JP2001244199A - ベータ鉄シリサイドの成膜方法 - Google Patents
ベータ鉄シリサイドの成膜方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｓｉ基板上に高品質な単結晶のβ−ＦｅＳｉ
2のエピタキシャル層を形成するとともに、β−ＦｅＳ
ｉ2の厚膜化を可能とする成膜方法を提供する。 【解決手段】 １１００℃に加熱したｎ型のＳｉ基板１
上に、スパッタ法によりＦｅを堆積し、Ｓｉ基板１のＳ
ｉとＦｅとを反応させて、Ｓｉ基板上にα−ＦｅＳｉ2
層１７を形成する。次に、α−ＦｅＳｉ2層１７を形成
したＳｉ基板１を急冷して室温にした後、キャップ層と
なるＳｉ層１８をα−ＦｅＳｉ2１７層の上に堆積し、
Ｓｉ基板１を６００〜８００℃で１０時間熱処理をして
正方晶のα−ＦｅＳｉ2を低温の熱処理で安定な斜方晶
のβ−ＦｅＳｉ2に相変化させることで、膜厚の厚いβ
−ＦｅＳｉ2のエピタキシャル層１９を形成する。その
後、キャップ層となるＳｉ層１８を除去する。
2のエピタキシャル層を形成するとともに、β−ＦｅＳ
ｉ2の厚膜化を可能とする成膜方法を提供する。 【解決手段】 １１００℃に加熱したｎ型のＳｉ基板１
上に、スパッタ法によりＦｅを堆積し、Ｓｉ基板１のＳ
ｉとＦｅとを反応させて、Ｓｉ基板上にα−ＦｅＳｉ2
層１７を形成する。次に、α−ＦｅＳｉ2層１７を形成
したＳｉ基板１を急冷して室温にした後、キャップ層と
なるＳｉ層１８をα−ＦｅＳｉ2１７層の上に堆積し、
Ｓｉ基板１を６００〜８００℃で１０時間熱処理をして
正方晶のα−ＦｅＳｉ2を低温の熱処理で安定な斜方晶
のβ−ＦｅＳｉ2に相変化させることで、膜厚の厚いβ
−ＦｅＳｉ2のエピタキシャル層１９を形成する。その
後、キャップ層となるＳｉ層１８を除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン（以下、
Ｓｉと記す）基板上に単結晶のベータ鉄シリサイド（以
下、β−ＦｅＳｉ2と記す）の薄膜を形成するβ−Ｆｅ
Ｓｉ2の成膜方法に関するものである。
Ｓｉと記す）基板上に単結晶のベータ鉄シリサイド（以
下、β−ＦｅＳｉ2と記す）の薄膜を形成するβ−Ｆｅ
Ｓｉ2の成膜方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｓｉと鉄（以下、Ｆｅと記す）との化合
物であるβ−ＦｅＳｉ2は、鉄シリサイド構造系の中で
斜方晶の構造を有している半導体であり、熱電素子材料
として研究されてきた。最近の研究により、β−ＦｅＳ
ｉ2はＳｉ基板上にエピタキシャル成長可能であるとと
もに、エネルギーバンドギャップが直接遷移型の０．８
５ｅＶである半導体としての性質と、バンド端で大きな
光吸収係数をもつ性質とから、Ｓｉの受発光デバイス実
現の有力な材料として期待されている。
物であるβ−ＦｅＳｉ2は、鉄シリサイド構造系の中で
斜方晶の構造を有している半導体であり、熱電素子材料
として研究されてきた。最近の研究により、β−ＦｅＳ
ｉ2はＳｉ基板上にエピタキシャル成長可能であるとと
もに、エネルギーバンドギャップが直接遷移型の０．８
５ｅＶである半導体としての性質と、バンド端で大きな
光吸収係数をもつ性質とから、Ｓｉの受発光デバイス実
現の有力な材料として期待されている。
【０００３】β−ＦｅＳｉ2エピタキシャル層のＳｉ基
板上への成膜方法として、現在までにいろいろと報告さ
れている。代表的な成膜方法としては以下の３つがあ
る。
板上への成膜方法として、現在までにいろいろと報告さ
れている。代表的な成膜方法としては以下の３つがあ
る。
【０００４】１つ目は、室温でＳｉ基板上にＦｅを堆積
後、アニールすることによりＦｅとＳｉの固相反応によ
りβ−ＦｅＳｉ2を成膜する方法（Ｓｏｌｉｄ Ｐｈａ
ｓｅＥｐｉｔａｘｙ法；ＳＰＥ法）である。これは、例
えばＪ．Ｄｅｒｒｉｅｎｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｓｕ
ｒｆ．Ｓｃｉ．，７３（１９９３）９０に記載されてい
る。
後、アニールすることによりＦｅとＳｉの固相反応によ
りβ−ＦｅＳｉ2を成膜する方法（Ｓｏｌｉｄ Ｐｈａ
ｓｅＥｐｉｔａｘｙ法；ＳＰＥ法）である。これは、例
えばＪ．Ｄｅｒｒｉｅｎｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｓｕ
ｒｆ．Ｓｃｉ．，７３（１９９３）９０に記載されてい
る。
【０００５】２つ目は、加熱したＳｉ基板上にＦｅを堆
積しながら、ＦｅとＳｉの固相反応によりβ−ＦｅＳｉ
2を成膜する方法（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎＥｐｉｔａｘｙ法；ＲＤＥ法）である。これは例
えばＡ．Ｈ．Ｒｅａｄｅｒｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｓ
ｕｒｆ．Ｓｃｉ．，７３（１９９３）１３１に記載され
ている。
積しながら、ＦｅとＳｉの固相反応によりβ−ＦｅＳｉ
2を成膜する方法（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎＥｐｉｔａｘｙ法；ＲＤＥ法）である。これは例
えばＡ．Ｈ．Ｒｅａｄｅｒｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｓ
ｕｒｆ．Ｓｃｉ．，７３（１９９３）１３１に記載され
ている。
【０００６】３つ目は、ＭＢＥチャンバー中で、加熱し
たＳｉ基板上に、ＦｅとＳｉを同時に堆積しながらβ−
ＦｅＳｉ2を成膜する方法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅ
ａｍＥｐｉｔａｘｙ法；ＭＢＥ法）である。これは、例
えばＪ．Ｅ．Ｍａｈａｎ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５６（１９９０）２１２６に記載
されている。
たＳｉ基板上に、ＦｅとＳｉを同時に堆積しながらβ−
ＦｅＳｉ2を成膜する方法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅ
ａｍＥｐｉｔａｘｙ法；ＭＢＥ法）である。これは、例
えばＪ．Ｅ．Ｍａｈａｎ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５６（１９９０）２１２６に記載
されている。
【０００７】ＳＰＥ法、ＲＤＥ法でＦｅを堆積するに
は、通常、電子ビーム（ＥＢ）蒸着や、Ａｒガスを用い
たスパッタ法が用いられている。
は、通常、電子ビーム（ＥＢ）蒸着や、Ａｒガスを用い
たスパッタ法が用いられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、Ｓｉ基
板上に堆積したＦｅとＳｉ基板中のＳｉとを反応させる
ＳＰＥ法、ＲＤＥ法、また、Ｓｉ基板上にＦｅとＳｉの
原子比が1対２となるように同時堆積したＦｅとＳｉと
を反応させるＭＢＥ法により、β−ＦｅＳｉ2のエピタ
キシャル層を形成することができる。ここで、Ｓｉ基板
に対して、表１に示す結晶面と結晶軸との関係でβ−Ｆ
ｅＳｉ2のエピキシャル層が得られる。
板上に堆積したＦｅとＳｉ基板中のＳｉとを反応させる
ＳＰＥ法、ＲＤＥ法、また、Ｓｉ基板上にＦｅとＳｉの
原子比が1対２となるように同時堆積したＦｅとＳｉと
を反応させるＭＢＥ法により、β−ＦｅＳｉ2のエピタ
キシャル層を形成することができる。ここで、Ｓｉ基板
に対して、表１に示す結晶面と結晶軸との関係でβ−Ｆ
ｅＳｉ2のエピキシャル層が得られる。
【０００９】
【表１】
【００１０】しかしながら、上記従来の方法では、β−
ＦｅＳｉ2層のエピタキシャル膜の成長に伴い、その膜
の厚さが５０ｎｍを越えて厚さを増すと、大きな圧縮応
力が原因でβ−ＦｅＳｉ2層が基板から剥離したり、あ
るいは、大きな圧縮応力に加えて、Ｓｉ原子の拡散が遅
くなってＦｅ原子との反応も抑制されるので、β−Ｆｅ
Ｓｉ2層が多結晶化してしまう。
ＦｅＳｉ2層のエピタキシャル膜の成長に伴い、その膜
の厚さが５０ｎｍを越えて厚さを増すと、大きな圧縮応
力が原因でβ−ＦｅＳｉ2層が基板から剥離したり、あ
るいは、大きな圧縮応力に加えて、Ｓｉ原子の拡散が遅
くなってＦｅ原子との反応も抑制されるので、β−Ｆｅ
Ｓｉ2層が多結晶化してしまう。
【００１１】また、ＳＰＥ法では、熱処理の温度が９０
０℃以下に限定されるため、最初に堆積するＦｅ層の膜
厚が厚いと未反応のＦｅが残ってしまい、多結晶になり
やすい。
０℃以下に限定されるため、最初に堆積するＦｅ層の膜
厚が厚いと未反応のＦｅが残ってしまい、多結晶になり
やすい。
【００１２】また、ＲＤＥ法では、エピタキシャル成長
させたβ−ＦｅＳｉ2層をアニールすると、β−ＦｅＳ
ｉ2層はＳｉ基板とのエピタキシャルな関係を保ちなが
らも凝集して島状になってしまう。
させたβ−ＦｅＳｉ2層をアニールすると、β−ＦｅＳ
ｉ2層はＳｉ基板とのエピタキシャルな関係を保ちなが
らも凝集して島状になってしまう。
【００１３】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、Ｓｉ基板上に高品質な単結晶のβ−
ＦｅＳｉ2のエピタキシャル層を形成するとともに、β
−ＦｅＳｉ2の厚膜化を可能とする成膜方法を提供する
ことを目的とする。
になされたもので、Ｓｉ基板上に高品質な単結晶のβ−
ＦｅＳｉ2のエピタキシャル層を形成するとともに、β
−ＦｅＳｉ2の厚膜化を可能とする成膜方法を提供する
ことを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のβ−ＦｅＳｉ2の成膜方法は、Ｓｉ基板上
にＦｅを堆積してアルファ鉄シリサイド（以下、α−Ｆ
ｅＳｉ2と記す）を形成する工程と、前記α−ＦｅＳｉ2
上に熱処理時に圧縮応力を抑えるキャップ層を堆積する
工程および熱処理することにより、前記α−ＦｅＳｉ2
からβ−ＦｅＳｉ2への相変化を起こさせる工程とを含
むものである。
に、本発明のβ−ＦｅＳｉ2の成膜方法は、Ｓｉ基板上
にＦｅを堆積してアルファ鉄シリサイド（以下、α−Ｆ
ｅＳｉ2と記す）を形成する工程と、前記α−ＦｅＳｉ2
上に熱処理時に圧縮応力を抑えるキャップ層を堆積する
工程および熱処理することにより、前記α−ＦｅＳｉ2
からβ−ＦｅＳｉ2への相変化を起こさせる工程とを含
むものである。
【００１５】あるいは、本発明のβ−ＦｅＳｉ2の成膜
方法は、Ｓｉ基板上にＦｅとＳｉを堆積してα−ＦｅＳ
ｉ2を形成する工程と、同α−ＦｅＳｉ2の上に熱処理時
に圧縮応力を抑えるキャップ層を形成する工程および熱
処理することにより、前記α−ＦｅＳｉ2からβ−Ｆｅ
Ｓｉ2への相変化を起こさせる工程とを含むものであ
る。
方法は、Ｓｉ基板上にＦｅとＳｉを堆積してα−ＦｅＳ
ｉ2を形成する工程と、同α−ＦｅＳｉ2の上に熱処理時
に圧縮応力を抑えるキャップ層を形成する工程および熱
処理することにより、前記α−ＦｅＳｉ2からβ−Ｆｅ
Ｓｉ2への相変化を起こさせる工程とを含むものであ
る。
【００１６】これらにより、キャップ層がα−ＦｅＳｉ
2からβ−ＦｅＳｉ2層の成長に伴う大きな圧縮応力の影
響を抑えるので、厚い膜厚の単結晶のβ−ＦｅＳｉ2の
エピタキシャル層を形成することができる。
2からβ−ＦｅＳｉ2層の成長に伴う大きな圧縮応力の影
響を抑えるので、厚い膜厚の単結晶のβ−ＦｅＳｉ2の
エピタキシャル層を形成することができる。
【００１７】また、本発明のβ−ＦｅＳｉ2の成膜方法
は、Ｓｉ基板上にＦｅとＳｉの混合層を形成する工程
と、同混合層の上に熱処理時に圧縮応力を抑えるキャッ
プ層を形成する工程と、熱処理してα−ＦｅＳｉ2を形
成する工程および熱処理することにより、前記α−Ｆｅ
Ｓｉ2からβ−ＦｅＳｉ2への相変化を起こさせる工程と
を含むものである。
は、Ｓｉ基板上にＦｅとＳｉの混合層を形成する工程
と、同混合層の上に熱処理時に圧縮応力を抑えるキャッ
プ層を形成する工程と、熱処理してα−ＦｅＳｉ2を形
成する工程および熱処理することにより、前記α−Ｆｅ
Ｓｉ2からβ−ＦｅＳｉ2への相変化を起こさせる工程と
を含むものである。
【００１８】これにより、α−ＦｅＳｉ2の形成前に、
キャップ層を形成しているので、α−ＦｅＳｉ2の熱処
理に引き続き、β−ＦｅＳｉ2形成の熱処理を行うこと
ができるとともに、キャップ層がα−ＦｅＳｉ2からβ
−ＦｅＳｉ2層の成長に伴う大きな圧縮応力の影響を抑
えるので、厚い膜厚の単結晶のβ−ＦｅＳｉ2のエピタ
キシャル層を形成することができる。
キャップ層を形成しているので、α−ＦｅＳｉ2の熱処
理に引き続き、β−ＦｅＳｉ2形成の熱処理を行うこと
ができるとともに、キャップ層がα−ＦｅＳｉ2からβ
−ＦｅＳｉ2層の成長に伴う大きな圧縮応力の影響を抑
えるので、厚い膜厚の単結晶のβ−ＦｅＳｉ2のエピタ
キシャル層を形成することができる。
【００１９】さらに、本発明のβ−ＦｅＳｉ2の成膜方
法は、キャップ層が、Ｓｉ、Ｓｉ酸化物あるいはＳｉ窒
化物からなるものである。
法は、キャップ層が、Ｓｉ、Ｓｉ酸化物あるいはＳｉ窒
化物からなるものである。
【００２０】これにより、キャップ層をＳｉ系の材料を
選択することにより、α−ＦｅＳｉ 2上あるいはＦｅと
Ｓｉの混合した層の上に比較的容易にキャップ層を形成
することができる。
選択することにより、α−ＦｅＳｉ 2上あるいはＦｅと
Ｓｉの混合した層の上に比較的容易にキャップ層を形成
することができる。
【００２１】さらに、本発明のβ−ＦｅＳｉ2の成膜方
法は、キャップ層の膜厚が、α−ＦｅＳｉ2の膜厚以上
であるものである。
法は、キャップ層の膜厚が、α−ＦｅＳｉ2の膜厚以上
であるものである。
【００２２】これにより、キャップ層がβ−ＦｅＳｉ2
層の成長に伴う大きな圧縮応力の影響を抑える効果が維
持されるので、厚い膜厚の単結晶のβ−ＦｅＳｉ2のエ
ピタキシャル層を形成することができる。
層の成長に伴う大きな圧縮応力の影響を抑える効果が維
持されるので、厚い膜厚の単結晶のβ−ＦｅＳｉ2のエ
ピタキシャル層を形成することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明のβ−ＦｅＳｉ2の
成膜方法における実施形態について、図面を参照しなが
ら説明する。
成膜方法における実施形態について、図面を参照しなが
ら説明する。
【００２４】（実施の形態１）図１は、本発明における
第１の実施形態のβ−ＦｅＳｉ2の成膜方法を示す工程
断面図であり、図２は、β−ＦｅＳｉ2の成膜装置の概
略図である。
第１の実施形態のβ−ＦｅＳｉ2の成膜方法を示す工程
断面図であり、図２は、β−ＦｅＳｉ2の成膜装置の概
略図である。
【００２５】まず、（１００）面のｎ型のＳｉ基板１を
アンモニア過酸化水素水と塩酸過酸化水素水を使用して
洗浄した｛以下、ＲＣＡ（Ｒａｄｉｏ Ｃｏｒｐｏｒａ
ｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）洗浄と記す｝後、希
フッ酸で水素終端処理を施す。
アンモニア過酸化水素水と塩酸過酸化水素水を使用して
洗浄した｛以下、ＲＣＡ（Ｒａｄｉｏ Ｃｏｒｐｏｒａ
ｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）洗浄と記す｝後、希
フッ酸で水素終端処理を施す。
【００２６】次に、このＳｉ基板１を図２に示すＲＦマ
グネトロンスパッタ装置の真空チャンバー２内の基板ホ
ルダー３に設置する。
グネトロンスパッタ装置の真空チャンバー２内の基板ホ
ルダー３に設置する。
【００２７】なお、真空チャンバー２には、Ｓｉ基板１
の加熱用ヒーター４と、真空排気ポンプにつながってい
る排気口５と、カソード６、７が設けられ、カソード６
の上にはＦｅターゲット８、カソード７の上にはＳｉタ
ーゲット９が設置されている。
の加熱用ヒーター４と、真空排気ポンプにつながってい
る排気口５と、カソード６、７が設けられ、カソード６
の上にはＦｅターゲット８、カソード７の上にはＳｉタ
ーゲット９が設置されている。
【００２８】また、カソード６、７にはそれぞれ、マッ
チングボックス１０、１１を介して１３．５６ＭＨｚの
ＲＦ電源１２、１３が設けられている。さらに、真空チ
ャンバー２にはスパッタガス供給用のガス供給口１４が
設けてあり、マスフローコントローラー１５により流量
調整されたＡｒガス１６を真空チャンバー２内に供給す
る。
チングボックス１０、１１を介して１３．５６ＭＨｚの
ＲＦ電源１２、１３が設けられている。さらに、真空チ
ャンバー２にはスパッタガス供給用のガス供給口１４が
設けてあり、マスフローコントローラー１５により流量
調整されたＡｒガス１６を真空チャンバー２内に供給す
る。
【００２９】次に、図１と図２を参照しながら、上記Ｒ
Ｆマグネトロンスパッタ装置を用いて、β−ＦｅＳｉ2
の成膜方法について説明する。
Ｆマグネトロンスパッタ装置を用いて、β−ＦｅＳｉ2
の成膜方法について説明する。
【００３０】図１（ａ）に示すように、ヒーター４によ
り１１００℃に加熱したｎ型のＳｉ基板１上に、Ｆｅを
約３ｎｍ／分のデポレートで６０ｎｍの膜厚となるよう
に堆積する。ここで、成膜条件は、マスフローコントロ
ーラー１５を用いてＡｒガス１６の流量を約２５ＳＣＣ
Ｍに設定し、スパッタ圧力を約６６６ｍＰａに保ち、Ｆ
ｅターゲット８にはＲＦ電源１２により２００ＷのＲＦ
パワーを印加した。
り１１００℃に加熱したｎ型のＳｉ基板１上に、Ｆｅを
約３ｎｍ／分のデポレートで６０ｎｍの膜厚となるよう
に堆積する。ここで、成膜条件は、マスフローコントロ
ーラー１５を用いてＡｒガス１６の流量を約２５ＳＣＣ
Ｍに設定し、スパッタ圧力を約６６６ｍＰａに保ち、Ｆ
ｅターゲット８にはＲＦ電源１２により２００ＷのＲＦ
パワーを印加した。
【００３１】これにより、Ｓｉ基板１のＳｉとＦｅとが
反応して、図１（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板１の上に
α−ＦｅＳｉ2層１７を形成することができる。ここで
得られたα−ＦｅＳｉ2層１７のＸ線回折の結果を図３
（ａ）に示す。
反応して、図１（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板１の上に
α−ＦｅＳｉ2層１７を形成することができる。ここで
得られたα−ＦｅＳｉ2層１７のＸ線回折の結果を図３
（ａ）に示す。
【００３２】次に、α−ＦｅＳｉ2層１７を形成したＳ
ｉ基板１を急冷して室温にした後、図１（ｃ）に示すよ
うに、熱処理時に圧縮応力を抑えるキャップ層となるＳ
ｉ層１８をα−ＦｅＳｉ2層１７の上に２００ｎｍの厚
さに堆積させる。
ｉ基板１を急冷して室温にした後、図１（ｃ）に示すよ
うに、熱処理時に圧縮応力を抑えるキャップ層となるＳ
ｉ層１８をα−ＦｅＳｉ2層１７の上に２００ｎｍの厚
さに堆積させる。
【００３３】次に、図１（ｄ）に示すように、Ｓｉ基板
１を６００〜８００℃の温度で１０時間の熱処理を施
す。これにより、熱処理温度が９４０℃以上であれば安
定な正方晶のα−ＦｅＳｉ2になるが、熱処理を９４０
℃以下で行うことにより安定な斜方晶のβ−ＦｅＳｉ2
に相変化を起こさせることにより、約２００ｎｍの厚さ
のβ−ＦｅＳｉ2層１９を形成することができる。
１を６００〜８００℃の温度で１０時間の熱処理を施
す。これにより、熱処理温度が９４０℃以上であれば安
定な正方晶のα−ＦｅＳｉ2になるが、熱処理を９４０
℃以下で行うことにより安定な斜方晶のβ−ＦｅＳｉ2
に相変化を起こさせることにより、約２００ｎｍの厚さ
のβ−ＦｅＳｉ2層１９を形成することができる。
【００３４】最後に、β−ＦｅＳｉ2層１９上に形成し
ているキャップ層であるＳｉ層１８を、エッチングによ
り除去する。
ているキャップ層であるＳｉ層１８を、エッチングによ
り除去する。
【００３５】ここで、第１の実施形態で得られたβ−Ｆ
ｅＳｉ2層１９のＸ線回折の結果を図３（ｂ）に示す。
ｅＳｉ2層１９のＸ線回折の結果を図３（ｂ）に示す。
【００３６】図３（ｂ）に示すように、β−ＦｅＳｉ2
の（４００）、（６００）、（８００）面の単結晶のピ
ークが見られることから、β−ＦｅＳｉ2層１９は高品
質なエピタキシャル膜であることがわかる。
の（４００）、（６００）、（８００）面の単結晶のピ
ークが見られることから、β−ＦｅＳｉ2層１９は高品
質なエピタキシャル膜であることがわかる。
【００３７】なお、キャップ層となるＳｉ層１８の厚さ
は、β−ＦｅＳｉ2層１９の厚さ以上にすることが好ま
しい。なぜなら、Ｓｉ層１８の厚さがβ−ＦｅＳｉ2層
１９の厚さより小さいと、β−ＦｅＳｉ2層１９への成
長に伴う大きな圧縮応力の影響を抑える効果が小さくな
り、β−ＦｅＳｉ2がＳｉ基板１から剥離したり、ある
いは多結晶化してしまうからである。
は、β−ＦｅＳｉ2層１９の厚さ以上にすることが好ま
しい。なぜなら、Ｓｉ層１８の厚さがβ−ＦｅＳｉ2層
１９の厚さより小さいと、β−ＦｅＳｉ2層１９への成
長に伴う大きな圧縮応力の影響を抑える効果が小さくな
り、β−ＦｅＳｉ2がＳｉ基板１から剥離したり、ある
いは多結晶化してしまうからである。
【００３８】また、α−ＦｅＳｉ2の形成では１０００
℃以上の高温でＦｅとＳｉを反応させるため、未反応の
Ｆｅが残りにくく、かつ、ＦｅとＳｉの反応層が厚くな
ることによるＳｉの拡散の低下を抑えることができるの
で、α−ＦｅＳｉ2層の厚膜化が可能となる。これらに
より、α−ＦｅＳｉ2から相変化させてβ−ＦｅＳｉ2を
形成するときには、未反応のＦｅが極力少ない状態で、
Ｓｉの拡散現象に支配されることなく、厚い膜厚のβ−
ＦｅＳｉ2のエピタキシャル層を成長させることができ
る。
℃以上の高温でＦｅとＳｉを反応させるため、未反応の
Ｆｅが残りにくく、かつ、ＦｅとＳｉの反応層が厚くな
ることによるＳｉの拡散の低下を抑えることができるの
で、α−ＦｅＳｉ2層の厚膜化が可能となる。これらに
より、α−ＦｅＳｉ2から相変化させてβ−ＦｅＳｉ2を
形成するときには、未反応のＦｅが極力少ない状態で、
Ｓｉの拡散現象に支配されることなく、厚い膜厚のβ−
ＦｅＳｉ2のエピタキシャル層を成長させることができ
る。
【００３９】（実施の形態２）図４は、本発明における
第２の実施形態のβ−ＦｅＳｉ2の成膜方法を示す工程
断面図である。なお、この成膜方法に用いるβ−ＦｅＳ
ｉ2の成膜装置は、第１の実施形態で示した図２と同じ
なので、成膜装置は図２を参照して説明する。
第２の実施形態のβ−ＦｅＳｉ2の成膜方法を示す工程
断面図である。なお、この成膜方法に用いるβ−ＦｅＳ
ｉ2の成膜装置は、第１の実施形態で示した図２と同じ
なので、成膜装置は図２を参照して説明する。
【００４０】まず、図４（ａ）に示すように、図２に示
したＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒガス
１６の流量を２５ＳＣＣＭ、スパッタ圧力を約６６６ｍ
Ｐａ、Ｆｅターゲット８へのＲＦ電源１２のＲＦパワー
を２００Ｗ、Ｓｉターゲット９へのＲＦ電源１３のＲＦ
パワーを１５０Ｗに設定して、ＲＣＡ洗浄および水素終
端化処理を施した室温のＳｉ基板１を基板ホルダー３に
設置し、ＦｅおよびＳｉをそれぞれ約３ｎｍ／分と約１
０ｎｍ／分のデポレートで２０分間堆積してＳｉ基板１
上にＦｅとＳｉの混合層２０を形成する。
したＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒガス
１６の流量を２５ＳＣＣＭ、スパッタ圧力を約６６６ｍ
Ｐａ、Ｆｅターゲット８へのＲＦ電源１２のＲＦパワー
を２００Ｗ、Ｓｉターゲット９へのＲＦ電源１３のＲＦ
パワーを１５０Ｗに設定して、ＲＣＡ洗浄および水素終
端化処理を施した室温のＳｉ基板１を基板ホルダー３に
設置し、ＦｅおよびＳｉをそれぞれ約３ｎｍ／分と約１
０ｎｍ／分のデポレートで２０分間堆積してＳｉ基板１
上にＦｅとＳｉの混合層２０を形成する。
【００４１】次に、図４（ｂ）に示すように、ＦｅとＳ
ｉを同時堆積した混合層２０の上にＳｉのみを２００ｎ
ｍの厚さに堆積させ、熱処理時に圧縮応力を抑えるキャ
ップ層としてのＳｉ層２１を形成する。
ｉを同時堆積した混合層２０の上にＳｉのみを２００ｎ
ｍの厚さに堆積させ、熱処理時に圧縮応力を抑えるキャ
ップ層としてのＳｉ層２１を形成する。
【００４２】次に、図４（ｃ）に示すように、不活性ガ
ス雰囲気中で１１００℃の温度で急速熱処理でするＲＴ
Ａ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎ
ｇ）処理を施すことによって、ＦｅとＳｉの混合層２０
中のＦｅとＳｉを反応させて、α−ＦｅＳｉ2層２２を
形成する。
ス雰囲気中で１１００℃の温度で急速熱処理でするＲＴ
Ａ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎ
ｇ）処理を施すことによって、ＦｅとＳｉの混合層２０
中のＦｅとＳｉを反応させて、α−ＦｅＳｉ2層２２を
形成する。
【００４３】次に、図４（ｄ）に示すように、α−Ｆｅ
Ｓｉ2層２２を形成した基板を６００〜８００℃の温度
でさらに１０時間加熱することにより、α−ＦｅＳｉ2
からβ−ＦｅＳｉ2に相変化を起こさせて、膜厚が約２
００ｎｍのβ−ＦｅＳｉ2層２３を形成する。
Ｓｉ2層２２を形成した基板を６００〜８００℃の温度
でさらに１０時間加熱することにより、α−ＦｅＳｉ2
からβ−ＦｅＳｉ2に相変化を起こさせて、膜厚が約２
００ｎｍのβ−ＦｅＳｉ2層２３を形成する。
【００４４】最後に、β−ＦｅＳｉ2層２３上に形成し
ているキャップ層であるＳｉ層２１をエッチングにより
除去する。
ているキャップ層であるＳｉ層２１をエッチングにより
除去する。
【００４５】なお、第２の実施形態による成膜方法で得
られたβ−ＦｅＳｉ2層２３のＸ線回折の結果は、図３
（ｂ）と同じであった。これにより、この成膜方法でも
高品質な単結晶のエピタキシャル膜が形成できることが
わかった。
られたβ−ＦｅＳｉ2層２３のＸ線回折の結果は、図３
（ｂ）と同じであった。これにより、この成膜方法でも
高品質な単結晶のエピタキシャル膜が形成できることが
わかった。
【００４６】なお、第２の実施形態では、ＦｅとＳｉと
をＳｉ基板に同時に堆積した場合について述べたが、Ｆ
ｅとＳｉを交互に堆積させた場合も同じ結果が得られ
た。
をＳｉ基板に同時に堆積した場合について述べたが、Ｆ
ｅとＳｉを交互に堆積させた場合も同じ結果が得られ
た。
【００４７】また、第２の実施形態では、室温のＳｉ基
板上にＦｅとＳｉを同時堆積させた場合について述べた
が、１１００℃に加熱したＳｉ基板にＦｅとＳｉとを同
時堆積させてα−ＦｅＳｉ2を形成し、その後にＳｉキ
ャップ層を堆積させて６００〜８００℃の温度で１０時
間加熱しても同様の結果が得られた。
板上にＦｅとＳｉを同時堆積させた場合について述べた
が、１１００℃に加熱したＳｉ基板にＦｅとＳｉとを同
時堆積させてα−ＦｅＳｉ2を形成し、その後にＳｉキ
ャップ層を堆積させて６００〜８００℃の温度で１０時
間加熱しても同様の結果が得られた。
【００４８】以上、第１の実施形態および第２の実施形
態の説明では、キャップ層としてＳｉを用いて説明した
が、Ｓｉ酸化物あるいはＳｉ窒化膜をキャップ層として
用いても同様な効果が得られた。また、成膜方法として
はＲＦマグネトロンスパッタ装置を使った方法について
説明したが、ＤＣスパッタ、２極スパッタ等の他のスパ
ッタ法や、電子ビーム蒸着法を用いても同様な結果が得
られた。
態の説明では、キャップ層としてＳｉを用いて説明した
が、Ｓｉ酸化物あるいはＳｉ窒化膜をキャップ層として
用いても同様な効果が得られた。また、成膜方法として
はＲＦマグネトロンスパッタ装置を使った方法について
説明したが、ＤＣスパッタ、２極スパッタ等の他のスパ
ッタ法や、電子ビーム蒸着法を用いても同様な結果が得
られた。
【００４９】
【発明の効果】本発明は、Ｓｉ基板上に形成した正方晶
のα−ＦｅＳｉ2の上にＳｉ、Ｓｉ酸化物あるいはＳｉ
窒化物からなるキャップ層を堆積し、その後、熱処理し
て相変化を起こし、斜方晶のβ−ＦｅＳｉ2を形成する
ことにより、β−ＦｅＳｉ2の成長に伴う大きな内部応
力の影響を抑えることができるので、膜厚の厚い高品質
な単結晶のβ−ＦｅＳｉ2のエピタキシャル層を形成す
ることができる。
のα−ＦｅＳｉ2の上にＳｉ、Ｓｉ酸化物あるいはＳｉ
窒化物からなるキャップ層を堆積し、その後、熱処理し
て相変化を起こし、斜方晶のβ−ＦｅＳｉ2を形成する
ことにより、β−ＦｅＳｉ2の成長に伴う大きな内部応
力の影響を抑えることができるので、膜厚の厚い高品質
な単結晶のβ−ＦｅＳｉ2のエピタキシャル層を形成す
ることができる。
【図１】本発明における第１の実施の形態のβ−ＦｅＳ
ｉ2の成膜方法を示す工程断面図
ｉ2の成膜方法を示す工程断面図
【図２】本発明における第１の実施の形態および第２の
実施の形態のβ−ＦｅＳｉ2の成膜方法に用いるＲＦマ
グネトロンスパッタ装置の概略図
実施の形態のβ−ＦｅＳｉ2の成膜方法に用いるＲＦマ
グネトロンスパッタ装置の概略図
【図３】本発明の成膜方法により形成される途中のα−
ＦｅＳｉ2層と最終的に形成されるβ−ＦｅＳｉ2層のＸ
線回折図
ＦｅＳｉ2層と最終的に形成されるβ−ＦｅＳｉ2層のＸ
線回折図
【図４】 本発明における第２の実施の形態のβ−ＦｅＳｉ2の成
膜方法を示す工程断面図
膜方法を示す工程断面図
１ Ｓｉ基板 ２ 真空チャンバー ３ 基板ホルダー ４ ヒーター ５ 排気口 ６、７ カソード ８ Ｆｅターゲット ９ Ｓｉターゲット １０、１１ マッチングボックス １２、１３ ＲＦ電源 １４ ガス供給口 １５ マスフローコントローラー １６ Ａｒガス １７、２２ α−ＦｅＳｉ2層 １８、２１ Ｓｉ層 １９、２３ β−ＦｅＳｉ2層 ２０ 混合層
Claims (5)
- 【請求項１】 シリコン基板上に鉄を堆積してアルファ
鉄シリサイドを形成する工程と、前記アルファ鉄シリサ
イド上に熱処理時に圧縮応力を抑えるキャップ層を堆積
する工程および熱処理することにより、前記アルファ鉄
シリサイドからベータ鉄シリサイドへの相変化を起こさ
せる工程とを含むことを特徴とするベータ鉄シリサイド
の成膜方法。 - 【請求項２】 シリコン基板上に鉄とシリコンの混合層
を形成する工程と、同混合層の上に熱処理時に圧縮応力
を抑えるキャップ層を形成する工程と、熱処理してアル
ファ鉄シリサイドを形成する工程および熱処理すること
により、前記アルファ鉄シリサイドからベータ鉄シリサ
イドへの相変化を起こさせる工程とを含むことを特徴と
するベータ鉄シリサイドの成膜方法。 - 【請求項３】 シリコン基板上に鉄とシリコンを堆積し
てアルファ鉄シリサイドを形成する工程と、同アルファ
鉄シリサイドの上に熱処理時に圧縮応力を抑えるキャッ
プ層を形成する工程および熱処理することにより、前記
アルファ鉄シリサイドからベータ鉄シリサイドへの相変
化を起こさせる工程とを含むことを特徴とするベータ鉄
シリサイドの成膜方法。 - 【請求項４】 キャップ層が、シリコン、シリコン酸化
物あるいはシリコン窒化物からなることを特徴とする請
求項１、２または３記載のベータ鉄シリサイドの成膜方
法。 - 【請求項５】 キャップ層の膜厚が、アルファ鉄シリサ
イドの膜厚以上であることを特徴とする請求項１、２ま
たは３記載のベータ鉄シリサイドの成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000055289A JP2001244199A (ja) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | ベータ鉄シリサイドの成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000055289A JP2001244199A (ja) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | ベータ鉄シリサイドの成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001244199A true JP2001244199A (ja) | 2001-09-07 |
Family
ID=18576436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000055289A Pending JP2001244199A (ja) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | ベータ鉄シリサイドの成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001244199A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004021458A1 (ja) * | 2002-08-30 | 2004-03-11 | Hamamatsu Photonics K.K. | 発光素子およびその製造方法 |
| JP2004303868A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Tdk Corp | ベータ鉄シリサイド領域の作製方法 |
| JP2007134743A (ja) * | 2007-02-13 | 2007-05-31 | Mitsubishi Materials Corp | 鉄シリサイド層の製造方法並びに半導体基板及び光半導体装置 |
-
2000
- 2000-03-01 JP JP2000055289A patent/JP2001244199A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004021458A1 (ja) * | 2002-08-30 | 2004-03-11 | Hamamatsu Photonics K.K. | 発光素子およびその製造方法 |
| CN100364118C (zh) * | 2002-08-30 | 2008-01-23 | 浜松光子学株式会社 | 发光元件及其制造方法 |
| JP2004303868A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Tdk Corp | ベータ鉄シリサイド領域の作製方法 |
| JP4581332B2 (ja) * | 2003-03-31 | 2010-11-17 | Ｔｄｋ株式会社 | ベータ鉄シリサイド領域の作製方法 |
| JP2007134743A (ja) * | 2007-02-13 | 2007-05-31 | Mitsubishi Materials Corp | 鉄シリサイド層の製造方法並びに半導体基板及び光半導体装置 |
| JP4556959B2 (ja) * | 2007-02-13 | 2010-10-06 | 三菱マテリアル株式会社 | 鉄シリサイド層の製造方法並びに半導体基板及び光半導体装置 |
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