KR960007639B1 - 반도체소자용 고순도 도전성막 및 그를 이용한 반도체소자 - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 Al 함유량이 다른 Ti-W로 이루어지는 접촉장벽층을 형성한 다이오드의 누설전류 특성을 나타내는 특성도.
제2도는 Al 함유량이 다른 Mo로 이루어지는 접촉장벽층을 형성한 다이오드의 누설전류 특성을 나타내는 특성도.
제3도는 Al 함유량이 다른 W로 이루어지는 접촉장벽층을 형성한 다이오드의 누설전류 특성을 나타내는 특성도.
제4도는 Al 함유량이 다른 Ta-Ir로 이루어지는 접촉장벽층을 형성한 다이오드의 누설전류 특성을 나타내는 특성도.
제5도는 Al 함유량이 다른 Ni-Nb 로 이루어지는 접촉장벽층을 형성한 다이오드의 누설전류 특성을 나타내는 특성도.
제6도는 Al 함유량이 다른 Fe-W로 이루어지는 접촉장벽층을 형성한 다이오드의 누설전류 특성을 나타내는 특성도.
제7도는 Al 함유량이 다른 Ti-Si 로 이루어지는 접촉장벽층을 형성한 다이오드의 누설전류 특성을 나타내는 특성도.
제8도는 Al 함유량이 다른 W-Si 로 이루어지는 접촉장벽층을 형성한 다이오드의 누설전류 특성을 나타내는 특성도.
제9도는 Al 함유량이 다른 Mo-Si 로 이루어지는 접촉장벽층을 형성한 다이오드의 누설전류 특성을 나타내는 특성도.
제10도는 Al 함유량이 다른 Ta-Si 로 이루어지는 접촉장벽층을 형성한 다이오드의 누설전류 특성을 나타내는 특성도.
제11도는 Al 함유량이 다른 Ni-Si 로 이루어지는 접촉장벽층을 형성한 다이오드의 누설전류 특성을 나타내는 특성도.
제12도는 Al 함유량이 다른 Co-Si 로 이루어지는 접촉장벽층을 형성한 다이오드의 누설전류 특성을 나타내는 특성도.
제13도는 Al 함유량이 다른 TiN 로 이루어지는 접촉장벽층을 형성한 다이오드의 누설전류 특성을 나타내는 특성도.
제14도는 Al 함유량이 다른 TaN 로 이루어지는 접촉장벽층을 형성한 다이오드의 누설전류 특성을 나타내는 특성도.
제15도는 Al 함유량이 다른 Ti-W(N) 로 이루어지는 접촉장벽층을 형성한 다이오드의 누설전류 특성을 나타내는 특성도.
제16도는 Al 함유량이 다른 WN 로 이루어지는 접촉장벽층을 형성한 다이오드의 누설전류 특성을 나타내는 특성도.
제17도는 실시예 1~6에 사용한 반도체소자로써 다이오드의 구성예를 나타내는 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 접촉장벽층 2 : P+영역
3 : n형 기판 4 : Al층, 5:SiO2
본 발명은 반도체소자용의 접촉장벽층, 또는 게이트 전극 등을 형성하는 고순도 도전성막에 관한 것이다.
반도체소자의 접촉부에서는 알루미늄 배선속에 대한 실리콘의 석출을 방지하는 한편 알루미늄 배선에서 P-n기판 방향으로 확산하는 알루미늄 원자에 의하여 Pn 접합이 파괴되는 것을 방지하기 위한 접촉장벽층으로써, 예를들어 TiN막등이 실리콘기판과 알루미늄 배선 사이에 형성되어 있다.
이러한 접촉장벽층의 재료로써는 저저항이며, 또한 LSI제조 공정상의 요구에 의해 내열성 및 화학적 안정성이라는 특성이 요구된다.
이상에 서술한 접촉장벽층의 재료에 대한 요구를 만족하는 것으로써 고융점 금속, 또는 고융점금속으로 이루어지는 합금, 금속의 규화물, Ti, Ta, Ti-W 합금의 질화막의 적용이 생각되고 있고 일부는 실시되고 있다.
근래 반도체소자의 고집적화가 진전되어 이에따라 소자구조가 또한 미세화 하는 경향에 있다.
스케일링의 원리에 따르면 IC의 가로방향 치수의 축소를 대응하고 세로방향의 디바이스치수도 대략 같은 비율로 축소하는 것이 알려져 있다.
그에 따르면 소스드레인 영역의 접합깊이는, 예를들어 디자인루울이 0.5㎛의 16M-DRAM에서는 접합 깊이가 0.1~0.15㎛가 되는 것이 예상된다.
소스드레인 영역의 접합깊이가 작아짐에 따라서 소자의 누설전류는 증대하는 경향에 있다.
이는 접촉장벽층의 재료속에 포함되는 불순물의 소스드레인 영역에 대한 영향이 소스드레인 영역의 접합 깊이가 작아지는 것에 대응하여 상대적으로 커져서 누설전류를 유발하기 때문이다.
일반적으로 반도체소자의 누설전류는 오동작의 원인으로 되어 반도체소장의 신뢰성 저하의 원인으로 되기 때문에 낮은 값으로 되는 것이 요망되고 있고 소스드레인 영역의 접합깊이와 접촉장벽층 속의 불순물에 대응하여 일어나는 누설전류의 증대는 앞으로 반도체소자의 고집적화에 대한 장해가 된다고 생각되고 있다.
접촉장벽속에 포함되는 불순물로써는, 특히 다음의 불순물이 반도체소자에 악영향을 미칠 염려가 있다고 하여 그 저감화가 도모되고 있다.
(1) Na, K 등의 알칼리금속(계면준위의 발생)
Na, K는 SiO2속을 확산하기 쉬운 원소이며 디바이스의 제조공정속에 Si와 게이트절연막(SiO2)의 계면으로 이동하고 그 일부는 이온화하여 정전하가 되어 계면준위를 발생시킨다.
이와같은 계면에 있어서의 전하는 채널을 흐르는 캐리어등 Si 속의 전하를 트랩하여 문제로 된다.
(2)U, Th 등의 방사성원소(소프트에러)
U, Th등은 미량방사성 물질이 방사선 붕괴하고 그때에 방출되는 α선에 의해 Si속에 전자-정공대가 유발되고 그 전하에 의해 일시적으로 오동작을 일으킨다.
(3)Fe, Cr 등의 중금속(계면특성의 저하)
Fe, Cr 등의 중금속은 Ns, K 등의 알칼리금속에 비하여 막속에 포함되는 온도가 높기 때문에 Na, K만큼 이동도가 커져도 Si-SiO2계면에 모여서 계면준위의 발생과 함수값 전압의 원인으로 된다.
반도체소자용 재료에는 제조공정에 따라서도 다르지만 이들 불순물이 단위 체적당 원자수로 대략 1×1019개/㎤ 정도 포함되어 있다.
이들 불순물속에는 앞서 기록한 계면준위의 발생, 계면특성의 악화 등의 영향외에도 누설전류를 증대시키는 작용도 있다고 생각되고 있는 것도 있어서 이미 극력저감되어 있지만 앞으로의 반도체소자의 고집적화에 동반하여 이러한 누설전류의 저감이 요구되고 있다.
한편 반도체소자의 게이트부위를 형성하는 게이트전극 재료로써는 저저항성 및 내열성이 요구되고 있는 것에서 접촉장벽재료와 똑같이 고융점금 속의 운용이 생각되고 있다.
역시 소자의 고집적화에 동반하여 소스드레인 영역의 접합깊이가 감소하여 게이트전극과 Pn 접합 계면의 거리가 짧아지고, 또 SiO2막두께도 작아지기 때문에 게이트전극과 소스드레인 영역이 SiO2를 통하여 근접하는 부분에서 접촉장벽재료의 경우와 똑같이 전극재료속의 불순물이 소스드레인 영역에 영향을 주고 누설 전류를 유발하기 때문에 반도체소자의 누설전류 증가의 가능성은 높아진다.
이상으로 서술한 바와같이 반도체소자의 고집적화에 동반하여 그 누설전류의 증가를 당연히 무시할 수 없는 것으로 된다.
고신뢰성의 반도체소자를 얻기 위해 고융점금속, 고유점금속으로 이루어지는 합금, 고융점금속의 규화물, Ti, Ta, W, Ti-W합금의 질화물로 이루어지는 막을 접촉장벽층, 또는 게이트전극 등에 이용하여 반도체소자의 누설전류를 억제하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 도전체속의 Al 함유량이 원자수로 1×1018개/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 반도체소자용 고순도 도전성막이다.
또 도전체속의 Al 함유량이 원자수로 1×1018개/㎤ 이하인 반도체소자용 고순도 도전성막에 있어서, 도전체가 Ti, W, Mo, Zr, Hi, Tz, V, Nb, Ir, Fe, Ni, Cr, Co, Pd, Pt에서 선택된 적어도 한 종류의 금속의 규화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자용 고순도 도전성막이다.
또 도전체속의 Al 함유량이 원자수로 1×1018개/㎤ 이하인 반도체소자용 고순도 도전성막에 있어서, 도전체가 Ti, W, Ta-W합금의 어느쪽인가의 질화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자용 고순도 도전성막이다.
또 상기 막을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자이다.
반도체소자의 누설전류는 접촉장벽층, 또는 게이트전극의 재료에 포함되는 불순물이 소스드레인 영역에 영향을 주어 유발된다.
본 발명은 이들 접촉장벽층, 또는 게이트전극의 재료에 있어서 종래 불순물로써 중지되어 있지 않았던 Al의 농도가 이 누설전류에 크게 관여하는 것을 발견해내어 이루어진 것이다.
본 발명에 있어서 Al함유량을 원자수로 1×1018개/㎤ 이하로한 것은 1×1018개/㎤를 넘을 정도로 Al 함유량이 커짐에 따라서 누설전류가 증가하고, 또 소스드레인 영역의 접합깊이가 커짐에 따라서 접촉장벽층속에 포함되는 Al의 영향을 받기 쉬워져서 누설전류는 증가하는데 1×1018개/㎤ 이하로 하면 소스드레인 영역의 접합깊이에 관계없이 누설전류는 대략 일정한 낮은 값으로 억제되기 때문이다.
본발명에 관련되는 도전성막을 구성하는 재료로써 사용되는 Ti, W, Mo, Zr, Hi, Ta, V, Nb, Ir, Fe, Ni, Cr, Co, Pd, Pt의 금속 및 이들 금 속의 규화물, 질화물은 어느쪽이나 뒤어난 도전성 및 저저항 특성을 갖고 1종류, 또는 2종류 이상 편성하여 사용된다.
상기 본 발명의 도전성막중 TiN, Mo, W, TiSi2, CoSi2등은 특히 열적안정성, 화학적안정성에 뛰어나고, 또한 접촉장벽에 이용한 경우 접촉저항을 저감시키는 효과가 있기 때문에 실용상 바람직하다.
그러나 상기 박막속에 포함되는 Al이 그 후의 공정에 있어서 접촉장벽층과 소스, 또는 드레인계면에 편석하여 계면에 남아있던 산소와 반응하거나, 또는 Si의 자연산화막을 환원하여 Al2O3를 형성할 가능성이 높다.
그에 따라 접촉저항이 상승하여 문제로 된다.
그래서 본 발명자들은 상기 박막 속의 Al농도와 그들의 박막에서 접촉장벽층을 형성했을때의 접촉저항의 관련성을 조사했다.
그 결과 Al 농도가 1×1018개/㎤ 이하이면 상기한 바와같은 Al2O3형성에 의한 접촉저항의 상승이라는 문제는 회피할 수 있어서 실용상 전혀 문제가 발생하지 않는 것이 확실하게 되었다.
본 발명의 도전성막의 결정상태는 결정체, 비정질의 어느쪽에서도 반도체소자의 누설전류를 저감시키는 효과를 얻을 수 있다.
일반적으로 비정질은 열적안정성이 약간 뒤떨어지지만 Ta-Ir, Ni-Nb, Fe-W 등의 금속은 비교적 안정되기 때문에 실용상 비정질로써 사용된다.
이와같은 비정질합금은 입계가 존재하지 않기 때문에 Al이 고속으로 확산하기 어려워서 보다 좋은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 도전성막은, 예를들어 하기의 요령으로 제조된다.
즉, 고융점금속, 또는 고융점합금막, 고융점금속 실리사이드막, Ti, Ta, W, Ti-W 합금의 질화막으로 이루어지는 고순도의 접촉장벽막, 또는 게이트전극막을 형성하는 경우 반도체소자의 성막에 일반적으로 이용되는 스퍼터링법을 이용하고 그때 Al 농도를 소정값 이하로 저감한 스퍼터링타겟을 사용하여 성막함에 따라 생성막속의 그것과는 상관관계가 있으며, 예를들어 Ti-W 합금, Mo 실리사이드막속의 Al원자의 함유량을 1×1018개/㎤ 이하로 억제하는데는 Ti-W 합금제 스퍼터링타겟, 또는 Mo 실리사이드 스퍼터링타겟속의 Al 농도를 원자비로 30ppm 이하, 바람직하게는 10ppm 이하, 또한 바람직하게는 1ppm 이하로 억제하고 이 타겟을 이용하여 스퍼터링을 실시하여 성막한다.
또 청구항(2)에 기재한 고융점금속 및 고융점금속으로 이루어지는 합금 및 청구항(3)에 기재한 금속의 규화물로 도전제막을 형성하는 경우는 Al 농도를 30ppm 이하, 바람직하게는 10ppm이하, 또한 바람직하게는 1ppm이하로 억제한 타겟을 이용하여 스퍼터링을 실시함에 따라 막속의 Al 함유량을 1×1018개/㎤ 이하로 억제할 수 있다.
청구항(4)에 기재한 Ti, Ta, W, Ti-W 합금의 질화물로 도전성막을 형성하는 경우에 대해서도 Ti, Ta, W, Ti-W 합금제 타겟속의 Al 농도를 30ppm 이하, 바람직하게는 10ppm이하, 또한 바람직하게는 1ppm 이하로 하고 질소가스 분위기속에서 활성스퍼터링을 실시함에 따라 막속의 Al 함유량을 상기의 값(1×1018개/㎤) 이하로 억제할 수 있다.
또 종래부터 적층막의 경계면에 모여서 경계면특성을 악화시키거나 접합누설의 원인으로 된다고 불리워왔던 중금속원소와 알칼리금속의 농도는 충분히 저감할 필요가 있다.
본 발명의 도전성막은 CVD법으로도 성막된다.
그 경우는 CVD용의 가스속의 Al농도를 저감함에 따라 막속의 Al 함유량을 낮은 값으로 억제할 수 있다.
이하에 실시예에 의해 본 발명을 상세히 설명한다.
[실시예 1]
제17도에 나타내는 바와같이 n형 기판(3)상에 형성한 p+영역(2)상에 Ti-W로 이루어지는 도전성막으로써의 접촉장벽층(1)을 형성하고, 또한 그 위에 배선막으로써의 Al층(4)을 형성한 다이오드를 반도체소자로써 작성했다.
이 다이오드의 소스드레인 영역의 접합깊이는 약 0.3㎛, 개공부의 면적은 1.5×1.5㎛2이다.
이 다이오드에 반도체소자의 접촉부를 모드화하고 접촉부의 면적, 접촉장벽층의 두께, 소스드레인 영역의 접합깊이는 디바이스를 모의하고 있다.
여기에서 접촉장벽층은 하기와 같이 형성했다.
최대입자직경 10㎛ 이하(평균입자직격 4㎛)의 고순도 W분말과 최대입자직경 50㎛ 이하(평균입자직경 30㎛)의 고순도 Ti 분말을 10wt% Ti-W로 되도록 배합하고 고순도 Ar가스로 치환한 볼밀(Ball Mill)로 48시간 혼합했다.
다음에 흑연제의 성형용형에 BN이형제를 도포하고 그 표면에 Ta판을 붙여서 이 형내에 상기 혼합분말을 충진했다.
이 성형용형을 열프레스 장치내에 삽입하고 5×1.0-4Torr 이하의 지공속에서 1400℃×3시간, 압력이 250kg/㎠로 치밀화 소결했다(제1제조방법).
얻어진 소결체를 기계가공에 의하여 직경 260mm, 두께 6mm의 타겟으로 완성했다.
이 타겟속의 Al의 농도를 분석한바 0.8ppm이었다.
또 열프레스시에 Ta판을 이용하지 않는 것 이외는 제 1제조방법과 동일한 제조방법에 의하여 똑같은 타겟을 제조하고 이 타겟속의 Al농도를 분석한바 15ppm이었다.
또한 순도 99.9wt%로 최대입자직경 50㎛ 이하(평균입자직경 30㎛)의 W분말과 순도 99.9wt%로 최대입자직경 100㎛(평균입자직경 70㎛)의 Ti분말을 이용하여 열프레스시에 Ta판을 이용하지 않는 것 이외는 제1제조방법과 동일한 제조방법에 의하여 똑같은 타겟을 제조하고 이 타겟속의 Al 농도를 분석한바 50ppm이었다.
이들 타겟을 이용하여 스퍼터링법에 의해 Ti-W로 이루어지는 접촉장벽층을 형성했다.
프레임레스원자 흡광법으로 측정한바 각 Ti-W 막 속의 Al 함유량은 각각 1×1017개/㎤, 1×1018개/㎤, 1×1019개/㎤였다.
또 막두께는 각각 약 80nm이다.
다음으로 Ti-W 접촉장벽층속의 Al 함유량과 Pn접합 누설전류와의 관계를 조사했다.
우선 각 다이오드에 역바이패스 전압을 0V에서 인가하고 전압을 서서히 증가시켜서 항복현상까지의 각 다이오드의 누설전류를 조사했다.
그 결과를 제1도에 나타낸다.
제1도의 가로축에는 역바이어스 전압, 세로축에는 누설전류를 취하고 있다.
제1도에 있어서 곡선(A)은 Al 함유량이 1×1019개/㎤, 곡선(B)은 Al 함유량이 1×1018개/㎤, 곡선(C)은 Al 함유량이 1×1017개/㎤의 막을 이용한 다이오드의 전류-전압 특성을 나타내고 있다.
Al 이외의 불순물의 함유량은 어느쪽 샘플도 Al, Ti, W 이외의 중금속이 원자수로 5×1016개/㎤, 알칼리금속이 5×1016개/㎤ 이하로 충분히 낮은 값이다.
제1도의 결과에서 확실한 바와같이 Al 함유량을 소정값 이하로 제어한 경우 누설전류값은 B, C에서 거의 변화는 없는 한편 A의 샘플에서는 큰 폭으로 증대하고 있다.
다른 유해불순물 농도가 충분히 낮은 값인 것에서 누설전류의 증가는 Al 함유량의 증가에 따른다고 생각된다.
따라서 막속의 Al 함유량을 저감함에 따라 누설전류의 증가를 효과적으로 제어할 수 있다.
[실시예 2]
Mo로 이루어지는 접촉장벽층을 갖고 그 밖에는 실시예 1과 똑같은 구성의 다이오드를 이용하여 Mo 접촉장벽층속의 Al 함유량과 Pn 접합누설 전류의 관계를 조사했다.
도전성막으로써의 Mo 접촉장벽층은 Al 농도, 0.1ppm이하의 MoCl5가스에 Al을 미량(약 50ppm)을 첨가한 가스 및 Al 농도 0.1ppm이하의 MoCl5가스를 이용하여 CVD법으로 형성했다.
각 장벽층을 프레임레스원자 흡광법으로 측정한바 각 Mo막속의 Al 함유량은 원자수로 각각 3×1018개/㎤, 3×1017개/㎤였다.
또 막두께는 약 100nm이다.
Al 함유량의 측정은 실시예 1과 똑같은 방법으로 실시했다.
역바이어스 전압에 대한 Pn 접합누설 전류값의 측정결과를 제2도에 나타낸다.
제2도에 있어서 곡선(A)은 Al 함유량이 3×1018개/㎤, 곡선(B)은 Al 함유량이 3×1017개/㎤의 막을 각각 형성한 다이오드의 전류-전압 특성을 나타내고 있다.
어느쪽막에 있어서도 Mo 이외의 중금속원소의 함유량은 1×1017개/㎤ 이하, 알칼리금속이 5×1016개/㎤이하에서 같은 정도로 충분히 낮은 값이다.
제2도에서 확실한 바와같이 Al 함유량을 소정값(1×1018개) 이하로 저감한 B곡선에 나타내는 다이오드에 따르면 누설전류의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다.
[실시예 3]
W로 이루어지는 접촉장벽층을 갖고 그 밖에는 실시예 1과 똑같은 구성의 다이오드를 이용하여 W 접촉장벽층속의 Al 함유량과 Pn 접합누설 전류의 관련성을 조사했다.
도전성막으로써의 W 접촉장벽층은 0.1ppM 이하의 WF6가스에 미량의 Al(60ppm)을 첨가한 가스 및 Al 농도가 0.1ppm 이하의 WF6가스를 각각 이용하여 CVD법에 의해 형성했다.
각각의 W막 속의 Al 함유량은 프레임레스원자 흡광법으로 측정한바 0.5×1019개/㎤, 4×1017개/㎤였다.
또 막두께는 약 80nm이다.
각 측정은 모두 실시예 1과 똑같은 방법으로 실시했다.
역바이어스 전압에 대한 Pn 접합누설 전류값의 측정결과를 제3도에 나타낸다.
제3도에 있어서 곡선(A)은 Al 함유량이 5×1019개/㎤, 곡선(B)는 Al 함유량이 4×1017개/㎤막을 각각 형성한 다이오드의 전류-전압 특성을 나타내고 있다.
또한 어느쪽막에 있어서도 W 이외의 중금속원소의 함유량은 1×1017개/㎤이하, 알칼리금속이 3×1016개/㎤ 이하로 충분히 낮은 값이다.
제3도의 곡선(B)에서 확실한 바와같이 A1 함유량을 소정값 이하로 함에 따라 누설전류의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다.
[실시예 4]
Ta-Ir로 이루어지는 접촉장벽층을 갖고 그 밖에는 실시예 1과 똑같은 구성의 다이오드를 이용하여 Ta-Ir 비정질 접촉장벽층속의 Al 함유량과 Pn 접합누설 전류의 관련성을 조사했다.
Ta-Ir 비정질 접촉장벽층의 형성은 Al 농도가 각각 100ppm, 30ppm인 48.5wT% Ta-Ir 복합타겟을 이용하여 실시했다.
각 장벽층에 대하여 프레임레스원자 흡광법으로 측정한바 각각의 막속의 Al 함유량은 8×1018개/㎤, 4×1017개/㎤였다.
또 막두께는 약 90nm이다.
각 측정은 실시예1과 똑같은 방법으로 실시했다.
역바이어스 전압에 대한 Pn 접합누설 전류값의 측정결과를 제4도에 나타낸다.
제4도에 있어서 곡선(A)은 Al함유량이 8×1018개/㎤, 곡선(B)은 Al 함유량이 4×1017개/㎤의 막을 각각 형성한 다이오드의 전류-전압 특성을 나타내고 있다.
또한 어느쪽막에 있어서도 Ta 이외의 중금속원소의 함유량은 1×1017개/㎤ 이하, 알칼리금속이 0.5×1016개/㎤ 이하로 충분히 낮은 값이다.
제4도의 곡선(B)에서 확실한 바와같이 막속의 Al 함유량을 소정값 이하로 함에 따라 누설전류의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다.
[실시예 5]
Ni-Nb 비정질로 이루어지는 접촉장벽층을 갖고 그 밖에는 실시예 1과 똑같은 구성의 다이오드와 측정 방법을 이용하여 Ni-Nb 비정질 접촉장벽층 속의 Al함유량과 Pn 접합누설 전류의 관련성을 조사했다.
Ni-Nb 비정질 접촉장벽층의 형성은 Al 농도가 각각 180ppm, 10ppm인 61wt% Ni-Nb 복합타겟을 이용하여 실시했다.
각 장벽층에 대하여 프레임레스원자 흡광법으로 측정한바 각각의 Ni-Nb 비정질 접촉장벽막속의 Al 함유량은 1.5×1019개/㎤, 1×1017개/㎤ 였다.
또 막두께는 약 90nm임 각 측정을 실시예 1과 똑같은 방법으로 실시했다.
역바이어스 전압에 대한 Pn 접합누설 전류값의 측정결과를 제5도에 나타낸다.
제5도의 곡선 (A)은 Al 함유량이 1.5×1019개/㎤, 곡선(B)은 Al함유량이 1×1017개/㎤의 막을 이용한 다이오드의 전류-전압 특성을 나타내고 있다.
어느쪽막에 있어서도 Ni, Nb 이외의 중금속원소의 함유량은 1×1017개/㎤ 이하, 알칼리금속이 3×1016개/㎤ 이하로 함께 충분히 낮은 값이다.
제5도의 곡선(B)에서 확실한 바와같이 막속의 Al 함유량을 소정값 이하로 저감함에 따라 누설전류의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다.
[실시예 6]
Fe-W 비정질로 이루어지는 접촉장벽층을 갖고 그 밖에는 실시예1과 똑같은 구성의 다이오드와 측정방법을 이용하여 Fe-W 비정질 접촉장벽층속의 Al 함유량과 Pn 접합누설 전류와의 관련성을 조사했다.
Fe-W 비정질 접촉장벽층의 형성은 Al 농도가 각각 150ppm, 15ppm인 23.3wt% Fe-W 복합타겟을 이용하여 실시했다.
각 장벽층에 대하여 프레임레스원자 흡광법으로 측정한바 각각의 Fe-W 비정질 접촉장벽막속의 Al함유량은 2.6×1018개/㎤, 1×1017개/㎤였다.
막두께는 약 90nm이다.
각 측정은 실시예1 과 똑같은 방법으로 실시했다.
역바이어스 전압에 대한 Pn 접합누설 전류값의 측정결과를 제6도에 나타낸다.
제6도에 있어서 곡선(A)은 Al 함유량이 2.6×1018개/㎤, 곡선(B)은 Al 함유량이 1×1017개/㎤의 막을 이용한 다이오드의 전류-전압 특성을 나타내고 있다.
어느쪽막에 있어서도, Fe, W 이외의 중금속원소의 함유량은 1×1017개/㎤ 이하, 알칼리금속이 0.5×1015개/㎤ 이하이다.
제6도의 곡선(B)에서 확실한 바와같이 막속의 Al 함유량을 소정값 이하로 저감함에 따라 누설전류의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다.
[실시예 7]
Ti 실리사이드로 이루어지는 접촉장벽층을 갖고 그 밖에는 실시예 1과 똑같은 구성의 다이오드를 이용하여 Ti 실리사이드 접촉장벽층속의 Al함유량과 Pn 접합누설 전류의 관련성을 조사했다.
여기에서 Ti 실리사이드 접촉장벽층의 형성은 Ti 속의 Al농도가 각각 150ppm, 10ppm의 56.0wt% Ti-Si 복합타겟을 이용하여 스퍼터링법에 의해 실시했다.
여기에서 Al농도가 150ppm의 Ti-Si 복합타겟은 크롤법에 의해 제조한 스펀지(Ti)를 아크용해하여 직경140mm의 Ti 잉곳으로 하고 이 잉곳을 열간으로 단조하고, 또한 기계연삭에 의하여 소정형상으로 가공하여 베이스재로 하고, 또한 Ti가 면적비로 56%로 되도록 Ti 타켓표면에 순도 5N의 Si블록을 모자이크상으로 나열하여 타켓으로 했다.
한편 Al농도가 10ppm의 타켓은 KCl-NaCl 전해욕(KCl:60중량%, NaC:84중량%)속에 스펀지(Ti)로 이루어지는 전극을 투입하여 전해온도 755℃, 전류200A, 전압 8V에서 용융전해하여 입자상의 바늘상(Ti)을 제작했다.
다음으로 이 바늘상(Ti)의 표면에 잔존하는 Al을 제거하기 위해, 또한 NaOH 용액으로 세정하고 수세한 후 5×10-5mbar, 출력 30KW의 조건하에서 전자빔 용해(EB용해)를 실시하여 직경135mm의 Ti 잉곳으로 했다.
이 Ti 잉곳을 냉간으로 단조하여 베이스재로 하고 Al농도 150ppm의 타켓과 똑같은 공정으로 타켓으로 했다.
또한 양타켓의 실리콘성분으로써 사용한 Si블록속의 Al농도를 측정한바 어느쪽이나 1ppm 이하의 레벨이었다.
이들 타켓을 이용하여 스퍼터링법에 의해 형성한 막을 프레임레스원자 흡광법으로 측정한바 각각의 막속의 Al함유량은 5×1018개/㎤, 1×1017개/㎤였다.
또 막두께는 약90nm이다.
각 측정은 실시예 1과 똑같은 방법으로 실시했다.
역바이어스 전압에 대한 Pn 접합누설 전류값의 측정결과를 제7도에 나타낸다.
제7도에 있어서 곡선(A)은 Al함유량이 5×1018개/㎤, 곡선(B)은 Al함유량이 1×1017개/㎤의 막을 이용한 다이오드의 전류-전압 특성을 나타내고 있다.
어느쪽 막에 있어서도 Ti 이외의 중금속원소의 함유량은 2×1017개/㎤ 이하, 알칼리금속이 1×1016개/㎤ 이하로 충분히 낮은 값이다.
제7도의 곡선(B)에서 확실한 바와같이 막속의 Al함유량을 소정값 이하로 저감함에 따라 누설전류의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다.
[실시예8]
최대입자직경 10㎛이하의 고순도 W 분말과 최대입자직경 30㎛ 이하의 고순도Si 분말을 79.8wt% W-Si로 되도록 배합하고 고순도 Ar 가스로 치환한 볼밀로 48시간 혼합했다.
다음으로 흑연제의 성형용형에 BN 이형제를 도포하고, 또한 그 표면에 Ta판을 부착하여 이 형내에 상기 혼합분말을 충진했다.
이 성형용형을 열프레스 장치내에 삽입하고 5×10-1Torr이하의 진공속에서 1250℃×2hr, 압력 50kg/㎠로 실리사이드합성, 1350℃×5hr로 탈산 및 탈탄소산, 1400℃×5hr, 압력 370kg/㎠로 치밀화 소결했다.
얻어진 소결체를 연삭연마하여 방전가공해서 직경 260mm, 두께 6mm의 타켓으로 완성했다.
이 타겟 속의 Al 농도를 분석한바 0.3ppm이었다.
한편 Al 함유량이 약 450ppm의 저순도 Si 분말을 이용하여 최대입자직경 10㎛이하의 고순도 W 분말과 혼합후 상기와 똑같은 조건으로 타겟을 조제하고 Al 농도분석한바 150ppm이었다.
이들 2종류의 타겟을 이용하여 스퍼터링법에 의해 W 실리사이드로 이루어지는 접촉장벽층을 형성하고 그 밖에는 실시예1과 똑같은 구성의 다이오드를 이용하여 각 W 실리사이드제 접촉장벽층 속의 Al 함유량과 Pn 접합누설 전류의 관련성을 조사했다.
각 장벽층에 대하여 프레임레스원자 흡광법으로 측정한바 각각의 막속의 Al 함유량은 2.5×1018개/㎤, 1×1016개/㎤이고 막두께는 약 90nm이다.
각 측정은 실시예 1과 똑같은 방법으로 실시했다.
각각의 다이오드에 대하여 역바이어스 전압에 대한 Pn 접합의 누설전류값의 측정결과를 제8도에 나타낸다.
제8도에 있어서 곡선(A)은 Al 함유량이 2.5×1018개/㎤, 곡선(B)은 Al 함유량이 1×1016개/㎤의 막을 이용한 다이오드의 전류-전압 특성을 나타내고 있다.
어느쪽막에 있어서도 W 이외의 중금속원소의 함유량은 1×1017개/㎤이하, 알칼리금속이 3×1018개/㎤이하이다.
제8도의 곡선(B)에서 확실한 바와같이 막속의 Al 함유량을 소정값 이하로 저감함에 따라 누설전류의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다.
[실시예 9]
최대입자직경 10㎛이하의 고순도 Mo 분말과 최대입자직경 30㎛ 이하의 고순도 Si 분말을 63.1wt% Mo-Si로 되도록 배합하고 고순도 Ar 가스로 치환한 볼밀로 48시간 혼합했다.
다음으로 흑연제의 성형용형에 BN 이형제를 도포하고, 또한 그 표면에 Ta판을 부착하여 이 형내에 상기 혼합분말을 충진했다.
열프레스 장치내에 삽입하고 5×10-4Torr 이하의 진공속에서 1100℃×2hr, 압력 40kg/㎠에서 실리사이드합성, 1350℃×5hr 탈산소 및 탈탄소산, 1400℃×5hr, 압력 280kg/㎠에서 치밀화 소결했다.
얻어진 소결체를 연삭연마하고 방전가공하여 직경 260mm, 두께 6mm의 타겟으로 완성했다.
이 타겟속의 Al농도를 분석한바 0.4ppm이었다.
한편 A1 함유량이 약 450ppm과 약 120ppm의 저순도 Si분말을 이용하여 최대입자직경 10㎛이하의 고순도 Mo 분말과 혼합후 상기와 똑같은 조건으로 타겟을 조제하여 A1 농도분석한바 각각 150ppm, 30ppm이었다.
이들 3종류의 타겟을 이용하여 스퍼터링법에 의해 Mo 실리사이드로 이루어지는 접촉장벽층을 형성하고 그 밖에는 실시예 1과 똑같은 구성의 다이오드를 이용하여 각 Mo 실리사이드제 접촉장벽층속의 A1 함유량과 Pn 접합누설 전류의 관련성을 조사했다.
또 각 장벽층에 대하여 프레임레스원자 흡광법으로 측정한바 막속의 A1함유량은 각각 2×1019개/㎤, 1×1018개/㎤, 1×1016개/㎤였다.
또 막두께는 약 90nm이다.
각 측정은 실시예 1과 똑같은 방법으로 실시했다.
각각의 다이오드에 대하여 역바이어스 전압에 대한 Pn 접합의 누설전류값의 측정결과를 제9도에 나타낸다.
제9도에 있어서 곡선(A)은 A1 함유량이 2×1019개/㎤, 곡선(B)은 A1 함유량이 1×1018개/㎤, 곡선(C)은 A1 함유량이 1×1016개/㎤의 막을 이용한 다이오드의 전류-전압 특성을 나타내고 있다.
어느쪽막에 있어서도 Mo 이외의 중금속원소의 함유량은 5×1016개/㎤ 이하, 알칼리금속이 5×1016개/㎤ 이하이다.
제9도의 곡선(B)(C)에서 확실한 바와 같이 막속의 A1 함유량을 소정값 이하로 저감함에 따라 누설전류의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다.
[실시예 10]
최대입자직경 10㎛ 이하의 고순도 Ta 분말과 최대입자직경 30㎛ 이하의 고순도 Si 분말을 76.3wt% Ta-Si로 되도록 배합하고 고순도 Ar 가스로 치환한 볼밀로 48시간 혼합했다.
다음으로 흑연제의 성형용형에 BN 이형제를 도포하고, 또한 그 표면에 Ta판을 부착하여 이 형내에 상기 혼합분말을 충진했다.
이 성형용형을 열프레스 장치내에 삽입하고 5×10-4Torr 이하의 진공속에서 1150℃×3hr, 압력 60kg/㎠에서 실리사이드합성, 1300℃×5hr로 탈산소 및 탈탄소산, 1360℃×5hr, 압력 280kg/㎠에서 치밀화 소결했다.
얻어진 소결체를 연삭연마하여 방전가공하여 직경 260mm, 두께 6mm의 타겟으로 완성했다.
이 타겟 속의 A1 농도를 분석한바 0.4ppm이었다.
한편 A1 함유량이 약 430ppm의 저순도 Si 분말을 이용하여 최대입자직경 10㎛ 이하의 고순도 Ta 분말과 혼합후 상기와 똑같은 조건으로 타겟을 조제하여 A1 농도를 분석한바 150ppm이었다.
이들 2종류의 타겟을 사용하여 스퍼터링법에 의해 Ta 실리사이드로 이루어지는 접촉장벽층속의 A1 함유량과 Pn 접합누설 전류의 관련성을 조사했다.
또 각 장벽층의 A1 함유량은 4×1018개/㎤, 2×1018개/㎤, 막두께는 약 90nm이다.
각 측정은 실시예 1과 똑같은 방법으로 실시했다.
각각의 다이오드에 대하여 역바이어스 전압에 대한 Pn 접합의 누설전류값의 측정결과를 제10도에 나타낸다.
제10도에 있어서 곡선(A)은 A1함유량이 4×1018개/㎤, 곡선(B)은 A1함유량이 2×1016개/㎤의 막을 이용한 다이오드의 전류-전압 특성을 나타내고 있다.
어느쪽막에 있어서도 Ta 이외의 중금속원소의 함유량은 1×1017개/㎤ 이하, 알칼리금속이 5×1016개/㎤ 이하이다.
제10도의 곡선(B)에서 확실한 바와같이 막속의 A1함유량을 소정값 이하로 저감함에 따라 누설전류의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다.
[실시예 11]
최대입자직경 10㎛ 이하의 고순도 Ni 분말과 최대입자직경 30㎛ 이하의 고순도 Si분말을 51.1wt% Ni-Si로 되도록 배합하고 고순도 Ar 가스로 치환한 볼밀로 48시간 혼합했다.
다음으로 흑연제의 성형용형에 BN이형제를 도포하고, 또한 그 표면에 Ta판을 부착하여 이 형내에 상기혼합분말을 충진했다.
이 성형용형을 열프레스 장치내에 삽입하고 5×10-4Torr 이하의 진공속에서 750℃×3hr, 압력 50kg/㎠로 실리사이드합성, 900℃×50hr로 탈탄소 및 탈산호후 940℃×5hr, 압력 280kg/㎠로 치밀화 소결했다.
얻어진 소결체를 역작연마하여 방전가공하여 직경 260mm, 두께 6mm의 타겟으로 완성했다.
이 타겟 속의 A1 농도를 분석한바 0.5ppm이었다.
한편 A1 함유량이 약 400ppm의 저순도 Si 분말을 이용하여 최대입자직경 10㎛ 이하의 고순도 Ni 분말과 혼합후 상기와 똑같은 조건으로 타겟을 조제하고 A1 농도를 분석한바 200ppm이었다.
이들 2종류의 타겟을 이용하여 스퍼터링법에 의해 Ni 실리사이드로 이루어지는 접촉장벽층을 형성하고 그밖에는 실시예 1과 똑같은 구성의 다이오드를 이용하여 각 Ni 실리사이드제 접촉장벽층 속의 A1 함유량과 Pn 접합누설 전류의 관련성을 조사했다.
또 각 장벽층에 대하여 프레임레스원자 흡광법으로 측정한바 막속의 A1 함유량은 8×1018개/㎤, 3×1016개/㎤였다.
또 막두께는 약 90nm이다.
각 측정은 실시예 1과 똑같은 방법으로 실시했다.
각각의 다이오드에 대하여 역바이어스 전압에 대한 Pn 접합의 누설전류값의 측정결과를 제11도에 나타낸다.
제11도에 있어서 곡선(A)은 A1함유량이 8×1018개/㎤, 곡선(B)은 A1함유량이 3×1016개/㎤의 막을 이용한 다이오드의 전류-전압 특성을 나타내고 있다.
어느쪽막에 있어서도 Ni 이외의 중금속원소의 함유량은 2×1017개/㎤ 이하, 알칼리금 속의 함유량이 1×1016개/㎤ 이하이다.
제11도의 곡선(B)에서 확실한 바와 같이 막 속의 A1 함유량을 소정값 이하로 저감함에 다라 누설전류의증가를 효과적으로 억제할 수 있다.
[실시예 12]
최대입자직경 10㎛ 이하의 고순도 Co 분말과 최대입자직경 30㎛ 이하의고순도 Si분말을 51.2wt% Co-Si로 되도록 배합하고 고순도 Ar 가스로 치환한 볼밀로 48시간 혼합했다.
다음으로 흑연제의 성형용형에 BN이형제를 도포하고, 또한 그 표면에 Ta판을 부착하여 이 형내에 상기 혼합분말을 충진했다.
이 성형용형을 열프레스 장치내에 삽입하고 5×10-4Torr 이하의 진공속에서 1000℃×3hr, 압력 40kg/㎠로 실리사이드 합성, 1150℃×5hr로 탈산소 및 탈탄소후 1240℃×5hr, 압력280kg/㎠로 치밀화 소결했다.
얻어진 소결체를 연삭연마하고 방전가공하여 직경 260mm, 두께 6mm의 타겟으로 완성했다.
이 타겟속의 A1 농도를 분석한바 0.6ppm이었다.
한편 A1 함유량이 약 320ppm의 저순도 Si 분말을 이용하여 최대입자직경 10㎛ 이하의 고순도 Co분말과 혼합후 상기와 똑같은 조건으로 타겟을 조제하고 A1 농도분석한바 160ppm이었다.
이들 2종류의 타겟을 이용하여 스퍼터링법에 의해 Co 실리사이드로 이루어지는 접촉장벽층을 형성하고 그 밖에는 실시예 1과 똑같은 구성의 다이오드를 이용하여 각 Co 실리사이드제 접촉장벽층 속의 A1함유량과 Pn 접합누설 전류의 관련성을 조사했다.
또 각 장벽층에 대하여 프레임레스원자 흡광법으로 측정한바 막 속의 A1 함유량은 0.5×1019개/㎤, 2×1016개/㎤ 였다.
또 막두께는 약 80nm이다.
각 측정은 실시예 1과 독같은 방법으로 실시했다.
각각의 다이오드에 대하여 역바이어스 전압에 대한 Pn 접합의 누설전류값의 측정결과를 제12도에 나타낸다.
제12도에 있어서 곡선(A)은 A1 함유량이 0.5×1019개/㎤, 곡선(B)은 A1 함유량이 2×1016개/㎤의 막을 이용한 다이오드의 전류-전압 특성을 나타내고 있다.
어느쪽 막에 있어서도 Co 이외의 중금속원소의 함유량은 2×1017개/㎤ 이하, 알칼리금 속의 함유량이 1×1016개/㎤ 이하이다.
제12도의 곡선(B)에서 확실한 바와 같이 막 속의 A1 함유량을 소정값 이하로 저감함에 따라 누설전류의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다.
[실시예13]
Ti 질화물로 이루어지는 접촉장벽층을 갖고 그 밖에는 실시예 1과 똑같은 구성의 다이오드를 용하여 Ti 질화물 접촉장벽층 속의 A1함유량과 Pn 접합누설 전류의 관련성을 조사했다.
여기에서 Ti 질화물 접촉장벽층의 형성은 A1농도가 각각 150ppm, 10ppm, 3ppm 의 3종류의 Ti 타겟을 이용하여 질소분위기하에서 활성 스퍼터링법에 의해 실시했다.
이 활성 스퍼터링법에서는 직류 2극(DC) 마그네트론 스퍼터링장치를 1×10-6Torr이하로 진공배기후 챔버내에 Ar 50%+N2 50%의 가스를 5×10-3Torr도입하고 DC 전류출력 400W(4인치 원판상 Ti타겟)를 이용하여 피복을 실시하고 있다.
여기에서 A1 농도가 150ppm인 Ti 타겟은 크롤법으로 얻어진 스펀지(Ti)를 아크용해해서 직경 140mm의 Ti 잉곳으로 한 후에 열간단조하여 소정형상의 타겟으로 했다.
한편 A1 농도가 10ppm인 Ti 타겟은 실시예 7과 똑같은 방법으로 조제한 것이다.
또 A1 농도가 3ppm인 Ti 타겟을 상기한 방법에 의하여 얻어진 Ti 원료를 플루오린산, 초산, 염산 및 물을 2:1:1:196의 비율로 혼합한 혼산에 3분간 침지하고 표면의 A1을 제거한 후에 실시예 7과 똑같은 E3용해처리를 실시한 것을 타겟으로써 사용했다.
이들 3종류의 타겟을 이용하여 스퍼터링법에 의해 형성된 각 도전성막속의 A1농도를 프레임레스원자 흡광법으로 측정한바 각가 1×1019개/㎤, 1×1018개/㎤, 1×1017개/㎤였다.
또 막두께는 약 10nm이다.
각 측정은 실시예 1과 똑같은 방법으로 실시했다.
각각의 다이오드에 대하여 역바이어스 전압에 대한 Pn 접합누설 전류값의 측정결과를 제13도에 나타낸다.
제13도에 있어서 곡선(A)은 A1 함유량이 1×x1019개/㎤, 곡선(B)은 A1 함유량이 1×1018개/㎤, 곡선(C)은 A1함유량이 10×1017개/㎤의 막을 이용한 다이오드의 전류-전압 특성을 나타내고 있다.
어느쪽 막에 있어서도 Ti 이외의 중금속원소의 함유량은 5×1016개/㎤ 이하, 알칼리금속의 함유량은 5×1016개/㎤ 이하로 충분히 낮은 값이다.
제13도의 곡선(B)(C)에서 확실한 바와같이 막속의 A1 함유량을 소정값(1×1018)이하로 저감함에 따라 누설전류의 증가의 효과적으로 억제할 수 있다.
[실시예 14]
Ta 질화물로 이루어지는 접촉장벽층을 형성하고 그 밖에는 실시예 1과 똑같은 구성의 다이오드를 이용하여 각 Ta 질화물 접촉장벽층속의 A1 함유량과 Pn 접합누설 전류의 관련성을 조사했다.
Ta 질화물로 이루지는 접촉장벽층의 형성은 A1농도가 각각 약 150ppm, 1ppm 이하의 2종류의 Ta 타겟을 이용하여 질소분위기속에서 활성 스퍼터링법에 의해 실시했다.
이 활성스퍼터링법에서는 직류 2극(DC) 마그네트론 스퍼터링장치를 1×10-6Torr 이하로 진공배기후 챔버내에 Ar 50%+Ng 50%의 가스를 5×10-3Torr 도입하고 DC전류출력 (350W)(4인치 원판상 Ti 타겟)를 이용하여 피복을 실시하고 있다.
각 장벽층에 대하여 프레임레스원자 흡광법으로 측정한바 각 도전성막 속의 A1 함유량은 4×1013개/㎤, 1×1017개/㎤였다.
또 각 막두께는 약 80nm이다.
각 측정은 실시예 1과 똑같은 방법으로 실시했다.
각각의 다이오드에 대하여 역바이어스 전압에 대한 Pn 접합의 누설전류값의 측정결과를 제14도에 나타낸다.
제14도에 있어서 곡선(A)은 A1함유량이 4×1018개/㎤, 곡선(B)은 A1함유량이 1×1017개/㎤의 막을 이용한 다이오드의 전류-전압 특성을 나타내고 있다.
어느쪽막에 있어서도, 또한 Ta이외의 중금속원소의 함유량은 1×1017개/㎤ 이하, 알칼리금속의 함유량은 3×1016개/㎤ 이하이다.
제14도의 곡선(B)에서 확실한 바와같이 막속의 A1 함유량을 소정값 이하로 저감함에 따라 누설전류의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다.
[실시예 15]
Ti-W합금 질화물로 이루어지는 접촉장벽층을 형성하고 그 밖에는 실시예 1과 똑같은 구성의 다이오드를 이용하여 Ti-W합금 질화물 접촉장벽층속의 A1 함유량과 Pn 접합누설 전류의 관련성을 조사했다.
Ti-W 합금 질화물로 이루어지는 접촉장벽층의 형성은 A1 농도가 각각 약 200ppm,1ppm이하의 2종류의 10wt% Ti-W복합타겟을 이용하여 질소분위기속에서 활성스퍼터링법에 의해 실시했다.
이 활성 스퍼터링법에서는 직류 2극(DC) 마그네트론 스퍼터링장치를 1×10-6Torr이하로 진공배기후 챔버내에 Ar 50% +N2 50%의 가스를 5×10-3Torr 도입하고 DC 전류출력 420W(4인치 원판상 Ti 타겟)를 이용하여 피복을 실시하고 있다.
각 장벽층에 대하여 프레임레스원자 흡광법으로 측정한바 막속의 A1 함유량은 각각 5×1018개/㎤, 2×1017개/㎤였다.
또 각막두께는 약 80nm이다.
각 측정은 실시예1과 똑같은 방법으로 실시했다.
각각의 다이오드에 대하여 역바이어스 전압에 대한 Pn 접합의 누설전류값의 측정결과를 제15도에 나타낸다.
제15도에 있어서 곡선(A)은 A1함유량이 5×1018개/㎤, 곡선(B)은 A1 함유량이 2×1017개/㎤의 도전성막을 이용한 다이오드의 전류-전압 특성을 나타내고 있다.
또한 Ti 이외의 중금속원소의 함유량은 2×1017개/㎤ 이하, 알칼리금속의 함유량은 1×1016개/㎤ 이하이다.
제15도의 곡선(B)에서 확실한 바와같이 막속의 A1 함유량의 소정값이하로 저감함에 따라 누설전류의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다.
W 질화물로 이루어지는 접촉장벽층을 형성하고 그 밖에는 실시예 1과 똑같은 구성의 다이오드를 이용하여 각 W질화물 접촉장벽층속의 A1 함유량과 Pn 접합누설 전류의 관련성을 조사했다.
W 질화물로 이루어지는 접촉장벽층의 형성은 A1농도가 각각 약 170ppm, 1ppm 이하의 2종류의 W타겟을 이용하여 질소분위기속에서 활성 스퍼터링법에 의해 실시했다.
이 활성스퍼터링법에서는 직류 2극(DC) 마그네트론 스퍼터링장치를 1×10-6Torr 이하로 진공배기후 챔버내에 Ar 50% +N2 50%의 가스를 5×10-3Torr 도입하고 DC전류출력 450W(4인치 원판상 Ti타겟)를 이용하여 피복을 실하고 있다.
각 장벽층에 대하여 프레임레스원자 흡광법으로 측정한바 막속의 A1 함유량은 각각 3×1018개/㎤, 1×1017개/㎤였다.
또 각 막두께는 약 90nm이다.
각 측정은 실시예 1과 똑같은 방법으로 실시했다.
각각의 다이오드에 대하여 역바이어스 전압에 대한 Pn 접합의 누설전류값의 측정결과를 제16도에 나타낸다.
제16도에 있어서 곡선(A)은 A1 함유량이 3×1018개/㎤, 곡선(B)은 A1함유량이 1×1017개/㎤의 막을 이용한 다이오드의 전류-전압특성을 나타내고 있다.
어느쪽막에 있어서도 또한 W 이외의 중금속원소의 함유량은 1×1017개/㎤ 이하, 알칼리금속의 함유량은 1×1017개/㎤이다.
16도의 곡선(B)에서 확실한 바와 같이 막속의 A1 함유량을 소정값(1×1018)이하로 저감함에 따라 누설 전류의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 반도체소자용 고순도 도전성막을 이용하여 접촉장벽, 또는 게이트 전극등을 형성함에 따라 누설전류를 낮게 억제하는 효과가 있으며 신뢰성이 높은 반도체 소자가 얻어지고 금후의 반도체 소자의 고집적화에도 충분히 대응할 수 있다.
Claims (9)
- p-n기판과 이 p-n 기판의 일부에 형성되는 고순도 도전성막에 있어서, 상기 도전성막중의 A1 함유량이 원자수 1×1018개/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 고순도 도전성막.
- 제1항에 있어서, 상기 도전성막을 이루는 도전체가 Ti, W, Mo, Zr, Hf, Ta, V, Nb, Ir, Fe, Ni, Cr, Co, Pd 및 Pt중에서 선택된 하나 이상의 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자용 고순도 도전성막.
- 제1항에 있어서 상기 도전성막의 도전체가 Ti, W, Mo, Zr, Hf, Ta, V, Nb, Ir, Fe, Ni, Cr, Co, Pd 및 Pt중에서 선택된 하나 이상의 금속의 규화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자용 고순도 도전성막.
- 제1항에 있어서, 상기 도전성막의 도전체가 Ti, W, Ta-W 합금중 어느 하나의 질화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 고순도 도전성막.
- p-n기판과 이 p-n기판의 일부에 형성되는 고순도 도전성막을 구비한 반도체 소자에 있어서, 상기 고순도 도전성막중의 A1함유량이 원자수 1×1018개/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 고순도 도전성막.
- 접촉장벽 및 게이트 전극중 적어도 하나 이상의 전극배선에 형성되는 고순도 도전성막에 있어서, 상기고순도 도전성막중의 A1원자수 1×1018개/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 고순도 도전성막.
- 제6항에 있어서, 상기 도정성막이 Ti, W, Mo, Zr, Hf, Ta, V, Nb, Ir, Fe, Ni, Cr, Co, Pd 및 Pt중에서 선택된 하나 이상의 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고순도 도전성막.
- 제6항에 있어서, 상기 도정성막이 Ti, W, Mo, Zr, Hf, Ta, V, Nb, Ir, Fe, Ni, Cr, Co, Pd 및 Pt중에서 선택된 하나 이상의 금속의 규화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고순도 도전성막.
- 제6항에 있어서, 상기 고순도 도전성막이 Ti, W, Ta-W합금중 어느 하나의 질화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고순도 도전성막.
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