JPH0411776A - PtSi/Si構造を備えた半導体装置及びそのフッ素イオン注入方法 - Google Patents
PtSi/Si構造を備えた半導体装置及びそのフッ素イオン注入方法Info
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- JPH0411776A JPH0411776A JP10014990A JP10014990A JPH0411776A JP H0411776 A JPH0411776 A JP H0411776A JP 10014990 A JP10014990 A JP 10014990A JP 10014990 A JP10014990 A JP 10014990A JP H0411776 A JPH0411776 A JP H0411776A
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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】
[産業上の利用分野]
この発明は、半導体装置及びそのイオン注入法に関し、
特に、P t S i / S i構造を備えた半導体
装置においてフッ素を含むイオンを所定剤量以上となる
ように注入して高温安定性を向上させるとともに、ショ
ットキー・バリヤーの障壁高さを調整するP t S
i / S i構造を備えた半導体装置及びそのフッ素
イオン注入法に関する。
特に、P t S i / S i構造を備えた半導体
装置においてフッ素を含むイオンを所定剤量以上となる
ように注入して高温安定性を向上させるとともに、ショ
ットキー・バリヤーの障壁高さを調整するP t S
i / S i構造を備えた半導体装置及びそのフッ素
イオン注入法に関する。
[従来の技術]
従来技術のP t S i / S i構造において、
PtSi(白金ケイ素化合物)は低濃度のn形シリコン
基板上にショットキー・コンタクトを形成できると同時
に、p形シリコン基板または高濃度のn形シリコン基板
上にオーミック・コンタクトを形成できるものであった
ので、このP t S i / S i構造はシリコン
トランジスターを中心とする半導体デバイスおよび集積
回路に広く利用されてきた(J、M、Andrews
and M、P、Lepselter、5olid 5
tateE1ectronics、、vol、13.p
p、1011.1970 およびJ、MAndrew
s 、J 、Vac、Sci、Technol 、 、
vol 、 11 、pp972 、1974を参照
)。
PtSi(白金ケイ素化合物)は低濃度のn形シリコン
基板上にショットキー・コンタクトを形成できると同時
に、p形シリコン基板または高濃度のn形シリコン基板
上にオーミック・コンタクトを形成できるものであった
ので、このP t S i / S i構造はシリコン
トランジスターを中心とする半導体デバイスおよび集積
回路に広く利用されてきた(J、M、Andrews
and M、P、Lepselter、5olid 5
tateE1ectronics、、vol、13.p
p、1011.1970 およびJ、MAndrew
s 、J 、Vac、Sci、Technol 、 、
vol 、 11 、pp972 、1974を参照
)。
また、このP t S i / S i構造は77℃に
という低温下では赤外線の検出デバイスとして作用した
(W、F、Kosonocky、F、V、5hallc
ross、T、S、Villaniand J、V、G
roppe、IEEE Trans、Electron
Devicesvol、ED−22,、pp、156
4.1985を参照)。
という低温下では赤外線の検出デバイスとして作用した
(W、F、Kosonocky、F、V、5hallc
ross、T、S、Villaniand J、V、G
roppe、IEEE Trans、Electron
Devicesvol、ED−22,、pp、156
4.1985を参照)。
さらに、PtSiは、その抵抗係数がわずか30μΩ−
c m′であるのでゲートおよび配線部分に使用できる
金属材料として最適であった(s、p。
c m′であるのでゲートおよび配線部分に使用できる
金属材料として最適であった(s、p。
Murarka、J、Vac、Sci、Technol
、、vol、17.pp、7751980およびS、P
、Murarka、J、Vac、Sci、Techno
l、。
、、vol、17.pp、7751980およびS、P
、Murarka、J、Vac、Sci、Techno
l、。
vol、B4.pp、 1325.1986を参照)。
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、従来技術のP t S i / S i
構造においては、高温安定性に欠けるという欠点があっ
た。
構造においては、高温安定性に欠けるという欠点があっ
た。
つまり、Pt(プラチナ)−3i(シリコン)系の最低
共融点は830℃しかないので(M。
共融点は830℃しかないので(M。
Hansen、Con5titution of Bi
nary A11ays、McGrawflill、N
ew York、1959を参照)、先に低温焼成によ
りPtSiを形成しても700℃を越える高温に遭遇す
ると、PtSiはやはりアグレミレーションとよはれる
塊状凝集を引きおこしてPtSi膜か分断されるととも
に、電気抵抗値が大幅に増大していた(A、に、5in
ha、 S、E、Haszko、 T、T、Sheng
。
nary A11ays、McGrawflill、N
ew York、1959を参照)、先に低温焼成によ
りPtSiを形成しても700℃を越える高温に遭遇す
ると、PtSiはやはりアグレミレーションとよはれる
塊状凝集を引きおこしてPtSi膜か分断されるととも
に、電気抵抗値が大幅に増大していた(A、に、5in
ha、 S、E、Haszko、 T、T、Sheng
。
J、Electrochem、Soc、、vol、12
2.pp、1714.1975 を参照)。同時に、P
tかシリコン基板中に拡散を始めて、P t S i
/ S i構造のショットキー・バリヤーの障壁高さが
低くなることから、逆方向電流か大きくなって、順方向
電流の理想係数も犬きくなっていた(M、Eizenb
er3. )1.Foell、 K、N、TuJ、Ap
plPhys、、vol、52.pp、861.198
1を参照)。そして、PtS iが浅い接合のオーミッ
ク・コンタクトに使用される場合は、PtがSi基板に
拡散する(A、Prabhakar、T、C,McGi
ll、 and M、ANicolet、Appl、
Phys 、Lett、 、vol、43 、pp、1
118 、1983を参照)が、この拡散したPtが浅
い接合部分の電気特性を破壊するものとなっていた。
2.pp、1714.1975 を参照)。同時に、P
tかシリコン基板中に拡散を始めて、P t S i
/ S i構造のショットキー・バリヤーの障壁高さが
低くなることから、逆方向電流か大きくなって、順方向
電流の理想係数も犬きくなっていた(M、Eizenb
er3. )1.Foell、 K、N、TuJ、Ap
plPhys、、vol、52.pp、861.198
1を参照)。そして、PtS iが浅い接合のオーミッ
ク・コンタクトに使用される場合は、PtがSi基板に
拡散する(A、Prabhakar、T、C,McGi
ll、 and M、ANicolet、Appl、
Phys 、Lett、 、vol、43 、pp、1
118 、1983を参照)が、この拡散したPtが浅
い接合部分の電気特性を破壊するものとなっていた。
そこで、従来技術においては、P t S i / S
i構造の高温安定性を向上させるために、シリコンと
プラチナとを共同形成させて、S i / P tの原
子数比率を共融時の原子数比率よりも高くすることで最
信共融点を乗り越える試みがなされていた( S、P、
Murarka、E、K1n5bron、D、B、Fr
aser、J、MAndrews、and E、J、
Lloyd、J、Appl、Phys、、vol、54
pp、6943.1983を参照)。しかし、この方法
によりPtSiに塊状凝集が発生することを抑止するこ
とが8来るというものの、抵抗係数が増大するとともに
ショットキー・バリヤーのfi璧も低くなっていた。そ
して、高温焼ぎなまし処理を経ても、P t S f
/ S iコンタクトの順方向および逆方向電気特性は
やはり劣化を避けられなかった。また、この方法は高温
安定性に欠けるとともに、大規模集積回路の製造に適す
るものではなかった。
i構造の高温安定性を向上させるために、シリコンと
プラチナとを共同形成させて、S i / P tの原
子数比率を共融時の原子数比率よりも高くすることで最
信共融点を乗り越える試みがなされていた( S、P、
Murarka、E、K1n5bron、D、B、Fr
aser、J、MAndrews、and E、J、
Lloyd、J、Appl、Phys、、vol、54
pp、6943.1983を参照)。しかし、この方法
によりPtSiに塊状凝集が発生することを抑止するこ
とが8来るというものの、抵抗係数が増大するとともに
ショットキー・バリヤーのfi璧も低くなっていた。そ
して、高温焼ぎなまし処理を経ても、P t S f
/ S iコンタクトの順方向および逆方向電気特性は
やはり劣化を避けられなかった。また、この方法は高温
安定性に欠けるとともに、大規模集積回路の製造に適す
るものではなかった。
この発明は、以上のような実情を背景としてなされたも
ので、P t S i / S i構造を備える半導体
装置において、フッ素を含むイオンを注入することで高
温安定性を向上させるとともに、ショットキー・バリヤ
ーの障壁高さを調整できる技術を提供することを目的と
している。
ので、P t S i / S i構造を備える半導体
装置において、フッ素を含むイオンを注入することで高
温安定性を向上させるとともに、ショットキー・バリヤ
ーの障壁高さを調整できる技術を提供することを目的と
している。
〔課題を解決するための手段]
上述した課題を解決し所望の目的を達成するために、P
t S i / S i構造を備えた半導体装置のフ
ッ素イオン注入法において、P t S i / S
i構造に対してフッ素を含むイオンを注入すると、P
t S i / S i構造の高温安定性を向上させる
上で効果的である。
t S i / S i構造を備えた半導体装置のフ
ッ素イオン注入法において、P t S i / S
i構造に対してフッ素を含むイオンを注入すると、P
t S i / S i構造の高温安定性を向上させる
上で効果的である。
また、P t S i / S i構造を備えた半導体
装置のフッ素イオン注入法において、PtSi/Si構
造に対してフッ素を含むイオンの注入および高温焼きな
まし処理を行うことで、ショットキー・バリヤーの障壁
高さを調整する上で効果的である。
装置のフッ素イオン注入法において、PtSi/Si構
造に対してフッ素を含むイオンの注入および高温焼きな
まし処理を行うことで、ショットキー・バリヤーの障壁
高さを調整する上で効果的である。
そして、上記P t S i / S i構造が、Si
基体上へPtを形成(堆積)した後、低温焼ぎなましを
行うことにより形成すると都合がよい。
基体上へPtを形成(堆積)した後、低温焼ぎなましを
行うことにより形成すると都合がよい。
また、上記P t S i / S i構造が、Si基
体上にPtおよびSi原子を共同形成する(すなわちS
i基体上に直接PtSi層を堆積する)ことで形成され
ることもできる。
体上にPtおよびSi原子を共同形成する(すなわちS
i基体上に直接PtSi層を堆積する)ことで形成され
ることもできる。
さらに、上記高温焼きなましが700℃以上、上記低温
焼きなましが700℃以下であると好都合である。
焼きなましが700℃以下であると好都合である。
上記フッ素を含むイオンが少なくともFlまたはBF、
”であると都合がよいが、ショットキー・バリヤーの障
壁高さを調整するためには上記フッ素を含むイオンが少
なくともFoであると都合がよい。
”であると都合がよいが、ショットキー・バリヤーの障
壁高さを調整するためには上記フッ素を含むイオンが少
なくともFoであると都合がよい。
さらに、上言己イオン注入が、Pt形成の前に行われる
こと、Pt影形成後に行われること、Pt影形成よび低
温焼きなましの後で行われること、PtおよびSiの共
同形成の後で行われることのいずれかを選択できる。
こと、Pt影形成後に行われること、Pt影形成よび低
温焼きなましの後で行われること、PtおよびSiの共
同形成の後で行われることのいずれかを選択できる。
そして、上記イオン注入が、$1基体内部に浸透するフ
ッ素イオン剤量を少なくともlX10140m””とす
ると、P t S i / S i構造の高温安定性向
上およびショットキー・バリヤーのR璧高さを調整する
上で効果的である。
ッ素イオン剤量を少なくともlX10140m””とす
ると、P t S i / S i構造の高温安定性向
上およびショットキー・バリヤーのR璧高さを調整する
上で効果的である。
[作 用コ
上述のように構成されたP t S i / S i構
造を備えた半導体装置は、高温安定性を従来のものと比
へて100℃はと向上させると同時に、ショットキー・
バリヤーの障壁高さをコントロールすることかできる。
造を備えた半導体装置は、高温安定性を従来のものと比
へて100℃はと向上させると同時に、ショットキー・
バリヤーの障壁高さをコントロールすることかできる。
この現象を本発明人か理論化したバリヤーモデルに基づ
いて簡単に説明してみると、高温焼きなまし過程におい
てシリコン基体に注入されたフッ素イオンが外方向へ拡
散するが、PtS i/Siの界面にはSiのダングリ
ング・ボンド(danglingbond )が多数あ
ってフッ素イオンと結合する。しかも5i−Fの結合力
は5,73eVと強力である。したがって、フッ素イオ
ンがP t S i / S iの界面に拡散していく
と、Siのダングリング・ボンドと容易に結合して当該
界面に堆積される。そして、堆積されたフッ素イオンの
量が十分であると、一種のバリヤー層を形成することと
なってPtがシリコン基体の内部に向けて移動するのを
防止するので、P t S i / S i構造の高温
安定性が向上することになる。
いて簡単に説明してみると、高温焼きなまし過程におい
てシリコン基体に注入されたフッ素イオンが外方向へ拡
散するが、PtS i/Siの界面にはSiのダングリ
ング・ボンド(danglingbond )が多数あ
ってフッ素イオンと結合する。しかも5i−Fの結合力
は5,73eVと強力である。したがって、フッ素イオ
ンがP t S i / S iの界面に拡散していく
と、Siのダングリング・ボンドと容易に結合して当該
界面に堆積される。そして、堆積されたフッ素イオンの
量が十分であると、一種のバリヤー層を形成することと
なってPtがシリコン基体の内部に向けて移動するのを
防止するので、P t S i / S i構造の高温
安定性が向上することになる。
また、P t S i / S i界面の前記ダングリ
ング・ボンドとフッ素イオンとが結合すると表面状態が
大幅に安定化するので、ショットキー・バリヤーの障壁
高さはPtSiの仕事関数とシリコンの電子親和力との
差から影響を受けて増大し、ショットキー・バリヤーの
障壁高さが高温でも安定性を維持できるとともに、焼き
なまし温度のコントロールによってショットキー・バリ
ヤーの障壁高さを調整できることになる。
ング・ボンドとフッ素イオンとが結合すると表面状態が
大幅に安定化するので、ショットキー・バリヤーの障壁
高さはPtSiの仕事関数とシリコンの電子親和力との
差から影響を受けて増大し、ショットキー・バリヤーの
障壁高さが高温でも安定性を維持できるとともに、焼き
なまし温度のコントロールによってショットキー・バリ
ヤーの障壁高さを調整できることになる。
なお、Pt(300人) / S i基体およびPtS
i (800人) / S i基体に対するイオン注
入エネルギー量を80KeVとしたのは、フッ素イオン
がSiの表面付近に集中すると良い結果が得られるため
である。Si基体に浸透させるイオン剤量をI X 1
0”cm−”以上としたのは、剤量が低いと良い結果が
得られないからである。
i (800人) / S i基体に対するイオン注
入エネルギー量を80KeVとしたのは、フッ素イオン
がSiの表面付近に集中すると良い結果が得られるため
である。Si基体に浸透させるイオン剤量をI X 1
0”cm−”以上としたのは、剤量が低いと良い結果が
得られないからである。
[実施例]
以下、この本発明にかかわる好適な実施例を図面に基づ
いて説明する。
いて説明する。
(実施例−1)
第1図において、第1図(a)に示すように、例えば、
基板面方位が(100)で抵抗係数が4〜10Ω−Cm
のn形シリコン基板1を選んで、標準RCAクリーニン
グ過程を経て洗浄し、湿式酸化法により1000℃、9
0分で約4700人のシリコン酸化膜(Si02)2を
形成する。次に、第1図(b)に示すように、ネガの光
りソゲラフとBOEエツチングとにより1000X10
00μm2の開口部3を作る。そして第1図(C)に示
すように、4X10−’Torr以下の真空雰囲気にお
いて電子ビーム蒸着法により毎秒約1人の速度で、30
0人のPt1li4を生成させて、フッ素を含むイオン
BF2”の注入5を行う。このイオン注入5は、イオン
剤量5X10”cm−’、イオンエネルギー量80Ke
Vの条件で、シリコン基板内部に浸透するフッ素イオン
剤量がI X 1014cm−’の所定値以上となるよ
うに行う。また、このイオン注入5はFlと83とを別
々に注入する方法を採用することもできる。
基板面方位が(100)で抵抗係数が4〜10Ω−Cm
のn形シリコン基板1を選んで、標準RCAクリーニン
グ過程を経て洗浄し、湿式酸化法により1000℃、9
0分で約4700人のシリコン酸化膜(Si02)2を
形成する。次に、第1図(b)に示すように、ネガの光
りソゲラフとBOEエツチングとにより1000X10
00μm2の開口部3を作る。そして第1図(C)に示
すように、4X10−’Torr以下の真空雰囲気にお
いて電子ビーム蒸着法により毎秒約1人の速度で、30
0人のPt1li4を生成させて、フッ素を含むイオン
BF2”の注入5を行う。このイオン注入5は、イオン
剤量5X10”cm−’、イオンエネルギー量80Ke
Vの条件で、シリコン基板内部に浸透するフッ素イオン
剤量がI X 1014cm−’の所定値以上となるよ
うに行う。また、このイオン注入5はFlと83とを別
々に注入する方法を採用することもできる。
なお、第1図(a)においてp形シリコン基板1を使用
する場合は、第1図(’C)においてFゝイオンとAs
” (ひ素)イオンとを別々に注入するとよい。
する場合は、第1図(’C)においてFゝイオンとAs
” (ひ素)イオンとを別々に注入するとよい。
続いて第1図(d)に示すように、シリコン基板1を窒
素ガス雰囲気で400℃の低温焼きなましを60分おこ
なってPtSi膜6を焼成させるとともに、白金シリサ
イド化しない未反応のPt膜4を熱王水で除去し、vS
1図(e)に示すように、シリコン基板1を小片に切り
わけて、複数のフッ素イオン注入サンプル7とする。
素ガス雰囲気で400℃の低温焼きなましを60分おこ
なってPtSi膜6を焼成させるとともに、白金シリサ
イド化しない未反応のPt膜4を熱王水で除去し、vS
1図(e)に示すように、シリコン基板1を小片に切り
わけて、複数のフッ素イオン注入サンプル7とする。
(試験例1)
このようにして得られた複数のフッ素イオン注入サンプ
ル7をチッ素ガス雰囲気の700℃、750℃、800
℃、830℃、850℃というそれぞれ異なった温度に
おいて90分の焼きなましを行うとともに、この焼きな
まし過程において、比較用として、同様にP t S
i / S i構造を備えているが、フッ素イオンを注
入していないフッ素イオン未注入サンプル8(図示せず
)も焼きなましした。
ル7をチッ素ガス雰囲気の700℃、750℃、800
℃、830℃、850℃というそれぞれ異なった温度に
おいて90分の焼きなましを行うとともに、この焼きな
まし過程において、比較用として、同様にP t S
i / S i構造を備えているが、フッ素イオンを注
入していないフッ素イオン未注入サンプル8(図示せず
)も焼きなましした。
この試験例1の結果を第2図に示しており、この第2図
において、図中・はフッ素を含むイオン(F“まなはB
F2”)をン主人したフッ素イオン注入サンプル7を示
し、○はフッ素イオン未注入サンプル8を示すとともに
、縦線にシート電気抵抗値R5(Ω/口:口はシートを
示す)を、横線に焼きなまし温度(’C)をそれぞれ示
している。
において、図中・はフッ素を含むイオン(F“まなはB
F2”)をン主人したフッ素イオン注入サンプル7を示
し、○はフッ素イオン未注入サンプル8を示すとともに
、縦線にシート電気抵抗値R5(Ω/口:口はシートを
示す)を、横線に焼きなまし温度(’C)をそれぞれ示
している。
なお、400℃のサンプルは焼きなましをおこなってい
ないものを示す。
ないものを示す。
この第2図から分かるように、焼きなまし温度が700
℃を越える前までは、図中・で示すフッ素イオン注入サ
ンプル7および図中○で示すフッ素イオン未注入サンプ
ル8とも電気抵抗値Rsは低い値で安定していたが、7
00℃を過ぎて800℃に至るサンプル7.8において
は、明確な差異が現れた。つまり、図中・で示すフッ素
イオン注入サンプル7が低い電気抵抗値Rsを維持して
高温安定性が向上したことを示したのに対して、図中O
で示すフッ素イオン未サンプル8が急激に電気抵抗値R
3を上昇させて高温安定性に欠けることを明示した。
℃を越える前までは、図中・で示すフッ素イオン注入サ
ンプル7および図中○で示すフッ素イオン未注入サンプ
ル8とも電気抵抗値Rsは低い値で安定していたが、7
00℃を過ぎて800℃に至るサンプル7.8において
は、明確な差異が現れた。つまり、図中・で示すフッ素
イオン注入サンプル7が低い電気抵抗値Rsを維持して
高温安定性が向上したことを示したのに対して、図中O
で示すフッ素イオン未サンプル8が急激に電気抵抗値R
3を上昇させて高温安定性に欠けることを明示した。
(試験例2)
次に、試験例1で焼きなまし温度が800℃で処理され
たサンプル7.8のPtS i膜をはがしてSEM(走
査電子顕微鏡)で比較すると、第5図の写真に示すよう
であった。
たサンプル7.8のPtS i膜をはがしてSEM(走
査電子顕微鏡)で比較すると、第5図の写真に示すよう
であった。
この第5図において、(a)はフッ素イオン注入サンプ
ル7を示し、(b)はフッ素イオン未注入サンプル8を
示しているが、この第5図から分かるように、800℃
の高ンKにおし1て、(b)のフッ素イオン未注入サン
プル8がアグレミレーションと呼ばれる塊状凝集が出現
してPtがシリコン基板の内部へ拡散していることを示
したのに対して、(a)のフッ素イオン注入サンプル7
ではSi分布が均質なままであった。
ル7を示し、(b)はフッ素イオン未注入サンプル8を
示しているが、この第5図から分かるように、800℃
の高ンKにおし1て、(b)のフッ素イオン未注入サン
プル8がアグレミレーションと呼ばれる塊状凝集が出現
してPtがシリコン基板の内部へ拡散していることを示
したのに対して、(a)のフッ素イオン注入サンプル7
ではSi分布が均質なままであった。
〔試験例3)
第3図において、第2図に示した各サンプル7.8をP
tSi膜を残したままRBS(Ruth−erford
Backscattering Spectrome
ter;ラザフォード後方錯乱分光器)で分析すると、
ライン で示した800℃で焼きなまし処理され
たフッ素イオン注入サンプル7は、ラインーーーーーで
示した400℃で焼きなまし処理されたフッ素イオン注
入サンプル7とPtSi膜の厚さが全く同一で変化させ
ていないが、ライン・・・で示した800℃で焼きなま
し処理されたフッ素イオン未注入サンプル8は、特にP
t部分において横に広がっておりPtがシリコン基板の
内部へ拡散していることを示した。
tSi膜を残したままRBS(Ruth−erford
Backscattering Spectrome
ter;ラザフォード後方錯乱分光器)で分析すると、
ライン で示した800℃で焼きなまし処理され
たフッ素イオン注入サンプル7は、ラインーーーーーで
示した400℃で焼きなまし処理されたフッ素イオン注
入サンプル7とPtSi膜の厚さが全く同一で変化させ
ていないが、ライン・・・で示した800℃で焼きなま
し処理されたフッ素イオン未注入サンプル8は、特にP
t部分において横に広がっておりPtがシリコン基板の
内部へ拡散していることを示した。
(試験例4)
第4図は、第2図の各サンプルについて、ショットキー
・コンタクトの順方向電流の理想係数およびショットキ
ー・バリヤーの障壁高さを比較したもので、上側に順方
向電流の理想係数Nを、下側にショットキー・バリヤー
の障壁高さ(φaN;車位はeV)をそれぞれ示してい
るとともに、・ムがフッ素イオン注入サンプル7を、O
△がフッ素イオン未注入サンプル8を示している。この
第4図から分かるように、フッ素イオン未注入サンプル
8においては、700℃以上になると順方向電流の理想
係数Nが増大するとともに、ショットキー・バリヤーの
障壁高さ(φい)が低下していた。しかし、フッ素イオ
ン注入サンプル7においては、温度が高くなるほどイオ
ン注入による照射損傷が回復して順方向電流の理想係数
Nが1に近くなるとともに、ショットキー・バリヤーの
障壁高さ(φ[lN)は800℃で最高値0.984e
Vに達していることが分った。さらに温度が上がると順
方向電流の理想係数Nがわずかながら犬ぎくなるととも
に、ショットキー・バリヤーの障壁高さ(φい)も少し
低下していた。
・コンタクトの順方向電流の理想係数およびショットキ
ー・バリヤーの障壁高さを比較したもので、上側に順方
向電流の理想係数Nを、下側にショットキー・バリヤー
の障壁高さ(φaN;車位はeV)をそれぞれ示してい
るとともに、・ムがフッ素イオン注入サンプル7を、O
△がフッ素イオン未注入サンプル8を示している。この
第4図から分かるように、フッ素イオン未注入サンプル
8においては、700℃以上になると順方向電流の理想
係数Nが増大するとともに、ショットキー・バリヤーの
障壁高さ(φい)が低下していた。しかし、フッ素イオ
ン注入サンプル7においては、温度が高くなるほどイオ
ン注入による照射損傷が回復して順方向電流の理想係数
Nが1に近くなるとともに、ショットキー・バリヤーの
障壁高さ(φ[lN)は800℃で最高値0.984e
Vに達していることが分った。さらに温度が上がると順
方向電流の理想係数Nがわずかながら犬ぎくなるととも
に、ショットキー・バリヤーの障壁高さ(φい)も少し
低下していた。
したがって、700℃〜850℃の範囲で焼きなまし温
度をコントロールするとP t S i / S i構
造のショットキー・バリヤーの障壁高さ(φBN)を調
整できることが分った。そして焼きなまし温度が750
〜850℃以下である限りにおいては、どのようにコン
トロールしても順方向電流の理想係数Nが1.05以下
に保持されるので、使用に耐える半導体デバイスを提供
することができる。
度をコントロールするとP t S i / S i構
造のショットキー・バリヤーの障壁高さ(φBN)を調
整できることが分った。そして焼きなまし温度が750
〜850℃以下である限りにおいては、どのようにコン
トロールしても順方向電流の理想係数Nが1.05以下
に保持されるので、使用に耐える半導体デバイスを提供
することができる。
(実施例−2)
第1図(d)(e)において、PtS i膜6を共同形
成により形成することも可能であり、第1実施例と同様
な結果か得られる。
成により形成することも可能であり、第1実施例と同様
な結果か得られる。
(実施例−3)
第1図(b)において、第1図(C)のイオン注入5を
先に行ってからPtまたはPtS iを薄膜形成しても
、第1実施例と同様な結果が得られる。
先に行ってからPtまたはPtS iを薄膜形成しても
、第1実施例と同様な結果が得られる。
なお、この発明のフッ素イオン注入において、シリコン
基板に含まれるフッ素イオン剤量を少なくともI X
10”cm−’としているが、この剤量は、モンテカル
ロ・シミュレーションのプログラムTRIM−86を使
用して、イオン注入エネルギーとP t / S iま
たはP t S i / S i構造のPtまたはPt
S iの膜厚からシミュレーション計算して得た。また
、加速BF2+イオンのエネルギー量を80KeVとし
ているのは、Pt(300人) / S i基板および
PtSi (600人) / S i基板に対して、
80KeV未満だと、、フッ素イオンがシリコン基板に
浸透する量が不足し、80KeV以上だとフッ素イオン
がシリコン基板の深い部分に集中してしまい、PtSi
/Siの界面にフッ素イオンを集中することが出来なく
なるからである。
基板に含まれるフッ素イオン剤量を少なくともI X
10”cm−’としているが、この剤量は、モンテカル
ロ・シミュレーションのプログラムTRIM−86を使
用して、イオン注入エネルギーとP t / S iま
たはP t S i / S i構造のPtまたはPt
S iの膜厚からシミュレーション計算して得た。また
、加速BF2+イオンのエネルギー量を80KeVとし
ているのは、Pt(300人) / S i基板および
PtSi (600人) / S i基板に対して、
80KeV未満だと、、フッ素イオンがシリコン基板に
浸透する量が不足し、80KeV以上だとフッ素イオン
がシリコン基板の深い部分に集中してしまい、PtSi
/Siの界面にフッ素イオンを集中することが出来なく
なるからである。
[発明の効果コ
この発明は以上に説明したように構成されているので少
なくとも下記の効果を奏する。
なくとも下記の効果を奏する。
請求項1においては、高温安定性に優れた半導体装置が
得られる。
得られる。
請求項2.4.5.7.8.10〜14記載の方法にお
いては、P t S i / S i構造のSi基体に
少なくともに所定剤量のI X 1014cm””以上
のフッ素イオンを浸透させるだけで、PtSi/S1構
造の高温安定性か従来の700℃から800℃にまで向
上した半導体装置とすることが出来るので、産業上の利
用価値が高く、超大規模集積回路に利用することが可能
になる。
いては、P t S i / S i構造のSi基体に
少なくともに所定剤量のI X 1014cm””以上
のフッ素イオンを浸透させるだけで、PtSi/S1構
造の高温安定性か従来の700℃から800℃にまで向
上した半導体装置とすることが出来るので、産業上の利
用価値が高く、超大規模集積回路に利用することが可能
になる。
請求項3.4.6.7.9〜14記載の方法においては
、高温焼きなまし温度を適当にコントロールすることで
、P t S i / S i構造におけるショットキ
ー・バリヤーの障壁高さを調整できるので、産業上の利
用価値が高い。
、高温焼きなまし温度を適当にコントロールすることで
、P t S i / S i構造におけるショットキ
ー・バリヤーの障壁高さを調整できるので、産業上の利
用価値が高い。
第1図は、この発明にかかわる方法を説明するための半
導体装置の果部断面図である。 第2図は、その試験例1 (焼きなまし温度がP t
S i / S i製造のシート電気抵抗におよぼす影
響の比較)を示す分析図である。 第3図は、その試験例3(焼きなまし温度がPtの拡散
におよぼす影響の比較)を示す分析図である。 第4図は、その試験例4(焼きなまし温度がショットキ
ー・バリヤーの障壁高さおよび順方向電流の理想係数N
におよぼす影響の比較)を示す分析図である。 第5図は、試験例2として各サンプルにおいてPtS
i膜をはがしたSf表面のSEM像を示す写真である。 1・・・Si(シリコン)基板、2・・・SiO2(シ
リコン酸化)膜、3・・・開口部、4・・・Pt(プラ
チナ)膜、5・・・イオン注入、6・・・PtSi膜、
7・・・フッ素イオン注入サンプル、8・・・フッ素イ
オン末注入サンプル。 第2図 7o○ チヤンネルナノバー 腟ぎなよし温度(°C)
導体装置の果部断面図である。 第2図は、その試験例1 (焼きなまし温度がP t
S i / S i製造のシート電気抵抗におよぼす影
響の比較)を示す分析図である。 第3図は、その試験例3(焼きなまし温度がPtの拡散
におよぼす影響の比較)を示す分析図である。 第4図は、その試験例4(焼きなまし温度がショットキ
ー・バリヤーの障壁高さおよび順方向電流の理想係数N
におよぼす影響の比較)を示す分析図である。 第5図は、試験例2として各サンプルにおいてPtS
i膜をはがしたSf表面のSEM像を示す写真である。 1・・・Si(シリコン)基板、2・・・SiO2(シ
リコン酸化)膜、3・・・開口部、4・・・Pt(プラ
チナ)膜、5・・・イオン注入、6・・・PtSi膜、
7・・・フッ素イオン注入サンプル、8・・・フッ素イ
オン末注入サンプル。 第2図 7o○ チヤンネルナノバー 腟ぎなよし温度(°C)
Claims (14)
- (1)PtSi/Si構造中にフッ素を含むイオンを含
有することを特徴とする高温安定性に優れたPtSi/
Si構造を備えた半導体装置。 - (2)PtSi/Si構造に対してフッ素を含むイオン
を注入することで、PtSi/Si構造の高温安定性を
向上させることを特徴とするPtSi/Si構造を備え
た半導体装置のフッ素イオン注入方法。 - (3)PtSi/Si構造に対してフッ素を含むイオン
の注入および高温焼きなまし処理を行うことで、ショッ
トキー・バリヤーの障壁高さを調整することを特徴とす
るPtSi/Si構造を備えた半導体装置のフッ素イオ
ン注入方法。 - (4)上記PtSi/Si構造がSi基体上へのPtの
形成および低温焼きなましにより形成されることを特徴
とする請求項2または3記載のPtSi/Si構造を備
えた半導体装置のフッ素イオン注入方法。 - (5)上記PtSi/Si構造がSi基体上にPtSi
を形成することで形成されることを特徴とする請求項2
または3記載のPtSi/Si構造を備えた半導体装置
のフッ素イオン注入方法。 - (6)上記高温焼きなましが、700℃以上であること
を特徴とする請求項3記載のPtSi/Si構造を備え
た半導体装置のフッ素イオン注入方法。 - (7)上記低温焼きなましが、700℃以下であること
を特徴とする請求項4記載のPtSi/Si構造を備え
た半導体装置のフッ素イオン注入方法。 - (8)上記フッ素を含むイオンが、少なくともF^+ま
たはBF_2^+であることを特徴とする請求項2記載
のPtSi/Si構造を備えた半導体装置のフッ素イオ
ン注入方法。 - (9)上記フッ素を含むイオンが、少なくともF^+で
あることを特徴とする請求項3記載のPtSi/Si構
造を備えた半導体装置のフッ素イオン注入方法。 - (10)上記イオン注入が、Pt形成の前に行われるこ
とを特徴とする請求項4記載のPtSi/Si構造を備
えた半導体装置のフッ素イオン注入方法。 - (11)上記イオン注入が、Pt形成の後に行われるこ
とを特徴とする請求項4記載のPtSi/Si構造を備
えた半導体装置のフッ素イオン注入方法。 - (12)上記イオン注入が、Pt形成および低温焼きな
ましの後に行われることを特徴とする請求項4記載のP
tSi/Si構造を備えた半導体装置のフッ素イオン注
入方法。 - (13)上記イオン注入が、PtSi形成の後に行われ
ることを特徴とする請求項2、3、5のいずれか1項記
載のPtSi/Si構造を備えた半導体装置のフッ素イ
オン注入方法。 - (14)上記イオン注入が、Si基体内部に浸透するフ
ッ素イオン剤量を少なくとも1×10^1^4cm^−
^2とする請求項2、3、8乃至13のいずれか1項記
載のPtSi/Si構造を備えた半導体装置のフッ素イ
オン注入方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10014990A JPH0411776A (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | PtSi/Si構造を備えた半導体装置及びそのフッ素イオン注入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10014990A JPH0411776A (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | PtSi/Si構造を備えた半導体装置及びそのフッ素イオン注入方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0411776A true JPH0411776A (ja) | 1992-01-16 |
Family
ID=14266266
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10014990A Pending JPH0411776A (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | PtSi/Si構造を備えた半導体装置及びそのフッ素イオン注入方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0411776A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6133122A (en) * | 1997-06-06 | 2000-10-17 | Nec Corporation | Method of fabricating semiconductor device for preventing rising-up of siliside |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5034907A (ja) * | 1973-07-25 | 1975-04-03 | ||
JPS514627A (en) * | 1974-07-03 | 1976-01-14 | Shoketsu Kinzoku Kogyo Kk | Pairotsutoshiki 2 hokodenjiben |
JPS5638863A (en) * | 1979-09-07 | 1981-04-14 | Nec Corp | Semiconductor device |
JPS589367A (ja) * | 1981-07-08 | 1983-01-19 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JPS5985859A (ja) * | 1982-11-10 | 1984-05-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 金属表面の処理方法 |
JPS63261833A (ja) * | 1987-04-20 | 1988-10-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体基板の製造方法 |
JPH0254535A (ja) * | 1988-08-18 | 1990-02-23 | Seiko Epson Corp | 半導体装置 |
-
1990
- 1990-04-16 JP JP10014990A patent/JPH0411776A/ja active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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