DE2457484A1 - CONTACT METALIZATION FOR SEMICONDUCTOR DEVICES AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION - Google Patents
CONTACT METALIZATION FOR SEMICONDUCTOR DEVICES AND METHOD FOR THEIR PRODUCTIONInfo
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Description
Kontaktmetallisierung für Halbleitervorrichtungen und Verfahren zu deren Herstellung Contact metallization for semiconductor devices and methods for their manufacture
Die Erfindung betrifft ganz allgemein Kontaktmetallisierungen für Halbleitervorrichtungen und Verfahren zu deren Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kontaktierung zwischen Aluminium und Silicium, bei der die Gefahr von Kurzschlüssen vermieden ist, die dadurch entstehen kann, daß die unmittelbar unter dem Aluminium liegende, sehr flache Diffusionszone durchdrungen wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für solche Kontaktmetallierungen unter Bildung einer Hafnium-Silicidphase in einem Temperaturbereich, der insoweit kritisch ist, daß bei überschreiten dieses Temperaturbereiches andere Phasen des Hafnium-Silicids gebildet werden, deren Einflüsse in dem Sinne nachteilig sind, daß ihre Haftfähigkeit an dem Substrat äußerst gering ist und daß durch solche Phasen Spannungszustände auftreten, die das darunterliegende Silicium nachteilig beeinflussen und Verschiebungen zur Folge haben können.The invention relates generally to contact metallizations for semiconductor devices and methods for their manufacture. In particular The invention relates to a contact between aluminum and silicon in which the risk of short circuits is avoided which can arise from the fact that the very shallow diffusion zone immediately below the aluminum penetrates will. The invention also relates to a production method for such contact metallizations with the formation of a hafnium silicide phase in a temperature range that is critical in this respect is that when this temperature range is exceeded, other phases of the hafnium silicide are formed, whose influences in are disadvantageous in the sense that their adhesiveness to the substrate is extremely low and that stress states occur through such phases which adversely affect the underlying silicon and can result in shifts.
Gemäß der Lehre der Erfindung läßt sich eine Kontaktmetallisierung1 herstellen, die mit dem Aluminium und dem umgebenden Silicium- ! oxid auch dann keine Reaktion zeigt, wenn das zugehörige Halblei- j tersubstrat Verfahrenstemperaturen bis zu 600 0C ausgesetzt wird, jAccording to the teaching of the invention, a contact metallization 1 can be produced, which with the aluminum and the surrounding silicon! oxide also shows no reaction when the associated semiconductor j tersubstrat process temperatures up to 600 0 C exposed, j
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Man hat bei der Herstellung von ohmschen Kontakten an Siliciumhalbleitersubstraten in Verbindung mit darüberliegenden Metallisierungen die Verwendung der verschiedesten Silicide, wie z.B. Platinsilicid und Palladiumsilicid vorgeschlagen. Ein Hinweis auf diesen Stand der Technik findet sich in einem Artikel "Fabricating a Gate Field-Effect Transistor" von C. J. Kircher und H. N. Yu in IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 13, Nr. 3 vom August 1970 auf den Seiten 646-8.One has in the production of ohmic contacts on silicon semiconductor substrates in connection with overlying metallizations the use of various silicides, e.g. Platinum silicide and palladium silicide have been proposed. A reference to this state of the art can be found in an article "Fabricating a Gate Field-Effect Transistor "by C. J. Kircher and H. N. Yu in IBM Technical Disclosure Bulletin, Volume 13, No. 3 of August 1970 on pages 646-8.
In diesem Artikel wird insbesondere die Verwendung von Platin- und Palladiumsilicid vorgeschlagen und es wird ganz allgemein angeregt, daß andere hitzebeständige Metalle zur Bildung eines ohmschen Kontaktes mit einer darunterliegenden sehr flachen, diffundierten Zone im Halbleiter verwendet werden können.This article specifically suggests the use of platinum and palladium silicide and, more generally, suggests that that other refractory metals diffused to form an ohmic contact with an underlying very shallow one Zone in the semiconductor can be used.
Die am 27. September 1966 ausgegebene US-Patentschrift 3 274 ■ mit dem Titel "Semiconductor Contact11 zeigt elektrische Kontaktverbindungen mit niedrigem Widerstand mit Halbleitervorrichtun-, gen und zeigt insbesondere die Verwendung von Platin und die , Bildung einer Platinsilicidverbindung in Kombination mit einer zusammengesetzten Schicht aus Platin, Titan und Gold.U.S. Patent 3,274, issued September 27, 1966, entitled "Semiconductor Contact 11" shows low resistance electrical contact connections to semiconductor devices, and particularly shows the use of platinum and the formation of a platinum silicide compound in combination with a composite layer made of platinum, titanium and gold.
Die am 6. Dezember 1966 ausgegebene US-Patentschrift 3 290 127 mit dem Titel "Barrier Diode with Metal Contact and Method of ι Making" beschreibt die Bildung von Palladiumsilicid, nachdem dieses eine erste Schicht aus Chrom oder Titan durchdrungen hat. Das Palladiumsilicid ist die aktive Kontaktschicht, die mit dem j Halbleitermaterial die Oberflächensperrschicht bildet. Die sich daraus ergebenden Dioden werden dadurch vervollständigt, daß ' Leitungen oder Kontakte an eine Silber-Gold-Metallisierung ange-U.S. Patent 3,290,127, issued December 6, 1966, entitled "Barrier Diode with Metal Contact and Method of ι Making "describes the formation of palladium silicide after this has penetrated a first layer of chrome or titanium. The palladium silicide is the active contact layer that works with the j semiconductor material forms the surface barrier layer. The resulting diodes are completed in that '' Lines or contacts attached to a silver-gold metallization
j schlossen werden. In dieser Patentschrift ist angegeben, daß anstelle von Palladium auch Nickel, Kupfer, Rhodium, Platin, Wolfram oder Molybdän verwendet werden können.j to be closed. In this patent it is indicated that instead of of palladium, nickel, copper, rhodium, platinum, tungsten or molybdenum can also be used.
' Die am 24, Oktober 1972 ausgegebene US-Patentschrift 3 700 979 mit dem Titel "Schottky Barrier Diode and Method of Making Same"U.S. Patent 3,700,979, issued October 24, 1972 entitled "Schottky Barrier Diode and Method of Making Same"
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zeigt die Anwendung von Hafnium bei p-leitendem Halbleitermaterial. Zur Bildung der Schottky-Diode wird ein Film aus Hafnium auf einer Oberfläche des Halbleiters durch Verdampfen im Vakuum aufgebracht und dann in einer Atmosphäre von trockenem Helium bei einer Temperatur zwischen 450 0C und 550 0C angelassen. In dieser Patentschrift findet sich kein Hinweis darauf, daß sich hierbei ein Hafnium-Silicid bildet oder daß dabei ein ohmscher Kontakt an dem Halbleitermaterial hergestellt wird.shows the use of hafnium in p-conducting semiconductor material. For forming the Schottky barrier diode, a film of hafnium is applied to a surface of the semiconductor by vacuum evaporation and then annealed in an atmosphere of dry helium at a temperature between 450 0 C and 550 0 C. In this patent there is no indication that a hafnium silicide is formed or that an ohmic contact is made on the semiconductor material.
Obgleich Materialien wie Platin, Palladium, Nickel, Kupfer, Rhodium, Wolfram, Hafnium und Molybdän zur Bildung von ohmschen Kontakten und gleichrichtenden übergängen in Halbleitervorrichtungen vorgeschlagen worden sind, ist doch keiner der obengenannten Entgegenhaltungen noch dem Stand der1 Technik ein Hinweis über die Herstellung von brauchbaren metallischen Kontakten an extrem dünnen Schichtübergängen und Dotierungszonen zu entnehmen.Although materials such as platinum, palladium, nickel, copper, rhodium, tungsten, hafnium and molybdenum have been proposed for the formation of ohmic contacts and rectifying junctions in semiconductor devices, but none of the above cited documents nor the prior one technique, an indication of the production of useful metallic contacts at extremely thin layer transitions and doping zones.
Wenn außerordentlich dünne Halbleiterbereiche eines Leitfähigkeitstyps, deren Dicke in der Größenordnung von 10 000 8 oder weniger liegt, in einem Halbleitersubstrat des entgegengesetzten Leitungstyps eingebettet sind und wenn eine Aluminiummetallisierung verwendet werden soll, wurde die Verwendung von Platin-Silicid als brauchbar befunden, da sich bei den nachfolgenden Bearbeitungstemperaturen der Halbleitervorrichtungen intermetallische Verbindungen aus Platin und Aluminium bilden, die es ermöglichen, daß Silicium in dem Kontaktbereich.von einem darunterliegenden Übergangsbereich aus örtlich durch die resultierende intermetallische Verbindung hindurchdiffundiert und mit dem Aluminium reagiert. Das Silicium wird in dem Ausmaß, in dem es durch die intermetallische Verbindung hindurchdiffundiert, durch Aluminium ersetzt, mit dem Ergebnis, daß schmale Kanäle aus Aluminium die darunterliegende, sehr flache Dotierungsschicht durchdringen und einen Kurzschluß zwischen Aluminium und Halbleitersubstrat herstellen. Zusätzlich zum Durchdringen des flachen Dotierungsbereichs mit den dabei auftretenden Kurzschlüssen bilden sich in dem Aluminium und aufIf extremely thin semiconductor areas of one conductivity type, the thickness of which is on the order of 10,000 8 or less in a semiconductor substrate of the opposite Conduction type are embedded and if an aluminum metallization is to be used, the use of platinum silicide has been made found useful because the subsequent processing temperatures of the semiconductor devices are intermetallic Form compounds of platinum and aluminum that allow silicon in the contact area of an underlying Transition area from diffused locally through the resulting intermetallic compound and reacts with the aluminum. The silicon is to the extent that by diffusing through the intermetallic compound, replacing it with aluminum, with the result that narrow channels made of aluminum penetrate the underlying, very flat doping layer and create a short circuit between Manufacture aluminum and semiconductor substrate. In addition to penetrating the shallow doping area with the occurring Short circuits form in the aluminum and on
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der Siliciumoberfläche in den Kontaktöffnungen Siliciumabschei- : düngen, die einen hohen Kontaktwiderstand zur Folge haben. Andere Metalle, wie z.B. Wolfram und Chrom zeigen, wenn man sie nach ! der Kontaktbildung den hohen Verarbeitungstemperaturen aussetzt, an der Silicid-Halbleitertrennflache eine starke Kraterbildung. Andere Metalle, wie z.B. Titan, die zwar kurzschlußfreie Kontakte ergeben, sind jedoch deswegen unbrauchbar, da bei den nachfolgenden Verarbeitungstemperaturen das Titan mit dem Siliciumoxid reagiert, das im üblichen Fall die Kontaktbohrungen umgibt.the silicon surface in the contact openings silicon deposits: fertilize, which result in a high contact resistance. Other Metals such as tungsten and chrome show when you look for them! exposes contact formation to high processing temperatures, a strong crater formation on the silicide semiconductor interface. Other metals, such as titanium, have short-circuit-free contacts result, however, are useless because at the subsequent processing temperatures the titanium with the silicon oxide reacts, which surrounds the contact holes in the usual case.
Es kann also allgemein gesagt werden, daß dann, wenn das Silicid bei Temperaturen gebildet wird, die unterhalb der nachfolgenden Verarbeitungstemperaturen liegen, das Silicid aus mindestens in einem der in vorangehenden geschilderten Gründe nicht brauchbar ist. Die Kriterien zur Erzielung eines zufriedenstellenden Konakts mit einem außerordentlich flachen oder dünnen Dotierungsbereich sind die folgenden;It can thus generally be said that when the silicide is formed at temperatures below the following Processing temperatures are, the silicide for at least one of the reasons outlined in the preceding cannot be used is. The criteria for obtaining satisfactory contact with an extremely shallow or thin doped area are the following;
a) Das dort gebildete Silicid muß als Sperrschicht gegen die Ausdiffusion des Siliciums dienen und muß Kurzschlüsse verhindern , die entweder durch Kanalbildung oder durch Bildung einer Aluminium-Silicium-Legierungsfront in dem flachen, dotierten Bereich auftreten können.a) The silicide formed there must serve as a barrier layer against the out-diffusion of silicon and must prevent short circuits either by channeling or by education an aluminum-silicon alloy front can occur in the flat, doped area.
b) Das Aluminium oder jede andere Metallisierung auf der Oberfläche des Kontaktbereichs darf nicht mit dem bei nachfolgenden Verarbeitungstemperaturen gebildeten Silicid reagieren.b) The aluminum or any other metallization on the surface of the contact area must not react with the silicide formed at subsequent processing temperatures.
c) Das Metall sollte selektiv in bezug auf das resultierende Metallsilicid ohne Anwendung photolithographischer Verfahren ätzbar sein.c) The metal should be selective with respect to the resulting metal silicide without the use of photolithographic processes be etchable.
d) Das Metall, aus dem das Silicid gebildet wird, soll keinen schädlichen Einfluß auf die umgegenden isolierenden Materialien, wie z,B. Siliciumdioxid unter den Bedingungen, bei denen sich das Silicid bildet, ausüben.d) The metal from which the silicide is formed should not have a harmful influence on the surrounding insulating materials, such as. Silica under the conditions at which the silicide forms.
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e) Die Sperrschichthöhe an der Metallsilicid-Siliciumtrennfläche sollte mit der Bildung yon ohmschen Kontakten niedrigen übergangswiderStandes verträglich sein.e) The barrier height at the metal silicide-silicon interface should be low with the formation of ohmic contacts be compatible with transitional resistance.
Ein Metall, das alle diese Kriterien erfüllt und eine geeignete Metallsilicidphase aufweist, wurde aufgefunden. Es kann bei der Herstellung von ohmschen Kontakten bei einem relativ einfachen Verfahren verwendet werden, nur insoweit kritisch ist, als das Metallsilicid bei einer Temperatur gebildet werden muß,, die j sicherstellt, daß ein stabiles Metallsilicid entsteht, das als jA metal that meets all of these criteria and has a suitable metal silicide phase has been found. It can be at the Making ohmic contacts can be used in a relatively simple process, only insofar as this is critical Metal silicide must be formed at a temperature which j ensures that a stable metal silicide is formed, which is known as j
Sperrschicht für die Ausdiffusion des Siliciums dient. jBarrier layer for the outdiffusion of silicon is used. j
Der Kontakt gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein ohmscher Kontakt, der bei auch bei den Temperaturen der nachfolgenden j Bearbeitung der Halbleitervorrichtung bis zu 600 0C stabil ' bleibt. Der Konakt besteht aus einem Bereich aus Hafniumsilicid (HfSi), der zwischen einem Bereich eines Silicium-Halbleitermaterials und einem Bereich eines metallischen Materials liegt. Der sich daraus ergebende Kontakt ist ein ohmscher Kontakt für hochdotierte n- oder p-leitende Silicium-Hälbleitermaterialien.The contact according to the present invention is an ohmic contact of the semiconductor device up to 600 0 C remains at also at the temperatures of subsequent processing j stable '. The contact consists of a region made of hafnium silicide (HfSi), which lies between a region of a silicon semiconductor material and a region of a metallic material. The resulting contact is an ohmic contact for highly doped n- or p-conducting silicon semiconducting materials.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das metallische Material vorzugsweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit beispielsweise Kupfer oder Silcium. Andere metallische Materialien, wie z.B. Titan, Chrom, Gold, Palladium, Platin, Wolfram, Molybdän usw. können ebenfalls eingesetzt werden. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der hier offenbarte neue ohmsche Konakt besonders gut brauchbar, wenn Bereiche eines Leitfähigkeitstyps, die 10 000 8 oder weniger dick sind, in einem Silicium-Halbleitersubstrat des entgegengesetzten Leitungstyps gebildet sind.In a preferred embodiment of the invention, the metallic material preferably consists of aluminum or aluminum alloys with, for example, copper or silicon. Other metallic materials such as titanium, chromium, gold, palladium, platinum, tungsten, molybdenum, etc. can also be used. According to a further feature of the invention disclosed herein novel ohmic Konakt is particularly useful when areas are formed of one conductivity type 10 000 8 or less thick in a silicon semiconductor substrate of the opposite conductivity type.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur Bildung eines ohmschen Kontakts an einem Bereich eines Leitungstyps in einem Substrat des entgegengesetzten Leitungstyps besteht ganz allge-The method according to the present invention for forming a ohmic contact on a region of one conduction type in a substrate of the opposite conduction type is very general
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mein zunächst in der Bildung eines Bereichs aus Hafnium-Silicid auf der Oberfläche dieses Bereichs bei einer Temperatur im Bereich zwischen 600 und 700 0C.my first in the formation of an area of hafnium silicide on the surface of this area at a temperature in the range between 600 and 700 ° C.
Bei dem Verfahren zur Bildung eines Bereichs aus Hafniumsilicid geht man insbesondere so vor, daß man mindestens einen BereichIn the process of forming a region of hafnium silicide in particular, one proceeds in such a way that one has at least one area
!des einen Leitungstyps aus Silicium durch eine Maskenschicht, die , lauf dem Sllieiumsubstrat aufgebracht ist, freilegt, und auf die- !ser Oberfläche des Bereiches eine Schicht aus Hafnium niederschlägt, das Hafnium und das Substrat für eine zur Bildung von Hafniumsilicid (HfSi) ausreichende Temperatur für ausreichend lange Zeit erhitzt. Dabei wird das Hafnium und das Substrat auf eine Temperatur zwischen 600 und 700 0C aufgeheizt, so daß sich ; Hafniumsilicid bildet.! of the one conductivity type made of silicon through a mask layer, which is applied over the silicon substrate, exposes and deposits a layer of hafnium on this surface of the area, the hafnium and the substrate for a layer sufficient for the formation of hafnium silicide (HfSi) Temperature heated for a sufficiently long time. The hafnium and the substrate are heated to a temperature between 600 and 700 0 C, so that; Hafnium silicide forms.
{Nach dem Aufheizen wird auf der Schicht von Hafniumsilicid eine Metallschicht niedergeschlagen. Dieses Metall ist vorzugsweise Aluminium. Der sich aus diesem Herstellungsverfahren ergebende Kontakt ist stabil, selbst wenn bei den nachfolgenden Verarbei- ', tungsschritten Temperaturen bis zu 600 0C benutzt werden. Darin unterscheidet sich das neue Verfahren eindeutig von den bisher '. im Stand der Technik hergestellten Kontakten, die aus dem einen : oder dem anderen Grund bei ähnlich hohen Verarbeitungstemperaturen ausfallen. Der so hergestellte Kontakt bleibt stabil, weil die zur Bildung von Silicid erforderlichen Temperaturen, die kritisch sind, nicht überschritten werden. j{After heating, a metal layer is deposited on the layer of hafnium silicide. This metal is preferably aluminum. The situation resulting from this manufacturing method, contact is stable, even when processing steps are used temperatures up to 600 0 C in the subsequent processing '. This is where the new procedure clearly differs from the previous ones '. contacts made in the prior art which fail for one reason or another at similarly high processing temperatures. The contact established in this way remains stable because the critical temperatures required for the formation of silicide are not exceeded. j
Aufgabe der Erfindung ist es also, einen ohmschen Kontakt herzustellen, der bei Temperaturen bis zu 600 0C stabil ist. Bei 'The object of the invention is therefore to produce an ohmic contact that is stable at temperatures up to 600 0 C. At '
einem solchen Kontakt soll ein Silicid gebildet werden, das als < Sperrschicht gegen eine Reaktion zwischen dem Silicium eines ; darunterliegenden dotierten Bereichs und einem darüberliegenden Metall, wie z.B. Aluminium wirkt. Insbesondere soll dabei bei ' der Herstellung eines ohmschen Kontaktes bei einer Temperatur, j bei der ein Silicid gebildet wird, eine stabile Phase des SiIicids erzielt werden, bei der bei den nachfolgenden Verarbeitungs-Such a contact is said to form a silicide which acts as a < barrier layer against a reaction between the silicon of a; underlying doped area and an overlying metal, such as aluminum acts. In particular, during the production of an ohmic contact at a temperature at which a silicide is formed, a stable phase of the silicide should be achieved at which the subsequent processing
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temperaturen keine Siliciumdiffusion stattfinden kann. Insbesondere
soll dabei diejenige Phase des Hafniumsilicids gebildet
werden, die durch die Formel HfSi gekennzeichnet ist; indem eine oben auf einem sehr flachen dotierten Bereich liegende Schicht
aus Hafnium ii
erhitzt wird.no silicon diffusion can take place at high temperatures. In particular, that phase of the hafnium silicide is to be formed which is characterized by the formula HfSi; by placing a layer of hafnium on top of a very shallow doped area ii
is heated.
aus Hafnium in einem Temperaturbereich zwischen 600 und 700 0Cof hafnium in a temperature range between 600 and 700 0 C.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der beigefügten Figur näher beschrieben. Die unter Schutz zu stellenden Merkmale der Erfindung sind den ebenfalls beigefügten Patenansprüchen im einzelnen zu entnehmen.The invention is now based on an exemplary embodiment described in more detail in connection with the accompanying figure. The features of the invention to be protected are also Please refer to the attached patent claims in detail.
Die einzige Figur zeigt eine Querschnittsansicht eines ohmschen Kontakts mit einem Bereich aus Hafniumsilicid (HfSi) der oberhalb einer sehr flachen Diffusionszone gebildet ist und zwischen dieser Zone und einem darüberliegenden Metall, wie z.B. Aluminium, liegt. Der Kontaktbereich zwischen dem Hafniumsilicid und dem darunterliegenden flachen dotierten Bereich, der in einem Halbleitersubstrat eingebettet ist, wird durch einen umgebenden Bereich aus einem Isoliermaterial, wie z.B. Siliciumdioxid oder Siliciumnitrid begrenzt.The single figure shows a cross-sectional view of an ohmic contact with a region of hafnium silicide (HfSi) of the above a very shallow diffusion zone and between this zone and an overlying metal, such as aluminum, lies. The contact area between the hafnium silicide and the underlying shallow doped area, which is in a semiconductor substrate is embedded is by a surrounding area made of an insulating material such as silicon dioxide or Silicon nitride limited.
ι In dem Halbleitersubstrat 1 eines bestimmten Leitungstyps ist lein sehr flacher dotierter Bereich 2 des entgegengesetzten Leitungstyps eingebettet, der mit dem umgebenden Substrat an der I Trennfläche zwischen den beiden Bereichen entgegengesetzten Leiritungstyps einen p-n-übergang 3 bildet. Der dotierte Bereich 2 /: -um in an sich bekannter Weise z.B. durch Diffusion oder ιIoneninplantation eines geeigneten Störelements erzeugt worden j sein. Eine Zone aus Hafniumsilicid 4 auf der Oberfläche des Bereichs 2 wirkts als Sperrschicht und verhindert eine Ausdiffui sion von Silicium aus dem dotierten Bereich 2 nach einer darüberj liegenden Metallisierung 5, die vorzugsweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit Kupfer oder Silicium besteht. Andere Metalle, wie z. B. Titan, Chrom, Gold, Palladium, Platin, WoI-fran oder Molybdän können ebenfalls benutzt werden. Die Isolier-ι In the semiconductor substrate 1 is a certain conductivity type l a very shallow doped region 2 of the opposite conductivity type embedded, the lead type of opposite conductor type with the surrounding substrate at the interface between the two areas forms a p-n junction 3. The doped area 2 /: -um in a manner known per se, e.g. by diffusion or ιIoneninplantation of a suitable interference element has been generated j be. A zone of hafnium silicide 4 on the surface of the area 2 acts as a barrier layer and prevents outdiffusion of silicon from the doped region 2 after an overhead lying metallization 5, which preferably consists of aluminum or aluminum alloys with copper or silicon. Other Metals such as B. titanium, chromium, gold, palladium, platinum, WoI-fran or molybdenum can also be used. The insulating
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schicht 6, die aus Siliciumdioxid oder einem anderen geeigneten Isoliermaterial hergestellt sein kann, umgibt den dotierten Bereich 2 und begrenzt dabei sowohl den Kontaktbereich als den dotierten Bereich 2 wirksam.layer 6, which can be made of silicon dioxide or some other suitable insulating material, surrounds the doped region 2 and thereby effectively delimits both the contact area and the doped area 2.
Die Dicke des dotierten Bereichs 2 ist im allgemeinen geringer als 1 Mikron und beträgt gewöhnlich etwa 2000 8. Obgleich die Erfindung nicht auf dotierte Bereiche mit einer Dicke von 10 A oder weniger beschränkt ist, so sollte doch klar hervorgehen, daß die Kontaktmetallisierung gemäß der Erfindung ihre größte Brauchbarkeit in einer Umgebung zeigt in Verbindung mit Dotierungsbereichen 2, die extrem flach und im allgemeinen nicht dicker als 5000 Ä oder weniger sind. Das Hafniumsilicid in der Zone 4 wird aus metallischem Hafnium hergestellt, das vor der Aufheizung zur Bildung von Hafniumsilicid eine Dicke im Bereich zwischen 500 und 1000 A* aufweist. Wiederum soll dieser Bereich nicht als allgemeine Beschränkung aufgefaßt werden, da ganz allgemein zunächst einmal eine ausreichende Menge Hafnium niedergeschlagen werden muß, um einen kontinuierlichen Film zu bilden. Andererseits sollte das Hafnium nicht so dick aufgetragen werden, daß das Silicium aus dem darunterliegenden dotierten Bereich verarmt, wenn Hafnium und Silicium miteinander reagieren. Der Aluminiumbereich ist keinerlei Beschränkungen unterworfen und kann jede beliebige und erforderliche Dicke aufweisen.The thickness of the doped region 2 is generally less than 1 micron and is usually about 2000.8. Although the invention does not apply to doped regions having a thickness of 10 A or less, it should be clear that that the contact metallization according to the invention shows its greatest usefulness in an environment in connection with doping regions 2, which are extremely flat and generally no thicker than 5000 Å or less. The hafnium silicide in the zone 4 is made of metallic hafnium which, before being heated to form hafnium silicide, has a thickness in the range between 500 and 1000 A *. Again, this area is not supposed to should be understood as a general restriction, since, quite generally, a sufficient amount of hafnium is initially deposited must be in order to form a continuous film. on the other hand the hafnium should not be applied so thick that the silicon from the doped area below is depleted, when hafnium and silicon react with each other. The aluminum area is and can not be subject to any restrictions have any desired thickness.
Die in der Figur dargestellte Struktur ist in der Lage, nachfol- \ gend angewandte Verfahrenstemperaturen beim Anlassen oder Passi- ! vieren bis zu 600 C auszuhalten, ohne daß irgendwelche Reaktionen mit der umgebenden Siliciumoxidschicht 6 eintreten oder ohne daß eine Diffusion von Silicium vom dotierten Bereich durch die Hafniumsilicidschicht 4 in die Metallschicht 5 stattfindet. Das gleiche läßt sich jedoch nicht von anderen Siliciden des Paladiums, Platins, Wolframs, Chroms oder dergleichen sagen; bei allen diesen Metallsiliciden ergeben sich aus den bereits dargelegten Gründen entweder Kurzschlüsse oder aber eine wesentliche Verschlechterung der Widerstandseigenschaften.The structure shown in the figure is able successor \ quietly applied process temperatures during tempering or passivity! four to withstand up to 600 ° C. without any reactions occurring with the surrounding silicon oxide layer 6 or without diffusion of silicon from the doped region through the hafnium silicide layer 4 into the metal layer 5. The same cannot, however, be said of other silicides of paladium, platinum, tungsten, chromium, or the like; With all of these metal silicides, for the reasons already explained, either short circuits or a substantial deterioration in the resistance properties result.
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Das Herstellungsverfahren für die ohmschen Kontakte gemäß der Erfindung ist relativ einfach. Nach Bildung eines dotierten Bereichs 2 wird unter Verwendung üblicher photolithographischer Ätz- und Diffusionsverfahren eine Schicht von etwa 500 8 Stärke aus Hafnium auf der Oberfläche der dotierten Schicht 2 durch Aufdampfen, Kathodenzerstäubung oder Niederschlag aus der Gasphase oder andere, wohlbekannte Verfahren erzeugt. Die Oxidschicht 6 wird ebenso wie die Oberfläche der dotierten Zone 2 mit Hafnium überzogen. Das Substrat wird dann auf eine Temperatur zwischen 600 und 700 0C zur Bildung von Hafniumsilicid mit einer Phase aufgeheizt, die durch die Formel HfSi gekennzeichnet ist. Das Aufheizen zur Bildung des Hafniumsilicids wird bei einer Temperatur von 650 0C für 15 min durchgeführt. Die obere Grenz-The manufacturing process for the ohmic contacts according to the invention is relatively simple. After a doped region 2 has been formed, using conventional photolithographic etching and diffusion processes, a layer of about 500 8 thickness of hafnium is produced on the surface of the doped layer 2 by vapor deposition, cathode sputtering or deposition from the gas phase or other well-known processes. The oxide layer 6, like the surface of the doped zone 2, is coated with hafnium. The substrate is then heated to a temperature between 600 and 700 0 C to form hafnium having a phase which is characterized by the formula HfSi. The heating to form the hafnium silicide is carried out at a temperature of 650 ° C. for 15 minutes. The upper limit
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temperatur von 700 C sollte nicht überschritten werden, da sich ]temperature of 700 C should not be exceeded, since]
sonst eine andere Phase des Hafniumsilicids bildet, die hohe innere Spannungen aufweist und sich leicht von dem Siliciumsubstrat ablösen, das Substrat beschädigen oder aber so viel Silicium aus dem dotierten Bereich 2 aufnehmen kann, daß eine Durchdringung des p-n-Obergangs 3. auftritt. Die Phase des Hafnium-Silicids, die bei Temperaturen oberhalb von 700 0C gebildet wird, ist durch die Formel HfSi2 gekennzeichnet.otherwise another phase of the hafnium silicide forms, which has high internal stresses and easily detaches from the silicon substrate, damages the substrate or can absorb so much silicon from the doped region 2 that the pn junction 3 is penetrated. The phase of the hafnium silicide, which is formed at temperatures above 700 0 C, characterized by the formula HfSi. 2
In einem anschließenden Verfahrensschritt wird das nicht umgesetzte Hafnium durch Anwenden eines Atzmittels, wie z.B. einer wässrigen Lösung von Schwefelsäure und Salpetersäure entfernt, wobei dieses Ätzmittel metallisches Hafnium angreift, ohne dabei Hafniumsilicid anzugreifen. Nach Entfernung des Hafniums wird der metallisierte Bereich 6 aus Aluminium oder einem anderen geeigneten Metall niedergeschlagen und durch wohlbekannte Masken und Ätzverfahren abgegrenzt.This is not implemented in a subsequent process step Hafnium removed by applying an etching agent such as an aqueous solution of sulfuric acid and nitric acid, this etchant attacks metallic hafnium without attacking hafnium silicide. After removal of the hafnium the metallized area 6 made of aluminum or another suitable one Metal deposited and demarcated by well-known masking and etching techniques.
Der Kontakt gemäß der vorliegenden Erfindung läßt sich sowohl bei unipolaren als auch bipolaren Transistoren einsetzen und ist insbesondere geeignet für Feldeffekttransistoren, der derzeit außergewöhnlich flache Dotierungszonen 2 aufweisen.The contact according to the present invention can be both use in unipolar as well as bipolar transistors and is particularly suitable for field effect transistors, the currently have exceptionally flat doping zones 2.
YO 973 014YO 973 014
509828/0495509828/0495
Claims (1)
durchgeführt wird.10. The method according to claim 7, characterized in that the heating at a «
is carried out.
wird.14. The method according to claim 10, characterized in that the Aufhe
will.
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| US42941673A | 1973-12-28 | 1973-12-28 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4965656A (en) * | 1986-06-06 | 1990-10-23 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device |
| US5136363A (en) * | 1987-10-21 | 1992-08-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device with bump electrode |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| US4316209A (en) * | 1979-08-31 | 1982-02-16 | International Business Machines Corporation | Metal/silicon contact and methods of fabrication thereof |
| US4399605A (en) * | 1982-02-26 | 1983-08-23 | International Business Machines Corporation | Method of making dense complementary transistors |
-
1974
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- 1974-11-27 JP JP13564874A patent/JPS5099266A/ja active Pending
- 1974-12-05 DE DE19742457484 patent/DE2457484A1/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4965656A (en) * | 1986-06-06 | 1990-10-23 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device |
| US5136363A (en) * | 1987-10-21 | 1992-08-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device with bump electrode |
Also Published As
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|---|---|
| FR2256539A1 (en) | 1975-07-25 |
| JPS5099266A (en) | 1975-08-06 |
| FR2256539B1 (en) | 1976-10-22 |
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