JPH11214680A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH11214680A JPH11214680A JP877298A JP877298A JPH11214680A JP H11214680 A JPH11214680 A JP H11214680A JP 877298 A JP877298 A JP 877298A JP 877298 A JP877298 A JP 877298A JP H11214680 A JPH11214680 A JP H11214680A
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Abstract
タクト抵抗を低減することができ、しかも、高温での熱
処理に対する電気的特性の安定した半導体装置及びその
製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコン基板10上に形成され、ゲート
電極18とソース/ドレイン拡散層22とを有するトラ
ンジスタと、トランジスタ上に形成され、ゲート電極1
8又はソース/ドレイン拡散層22に達するコンタクト
ホール26が形成された絶縁膜24と、コンタクトホー
ル26内に形成され、ゲート電極18又はソース/ドレ
イン拡散層22に接続されたSiX(GeYC1-Y)1-X化
合物層28aと、SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層28
a上に形成された金属シリサイド及び金属ゲリサイドを
含む層28bとを有する引き出し電極28とを有してい
る。
Description
の製造方法に係り、特にMOS(Metal Oxide Semicond
uctor)トランジスタ等の引き出し電極のコンタクト抵
抗を低減することができる半導体装置及びその製造方法
に関する。
it)やアナログIC等の半導体装置では、高集積化・高
速動作化に伴い、これらに用いられるMOSトランジス
タの引き出し電極のコンタクト抵抗の低減が求められて
いる。従来の半導体装置を図8を用いて説明する。図8
は、従来の半導体装置を示す断面図である。
面には素子領域を画定する素子分離膜112が形成され
ており、画定された素子領域には例えばn形の半導体層
114が形成されている。半導体層114上には、MO
Sトランジスタを構成するゲート絶縁膜116及びゲー
ト電極118が順に形成されており、これらの側面には
サイドウォール絶縁膜120が形成されている。半導体
層114には、ゲート電極118に自己整合でソース/
ドレイン拡散層122が形成されており、このようにし
て構成されたMOSトランジスタは絶縁膜124により
覆われている。
ース/ドレイン拡散層122に達するコンタクトホール
126が形成されており、このコンタクトホール126
内には、ゲート電極118及びソース/ドレイン拡散層
122に接続された引き出し電極128が形成されてい
る。引き出し電極128の下層側には、多結晶シリコン
層128aが用いられており、引き出し電極128の上
層側には、金属シリサイド層128bが用いられてい
る。このような構成にすれば、ゲート電極118又はソ
ース/ドレイン拡散層122と引き出し電極128の下
層側に用いられる多結晶シリコン層128aとの間でシ
ョットキー障壁を低くすることができるので、これによ
りコンタクト抵抗を小さくすることが期待できる。
て説明する。従来の他の半導体装置では、引き出し電極
128の下層側に、多結晶シリコン層よりバンドギャッ
プエネルギーが小さい多結晶SiGe層128a(又は
多結晶ゲルマニウム層128a)が用いられ、引き出し
電極128の上層側に金属シリサイド及び金属ゲリサイ
ドを含む層128b(又は金属ゲリサイドを含む層12
8b)が用いられていることが、上記に示した従来の半
導体装置と異なる。このような構成にすれば、引き出し
電極128の下層側に用いられる多結晶SiGe層12
8a(又は多結晶ゲルマニウム層128a)と、引き出
し電極128の上層側に用いられる金属シリサイド及び
金属ゲリサイドを含む層128b(又は金属シリサイド
層128b)との間でショットキー障壁を低くすること
ができるので、これによりコンタクト抵抗を小さくする
ことが期待できる。
半導体装置では、引き出し電極128の下層側が多結晶
シリコン層128aより成るため、引き出し電極128
の下層側の多結晶シリコン層128aとソース/ドレイ
ン拡散層122又はゲート電極118との界面における
コンタクト抵抗は低いが、引き出し電極128の下層側
の多結晶シリコン層128aと上層側の金属シリサイド
層128bとの間では、材料固有の物性により高いショ
ットキー障壁が生じてしまい、これによりコンタクト抵
抗が高くなってしまっていた。
bの材料を適宜選択することによりショットキー障壁の
高さを低くしてコンタクト抵抗を小さくすることが考え
られるが、ソース/ドレイン拡散層122の導電型がn
形のnチャネルMOSトランジスタとソース/ドレイン
拡散層122の導電型がp形のpチャネルMOSトラン
ジスタとが併存するCMOS(Complementary Metal-Ox
ide Semiconductor)デバイスでは、この両方の導電型
に対してショットキー障壁の高さを低くするように金属
シリサイド層128bの材料を選択するのは困難であっ
た。
し電極128の下層側に用いられている多結晶SiGe
層128a(又は多結晶ゲルマニウム層128a)とソ
ース/ドレイン拡散層122又はゲート電極118との
界面において、格子不整合が大きいため、その界面にお
いて大きな歪みが生じていた。このような歪みが生じる
と、半導体装置の製造における高温の熱処理において、
多結晶SiGe層128a(又は多結晶ゲルマニウム層
128a)に含まれるGeがソース/ドレイン拡散層1
22やゲート電極118へ拡散してしまうことがあり、
電気的特性が変化してしまうことがあった。
例を図9を用いて説明する。図9は、アニール温度に対
するショットキー障壁の高さの変化を示すグラフ(財
満、安田、日本学術振興会薄膜第131委員会第186
回研究会資料、(1997)、p.13-18より)であって、試料
としてTi/p形SiとTi/p形Si0.8Ge0.2/p
形Siとが用いられているものである。図9からわかる
ように、Ti/p形Siの場合には、アニール温度によ
りショットキー障壁が顕著に変化することはないが、T
i/p形Si0.8Ge0.2/p形Siの場合には、アニー
ル温度によりショットキー障壁が顕著に変化してしま
う。即ち、界面における格子不整合が大きい場合には、
高温での熱処理に対して電気的特性の変化が大きくなっ
てしまっていた。
引き出し電極のコンタクト抵抗を低減することができ、
しかも、高温での熱処理に対する電気的特性の安定した
半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
板上に形成され、ゲート電極とソース/ドレイン拡散層
とを有するトランジスタと、前記トランジスタ上に形成
され、前記ゲート電極又は前記ソース/ドレイン拡散層
に達するコンタクトホールが形成された絶縁膜と、前記
コンタクトホール内に形成され、前記ゲート電極又は前
記ソース/ドレイン拡散層に接続されたSiX(GeYC
1-Y)1-X化合物層と、前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合
物層上に形成された金属シリサイド及び金属ゲリサイド
を含む層とを有する引き出し電極とを有することを特徴
とする半導体装置により達成される。これにより、引き
出し電極の下層側にSiX(GeYC1-Y)1-X化合物層を
用い、上層側に金属シリサイド及び金属ゲリサイドを含
む層を用いたので、ショットキー障壁を小さくすること
ができ、コンタクト抵抗の低い半導体装置を提供するこ
とができる。また、引き出し電極の下層側にSiX(G
eYC1-Y)1-X化合物層を用いたので、ゲート電極又は
ソース/ドレイン拡散層との界面における格子不整合を
極めて小さくすることができ、高温での熱処理に対する
電気的特性の安定した半導体装置を提供することができ
る。
iX(GeYC1-Y)1-X化合物層の組成比Xは、前記ゲー
ト電極又は前記ソース/ドレイン拡散層との界面におい
てほぼ1であり、前記ゲート電極又は前記ソース/ドレ
イン拡散層から離れるに伴って連続的に小さくなってい
ることが望ましい。また、上記の半導体装置において、
前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層の組成比Xは、前
記ゲート電極又は前記ソース/ドレイン拡散層との界面
においてほぼ1であり、前記ゲート電極又は前記ソース
/ドレイン拡散層から離れるに伴って段階的に小さくな
っていることが望ましい。
ート電極とソース/ドレイン拡散層を有するトランジス
タを形成するトランジスタ形成工程と、全面に、絶縁膜
を形成する絶縁膜形成工程と、前記絶縁膜に、前記ゲー
ト電極又は前記ソース/ドレイン拡散層表面を露出する
コンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程
と、前記コンタクトホール内に、SiX(GeYC1-Y)
1-X化合物層を形成するSiX(GeYC1-Y)1-X化合物
層形成工程と、前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層上
を選択的に金属と反応させ、前記SiX(GeYC1-Y)
1-X化合物層と金属シリサイド及び金属ゲリサイドを含
む層とを有する引き出し電極を形成する引き出し電極工
程とを有する半導体装置の製造方法により達成される。
これにより、引き出し電極の下層側にSiX(GeYC
1-Y)1-X化合物層が形成され、上層側に金属シリサイド
及び金属ゲリサイドを含む層が形成されているので、シ
ョットキー障壁を小さくすることができ、コンタクト抵
抗の低い半導体装置の製造方法を提供することができ
る。また、引き出し電極の下層側にSiX(Ge
YC1-Y)1-X化合物層が形成されているので、ゲート電
極又はソース/ドレイン拡散層との界面における格子不
整合を極めて小さくすることができ、高温での熱処理に
対する電気的特性の安定した半導体装置の製造方法を提
供することができる。
て、前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層形成工程で
は、単結晶の前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層を形
成することが望ましい。また、上記の半導体装置の製造
方法において、前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層形
成工程では、多結晶の前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合
物層を形成することが望ましい。
て、前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層形成工程で
は、前記シリコン基板と前記SiX(GeYC1-Y)1-X化
合物層との格子定数がほぼ整合するように組成比Yを設
定することが望ましい。また、上記の半導体装置の製造
方法において、前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層形
成工程では、前記ゲート電極又は前記ソース/ドレイン
拡散層との界面における組成比Xをほぼ1とし、前記ゲ
ート電極又は前記ソース/ドレイン拡散層から離れるに
伴い組成比Xが徐々に小さくなるように前記SiX(G
eYC1-Y)1-X化合物層を形成することが望ましい。
て、前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層形成工程で
は、組成比Xが連続的に小さくなるように前記Si
X(GeYC 1-Y)1-X化合物層を形成することが望まし
い。また、上記の半導体装置の製造方法において、前記
SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層形成工程では、組成比
Xが段階的に小さくなるように前記SiX(Ge
YC 1-Y)1-X化合物層を形成することが望ましい。
施形態による半導体装置を図1乃至図5を用いて説明す
る。図1は、本実施形態による半導体装置を示す断面図
である。図2は、Siの組成比Xに対するSiXGe1-X
化合物層のバンドギャップエネルギーを示すグラフであ
る。図3は、本実施形態による半導体装置のエネルギー
バンド構造を示す図である。図4及び図5は、本実施形
態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図であ
る。
導体装置を図1を用いて説明する。図1に示すように、
シリコン基板10表面には素子領域を画定する素子分離
膜12が形成されており、画定された素子領域には例え
ばn形の半導体層14が形成されている。半導体層14
上には、MOSトランジスタを構成するゲート絶縁膜1
6及びゲート電極18が順に形成されており、これらの
側面にはサイドウォール絶縁膜20が形成されている。
半導体層14には、ゲート電極18に自己整合で例えば
p形のソース/ドレイン拡散層22が形成されており、
このようにして構成されたMOSトランジスタは絶縁膜
24により覆われている。
/ドレイン拡散層22に達するコンタクトホール26が
形成されており、このコンタクトホール26内には、ゲ
ート電極18及びソース/ドレイン拡散層22に接続さ
れた引き出し電極28が形成されている。引き出し電極
28の下層側は、組成比X=0.5、組成比Y=0.9
であるSiX(GeYC1-Y)1-X化合物層28aより成
り、引き出し電極28の上層側は、金属シリサイド及び
金属ゲリサイドを含む層28bより成る。即ち、本実施
形態による半導体装置は、引き出し電極28の下層側に
SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層28aが用いられてい
ることに主な特徴がある。
を、バンドギャップエネルギーの観点から図2を用いて
説明する。図2は、Siの組成比Xに対するSiXGe
1-X化合物層のバンドギャップエネルギーを示したグラ
フ(R.Braunstein, A.R.Moore,and F.Herman, Phys. Re
v.109 (1958), p.695より)である。図2に示された特
性により、SiXGe1-X化合物層は、Siの組成比Xが
小さくなるにつれて、バンドギャップエネルギーが小さ
くなる傾向にあり、X≦0.5においては0.9eV以
下となる。Siの組成比がX=1の場合は、バンドギャ
ップエネルギーは1.1eVであるので、組成比X≦
0.5の場合には組成比X=1の場合と比べてバンドギ
ャップエネルギーが0.2eV以上小さくなることがわ
かる。
き出し電極28の下層側に用いられているSiX(GeY
C1-Y)1-X化合物層28aについてのグラフではない
が、SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層28aの場合もS
iXGe1-X化合物層とほぼ同様のバンドギャップエネル
ギーになると考えられる。次に、上記のような検討結果
に基づく本実施形態による半導体装置のエネルギーバン
ド構造について図3を用いて説明する。
YC1-Y)0.5化合物/p形Si界面のエネルギーバンド
構造を示したものである。金属シリサイド及び金属ゲリ
サイドを含む層28b、SiX(GeYC1-Y)1-X化合物
層28a、ソース/ドレイン拡散層22及びゲート電極
18は、それぞれ図3における金属、p形Si0.5(G
eYC1- Y)0.5、p形Siに相当する。また、図3にお
いて、EVacは真空準位、ECは伝導帯底のエネルギー準
位、EFはフェルミ準位、EVは価電子帯端のエネルギー
準位を示している。また、φMは金属の真空準位までの
仕事関数、φBpは金属がp形半導体と接触した場合のシ
ョットキー障壁を越えるための仕事関数、χ(Si 0.5
(Ge,C)0.5)はp形Si0.5(GeYC1-Y)0.5化
合物の電子親和力、χ(Si)はp形Siの電子親和
力、Eg(Si0.5(Ge,C)0.5)はp形Si
0.5(GeYC1-Y)0.5化合物のエネルギーギャップ、E
g(Si)はp形Siのエネルギーギャップ、ΔEVは
p形Si0.5(GeYC1-Y)0.5化合物/Si界面の価電
子帯端におけるエネルギー準位の差である。
親和力χ(Si0.5(Ge,C)0.5)と電子親和力χ
(Si)とがほぼ等しいことが知られており、Eg(S
i)=1.1eVとEg(Si0.5(Ge,C)0.5)=
0.9eVとの差である0.2eVが価電子帯端におけ
るエネルギー準位の差ΔEVとなってあらわれるため、
p形Si0.5(GeYC1-Y)0.5化合物28aに相当する
層が設けられていなかった従来の半導体装置と比較して
ショットキー障壁の高さqφBpを0.2eV小さくする
ことができる。
0.2eV小さくなることによりコンタクト抵抗がどの
程度低下するかについて、Leeの発表した不純物バン
ドモデル(D.S.Lee and J.G.Fossum, IEEE Tras. Elect
ron Device, ED-30, 626(1983))を用いて算出する。こ
れによれば、本実施形態による半導体装置のSi
0.5(GeYC1-Y)0.5化合物層28a中の不純物濃度を
1×1020cm-3とした場合、金属/Si0.5(GeYC
1-Y)0.5化合物界面におけるコンタクト抵抗は約2×1
0-7Ωcm2となる。従来の半導体装置の金属/Si界
面におけるコンタクト抵抗は、約2×10-6Ωcm2と
算出できるから、本実施形態による半導体装置では、コ
ンタクト抵抗をほぼ1桁小さくすることができる。
温での熱処理に対する電気的特性の安定性について説明
する。高温での熱処理に対して電気的特性が安定してい
るか否かは、引き出し電極28による界面の歪みの大き
さに依存すると考えられる。界面の歪みが大きいと、高
温で熱処理を行ったときに界面の歪みに起因して結晶の
再配列が起き、界面の歪みが小さくなるように引き出し
電極28のSi0.5(GeYC1-Y)0.5化合物層28a中
のGe等が移動するので、これにより電気的特性が変化
してしまう。界面の歪みの大きさは主に格子不整合に起
因すると考えられる。そこで、本実施形態による半導体
装置の引き出し電極28による格子不整合について検討
してみる。
し電極にGeを用いた場合について検討してみる。この
場合、Siの格子定数は0.54307nmであり、G
eの格子定数は0.565754nmであるから、Ge
/Si界面では4.18%と大きな格子不整合が生じて
いた。また、従来の他の半導体装置のように、引き出し
電極にSiXGe1-X化合物層を用いた場合について検討
してみる。この場合、Siの組成比Xを0.5とする
と、Si0.5Ge0.5化合物の格子定数は0.55441
2nmであるから、Si 0.5Ge0.5化合物/Si界面に
おいても2.09%と依然として大きい格子不整合が生
じてしまう。従って、SiXGe1-X化合物/Siの場合
は、上述したようにショットキー障壁を低くする点では
有効であるが、格子不整合に関しては十分に低減するこ
とができず、高温での熱処理に対して電気的安定性が十
分に確保できないと考えられる。
物/Siの場合は、GeとCとの組成比を適切に設定す
れば、格子不整合を小さくすることができる。例えば、
Si 0.5(Ge0.9C0.1)0.5化合物の格子定数は0.5
439587nmとなり、この場合は、格子不整合は
0.164%となるから、従来のようなGe/Siの場
合や、SiXGe1-X化合物/Siの場合と比較して十分
に格子不整合を小さくすることができる。そして更に、
GeとCとの組成比を厳密に調整し、Si0.5(Ge
0.8915C0.1085)0.5化合物を用いれば、格子不整合を
ほぼ0とすることも可能である。従って、格子不整合の
大きさは、SiX(GeYC1-Y)1-X化合物/Si界面に
おいては、Ge/Si、SiXGe1-X化合物/Si界面
の場合と比較して1桁程度以上も小さくすることができ
る。
な格子不整合に大きく依存するため、界面の歪みの大き
さは、SiX(GeYC1-Y)1-X化合物/Si界面におい
ては、Ge/Si、SiXGe1-X化合物/Si界面の場
合と比較して1桁程度以上も小さくなると考えられる。
このように、引き出し電極28の下層側にSiX(GeY
C1-Y)1-X化合物層28aを用いた場合は、SiX(G
eYC1-Y)1-X化合物層とゲート電極18又はソース/
ドレイン拡散層22との界面における格子不整合を極め
て小さくすることができるので、これにより界面の歪み
を極めて小さくすることができ、従って、高温での熱処
理に対して電気的特性の安定性を向上することができ
る。
し電極の下層側にSiX(GeYC1- Y)1-X化合物層を用
い、上層側に金属シリサイド及び金属ゲリサイドを含む
層を用いたので、ショットキー障壁を小さくすることが
でき、コンタクト抵抗の低い半導体装置を提供すること
ができる。また、本実施形態によれば、引き出し電極の
下層側にSiX(GeYC1-Y)1-X化合物層を用いたの
で、ゲート電極又はソース/ドレイン拡散層との界面に
おける格子不整合を極めて小さくすることができ、高温
での熱処理に対する電気的特性の安定した半導体装置を
提供することができる。
態による半導体装置の製造方法について説明する。ま
ず、図4(a)に示すように、LOCOS(LOCal Oxid
ation of Silicon)法により、シリコン基板10表面
に、素子領域を画定する素子分離膜12を形成する。こ
の後、素子領域に不純物イオンを注入し、例えばn形の
半導体層14を形成する。この後、全面にシリコン酸化
膜を形成し、シリコン酸化膜上に導電膜を形成する。こ
の後、シリコン酸化膜及び導電膜を所定の形状にパター
ニングして、ゲート絶縁膜16及びゲート電極18を形
成する。この後、全面に絶縁膜を形成し、この絶縁膜を
異方性エッチングすることによりゲート絶縁膜16及び
ゲート電極18の側面にサイドウォール絶縁膜20を形
成する。この後、ゲート電極18をマスクとして例えば
p形の不純物イオンを注入し、ゲート電極18に自己整
合でソース/ドレイン拡散層22を形成することによ
り、MOSトランジスタを形成する。
n、化学気相堆積)法により、全面に絶縁膜24を形成
する(図4(a)参照)。次に、CMP(Chemical Mec
hanical Polishing、化学的機械的研磨)法等により、
絶縁膜24表面を平坦化する(図4(b)参照)。次
に、フォトリソグラフィ技術とRIE(Reactive Ion E
tching、反応性イオンエッチング)技術を用いて、ゲー
ト電極18及びソース/ドレイン拡散層22表面を露出
するコンタクトホール26を形成する(図4(c)参
照)。
0.5、組成比Yを0.9とするSiX(GeYC1ーY)
1-X化合物層28aを形成する(図4(d)参照)。な
お、SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層28aを形成する
にあたっては、CVD法ではなく、MBE(Molecular
Beam Epitaxy、分子線エピタキシャル)法等の他の方法
を用いてもよい。本実施形態では、ゲート電極18及び
ソース/ドレイン拡散層22とSiX(GeYC1-Y)1-X
化合物層28aとの界面における格子不整合が小さいの
で、MBE法を用いれば単結晶を形成することができ
る。SiX(GeYC 1-Y)1-X化合物層28aを単結晶で
形成することができれば、電子のトラップ等を抑制する
ことができるので、これによりコンタクト抵抗を更に低
減することが可能となる。
iX(GeYC1ーY)1-X化合物層28aを平坦化する(図
5(a)参照)。次に、全面に金属膜30を形成する。
金属膜30の材料としては、例えば、Ti、TiS
i2、NiSi、CoSi2、WSi2等を用いることが
できる(図5(b)参照)。
1ーY)1-X化合物層28aと金属膜30とが反応し、これ
により金属シリサイド及び金属ゲリサイドを含む層28
bが形成される。次に、化学溶液を用いてエッチングす
ることにより、未反応の金属膜30を除去することによ
り引き出し電極28を形成し、本実施形態による半導体
装置が完成する。
よる半導体装置及びその製造方法を図1、図4、図5、
及び図6を用いて説明する。図6は、本実施形態による
半導体装置のエネルギーバンド構造を示す図である。 (半導体装置)まず、本実施形態による半導体装置を図
1を用いて説明する。
電極28の下層側がSiの組成比Xの値が連続的に変化
しているSiX(GeYC1-Y)1-X化合物層28aより成
る他は、第1実施形態による半導体装置と同様である。
即ち、本実施形態による半導体装置は、引き出し電極2
8の下層側が、傾斜組成のSiX(GeYC1-Y)1-X化合
物層28aより成り、上層側が金属シリサイド及び金属
ゲリサイドを含む層28aより成るものである。SiX
(GeYC1-Y)1 -X化合物/Si界面において、Siの
組成比Xを1、即ちSi/Siとし、金属/SiX(G
eYC1-Y)1-X化合物界面において、Siの組成比Xを
0.5、つまりSi0.5(Ge0.9C0.1)0.5となるよう
に、組成比Xを連続的に小さくすることを特徴とするも
のである。
ルギーバンド構造を図6を用いて説明する。金属シリサ
イド及び金属ゲリサイドを含む層28b、SiX(GeY
C1-Y)1-X化合物層28a、ソース/ドレイン拡散層2
2及びゲート電極18は、それぞれ図6における金属、
p形Six(GeYC1-Y)1-x、p形Siに相当する。
に示すように、Si0.5(GeYC1- Y)0.5化合物/Si
界面において、価電子帯端にエネルギー準位の差ΔEV
が生じていた。このような価電子帯端におけるエネルギ
ー準位の差ΔEVが生じていると、キャリアの移動が阻
害されてしまうため、コンタクト抵抗を十分に低下する
ことができない場合がある。
うな課題に鑑みて為されたものであって、SiX(GeY
C1-Y)1-X化合物/p形Si界面においてのSiの組成
比X=1、つまりSi/Siとし、金属/SiX(GeY
C1-Y)1-X化合物界面において組成比X=0.5、つま
り金属/Si0.5(GeYC1-Y)0.5化合物となるよう
に、組成比Xを連続的に小さくしている。これにより、
図6に示すようなエネルギーバンド構造となり、図3に
示すような価電子帯端におけるエネルギー準位の差ΔE
Vをなくすことができる。即ち、価電子帯端におけるエ
ネルギー準位の差ΔEVをなくすことにより、キャリア
の移動が容易になるので、コンタクト抵抗を更に小さく
することができる。
し電極の下層側にSiの組成比Xの値が連続的に変化す
るSiX(GeYC1-Y)1-X化合物層を用い、上層側に金
属シリサイド及び金属ゲリサイドを含む層を用いたの
で、価電子帯端におけるエネルギー準位の差ΔEVをな
くすことができ、これにより引き出し電極のコンタクト
抵抗を更に低減することができる。
態による半導体装置の製造方法を図4及び図5説明す
る。図4(c)に示すコンタクトホール26を形成する
工程までは、第1実施形態と同様であるので、説明を省
略する。次に、全面にCVD法により、原料ガスの組成
比を連続的に調節し、これにより、Siの組成比Xが1
〜0.5まで連続的に減少するSiX(GeYC1-Y)1-X
化合物層28aを形成する(図4(d)参照)。なお、
SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層28aを形成するにあ
たっては、CVD法ではなく、MBE法等の他の方法を
用いてもよい。本実施形態では、ゲート電極18及びソ
ース/ドレイン拡散層22とSiX(GeYC1-Y)1-X化
合物層28aとの界面における格子不整合が小さいの
で、MBE法を用いれば単結晶を形成することができ
る。SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層28aを単結晶で
形成することができれば、電子のトラップ等を抑制する
ことができるので、これによりコンタクト抵抗を更に低
減することが可能となる。
実施形態と同様であるため省略する。 [第3実施形態]本発明の第3実施形態による半導体装
置及びその製造方法を図1、図4、図5及び図7を用い
て説明する。
導体装置を図1を用いて説明する。本実施形態による半
導体装置は、引き出し電極28の下層側が、Siの組成
比Xの値が段階的に小さくなる傾斜組成のSiX(GeY
C1-Y)1-X化合物層28aより成る他は、第1実施形態
による半導体装置と同様である。即ち、本実施形態によ
る半導体装置は、引き出し電極28の下層側が、組成比
Xの値が段階的に変化しているSiX(GeYC1-Y)1-X
化合物層より成り、上層側が金属シリサイド及び金属ゲ
リサイドを含む層より成るものである。SiX(GeYC
1-Y)1-X化合物/Si界面において、Siの組成比Xを
1、即ちSi/Siとし、金属/SiX(GeYC1-Y)
1-X化合物界面において、Siの組成比Xを0.5、即
ち金属/Si0.5(Ge0.9C0.1)0.5化合物となるよう
に、Xを段階的に小さくすることを特徴とするものであ
る。
化合物層28aの組成比Xの値が段階的に変化している
ので、図7に示すように、エネルギーバンド構造もSi
X(GeYC1-Y)1-X化合物層28aにおいて段階的に変
化する。このように、本実施形態によれば、引き出し電
極28の下層側に、Siの組成比Xの値が段階的に小さ
くなっているSiX(GeYC1-Y)1-X化合物層28aを
用いているので、第2実施形態と同様に引き出し電極の
コンタクト抵抗を低減することができる。
態による半導体装置の製造方法について説明する。図4
(c)に示すコンタクトホール26を形成する工程まで
は、第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。
次に、全面にCVD法により、原料ガスの組成比を段階
的に調節し、これにより、Siの組成比Xが1〜0.5
まで段階的に小さくなるSiX(GeYC1-Y)1 -X層28
aを形成する(図4(d)参照)。なお、SiX(GeY
C1-Y)1-X化合物層28aを形成するにあたっては、C
VD法ではなく、MBE法等の他の方法を用いてもよ
い。本実施形態では、ゲート電極18及びソース/ドレ
イン拡散層22とSiX(GeYC1-Y)1-X化合物層28
aとの界面における格子不整合が小さいので、MBE法
を用いれば単結晶を形成することができる。SiX(G
eYC 1-Y)1-X化合物層28aを単結晶で形成すること
ができれば、電子のトラップ等を抑制することができる
ので、これによりコンタクト抵抗を更に低減することが
可能となる。
実施形態と同様であるため省略する。 [変形実施形態]本発明は上記実施形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、第1乃至第3実施形態で
は、SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層やソース/ドレイ
ン拡散層等の導電型をp形として説明したが、Si
X(GeYC1-Y)1 -X化合物層やソース/ドレイン拡散層
等の導電型はp形に限定されるものではなく、n形でも
よい。
トランジスタの引き出し電極を例に説明したが、MOS
トランジスタの引き出し電極に限定されるものではな
く、引き出し電極を有する半導体装置であればあらゆる
半導体装置に適用することができる。
電極の下層側にSiX(GeYC1-Y)1 -X化合物層を用
い、上層側に金属シリサイド及び金属ゲリサイドを含む
層を用いたので、ショットキー障壁を小さくすることが
でき、コンタクト抵抗の低い半導体装置を提供すること
ができる。
層側にSiX(GeYC1-Y)1-X化合物層を用いたので、
ゲート電極又はソース/ドレイン拡散層との界面におけ
る格子不整合を極めて小さくすることができ、高温での
熱処理に対する電気的特性の安定した半導体装置を提供
することができる。
断面図である。
バンドギャップエネルギーを示すグラフである。
ルギーバンド構造を示す図である。
方法を示す工程断面図(その1)である。
方法を示す工程断面図(その2)である。
ルギーバンド構造を示す図である。
ルギーバンド構造を示す図である。
る。
ある。
晶ゲルマニウム層 128b…金属シリサイド層、金属シリサイド及び金属
ゲリサイドを含む層、金属ゲリサイドを含む層
Claims (10)
- 【請求項1】 シリコン基板上に形成され、ゲート電極
とソース/ドレイン拡散層とを有するトランジスタと、 前記トランジスタ上に形成され、前記ゲート電極又は前
記ソース/ドレイン拡散層に達するコンタクトホールが
形成された絶縁膜と、 前記コンタクトホール内に形成され、前記ゲート電極又
は前記ソース/ドレイン拡散層に接続されたSiX(G
eYC1-Y)1-X化合物層と、前記SiX(GeYC 1-Y)
1-X化合物層上に形成された金属シリサイド及び金属ゲ
リサイドを含む層とを有する引き出し電極とを有するこ
とを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層の組成比Xは、前
記ゲート電極又は前記ソース/ドレイン拡散層との界面
においてほぼ1であり、前記ゲート電極又は前記ソース
/ドレイン拡散層から離れるに伴って連続的に小さくな
っていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の半導体装置において、 前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層の組成比Xは、前
記ゲート電極又は前記ソース/ドレイン拡散層との界面
においてほぼ1であり、前記ゲート電極又は前記ソース
/ドレイン拡散層から離れるに伴って段階的に小さくな
っていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項4】 シリコン基板上に、ゲート電極とソース
/ドレイン拡散層を有するトランジスタを形成するトラ
ンジスタ形成工程と、 全面に、絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、 前記絶縁膜に、前記ゲート電極又は前記ソース/ドレイ
ン拡散層表面を露出するコンタクトホールを形成するコ
ンタクトホール形成工程と、 前記コンタクトホール内に、SiX(GeYC1-Y)1-X化
合物層を形成するSi X(GeYC1-Y)1-X化合物層形成
工程と、 前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層上を選択的に金属
と反応させ、前記Si X(GeYC1-Y)1-X化合物層と金
属シリサイド及び金属ゲリサイドを含む層とを有する引
き出し電極を形成する引き出し電極工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 請求項4記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層形成工程では、単
結晶の前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 請求項4記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層形成工程では、多
結晶の前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 請求項4乃至6記載の半導体装置の製造
方法において、 前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層形成工程では、前
記シリコン基板と前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層
との格子定数がほぼ整合するように組成比Yを設定する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 請求項4乃至7記載の半導体装置の製造
方法において、 前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層形成工程では、前
記ゲート電極又は前記ソース/ドレイン拡散層との界面
における組成比Xをほぼ1とし、前記ゲート電極又は前
記ソース/ドレイン拡散層から離れるに伴い組成比Xが
徐々に小さくなるように前記SiX(GeYC1-Y)1-X化
合物層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項9】 請求項8記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層形成工程では、組
成比Xが連続的に小さくなるように前記SiX(GeYC
1-Y)1-X化合物層を形成することを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項10】 請求項8記載の半導体装置の製造方法
において、 前記SiX(GeYC1-Y)1-X化合物層形成工程では、組
成比Xが段階的に小さくなるように前記SiX(GeYC
1-Y)1-X化合物層を形成することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00877298A JP3686247B2 (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP00877298A JP3686247B2 (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | 半導体装置及びその製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11214680A true JPH11214680A (ja) | 1999-08-06 |
JP3686247B2 JP3686247B2 (ja) | 2005-08-24 |
Family
ID=11702189
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00877298A Expired - Fee Related JP3686247B2 (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | 半導体装置及びその製造方法 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3686247B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6115566A (en) * | 1997-08-20 | 2000-09-05 | Tsuchiya Tsco Co., Ltd. | Seal member for impeding leakage of toner in a printing apparatus |
JP2008078559A (ja) * | 2006-09-25 | 2008-04-03 | Fujitsu Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
US7442662B2 (en) | 2001-12-21 | 2008-10-28 | Ngk Insulators, Ltd. | High-heat conductive Si-containing material and its manufacturing method |
-
1998
- 1998-01-20 JP JP00877298A patent/JP3686247B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP3686247B2 (ja) | 2005-08-24 |
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