JPS61170030A - 高融点金属シリサイドの形成方法 - Google Patents

高融点金属シリサイドの形成方法

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JPS61170030A
JPS61170030A JP1012585A JP1012585A JPS61170030A JP S61170030 A JPS61170030 A JP S61170030A JP 1012585 A JP1012585 A JP 1012585A JP 1012585 A JP1012585 A JP 1012585A JP S61170030 A JPS61170030 A JP S61170030A
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JP
Japan
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point metal
melting point
high melting
film
metal silicide
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Pending
Application number
JP1012585A
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English (en)
Inventor
Akio Tanigawa
明男 谷川
Eiji Nagasawa
長澤 英二
Hidekazu Okabayashi
岡林 秀和
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は半導体装置の配線や電極等として用いる高融点
金属シリサイドの形成方法に関する。
(従来技術とその問題点) 近年、シリコン集積回路を代表とする半導体装置に諺い
ては素子寸法の微細化による高密度化および高速化が計
られている。微細化に伴って、従来より電極や配線とし
て多用されてきた多結晶シリコンや拡散層の抵抗の増大
による信号伝帳の遅延等の問題が生じてきた。この問題
を解決する方法として、耐熱性に優れた高融点金属シリ
サイドを多結晶シリコンや拡散層の上部に形成して低抵
抗化を実現する方法が提案されている。特に、微小な寸
法を持ったM I 8 (Metal  Insula
tor8emiconductor )型電界効果トラ
ンジスタにおいては、多結晶シリコンゲート電極の上部
に高融点金属シリサイドを形成した所謂ポリサイド電極
やソース及びドレインを構成すべき不純物ドープ層の上
部に高融点金属シリサイドを形成したシリサイド化ソー
ス・ドレイン電極の検討が行われている。高融点金属シ
リサイドの形成方法としては、高融点金属とシリコンと
を同時に蒸着した後、高温のアニールを行ってシリサイ
ド形成を行う方法、またはシリコンの表面に高融点金属
を蒸着した後、アニールを行ってシリサイド形成を行う
方法(熱アニール法)が行われている。しかしながら、
これらの方法で形成されるシリサイド薄膜の電気抵抗は
、バルクの値に比して大きい欠点がある。例えば、ムラ
ルカ(8,P、 Murarkm )によるシリサイド
 フォア ブイエルニスアイ アプリケージ冒ン (8
i1icide    for   VL8I  Ap
plications  (NewYork  Aca
demic  Press、 1983))に記載され
ている様に、Mo8i1の場合にはバルクの比抵抗が〜
20μΩ・儂であるのに対して、前記の方法で形成され
た薄膜の値は100〜150μΩ・αと高い。
低抵抗化のために用いられるシリサイド層の厚みは、浅
いソース・ドレイン接合の形成及び金属とシリ:】ンと
が反応することによる下地シリコン層への影響を少くす
るという点から1000λ程度以下に薄くすることが望
ましい。従来の形成法によるMo811では1000^
の膜厚を用いた場合にもシート抵抗は10〜1507口
と高い値になり、不充分な低抵抗化しか達成されない。
現在、Mo8i1の他にW8i1 、Ta8i1 、’
rtstt等が検討されており、これらの高融点金属シ
リサイドについて従来法によった場合より小さな電気抵
抗が得られればMIS型電界効果トランジスタ等の電極
や配線への応用に対して極めて有用である。
更に、前記熱アニール法によって得られる高融点金属シ
リサイド膜は膜の均一性や平滑性がきわめて悪いという
欠点があった。
ここでは均一性とは主に膜質を指し、たとえば膜全体が
シリサイドであるかどうかということをいい、平滑性と
は文字通り基板出番こ形成した膜が平担で滑らかな形状
をしているかどうかを指す。
従来の熱アニール法によりて厚さ400XのM。
金属膜を常温〜300℃程度の温度のシリコン基板上に
堆積させた後、電気炉による窒素雰囲気中の20分間、
1000℃のアニールを行りた場合は第2図(b)の走
査電子顕微債写真(sooo倍)及び第3図の模式的断
面図に示すようにきわめて激しい凹凸とピンホールを有
ししかも比抵抗が150μΩ・αときわめて高いMo8
i1膜3でありた。
(本発明の目的) 本発明の目的は、従来法の問題点を解決し電気抵抗が低
くかつ膜の均一性や平滑性を改善した高融点金属シリサ
イドの形成方法を提供することにある。
(発明の構成) 本発明によれば周期律表のVIa族に属するM。
およびWまたはTa族に属するVおよびNbおよびTa
またはIVa族に属するTIおよびZrおよびHfから
なる高融点金属とシリコンとを反応させて高融点金属シ
リサイドを形成する方法において、少なくとも表面にシ
リコン層を有した基板に前記高融点金属膜を真空中にて
堆積するさいに前記VIa族のMeまたはWに対しては
正方晶系Mo 8 l 1またはwsi、が形成される
温度、前記Vm族のVまたはNb’7たはTiに対して
は大方晶系VSt、またはNb81tまたはT’a8i
1が形成される温度、前記IVa族のTiまたはZrま
たはHfに対しては斜方晶系Ti81.またはZr81
1またはHf8i、がそれぞれ形成される温度に前記基
板を加熱した状態で前記高融点金属の膜堆積を行うこと
により、膜堆積と同時にシリサイド化反応を生じさせる
ことを特徴とした高融点金属シリサイドの形成方法が得
られる。
(発明の作用・原理) 高融点金属シリサイドの電気抵抗を小さくするためには
、低抵抗な結晶相の結晶粒の成長を促し。
かつ成長した結晶粒に働く応力等のストレスを小さくす
ることが重要である。
本発明では、高融点金属シリサイドの低抵抗な結晶相が
得られる様な温度lこ基板加熱を行って高融点金属を蒸
着させるため、蒸着と同時に結晶粒の成長を促進せしめ
た低抵抗な結晶相が得られ、かつ結晶粒に働くストレス
を極めて小さくすることができる。
また、高融点金属シリサイド膜の平滑性及び均一性を劣
化させる原因は高融点金属とシリコンの反応がシリコン
基板表面内で不均一に始まるからである。
本発明ではシリコン基板上に到達した高融点金属粒子は
ただちにシリコンと反応するため、シリコン基板表面内
で均一に反応することになる。
このようにして低抵抗でしかも膜の均一性と平滑性の改
善された高融点金属シリサイド膜を形成することができ
る。
(実施例) 第1図(a) 、 (b)は、P型シリコン基板2上に
Mo8i1膜1を形成する工程を説明するための断面図
である。通常の酸洗浄を行りた後、希釈フッ酸処理によ
り清浄表面としたP型車結晶シリコン基板2を用意し、
これを例えば電子銃蒸着装置内で正方晶Mo5it形成
温度の下限800℃以上の900℃に加熱して3^/ 
mecの蒸着速度で第1図(、)の5で示すように表面
にMoを電子銃蒸着した。400^の膜厚相当のMoを
蒸着することにより第1図(、)に示すように蒸着と同
時に厚さ10007Vの正方晶系のMo8!1膜1が形
成された。次いで、電気炉による窒素雰囲気中の20分
間、1000℃のアニールを行りた結果第1図(b)の
ように平滑性と均一性が改善され比抵抗が60μΩ・儂
と前記従来例より60%も低下したMo81g膜が得ら
れた。本実施例の方法と前記従来例の方法によって形成
したMo81g膜の走査電子顕微鏡写真を第2図に示す
(、)の本発明の方法では結晶方位によるコントラスト
が見えているのみで、膜全体がMo811でありピンホ
ールは存在しない。それに対し、価)の従来法ではピン
ホールが多数存在している。倍率は両方とも5000倍
である。
才な他の高融点金属シリサイドについても本発明の方法
によりて従来法に比して低抵抗でしかも平滑性と均一性
が改善された高融点金属シリサイド膜が形成できた。
周期律表でMoと同じVIa族のWは基板加熱温度をI
Joと同様に正方晶系W8i2が形成される温度にすれ
ばよい。Va族のV、Nb、Taはそれぞれ六方晶系V
f3i1 + Nb81z 、 Ta5teが形成され
る温度。
IVs族のTi、Zr、Hfはそれぞれ斜方晶系Tl5
1. 。
Zr5il 、Hf811が形成される温度にすればよ
い。
(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば従来の熱アニール法
に比べて比抵抗が非常に低く、しかも膜の均一性、平滑
性も改善された高融点金属シリサイド膜が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) * (b)は、本発明の方法によってM
o8i1膜形成中(1)及び形成後(b)のMo8i1
膜の断面模式図である。 第2図(a) 、 (b)はそれぞれ本発明の実施例の
方法及び従来例の方法によって形成したMo811膜の
結晶の構造を示す走査電子顕微鏡写真である。 第3図は、従来の熱アニール法によって得られたMo8
i1膜の断面模式図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 周期律表のVIa族に属するMoおよびWまたはVa族に
    属するVおよびNbおよびTaまたはIVa族に属するT
    iおよびZrおよびHfからなる高融点金属とシリコン
    とを反応させて高融点金属シリサイドを形成する方法に
    おいて、少なくとも表面にシリコン層を有した基板に前
    記高融点金属膜を堆積するさいに、前記VIa族のMoま
    たはWに対しては正方晶系MoSi_2またはWSi_
    2が形成される温度、前記Va族のVまたはNbまたは
    Taに対しては六方晶系VSi_2またはNbSi_2
    またはTaSi_2が形成される温度、前記IVa族のT
    iまたはZrまたはHfに対しては斜方晶系TiSi_
    2またはZrSi_2またはHfSi_2がそれぞれ形
    成される温度に前記基板を加熱した状態で前記高融点金
    属の膜堆積を行うことにより、膜堆積と同時にシリサイ
    ド化反応を生じさせることを特徴とした高融点金属シリ
    サイドの形成方法。
JP1012585A 1985-01-23 1985-01-23 高融点金属シリサイドの形成方法 Pending JPS61170030A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5700722A (en) * 1992-08-06 1997-12-23 Sony Corporation Process for forming silicide plugs in semiconductor devices

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5700722A (en) * 1992-08-06 1997-12-23 Sony Corporation Process for forming silicide plugs in semiconductor devices

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