JPS61137317A - 半導体装置用電極材料 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はシリコンを基板として用いた半導体装置の電
極材料に関するものである。

（従来の技術） シリコンを基板として用いた絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタ（ＭＯＳ　Ｆ］ｉｆＴ　）による集積回路は年
々集積度を大規模化している。このＭＯ８ＦＩｉＴは現
在殆ど自己整合工程により製造されている。即ち、第１
図に示すようにシリコン基板ｌの上に酸化膜３を介して
ゲート電極２を設け、このゲート電極をマスクとして不
純物を基板へ打込み、ソース領域参及びドレイン領域！
を形成している。このようにゲート電極がそのままマス
クとして使用されるため、ソース領域弘及びドレイン領
域５とゲート電極２直下のチャネル６との間に隙間がな
く、従って直列抵抗が小さくなる。このためスイッチン
グ速度が速くなり、またＩＰＦｌ’Ｉ’の集積度も向上
する。例えば集積度１Ｍビット、アクセス時間１００ｓ
ｉ程度の記憶装置（ＲＡＭ　）が可能となりつつある。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のＭＯＳ　Ｆｌ！ｉＴにおいて、現在ゲート電極材
料として、主に多結晶シリコン成るいはモリブデンが使
用されている。しかし、多結晶シリコンは抵抗が３０４
／ｌｌと大きく、このように集積度の大きい回路の電極
として用いると、ゲートの直列抵抗が高くなって、高速
化が望めない。一方、モリブデンは基板のシリコンと反
応したり、熱膨張係数が違うためにはがれたりして、デ
バイスの信頼性や歩留に影響を及ぼす。

この発明の目的は上述の電極材料としての多結晶シリコ
ンやモリブデンの有する欠点を除き、抵抗が小さく、熱
膨張係数がシリコンと近似し、且つ、シリコンに対して
安定であって、シリコンを基板とする半導体装置に好適
な電極材料を提供することにある。

（問題を解決するための手段） 上記の問題点を解決するためこの発明においては、シリ
コンを基板とする半導体装置の電極として希土類元素の
六硼化物を用いる。希土類元素の六硼化物は希土類原子
を硼素の作る正八面体によって取り囲んだ構造となって
いる。そして硼素間の強い共有結合のために、安定な化
合物であり、融点は２０００℃以上と極めて高く、比抵
抗はｌＯ″″″〜１０”Ω・譚と低い。特に、比抵抗を
考慮すると、４１希土類元素の六硼化物が好ましく＼ラ
ンタンの六硼化物（ＬａＢ６）の比抵抗は約１０−６０
・傭　と通常の金属と変らず、熱膨張係数が５．６８１
０”／Ｃとシリコン（Ｓ４）の熱膨張係数４２Ｘ１０″
″／℃と近似して、シリコンを基板とした半導体装置の
電極材料として好適である。また、セリウム（Ｏｓ＋）
、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、ガドリニ
ウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、イッテルビウム（
Ｙｂ）の六硼化物もランタンの六硼化物と同様にシリコ
ン基板の半導体装置の電極材料として用いることができ
る。

この希土類元素の六硼化物のシリコン基板への電極とし
ての蒸着は電子銃によって行うのが簡便である。即ち、
希土類元素の六硼化物の単結晶もしくは粉末を焼結した
ペレットに電子ビームを照射し、温度をあげてシリコン
基板の所定の位置に蒸着する。

（作用） 上述の方法にてシリコン基板上に形成した希土類元素の
木棚化物蒸着膜は電気抵抗が１０−６〜１１０−４０１
１Ｃであって、この蒸着膜をマスクとして用い、基板に
不純物イオンを打込んで、８００ｃで２０分間熱処理を
行ったが、蒸着膜の基板よりの剥離は見られず、シリコ
ンを基板とした半導体装置の電極材料として好適に用い
ることができる。

（実施例） 次にこの発明をシリコン基板にランタンの六硼化物を電
極材料として用いてＭＯ８Ｆ］ｉｌＴを製造する方法を
第２〜４図を参照して説明すると、ｐ型シリコン基板／
／上に５００人厚Ｏ８４０，膜／２を形成し、この上に
化学気相成長法で２０００ム厚の８４１Ｎ、膜ｌ弘を付
着し、この８４８Ｎ４漢をマスクとして、Ｈ，Ｏを含む
酸素中１１００℃の温度でＳ櫨偽膜１２の両端領域ｌＪ
を約７０００　ｉの厚さに酸化させる（第２図）。この
Ｓ（０！領域１３は各隣接して形成−する素子をそれぞ
れ独立、分離させるためのものである。

次にマスクとしての８４．Ｎ、膜滓及びその下のＳ（０
，膜１２を除去し、そのあとに新たにゲートの絶縁膜と
して厚さ３００　Ｘの８４０２膜／ｊを形成する。

このＢｉｂｔ膜／ｊの下は動作層としてのチャネルが形
成される。このチャネルのキャリア濃度を制御する場合
は適宜イオンを打込む。

このように８４０．膜ｌ！が形成したら、ＬａＢ６を室
温で電子銃により０．３μｍの厚さで蒸着し、フォトレ
ジストを用いた通常のりソグラフイ法により熱Ｈ１Ｏ，
を用いて不要箇所に蒸着した一〇膜を除去し、このＬａ
Ｂ＠膜１６がゲート電極となって、これをマスクとして
ｐ型不純物イオンを打込み一ゲート電極の両側に？領域
を形成し、ソース領域１７とドレイン領域／ｒとする。

この不純物イオンの打込みに際して、ゲート電極の両側
の領域上にはＳ４０！膜１５が被覆しているが、薄いた
めにイオンの打込みには何ら支障はなく、ゲート電極の
直下のチャネル領域の両端に密接してソース領域とドレ
イン領域が形成する。イオン打込み領域／７　、　Ｉｒ
を活性化するため、窒素雰囲気中で８００℃、２０分の
加熱処理をする。ＸｒａＢ＠膜はこのような熱処理を行
っても、Ｓｉｎｇと反応したり、剥離は見られない（第
３図）。

その後、燐化ガラス（ｐｓｅ　）　／？を化学気相成長
法にて約１μｍの厚さで付着させ、ソース領域／７とド
レイン領域ｌＩｒ上のＰＳＧ膜には通常の７オトリソグ
ラフイ法で孔をあけ、Ｕ膜を５０００　Ａ厚で真空蒸着
してソース電極コＯとドレイン電極コｌとし、第４図に
示すような構造の［０８ＦｌｉｌＴとなる。

（発明の効果） この発明による電極材料は上述のように比抵抗が通常の
金属と変らず、安定した物質であって熱膨張係数もシリ
コンと近似しているため、苛酷な条件に曝しても、シリ
コンと又応したり、基板に蒸着した部分が剥離すること
がない。従って、この電極材料をゲート電極と共に自己
整合工程のマスクとして用いて［０８］！？Ｔによる大
規模集積回路を形成することにより、高速化され、信頼
性の高いものが提供されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は自己整合工程によりＭ０８　ＦＦｆＴを製造す
る説明図、第２〜４図はこの発明の電極材料を用いてＭ
Ｏ８１ＦＦＩＴを製造する工程を示す説明図である。 ／、／／・・・シリコン基板、λ、　／４・・・ゲート
電極、３、／ｊ・・・酸化膜、弘、　／７・・・ソース
領域、ｊ　、　／ｒ・・・ドレイン領域、６・・・チャ
ネル、Ｊ（７・・・ソース電極１，２１・・・ドレイン
電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　希土類元素の六硼化物をシリコンを基板とする半導体
   装置の電極材料として用いたことを特徴とする半導体装
   置用電極材料。