JPS59111362A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS59111362A JPS59111362A JP57221305A JP22130582A JPS59111362A JP S59111362 A JPS59111362 A JP S59111362A JP 57221305 A JP57221305 A JP 57221305A JP 22130582 A JP22130582 A JP 22130582A JP S59111362 A JPS59111362 A JP S59111362A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
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】
〔発明の技術分野〕
この発明は半導体装置に係シ、特に侵入型遷移金属によ
多形成される電極又は電極配線層を有する半導体装置に
関する。
多形成される電極又は電極配線層を有する半導体装置に
関する。
一般に、TI(チタン) 、 Zr (ジルコニウム)
。
。
Hf (ハフニウム)等の侵入型遷移金属となる金属は
、高融点金属であシ、優れたバリア金属であることが知
られている。そして、Tiの侵入型遷移金属であるTi
Nは、si(シリコン)のn型基板とオーミックコンタ
クトをすることが知られている。また、SS(シリコン
)を用いた5R(Si口con Rectifier
)に用いられている電極としてNiにッケル)があシ、
この場合のオーミックコンタクトは300〜400℃の
半田ディッゾ温度で達成される。
、高融点金属であシ、優れたバリア金属であることが知
られている。そして、Tiの侵入型遷移金属であるTi
Nは、si(シリコン)のn型基板とオーミックコンタ
クトをすることが知られている。また、SS(シリコン
)を用いた5R(Si口con Rectifier
)に用いられている電極としてNiにッケル)があシ、
この場合のオーミックコンタクトは300〜400℃の
半田ディッゾ温度で達成される。
製造プロセスの短縮及び製造費の軽減を考慮すると、電
極又は電極配線材料としては600℃以上の高温で形成
できるものが望ましい。
極又は電極配線材料としては600℃以上の高温で形成
できるものが望ましい。
しかしながら、従来から用いられている尼(アルミニウ
ム)等の金属は低融点であシ、高温になると、半導体と
金属が反応するため、600℃以上の温匿では使用でき
なかった。
ム)等の金属は低融点であシ、高温になると、半導体と
金属が反応するため、600℃以上の温匿では使用でき
なかった。
この点、前記侵入型遷移金属は高融点でおるため、電極
又は電極配線材料として望ましい。
又は電極配線材料として望ましい。
また、とのTINは低抵抗であるため、MOS(Met
alOxlde Sem1conductor) f”
バイスのダート電極としても有望である。
alOxlde Sem1conductor) f”
バイスのダート電極としても有望である。
しかしながら、イオンシレーティングやプラズマCVD
(Chemlcal Vapour Depoalt
lon )又は反応性スパッタリングによ多形成される
T1゜Zr、Hf等の侵入型遷移金属TIN 、 Zr
N 、 HfN等は非常に膜ストレスが大きく、510
2等の絶縁膜との密着性が良くない。従って、実際に使
用する場合には、Ti/TSN 、 Zr/ZrN 、
Hf/HfNの2層構造とし、TI+Zr、Hf等の
金属単体を半導体または絶縁膜に接触させるようにして
いる。
(Chemlcal Vapour Depoalt
lon )又は反応性スパッタリングによ多形成される
T1゜Zr、Hf等の侵入型遷移金属TIN 、 Zr
N 、 HfN等は非常に膜ストレスが大きく、510
2等の絶縁膜との密着性が良くない。従って、実際に使
用する場合には、Ti/TSN 、 Zr/ZrN 、
Hf/HfNの2層構造とし、TI+Zr、Hf等の
金属単体を半導体または絶縁膜に接触させるようにして
いる。
しかし、TI等の単体金属はTIN等よυもシート抵抗
が大きく、またTI等は600℃以上の高温で熱処理を
施すと、完全に半導体中の主成分と反応してしまう。例
えば、半導体基板としてsiを用いた場合には、完全に
シリサイド化されてしまう。また、nt−v族半導体を
用いた場合には、■族か■族のうち少なくとも一つの元
素と化合物を形成する。これら半導体の主成分とTi等
の化合物は、T1等の単体の場合よシもさらに接触抵抗
が大きくなる。このため、この2層構造では、600℃
以上の高温でオーミックコンタクトを得ることはできな
かった。
が大きく、またTI等は600℃以上の高温で熱処理を
施すと、完全に半導体中の主成分と反応してしまう。例
えば、半導体基板としてsiを用いた場合には、完全に
シリサイド化されてしまう。また、nt−v族半導体を
用いた場合には、■族か■族のうち少なくとも一つの元
素と化合物を形成する。これら半導体の主成分とTi等
の化合物は、T1等の単体の場合よシもさらに接触抵抗
が大きくなる。このため、この2層構造では、600℃
以上の高温でオーミックコンタクトを得ることはできな
かった。
また、TiN 、 ZrN 、 HfN等は膜ストレス
が大きいために、コンタクトホール等のテーパマージン
がなく、テーパ角が20度以下でないと断切れが生じる
。従って、微細なコンタクトホールを形成するのは非常
に困難である。
が大きいために、コンタクトホール等のテーパマージン
がなく、テーパ角が20度以下でないと断切れが生じる
。従って、微細なコンタクトホールを形成するのは非常
に困難である。
この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その目的
は、高温で絶縁膜との密着性が良く、かつ半導体とオー
ミックコンタクトを形成することができる電極又は電極
配線層を有する半導体装置を提供することにある。
は、高温で絶縁膜との密着性が良く、かつ半導体とオー
ミックコンタクトを形成することができる電極又は電極
配線層を有する半導体装置を提供することにある。
すなわち、この発明は、Ti、Zr、Hfのうち少なく
とも1糊類の金属と窒素との化合物で、当該窒素を40
〜60チのモル比率に有し、かつノ京子百分率(atm
ie%)で1〜20%のTaを含有する侵入型遷移金属
によシミ極又は電極配線層を形成するものである。
とも1糊類の金属と窒素との化合物で、当該窒素を40
〜60チのモル比率に有し、かつノ京子百分率(atm
ie%)で1〜20%のTaを含有する侵入型遷移金属
によシミ極又は電極配線層を形成するものである。
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
この実施例においては、TiNを用いて説明する。第1
図はTINとTa (タンタル)との組成比と腺ストレ
スの関係を示し、また第2図はN型シリコン基板(N1
B= 1x IQ”crn−’ )を用いた場合のTI
NとTaとの組成比と接触抵抗との関係を示すものであ
る。なお、膜ストレス及び接触抵抗の単位はいずれも任
意である。
図はTINとTa (タンタル)との組成比と腺ストレ
スの関係を示し、また第2図はN型シリコン基板(N1
B= 1x IQ”crn−’ )を用いた場合のTI
NとTaとの組成比と接触抵抗との関係を示すものであ
る。なお、膜ストレス及び接触抵抗の単位はいずれも任
意である。
第1図において、TILを1〜20%(原子百分率)含
有する場合にはTiNの膜ストレスは小さいが、Taが
1−未満、又はTaを25%以上含有する場合には、T
tNの膜ストレスは急激に大きくなる。従って、TiN
は1〜20%のTaを含有させると、Taを含有しない
場合に比較して膜ストレスは大幅に軽減される。
有する場合にはTiNの膜ストレスは小さいが、Taが
1−未満、又はTaを25%以上含有する場合には、T
tNの膜ストレスは急激に大きくなる。従って、TiN
は1〜20%のTaを含有させると、Taを含有しない
場合に比較して膜ストレスは大幅に軽減される。
このTaを1〜20チ含有するTIN Fi 、前述の
段切れの問題も解消できる。例えば、6000Xの熱酸
化m5io2(2μmの)やターン幅)上に膜厚200
0XのTa f含有しないTINを堆積した場合、熱酸
化膜のテーパ角が25度以下でないと、TINの段切れ
が生じる。これに対し、Taを1〜20%含有するTi
Nでは同じ条件で、熱酸化膜のテーパ角が45度以下あ
れば段切れは生じない。すなわち、通常用いられている
Atの場合と同勢のテーパマージンを有するもので、微
細なコンタクトホールを形成することが可能である。
段切れの問題も解消できる。例えば、6000Xの熱酸
化m5io2(2μmの)やターン幅)上に膜厚200
0XのTa f含有しないTINを堆積した場合、熱酸
化膜のテーパ角が25度以下でないと、TINの段切れ
が生じる。これに対し、Taを1〜20%含有するTi
Nでは同じ条件で、熱酸化膜のテーパ角が45度以下あ
れば段切れは生じない。すなわち、通常用いられている
Atの場合と同勢のテーパマージンを有するもので、微
細なコンタクトホールを形成することが可能である。
次に、絶縁膜との密着性については、Taを含まないT
iNの場合、膜ストレスが大きいため20001以上の
膜を熱酸化MSi02上に形成すると、クラックが発生
して均一な膜を形成することはできない。Taが1%未
満またはTaを25−以上含む場合も、膜ストレスが大
きいために同様な現象が生じる。これに対して、Taを
1〜20%含有するTiNの場合は、前述のように膜ス
トレスが小さいために、膜厚50001の膜でも均一に
形成することができる。
iNの場合、膜ストレスが大きいため20001以上の
膜を熱酸化MSi02上に形成すると、クラックが発生
して均一な膜を形成することはできない。Taが1%未
満またはTaを25−以上含む場合も、膜ストレスが大
きいために同様な現象が生じる。これに対して、Taを
1〜20%含有するTiNの場合は、前述のように膜ス
トレスが小さいために、膜厚50001の膜でも均一に
形成することができる。
次に、第2図について説明する。同図において、aはN
(窒素)を40%(モル比率)含有するTiN、 bは
Nを60チ(モル比率)含有するTiNの特性をそれぞ
れ示し、またCはA−t(アルミニウム)の接触抵抗を
示している。同図から、Taを1〜20qb含有するT
INは、Mとほぼ同等の接触抵抗を有することが判る。
(窒素)を40%(モル比率)含有するTiN、 bは
Nを60チ(モル比率)含有するTiNの特性をそれぞ
れ示し、またCはA−t(アルミニウム)の接触抵抗を
示している。同図から、Taを1〜20qb含有するT
INは、Mとほぼ同等の接触抵抗を有することが判る。
また、このTaの含有量ではシート抵抗自体は従来がら
用いられている高融点金属M□ 、 Mo81よシ低く
、MOSデバイスのf−)材料として使用することも可
能である。
用いられている高融点金属M□ 、 Mo81よシ低く
、MOSデバイスのf−)材料として使用することも可
能である。
以上はTiNについて述べたものであるが、ZrN 、
HfN ノ場合も1〜20%(il)Ta含有量で絶
縁膜と密着性が良く、かつ半導体とオーミックコンタク
トを形成することができる。この場合も、600℃以上
の高温で熱処理を施すことができる。
HfN ノ場合も1〜20%(il)Ta含有量で絶
縁膜と密着性が良く、かつ半導体とオーミックコンタク
トを形成することができる。この場合も、600℃以上
の高温で熱処理を施すことができる。
また、T iN v ZrN 、HfNのいずれにおい
ても、N(N素)のモル比率が40〜60%の場合が、
化学的、物理的に安定であシ、かつT&を原子百分率で
1〜20チ含有する場合に、膜のシート抵抗も最小にな
ル、電極又は配縁材料として優れた性質を有する。
ても、N(N素)のモル比率が40〜60%の場合が、
化学的、物理的に安定であシ、かつT&を原子百分率で
1〜20チ含有する場合に、膜のシート抵抗も最小にな
ル、電極又は配縁材料として優れた性質を有する。
笑際、TINを例にとると、Nの含有量により電気的特
性が大きく変化する。第3図にTIN中のNの含有率と
フォワード電圧Vrとの関係を示す。Nの含有量が40
%未満になると急激にvrが高くなシ、60−以上でも
同様に嶋くなる。また、Nの含有量が60%以上になる
と、TiNは熱処理によって膜質が変化しやすくなる。
性が大きく変化する。第3図にTIN中のNの含有率と
フォワード電圧Vrとの関係を示す。Nの含有量が40
%未満になると急激にvrが高くなシ、60−以上でも
同様に嶋くなる。また、Nの含有量が60%以上になる
と、TiNは熱処理によって膜質が変化しやすくなる。
特に、脱N2によると見られる小孔が形成されたシ、多
層電極として用いた場合、AA等と非常に反応しやすく
なり、バリア金属としてのバリア効果も小さくなる。
層電極として用いた場合、AA等と非常に反応しやすく
なり、バリア金属としてのバリア効果も小さくなる。
第4図は、Taを3〜20%含有し、かつ40〜60%
のモル比率でNを含むTINによシグート電極を形成し
た縦型パワーMO8FETの構造を示すものである。同
図において、11は1層、12はN一層、13は上記T
INKよ多形成されたダート電極、14はEQPR(E
quipotentialシng) tM、極、15は
GR(quard Rlng)電極、16はソース電極
、17はダート電極、18は5102膜、19はドレイ
ン電極である。
のモル比率でNを含むTINによシグート電極を形成し
た縦型パワーMO8FETの構造を示すものである。同
図において、11は1層、12はN一層、13は上記T
INKよ多形成されたダート電極、14はEQPR(E
quipotentialシng) tM、極、15は
GR(quard Rlng)電極、16はソース電極
、17はダート電極、18は5102膜、19はドレイ
ン電極である。
このMOSFETにおいては、従来から用いられている
多結晶シリコンゲートに比較して、ダート抵抗を2桁低
く(10oQA3→lΩ/口)おさえることができ、高
周波特性が大幅に向上した。
多結晶シリコンゲートに比較して、ダート抵抗を2桁低
く(10oQA3→lΩ/口)おさえることができ、高
周波特性が大幅に向上した。
また、集積度が30%向上し、コンダクタンスgmが2
0%向上した。
0%向上した。
第5図はTaを原子百分率で3〜20チ含有し、かつ4
0〜60%のモル比率でNを含むTINによ〕電極を形
成した5R(Silicon Rectifier)の
構造を示すものである。同図において、21はP+層、
22はN一層、23はN+層、24は上記TINによる
電極、25はNiにッケル)層、26は半田層、27は
リード、28は保護ガラス膜である。
0〜60%のモル比率でNを含むTINによ〕電極を形
成した5R(Silicon Rectifier)の
構造を示すものである。同図において、21はP+層、
22はN一層、23はN+層、24は上記TINによる
電極、25はNiにッケル)層、26は半田層、27は
リード、28は保護ガラス膜である。
仁のSRにおいては、電極としてTaを含まないTiN
を用いた場合に比較して、機械的強度及びTPT (熱
疲労試験)%性が非常に良くなる。
を用いた場合に比較して、機械的強度及びTPT (熱
疲労試験)%性が非常に良くなる。
第6図は電極としてTaを3〜20%含有するTiNを
用いた場合(aで示す)と、従来用いられているNi/
Co構造を用いた場合(bで示す)とを比較して不良品
の発生率を示すものである。
用いた場合(aで示す)と、従来用いられているNi/
Co構造を用いた場合(bで示す)とを比較して不良品
の発生率を示すものである。
104時間で比較すると、不良率はNi/Coの場合I
r10.8チであるが、TiNの場合は0,3チと向上
した。
r10.8チであるが、TiNの場合は0,3チと向上
した。
尚、上記実施例においては、この発明をパワー MOS
FET 、 SRの電極材料として適用した場合につい
て説明したが、これに限るものではなく、その他SCR
(旦1目con Controlled Rectif
ier )等、さらにはこれらディスクリートデバイス
のみならず、バイポーラIC、LSI等の電極又は電極
配線材料としても適用できるものである。また、m−v
族生導体への適用も可能である。
FET 、 SRの電極材料として適用した場合につい
て説明したが、これに限るものではなく、その他SCR
(旦1目con Controlled Rectif
ier )等、さらにはこれらディスクリートデバイス
のみならず、バイポーラIC、LSI等の電極又は電極
配線材料としても適用できるものである。また、m−v
族生導体への適用も可能である。
以上のようにこの発明によれば、高温において絶縁膜と
の密着性が良く、かつ半導体とオーミックコンタクトを
形成することのできる電極又は電極配線層を得ることが
できるので、製造プロセスの短縮及び製造費の軽減化を
図ることができる。
の密着性が良く、かつ半導体とオーミックコンタクトを
形成することのできる電極又は電極配線層を得ることが
できるので、製造プロセスの短縮及び製造費の軽減化を
図ることができる。
第1図はTINとTaとの組成比と、膜ストレスとの関
係を示す図、第2図はTINとT&との組成比と、接触
抵抗との関係を示す図、M3図はTiN中のNO含有率
とフォワード電圧■Fとの関係を示す図、第4図はこの
発明の一実施例に係る半導体装置の構成を示す断面図、
第5図はこの発明の他の笑施列に係る半導体装置の断面
図、第6図はTET時間と不良品の発生率をこの発明と
従来例を比較して示す図である。 13・・・ダート電極(TIN)へ24・・・電極(T
IN)。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図
ts2図 第3図 Nのもルに千代) 第 45i!1
係を示す図、第2図はTINとT&との組成比と、接触
抵抗との関係を示す図、M3図はTiN中のNO含有率
とフォワード電圧■Fとの関係を示す図、第4図はこの
発明の一実施例に係る半導体装置の構成を示す断面図、
第5図はこの発明の他の笑施列に係る半導体装置の断面
図、第6図はTET時間と不良品の発生率をこの発明と
従来例を比較して示す図である。 13・・・ダート電極(TIN)へ24・・・電極(T
IN)。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図
ts2図 第3図 Nのもルに千代) 第 45i!1
Claims (1)
- T1.Zr、Ifのうち少なくとも1種類の金属と窒素
との化合物で、当該窒素を40〜60チのモル比率に持
ち、かつ原子百分率で1〜20チのTaを含む侵入型遷
移金属によシミ極又は電極配線層を形成したことを特徴
とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57221305A JPS59111362A (ja) | 1982-12-17 | 1982-12-17 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57221305A JPS59111362A (ja) | 1982-12-17 | 1982-12-17 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59111362A true JPS59111362A (ja) | 1984-06-27 |
Family
ID=16764707
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57221305A Pending JPS59111362A (ja) | 1982-12-17 | 1982-12-17 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59111362A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62123769A (ja) * | 1985-11-22 | 1987-06-05 | Sony Corp | 半導体装置 |
US4823182A (en) * | 1986-11-21 | 1989-04-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device with a diffusion barrier contact of a refractory metal nitride and either carbon or boron |
-
1982
- 1982-12-17 JP JP57221305A patent/JPS59111362A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62123769A (ja) * | 1985-11-22 | 1987-06-05 | Sony Corp | 半導体装置 |
US4823182A (en) * | 1986-11-21 | 1989-04-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device with a diffusion barrier contact of a refractory metal nitride and either carbon or boron |
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