[发明专利]具有低电阻区的半导体器件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种半导体器件及其制造方法，更确切地说，涉及具有在化合物半导体衬底上形成的低电阻电阻器的半导体器件及其制造方法。

通常，在化合物半导体衬底上形成电阻器的方法已知有四种。第一个例子是如图1所示的离子注入。在该方法中，Si被离子注入到例如砷化镓(GaAs)衬底9中，以形成电阻层10。此电阻层是在约为100kev的加速能及约0.5到3.0×10^-13(cm^-2)的剂量下，通过离子注入Si，然后在约800℃的温度对GaAs衬底9退火形成的。在图1中，参考标记11表示用于形成电阻层10的光刻胶图形。

在第二个例子中，所用的是如图2所示的薄膜电阻器。当薄膜电阻器14用作电阻器时，镍-铬(Ni-Cr)、氮化钨硅(WSiN)，或类似物均可用作此薄膜电阻器14的材料。在图2中，参考标记12和13表示SiO₂膜，标记15表示与薄膜电阻器14电连接的金属互连层。

第三个例子是日本未审查专利公开No.8-125123，其互连用激光光束部分地转换为合金，如图3所示。具有如Ti/Au/Ti的Ti和Au层结构的金属互连16用作互连。激光光束局部地照射金属互连16的预定区域上，并在约450℃进行退火，由此形成Ti-Au合金互连17。此时，Ti-Au合金互连17具有比未退火的金属互连16的电阻率高的互连电阻率，因此可用作电阻层。

在第四个例子中，TiAu合金互连用来作金属互连的一部分，如图4所示。这种情况下，在没有Ti/Au两层结构的金属互连18中形成开口部分。在该开口部分形成具有Ti/Au两层结构的金属互连，并对整个半导体衬底退火，从而形成TiAu合金互连19。此时，TiAu合金互连19具有比没有TiAu两层结构的金属互连18的电阻率高的电阻率，并用作电阻互连。

上述现有技术具有如下问题。第一个问题，在用离子注入形成电阻层10时，如图1所示，几欧姆到几十欧姆的电阻层10的电阻值会变化很大且再现性差。其原因如下。在GaAs衬上形成低电阻层时，需要大剂量离子注入杂质，因此，在退火中这些杂质不能稳定地激活。

第二个问题，在薄膜电阻14用作电阻时，如图2所示，或在互连用激光光束部分地转换为合金时，如图3所示，其制造成本增加。原因如下，在把薄膜电阻器14用作电阻器时，因为该薄膜电阻器14一般具有高熔点，所以必须新引进沉积装置或溅镀装置以专门用于形成该薄膜电阻器14。在用激光光束将互连部分地转换为合金时，该互连必须在几平方微米的单元内部分退火，所以必须新引进专用激光器装置。

第三个问题，在用离子注入形成电阻层10时，如图1所示，或在薄膜电阻器14用作电阻器时，如图2所示，根据电阻率，需要大的面积。这是因为，用上述任何一种方法形成的电阻器都需要低电阻部分的面积。另外，由于必须形成用于连接电阻部分和互连部分的接触部分(contact)，因此在设计中，就应考虑用于接触部分的尺度限制(dimensionalmargin)，而且电阻部分需要额外的面积。

第四个问题，在用离子注入形成电阻层10时，如图1所示，或在薄膜电阻器14用作电阻器时如图2所示，电阻值后来几乎不再改变。这是因为，由于电阻层10或薄膜电阻器144是在互连形成工艺之前形成的，因此后来的工艺的布置必须改变以改变电阻值。

第五个问题，如图1-4所示的一般低电阻形成技术，其批量成品率差。原因如下。在如图1-4所示的低电阻形成技术中，形成电阻器的部分即图1中的电阻层10、图2中的薄膜电阻器144和图4中的合金互连19，是在没有任何电阻的情况下独立地形成互连的，这就导致工艺可靠性和工艺产量下降。另外，在用激光光束将互连部分地转换为合金时，如图3所示，其工艺处理时间随着退火面积或退火部分的数量的增加而成正比增加。

本发明已考虑上述现有技术的情况，因而本发明的目的是提供解决上述第一至第五个问题的半导体器件及其制造方法，以高的再现性在化合物半导体衬底的较小面积上形成几欧姆到几十欧姆的低电阻，并且能很容易改变电阻值。

为达到上述目的，根据本发明的第一方案，所提供的半导体器件包括：半导体衬底，形成在半导体衬底上的具有低电阻的第一导电层，和形成在第一导电层上的第二导电层，其特征在于，第二导电层部分地具有使第二导电层在平面上不连续的开口部分，由第一导电层构成的并具有所要求的平面图形的低电阻区形成在开口部分中。

根据本发明的第二方案所提供的半导体器件，其特征在于，第一方案的半导体衬底包括化合物半导体衬底。