JPH0573067B2 - - Google Patents
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- 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/872—Schottky diodes
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture 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
- H01L21/18—Manufacture 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
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、寄生ダイオードの形成を防止し得る
シヨツトキ障壁ダイオードの製造方法に関する。
シヨツトキ障壁ダイオードの製造方法に関する。
シリコン基板上に作られた従来の酸化物絶縁無
ガードシヨツトキ障壁ダイオードは、シリコン基
板に密着した近貴金属（パラジウム、白金または
ニツケル）の珪化物を有する。ダイオード動作は
基板と珪化物との境界に形成されたポテンシヤル
障壁に依存する。第２図に従来の無ガードシヨツ
トキ障壁ダイオードの一例としてその構造を示
す。このダイオードは、開口を形成したSiO2の
表面層４を有するｎ形シリコンのウエハ２から成
り、開口内にPd2Siの珪化物６を有する。表面層
４及び珪化物６はTiWのような耐熱拡散障壁金
属の層８に被覆される。
ガードシヨツトキ障壁ダイオードは、シリコン基
板に密着した近貴金属（パラジウム、白金または
ニツケル）の珪化物を有する。ダイオード動作は
基板と珪化物との境界に形成されたポテンシヤル
障壁に依存する。第２図に従来の無ガードシヨツ
トキ障壁ダイオードの一例としてその構造を示
す。このダイオードは、開口を形成したSiO2の
表面層４を有するｎ形シリコンのウエハ２から成
り、開口内にPd2Siの珪化物６を有する。表面層
４及び珪化物６はTiWのような耐熱拡散障壁金
属の層８に被覆される。
この型のダイオードは特性が一定せず、同一の
ウエハ上の個々のデバイスにより大きく変化する
ことが判つている。通常、ダイオードの品質係数
ｎは、デバイスの大きさ、処理過程及び幾何学的
形状によつて1.1乃至３（１が理想的）間を変化す
る。また、ダイオードの順方向電圧特性も大きく
変化する。したがつて２個以上のダイオードをう
まくマツチングさせることが極めて困難である。
更に、この従来のダイオードの逆方向特性（降服
電圧及び漏れ電流）は理想からは程遠い。高温
（400℃）でデバイス特性は一層劣化する。
ウエハ上の個々のデバイスにより大きく変化する
ことが判つている。通常、ダイオードの品質係数
ｎは、デバイスの大きさ、処理過程及び幾何学的
形状によつて1.1乃至３（１が理想的）間を変化す
る。また、ダイオードの順方向電圧特性も大きく
変化する。したがつて２個以上のダイオードをう
まくマツチングさせることが極めて困難である。
更に、この従来のダイオードの逆方向特性（降服
電圧及び漏れ電流）は理想からは程遠い。高温
（400℃）でデバイス特性は一層劣化する。
第２図に示した従来の無ガードシヨツトキ障壁
ダイオードの特性不良の主な原因は、珪化物６の
周囲にチタン珪化物／シリコン酸化物／シリコ
ン、の寄生MIS（Metal Insulator
Semiconductor）ダイオードが形成されることに
よると考えられる。チタン珪化物及びチタン酸化
物の生成温度は二酸化シリコンと比較して生成温
度に大きな差があるため、層８内のチタンは層４
の表面領域からシリコンを抽出し、この表面領域
の、特に珪化物６の周囲の二酸化シリコンは減少
してこの領域に量子力学的トンネル効果が生じ
る。この周辺領域は、ウエハ２を露出するために
層４に形成された切込の形状に依存して通常50乃
至500Åの幅を有する。この効果は、チタンが低
仕事関数を有するということにより助長され、ｎ
形シリコンの表面に電子蓄積を引起こす。よつ
て、、寄生MISダイオードは非常に低い障壁を有
し、漏洩を起こし易い。
ダイオードの特性不良の主な原因は、珪化物６の
周囲にチタン珪化物／シリコン酸化物／シリコ
ン、の寄生MIS（Metal Insulator
Semiconductor）ダイオードが形成されることに
よると考えられる。チタン珪化物及びチタン酸化
物の生成温度は二酸化シリコンと比較して生成温
度に大きな差があるため、層８内のチタンは層４
の表面領域からシリコンを抽出し、この表面領域
の、特に珪化物６の周囲の二酸化シリコンは減少
してこの領域に量子力学的トンネル効果が生じ
る。この周辺領域は、ウエハ２を露出するために
層４に形成された切込の形状に依存して通常50乃
至500Åの幅を有する。この効果は、チタンが低
仕事関数を有するということにより助長され、ｎ
形シリコンの表面に電子蓄積を引起こす。よつ
て、、寄生MISダイオードは非常に低い障壁を有
し、漏洩を起こし易い。
したがつて、本発明の目的は、寄生ダイオード
の形成を阻止して特性を改善したシヨツトキ障壁
ダイオードの製造方法を提供することである。
の形成を阻止して特性を改善したシヨツトキ障壁
ダイオードの製造方法を提供することである。
本発明は、開口を有する誘電体層を一表面上に
有し、上記開口から上記一表面が部分的に露出し
ているシリコン基板を用いたシヨツトキ障壁ダイ
オードの製造方法であつて、次のステツプを含ん
でいる。
有し、上記開口から上記一表面が部分的に露出し
ているシリコン基板を用いたシヨツトキ障壁ダイ
オードの製造方法であつて、次のステツプを含ん
でいる。
(a) 上記誘電体層上及び上記開口内の上記シリコ
ン基板表面上に第１の金属の層を形成し、 (b) 上記シリコン基板を加熱することにより、上
記シリコン基板からのシリコンを上記第１金属
の層内に拡散させ、上記開口内に上記第１金属
とシリコンとの合金層を形成し、且つ上記誘電
体層の開口の周縁部上にも上記合金層の薄層部
１４を形成し、 (c) 上記誘電体層上の上記金属層の未反応部分を
除去し、 (d) 上記誘電体層及び上記開口の内側及び周辺部
の上記合金層の上に耐熱性金属層を形成する。
ン基板表面上に第１の金属の層を形成し、 (b) 上記シリコン基板を加熱することにより、上
記シリコン基板からのシリコンを上記第１金属
の層内に拡散させ、上記開口内に上記第１金属
とシリコンとの合金層を形成し、且つ上記誘電
体層の開口の周縁部上にも上記合金層の薄層部
１４を形成し、 (c) 上記誘電体層上の上記金属層の未反応部分を
除去し、 (d) 上記誘電体層及び上記開口の内側及び周辺部
の上記合金層の上に耐熱性金属層を形成する。
この結果、上記合金層の薄層部は、上記シリン
ダ基板と上記耐熱性金属層との間に寄生ダイオー
ドが形成されるのを阻止し、特性の劣化を防止す
る。
ダ基板と上記耐熱性金属層との間に寄生ダイオー
ドが形成されるのを阻止し、特性の劣化を防止す
る。
なお、寄生ダイオードの形成を阻止する合金層
の薄層部を形成する為に、シヨツトキ障壁高さを
考慮すると、上記第１金属としてバナジウム(V)又
はタングステンが好適である。
の薄層部を形成する為に、シヨツトキ障壁高さを
考慮すると、上記第１金属としてバナジウム(V)又
はタングステンが好適である。
第１図に示した本発明によるシヨツトキ障壁ダ
イオードは、珪化物６′をパラジウム珪化物のよ
うな近貴金属珪化物の代りにバナジウム(V)珪化物
により形成する点を除いて、第２図のもの同等で
ある。第１図のダイオードはｎ形シリコンのウエ
ハ２から形成する。熱酸化によりウエハ２上に約
800nｍの厚さのSiO2層４を設ける。直径約13μｍ
の窓（開口）１０を層４に形成し、厚さ約10nｍ
のＶ（バナジウム）層１２を層４上及び窓１０内
に真空蒸着する。次に水素と、ヘリウムのような
不活性ガスとを混合したフオーミング・ガス中で
ウエハを15分間、600℃に加熱する。窓１０から
露出したシリコンにバナジウムが接触していた位
置に、バナジウム珪化物（VSi2）６′が生成す
る。反応しなかつたバナジウムを化学的に除去
し、SiO2層４及び珪化物６′上にTiW層８を被着
する。ウエハの裏面（図示せず）にコンタクトを
設けるには金（Au）のスパツタリングを行う。
第３図に示した上述の工程は、パラジウム（Pd）
の代わりにバナジウムを用いることと生成温度と
が異なる以外は、第２図に示した従来のダイオー
ドの製造に用いる工程と略同じである。
イオードは、珪化物６′をパラジウム珪化物のよ
うな近貴金属珪化物の代りにバナジウム(V)珪化物
により形成する点を除いて、第２図のもの同等で
ある。第１図のダイオードはｎ形シリコンのウエ
ハ２から形成する。熱酸化によりウエハ２上に約
800nｍの厚さのSiO2層４を設ける。直径約13μｍ
の窓（開口）１０を層４に形成し、厚さ約10nｍ
のＶ（バナジウム）層１２を層４上及び窓１０内
に真空蒸着する。次に水素と、ヘリウムのような
不活性ガスとを混合したフオーミング・ガス中で
ウエハを15分間、600℃に加熱する。窓１０から
露出したシリコンにバナジウムが接触していた位
置に、バナジウム珪化物（VSi2）６′が生成す
る。反応しなかつたバナジウムを化学的に除去
し、SiO2層４及び珪化物６′上にTiW層８を被着
する。ウエハの裏面（図示せず）にコンタクトを
設けるには金（Au）のスパツタリングを行う。
第３図に示した上述の工程は、パラジウム（Pd）
の代わりにバナジウムを用いることと生成温度と
が異なる以外は、第２図に示した従来のダイオー
ドの製造に用いる工程と略同じである。
バナジウム珪化物の生成中、バナジウムが被着
層１２からシリコンウエハ２内に拡散する速度よ
り早く、シリコンがウエハ２からバナジウム層１
２内に拡散する。よつて珪化物６′の周囲ではシ
リコンの制御された外拡散（outdiffusion）が起
こり、この外拡散シリコンにより低障壁の寄生
Ti／酸化物／Siダイオードの形成が阻止される。
熱力学的計算によれば、バナジウム珪化物の薄層
１４が珪化物６′に隣接して生成される。
層１２からシリコンウエハ２内に拡散する速度よ
り早く、シリコンがウエハ２からバナジウム層１
２内に拡散する。よつて珪化物６′の周囲ではシ
リコンの制御された外拡散（outdiffusion）が起
こり、この外拡散シリコンにより低障壁の寄生
Ti／酸化物／Siダイオードの形成が阻止される。
熱力学的計算によれば、バナジウム珪化物の薄層
１４が珪化物６′に隣接して生成される。
TiW層８が被着されるとき、バナジウム珪化
物の薄層１４は、熱力学的にチタンがSiO2から
シリコンを抽出することに対して障壁として働
く。VSi2／酸化物／ｎ−Si、のMISダイオード
は、高漏洩電流及び高ダイオード品質係数値の原
因にはならない。なぜなら、バナジウムの仕事関
数が、シリコンウエハの表面における電子の蓄積
を阻止するに充分高いからである。このように、
バナジウム珪化物は、低障壁トンネルMISダイオ
ードを形成しない。バナジウムを選択した理由
は、その珪化物が好ましい固有障壁高さ
（0.645eV）を有し、かつ高温（600℃まで）で安
定であること、及びシリコン元素に接触にしたと
き単一のバナジウム珪化物相を形成することによ
る。
物の薄層１４は、熱力学的にチタンがSiO2から
シリコンを抽出することに対して障壁として働
く。VSi2／酸化物／ｎ−Si、のMISダイオード
は、高漏洩電流及び高ダイオード品質係数値の原
因にはならない。なぜなら、バナジウムの仕事関
数が、シリコンウエハの表面における電子の蓄積
を阻止するに充分高いからである。このように、
バナジウム珪化物は、低障壁トンネルMISダイオ
ードを形成しない。バナジウムを選択した理由
は、その珪化物が好ましい固有障壁高さ
（0.645eV）を有し、かつ高温（600℃まで）で安
定であること、及びシリコン元素に接触にしたと
き単一のバナジウム珪化物相を形成することによ
る。
本発明により形成された無ガード・ダイオード
は、より製造困難なガード・ダイオードとほとん
ど区別できない順方向−特性を有し、かつ再
現性が良好であることが判つた。よつて、単一の
集積回路IC基板上に特性の一致したダイオード
のペアまたはグループを形成することは容易であ
り、チツプ間、ウエハ間、あるいはラン（run）
間の特性のばらつきは最少にできる。ダイオード
の逆方向特性も良好である。無ガード・デバイス
に対して1.06以下のダイオード品質係数ｎが容易
に達成し得る。
は、より製造困難なガード・ダイオードとほとん
ど区別できない順方向−特性を有し、かつ再
現性が良好であることが判つた。よつて、単一の
集積回路IC基板上に特性の一致したダイオード
のペアまたはグループを形成することは容易であ
り、チツプ間、ウエハ間、あるいはラン（run）
間の特性のばらつきは最少にできる。ダイオード
の逆方向特性も良好である。無ガード・デバイス
に対して1.06以下のダイオード品質係数ｎが容易
に達成し得る。
以上、本発明の一実施例について説明したが、
本発明の要旨を逸脱することなる種々の変更が可
能であることは当業者には明らかであろう。即
ち、珪化物用金属については、障壁高さ、シリコ
ンの制御された外拡散、及び高温での安定性の面
で必要な特性を有するならばバナジウム以外の金
属でもよい。例えば、熱力学的計算によれば、珪
化物の障壁高さが約0.67eVであるタングステン
はバナジウムの代りに用い得る。珪化物の障壁高
さは約0.6eV乃至0.8eVが望ましい。
本発明の要旨を逸脱することなる種々の変更が可
能であることは当業者には明らかであろう。即
ち、珪化物用金属については、障壁高さ、シリコ
ンの制御された外拡散、及び高温での安定性の面
で必要な特性を有するならばバナジウム以外の金
属でもよい。例えば、熱力学的計算によれば、珪
化物の障壁高さが約0.67eVであるタングステン
はバナジウムの代りに用い得る。珪化物の障壁高
さは約0.6eV乃至0.8eVが望ましい。
本発明のシヨツトキ障壁ダイオードの製造方法
によれば、第１金属層を成形後に加熱することに
より、第１金属の層にシリコンを拡散させ、誘電
体の開口の周縁部上にシリコン合金の薄層部１４
を形成することにより、シリコン基板と耐熱金属
層との間に寄生ダイオードが形成されるのを阻止
できるので、従来の特性劣化の問題を解消し得
る。
によれば、第１金属層を成形後に加熱することに
より、第１金属の層にシリコンを拡散させ、誘電
体の開口の周縁部上にシリコン合金の薄層部１４
を形成することにより、シリコン基板と耐熱金属
層との間に寄生ダイオードが形成されるのを阻止
できるので、従来の特性劣化の問題を解消し得
る。
第１図は、本発明による無ガードシヨツトキ障
壁ダイオードの拡大断面図、第２図は従来の無ガ
ードシヨツトキ障壁ダイオードの拡大断面図、第
３図は本発明によるダイオードの製造工程を示す
説明図である。 図中、２はシリコンウエハ、４は絶縁体層、６
はバナジウム珪化物、１０は開口、１４は合金層
の薄層部を示す。
壁ダイオードの拡大断面図、第２図は従来の無ガ
ードシヨツトキ障壁ダイオードの拡大断面図、第
３図は本発明によるダイオードの製造工程を示す
説明図である。 図中、２はシリコンウエハ、４は絶縁体層、６
はバナジウム珪化物、１０は開口、１４は合金層
の薄層部を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 開口を有する誘電体層を一表面上に有し、上
記開口から上記一表面が部分的に露出しているシ
リコン基板を用いたシヨツトキ障壁ダイオードの
製造方法であつて、 上記誘電体層上及び上記開口内の上記シリコン
基板表面上に第１金属の層を形成し、 上記シリコン基板を加熱することにより、上記
シリコン基板からのシリコンを上記第１金属の層
内に拡散させ、上記開口内に上記第１金属とシリ
コンとの合金層を形成し、且つ上記誘電体層の開
口の周縁部上にも上記合金層の薄層部を形成し、 上記誘電体層上の上記第１金属層の未反応部分
を除去し、 上記誘電体及び上記開口の内側及び周辺部の上
記合金層の上に耐熱性金属層を形成するステツプ
を含み、 上記合金層の薄層部は、上記シリコン基板と上
記耐熱性金属層との間に寄生ダイオードが形成さ
れるのを阻止することを特徴とするシヨツトキ障
壁ダイオードの製造方法。 ２ 上記第１金属として、バナジウム又はタング
ステンを選択することを特徴とする請求項の範囲
第１項記載のシヨツトキ障壁ダイオードの製造方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US575235 | 1984-01-30 | ||
| US06/575,235 US4622736A (en) | 1984-01-30 | 1984-01-30 | Schottky barrier diodes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60176281A JPS60176281A (ja) | 1985-09-10 |
| JPH0573067B2 true JPH0573067B2 (ja) | 1993-10-13 |
Family
ID=24299475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60012340A Granted JPS60176281A (ja) | 1984-01-30 | 1985-01-25 | ショットキ障壁ダイオードの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4622736A (ja) |
| EP (1) | EP0151004B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60176281A (ja) |
| DE (1) | DE3587782T2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5229323A (en) * | 1987-08-21 | 1993-07-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for manufacturing a semiconductor device with Schottky electrodes |
| US4954864A (en) * | 1988-12-13 | 1990-09-04 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Millimeter-wave monolithic diode-grid frequency multiplier |
| US6027954A (en) | 1998-05-29 | 2000-02-22 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Gas sensing diode and method of manufacturing |
| US6690037B1 (en) | 2000-08-31 | 2004-02-10 | Agere Systems Inc. | Field plated Schottky diode |
| US20060022291A1 (en) * | 2004-07-28 | 2006-02-02 | Vladimir Drobny | Unguarded schottky diodes with sidewall spacer at the perimeter of the diode |
| US8435873B2 (en) | 2006-06-08 | 2013-05-07 | Texas Instruments Incorporated | Unguarded Schottky barrier diodes with dielectric underetch at silicide interface |
| JP2022140933A (ja) * | 2021-03-15 | 2022-09-29 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS593978A (ja) * | 1982-06-30 | 1984-01-10 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| JPS59232457A (ja) * | 1983-06-15 | 1984-12-27 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US3891479A (en) * | 1971-10-19 | 1975-06-24 | Motorola Inc | Method of making a high current Schottky barrier device |
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| US4119446A (en) * | 1977-08-11 | 1978-10-10 | Motorola Inc. | Method for forming a guarded Schottky barrier diode by ion-implantation |
| FR2460040A1 (fr) * | 1979-06-22 | 1981-01-16 | Thomson Csf | Procede pour realiser une diode schottky a tenue en tension amelioree |
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| JPS5749277A (en) * | 1980-09-09 | 1982-03-23 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture for schottky barrier diode |
| US4394673A (en) * | 1980-09-29 | 1983-07-19 | International Business Machines Corporation | Rare earth silicide Schottky barriers |
| US4395813A (en) * | 1980-10-22 | 1983-08-02 | Hughes Aircraft Company | Process for forming improved superconductor/semiconductor junction structures |
| JPS58107685A (ja) * | 1981-12-21 | 1983-06-27 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | シヨツトキバリアダイオ−ドの製造方法 |
-
1984
- 1984-01-30 US US06/575,235 patent/US4622736A/en not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-01-25 JP JP60012340A patent/JPS60176281A/ja active Granted
- 1985-01-25 DE DE3587782T patent/DE3587782T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1985-01-25 EP EP85300516A patent/EP0151004B1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS593978A (ja) * | 1982-06-30 | 1984-01-10 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| JPS59232457A (ja) * | 1983-06-15 | 1984-12-27 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60176281A (ja) | 1985-09-10 |
| DE3587782T2 (de) | 1994-11-03 |
| US4622736A (en) | 1986-11-18 |
| EP0151004B1 (en) | 1994-03-23 |
| EP0151004A3 (en) | 1987-12-02 |
| EP0151004A2 (en) | 1985-08-07 |
| DE3587782D1 (de) | 1994-04-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |