JPH03248564A - 半導体集積回路とその製造方法 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は特性良好なショットキーバリアダイオードを組
み込むことができる半導体集積回路とその製造方法に関
する。

（ロ）従来の技術 ショットキー材料として用いられる純粋なアルミニウム
は、エツチング時の所謂“きれ”が悪くＩＣ等に組み込
むには微細化の点で不利である。

そのため、ショットキー電極には純粋なＡ２を、オーミ
ック電極にはＡＮ　−５ｉを用いる手法（特開昭６０−
１７０２６７号公報）が提案され、さらには純粋なＡｌ
を２層目の配線層として活用する手法（特開昭６０−１
７０９７８号公報）が提案されている。多層配線は現在
のＩＣやＬＳＩには不可欠である。

上記多層配線とした構造を第４図に示す。半導体基板（
１〉の表面に拡散によってＮＰＮ　トランジスタ等の素
子が作り込まれ、これらのオーミック電極（２）はＡｊ
！−５ｉから成る１層目配線層により、そしてショット
キー電極（３）は純粋なＡｌから成る２層目配線層で構
成したものである。

しかしながら、斯る構造はその製造工程において、２ｎ
ｄコンタクトホール（４）（５）の形成後オーミック電
極（２）の表面に形成される酸化物を除去するためのＡ
ｒスパッタエッチを行う必要があり、この時ショットキ
ー接合面（６〉がダメージを受けて特性が劣化する欠点
がある。また、八〇とＡＰ２−５ｉとが接合する為、Ｓ
ｉが他方のＡＮへ拡散することでＡｌ２−５ｉが八〇に
近い組成になる、またはＡＰが１！−５ｉに近い組成に
なり、これがオーミック電極（２〉ではスパイクの発生
（特にエミッタ）、ショットキー電極（３）では特性劣
化を招く欠点があった。

これらの欠点を改善するため提案されたのが第５図の手
法（特開昭６３−２１９１６１号公報）である。これは
下層（７）をＡｌ、上層（８）をＡ、ｌ：　−５ｉとし
て１つの配線層を積層構造にしたもので、先ず下層（７
）を極めて薄く堆積しアロイすることでショットキー電
極（３）のショットキー特性を固定し、続いて上層（８
）を堆積し同時にパターニングすることで微細化したオ
ーミック電極（２〉を形成するものである。アロイスパ
イクはＡＰ２の総量に比例するので、薄く形成しておけ
ばスパイクによるエミッタ短絡は防止できる。また、先
にショットキー特性を固定、つまりショットキー接合面
にアロイスパイクを形成しておくことにより、上層（８
）のシリコンが下層（７）に拡散されてもショットキー
特性が変動しないという利点を持つ。

（ハ〉発明が解決しようとする課題 しかしながら、第５図の改良した手法においても、Ａｌ
アロイ工程がＡｆｆｉ　−５ｉのアニール工程の他に余
分な熱処理として付加されるので、これがＩＣの特性、
特にＮＰＮ　トランジスタの低電圧側のｈ□の伸びを劣
化させる欠点があった。また、Ａｌの総量がオーミック
電極り２）のスパイクの点で制限されるので、ショット
キー電極（３）のスパイク量も制限を受け、これがショ
ットキー特性を向上させる上で弊害となる欠点があった
。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は上記従来の欠点に鑑み成されたもので、ショッ
トキー電極（２７）をＡｌ、オーミック電１（２９）を
ＡＮ２−５ｉで夫々構成すると共に、ショットキー電極
（２７）に絶縁膜（２３）上を延在して終端する延在部
（２８）を形成し、ショットキー接合面（２５）から離
れた位置でＡｌ−５ｉから成る接続配線（３ｏ）と接続
することにより、上記従来の欠点を全て解消せんとする
ものである。

また、ＡＮとＡＱ−５ｉとを層間膜を介さずに連続して
堆積し、ショットキー接合面上のＡｌ−５ｉを除去する
ようにＡＮ２−５ｉをパターニングすると共に、パター
ニング後電極材料のアニールとショットキー電極（２７
）の合金成長を行う熱処理を同時に行うことにより、余
分な熱処理を付加することの無い製造方法を提供するも
のである。

（ネ）作用 本発明によれば、ＡｌとＡｆｆｉ　−５ｉとの接合部を
ショットキー接合面（２５〉から離間したので、Ａｌ−
５ｉのＳｉがＡｆｆｉへ拡散してもショットキー接合面
（２５）まではとどかないので、ショットキー接合面（
２５）にアロイスパイクを多量に発生させることができ
、これがショットキー特性を大幅に向上できる要因とな
る。

また、ＡＮ２とＡＮ２−５ｉとでアロイ工程を共通にで
きるので、第５図の例に比べて余分な熱処理を付加せず
に済む。

（へ）実施例 以下に本発明の一実施例を図面を参照しながら詳細に説
明する。第１図は本発明のショットキーバリアダイオー
ドとＮＰＮトランジスタの構造を示す断面図である。

先ず（１１）はＰ型の単結晶シリコン半導体基板であり
、この半導体基板（１１）上にはＮ型のエピタキシャル
層（１２）がある。このエピタキシャル層（１２）と前
記半導体基板（１１〉との間には複数のＮ＋型の埋込み
層（１３）があり、この埋込み層（１３）を囲み、前記
エピタキシャル層（１２）表面より前記半導体基板（１
１）に到達するＰ＋型の分離領域（１４）で形成される
複数の島領域（１５）　、　（１６）・・・がある。こ
こで前記分離領域（１４）は上下分離で形成されている
が、前記エピタキシャル層（１２）表面より一気に拡散
してもよい。

左側の島領域（１５）にはＮＰＮトランジスタ（１７）
が形成され、右側の島領域（１６）にはショットキーバ
リアダイオード（１８〉が形成されている。図面上には
示されていないが、他の島領域には通常の半導体集積回
路に組み込まれる素子、例えばラテラルトランジスタ、
ダイオード、コンデンサおよび抵抗等が形成されている
。

前記ＮＰＮ　トランジスタ（１７）は、エピタキシャル
層（１２）をコレクタとし、このコレクタにＰ型のベー
ス領域（１９）、Ｎ″″型のエミッタ領域（２０）、お
よびＮ＋型のコレクタコンタクト領域（２１）が形成さ
れて構成されている。

一方、ショットキーバリアダイオード（１８）は、Ｎ４
型のコンタクト領域（２２〉がエピタキシャル層（１２
）に形成されて構成している。

次に前記エピタキシャル層（１２〉表面には、シリコン
酸化物より成る第１の絶縁膜（２３）が形成され、エピ
タキシャル層（１２）表面に露出している素子の拡散領
域の少なくとも一部およびエピタキシャル層（１２）の
一部の第１の絶縁膜（２３〉にコンタクトホール（２４
）が形成されている。

ここではコレクタコンタクト領域（２１）、ベース領域
（１９）、エミッタ領域（２０）、コンタクト領域（２
２）およびショットキー接合面（２５）にこのコンタク
トホールが形成きれている。

ショットキーコンタクト孔（２６）には純粋なアルミニ
ウムから成るショットキー電極（２７）が設けられ、こ
のショットキー電極（２７）の一部は絶縁膜（２３）上
を延在して延在部〈２８〉を形成する。延在部（２８〉
は他のシリコン表面とは接触せず絶縁膜（２３）上で終
端する。

オーミックコンタクト孔（２４）にはシリコン（Ｓｉ）
を１〜２重畳％含むアルミニウムから成るオーミック電
極（２９）が設けられ、オーミック電極（２９〉が各素
子を互いに電気接続する第１層目配線層となる。その一
部は、絶縁膜（２３）上でショットキー電極（２７）の
延在部（２８）端と連結する接続電極（３ｏ〉となり、
ショットキーバリアダイオードとその他の素子とを電気
接続する。ショットキー電極（２７）とオーミック電極
（２９）との間には層間膜は介さない （３１〉は層間絶縁膜、（３２）はｋｌ　−５ｉから成
る第２層目配線層である。

ショットキー電極（２７）の平面図を第２図に示す。シ
ョットキー電極（２７）はショットキーコンタクト孔（
２６〉を覆うようにして接合面（２５）とショットキー
接合し延在部（２８）はショットキー電極（２７）から
比較的細い線幅で導出される。延在部（２８）端からは
接続電極（３０）が延在して他の素子、同図ではＮＰＮ
　トランジスタ（１７）のエミッタにコンタクトホール
（２４）を介して接続されている。

そして、ショットキー電極（２７）と接続電極（３０）
との接続部（３１）は、延在部（２８）によりショット
キー接合面（２５）より離れた位置に配置する。その距
離Ｗ１は、電極材料のアロイ時に接続電極（３０）のシ
リコンがショットキー電極（２７）のアルミへ拡散する
距離より大とする。これでショットキー接合面（２５）
におけるショットキー電極（２７）材料は純粋なアルミ
の状態を保つことができ、従ってシリコン表面との良好
な合金成長を行うことができる。処理温度と膜厚等にも
よるが、Ａｆ！、の膜厚が１．０μ程度のショットキー
電極（２７）を４００〜５００″Ｃで合金成長した場合
、両者の離間距離は１０μ程で十分であった。

一方、ＡＰ２−５ｉのＳｉが拡散した結果Ａｌ−５ｉは
Ａｆｆｉに近い組成となるので、接続部（３１〉はエミ
ッタ領域（２０）とのコンタクトホールからも離しであ
る。

但しスパイクによるエミッタ短絡にはある程度の余裕度
があるので、その距離Ｗ、は距離Ｗｌよりシビアにせず
に済む。

斯る構成によれば、ＡＮとＡｌ−５ｉとの接続部（３１
）をショットキー接合面（２５）から離間せしめたので
、Ａｌ−５ｉのＳｉがショットキー接合面に到達しない
構成とすることができ、従ってショットキー電極（２７
）は良好なショットキー接合を行うことができる。

第３図は本発明の製造方法を説明するための断面図であ
る。以下に図面の順番に従って製造方法を説明する。

先ず第３図Ａに示す如く、ＮＰＮ　トランジスタ（１７
）等の拡散領域形成が終了した半導体基板（１１〉表面
の絶縁膜（２３）にオーミックコンタクト孔（２４）と
ショットキーコンタクト孔（２５）を同時形成する。

次いで第３図Ｂに示す如く、蒸着又はスパッタ法により
膜厚０．５〜２．０μの純粋なＡｌを堆積し、これをバ
ターニングすることでショットキー電極（２７）とその
延在部（２８）を形成する。アロイはまだ行わない。延
在部（２８〉はどこともコンタクトさせず、ＳｉＯ，か
ら成る絶縁膜（２３）上で終端させる。

次いで第３図Ｃに示す如く、ショットキー電極（２７）
を覆うようにして全面にＡｌ−５ｉ層（３２）を堆積す
る。ＡＮ−５ｉはシリコン（Ｓｉ）を１〜２重畳％含む
アルミニウムであり、蒸着又はスパッタ法により膜厚０
．５〜２．０μで堆積する。層間膜は介さない。

そして第３図りに示す如く、Ａｌ−５ｉ層（３２）上に
ホトレジスト（３３）によるマスクパターンを形成し、
ショットキー接合面（２５〉上のショットキー電極（２
７）を露出するようにＡｅ　−５ｉ層（３３）をバター
ニングする。バターニングにはＲＩＥ（リアクティブイ
オンエツチング）又はＣＤＥ（ケミカルドライエツチャ
ー）を利用し、ＡＰとＡＩ！−５ｉとの選択比が小さい
ので、ガス中のＡＰ２−５ｉのＳｉを検出しながらエツ
チングすることにより、ＡＰ２−５ｉの終点検出を行う
、　Ａｆｆｉを全て除去してはならない。バターニング
されたＡｊニーＳｉは、各拡散領域とオーミックコンタ
クト孔（２４）を介してコンタクトすることにより第１
層目配線層（３４）を形成する。第１層目配線層（３４
）の一部（３０）は、ショットキー電極（２７）の延在
部（２８〉端とコンタクトしてショットキーダイオード
とその他の素子とを接続する。

その後、第３図Ｅに示す如く層間絶縁膜（３５）を形成
し、 第３図Ｆに示す如＜Ａｆｆｉ−５ｉにより第２層目電極
層（３６）を形成する。層間絶縁膜（３５）のスルーホ
ール（３７）形成後は、第１層目配線層（３４）の露出
表面に形成される酸化物を除去する為にＡｒスパッタエ
ツチングを処してから第２層目電極層（３６）の堆積と
パターニングを行う。そして、全ての配線を形成後パッ
シベーション被膜を形成し、全体に４００〜５００℃の
アニールを処す。これで各電極とシリコンとの合金化（
アロイ）成長が促され、特にショットキー電極（２７）
では深いアルミスパイクが形成されて良好なるショット
キー接合が形成される。

上記本願の製造方法によれば、層間絶縁膜（３５）のス
ルーホール（３７）形成後に行うＡｒスパッタエッチに
対しショットキー接合面（２５）はすでにへ２材料と層
間絶縁膜（３５）で覆われるので、ショットキー接合面
（２５）を前記スパッタエッチによるダメージから保護
できる。

また、全ての電極を形成した後に合金成長用のアニール
を処すので、アニールが１回で済み、他素子の特性をば
らつかせることも無い。

さらに、延在部（２８）によってＡｌとＡｊ！　−５ｉ
との接合部（３１）をショットキー接合面から離し、Ａ
ｌ−５ｉのＳｉがショットキー接合面まで到達しない構
成としたので、拡散したＳｉがショットキー接合に欠か
せないアロイスパイクの形成を阻害せずに済む。

（ト）発明の効果 以上に説明した如く、本発明によれば延在部（２８）を
設けてＡｌとＡｌ−５ｉとの接合部（３１）をショット
キー接合面（２５）から離し、Ａｊ！−５ｉからＡｌへ
拡散したＳｉがショットキー接合面（２５）までは達し
ない構造としたので、深いアロイスパイクを多量に発生
させることができ、特性良好なるショットキーバリアダ
イオードを組み込むことができる。

また、１番目の従来例に比べて他の処理（Ａｒスパッタ
エッチ等）によるショットキー接合面（２５）のダメー
ジが無く、清浄なシリコン表面にショットキー接合でき
るので、特性良好なるショットキーバリアダイオードを
形成できる。

さらに、２番目の従来例に比べて各電極のアロイ工程が
１回で済むので、余分な熱処理を付加せず、その他の素
子の特性をばらつかせないという利点をも有する。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は夫々本発明を説明するための断面図と
平面図、第３図Ａ〜第３図Ｆは本発明の製造方法を説明
するための断面図、第４図と第５図は従来例を説明する
ための断面図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）とその
   他の素子を集積化した半導体集積回路であって、 半導体基板上の絶縁膜を開口した前記ＳＢＤ用のショッ
   トキーコンタクト孔、および前記その他の素子用のオー
   ミックコンタクト孔と、 前記オーミックコンタクト孔を介してシリコン表面とオ
   ーミック接合するシリコンを含むアルミ材料から成るオ
   ーミック電極と、 前記ショットキーコンタクト孔を介してシリコン表面と
   ショットキー接合するシリコンを含まないアルミ材料か
   ら成るショットキー電極と、前記ショットキー電極と一
   体であり前記ショットキーコンタクト孔から遠ざかるよ
   うに前記絶縁膜上を延在する延在部と、 前記絶縁膜上を延在して前記ショットキー電極の延在部
   とコンタクトする前記オーミック電極と同一材料から成
   る接続電極とを具備し、 前記ショットキー電極のショットキー接合面と前記接続
   電極のコンタクト面との離間距離を、前記接続電極が含
   むシリコンが前記ショットキー電極へ拡散する距離より
   大きくしたことを特徴とする半導体集積回路。
2. （２）前記離間距離は１０μ以上であることを特徴とす
   る請求項第１項に記載の半導体集積回路。
3. （３）ＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）とその
   他の素子を集積化した半導体集積回路の製造方法であっ
   て、 半導体基板上の絶縁膜に前記ＳＢＤ用のショットキーコ
   ンタクト孔と前記その他の素子用のオーミックコンタク
   ト孔を形成する工程、 全面にシリコンを含まないアルミ材料を堆積し、これを
   パターニングすることによって前記ショットキーコンタ
   クト孔にショットキー接合し且つ前記絶縁膜上を延在す
   るショットキー電極を形成する工程、 前記ショットキー電極を覆うようにシリコンを含むアル
   ミ材料を堆積する工程、 前記シリコンを含むアルミ材料をパターニングして前記
   ショットキー電極の表面を露出し、前記オーミックコン
   タクト孔にオーミック接合すると共に前記絶縁膜上を延
   在して前記ショットキー電極の延在部に接続する第１層
   目配線層を形成する工程と、 前記基板全体に熱処理を与えて前記ショットキー電極と
   シリコン表面との合金化を行う工程とを具備することを
   特徴とする半導体集積回路の製造方法。
4. （４）前記ショットキー電極の延在部と第１層目配線層
   との接続部を、前記ショットキー接合面から前記第１層
   目配線層のシリコンが前記シリコンを含まないショット
   キー電極へ拡散する距離より離間したことを特徴とする
   請求項第３項に記載の半導体集積回路の製造方法。
5. （５）前記シリコンを含むアルミ材料のパターニングは
   ドライエッチングであり且つ終点検出を行いながら行う
   ことを特徴とする請求項第３項に記載の半導体集積回路
   の製造方法。