JPS58115855A - 半導体装置およびその製造法 - Google Patents
半導体装置およびその製造法Info
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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】
本発明は半導体装置、特に半導体装置の金属化合物層へ
のアルミニウム接合に関する。
のアルミニウム接合に関する。
アル１＝ウムのような金属層と半導体との間の接合には
通常２１１類の金属・半導体接合がある。
通常２１１類の金属・半導体接合がある。
すなわち１つは金属−半導体ダイオード（シ、。
トキーダイオードと称する）のような整流形接触であ、
ｊ６ Ｐ −Ｎ＠合ダイオードと極めて類似した電圧・
電流特性を有する。他はオーンツク接触と呼ばれる非Ｉ
ｌｌ形接合であり、通常半導体にリード部が付設されて
使用される。
ｊ６ Ｐ −Ｎ＠合ダイオードと極めて類似した電圧・
電流特性を有する。他はオーンツク接触と呼ばれる非Ｉ
ｌｌ形接合であり、通常半導体にリード部が付設されて
使用される。
これら非整合形接合および整流形接合は又シリコンと金
属との化合物である珪化物層と半導体層との間に形成さ
れる・珪化物層は通常、ニッケル。
属との化合物である珪化物層と半導体層との間に形成さ
れる・珪化物層は通常、ニッケル。
コ・譬ルト、チタン等の金属をシリコン基板上に蒸着し
て金属層を形成し、次に熱処理、例えば周知な焼なまし
処理を施こすことにより形成される・すなわち焼な壕し
処理により、金属層の金属がシリコン基板に拡散されて
シリコン基板の金属層と隣接する部分に珪化物領域が形
成される。この場合、シリコン基板のドーピング程度に
よシ、珪化物層とシリコン層との関に非整流形のオー２
ツク接触あるいは整流形のシ１．トキー接合が形成され
る。
て金属層を形成し、次に熱処理、例えば周知な焼なまし
処理を施こすことにより形成される・すなわち焼な壕し
処理により、金属層の金属がシリコン基板に拡散されて
シリコン基板の金属層と隣接する部分に珪化物領域が形
成される。この場合、シリコン基板のドーピング程度に
よシ、珪化物層とシリコン層との関に非整流形のオー２
ツク接触あるいは整流形のシ１．トキー接合が形成され
る。
電気特性の再現性の上からシリコン基板には珪化物接合
が好ましい。しかしアルミニウムは基板上のゲンディン
グノ譬、ド又は他の素子との最終的な接続のための好ま
しい金属部分を残す、アルミニウム層は通常珪化物領域
上にアルミニウム層を蒸着して形成される（第１ム図参
照）。次にアルミニウム層は焼結処理と呼ば五る熱処理
が施とされる、アルミニウム層が半融されることくよｐ
。
が好ましい。しかしアルミニウムは基板上のゲンディン
グノ譬、ド又は他の素子との最終的な接続のための好ま
しい金属部分を残す、アルミニウム層は通常珪化物領域
上にアルミニウム層を蒸着して形成される（第１ム図参
照）。次にアルミニウム層は焼結処理と呼ば五る熱処理
が施とされる、アルミニウム層が半融されることくよｐ
。
アルミニウム層と該層の下部領域とが好ｆｉ＃Ｆ−接合
される。
される。
しかし半融処理中、多くの場合アルミニウム層と珪化物
領域との接合部の熱安定性が悪くなることがわかりた。
領域との接合部の熱安定性が悪くなることがわかりた。
すなわち、珪化物とアルきニウムとの半融温度は通常４
００乃至５００℃であシ、珪化物とアルミニウムとが化
学反応を起こしアル１＝ウム層と珪化物層との化合物が
形成される争例えばニッケルとシリコンの化合物から成
る珪化物領域上にアルミニウム層を形成した基板を半融
処理すると、ＮｉＡｌ３化合物からなる層が形成される
ことがわかった（第１Ｂ図参照）。又アルミニウムと珪
化物との化学反応によシ、珪化物層とシリコン層とから
なるショットキー接合部のノぐリヤの高さが上昇されそ
れに伴いシｗ ｖ トｈ合部の順方向電圧降下が上昇さ
れることがわかりた。このためシ 、）＋Ｊ合部で消費
される電力が上昇するのでかかる半導体装置は多くの場
合好ｔｔ、＜ない。又アルミニウムと珪化物の反応はア
ルミニウムの半融処理中一様に進行しないので、半融さ
れたアル１＝ウム層と珪化物層との接合部を流れる電流
が一様でなくな〕、このため前記接合部内で局部的に過
大電流が流れかかる半導体装置が故障する。アルミニウ
ム接合部の半融処理中珪化物とアルミニウムとが反応し
危いよう防止するため、珪化物層上に厚さ２０００１（
オンゲストルーム）（０，２ミクロン）のタングステン
層をスノクツタ法により蒸着して形成しその上に更にア
ルミニウム層を蒸着してアルミニウム層と珪化物層との
間にバリヤ層を形１成する方法が提案された〔ジー・ジ
ェイ・グアノが−プ、ジェイ・シー・シー・デイムス、
エイ・ヴアンオーストロム、エル番シエイ・・エムオー
グスタス、ワイ・タミングスのジエイ・アプリケージ、
ン・フィジックス５０．６９１５（１９７９）参照〕。
００乃至５００℃であシ、珪化物とアルミニウムとが化
学反応を起こしアル１＝ウム層と珪化物層との化合物が
形成される争例えばニッケルとシリコンの化合物から成
る珪化物領域上にアルミニウム層を形成した基板を半融
処理すると、ＮｉＡｌ３化合物からなる層が形成される
ことがわかった（第１Ｂ図参照）。又アルミニウムと珪
化物との化学反応によシ、珪化物層とシリコン層とから
なるショットキー接合部のノぐリヤの高さが上昇されそ
れに伴いシｗ ｖ トｈ合部の順方向電圧降下が上昇さ
れることがわかりた。このためシ 、）＋Ｊ合部で消費
される電力が上昇するのでかかる半導体装置は多くの場
合好ｔｔ、＜ない。又アルミニウムと珪化物の反応はア
ルミニウムの半融処理中一様に進行しないので、半融さ
れたアル１＝ウム層と珪化物層との接合部を流れる電流
が一様でなくな〕、このため前記接合部内で局部的に過
大電流が流れかかる半導体装置が故障する。アルミニウ
ム接合部の半融処理中珪化物とアルミニウムとが反応し
危いよう防止するため、珪化物層上に厚さ２０００１（
オンゲストルーム）（０，２ミクロン）のタングステン
層をスノクツタ法により蒸着して形成しその上に更にア
ルミニウム層を蒸着してアルミニウム層と珪化物層との
間にバリヤ層を形１成する方法が提案された〔ジー・ジ
ェイ・グアノが−プ、ジェイ・シー・シー・デイムス、
エイ・ヴアンオーストロム、エル番シエイ・・エムオー
グスタス、ワイ・タミングスのジエイ・アプリケージ、
ン・フィジックス５０．６９１５（１９７９）参照〕。
又厚さ１，０ＯＯＸのタングステンとチタンとの化合物
からなる層も提案された。
からなる層も提案された。
同論文によれば、ス／譬ツタ処理によ多形成されたタン
グステン（又はタングステン・チタン）から成る中間層
によシ、アルミニラふと珪化物との化学反応が効果的に
防止される。しかし中、間層の厚さが比較的厚い（１，
０００乃至２．ＧＯＯ，ｌ）ので、通常中間層はス・々
ツタ処理装置によシ蒸着され形成されねばならない。又
金属層を蒸着する他の方法、例えば電子ビーム銃にょシ
蒸着する方法は、厚さ２５０乃至５００Ｘよシ厚いタン
グステン層を形成する場合には適さない。
グステン（又はタングステン・チタン）から成る中間層
によシ、アルミニラふと珪化物との化学反応が効果的に
防止される。しかし中、間層の厚さが比較的厚い（１，
０００乃至２．ＧＯＯ，ｌ）ので、通常中間層はス・々
ツタ処理装置によシ蒸着され形成されねばならない。又
金属層を蒸着する他の方法、例えば電子ビーム銃にょシ
蒸着する方法は、厚さ２５０乃至５００Ｘよシ厚いタン
グステン層を形成する場合には適さない。
上記論文によれば、珪化物領域を焼なまし処理し次後、
焼なまし処理炉から半導体装置が取シ出され別のスノ譬
ツタ処理装置内に入れて珪化物領域上にタングステン層
が形成される０次Ｋｍ子ビーム銃によシタングステン層
上にアルミニウム層が蒸着形成される。しかしスノ４
ｙり処理は通常側の処理装置が必要となゐので、ス・母
、夕処理によらずに珪化物領域上にバリヤ層としての中
間タングステン層が形成されることが極めて望ましい、
そうすることによシ、かかるバリヤ層を有する半導体装
置が低摩に製造可能となる。
焼なまし処理炉から半導体装置が取シ出され別のスノ譬
ツタ処理装置内に入れて珪化物領域上にタングステン層
が形成される０次Ｋｍ子ビーム銃によシタングステン層
上にアルミニウム層が蒸着形成される。しかしスノ４
ｙり処理は通常側の処理装置が必要となゐので、ス・母
、夕処理によらずに珪化物領域上にバリヤ層としての中
間タングステン層が形成されることが極めて望ましい、
そうすることによシ、かかるバリヤ層を有する半導体装
置が低摩に製造可能となる。
本発明の一目的はスパッタ法によらずに形成されるバリ
ヤ層を有した半導体装置の接合部を提供するととＫある
。
ヤ層を有した半導体装置の接合部を提供するととＫある
。
本発明の他の目的は焼なまし処理と半融処理とが単一工
程で実行可能な半導体装置の接合部を提供することにあ
る。
程で実行可能な半導体装置の接合部を提供することにあ
る。
本発明によれば、アルミニウム層と金属および半導体の
化合物から成る層との間に／４リヤ層としての金属層が
形成され九半導体装置の接合部が提供される。このバリ
ヤ層の厚さが５００１より小さいので、バリヤ層は例え
ば電子ビーム銃によ抄好適に蒸着形成可能である。又中
間層であるノ４リヤ層はタングステンで又はタンタルや
７１フニウムのような他の金属で形成することができる
。
化合物から成る層との間に／４リヤ層としての金属層が
形成され九半導体装置の接合部が提供される。このバリ
ヤ層の厚さが５００１より小さいので、バリヤ層は例え
ば電子ビーム銃によ抄好適に蒸着形成可能である。又中
間層であるノ４リヤ層はタングステンで又はタンタルや
７１フニウムのような他の金属で形成することができる
。
（５００Ｘより小さい）薄い・櫂リヤ層なので、スパッ
タ法によらずにバリヤ層を金属と半導体との化合物から
成る層上に形成÷きる。電子ビーム銃による場合複数個
の蒸着材供給源が使用可能なので、半導体層上に異なる
金属層を順次蒸着できる。例えば珪化物から成る層、バ
リヤ層としてのタングステン層およびアルミニウム層の
３金属層をスパッタ処理装置内に移すことなく順次蒸着
形成しうる。又３金属層が形成された後、単一工程内で
半導体装置が加熱され金属層とシリコン層が焼なまし処
理されて珪化物層が生成され同時にアルミニウム層が半
融処理されるので、半導体装置の接合部の製造方法が大
巾に簡略化されそれに伴い製造費が大巾に削減できる。
タ法によらずにバリヤ層を金属と半導体との化合物から
成る層上に形成÷きる。電子ビーム銃による場合複数個
の蒸着材供給源が使用可能なので、半導体層上に異なる
金属層を順次蒸着できる。例えば珪化物から成る層、バ
リヤ層としてのタングステン層およびアルミニウム層の
３金属層をスパッタ処理装置内に移すことなく順次蒸着
形成しうる。又３金属層が形成された後、単一工程内で
半導体装置が加熱され金属層とシリコン層が焼なまし処
理されて珪化物層が生成され同時にアルミニウム層が半
融処理されるので、半導体装置の接合部の製造方法が大
巾に簡略化されそれに伴い製造費が大巾に削減できる。
以下本発明を好ましい実施例に沿って説明する。
第１Ａ図に１シリコン領域１２に対する従来の珪素化合
物で作られた半導体装置ｌＯを簡略図で示す、半導体装
置１０の珪化物領域１４はシリコン領域１２と接触して
形成される。シリコン領域１２は半導体素子の一部を、
例えばシリコンウェーへ岬の基板上に形成されるパイ４
−ラトランジスタのコレクタ領域をなしている。一方珪
化物領域１４は、シリコン基板上にニッケルのような金
属を層をなすように蒸着し、次に前記二、ケル層が蒸着
された前記シリコン基板を加熱炉に入れて加熱し焼なま
し処理することによ抄形成される。すなわち焼なまし処
理を受ける造、ニッケルがシリコン基板内に拡散されて
シリコン領域１２内にＮｉＳｉ層が形成される。化合物
Ｎｉ８１の電気的特性は金属の場合のような特性を示し
、珪化物領域１４とシリコン領域１２との間に形成され
る接合部１６は金属形トランジスタの接合部に類似する
。珪化物領域１４とシリコン領域１２との間にはシリコ
ン領域１２のドーピング程度によりオーミック接触又は
整流（シ１．トキ→形の接触・が形成できる。
物で作られた半導体装置ｌＯを簡略図で示す、半導体装
置１０の珪化物領域１４はシリコン領域１２と接触して
形成される。シリコン領域１２は半導体素子の一部を、
例えばシリコンウェーへ岬の基板上に形成されるパイ４
−ラトランジスタのコレクタ領域をなしている。一方珪
化物領域１４は、シリコン基板上にニッケルのような金
属を層をなすように蒸着し、次に前記二、ケル層が蒸着
された前記シリコン基板を加熱炉に入れて加熱し焼なま
し処理することによ抄形成される。すなわち焼なまし処
理を受ける造、ニッケルがシリコン基板内に拡散されて
シリコン領域１２内にＮｉＳｉ層が形成される。化合物
Ｎｉ８１の電気的特性は金属の場合のような特性を示し
、珪化物領域１４とシリコン領域１２との間に形成され
る接合部１６は金属形トランジスタの接合部に類似する
。珪化物領域１４とシリコン領域１２との間にはシリコ
ン領域１２のドーピング程度によりオーミック接触又は
整流（シ１．トキ→形の接触・が形成できる。
上述したように、アルミニウムを用いて半導体基板上で
珪化物領域１４と４ンデイングノ々ツドあるいは他の素
子との間を最終的に電気的に接続させることか望ましい
場合が多い。従りて第１Ａ図の半導体装置１０にはアル
ミニウム層１８が珪化物領域１４上に蒸着されて形成さ
れ他の素子又は領域と接続される。アルミニウム層１８
は通常は半融されて強度が高められるので、アルミニウ
ム層１８と珪化物領域１４との間の接着力が向上される
。しかしアルミニウム層１８および珪化物領域１４は熱
的には不安定なため、半融処理による熱によりアルミニ
ウム層１８のアルミニウムが珪化物領域１４へと移□動
せしめられる。珪化物領域１４へ移動したアルミニウム
は珪化物と反応し、シリコン領域１２とアル−ミニラム
層１゛８との間にＮＩＪｋｔ領域２０が形成されるよう
・になる。このような化学反応によシ接合部１６のショ
ットキーパリヤの高さが上昇され、アルミニウム層１８
とシリコン領域１２との間を流れる電流の順方向電圧降
下値が大きくなる。このためオーミ、り接触の場合には
、接触抵抗値が大きくなる。すると半導体装置１０で消
費される電力が大とな９牛導体装置ｌＯの有用性が低下
してしまうことＫなる。
珪化物領域１４と４ンデイングノ々ツドあるいは他の素
子との間を最終的に電気的に接続させることか望ましい
場合が多い。従りて第１Ａ図の半導体装置１０にはアル
ミニウム層１８が珪化物領域１４上に蒸着されて形成さ
れ他の素子又は領域と接続される。アルミニウム層１８
は通常は半融されて強度が高められるので、アルミニウ
ム層１８と珪化物領域１４との間の接着力が向上される
。しかしアルミニウム層１８および珪化物領域１４は熱
的には不安定なため、半融処理による熱によりアルミニ
ウム層１８のアルミニウムが珪化物領域１４へと移□動
せしめられる。珪化物領域１４へ移動したアルミニウム
は珪化物と反応し、シリコン領域１２とアル−ミニラム
層１゛８との間にＮＩＪｋｔ領域２０が形成されるよう
・になる。このような化学反応によシ接合部１６のショ
ットキーパリヤの高さが上昇され、アルミニウム層１８
とシリコン領域１２との間を流れる電流の順方向電圧降
下値が大きくなる。このためオーミ、り接触の場合には
、接触抵抗値が大きくなる。すると半導体装置１０で消
費される電力が大とな９牛導体装置ｌＯの有用性が低下
してしまうことＫなる。
上述したが、アルζニウム層と珪化物領域との関に生じ
る化学反応を防止すべく、シリコン領域とアルミニつ今
層との関にスパッタ法によシ蒸着し厚さ２，０００オン
グストローム■のタングステン層（又は厚さ１．０００
１のタングステン・チタニウム層）を形成する第２図に
示すような方法がグアンガー！（Ｖａｎ Ｇｕｒｐ ）
等によ〕提案された。
る化学反応を防止すべく、シリコン領域とアルミニつ今
層との関にスパッタ法によシ蒸着し厚さ２，０００オン
グストローム■のタングステン層（又は厚さ１．０００
１のタングステン・チタニウム層）を形成する第２図に
示すような方法がグアンガー！（Ｖａｎ Ｇｕｒｐ ）
等によ〕提案された。
第２図の先行技術を詳述するに、最初の工程２２でシリ
コン基板上に金属が付澹され金属層が形成される０次の
工程２４では、前記基板は焼なまし処理が施むされて、
前記付着金属が基板内に拡散され珪化物が形成される。
コン基板上に金属が付澹され金属層が形成される０次の
工程２４では、前記基板は焼なまし処理が施むされて、
前記付着金属が基板内に拡散され珪化物が形成される。
例えば付着金属として：ｙベルトが圧力的１０ ）−
ルの下で電子ビーム蒸着法により蒸着され、次ＫＨ，ガ
スおよびＮ、ガスの混合がスふんいき内で約２時間５５
０℃で焼なまし処理されると、珪化物Ｃｌ８１ｚが生成
される。
ルの下で電子ビーム蒸着法により蒸着され、次ＫＨ，ガ
スおよびＮ、ガスの混合がスふんいき内で約２時間５５
０℃で焼なまし処理されると、珪化物Ｃｌ８１ｚが生成
される。
別実施例として、モリブデンをス・譬ツタ法により付着
し、Ｎ２・Ｎ２の混合がスふんい亀内で６００℃で焼な
まし処理しＭ・８１□珪化物を形成する方法が示されて
いる。又他の例として、白金およびニッケルをシリコン
基板上にスノー、夕法により付着し真空内で３０分間５
００℃で焼なまし処理し珪化物ＰｔＸＮｉ、、８１を生
成する方法も開示される。この場合ス・母ツタ法による
、付着性通常圧力５Ｘ１０−ｓトールのアルゴンふんい
き内で行なわれた０次にシリコン基板を取り出し別の処
理部に移しス／４ツタ法により基板上に厚さ２０００Ｘ
の層を付着して形成する（工程２６．２８）ｅ基板には
工程３０で最終的にアルミニウム層が蒸着される。最後
に工程３２でアル１＝ウム層ザ半融処理が施こ１
される。
し、Ｎ２・Ｎ２の混合がスふんい亀内で６００℃で焼な
まし処理しＭ・８１□珪化物を形成する方法が示されて
いる。又他の例として、白金およびニッケルをシリコン
基板上にスノー、夕法により付着し真空内で３０分間５
００℃で焼なまし処理し珪化物ＰｔＸＮｉ、、８１を生
成する方法も開示される。この場合ス・母ツタ法による
、付着性通常圧力５Ｘ１０−ｓトールのアルゴンふんい
き内で行なわれた０次にシリコン基板を取り出し別の処
理部に移しス／４ツタ法により基板上に厚さ２０００Ｘ
の層を付着して形成する（工程２６．２８）ｅ基板には
工程３０で最終的にアルミニウム層が蒸着される。最後
に工程３２でアル１＝ウム層ザ半融処理が施こ１
される。
ヴアンガープ等による方法で社タンダステン・々リヤ層
奢半導体装置Ｏ他の層Ｏ付着工程と拡開０ことは上記説
明よｐｌＩ解されよう、このためこの方法では、追加の
スバ、り処理装置による費用がかさむ上に１工程２４で
使用した真空ふんい亀又はＮ２とＮ、との混合ガスふん
いきは基板を別のスバ、り処理装置に移すため破壊され
てしまう、又スパッタ処理が終了すると、基板は電子ビ
ームによる蒸着処理を行なうべく処理室へ置かれ処ＩＬ
室を再び減圧してアルミニウム層を蒸着させる。珪化物
の焼なまし処理およびアル１＝ウム層Ｏ半融処理が別の
２工程で実行されることは理解されよう。 ′ 電子ビーム銃を用いて厚さ２，０００裏のタングステン
層（又は厚さ１．０００１のタングステン・チタン層）
を蒸着させること紘実用的でなく、タングステン層の最
大厚さは通５２５０乃至５００芙内にされる・厚さ２５
０又のタングステン層は通常それほど均質でなく多くの
ピンホールが生じておシ、ピンホールを確実に除去する
には層の厚さを１，０００又以上にすることが好ましい
ものとこれまで考えられていた。
奢半導体装置Ｏ他の層Ｏ付着工程と拡開０ことは上記説
明よｐｌＩ解されよう、このためこの方法では、追加の
スバ、り処理装置による費用がかさむ上に１工程２４で
使用した真空ふんい亀又はＮ２とＮ、との混合ガスふん
いきは基板を別のスバ、り処理装置に移すため破壊され
てしまう、又スパッタ処理が終了すると、基板は電子ビ
ームによる蒸着処理を行なうべく処理室へ置かれ処ＩＬ
室を再び減圧してアルミニウム層を蒸着させる。珪化物
の焼なまし処理およびアル１＝ウム層Ｏ半融処理が別の
２工程で実行されることは理解されよう。 ′ 電子ビーム銃を用いて厚さ２，０００裏のタングステン
層（又は厚さ１．０００１のタングステン・チタン層）
を蒸着させること紘実用的でなく、タングステン層の最
大厚さは通５２５０乃至５００芙内にされる・厚さ２５
０又のタングステン層は通常それほど均質でなく多くの
ピンホールが生じておシ、ピンホールを確実に除去する
には層の厚さを１，０００又以上にすることが好ましい
ものとこれまで考えられていた。
珪化物上にスノ臂ツタ処１１によυタングステン層を形
成すると、周囲のふんい自から不純物が金属層に混入さ
れて蒸着され、仁の金属層の１４リヤ特性が改善される
０例えばニー４．タ処理装置の周囲のふんいきガスとし
て窒素を採用する場合、窒素がタングステンバリヤ層Ｋ
Ｓ人される。この／青リヤ層の窒素不純物のためアル１
ニウふと珪化物との反応が防止される。
成すると、周囲のふんい自から不純物が金属層に混入さ
れて蒸着され、仁の金属層の１４リヤ特性が改善される
０例えばニー４．タ処理装置の周囲のふんいきガスとし
て窒素を採用する場合、窒素がタングステンバリヤ層Ｋ
Ｓ人される。この／青リヤ層の窒素不純物のためアル１
ニウふと珪化物との反応が防止される。
さて第３図に、本発明によυ半導体装置５２を製造する
工程のフローチャートを示す、アルミニウム層と珪化物
との反応を防止するのＫ ｓ ｚ４リヤ層の厚さを２．
０００１又は１，０ＯＯＩＫも大きくする必要がなく、
タングステンの有効・◆リヤ層の厚さは５００Ｘよシ小
さく、例えば２５０１で良いことがわがりた。厚さ２８
０ＸのタンｊＰｘｆンパリャ層を電子ビーム銃によシ蒸
着させることは極めて実用的である。これＫよシ接合形
半導体装置の製造法が大巾に簡略化しうる。以下、その
製造法について詳述する。 −厚さ１
３５０１のニッケル層３６がシリコン基板のシリコン領
域３８上に電子ビーム銃によシ蒸着される。鮪３図のシ
リコン領域３８およびニッケル層３６は実際の形状でな
く略示されているが、実際はシリコン領域３８はシリコ
ン基板の一素子の一部、例えばトランジスタのペース領
域又は；レクタ領絨である０本発明の製造法は、まず工
程３４でシリコン基板のシリコン領域上に二、ケル層が
付着され形成される。
工程のフローチャートを示す、アルミニウム層と珪化物
との反応を防止するのＫ ｓ ｚ４リヤ層の厚さを２．
０００１又は１，０ＯＯＩＫも大きくする必要がなく、
タングステンの有効・◆リヤ層の厚さは５００Ｘよシ小
さく、例えば２５０１で良いことがわがりた。厚さ２８
０ＸのタンｊＰｘｆンパリャ層を電子ビーム銃によシ蒸
着させることは極めて実用的である。これＫよシ接合形
半導体装置の製造法が大巾に簡略化しうる。以下、その
製造法について詳述する。 −厚さ１
３５０１のニッケル層３６がシリコン基板のシリコン領
域３８上に電子ビーム銃によシ蒸着される。鮪３図のシ
リコン領域３８およびニッケル層３６は実際の形状でな
く略示されているが、実際はシリコン領域３８はシリコ
ン基板の一素子の一部、例えばトランジスタのペース領
域又は；レクタ領絨である０本発明の製造法は、まず工
程３４でシリコン基板のシリコン領域上に二、ケル層が
付着され形成される。
次にその基板は工程４０で４００℃の温度で１５分間焼
なまし処理が施こされてＮｌＳｉ領域４２が形成される
。このようＫしてＮ１８１領域４２とシリコン領域３８
との間に接合部５４が形成される。
なまし処理が施こされてＮｌＳｉ領域４２が形成される
。このようＫしてＮ１８１領域４２とシリコン領域３８
との間に接合部５４が形成される。
基板はその場所で焼なまし処理が施こされる。すなわち
、基板は焼なまし処理のため電子ビーム銃による処理室
から外部へ取）出す必要なく同一処理室内で焼なまし処
理が行なわれる。又二ｙケルのかわシにコｄルト、モリ
ブデン、白金等の他の金属も使用できる。又ニッケル層
の厚さおよび焼なまし処理温度は限定的なものではなく
単に実施例として示しである。
、基板は焼なまし処理のため電子ビーム銃による処理室
から外部へ取）出す必要なく同一処理室内で焼なまし処
理が行なわれる。又二ｙケルのかわシにコｄルト、モリ
ブデン、白金等の他の金属も使用できる。又ニッケル層
の厚さおよび焼なまし処理温度は限定的なものではなく
単に実施例として示しである。
工程４０での焼なまし処理が完了すると、再び工程４４
で電子ビーム銃を用いＮ１８１ ＠斌４２上に別の蒸着
材供給源からｚ４ リヤ層としてのタングステン層４６
が蒸着形成される。図示の実施例の場合、タングステン
層の厚さは２５０Ｘとしであるが、実験によれば厚さ２
００１の場合でも好適に機能することがわかった。又同
−の電子ビーム処理室内でタングステン層４６上に更に
別のアルミニウム蒸着材供給源からアルミニウム層４８
が形成される。蒸着処理時の処理室の圧力は例えば二、
ケル層形成の場合４ Ｘ １０−７）−ル、タングステ
ン層形成の場合には２ＸＩＯ−’）−ル、アルミニウム
層形成の場合１０” ）−ルよシ小さくてきる。電子ビ
ーム銃の場合、基板を別の処理部へ移すことなく３つの
別の蒸着材供給源から３つの層を蒸着形成しうるので、
電子ビーム銃による上記方法は極めて望ましい、シリコ
ン領域上ＫＮ１８１層、タングステン層およびアルミニ
ウム層が形成された基板は次ＫＴ：、１１ＡＳＱで石英
管ＰＫ挿入されアルにラム層が半融されて接合形牛導体
装置５２が完成される。この半融処理の圧力は本実施例
の場合１０ ）−ルよシ小さい圧力または大気圧下で
も可能である。
で電子ビーム銃を用いＮ１８１ ＠斌４２上に別の蒸着
材供給源からｚ４ リヤ層としてのタングステン層４６
が蒸着形成される。図示の実施例の場合、タングステン
層の厚さは２５０Ｘとしであるが、実験によれば厚さ２
００１の場合でも好適に機能することがわかった。又同
−の電子ビーム処理室内でタングステン層４６上に更に
別のアルミニウム蒸着材供給源からアルミニウム層４８
が形成される。蒸着処理時の処理室の圧力は例えば二、
ケル層形成の場合４ Ｘ １０−７）−ル、タングステ
ン層形成の場合には２ＸＩＯ−’）−ル、アルミニウム
層形成の場合１０” ）−ルよシ小さくてきる。電子ビ
ーム銃の場合、基板を別の処理部へ移すことなく３つの
別の蒸着材供給源から３つの層を蒸着形成しうるので、
電子ビーム銃による上記方法は極めて望ましい、シリコ
ン領域上ＫＮ１８１層、タングステン層およびアルミニ
ウム層が形成された基板は次ＫＴ：、１１ＡＳＱで石英
管ＰＫ挿入されアルにラム層が半融されて接合形牛導体
装置５２が完成される。この半融処理の圧力は本実施例
の場合１０ ）−ルよシ小さい圧力または大気圧下で
も可能である。
半導体装置５２のタングステン層４６はアル（二りム層
４ＢとＮ１５１層４２との間の有効バリヤ層をなしてい
ることがわかり九、このタングステン層４６によ）、た
とえタングステン層４６の厚さが僅か２５０Ｘであって
もアルミニウムとＮ１８１との化学反応が防止されうる
。
４ＢとＮ１５１層４２との間の有効バリヤ層をなしてい
ることがわかり九、このタングステン層４６によ）、た
とえタングステン層４６の厚さが僅か２５０Ｘであって
もアルミニウムとＮ１８１との化学反応が防止されうる
。
半導体装置５２の接合部５４はシリコン領域３８のドー
ピングの程度によジオ−ミック接触又はシ式ル 嘗ットキ接触にされる。タングステン層４６のため半融
処理工程５０でアルミニウムとＮ１５ｌとの化学反応が
防止されるので、接合部５４のショットβリヤの高さは
上昇されず、このため接合部５４の順方向の電圧降下の
上昇すなわち接触抵抗の上昇が防止される。又アルミニ
ウムとＮｉ８１との化学反応が防止されるので、アルミ
ニウム層およびタングステン層からＮｌＳｉ層を通し＊
’ＡＫ一様な電流が流れることＫなる。このように／４
リヤとしてのタングステン層４６によ）半導体装置５２
の信頼性および安定性が向上される・ 本発明の別の好ましい実施例としての別の製造方法を第
４図に示す。この場合、焼なまし処理を行なうことなく
３つの金属層が順次蒸着され形成される。この方法は、
１つの電子ビーム銃で複数の蒸着金属供給源を使用し基
板上ＫｒｔＡ次異なる金属層を形成しうるので、電子ビ
ーム銃により蒸着処理可能な処理室を使用する場合に極
めて好適である。
ピングの程度によジオ−ミック接触又はシ式ル 嘗ットキ接触にされる。タングステン層４６のため半融
処理工程５０でアルミニウムとＮ１５ｌとの化学反応が
防止されるので、接合部５４のショットβリヤの高さは
上昇されず、このため接合部５４の順方向の電圧降下の
上昇すなわち接触抵抗の上昇が防止される。又アルミニ
ウムとＮｉ８１との化学反応が防止されるので、アルミ
ニウム層およびタングステン層からＮｌＳｉ層を通し＊
’ＡＫ一様な電流が流れることＫなる。このように／４
リヤとしてのタングステン層４６によ）半導体装置５２
の信頼性および安定性が向上される・ 本発明の別の好ましい実施例としての別の製造方法を第
４図に示す。この場合、焼なまし処理を行なうことなく
３つの金属層が順次蒸着され形成される。この方法は、
１つの電子ビーム銃で複数の蒸着金属供給源を使用し基
板上ＫｒｔＡ次異なる金属層を形成しうるので、電子ビ
ーム銃により蒸着処理可能な処理室を使用する場合に極
めて好適である。
従って工程５６で厚さ９６０Ｘのニッケル層３６ｍがシ
リコン領域３８１上に蒸着され、ニッケル層３６ａ上に
は更に厚さ２５０Ｘのタングステン層４６ａが、タング
ステン層４６ａ上には厚さ２３５ＯＮのアルミニウム層
４８ｍが蒸着される。上記３金属層は各層毎に基板を取
り出すむとなく減圧ふんいきの同一処理室で順次蒸着処
理されうる。すなわち処理圧は各３金属層形成時すべて
保持されるので、各金属層毎に処理室から取シ外す必要
がない。
リコン領域３８１上に蒸着され、ニッケル層３６ａ上に
は更に厚さ２５０Ｘのタングステン層４６ａが、タング
ステン層４６ａ上には厚さ２３５ＯＮのアルミニウム層
４８ｍが蒸着される。上記３金属層は各層毎に基板を取
り出すむとなく減圧ふんいきの同一処理室で順次蒸着処
理されうる。すなわち処理圧は各３金属層形成時すべて
保持されるので、各金属層毎に処理室から取シ外す必要
がない。
３金属層が形成された後、基板は温度４３０℃の炉内に
置かれアルミニウム層４８＆が半融処理される。アルミ
ニウム層４８ｍの半融処理中、二、ケル層３６畠はシリ
コン領域３８ａＫ＠＠するＮｉ１ｉｉｆｊ斌４２ ｍを
形成するニッケルーシリコン反応に充分用いられる。更
に詳述するに、アルミニウム層４８ｍはニッケル層３６
ｍと化学反応を生じることなく一体性を保持している（
いわゆる焼結されている）ことは第４図よシ理解されよ
う。
置かれアルミニウム層４８＆が半融処理される。アルミ
ニウム層４８ｍの半融処理中、二、ケル層３６畠はシリ
コン領域３８ａＫ＠＠するＮｉ１ｉｉｆｊ斌４２ ｍを
形成するニッケルーシリコン反応に充分用いられる。更
に詳述するに、アルミニウム層４８ｍはニッケル層３６
ｍと化学反応を生じることなく一体性を保持している（
いわゆる焼結されている）ことは第４図よシ理解されよ
う。
一方タングステン層４６ｍのためアルミニウムとニッケ
ルとの化学反応が防止されているので、二、ケルのみが
シリコンと反応しＮｌ５Ｉ領域４２轟が形成されるとと
Ｋなる。このようＫしてニッケル層とシリコン層とを焼
なまし処理してＮｉ８１領域を形成する工程およびアル
ミニウム層を半融する工程が単一工程で処理されうる。
ルとの化学反応が防止されているので、二、ケルのみが
シリコンと反応しＮｌ５Ｉ領域４２轟が形成されるとと
Ｋなる。このようＫしてニッケル層とシリコン層とを焼
なまし処理してＮｉ８１領域を形成する工程およびアル
ミニウム層を半融する工程が単一工程で処理されうる。
以上の説明から、アルミニウムとＮｌ５Ｉとの化学反応
がＮ１Ｂ１層とアルミニウム層との間ＫＶ成される薄い
（５００Ｘよシ小さい）−苛リャ層としてのタングステ
ン層により抑制されうることは理解されよう、又タング
ステン層は最初のＮｌ金属層およびアルミニウム層と同
一の蒸着処理工種で導入可能であ夛、更にＮｉ金属層と
シリコン層の簡なまし処理およびアルミニウム層の半融
処理が単一の熱処理工程で実行可能である。
がＮ１Ｂ１層とアルミニウム層との間ＫＶ成される薄い
（５００Ｘよシ小さい）−苛リャ層としてのタングステ
ン層により抑制されうることは理解されよう、又タング
ステン層は最初のＮｌ金属層およびアルミニウム層と同
一の蒸着処理工種で導入可能であ夛、更にＮｉ金属層と
シリコン層の簡なまし処理およびアルミニウム層の半融
処理が単一の熱処理工程で実行可能である。
熱論、本発明に含まれる各種変更は尚業者には理解され
よう０例えば、タングステンのかわシにり７タルおよび
ハフニウムのような他の金属ヲ用いてアルミニウム層と
ＮｉＢ１層との間にバリヤ層を形成することもできる。
よう０例えば、タングステンのかわシにり７タルおよび
ハフニウムのような他の金属ヲ用いてアルミニウム層と
ＮｉＢ１層との間にバリヤ層を形成することもできる。
又本発明によるバリヤ層はコバルト、白金、モリ゛ブデ
ン等との珪化物から成る層とアルミニウム層との間に有
効に形成しうる。
ン等との珪化物から成る層とアルミニウム層との間に有
効に形成しうる。
珪化物の形成に比較的高い焼なまし温度（約６００℃）
が必要な場合、第３図の製造法が好ましい・又本発明の
薄いバリヤ層はアルミニウムおよびｒシマ１ ニウ
ム化物のような金属と半導体との化合物を採用する半導
体装置に対し有効である。このように１本発明は図示の
実施例に限定されるものでな（、特許請求の範囲の技術
的思想忙含まれる変更を包有することは理解されよう。
が必要な場合、第３図の製造法が好ましい・又本発明の
薄いバリヤ層はアルミニウムおよびｒシマ１ ニウ
ム化物のような金属と半導体との化合物を採用する半導
体装置に対し有効である。このように１本発明は図示の
実施例に限定されるものでな（、特許請求の範囲の技術
的思想忙含まれる変更を包有することは理解されよう。
第１Ａ図はアルミニウム層、Ｎ１８１４お゛よびシリコ
ン層とから成る従来の半導体装置の簡略説明図、第１１
図は第１Ａ図の半導体装置のアルミニウム層を半融処理
し死後の簡略ｌｌｉ！明図、第２図はアルミニウム層、
珪化物層およびシリコン層から成る半導体装置を製造す
る従来の方法の工程図、第３図は本発明の一実施例とし
てのアルミニウム層、珪化物層およびシリコン層から成
る半導体装置を製造する方法の工程図、および第４図は
第３図の半導体装置を製造する本発明の別実施例として
の製造法を示す工程図である。 ｌＯ・・・半導体装置、１２・・・シリコン領域、１４
・・・珪化物領域、１６・・・接合部、１８・・・アル
ミニウム層、２０・・・ＮＩＡｊ、領域、２２ 、２４
、２６ 。 ２８．３０．３２．３４・・・工程、３６．３６ｍ・・
・ニッケル層、３ Ｂ −３８ｍ・・・シリコン領域、
４０゜４４−・・工程、４２ｊ４２ａ＝Ｎ１１８１領域
、４６゜４６ｍ−・タングステン層、４８ 、４８ ｍ
＝アルミニウム層、５０・・・工程、５２・・・半導
体装置、５４・・・接合部、５６・・・工程。
ン層とから成る従来の半導体装置の簡略説明図、第１１
図は第１Ａ図の半導体装置のアルミニウム層を半融処理
し死後の簡略ｌｌｉ！明図、第２図はアルミニウム層、
珪化物層およびシリコン層から成る半導体装置を製造す
る従来の方法の工程図、第３図は本発明の一実施例とし
てのアルミニウム層、珪化物層およびシリコン層から成
る半導体装置を製造する方法の工程図、および第４図は
第３図の半導体装置を製造する本発明の別実施例として
の製造法を示す工程図である。 ｌＯ・・・半導体装置、１２・・・シリコン領域、１４
・・・珪化物領域、１６・・・接合部、１８・・・アル
ミニウム層、２０・・・ＮＩＡｊ、領域、２２ 、２４
、２６ 。 ２８．３０．３２．３４・・・工程、３６．３６ｍ・・
・ニッケル層、３ Ｂ −３８ｍ・・・シリコン領域、
４０゜４４−・・工程、４２ｊ４２ａ＝Ｎ１１８１領域
、４６゜４６ｍ−・タングステン層、４８ 、４８ ｍ
＝アルミニウム層、５０・・・工程、５２・・・半導
体装置、５４・・・接合部、５６・・・工程。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） 半導体基板と、前記基板と隣接し金属および
半導体の化合物領域と、前記化合物領域に電気的に接続
されるアルミニウム層と、前記アルミニウム層および前
記化合物領域の間に配設されタングステン、タンタル又
はノ・フニウムからなるノ々リヤ層とを具え、前記バリ
ヤ層の厚さが５００Ｘよシ小さく前記バリヤ層によシ前
記アルミニウム層と前記化合物領域との間の化学的反応
が防止されてなる半導体装置。 （２）半導体基板がシリコン基板であシ、金属と半導体
の化合物が珪化物である特許請求の範囲第１項記載の半
導体装置。 （３）基板の珪化物領域がニッケル珪化物領域である特
許請求の範囲第２項記載の半導体装置。 （４）前記バリヤ層が、前記アル建二゛ウム層および前
記珪化物領域間に配設され厚さが５００Ｘよシ小さく前
記アルミニウム層および前記珪化物領域間の化学反応を
防止するタングステン層である半導体装置。 （５）′ アル１＝ウム層と、珪化物領域と、半導体領
域と、バリヤ層とを具え、前記珪化物領域と前記半導体
領域との間に線接合部が形成され、前記バリヤ層が前記
アルミニウム層と前記珪化物領域との間に配置され厚さ
が５００Ｘよ〕小さいタングステンから々シ、前記バリ
ヤ層を介し前記アルミニウム層が゛前記珪化物領域と電
気的に接続され、又前記バリヤ層によシ前記珪化物領域
と前記アルミニウム層との化□学反応が防止されそれに
伴い前記接合部のショット４合部としてのバリヤの高さ
の上昇が防止されてなる半導体装置。 （６） シリコン基板と、前記基板内に形成されるニ
ッケル珪化物領域と、前記ニッケル珪化物領域上に形成
された厚さが５００１よル小さいタングステン層と、前
記タングステン層上に形成され前記タングステン層を介
し前記ニッケル珪化物領域と電気的に接続されるアル１
＝ウム層とを具え、紬配二、ケル珪化物領域と前記シリ
コン基板との間に接合部が形成され、前記タングステン
層のため前記アルミニウム層と前記ニッケル珪化物領域
との化学的反応が防止されこれＫよルシ、ットキ接合部
としての前記接合部のバリヤ凰の高さの上昇が防止され
てなるショットキダイオード。 （７） シリコン基板上に第１の金属層を形成する工
程と、タングステン、タンタルおよびハフニウムの群か
ら選択された第２の金属の層を前記第１の金属層上に形
成する工程と、アルミニウム層を前記第２の金属層上に
形成する工程と、単一工程内で前記シリコン基板および
前記第１および第２の金属層を加熱して前記第１の金属
層および前記シリコン基板を焼なまし処理して珪化物領
域を形成し同時に前記アルミニウム層を半融処理する焼
なまし半融工程とを具え、前記第２の金属層のため前記
焼なまし半融工程中前記アルミニウム層と１ 前
記珪化物領域との化学反応が防止される半導体装置の製
造友法。 （８）第２の金属層の厚さが５００Ｘよシ小さい特許請
求の範囲第７項記載の製造法。 （９）第１および第２の金属層が電子ビーム銃によシ蒸
着形成されてなる特許請求の範囲第７項記載の製造法。 （ト）第１の金属層が二、ケルからなシ焼なまし・半融
工程を受けて二ｙケル珪化物に生成される特許請求の範
囲第７項記載の製造法。 α壇 シリコン基板上に第１の金属層を形成する工程と
、前記第１の金属層および前記シリコン基板を焼なまし
処理して前記基板内に金属珪化物領域を形成する工程と
、前記金属珪化物領域上に厚さが５００Ｘよシ小さいタ
ングステン層を形成する工程と、前記タングステン層上
にアルミニウム層を形成する工程と、前記アルミニウム
層を半融する半融工程とを具え、前記タングステン層の
丸め前記半融工程中前記金属珪化物領域と前記アルミニ
ウム層との化学反応が防止されてなる半導体装置の製造
＼法。 （２）シリコン基板上に二、ケル層を形成する工程と、
前記ニッケル層上に厚さが５００Ｘより小さいタングス
テン層を形成する工程と、前記タングステン層上にアル
ミニウム層を形成する工程・と、前記基板、前記ニッケ
ル層、前記タングステン層および前記アル１＝ウム層を
処理炉内で加熱し前記ニッケル層および前記シリコン基
板を焼なまし処理してニッケル珪化物領域を生成し又同
時に前記アルミニウム層を半融処理する焼なまし・半融
工程とを具えてなり、前記タングステン層のため前記ア
ルミニウム層と前記ニッケル珪化物領域との化学反応が
防止されてなる半導体装置の製造ｘ法・ （２）蒸着中篭子ビーム銃による旭理室の減圧を保持シ
つつシリコン基板上にニッケル、タングステンおよびア
ルミニウムの各３金属層を順次蒸着形成する工程と、前
記３金属層が形成された前記基板を処理炉で加熱し前記
ニッケル層および前記シリコン基板を焼なまし処理して
ニッケル珪化物領域を生成し同時に前記アル１＝ウム層
を半融処理して電気接続部を形成する工程とを具え、前
記タングステン層を介し前記アルミニウム層と前記ニッ
ケル珪化物領域とが電気的に接続され、又前記タングス
テン層のため前記ニッケル層と前記アル１＝ウム層との
間の化学反応が防止されるのでニッケルとアルミニウム
の化合物でなくニッケルとシリコンの化合物からなる前
記ニッケル珪化物領域が形成される半導体装置の創造法
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/334,561 US4478881A (en) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | Tungsten barrier contact |
| US334561 | 1994-11-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58115855A true JPS58115855A (ja) | 1983-07-09 |
Family
ID=23307783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57178980A Pending JPS58115855A (ja) | 1981-12-28 | 1982-10-12 | 半導体装置およびその製造法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4478881A (ja) |
| JP (1) | JPS58115855A (ja) |
| DE (1) | DE3240866A1 (ja) |
| FR (1) | FR2519190A1 (ja) |
| GB (1) | GB2112566A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63257269A (ja) * | 1987-04-14 | 1988-10-25 | Fujitsu Ltd | 半導体装置のコンタクト形成方法 |
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- 1982-07-08 FR FR8212023A patent/FR2519190A1/fr active Pending
- 1982-10-12 JP JP57178980A patent/JPS58115855A/ja active Pending
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Also Published As
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