JP7433094B2 - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本開示は、半導体装置およびその製造方法に関する。 The present disclosure relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.
半導体集積回路(IC)は、例えばパソコン、スマートフォン、自動車、エアコンなど多くの種類の電気機器に内蔵されており、その機能に応じて様々な素子(例えばトランジスタ、コンデンサ、インダクタンス、抵抗素子など)を組み合わせて構成されている。抵抗素子としては金属抵抗や拡散抵抗などがあるが、特に拡散抵抗は、半導体ICに広く用いられている。 Semiconductor integrated circuits (ICs) are built into many types of electrical equipment, such as computers, smartphones, automobiles, and air conditioners, and are equipped with various elements (such as transistors, capacitors, inductance, and resistance elements) depending on their functions. It is composed of a combination of Resistance elements include metal resistors, diffused resistors, etc., and diffused resistors in particular are widely used in semiconductor ICs.
一般的に、拡散抵抗は、半導体内に形成されたP型またはN型の拡散層と、当該拡散層の互いに異なる部分(例えば両端部)上に形成され電極またはパッドとして用いられる金属層とを備えている。拡散層は、半導体にイオン種を注入して熱処理を行うことで形成され、拡散抵抗の抵抗値は、イオン注入や熱処理の条件によって調整できる。しかし、拡散層と金属層との界面の接触抵抗を低く抑えたり、拡散層と金属層とをオーミック接合させたりするために、半導体に注入するイオン種、拡散層と金属層との界面における不純物濃度、金属層の材料など、様々なパラメータを適切に設定する必要がある。このため、拡散抵抗の抵抗値のばらつきを抑えて、拡散抵抗の抵抗値を所望の値に調整するための技術は非常に重要である。 Generally, a diffused resistance consists of a P-type or N-type diffusion layer formed in a semiconductor, and a metal layer formed on different parts (for example, both ends) of the diffusion layer and used as an electrode or a pad. We are prepared. The diffusion layer is formed by implanting ion species into the semiconductor and performing heat treatment, and the resistance value of the diffusion resistor can be adjusted by adjusting the conditions of the ion implantation and heat treatment. However, in order to suppress the contact resistance at the interface between the diffusion layer and the metal layer or to form an ohmic contact between the diffusion layer and the metal layer, ion species implanted into the semiconductor and impurities at the interface between the diffusion layer and the metal layer are Various parameters such as concentration and material of the metal layer need to be appropriately set. Therefore, a technique for suppressing variations in the resistance value of the diffused resistor and adjusting the resistance value of the diffused resistor to a desired value is very important.
また、半導体と金属とでは仕事関数が異なるため、拡散層の導電型(P型かN型か)や不純物濃度、金属層の膜質や膜厚などの条件によっては、拡散抵抗に電圧を印加したときの電流の変化が線形でなくなる。さらに、拡散層と金属層との界面には、熱処理によって半導体と金属との反応層が形成される。例えばSiからなる半導体の拡散層上に、Tiからなる電極を形成して熱処理を行うと、反応膜としてチタンシリサイド(TiSi2)が形成される。このため、拡散層の導電型および不純物濃度、金属の膜質および膜厚、ならびに、金属膜形成後の熱処理の温度および時間は、拡散抵抗の抵抗値が所望の値になるように調整する必要がある。 In addition, since the work functions of semiconductors and metals are different, depending on conditions such as the conductivity type (P-type or N-type) of the diffusion layer, impurity concentration, and film quality and thickness of the metal layer, the voltage applied to the diffusion resistor may vary. When the change in current is no longer linear. Furthermore, a reaction layer between the semiconductor and the metal is formed at the interface between the diffusion layer and the metal layer by heat treatment. For example, when an electrode made of Ti is formed on a semiconductor diffusion layer made of Si and heat treatment is performed, titanium silicide (TiSi 2 ) is formed as a reaction film. Therefore, the conductivity type and impurity concentration of the diffusion layer, the quality and thickness of the metal film, and the temperature and time of the heat treatment after metal film formation must be adjusted so that the resistance value of the diffusion resistor becomes the desired value. be.
拡散層上に金属層の電極等を形成する方法には様々な工夫がなされており、例えば特許文献1には、拡散層上に薄いシリコン膜を介してアルミニウムの電極を形成し、その後の熱処理でシリコン膜とアルミニウムとを反応させることで、アルミニウムが拡散層の半導体層に突き出るアルミスパイクを防止しつつ、低抵抗なシリサイドを形成して拡散層と電極との接触抵抗を低減させる技術が開示されている。
Various methods have been devised for forming metal layer electrodes on the diffusion layer. For example, in
また、下記の非特許文献1には、チタンシリサイドを形成するための熱処理の温度を400℃程度の低温とするとチタンシリサイドの結晶構造がC49構造となり、800℃程度の高温とするとチタンシリサイドの結晶構造がC54構造となることが示されている。
Furthermore, in the following
上述したように、拡散抵抗の抵抗値のばらつきを抑えて抵抗値を所望の値に調整するための技術は非常に重要である。 As described above, a technique for suppressing variations in the resistance value of a diffused resistor and adjusting the resistance value to a desired value is very important.
本開示はこのような課題を解決するためになされたものであり、拡散抵抗の抵抗値のばらつきを抑えることが可能な半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve such problems, and an object thereof is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can suppress variations in the resistance value of a diffused resistor.
本開示に係る半導体装置は、半導体基板の表層部に形成された第1導電型の第1拡散層と、前記第1拡散層上の互いに異なる個所のそれぞれに接続した金属膜と、前記第1拡散層の半導体と前記金属膜とが反応して形成された反応層と、を有する拡散抵抗を備え、前記反応層の厚さをL、前記第1拡散層における前記反応層下の領域の厚さをMとすると、L<M<4Lの関係が満たされている。
A semiconductor device according to the present disclosure includes: a first diffusion layer of a first conductivity type formed in a surface layer portion of a semiconductor substrate; a metal film connected to each of different locations on the first diffusion layer; a diffusion resistor having a reaction layer formed by a reaction between the semiconductor of the diffusion layer and the metal film, wherein the thickness of the reaction layer is L, and the thickness of the region under the reaction layer in the first diffusion layer. When the length is M, the relationship L<M<4L is satisfied.
本開示に係る拡散抵抗によれば、反応層の厚さLと拡散層における反応層下の領域の厚さMとがL<Mの関係を満たすことで、電流の経路を広く確保することができ、拡散抵抗の抵抗値が高くなりすぎることが防止される。また、M<4Lの関係が満たされることで拡散抵抗の抵抗値が低くなりすぎることが防止される。よって、拡散抵抗の抵抗値のばらつきが抑制され、拡散抵抗の抵抗値を精度よく制御することができる。 According to the diffused resistance according to the present disclosure, the thickness L of the reaction layer and the thickness M of the region under the reaction layer in the diffusion layer satisfy the relationship L<M, so that a wide current path can be secured. This prevents the resistance value of the diffused resistor from becoming too high. Furthermore, by satisfying the relationship M<4L, the resistance value of the diffused resistor is prevented from becoming too low. Therefore, variations in the resistance value of the diffused resistor are suppressed, and the resistance value of the diffused resistor can be controlled with high precision.
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1に係る半導体装置が備える拡散抵抗100の平面図である。拡散抵抗100は、直列に接続された複数の単位拡散抵抗10により構成されており、単位拡散抵抗10のそれぞれは、半導体基板1に形成された第1導電型の第1拡散層である拡散層2と、拡散層2上の互いに異なる箇所(ここでは両端部)に接続する一対の金属膜3とを備えている。金属膜3のそれぞれは、隣り合う2つの拡散層2に跨がって形成され、それにより、複数の単位拡散抵抗10の拡散層2が金属膜3を介して直列に接続される。ただし、両端の拡散層2の外側の端部に設けられた金属膜3は、それぞれワイヤ等を接続するためのパッド3a,3bを構成している。
<
FIG. 1 is a plan view of a diffused
なお、拡散層2の導電型(第1導電型)は、P型でもN型でもよい。ここでは半導体基板1の材料をシリコン(Si)とするが、半導体基板1の材料は他の半導体、例えばSiCやGaNなどのワイドバンドギャップ半導体などでもよい。半導体基板1の材料としてワイドバンドギャップ半導体を用いた場合、シリコンを用いた場合と比較して、高電圧、大電流、高温での特性に優れた拡散抵抗100が得られる。また、拡散抵抗100は、必ずしも単位拡散抵抗10を複数備えなくてもよく、1つの単位拡散抵抗10から成っていてもよい。
Note that the conductivity type (first conductivity type) of the
図2は、実施の形態1に係る拡散抵抗100の断面図であり、図1に示すA1-A2線に沿った断面に対応している。すなわち、図2は、1つの単位拡散抵抗10の長さ方向の断面構造を示している。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the diffused
図2のように、単位拡散抵抗10の拡散層2は、半導体基板1の表層部に形成されている。また、図1での図示は省略したが、半導体基板1上には絶縁層6が形成されている。絶縁層6には拡散層2の上面に達する開口が形成されており、金属膜3は当該開口に埋め込まれている。金属膜3は、その下面に、金属膜3の金属が半導体基板1内に拡散することを防止するバリアメタル層3cを有している。拡散層2における金属膜3との接続部分には、拡散層2の半導体と金属膜3(バリアメタル層3c)とが反応して形成された反応層であるシリサイド層5が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
実施の形態1では、バリアメタル層3cとして、Ti膜上にTiNを積層して成るTi/TiN膜が用いられるものとする。ただし、バリアメタル層3cは、Ti/TiN膜に限られず、例えば、Co、Ni、Pt、Ta、Wなど、シリコンの半導体基板1と反応してシリサイド層5を形成する金属であればよい。
In the first embodiment, a Ti/TiN film formed by stacking TiN on a Ti film is used as the
例えば図1に示すパッド3aにパッド3bよりも高い電圧を印加すると、A1-A2線に沿う図2の単位拡散抵抗10には、A1側の金属膜3からA2側の金属膜3へ向かって拡散層2内を電流が流れる。
For example, when a higher voltage is applied to the pad 3a shown in FIG. 1 than to the
単位拡散抵抗10の抵抗成分について説明する。単位拡散抵抗10の抵抗値Rは、金属膜3(バリアメタル層3cを含む)の抵抗をRM、拡散層2の抵抗をRD、金属膜3と拡散層2との間のコンタクト抵抗(シリサイド層5の抵抗など)をRCとすると、R=2RM+RD+2RCと表される(単位拡散抵抗10は金属膜3を2つ有するため、RMとRCはそれぞれ2倍されている)。通常、RM、RD、RCのうち、RDは最も大きく支配的であり、RMは最も小さく単位拡散抵抗10の抵抗値Rに殆ど影響しない。RCは金属膜3と拡散層2との反応の影響を受けるための抵抗値の制御が難しく、これが単位拡散抵抗10の抵抗値Rがばらつく原因となる。
The resistance component of the unit diffused
図3は、拡散層2と金属膜3との接続部分の拡大図である。以下、図3を参照しつつ、金属膜3と拡散層2との間のコンタクト抵抗RCについてさらに分析する。コンタクト抵抗RCは、シリサイド層5の抵抗をRC1、シリサイド層5と拡散層2との界面の抵抗をRC2、拡散層2におけるシリサイド層5下の領域2a(図3において点線で囲まれた領域)の抵抗をRC3とすると、RC=RC1+RC2+RC3と表される。以下、拡散層2におけるシリサイド層5下の領域2aを、単に「領域2a」ということもある。
FIG. 3 is an enlarged view of the connecting portion between the
電流は、図3の矢印で示した方向に流れ、領域2aの厚さMが小さくなるほど電流の経路(金属膜3中の伝導キャリアの経路)は狭くなるため、領域2aの抵抗RC3は領域2aの厚さMに反比例する。つまり、領域2aの抵抗RC3と領域2aの厚さMとの間には、RC3∝1/Mの関係がある。よって、領域2aの厚さMが小さくなると領域2aの抵抗RC3が大きくなり、仮にM=0となれば、領域2aの抵抗RC3は無限大となり、電流を流す機能がなくなる。
The current flows in the direction shown by the arrow in FIG. 3, and the smaller the thickness M of the
シリサイド層5の厚さLおよび領域2aの厚さMの値は、拡散抵抗100の製造過程のイオン注入やその後の熱処理などのプロセスのばらつきに起因してばらつき、それによって、領域2aの抵抗RC3にばらつきが生じる。領域2aの抵抗RC3がばらつくと、単位拡散抵抗10の抵抗Rにもばらつきが生じ、拡散抵抗100全体の抵抗値の安定性が低下する。
The values of the thickness L of the
この問題を解決するため、実施の形態1に係る拡散抵抗100では、シリサイド層5の厚さLと領域2aの厚さMとが、L<M<4Lの関係を満たすように設定される。ここで、シリサイド層5の厚さLおよび領域2aの厚さMは、M/Lが最小となる箇所における厚さとして定義される。例えば、図4のようにシリサイド層5の形状が均一でない場合、M/Lが最小となる箇所はシリサイド層5が最も厚くなった箇所であり、その箇所においてLとMが規定される。
To solve this problem, in the diffused
L<Mの関係を満たす程度に領域2aの厚さMが大きいことで、シリサイド層5の厚さLのばらつきに起因する領域2aの抵抗RC3の変動は小さくなり、特に、シリサイド層5が設計値よりも厚く形成されたときに単位拡散抵抗10の抵抗値が高くなりすぎることが防止される。また、領域2aの厚さMを過度に大きくせず、M<4Lを満たす程度に抑えることで、単位拡散抵抗10の抵抗値が低くなりすぎることが防止される。よって、L<M<4Lが満たされることで、金属膜3と拡散層2との間のコンタクト抵抗RCのばらつきが抑制される。これにより、単位拡散抵抗10の抵抗値のばらつきが抑制され、その結果、拡散抵抗100全体の抵抗値の安定性が向上する。
Since the thickness M of the
図5および図6は、実際に作成した拡散抵抗における拡散層とシリサイド層との間のコンタクト抵抗の電流-電圧曲線(IV曲線)を示すグラフである。図5は、L<M<4Lの関係を満たす実施の形態1の拡散抵抗のIV曲線を示しており、図6は、L>Mの関係を満たす比較例の拡散抵抗のIV曲線を示している。図5および図6のそれぞれには、1つの拡散抵抗に組み込まれた8つの単位拡散抵抗のコンタクト抵抗のIV曲線が示されている。また、図6と図5とでは、横軸および縦軸のスケールを同一に合わせている。比較例の拡散抵抗のコンタクト抵抗のIV曲線(図6)は様々な傾きを持ち、抵抗値がばらついているのに対し、実施の形態1の拡散抵抗のコンタクト抵抗のIV曲線の傾きはほぼ一定であり、抵抗値が安定していることが分かる。
FIGS. 5 and 6 are graphs showing current-voltage curves (IV curves) of contact resistance between the diffusion layer and the silicide layer in actually created diffusion resistors. FIG. 5 shows the IV curve of the diffused resistance of the first embodiment that satisfies the relationship L<M<4L, and FIG. 6 shows the IV curve of the diffused resistance of the comparative example that satisfies the relationship L>M. There is. Each of FIGS. 5 and 6 shows contact resistance IV curves of eight unit diffused resistors incorporated into one diffused resistor. Further, in FIGS. 6 and 5, the scales of the horizontal and vertical axes are the same. The IV curve of the contact resistance of the diffused resistor in the comparative example (FIG. 6) has various slopes and the resistance value varies, whereas the slope of the IV curve of the contact resistance of the diffused resistor in
以下、実施の形態1に係る拡散抵抗100の製造方法について説明する。ここでは、半導体基板1の材料はSiであり、拡散層2はP型であるものと仮定する。
A method for manufacturing the diffused
まず、半導体基板1を薬液で洗浄して、半導体基板1の表面の自然酸化膜や異物を取り除いた後、半導体基板1を拡散炉に入れて熱処理を行うことで、半導体基板1上に薄い酸化膜21を形成する。酸化膜21は、拡散層2を形成するためのイオン注入による半導体基板1のダメージを防ぐためのものであり、その厚さは数百Å程度でよい。
First, the
次に、酸化膜21が形成された半導体基板1上にレジストを塗布形成し、当該レジストの露光および現像を行うことで、図7の平面図に示すように、拡散層2の形成領域に開口を有するレジストパターン22を形成する。そして、レジストパターン22をマスクとして、例えばボロン(B)などのP型ドーパントをイオン注入することで、半導体基板1の上層部に拡散層2を形成する。その後、注入したイオン種を活性化させるための熱処理を行う。この熱処理の温度および時間は、拡散抵抗100の抵抗値の目標値(設計値)に応じて決定される。
Next, a resist is applied and formed on the
レジストパターン22を除去した後、半導体基板1上を絶縁層6で覆う。そして、絶縁層6上にレジストを塗布形成し、当該レジストの露光および現像を行うことで、金属膜3の形成領域(拡散層2に金属膜3を接続させる領域)に開口を有するレジストパターンを形成する。その後、当該レジストパターンをマスクとするウェットエッチングおよびドライエッチにより、図8の断面図に示すように、絶縁層6に拡散層2の上面に達する開口を形成する。
After removing the resist
続いて、図9の断面図に示すように、半導体基板1上に、例えばスパッタ法によりTi/TiN層を成膜してバリアメタル層3cを成形し、その上に、AlSi、AlCu、AlSiCuなどを成膜することで、金属膜3を形成する。上述したように、バリアメタル層3cは、Ti/TiNに限られず、Co、Ni、Pt、Ta、Wなどでもよい。また、金属膜3の材料は、例えばAlSi、AlCu、AlSiCuなどを用いることができる。
Subsequently, as shown in the cross-sectional view of FIG. 9, a Ti/TiN layer is formed on the
その後、熱処理を行うことで、金属膜3のバリアメタル層3cのTiと半導体基板1のSiとを反応させて、TiSi2からなるシリサイド層5を形成する。このとき、シリサイド層5の厚さLと、拡散層2におけるシリサイド層5下の領域2aの厚さMとが、L<M<4Lの関係を満たすようにする。例えば、シリサイド層5を厚くしたい場合は、予めその分だけ拡散層2を深く形成しておく必要がある。
Thereafter, heat treatment is performed to cause the Ti of the
そして、絶縁層6の上面上の不要な金属膜3を除去することで、図1および図2に示した構造の拡散抵抗100が完成する。
Then, by removing
<実施の形態2>
実施の形態1の拡散抵抗100において、例えば拡散層2がP型の場合は、半導体基板1はN型基板であることが望ましい。しかし、集積回路においてはP型の拡散層2からなる拡散抵抗100と、N型の拡散層2からなる拡散抵抗100の両方を半導体基板1に形成することもあり、例えばP型の半導体基板1内にP型の拡散層2からなる拡散抵抗100が作られることも考えられる。そのような場合、拡散層2から半導体基板1へ流れ出るリーク電流が発生するおそれがある。リーク電流が発生すると、拡散層2の実質的な抵抗値が変化するため問題となる。
<
In the diffused
図10は、実施の形態2に係る拡散抵抗100の断面図である。図10も図2と同様に、図1に示すA1-A2線に沿った断面に対応しており、1つの単位拡散抵抗10の長さ方向の断面構造を示している。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a diffused
実施の形態2の拡散抵抗100は、図2の構成に対し、半導体基板1の表層部に形成され、拡散層2とは反対の導電型(第2導電型)を有する第2拡散層である反対導電型拡散層7を追加したものである。すなわち、拡散層2がP型の場合、反対導電型拡散層7はN型であり、拡散層2がN型の場合、反対導電型拡散層7はP型である。拡散層2は反対導電型拡散層7内に形成されている。反対導電型拡散層7の厚さ(深さ)は1~6μm程度でよいが、拡散層2よりも厚くする必要がある。
実施の形態2の拡散抵抗100の構成は、反対導電型拡散層7が追加されたことを除けば、実施の形態1と同様である。つまり、実施の形態2の拡散抵抗100においても、単位拡散抵抗10におけるシリサイド層5の厚さLと領域2aの厚さMとが、L<M<4Lの関係を満たすように設定されている。
The configuration of the diffused
実施の形態2の拡散抵抗100(図10)では、拡散層2と反対導電型拡散層7との間にPN接合が形成されるため、当該PN接合が常に逆バイアスされるように反対導電型拡散層7の電位を調整することで、拡散層2からの電流リークを抑制することができる。例えば、拡散層2がP型、反対導電型拡散層7がN型の場合、反対導電型拡散層7の電位がパッド3a,3bのうちの高電位側の電位よりも高くなるように設定すればよい。逆に、拡散層2がN型、反対導電型拡散層7がP型の場合、反対導電型拡散層7の電位がパッド3a,3bのうちの低電位側の電位よりも低くなるように設定すればよい。これにより、リーク電流に起因する拡散抵抗100の抵抗値の変化を防止でき、拡散抵抗100の抵抗値をより高精度に設定することができる。
In the diffused resistor 100 (FIG. 10) of the second embodiment, since a PN junction is formed between the
以下、実施の形態2に係る拡散抵抗100の製造方法について説明する。ここでも、半導体基板1の材料はSiであり、拡散層2はP型であるものと仮定する。
A method for manufacturing the diffused
まず、実施の形態1と同様に、半導体基板1を洗浄した後、半導体基板1の熱処理を行うことで、半導体基板1上にイオン注入によるダメージを防ぐための薄い酸化膜を形成する。
First, as in
次に、半導体基板1上にレジストを塗布し、当該レジストの露光および現像を行うことで、反対導電型拡散層7の形成領域に開口を有するレジストパターンを形成する。そして、当該レジストパターンをマスクとして、例えば窒素(N)、リン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)などのN型ドーパントのイオン注入を行うことで、半導体基板1に反対導電型拡散層7を形成する。その後、注入したイオン種を活性化させるための熱処理を行う。
Next, a resist is applied onto the
その後、実施の形態1と同様の方法で、反対導電型拡散層7内に拡散層2を形成する。さらに、実施の形態1と同様の方法で、拡散層2に達する開口を有する絶縁層6を形成し、当該開口内にバリアメタル層3cを有する金属膜3を形成し、金属膜3のバリアメタル層3cと半導体基板1とを反応させてシリサイド層5を形成することで、図10の拡散抵抗100が得られる。
Thereafter, the
<実施の形態3>
実施の形態3では、実施の形態1または2の拡散抵抗100において、シリサイド層5をC49構造のTiSi2とする。C49構造のTiSi2は比較的低い温度の熱処理で形成されることから高い膜厚均一性が得られるため、シリサイド層5をC49構造のTiSi2とすることで、実施の形態1または2よりも拡散抵抗100の抵抗値のばらつきが抑制される。なお、本実施の形態では、シリサイド層5(反応層)の全ての結晶構造がC49構造である必要はなく、シリサイド層5が主にC49構造の結晶構造を持つTiSi2で構成されていればよい。例えば、シリサイド層5がC54構造のTiSi2を5%程度を含んでいてもよい。
<
In the third embodiment, in the diffused
実施の形態1で説明したように、シリサイド層5の厚さLと領域2aの厚さMとが、L<M<4Lの関係を満たせば、単位拡散抵抗10の抵抗値のばらつきを抑えることができる。しかし、単位拡散抵抗10の抵抗値を高くするために拡散層2の厚さK(図3参照)を小さくする場合には、L<Mの関係を得るためにシリサイド層5を薄く形成する必要がある。そのような場合でも、シリサイド層5をC49構造のTiSi2とすれば、シリサイド層5の厚さLを精度良く調整できるため、より確実にL<Mの関係を得ることができる。また、半導体基板1の表面に電流を流す必要のある集積回路に拡散抵抗100を組み込む場合も、拡散層2の厚さKを薄くする必要があるため、シリサイド層5をC49構造のTiSi2とすることは効果的である。非特許文献1に示されているように、C54構造よりもC49構造の方がTiSi2結晶としての抵抗率は高いが、上記のように拡散層2におけるシリサイド層5下の領域2aの厚さMを大きくすれば拡散層2の抵抗を低くすることができる。
As described in the first embodiment, if the thickness L of the
実施の形態3に係る半導体装置の製造方法は、基本的に実施の形態1または2と同様であるが、金属膜3(バリアメタル層3c)のTiと半導体基板1のSiとを反応させてTiSi2からなるシリサイド層5を形成する工程において、C49構造のTiSi2を形成する必要がある。上記した非特許文献1に示されているように、熱処理の温度を800℃程度の高温にするとTiSi2の結晶構造はC54構造へと転移する。そこで、本実施の形態では、シリサイド層5を形成するための熱処理の温度を680℃以上740℃以下とすることで、C49構造のTiSi2からなるシリサイド層5を形成する。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment is basically the same as that in the first or second embodiment, except that Ti of the metal film 3 (
図11は、TiSi2のシリサイド層5を形成するための熱処理の温度と形成されるシリサイド層5の抵抗値のばらつきとの関係を示すグラフである。C49構造のTiSi2は、C54構造のTiSi2に比べ膜厚均一性が高いため抵抗値のばらつきが小さい。図11に示すように、熱処理の温度が680℃以上740℃以下のときは抵抗値のばらつきが小さいC49構造のTiSi2が形成され、800℃以上になると抵抗値のばらつきが大きいC54構造のTiSi2が形成されることが分かる。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the temperature of the heat treatment for forming the
図12は、680℃以上740℃以下の熱処理で形成したTiSi2からなるシリサイド層5における同じ断面の3点のナノビーム電子回折パターンである。また、図13は、800℃より高い温度の熱処理で形成したTiSi2からなるシリサイド層5における同じ断面の3点ナノビーム電子回折パターンである。これらの回析パターンの値から、図12においてはTiSi2がC49構造であり、図13においてはTiSi2がC54構造であることが分かる。
FIG. 12 shows a nanobeam electron diffraction pattern at three points on the same cross section of the
なお、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。 Note that it is possible to freely combine each embodiment, or to modify or omit each embodiment as appropriate.
100 拡散抵抗、10 単位拡散抵抗、1 半導体基板、2 拡散層、2a 拡散層におけるシリサイド層下の領域、3 金属膜、3a,3b パッド、3c バリアメタル層、5 シリサイド層、6 絶縁層、7 反対導電型拡散層、21 酸化膜、22 レジストパターン。 100 diffused resistance, 10 unit diffused resistance, 1 semiconductor substrate, 2 diffused layer, 2a region under the silicide layer in the diffused layer, 3 metal film, 3a, 3b pad, 3c barrier metal layer, 5 silicide layer, 6 insulating layer, 7 Opposite conductivity type diffusion layer, 21 oxide film, 22 resist pattern.
Claims (4)
前記第1拡散層上の互いに異なる個所のそれぞれに接続した金属膜と、
前記第1拡散層の半導体と前記金属膜とが反応して形成された反応層と、
を有する拡散抵抗を備え、
前記反応層の厚さをL、前記第1拡散層における前記反応層下の領域の厚さをMとすると、L<M<4Lの関係が満たされている、
半導体装置。 a first diffusion layer of a first conductivity type formed in a surface layer of a semiconductor substrate;
a metal film connected to each of different locations on the first diffusion layer;
a reaction layer formed by a reaction between the semiconductor of the first diffusion layer and the metal film;
equipped with a diffused resistance having
When the thickness of the reaction layer is L and the thickness of the region under the reaction layer in the first diffusion layer is M, the relationship L<M<4L is satisfied.
Semiconductor equipment.
前記第1拡散層は、前記第2拡散層内に形成されている、
請求項1に記載の半導体装置。 further comprising a second diffusion layer of a second conductivity type formed in a surface layer portion of the semiconductor substrate,
the first diffusion layer is formed within the second diffusion layer,
The semiconductor device according to claim 1.
前記金属膜はTiを含み、
前記反応層は、C49構造の結晶構造を持つTiSi2である、
請求項1または請求項2に記載の半導体装置。 The semiconductor substrate includes Si,
The metal film contains Ti,
The reaction layer is TiSi2 having a C49 crystal structure.
The semiconductor device according to claim 1 or 2.
前記拡散層上の互いに異なる個所のそれぞれにTiを含む金属膜を形成する工程と、
680℃以上740℃以下の熱処理により、前記拡散層のSiと前記金属膜のTiとを反応させてTiSi2からなる反応層を形成することで、前記拡散層、前記金属膜および前記反応層からなる拡散抵抗を形成する工程と、
を備え、
前記反応層の厚さをL、前記拡散層における前記反応層下の領域の厚さをMとすると、L<M<4Lの関係が満たされている、
半導体装置の製造方法。 a step of forming a diffusion layer in a surface layer portion of a semiconductor substrate containing Si;
forming a metal film containing Ti at different locations on the diffusion layer;
By heat treatment at 680° C. or higher and 740° C. or lower, Si in the diffusion layer and Ti in the metal film are reacted to form a reaction layer made of TiSi 2 , thereby removing the diffusion layer, the metal film, and the reaction layer. a step of forming a diffused resistor ,
Equipped with
When the thickness of the reaction layer is L and the thickness of the region under the reaction layer in the diffusion layer is M, the relationship L<M<4L is satisfied.
A method for manufacturing a semiconductor device.
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