JPH0411776A - ＰｔＳｉ／Ｓｉ構造を備えた半導体装置及びそのフッ素イオン注入方法 - Google Patents
ＰｔＳｉ／Ｓｉ構造を備えた半導体装置及びそのフッ素イオン注入方法Info
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- JPH0411776A JPH0411776A JP10014990A JP10014990A JPH0411776A JP H0411776 A JPH0411776 A JP H0411776A JP 10014990 A JP10014990 A JP 10014990A JP 10014990 A JP10014990 A JP 10014990A JP H0411776 A JPH0411776 A JP H0411776A
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、半導体装置及びそのイオン注入法に関し、
特に、Ｐ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造を備えた半導体
装置においてフッ素を含むイオンを所定剤量以上となる
ように注入して高温安定性を向上させるとともに、ショ
ットキー・バリヤーの障壁高さを調整するＰ ｔ Ｓ
ｉ ／ Ｓ ｉ構造を備えた半導体装置及びそのフッ素
イオン注入法に関する。
特に、Ｐ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造を備えた半導体
装置においてフッ素を含むイオンを所定剤量以上となる
ように注入して高温安定性を向上させるとともに、ショ
ットキー・バリヤーの障壁高さを調整するＰ ｔ Ｓ
ｉ ／ Ｓ ｉ構造を備えた半導体装置及びそのフッ素
イオン注入法に関する。
［従来の技術］
従来技術のＰ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造において、
ＰｔＳｉ（白金ケイ素化合物）は低濃度のｎ形シリコン
基板上にショットキー・コンタクトを形成できると同時
に、ｐ形シリコン基板または高濃度のｎ形シリコン基板
上にオーミック・コンタクトを形成できるものであった
ので、このＰ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造はシリコン
トランジスターを中心とする半導体デバイスおよび集積
回路に広く利用されてきた（Ｊ、Ｍ、Ａｎｄｒｅｗｓ
ａｎｄ Ｍ、Ｐ、Ｌｅｐｓｅｌｔｅｒ、５ｏｌｉｄ ５
ｔａｔｅＥ１ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、、ｖｏｌ、１３．ｐ
ｐ、１０１１．１９７０ およびＪ、ＭＡｎｄｒｅｗ
ｓ 、Ｊ 、Ｖａｃ、Ｓｃｉ、Ｔｅｃｈｎｏｌ 、 、
ｖｏｌ 、 １１ 、ｐｐ９７２ 、１９７４を参照
）。
ＰｔＳｉ（白金ケイ素化合物）は低濃度のｎ形シリコン
基板上にショットキー・コンタクトを形成できると同時
に、ｐ形シリコン基板または高濃度のｎ形シリコン基板
上にオーミック・コンタクトを形成できるものであった
ので、このＰ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造はシリコン
トランジスターを中心とする半導体デバイスおよび集積
回路に広く利用されてきた（Ｊ、Ｍ、Ａｎｄｒｅｗｓ
ａｎｄ Ｍ、Ｐ、Ｌｅｐｓｅｌｔｅｒ、５ｏｌｉｄ ５
ｔａｔｅＥ１ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、、ｖｏｌ、１３．ｐ
ｐ、１０１１．１９７０ およびＪ、ＭＡｎｄｒｅｗ
ｓ 、Ｊ 、Ｖａｃ、Ｓｃｉ、Ｔｅｃｈｎｏｌ 、 、
ｖｏｌ 、 １１ 、ｐｐ９７２ 、１９７４を参照
）。
また、このＰ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造は７７℃に
という低温下では赤外線の検出デバイスとして作用した
（Ｗ、Ｆ、Ｋｏｓｏｎｏｃｋｙ、Ｆ、Ｖ、５ｈａｌｌｃ
ｒｏｓｓ、Ｔ、Ｓ、Ｖｉｌｌａｎｉａｎｄ Ｊ、Ｖ、Ｇ
ｒｏｐｐｅ、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｄｅｖｉｃｅｓｖｏｌ、ＥＤ−２２，、ｐｐ、１５６
４．１９８５を参照）。
という低温下では赤外線の検出デバイスとして作用した
（Ｗ、Ｆ、Ｋｏｓｏｎｏｃｋｙ、Ｆ、Ｖ、５ｈａｌｌｃ
ｒｏｓｓ、Ｔ、Ｓ、Ｖｉｌｌａｎｉａｎｄ Ｊ、Ｖ、Ｇ
ｒｏｐｐｅ、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｄｅｖｉｃｅｓｖｏｌ、ＥＤ−２２，、ｐｐ、１５６
４．１９８５を参照）。
さらに、ＰｔＳｉは、その抵抗係数がわずか３０μΩ−
ｃ ｍ′であるのでゲートおよび配線部分に使用できる
金属材料として最適であった（ｓ、ｐ。
ｃ ｍ′であるのでゲートおよび配線部分に使用できる
金属材料として最適であった（ｓ、ｐ。
Ｍｕｒａｒｋａ、Ｊ、Ｖａｃ、Ｓｃｉ、Ｔｅｃｈｎｏｌ
、、ｖｏｌ、１７．ｐｐ、７７５１９８０およびＳ、Ｐ
、Ｍｕｒａｒｋａ、Ｊ、Ｖａｃ、Ｓｃｉ、Ｔｅｃｈｎｏ
ｌ、。
、、ｖｏｌ、１７．ｐｐ、７７５１９８０およびＳ、Ｐ
、Ｍｕｒａｒｋａ、Ｊ、Ｖａｃ、Ｓｃｉ、Ｔｅｃｈｎｏ
ｌ、。
ｖｏｌ、Ｂ４．ｐｐ、 １３２５．１９８６を参照）。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、従来技術のＰ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ
構造においては、高温安定性に欠けるという欠点があっ
た。
構造においては、高温安定性に欠けるという欠点があっ
た。
つまり、Ｐｔ（プラチナ）−３ｉ（シリコン）系の最低
共融点は８３０℃しかないので（Ｍ。
共融点は８３０℃しかないので（Ｍ。
Ｈａｎｓｅｎ、Ｃｏｎ５ｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｉ
ｎａｒｙ Ａ１１ａｙｓ、ＭｃＧｒａｗｆｌｉｌｌ、Ｎ
ｅｗ Ｙｏｒｋ、１９５９を参照）、先に低温焼成によ
りＰｔＳｉを形成しても７００℃を越える高温に遭遇す
ると、ＰｔＳｉはやはりアグレミレーションとよはれる
塊状凝集を引きおこしてＰｔＳｉ膜か分断されるととも
に、電気抵抗値が大幅に増大していた（Ａ、に、５ｉｎ
ｈａ、 Ｓ、Ｅ、Ｈａｓｚｋｏ、 Ｔ、Ｔ、Ｓｈｅｎｇ
。
ｎａｒｙ Ａ１１ａｙｓ、ＭｃＧｒａｗｆｌｉｌｌ、Ｎ
ｅｗ Ｙｏｒｋ、１９５９を参照）、先に低温焼成によ
りＰｔＳｉを形成しても７００℃を越える高温に遭遇す
ると、ＰｔＳｉはやはりアグレミレーションとよはれる
塊状凝集を引きおこしてＰｔＳｉ膜か分断されるととも
に、電気抵抗値が大幅に増大していた（Ａ、に、５ｉｎ
ｈａ、 Ｓ、Ｅ、Ｈａｓｚｋｏ、 Ｔ、Ｔ、Ｓｈｅｎｇ
。
Ｊ、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、、ｖｏｌ、１２
２．ｐｐ、１７１４．１９７５ を参照）。同時に、Ｐ
ｔかシリコン基板中に拡散を始めて、Ｐ ｔ Ｓ ｉ
／ Ｓ ｉ構造のショットキー・バリヤーの障壁高さが
低くなることから、逆方向電流か大きくなって、順方向
電流の理想係数も犬きくなっていた（Ｍ、Ｅｉｚｅｎｂ
ｅｒ３． ）１．Ｆｏｅｌｌ、 Ｋ、Ｎ、ＴｕＪ、Ａｐ
ｐｌＰｈｙｓ、、ｖｏｌ、５２．ｐｐ、８６１．１９８
１を参照）。そして、ＰｔＳ ｉが浅い接合のオーミッ
ク・コンタクトに使用される場合は、ＰｔがＳｉ基板に
拡散する（Ａ、Ｐｒａｂｈａｋａｒ、Ｔ、Ｃ，ＭｃＧｉ
ｌｌ、 ａｎｄ Ｍ、ＡＮｉｃｏｌｅｔ、Ａｐｐｌ、
Ｐｈｙｓ 、Ｌｅｔｔ、 、ｖｏｌ、４３ 、ｐｐ、１
１１８ 、１９８３を参照）が、この拡散したＰｔが浅
い接合部分の電気特性を破壊するものとなっていた。
２．ｐｐ、１７１４．１９７５ を参照）。同時に、Ｐ
ｔかシリコン基板中に拡散を始めて、Ｐ ｔ Ｓ ｉ
／ Ｓ ｉ構造のショットキー・バリヤーの障壁高さが
低くなることから、逆方向電流か大きくなって、順方向
電流の理想係数も犬きくなっていた（Ｍ、Ｅｉｚｅｎｂ
ｅｒ３． ）１．Ｆｏｅｌｌ、 Ｋ、Ｎ、ＴｕＪ、Ａｐ
ｐｌＰｈｙｓ、、ｖｏｌ、５２．ｐｐ、８６１．１９８
１を参照）。そして、ＰｔＳ ｉが浅い接合のオーミッ
ク・コンタクトに使用される場合は、ＰｔがＳｉ基板に
拡散する（Ａ、Ｐｒａｂｈａｋａｒ、Ｔ、Ｃ，ＭｃＧｉ
ｌｌ、 ａｎｄ Ｍ、ＡＮｉｃｏｌｅｔ、Ａｐｐｌ、
Ｐｈｙｓ 、Ｌｅｔｔ、 、ｖｏｌ、４３ 、ｐｐ、１
１１８ 、１９８３を参照）が、この拡散したＰｔが浅
い接合部分の電気特性を破壊するものとなっていた。
そこで、従来技術においては、Ｐ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ
ｉ構造の高温安定性を向上させるために、シリコンと
プラチナとを共同形成させて、Ｓ ｉ ／ Ｐ ｔの原
子数比率を共融時の原子数比率よりも高くすることで最
信共融点を乗り越える試みがなされていた（ Ｓ、Ｐ、
Ｍｕｒａｒｋａ、Ｅ、Ｋ１ｎ５ｂｒｏｎ、Ｄ、Ｂ、Ｆｒ
ａｓｅｒ、Ｊ、ＭＡｎｄｒｅｗｓ、ａｎｄ Ｅ、Ｊ、
Ｌｌｏｙｄ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、、ｖｏｌ、５４
ｐｐ、６９４３．１９８３を参照）。しかし、この方法
によりＰｔＳｉに塊状凝集が発生することを抑止するこ
とが８来るというものの、抵抗係数が増大するとともに
ショットキー・バリヤーのｆｉ璧も低くなっていた。そ
して、高温焼ぎなまし処理を経ても、Ｐ ｔ Ｓ ｆ
／ Ｓ ｉコンタクトの順方向および逆方向電気特性は
やはり劣化を避けられなかった。また、この方法は高温
安定性に欠けるとともに、大規模集積回路の製造に適す
るものではなかった。
ｉ構造の高温安定性を向上させるために、シリコンと
プラチナとを共同形成させて、Ｓ ｉ ／ Ｐ ｔの原
子数比率を共融時の原子数比率よりも高くすることで最
信共融点を乗り越える試みがなされていた（ Ｓ、Ｐ、
Ｍｕｒａｒｋａ、Ｅ、Ｋ１ｎ５ｂｒｏｎ、Ｄ、Ｂ、Ｆｒ
ａｓｅｒ、Ｊ、ＭＡｎｄｒｅｗｓ、ａｎｄ Ｅ、Ｊ、
Ｌｌｏｙｄ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、、ｖｏｌ、５４
ｐｐ、６９４３．１９８３を参照）。しかし、この方法
によりＰｔＳｉに塊状凝集が発生することを抑止するこ
とが８来るというものの、抵抗係数が増大するとともに
ショットキー・バリヤーのｆｉ璧も低くなっていた。そ
して、高温焼ぎなまし処理を経ても、Ｐ ｔ Ｓ ｆ
／ Ｓ ｉコンタクトの順方向および逆方向電気特性は
やはり劣化を避けられなかった。また、この方法は高温
安定性に欠けるとともに、大規模集積回路の製造に適す
るものではなかった。
この発明は、以上のような実情を背景としてなされたも
ので、Ｐ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造を備える半導体
装置において、フッ素を含むイオンを注入することで高
温安定性を向上させるとともに、ショットキー・バリヤ
ーの障壁高さを調整できる技術を提供することを目的と
している。
ので、Ｐ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造を備える半導体
装置において、フッ素を含むイオンを注入することで高
温安定性を向上させるとともに、ショットキー・バリヤ
ーの障壁高さを調整できる技術を提供することを目的と
している。
〔課題を解決するための手段］
上述した課題を解決し所望の目的を達成するために、Ｐ
ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造を備えた半導体装置のフ
ッ素イオン注入法において、Ｐ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ
ｉ構造に対してフッ素を含むイオンを注入すると、Ｐ
ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造の高温安定性を向上させる
上で効果的である。
ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造を備えた半導体装置のフ
ッ素イオン注入法において、Ｐ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ
ｉ構造に対してフッ素を含むイオンを注入すると、Ｐ
ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造の高温安定性を向上させる
上で効果的である。
また、Ｐ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造を備えた半導体
装置のフッ素イオン注入法において、ＰｔＳｉ／Ｓｉ構
造に対してフッ素を含むイオンの注入および高温焼きな
まし処理を行うことで、ショットキー・バリヤーの障壁
高さを調整する上で効果的である。
装置のフッ素イオン注入法において、ＰｔＳｉ／Ｓｉ構
造に対してフッ素を含むイオンの注入および高温焼きな
まし処理を行うことで、ショットキー・バリヤーの障壁
高さを調整する上で効果的である。
そして、上記Ｐ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造が、Ｓｉ
基体上へＰｔを形成（堆積）した後、低温焼ぎなましを
行うことにより形成すると都合がよい。
基体上へＰｔを形成（堆積）した後、低温焼ぎなましを
行うことにより形成すると都合がよい。
また、上記Ｐ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造が、Ｓｉ基
体上にＰｔおよびＳｉ原子を共同形成する（すなわちＳ
ｉ基体上に直接ＰｔＳｉ層を堆積する）ことで形成され
ることもできる。
体上にＰｔおよびＳｉ原子を共同形成する（すなわちＳ
ｉ基体上に直接ＰｔＳｉ層を堆積する）ことで形成され
ることもできる。
さらに、上記高温焼きなましが７００℃以上、上記低温
焼きなましが７００℃以下であると好都合である。
焼きなましが７００℃以下であると好都合である。
上記フッ素を含むイオンが少なくともＦｌまたはＢＦ、
”であると都合がよいが、ショットキー・バリヤーの障
壁高さを調整するためには上記フッ素を含むイオンが少
なくともＦｏであると都合がよい。
”であると都合がよいが、ショットキー・バリヤーの障
壁高さを調整するためには上記フッ素を含むイオンが少
なくともＦｏであると都合がよい。
さらに、上言己イオン注入が、Ｐｔ形成の前に行われる
こと、Ｐｔ影形成後に行われること、Ｐｔ影形成よび低
温焼きなましの後で行われること、ＰｔおよびＳｉの共
同形成の後で行われることのいずれかを選択できる。
こと、Ｐｔ影形成後に行われること、Ｐｔ影形成よび低
温焼きなましの後で行われること、ＰｔおよびＳｉの共
同形成の後で行われることのいずれかを選択できる。
そして、上記イオン注入が、＄１基体内部に浸透するフ
ッ素イオン剤量を少なくともｌＸ１０１４０ｍ””とす
ると、Ｐ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造の高温安定性向
上およびショットキー・バリヤーのＲ璧高さを調整する
上で効果的である。
ッ素イオン剤量を少なくともｌＸ１０１４０ｍ””とす
ると、Ｐ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造の高温安定性向
上およびショットキー・バリヤーのＲ璧高さを調整する
上で効果的である。
［作 用コ
上述のように構成されたＰ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構
造を備えた半導体装置は、高温安定性を従来のものと比
へて１００℃はと向上させると同時に、ショットキー・
バリヤーの障壁高さをコントロールすることかできる。
造を備えた半導体装置は、高温安定性を従来のものと比
へて１００℃はと向上させると同時に、ショットキー・
バリヤーの障壁高さをコントロールすることかできる。
この現象を本発明人か理論化したバリヤーモデルに基づ
いて簡単に説明してみると、高温焼きなまし過程におい
てシリコン基体に注入されたフッ素イオンが外方向へ拡
散するが、ＰｔＳ ｉ／Ｓｉの界面にはＳｉのダングリ
ング・ボンド（ｄａｎｇｌｉｎｇｂｏｎｄ ）が多数あ
ってフッ素イオンと結合する。しかも５ｉ−Ｆの結合力
は５，７３ｅＶと強力である。したがって、フッ素イオ
ンがＰ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉの界面に拡散していく
と、Ｓｉのダングリング・ボンドと容易に結合して当該
界面に堆積される。そして、堆積されたフッ素イオンの
量が十分であると、一種のバリヤー層を形成することと
なってＰｔがシリコン基体の内部に向けて移動するのを
防止するので、Ｐ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造の高温
安定性が向上することになる。
いて簡単に説明してみると、高温焼きなまし過程におい
てシリコン基体に注入されたフッ素イオンが外方向へ拡
散するが、ＰｔＳ ｉ／Ｓｉの界面にはＳｉのダングリ
ング・ボンド（ｄａｎｇｌｉｎｇｂｏｎｄ ）が多数あ
ってフッ素イオンと結合する。しかも５ｉ−Ｆの結合力
は５，７３ｅＶと強力である。したがって、フッ素イオ
ンがＰ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉの界面に拡散していく
と、Ｓｉのダングリング・ボンドと容易に結合して当該
界面に堆積される。そして、堆積されたフッ素イオンの
量が十分であると、一種のバリヤー層を形成することと
なってＰｔがシリコン基体の内部に向けて移動するのを
防止するので、Ｐ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造の高温
安定性が向上することになる。
また、Ｐ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ界面の前記ダングリ
ング・ボンドとフッ素イオンとが結合すると表面状態が
大幅に安定化するので、ショットキー・バリヤーの障壁
高さはＰｔＳｉの仕事関数とシリコンの電子親和力との
差から影響を受けて増大し、ショットキー・バリヤーの
障壁高さが高温でも安定性を維持できるとともに、焼き
なまし温度のコントロールによってショットキー・バリ
ヤーの障壁高さを調整できることになる。
ング・ボンドとフッ素イオンとが結合すると表面状態が
大幅に安定化するので、ショットキー・バリヤーの障壁
高さはＰｔＳｉの仕事関数とシリコンの電子親和力との
差から影響を受けて増大し、ショットキー・バリヤーの
障壁高さが高温でも安定性を維持できるとともに、焼き
なまし温度のコントロールによってショットキー・バリ
ヤーの障壁高さを調整できることになる。
なお、Ｐｔ（３００人） ／ Ｓ ｉ基体およびＰｔＳ
ｉ （８００人） ／ Ｓ ｉ基体に対するイオン注
入エネルギー量を８０ＫｅＶとしたのは、フッ素イオン
がＳｉの表面付近に集中すると良い結果が得られるため
である。Ｓｉ基体に浸透させるイオン剤量をＩ Ｘ １
０”ｃｍ−”以上としたのは、剤量が低いと良い結果が
得られないからである。
ｉ （８００人） ／ Ｓ ｉ基体に対するイオン注
入エネルギー量を８０ＫｅＶとしたのは、フッ素イオン
がＳｉの表面付近に集中すると良い結果が得られるため
である。Ｓｉ基体に浸透させるイオン剤量をＩ Ｘ １
０”ｃｍ−”以上としたのは、剤量が低いと良い結果が
得られないからである。
［実施例］
以下、この本発明にかかわる好適な実施例を図面に基づ
いて説明する。
いて説明する。
（実施例−１）
第１図において、第１図（ａ）に示すように、例えば、
基板面方位が（１００）で抵抗係数が４〜１０Ω−Ｃｍ
のｎ形シリコン基板１を選んで、標準ＲＣＡクリーニン
グ過程を経て洗浄し、湿式酸化法により１０００℃、９
０分で約４７００人のシリコン酸化膜（Ｓｉ０２）２を
形成する。次に、第１図（ｂ）に示すように、ネガの光
りソゲラフとＢＯＥエツチングとにより１０００Ｘ１０
００μｍ２の開口部３を作る。そして第１図（Ｃ）に示
すように、４Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気にお
いて電子ビーム蒸着法により毎秒約１人の速度で、３０
０人のＰｔ１ｌｉ４を生成させて、フッ素を含むイオン
ＢＦ２”の注入５を行う。このイオン注入５は、イオン
剤量５Ｘ１０”ｃｍ−’、イオンエネルギー量８０Ｋｅ
Ｖの条件で、シリコン基板内部に浸透するフッ素イオン
剤量がＩ Ｘ １０１４ｃｍ−’の所定値以上となるよ
うに行う。また、このイオン注入５はＦｌと８３とを別
々に注入する方法を採用することもできる。
基板面方位が（１００）で抵抗係数が４〜１０Ω−Ｃｍ
のｎ形シリコン基板１を選んで、標準ＲＣＡクリーニン
グ過程を経て洗浄し、湿式酸化法により１０００℃、９
０分で約４７００人のシリコン酸化膜（Ｓｉ０２）２を
形成する。次に、第１図（ｂ）に示すように、ネガの光
りソゲラフとＢＯＥエツチングとにより１０００Ｘ１０
００μｍ２の開口部３を作る。そして第１図（Ｃ）に示
すように、４Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気にお
いて電子ビーム蒸着法により毎秒約１人の速度で、３０
０人のＰｔ１ｌｉ４を生成させて、フッ素を含むイオン
ＢＦ２”の注入５を行う。このイオン注入５は、イオン
剤量５Ｘ１０”ｃｍ−’、イオンエネルギー量８０Ｋｅ
Ｖの条件で、シリコン基板内部に浸透するフッ素イオン
剤量がＩ Ｘ １０１４ｃｍ−’の所定値以上となるよ
うに行う。また、このイオン注入５はＦｌと８３とを別
々に注入する方法を採用することもできる。
なお、第１図（ａ）においてｐ形シリコン基板１を使用
する場合は、第１図（’Ｃ）においてＦゝイオンとＡｓ
” （ひ素）イオンとを別々に注入するとよい。
する場合は、第１図（’Ｃ）においてＦゝイオンとＡｓ
” （ひ素）イオンとを別々に注入するとよい。
続いて第１図（ｄ）に示すように、シリコン基板１を窒
素ガス雰囲気で４００℃の低温焼きなましを６０分おこ
なってＰｔＳｉ膜６を焼成させるとともに、白金シリサ
イド化しない未反応のＰｔ膜４を熱王水で除去し、ｖＳ
１図（ｅ）に示すように、シリコン基板１を小片に切り
わけて、複数のフッ素イオン注入サンプル７とする。
素ガス雰囲気で４００℃の低温焼きなましを６０分おこ
なってＰｔＳｉ膜６を焼成させるとともに、白金シリサ
イド化しない未反応のＰｔ膜４を熱王水で除去し、ｖＳ
１図（ｅ）に示すように、シリコン基板１を小片に切り
わけて、複数のフッ素イオン注入サンプル７とする。
（試験例１）
このようにして得られた複数のフッ素イオン注入サンプ
ル７をチッ素ガス雰囲気の７００℃、７５０℃、８００
℃、８３０℃、８５０℃というそれぞれ異なった温度に
おいて９０分の焼きなましを行うとともに、この焼きな
まし過程において、比較用として、同様にＰ ｔ Ｓ
ｉ ／ Ｓ ｉ構造を備えているが、フッ素イオンを注
入していないフッ素イオン未注入サンプル８（図示せず
）も焼きなましした。
ル７をチッ素ガス雰囲気の７００℃、７５０℃、８００
℃、８３０℃、８５０℃というそれぞれ異なった温度に
おいて９０分の焼きなましを行うとともに、この焼きな
まし過程において、比較用として、同様にＰ ｔ Ｓ
ｉ ／ Ｓ ｉ構造を備えているが、フッ素イオンを注
入していないフッ素イオン未注入サンプル８（図示せず
）も焼きなましした。
この試験例１の結果を第２図に示しており、この第２図
において、図中・はフッ素を含むイオン（Ｆ“まなはＢ
Ｆ２”）をン主人したフッ素イオン注入サンプル７を示
し、○はフッ素イオン未注入サンプル８を示すとともに
、縦線にシート電気抵抗値Ｒ５（Ω／口：口はシートを
示す）を、横線に焼きなまし温度（’Ｃ）をそれぞれ示
している。
において、図中・はフッ素を含むイオン（Ｆ“まなはＢ
Ｆ２”）をン主人したフッ素イオン注入サンプル７を示
し、○はフッ素イオン未注入サンプル８を示すとともに
、縦線にシート電気抵抗値Ｒ５（Ω／口：口はシートを
示す）を、横線に焼きなまし温度（’Ｃ）をそれぞれ示
している。
なお、４００℃のサンプルは焼きなましをおこなってい
ないものを示す。
ないものを示す。
この第２図から分かるように、焼きなまし温度が７００
℃を越える前までは、図中・で示すフッ素イオン注入サ
ンプル７および図中○で示すフッ素イオン未注入サンプ
ル８とも電気抵抗値Ｒｓは低い値で安定していたが、７
００℃を過ぎて８００℃に至るサンプル７．８において
は、明確な差異が現れた。つまり、図中・で示すフッ素
イオン注入サンプル７が低い電気抵抗値Ｒｓを維持して
高温安定性が向上したことを示したのに対して、図中Ｏ
で示すフッ素イオン未サンプル８が急激に電気抵抗値Ｒ
３を上昇させて高温安定性に欠けることを明示した。
℃を越える前までは、図中・で示すフッ素イオン注入サ
ンプル７および図中○で示すフッ素イオン未注入サンプ
ル８とも電気抵抗値Ｒｓは低い値で安定していたが、７
００℃を過ぎて８００℃に至るサンプル７．８において
は、明確な差異が現れた。つまり、図中・で示すフッ素
イオン注入サンプル７が低い電気抵抗値Ｒｓを維持して
高温安定性が向上したことを示したのに対して、図中Ｏ
で示すフッ素イオン未サンプル８が急激に電気抵抗値Ｒ
３を上昇させて高温安定性に欠けることを明示した。
（試験例２）
次に、試験例１で焼きなまし温度が８００℃で処理され
たサンプル７．８のＰｔＳ ｉ膜をはがしてＳＥＭ（走
査電子顕微鏡）で比較すると、第５図の写真に示すよう
であった。
たサンプル７．８のＰｔＳ ｉ膜をはがしてＳＥＭ（走
査電子顕微鏡）で比較すると、第５図の写真に示すよう
であった。
この第５図において、（ａ）はフッ素イオン注入サンプ
ル７を示し、（ｂ）はフッ素イオン未注入サンプル８を
示しているが、この第５図から分かるように、８００℃
の高ンＫにおし１て、（ｂ）のフッ素イオン未注入サン
プル８がアグレミレーションと呼ばれる塊状凝集が出現
してＰｔがシリコン基板の内部へ拡散していることを示
したのに対して、（ａ）のフッ素イオン注入サンプル７
ではＳｉ分布が均質なままであった。
ル７を示し、（ｂ）はフッ素イオン未注入サンプル８を
示しているが、この第５図から分かるように、８００℃
の高ンＫにおし１て、（ｂ）のフッ素イオン未注入サン
プル８がアグレミレーションと呼ばれる塊状凝集が出現
してＰｔがシリコン基板の内部へ拡散していることを示
したのに対して、（ａ）のフッ素イオン注入サンプル７
ではＳｉ分布が均質なままであった。
〔試験例３）
第３図において、第２図に示した各サンプル７．８をＰ
ｔＳｉ膜を残したままＲＢＳ（Ｒｕｔｈ−ｅｒｆｏｒｄ
Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅ
ｔｅｒ；ラザフォード後方錯乱分光器）で分析すると、
ライン で示した８００℃で焼きなまし処理され
たフッ素イオン注入サンプル７は、ラインーーーーーで
示した４００℃で焼きなまし処理されたフッ素イオン注
入サンプル７とＰｔＳｉ膜の厚さが全く同一で変化させ
ていないが、ライン・・・で示した８００℃で焼きなま
し処理されたフッ素イオン未注入サンプル８は、特にＰ
ｔ部分において横に広がっておりＰｔがシリコン基板の
内部へ拡散していることを示した。
ｔＳｉ膜を残したままＲＢＳ（Ｒｕｔｈ−ｅｒｆｏｒｄ
Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅ
ｔｅｒ；ラザフォード後方錯乱分光器）で分析すると、
ライン で示した８００℃で焼きなまし処理され
たフッ素イオン注入サンプル７は、ラインーーーーーで
示した４００℃で焼きなまし処理されたフッ素イオン注
入サンプル７とＰｔＳｉ膜の厚さが全く同一で変化させ
ていないが、ライン・・・で示した８００℃で焼きなま
し処理されたフッ素イオン未注入サンプル８は、特にＰ
ｔ部分において横に広がっておりＰｔがシリコン基板の
内部へ拡散していることを示した。
（試験例４）
第４図は、第２図の各サンプルについて、ショットキー
・コンタクトの順方向電流の理想係数およびショットキ
ー・バリヤーの障壁高さを比較したもので、上側に順方
向電流の理想係数Ｎを、下側にショットキー・バリヤー
の障壁高さ（φａＮ；車位はｅＶ）をそれぞれ示してい
るとともに、・ムがフッ素イオン注入サンプル７を、Ｏ
△がフッ素イオン未注入サンプル８を示している。この
第４図から分かるように、フッ素イオン未注入サンプル
８においては、７００℃以上になると順方向電流の理想
係数Ｎが増大するとともに、ショットキー・バリヤーの
障壁高さ（φい）が低下していた。しかし、フッ素イオ
ン注入サンプル７においては、温度が高くなるほどイオ
ン注入による照射損傷が回復して順方向電流の理想係数
Ｎが１に近くなるとともに、ショットキー・バリヤーの
障壁高さ（φ［ｌＮ）は８００℃で最高値０．９８４ｅ
Ｖに達していることが分った。さらに温度が上がると順
方向電流の理想係数Ｎがわずかながら犬ぎくなるととも
に、ショットキー・バリヤーの障壁高さ（φい）も少し
低下していた。
・コンタクトの順方向電流の理想係数およびショットキ
ー・バリヤーの障壁高さを比較したもので、上側に順方
向電流の理想係数Ｎを、下側にショットキー・バリヤー
の障壁高さ（φａＮ；車位はｅＶ）をそれぞれ示してい
るとともに、・ムがフッ素イオン注入サンプル７を、Ｏ
△がフッ素イオン未注入サンプル８を示している。この
第４図から分かるように、フッ素イオン未注入サンプル
８においては、７００℃以上になると順方向電流の理想
係数Ｎが増大するとともに、ショットキー・バリヤーの
障壁高さ（φい）が低下していた。しかし、フッ素イオ
ン注入サンプル７においては、温度が高くなるほどイオ
ン注入による照射損傷が回復して順方向電流の理想係数
Ｎが１に近くなるとともに、ショットキー・バリヤーの
障壁高さ（φ［ｌＮ）は８００℃で最高値０．９８４ｅ
Ｖに達していることが分った。さらに温度が上がると順
方向電流の理想係数Ｎがわずかながら犬ぎくなるととも
に、ショットキー・バリヤーの障壁高さ（φい）も少し
低下していた。
したがって、７００℃〜８５０℃の範囲で焼きなまし温
度をコントロールするとＰ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構
造のショットキー・バリヤーの障壁高さ（φＢＮ）を調
整できることが分った。そして焼きなまし温度が７５０
〜８５０℃以下である限りにおいては、どのようにコン
トロールしても順方向電流の理想係数Ｎが１．０５以下
に保持されるので、使用に耐える半導体デバイスを提供
することができる。
度をコントロールするとＰ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構
造のショットキー・バリヤーの障壁高さ（φＢＮ）を調
整できることが分った。そして焼きなまし温度が７５０
〜８５０℃以下である限りにおいては、どのようにコン
トロールしても順方向電流の理想係数Ｎが１．０５以下
に保持されるので、使用に耐える半導体デバイスを提供
することができる。
（実施例−２）
第１図（ｄ）（ｅ）において、ＰｔＳ ｉ膜６を共同形
成により形成することも可能であり、第１実施例と同様
な結果か得られる。
成により形成することも可能であり、第１実施例と同様
な結果か得られる。
（実施例−３）
第１図（ｂ）において、第１図（Ｃ）のイオン注入５を
先に行ってからＰｔまたはＰｔＳ ｉを薄膜形成しても
、第１実施例と同様な結果が得られる。
先に行ってからＰｔまたはＰｔＳ ｉを薄膜形成しても
、第１実施例と同様な結果が得られる。
なお、この発明のフッ素イオン注入において、シリコン
基板に含まれるフッ素イオン剤量を少なくともＩ Ｘ
１０”ｃｍ−’としているが、この剤量は、モンテカル
ロ・シミュレーションのプログラムＴＲＩＭ−８６を使
用して、イオン注入エネルギーとＰ ｔ ／ Ｓ ｉま
たはＰ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造のＰｔまたはＰｔ
Ｓ ｉの膜厚からシミュレーション計算して得た。また
、加速ＢＦ２＋イオンのエネルギー量を８０ＫｅＶとし
ているのは、Ｐｔ（３００人） ／ Ｓ ｉ基板および
ＰｔＳｉ （６００人） ／ Ｓ ｉ基板に対して、
８０ＫｅＶ未満だと、、フッ素イオンがシリコン基板に
浸透する量が不足し、８０ＫｅＶ以上だとフッ素イオン
がシリコン基板の深い部分に集中してしまい、ＰｔＳｉ
／Ｓｉの界面にフッ素イオンを集中することが出来なく
なるからである。
基板に含まれるフッ素イオン剤量を少なくともＩ Ｘ
１０”ｃｍ−’としているが、この剤量は、モンテカル
ロ・シミュレーションのプログラムＴＲＩＭ−８６を使
用して、イオン注入エネルギーとＰ ｔ ／ Ｓ ｉま
たはＰ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造のＰｔまたはＰｔ
Ｓ ｉの膜厚からシミュレーション計算して得た。また
、加速ＢＦ２＋イオンのエネルギー量を８０ＫｅＶとし
ているのは、Ｐｔ（３００人） ／ Ｓ ｉ基板および
ＰｔＳｉ （６００人） ／ Ｓ ｉ基板に対して、
８０ＫｅＶ未満だと、、フッ素イオンがシリコン基板に
浸透する量が不足し、８０ＫｅＶ以上だとフッ素イオン
がシリコン基板の深い部分に集中してしまい、ＰｔＳｉ
／Ｓｉの界面にフッ素イオンを集中することが出来なく
なるからである。
［発明の効果コ
この発明は以上に説明したように構成されているので少
なくとも下記の効果を奏する。
なくとも下記の効果を奏する。
請求項１においては、高温安定性に優れた半導体装置が
得られる。
得られる。
請求項２．４．５．７．８．１０〜１４記載の方法にお
いては、Ｐ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造のＳｉ基体に
少なくともに所定剤量のＩ Ｘ １０１４ｃｍ””以上
のフッ素イオンを浸透させるだけで、ＰｔＳｉ／Ｓ１構
造の高温安定性か従来の７００℃から８００℃にまで向
上した半導体装置とすることが出来るので、産業上の利
用価値が高く、超大規模集積回路に利用することが可能
になる。
いては、Ｐ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造のＳｉ基体に
少なくともに所定剤量のＩ Ｘ １０１４ｃｍ””以上
のフッ素イオンを浸透させるだけで、ＰｔＳｉ／Ｓ１構
造の高温安定性か従来の７００℃から８００℃にまで向
上した半導体装置とすることが出来るので、産業上の利
用価値が高く、超大規模集積回路に利用することが可能
になる。
請求項３．４．６．７．９〜１４記載の方法においては
、高温焼きなまし温度を適当にコントロールすることで
、Ｐ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造におけるショットキ
ー・バリヤーの障壁高さを調整できるので、産業上の利
用価値が高い。
、高温焼きなまし温度を適当にコントロールすることで
、Ｐ ｔ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ構造におけるショットキ
ー・バリヤーの障壁高さを調整できるので、産業上の利
用価値が高い。
第１図は、この発明にかかわる方法を説明するための半
導体装置の果部断面図である。 第２図は、その試験例１ （焼きなまし温度がＰ ｔ
Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ製造のシート電気抵抗におよぼす影
響の比較）を示す分析図である。 第３図は、その試験例３（焼きなまし温度がＰｔの拡散
におよぼす影響の比較）を示す分析図である。 第４図は、その試験例４（焼きなまし温度がショットキ
ー・バリヤーの障壁高さおよび順方向電流の理想係数Ｎ
におよぼす影響の比較）を示す分析図である。 第５図は、試験例２として各サンプルにおいてＰｔＳ
ｉ膜をはがしたＳｆ表面のＳＥＭ像を示す写真である。 １・・・Ｓｉ（シリコン）基板、２・・・ＳｉＯ２（シ
リコン酸化）膜、３・・・開口部、４・・・Ｐｔ（プラ
チナ）膜、５・・・イオン注入、６・・・ＰｔＳｉ膜、
７・・・フッ素イオン注入サンプル、８・・・フッ素イ
オン末注入サンプル。 第２図 ７ｏ○ チヤンネルナノバー 腟ぎなよし温度（°Ｃ）
導体装置の果部断面図である。 第２図は、その試験例１ （焼きなまし温度がＰ ｔ
Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ製造のシート電気抵抗におよぼす影
響の比較）を示す分析図である。 第３図は、その試験例３（焼きなまし温度がＰｔの拡散
におよぼす影響の比較）を示す分析図である。 第４図は、その試験例４（焼きなまし温度がショットキ
ー・バリヤーの障壁高さおよび順方向電流の理想係数Ｎ
におよぼす影響の比較）を示す分析図である。 第５図は、試験例２として各サンプルにおいてＰｔＳ
ｉ膜をはがしたＳｆ表面のＳＥＭ像を示す写真である。 １・・・Ｓｉ（シリコン）基板、２・・・ＳｉＯ２（シ
リコン酸化）膜、３・・・開口部、４・・・Ｐｔ（プラ
チナ）膜、５・・・イオン注入、６・・・ＰｔＳｉ膜、
７・・・フッ素イオン注入サンプル、８・・・フッ素イ
オン末注入サンプル。 第２図 ７ｏ○ チヤンネルナノバー 腟ぎなよし温度（°Ｃ）
Claims (14)
- （１）ＰｔＳｉ／Ｓｉ構造中にフッ素を含むイオンを含
有することを特徴とする高温安定性に優れたＰｔＳｉ／
Ｓｉ構造を備えた半導体装置。 - （２）ＰｔＳｉ／Ｓｉ構造に対してフッ素を含むイオン
を注入することで、ＰｔＳｉ／Ｓｉ構造の高温安定性を
向上させることを特徴とするＰｔＳｉ／Ｓｉ構造を備え
た半導体装置のフッ素イオン注入方法。 - （３）ＰｔＳｉ／Ｓｉ構造に対してフッ素を含むイオン
の注入および高温焼きなまし処理を行うことで、ショッ
トキー・バリヤーの障壁高さを調整することを特徴とす
るＰｔＳｉ／Ｓｉ構造を備えた半導体装置のフッ素イオ
ン注入方法。 - （４）上記ＰｔＳｉ／Ｓｉ構造がＳｉ基体上へのＰｔの
形成および低温焼きなましにより形成されることを特徴
とする請求項２または３記載のＰｔＳｉ／Ｓｉ構造を備
えた半導体装置のフッ素イオン注入方法。 - （５）上記ＰｔＳｉ／Ｓｉ構造がＳｉ基体上にＰｔＳｉ
を形成することで形成されることを特徴とする請求項２
または３記載のＰｔＳｉ／Ｓｉ構造を備えた半導体装置
のフッ素イオン注入方法。 - （６）上記高温焼きなましが、７００℃以上であること
を特徴とする請求項３記載のＰｔＳｉ／Ｓｉ構造を備え
た半導体装置のフッ素イオン注入方法。 - （７）上記低温焼きなましが、７００℃以下であること
を特徴とする請求項４記載のＰｔＳｉ／Ｓｉ構造を備え
た半導体装置のフッ素イオン注入方法。 - （８）上記フッ素を含むイオンが、少なくともＦ＾＋ま
たはＢＦ＿２＾＋であることを特徴とする請求項２記載
のＰｔＳｉ／Ｓｉ構造を備えた半導体装置のフッ素イオ
ン注入方法。 - （９）上記フッ素を含むイオンが、少なくともＦ＾＋で
あることを特徴とする請求項３記載のＰｔＳｉ／Ｓｉ構
造を備えた半導体装置のフッ素イオン注入方法。 - （１０）上記イオン注入が、Ｐｔ形成の前に行われるこ
とを特徴とする請求項４記載のＰｔＳｉ／Ｓｉ構造を備
えた半導体装置のフッ素イオン注入方法。 - （１１）上記イオン注入が、Ｐｔ形成の後に行われるこ
とを特徴とする請求項４記載のＰｔＳｉ／Ｓｉ構造を備
えた半導体装置のフッ素イオン注入方法。 - （１２）上記イオン注入が、Ｐｔ形成および低温焼きな
ましの後に行われることを特徴とする請求項４記載のＰ
ｔＳｉ／Ｓｉ構造を備えた半導体装置のフッ素イオン注
入方法。 - （１３）上記イオン注入が、ＰｔＳｉ形成の後に行われ
ることを特徴とする請求項２、３、５のいずれか１項記
載のＰｔＳｉ／Ｓｉ構造を備えた半導体装置のフッ素イ
オン注入方法。 - （１４）上記イオン注入が、Ｓｉ基体内部に浸透するフ
ッ素イオン剤量を少なくとも１×１０＾１＾４ｃｍ＾−
＾２とする請求項２、３、８乃至１３のいずれか１項記
載のＰｔＳｉ／Ｓｉ構造を備えた半導体装置のフッ素イ
オン注入方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10014990A JPH0411776A (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | ＰｔＳｉ／Ｓｉ構造を備えた半導体装置及びそのフッ素イオン注入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10014990A JPH0411776A (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | ＰｔＳｉ／Ｓｉ構造を備えた半導体装置及びそのフッ素イオン注入方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0411776A true JPH0411776A (ja) | 1992-01-16 |
Family
ID=14266266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10014990A Pending JPH0411776A (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | ＰｔＳｉ／Ｓｉ構造を備えた半導体装置及びそのフッ素イオン注入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0411776A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6133122A (en) * | 1997-06-06 | 2000-10-17 | Nec Corporation | Method of fabricating semiconductor device for preventing rising-up of siliside |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5034907A (ja) * | 1973-07-25 | 1975-04-03 | ||
| JPS514627A (en) * | 1974-07-03 | 1976-01-14 | Shoketsu Kinzoku Kogyo Kk | Pairotsutoshiki 2 hokodenjiben |
| JPS5638863A (en) * | 1979-09-07 | 1981-04-14 | Nec Corp | Semiconductor device |
| JPS589367A (ja) * | 1981-07-08 | 1983-01-19 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| JPS5985859A (ja) * | 1982-11-10 | 1984-05-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 金属表面の処理方法 |
| JPS63261833A (ja) * | 1987-04-20 | 1988-10-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体基板の製造方法 |
| JPH0254535A (ja) * | 1988-08-18 | 1990-02-23 | Seiko Epson Corp | 半導体装置 |
-
1990
- 1990-04-16 JP JP10014990A patent/JPH0411776A/ja active Pending
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