JPS59111375A - Semiconductor device and method of producing same - Google Patents

Semiconductor device and method of producing same

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JPS59111375A
JPS59111375A JP22927783A JP22927783A JPS59111375A JP S59111375 A JPS59111375 A JP S59111375A JP 22927783 A JP22927783 A JP 22927783A JP 22927783 A JP22927783 A JP 22927783A JP S59111375 A JPS59111375 A JP S59111375A
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layer
silicide layer
semiconductor device
semiconductor
junction
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ルシ−ル・クレ−グ・エレワンジア−
ア−サ−・アレン・ロビンス
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、半導体本体がN形半導体領域を有し、金属ケ
イ化物層がこのN形半導体領域に隣接してN形半導体領
域との間に整流接合を形成し、導電性非ケイ化物層がn
il記整流接合の反対側でmt記ケイ化物鉤形オーミッ
ク的に論接する少なくとも】個のショットキー形整流器
を具える半導体デバイスに関するものである。 このような半導体デバイスは、アメリカ合衆国特許第3
855612号明細書によって既知である。 本発明は、また、このような半導体デバイスの製造方法
に関するものである。 金がとN形半導体との間の接合は、金が一半導体系の材
料の特性によって、整流接合あるいはオーミック接合す
なわち非整流接合とすることができる。】977年に発
行された刊行物″DeViceglectronics
 for Integrated C1rcuit”I
 JOhnWiley and 5ons : New
 York )においてR,Muller等によって指
摘されているように、仕事関数がオーミック接合と整流
接合とを区別している。仕事関数は、フェルミ・エネル
ギー準位から、金は一半導体系の影響を全く受けないエ
ネルギー準位まで電子を高めるのに必要な平均エネルギ
ーの大きさである。材料が互いに影響し合わない場合に
金属の仕事関数が半導体の仕事関数よりも大きいならば
、材料が互いに影響し合う場合に整流接合が形成される
。 整流接合に対しては、束縛正電荷より成る電荷空乏領域
が、界面の半導体側に存在する。理想的な金属−半導体
系においては、束縛正電荷と結合した電子は、界面近く
の金属内に、すなわち界面から数単分子層以内の金属内
に存在する。これは誘導電界を発生し、この誘導電界は
空乏領域を横切って、電界が終了する界面の方に向いて
いる。 その結果、大きさが半導体中のN形ドーパント濃度に依
存する固有電圧φ工が、空乏領域を横切って存在する。 この固有電圧は、半導体の伝導帯内の電子が打ち勝って
界面を横切り金属に入り込まなければならないエネルギ
ー障壁qφ工を表している。ここに、qは電子の電荷で
ある。このエネルギー障壁は、半導体に対して正である
外部電圧を供給することによって軽減することができる
。供給電圧を増加すると、電子が半導体から金桜に自由
に流れる段階に最終的に達する。したがって、φ工は整
流接合を横切る導通順方向電圧降下φSHを表している
。しかし、φ工は@、接に測定することが困難である。 金が一半導体系の電流/電圧特性からより容易に確かめ
ることのできるパラメータは、静電位単位でφBとして
、あるいはエネルギ一単位でqφBとして表されるショ
ットキー障壁高さである。このショットキー障壁高さは
、フェルミ単位にある金属内の電子が打ち勝って、界面
を横切り半導体に入り込まなければならないものである
。φBは、φ工より大きく、理想的な系では供給電圧に
よって大きな影響を受けないので金属内のほとんどの電
子は半導体内に入り込むことができない。φBは、また
、φlにW#的に関連しており、したがってφSHの直
接的な歩を与えている。 一般にショットキー・ダイオードと称される多くの種類
の金が一半導体整流素子が考えられてきた。最も古いシ
ョットキー・ダイオードは、金Mとしてアルミニウムを
、N形半導体としてドープド・シリコンを利用している
。これらの基本的なA/ −siダイオードは、比較的
容易に製造できる。 しかし、これらダイオードは、アルミニウムがシリコン
と混ざり合うので、品質が比較的速く低下する。 この問題の観点から、最近のショットキー・ダイオード
においては、アルミニウムとシリコンの間に他の材料を
挾むようにしている。基本的な構造の1つによれば、ダ
イオードは、適切にドープされたN形半導電性領域を有
する半導体本体上に形成されている。金属ケイ化物層は
、N影領域に隣接して、このN影領域とケイ化物層との
間の界面で整流接合を形成している。一般に金属ケイ化
物は性質上金属であると考えられているので、この接合
は依然として金属−半導体あるいはショットキー接合と
称されている。ケイ化物の代表例はケイ化白金であり、
N形シリコンに対するそのqφBはドーパント濃度によ
って0.79〜0.88の電子ボルト(eV)にある。 例えば、W、Rosvoldのアメリカ合衆国特許第8
Flfifi6]2号明細書に記載されているように、
ケイ化物層内に白金と共にニッケルがしけしけ含まれて
いる。このニッケルは、接合のqφBを減少させる。そ
の理由6才、ニッケルのqφBがN形シリコンに対して
約0.63〜0.676!Vであるからである。 ショットキー接合の反対側でケイ化物層に隣接するS電
性非クイ化物層を有する既知の従来技術によるショット
キー・ダイオードにおいては、ケイ化物層のff、 2
は代表的には] OOnmのオーダーにあり、約501
m以上である。この厚さは、ケイ化物を安定にし且つケ
イ化物層内のピンホールのような連続な欠陥を避けるた
めに十分なケイ化物が必要であるという従来技術の考え
方に基づいて用いられている。 代表的に、タングステンあるいはチタニウム−タングス
テンのような障壁金属から成る導電性非ケイ化物層は、
整流接合の反対側でケイ化物層とオーミック的に接して
いる。この障壁金μは、その一方の側にある材料がこの
障壁金r奈紅で他方−側に拡散するのを十分に阻止する
。また、障壁金属はケイ化物中へは拡散しない。最終的
に、アルミニウム層が障壁金Fの上に普通に設けられる
。 ptを基礎とした既知のショットキー・ダイオードは、
接合の品質をかなり低下させることなく良好に使用する
ことができるが、白金の価格が高いために比較的高価と
なる。ケイ化物層が2種以上の金属で構成されているシ
ョットキー・ダイオードでは、後にケイ化物に転化され
る金属層の形成に使用されるデポジション・ターゲット
におけるこれら金属の相互比を制御することは、また、
困難である。従来技術よりも簡単にφSHを適切に適応
させるためにφBを変えることのできる安価なケイ化物
ショットキー・ダイオードを得るのが望ましい。 幾つかの集積回路では、このケイ化物ショットキー・ダ
イオードが、異なるφBの他のショットキー・ダイオー
ドと一緒に用いられている。STLゲートに特に用いら
れているこのような半導体構造においては、φBの高い
各ショットキー・クランピング・ダイオードは、一般に
シリコン半導体の表面に沿って白金をシリコンと反応さ
せることによって形成される上述した種類のPtSiダ
イオードである。φBの低い各ショットキー出力ダイオ
ードは、代表的に、シリコン半導体上に金属あるいはT
i −wのような金a合金をデポジットすることによっ
て形成される純粋(true )金m−半導体ダイオー
ドである。非ケイ化物層は、シリコンとTi −Wとの
間に設けられている。 ショットキー・ダイオードのすべてが同一のへを有する
構造と比較されるこの構造を製造するには、代表的に、
1つの追加のマスキングエ稈を必要とするだけである。 しかし、φBの低いダイオードは、金属デポジションに
よって直接に作られるので、それらの整流接合は、反応
によって作られる高φBのケイ化物ダイオードの整流接
合はど純粋(clean )ではない。 J、Bindall等は、刊行物″’ IEEE Tr
aZISaCtiOnSOn Electron De
ViCe8 ” 、 VOl、 E D −27、46
2。 1979年2月、420〜425ページの” ■onI
mplanted Low−Barrier PtSi
 5chottky−Barrier])iodes”
において、異なるφBのショットキー・ダイオードを有
する半導体構造を達成するための他の方法を述べている
。 Bindall等の構造を製造する場合、まず初めに、
N形不純物が第2領域内に打込まれる。これは、第1領
域の正味N形濃度より大きい正味N形濃度を生じさせる
。次に、約50 nmのpt4が、各領域の露出表面上
にデポジットされる。その結果得られる構造は、適切に
加熱されて、露出表面に沿って白金をシリコンと反応さ
せ、PtSi Nを形成する。PtSiに転化されなか
ったデポジットされた白金は、適切に除去される。次に
、Ti −Pt −Au層が、整流接合と反対側のPt
Si層上の前記構造上にデポジットされ、適切にエツチ
ングされて、非ケイ化物層を形成する。 Bindall等のような打込み構造を製造する場合、
単一φB!f!fi造と比べて、通常、ただ1つの追加
的なマスキング工程が必要とされるだけである。しかし
、異なる種類のダイオード間には異なる降伏電圧が存在
する。このことは、回路設計上付加的な制限を与えるの
で、多くの場合不所望である。 要約すれば、異なるφBのショットキー・グイメートを
有する従来技術による構造は、一般に製造が1齢であり
、信頼性上問題があり、およびまたはシステム設計が過
度に制限されている。 本発明の第】態様によれば、半導体本体がN形半導体領
域を有し、金属ケイ化物層がこのN形半導体領域に隣接
してN形半導体領域との間に整流接合を形成し、導電性
非ケイ化物層が前記整流接合の反対側で前記ケイ化物層
にオーミック的に隣接する少なくとも1個のショットキ
ー形整流器を具える半導体デバイスにおいて、itI記
接合における実際の導体−半導体障壁高さφBが、前記
接合に沿った前記N形半導体領域の材料と同じ材料と、
前記接合に沿った前記ケイ化物層の林料と同じであり且
つ前記ケイ化物層と同じ平均組成を有する材料との間の
界面における固有の導体−半導体障壁高さφBOに実質
的に等しくならないように前記ケイ化物層を十分に薄く
シたことを特徴としている。固有障壁高さφBOは、ケ
イ化物層を実効的に有限な厚さとした場合に存在し得る
障壁高さである。 特に、(φBO−φB)/(φBo−φBN )の絶対
値は少なくとも15%、好適には少なくとも25%であ
る。φBNは、接合に沿ったN形半導体領域の材料と同
じ材料と、非ケイ化物層の林料と同じ材料との間の界面
における導体−半導体障壁高さである。 本発明は、白金およびまたはニッケルのような金属で構
成されたケイ化物は、電界が通常の半導体PN接合を横
切って存在するように、小さな電界を保持することがで
きるという発見に基づいている。ケイ化物層を十分に薄
くすることによって、N影領域の電荷空乏領域中に発生
する自己誘導電界が、ケイ化物層を通り抜けて非ケイ化
物層内に侵入する。非ケイ化物層内への電界の侵入のた
めに、ケイ化物層の仕事関数は、非ケイ化物層の仕事関
数と″混合(mix ) ”する。その結果、φBは、
従来技術によるショットキー・ダイオードの障壁高さで
あるφBOと異なるようになる。 この整流器の製造は、代表的に、従来技術におけるより
もケイ化物層への少ない金Mのデポジションを含むだけ
である。したがって、幾つかの従来のショットキー・ダ
イオードにおいて順方向電圧降下を変化きせるために用
いられる制御が困齢なデポジション・ターゲット組成変
化を経ることなく、φBを容易に調整することができる
。 本発明の好適な実旅例によれば、ケイ化物層がPtSi
を含み、その厚さは】、5〜251mである。 非ケイ化物層が障壁金属としてタングステンあるいはチ
タン−タングステンより成る場合には、ptsiを6〜
s nm厚さとするのが好適である。この場合、仕事関
数の混合によって、qφBは、5゜nm以上のPtSi
を用いる匹敵し得る従来技術によるショットキー・ダイ
オードのqφBOより約0.07ev小さい約0.74
 eVとなる。(1,74eVのqφBは、多くの半導
体の応用に対し全く適切であり、匹敵し得る従来技術に
よるptsiショットキー・ダイオードに用いられる白
金のわずがな量で達成される。 2種以上の金属をケイ化物層中に用いる重要な変形例で
は、金がケイ化物l曽を、より大きい厚さのもとの金属
ケイ化物層の残部としている。もとのケイ化物層の平均
組成は、通常、(残りの)ケイ化物層の平均組成と異な
るので、もとのケイ化物層と同じ平均組成を有する材料
に対してφBOが定められる。これは、ケイ化物層が2
つ以上の一般に異なる層で構成、される場合に生じる。 これら層の一方はN影領域に隣接しており、他は一方の
層上にあり異なる平均組成を有している。 この変形例に従ってダイオードを製造する場合、選択さ
れた金属より成る金M層を、半導体本体中のN形シリコ
ン半導体領域の露出表面上にデポジットする。このよう
にして得られた構造を、適切な温度に加熱して、金属層
を表面に沿ったシリコンと反応させることによってもと
のケイ化物層を形成する。N影領域の金Mおよびドーパ
ント濃度は、ケイ化物層とN影領域の残部との間の界面
が整流接合となるように選択する。次に、接合とは反対
側で、もとのケイ化物層の厚さの可成りの部分を除去し
て、所望のφBを確立させる。このようにして、障壁金
属より成る非ケイ化物層が、(残りの)ケイ化物層上に
形成される。次に、ア刀〆ミニウムのような適切な導体
の層を、非ケイ化物上にデポジットすることができる。 本発明の第2の態様によれば、半導体デバイスは、第】
N形半導体領域および第2N形半導体領域(これらは互
いに連続させることができる)を有する半導体本体を具
えている。第1金属ケイ化物層は、第1N形領域に隣接
して第2整流シヨツトキー接合を形成する。第2金属ケ
イ化物層は、第2N形領域に隣接して第2整流シヨツト
キー接合を形成する。この第2接合の固有の導体−半導
体゛障壁高さφB2は、第1接合の固有の導体−半導体
障壁高さφB1とは異なっている。導電性非ケイ化物層
は、第2接合とは反対側で第2ケイ化物層とオーミック
的に接する。固有の導体−半導体障壁高さφ3□が、前
記第2接合に沿った¥qt前記第2領域の材料と同じ材
料と、nir記第配薬合に沿った1ift記第2ケイ化
物層の材料と同じであり且つ前記第2ケイ化物層と同じ
平均組成を有する材料との間の界面における固有の導体
−半導体障壁高さφB2゜に実質的に等しくならないよ
うに第2ケイ化物層を十分に薄くする。固有障壁高さφ
B20は、第2ケイ化物層が実効的に無限の厚さを有す
るとした場合に存在する障壁高さである。 特に、(φBl−φB2)/(φBgO−φBNg )
の絶対値は、少なくとも15%であり、少なくとも25
%とするのが好適である。φBN2は、第2接合に沿っ
た第2N形領域と同じ材料と非ケイ化物層と同じ材料と
の間の界面の導体−半導体障壁高さである。 第】整流接合の特性は普通の特性とすることがテキるが
、本発明に従わせることもできる。この場合、他の導電
性非ケイ化物層は、第】接合とは反対側で第】ケイ化物
層にオーミック的に接する。 φB□が、φB2oを定められると同じように第1接合
に対して定められる固有障壁高さφB□。に実質的に等
しくならないように、第1ケイ化物層を十分に薄くする
。同様に、(φB1o−φB□)/(φB□。−φBN
よ)の絶対値は少なくとも15%である。φBNIは、
φBIN+が定められると同様に他の非ケイ化物層に対
して定められる。 これらケイ化物層は、通常、同じ金属ケイ化物より構成
されるが厚さは異なっている。 この構造を製造する場合、まず初めに、金がケイ化物層
を、N′#領域に沿って形成し、整流接合を構成する。 N影領域は、シリコンより構成し、これは2組の同様の
工程で通常行われる。第】組の工程では、第1ケイ化物
層内の材料より成る第1金属層を、マスキング工程によ
り露出された第1N形領域の表面上にデポジットする。 次に、この構造を適切に加熱して、第】金F層を隣接シ
リコンと反応させる。第2組の工程では、第2ケイ化物
層内の金属より成る第2金属層を、同様に、他のマスキ
ング工程により露出された第2領域の表面上にデポジッ
トする。次に、この構造を適切に加熱して、第2金に層
を隣接シリコンと反応させる。 第2組の工程は、第1組の工程の後に実施するのが好適
である。この場合、第2金M層の厚さの一部を、第1N
形領域に沿って前に形成された金属ケイ化物上にもデポ
ジットする。この部分は、次の加熱工程の間に金属ケイ
化物に転化される。 その結果、第1ケイ化物層は、第2ケイ化物層よりも厚
くなる、 次に、非ケイ化物層を、第2+イ化物層上に形成する。 同時に且つ同一材料で、他の非ケイ化物層を、第1ケイ
化物層上に形成するのが好適である。 ショットキー・ダイオードのすべてが同じφBを有する
構造に比べて、この構造を製造するためには1つの追加
のマスキング工程が必要なだけである。これは、信頼性
をがなり失うことなく行うことができる。したがって、
この構造は一般に簡単であり、ただ]っの追加のマスキ
ング工程で同様に製造された上述の従来技術構造よりも
一層信頼性が良い。 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す2゜る。 図中および実KEi例の説明においては、同一の要素あ
るいは非常に類似している要素を示すために同様の参照
符号を用いすいる。 第】図は、整流接合20における実際の導体−半導体障
壁高さを容易に制御することができるショットキー形整
流器を有する半導体構造の側面を示す。接合20は、集
積回路の単結晶シリコン半導体本体26内の金属ケイ化
物層22とN−半導電性領域24との間に位置している
。 ケイ化物層22の厚さtは、少なくとも15オングスト
ロームである。層22におけるピンホールや他のこのよ
うな連続的欠陥の発生を回避するためには、tを少なく
とも50オングストロームとするのが好適である。fi
22は、白金やニッケルのような金属と、または2&1
以上のこのような金属と化学的に結合されたシリコンか
ら成っている。好適な実施例では、層22はPtSiで
あり、その厚さtは24 nm以下であり、好適には】
Onm以下である。本実施例では、t Get最適には
6〜s nmである。 N−領域24は、約2 X ] 017原子/ Cm8
10.05Ω−cmの抵抗率に相当する)以下のほぼ一
様な正味N形ドーパント濃度分有している。これは、接
合20が(抵抗的よりもむしろ)実際に整流的であるこ
とを保証している。N−領域24の最適な正味N形ドー
パント濃度は、約9.8 X ] 0  原子/Cm”
(約0.3Ω−cmの抵抗率に相当する)である0 520℃またはそれ以下の温度においてシリコンおよび
アルミニウムに対して拡散障壁として十分に作用するタ
ングステンあるいはチタン−タングステンのような金属
から成、る導電性非ケイ化物層28が、界面30に沿っ
てケイ化物層22にオーミック的に隣接している。最適
には、屑28を、タングステン85%とチタン15%の
比率で混合した約100 nmのTi −Wで構成する
。前記の比率のTi −Wと前記の最適なドーパント濃
度のN形単結晶シリコンとの間の界面におけるショット
キー障壁−さqφBNは、約0.65 eVである。 層22のPtSiの踵さtが6〜B nmである上述の
最適な実施例においては、層22の厚さが非常に薄いの
で、接合20を横切る順方向電圧降下φSHは、】0μ
Aの接合電流工および約2520のダイオード温度Tで
約a M o mvである。φBは、φSHの関数とし
て次の関係式によって計算される。 I−R″’A’r2e−qφB/kT(eqφ5Vr1
に7−1)この関係式において、R”はリチャードソン
定数、kはボルツマン定数、nは理想的な係数である。 Aは、接合20の界面の面積である。この場合、Aは約
4.6 X ] 0066cm2nは約1.04 Tあ
る。 したがって、qφBは、約0.74 eVである。さら
に、qφBは、tを5 nmまで減少させることによっ
て、約(1,72eVに減じることができ、または、t
を10 nmまで増加させることにより、約0.76e
Vに増加させることもできる。 比較のため、整流接合がN影領域と十分に大きな厚さす
なわち約] OQ nmの基準ケイ化物層との界面にあ
る基準ダイオードに対して、固有ショットキー障壁高さ
φBOは、導体−半導体障壁高さを意味しているものと
する。N影領域は、接合20に沿うN″′領域24と組
成的に同じものであると定める。同様に、基準ケイ化物
層は、接合20に沿うケイ化物層22と同じ材料がら成
るものと定める。基準ケイ化物層は、また、層22と同
じ平均組成を有するものと定める。したがって基準ダイ
オードは、基本的に、従来技術による匹敵し得るケイ化
物ショットキー・ダイオードである。 PtSiの厚さの相違を除いて、この基準ダイオードが
上述の最適なダイオードと同じであるならば、qφBO
は約0.81 eVである。これは、eφBの実際の値
0.74 eVと明確に相違している。この接合と基準
ダイオードとの間の差を表す比較パラメータ1(φBO
−φB)/(φBO−φBN)1は、この場合約44%
である。 第1図において、非ケイ化物層28を集積回路の他の要
紫に電気的に相互接続するのに適した材料を用いた層8
2は、層28の上部に設けられている。層82は、高導
電性の金属とするのが好適であり、最適には銅を約1%
含有し厚さが1.1μmのアルミニウムである。あるい
は、層32な、ド−7’ l’ 多’lh晶シリコンま
たはドープド非結晶質シリコンにより構成することもで
きる。 半導体本体26内において、P−基板領域34は、N−
領域24の下側に設けられている。高ドープドP+領域
み層36が、領域、24と34との界面に沿って存在す
る。埋込み層36は、界面38の下方に約6ミクロン延
び、かつ、界面a8の上方にもわずかに延びている。界
面38から本体26の上側表面40まで上方に約3.7
μm延びるN−領域24は、基本的には、深い環状の高
ドープドP+領域42によって他の半導体領域から横方
向に分離された活性半導体頭載である。領域42は、N
−領域24を横方向に取り囲み、界面88の下方へ約5
00.nmlびている。浅い環状の高ドープドP+領域
44は、接合20の横方向境界のrc622の部分の下
側にあり、層22の側縁P越えて外方向へ横に延びてい
る。表面40の下側を約】、2μm下方へ延びるP+層
44は、漏洩■。 流を減少させるための防護リングである。厚さが350
〜400 nmの二酸化シリコンのパターン電気絶縁N
46は、分離領域42、N−領域24の一部、および層
22の側縁を越えて横方向に外方へ延びる防護リング4
4の一部上に設けられている。 さらに、第1図は、N−領域24へのオーミック電気的
コンタクトを示している。このコンタクトは、高ドープ
ドP+領域48と、金属ケイ化物層50と、導電性非ケ
イ化物N52とから構成されている。N+領域48は、
表面4oから半導体本体26の内部へ、下方に約】、2
μm延びている。 ケイ化物層50は、下方で接合54においてN+領域4
8と隣接している。非ケイ化物852は、ケイ化物N5
oの上側表m1にオーミック的に接している。導電層5
6は、非ケイ化物層52の上部に設けられている。層5
0.52および56は、層22.28および32とそれ
ぞれ同じ材料で構成し、層22.28および32とそれ
ぞれ同じ厚さを有するのが好適である。界面54に沿っ
た戸領域48の正味N形ドーパント濃度は、約5X]0
”原子/ cm8(約1097口のシート抵抗に相当す
る)である。この結果、界面54は、オーミック接合と
なる。動作中、電子は、コンタクトがらN−領域24を
経て埋込み層36へ、さらに埋込み層86に沿ってケイ
化物層22の下側の位置へ移動する。ケイ化物層22の
下側の位置で、電子は領域24および接合20を経て戻
る。 第1図に示す構造の製造において、出発材料は、ホウ素
がドープされたP′″単結晶シリコン半導体基板であり
、この基板は、7〜2】Ω−cmの抵抗率を有している
。ヒ素を、N+領領域位置で基板の上部表面に選択拡散
して、N+働頭載6を形成する。表面38を露出させた
後、約o、3Ω−cmの抵抗率を有し、ヒ素がドープさ
れたN−エピタキシャル層を、基板上部に成長させる。 この処理工程および次の処理工程の間に、ヒ素が適切に
再分布されて、シート抵抗10〜]2Ω/口の埋込み層
N+領領域6が形成される。 二酸化シリコンの層を、基板の上部に沿って熱成長させ
る。この酸化物層を貫通する適切な窓を設けた後、この
窓ご経てホウ素を拡散して、約5Ω/口のシート抵抗の
分離領域42を形成する。 次に、二酸化シリコンを熱成長させてこの窓を閉じる。 成長した酸化物層を貫通する他の適切な窓を設けた後、
ホウ素を再び拡散して、約200Ω/口のシート抵抗の
防護リング44を形成する。 次に、酸化物成長、新たな窓の開口および拡散の工程を
リンを用いて再び繰返し、N+領域48を形成する。二
酸化シリコンの他の層を熱成長させて、N+領域48の
ための窓を閉じる。層46は、その結果得られる酸化物
層である。 次に、ダイオードとコンタクトの位置において、酸化物
層46に窓を設ける。この構造を適切に洗浄した後、ア
ルゴンイオンでスパッタ・エツチングを行って、ダイオ
ード窓およびフンタクト窓内の二酸化シリコンを除去す
る。 約3.5nmの厚さを有する白金の層を、酸化物層46
の窒を通して露出されたシリコンの表面を含む構造の上
部表面に、通常のスパッタ技術によってデポジットする
。次に、この構造を、]%の水素を含む乾式窒素の中で
、450°Cの温度で20分間焼結して、両方の窓にお
いて露出した表面に沿って、白金をシリコンと反応させ
て、PtSiの層22および50を形成する。この反応
中、各単位のSi厚は、約1単位のpt4と反応して、
約2単位のPtSi厚を形成する。次に、PtSi形成
のために反応しなかった白金を、加熱された王水でエツ
チングすることによって除去する。前記比率の100 
nmのTi −W層を、従来のスパッタ技術によってこ
の構造の上部にデポジットし、過酸化水素でエツチング
して、層28および52を形成する。同様に、約1%の
銅を含有するアルミニウム層を構造の上部にデポジット
し、硫酸/リン酸によるエツチングによって適切にパタ
ーン化して、層32および56を形成する。次に、この
構造を通常の方法により完成させる。 上述したように、接合20におけるφBは、可成りの量
だけφBOと異なる。この差違は、N−領域24内の空
乏領域を横切って接合20の方へ導かれる自己誘導電界
が、ケイ化物層22の金R厚さtを通り抜けて、非ケイ
化物層28に侵入するために生じると考えられている。 この自己誘導電界は、界面30の近辺で、すなわち層2
8への数単分子層以内で終了する。ケイ化物層22を通
り抜ける自己誘導電界の一層の侵入は、層22のケイ化
物が特に性質上半導電性であるために発生すると考えら
れている。 第2a図および第2b図は、それぞれ、エネルギー図と
、N−領域24、ケイ化物層22および非ケイ化物層2
8にわたる部分の関連略側面図とである。これらの図は
、この現象に関係するデバイスの物理的性質の質的理解
を容易にするためのものである。説明を簡単にするため
、第2a図および第2b図は、ダイオードに外部電圧が
加えられない場合を表している。第2a図における実線
は、上述の場合のダイオードの実際のエネルギー変化を
示しており、非ケイ化物層28の材料に対するφBNは
φBOよりも小さく、ケイ化物層22の組成はその厚さ
にわたって一様である( PtSiとして)。第2a図
の破線は、ケイ化物層の厚さが実効的に無限である基準
ダイオードに対するエネルギー変化を表し゛ている。 第2b図のN−領域24中の○に囲まれた+++”符号
は、幅(厚さ)をtDで表した空乏領域の束縛正電荷を
表している。層22および28内の”−”符号は、全電
荷の中性を達成するために束縛正電荷と結合した電子を
表している。これらのパ−”符号は、空乏領域を横切る
基礎雷、界を誘導するための接合20に沿った一方の部
分と、ケイ化物層22を通り抜ける電界部分を誘導する
ための接合20から離れた層22および28にある他方
の部分とに分けられる。 仕事関数は、一般に、静電位単位またはエネルギ一単位
で表される。ΦSBおよびΦMBは、N形半導体と金属
ケイ化物とが相互に作用しない場合(すなわち、ケイ化
物−半導体整流接合がない場合)の、それらのそれぞれ
バルク値(bulk value )である。ΦSBは
、その電荷空乏領域外のN形半導体中に存在する。整流
作用を生じさせるためには、ΦMBがΦSBを超えなけ
ればならない。また、非ケイ化物層28(または基準ダ
イオードにおける対応する非ケイ化物層)の仕事関数Φ
INはΦMBより小さい(この場合、φBNがψBOよ
り小さいからである)。 これらの考察によれば、良好なスタート位置は、印加を
圧のないショットキー形ダイオードにおいて一定である
フェルミ・エネルギーBFである。 このBFと、このダイオードにおけるあらゆる位置での
仕事関数との和は、電子がダイオードの影響を全く受け
ないエネルギーEHである。EHは変化するが、どの導
体−半導体界面あるいはどの導体−導体界面においても
連続している。 まず初めに基準ダイオードを見ると、そのN影領域の固
有仕事関数Φsoは、空乏領域外のΦSBから、その整
流接合で最大値に増加する。これは、電子Tt EHま
で上昇させるためには、累加的に一層のエネルギーが必
要とされるからである。EFは一定であり、かつ、EH
は連続的であるので、Φsoは、基準ダイオードのケイ
化物層の整流接合における仕事関数へ0に一致する。そ
の位置で、ΦNoはΦMBに等しい。基準ダイオードに
おけるケイ化物層と非ケイ化物層との間の界・15面付
近で、ΦM。 はΦINまで低下する。 第】図に示すダイオードにおいて、N′″領域24の実
際の仕事関数ΦSは、同様に、空乏領域外のΦSBから
接合20における最大値まで上昇する。 この接合20では、ΦSはケイ化物層22の実際の仕事
関数ΦMと一致する。同様に、接合30においてΦMは
ΦINに一致する。基準ダイオードと第1図に示す整流
器との重要な相違は、非ケイ化物層28内への電界の侵
入により、〜が常にΦMBよりも小さいということであ
る。これは、一般的に、ΦMOが低い値のΦINと混合
するので、ΦMを低くする。したがって、接合20にお
けるΦMの値は、基準ダイオードの整流接合におけるΦ
MOよりも、ΔΦだけ低くなる。 この差ΔΦは、φBOとφBとの差として反映される。 このことは、半導体伝導帯におけるEHと最も低いエネ
ルギーEoとの差qXが一定であるため、に生じる。E
Hが空乏領域にわたって上昇すると、EQも同様に上昇
する。ECの変化は、実際の半導体−導体エネルギー障
壁qΦ工であり、この障壁は、固有の半導体−導体エネ
ルギー障壁qΦIOよりも小さいqΔΦである。同様に
、qφBは、接合20におけるEFとE(Eとの差であ
る。したがって、φBOはφBをΔΦだけ超えることと
なる。 あるいは、非ケイ化物層28のΦMNがΦMOを超える
ようにすることもできる。この場合には、φBがφBO
を超えることとなる。第2a図の一点鎖線は、この相補
的な場合に対する実際のエネルギー変化を表しており、
それぞれの関連パラメータは′せ”を付して示している
。すなわち、この相補的÷( 場合のパラメータ〜N 、ΦM 、ΦMOおよびΦ8”
は、ΦMN 、ΦM、ΦMOおよびΦ8にそれぞれ対応
している。この相補的場合において、基礎デバイスの物
理的性質は、符号が逆であるということを除いて、基本
の場合と大部分は同じである。したがって、ここでは、
これ以上の説明は不要であるO 1対の導体について、それらの仕事関数の差は、同一の
半導体に対するそれら障壁高さの差を表している。特に
、ΦNoとΦMNとの差は、φBOとφBNとの差を表
している。したがって、パラメータl(φBO−φB)
/(φBO−φBN )し以後、εと称する)は、この
ダイオード゛において混合される仕事関数の量を表して
いる。 第3図は、PtS土ダイオードについて、ケイ化物の厚
さtに対するφBの実験的変化を示すグラフである。こ
の曲線の終点は、tが実効的に無限大であるすなわち約
100 nmのときにφBOであり、tが0すなわちN
−領域24が非ケイ化物層28に直接的に隣接するとき
にφBNである。第4図は、tに対するεの変化全表す
曲線を示すグラフである。 いくつかの統計的変動が、図示のデータ中に存在する。 さらに、測定機器および技術上の限界のために、tの確
定に多少の困難性がある。統計的変動および測定精度を
許容しても、tが約aonm以下のときφBは、φBO
とかなり異なることが明らかである。こねは、εが少な
くとも15%で第4図の点58で始まる範囲に相当して
いる。特に、この曲線は、εが約25%である点60の
近くで急に曲がり始める。25%より大きい範囲は、よ
り一層好適である。というのはtの変化が小さいこの範
囲内ではφBが大きく変化し得るからである。 第5図は、第1図のダイオードの一実施例を示しており
、この実施例では層22は、1組の層62および64に
分けられたニッケルおよび白金のケイ化物である。下側
層62は、界面2oに沿ってN−領域24に隣接し、Y
を0と]の間で変え得るN1−yP t 1−yS l
で構成されている。正側層64は、界面80に沿った非
ケイ化物層28に隣接し、2をOとYとの間で変え得る
N1zPt、−zSiで構成されている。したがって、
下側層62は、上側層64に比較してNiが豊富である
。図示の実施例では、Yは約0.9であり、2は約0.
25である。 非ケイ化物層28は、前述した比率のTi −Wから構
成されている。 上述したように、基準ダイオードの固有障@高さは、層
22と同じ平均組成を有するケイ化物層に対して定めら
れる。このことは、層62と層64との組成上の差を考
慮しなければならないので重要である。 第5図の整流器の層21′i、より大きな厚さのもとの
ケイ化物層の残部とするのが好適である。 この場合、ΦBOは、接合20に沿ったもとのケイ化物
層と同じであり且つもとのケイ化物層と同じ平均組成を
有する基準ケイ化物層に対して定められる。 第5図の特定の実施例において、もとのケイ化物層を以
丁に説明するように約100 nmの厚さに形成するな
らば、qφBは約11.74 eVである。 この値は、はぼ適切なqφBOである。下側層62の厚
さtLは、50 nmよりわずかに小さい。上側層64
に対して選ばれる庁、さtUに基づいて、qφBp O
,f! 6 eVに低く調整することができる。この最
小値は、tUが0のときに生じる。εが15%以上のと
きにその効果は明らかである。 上側層64を非常に薄くすることによってφB全制御す
ることができるのは、ケイ化物層22fl−通り抜け゛
て非ケイ化物層2Bへ侵入する電界によるものであると
考えられている。層22が平均組成の異なる層62と6
4に分けられているために、混り合される仕事関数にお
いてわずかに差が生じるとしても、デバイスの物理的性
質は第2a図および第2b図で説明したものと基本的に
同じである。 第6a図、第6b図、第6C図および第6d図は、第5
図において示した特定の整流器の製造方法の各工程を示
す。この方法では、シリコン半導体本体26を、最初に
、第1図の整流器について前述したように処理し、もと
のエピタキシャル層から残っているN−領域68の露出
シリコン表面66まで、ダイオードおよび電気的コンタ
クト(図示せず〕用の窓を形成する。この段階での構造
は、N−領域68が下方で埋込み領域36に隣接する第
6a図に示すような#&造である。半導体本体26は、
第1図に示すこの段階でドープド領域42.44および
48を好適に有するが、ここでは図示していない。次の
工程で、フンタクトのための層F10.52および56
を、同時に層22゜28および82と同じ材料で、層2
2.28および32とそれぞわ同じ即さて好適に形成す
る。説明を簡単にするため、コンタクトについては言及
しない。 次に、ニッケル60%対白金40%の比率のNi−pt
の金属層70を通常のスパッタ技術によって、第6b図
に示す表面66上に、約50 nmのJ9!、ざにデポ
ジットする。この構造を、1%の水素を含む乾式望累中
で500℃で20分間焼結して、ニッケルおよび白金を
表面66[沿ってシリコンと反応させて、第6C図に示
すように界面2oに沿ってN−領域6sの残部24に隣
接するもとのケイ化物層72を形成する。この結果得ら
れたケイ化物層72の厚さは、約100 nmであり、
その平均組成は、Nio、6Pto、、Siである。こ
の焼結1稈の間に、ケイ化物層72は、実際には、下側
ケイ化物が62ともとの上側ケイ化鉤形74f形成する
。 下側層62の平均組成は、約Nio、、Pto、ISi
である。 上側層74の平均組成は、約Nio、25Pto、76
Siである。ケイ化物層を形成するための反応をしなか
ったNi −Ptを、室温の王水によるエツチングによ
って除去する。 上側層輸74の厚さの一部を、第6d図に示すように、
上側部64がもとの上側N74の残部であるケイ化物層
22を残すようにして、アルゴンイオンで削ることによ
って除去する。前記比率の] 00 nmのTi −W
層を、この構造の上部に通常のスパッタ技術によってデ
ポジットし、過酸化水素で適切にエツチングして、第5
図に示すように非ケイ化物層28を形成する。約]%の
銅を含有するアルミニウムの層を、この構造の上部にデ
ポジットし、硫酸/リン酸でのエツチングにより適切に
パターン化して、#82を形成する。上述したように、
下側層62は非常に薄いので、もとの層74の一部の除
去は、φBを、上側層74がそのままの状態の場合の約
0.74 eVから上側層74が完全に無い状態の場合
の約0.6 fl eVまで減少させることが可能であ
る。 第】図に示す整流器は、異なったφBのショットキー形
ダイオードを有する半導体構造に特に適している。第7
図は、集積回路のSTL部において使用することができ
るこのような構造の側面図を示している。第8図は、対
応する回路図である。 この構造は、N+エミッタ】62が大地基準(Oボルト
)で電源電圧VEE t’好適に受取り、P−ベース】
64がデジタル入力信号v工を受信するNPNバイポー
ラ・トランジスタQの周辺に位置している。ベース16
4は、入力抵抗RI (第7図には図示せず)を経て、
2.5ボルトが好適な他の電源電圧■ccに結合されて
いる。トランジスタQのコレクタは、アノードがベース
164に接続されたショットキー形ダイオードS□のカ
ソードに接続されている。コレクタは1、デジタル出力
信号■oを直接に供給する外に、3個のほぼ同一のショ
ットキー形ダイオードS2Aおよび82BおよびS20
のカソードに接続されている。これらダイオードのアノ
ードは、他の出力デジタル信号■oA。 VOBおよびvocをそれぞれ供給する。ダイオードS
□の実際の導体−半導体障壁高さφB□は、ダイオード
S2A 、 32Bおよび820のいずれの実際の導体
−半導体障壁高さφB2をも超えている。その結果、ダ
イオードS0の導通順方向電圧降下φSHIは、ダイオ
ードS2A 、 82BあるいはS20の導通順方向電
圧降下φSH2を超えることとなる。 ダイオードS1の整流接合166は、単結晶シリコン半
導体本体172内の全尿ケイ化物層]68とその下側に
あるN−半導体領域】70との界面に存在する。ケイ化
物層】68は、また、オーミック接合174において下
方にP−領域】64に隣接するように、N−領域】70
から横方向に延在している。ダイオードS2A 、 3
2BおよびS20のそれぞれの整流接合76A、76B
および760は、N−領域]70と金属ケイ化物#78
A、78Bおよび780との界面にそねそれ存在してい
る。 領域]70は、約2 X ] 0”原子/ cm8(0
,05Ω−cmの抵抗率に相当する)以下のほぼ一様な
正味N形ドーパント濃度を有している。このことは、接
合166.76A、76Bおよび760が実際に整流接
合であることを保証する。領域】70における最適な正
味N形ドーパント濃度は、約9.8X ] O15原子
/ cm8(約0.3Ω−cmの抵抗率に相当する)で
ある。 前述のいずれの金属ケイ化物層も、層168゜78A、
78Bおよび780に用いることができるが、好適なケ
イ化物はPtSiである。層]68の厚さtlは、]0
0〜] ] Onm (またはそれ以上)である。した
がって、qφB1は約0.8 ] eVである。これは
、対応する固有ショットキー障壁高さqψBIOである
。この場合、φSHIは、10μAの接合電流で480
 mVである。第7図に示すように、各ケイ化物層78
A、78Bまたは780の厚さt2は、少なくとも1.
5Ωmであり、好適には少なくとも5 nmである。t
2は、] Onm以下であり、最適には5〜6 nmで
ある。その結果φB2は、接合76A、76Bおよび7
flOに対して反対側の材料に依存する。これは、自己
誘導電界がWI78A、78Bおよび780を完全に通
り抜けるからである。 タングステン85%とチタン】5%の比率で混合された
約] 00 nmのTi −Wから成る導電性非ケイ化
物層80A、80Bおよび80Gは、それぞれケイ化物
層78A、78Bおよび780にそれらの上部表面に沿
って隣接している。前記比率のTi −Wと前記の最適
なドーパント濃度のN形単結晶シリコンとの界面
The present invention includes a semiconductor body having an N-type semiconductor region, a metal silicide layer adjacent to the N-type semiconductor region forming a rectifying junction with the N-type semiconductor region, and a conductive non-silicide layer forming a rectifying junction with the N-type semiconductor region. n
The present invention relates to a semiconductor device comprising at least Schottky rectifiers in ohmic contact with silicide hooks on opposite sides of a rectifying junction. Such a semiconductor device is described in U.S. Pat.
855,612. The invention also relates to a method of manufacturing such a semiconductor device. The junction between the gold and the N-type semiconductor can be a rectifying junction or an ohmic junction, that is, a non-rectifying junction, depending on the properties of the gold-semiconductor material. 】Publication published in 1977 “DeViceglectronics
for Integrated C1rcuit"I
John Wiley and 5ons: New
As pointed out by R. Muller et al. in York), the work function distinguishes between ohmic and rectifying junctions. The work function is the amount of average energy required to raise an electron from the Fermi energy level to an energy level where gold is completely unaffected by the single-semiconductor system. If the work function of the metal is greater than the work function of the semiconductor when the materials do not interact, a rectifying junction is formed when the materials interact. For rectifying junctions, a charge depletion region consisting of bound positive charges exists on the semiconductor side of the interface. In an ideal metal-semiconductor system, electrons associated with bound positive charges reside in the metal near the interface, ie, within a few monolayers of the interface. This generates an induced electric field that is directed across the depletion region towards the interface where the electric field terminates. As a result, a characteristic voltage φ exists across the depletion region, the magnitude of which depends on the N-type dopant concentration in the semiconductor. This characteristic voltage represents the energy barrier qφ that electrons in the conduction band of the semiconductor must overcome to cross the interface and enter the metal. Here, q is the charge of the electron. This energy barrier can be alleviated by applying an external voltage that is positive to the semiconductor. As we increase the supply voltage, we eventually reach a stage where electrons flow freely from the semiconductor to the gold cherry. Therefore, φ represents the conduction forward voltage drop φSH across the rectifying junction. However, it is difficult to directly measure the φ process. A parameter that can be more easily ascertained from the current/voltage characteristics of gold-based semiconductor systems is the Schottky barrier height, expressed in units of electrostatic potential as φB or in units of energy as qφB. This Schottky barrier height is such that electrons in the metal in Fermi units must overcome to cross the interface and enter the semiconductor. Most of the electrons in the metal cannot enter the semiconductor because φB is larger than φ and in an ideal system is not significantly affected by the supply voltage. φB is also W# related to φl, thus giving a direct step of φSH. Many types of gold-semiconductor rectifiers, commonly referred to as Schottky diodes, have been considered. The oldest Schottky diodes utilize aluminum as the gold M and doped silicon as the N-type semiconductor. These basic A/-si diodes are relatively easy to manufacture. However, these diodes degrade relatively quickly as the aluminum mixes with the silicon. In view of this problem, modern Schottky diodes include other materials sandwiched between aluminum and silicon. According to one basic structure, the diode is formed on a semiconductor body with a suitably doped N-type semiconducting region. The metal silicide layer is adjacent to the N-shaded region and forms a rectifying junction at the interface between the N-shaded region and the silicide layer. Since metal silicides are generally considered to be metallic in nature, this junction is still referred to as a metal-semiconductor or Schottky junction. A typical example of silicide is platinum silicide.
Its qφB for N-type silicon lies between 0.79 and 0.88 electron volts (eV) depending on the dopant concentration. For example, W. Rosvold, U.S. Pat.
Flfifi6] As described in the specification No. 2,
Nickel is contained together with platinum in the silicide layer. This nickel reduces the qφB of the junction. The reason is 6 years old, qφB of nickel is about 0.63 to 0.676 compared to N-type silicon! This is because V. In known prior art Schottky diodes with an S-conducting non-quiride layer adjacent to a silicide layer on the opposite side of the Schottky junction, ff of the silicide layer, 2
is typically on the order of] OOnm, approximately 501
m or more. This thickness is used based on the prior art concept that sufficient silicide is needed to stabilize the silicide and avoid continuous defects such as pinholes within the silicide layer. The conductive non-silicide layer typically consists of a barrier metal such as tungsten or titanium-tungsten.
It is in ohmic contact with the silicide layer on the opposite side of the rectifying junction. This barrier gold μ is sufficient to prevent material on one side of the barrier metal from diffusing to the other side. Also, the barrier metal does not diffuse into the silicide. Finally, an aluminum layer is normally provided on top of the barrier metal F. The known Schottky diode based on pt is
Although it can be used successfully without appreciably reducing the quality of the bond, it is relatively expensive due to the high price of platinum. In Schottky diodes where the silicide layer is composed of two or more metals, it is difficult to control the mutual ratio of these metals in the deposition target used to form the metal layer that is later converted to silicide. ,Also,
Have difficulty. It would be desirable to have an inexpensive silicide Schottky diode in which φB can be varied to properly adapt φSH more easily than in the prior art. In some integrated circuits, this silicide Schottky diode is used with other Schottky diodes of different φB. In such semiconductor structures, which are particularly used in STL gates, each high φB Schottky clamping diode is typically formed by reacting platinum with silicon along the surface of a silicon semiconductor, as described above. It is a type of PtSi diode. Each low φB Schottky output diode is typically made of metal or T on silicon semiconductor.
A true gold m-semiconductor diode formed by depositing a gold a-alloy such as i-w. A non-silicide layer is provided between the silicon and the Ti-W. To manufacture this structure, which is compared to a structure in which all of the Schottky diodes have identical
Only one additional masking culm is required. However, since low φB diodes are made directly by metal deposition, their rectifying junctions are not as clean as the rectifying junctions of high φB silicide diodes made by reaction. J. Bindall et al. in the publication "' IEEE Tr.
aZISaCtiOnSON Electron De
ViCe8”, VOl, ED-27, 46
2. February 1979, pages 420-425 “onI”
implanted Low-Barrier PtSi
5chottky-Barrier])iodes”
describes another method for achieving semiconductor structures with Schottky diodes of different φB. When manufacturing a structure such as Bindall, first of all,
N-type impurities are implanted into the second region. This results in a net N-type concentration that is greater than the net N-type concentration in the first region. Approximately 50 nm of PT4 is then deposited onto the exposed surface of each region. The resulting structure is suitably heated to cause the platinum to react with the silicon along the exposed surfaces, forming PtSiN. Deposited platinum that has not been converted to PtSi is appropriately removed. Next, the Ti-Pt-Au layer is applied to the Pt opposite the rectifying junction.
A non-silicide layer is deposited on the structure over the Si layer and appropriately etched. When manufacturing implanted structures such as Bindall et al.
Single φB! f! Compared to fi construction, typically only one additional masking step is required. However, different breakdown voltages exist between different types of diodes. This is often undesirable because it provides additional limitations on circuit design. In summary, prior art structures with different φB Schottky guimates are generally old in manufacture, have reliability problems, and/or have unduly limited system design. According to a first aspect of the present invention, the semiconductor body has an N-type semiconductor region, and the metal silicide layer is adjacent to the N-type semiconductor region to form a rectifying junction therewith. In a semiconductor device comprising at least one Schottky rectifier where a non-silicide layer is ohmically adjacent to the silicide layer on the opposite side of the rectifying junction, the actual conductor-semiconductor barrier height at the junction; φB is the same material as the material of the N-type semiconductor region along the junction;
not substantially equal to the intrinsic conductor-semiconductor barrier height φBO at the interface between a material that is the same as the material of the silicide layer along the junction and has the same average composition as the silicide layer; The silicide layer is made sufficiently thin. The intrinsic barrier height φBO is the barrier height that can exist if the silicide layer has an effective finite thickness. In particular, the absolute value of (φBO-φB)/(φBo-φBN) is at least 15%, preferably at least 25%. φBN is the conductor-semiconductor barrier height at the interface between the same material as that of the N-type semiconductor region along the junction and the same material as that of the non-silicide layer. The invention is based on the discovery that silicides composed of metals such as platinum and/or nickel can sustain small electric fields, such as those that exist across a typical semiconductor PN junction. By making the silicide layer sufficiently thin, the self-induced electric field generated in the charge depletion region of the N shadow region penetrates through the silicide layer and into the non-silicide layer. Due to the penetration of the electric field into the non-silicide layer, the work function of the silicide layer "mixes" with the work function of the non-silicide layer. As a result, φB is
This becomes different from φBO, which is the barrier height of a Schottky diode according to the prior art. The manufacture of this rectifier typically involves less deposition of gold M into the silicide layer than in the prior art. Therefore, φB can be easily adjusted without going through deposition target composition changes, which are difficult to control, such as those used to vary the forward voltage drop in some conventional Schottky diodes. According to a preferred embodiment of the present invention, the silicide layer is made of PtSi.
The thickness is 5 to 251 m. When the non-silicide layer consists of tungsten or titanium-tungsten as the barrier metal, the ptsi is
A thickness of s nm is preferred. In this case, due to the mixture of work functions, qφB is
about 0.74 which is about 0.07ev smaller than the qφBO of a comparable prior art Schottky diode using
It becomes eV. (A qφB of 1,74 eV is quite adequate for many semiconductor applications and is achieved with a modest amount of platinum used in comparable prior art PTSI Schottky diodes. An important variation in which the metal is used in the silicide layer is that the gold silicide is the remainder of the original metal silicide layer of greater thickness.The average composition of the original silicide layer is Typically, φBO is determined for a material with the same average composition as the original silicide layer, since it is different from the average composition of the (remaining) silicide layer.
Occurs when it is composed of two or more generally different layers. One of these layers is adjacent to the N shadow region, the other is on top of one layer and has a different average composition. When manufacturing a diode according to this variant, a gold M layer of the selected metal is deposited on the exposed surface of the N-type silicon semiconductor region in the semiconductor body. The structure thus obtained is heated to a suitable temperature to cause the metal layer to react with the silicon along the surface, thereby forming the original silicide layer. The gold M and dopant concentrations in the N shadow region are selected such that the interface between the silicide layer and the remainder of the N shadow region is a rectifying junction. Next, on the side opposite the junction, a significant portion of the original silicide layer thickness is removed to establish the desired φB. In this way, a non-silicide layer of barrier metal is formed on the (remaining) silicide layer. A layer of a suitable conductor, such as aluminum, can then be deposited over the non-silicide. According to a second aspect of the invention, the semiconductor device comprises:
A semiconductor body having an N-type semiconductor region and a second N-type semiconductor region, which can be continuous with each other. The first metal silicide layer forms a second rectifying Schottky junction adjacent the first N-type region. A second metal silicide layer forms a second rectifying Schottky junction adjacent the second N-type region. The characteristic conductor-semiconductor barrier height φB2 of this second junction is different from the characteristic conductor-semiconductor barrier height φB1 of the first junction. The conductive non-silicide layer is in ohmic contact with the second silicide layer on the side opposite the second junction. The inherent conductor-semiconductor barrier height φ3 is the same material as the second region along the second junction and the material of the second silicide layer along the second junction. and a material having the same average composition as said second silicide layer and have the same average composition as said second silicide layer. make it thin. Specific barrier height φ
B20 is the barrier height that would exist if the second silicide layer had an effectively infinite thickness. In particular, (φBl−φB2)/(φBgO−φBNg)
the absolute value of is at least 15% and at least 25%
% is preferable. φBN2 is the conductor-semiconductor barrier height of the interface between the same material as the second N-type region and the same material as the non-silicide layer along the second junction. Although the characteristics of the rectifying junction can be normal, they can also be made according to the present invention. In this case, the other conductive non-silicide layer is in ohmic contact with the silicide layer on the opposite side from the 1st junction. The specific barrier height φB□ is defined for the first junction in the same way that φB2o is defined. The first silicide layer is thin enough so that it is not substantially equal to . Similarly, (φB1o−φB□)/(φB□.−φBN
y) is at least 15%. φBNI is
As φBIN+ is defined, it is similarly defined for other non-silicide layers. These silicide layers are usually composed of the same metal silicide but have different thicknesses. To fabricate this structure, first a gold silicide layer is formed along the N'# region to form a rectifying junction. The N shadow regions are constructed of silicon, which is typically done in two sets of similar steps. In the second set of steps, a first metal layer comprising the material in the first silicide layer is deposited on the surface of the first N-type region exposed by the masking step. The structure is then suitably heated to cause the gold F layer to react with the adjacent silicon. In a second set of steps, a second metal layer of metal within the second silicide layer is similarly deposited onto the surfaces of the second regions exposed by the other masking step. The structure is then suitably heated to cause the second gold layer to react with the adjacent silicon. Preferably, the second set of steps is performed after the first set of steps. In this case, part of the thickness of the second gold M layer is
It also deposits on the previously formed metal silicide along the shaped area. This part is converted to metal silicide during the next heating step. As a result, the first silicide layer is thicker than the second silicide layer. Next, a non-silicide layer is formed on the second silicide layer. Preferably, at the same time and of the same material, another non-silicide layer is formed on the first silicide layer. Compared to a structure in which all of the Schottky diodes have the same φB, only one additional masking step is required to fabricate this structure. This can be done without any loss of reliability. therefore,
This structure is generally simpler and more reliable than the prior art structure described above, which was similarly manufactured with only one additional masking step. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Like reference numerals are used in the figures and in the description of the actual KEi example to indicate the same or very similar elements. The figure shows a side view of a semiconductor structure with a Schottky rectifier that allows the actual conductor-semiconductor barrier height at the rectifying junction 20 to be easily controlled. Junction 20 is located between a metal silicide layer 22 and an N-semiconducting region 24 within a single crystal silicon semiconductor body 26 of the integrated circuit. The thickness t of silicide layer 22 is at least 15 angstroms. To avoid the occurrence of pinholes and other such continuous defects in layer 22, it is preferred that t be at least 50 Angstroms. fi
22 can be used with metals like platinum or nickel, or with 2 & 1
It consists of silicon chemically combined with such metals. In a preferred embodiment, layer 22 is PtSi and has a thickness t less than or equal to 24 nm, preferably
Onm or less. In this example, t Get is optimally 6 to s nm. The N-region 24 has approximately 2 X]017 atoms/Cm8
It has a substantially uniform net N-type dopant concentration of less than (corresponding to a resistivity of 10.05 ohm-cm). This ensures that junction 20 is rectifying in nature (rather than resistive). The optimal net N-type dopant concentration for N-region 24 is approximately 9.8 x ] 0 atoms/Cm"
made of a metal such as tungsten or titanium-tungsten that acts well as a diffusion barrier to silicon and aluminum at temperatures of 0.520° C. or lower (corresponding to a resistivity of about 0.3 Ω-cm); A conductive non-silicide layer 28 is ohmically adjacent to the silicide layer 22 along an interface 30. Optimally, the scrap 28 comprises approximately 100 nm of Ti-W mixed in a ratio of 85% tungsten and 15% titanium. The Schottky barrier qφBN at the interface between Ti-W with the above ratio and N-type single crystal silicon with the optimum dopant concentration is about 0.65 eV. In the preferred embodiment described above, where the PtSi heel length t of layer 22 is 6-B nm, the thickness of layer 22 is so thin that the forward voltage drop φSH across junction 20 is 0μ
With a junction current of A and a diode temperature T of about 2520, it is about a Mo mv. φB is calculated as a function of φSH by the following relational expression. I-R''A'r2e-qφB/kT(eqφ5Vr1
7-1) In this relational expression, R'' is the Richardson constant, k is the Boltzmann constant, and n is the ideal coefficient. A is the area of the interface of the junction 20. In this case, A is approximately 4 .6X]0066cm2n is about 1.04 T. Therefore, qφB is about 0.74 eV. Furthermore, qφB can be reduced to about (1,72 eV by decreasing t to 5 nm. can or t
By increasing to 10 nm, approximately 0.76e
It can also be increased to V. For comparison, for a reference diode in which the rectifying junction is at the interface with a reference silicide layer of N shadow region and a sufficiently large thickness, i.e. approximately ]OQ nm, the intrinsic Schottky barrier height φBO is equal to the conductor-semiconductor barrier Assume that it means height. The N shadow region is defined to be compositionally the same as the N'' region 24 along junction 20. Similarly, the reference silicide layer is defined to be of the same material as the silicide layer 22 along junction 20. The reference silicide layer is also defined to have the same average composition as layer 22.The reference diode is therefore essentially a comparable silicide Schottky diode according to the prior art. If this reference diode is the same as the optimal diode described above, except for the differences, then qφBO
is approximately 0.81 eV. This is clearly different from the actual value of eφB of 0.74 eV. Comparison parameter 1 (φBO
-φB)/(φBO-φBN)1 is approximately 44% in this case
It is. In FIG. 1, a layer 8 of a material suitable for electrically interconnecting a non-silicide layer 28 to other elements of an integrated circuit.
2 is provided on top of layer 28. Layer 82 is preferably a highly conductive metal, optimally containing about 1% copper.
aluminum with a thickness of 1.1 μm. Alternatively, the layer 32 may be composed of doped polycrystalline silicon or doped amorphous silicon. Within semiconductor body 26, P-substrate region 34 is N-
It is provided below the area 24. A highly doped P+ region layer 36 is present along the interface of regions 24 and 34. Buried layer 36 extends approximately 6 microns below interface 38 and also extends slightly above interface a8. Approximately 3.7 mm upwardly from interface 38 to upper surface 40 of body 26
The .mu.m extending N- region 24 is essentially an active semiconductor head laterally separated from other semiconductor regions by a deep annular highly doped P+ region 42. The area 42 is N
- laterally surrounding region 24 and extending approximately 5.5 mm below interface 88;
00. nml has increased. A shallow annular highly doped P+ region 44 is below the rc 622 portion of the lateral boundary of junction 20 and extends laterally outwardly beyond the side edge P of layer 22. The P+ layer 44 extending approximately 2 μm below the surface 40 leaks. It is a protective ring to reduce the flow. Thickness is 350
~400 nm silicon dioxide patterned electrical insulation N
46 is a guard ring 4 that extends laterally outwardly beyond the separation region 42, a portion of the N-region 24, and the side edges of the layer 22.
It is provided on a part of 4. Additionally, FIG. 1 shows an ohmic electrical contact to N- region 24. FIG. The contact is comprised of a highly doped P+ region 48, a metal silicide layer 50, and a conductive non-silicide N52. The N+ region 48 is
From the surface 4o to the inside of the semiconductor body 26, downwardly about], 2
It extends by μm. The silicide layer 50 is below the N+ region 4 at the junction 54.
Adjacent to 8. Non-silicide 852 is silicide N5
It is in ohmic contact with the upper surface m1 of o. conductive layer 5
6 is provided on top of the non-silicide layer 52. layer 5
Preferably, 0.52 and 56 are constructed of the same material as layers 22.28 and 32, respectively, and have the same thickness as layers 22.28 and 32, respectively. The net N-type dopant concentration in the door region 48 along the interface 54 is approximately 5×]0
'' atoms/cm8 (corresponding to a sheet resistance of about 1097 holes). As a result, the interface 54 becomes an ohmic junction. During operation, electrons flow from the contact through the N-region 24 to the buried layer 36 and then to the buried layer 36. They travel along buried layer 86 to a location below silicide layer 22. At a location below silicide layer 22, the electrons return via region 24 and junction 20. In the fabrication of the structure shown in FIG. The starting material is a boron-doped P''' single crystal silicon semiconductor substrate, which has a resistivity of 7-2] Ω-cm. Arsenic is selectively diffused into the upper surface of the substrate at the N+ regions to form N+ working heads 6. After exposing surface 38, an arsenic-doped N-epitaxial layer having a resistivity of about 0.3 Ω-cm is grown on top of the substrate. During this processing step and the next processing step, the arsenic is suitably redistributed to form a buried layer N+ region 6 with a sheet resistance of 10~]2 Ω/hole. A layer of silicon dioxide is thermally grown along the top of the substrate. After providing a suitable window through the oxide layer, boron is diffused through the window to form an isolation region 42 with a sheet resistance of approximately 5 ohms/hole. Next, silicon dioxide is thermally grown to close this window. After providing other suitable windows through the grown oxide layer,
The boron is again diffused to form a guard ring 44 with a sheet resistance of approximately 200 ohms/hole. The oxide growth, new window opening and diffusion steps are then repeated again with phosphorus to form N+ region 48. Another layer of silicon dioxide is thermally grown to close the window for N+ region 48. Layer 46 is the resulting oxide layer. Next, windows are provided in the oxide layer 46 at the locations of the diodes and contacts. After the structure has been properly cleaned, sputter etching with argon ions is performed to remove the silicon dioxide within the diode and mount windows. A layer of platinum having a thickness of approximately 3.5 nm is added to the oxide layer 46.
The top surface of the structure, including the exposed silicon surface, is deposited by conventional sputtering techniques. The structure was then sintered in dry nitrogen containing ]% hydrogen at a temperature of 450 °C for 20 minutes to react the platinum with silicon along the exposed surfaces in both windows. , forming layers 22 and 50 of PtSi. During this reaction, each unit of Si thickness reacts with about 1 unit of pt4,
Form a PtSi thickness of approximately 2 units. Next, the platinum that has not reacted to form PtSi is removed by etching with heated aqua regia. 100 of said ratio
A layer of Ti--W of 1 nm is deposited on top of this structure by conventional sputtering techniques and etched with hydrogen peroxide to form layers 28 and 52. Similarly, an aluminum layer containing approximately 1% copper is deposited on top of the structure and appropriately patterned by sulfuric/phosphoric acid etching to form layers 32 and 56. This structure is then completed by conventional methods. As mentioned above, φB at junction 20 differs from φBO by a significant amount. This difference is because the self-induced electric field directed across the depletion region in N-region 24 towards junction 20 penetrates through the gold R thickness t of silicide layer 22 and into non-silicide layer 28. It is believed that this occurs in This self-induced electric field is generated in the vicinity of the interface 30, i.e. in the layer 2
Finish within a few monolayers to 8. Further penetration of the self-induced electric field through the silicide layer 22 is believed to occur because the silicide of the layer 22 is particularly semiconducting in nature. FIGS. 2a and 2b show the energy diagram and the N-region 24, silicide layer 22 and non-silicide layer 2, respectively.
FIG. These figures are intended to facilitate a qualitative understanding of the physical properties of the devices involved in this phenomenon. For ease of explanation, Figures 2a and 2b represent the case where no external voltage is applied to the diode. The solid line in FIG. 2a shows the actual energy variation of the diode in the case described above, where φBN for the material of the non-silicide layer 28 is smaller than φBO and the composition of the silicide layer 22 is uniform throughout its thickness. (as PtSi). The dashed line in FIG. 2a represents the energy change for a reference diode in which the silicide layer thickness is effectively infinite. The +++” symbol surrounded by circles in the N- region 24 of FIG. 2b represents the bound positive charge in the depletion region with width (thickness) in tD. The “-” in layers 22 and 28 The symbols represent electrons that combine with bound positive charges to achieve total charge neutrality. one portion located at layers 22 and 28 remote from junction 20 for inducing a portion of the electric field through silicide layer 22. The work function is generally expressed in units of electrostatic potential or units of energy. ΦSB and ΦMB are their respective bulk values when the N-type semiconductor and metal silicide do not interact (ie, there is no silicide-semiconductor rectifying junction). ΦSB exists in the N-type semiconductor outside its charge depletion region. In order to produce a rectifying effect, ΦMB must exceed ΦSB. Also, the work function Φ of the non-silicide layer 28 (or the corresponding non-silicide layer in the reference diode)
IN is smaller than ΦMB (because in this case φBN is smaller than ψBO). According to these considerations, a good starting position is the Fermi energy BF, which is constant in a Schottky diode with no applied pressure. The sum of this BF and the work function at any position in this diode is the energy EH at which the electron is not affected by the diode at all. Although EH changes, it is continuous at any conductor-semiconductor interface or at any conductor-conductor interface. Looking first at the reference diode, the characteristic work function Φso of its N shadow region increases from ΦSB outside the depletion region to a maximum value at its rectifying junction. This is because cumulatively more energy is required to raise the electrons to Tt EH. EF is constant and EH
Since is continuous, Φso corresponds to zero to the work function at the rectifying junction of the silicide layer of the reference diode. At that position, ΦNo is equal to ΦMB. Near the field 15 plane between the silicide and non-silicide layers in the reference diode, ΦM. decreases to ΦIN. In the diode shown in the figure, the actual work function ΦS of the N'' region 24 similarly rises from ΦSB outside the depletion region to a maximum value at the junction 20. In this junction 20, ΦS Similarly, at junction 30 ΦM corresponds to ΦIN. An important difference between the reference diode and the rectifier shown in FIG. means that ~ is always smaller than ΦMB. This generally makes ΦM low since ΦMO mixes with a low value of ΦIN. Therefore, the value of ΦM at junction 20 is equal to that of the reference diode. Φ in rectifying junction
It is lower than MO by ΔΦ. This difference ΔΦ is reflected as the difference between φBO and φB. This occurs because the difference qX between EH and the lowest energy Eo in the semiconductor conduction band is constant. E
As H increases across the depletion region, EQ increases as well. The change in EC is the actual semiconductor-conductor energy barrier qΦ, which is qΔΦ smaller than the intrinsic semiconductor-conductor energy barrier qΦIO. Similarly, qφB is the difference between EF and E at junction 20. Therefore, φBO exceeds φB by ΔΦ. Alternatively, ΦMN of non-silicide layer 28 may exceed ΦMO. In this case, φB becomes φBO
It will exceed. The dash-dotted line in Figure 2a represents the actual energy change for this complementary case,
The respective relevant parameters are indicated with a ``se'', i.e., this complementary ÷ (parameters for the case ~N, ΦM, ΦMO and Φ8"
correspond to ΦMN, ΦM, ΦMO and Φ8, respectively. In this complementary case, the physical properties of the base device are largely the same as in the base case, except that the sign is reversed. Therefore, here:
For a pair of conductors, the difference in their work functions represents the difference in their barrier heights for the same semiconductor. In particular, the difference between ΦNo and ΦMN represents the difference between φBO and φBN. Therefore, the parameter l(φBO−φB)
/(φBO−φBN), hereinafter referred to as ε) represents the amount of work functions mixed in this diode. FIG. 3 is a graph showing the experimental variation of φB versus silicide thickness t for a PtS earth diode. The endpoints of this curve are φBO when t is effectively infinite, i.e. approximately 100 nm, and φBO when t is 0, i.e. N
- φBN when region 24 is directly adjacent to non-silicide layer 28; FIG. 4 is a graph showing a curve representing all the changes in ε with respect to t. Some statistical variation exists in the data shown. Additionally, there are some difficulties in determining t due to measurement equipment and technical limitations. Even allowing for statistical variations and measurement precision, when t is less than or equal to about aonm, φB is φBO
It is clear that they are quite different. The kneading corresponds to the range starting at point 58 in FIG. 4 with ε of at least 15%. In particular, the curve begins to curve sharply near point 60, where ε is about 25%. Ranges greater than 25% are even more preferred. This is because φB can vary greatly within this range in which the variation in t is small. FIG. 5 shows an embodiment of the diode of FIG. 1, in which layer 22 is a nickel and platinum silicide divided into a set of layers 62 and 64. The lower layer 62 is adjacent to the N- region 24 along the interface 2o and is
can be changed between 0 and] N1-yP t 1-yS l
It consists of The positive layer 64 is adjacent to the non-silicide layer 28 along the interface 80 and is composed of N1zPt, -zSi, where 2 can vary between O and Y. therefore,
The lower layer 62 is rich in Ni compared to the upper layer 64. In the illustrated embodiment, Y is approximately 0.9 and 2 is approximately 0.9.
It is 25. Non-silicide layer 28 is comprised of Ti-W in the ratios described above. As mentioned above, the reference diode characteristic height is defined for a silicide layer having the same average composition as layer 22. This is important because the compositional differences between layers 62 and 64 must be considered. The rectifier layer 21'i of FIG. 5 is preferably the remainder of the original silicide layer of greater thickness. In this case, ΦBO is defined relative to a reference silicide layer that is the same as the original silicide layer along junction 20 and has the same average composition as the original silicide layer. In the particular embodiment of FIG. 5, if the original silicide layer is formed to a thickness of about 100 nm as described below, qφB is about 11.74 eV. This value is approximately the appropriate qφBO. The thickness tL of the lower layer 62 is slightly less than 50 nm. Upper layer 64
Based on the office chosen for, stU, qφBp O
,f! It can be adjusted as low as 6 eV. This minimum value occurs when tU is zero. The effect is obvious when ε is 15% or more. It is believed that the ability to completely control .phi.B by making upper layer 64 very thin is due to the electric field penetrating through silicide layer 22fl and into non-silicide layer 2B. Layer 22 has different average compositions 62 and 6
The physical properties of the device are essentially the same as those described in FIGS. 2a and 2b, although the 4-way separation results in slight differences in the work functions that are mixed. Figures 6a, 6b, 6c and 6d are the fifth
Each step of the manufacturing method of the specific rectifier shown in the figure is shown. In this method, silicon semiconductor body 26 is first processed as described above for the rectifier of FIG. Form windows for contacts (not shown). The structure at this stage is a #& structure as shown in FIG. 6a with N- region 68 below and adjacent buried region 36. Semiconductor body 26 ,
Doped regions 42, 44 and 48 are preferably present at this stage as shown in FIG. 1, but are not shown here. In the next step, layers F10.52 and 56 for the mount
, and at the same time layer 22, of the same material as layers 28 and 82.
2.28 and 32, respectively. For the sake of simplicity, we will not mention contacts. Next, Ni-pt with a ratio of 60% nickel to 40% platinum
A metal layer 70 of about 50 nm is deposited by conventional sputtering techniques onto the surface 66 shown in FIG. 6b. , make a deposit. This structure was sintered at 500° C. for 20 minutes in a dry oven containing 1% hydrogen to react the nickel and platinum with the silicon along the surface 66 and at the interface 2o as shown in Figure 6C. A native silicide layer 72 is formed along and adjacent the remainder 24 of the N-region 6s. The thickness of the resulting silicide layer 72 is approximately 100 nm;
Its average composition is Nio, 6Pto, and Si. During this sintering process, the silicide layer 72 actually forms the upper silicide hook shape 74f with the lower silicide 62. The average composition of the lower layer 62 is approximately Nio, Pto, ISi
It is. The average composition of the upper layer 74 is approximately Nio, 25Pto, 76
It is Si. The Ni--Pt that has not reacted to form the silicide layer is removed by etching with aqua regia at room temperature. A portion of the thickness of the upper layer 74 is as shown in FIG. 6d.
The upper portion 64 is removed by scraping with argon ions, leaving the silicide layer 22, which is the remainder of the original upper N74. ] 00 nm of Ti-W in the above ratio
A layer is deposited on top of this structure by conventional sputtering techniques and suitably etched with hydrogen peroxide to form the fifth layer.
A non-silicide layer 28 is formed as shown. A layer of aluminum containing approximately ]% copper is deposited on top of this structure and appropriately patterned by etching with sulfuric/phosphoric acid to form #82. As mentioned above,
Since the bottom layer 62 is very thin, removing a portion of the original layer 74 increases φB from about 0.74 eV with the top layer 74 intact to that of the case with the top layer 74 completely absent. It is possible to reduce it to about 0.6 fl eV. The rectifier shown in the figure is particularly suitable for semiconductor structures with Schottky diodes of different φB. 7th
The figure shows a side view of such a structure that can be used in the STL part of an integrated circuit. FIG. 8 is a corresponding circuit diagram. This structure is such that the N+ emitter] 62 preferably receives the supply voltage VEE t' with respect to earth (O volts), and the P- base]
64 is located around an NPN bipolar transistor Q which receives the digital input signal V. base 16
4 through an input resistor RI (not shown in FIG. 7),
2.5 volts is coupled to another preferred supply voltage CC. The collector of transistor Q is connected to the cathode of a Schottky diode S□ whose anode is connected to base 164. The collector is 1, in addition to directly supplying the digital output signal
connected to the cathode of The anodes of these diodes are connected to another output digital signal oA. VOB and voc are respectively supplied. Diode S
The actual conductor-semiconductor barrier height φB □ of □ exceeds the actual conductor-semiconductor barrier height φB2 of any of diodes S2A, 32B, and 820. As a result, the conduction forward voltage drop φSHI of the diode S0 exceeds the conduction forward voltage drop φSH2 of the diode S2A, 82B or S20. The rectifying junction 166 of diode S1 is at the interface between the full silicide layer 68 and the underlying N-semiconductor region 70 in the single crystal silicon semiconductor body 172. The silicide layer 68 also has an N-region 70 adjacent the P-region 64 below at the ohmic junction 174.
It extends laterally from Diode S2A, 3
Rectifying junctions 76A, 76B of 2B and S20, respectively
and 760 are N-regions] 70 and metal silicide #78
It exists all over the interface with A, 78B and 780. area] 70 is about 2 x ] 0” atoms/cm8 (0
, corresponding to a resistivity of .05 Ω-cm). This ensures that junctions 166.76A, 76B and 760 are actually rectifying junctions. The optimal net N-type dopant concentration in the area 70 is about 9.8×]O15 atoms/cm8 (corresponding to a resistivity of about 0.3 Ω-cm). Any of the metal silicide layers described above may include layers 168°78A,
78B and 780, the preferred silicide is PtSi. The thickness tl of layer]68 is ]0
0~] ] Onm (or more). Therefore, qφB1 is approximately 0.8 ] eV. This is the corresponding intrinsic Schottky barrier height qψBIO. In this case, φSHI is 480 with a junction current of 10 μA.
mV. As shown in FIG.
The thickness t2 of A, 78B or 780 is at least 1.
5 Ωm, preferably at least 5 nm. t
2 is below ] Onm, and optimally 5 to 6 nm. As a result, φB2 is
It depends on the material on the opposite side to flO. This is because the self-induced electric field passes completely through WIs 78A, 78B and 780. Conductive non-silicide layers 80A, 80B and 80G consisting of about 00 nm of Ti-W mixed in a ratio of 85% tungsten and 5% titanium are applied to the silicide layers 78A, 78B and 780, respectively, on top of them. Adjacent along the surface. an interface between Ti-W having the above ratio and N-type single crystal silicon having the above optimum dopant concentration;

【こお
けるショットキー障壁高さqφBNgは、約0.651
9Vである。したがって、t2の最適な値でqφB2は
約0.726Vであり、一方φSH2は】0μAの接合
電流で340 mVである。このように、qφB2は、
0.8 ] eVの固有ショットキー障壁高さqφf3
20とかなり異なっている。 比シパラメータ1(φBsto−φB、)/(φB21
0−φBNg ’lは、この場合約56%である。より
一般的には、1(φB20−φB、)/(φBgo−φ
BNB )Iは、少なくとも15%であり、より好適に
は第4図で検討したように少なくとも25%である。 この場合において、φBよ。はφB2oに等しい。その
理由は、接合166.76A、76Bおよび760に沿
ったN−領域】7()内の正味N形ドーパント濃度が同
じてあり、さらにケイ化物層168.78A、71’l
Bおよび780がPtSiにより構成されている、すな
わちこれらケイ化物層が、同じ平均組成を有し、接合1
66.76A。 76Bおよび76(3に沿って同じ組成を有するからで
ある。もしそうでなけれは、φBloは一般にφB2o
に等しくならないであろう。 前記比率で混合されたTi −Wから成る]00nmの
仲の非ケイ化物層82は、ケイ化物層168上部表面に
沿って@接している。このようなTi−Wと、界面16
6に沿った領域]70と同じドーパント濃度のN形単結
晶シリコンとの界面におけるショットキー障壁高さは、
φBN2に%’Lい。 界面】66に沿った領域]70のドーパント6度が、界
面76A 、 76Bおよび76(3に沿ったgi17
0のドーパント濃度と異なっていれば、φBN□は一般
にφBNgと等しくならない。このことは、非ケイ化物
層82が非ケイ化物層80A。 80BおよびFlooと異なった材料から成る場合にも
言えることである。 集積回路の他の要素にそれぞれ電気的に相互接続される
非ケイ化物層80A、80Bおよび800に適切な材料
から成る層84A 、84Bおよびは、高導電性金属と
するのが好適であり、約1.]μmの厚ざを有し約】%
の銅を含有するアルミニウムが最適である。あるいは、
これら層を、ドープド多結晶シリコンあるいはドープド
非晶質シリコンで構成することもできる。 半導体本体】72内のP−基板領域88は、N−領域】
70の下側に設けられている。高ドープド戸埋込み領#
9oは、領域170と88との界面92に沿って設けら
れている。界面92の下方に約6ミクロン延び、上方に
もわずかに延びる埋込み領域90は、構造の要素間を移
動する電子のための導通路を与える。界面92がら上方
に半導体本体]72の上側表面94まで約3.7μm延
びるN−領域170は、基本的に、深い環状高ドープド
P+領域96によって仲の半導体領域から横方向に分離
された能動半導体領域である。領域96は、領域】70
を横方向に取り囲んでおり、界面92の下方に約500
 nm延びている。N−領域】70は、表面94の下方
に約】、2μm延びているP−領域】64を横方向およ
び上方向に取り囲んでいる。同、様に、P″″領域]6
4は、表面94に沿うN領域】62を横方向および上方
向Gこ取り囲んでいる。半導体本体】72内の最後の半
導体領域は、N−領域】70によって横方向および上方
向に取り囲まれた高ドープドN+領域98である。N影
領域170.90および98は、−緒になって、トラン
ジスタQのコレクタを形成する。N+働頭載62および
98は、表面94から下方へ約]、0μm延びている。 厚さ350〜400 nmの二酸化シリコンのパターン
形成された電気絶縁1100i、ケイ化物層16Fl 
、71’lA 、78Bおよび780の箇所と、N” 
fJljt 162およυ98にオーミック的にそれぞ
れ隣接するケイ化物層】02および】04の箇所とを除
いて、表面94に沿って半導体本体]72の上側に設け
る。層102および】04は、層78A、78Bおよび
780と同じ厚さを有するPtSiから構成するのが好
適である。前記比率のTi −Wから成、る] OOn
mの層】06および】08を、ケイ化物層]02および
】04の上部表面上にそれぞれ設ける。最後に、N54
h、s4B。 840および86と同じ厚さを有し、同じ高導電性金属
より成る層]】0および】]2を非ケイ化物1106お
よび】08の上部にそれぞれ設ける。 第9a図、第9b図、第9C図および第9d図は、第8
図に示す構造の製造工程を示す。説明を簡単にするため
に詳細には言及しない一般的なマスキング、エツチング
およびクリーニング技術を、種々のドープド領域や上側
層の製造に用いる。多くの拡散工程においては、各不純
物を、イオン注入によって導入させることもできる。 出発材料は、約7〜2]Ω−cmの抵抗率を有するホウ
素がドープされたP−単結晶シリコン半導体基板である
。ヒ素を、N+領域9oの位置において基板の上部表面
中に選択的に拡散させる。表面92を露出した後、約0
.3Ω−cmの抵抗率を有するヒ素がドープされたN−
エピタキシャル層を、基板上部に成長させる。この処理
工程および次の処理工程の間に、ヒ素は適切に再分布し
て、シート抵抗】0〜】2Ω/口の埋込み領域90を形
成する。 二酸化シリコンの層を、構造の上部に沿って熱成長させ
る。この酸化物層に適切な窓を設けた後に、この窓を通
してホウ素を拡散させ、5Ω/口のシート抵抗の分離領
域96を形成する。二酸化シリコンの層を、熱成長させ
この窓を閉じる。P−領域164の位置で他の窓を設け
た徒、ホウ素を拡散して200Ω/口のシート抵抗を有
するp−領域を形成する。他の二酸化シリコンの層を熱
成長させて、この窓を閉じる。この酸化物層に好適な窓
を設けたのち、リンを拡散して】0Ω/口のシート抵抗
のN 領域】62および98を形成する。さらに、他の
二酸化シリコンの層を熱成長させて、領域】62および
98の4を閉じる。層]00は、その結果得られた酸化
物層である。こ−の段階では、第9a図に示すような構
造が形成されている。N−領域】70は、それ以上の処
理がなされなかったもとのエピタキシャル層の残部であ
り、一方、ベース】64は、エミッタ】62を除いたも
との拡散P−領領域残部である。 第1組のダイオード製造工程においては、ダイオードS
】の箇所で酸化物層100に窓を設けるときにホトレジ
スト・マスクを用いる。この窓は、また、P−領域16
4の一部上に位置している。 構造を予め水洗した後、もとの位置で、アルゴン・イオ
ンによりスパッタ・エツチングを行って、ダイオードS
]のための窓内の二酸化シリコンを除去する。これによ
り、表面94のシリコン表面】]4を露出させる。 次に、約50 nmの厚さを有する白金の金戻層116
を、通常のスパッタ技術によって、第9b図に示すよう
に表面]14上の構造の上部にデポジットする。この構
造管、湿式窒素中で4FIO’Cで約20分間焼結して
、白金を表面】14に沿ったシリコンと反応させて、約
100 nmの厚さを有するPtSi層]]8を形成す
る。このような工程で白金E pts土に変化させる場
合、各単位のシリコン厚は約】単位のpt厚と反応して
、約2単位のPtSi厚を形成する。PtSiを形成す
るために反応しなかった白金を、加熱王水によりエツチ
ングすることによって除去する。 第2組の一ダイオード製造工程においては、ダイオード
S2A 、 82Bおよび82Gの箇所且っN 領域]
62および98上の酸化物層100に窓を設けるときに
他のホトレジスタ・マスクを用いる。構造を予め水洗し
た後、もとの位置で、アルゴン・イオンによりスパッタ
・エツチングを行って、ダイオードS2A 、 82B
 、 820およびN+働頭載62゜98のための窓内
の二酸化シリコンを除去する。 これにより、表面94のシリコン表面部12OA。 120B、120C,]、22および]24を露出させ
る。 次に、約2.5〜a nmの厚さを有する白金の金Jj
1f@126を、通常のスパッタ技術によって第9c図
に示すように表面120A、120B、1200.12
2および]24上の構造の上部にデポジットする。この
デポジションでは、金H4N]26vptsiN】】s
の上部にもデポジットする。この構造を、湿式窒素中で
450°Cで約1o分間焼結して、白金を表面120A
、120B、120(3゜122および]24に沿った
シリコンと反応させて、ケイ化物層7FIA、78B、
780.102および104を形成する。この加熱工程
の間に、PtSi層]】8上の金に層126の部分は、
同様に、隣接シリうンと反応して、層】〕8を5〜6n
m厚さのケイ化物層168に変化させる。PtSiを形
成するために反応しながった白金を、加熱王水によるエ
ツチングによって除去する。 前記比率の] 00 nmのTi −W層を、通常のス
パッタ技術によって、構造の上部にデポジットし、過酸
化水素で適切にエツチングして、第9d図に示すように
層80A、80B、800,106および108を形成
する。同様に、約1%の銅を含有するアルミニウムのW
4fl−構造の上部にデボジットシ、硝酸/リン酸/酢
酸によるエツチングで適切にパターン形成して、第7図
に示すように層84A、84B184C11】0および
]]2を形成する。次に、この構造な通常の方法で完成
させる。 第9a図〜第9d図で示すように製造された第7図の構
造では、φBlはφBl(lに等しくなるように選択し
た。第1図のダイオードを用いる他の構造では、ダイオ
ードS】のための層168に相当するケイ化物層を、φ
B1がφB0に実質的に等しくならないように十分に薄
くすることができる。 この場合、1(φB1じφB1)/(φBlo−φBN
I )l を、】5%以上とするのが好適であり、特に
25%以上とするのが適切である。 以上、本発明を特定の実施例に基づいて説明したが、本
発明はこれに限られるものではなく本発明の範囲内で種
々の変形、変更が可能なことは勿論である。例えば、非
ケイ化物層な、近似的にドープされたシリコンあるいは
障壁金がではない他の金属とすることができる。さらに
、2個以上の・ショットキー整流器がある4合に、それ
らの非ケイ化物層の#1成を、それらのケイ化物層が同
一材料で構成されている場合であっても異ならせること
ができる。ケイ化物層の組成は、これらケイ化物層の少
なくとも1つが薄くてφBがそのケイ化物層のφBOと
実質的に同一でない限り、異ならせることができる。
[The Schottky barrier height qφBNg at this point is approximately 0.651
It is 9V. Therefore, qφB2 is approximately 0.726V at the optimal value of t2, while φSH2 is 340 mV at a junction current of 0 μA. In this way, qφB2 is
0.8] Intrinsic Schottky barrier height qφf3 in eV
20 is quite different. Ratio parameter 1 (φBsto−φB,)/(φB21
0-φBNg'l is approximately 56% in this case. More generally, 1(φB20−φB,)/(φBgo−φ
BNB ) I is at least 15%, more preferably at least 25% as discussed in FIG. In this case, φB. is equal to φB2o. The reason is that the net N-type dopant concentrations in the N-regions 7() along junctions 166.76A, 76B and 760 are the same, and in addition the silicide layers 168.78A, 71'l
B and 780 are composed of PtSi, i.e. these silicide layers have the same average composition and junction 1
66.76A. 76B and 76 (3). Otherwise, φBlo is generally φB2o
will not be equal to . A medium non-silicide layer 82 consisting of Ti--W mixed in the above ratio is in contact along the upper surface of the silicide layer 168. Such Ti-W and interface 16
6] The Schottky barrier height at the interface with N-type single crystal silicon with the same dopant concentration as 70 is:
%'L to φBN2. The dopant 6 degree of the region along the interface] 66] 70 is
If the dopant concentration is different from zero, φBN□ will generally not be equal to φBNg. This means that non-silicide layer 82 is non-silicide layer 80A. This also applies to materials other than 80B and Floo. Layers 84A, 84B and of suitable materials for non-silicide layers 80A, 80B and 800, respectively electrically interconnected to other elements of the integrated circuit, are preferably highly conductive metals and have approximately 1. ] μm thickness and approx. ]%
Aluminum containing copper is most suitable. or,
These layers can also be composed of doped polycrystalline silicon or doped amorphous silicon. The P-substrate region 88 in the semiconductor body 72 is the N-region]
It is provided on the lower side of 70. Highly doped door buried area #
9o is provided along an interface 92 between regions 170 and 88. A buried region 90 extending approximately 6 microns below interface 92 and slightly above provides a conductive path for electrons moving between elements of the structure. The N- region 170, which extends approximately 3.7 μm from the interface 92 upwardly to the upper surface 94 of the semiconductor body 72, is essentially an active semiconductor region separated laterally from the middle semiconductor region by a deep annular highly doped P+ region 96. It is. Area 96 is area]70
is laterally surrounded by approximately 500 mm below the interface 92.
It extends by nm. N-region 70 laterally and upwardly surrounds P-region 64, which extends approximately 2 μm below surface 94. Similarly, similarly, P″″ area]6
4 laterally and upwardly surrounds region N along surface 94. The last semiconductor region within semiconductor body 72 is a highly doped N+ region 98 laterally and upwardly surrounded by N- region 70. N shadow regions 170, 90 and 98 together form the collector of transistor Q. N+ working heads 62 and 98 extend approximately ], 0 μm downward from surface 94. Patterned electrical insulation 1100i of silicon dioxide 350-400 nm thick, silicide layer 16Fl
, 71'lA, 78B and 780, and N''
A silicide layer ohmically adjacent fJljt 162 and υ98 is provided on top of semiconductor body ]72 along surface 94, except at locations ]02 and ]04, respectively. Layers 102 and 04 are preferably comprised of PtSi having the same thickness as layers 78A, 78B and 780. consisting of Ti-W in the above ratio] OOn
Layers ]06 and ]08 of m are provided on the upper surfaces of the silicide layers ]02 and ]04, respectively. Finally, N54
h, s4B. Layers ]]0 and ]]2 having the same thickness and of the same highly conductive metal as 840 and 86 are provided on top of non-silicide 1106 and ]08, respectively. Figures 9a, 9b, 9c and 9d are
The manufacturing process of the structure shown in the figure is shown. General masking, etching and cleaning techniques, which are not discussed in detail for ease of explanation, are used to fabricate the various doped regions and overlying layers. In many diffusion processes, impurities can also be introduced by ion implantation. The starting material is a boron-doped P-single crystal silicon semiconductor substrate with a resistivity of about 7-2] Ω-cm. Arsenic is selectively diffused into the upper surface of the substrate at the location of N+ region 9o. After exposing surface 92, approximately 0
.. Arsenic-doped N- with resistivity of 3 Ω-cm
An epitaxial layer is grown on top of the substrate. During this and subsequent processing steps, the arsenic is suitably redistributed to form a buried region 90 with a sheet resistance of 0 to 2 ohms/hole. A layer of silicon dioxide is thermally grown along the top of the structure. After providing a suitable window in this oxide layer, boron is diffused through the window to form an isolation region 96 of 5 Ω/hole sheet resistance. A layer of silicon dioxide is thermally grown to close this window. Another window is provided at the location of P-region 164 and boron is diffused to form a p-region having a sheet resistance of 200 ohms/hole. Another layer of silicon dioxide is thermally grown to close this window. After providing suitable windows in this oxide layer, phosphorus is diffused to form N regions 62 and 98 with a sheet resistance of 0 Ω/hole. Another layer of silicon dioxide is then thermally grown to close regions 62 and 98. Layer ] 00 is the resulting oxide layer. At this stage, a structure as shown in FIG. 9a is formed. N-region 70 is the remainder of the original epitaxial layer with no further processing, while base 64 is the remainder of the original diffused P-region excluding emitter 62. In the first set of diode manufacturing processes, the diode S
A photoresist mask is used to create windows in oxide layer 100 at locations . This window also covers the P-region 16
It is located on a part of 4. After pre-rinsing the structure, the diode S is sputter-etched in situ with argon ions.
] to remove silicon dioxide within the window. This exposes the silicon surface of surface 94 ]]4. Next, a gold return layer 116 of platinum having a thickness of about 50 nm is applied.
is deposited by conventional sputtering techniques on top of the structure on surface 14 as shown in FIG. 9b. This structural tube is sintered at 4FIO'C in wet nitrogen for about 20 minutes to react the platinum with the silicon along the surface ]14 to form a PtSi layer ]]8 having a thickness of about 100 nm. . When converted into platinum Epts soil through such a process, each unit of silicon thickness reacts with approximately 1 unit of pt thickness to form a PtSi thickness of approximately 2 units. The platinum that has not reacted to form PtSi is removed by etching with heated aqua regia. In the manufacturing process of one diode of the second set, the portions of diodes S2A, 82B and 82G and the N area]
Another photoresistor mask is used when providing windows in oxide layer 100 over 62 and 98. After pre-rinsing the structure, sputter etching with argon ions in situ removes the diodes S2A, 82B.
, 820 and the silicon dioxide in the window for the N+ working head mount 62°98. As a result, the silicon surface portion 12OA of the surface 94. 120B, 120C, ], 22 and ]24 are exposed. Then platinum gold Jj with a thickness of about 2.5~a nm
1f@126 by conventional sputtering techniques to surfaces 120A, 120B, 1200.12 as shown in FIG. 9c.
2 and ]24 on top of the structure. In this deposition, gold H4N]26vptsiN]]s
Also make a deposit at the top. This structure was sintered in wet nitrogen at 450°C for approximately 10 minutes to deposit platinum on the surface of 120A.
, 120B, 120 (3° 122 and ] 24 to form silicide layers 7FIA, 78B,
780.102 and 104. During this heating step, portions of the gold layer 126 on the PtSi layer]
Similarly, by reacting with the adjacent silicon, the layer]]8 is converted to 5 to 6n
m thickness of the silicide layer 168. The unreacted platinum to form PtSi is removed by etching with heated aqua regia. 00 nm of Ti--W layer of said ratio is deposited on top of the structure by conventional sputtering techniques and suitably etched with hydrogen peroxide to form layers 80A, 80B, 800, 106 and 108 are formed. Similarly, W of aluminum containing about 1% copper
The top of the 4fl structure is deposited and suitably patterned with a nitric acid/phosphoric acid/acetic acid etch to form layers 84A, 84B184C11]0 and ]]2 as shown in FIG. This structure is then completed in the usual manner. In the structure of FIG. 7, fabricated as shown in FIGS. 9a-9d, φBl was chosen to be equal to φBl(l. In other structures using the diode of FIG. 1, the diode S] A silicide layer corresponding to layer 168 for φ
It can be made sufficiently thin that B1 is not substantially equal to φB0. In this case, 1(φB1 diφB1)/(φBlo−φBN
It is preferable that I )l be 5% or more, particularly 25% or more. Although the present invention has been described above based on specific embodiments, the present invention is not limited thereto, and it goes without saying that various modifications and changes can be made within the scope of the present invention. For example, it can be a non-silicide layer, approximately doped silicon, or other metal but not barrier gold. Furthermore, in cases where there are two or more Schottky rectifiers, the #1 composition of their non-silicide layers can be made different even if their silicide layers are composed of the same material. can. The composition of the silicide layers can vary as long as at least one of the silicide layers is thin and φB is not substantially the same as the φBO of that silicide layer.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明に係るショットキー形整流器を有する
半導体構造の断面図、 第2a図および第2b図は、第】図の整流器の理解を助
けるためのエネルギー図および関連する構造略図、 第3図および第4図は、PtSiショットキー形ダイオ
ードにおいて、ケイ化物の厚さに対するφB1′および
1(φBO−φB)/(φBO−φBN)lの変化をそ
れぞれ表すグラフを示す図、 第5図は、第】図に示す整流器の特定の実施例である整
流器を有する構造の部分断面図、第6a図、第6b図、
第60図および第6d図は、第5図の構造に関係する製
造過程における工程を表す断面図、 第7図は、異なる障壁高さを有する本発明に係るショッ
トキー形ダイオードを含む半導体構造の部分断面図、 第8図は、第7図の構造に相当する回路を示す図、 第9a図、第9b図、第9c図および第9d図は、第7
図の構造を製造する過程における工程を表す断面図であ
る。 20、76、166・・・整流接合 22、5(1,768・・・金Eケイ化鉤形24、6R
,170・・・N−半導体領域2d、 172・・・半
導体本体 jllR,52,82・・・導電性非ケイ化物層34、
8F+・・・P−基板領域 86.90・・・N+埋込
み層42、44.96・P 領域 46.100−・絶
縁層48、98・・・N領域   56・・・導電層6
2・・・下側層      64・・・上側層70、1
lfl、 126・・・金属層]]8・・・PtSi層
     ]62・・・戸エミッタ】64・・・P−ベ
ース。 特許出願人  工ヌ・ペー・フィリップス・フルーイラ
ンペンファプリケン Fig、3
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor structure having a Schottky rectifier according to the invention; FIGS. 2a and 2b are energy diagrams and associated structural diagrams to aid in understanding the rectifier of FIG. 3 and 4 are graphs showing the variation of φB1′ and 1(φBO−φB)/(φBO−φBN)l, respectively, with respect to the silicide thickness in a PtSi Schottky diode, and FIG. 6a and 6b are partial cross-sectional views of a structure having a rectifier which is a specific embodiment of the rectifier shown in FIGS.
60 and 6d are cross-sectional views representing steps in the manufacturing process related to the structure of FIG. 5; FIG. 7 is a cross-sectional view of a semiconductor structure containing a Schottky diode according to the invention with different barrier heights; FIG. 8 is a diagram showing a circuit corresponding to the structure of FIG. 7; FIGS. 9a, 9b, 9c, and 9d are partial sectional views of
FIG. 3 is a cross-sectional view showing steps in the process of manufacturing the structure shown in the figure. 20, 76, 166... Rectifying junction 22, 5 (1,768... Gold E silicide hook shape 24, 6R
, 170... N- semiconductor region 2d, 172... semiconductor body jllR, 52, 82... conductive non-silicide layer 34,
8F+...P- substrate region 86.90...N+ buried layer 42, 44.96-P region 46.100--insulating layer 48, 98...N region 56...conductive layer 6
2... Lower layer 64... Upper layer 70, 1
lfl, 126...Metal layer]]8...PtSi layer]62...Door emitter]64...P-base. Patent applicant: N.P. Phillips Fluiran Penfapriken Fig, 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半導体本体がN形半導体領域を有し、金属ケイ化物
層がこのN形半導体領域に隣接してN形半導体領域との
間に整流接合を形成し、導電性非ケイ化物層が前記整流
接合の反対側で前記ケイ化物層にオーミック的に隣接す
る少なくとも】個のショットキー形整流器を具える半導
体デバイスにおいて、前記接合における実際の導体−半
導体障壁高さφBが、前記接合に沿った前記N形半導体
領域の材料と同じ材料と、前記接合に沿った前記ケイ化
物層の材料と同じであり且つ前記ケイ化物層と同じ平均
組成を有する材料との間の界面における固有の導体−半
導体障壁高さφBOに実質的に等しくならないように前
記ケイ化物層を十分に薄くしたことを特徴とする半導体
デバイス。 λ 特許請求の範囲第】項に記載の半導体デバイスにお
いて、φBNを、前記接合に沿った前記N形半導体領域
の材料と同じ材料と、前記非ケイ化物層の材料と同じで
ある材料との間の界面における導体−半導体障壁高さで
あるとした場合に、(φBO−φB)/(φBO−φB
N Jの絶対値を0.15以上としたことを特徴とする
半導体デバイス。 & 特許請求の範囲第2項に記載の半導体デバイスにお
いて、(φBO−φB)/(φBO−φBN >の絶対
値を、0.25以上としたことを特徴とする半導体デバ
イス。 4 特許請求の範囲第3項に記Ilυの半導体デバイス
において、自己誘導電界が、前記ケイ化物層の全厚さを
通り抜けて前記非ケイ化物層に入いるようにしたことを
特徴とする半導体デバイス。 五 特許請求の範囲第4項に記載の半導体デバイスにお
いて、前記N形半導体領域を、十分にドープされたシリ
コンとし、前記非ケイ化鉤形を金属としたことを特徴と
する半導体デバイス。 a 特許請求の範囲第2項に記載の半導体デノくイスに
おいて、前記ケイ化物層がPtSiを含み、ケイ化物層
の厚さtを、]、5〜25 nmとしたことを特徴とす
る半導体デノくイス。 ?、 特許’IN求の範囲第6項に記載の半導体デノく
イスにおいて、前記厚さtを、少なくとも5nmとした
ことを特徴とする半導体デノぐイス。 & 特許請求の範囲第7項に記載の半導体デノくイスに
おいて、前記N形半導体領域を、十分にドープされたシ
リコンとし、前記非ケイ化物層を、520°C以下の湿
度でシリコンおよびアルミニウムに対する拡散障壁とし
て十分に作用する金属層としたことを特徴とする半導体
デバイス。 9、 特許請求の範囲第2項に記載の半導体デノくイス
において、前記ケイ化物層が、前記N形半導体領域に隣
接する第1層と、前記接合とは反対側でこの第】層上に
あり且つこの第1層とは異なる平均組成を有する第2J
fJとを具えることを特徴とする半導体デバイス。 10  特許請求の範囲第9項に記載の半導体デバイス
において、前記第1層の平均組成を実質的に、Yを0と
1との間の変数とした NiY”tl−ySiとし、前記第2層の平均組成を実
質的に、2を0とYとの間の変数としたN1zP tl
−2s1としたことを特徴とする半導体デバイス。 11  特許請求の範囲第1項から第10項のいずれか
に記載の半導体デノぐイスにおいて、前記金属ケイ化物
層を、少なくとも2種類の選択された金属で構成し、前
記ケイ化物層を、より大きな厚さのもとの金属ケイ化物
層の残部としたことを特徴とする半導体デバイス。 1λ 第2N形半導体領域と、第2ケイ化物層と、第2
整流接合と、第2非ケイ化物層とを有し、実際の導体−
半導体障壁高さφB2および固有の障壁高さφB20を
有する第2整流器を具える特許請求の範囲第]狛から第
】】項のいずれかに記載の半導体デバイスにおいて、第
1N形半導体働域と、この第1N形半導体領域に隣接し
て前記障壁高さφB2とは異なる実際の導体−半導体障
壁高さφB]を有する第】整流接合を形成する第2非ケ
イ化物層とをさらに具えることを特徴とする半導体デバ
イス。 l& 特許請求の範囲第12項に記載の半導体デバイス
において、他の導電性非ケイ化物層が、前記第1接合と
は反対側で前記第1ケイ化物層にオーミック的に防接し
、前記φBlが、前記第】N形半導体領域の材料と同じ
材料と、前記第1接合に沿った前記第】ケイ化物層の材
料と同じであり且つ前記第1ケイ化物層と同じ平均組成
を有する材料との間の界面における固有の導体−半導体
障壁高さφB]’0に実質的に等しくならないように前
記第】ケイ化物層を十分に薄くしたことを特徴とする半
導体デバイス。 14  特許請求の範囲第】3項に記載の半導体デバイ
スにおいて、φBNIを、前記第1接合に沿った前記第
1N形半導体領域の材料と同じ材料と、前記他の非ケイ
化物層の材料と同じ材料との間の界面における導体−半
導体障壁高さであるとした場合に、(宿□。−φB1)
/(φBIO−φBNI lの絶対値を、0.15以上
としたことを特徴とする半導体デバイス。 1五 特許請求の範囲第14項に記載の半導体デバイス
において、N影領域は、互いに連続させ、接合に沿って
ほぼ同じ正味N形ドーパント濃度を有し、前記ケイ化物
層が、接合に沿ってほぼ同じ組成を有し、がっ、はぼ同
じ平均組成を有することにより、φBIOをφBgoに
等しくしたことを特徴とする半導体デバイス。 16  特許請求の範囲第15項に記載の半導体デバイ
スにおいて、前記非ケイ化物層が同じ材料を有し、これ
によりφBN□をφBN’gに等しくしたことを特徴と
する半導体デバイス。 17、  特許請求の範囲第32項から】6項のいずれ
かGこ記載の半導体デバイスにおいて、iff記ケイ化
物層鉤形異なる厚さの同じ金属ケイ化物を具えることを
特徴とする半導体デバイス。 18.  特許請求の範囲第】7項に記載の半導体デバ
イスにおいて、他の導電性非ケイ化物層を、前記第】接
合とは反対側で前記第】ケイ化物層にオーミック的に隣
接させ、前記非ケイ化物層を、同一組成の金属層とした
ことを特徴とする半導体デバイス。 19、  少なくとも2釉類の選択された金属より成る
金属層を、半導体本体内のN形シリコン半導体領域の露
出表面上にデポジットし、前記半導体本体および前記金
属層を適切な温度に加熱して、前記金属を前記表面に沿
ってシリコンと反応させ、前記N影領域の残部に隣接す
るもとの金属ケイ化物層を形成し、前記N影領域の金属
および不純物ドーパント濃度を、前記N影領域と前記も
との金属ケイ化物層との間の界面が整流接合となるよう
に選択し、残りの金属ケイ化物層を残すようにして前記
接合とは反対側の前記もとの金属ケイ化物層の厚さの可
成りの部分を除去する工程を有することを特徴とする半
導体デバイスの製造方法。 20  特許請求の範囲第19項に記載の半導体デバイ
スの製造方法において、前記残りのケイ化物層上に導電
性非ケイ化物層を形成することを特徴とする半導体デバ
イスの製造方法。 21  特許請求の範囲第20gJに記載の半導体デバ
イスの製造方法において、前記残りのケイ化物層を、少
なくとも、前記N影領域の残部に隣接する第1層と、前
記接合とは反対側で前記第1層上にあり且つ前記第1層
とは異なる平均組成を有するもとの第2にノとして形成
し、前記除去工程が、前記もとの第2層の厚さの少なく
とも一部の除去を含み、この一部の除去が、前記接合に
おける実際の導体−半導体障壁高さφBを、除去の程度
によって制御し得るように、前記第1層を十分に薄くす
ることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 江 特許請求の範囲第22項に記載の半導体デバイスの
製造方法において、φBOを、前記接合に沿ったml記
N形半導体領域の材料と同じ材料と、前記接合に沿った
lRI記もとのクイ化物層の材料と同じであり且つ前記
もとのケイ化物層と同じ平均組成を有する材料との間の
界面における固有の導体−半導体障壁高さとし、φBN
を、前記接合に沿った前記N形半導体領域の材料と同じ
材料と、前記非ケイ化物層の材料と同じ材料との間の界
面における導体−半導体障壁高さとした場合に、 (φBO−φB)/(φBO−φBN )の絶対値を、
0.15以上としたことを特徴とする半導体デバイスの
製造方法。 2、特許請求の範囲第22項に記載の半導体デバイスの
製造方法において、前記第1層の平均組成を実質的に、
yt−oと]との間の変数としたN1yP t 1−Y
S土とし、前記第2層の平均組成を実質的に、2を0と
Yとの間の変数としたN1zPt 1− ZS lとし
たことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 24  特許請求の範囲第19項に記載の半導体テバイ
スの製造方法において、第】クイ化物層の金属材料より
成る第J金が層を、第1N形シリコン半導体領域の露出
表面上にデポジットすることによって第1ケイ化物層を
形成し、前記半導体本体および前記第〕金属層を適切に
加熱して前記第]領域のシリコンと反応させ、第2ケイ
化物層を形成する工程が、時間的に別々に行われる、前
記第2ケイ化物層の金属材料より成る第2金R層を第2
N形シリコン領域の露出表面上にデポジットする工程と
、前記半導体本体と第2金M層を適切に加熱して前記第
2領域のシリコンと反応させる次の工程とを含むことを
特徴とする半導体デバイスの製造方法。 2、特許請求の範FBI第24項に記載の半導体デバイ
スの製造方法において、前記第2金m層をデポジットす
る工程を、前記半導体本体および前記第】金属層を加熱
する工程の後に行い、前記第2金属層をデポジットする
工程が、前記第2金が層の一部分憂前記第1領域に沿っ
た金属ケイ化物上にデポジットする工程を含み、前記半
導体本体および前記第2金属層を加熱する工程が、前記
一部分を加熱して前記第1領域のシリコンと反応させる
工程を含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法
0 26  特許請求の範囲第25項に記載の半導体デバイ
スの製造方法において、前記金属層を、同一材料の異な
る厚さにデポジットすることを特徴とする半導体デバイ
スの製造方法。 鯨 特許請求の範囲第26項に記載の半導体デバイスの
製造方法において、他の導電性非ケイ化物層を、第1接
合とは反対側で前記第】ケイ化物層上にオーミック的に
形成し、前記非ケイ化物層を、同時に同一林料で形成す
ることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
Claims: 1. A semiconductor body having an N-type semiconductor region, a metal silicide layer adjacent to the N-type semiconductor region forming a rectifying junction with the N-type semiconductor region; In a semiconductor device comprising at least ] Schottky rectifiers with a oxide layer ohmically adjacent to the silicide layer on the opposite side of the rectifying junction, the actual conductor-semiconductor barrier height φB at the junction is characteristic at the interface between a material that is the same as the material of the N-type semiconductor region along the junction and a material that is the same as the material of the silicide layer along the junction and has the same average composition as the silicide layer; A semiconductor device characterized in that the silicide layer is sufficiently thin such that it is not substantially equal to a conductor-semiconductor barrier height φBO. λ The semiconductor device according to claim 1, wherein φBN is between a material that is the same as the material of the N-type semiconductor region along the junction and a material that is the same as the material of the non-silicide layer. If the conductor-semiconductor barrier height at the interface is (φBO-φB)/(φBO-φB
A semiconductor device characterized in that the absolute value of NJ is 0.15 or more. & A semiconductor device according to claim 2, characterized in that the absolute value of (φBO−φB)/(φBO−φBN > is 0.25 or more. 4 Claims The semiconductor device according to claim 3, characterized in that the self-induced electric field passes through the entire thickness of the silicide layer and enters the non-silicide layer. A semiconductor device according to claim 4, wherein the N-type semiconductor region is made of fully doped silicon and the non-silicided hook is made of metal. 2. The semiconductor device according to item 2, wherein the silicide layer contains PtSi, and the silicide layer has a thickness t of 5 to 25 nm. , A semiconductor device according to claim 6, characterized in that the thickness t is at least 5 nm. & Claim 7 In the semiconductor device as described, the N-type semiconductor region is fully doped silicon, and the non-silicide layer is a metal that acts well as a diffusion barrier to silicon and aluminum at humidity below 520°C. 9. A semiconductor device according to claim 2, wherein the silicide layer includes a first layer adjacent to the N-type semiconductor region, and a first layer adjacent to the N-type semiconductor region; a second J layer on the opposite side of the junction and having a different average composition than the first layer;
A semiconductor device comprising fJ. 10 In the semiconductor device according to claim 9, the average composition of the first layer is substantially NiY''tl-ySi with Y being a variable between 0 and 1, and the average composition of the second layer is In effect, the average composition of N1zP tl with 2 as a variable between 0 and Y
A semiconductor device characterized in that -2s1. 11. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 10, wherein the metal silicide layer is made of at least two selected metals, and the silicide layer comprises: A semiconductor device characterized in that the remainder of the original metal silicide layer is of greater thickness. 1λ a second N-type semiconductor region, a second silicide layer, and a second N-type semiconductor region;
with a rectifying junction and a second non-silicide layer, forming an actual conductor.
A semiconductor device according to any one of the claims, comprising a second rectifier having a semiconductor barrier height φB2 and a specific barrier height φB20, a first N-type semiconductor working area; a second non-silicide layer forming a rectifying junction adjacent to the first N-type semiconductor region and having an actual conductor-semiconductor barrier height φB different from the barrier height φB2; Characteristic semiconductor devices. l& The semiconductor device according to claim 12, wherein another conductive non-silicide layer is ohmically shielded to the first silicide layer on a side opposite the first junction, and the φBl is , the same material as the material of the first N-type semiconductor region and the same material as the material of the first silicide layer along the first junction and having the same average composition as the first silicide layer; 1. A semiconductor device characterized in that said silicide layer is sufficiently thin such that the intrinsic conductor-semiconductor barrier height at the interface therebetween is not substantially equal to φB]'0. 14. The semiconductor device according to claim 3, wherein φBNI is the same material as the first N-type semiconductor region along the first junction and the same material as the other non-silicide layer. If the height of the conductor-semiconductor barrier at the interface between the material and
/(φBIO−φBNI A semiconductor device characterized in that the absolute value of l is 0.15 or more. 15. In the semiconductor device according to claim 14, the N shadow regions are continuous with each other, By having approximately the same net N-type dopant concentration along the junction and by having the silicide layer have approximately the same composition along the junction and approximately the same average composition, making φBIO equal to φBgo 16. A semiconductor device according to claim 15, characterized in that the non-silicide layers have the same material, thereby making φBN□ equal to φBN′g. 17. A semiconductor device according to any one of claims 32 to 6, characterized in that the silicide layers have the same metal silicide having different thicknesses. 18. The semiconductor device according to claim 7, wherein another conductive non-silicide layer is ohmically bonded to the silicide layer on a side opposite to the junction. 19. A semiconductor device characterized in that the non-silicide layer is a metal layer of the same composition as the non-silicide layer.19. depositing on the exposed surface of the semiconductor region and heating the semiconductor body and the metal layer to a suitable temperature to cause the metal to react with silicon along the surface and forming a base adjacent to the remainder of the N shadow region; forming a metal silicide layer, selecting the metal and impurity dopant concentrations in the N shadow region such that the interface between the N shadow region and the original metal silicide layer is a rectifying junction; A method of manufacturing a semiconductor device comprising the step of removing a substantial portion of the thickness of the original metal silicide layer opposite the junction so as to leave a metal silicide layer of . 20. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 19, characterized in that a conductive non-silicide layer is formed on the remaining silicide layer. 21. In the method of manufacturing a semiconductor device according to range 20 gJ, the remaining silicide layer is formed on at least a first layer adjacent to the remainder of the N shadow region and on the first layer on the side opposite to the junction. forming an original second layer with an average composition different from that of the first layer, wherein the removing step includes removing at least a portion of the thickness of the original second layer; A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the first layer is sufficiently thin such that the actual conductor-semiconductor barrier height φB at the junction can be controlled by the extent of removal. In the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 22, φBO is made of the same material as the N-type semiconductor region along the junction and the original semiconductor region along the junction. Let the intrinsic conductor-semiconductor barrier height at the interface between the material be the same as that of the silicide layer and have the same average composition as the original silicide layer, and φBN
where is the conductor-semiconductor barrier height at the interface between the same material as the N-type semiconductor region and the same material as the non-silicide layer along the junction: (φBO−φB) The absolute value of /(φBO−φBN) is
A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the ratio is 0.15 or more. 2. In the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 22, the average composition of the first layer is substantially
N1yP t 1-Y as a variable between yt-o and]
A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that S soil is used, and the average composition of the second layer is substantially N1zPt1-ZS1 with 2 being a variable between 0 and Y. 24. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 19, by depositing a layer of gold comprising the metal material of the quarride layer on the exposed surface of the first N-type silicon semiconductor region. forming a first silicide layer; suitably heating the semiconductor body and the metal layer to react with the silicon in the region; forming a second silicide layer; The second gold R layer made of the metal material of the second silicide layer is
A semiconductor characterized in that it comprises depositing onto the exposed surface of an N-type silicon region and a subsequent step of suitably heating said semiconductor body and a second gold M layer to react with the silicon of said second region. Method of manufacturing the device. 2. In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim FBI No. 24, the step of depositing the second gold layer is performed after the step of heating the semiconductor body and the second metal layer, and depositing a second metal layer, the second gold layer depositing a portion of the layer onto the metal silicide along the first region; and heating the semiconductor body and the second metal layer. 26. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 25, further comprising the step of heating the portion to react with silicon in the first region. 1. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that metal layers are deposited of different thicknesses of the same material. In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 26, another conductive non-silicide layer is ohmically formed on the silicide layer on the side opposite to the first junction, A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the non-silicide layers are formed simultaneously using the same forest material.
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JPS6119179A (en) * 1984-07-05 1986-01-28 Nippon Gakki Seizo Kk Manufacture of semiconductor device

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