JPH0536630A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH0536630A
JPH0536630A JP3188850A JP18885091A JPH0536630A JP H0536630 A JPH0536630 A JP H0536630A JP 3188850 A JP3188850 A JP 3188850A JP 18885091 A JP18885091 A JP 18885091A JP H0536630 A JPH0536630 A JP H0536630A
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JP
Japan
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region
type
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aluminum material
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Pending
Application number
JP3188850A
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English (en)
Inventor
Katsuya Okabe
克也 岡部
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バリアメタルを使用し、且つP型領域上に第
2のアルミ材料層を設けることにより、P型、N型共に
コンタクト抵抗を低減する。 【構成】 素子を構成する各拡散領域上にコンタクトホ
ールを形成する。P型領域であるベースコンタクト領域
(18)にはアルミ−バリアメタル−アルミの3層構造
から成るP型コンタクト用電極(24)を形成し、N型
領域であるエミッタ領域(17)とコレクタコンタクト
領域(19)にはバリアメタル−アルミの2層構造から
成るコンタクト用電極(27)を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、P型領域、N型領域共
に良好なオーミックコンタクトが得られる、バリアメタ
ルを有する半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体集積回路の配線には、アル
ミニウム(Al)中に1〜2重量%程度のシリコン(S
i)を含んだアルミ、シリコン(Al−Si)合金が用
いられていた。ところが、デバイスの微細化とともに、
配線と基板との電気的コンタクトをとるコンタクトホー
ル(またはビアホール:Via Hole)の微細化が
進み、現在では、2.0μm以下のコンタクトホールが
要求されている。そのため、これらのコンタクトホール
を使用したデバイスに従来のAl−Si合金を配線材料
として使用した場合には、コンタクトホール内にAl−
Si中の過剰Siがエピタキシャル成長(固相エピタキ
シャル成長)し、コンタクト抵抗が増大する問題があ
る。そこで、例えば特開平01−312868号公報に
記載されているように、アルミニウム電極と半導体基板
との間に、いわゆるバリアメタルを介在させ、両者の共
晶化反応を阻止することによって、PN接合の安定化、
コンタクト抵抗の低減化等を画っている。
【0003】図7に上記バリアメタルをバイポーラIC
に適用した例を示す。島領域(1)の表面にP型ベース
領域(2)、N+型エミッタ領域(3)、P+型ベースコ
ンタクト領域(4)、およびN+型コレクタコンタクト
領域(5)を形成し、絶縁膜(6)を開孔したコンタク
トホールを介してバリアメタル層(7)とアルミ層
(8)との積層構造から成る電極(9)がコンタクトし
たものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モリブ
デンシリサイド(MoSi)等のバリアメタルは、N型
領域に対して障壁が低く、P型領域に対しては逆に障壁
が高くなる欠点を有する。そのため、図7の例ではベー
ス電極のコンタクト抵抗が大になる欠点があった。
【0005】これを回避するため、ベースコンタクト領
域(4)のP型不純物のドーズ量を高くする手法が検討
されたが、ベースコンタクト領域(4)形成後にベース
領域(2)とエミッタ領域(3)の熱処理があり、表面
濃度が低下するために、さほど効果が無いことが明らか
になった。コンタクトホール内に不純物を高濃度にイオ
ン注入する手法もあるが、工程が複雑になる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上述した従来の
欠点に鑑み成されたもので、P型の拡散領域にオーミッ
ク接触する電極であって、シリコン表面に接触する第1
のアルミ材料層(21)と、アルミ材料層(21)の上
に形成したバリアメタル層(22)と、バリアメタル層
(22)の上に形成した第2のアルミ材料層(23)か
ら成る一方の電極(24)と、N型の拡散領域にオーミ
ック接触する電極であって、シリコン表面に接触するバ
リアメタル層(25)、およびバリアメタル層(25)
の上に形成したアルミ材料層(26)から成る他方の電
極(27)とを具備するものである。
【0007】
【作用】本発明によれば、ベースコンタクト領域(1
8)等のP型拡散領域には下地の第1のアルミ材料層
(21)がコンタクトするので、障壁の低いオーミック
接触が得られる。また、エミッタ領域(17)等のN型
拡散領域にはバリアメタル層(25)がコンタクトする
ので、シリコンノジュールの析出を防止できる。
【0008】
【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。図1は本発明手法をバイポーラ型I
CのNPNトランジスタに適用した例である。同図にお
いて、(11)はP型シリコン半導体基板、(12)は
基板(11)上にエピタキシャル成長法により形成した
N型のエピタキシャル層、(13)は基板(11)表面
に埋め込んで形成したN+型の埋め込み層、(14)は
エピタキシャル層(12)を貫通して島領域(15)を
形成するP+型の分離領域、(16)は島領域(15)
の表面に形成したP型のベース領域、(17)はベース
領域(16)の表面に形成したN+型のエミッタ領域、
(18)はベース領域(16)の一部に重ねて形成した
+型のベースコンタクト領域、(19)はN+型のコレ
クタコンタクト領域である。
【0009】エピタキシャル層(12)の表面はシリコ
ン酸化膜(20)によって被覆され、エミッタ領域(1
7)、ベースコンタクト領域(18)、およびコレクタ
コンタクト領域(19)の表面には各々コンタクトホー
ルを設ける。エミッタ領域(17)とコレクタコンタク
ト領域(19)のコンタクトホールには、リン(P)又
はヒ素(As)が1020〜1021atoms・cm-2
度ドープされたシリコン表面が露出し、ベースコンタク
ト領域(18)のコンタクトホールには、ボロン(B)
が1020atoms・cm-2程度ドープされたシリコン
表面が露出する。
【0010】そして、ベースコンタクト領域(18)の
表面には、第1のアルミ材料層(21)、バリアメタル
層(22)、および第2のアルミ材料層(23)から成
る積層構造のP型コンタクト用の電極(24)がオーミ
ック接触し、エミッタ領域(17)とコレクタコンタク
ト領域(19)には、バリアメタル層(25)とアルミ
材料層(26)との積層構造から成るN型コンタクト用
の電極(27)がオーミック接触する。
【0011】P型コンタクト用の電極(24)の第1の
アルミ材料層(21)は、P型拡散領域とのバリア障壁
を低減する目的で設けられたものであり、素材は膜厚
0.1〜0.5μのpure Al又はAl−Siから
成る。P型コンタクト用の電極(24)のバリアメタル
層(22)と第2のアルミ材料層(23)はN型コンタ
クト用の電極(27)の積層構造と同時的に作られ、構
造は同一である。
【0012】N型コンタクト用の電極(27)のバリア
メタル層(25)は、N型拡散領域とのバリア障壁を低
く保ちつつ、シリコンノジュールの析出を防止する目的
で設けられたものであり、素材は膜厚500〜800Å
のモリブデンシリサイドである。他にはW−Si,Ti
−Si等を用いることができる。アルミ材料層(26)
は、膜厚1.0〜1.5μのAl−Siから成る。
【0013】斯る構造と従来例図7の構造のベース電極
およびエミッタ電極のコンタクト抵抗を以下に比較す
る。単位はΩ/□である。 従来例 本発明 ベースコンタクト抵抗(P型) 960 32.0 エミッタコンタクト抵抗(N型) 8.2 11.9 膜厚の条件は上述した通りである。このように、エミ
ッタ領域(17)側のN型コンタクト用電極(27)は
ややコンタクト抵抗が増大するものの、通常のAl−S
iを用いたバリアメタル無しの電極と同程度の実用的範
囲内のコンタクト抵抗が得られる。また、P型コンタク
ト用電極(24)は、第1のアルミ材料層(21)によ
ってバリアメタル無しの電極と同程度のコンタクト抵抗
が得られる。この点に関し、P型コンタクト用電極(2
4)のバリアメタル層(22)は何ら影響していないと
推定される。
【0014】P型コンタクト用電極(24)に第1のア
ルミ材料層(21)を設けた結果、危惧されるのがシリ
コンノジュールの析出とアロイスパイクの発生である。
しかしながら、第1のアルミ材料層(21)はその膜厚
を薄くでき、アルミの総量を少なくできるので、シリコ
ンノジュールの析出量も少なくて済み、コンタクト抵抗
の大幅増までには至らない。さらに、第1のアルミ材料
層(21)のアルミの総量が少なく、第1のアルミ材料
層(21)と第2のアルミ材料層(23)とがバリアメ
タル層(22)で隔離されているので、コンタクト上の
Alの総量に比例するアロイスパイクの発生が少ない。
従ってC−B間短絡等も回避できる。
【0015】上記構造の製造方法を図2以降の図面で説
明する。先ず一般的なプロセス技術によって、島領域
(15)にベースコンタクト領域(18)とベース領域
(16)を拡散形成し、エピタキシャル層(12)を被
覆する酸化膜(20)に2μm×2μm程のコンタクト
ホール(30)を開孔し、ベースコンタクトとなる領域
をレジストマスクで覆い、コンタクトホール(30)を
通してリン(P)又はヒ素(As)等のN型不純物をイ
オン注入し、アニールしてエミッタ領域(17)とコレ
クタコンタクト領域(19)を形成し、コンタクトホー
ル(30)内に形成された酸化膜を全面ライトエッチン
グにより開孔する(図2)。
【0016】スパッタ手法により、膜厚0.1〜0.5
μのpure Al又はAl−Siを堆積し、これをフ
ッ酸+フッ化アンモン溶液のウェット手法でホトエッチ
ングしてP型の拡散領域上、即ちベースコンタクト領域
(18)上に第1のアルミ材料層(21)を形成する
(図3)。この第1のアルミ材料層(21)は、P型拡
散領域上のコンタクトホール(30)を覆う程度の大き
さに形成され、酸化膜(20)上を延在することはな
い。
【0017】フッ酸緩衝液でエミッタ領域(17)とコ
レクタコンタクト領域(19)のシリコン表面に形成さ
れた自然酸化膜を除去した後、スパッタ手法により全面
に膜厚500〜800Åのモリブデンシリサイド(3
1)を堆積する(図4)。逆スパッタ法によりモリブデ
ンシリサイド(31)表面の酸化物を除去し、続いてス
パッタ手法により、全面に膜厚1.0〜2.0μのアル
ミニウムシリコン(32)を堆積する(図5)。
【0018】ホトエッチングによってアルミニウムシリ
コン(32)とモリブデンシリサイド(31)とを同時
にパターニングすることにより、P型コンタクト電極
(24)のバリアメタル層(22)と第2のアルミ材料
層(23)、およびN型コンタクト電極(27)のバリ
アメタル層(25)とアルミ材料層(26)とを形成す
る(図6)。ホトエッチング手法は、Cl2+BCl3
SiCl4+CHF3ガスによるドライエッチングであ
る。
【0019】この製造方法によれば、第1のアルミ材料
層(21)のパターニングにウェット手法を用いること
ができるので、エミッタ領域(17)とコレクタコンタ
クト領域(19)のコンタクトホール(30)に露出す
るシリコン表面にダメージを与えずにエッチング加工で
きる。また、バリアメタル層(22)のホトエッチング
時にも、シリコン(Si)表面を露出させずに処理でき
るので、ドライエッチングによるダメージを回避でき
る。さらに、第1のアルミ材料層(21)は膜厚を薄く
できるので、ウェットエッチングによっても十分微細加
工が行える。
【0020】上記実施例はバイポーラICについて述べ
たが、本発明はMOS集積回路にも適用できることは言
うまでもない。
【0021】
【発明の効果】以上に説明した通り、本発明によればP
型コンタクト用電極(24)に第1のアルミ材料層(2
1)を形成したので、P型コンタクト用電極(24)、
N型コンタクト用電極(27)共にコンタクト抵抗を小
とし、且つ両電極共に信頼性の高い微細化コンタクトホ
ールに形成できる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を説明するための断面図である。
【図2】製造方法を説明するための第1の断面図であ
る。
【図3】製造方法を説明するための第2の断面図であ
る。
【図4】製造方法を説明するための第3の断面図であ
る。
【図5】製造方法を説明するための第4の断面図であ
る。
【図6】製造方法を説明するための第5の断面図であ
る。
【図7】従来例を説明するための断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/73

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体デバイスを構成する一導電型の拡
    散領域、および逆導電型の拡散領域と、 前記各拡散領域の表面を被覆する絶縁膜に設けたコンタ
    クトホールと、 前記一導電型拡散領域の表面にオーミック接触する電極
    であって、前記一導電型拡散領域のシリコン表面に接触
    する第1のアルミ材料層と、前記第1のアルミ材料層の
    上に形成したバリアメタル層と、前記バリアメタル層の
    上に形成した第2のアルミ材料層、から成る一方のオー
    ミック電極と、 前記逆導電型拡散領域の表面にオーミック接触する電極
    であって、前記逆導電型拡散領域のシリコン表面に接触
    するバリアメタル層と、前記バリアメタル層の上に形成
    したアルミ材料層、から成る他方のオーミック電極とを
    具備することを特徴とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 前記バリアメタル層がモリブデンシリサ
    イド(MoSi)であることを特徴とする請求項1記載
    の半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 前記第1のアルミ材料層がアルミニウム
    (Al)、前記第2のアルミ材料層がアルミニウムシリ
    コン(Al−Si)であることを特徴とする請求項1記
    載の半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 前記第1のアルミ材料層の膜厚が前記第
    2のアルミ材料層のものより薄いことを特徴とする請求
    項1記載の半導体集積回路。
JP3188850A 1991-07-29 1991-07-29 半導体集積回路 Pending JPH0536630A (ja)

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KR (1) KR930003261A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015141979A (ja) * 2014-01-28 2015-08-03 豊田合成株式会社 半導体装置の製造方法及び半導体装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015141979A (ja) * 2014-01-28 2015-08-03 豊田合成株式会社 半導体装置の製造方法及び半導体装置

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KR930003261A (ko) 1993-02-24

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