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DE3044123A1 - Contact for semiconductor device - using silicon layer covered by aluminium, esp. on thin emitter zone of UHF transistor - Google Patents

Contact for semiconductor device - using silicon layer covered by aluminium, esp. on thin emitter zone of UHF transistor

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Publication number
DE3044123A1
DE3044123A1 DE19803044123 DE3044123A DE3044123A1 DE 3044123 A1 DE3044123 A1 DE 3044123A1 DE 19803044123 DE19803044123 DE 19803044123 DE 3044123 A DE3044123 A DE 3044123A DE 3044123 A1 DE3044123 A1 DE 3044123A1
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DE
Germany
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silicon layer
layer
silicon
aluminum
contact
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Withdrawn
Application number
DE19803044123
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German (de)
Inventor
Wilfried Dipl.-Phys. Dr. 7101 Erlenbach Quast
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L21/28525—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table the conductive layers comprising semiconducting material

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Abstract

The zone of the device which is to be provided with a contact is first provided with a layer (a) of Si by high temp. pyrolysis in an N2 atmos. The Si (a) is covered with a layer (b) of Al, and then the assembly is tempered in an atmos. of N2 or N2 + H2. The Si (a) is pref. deposited at below 510 deg.C., and esp. at 500 deg.C. by decompsn. of SiH4, to form a layer (a) 10-15 nm. thick. The Al (b) is pref. obtd. by vapour deposition. Tempering is pref. carried out at 450-500 deg.C. The process is pref. used to form a contact on a very thin and highly doped zone, esp. the emitter zone of a transistor. Short circuits are avoided between the emitter and base of UHF transistors.

Description

#Verfahren zum Kontaktieren eines #Method of contacting a

Halbleiterkörpers aus Silizium Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontaktieren eines Halbleiterkörpers aus Silizium, bei dem auf den zu kontaktierenden Bereich zunächst eine Siliziumschicht und auf die Siliziumschicht eine Aluminiumschicht aufgebracht wird. Semiconductor body made of silicon The invention relates to a method for contacting a semiconductor body made of silicon, with the one to be contacted First a silicon layer and then an aluminum layer on top of the silicon layer is applied.

Um bei der Kontaktierung eines Siliziumkörpers mittels einer Aluminiumelektrode einen geringen Kontaktwiderstand zu erhalten, muß der mit der Aluminiur-ze'-ktrode versehene Siliziumkörper bei einer Temperatur von mindestens 4000C getempert werden. Bei dieser Temperatur ist jedoch die Löslichkeit des Silizium im Aluminium so groß, daß sogenannte Temperqrübchen entstehen, die von Aluminium ausgefüllt werden. Bei UHF-Transistoren mit flacher Emitterdiffusion und insbesondere mit "washed emitter" führt dieser Effekt zu F.mitter-Basis-Kurzschlüssen.In order to make contact with a silicon body by means of an aluminum electrode To obtain a low contact resistance, the one with the aluminum ze'-electrode provided silicon bodies are tempered at a temperature of at least 4000C. At this temperature, however, the solubility of silicon in aluminum is so great that that so-called Temperqrübchen arise, which are filled by aluminum. at UHF transistors with flat emitter diffusion and especially with "washed emitter" this effect leads to F.mitter base short circuits.

Zur Kontaktierung von Halbleiterzonen geringer Dicke ist also.In order to make contact with semiconductor zones of small thickness, it is therefore necessary.

die reine Aluminiumkontaktierung nicht geeignet. Statt reinem Aluminium wird deshalb zur Kontaktierung eines Siliziumkörpers eine-Silizium-Aluminium-Legierung verwendet, die auf den Halbleiterkörper aufgedampft wird. Diese Methode verhindert#eine Ausdiffusion von Silizium in die Aluminiumelektrode. Eine unerwünschte Ausdiffusion von Silizium in das Aluminium wird auch durch ein Verfahren verhindert, bei dem vor der Aluminium-Bedampfung eine dünne Siliziumschicht aufgedampft wird. In dem anschließend erforderlichen Temperprozeß löst sich das Silizium in dem Aluminium bis zur Sättigung auf und verhindert so die Ausdiffusion von Silizium aus dem Halbleitergrundkörper.the pure aluminum contact is not suitable. Instead of pure aluminum Therefore, a silicon-aluminum alloy is used to make contact with a silicon body used, which is vapor-deposited on the semiconductor body. This method prevents # a Outdiffusion of silicon into the aluminum electrode. An unwanted outdiffusion of silicon in the aluminum is also prevented by a process in which a thin silicon layer is vapor-deposited before the aluminum vapor deposition. By doing subsequently required annealing process, the silicon dissolves in the aluminum up to saturation, thus preventing that Outdiffusion of silicon from the semiconductor base body.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das Aufdampfen von Silizium Schwierigkeiten bereitet, da das Silizium wegen unvermeidlicher Luft- oder Gaseinschlüsse während des Aufdampfens zum Spritzen neigt. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches diesen Nachteil nicht aufweist. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs erwähnten Art gelöst, bei dem nach'der Erfindung die Siliziumschicht pyrolytisch bei erhöhter Temperatur in einer N2-Atmosphäre aufgebracht wird und bei dem nach dem Abscheiden der Aluminiumschicht in einer, N2 - oder N2/H2-Atmosphäre nochmals getempert wird.The invention is based on the knowledge that the vapor deposition of Silicon causes difficulties, since the silicon because of unavoidable air or air Gas inclusions tend to spatter during vapor deposition. The invention therefore lies the object of the invention is to provide a method which does not have this disadvantage. This object is achieved by a method of the type mentioned at the outset, in which nach'der invention the silicon layer pyrolytically at elevated temperature in a N2 atmosphere is applied and in which after the deposition of the aluminum layer is tempered again in an N2 or N2 / H2 atmosphere.

Die Siliziumschicht wird pyrolytisch vorzugsweise bei einer Temperatur unter 5100C aufgebracht. Die pyrolytische Abscheidung der Siliziumschicht erfolgt beispielsweise bei 500°C.The silicon layer is pyrolytically preferably at one temperature applied below 5100C. The pyrolytic deposition of the silicon layer takes place for example at 500 ° C.

Die Siliziumschicht wird vorzugsweise durch Dekomposition von SiH4 hergestellt. Die abgeschiedene Siliziumschicht hat beispielsweise eine Dicke von 100 bis 150 A.The silicon layer is preferably made by decomposition of SiH4 manufactured. The deposited silicon layer has a thickness of, for example 100 to 150 A.

Das Aluminium wird vorzugsweise aufgedampft. Die Temperung in einer N2 - oder N2/N2-Atmosphäre nach dem Aufbringen der.Aluminiumschicht erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von 450 bis 500°C. Die Erfindung findet vorzugsweise bei der Kon-' taktierung von Halbleiter zonen geringer Dicke Anwendung und vor allem in denjenigen Fällen, in denen die zu kontaktierende Halbleiterzone nicht nur dünn ist, sondern gleichzeitig noch stark dotiert ist wie z. B. die Emitterzone eines Transistors.The aluminum is preferably vapor deposited. The tempering in one N2 or N2 / N2 atmosphere after the application of the aluminum layer is preferably carried out at a temperature of 450 to 500 ° C. The invention preferably takes place in the Contacting semiconductor zones of small thickness application and especially in those cases in which the semiconductor zone to be contacted is not only thin is, but at the same time is still heavily endowed such. B. the emitter zone of a Transistor.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment explained.

Das Ausführunqsbeispiel befaßt sich mit der erfindungsgemäßen Kontaktierung der Emitterzone eines UHF-Transistors, d. h.The exemplary embodiment deals with the contacting according to the invention the emitter zone of a UHF transistor, d. H.

eines Transistors, dessen Emitterzone sehr dünn ist. Die Figur 1 zeigt den Transistor nach der Emitterdiffusion, so daß in den Siliziumkörper 1 bereits die Basiszone 2 und die Emitterzone 3 eingebracht sind. Auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers 1 befindet sich eine Isolierschicht 4, die bei der Diffusion der Basis- und der Emitterzone als Diffusionsmaske dient und die als Schutz der pn-Übergänge auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers verbleibt. Die Isolierschicht 4 besteht beispielsweise aus Siliziumdioxid oder aus Siliziumnitrid.of a transistor whose emitter zone is very thin. Figure 1 shows the transistor after the emitter diffusion, so that in the silicon body 1, the base zone 2 and the emitter zone 3 have already been introduced. On the surface of the semiconductor body 1 is an insulating layer 4, which in the diffusion the base and the emitter zone serves as a diffusion mask and the protection of the pn junctions remains on the surface of the semiconductor body. The insulating layer 4 consists for example of silicon dioxide or silicon nitride.

Nach der Emitterdiffusion wird die freigelegte Oberfläche der Emitterzone 3 gemäß der Figur 1 pyrolytisch mit einer Siliziumschicht 5 beschichtet. Die Siliziumschicht 5, die beispielsweise eine Dicke von 100 bis 150 A hat, wird durch Dekomposition von SiH4 in einer N2-Atmosphäre bei einer Temperatur von beispielsweise 500ob hergestellt.After the emitter diffusion, the exposed surface becomes the emitter zone 3 pyrolytically coated with a silicon layer 5 according to FIG. The silicon layer 5, which has a thickness of 100 to 150 Å, for example, is decomposed by decomposition of SiH4 in an N2 atmosphere at a temperature of, for example, 500ob.

Nach der Herstellung der Siliziumschicht wird auf diese gemäß der Figur 2 eine Aluminiumschicht 6 aufgebrclcht, die vor/'.iigsweise durch Aufdampfen hergestellt wird. Die Aluminiumschicht 6 hat beispielsweise eine Dicke von 1 um. Wie die Figuren 1 und zeigern, erfolgtdas Aufbringen der Siliziumschicht 5 und der Aluminiumschicht 6 im allgemeinen ganzflächig, so,daß sich diese beiden Schichten aus dem Emitterkontaktierungsfenster heraus auf die Isolierschicht 4 erstrecken und diese ganzflächig' bedecken.After the silicon layer has been produced, it is applied according to FIG 2, an aluminum layer 6 is applied, which before / ' will be produced. The aluminum layer 6 has a thickness of 1 µm, for example. As FIGS. 1 and 4 show, the silicon layer 5 and the silicon layer are applied Aluminum layer 6 generally over the entire surface, so that these two layers extend out of the emitter contacting window onto the insulating layer 4 and cover them over the whole area.

Gemäß der Figur 3 muß deshalb noch eine Strukturierung der.According to FIG. 3, a structuring of the.

Silizium- und Aluminiumschicht erfolqen, bei der die endgültige Struktur der Emitterelektrode bzw. Emitterleitbahn hergestellt wird. Bei diesem Prozeß wird zunächst die Aluminiumschicht 6 strukturiert geätzt. Dies geschieht' beispielsweise mittels einer Photolackmaske. Nach der Herstellung der Aluminiumleitbahnstruktur wird die Aluminiumleitbahn als Ätzmaske zum strukturierten Ätzen der Poly-Siliziumschicht 5 verwendet. Das Ätzen der Siliziumschicht 5 erfolgt beispielsweise mittels einer Ätzlösung aus HN03 und HF, die beispielsweise ein Mischungsverhältnis Hin03: HF = 200:1 aufweist. Zur Verbesserung des Kontaktwiderstandes erfolgt schließlich noch eine Temperung bei 450 bis 500°C-in einer N oder N2/H2-Atmosphäre.The silicon and aluminum layers are used to create the final structure the emitter electrode or emitter interconnect is produced. In this process, first the aluminum layer 6 is etched in a structured manner. This happens' for example by means of a photoresist mask. After making the aluminum conductive path structure the aluminum interconnect is used as an etching mask for the structured etching of the polysilicon layer 5 used. The etching of the silicon layer 5 takes place, for example, by means of a Etching solution from HN03 and HF, for example a mixing ratio Hin03: HF = 200: 1. Finally, there is also an improvement in the contact resistance tempering at 450 to 500 ° C in an N or N2 / H2 atmosphere.

Claims (10)

Patentansprüche 1) Verfahren zum Kontaktieren eines Haibleiterkörpers aus Silizium, bei dem auf den zu kontaktierenden Bereich zunächst eine Siliziumschicht und auf die Siliziumschicht eine Aluminiumschicht aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dafS die Siliziumschicht pyrolytisch bei erhöhter Temperatur in einer N2-Atmosphäre aufgebracht wird und daß nach dem Abscheiden der Aluminiumschicht in einer N2 - oder N2/H2-Atmosphäre nochmals getempert wird. Claims 1) Method for contacting a semiconductor body made of silicon, in which first a silicon layer is applied to the area to be contacted and an aluminum layer is applied to the silicon layer, characterized in that that the silicon layer is pyrolytic at an elevated temperature in an N2 atmosphere is applied and that after the deposition of the aluminum layer in an N2 - or N2 / H2 atmosphere is tempered again. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliziumschicht pyrolytisch bei einer Temperatur unter 5100c aufgebracht wird.2) Method according to claim 1, characterized in that the silicon layer applied pyrolytically at a temperature below 5100c. 3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliziumschicht pyrolytisch bei einer,Temperatur von 500°C aufgebracht wird.3) Method according to claim 2, characterized in that the silicon layer is applied pyrolytically at a temperature of 500 ° C. 4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperung in einer N2 - oder N2/H2-Atmosphäre nach dem'Aufbringen der Aluminiumschicht bei einer Temperatur von 450 bis 5000C erfolgt.4) Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the tempering in an N2 or N2 / H2 atmosphere after the application of the aluminum layer takes place at a temperature of 450 to 5000C. 5) Verfahren nach ~einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennze#ichnet, daß die Siliziumschicht durch Dekomposition von SiH4 hergestellt wird.5) Method according to ~ one of claims 1 to 4, characterized in that that the silicon layer is produced by decomposition of SiH4. 6) Verfahren nach einem der Ansprüche--l bis .5, dadurch qekennzeichnet, daß die Dicke der abgeschiedenen Siliziumo schicht 100 bis 150 A beträgt.6) Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the thickness of the deposited silicon layer is 100 to 150 Å. 7) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, däß das Aluminium aufgedampft wird.7) Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the aluminum is evaporated. 8) Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bei der Kontaktierunq einer Halbleiterzone mit qerinqer Dicke.8) Application of the method according to one of claims 1 to 7 in the Contacting a semiconductor zone with a greater thickness. 9) Anwendung des Verfahrens nach einem der vorherqehenden Ansprüche bei der Kontaktierung von Haibleiterzonen mit starker Dotierung.9) Application of the method according to one of the preceding claims when contacting semiconductor zones with heavy doping. 10) Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei der Kontaktierung der Emitterzone eines Transistors.10) Application of the method according to one of the preceding claims when contacting the emitter zone of a transistor.
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