JPH0444430B2 - - Google Patents
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- JPH0444430B2 JPH0444430B2 JP57094702A JP9470282A JPH0444430B2 JP H0444430 B2 JPH0444430 B2 JP H0444430B2 JP 57094702 A JP57094702 A JP 57094702A JP 9470282 A JP9470282 A JP 9470282A JP H0444430 B2 JPH0444430 B2 JP H0444430B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/45—Ohmic electrodes
- H01L29/456—Ohmic electrodes on silicon
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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- Computer Hardware Design (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
〔発明の技術分野〕
この発明は、電極に特徴のある半導体装置に関
し、特に半導体装置のＰ−Ｎ接合が浅い場合熱処
理（シンタリング）による電極金属の接合突き抜
け現象を抑制するように改良された半導体装置に
関するものである。 〔発明の技術的背景〕 アルミ（Al）電極を被着した後、電極と基板
との接触を完全にするためにシンタリングを行う
と、電極構成材のAlと基板構成材のシリコン
（Si）とが相互に拡散しアルミ珪化物のシンター
層が形成される。シリコン基板の電極形成部直下
のＰ−Ｎ接合が浅い場合には、このシンター層が
過大若しくは不均一に発達するといわゆる接合突
き抜け現象が生じ、半導体装置は耐圧劣化などが
起りやすい。このような接合突き抜け現象の生じ
やすい半導体装置としては例えば超階段接合型可
変容量ダイオードであるバリキヤツプダイオード
を挙げることができる。 〔背景技術の問題点〕 以下に従来のバリキヤツプダイオードを例とし
て、その構造を第１図断面図により説明する。同
図において、１はＮ型高不純物濃度層となるシリ
コン基板、２は基板１の上にエピタキシヤル成長
させたＮ型低不純物濃度層、３はＮ型低不純物濃
度層２の上に形成したシリコン酸化膜、４はシリ
コン酸化膜３を開口し、Ｎ型低不純物濃度層２の
中にイオン注入法により形成したN+拡散層、５
は熱拡散によるＰ型高不純物濃度層、６はＰ型高
不純物濃度層５の上に被着させたアルミ電極層で
ある。そしてアルミ電極層６とＰ型高不純物濃度
層５との界面に良好なオーミツク接触を得るため
にアルミ電極層６の被着後シンタリングをする
が、その結果アルミシンター層７が形成される。 ところが、この従来の超階段接合型可変容量ダ
イオードのＰ型高不純物濃度層５の拡散深さは一
般に浅く、容量(C)対電圧（Ｖ）特性や用途によつ
て異なるが通常0.3〜1.0μｍ程度に形成されてい
る。その上N+拡散層４がイオン注入法によつて
形成されているために注入イオンの経路に多くの
欠陥が生じている。一方、アルミ電極層６は外部
導出用電極として使用されるために通常2μｍ前
後の膜厚に被着されている。このようにＰ−Ｎ接
合が浅い場合に特にアルミシンター層７の層厚の
制御が困難であるので、アルミ突き抜け現象が起
こり耐圧劣化不良が生じやすい。 またアルミ突き抜け現象が生じる程でなくと
も、アルミシンター層の進行が不均一で部分的に
深く進行した所が生じると、製造工程などのその
後の電気的あるいは熱的シヨツクに弱くなり、信
頼性や組立歩留の上で好ましくない。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、シリコン基板と電極金属との
間のシンター層を所望の均一な層厚に制御しうる
電極構造をもつ半導体装置を提供することにあ
る。また別の目的は、アルミ突き抜け現象のない
あるいは電気的熱的シヨツクに強い超階段接合型
可変容量ダイオードを提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明の半導体装置における改良された電極構
造は、該電極の構造が該電極形成部に形成されか
つ所望の層厚に制御されたアルミ珪化物のシンタ
ー層と、該シンター層の上に被着されたバナジウ
ムのバリアーメタル層と、該バリアーメタル層の
上に被着されたアルミニウムの外部導出用金属層
とから構成されている。 要するに第一の特徴点は電極がシンター層／バ
リアーメタル層／外部導出用金属層の三層構造、
具体的には例えばアルミ珪化物層／バリアーメタ
ル層／アルミ層のような三層構造である点にあ
る。第二の特徴点はシンター層が半導体基板の電
極形成部に形成されかつ所望の層厚に制御された
シンター層であること、換言すればアルミシンタ
ー層の合金が例えばアルミ珪化物である場合、ア
ルミ珪化物のアルミ成分を必要なだけ薄く被着し
てシンタリングし、所望のシンター層厚に制御さ
れたシンター層であることにある。 このように、三層構造の第１層シンター層のア
ルミが薄く被着されることと、第２層バリアーメ
タル層がシンタリングの際に第３層外部導出用金
属層のアルミを阻止することの作用によりアルミ
突き抜け現象が防止される。したがつてこの電極
構造はイオン注入形の超階段接合型可変容量ダイ
オードに適用して特に顕著な結果が期待できるも
のである。 本発明の半導体装置は次のような方法により製
造することができる。Ｐ−Ｎ接合を形成した半導
体基板の電極形成部の上に基板とシンター層を形
成するAl膜を、制御された膜厚で被着し、次い
でバリアーメタル層としてバナジウム膜を被着
し、次いで外部導出用金属層としてアルミニウム
膜を被着し、しかる後シンタリングを行い第１層
として被着せしめたAl膜をシンター層に変換さ
せる方法である。 〔発明の実施例〕 以下に第２図を参照して本発明の半導体装置の
一実施例について説明する。 この実施例の半導体基板は、比抵抗が
0.002Ω・cm程度のN++型シリコンウエハ１に比抵
抗1Ω・cmのＮ層２をシリコンエピタキシヤル成
長させ、その主面よりN+拡散層４をシリコン酸
化膜３をマスクにしてイオン注入し、さらにＰ−
Ｎ接合を形成するＰ型高不純物濃度層５を設けた
超階段接合型の可変容量ダイオードの基板であ
る。 この基板主面上に被覆されているシリコン酸化
膜３を、Ｐ型高不純物濃度層５の一部領域上で開
口し、この露出面にAl１７／Ｖ１８／Al１９の
三層構造を蒸着法と写真蝕刻法等により形成す
る。しかる後500℃前後で１〜10分間の熱処理工
程を行い第１層のアルミ層１７はアルミシンター
層１７に変換する。 第１層アルミ層１７の膜厚は0.1〜0.8μｍ程度
が適当である。0.1μｍより薄いと均一なシンター
層が形成されず、また0.8μｍより厚いとアルミシ
ンター層が進行し過ぎたり、アルミ突き抜けによ
る耐圧不良が多発する傾向がある。このアルミ突
き抜け現象は微量の酸素存在下で顕著に起こる。
第２層バリアーメタル層のＶ層１８は外部導出用
の第３層アルミ層１９のアルミがシンター層１７
に移行するのを阻止する役目をもち、膜厚は200
〜500〓程度に形成すればよい。第３層アルミ層
１９は外部導出用電極であり、その後の組立工程
でのボンデイング付性を考慮して膜厚１〜3μｍ
程度に形成する。 バリアーメタル層構成材をバナジウム（Ｖ）、
またシンター層構成材をアルミニウム（Al）と
したAl／Ｖ／Alの三層構造は、経済性と、三層
連続蒸着と一回写真蝕刻が採用できるという工程
の簡易性の面で好適である。 ここでは超階段接合型可変容量ダイオードにつ
いて説明したが、他の浅い接合を有するトランジ
スタ、IC等にも勿論適用可能である。 〔発明の効果〕 前記実施例のダイオードについてアルミ突き突
けに起因する耐圧劣化不良の発生率を従来構造の
ダイオードと比較して示すと第１表の通りであ
る。
し、特に半導体装置のＰ−Ｎ接合が浅い場合熱処
理（シンタリング）による電極金属の接合突き抜
け現象を抑制するように改良された半導体装置に
関するものである。 〔発明の技術的背景〕 アルミ（Al）電極を被着した後、電極と基板
との接触を完全にするためにシンタリングを行う
と、電極構成材のAlと基板構成材のシリコン
（Si）とが相互に拡散しアルミ珪化物のシンター
層が形成される。シリコン基板の電極形成部直下
のＰ−Ｎ接合が浅い場合には、このシンター層が
過大若しくは不均一に発達するといわゆる接合突
き抜け現象が生じ、半導体装置は耐圧劣化などが
起りやすい。このような接合突き抜け現象の生じ
やすい半導体装置としては例えば超階段接合型可
変容量ダイオードであるバリキヤツプダイオード
を挙げることができる。 〔背景技術の問題点〕 以下に従来のバリキヤツプダイオードを例とし
て、その構造を第１図断面図により説明する。同
図において、１はＮ型高不純物濃度層となるシリ
コン基板、２は基板１の上にエピタキシヤル成長
させたＮ型低不純物濃度層、３はＮ型低不純物濃
度層２の上に形成したシリコン酸化膜、４はシリ
コン酸化膜３を開口し、Ｎ型低不純物濃度層２の
中にイオン注入法により形成したN+拡散層、５
は熱拡散によるＰ型高不純物濃度層、６はＰ型高
不純物濃度層５の上に被着させたアルミ電極層で
ある。そしてアルミ電極層６とＰ型高不純物濃度
層５との界面に良好なオーミツク接触を得るため
にアルミ電極層６の被着後シンタリングをする
が、その結果アルミシンター層７が形成される。 ところが、この従来の超階段接合型可変容量ダ
イオードのＰ型高不純物濃度層５の拡散深さは一
般に浅く、容量(C)対電圧（Ｖ）特性や用途によつ
て異なるが通常0.3〜1.0μｍ程度に形成されてい
る。その上N+拡散層４がイオン注入法によつて
形成されているために注入イオンの経路に多くの
欠陥が生じている。一方、アルミ電極層６は外部
導出用電極として使用されるために通常2μｍ前
後の膜厚に被着されている。このようにＰ−Ｎ接
合が浅い場合に特にアルミシンター層７の層厚の
制御が困難であるので、アルミ突き抜け現象が起
こり耐圧劣化不良が生じやすい。 またアルミ突き抜け現象が生じる程でなくと
も、アルミシンター層の進行が不均一で部分的に
深く進行した所が生じると、製造工程などのその
後の電気的あるいは熱的シヨツクに弱くなり、信
頼性や組立歩留の上で好ましくない。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、シリコン基板と電極金属との
間のシンター層を所望の均一な層厚に制御しうる
電極構造をもつ半導体装置を提供することにあ
る。また別の目的は、アルミ突き抜け現象のない
あるいは電気的熱的シヨツクに強い超階段接合型
可変容量ダイオードを提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明の半導体装置における改良された電極構
造は、該電極の構造が該電極形成部に形成されか
つ所望の層厚に制御されたアルミ珪化物のシンタ
ー層と、該シンター層の上に被着されたバナジウ
ムのバリアーメタル層と、該バリアーメタル層の
上に被着されたアルミニウムの外部導出用金属層
とから構成されている。 要するに第一の特徴点は電極がシンター層／バ
リアーメタル層／外部導出用金属層の三層構造、
具体的には例えばアルミ珪化物層／バリアーメタ
ル層／アルミ層のような三層構造である点にあ
る。第二の特徴点はシンター層が半導体基板の電
極形成部に形成されかつ所望の層厚に制御された
シンター層であること、換言すればアルミシンタ
ー層の合金が例えばアルミ珪化物である場合、ア
ルミ珪化物のアルミ成分を必要なだけ薄く被着し
てシンタリングし、所望のシンター層厚に制御さ
れたシンター層であることにある。 このように、三層構造の第１層シンター層のア
ルミが薄く被着されることと、第２層バリアーメ
タル層がシンタリングの際に第３層外部導出用金
属層のアルミを阻止することの作用によりアルミ
突き抜け現象が防止される。したがつてこの電極
構造はイオン注入形の超階段接合型可変容量ダイ
オードに適用して特に顕著な結果が期待できるも
のである。 本発明の半導体装置は次のような方法により製
造することができる。Ｐ−Ｎ接合を形成した半導
体基板の電極形成部の上に基板とシンター層を形
成するAl膜を、制御された膜厚で被着し、次い
でバリアーメタル層としてバナジウム膜を被着
し、次いで外部導出用金属層としてアルミニウム
膜を被着し、しかる後シンタリングを行い第１層
として被着せしめたAl膜をシンター層に変換さ
せる方法である。 〔発明の実施例〕 以下に第２図を参照して本発明の半導体装置の
一実施例について説明する。 この実施例の半導体基板は、比抵抗が
0.002Ω・cm程度のN++型シリコンウエハ１に比抵
抗1Ω・cmのＮ層２をシリコンエピタキシヤル成
長させ、その主面よりN+拡散層４をシリコン酸
化膜３をマスクにしてイオン注入し、さらにＰ−
Ｎ接合を形成するＰ型高不純物濃度層５を設けた
超階段接合型の可変容量ダイオードの基板であ
る。 この基板主面上に被覆されているシリコン酸化
膜３を、Ｐ型高不純物濃度層５の一部領域上で開
口し、この露出面にAl１７／Ｖ１８／Al１９の
三層構造を蒸着法と写真蝕刻法等により形成す
る。しかる後500℃前後で１〜10分間の熱処理工
程を行い第１層のアルミ層１７はアルミシンター
層１７に変換する。 第１層アルミ層１７の膜厚は0.1〜0.8μｍ程度
が適当である。0.1μｍより薄いと均一なシンター
層が形成されず、また0.8μｍより厚いとアルミシ
ンター層が進行し過ぎたり、アルミ突き抜けによ
る耐圧不良が多発する傾向がある。このアルミ突
き抜け現象は微量の酸素存在下で顕著に起こる。
第２層バリアーメタル層のＶ層１８は外部導出用
の第３層アルミ層１９のアルミがシンター層１７
に移行するのを阻止する役目をもち、膜厚は200
〜500〓程度に形成すればよい。第３層アルミ層
１９は外部導出用電極であり、その後の組立工程
でのボンデイング付性を考慮して膜厚１〜3μｍ
程度に形成する。 バリアーメタル層構成材をバナジウム（Ｖ）、
またシンター層構成材をアルミニウム（Al）と
したAl／Ｖ／Alの三層構造は、経済性と、三層
連続蒸着と一回写真蝕刻が採用できるという工程
の簡易性の面で好適である。 ここでは超階段接合型可変容量ダイオードにつ
いて説明したが、他の浅い接合を有するトランジ
スタ、IC等にも勿論適用可能である。 〔発明の効果〕 前記実施例のダイオードについてアルミ突き突
けに起因する耐圧劣化不良の発生率を従来構造の
ダイオードと比較して示すと第１表の通りであ
る。
【表】
第１表にみるように本発明装置の場合にはＰ型
高不純物濃度層が極めて浅い場合であつても、耐
圧劣化不良が激減する。 また電気シヨツクに対する信頼性比較を行つて
第２表の結果が得られた。電気シヨツクの試験条
件は電圧500V、抵抗50KΩ、正弦半波10パルスで
ある。この結果電気的等のシヨツクに対する信頼
性も大幅に改善されたことがわかる。
高不純物濃度層が極めて浅い場合であつても、耐
圧劣化不良が激減する。 また電気シヨツクに対する信頼性比較を行つて
第２表の結果が得られた。電気シヨツクの試験条
件は電圧500V、抵抗50KΩ、正弦半波10パルスで
ある。この結果電気的等のシヨツクに対する信頼
性も大幅に改善されたことがわかる。
第１図は従来の半導体装置の断面図、第２図は
本発明の半導体装置の断面図である。 １……Ｎ型高不純物濃度層、２……Ｎ型低不純
物濃度層、３……絶縁膜（シリコン酸化膜）、４
……N+拡散層、５……Ｐ型高不純物濃度層、１
７……シンター層（アルミ珪化物）、１８……バ
リアーメタル層（バナジウム）、１９……外部導
出用金属層（アルミニウム）。
本発明の半導体装置の断面図である。 １……Ｎ型高不純物濃度層、２……Ｎ型低不純
物濃度層、３……絶縁膜（シリコン酸化膜）、４
……N+拡散層、５……Ｐ型高不純物濃度層、１
７……シンター層（アルミ珪化物）、１８……バ
リアーメタル層（バナジウム）、１９……外部導
出用金属層（アルミニウム）。
Claims (1)
- １ 少なくとも１以上のＰ−Ｎ接合を有するとと
もに電極形成部以外は絶縁膜で被覆されていると
ころの半導体基板上に設けられた電極において、
該電極の構造が該電極形成部に形成されかつ所望
の層厚に制御されたアルミ珪化物のシンター層
と、該シンター層の上に被着されたバナジウムの
バリアーメタル層と、該バリアーメタル層の上に
被着されたアルミニウムの外部導出用金属層とか
らなることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9470282A JPS58212169A (ja) | 1982-06-04 | 1982-06-04 | 三層電極構造を有する半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9470282A JPS58212169A (ja) | 1982-06-04 | 1982-06-04 | 三層電極構造を有する半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58212169A JPS58212169A (ja) | 1983-12-09 |
| JPH0444430B2 true JPH0444430B2 (ja) | 1992-07-21 |
Family
ID=14117498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9470282A Granted JPS58212169A (ja) | 1982-06-04 | 1982-06-04 | 三層電極構造を有する半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58212169A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01255234A (ja) * | 1988-04-05 | 1989-10-12 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| JP2002343980A (ja) * | 2001-05-21 | 2002-11-29 | Rohm Co Ltd | 可変容量ダイオード及びその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5444866A (en) * | 1977-09-16 | 1979-04-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor device |
-
1982
- 1982-06-04 JP JP9470282A patent/JPS58212169A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5444866A (en) * | 1977-09-16 | 1979-04-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58212169A (ja) | 1983-12-09 |
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