JPS61128521A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS61128521A JPS61128521A JP24998784A JP24998784A JPS61128521A JP S61128521 A JPS61128521 A JP S61128521A JP 24998784 A JP24998784 A JP 24998784A JP 24998784 A JP24998784 A JP 24998784A JP S61128521 A JPS61128521 A JP S61128521A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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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】
〔発明の分野〕
本発明は、安定な反応速度で、且つ組成比が側副された
金属シリサイドを形成する方法に関するものである。
金属シリサイドを形成する方法に関するものである。
従来、ｐｔ等の金属のシリサイドの形成法としては、シ
リコン基板上あるいは、多結晶シリコン。
リコン基板上あるいは、多結晶シリコン。
アモルファスシリコン上Ｃ：金属をスパッタ法や真空蒸
着法等（；よって堆積し、熱処理を行うことにより、シ
リチイド反応をさせて、金属シリサイドを形成する方法
、あるいは、Ｓｉと金属を同時蒸着あるいは、同時（ニ
スバッタしＳｉと金属の混合膜を堆積した後（二熱処理
を行うことＣ二より金属シリサイドとする方法が主に用
いられていた。しかし、前者の方法では、金属とＳｉの
界面状態に。
着法等（；よって堆積し、熱処理を行うことにより、シ
リチイド反応をさせて、金属シリサイドを形成する方法
、あるいは、Ｓｉと金属を同時蒸着あるいは、同時（ニ
スバッタしＳｉと金属の混合膜を堆積した後（二熱処理
を行うことＣ二より金属シリサイドとする方法が主に用
いられていた。しかし、前者の方法では、金属とＳｉの
界面状態に。
シリサイド形成反応の速度が大きく依存するという欠点
があった。たとえば、第１図および第２図は、、５ｒｉ
（１００）面基板上に、基板温度をそれぞれ２５℃およ
び２５０℃としてｐｉを真空蒸着した後、３５０℃のＮ
！雰囲気中で熱処理をした試料について。
があった。たとえば、第１図および第２図は、、５ｒｉ
（１００）面基板上に、基板温度をそれぞれ２５℃およ
び２５０℃としてｐｉを真空蒸着した後、３５０℃のＮ
！雰囲気中で熱処理をした試料について。
Ａｒイオンスパッタを行いながら、深さ方向のＰｔとＳ
ｉの分布を測定したものである。第１図と第２図を比較
すると、第１図の試料の方が第２図の試料より形成され
たＰ ｔ ｍ Ｓ ＆の膜厚が厚いことがわかる。した
がって、２５℃でｐｔを蒸着した試料の方がｐｔシリサ
イドの形成速度がかなり速い。
ｉの分布を測定したものである。第１図と第２図を比較
すると、第１図の試料の方が第２図の試料より形成され
たＰ ｔ ｍ Ｓ ＆の膜厚が厚いことがわかる。した
がって、２５℃でｐｔを蒸着した試料の方がｐｔシリサ
イドの形成速度がかなり速い。
なお、上記のｐｉの蒸着は１０−’ｔｏｒｒの真空中で
行つたものである。また、上記の方法では、固体Ｓｉと
金属が反応し、その結果全体の体積の減少が生じる。こ
のため、金属シリサイドを形成することにより、内部応
力が生じ、基板から金属シリサイドがはがれる場合があ
るという欠点があった。
行つたものである。また、上記の方法では、固体Ｓｉと
金属が反応し、その結果全体の体積の減少が生じる。こ
のため、金属シリサイドを形成することにより、内部応
力が生じ、基板から金属シリサイドがはがれる場合があ
るという欠点があった。
一方、後者の同時−二Ｓｉと金属を蒸着あるいはスパッ
タする方法では、３ｉと金属の比率を完全Ｌ：制御する
のは困難であり、したがってストイキオメトリ−を満足
する様な金属シリサイドを形成することはでさないとい
う欠点があった。
タする方法では、３ｉと金属の比率を完全Ｌ：制御する
のは困難であり、したがってストイキオメトリ−を満足
する様な金属シリサイドを形成することはでさないとい
う欠点があった。
本発明は、こりらの欠点を解決するためＣ二、金属とシ
ラン（ＳｉＨ，）ガス等との反応を用いて金属シリサイ
ドを形成する方法を提供することを目的とする。
ラン（ＳｉＨ，）ガス等との反応を用いて金属シリサイ
ドを形成する方法を提供することを目的とする。
第３図は本発明の実施例である。５ｉ０２等のｐｔと反
応しない基板１上Ｃ二、ｐｔ層３を形成する（第３図（
α））。その際、基板１上ｆ二ｐｔ層５が密着しない場
合は、第５図（α）１：示すよう（二基板１の上Ｃ二５
０Ａ〜１００Ａ程度のＳｉ膜２を形成することＣ二よっ
て密着させる。
応しない基板１上Ｃ二、ｐｔ層３を形成する（第３図（
α））。その際、基板１上ｆ二ｐｔ層５が密着しない場
合は、第５図（α）１：示すよう（二基板１の上Ｃ二５
０Ａ〜１００Ａ程度のＳｉ膜２を形成することＣ二よっ
て密着させる。
以上の一様Ｃ；形成したｐｔ層上に、基板温度２２００
℃以上として、ＳｉＨ４ガスを導入すると、基板１上（
二ｐｔシリサイド層４が形成される（第５１Ｗ（ｈ））
。
℃以上として、ＳｉＨ４ガスを導入すると、基板１上（
二ｐｔシリサイド層４が形成される（第５１Ｗ（ｈ））
。
この反応の過程を時間を追って調べて見ると、Ｓ ｉ
Ｈ，ガスを流し始めて、初期の段階では、第４図（二示
すよう（二、ｐｔ層３の上部からシリサイドＰ ｔｚ
Ｓｚ 層ｓ Ｃｉ 化Ｌ でイ？！ （＄ ４ 図（”
） ）、サラＣ二ＳｉＨ４ガスを流し続けると、 Ｐｔ
層３は全て反応しシリチイドＰｔ、Ｓｉ層５に変化し、
次ＣニシリチイドＦ ｔ ！ Ｓ ８層５の上部からシ
リサイドＰ ｔ Ｓ ｉ層６に変化していき（第４図（
ｂ））、最終的Ｃ：は、全てシリサイドＰｔｇｉ層６と
なって反応が終了する（第４図（Ｃ））。第５図（α）
ｔ （ｈ）に上記反応を起こした場合の、Ｆ ｔ 鵞
３ ＆およびＰｔＳｉの形成膜厚とアゴ４ガスを流した
時間との関係を示す、膜厚の２乗が時間に比例するには
、膜の形成が拡散によって律速されているからである。
Ｈ，ガスを流し始めて、初期の段階では、第４図（二示
すよう（二、ｐｔ層３の上部からシリサイドＰ ｔｚ
Ｓｚ 層ｓ Ｃｉ 化Ｌ でイ？！ （＄ ４ 図（”
） ）、サラＣ二ＳｉＨ４ガスを流し続けると、 Ｐｔ
層３は全て反応しシリチイドＰｔ、Ｓｉ層５に変化し、
次ＣニシリチイドＦ ｔ ！ Ｓ ８層５の上部からシ
リサイドＰ ｔ Ｓ ｉ層６に変化していき（第４図（
ｂ））、最終的Ｃ：は、全てシリサイドＰｔｇｉ層６と
なって反応が終了する（第４図（Ｃ））。第５図（α）
ｔ （ｈ）に上記反応を起こした場合の、Ｆ ｔ 鵞
３ ＆およびＰｔＳｉの形成膜厚とアゴ４ガスを流した
時間との関係を示す、膜厚の２乗が時間に比例するには
、膜の形成が拡散によって律速されているからである。
上記のシリサイドを形成するための処理条件は、Ｈ＃
： ３．２１／ｍｉｎ 、 ＳｉＨ４： ０．５ｔ／ｍ
ｓ％とし、圧力は４．２ｍＡａｒ であった。第５図
（α）および（４）は基板温度を２６５℃および３７５
℃としたもので、第５因（→はＰｔ ２Ｓ ＊の膜厚、
第５図（ｊ）はＰｔ５ｉ（Ｄ膜厚Ｃ；ついて示した。な
おｐｔは基板温度２５℃で１０−７ｔｏｒｒの真空中で
蒸着した（第１図の試料と同じ条件）。
： ３．２１／ｍｉｎ 、 ＳｉＨ４： ０．５ｔ／ｍ
ｓ％とし、圧力は４．２ｍＡａｒ であった。第５図
（α）および（４）は基板温度を２６５℃および３７５
℃としたもので、第５因（→はＰｔ ２Ｓ ＊の膜厚、
第５図（ｊ）はＰｔ５ｉ（Ｄ膜厚Ｃ；ついて示した。な
おｐｔは基板温度２５℃で１０−７ｔｏｒｒの真空中で
蒸着した（第１図の試料と同じ条件）。
また、第５図Ｃ二は、従来の方法である５ｊ（１００）
面基板上にＰｔを２５℃で蒸着（第１図の試料と同じ条
件）シ、上記本発明の試料と同一の基板加熱装置で熱処
理した試料の結果を破線で示す。図より明らかな様（二
、本発明によるＰ ｔ ｇ Ｓ ｇおよびＰｔＳｉの形
成速度は、従来の方法１：比べてかなり速い。
面基板上にＰｔを２５℃で蒸着（第１図の試料と同じ条
件）シ、上記本発明の試料と同一の基板加熱装置で熱処
理した試料の結果を破線で示す。図より明らかな様（二
、本発明によるＰ ｔ ｇ Ｓ ｇおよびＰｔＳｉの形
成速度は、従来の方法１：比べてかなり速い。
また従来法の場合は、前述の第１図、Ｉ！２図で示した
様（；、Ｐｔ蒸着時の基板加熱温度を高くすると反応速
度がいっそう遅くなるが１本発明の方法を用いると、第
２図玉−示した試料と同一の基板温度２５０℃として真
空蒸着したｐｔ膜についても、第５図（α）の実線のデ
ータと同じ結果が得られ、Ｐｔ蒸着時の基板温度【；よ
らないことがわかった。
様（；、Ｐｔ蒸着時の基板加熱温度を高くすると反応速
度がいっそう遅くなるが１本発明の方法を用いると、第
２図玉−示した試料と同一の基板温度２５０℃として真
空蒸着したｐｔ膜についても、第５図（α）の実線のデ
ータと同じ結果が得られ、Ｐｔ蒸着時の基板温度【；よ
らないことがわかった。
なお、前記第４図（α）（ｂ）０に示す工程Ｃ二おいて
。
。
ｐｔがシリサイドＰｔ、Ｓｉ及びＰｔＳｉ＋二反応変質
して行く過程は、工程中の反応温度、及び時間の関数で
あり最終的Ｃ二は最も安定したＰｔＳｉＣ移行して行く
。
して行く過程は、工程中の反応温度、及び時間の関数で
あり最終的Ｃ二は最も安定したＰｔＳｉＣ移行して行く
。
シラン（ＳｉＨ，）ガスの代わＩＪ ｌ二ｉンラン（Ｓ
’ ２Ｈ６）ガスを用いた場合シーも同様（二ｐｔシ
リチイドが形成されることを確認している。
’ ２Ｈ６）ガスを用いた場合シーも同様（二ｐｔシ
リチイドが形成されることを確認している。
マタ、Ｐｔニ近イｐｄ 、 Ｉｒ 、Ｎｉ 、 Ｃｏ等
の金属は、ｐｔシリサイドと同程度の温度で、ｐｔと同
じ拡散律速のノリサイド反応を起こすので、本発明のＳ
εＨ４ガスとの反応（二よる金属シリサイド化が可能で
あることは言うまでもない。一方、シリサイド反応の温
度、形態は大さく異なるＭＯ（二ついては、５ｉｎ２上
（二堆積したＭｏ膜上に、基板温度７００°ＣでＳｉＨ
。
の金属は、ｐｔシリサイドと同程度の温度で、ｐｔと同
じ拡散律速のノリサイド反応を起こすので、本発明のＳ
εＨ４ガスとの反応（二よる金属シリサイド化が可能で
あることは言うまでもない。一方、シリサイド反応の温
度、形態は大さく異なるＭＯ（二ついては、５ｉｎ２上
（二堆積したＭｏ膜上に、基板温度７００°ＣでＳｉＨ
。
を導入し、ＭｏＳｉ、が形成できること乞確認している
。したがって、 Ｍｙと同様な反応を示すＷ、Ｈｆ。
。したがって、 Ｍｙと同様な反応を示すＷ、Ｈｆ。
Ｔｉ、Ｔα等の遷移族金属のシリサイド化（二も本発明
の方法が適用できる。
の方法が適用できる。
次（＝、本発明によってシリサイドを形成した場合く；
生じる応力（二ついて述べる。厚さ約５００μｍのＳｉ
ウェハ上Ｃ；厚さ４０００ＡのＰｔ３ｉ膜を本発明Ｃ二
よる方法と従来法で形成し、クエハのひずみを測定した
。形成温度は両方法とも３８０℃である一本発明のＳ
＆ Ｈａガスを含むガスで処理する方法で形成した場合
、 １Ｑｃｍ径のクエへが１４μｍだけ中央が下に凸に
なるようｌ二叉った。一方従来法である基板８番とｐｉ
膜を反応させる方法で形成した場合は、４１μｍだけ中
央が下（：凸になるように反った。
生じる応力（二ついて述べる。厚さ約５００μｍのＳｉ
ウェハ上Ｃ；厚さ４０００ＡのＰｔ３ｉ膜を本発明Ｃ二
よる方法と従来法で形成し、クエハのひずみを測定した
。形成温度は両方法とも３８０℃である一本発明のＳ
＆ Ｈａガスを含むガスで処理する方法で形成した場合
、 １Ｑｃｍ径のクエへが１４μｍだけ中央が下に凸に
なるようｌ二叉った。一方従来法である基板８番とｐｉ
膜を反応させる方法で形成した場合は、４１μｍだけ中
央が下（：凸になるように反った。
以上の結果より、本発明による方法では、シリサイドを
形成すること区：よって生じる応力をかなり緩和できる
ことがわかる。同様な効果は、他の金属のシリサイドを
本発明Ｃ二よる方法で形成した場合（＝も期待できると
考えられる。
形成すること区：よって生じる応力をかなり緩和できる
ことがわかる。同様な効果は、他の金属のシリサイドを
本発明Ｃ二よる方法で形成した場合（＝も期待できると
考えられる。
以上説明した様に、ＰｔをＳ番＆等のガスで処理するこ
と（二よりｐｔの蒸着条件等によらずＣ：、一定の反応
速度でｐｔンリチイド膜が形成できるという利点があり
、またその反応はＳｉ基板と反応させる場合より速いと
いう利点がある口また、Ｓｉ基板上にＰｔ膜を形成し、
基板Ｓｉとｐｔを反応させてｐｔシリチイドを形成する
方法を用いた場合ｌ二見られる、基板Ｓｉが反応Ｃ二使
われるためにｐｔンリサイドが基板Ｓｉ中に沈むといっ
た現象は本発明を用いることにより起こり（：＜くなる
という利点がある。さらＣ：、基板３ｉと反応させた場
合と比べて、発生する応力を著しく緩和させることがで
き、この結果半導体装置に利用した場合に故障を低減で
きるという利点がある。
と（二よりｐｔの蒸着条件等によらずＣ：、一定の反応
速度でｐｔンリチイド膜が形成できるという利点があり
、またその反応はＳｉ基板と反応させる場合より速いと
いう利点がある口また、Ｓｉ基板上にＰｔ膜を形成し、
基板Ｓｉとｐｔを反応させてｐｔシリチイドを形成する
方法を用いた場合ｌ二見られる、基板Ｓｉが反応Ｃ二使
われるためにｐｔンリサイドが基板Ｓｉ中に沈むといっ
た現象は本発明を用いることにより起こり（：＜くなる
という利点がある。さらＣ：、基板３ｉと反応させた場
合と比べて、発生する応力を著しく緩和させることがで
き、この結果半導体装置に利用した場合に故障を低減で
きるという利点がある。
＄１図、第２図は従来の方法によって形成したｐｔシリ
サイドの形成状況を示したものであるう第１図（：示す
試料はｐｉを基板Ｓｉの温度を２５℃として蒸着した後
、４００℃の窒素中で５分の熱処理を施したもの、第２
図は２５０℃として蒸着した後、ｐｔシリチイドの形成
膜厚と時間の関係を示した図で同時に従来法Ｉ；よるＰ
ｔシリサイドの形成膜厚と時間の関係も比較のため（二
示しである。 １・・・金属と反応しない基板、２・・・Ｓｃ膜、６・
・・Ｐｔ胴、４・・・ｐｔシリサイド層、５・・・Ｐｔ
、 Ｓｉ層。 ６・・・Ｐｔ３ｉ層 特許出願人 日本電信電話公社 代理人 弁理士 玉蟲久五部（外２名）４マー゛ご＼′
ｌ！ｌ！！！！口ｐ湧礪 （と上：１％３ も−余）１
１１３１！１ 第４図 （ｃ） 第５図 （α） 時間 （分） 時間 （分）
サイドの形成状況を示したものであるう第１図（：示す
試料はｐｉを基板Ｓｉの温度を２５℃として蒸着した後
、４００℃の窒素中で５分の熱処理を施したもの、第２
図は２５０℃として蒸着した後、ｐｔシリチイドの形成
膜厚と時間の関係を示した図で同時に従来法Ｉ；よるＰ
ｔシリサイドの形成膜厚と時間の関係も比較のため（二
示しである。 １・・・金属と反応しない基板、２・・・Ｓｃ膜、６・
・・Ｐｔ胴、４・・・ｐｔシリサイド層、５・・・Ｐｔ
、 Ｓｉ層。 ６・・・Ｐｔ３ｉ層 特許出願人 日本電信電話公社 代理人 弁理士 玉蟲久五部（外２名）４マー゛ご＼′
ｌ！ｌ！！！！口ｐ湧礪 （と上：１％３ も−余）１
１１３１！１ 第４図 （ｃ） 第５図 （α） 時間 （分） 時間 （分）
Claims (1)
- 半導体装置の製造方法において、金属シリサイドを形
成する遷移金属を基板上に堆積する工程と、該金属の固
相反応によるシリサイド形成温度以上の温度にて、シラ
ン等のシリコンを構成元素とするガスを含むガスと反応
させる工程と、を具え、前記遷移金属のシリサイドを形
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 |
|---|---|---|---|
| JP24998784A JPS61128521A (ja) | 1984-11-27 | 1984-11-27 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24998784A JPS61128521A (ja) | 1984-11-27 | 1984-11-27 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61128521A true JPS61128521A (ja) | 1986-06-16 |
Family
ID=17201143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24998784A Pending JPS61128521A (ja) | 1984-11-27 | 1984-11-27 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61128521A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7429525B2 (en) | 2006-01-17 | 2008-09-30 | Fujitsu Limited | Fabrication process of a semiconductor device |
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