DE69233201T2

DE69233201T2 - Hochreine leitende Filme und ihre Anwendung in Halbleiteranordnungen

Info

Publication number: DE69233201T2
Application number: DE69233201T
Authority: DE
Inventors: Takashi Minato-ku Ishigami; Michio Minato-ku Satou; Minoru Minato-ku Obata; Masami Minato-ku Miyauchi; Mituo Minato-ku Kawai; Takashi Minato-ku Yamanobe; Noriaki Minato-ku Yagi; Toshihiro Minato-ku Maki; Shigeru Minato-ku Ando; Yoshiko Minato-ku Kohanawa
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-01-25
Filing date: 1992-01-24
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2012-01-25
Also published as: EP0496637A2; KR920015467A; EP0496637A3; KR960007639B1; EP0496637B1; DE69233201D1

Description

Die Erfindung betrifft Halbleitervorrichtungen, enthaltend hochreine leitende Filme, beinhaltend Filme, die Barriereschichten oder Gate-Elektroden kontaktieren.
Im Kontaktbereich von Halbleitervorrichtungen ist ein Film, beispielsweise ein Ti-Film etc., gebildet als eine Kontaktbarriereschicht zwischen einem Siliziumsubstrat und Aluminiumdrähten, um eine Diffusion von Silizium in die Aluminiumdrähte zu verhindern. Materialien für solche Kontaktbarriereschichten werden benötigt, um Eigenschaften einschließlich eines geringen elektrischen Widerstands, eines hohen Wärmewiderstands und einer chemischen Stabilität, benötigt für LSI-Herstellungsverarbeitungsschritte, zu haben. Um diese Anforderungen für die Kontaktbarriereschicht zu erfüllen, sind Anwendungen von Silicidfilmen, Metallen mit einem hohen Schmelzpunkt, Metallegierungen mit einem hohen Schmelzpunkt oder Nitridfilme von Ti, Ta oder Ti-W-Legierungen in Betracht gezogen und einige davon sind ausprobiert worden.
Gemäß einem fortschreitenden Vorteil von Hochintegrationstechniken für Halbleitervorrichtungen sind solche Vorrichtungen kontinuierlich von ihrer Größe her verkleinert worden. Gemäß dem Scaling-Prinzip ist erkannt worden, daß die vertikale Größe einer Halbleiter vorrichtung herunterskaliert wird mit beinahe der gleichen Rate wie die Herunterskalierung der horizontalen Größe der Vorrichtung. Beispielsweise wird erwartet, gemäß dem Skalierungsprinzip, daß die Tiefe von jedem der Source- und Drain-Regionen 0,1 bis 0,15 μm in einem 16K-DRAM werden würden, basierend auf einer Designregel von 0,5 μm. Der Reststrom als Feldeffekttransitor weist eine Tendenz auf, anzusteigen, wenn die Tiefe der Source- und Drain-Regionen dünn wird. Dies liegt daran, daß der Effekt von Verunreinigungen, die in der Kontaktschicht enthalten sind, abgelagert an den Source- und Drain-Regionen, relativ groß im Verhältnis zur Verkleinerung der Tiefe der Source- und Drain-Regionen wird.
Der Reststrom der Halbleitervorrichtung verursacht Fehlfunktionen und verringert die Zuverlässigkeit. Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, den Reststrom zu minimieren, insbesondere, da das Herabskalieren von Halbleitervorrichtungen in Zukunft sich fortsetzt.
Die unten aufgeführten Verunreinigungen sind in den Kontaktbarriereschichten von Halbleitervorrichtungen aufgefunden worden und werden betrachtet, die Quelle der nachteiligen Effekte zu sein, so daß Bemühungen unternommen worden sind, deren Konzentrationen zu verringern:

a. Alkalimetalle, wie beispielsweise Na, K und ähnliche. Solche Verunreinigungen sind bekannt, um einen Grenzflächenzustand zu erzeugen.
b. Radioaktive Elemente, wie beispielsweise U, Tb und ähnliche. Solche Verunreinigungen sind bekannt, um weiche Fehler in Halbleitervorrichtungen zu erzeugen.
c. Schwermetalle, wie beispielsweise Fe, Cr und ähnliche. Solche Verunreinigungen sind be kannt, um Grenzflächeneigenschaften in Halbleitervorrichtungen zu beeinträchtigen.

Bezüglich der obigen Referenz hinsichtlich eines Grenzflächenzustandes, sind Na und K leicht in SiO₂-Film diffundierende Elemente. Die Elemente bewegen sich zur Grenzfläche zwischen einem Silizium-Substrat und einem SiO₂-Gate-Isolationsfilm. Ein Teil dieser Elemente sind ionisiert, dadurch positive Ladungen erzeugend, wobei diese Ladungen den Grenzflächenzustand erzeugen. In diesem Zustand tendieren diese Ladungen dazu, Ladungsträger in Si einzufangen, wie beispielsweise die im Kanal fließenden Ladungsträger.
Bezüglich der obigen Referenz, um einen weichen Fehler zu verursachen, wenn Elemente wie beispielsweise U und Th als Verunreinigungen anwesend sind in Kontaktbarriereschichtmaterialien, emittiert deren radioaktiver Zerfall α-Strahlen. Die α-Strahlen induzieren die Erzeugung von Elektron-Loch-Paaren, die eine temporäre Fehlfunktion verursachen können, die als "weicher Fehler" bezeichnet wird.
Bezüglich der obigen Referenz hinsichtlich der Verschlechterung der Grenzflächeneigenschaften sind Schwermetallverunreinigungen, wie beispielsweise Fe, Cr und ähnliche, in höherer Konzentration eingeschlossen als Na und K und bewegen sich ebenso zur Grenzfläche zwischen einem Si-Substrat und einer aus SiO₂ hergestellten Gate-Isolationsschicht. Die Verunreinigungen verursachen die Erzeugung eines Grenzflächenzustandes und die Fluktuation von Schwellwertspannung.
Obwohl die Verunreinigungskonzentration als eine Funktion des Herstellungsprozesses variiert, enthalten Materialien für Halbleitervorrichtungen typischerweise ungefähr 1 × 10¹⁹cm^–3 jeder der oben aufgeführten Typen von Verunreinigungen. Von einigen dieser Verunreinigun gen glaubt man, daß diese agieren, um einen Reststrom zu erhöhen zusätzlich zu solchen Effekten wie die Erzeugung eines Grenzflächenzustandes und die Verschlechterung von Grenzflächeneigenschaften. Aus dem Stand der Technik bekannte Techniken sind erfolgreich gewesen bei der Beeinflussung der Verringerungen hinsichtlich des Reststroms. Weitere Verringerungen hinsichtlich des Reststromes werden jedoch benötigt werden, um den Vorrichtungsbetrieb zu verbessern und darüber hinaus den Reststrom angesichts der erwarteten höheren Integration von Halbleitervorrichtungen in der Zukunft zu steuern.
Andererseits werden ein geringer elektrischer Widerstand und ein hoher Wärmewiderstand benötigt für Gate-Elektroden verwendete Materialien, die den Gate-Abschnitt der Halbleitervorrichtungen bilden, während die Anwendung von Metallen mit hohen Schmelzpunkten stattfindet unter Berücksichtigung für Kontaktbarriereschichtmaterialien. Mit dem Fortschritt der hohen Integration von Halbleitervorrichtungen wird die Tiefe der Source- und Drain-Regionen gering, wobei ein Abstand zwischen der Gate-Elektrode und der pn-Sperrschicht-Oberfläche kurz wird und die elektrische SiO₂-Gate-Filmdicke gering wird. Als Ergebnis davon beeinflussen im Elektrodenmaterial vorhandene Verunreinigungen negativ die Source- und Drain-Regionen, induzierend einen Reststrom von einer Region, wo die Gate-Elektrode und die Source- und Drain-Regionen in unmittelbarer Nähe zueinander sind über den SiO₂-Gate-Film und das Material für die Kontaktbarriereschicht. Daher wird die Möglichkeit des Anstieges eines Reststromes mit dem Fortschreiten der Integration von Halbleitervorrichtungen hoch.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß ist es ein Ziel der Erfindung, eine Halbleitervorrichtung bereitzustellen, umfassend Kontaktbarriereschichten, die nicht Objekt der vorher erwähnten Probleme und Nachteile ist.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Reststrom in Halbleitervorrichtungen zu unterdrücken oder zu minimieren unter Verwendung von Silicid-Filmen, Metallen mit hohem Schmelzpunkt, Metallegierungen mit hohem Schmelzpunkt oder Nitrid-Filmen von Ti, Ta oder Ti-W für die Kontaktbarriereschicht oder Gate-Elektrode, um hochzuverlässige Halbleitervorrichtungen zu erhalten.
Um die beschriebenen Ziele zu erreichen, stellt die Erfindung eine Halbleitervorrichtung bereit, umfassend eine Kontaktbarriereschicht und/oder eine Gate-Elektrode, von denen eine oder beide aus einem hochreinen leitenden Film bestehen, der sich aus einem leitenden Material zusammensetzt, das einen Verunreinigungsgehalt von Aluminium mit 1 × 10¹⁸cm^–3 aufweist.
Der leitende Film kann wenigstens ein Material enthalten, ausgewählt aus Ti, W, Mo, Zr, Hf, Ta, V, Nb, Ir, Fe, Ni, Cr, Co, Pd und Pt, am bevorzugtesten enthaltend wenigstens eine Art von Metallsilicid einschließend ein Metall, ausgewählt aus Ti, Wi, Mo, Zr, Hf, Ta, V, Nb, Ir, Fe, Ni, Cr, Co, Pd und Pt, oder der Film enthält ein Nitrid aus T, T oder Ti-W-Legierung.
Weiterhin ist die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaute Halbleitervorrichtung charakterisiert durch Beinhalten des oben beschriebenen leitenden Films.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Ziele und der Vorteil der Erfindung werden ersichtlicher und leichter verständlich aus der folgen den detaillierten Beschreibung der zur Zeit bevorzugten exemplarischen Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den angehängten Zeichnungen, wobei:
1 bis 16 Graphen sind, die die Reststromcharakteristika für einen Al-Gehalt in den in Dioden-Vorrichtungen gebildeten Kontaktschichten zeigen;
17 eine vertikale Schnittansicht ist, die eine Struktur einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
18 eine vertikale Schnittansicht ist, die eine Struktur einer anderen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Reststrom in Halbleitervorrichtungen wird induziert durch den Effekt von Verunreinigungen, die enthalten sind in Materialien für die Kontaktbarriereschicht oder Gate-Elektrode in Nähe der Source- und Drain-Regionen. Die vorliegende Erfindung basiert teilweise auf der Entdeckung der anwesenden Erfinder hinsichtlich der Abhängigkeit der Größe des Reststroms von der Al-Konzentration in der Kontaktbarriereschicht oder dem Gate-Elektrodenmaterial.
Al wurde nicht als eine schlimme Verunreinigung im Stand der Technik angesehen. Die vorliegenden Erfinder jedoch haben entdeckt, daß in leitenden Filmen enthaltenes Al an eine Grenzfläche seigert zwischen der Kontaktbarriereschicht und Source-Elektrode oder Drain-Elektrode während eines nachfolgenden Behandlungsprozeßschrittes während der Herstellung der Vorrichtung. Solches Al reagiert mit an der Grenzfläche verbliebenem Sauerstoff, um Al₂O₃ zu bilden. Es scheint ebenso zu sein, daß das Al Al₂O₃ bildet anstatt einen SiO₂-Film in der Vorrichtung zu desoxidieren. Diese Phänomene resultieren in einem Anstieg des Kontaktwiderstandes an der Verbindung/am Übergang zwischem einem Aluminiumkontakt und der Source- oder Drain-Region. Die Erfinder studierten die Beziehungen zwischen den Al-Gehalten in leitenden Filmen und dem Kontaktwiderstand, die detektiert werden in den Kontaktbarriereschichten. Als Ergebnis davon wurde entdeckt, daß ein Anstieg des Kontaktwiderstandswertes durch die Bildung von Al₂O₃, wie oben beschrieben, vermieden wird durch Steuern des Al-Gehaltes des leitenden Films dahingehend, geringer als 1 × 10¹⁸cm^–3 zu sein.
Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Al-Gehalt in wenigstens einer der Kontaktbarriereschichten und der Gate-Elektrode einer Halbleitervorrichtung aufrecht erhalten auf oder geringer sein als 1 × 10¹⁸cm^–3, da, falls der Al-Gehalt über diesem Wert liegt, der Reststrom mit Ansteigen des Al-Gehalts ansteigt. Weiterhin wird die Halbleitervorrichtung mehr störanfällig hinsichtlich des Effekts von Al, das in der Kontaktbarriereschicht enthalten ist, mit Abnehmen in der Tiefe der Source- und Drainregionen, wobei der Reststrom ansteigen wird. Wird der Al-Gehalt in wenigstens einer der Kontaktbarriereschicht und der Gate-Elektrode einer Halbleitervorrichtung aufrecht erhalten bei oder geringer sein als 1 × 10¹⁸cm^–3, wird jedoch der Reststrom an nahezu einem konstanten Level gehalten, unabhängig von der Tiefe der Source- und Drain-Regionen.
Die aus TiN, Mo, W, TiSi₂ und CoSi₂ hergestellten leitenden Filme der vorliegenden Erfindung werden bevorzugt für die praktische Verwendung, da diese eine exzellente thermische sowie chemische Stabilität aufweisen. Weiterhin weisen solche Filme einen Effekt auf, Kontaktwiderstand zu verringern, bei Verwendung für die Kontaktbarriereschicht.
Der leitende Film der vorliegenden Erfindung ist effektiv hinsichtlich der Reduzierung eines Reststromes in einer Halbleitervorrichtung, unabhängig davon, ob der Film und die Vorrichtung aus kristallinem oder amorphem Material aufgebaut sind. Im allgemeinen ist die thermische Stabilität im amorphen Zustand weniger befriedigend, wobei jedoch solche Metalle wie beispielsweise Ta-Ir, Ni-Nb, Fe-W etc. relativ stabil sind und erfolgreich im amorphen Zustand verwendet werden können. Da solche amorphen Legierungen keine Korngrenze aufweisen, diffundiert das Al nicht mit einer hohen Geschwindigkeit, wobei als Ergebnis davon der Reststrom weiterhin beschränkt ist.
Der leitende Film der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden beispielsweise in der folgenden Art und Weise. Während der Herstellung einer Halbleitervorrichtung, während der Bildung einer hochreinen Kontaktbarriereschicht oder eines Gate-Elektrodenfilms, bestehend aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt oder einem Legierungsfilm mit einem hohen Schmelzpunkt, einem Silicid-Film oder einem Ti, Ta, W T-W-Legierungsnitrid-Film, wird die Sputtermethode, die im allgemeinen zur Bildung des leitenden Filmes von Halbleitervorrichtungen verwendet wird, verwendet. In diesem Fall wird der Al-Gehalt im leitenden Film unterdrückt durch Reduzierung der Al-Konzentration im Sputtertarget.
Der Al-Gehalt im erhaltenden leitenden Film korrespondiert direkt mit dem Al-Gehalt im Sputtertarget. Beispielsweise wird der Al-Gehalt in einem Ti-W-Legierungs-Sputter-Target oder Mo-Silicid-Sputter-Target auf unter 30 ppm gedrückt, um den Al-Gehalt in einer Ti-W-Legierung oder Mo-Silicid-Film unter 1 × 10¹⁸cm^–3 zu drücken. Der leitende Film wird hergestellt durch Sputtern unter Verwendung dieser Targetarten. Darüber hin aus ist es ebenso möglich, den Al-Gehalt im leitenden Film, der durch Sputtern abgelagert ist und sich zusammensetzt aus wenigstens einer Substanz aus der Gruppe, bestehend aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt, einer Metallegierung mit einem hohen Schmelzpunkt und einem Metallsilicid, auf 1 × 10¹⁸cm^–3 oder weniger durch Verwendung eines Sputtertargets mit einer Al-Konzentration, die auf unter 30 ppm gedrückt worden ist, zu drücken.
Bezüglich des leitenden Films, der sich zusammensetzt aus Nitriden von Ti, Ta, W und Ti-W-Legierungen, kann der Al-Gehalt im leitenden Film gedrückt werden auf unter 1 × 10¹⁸cm^–3 durch Durchführen des aktiven Sputterings in einer Stickstoffgasatmosphäre mit dem Al-Gehalt in einem Ti, Ta, W oder Ti-W-Legierungs-Target, gedrückt auf unter 30 ppm.
Weiterhin ist es ebenso notwendig, wie vorherig beschrieben, die Konzentration von Schwermetallelementen und Alkalimetallen gründlich zu reduzieren, da diese dazu tendieren, zur Oberfläche eines laminierten Films zu wandern und die Oberflächeneigenschaft zu verschlechtern oder Übergangsleckagen zu verursachen.
Der leitende Film der vorliegenden Erfindung wird ebenso gebildet unter Verwendung der chemischen Abscheidungstechnik-Methode (CVD). In diesem Fall kann der Al-Gehalt im Film auf einen geringen Level gedrückt werden durch Reduzierung der Al-Konzentration im zur Durchführung der CVD verwendenden Gases.
Verschiedene Ausführungsformen von Halbleitervorrichtungen, die eine Kontaktbarriereschicht gemäß der vorliegenden Erfindung beinhalten, werden anschließend beschrieben unter Bezug auf die in 17 dargestellte exemplarische Vorrichtung. Insbesondere stellt 17 eine Halbleiterdiode 10 dar, die enthält ein N-Typ Silicium-Substrat 3, eine p⁺-Region 2, die gebildet ist in der Oberfläche des Substrates 3, und eine Isolationsschicht 5 aus SiO₂, die gebildet ist auf dem Substrat. Eine in der Schicht 5 gebildete Öffnung 6 gibt einen Bereich der p⁺-Region 2 frei, auf der eine Kontaktbarriereschicht 1 abgelagert ist. Eine Al-Kontaktschicht 4 ist abgelagert über der Kontaktbarriereschicht 1.
Die Diode 10 wurde hergestellt, um eine Struktur zu haben, die ähnlich ist zu der des Kontaktbereichs einer MOSFET-Vorrichtung. Die Tiefe der p⁺-Region 2 ist ähnlich zu der Tiefe der Source- oder Drain-Region eines gemäß mit der gleichen Designregel aufgebauten MOSFET. Spezifische Vorrichtungsdimensionen werden unten bereitgestellt.
Ausführungsform 1
Eine Diode wurde hergestellt durch Bildung der Kontaktbarriereschicht 1, hergestellt aus Ti-W auf der p⁺-Region 2, gebildet auf dem n-Typ-Substrat 3 und durch Bildung der Al-Schicht 4 auf der Kontaktbarriereschicht 1, wie in 17 gezeigt. Die Tiefe der Source- und Drain-Regionen dieser Diode betragen ungefähr 0,3 μm und der Bereich der Öffnung 6 betrug 1,5 × 1,5 μm².
Die Kontaktbarriereschicht wurde gebildet durch die folgenden Schritte:
Ein hochreines W-Pulver (maximale Partikelgröße von 10 μm oder darunter, mittlere Partikelgröße von 4 μm) wurde 48 Stunden gemischt mit einem hochreinen Ti-Pulver (maximale Partikelgröße von 50 μm oder darunter, mittlere Partikelgröße von 30 μm) im Verhältnis von 10 Gew.-% Ti-W (d. h., 10 Gew.-% Ti und 90 Gew.-% W) unter Verwendung einer mit einem hochreinen Ar-Gas gefüllten Kugelmühle. Ein BN-Formlösemittel wurde auf eine Oberfläche einer Form gesprüht, hergestellt aus Graphit, wobei eine Ta-Platte auf die Oberfläche der Form gegeben wurde. Die Form wurde anschließend mit dem gemischten Pulver gefüllt.
Anschließend wurde die Form in eine Heißpreßmaschine eingeführt und das gemischte Pulver in der Form wurde kompaktiert und gesintert für 3 Stunden unter Bedingungen von 5 × 10^–4 Torr, 1400°C und einem Druck von 250 kg/cm².
Der gesinterte Körper wurde geformt durch Maschinieren (Maschinenformen), um ein erstes Target zu bilden mit ungefähren Dimension von 260 mm Durchmesser und 6 mm Dicke. Der Al-Gehalt des Targets betrug ungefähr 0,8 ppm.
Ein zweites Target wurde hergestellt auf eine ähnliche Art und Weise wie die oben beschriebene, ohne die Verwendung der Ta-Platte auf der Form. Der Al-Gehalt des zweiten Targets betrug 15 ppm.
Ein hochreines W-Pulver (maximale Partikelgröße von 50 μm oder darunter, mittle Partikelgröße von 30 μm) wurde 48 Stunden gemischt mit einem hochreinen Ti-Pulver (maximale Partikelgröße von 100 μm oder darunter, mittle Partikelgröße von 70 μm) im Verhältnis von 10 Gew.-% Ti-W unter Verwendung einer mit hochreinem Ar-Gas gefüllten Kugelmühle. Ein drittes Target wurde hergestellt aus diesem gemischten Pulver auf die oben beschriebene Art und Weise ohne eine Ta-Platte in einer Form. Der Al-Gehalt des dritten Targets betrug 50 ppm.
Drei Vorrichtungen 10 wurden gebildet. Die Kontaktbarriereschicht 1 in jedem der drei Vorrichtungen wurde gebildet als ein Ti-W-Film unter Verwendung eines unterschiedlichen der ersten, zweiten und dritten oben beschriebenen Targets.
Der Al-Gehalt in jedem der Ti-W-Filme wurde gemessen durch rahmenlose Atomabsorptionsspektrometrie. Die Wer te des Al-Gehalts der unter Verwendung der ersten, zweiten und dritten Targets gebildeten Filme betrugen 1 × 10¹⁷cm^–3, 1 × 10¹⁸cm^–3 bzw. 1 × 10¹⁹cm^–3.
Die Dicke der Schicht 1 betrug ungefähr 80 nm. Die Beziehung zwischen dem Al-Gehalt in der Ti-W-Kontaktbarriereschicht und dem pn-Übergangsreststrom wurde ebenso ausgewertet. Eine reverse Vorspannung wurde auf jede Diode appliziert. Die reverse Vorspannung betrug anfänglich OV und wurde nach und nach erhöht. Der Reststrom jeder Diode wurde gemessen bis zum auftretenden Zusammenbruch. Die Ergebnisse dieser Untersuchung sind im in 1 gezeigten Graph eingezeichnet. Die Abszisse stellt die applizierte reverse Vorspannung und die Ordinate den gemessenen Reststrom dar.
In 1 zeigt Kurve A die Strom-Spannungs-Charakteristik der Diode mit einer Ti-W-Schicht mit einem Al-Gehalt von 1 × 10¹⁹cm^–3. Kurve B korrespondiert zu der Diode mit einer Ti-W-Schicht mit einem Al-Gehalt von 1 × 10¹⁸cm^–3.
Kurve C korrespondiert zur Diode mit einer Ti-W-Schicht mit einem Al-Gehalt von 1 × 10¹⁷cm^–3. Bezüglich der Ti-W-Schichten in allen drei Vorrichtungen war der Gehalt an Verunreinigungen, anders als Aluminium, ausreichend niedrig. Insbesondere war der gesamte Gehalt an Schwermetallen, anders als Al, Ti und W, geringer als 5 × 10¹⁶cm^–3, wobei der gesamte Gehalt an Alkalimetallen geringer als 5 × 10¹⁶cm^–3 war. Wie in 5 zu sehen, halten sich die Reststromwerte der Kurven B und C im wesentlichen unverändert über den Bereich der applizierten Spannung. Kurve A zeigt jedoch einen substantiellen Anstieg im Reststrom. Da die Konzentrationen von anderen schädlichen Verunreinigungen ausreichend gering waren, wird der Anstieg des Reststromes dem Anstieg im Al-Gehalt zugeschrieben. Daher wird der Reststrom im wesentlichen unterdrückt durch Reduzierung des Al-Gehalts und der Kontaktbarriereschicht.
Ausführungsform 2
Zwei Dioden 10 wurden aufgebaut, wobei jede eine Mo-Kontaktbarriereschicht 1 aufweist mit all den anderen Merkmalen der Diode mit dem gleichen Aufbau wie in der Ausführungsform 1. Die Beziehung zwischen dem Al-Gehalt in der Mo-Kontaktbarriereschicht und dem pn-Üergangsreststrom wurde untersucht. Die Mo-Kontaktbarriereschichten der zwei Dioden wurden entsprechend gebildet gemäß der CVD-Methode unter Verwendung von MoCl₅-Gas mit einer Al-Konzentration geringer als 0,1 ppm mit einer sehr geringen Menge (ungefähr 500 ppm) von dazugegebenem Al und MoCl₅-Gas mit einer Al-Konzentration unter 0,1 ppm. Die Al-Gehalte dieser zwei Mo-Filme betrugen 3 × 10¹⁸cm^–3 bzw. 3 × 10¹⁷cm^–3, bei Messung mittels formenloser Atomabsorptionsspektrometrie.
Darüber hinaus betrug die Dicke der Mo-Schicht in jeder Vorrichtung ungefähr 100 nm. Die Messung des Reststroms wurde durchgeführt gemäß der gleichen Methode wie in Ausführungsform 1. Die Ergebnisse der Messung des pn-Übergangsreststromwertes als eine Funktion der reversen Vorspannung sind in 2 gezeigt. In 2 zeigt Kurve A die Strom-Spannungs-Charakteristik einer Diode, die die Mo-Kontaktbarriereschicht beinhaltet mit einem Al-Gehalt von 3 × 10¹⁸cm^–3, wobei Kurve B die Strom-Spannungs-Charakteristik der Diode zeigt, die die Mo-Schicht mit einem Al-Gehalt von 3 × 10¹⁷cm^–3 aufweist. In beiden Mo-Schichten war der gesamte Gehalt an Schwermetallelementen, anders als Mo, gering, d. h. unter 1 × 10¹⁷m^–3, wobei der gesamte Gehalt an Alkalimetallen ebenso gering war, d. h. unter 3 × 10¹⁶cm^–3. Wie aus 2 klar zu ersehen ist, wird der Reststrom im wesentlichen unterdrückt durch Reduzierung des Al-Ge halts in der Kontaktbarriereschicht.
Ausführungsform 3
Zwei Dioden wurden aufgebaut, wobei jede eine W-Kontaktbarriereschicht 1 mit allen anderen Merkmalen der Dioden mit dem gleichen Aufbau wie in Ausführungsform 1 aufweist. Die Beziehung zwischen dem Al-Gehalt in der W-Kontaktbarriereschicht und dem pn-Übergangsreststrom wurde untersucht. Die W-Kontaktbarriereschichten der zwei Dioden wurden entsprechend gebildet gemäß der CVD-Methode unter Verwendung von 0,1 ppm oder weniger WF₆-Gas mit einer sehr geringen Menge an dazugegebem Al (60 ppm) und WF₆-Gas mit einer Al-Konzentration von 0,1 ppm.
Die Al-Gehalte dieser zwei W-Schichten betrug 0, 5 × 10¹⁹cm^–3 bzw. 4 × 10¹⁷cm^–3, bei Messung mittels formenloser Atomabsorptionsspektrometrie. Darüber hinaus betrug die Dicke der W-Schicht in jeder Vorrichtung ungefähr 80 nm. Die Messung des Reststroms wurde durchgeführt auf die gleiche Art und Weise wie in Ausführungsform 1. Die Ergebnisse der Messung des pn-Übergangsreststromwertes als eine Funktion der reversen Vorspannung sind in 3 gezeigt. Kurve A in 3 zeigt die Strom-Spannungs-Charakteristika der Diode mit der W-Schicht mit einem Al-Gehalt von 0,5 × 10¹⁹cm^–3, wobei Kurve B die Charakteristika der Diode zeigt, die die W-Schicht mit einem Al-Gehalt von 4 × 10¹⁷cm^–3 aufweist.
In beiden W-Schichten war der Gehalt an Schwermetall, anders als W, ausreichend gering, d. h. unter 1 × 10¹⁷cm^–3, wobei der Gehalt an Alkalimetall ebenso gering war, d. h. unter 3 × 10¹⁶cm^–3. Wie aus 3 klar zu ersehen ist, wird der Reststrom im wesentlichen unterdrückt durch Reduzierung der Al-Konzentration in der Kontaktbarriereschicht.
Ausführungsform 4
Zwei Dioden 10 wurden aufgebaut, wobei jede eine amorphe Ta-Ir-Kontaktbarriereschicht 1 aufweist, mit allen anderen Merkmalen der Diode, die den gleichen Aufbau wie in Ausführungsform 1 aufweist. Die Beziehung zwischen dem Al-Gehalt in der amorphen Ta-Ir-Kontaktbarriereschicht und dem pn-Übergangsreststrom wurde untersucht. Die amorphe Ta-Ir-Kontaktbarriereschichten der zwei Dioden wurden entsprechend gebildet durch Sputtern unter Verwendung von 48,5 Gew.-% Ta-Ir-Komposit-Targets, die entsprechend Al-Konzentrationen von 100 und 30 ppm aufweisen. Bei Messung durch formenlose Atomabsorptionsspektrometrie betrugen die Al-Gehalte der entsprechenden Schichten 8 × 10¹⁸cm^–3 und 4 × 10¹⁷cm^–3. Die Kontaktbarriereschichtdicke betrug ungefähr 90 nm in jeder Diode. Die Messung des Reststroms wurde durchgeführt auf die gleiche Art und Weise wie in Ausführungsform 1.
Die Ergebnisse der Messung der pn-Übergangsreststromwerte als eine Funktion der reversen Vorspannung sind in 4 gezeigt. Kurve A in 4 zeigt die Strom-Spannungs-Charakteristik der Diode mit der Ta-Ir-Schicht mit einem Al-Gehalt von 8 × 10¹⁸cm^–3, wobei Kurve B die Charakteristik der Diode zeigt, die die Ta-Ir-Schicht mit einem Al-Gehalt von 4 × 10¹⁷cm^–3 aufweist. In beiden Ta-Ir-Schichten war der Gehalt an Schwermetallelementen, anders als Ta, gering, d. h., unter 1 × 10¹⁷cm^–3, während der Anteil an Alkalimetall gering war, d. h., unter 0,5 × 10¹⁶cm^–3. Wie aus 4 klar zu ersehen ist, wurde der Reststrom im wesentlichen unterdrückt durch Reduzierung des Al-Gehaltes in der Kontaktbarriere-schicht.
Ausführungsform 5
Zwei Dioden wurden aufgebaut, wobei jede eine amorphe Ni-Nb-Kontaktbarriereschicht 1 aufweist, mit allen anderen Merkmalen der Diode mit dem gleichen Aufbau wie in Ausführungsform 1. Die Beziehung zwischen dem Al-Gehalt in der amorphen Ni-Nb-Kontaktbarriereschicht und dem pn-Übergangsreststrom wurde untersucht. Die amorphe Ni-Nb-Kontaktbarriereschichten der zwei Dioden wurden entsprechend gebildet unter Verwendung von 61 Gew.-% Ni-Nb-Komposit-Targets mit Al-Konzentrationen von 180 bzw. 10 ppm. Bei Messungen durch formenlose Atomabsorptionsspektrometrie betrug der Al-Gehalt in jeder amorphen Ni-Nb-Kontaktbarriereschicht 1,5 x 10¹⁹cm^–3 und 1 × 10¹⁷cm^–3. Die Schichtdicke betrug ungefähr 90 nm. Die Messung des Reststroms wurde durchgeführt auf die gleiche Art und Weise wie in Ausführungform 1.
Die Ergebnisse der Messung des pn-Übergangsreststromwertes als eine Funktion der reversen Vorspannung sind in 5 gezeigt. Kurve A in 5 zeigt die Strom-Spannungs-Charakteristik der Diode mit der Ni-Nb-Schicht mit einem Al-Gehalt von 1,5 × 10¹⁹cm^–3, während Kurve B die Diode zeigt mit der Ni-Nb-Schicht mit einem Al-Gehalt von 1 × 10¹⁷cm^–3. In beiden Ni-Nb-Schichten war der Gehalt an Schwermetallelementen, anders als Ni und Nb, gering, d. h., unter 1 × 10¹⁷cm^–3, während der Gehalt an Alkalimetall gering war, d. h., unter 3 × 10¹⁶cm^–3. Wie aus 5 klar zu ersehen ist, wird der Reststrom im wesentlichen unterdrückt durch Reduzierung des Al-Gehalts in der Kontaktbarriereschicht.
Ausführungsform 6
Zwei Dioden wurden aufgebaut, wobei jede eine amorphe Fe-W-Kontaktbarriereschicht 1 aufweist, mit allen anderen Merkmalen der Diode mit dem gleichen Aufbau wie in Ausführungsform 1. Die Beziehung zwischen dem Al-Gehalt in der amorphen Fe-W-Kontaktbarriereschicht und dem pn-Übergangsreststrom wurde untersucht. Die amorphe Fe-W-Kontaktbarriereschichten der zwei Dioden wurden entsprechend gebildet durch Sputtern unter Verwendung von 23,3 Gew.-% Fe-W-Komposit-Targets mit Al-Konzentrationen von ungefähr 150 bzw. 15 ppm. Bei Messung mittels formenloser Atomabsorptionsspektrometrie betrugen die Al-Gehalte der entsprechenden amorphen Fe-W-Kontaktbarriereschichten 2,6 x 10¹⁸cm^–3 und 1 × 10¹⁷cm^–3. Die Kontaktbarriereschichtdicke betrug ungefähr 90 nm in jeder Diode. Die Messung des Reststroms wurde durchgeführt auf die gleiche Art und Weise wie in Ausführungsform 1.
Die Ergebnisse der Messung der pn-Übergangsreststromwerte als eine Funktion der reversen Vorspannung sind in 6 gezeigt. Kurve A in 6 zeigt die Strom-Spannungs-Charakteristik der Diode mit der Fe-W-Schicht mit einem Al-Gehalt von 2,6 × 10¹⁸cm^–3, während Kurve B die Charakteristik der Diode mit der Fe-W-Schicht mit einem Al-Gehalt von 1 × 10¹⁷cm^–3 zeigt. In beiden Fe-W-Schichten betrug der Gehalt an Schwermetallelementen, anders als Fe und W, unter 1 × 10¹⁷cm^–3, während der Gehalt an Alkalimetall unter 0,5 × 10¹⁶cm^–3 war. Wie aus 6 klar zu ersehen ist, wird der Reststrom im wesentlichen unterdrückt durch Reduzierung des Al-Gehalts in der Konaktbarriereschicht.
Ausführungsform 7
Zwei Dioden 10 wurden aufgebaut, wobei jede eine Ti-Silicid-Kontaktbarriereschicht 1 aufweist, mit allen anderen Merkmalen der Diode mit dem gleichen Aufbau wie in Ausführungsform 1. Die Beziehung zwischen dem Al-Gehalt in der Ti-Silicid-Kontaktbarriereschicht und dem pn-Übergangsreststrom wurde untersucht. Die Ti-Silicid-Kontaktbarriereschichten der zwei Dioden wurden entsprechend gebildet gemäß der Sputtermethode unter Verwendung von 56,0 Gew.-% Ti-Si-Komposit-Targets mit Al- Konzentrationen von 150 bzw. 15 ppm.
Ein Ti-Si-Komposit-Target (Al-Gehalt 150 ppm) wurde hergestellt durch den folgenden Prozeß. Eine Menge an Ti hergestellt durch den Kroll-Prozeß, wurde geschmolzen mittels Bogenentladung zur Bildung eines Ti-Ingots mit einem Durchmesser von 140 mm. Der Ti-Ingot wurde heiß geschmiedet, geschliffen, poliert und geformt, um ein Ti-Sputter-Target zu bilden.
Anschließend wurden Si-Blöcke (Reinheit 5N) einheitlich voneinander beabstandet auf der Ti-Target-Oberfläche in einem schachbrettähnlichen Mosaikmuster, um annähernd 56% des Bereiches des Ti-Targets abzudekken. Der Al-Gehalt in jedem Si-Block betrug 1 ppm oder weniger.
Ein Ti-Si-Komposit-Target (Al-Gehalt 10 ppm) wurde hergestellt durch den folgenden Prozeß. Eine aus Ti-Schwamm hergestellte Elektrode wurde eingetaucht in ein elektrolytisches Bad (KCl : 16 Gew.-%, NaCl: 84 Gew.-%) und geformt zu Ti-Nadeln durch die Elektrolysemethode mit geschmolzenem Salz bei Bedingungen von 755°C, Strom von 200 A und Spannung von 8V.
Anschließend wurden die Ti-Nadeln in einer NaOH-Lösung gewaschen, um Al auf der Oberfläche der Nadeln zu entfernen, und in Wasser abgespült. Anschließend wurden die Ti-Nadeln geschmolzen durch die Elektronenstrahlschmelzmethode unter Bedingungen von 5 × 10^–5 mbar und 30 kW, wobei ein Ti-Ingot von 135 mm Durchmesser gebildet wurde. Der Ti-Ingot wurde kalt geschmiedet, geschliffen, poliert und geformt, um ein Ti-Target zu bilden.
Anschließend wurden Si-Blöcke (Reinheit 5N) einheitlich voneinander beabstandet auf der Ti-Target-Oberfläche in einem schachbrettähnlichen Mosaikmuster, um annähernd 56% des Bereiches des Ti-Targets abzudek ken. Der Al-Gehalt in jedem Si-Block betrug 1 ppm oder weniger.
Unter Verwendung dieser Targets (Al-Gehalt 150 ppm, 10 ppm), wurden Ti-Silicid-Schichten hergestellt durch die Sputtermethode, wobei die Al-Gehalte in den Schichten 5 x 10¹⁸cm^–3 bzw. 1 × 10¹⁷cm^–3 betrugen, gemessen mittels formenloser Atomabsorptionsspektrophotometrie. Die Schichtdicke jeder Diode betrug ungefähr 90 nm. Die Messung des Reststroms wurde durchgeführt auf die gleiche Art und Weise wie in Ausführungsform 1.
Die Ergebnisse der Messung der pn-Übergangsreststromwerte als eine Funktion der reversen Vorspannung sind in 7 gezeigt. Kurve A in 7 zeigt die Strom-Spannungs-Charakteristik der Diode mit der Ti-Silicid-Schicht mit einem Al-Gehalt von 5 × 10¹⁸cm^–3, während Kurve B die Charakteristik der Diode mit der Ti-Silicid-Schicht mit einem Al-Gehalt von 1 × 10¹⁷cm^–3 zeigt. In beiden Ti-Silicid-Schichten betrug der Gehalt an Schwermetallelementen, anders als Ti, weniger als 2 × 10¹⁷cm^–3, während der Gehalt an Alkalimetallen geringer als 1 × 10¹⁶cm^–3 war. Wie aus 7 klar zu ersehen ist, wird der Reststrom im wesentlichen unterdrückt durch Reduzierung des Al-Gehaltes in der Kontaktbarriereschicht.
Ausführungsform 8
Zwei Dioden 10 wurden aufgebaut, wobei jede eine W-Silicid-Kontaktbarriereschicht 1 aufweist, mit allen anderen Merkmalen der Diode mit dem gleichen Aufbau wie in Ausführungsform 1. Die Beziehung zwischen dem Al-Gehalt in der W-Silicid-Kontaktbarriereschicht und dem pn-Übergangsreststrom wurde untersucht. Die W-Silicid-Kontaktbarriereschichten der zwei Dioden wurden entsprechend gebildet gemäß der Sputtermethode unter Verwendung von 70,8 Gew.-% W-Si-Komposit-Targets mit Al- Konzentrationen von ungefähr 150 bzw. 0,3 ppm.
Die W-Silicid-Targets wurden hergestellt durch den folgenden Prozeß.
Hochreines W-Pulver (maximale Partikelgröße von 10 μm oder weniger) wurde 48 Stunden lang gemischt mit hochreinem Si-Pulver (maximale Partikelgröße von 30 μm oder weniger) im Verhältnis von 70,8 Gew.-% W-Si unter Verwendung einer Kugelmühle, die mit hochreinem Ar-Gas gefüllt ist.
Ein BN-Formlösemittel wurde aufgesprüht auf einer Oberfläche einer aus Graphit hergestellten Form, wobei eine Ta-Platte auf die Oberfläche der Form gegeben wurde. Anschließend wurde die Form mit dem gemischten Pulver gefüllt.
Anschließend wurden die Formen in eine Heiß-Preßmaschine eingeführt und das gemischte Pulver wurde überführt zu Silicium unter Bedingungen von 5 × 10^–4 Torr, 1250°C für 2 Stunden und einem Druck von 50 kg/cm². Anschließend wurde das Silicid desoxidiert und decarbonisiert unter Bedingungen von 135°C für 5 Stunden, und wurde kompaktiert und gesintert unter Bedingungen von 1400°C für 5 Stunden und einem Druck von 270 kg/cm², um einen gesinterten Körper zu bilden.
Der gesinterte Körper wurde geschliffen, poliert und mittels elektroerosiver Bearbeitung geformt, um ein erstes Target von ungefähr 260 mm Durchmesser und 6 mm Dicke zu bilden. Der Al-Gehalt im ersten Target betrug 0,3 ppm.
Si-Pulver (Al-Gehalt 450 ppm) wurde für 48 Stunden mit hochreinem W-Pulver (maximale Partikelgrlße 10 μm oder weniger) gemischt im Verhältnis von 70,8 Gew.-% W-Si unter Verwendung einer mit hochreinem Ar-Gas gefüllten Kugelmühle. Unter Verwendung dieses gemischten Pulvers wurde ein zweites Target hergestellt auf eine ähn liche Art und Weise wie die in oben beschriebener zur Herstellung des ersten Targets. Der Al-Gehalt des zweiten Targets betrug 150 ppm.
Bei Messungen mittels formenloser Atomabsorptionsspektrophotometrie betrügen die Al-Gehalte der entsprechenden W-Silicid-Schichten 2,5 × 10¹⁸cm^–3 bzw. 1 × 10¹⁶cm^–3. Die Schichtdicke betrug ungefähr 90 nm in jeder Diode. Die Messung des Reststroms wurde durchgeführt auf die gleiche Art und Weise wie in Ausführungsform 1.
Die Ergebnisse der Messung der pn-Übergangsreststromwerte jeder Diode als eine Funktion der reversen Vorspannung sind in 8 gezeigt. Kurve A in 8 zeigt die Strom-Spannungs-Charakteristik der Diode mit der W-Silicid-Schicht mit einem Al-Gehalt von 2,5 × 10¹⁸cm^–3, während Kurve B die Charakteristik der Diode mit der W-Silicid-Schicht mit einem Al-Gehalt von 1 × 10¹⁶cm^–3 zeigt. In beiden W-Silicid-Schichten war der Gehalt an Schwermetallelementen, anders als W, gering, d. h., unter 1 × 10¹⁷cm^–3, während der Gehalt an Alkalimetallen gering war, d. h. unter 3 × 10¹⁶cm^–3. Wie aus 8 klar zu ersehen ist, wird der Reststrom im wesentlichen unterdrückt durch Reduzierung des Al-Gehalts der Kontaktbarriereschicht.
Ausführungsform 9
Zwei Dioden 10 wurden hergestellt, wobei jede eine Mo-Silicid-Kontaktbarriereschicht 1 aufweist mit allen anderen Merkmalen der Diode mit dem gleichen Aufbau wie in Ausführungsform 1. Die Beziehung zwischen dem Al-Gehalt in der Mo-Silicid-Kontaktbarriereschicht und dem pn-Übergangs-Reststrom wurde untersucht. Die Mo-Silicid-Kontaktbarriereschicht wurde gebildet gemäß der Sputtermethode unter Verwendung von 63,1 Gew.-% Mo-Si-Komposit-Tagets mit Al-Konzentrationen von ungefähr 150, 30 bzw. 0,4 ppm.
Die Mo-Silicid-Targets wurden hergestellt durch den folgenden Prozeß.
Hochreines Mo-Pulver (maximale Partikelgröße betrug 10 μm oder weniger) wurde für 48 Stunden gemischt mit hochreinem Si-Pulver (maximale Partikelgröße von 30 μm oder weniger) im Verhältnis von 63,1 Gew.-% Mo-Si unter Verwendung einer Kugelmühle, die mit hochreinem Ar-Gas gefüllt ist.
Ein BN-Formlösemittel wurde auf eine Oberfläche einer aus Grahit hergestellten Form gesprüht, wobei eine Ta-Platte auf die Oberfläche der Form gegeben wurde. Anschließend wurde die Form mit dem gemischten Pulver gefüllt.
Anschließend wurde die Form in eine Heiß-Preßmaschine eingeführt und das gemischte Pulver umgewandelt in Silicid unter Bedingungen von 5 × 10^–4 Torr, 1100°C für 2 Stunden, und einem Druck von 40 kg/cm². Anschließend wurde das Silicid desoxidiert und decarbonisiert unter Bedingungen von 1350°C für 5 Stunden und wurde kompaktiert und gesintert unter Bedingungen von 1400°C für 5 Stunden und einem Druck von 280 kg/cm², um einen gesinterten Körper zu bilden.
Der gesinterte Körper wurde geschliffen, poliert und mittels elektroerosiver Bearbeitung geformt, um ein erstes Target mit ungefähr 260 mm Durchmesser und 6 mm Dicke zu bilden. Der Al-Gehalt im ersten Target betrug 0,4 ppm.
Si-Pulver (Al-Gehalt 120 pm für ein zweites Target) oder Si-Pulver (Al-Gehalt 450 ppm für ein drittes Tatget) wurde für 48 Stunden gemischt mit hochreinem W-Pulver (maximale Partikelgröße 10 μm oder geringer) im Verhältnis von 63,1 Gew.% Mo-Si unter Verwendung einer Kugelmühle, die mit hochreinem Ar-Gas gefüllt ist. Unter Verwendung dieser gemischten Pulver wurden zweite und dritte Targets hergestellt auf eine ähnliche Art und Weise, wie die obige für das erste Target beschriebene. Die Al-Gehalte in den zweiten und dritten Targets betrugen 150 ppm bzw. 330 ppm.
Bei Messungen mittels formenloser Atomabsorptionsspektrophotometrie betrugen die Al-Gehalte der entsprechenden W-Silicid-Schichten 2 × 10¹⁹cm^–3 und 1 × 10¹⁸cm^–3 bzw. 1 × 10¹⁶cm^–3. Die Schichtdicke betrug ungefähr 90 nm in jeder Diode. Die Messung des Reststroms wurde durchgeführt auf die gleiche Art und Weise wie die in Ausführungsform 1.
Die Ergebnisse der Messung der pn-Übergangsreststromwerte jeder Diode als eine Funktion der reversen Vorspannung sind in 9 gezeigt. Kurve A in 9 zeigt die Strom-Spannnungs-Charakteristik der Diode mit der W-Silicid-Schicht mit einem Al-Gehalt von 2 × 10¹⁹cm^–3, wobei Kurve B die Charakteristik der Diode mit der W-Silicid-Schicht mit einem Al-Gehalt von 1 × 10¹⁸cm^–3 zeigt, während Kurve C die Charakteristik der Diode mit der W-Silicid-Schicht mit einem Al-Gehalt von 1 × 10¹⁶cm^–3 zeigt. In allen drei Filmen war der Gehalt der Schwermetallelemente, anders als Mo, gering, d. h., unter 5 × 10¹⁶cm^–3, während der Gehalt an Alkalimetallen unter 5 × 10¹⁶cm^–3 lag. Wie aus der 9 klar zu ersehen ist, wird der Reststrom im wesentlichen unterdrückt durch Reduzierung des Al-Gehalts der Kontaktbarriereschicht.
Zwei Dioden 10 wurden aufgebaut, wobei jede eine Ta-Silicid-Kontaktbarriereschicht 1 mit allen Merkmalen der Diode mit einem Aufbau wie in Ausführungsbeispiel 1 aufweist.
Die Beziehung zwischen dem Al-Bestandteil in der Ta-Silicid-Kontaktbarriereschicht und dem Reststrom des pn-Überganges wurde untersucht. Die Ta-Silicid-Kontakt barriereschichten der zwei Dioden wurden gemäß des Sputter-Verfahrens unter Verwendung von 76,3 Gew.-% Ta-Si-Komposit-Targets mit Al-Konzentration von 150 ppm bzw. 0,4 ppm gebildet.
Die Ta-Silicid-Targets wurden durch das folgende Verfahren hergestellt.
Hochreines Ta-Pulver (maximale Partikelgröße 10 μm oder weniger) wurde für 48 Stunden mit hochreinem Si-Pulver (maximale Partikelgröße 30 μm oder weniger) im Verhältnis von 76,31 Gew.-% Ta-Si unter Verwendung einer Kugelmühle vermischt, die mit hochreinem Ar-Gas gefüllt war.
Ein BN-Formlösemittel wurde auf die Oberfläche einer Form aus Graphit gesprüht, und eine Ta-Platte wurde auf die Oberfläche der Form gelegt. Dann wurde die Form mit dem vermischten Pulver gefüllt.
Als nächstes wurde die Form in eine Heißpreßmaschine gebracht, und das vermischte Pulver wurde zu Silicid unter einem Druck von 5 × 10^–4 Torr, 1150°C für 3 Stunden und einem Druck von 60 kg/cm² umgewandelt. Dann wurde das Silicid desoxidiert und decarbonisiert bei 1300°C für 5 Stunden und wurde verdichtet und gesintert bei 1360°C für 5 Stunden und einem Druck von 280 kg/cm², um den gesinterten Körper zu bilden.
Der gesinterte Körper wurde geschliffen, poliert und durch elektro-erosive Bearbeitung geformt, um ein erstes Target mit annähernd 260 mm Druchmesser und 6 mm Dicke zu bilden. Der Al-Bestandteil dieses ersten Targets betrug 0,4 ppm.
Si-Pulver (Al-Bestandteil 430 ppm) wurde 48 Stunden lang mit hochreinem Ta-Pulver (maximale Partikelgröße 10 μm oder weniger) in einem Verhältnis von 76,3 Gew.-% Ta-Si unter Verwendung einer Kugelmühle gemischt, die mit hochreinem Ar-Gas gefüllt war.
Unter Verwendung dieses gemischten Pulvers wurde ein zweites Target auf ähnliche Weise zu dem oben beschriebenen gefertigt. Der Al-Bestandteil des zweiten Targets betrug 150 ppm.
Wenn Messungen mit formenloser Atom-Absorptions-Spektroskopie durchgeführt wurden, betrug der Al-Gehalt der Ta-Silicid-Schichten 4 × 10¹⁸cm^–3 bzw. 2 × 10¹⁷cm^–3.
Die Dicke betrug 90 nm in jeder Diode. Die Messung des Reststroms wurde auf gleiche Weise wie beim Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt.
Die Ergebnisse der Messung des Reststroms am pn-Übergang jeder Diode als eine Funktion der reversen Vor-/Bias-Spannung sind in 10 gezeigt. Kurve A in 10 zeigt die Strom-Spannungscharakteristik der Diode mit einer Ta-Silicid-Schicht mit einem Al-Bestandteil von 4 × 10¹⁸cm^–3 und Kurve B zeigt die Charakteristik einer Diode mit einer Ta-Silicid-Schicht mit einem Al-Bestandteil von 2 × 10¹⁶cm^–3. In beiden Schichten war der Gehalt anderer Schwermetall-Elemente als Ta niedrig, d. h. unter 2 × 10¹⁶cm^–3, und die Konzentration von Alkali-Elementen war gering, d. h. unter 0,5 × 10¹⁶cm^–3
Wie klar in 10 zu sehen ist, wurde der Reststrom im wesentlichen durch Reduzierung des Al-Bestandteils der Kontaktbarriereschicht unterdrückt.
Ausführungsform 11
2 Dioden wurden aufgebaut, wobei jede eine Ni-Silicid-Kontaktbarriereschicht 1 mit allen Merkmalen der Diode bei gleicher Konstruktion wie das Ausführungsbeispiel 1 aufweist. Die Beziehung zwischen dem Al-Bestandteil und der Ni-Silicid-Kontaktbarriereschicht und dem pn-Übergangsreststrom wurde untersucht. Die Ni-Silicid-Kontaktbarriereschichten der zwei Dioden wurden gemäß des Sputter-Verfahrens unter Verwendung von 51,1 Gew.-% Ni-Si-Komposit-Targets mit Al-Konzentrationen von 200 bzw. 0,5 ppm gefertigt.
Die Ni-Silicid-Targets wurden durch das folgende Verfahren gefertigt.
Hochreines Ni-Pulver (maximale Partikelgröße 10 μm oder weniger) wurde 24 Stunden lang mit hochreinem Si-Pulver (maximale Partikelgröße 30 μm oder weniger) im Verhältnis von 51,1 Gew.-% Ni-Si unter Verwendung einer Kugelmühle gemischt, die mit hochreinem Ar-Gas gefüllt war.
Ein BN-Formlösemittel wurde auf die Oberfläche der Form gesprüht, die aus Graphit gefertigt ist, und eine Ta-Platte wurde auf die Oberfläche der Form gelegt.
Dann wurde die Form mit dem gemischten Pulver gefüllt. Als nächstes wurde die Form in eine Heißpreßmaschine gebracht und das gemischte Pulver wurde zu Silicid bei 5 × 10^–4 Torr, 750°C für 3 Stunden und einem Druck von 50 kg/cm² umgewandelt. Dann wurde das Silcid desoxidiert und decarbonisiert bei 900°C für 5 Stunden und wurde verdichtet und gesintert bei 940°C für 5 Stunden unter einem Druck von 280 kg/cm², um den gesinterten Körper zu formen.
Der gesinterte Körper wurde geschliffen, poliert und durch elektro-erosive Bearbeitungsverfahren geformt, um ein erstes Target mit einem ungefähren Durchmesser von 260 mm und 6 mm Dicke zu bilden. Der Al-Bestandteil in dem ersten Target betrug 0,4 ppm.
Si-Puder (Al-Bestandteil 400 ppm) wurde 48 Stunden lang mit hochreinem Ni-Pulver (maximale Partikelgröße 10 μm oder weniger) im Verhältnis von 51,1 Gew.-% Ni-Si unter Verwendung einer Kugelmühle gemischt, die mit hochreinem Ar-Gas gefüllt war. Unter Verwendung dieses gemischten Pulvers wurde ein zweites Target auf die gleiche Weise wie oben beschrieben in bezug auf das erste Target gefertigt. Der Al-Bestandteil des zweiten Targets betrug 200 ppm.
Wenn Messungen durch formenlose Atom-Absorptionsphotospektrometrie durchgeführt wurden, betrug der Al-Bestandteil der Ni-Silicid-Schichten 8 × 10¹⁸cm^–3 bzw. 3 × 10¹⁶cm^–3. Die Schichtdicke betrug 90 nm in jeder Diode. Die Messung des Reststroms wurde auf gleiche Weise wie bei der Ausführungsform 1 durchgeführt.
Die Resultate der Messung des Reststroms am pn-Übergang jeder Diode als eine Funktion der reversen Bias-Spannung sind in 11 gezeigt. Kurve A in 11 zeigt die Strom-Spannungs-Charakteristik der Diode mit einer Ni-Silicid-Schicht mit einem Al-Bestandteil von 8 × 10¹⁸cm^–3, und Kurve B zeigt die Charakteristik der Diode mit einer Ni-Silicid-Schicht mit einem Al-Bestandteil von 3 × 10¹⁶cm^–3. In beiden Ni-Silicid-Schichten war der Anteil anderer Schwermetall-Elemente als Ni gering, d. h. unterhalb 2 × 10¹⁷cm^–3, und der Anteil der Alkali-Metalle war niedrig, d. h. unterhalb 1 × 10¹⁶cm^–3. Wie klar anhand von 11 gesehen werden kann, wurde der Reststrom im wesentlichen unterdrückt durch Reduzierung des Al-Gehalts der Kontaktbarriereschicht.
Ausführungsform 12
Zwei Dioden 10 wurden aufgebaut, wobei jede eine Co-Silicid-Kontaktbarriereschicht 1 aufweist, mit allen Merkmalen der Diode, die die gleiche Konstruktion wie die Ausführungsform 1 aufweist. Die Beziehung zwischen dem Al-Bestandteil in der Co-Silicid-Kontaktbarriereschicht und dem Reststrom am pn-Übergang wurde untersucht. Die Co-Silicid-Kontaktbarriereschichten der beiden Dioden wurden gemäß des Sputter-Verfahrens unter Verwendung von 51,2 Gew.-% Co-Silizium-Komposit-Targets mit Al-Konzentration von 200 bzw. 0,6 ppm geformt.
Die Co-Silizid-Targets wurden durch den folgenden Prozeß gefertigt.
Hochreines Co-Pulver (maximale Partikelgröße 10 μm oder weniger) wurde 48 Stunden lang mit hochreinem Si-Pulver (maximale Partikelgröße 30 μm oder weniger) im Verhältnis von 51,2 Gew.-% Co-Si unter Verwendung einer Kugelmühle vermischt, die mit hochreinem Ar-Gas gefüllt war.
Ein BN-Formlösemittel wurde auf die Oberfläche der Form aus Graphit gesprüht, und eine Ta-Platte wurde auf die Oberfläche der Form aufgebracht. Dann wurde die Form mit dem gemischten Pulver gefüllt.
Als nächstes wurde die Form in eine Heißpreßmaschine eingebracht und das gemischte Pulver wurde unter 5 × 10^–4 Torr, 1000°C für 3 Stunden und einem Druck von 40 kg/cm² zu Silicid umgewandelt. Dann wurde das Silicid desoxidiert und decarbonisiert bei 1150°C für 5 Stunden und wurde verdichtet und gesintert bei 1240°C für 5 Stunden und einem Druck von 280 kg/cm², um den gesinterten Körper zu formen. Der gesinterte Körper wurde geschliffen, poliert und durch elektro-erosive Bearbeitungsverfahren geformt, um ein erstes Target mit annäherungsweise 260 mm Durchmesser und 6 mm Dicke zu formen. Der Aluminium-Bestandteil in dem ersten Target betrug 0,6 ppm.
Silizium-Pulver (Al-Bestandteil 320 ppm) wurde 48 Stunden lang mit hochreinem Co-Pulver (maximale Partikelgröße 10 μm oder weniger) im Verhältnis von 51,2 Gew.-% Co-Si unter Verwendung einer Kugelmühle vermischt, die mit hochreinem Ar-Gas gefüllt war. Unter Verwendung dieses gemischten Pulvers wurde ein zweites Target auf die gleiche Weise wie oben beschrieben in Bezug auf das erste Target gefertigt. Der Al-Bestandteil des zweiten Targets betrug 160 ppm.
Wenn Messungen durch formenlose Atom-Absorptionsphotspektrometrie durchgeführt wurden, betrug der Al-Bestandteil der Co-Silicid-Schichten 0,5 × 10¹⁹cm^–3 bzw. 2 × 10¹⁶cm^–3. Die Schichtdicke betrug 80 nm in jeder Diode. Die Messung des Reststroms wurde auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungsform 1 durchgeführt.
Die Ergebnisse der Messung des Reststroms am pn-Übergang jeder Diode als eine Funktion der reversen Bias-Spannung sind in 12 gezeigt. Kurve A in 12 zeigt die Strom-Spannungscharakteristik von einer Diode mit einer Co-Silicid-Schicht mit einem Al-Bestandteil von 0,5 × 10¹⁹cm^–3, und Kurve B zeigt die Charakteristik einer Diode mit einer Co-Silicid-Schicht mit einem Al-Bestandteil von 2 × 10¹⁶cm^–3. In beiden Co-Silicid-Schichten war der Anteil anderer Schwermetall-Elemente als Co gering, d. h. unterhalb 2 × 10¹⁷cm^–3, und der Anteil der Alkali-Metalle war gering, d. h. unterhalb 1 × 10¹⁶cm^–3. Wie klar anhand 12 zu erkennen ist, wird der Reststrom im wesentlichen durch Reduzierung des Al-Anteils der Kontaktbarriereschichten unterdrückt.
Ausführungsform 13
Drei Dioden 10 wurden aufgebaut, wobei jede eine Ti-Nitrid-Kontaktbarriereschicht 1 aufweist mit allen Merkmalen der Diode, die den gleichen Aufbau wie die Ausführungsform 1 aufweist. Die Beziehung zwischen dem Al-Gehalt in der Ti-Nitrid-Kontaktbarriereschicht und dem Reststrom am pn-Übergang wurde untersucht. Die Ti-Nitrid-Kontaktbarriereschicht der drei Dioden wurde gemäß dem Sputter-Verfahren in einer Stickstoff-Atmosphäre unter Verwendung von Ti-Targets mit Aluminium-Konzentration von 150, 10 bzw. 3 durchgeführt.
Ein erstes Ti-Target (Al-Gehalt 150 ppm) und ein zweites Ti-Target (Al-Gehalt 10 ppm) wurden nach dem gleichen Verfahren wie in bezug auf Ausführungsform 7 beschrieben hergestellt. Jedes dieser Targets wurde kreisförmig geformt, wobei der Durchmesser annäherungsweise vier Inches betrug.
Ein drittes Ti-Target (Al-Bestandteil 3 ppm) wurde auf die folgende Art und Weise gefertigt.
Die Ti-Nadeln wurden auf die gleiche Weise gefertigt wie in bezug auf die Ausführungsform 7 beschrieben.
Dann wurden die Ti-Nadeln in einer NaOH-Lösung gewaschen, um Al von der Oberfläche der Nadeln zu entfernen, und in Wasser abgespült.
Weiterhin wurden die Nadeln für 3 Minuten in eine Mischlösung getaucht, die aus Flußsäure, Salpetersäure, Salzsäure und Wasser (2 : 1 : 1 : 196 in Gew.-%) bestand.
Danach wurden die Ti-Nadeln durch ein Elektrostrahl-Schmelzverfahren unter den gleichen Bedingungen in bezug auf die Ausführungsform 7 geschmolzen, und ein Ti-Ingot mit 135 mm Durchmesser wurde geformt. Der Ti-Ingot wurde kaltgeschmiedet und geschliffen, poliert und geformt, um ein kreisförmiges Ti-Target mit annäherungsweise vier Inches Durchmesser zu formen.
Luft in der Kammer einer Direktstrom-Dipol-Magnetotron-Sputtervorrichtung wurde bis zu einem Druck von 1 × 10^–6 Torr evakuiert. Als nächstes wurde die Kammer mit einem Gas, bestehend aus 50% Ar 50% N₂, unter einem Druck von 5 × 10^–3 Torr gefüllt. Dann wurde eines der Ti-Targets in der Kammer plaziert. Der Film wurde durch Sputtering des Targets unter Verwendung einer 400 Watt- Direktstromquelle gebildet.
Wenn Messungen mit formenloser Atom-Absorptionsphotospektrometrie durchgeführt wurden, betrug der Aluminium-Bestandteil der Ti-Nitrid-Schichten 1 × 10^l9cm^–3, 1 × 10¹⁸cm^–3 bzw. 1 × 10¹⁷cm^–3. Weiterhin betrug die Schichtdicke ungefähr 100 nm in jeder Diode. Die Messung des Stroms wurde in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform 1 durchgeführt.
Die Ergebnisse der Messungen des Reststroms am pn-Übergang jeder Diode als Funktion der reversen Bias-Spannung sind in 13 gezeigt. Kurve A in 13 zeigt die Strom-Spannungscharakteristik der Diode mit der Ti-Nitrid-Schicht mit einem Al-Bestandteil von 1 × 10¹⁹cm^–3, Kurve B zeigt die Charakteristik der Diode mit der Ti-Nitrid-Schicht mit einem Al-Gehalt von 1 × 10¹⁸cm^–3, und Kurve C zeigt die Charakteristik der Diode mit der Ti-Nitrid-Schicht mit einem Al-Gehalt von 1 × 10¹⁷cm^–3. In allen Ti-Nitrid-Schichten war der Gehalt anderer Schwermetall-Elemente als Ti niedrig, d. h. unterhalb 5 × 10¹⁶cm^–3, und der Anteil der Alkali-Metalle war gering, d. h. unterhalb 5 × 10¹⁶cm^–3. Wie klar anhand 13 gesehen werden kann, wird der. Reststrom im wesentlichen durch Reduzierung des Al-Anteils der Kontaktbarriereschicht unterdrückt.
Ausführungsform 14
Zwei Dioden 10 wurden aufgebaut, wobei jede eine Ta-Nitrid-Kontaktbarriereschicht 1 aufweist, mit allen anderen Merkmalen der Diode, die den gleichen Aufbau wie die Ausführungsform 1 aufweist. Die Beziehung zwischen dem Al-Anteil in der Ta-Nitrid-Kontaktbarriereschicht und dem Reststrom am pn-Übergang wurde untersucht. Die Ta-Nitrid-Kontaktbarriereschichten der zwei Dioden wurden in einer Stickstoff-Atmosphäre gemäß dem Sputter-Verfahren unter Verwendung von Ta-Targets mit Al-Konzentrationen von 150 bzw. 1 ppm gefertigt.
Sputtering wurde wie in bezug auf die Ausführungsform 13 ausgeführt, bis auf den Umstand, daß 350 Watt Direktstromenergie verwendet wurden.
Wenn Messungen durch formenlose Atom-Absorptionsphotospektrometrie durchgeführt wurden, betrug der Al-Gehalt der Ta-Nitrid-Kontaktbarriereschichten 4 × 10¹⁸cm^–3 bzw. 1 × 10 cm^–3. Die Schichtdicke betrug 80 nm in jeder Diode. Die Messung des Reststroms wurde auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungsform 1 durchgeführt.
Das Ergebnis der Messung des Reststroms am pn-Übergang jeder Diode als eine Funktion der umgekehrten Bias-Spannung zeigt 14. Kurve A in 14 zeigt die Strom-Spannungscharakteristik von einer Diode mit einer Ta-Nitrid-Schicht mit einem Al-Anteil von 4 × 10¹⁸cm^–3, und Kurve B zeigt die Charakteristik einer Diode mit der Ta-Nitrid-Schicht mit einem Al-Anteil von 1 × 10¹⁷cm^–3. In beiden Ta-Nitrid-Schichten war der Anteil anderer Schwermetall-Elemente als Ta niedrig, d. h. unterhalb 1 × 10¹⁷cm^–3, und der Anteil der Alkali-Metalle war niedrig, d. h. unterhalb 3 × 10¹⁶cm^–3. Wie klar anhand 14 erkannt werden kann, wird der Reststrom im wesentlichen durch Reduzierung des Aluminium-Anteils in der Kontaktbarriereschicht unterdrückt.
Ausführungsform 15
Zwei Dioden 10 wurden aufgebaut, wobei jede eine Ti-W-Nitrid-Kontaktbarriereschicht 1 aufweist mit allen anderen Merkmalen der Diode, die den gleichen Aufbau wie die Ausführungsform 1 aufweist. Die Beziehung zwischen dem Al-Anteil in der Ti-W-Nitrid-Kontaktbarriereschicht 1 und dem Reststrom am pn-Übergang wurde untersucht. Die Ti-W-Nitrid-Kontaktbarriereschicht wurde in einer Stickstoff-Atmosphäre gemäß dem Sputter-Verfahren unter Verwendung von 10 Gew.-% Ti-W-Komposit-Targets mit einer Al-Konzentration von 200 bzw. 1 ppm gebildet.
Sputtering wurde wie in bezug auf Ausführungsform 13 durchgeführt, bis auf den Umstand, daß 420 Watt Di rektstrom-Energie verwendet wurden.
Wenn mit formenloser Atom-Absorptionsphotospektrometrie gemessen wurde, betrug der Al-Anteil der Ti-W-Nitrid-Schichten 5 × 10¹⁸cm^–3 bzw. 2 × 10¹⁷cm^–3. Die Kontaktbarriereschichtendicke betrug 80 nm in jeder Diode. Die Messung des Reststroms wurde auf die gleiche Art wie bei der Ausführungsform 1 durchgeführt.
Die Ergebnisse der Messung des Reststroms am pn-Übergang jeder Diode als eine Funktion der reversen Bias-Spannung zeigt 15. Kurve A in 15 zeigt die Strom-Spannungscharakteristik der Diode mit der Ti-W-Nitrid-Schicht mit einem Al-Anteil von 5 × 10¹⁸cm^–3, und Kurve B zeigt die Charakteristik einer Diode mit der Ti-W-Nitrid-Schicht mit einem Al-Anteil von 2 × 10¹⁷cm^–3. In beiden Ti-W-Schichten war der Anteil anderer Schwermetall-Elemente als Ti niedrig, d. h. unterhalb 2 × 10¹⁷cm^–3, und der Anteil der Alkali-Metalle war niedrig, d. h. unterhalb 1 × 10¹⁶cm^–3. Wie klar anhand von 15 erkannt werden kann, wird der Reststrom im wesentlichen durch Reduzierung des Al-Anteils in der Kontaktbarriereschicht unterdrückt.
Ausführungsform 16
Zwei Dioden 10 wurden aufgebaut, wobei jede eine W-Nitrid-Kontaktbarriereschicht 1 aufweist mit allen anderen Merkmalen der Diode, die den gleichen Aufbau wie die Ausführungsform 1 aufweist. Die Beziehung zwischen dem Al-Anteil in der W-Nitrid-Kontaktbarriereschicht und dem Reststrom an dem pn-Übergang wurde untersucht. Die W-Nitrid-Kontaktbarriereschichten der zwei Dioden wurden in einer Stickstoff-Atmosphäre gemäß dem Sputter-Verfahren unter Verwendung von W-Targets mit Al-Konzentrationen von 170 bzw. 1 ppm gebildet.
Sputtering wurde wie in bezug auf Ausführungsform 13 durchgeführt, bis auf den Umstand, daß 450 Watt Di rektstrom-Energie verwendet wurde.
Wenn durch formenlose Atom-Absorptionsphotospektrometrie gemessen wurde, betrug der Al-Anteil der W-Nitrid-Kontaktbarriereschichten 3 × 10¹⁸cm^–3 bzw. 1 × 10¹⁷cm^–3. Die Schichtdicken betrugen 90 nm in jeder Diode. Die Messung des Reststroms wurde auf die gleiche Weise wie bei Ausführungsform 1 durchgeführt.
Die Ergebnisse der Messung des Reststroms am pn-Übergang jeder Diode als Funktion der reversen Bias-Spannung zeigt 16. Kurve A in 16 zeigt die Strom-Spannungscharakteristik der Diode mit der W-Nitrid-Schicht mit einem Al-Anteil von 3 × 10¹⁸cm^–3, und Kurve B zeigt die Charakteristik der Diode mit der W-Nitrid-Schicht mit einem Al-Anteil von 1 × 10¹⁷cm^–3. In beiden W-Nitrid-Schichten war der Anteil anderer Schwermetall-Elemente als W niedrig, d. h. unterhalb 1 × 10¹⁷cm^–3, und der Anteil von Alkali-Elementen war niedrig, d. h. unterhalb 1 × 10¹⁶cm^–3. Wie klar anhand von 16 erkannt werden kann, wird der Reststrom im wesentlichen durch Reduzierung des Al-Anteils in der Kontaktbarriereschicht unterdrückt.
18 zeigt einen MOSFET 20 mit einem konventionellen Aufbau bis auf die Zusammensetzung seiner Gate-Elektrode und Kontaktbarriereschichten, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind. MOSFET 20 umfaßt ein Substrat 22 eines ersten Leitfähigkeitstyps. Eine Source-Region 24 und eine Drain-Region 26 sind von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, entgegengesetzt zum ersten Leitfähigkeitstyp, und eindiffundiert in die Hauptoberfläche des Substrates 22. Ein isolierender Film 28 ist auf der Hauptoberfläche des Substrates 22 aufgebracht und umfaßt Öffnungen 30 und 32, die Teile der Source-Region 24 und der Drain-Region 26 freigeben. Kontaktbarriereschichten 34 und 36 sind entsprechend über die Abschnitte der Source-Region 24 und Drain-Region 26, die durch die Öffnungen 30 und 32 freigegeben sind, aufgebracht. Aluminiumleitungen/-drähte 38 und 40 kontaktieren entsprechend die Kontaktbarriereschichten 34 und 36, um dadurch einen leitfähigen Kontakt zu der Source-Region 24 und Drain-Region 26 zu bewirken. Eine Gate-Elektrode 42 ist über einem Abschnitt des isolierenden Films 28, überlappend den Bereich zwischen den Source- und Drain-Regionen, aufgebracht.
Gemäß der Erfindung setzen sich die Gate-Elektrode 42 und jede der Kontaktbarriereschichten 34 und 36 aus irgendeinem der oben beschriebenen Materialien für leitfähige Filme zusammen, bei denen der Aluminium-Gehalt auf oder unterhalb 1 × 10¹⁸cm^–3 gehalten ist. Als Ergebnis davon kann der Reststrom des MOSFET 20 auf einem nahezu konstanten Level gehalten werden, wenn die Vorrichtung verkleinert wird, unabhängig von der Tiefe der Source- und Drain-Regionen.
Die Erfindung ist in bezug auf spezielle Ausführungsformen beschrieben worden. Jedoch sind andere Ausführungsformen, die auf den Prinzipien der Erfindung beruhen, naheliegend für Fachleute. Derartige Ausführungsformen werden auch durch die Ansprüche abgedeckt.

Claims

Halbleitervorrichtung mit einer Kontaktbarriereschicht und/oder einer Gate-Elektrode, von denen eine oder beide aus einem hochreinen leitenden Film bestehen, der sich aus einem leitenden Material zusammensetzt, das einen Verunreinigungsgehalt von: (i) Aluminium < 1 × 1018 cm–3 aufweist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, deren Verunreinigungsgehalt von (ii) Schwermetallen < 1 × 10¹⁷ cm^–3 ist und deren Verunreinigungsgehalt von (iii) Alkalimetallen < 5 × 10¹⁶ cm^–3 in der Gate-Elektrode und/oder Kontaktbarriereschicht ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit der Kontaktbarriereschicht und der Gate-Elektrode, wobei beide sich aus dem leitenden Material zusammensetzen.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das leitende Material zusammengesetzt ist aus mindestens einer Materialart, die sich aus einem oder mehreren der folgenden Elemente zusammensetzt: Ti, W, Mo, Zr, Hf, Ta, V, Nb, Ir, Fe, Ni, Cr, Co, Pd und Pt.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine Materialart metallisches Silicid aus einem oder mehreren der metallischen in Anspruch 4 definierten Elemente ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine Materialart ein Nitrid einer oder mehrerer der folgenden Materialien ist: Ti, W, Ta, und Legierungen von Ti und W.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: einem Substrat aus einem ersten Leitfähigkeitstyp und mit einer Oberfläche; einer Region eines zweiten Leitfähigkeitstyps, entgegengesetzt dem ersten Leitfähigkeitstyp und in der Oberfläche des Substrates gebildet; einer Isolationsschicht, die auf der Oberfläche des Substrates angeordnet ist, wobei die Isolationsschicht eine Öffnung aufweist, die wenigstens einen Teil der zweiten Leitfähigkeitstypregion freigibt; einer Kontaktbarriereschicht, die auf dem Teil der zweiten Leitfähigkeitstypregion angeordnet und durch die Öffnung freigegeben ist; und einer Kontaktschicht, die sich aus einem ersten leitenden Material zusammensetzt, das wenigstens an der Kontaktbarriereschicht angeordnet ist; wobei die Kontaktbarriereschicht sich zusammensetzt aus einem zweiten leitenden Material, das in einem der vorhergehenden Ansprüche definiert ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin aufweisend: ein Substrat eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer Hauptoberfläche; eine Sourceregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps, entgegengesetzt dem ersten Leitfähigkeitstyp und in der Hauptoberfläche des Substrates gebildet; eine Drainregion des zweiten Leitfähigkeitstyps, die in der Hauptoberfläche des Substrates an einer Örtlichkeit gebildet ist, die von der Sourceregion beabstandet ist; eine Isolationsschicht, die auf einem Abschnitt der Hauptoberfläche des Substrates angeordnet ist, wobei die Isolationsschicht Öffnungen aufweist, die wenigstens einen Teil der Sourceregion und einen Teil der Drainregion freigeben; eine Kontaktbarriereschicht, die auf den entsprechenden Bereichen der Source- und Drainregionen angeordnet ist und durch die Öffnungen freigegeben wird; eine Kontaktschicht, die zusammengesetzt ist aus einem ersten leitfähigen Material, das wenigstens an jeder Kontaktbarriereschicht angeordnet ist; und eine Elektrode, die an der Isolationsschicht über einem Bereich der Hauptoberfläche des Substrates zwischen den Source- und Drainregionen angeordnet ist; wobei die Kontaktbarriereschicht und die Elektrode jeweils zusammengesetzt sind aus leitfähigem Material, das in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei diese eine Diode ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei diese eine MOSFET-Vorrichtung ist.