JPH01304727A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH01304727A JPH01304727A JP13624488A JP13624488A JPH01304727A JP H01304727 A JPH01304727 A JP H01304727A JP 13624488 A JP13624488 A JP 13624488A JP 13624488 A JP13624488 A JP 13624488A JP H01304727 A JPH01304727 A JP H01304727A
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Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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。
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、半導体装置の製法特にバリヤメタルを有する
構造のコンタクト部を具備する半導体装置の製造方法に
係わる。
構造のコンタクト部を具備する半導体装置の製造方法に
係わる。
本発明はシリコンSi基板上にチタンナイトワイド層を
介してAfを主成分とする電極を形成するにあたり、そ
のチタンナイトライド5iNI#をシリコンSi基板を
加熱しなからr3j1.素を含む雰囲気中で形成するも
のであり、このようにすることによって、より安定性、
信頼性に優れたコンタクト部を有する半導体装置を製造
しうるようにする。
介してAfを主成分とする電極を形成するにあたり、そ
のチタンナイトライド5iNI#をシリコンSi基板を
加熱しなからr3j1.素を含む雰囲気中で形成するも
のであり、このようにすることによって、より安定性、
信頼性に優れたコンタクト部を有する半導体装置を製造
しうるようにする。
(従来の技術)
半導体装置、特に超LSI等においてコンタクト材料と
してAJが多く用いられるが、超LSIの回路素子のよ
り微細化に伴ない、半導体素子の接合部例えばバイポー
ラトランジスタにおけるエミッタ接合が、より浅く形成
される傾向にある。
してAJが多く用いられるが、超LSIの回路素子のよ
り微細化に伴ない、半導体素子の接合部例えばバイポー
ラトランジスタにおけるエミッタ接合が、より浅く形成
される傾向にある。
そのため、コンタクト材料、即ち電極材として八βを用
いる場合、Stとの合金化反応で浅い接合を破壊ないし
は劣化させるなどの問題が生じる。
いる場合、Stとの合金化反応で浅い接合を破壊ないし
は劣化させるなどの問題が生じる。
このような不都合を回避するためにこの棟の電極として
1〜2%のSiを含有する^β−3t合金を用いること
が行なわれる。ところがこの場合、 1−3i電極をス
パッタ等によって被着する場合、そのスパッタされた八
Eの熱処理後の冷却過程でSiが析出する。この析出S
iはへβ中からの析出であるためm族元素のlを含んだ
Siであるためp型となり、n型Stに対してpn接合
を形成するなどオーミックコンタクト部としての不都合
を来す。
1〜2%のSiを含有する^β−3t合金を用いること
が行なわれる。ところがこの場合、 1−3i電極をス
パッタ等によって被着する場合、そのスパッタされた八
Eの熱処理後の冷却過程でSiが析出する。この析出S
iはへβ中からの析出であるためm族元素のlを含んだ
Siであるためp型となり、n型Stに対してpn接合
を形成するなどオーミックコンタクト部としての不都合
を来す。
このような不都合を回避するために、St析出による影
響が、Si基板に及ぶことがないようにSi基板とAl
−5t電極との間にバリヤメタルを介在させた積層構造
のコンタクト部を構成することが提案されている。例え
ばアイ・イー・イー・イー・トランス アクションズ
オン エレクトロンデバイシズ(1−E−E −E−T
RANSACTIONS 0NELECTRON D
HVICES) VoL、HD−34NO,3,MA
RC)l 198’?の599貞等にその開示がある
ように、Si基板上にチタンTi金属層と、さらにその
上にチタンナイトライド1’1Nrfi、またさらにそ
れに八l −Si合金層を順次積Jmした構造をとるも
のの提案がある。
響が、Si基板に及ぶことがないようにSi基板とAl
−5t電極との間にバリヤメタルを介在させた積層構造
のコンタクト部を構成することが提案されている。例え
ばアイ・イー・イー・イー・トランス アクションズ
オン エレクトロンデバイシズ(1−E−E −E−T
RANSACTIONS 0NELECTRON D
HVICES) VoL、HD−34NO,3,MA
RC)l 198’?の599貞等にその開示がある
ように、Si基板上にチタンTi金属層と、さらにその
上にチタンナイトライド1’1Nrfi、またさらにそ
れに八l −Si合金層を順次積Jmした構造をとるも
のの提案がある。
この場合、1’ffNIとこれの上に1゛1NI−をデ
ボジッ)−して後、−旦デポジット作業を中断し、60
0℃:3(]分程度のアニール、即ち熱処理を行ってピ
ンホール等のいわゆるウィークスポットを酸素で理め込
んで補修するという作業を行っているものである。とこ
ろがこのようにAll −5t層の形成前に、1°IN
層を30分間熱処理する作業を特段に行う場合、スルー
ブツトすなわち処理量の向上を阻害すると共に、TiN
I−とAl −5t層との界面に不要元素例えばCj
?の侵入等が生じ、密着性の低下を招来するという課題
がある。
ボジッ)−して後、−旦デポジット作業を中断し、60
0℃:3(]分程度のアニール、即ち熱処理を行ってピ
ンホール等のいわゆるウィークスポットを酸素で理め込
んで補修するという作業を行っているものである。とこ
ろがこのようにAll −5t層の形成前に、1°IN
層を30分間熱処理する作業を特段に行う場合、スルー
ブツトすなわち処理量の向上を阻害すると共に、TiN
I−とAl −5t層との界面に不要元素例えばCj
?の侵入等が生じ、密着性の低下を招来するという課題
がある。
さらにまた高温長時間のアニール処理によってシリコン
基板にすでに形成されている接合部での内拡散等の問題
が生じ、特性劣化、特性の不安定性、浅い接合の形成を
阻害するなどの多くの課題がある。
基板にすでに形成されている接合部での内拡散等の問題
が生じ、特性劣化、特性の不安定性、浅い接合の形成を
阻害するなどの多くの課題がある。
〔発明が解決しようとする課題)
本発明は、上述した積層構造によるコンタクト部におい
て、各金属層の被着を実質的に連続的に行うことができ
るようにして、スルーブツトの向上、各金属層間の界面
の密着性の向上、不安定性あるいはさらに接合への影響
等の課題の解決をはかることができるようにした半導体
装置の製造方法を提供する。
て、各金属層の被着を実質的に連続的に行うことができ
るようにして、スルーブツトの向上、各金属層間の界面
の密着性の向上、不安定性あるいはさらに接合への影響
等の課題の解決をはかることができるようにした半導体
装置の製造方法を提供する。
(課題を解決するための手段)
本発明においては、第1図に示すようにシリコン(Si
)JA板(1)上にチタンナイトライド(TiN)層(
2)を介してアルミニウム(^β)を主成分とする電極
(3)を形成する積I@構造によるコンタクト部(4)
を有する半導体装置の製造方法において、特にSi基板
(11を加熱しなからT i N M(21を酸素を含
む雰囲気中で形成する。この場合の酸素を含む雰囲気は
、人為的に即ち積極的に酸素を少量添加する雰囲気とす
ることもできるが、シリコン基板(1)の表面に自然に
付着存在する残留水分の熱分解によって酸素が供給され
る雰囲気によることもできる。
)JA板(1)上にチタンナイトライド(TiN)層(
2)を介してアルミニウム(^β)を主成分とする電極
(3)を形成する積I@構造によるコンタクト部(4)
を有する半導体装置の製造方法において、特にSi基板
(11を加熱しなからT i N M(21を酸素を含
む雰囲気中で形成する。この場合の酸素を含む雰囲気は
、人為的に即ち積極的に酸素を少量添加する雰囲気とす
ることもできるが、シリコン基板(1)の表面に自然に
付着存在する残留水分の熱分解によって酸素が供給され
る雰囲気によることもできる。
上述の本発明によれば、TiN層(2)のピンホール等
のいわゆるウィークスポットが、このTiN層(2)の
生成と同時に酸素によって埋め込まれたIt!lとして
形成されることによって所望の安定した特性を6し、し
かもその後の特段の高温加熱工程を必要としないことか
ら各金属層の被着例えばスパッタリング作業の中断が回
避され、これに伴なう作業性の低)即ちスルーブツトの
低下を回避でき、さらに各金属層の界面の特性劣化等を
回避できる。
のいわゆるウィークスポットが、このTiN層(2)の
生成と同時に酸素によって埋め込まれたIt!lとして
形成されることによって所望の安定した特性を6し、し
かもその後の特段の高温加熱工程を必要としないことか
ら各金属層の被着例えばスパッタリング作業の中断が回
避され、これに伴なう作業性の低)即ちスルーブツトの
低下を回避でき、さらに各金属層の界面の特性劣化等を
回避できる。
そして、このようにして形成されたコンタクト部(4)
は、半導体装置、例えばバイポーラトランジスタにおけ
る爾後の作業工程での熱処理、例えば、パンケージ、樹
脂モールド等に際しての加熱工程に伴う加熱時間、温度
等の加熱条件に応じて、1’ i N Ii!! (2
1の被着条件、例えばそのスパッタリング開始時或いは
スパッタ、リング中の基板温度の選定。
は、半導体装置、例えばバイポーラトランジスタにおけ
る爾後の作業工程での熱処理、例えば、パンケージ、樹
脂モールド等に際しての加熱工程に伴う加熱時間、温度
等の加熱条件に応じて、1’ i N Ii!! (2
1の被着条件、例えばそのスパッタリング開始時或いは
スパッタ、リング中の基板温度の選定。
添加酸素量の選定によって必要な耐熱性を得ることがで
きる。
きる。
(実施例」
第1図に示すようにnpn l−ランシスタに適用する
場合の例を説明する。
場合の例を説明する。
この場合、シリコンSi基板11)に、n型のコレクタ
領域(51+1’型のベース領域(6)およびn型のエ
ミッタ領域(7)が形成されている。(8)は、基板+
llの表面に形成された5i02絶縁層である。この絶
縁層(8)には、各コレクタ、ベースおよびエミッタ領
域(5)。
領域(51+1’型のベース領域(6)およびn型のエ
ミッタ領域(7)が形成されている。(8)は、基板+
llの表面に形成された5i02絶縁層である。この絶
縁層(8)には、各コレクタ、ベースおよびエミッタ領
域(5)。
(6)および(7)上にそれぞれコンタクト窓(9)が
フォトリソグラフィ技術によって穿設される。
フォトリソグラフィ技術によって穿設される。
基板(1)上に各コンタクト窓(9)内を含んでそれぞ
れ全面的にTiを例えば300〜500人の厚さに下地
金属層(10)を被着し、続いてこれの上にrtN+#
(2)を500〜1000人の厚さに被着し、史に続い
てこれの上に^1−Si層(3)を5000〜1ooo
o人程度に被着する。各J! (lo) 、 (21,
(31は蒸着またはスパッタ等によって形成し得る。各
層(10) 、 12)、(3)をスパッタによって形
成する場合、周知のスパッタ装置によりて低圧アルゴン
雰囲気中で行う0例えばTi下地金属1舗(10)とT
iN層(2)については、Tiターゲットをスパッタ源
として用い、 へβ−5t電極(3)については、例え
ばAl−5t合金ターゲットをスパッタ源として用いる
。各スパッタは、周知のように低圧アルゴンガス中で行
うものであるが、TiN層(2)のスパッタは雰囲気中
にN2ガスを送り込むことによってSi基Jfi(11
に向って到来するTiが窒化してチタンナイトライドT
iN層+2)としてデボジフトされるようにする。この
T i N 層(21のスパッタは、その開始時、即ち
N2ガスの送り込み開始とほぼ同時に基板(1)をこの
基板(11の載置台の加熱手段によって例えば100〜
200℃に加熱するとか、開始前数秒ないし数十秒前か
ら100〜200℃に加熱してこの状態でTiNのスパ
ッタが開始されるようにする。
れ全面的にTiを例えば300〜500人の厚さに下地
金属層(10)を被着し、続いてこれの上にrtN+#
(2)を500〜1000人の厚さに被着し、史に続い
てこれの上に^1−Si層(3)を5000〜1ooo
o人程度に被着する。各J! (lo) 、 (21,
(31は蒸着またはスパッタ等によって形成し得る。各
層(10) 、 12)、(3)をスパッタによって形
成する場合、周知のスパッタ装置によりて低圧アルゴン
雰囲気中で行う0例えばTi下地金属1舗(10)とT
iN層(2)については、Tiターゲットをスパッタ源
として用い、 へβ−5t電極(3)については、例え
ばAl−5t合金ターゲットをスパッタ源として用いる
。各スパッタは、周知のように低圧アルゴンガス中で行
うものであるが、TiN層(2)のスパッタは雰囲気中
にN2ガスを送り込むことによってSi基Jfi(11
に向って到来するTiが窒化してチタンナイトライドT
iN層+2)としてデボジフトされるようにする。この
T i N 層(21のスパッタは、その開始時、即ち
N2ガスの送り込み開始とほぼ同時に基板(1)をこの
基板(11の載置台の加熱手段によって例えば100〜
200℃に加熱するとか、開始前数秒ないし数十秒前か
ら100〜200℃に加熱してこの状態でTiNのスパ
ッタが開始されるようにする。
このようにして基板(11上に全面的に順次形成された
下地金属W7i(10) 、 TtNIiif(21,
^β−3i層(3)の積層金属層を、選択的にエッチン
クして、各コレクタ領域(5)、ベース領域(6)、エ
ミッタ領域(7)にそれぞれオーミックにコンタクトす
るコレクタ。
下地金属W7i(10) 、 TtNIiif(21,
^β−3i層(3)の積層金属層を、選択的にエッチン
クして、各コレクタ領域(5)、ベース領域(6)、エ
ミッタ領域(7)にそれぞれオーミックにコンタクトす
るコレクタ。
ベース、エミッタ各コンタクト部(4)を構成して目的
とするnpn型トランジスタを構成する。
とするnpn型トランジスタを構成する。
面、上述した例では、npn型バイポーラトランジスタ
に通用した場合であるが、pnp型を始めとして、バイ
ポーラトランジスタ以外の各種半導体装置を得る場合に
本発明を通用することができる。
に通用した場合であるが、pnp型を始めとして、バイ
ポーラトランジスタ以外の各種半導体装置を得る場合に
本発明を通用することができる。
上述したように本発明によればバリヤメタルとして、T
iN層の被着形成後に熱処理を施こすことを回避したの
で、商いスルーブツI・でTtNIiif(21の形成
を行うことができるにもかかわらず、この’l’ i
N rfi(21の形成時の加熱によって充分安定した
特性を有するコンタクト部(4)を構成することができ
る。これはその形成にあたっての加熱によって例えばシ
リコン基板表面の残留H2O中のOが°riNJ*(2
)中に取り込まれて1’ i N JM (21中のウ
ィークスポットを酸素によって埋め込む補修作用が生じ
るものと思われる。
iN層の被着形成後に熱処理を施こすことを回避したの
で、商いスルーブツI・でTtNIiif(21の形成
を行うことができるにもかかわらず、この’l’ i
N rfi(21の形成時の加熱によって充分安定した
特性を有するコンタクト部(4)を構成することができ
る。これはその形成にあたっての加熱によって例えばシ
リコン基板表面の残留H2O中のOが°riNJ*(2
)中に取り込まれて1’ i N JM (21中のウ
ィークスポットを酸素によって埋め込む補修作用が生じ
るものと思われる。
今、本発明方法によって得たバイポーラトランジスタの
コンタクト部(4)の信頼性を測定した結果を示す。こ
の場合、共通のシリコン基板(1)上に、近接して対の
トランジスタを複数組同時に配列形成し、対のトランジ
スタ間のhFEの差(ΔIIFE)と全トランジスタの
hFEの平均hFEを測定し、初期値t−Qと、フォー
ミングガス中で450℃の加熱を行った場合の各加熱時
間後での正規分布の偏差値の比をもってhvEの変化を
測定した結果を第2図に示す。この場合Ti下地金属層
(10)の厚さを300人に、 TtNIm(21の厚
さを700人に、 Si^P3% N3)の厚さを6
000人に選定した場合である。同図において、・印と
、O印と、ム印は、それぞれ人為的に酸素の添加を行う
ことなく、バリア層としての1’ i N IJ +2
1を、その被着形成の開始と同時にSi基板(11をl
OO〜200℃程度に加熱した場合と、TiNの被着形
成の開始15秒前から基板(11を加熱した場合と、同
様のスパッタ開始24秒前から加熱した場合、また、Δ
印は、18秒前から基板(IJの加熱を行い、2〜3%
の酸素添加した雰囲気中でTiN被着を行った場合、■
印と、]」印はそれぞれ2%と6%の各酸素添加雰囲気
中で、TiNの被着形成開始と同時に基板加熱を行った
場合の各測定の結果をプロットしたものである。これに
よれば、450℃という11(i温下で30分間の加熱
を行った30分間程度では、コンタクト部が良好なバリ
ア効果を得ていることが分るが、TiNの形成時の加熱
開始、rvJ。
コンタクト部(4)の信頼性を測定した結果を示す。こ
の場合、共通のシリコン基板(1)上に、近接して対の
トランジスタを複数組同時に配列形成し、対のトランジ
スタ間のhFEの差(ΔIIFE)と全トランジスタの
hFEの平均hFEを測定し、初期値t−Qと、フォー
ミングガス中で450℃の加熱を行った場合の各加熱時
間後での正規分布の偏差値の比をもってhvEの変化を
測定した結果を第2図に示す。この場合Ti下地金属層
(10)の厚さを300人に、 TtNIm(21の厚
さを700人に、 Si^P3% N3)の厚さを6
000人に選定した場合である。同図において、・印と
、O印と、ム印は、それぞれ人為的に酸素の添加を行う
ことなく、バリア層としての1’ i N IJ +2
1を、その被着形成の開始と同時にSi基板(11をl
OO〜200℃程度に加熱した場合と、TiNの被着形
成の開始15秒前から基板(11を加熱した場合と、同
様のスパッタ開始24秒前から加熱した場合、また、Δ
印は、18秒前から基板(IJの加熱を行い、2〜3%
の酸素添加した雰囲気中でTiN被着を行った場合、■
印と、]」印はそれぞれ2%と6%の各酸素添加雰囲気
中で、TiNの被着形成開始と同時に基板加熱を行った
場合の各測定の結果をプロットしたものである。これに
よれば、450℃という11(i温下で30分間の加熱
を行った30分間程度では、コンタクト部が良好なバリ
ア効果を得ていることが分るが、TiNの形成時の加熱
開始、rvJ。
素添加の条件によって、耐熱性の選定がで・きるので、
これらを半導体装置のバッキング作業等のコンタクト部
(4)の形成後に与えられる加熱温度に応じてこれら条
件を選定すれば、信頼性が商く特性の安定した半導体装
置を製造できる。
これらを半導体装置のバッキング作業等のコンタクト部
(4)の形成後に与えられる加熱温度に応じてこれら条
件を選定すれば、信頼性が商く特性の安定した半導体装
置を製造できる。
第1図は本発明製造方法によって得る半導体装置の一例
の路線、的拡大断面図、第2図はその耐熱性を示すhF
E変化の測定曲線図である。 +1)はシリコン基板、(10)は下地金属層、(2)
は1”iN層、(3)はアルミニウムを主成分とする電
極である。
の路線、的拡大断面図、第2図はその耐熱性を示すhF
E変化の測定曲線図である。 +1)はシリコン基板、(10)は下地金属層、(2)
は1”iN層、(3)はアルミニウムを主成分とする電
極である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 シリコン基板上にチタンナイトライド層を介してアル
ミニウムを主成分とする電極を形成する半導体装置の製
造方法において、 上記シリコン基板を加熱しながら上記チタンナイトライ
ド層を酸素を含む雰囲気中で形成することを特徴とする
半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63136244A JP2821597B2 (ja) | 1988-06-02 | 1988-06-02 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63136244A JP2821597B2 (ja) | 1988-06-02 | 1988-06-02 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01304727A true JPH01304727A (ja) | 1989-12-08 |
JP2821597B2 JP2821597B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=15170658
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63136244A Expired - Lifetime JP2821597B2 (ja) | 1988-06-02 | 1988-06-02 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2821597B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06140357A (ja) * | 1990-12-11 | 1994-05-20 | Samsung Semiconductor Inc | 金属バリヤを形成させる方法 |
JPH06326119A (ja) * | 1993-05-13 | 1994-11-25 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6135517A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-20 | Toshiba Corp | 半導体装置の形成方法 |
JPS6384024A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-14 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1988
- 1988-06-02 JP JP63136244A patent/JP2821597B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS6135517A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-20 | Toshiba Corp | 半導体装置の形成方法 |
JPS6384024A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-14 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06140357A (ja) * | 1990-12-11 | 1994-05-20 | Samsung Semiconductor Inc | 金属バリヤを形成させる方法 |
JPH06326119A (ja) * | 1993-05-13 | 1994-11-25 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2821597B2 (ja) | 1998-11-05 |
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