコンタクト窓にわたり排除
されている。
【0038】TiSi251は、トランジスタベ−スコ
ンタクト48の上表面を被覆し且つエミッタコンタクト
42aに隣接する一方の側壁49に沿って下方に延在し
且つエミッタコンタクト42aの側壁の基部において終
端している。TiSi251は、更に、エミッタコンタ
クト42aの上表面も被覆している。次いで、TiSi
2はエミッタコンタクト42aの他方の側壁の基部から
ベ−スコンタクト48の第2部分へ延在し、該ベ−スコ
ンタクトの側壁49と上表面の両方を被覆し、且つ酸化
物分離26で終端している。トランジスタ及びヒュ−ズ
コレクタコンタクト44は、更に、それらの上表面上に
TiSi251を有している。
【0039】図2Hの(A)及び(B)は、化学蒸着
(CVD)酸化物59、平坦化、エッチバック/CVD
コンタクトマスク/エッチを実施した後のダイ2の概略
断面を示している。次いで、低温酸化物61(LTO)
から形成した薄い犠牲酸化物層を、好適には600乃至
1000Åの間の厚さに、ダイ2の表面上に成長させ
る。
【0040】その後に、図2Iの(A)及び(B)に示
した如く、ショットキマスク及びエッチを実施し、その
場合に、該酸化物及びポリシリコンをエッチングしてシ
ョットキ窓50を開口させる。その後に、好適にはプラ
チナ(Pt)からなる第2耐火性金属をダイ2上に付着
形成させる。このプラチナ付着に続いて、第1シリサイ
ド反応を実施し、その場合に、PtSiが形成され、プ
ラチナがポリシリコン層40及びエピタキシャル層30
に接触し、この場合には、ショットキ窓50であり、そ
れはベ−スポリシリコンコンタクトの側壁及びコレクタ
コンタクトの上表面を包含している。過剰なプラチナを
剥離し、次いで第2シリサイド反応即ち、第2加熱ス
テップ)を実施する。ショットキクランプトランジスタ
10のみが、コレクタ窓領域50内において、プラチナ
シリサイドコンタクトを有している。PtSi層52
は、コレクタ窓領域50の水平表面を被覆しており、且
つ各側壁上のTiSi251と接触するまで、両方の隣
接する側壁に沿って上方に延在している。PtSi層5
2がコレクタ窓領域50上に付加されて、トランジスタ
10のベ−スとコレクタとの間に整流性コンタクトを形
成している。PtSi層52は改善したクランプ作用の
ために、TiSi251と接触している。
【0041】その後に、LTO61のエッチングを実施
して該コンタクト窓を再度開口させる。ダイ2の全表面
上にバリア金属54を付着形成させる。バリア金属54
は、典型的には、チタンタングステン(TiW)を有し
ている。選択した区域をマスクして、除去ステップの後
に、バリア金属コンタクトが残存することを可能として
いる。この場合、露出された縦型ヒュ−ズエミッタコン
タクト42bの表面からバリア金属を除去する。トラン
ジスタ10に関して、バリア金属コンタクト54はコレ
クタ窓領域50及びベ−スコンタクト48上にコンタク
トを形成し、それはPtSi52、酸化物59及びTi
Si251へ接触している。バリア金属コンタクト54
はコレクタコンタクト44上にコンタクトを形成し、そ
れは酸化物59及びTiSi251へコンタクトしてい
る。
【0042】該バリア金属はヒュ−ズエミッタから除去
される。何故ならば、それは、爾後のコンタクトステッ
プ期間中に与えられるアルミニウムの移動を阻止するか
らであり、ヒュ−ズ装置12を短絡させるために必要だ
からである。過剰なTiWは標準的なドライエッチプロ
セスによって除去される。ポリシリコンエミッタコンタ
クト42b、及び、オプションとして、ヒュ−ズ12の
コレクタコンタクト44は、TiW無しで残存される。
尚、本願の米国特許出願と同時に出願され本願出願人に
譲渡されている、「ポリシリコンショットキクランプ型
トランジスタ及び縦型ヒュ−ズ装置(Polysili
con Schottky Clamped Tran
sistor and Vertical FuseD
evices)」という名称の米国特許出願(代理人ド
ケット番号:8332−249)においては、金属が所
望されない個所においてヒュ−ズエミッタを保護する方
法が開示されている。
【0043】図2Jの(A)及び(B)は、コンタクト
金属60を付着させ、マスクし且つエッチングして金属
コンタクトを形成したダイ2の概略断面を示している。
付着させたコンタクト金属60は、アルミニウムと、シ
リコンと、銅との混合物である。コンタクト金属60
は、エミッタ46b上方のポリシリコンエミタコンタク
ト42b上に直接的に付着形成されている。バリア金属
コンタクト54の小さな一部が、コンタクト金属60の
周辺端部と酸化物59との間に残存する。コンタクト金
属60は、ヒュ−ズエミッタコンタクト42b(又は、
それが残存する場合には、第1シリサイド)におけるポ
リシリコンと直接的に接触する。その他の活性区域への
接続の場合、バリア金属54(TiW)がコンタクト金
属をポリシリコン層40から分離している。最後に、誘
電体CVD酸化物(不図示)を形成し且つその後にマス
クして且つエッチングしてダイ2上の形成したSCT1
0及びヒュ−ズ装置12に対して付加的な金属コンタク
ト層(不図示)を形成する。
【0044】全体として、0.8×1.6平方ミクロン
の最小エミッタ面積を持ったショットキクランプ型トラ
ンジスタに他いする装置特性は、電流利得=90、BV
ceo=7V、BVeco=2.5V、Ft=14GHzである。
1.6×1.6平方ミクロンの面積を持った縦型ヒュ−
ズに対する装置特性は、BVceo>8V、BVeco>3
V、書き込み電力≒200mW、書込後ヒュ−ズ直列抵
抗<150Ω、リ−ク電流=1nAである。
【0045】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これらの具体例にのみ限
定されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱
することなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (A)及び(B)は、本発明の1実施例に基
づいて構成されたショットキクランプ型トランジスタ及
び縦型ヒュ−ズの概略断面図。
【図2A】 (A)及び(B)は、本発明の1実施例に
基づいて、同一のダイにショットキクランプ型トランジ
スタと縦型ヒュ−ズとを同時的に形成する方法の1段階
における概略断面図。
【図2B】 (A)及び(B)は、本発明の1実施例に
基づいて、同一のダイにショットキクランプ型トランジ
スタと縦型ヒュ−ズとを同時的に形成する方法の1段階
における概略断面図。
【図2C】 (A)及び(B)は、本発明の1実施例に
基づいて、同一のダイにショットキクランプ型トランジ
スタと縦型ヒュ−ズとを同時的に形成する方法の1段階
における概略断面図。
【図2D】 (A)及び(B)は、本発明の1実施例に
基づいて、同一のダイにショットキクランプ型トランジ
スタと縦型ヒュ−ズとを同時的に形成する方法の1段階
における概略断面図。
【図2E】 (A)及び(B)は、本発明の1実施例に
基づいて、同一のダイにショットキクランプ型トランジ
スタと縦型ヒュ−ズとを同時的に形成する方法の1段階
における概略断面図。
【図2F】 (A)及び(B)は、本発明の1実施例に
基づいて、同一のダイにショットキクランプ型トランジ
スタと縦型ヒュ−ズとを同時的に形成する方法の1段階
における概略断面図。
【図2G】 (A)及び(B)は、本発明の1実施例に
基づいて、同一のダイにショットキクランプ型トランジ
スタと縦型ヒュ−ズとを同時的に形成する方法の1段階
における概略断面図。
【図2H】 (A)及び(B)は、本発明の1実施例に
基づいて、同一のダイにショットキクランプ型トランジ
スタと縦型ヒュ−ズとを同時的に形成する方法の1段階
における概略断面図。
【図2I】 (A)及び(B)は、本発明の1実施例に
基づいて、同一のダイにショットキクランプ型トランジ
スタと縦型ヒュ−ズとを同時的に形成する方法の1段階
における概略断面図。
【図2J】 (A)及び(B)は、本発明の1実施例に
基づいて、同一のダイにショットキクランプ型トランジ
スタと縦型ヒュ−ズとを同時的に形成する方法の1段階
における概略断面図。
【符号の説明】
10 ショットキクランプ型トランジスタ 12 半導体ヒュ−ズ装置 14 基板 30 トランジスタベ−ス 32 ヒュ−ズベ−ス 51 第1シリサイド層 52 第2シリサイド層 60 金属層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 29/872 (72)発明者 ローレンス ケイ.シイ. ラム アメリカ合衆国, ワシントン 98031, ケント, エイティーエイス アベニ ュー サウス 23240, ナンバー エ イエイ−201 (56)参考文献 特開 平1−164067(JP,A) 特開 平1−125975(JP,A) 特開 昭57−193055(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/331 H01L 29/73

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定区域内にショットキトランジスタを
    持った半導体構成体を製造する方法において、前記トラ
    ンジスタは更にコレクタ領域とエミッタ領域とベ−ス領
    域とを具備しており且つ前記ベ−ス領域は前記コレクタ
    領域とエミッタ領域との間に位置しており、 (a)コンタクトポリシリコン層の選択した部分にわたり
    第1耐火性金属を反応させて第1の反応済み耐火性金属
    層を形成し、前記選択した部分は更に前記トランジスタ
    ベ−ス領域へのコンタクト、前記トランジスタエミッタ
    領域へのコンタクト及び前記トランジスタコレクタ領域
    へのコンタクトの一部を有しており、 (b)コンタクト酸化物層を形成し且つその中にコンタク
    トビアをエッチングにより形成し、 (c)前記所定区域にわたり薄い犠牲酸化物層を成長さ
    せ、 (d)前記コンタクトポリシリコン層の一部を除去して前
    記トランジスタコレクタ領域へコンタクト窓を形成
    し、 (e)第2耐火性金属を付着し且つ反応させて前記コレク
    タ窓に第2耐火性金属シリサイドコンタクトを形成
    し、前記第2耐火性金属シリサイドが前記ベ−スと前記
    コレクタとのあいだにオ−ミックコンタクトを形成す
    る、 上記各ステップを有することを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記第2耐火性金属
    を付着させるステップの後に、反応しなかった第2耐火
    性金属及び前記薄い犠牲酸化物層の残存部分を前記所定
    区域から除去するステップを有することを特徴とする方
    法。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記第1の反応済み
    耐火性金属層がチタンシリサイドを有することを特徴と
    する方法。
  4. 【請求項4】 請求項1において、前記第2耐火性金属
    シリサイドがプラチナシリサイドを有することを特徴と
    する方法。
  5. 【請求項5】 請求項1において、前記第1耐火性金属
    がチタンを有しており、且つ前記第2耐火性金属がプラ
    チナを有していることを特徴とする方法。
  6. 【請求項6】 請求項1において、更に、少なくとも前
    記第2耐火性金属の上にバリア金属を且つ前記バリア金
    属の上にコンタクト金属を形成するステップを有するこ
    とを特徴とする方法。
  7. 【請求項7】 請求項6において、前記バリア金属がT
    iWを有しており且つ前記コンタクト金属がアルミニウ
    ムを有していることを特徴とする方法。
  8. 【請求項8】 第1区域内にショットキトランジスタを
    且つ第2区域内に縦型ヒュ−ズ装置を有する半導体構成
    体の製造方法において、 (a)第1導電型のド−パントを基板内に注入して前記シ
    ョットキトランジスタのコレクタ領域及び前記縦型ヒュ
    −ズ装置を形成し、 (b)前記基板及び前記コレクタ領域上にエピタキシャル
    層を成長させ、 (c)前記ショットキトランジスタ用に前記エピタキシャ
    ル層のベ−ス領域内に第2導電型のド−パントを注入
    し、前記トランジスタのベ−ス領域は前記エピタキシャ
    ル層の表面の一部を前記トランジスタのコレクタ領域へ
    結合させるシンク領域から分離されており、 (d)前記縦型ヒュ−ズ装置用に前記第2導電型のド−パ
    ントを前記エピタキシャル層のベ−ス領域内に注入し、
    前記ヒュ−ズベ−ス領域は前記エピタキシャル層の表面
    の一部を前記ヒュ−ズコレクタ領域へ結合するシンク領
    域から分離されており、 (e)前記エピタキシャル層の前記表面上に複数個の粒界
    を持った多結晶層を付着形成し、 (f)前記ベ−ス領域の上側に存在する前記多結晶層の少
    なくとも一部内に前記第1導電型のド−パントを且つ前
    記多結晶層の少なくともベ−スコンタクト領域内に第2
    導電型のド−パントを注入し、 (g)本半導体構成体をアニ−ルして前記多結晶層の界面
    を横断して前記トランジスタ及びヒュ−ズベ−ス領域の
    上側に存在するエミッタ領域へ前記エピタキシャル層内
    への前記第1導電型ド−パントの移動を促進させ、 (h)前記多結晶層の選択した区域にわたり第1耐火性金
    属を反応させて第1耐火性金属層を形成し、前記選択し
    た区域は前記トランジスタベ−ス領域及び前記トランジ
    スタエミッタ領域の一部の上側に存在しており、 (i)厚い酸化物層を成長させ且つその中にコンタクトビ
    アをエッチングにより形成し、 (j)前記第1及び第2区域にわたり薄い犠牲酸化物層を
    成長させ、 (k)前記多結晶層の一部をエッチングして前記トランジ
    スタコレクタ領域へコンタクト窓を形成し、 (l)第2耐火性金属を付着形成し且つ加熱して前記コン
    タクト窓内に第2金属シリサイドを形成し、前記第2シ
    リサイドは前記トランジスタベ−ス領域と前記トランジ
    スタコレク領域との間に整流性コンタクトを形成し、 (m)前記第1及び第2区域上にバリア金属層を形成し、 (n)前記ヒュ−ズエミッタ領域から前記バリア金属の一
    部を除去し、 (o)コンタクト金属を形成し、前記コンタクト金属は前
    記ヒュ−ズエミッタ上の前記第1シリサイドと直接的に
    コンタクトする、 上記各ステップを有することを特徴とする方法。
  9. 【請求項9】 請求項8において、前記多結晶層がシリ
    コンを有しており、前記反応した耐火性金属層がチタン
    シリサイドを有しており、且つ前記第2の反応した耐火
    性金属層がプラチナシリサイドを有することを特徴とす
    る方法。
  10. 【請求項10】 請求項8において、前記バリア金属が
    チタン−タングステンを有することを特徴とする方法。
  11. 【請求項11】 請求項8において、前記多結晶層内に
    第1及び第2ド−パントを注入するステップが、前記コ
    ンタクト窓内の前記多結晶層をド−プすることがないこ
    とを特徴とする方法。
JP20578091A 1990-08-20 1991-08-16 薄い犠牲層を使用した縦型ヒュ−ズ装置及びショットキダイオ−ドを製造する方法 Expired - Lifetime JP3285207B2 (ja)

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