JPH06318563A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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Publication number
JPH06318563A
JPH06318563A JP10795493A JP10795493A JPH06318563A JP H06318563 A JPH06318563 A JP H06318563A JP 10795493 A JP10795493 A JP 10795493A JP 10795493 A JP10795493 A JP 10795493A JP H06318563 A JPH06318563 A JP H06318563A
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JP
Japan
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film
refractory metal
diffusion layer
semiconductor substrate
tisi
Prior art date
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Pending
Application number
JP10795493A
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Japanese (ja)
Inventor
Iwao Kunishima
巌 國島
Shigehiko Kaji
成彦 梶
Koichi Muraoka
浩一 村岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP10795493A priority Critical patent/JPH06318563A/en
Publication of JPH06318563A publication Critical patent/JPH06318563A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor device having an electrode interconnection structure of low contact resistance and a high thermal stability on a shallow diffusion layer. CONSTITUTION:An impurity diffusion layer 4 is formed on a semiconductor substrate 1 which has a (001) plane as a principal plane. On the whole surface of the impurity diffusion layer or on a part of an insulating film which is exposed in an opening, an orthorhombic-system single-crystalline high-melting point metal compound film 15 is formed by selective vapor phase growth. By this method, a contact resistance in a silicide/Si interface can be reduced and a high reliable junction can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、浅い不純物層上に金属
化合物膜を有する半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a metal compound film on a shallow impurity layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、コンピューターや通信機器の重要
部分には、多数のトランジスタや抵抗等を電気回路を達
成するように結びつけ、1チップ上に集積化して形成し
た大規模集積回路(LSI)が多用されている。このL
SI単体の性能向上が、機器全体の高性能化を図る上で
重要である。これは、例えばLSIの集積度を高めるこ
とにより達成できるため、LSIの基本素子例えば電界
効果トランジスタ(FET)の微細化が必要となってく
る。そこでFETのゲートを短くするのに伴ってソース
・ドレイン領域も浅くすることが要求され、例えばこれ
らの領域の形成に低加速イオン注入法が広く用いられて
いる。この方法を用いることによって0.1μm以下の
浅いソース・ドレイン領域を形成でき、より微細化して
高性能になったFETの形成が可能である。ところが、
この様にイオン注入法だけで形成する不純物層は抵抗が
高く100Ω/□以上のシート抵抗になってしまう。F
ETの高速化のためにはこの不純物層のシート抵抗を小
さくし、ドレイン電流の流れを良好にする必要がある。
更にまた、コンタクトホール径が小さくなるのに伴い電
極配線材料に用いられているAl・Si・Cu合金中の
Siがホール内に析出しコンタクト抵抗を増大させる問
題を解決する目的で基板とAl・Si・Cu合金の間に
バリアーメタルを形成する必要がある。上記した問題点
を解決するために、不純物層の一部或いはコンタクトホ
ール開口部内を金属化する方法が考えられており、例え
ばサリサイドと呼ばれる方法がある。これを図6に示
す。
2. Description of the Related Art In recent years, large-scale integrated circuits (LSIs) formed by integrating a large number of transistors, resistors and the like so as to achieve an electric circuit on one chip have been formed in important parts of computers and communication devices. It is used a lot. This L
Improving the performance of the SI alone is important for improving the performance of the entire device. Since this can be achieved by, for example, increasing the integration degree of the LSI, it is necessary to miniaturize the basic element of the LSI, for example, a field effect transistor (FET). Therefore, it is required to make the source / drain regions shallower as the gate of the FET is shortened. For example, a low acceleration ion implantation method is widely used for forming these regions. By using this method, a shallow source / drain region of 0.1 μm or less can be formed, and it is possible to form a FET that is further miniaturized and has high performance. However,
Thus, the impurity layer formed only by the ion implantation method has a high resistance and a sheet resistance of 100Ω / □ or more. F
In order to increase the ET speed, it is necessary to reduce the sheet resistance of this impurity layer and improve the drain current flow.
Furthermore, as the diameter of the contact hole becomes smaller, Si in the Al.Si.Cu alloy used for the electrode wiring material precipitates in the hole and increases the contact resistance. It is necessary to form a barrier metal between the Si and Cu alloys. In order to solve the above-mentioned problems, a method of metallizing a part of the impurity layer or the inside of the contact hole opening has been considered, for example, a method called salicide. This is shown in FIG.

【0003】この方法はまず、n型のSi基板1上に埋
め込み法により800nmのフィールド酸化膜2を形成
する。この酸化膜2に囲まれた素子形成領域に10nm
のゲート酸化膜31 、ゲート電極として150nmのド
ープした多結晶層32 を順次形成した後、これをゲート
形状にエッチングで加工して積層膜を設ける。この後絶
縁膜35 を150nmの厚さに堆積した後、異方性エッ
チングで加工してゲート電極の側壁に約150nmの絶
縁膜35 を形成した。次に、基板1上に不純物拡散層4
を周知のイオン注入法を用いて形成した後、チタン(T
i)膜13を40nmの厚さに堆積する(図6
(a))。この上をランプアニールで加熱して硅化チタ
ン(TiSi2 )膜15を不純物拡散層4上に形成する
(図6(b))。この後、未反応のTiをエッチング除
去し、最後に絶縁膜10を設け開口を施した後配線17
を形成する(図6(c))。
In this method, first, an 800 nm field oxide film 2 is formed on an n-type Si substrate 1 by an embedding method. 10 nm in the element formation region surrounded by the oxide film 2
After the gate oxide film 3 1 and the doped polycrystalline layer 3 2 having a thickness of 150 nm are sequentially formed as a gate electrode, this is processed into a gate shape by etching to form a laminated film. After depositing the insulating film 35 after this to a thickness of 150nm, thereby forming the insulating film 35 of approximately 150nm on the sidewall of the gate electrode is processed by anisotropic etching. Next, the impurity diffusion layer 4 is formed on the substrate 1.
Is formed using a well-known ion implantation method, and then titanium (T
i) depositing film 13 to a thickness of 40 nm (FIG. 6)
(A)). This is heated by lamp annealing to form a titanium silicide (TiSi 2 ) film 15 on the impurity diffusion layer 4 (FIG. 6B). After that, unreacted Ti is removed by etching, and finally the insulating film 10 is provided to form an opening, and then the wiring 17 is formed.
Are formed (FIG. 6C).

【0004】この方法を用いると、例えば80nm厚の
シリサイドを形成することができ、しかもシート抵抗は
2〜3Ω/□に低減出来る。しかしながら、最近の精力
的な研究によりこの種の方法にあっては以下のような問
題の生じる事が明らかとなった。
Using this method, for example, a silicide having a thickness of 80 nm can be formed, and the sheet resistance can be reduced to 2-3 Ω / □. However, recent energetic studies have revealed that the following problems occur in this type of method.

【0005】上記方法でTiSi2 膜を形成する場合T
iSi2 のシート抵抗を低減するためには850℃以上
の高温熱処理を行う必要がある。この結果TiSi2
と不純物拡散層との界面におけるドーパント濃度が低下
し、コンタクト抵抗が上昇する。更にこの様な固相反応
で形成したTiSi2 膜は多結晶膜であるため、TiS
2 膜とSi基板との界面はTiSi2 の結晶粒毎に凹
凸が生じる。この凹凸の深さはTiSi2 の平均膜厚の
50%にも及ぶため、特に接合深さが0.1μm以下の
浅い拡散層を有する半導体素子に適用した場合界面凹凸
によって誘起される電界集中効果によって接合リークが
増大する。更に850℃以上の高温熱処理を加えた場
合、TiSi2 の結晶粒が凝集する、いわゆるアグロメ
レーション現象が起こるため、膜のシート抵抗が増大す
ると共に接合破壊を引き起こし、素子の信頼性を確保す
る事が困難となった。
When the TiSi 2 film is formed by the above method T
In order to reduce the sheet resistance of iSi 2 , it is necessary to perform high temperature heat treatment at 850 ° C. or higher. As a result, the dopant concentration at the interface between the TiSi 2 film and the impurity diffusion layer decreases, and the contact resistance increases. Furthermore, since the TiSi 2 film formed by such a solid phase reaction is a polycrystalline film,
The interface between the i 2 film and the Si substrate has irregularities for each TiSi 2 crystal grain. Since the depth of this unevenness reaches as much as 50% of the average film thickness of TiSi 2 , when applied to a semiconductor device having a shallow diffusion layer with a junction depth of 0.1 μm or less, the electric field concentration effect induced by the interface unevenness Increases junction leakage. Further, when a high temperature heat treatment of 850 ° C. or higher is applied, a so-called agglomeration phenomenon occurs, in which TiSi 2 crystal grains are aggregated, so that the sheet resistance of the film is increased and the junction breakdown is caused to secure the reliability of the element. Things became difficult.

【0006】また、TiSi2 膜とSi基板との接触面
がTiSi2 の結晶粒毎に異なるため面方位毎にコンタ
クト抵抗がばらつき、特に0.5μm以下の微細コンタ
クトで安定したコンタクト抵抗を得ることが困難であっ
た。
Further, since the contact surface between the TiSi 2 film and the Si substrate is different for each crystal grain of TiSi 2 , the contact resistance varies depending on the plane orientation, and particularly a stable contact resistance can be obtained with a fine contact of 0.5 μm or less. Was difficult.

【0007】この他、TiSi2 に変わる材料としてN
iSi2 膜を用いたサリサイド技術の提案もされている
が、この場合も850℃以上の熱処理に対して界面形状
が変化する問題があった。
In addition, N is used as a material replacing TiSi 2.
A salicide technique using an iSi 2 film has also been proposed, but in this case as well, there was a problem that the interface shape was changed by heat treatment at 850 ° C. or higher.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置は
0.1μm以下の浅い不純物層を形成した場合、金属化
合物層が多結晶膜であるために半導体基板との界面に凹
凸が発生し耐熱性が低下し、浅い不純物拡散層の接合特
性を劣化させる。更にSiとのコンタクト抵抗が安定し
ない問題があった。本発明は上記問題点に鑑みなされた
もので、低抵抗コンタクトを有する半導体装置及びその
製造方法を提供することを目的とする。
In the conventional semiconductor device, when a shallow impurity layer of 0.1 μm or less is formed, since the metal compound layer is a polycrystalline film, unevenness is generated at the interface with the semiconductor substrate and the heat resistance is high. Deteriorates the junction characteristics of the shallow impurity diffusion layer. Further, there is a problem that the contact resistance with Si is not stable. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device having a low resistance contact and a manufacturing method thereof.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、(001)面を主面とする
半導体基板と、この基板上に選択的に形成された不純物
拡散層と、この不純物拡散層上に形成された斜方晶系の
エピタキシャル高融点金属化合物膜とを有する半導体装
置を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to achieve the above object, and a semiconductor substrate having a (001) plane as a main surface and an impurity diffusion layer selectively formed on this substrate. And a semiconductor device having an orthorhombic epitaxial refractory metal compound film formed on the impurity diffusion layer.

【0010】また本発明は、前記高融点金属化合物膜
は、その結晶の主軸方向が前記半導体基板の<001>
軸とほぼ一致した膜である半導体装置を提供する。さら
にまた本発明は、(001)面を主面とする半導体基板
上に不純物拡散層を形成する工程と、高融点金属ハロゲ
ン化合物を含むガスを、前記半導体基板の温度より高い
温度に設定された領域を通過せしめ、前記半導体基板へ
供給する工程とを備え、減圧雰囲気で、気相成長法によ
り前記不純物拡散層上に斜方晶系の単結晶高融点金属化
合物膜を形成する半導体装置の製造方法を提供する。
Further, in the present invention, in the refractory metal compound film, the crystal main axis direction is <001> of the semiconductor substrate.
Provided is a semiconductor device having a film substantially aligned with the axis. Furthermore, according to the present invention, a step of forming an impurity diffusion layer on a semiconductor substrate having a (001) plane as a main surface and a gas containing a refractory metal halogen compound are set to a temperature higher than the temperature of the semiconductor substrate. And a step of supplying the semiconductor substrate to the semiconductor substrate through a region, and manufacturing a semiconductor device in which a rhombic single crystal refractory metal compound film is formed on the impurity diffusion layer by a vapor growth method in a reduced pressure atmosphere. Provide a way.

【0011】[0011]

【作用】本発明によれば、減圧雰囲気での気相成長法で
は、高融点金属化合物膜の成長は半導体基板の表面に発
生した高融点金属化合物の核の等方成長によって進行す
る。高融点金属化合物の核の成長過程は、半導体基板に
対してエネルギー的に最も安定な方位関係を保って成長
することが可能である。したがって、平坦な高融点金属
化合物膜と半導体基板との間に平坦な界面を形成するこ
とが可能であり、接合リーク不良がなく十分低くかつば
らつきの少ないコンタクト抵抗を有する半導体素子を提
供できる。また、減圧下にすることによって、高融点金
属化合物膜の成長速度を制御することができ、比抵抗を
上昇させる原因となっている未反応ガスの膜中への混入
を防ぐことができる。
According to the present invention, in the vapor phase growth method under a reduced pressure atmosphere, the growth of the refractory metal compound film proceeds by isotropic growth of nuclei of the refractory metal compound generated on the surface of the semiconductor substrate. During the growth process of the nuclei of the refractory metal compound, it is possible to grow while maintaining the energetically most stable orientation relationship with the semiconductor substrate. Therefore, it is possible to form a flat interface between the flat refractory metal compound film and the semiconductor substrate, and it is possible to provide a semiconductor element having a contact resistance that is sufficiently low and has little variation without causing a junction leak defect. Further, by reducing the pressure, the growth rate of the refractory metal compound film can be controlled, and it is possible to prevent the unreacted gas, which causes the increase in the specific resistance, from entering the film.

【0012】さらに、本発明によれば例えば、前記半導
体基板と同種の半導体元素或いは前記高融点金属化合物
膜と同種の高融点金属元素を含む導体からなり、前記半
導体基板の温度より高い温度に設定された発熱体領域
に、反応ガスを導入することにより、エピタキシャル成
長反応を促進することができる。この理由は前記半導体
基板表面に、準安定状態の高融点金属ハロゲン化合物が
容易に吸着し、その解離が十分速く進行するため、ハロ
ゲン等の不純物元素が膜中に取り込まれにくくなり欠陥
が生じにくくなり、エピタキシャル成長が促進されるか
らであると考えられる。従って、低温下でも信頼性良く
高融点金属化合物膜を成長することができる。
Further, according to the present invention, for example, it is made of a conductor containing a semiconductor element of the same kind as the semiconductor substrate or a refractory metal element of the same kind as the refractory metal compound film, and is set to a temperature higher than the temperature of the semiconductor substrate. The epitaxial growth reaction can be promoted by introducing a reaction gas into the generated heating element region. The reason for this is that the metastable refractory metal halogen compound is easily adsorbed on the surface of the semiconductor substrate, and the dissociation thereof progresses sufficiently fast, so that an impurity element such as halogen is hard to be taken into the film and a defect is hard to occur. It is considered that this is because the epitaxial growth is promoted. Therefore, the refractory metal compound film can be grown with high reliability even at low temperatures.

【0013】[0013]

【実施例】本発明の詳細を実施例を用いて説明する。図
1は本発明の一実施例に係わる電界効果トランジスター
を製造工程順に示した断面図である。
EXAMPLES Details of the present invention will be described with reference to examples. FIG. 1 is a sectional view showing a field effect transistor according to an embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps.

【0014】まず、(001)を主面とするn型のSi
基板1上に埋め込み法により800nmのフィールド酸
化膜2を形成する。この酸化膜2に囲まれた素子形成領
域に10nmのゲート酸化膜31 、50nmのドープし
た多結晶層32 、150nmの珪化タングステン(WS
2 )層33 及びCVD−SiO2 膜34 を順次堆積し
た後これをゲート形状にエッチングで加工して積層膜を
設ける。この後CVD−SiO2 膜を150nmの厚さ
に堆積した後異方性エッチングで加工してゲートの側壁
にSiN膜35 を形成する。次に10nmのSiO2
6をSi露出面上に形成した後、BF2 + イオンを35
keVで5×1015cm-2注入し、N2雰囲気中で10
00℃・20秒の熱処理を加える事により約0.1μm
の浅いp+ 拡散層4を形成した(図1(a))。
First, n-type Si whose main surface is (001)
A field oxide film 2 of 800 nm is formed on the substrate 1 by an embedding method. In the element formation region surrounded by the oxide film 2, a gate oxide film 3 1 having a thickness of 10 nm, a polycrystalline layer 3 2 having a thickness of 50 nm, and a tungsten silicide (WS) having a thickness of 150 nm are formed.
i 2) layer 3 3 and this was sequentially deposited CVD-SiO 2 film 3 4 processed by etching the gate shape providing a laminated film. The After CVD-SiO 2 film was processed by anisotropic etching after deposition to a thickness of 150nm to form the SiN film 35 on the sidewall of the gate. Next, a 10 nm SiO 2 film 6 is formed on the exposed Si surface, and BF 2 + ions are added to
Inject 5 × 10 15 cm −2 with keV and perform 10 in N 2 atmosphere.
Approximately 0.1 μm by applying heat treatment at 00 ° C for 20 seconds
The shallow p + diffusion layer 4 was formed (FIG. 1A).

【0015】この後、基板を真空装置内に導入しBCl
3 プラズマ処理を行うことによりp+ 拡散層4上の薄い
SiO2 膜6を除去する。次に一旦真空装置内を5×1
-7Torr以下に減圧した後、前記Si基板1を70
0℃に昇温する。次に、真空装置内にTiCl4 ガスを
0.5sccm導入する。この際、TiCl4 ガスはS
iに至るに先だって、900℃に加熱したSi発熱体領
域を通過した後、成膜領域に至るようにしている。この
ときTiCl4 ガスの圧力は1×10-4Torrとし
た。この結果前記p+ 拡散層4上に約50nmのTiS
2 膜層15を形成することができた(図1(b))。
この時、絶縁膜上にはTiSi2 は形成されなかった。
After that, the substrate is introduced into a vacuum device and BCl
3 By performing plasma treatment, the thin SiO 2 film 6 on the p + diffusion layer 4 is removed. Next, once in the vacuum device 5 × 1
After reducing the pressure to 0 -7 Torr or less, the Si substrate 1 is heated to 70
Heat to 0 ° C. Next, 0.5 sccm of TiCl 4 gas is introduced into the vacuum device. At this time, TiCl 4 gas is S
Prior to reaching i, it passes through the Si heating element region heated to 900 ° C. and then reaches the film forming region. At this time, the pressure of TiCl 4 gas was 1 × 10 −4 Torr. As a result, about 50 nm of TiS is formed on the p + diffusion layer 4.
The i 2 film layer 15 could be formed (FIG. 1B).
At this time, TiSi 2 was not formed on the insulating film.

【0016】このTiSi2 膜の膜質を評価した結果、
結晶構造は斜方晶系のC54相であることが確認され、
同時にSi(001)面とTiSi2 の(001)面が
平行であった。図2にはTiSi2 膜のX線回折スペク
トルを示すが、鋭い(004)ピークのみが現れてお
り、TiSi2 の結晶性が全面にわたって非常に良好で
あることがわかる。ここでTiSi2 の結晶軸はa,
b,cの各軸の長さを各々da,db,dcとすると、
dc>da>dbとなるようにとっている。更にこのT
iSi2 膜の方位関係を詳細に評価した所、TiSi2
膜の<100>軸がSiの[110]方向に一致してい
ることが確認された。このときTiSi2 膜のシート抵
抗は約5Ω/□であった。またミスオリエンテーション
はいずれも6°以内であった。
As a result of evaluating the film quality of this TiSi 2 film,
It was confirmed that the crystal structure was an orthorhombic C54 phase,
At the same time, the Si (001) plane and the (001) plane of TiSi 2 were parallel. FIG. 2 shows the X-ray diffraction spectrum of the TiSi 2 film, but only a sharp (004) peak appears, which shows that the crystallinity of TiSi 2 is very good over the entire surface. Here, the crystal axis of TiSi 2 is a,
If the lengths of the axes b and c are da, db, and dc, respectively,
It is arranged so that dc>da> db. Furthermore this T
A detailed evaluation of the orientation relationship of the iSi 2 film revealed that TiSi 2
It was confirmed that the <100> axis of the film coincided with the [110] direction of Si. At this time, the sheet resistance of the TiSi 2 film was about 5Ω / □. The misorientation was within 6 ° in all cases.

【0017】次に層間絶縁膜としてCVD−SiO2
101 ,BPSG膜102 の積層膜を1.0μm厚にて
全面に堆積した後大気圧下のPOCl3 雰囲気中で85
0℃、60分のゲッタリングアニールを行った。この後
ソース、ドレイン領域上にコンタクトホールを設け、こ
こに例えば選択CVD−W膜11、Ti膜113 、Ti
N膜111 とAl・Si合金112 の積層膜の電極配線
を形成して電界効果トランジスタが完成する(図1
(c))。
Next, a laminated film of a CVD-SiO 2 film 10 1 and a BPSG film 10 2 is deposited on the entire surface as an interlayer insulating film to a thickness of 1.0 μm, and then 85 in a POCl 3 atmosphere under atmospheric pressure.
Gettering annealing was performed at 0 ° C. for 60 minutes. Thereafter the source, the contact hole provided on the drain region, wherein, for example, selective CVD-W film 11, Ti film 11 3, Ti
The field effect transistor is completed by forming the electrode wiring of the laminated film of the N film 11 1 and the Al · Si alloy 11 2 (FIG. 1).
(C)).

【0018】このように、上記実施例の方法によりSi
(001)上にTiSi2 膜の良好なエピタキシャル薄
膜を形成することが可能な機構は以下のように説明でき
る。従来のTiSi2 の形成方法ではSi基板上にTi
薄膜を堆積した後高温熱処理を行うことにより反応を進
行させる。この場合反応を支配しているのはSi原子の
Ti膜中への拡散過程であり、シリサイドの形成は面内
一様に進行する。TiSi2 膜はTi膜とSi基板の中
間部に形成されるため、成長過程で常に周囲からストレ
スを加えられる。この結果、エピタキシャル成長を起こ
す事が不可能となる。
As described above, according to the method of the above embodiment, Si
The mechanism capable of forming a good epitaxial thin film of TiSi 2 film on (001) can be explained as follows. In the conventional TiSi 2 formation method, Ti is formed on a Si substrate.
After the thin film is deposited, high temperature heat treatment is performed to advance the reaction. In this case, the reaction is dominated by the diffusion process of Si atoms into the Ti film, and the formation of silicide progresses uniformly in the plane. Since the TiSi 2 film is formed in the intermediate portion between the Ti film and the Si substrate, stress is always applied from the surroundings during the growth process. As a result, it becomes impossible to cause epitaxial growth.

【0019】これに対して本実施例の方法では、特に減
圧下での気相成長法を用いるために、TiSi2 膜の成
長はSi基板表面に発生したTiSi2 核の等方成長に
よって進行する。TiSi2 核の成長過程にはストレス
が印加されず、TiSi2 核は基板Siに対してエネル
ギー的に最も安定な方位関係を保って成長することが可
能となる。更にまた、上記実施例ではTiSi2 を形成
する直前にSi基板表面の洗浄を行っており、これによ
りTiSi2 核の方位の揺らぎが抑制されると同時に核
の発生密度を十分高めることを可能にしている。
On the other hand, in the method of this embodiment, since the vapor phase growth method under reduced pressure is used, the growth of the TiSi 2 film proceeds by isotropic growth of TiSi 2 nuclei generated on the surface of the Si substrate. . TiSi The binuclear growth procedure not stress is applied, TiSi 2 nuclei becomes possible to grow while maintaining the energetically most stable orientation relationship with the substrate Si. Furthermore, in the above-mentioned embodiment, the surface of the Si substrate is cleaned immediately before forming TiSi 2 , which makes it possible to suppress the orientation fluctuation of TiSi 2 nuclei and at the same time sufficiently increase the nucleation density. ing.

【0020】上記実施例ではTiCl4 の圧力を1×1
-4Torrで行った場合について示しているが、種々
の実験を行った結果TiCl4 の圧力が1×10-3To
rr以下の範囲でTiSi2 膜の良好なエピタキシャル
成長が可能であることを確認した。1×10-3Torr
以上の圧力を用いた場合には、TiSi2 膜の成膜速度
が大きくなり過ぎるためエピタキシャル関係に乱れが発
生すると同時に、気相中の未反応のTiCl4 ガスが膜
中に取り込まれ、膜の比抵抗の上昇を引き起こした。ま
た、1×10-5Torr以下の条件を用いた場合には十
分な成膜速度が得られなかった。
In the above embodiment, the pressure of TiCl 4 was set to 1 × 1.
Although shown at 0 -4 Torr, various experiments have shown that the pressure of TiCl 4 is 1 × 10 -3 Tor.
It was confirmed that good epitaxial growth of the TiSi 2 film was possible within the range of rr or less. 1 x 10 -3 Torr
When the above pressure is used, the film formation rate of the TiSi 2 film becomes too high, so that the epitaxial relationship is disturbed, and at the same time unreacted TiCl 4 gas in the gas phase is taken into the film, Caused an increase in resistivity. Further, when the condition of 1 × 10 −5 Torr or less was used, a sufficient film formation rate could not be obtained.

【0021】また、TiCl4 ガスを基板に導入する際
に、高温に加熱したSi発熱体領域を通過させることに
よってTiCl4 の一部が一旦発熱体Siと反応し,T
iClX (1≦X≦3)を形成する。この結果Si基板
上にはTiCl4 とTiClX (1≦X≦3)が同時に
供給される。TiClX はTiCl4 に比べてSiに対
する酸化力が強いため、低温でもSi基板と容易に反応
を起こしTiSi2 膜を形成する。
Further, when the TiCl 4 gas is introduced into the substrate, a portion of TiCl 4 once reacts with the heating element Si by passing through the Si heating element region heated to a high temperature, and T
iCl x (1 ≦ X ≦ 3) is formed. As a result, TiCl 4 and TiCl x (1 ≦ X ≦ 3) are simultaneously supplied onto the Si substrate. Since TiCl x has a stronger oxidizing power for Si than TiCl 4 , it easily reacts with the Si substrate even at a low temperature to form a TiSi 2 film.

【0022】すなわち、ここでSi基板表面にTiCl
X が容易に吸着し、その反応が十分速く進行する。従っ
て、Cl2 等の元素が膜中に取り込まれにくくなり、欠
陥が生じにくくなるので、TiSi2 膜のエピタキシャ
ルが促進されると考えられる。
That is, here, TiCl 3 is formed on the surface of the Si substrate.
X is easily adsorbed and the reaction proceeds sufficiently fast. Therefore, elements such as Cl 2 are less likely to be incorporated into the film, and defects are less likely to occur, so that it is considered that the epitaxial growth of the TiSi 2 film is promoted.

【0023】更に、Si基板上に比べて清浄なTiSi
2 膜上ではTiCl4 が容易に分解することにより、T
iSi2 膜の成長が促進される。このように、準安定状
態の高融点金属ハロゲン化合物、特に安定状態の高融点
金属ハロゲン化合物中のハロゲン数より少ない数のハロ
ゲンを含む化合物を生成させればよく、これにより所望
の高融点金属化合物膜を得ることができる。
Furthermore, TiSi which is cleaner than that on the Si substrate
On the 2 film, TiCl 4 is easily decomposed, so that T
The growth of the iSi 2 film is promoted. As described above, a metastable high-melting-point metal halogen compound, in particular, a compound containing a smaller number of halogens than the number of halogens in the stable-state high-melting-point metal halogen compound may be generated. A membrane can be obtained.

【0024】更に上記実施例方法ではTiClX により
Si表面の自然酸化膜(SiOX )が除去されるため、
TiSi2 成膜時に特別な直前の洗浄等の前処理を行わ
なくても均一な成膜が可能である。
Further, in the method of the above embodiment, since the natural oxide film (SiO x ) on the Si surface is removed by TiCl x ,
A uniform film can be formed without special pretreatment such as cleaning just before the TiSi 2 film is formed.

【0025】更にまた、上記実施例では堆積温度が70
0℃の場合について述べたが、TiSi2 膜のエピタキ
シャル成長は680℃以上の温度で確認された。ただ
し、800℃を越える高温を用いた場合には成膜速度の
上昇に伴うエピタキシャル関係の乱れが発生すると同時
に、反応過程で生成する塩素が基板Siをエッチングし
接合不良を引き起こす場合が認められた。上記実施例方
法を用いた場合の特に良好なエピタキシャル膜が得られ
る温度領域は700〜800℃であり、このときの典型
的な成膜速度は5〜100nm/minであった。
Furthermore, in the above embodiment, the deposition temperature is 70.
Although the case of 0 ° C. was described, the epitaxial growth of the TiSi 2 film was confirmed at a temperature of 680 ° C. or higher. However, when a temperature higher than 800 ° C. is used, it is recognized that the epitaxial relationship is disturbed as the film formation rate increases, and at the same time chlorine generated in the reaction process etches the substrate Si and causes a bonding failure. . The temperature range in which a particularly good epitaxial film is obtained using the method of the above example is 700 to 800 ° C., and the typical film forming rate at this time is 5 to 100 nm / min.

【0026】以上の方法によって形成された電界効果ト
ランジスターのp+ 拡散層の接合リーク特性を評価した
結果、TiSi2 膜を形成しないリファレンスと同程度
の良好な特性を示すことを確認した。図3には上記実施
例でエピタキシャルTiSi2 薄膜を形成した場合と、
従来方法で多結晶TiSi2 薄膜を形成した場合につい
ての接合リーク特性を比較して示すが、従来の多結晶薄
膜では850℃の熱工程によりアグロメレーションが発
生し接合破壊が発生していることが分かる。この様に本
発明で形成したエピタキシャルTiSi2 薄膜の耐熱性
が高い理由は以下のように説明できる。
As a result of evaluating the junction leakage characteristics of the p + diffusion layer of the field effect transistor formed by the above method, it was confirmed that the junction leakage characteristics were as good as those of the reference on which the TiSi 2 film was not formed. FIG. 3 shows the case where the epitaxial TiSi 2 thin film is formed in the above-mentioned embodiment,
The junction leakage characteristics in the case of forming a polycrystalline TiSi 2 thin film by the conventional method are shown in comparison. It is shown that the conventional polycrystalline thin film causes agglomeration due to a thermal process at 850 ° C. and causes junction breakdown. I understand. The reason why the epitaxial TiSi 2 thin film thus formed according to the present invention has high heat resistance can be explained as follows.

【0027】従来の多結晶TiSi2 膜は各々の結晶粒
が異なる方位を取るために多様な方位関係の結晶粒界が
存在し、系はエネルギーの高い準安定状態にある。高温
熱処理を行うと系のエネルギーを低減させるために結晶
粒の表面積を最小にする駆動力が発生する。この結果T
iSi2 膜が凝集し膜の一様性が損なわれると同時に、
大きな凝集粒による接合破壊が発生する。これに対し本
発明で形成したエピタキシャルTiSi2 膜、特に単結
晶膜では、上述のように成長初期からエネルギー的に最
も安定な構造を実現しているため、エネルギーを下げる
ための構造の再配列を行う必要がない。また方位の多様
性に起因するエネルギーの高い結晶粒界も存在しないた
め粒界消滅の駆動力も発生しない。この結果TiSi2
膜の耐熱性が向上するものと考えられる。尚、本実施例
で形成した10nmのTiSi2薄膜を詳細に評価した
場合についてもC54相の一様なエピタキシャル膜であ
ることを確認している。最近、従来技術でTiSi2
形成した場合20nm以下の薄膜では結晶構造はC49
相で表わされる抵抗の高い構造で安定となり、900℃
の高温熱処理を加えても抵抗の低いC54相への転移が
進行しないことが報告されている。これに対し、本実施
例方法を用いた場合には700℃前後の低温で膜厚によ
らず低抵抗のC54相が形成できることも大きな特徴で
ある。
In the conventional polycrystalline TiSi 2 film, since each crystal grain has different orientations, crystal grain boundaries having various orientation relationships exist, and the system is in a metastable state with high energy. When high temperature heat treatment is performed, a driving force that minimizes the surface area of crystal grains is generated in order to reduce the energy of the system. This results in T
At the same time as the iSi 2 film aggregates and the uniformity of the film is impaired,
Bond failure occurs due to large aggregated particles. On the other hand, in the epitaxial TiSi 2 film formed by the present invention, particularly in the single crystal film, the most stable structure in terms of energy is realized from the early stage of growth as described above. Therefore, the rearrangement of the structure for lowering the energy is required. No need to do. Further, since there is no crystal grain boundary with high energy due to the variety of orientations, the driving force for eliminating the grain boundary does not occur. This results in TiSi 2
It is considered that the heat resistance of the film is improved. It is confirmed that the 10-nm TiSi 2 thin film formed in this example is also a uniform C54 phase epitaxial film when evaluated in detail. Recently, when TiSi 2 is formed by the conventional technique, the crystal structure is C49 in a thin film of 20 nm or less.
It is stable due to the high resistance structure represented by the phase, 900 ° C
It has been reported that the transition to the C54 phase having low resistance does not proceed even if the high temperature heat treatment is applied. On the other hand, when the method of the present embodiment is used, it is also a great feature that the C54 phase having a low resistance can be formed at a low temperature of about 700 ° C. regardless of the film thickness.

【0028】なお、上記実施例では堆積温度が700℃
の場合について述べたが、TiSi2 膜のエピタキシャ
ル成長は680℃以上の温度で確認された。ただし、8
00℃を越える高温を用いた場合には成膜速度の上昇に
伴うエピタキシャル関係の乱れが発生すると同時に、反
応過程で生成する塩素が基板Siをエッチングし接合不
良を引き起こす場合が認められた。上記実施例方法を用
いた場合の特に良好なエピタキシャル膜が得られる温度
領域は700〜800℃であり、このときの典型的な成
膜速度は5〜100nm/minであった。
In the above embodiment, the deposition temperature is 700 ° C.
As described above, the epitaxial growth of the TiSi 2 film was confirmed at a temperature of 680 ° C. or higher. However, 8
When a temperature higher than 00 ° C. was used, it was observed that the epitaxial relationship was disturbed as the film formation rate increased, and at the same time chlorine generated in the reaction process etches the substrate Si and causes a bonding failure. The temperature range in which a particularly good epitaxial film is obtained using the method of the above example is 700 to 800 ° C., and the typical film forming rate at this time is 5 to 100 nm / min.

【0029】また、Si発熱体の温度を900℃とした
が、成膜領域である半導体基板の温度より高い温度に設
定しておけばよい。特に、750℃以上1000℃以下
が好ましく、この温度範囲において、十分な効果を得る
ことができた。またTiCl4 の圧力は上記値に限らず
5×10-5Torr以上の範囲で良好な結果を得ること
ができた。典型的な成膜速度は5〜100nm/min
であり、この内5〜50nm/minの場合に最も良好
なエピタキシャル成長膜が得られた。
Although the temperature of the Si heating element is set to 900 ° C., it may be set to a temperature higher than the temperature of the semiconductor substrate which is the film forming region. Particularly, it is preferably 750 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, and a sufficient effect could be obtained in this temperature range. Further, the pressure of TiCl 4 is not limited to the above value, and good results can be obtained in the range of 5 × 10 −5 Torr or more. Typical film formation rate is 5-100 nm / min
And the best epitaxial growth film was obtained in the case of 5 to 50 nm / min.

【0030】更にまた、Si発熱体以外にもTiSi2
発熱体についても検討した結果、同様に低温でTiSi
2 膜の形成が可能であった。この理由は上記いずれの発
熱体を用いた場合でも、TiCl4 からTiClX (1
≦X≦3)が形成されることによる。TiClX を形成
する過程は、TiSi2 発熱体を用いた場合には高温の
TiSi2 表面に吸着したTiCl4 が触媒作用によっ
てTiClX に解離する過程が支配的であると考えられ
る。
In addition to the Si heating element, TiSi 2
As a result of investigating the heating element as well, TiSi
It was possible to form two films. The reason is that TiCl 4 to TiCl X (1
≦ X ≦ 3) is formed. It is considered that the process of forming TiCl x is dominated by the process in which TiCl 4 adsorbed on the surface of TiSi 2 at high temperature is dissociated into TiCl x by a catalytic action when a TiSi 2 heating element is used.

【0031】次に本発明の他の実施例を図4に沿って説
明する。まず、(001)を主面とするn型のSi基板
1上に熱酸化により800nmのフィールド酸化膜2を
形成する。この酸化膜2に囲まれた素子形成領域にBF
2 + イオンを35eVで5×1015cm-2注入し、N2
雰囲気中で1000℃・20秒の熱処理を加える事によ
り約0.1μmの浅いp+ 拡散層4を形成する。次に層
間絶縁膜としてCVD−SiO2 膜101 ,BPSG膜
102 の積層膜を1.0μm厚にて全面に堆積した後,
拡散層上にコンタクトホールを設ける(図4(a))。
この基板を希弗酸水溶液で洗浄した後、真空装置内に導
入し600℃に昇温する。この時チャンバー内の圧力は
常に1×10-6Torr以下に保持した。この後チャン
バー内にTiCl3 (CH3 )ガスを導入した。この際
TiCl3 (CH3 )ガスはSi基板に至るに先だっ
て、800℃に加熱したSi発熱体領域を通過した後成
膜領域に至るようにしている。このときTiCl3 (C
3 )ガスの圧力は1×10-4Torrとした。この結
果、前記コンタクホール内の拡散層が露出した部分にの
み約15nmのTiSi2 膜15が選択的に形成された
(図4(b))。この後コンタクトホール内のTiSi
2 表面にのみCVD−W膜11を選択気相成長法で連続
的に成長させ、Ti膜113 、TiN膜111 、Al・
Si・Cu112 膜の積層膜で上層の電極配線を完成さ
せる(図4(c))。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, an 800 nm field oxide film 2 is formed by thermal oxidation on an n-type Si substrate 1 whose main surface is (001). BF is formed in the element formation region surrounded by the oxide film 2.
2 + ions are implanted at 35 eV at 5 × 10 15 cm -2 and N 2 is injected.
A shallow p + diffusion layer 4 of about 0.1 μm is formed by applying heat treatment at 1000 ° C. for 20 seconds in the atmosphere. Next, after depositing a laminated film of a CVD-SiO 2 film 10 1 and a BPSG film 10 2 as an interlayer insulating film to a thickness of 1.0 μm,
A contact hole is provided on the diffusion layer (FIG. 4A).
After washing this substrate with a dilute aqueous solution of hydrofluoric acid, it is introduced into a vacuum apparatus and heated to 600 ° C. At this time, the pressure in the chamber was constantly maintained at 1 × 10 −6 Torr or less. After that, TiCl 3 (CH 3 ) gas was introduced into the chamber. At this time, the TiCl 3 (CH 3 ) gas reaches the film formation region after passing through the Si heating element region heated to 800 ° C. before reaching the Si substrate. At this time, TiCl 3 (C
The pressure of H 3 ) gas was set to 1 × 10 −4 Torr. As a result, the TiSi 2 film 15 having a thickness of about 15 nm was selectively formed only on the exposed portion of the diffusion layer in the contact hole (FIG. 4B). After this, TiSi in the contact hole
The CVD-W film 11 is continuously grown only on the surface 2 by the selective vapor phase epitaxy method, and the Ti film 11 3 , TiN film 11 1 , Al
The upper electrode wiring is completed with a laminated film of Si / Cu11 2 films (FIG. 4C).

【0032】上記第2の実施例を用いて形成したTiS
2 膜の特性を第1の実施例の場合と同様に評価したと
ころ、結晶構造はSi(001)//TiSi2 (00
1)で表されるC54−TiSi2 の良好なエピタキシ
ャル膜であることを確認した。
TiS formed using the second embodiment
When the characteristics of the i 2 film were evaluated in the same manner as in the first embodiment, the crystal structure was Si (001) // TiSi 2 (00
It was confirmed that the film was a good epitaxial film of C54-TiSi 2 represented by 1).

【0033】また、上記実施例のTiSi2 膜を形成し
たコンタクトの電気的特性を評価したところ、第1の実
施例と同様に熱的に安定な低抵抗特性を示すことが確認
された。
Further, when the electrical characteristics of the contact formed with the TiSi 2 film of the above-described embodiment were evaluated, it was confirmed that the contact showed a thermally stable low resistance characteristic as in the first embodiment.

【0034】上記第1、第2の実施例ではTiCl4
Siを用いてTiSi2 を形成する工程について述べ
た。これに対し第3の実施例ではTiCl4 とSiH4
の混合ガスを用いた場合について図5に従って述べる。
In the above first and second embodiments, the process of forming TiSi 2 using TiCl 4 and Si has been described. On the other hand, in the third embodiment, TiCl 4 and SiH 4
The case where the mixed gas of is used will be described with reference to FIG.

【0035】第2の実施例と同様に、(001)を主面
とするn型のSi基板1上にフィールド酸化膜2、浅い
+ 拡散層4,CVD−SiO2 膜101 ,BPSG膜
102 の積層膜を形成した後,拡散層上にコンタクトホ
ールを設ける(図5(a))。この基板を希弗酸水溶液
で洗浄した後、真空装置内に導入し650℃に昇温す
る。この時チャンバー内の圧力は常に1×10-6Tor
r以下に保持した。この後チャンバー内にTiCl4
スとSiH4 ガスを導入した。この際、TiCl4 ガス
とSiH4 ガスは別々のポートよりチャンバー内に導入
し、TiCl4 は基板に至るに先だって900℃以上に
加熱したSi発熱体領域を通過した後、成膜領域に至る
ようにしている。このときTiCl4 ガス及びSiH4
ガスの圧力は各々3×10-4Torr、1×10-3To
rrとした。この結果、前記コンタクホール内の拡散層
が露出した部分にのみ約0.7μmのエピタキシャルT
iSi2 膜15が選択的に埋め込まれた(図5
(b))。この時Si基板内へのTiSi2 膜15の侵
入深さは約15nmであった。この後Ti膜113 、T
iN膜111 、Al.Si.Cu112 膜の積層膜を形
成し上層の電極配線を完成させる(図5(c))。
Similar to the second embodiment, the field oxide film 2, the shallow p + diffusion layer 4, the CVD-SiO 2 film 10 1 and the BPSG film are formed on the n-type Si substrate 1 whose main surface is (001). After forming the 10 2 laminated film, a contact hole is provided on the diffusion layer (FIG. 5A). After washing this substrate with a dilute aqueous solution of hydrofluoric acid, it is introduced into a vacuum apparatus and heated to 650 ° C. At this time, the pressure in the chamber is always 1 × 10 -6 Tor
It was kept below r. After this, TiCl 4 gas and SiH 4 gas were introduced into the chamber. At this time, TiCl 4 gas and SiH 4 gas are introduced into the chamber through separate ports, and TiCl 4 passes through the Si heating element region heated to 900 ° C. or more before reaching the substrate and then reaches the film forming region. I have to. At this time, TiCl 4 gas and SiH 4
Gas pressure is 3 × 10 -4 Torr and 1 × 10 -3 Tor, respectively
rr. As a result, the epitaxial T of about 0.7 μm is formed only in the exposed portion of the diffusion layer in the contact hole.
The iSi 2 film 15 was selectively embedded (see FIG. 5).
(B)). At this time, the penetration depth of the TiSi 2 film 15 into the Si substrate was about 15 nm. After this, Ti film 11 3 , T
iN film 11 1 , Al. Si. A laminated film of Cu11 2 films is formed to complete the upper electrode wiring (FIG. 5C).

【0036】上記第3の実施例におけるTiSi2 成膜
機構は以下のように説明できる。第2の実施例の場合と
同様にTiCl4 ガスのみをSi発熱体領域を通過させ
ることによってTiClX が形成され、反応初期段階で
基板SiとTiClX が反応して薄いTiSi2 が形成
される。次にこのSiH4 とTiClX がこのTiSi
2 膜上に吸着することによって活性化し、相互に反応す
ることによってTiSi2 膜が堆積する。この様に上記
第3の実施例では初期のTiSi2 成膜過程と、それに
引き続く成膜過程の機構が異なっている。これはSi表
面の方がSiH4 に比べてTiClX 及びTiCl4
還元力が強いために、SiH4 を添加した場合でも最初
のTiSi2 形成過程はSiとの反応で進行するが、一
旦Si基板上にTiSi2 が形成されると(第一の過
程)その後はSiH4 による還元反応により表面側にT
iSi2 が堆積する(第二の過程)ものと説明できる。
更に前記第一、第二の過程は連続的に進行するためにT
iSi2 膜が厚くなってもエピタキシャル関係は良好に
保たれる。本実施例を用いる事によりSiH4 還元反応
でTiSi2 を形成する温度を低減させることが可能で
あった。上記実施例では650℃で成膜を行っている
が、600℃以上で良好な埋め込みコンタクトが形成で
きた。
The TiSi 2 film forming mechanism in the third embodiment can be explained as follows. Similar to the case of the second embodiment, TiCl x is formed by passing only TiCl 4 gas through the Si heating element region, and the substrate Si and TiCl x react with each other in the initial stage of the reaction to form thin TiSi 2. . Next, this SiH 4 and TiCl x
The TiSi 2 film is deposited by being activated by being adsorbed on the 2 film and reacting with each other. As described above, in the third embodiment, the mechanism of the initial TiSi 2 film forming process and the subsequent film forming process are different. This is because the Si surface has a stronger reducing power of TiCl x and TiCl 4 than SiH 4 , and therefore the first TiSi 2 formation process proceeds by reaction with Si even when SiH 4 is added. When TiSi 2 is formed on the substrate (first step), the reduction reaction by SiH 4 causes T
It can be explained that iSi 2 is deposited (second process).
Further, since the first and second processes are continuously performed, T
Even if the iSi 2 film is thick, the epitaxial relationship is kept good. By using this example, it was possible to reduce the temperature at which TiSi 2 is formed by the SiH 4 reduction reaction. In the above example, the film formation was performed at 650 ° C., but a good buried contact could be formed at 600 ° C. or higher.

【0037】本発明はその他種々これを変形して実施で
きることは言うまでもない。例えば,ソース・ドレイン
領域或いはコンタクト開口部にSiH4 を用いたCVD
法を用いて選択的に多結晶Si或いはエピタキシャルS
iを形成した後に本発明を適用しても良い。また、上記
第3の実施例では反応ガスとしてSiH4 を添加してい
るがSiCl4 ,SiH2 Cl2 ,Si24 ガスなど
を用いても同様の効果が得られる。また、これらのガス
にH2 ガスを添加した場合についても同様である。更
に、TiCl4 ガスの変わりにTiCl3 (CH3 )ガ
ス或いは、TiCl3 を昇華させることによって生じる
TiClX (1≦X≦2),TiI4 を昇華させること
によって生じるTiIX (1≦X≦3)など他のTiソ
ースを用いた場合にも同様の効果が得られる事は言うま
でもない。
Needless to say, the present invention can be implemented by variously modifying it. For example, CVD using SiH 4 in the source / drain regions or contact openings
Selectively uses polycrystalline Si or epitaxial S
The present invention may be applied after forming i. Although SiH 4 is added as the reaction gas in the third embodiment, the same effect can be obtained by using SiCl 4 , SiH 2 Cl 2 , Si 2 H 4 gas or the like. The same applies to the case where H 2 gas is added to these gases. Furthermore, TiCl 4 gas changes to TiCl 3 of (CH 3) gas or, TiCl X (1 ≦ X ≦ 2) caused by sublimating the TiCl 3, TiI X (1 ≦ X ≦ caused by sublimating TiI 4 Needless to say, the same effect can be obtained when another Ti source such as 3) is used.

【0038】また上記実施例ではp+ −Si基板上につ
いて述べたが、n+ −Si基板上についても同様の技術
が適用できることは言うまでもない。その他本発明は上
記実施例に限ることなく、種々変形して用いる事が可能
である。
Further, although the above embodiment has been described on the p + -Si substrate, it goes without saying that the same technique can be applied to the n + -Si substrate. Others The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified and used.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、基板上に良好な斜方晶
系の単結晶高融点金属化合物膜を形成することができる
ために、低くばらつきの少ない抵抗値を有し、かつ接合
リークがない信頼性の高いエピタキシャル高融点金属化
合物のコンタクトを形成できる。
According to the present invention, since a good orthorhombic single crystal refractory metal compound film can be formed on a substrate, it has a low resistance value with little variation and a junction leak. A highly reliable epitaxial refractory metal compound contact can be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す工程断面図FIG. 1 is a process sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例を示すX線回折スペクトルFIG. 2 is an X-ray diffraction spectrum showing an example of the present invention.

【図3】本発明の一実施例を示す接合リーク特性を示す
FIG. 3 is a diagram showing junction leak characteristics showing an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例を示す工程断面図FIG. 4 is a process sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例を示す工程断面図FIG. 5 is a process sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図6】従来方法を示す工程断面図FIG. 6 is a process sectional view showing a conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・Si基板 2・・・フィールド酸化膜 3・・・ゲート領域 4・・・p+ 拡散層 6・・・SiO2 膜 10・・層間絶縁膜層 11・・電極配線層 13・・Ti膜 15・・TiSi2 膜 17・・配線1 ... Si substrate 2 ... Field oxide film 3 ... Gate region 4 ... p + diffusion layer 6 ... SiO 2 film 10 ... Interlayer insulating film layer 11 ... Electrode wiring layer 13 ... Ti film 15 ・ ・ TiSi 2 film 17 ・ ・ Wiring

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (001)面を主面とする半導体基板
と、この基板上に選択的に形成された不純物拡散層と、
この不純物拡散層上に形成された斜方晶系のエピタキシ
ャル高融点金属化合物膜とを有することを特徴とする半
導体装置。
1. A semiconductor substrate having a (001) plane as a main surface, and an impurity diffusion layer selectively formed on the substrate,
A semiconductor device having an orthorhombic epitaxial refractory metal compound film formed on the impurity diffusion layer.
【請求項2】 前記高融点金属化合物膜は、その結晶の
主軸方向が前記半導体基板の<001>軸とほぼ一致し
た膜であることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the refractory metal compound film is a film whose crystal major axis direction substantially coincides with the <001> axis of the semiconductor substrate.
【請求項3】 前記高融点金属化合物膜は,その結晶の
残る主軸のいずれか一方の方向が前記半導体基板の<0
11>軸とほぼ一致した膜であることを特徴とする請求
項2記載の半導体装置。
3. The refractory metal compound film has a crystallographic axis of <0 of the semiconductor substrate in any one of the directions of the principal axes.
The semiconductor device according to claim 2, wherein the film is substantially aligned with the 11> axis.
【請求項4】 (001)面を主面とする半導体基板上
に不純物拡散層を形成する工程と、準安定状態の高融点
金属ハロゲン化合物を含むガスを前記半導体上に供給し
て、前記不純物拡散層上に斜方晶系のエピタキシャル高
融点金属化合物膜を形成することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
4. A step of forming an impurity diffusion layer on a semiconductor substrate having a (001) plane as a main surface, and a gas containing a metastable refractory metal halogen compound is supplied onto the semiconductor to obtain the impurities. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming an orthorhombic epitaxial refractory metal compound film on a diffusion layer.
【請求項5】 (001)面を主面とする半導体基板上
に不純物拡散層を形成する工程と、高融点金属ハロゲン
化合物を含むガスを、前記半導体基板の温度より高い温
度に設定された領域を通過せしめ、前記半導体基板へ供
給する工程とを備え、減圧雰囲気で、気相成長法により
前記不純物拡散層上に斜方晶系のエピタキシャル高融点
金属化合物膜を形成することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
5. A step of forming an impurity diffusion layer on a semiconductor substrate having a (001) plane as a main surface, and a region containing a gas containing a refractory metal halogen compound at a temperature higher than the temperature of the semiconductor substrate. And a step of supplying it to the semiconductor substrate, wherein an orthorhombic epitaxial refractory metal compound film is formed on the impurity diffusion layer by a vapor phase growth method in a reduced pressure atmosphere. Device manufacturing method.
【請求項6】 前記エピタキシャル高融点金属化合物膜
を形成する雰囲気を減圧雰囲気とすることを特徴とする
請求項4又は5記載の半導体装置の製造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the atmosphere in which the epitaxial refractory metal compound film is formed is a reduced pressure atmosphere.
【請求項7】 前記減圧雰囲気は、1×10-3Torr
〜1×10-5Torrの範囲内であることを特徴とする
請求項6記載の半導体装置の製造方法。
7. The reduced pressure atmosphere is 1 × 10 −3 Torr.
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the range is from 1 × 10 −5 Torr.
【請求項8】 前記基板の温度より高い温度に設定され
た領域は、前記半導体基板と同種の半導体元素或いは前
記高融点金属化合物膜と同種の高融点金属元素を含む導
体からなる領域であることを特徴とする請求項5記載の
半導体装置の製造方法。
8. The region set to a temperature higher than the temperature of the substrate is a region made of a conductor containing a semiconductor element of the same kind as the semiconductor substrate or a refractory metal element of the same kind as the refractory metal compound film. 6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein.
【請求項9】 前記半導体基板より還元力の小さいガス
を前記半導体基板へ供給することを特徴とする請求項4
又は5記載の半導体装置の製造方法。
9. The gas having a reducing power smaller than that of the semiconductor substrate is supplied to the semiconductor substrate.
Alternatively, the method for manufacturing the semiconductor device according to the above item 5.
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