(57)【要約】【課題】高信頼性の半導体素子を得るために高融点金属、高融点金属からなる合金、高融点金属の珪化物、Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｔｉ−Ｗ合金の窒化物からなる膜をコンタクトバリアー層またはゲート電極などに用い、半導体素子のリーク電流を抑える。【解決手段】ソース−ドレイン領域の接合深さが０．１〜０．３μｍである半導体素子のコンタクトバリアー又はゲート電極層がＣｏ珪化物から成る導電体を有する半導体素子の製造方法であり、この導電体のＡｌ含有量が原子数で２×１０１６個／ｃｍ３以下、Ｃｏ以外の重金属元素の含有量が２×１０１７個／ｃｍ３以下およびアルカリ金属の含有量が１×１０１６個／ｃｍ３以下である半導体素子用高純度導電性膜をスパッタリング法により形成することを特徴とする半導体素子の製造方法である。【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソース−ドレイン領域の接合深さが０．１〜０．３μｍである半導体素子のコンタクトバリアー又はゲート電極層がＣｏ珪化物から成る導電体を有する半導体素子の製造方法であり、この導電体のＡｌ含有量が原子数で２×１０１６個／ｃｍ３以下、Ｃｏ以外の重金属元素の含有量が２×１０１７個／ｃｍ３以下およびアルカリ金属の含有量が１×１０１６個／ｃｍ３以下である半導体素子用高純度導電性膜をスパッタリング法により形成することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記スパッタリング時にＣｏ珪化物スパッタターゲットを用いることを特徴とする請求項１記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記Ｃｏ珪化物スパッタターゲットのＡｌ含有量が１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記Ｃｏ珪化物スパッタターゲットのＡｌ含有量が１ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体素子の製造方法に係り、特にリーク電流の発生が少なく半導体素子用のコンタクトバリアー層またはゲート電極などを構成する高純度導電性膜として好適な導電性膜を備えた半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子のコンタクト部では、アルミニウム配線中へのシリコンの析出を防止する一方、アルミニウム配線からｐ−ｎ基板方向に拡散するアルミニウム原子によってＰｎ接合が破壊されることを防止するためのコンタクトバリアー層として、例えばＴｉＮ膜などがシリコン基板とアルミニウム配線との間に形成されている。こうしたコンタクトバリアー層の材料としては、低抵抗であり、しかもＬＳＩ製造プロセス上の要求により耐熱性、および化学的安定性という特性が要求される。以上に述べた、コンタクトバリアー層の材料に対する要求を満足するものとして、高融点金属あるいは高融点金属からなる合金、金属の珪化物、Ｔｉ，Ｔａ，Ｔｉ−Ｗ合金の窒化膜の適用が考えられており、一部は実施されている。
【０００３】
近年、半導体素子の高集積化が進み、これによって素子構造がさらに微細化する傾向にある。スケーリングの原理によれば、ＩＣの横方向における寸法の縮小に対応して、縦方向のデバイスの寸法もほぼ同じ割合で縮小することが知られている。それによるとソース−ドレイン領域の接合深さは、例えばデザインルールが０．５μｍの１６Ｍ−ＤＲＡＭでは、接合深さが０．１〜０．１５μｍになることが予想される。ソース−ドレイン領域の接合深さが小さくなるにつれて、素子のリーク電流は増大する傾向にある。これはコンタクトバリアー層の材料中に含まれる不純物のソース−ドレイン領域に対する影響が、ソース−ドレイン領域の接合深さが小さくなるのに対応して相対的に大きくなり、リーク電流を誘発するためである。一般に半導体素子のリーク電流は誤動作の原因となり半導体素子の信頼性低下の原因となるのでより低い値となることが望まれており、ソース−ドレイン領域の接合深さとコンタクトバリアー層中の不純物に対応して起こるリーク電流の増大は、今後の半導体素子の高集積化への障害となると考えられている。
【０００４】
コンタクトバリアー中に含まれる不純物としては、特に次の不純物が半導体素子に悪影響を及ぼす虞があるとされ、その低減化が図られている。
【０００５】
（１）Ｎａ，Ｋなどのアルカリ金属（界面準位の発生）
Ｎａ，ＫはＳｉＯ２中を拡散し易い元素であり、デバイスの製造プロセス中にＳｉとゲート絶縁膜（ＳｉＯ２）の界面に移動し、その一部はイオン化して正電荷になって、界面準位を発生させる。このような界面における電荷はチャンネルを流れるキャリアーなどＳｉ中の電荷をトラップして問題となる。
【０００６】
（２）Ｕ，Ｔｈなどの放射性元素（ソフトエラー）
Ｕ，Ｔｈなどは微量放射性物質が放射線崩壊し、その際に放出されるα線によりＳｉ中に電子−正孔対が誘発され、その電荷により一時的に誤動作を起こす。
【０００７】
（３）Ｆｅ，Ｃｒなどの重金属（界面特性の低化）
Ｆｅ，Ｃｒなどの重金属は、Ｎａ，Ｋなどのアルカリ金属に比べて膜中に含まれる濃度が高いため、Ｎａ，Ｋほど移動度が大きくなってもＳｉ−ＳｉＯ２界面に集まり、界面準位の発生や、閾値電圧の原因となる。
【０００８】
半導体素子用材料には、製造プロセスによっても異なるが、これらの不純物が単位体積当たり、原子数でおよそ１×１０１９個／ｃｍ３程度含まれている。これらの不純物の中には先に記した界面準位の発生、界面特性劣化などの影響の他にもリーク電流を増大させる作用もあると考えられているものもあり、既に極力低減されているが、今後の半導体素子の高集積化に伴い、さらなるリーク電流の低減が求められている。
【０００９】
一方、半導体素子のゲート部位を形成するゲート電極材料としては、低抵抗性および、耐熱性が求められていることから、コンタクトバリアー材料と同様に、高融点金属の適用が考えられている。やはり素子の高集積化に伴って、ソース−ドレイン領域の接合深さが減少し、ゲート電極とｐｎ接合界面との距離が短くなり、またＳｉＯ２膜厚も小さくなるため、ゲート電極とソース−ドレイン領域がＳｉＯ２を介して近接する部分から、コンタクトバリアー材料の場合と同様に電極材料中の不純物がソース−ドレイン領域に影響を与え、リーク電流を誘発するので、半導体素子におけるリーク電流の増加の可能性は高くなる。
【特許文献１】特開昭６０−６６４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上に述べたように、半導体素子の高集積化に伴い、そのリーク電流の増加が当然無視できないものとなる。高信頼性の半導体素子を得るために高融点金属、高融点金属からなる合金、高融点金属の珪化物、Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｔｉ−Ｗ合金の窒化物からなる膜をコンタクトバリアー層またはゲート電極などに用い、半導体素子のリーク電流を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体素子の製造方法は、ソース−ドレイン領域の接合深さが０．１〜０．３μｍである半導体素子のコンタクトバリアー又はゲート電極層がＣｏ珪化物から成る導電体を有する半導体素子の製造方法であり、この導電体のＡｌ含有量が原子数で２×１０１６個／ｃｍ３以下、Ｃｏ以外の重金属元素の含有量が２×１０１７個／ｃｍ３以下およびアルカリ金属の含有量が１×１０１６個／ｃｍ３以下である半導体素子用高純度導電性膜をスパッタリング法により形成することを特徴とする。
【００１２】
また、上記半導体素子の製造方法において、前記スパッタリング時にＣｏ珪化物スパッタターゲットを用いることが好ましい。
【００１３】
さらに、上記半導体素子の製造方法において、前記Ｃｏ珪化物スパッタターゲットのＡｌ含有量が１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。さらには、前記Ｃｏ珪化物スパッタターゲットのＡｌ含有量が１ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
また、上記半導体素子の製造方法において、前記コンタクトバリアー又はゲート電極層のＡｌ含有量が原子数で２×１０１６個／ｃｍ３以下であることが好ましい。
【００１５】
前記目的を達成するため、本発明で使用するスパッタリングターゲットは、Ａｌ含有量が原子数で１×１０１８個／ｃｍ３以下である高純度導電性膜（但し、Ｍｏ−Ｗ合金または窒化物から成る導電性膜を除く。）を形成することが可能なことを特徴とする。
【００１６】
また、高純度導電性膜は、Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｏ，ＰｄおよびＰｔから選ばれた少なくとも１種の金属で構成するとよい。
【００１７】
さらに、高純度導電性膜は、Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｏ，ＰｄおよびＰｔから選ばれた少なくとも１種の金属の珪化物から成ることを特徴とする。
【００１８】
また、珪化物から成る高純度導電性膜は、スパッタリングターゲットを用いるスパッタリング法により成膜後、反応させることにより得られるように構成してもよい。
【００１９】
また、上記高純度導電性膜は、半導体素子のコンタクトバリアー層またはゲート電極に好適に用いられる。
【００２０】
さらに、各種半導体素子は、上記の高純度導電性膜を用いて形成される。
【００２１】
また、高純度導電性膜は、導電体（但し、Ｍｏ−Ｗ合金または窒化物から成る導電体を除く。）から成り、この導電体中のＡｌ含有量が原子数で１×１０１８個／ｃｍ３以下である高純度導電性膜を、スパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法により形成される。さらに、導電体は、Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｐｄ，Ｐｔから選ばれた少なくとも１種の金属で構成するとよい。
【００２２】
また、高純度導電性膜は、Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｐｄ，Ｐｔから選ばれた少なくとも１種の金属の珪化物から成る導電体であり、この導電体中のＡｌ含有量が原子数で１×１０１８個／ｃｍ３以下である高純度導電性膜を、スパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法により形成される。さらに、スパッタリング法により成膜後、反応させることにより得られるように構成してもよい。
【００２３】
半導体素子のリーク電流は、コンタクトバリアー層またはゲート電極の材料に含まれる不純物が、ソース−ドレイン領域に影響を与えて誘発される。本発明はこれらコンタクトバリアー層またはゲート電極の材料において、従来不純物として重視されていなかったＡｌの濃度が、このリーク電流に大きく関与することを見出してなされたものである。
【００２４】
本発明においてＡｌ含有量を原子数で１×１０１８個／ｃｍ３以下としたのは、１×１０１８個／ｃｍ３を超える程度にＡｌ含有量が大きくなるにつれてリーク電流が増加し、またソース−ドレイン領域の接合深さが大きくなるにつれてコンタクトバリアー層中に含まれるＡｌの影響を受け易くなり、リーク電流は増加するが、１×１０１８個／ｃｍ３以下にすれば、ソース−ドレイン領域の接合深さに関係なく、リーク電流はほぼ一定の低い値に抑えられるからである。
【００２５】
本発明において、スパッタリングターゲットで形成する導電性膜を構成する材料として使用されるＴｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｐｄ，Ｐｔの金属およびこれらの金属の珪化物、窒化物はいずれも優れた導電性および低抵抗特性を有し、１種または２種以上組み合せて使用される。
【００２６】
上記導電性膜のうち、ＴｉＮ，Ｍｏ，Ｗ，ＴｉＳｉ２，ＣｏＳｉ２などは特に熱的安定性、化学的安定性に優れ、しかもコンタクトバリアーに用いた場合、コンタクト抵抗を低減する効果があるため、実用上好ましい。
【００２７】
しかしながら、上記薄膜中に含まれるＡｌがその後のプロセスにおいてコンタクトバリアー層とソースあるいはドレイン界面に偏析したり、界面に残っていた酸素と反応したり、あるいはＳｉの自然酸化膜を還元してＡｌ２Ｏ３を形成する可能性が高い。それにより、コンタクト抵抗が上昇して問題となる。そこで本発明者らは上記薄膜中のＡｌ濃度とそれらの薄膜でコンタクトバリアー層を形成したときのコンタクト抵抗の関連性を調べた。その結果、Ａｌ濃度が１×１０１８個／ｃｍ３以下であれば、上述のようなＡｌ２Ｏ３形成によるコンタクト抵抗の上昇という問題は回避でき、実用上全く問題が生じないことが明らかとなった。
【００２８】
本発明において、スパッタリングターゲットで形成する導電性膜の結晶状態は、結晶体、アモルファス（非晶質）のどちらでも半導体素子のリーク電流を低減する効果が得られる。一般にアモルファスは熱的安定性がやや劣るが、Ｔａ−Ｉｒ，Ｎｉ−Ｎｂ，Ｆｅ−Ｗ等の金属は比較的に安定であるため、実用上アモルファスとして使われる。このようなアモルファス合金は粒界が存在しないため、Ａｌが高速で拡散しにくく、より良い効果が得られる。
【００２９】
本発明において、スパッタリングターゲットで形成する導電性膜は例えば下記の要領で製造される。すなわち、高融点金属、または高融点合金膜、高融点金属シリサイド膜、Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｔｉ−Ｗ合金の窒化膜からなる高純度のコンタクトバリアー膜、またはゲート電極膜を形成する場合、半導体素子の成膜に一般的に用いられるスパッタリング法を用い、その際Ａｌ濃度を所定値以下に低減したスパッタリングターゲットを使用して成膜することにより、生成膜中のＡｌ含有量を抑制する。スパッタリングターゲット中のＡｌの濃度と膜中のそれとは相関関係があり、例えば、Ｔｉ−Ｗ合金、Ｍｏシリサイド膜中のＡｌ原子の含有量を１×１０１８個／ｃｍ３以下に抑えるには、Ｔｉ−Ｗ合金製スパッタリングターゲットまたはＭｏシリサイドスパッタリングターゲット中のＡｌ濃度を原子比で３０ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１ｐｐｍ以下に抑え、このターゲットを用いてスパッタリングを行ない成膜する。
【００３０】
また高融点金属および、高融点金属からなる合金、および金属の珪化物で導電性膜を形成する場合は、Ａｌ濃度を３０ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１ｐｐｍ以下に抑えたターゲットを用いてスパッタリングを行なうことにより、膜中のＡｌ含有量を１×１０１８個／ｃｍ３以下に抑えることができる。さらに、Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｔｉ−Ｗ合金の窒化物で導電性膜を形成する場合についてもＴｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｔｉ−Ｗ合金製ターゲット中のＡｌ濃度を３０ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１ｐｐｍ以下にし、窒素ガス雰囲気中で活性スパッタリングを行なうことにより、膜中のＡｌ含有量を上記の値（１×１０１８／ｃｍ３）以下に抑えることができる。また、従来より積層膜の界面に集まり界面特性を劣化させたり、接合リークの原因となると言われてきた重金属元素やアルカリ金属の濃度は充分に低減する必要がある。
【００３１】
以下に実施例により本発明を詳しく説明する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明においてスパッタリングターゲットを用いて形成した半導体素子用高純度導電性膜を用い、コンタクトバリアーまたはゲート電極などを形成することにより、リーク電流を低く抑える効果があり、信頼性が高い半導体素子が得られ、今後の半導体素子の高集積化にも充分に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
（実施例１）
図１５に示すようにｎ型基板３上に形成したｐ＋領域２上にＴｉ−Ｗからなる導電性膜としてのコンタクトバリアー層１を形成し、さらにその上に配線膜としてのＡｌ層４を形成したダイオードを半導体素子として作成した。このダイオードのソース−ドレイン領域の接合深さは約０．３μｍ、開孔部の面積は１．５×１．５μｍ２である。このダイオードは半導体素子のコンタクト部をモデル化し、コンタクト部の面積、コンタクトバリアー層の厚さ、ソース−ドレイン領域の接合深さは、実デバイスを模擬している。
【００３４】
ここで、コンタクトバリアー層は下記のように形成した。
【００３５】
最大粒径１０μｍ以下（平均粒径４μｍ）の高純度Ｗ粉末と最大粒径５０μｍ以下（平均粒径３０μｍ）の高純度Ｔｉ粉末とを１０ｗｔ％Ｔｉ−Ｗとなるように配合し、高純度Ａｒガスで置換したボールミルで４８時間混合した。次に黒鉛製の成形用型にＢＮ離型剤を塗布し、その表面にＴａ板を張り付け、この型内に前記混合粉末を充填した。この成形用型をホットプレス装置内に挿入し、５×１０−４Ｔｏｒｒ以下の真空中において、１４００℃×３時間、押圧力が２５０ｋｇ／ｃｍ２で緻密化焼結した（第１の製造方法）。得られた焼結体を機械加工によって、直径２６０ｍｍ、厚さ６ｍｍのターゲットに仕上げた。このターゲット中のＡｌの濃度を分析したところ０．８ｐｐｍであった。
【００３６】
また、ホットプレス時にＴａ板を用いないこと以外は第１の製造方法と同一の製造方法によって、同様のターゲットを製造し、このターゲット中のＡｌ濃度を分析したところ１５ｐｐｍであった。
【００３７】
さらに、純度９９．９ｗｔ％で最大粒径５０μｍ以下（平均粒径３０μｍ）のＷ粉末と純度９９．９ｗｔ％で最大粒径１００μｍ（平均粒径７０μｍ）のＴｉ粉末を用い、ホットプレス時にＴａ板を用いないこと以外は第１の製造方法と同一の製造方法によって、同様のターゲットを製造し、このターゲット中のＡｌ濃度を分析したところ５０ｐｐｍであった。
【００３８】
これらのターゲットを用い、スパッタリング法によりＴｉ−Ｗよりなるコンタクトバリアー層を形成した。フレームレス原子吸光法で測定したところ、各Ｔｉ−Ｗ膜中のＡｌ含有量はそれぞれ１×１０１７個／ｃｍ３、１×１０１８個／ｃｍ３、１×１０１９個／ｃｍ３であった。また膜厚はそれぞれ約８０ｎｍである。
【００３９】
次にＴｉ−Ｗコンタクトバリアー層中のＡｌ含有量とｐｎ接合リーク電流との関係を調べた。まず各ダイオードに逆バイアス電圧をＯＶから印加し、電圧を徐々に増加させ、ブレークダウンまでの各ダイオードのリーク電流を調べた。その結果を図１に示す。図１の横軸には逆バイアス電圧、縦軸にはリーク電流をとっている。図１において、曲線ＡはＡｌ含有量が１×１０１９個／ｃｍ３、曲線ＢはＡｌ含有量が１×１０１８個／ｃｍ３、曲線ＣはＡｌ含有量が１×１０１７個／ｃｍ３の膜を用いたダイオードの電流−電圧特性を示している。Ａｌ以外の不純物の含有量は、いずれのサンプルもＡｌ，Ｔｉ，Ｗ以外の重金属が原子数で５×１０１６個／ｃｍ３以下、アルカリ金属が５×１０１６個／ｃｍ３以下と充分に低い値である。
【００４０】
図１の結果から明らかなように、Ａｌ含有量を所定値以下に制御した場合、リーク電流値はＢ，Ｃで殆ど変化はない一方、Ａのサンプルでは大幅に増大している。他の有害不純物濃度が充分に低い値であることから、リーク電流の増加はＡｌ含有量の増加によると考えられる。したがって、膜中のＡｌ含有量を低減することによりリーク電流の増加を効果的に抑制することができる。
【００４１】
（実施例２）
Ｔａ−Ｉｒからなるコンタクトバリアー層を有し、他は実施例１と同様な構成のダイオードを用いてＴａ−Ｉｒアモルファスコンタクトバリアー層中のＡｌ含有量とｐｎ接合リーク電流の関連性を調べた。Ｔａ−Ｉｒアモルファスコンタクトバリアー層の形成は、Ａｌ濃度がそれぞれ１００ｐｐｍ、３０ｐｐｍである４８．５ｗｔ％Ｔａ−Ｉｒ複合ターゲットを用いて行なった。各バリアー層についてフレームレス原子吸光法で測定したところ、それぞれの膜中のＡｌ含有量は、８×１０１８個／ｃｍ３、４×１０１７個／ｃｍ３であった。また膜厚は約９０ｎｍである。各測定は実施例１と同様の方法で行なった。逆バイアス電圧に対するｐｎ接合リーク電流値の測定結果を図２に示す。
【００４２】
図２において、曲線ＡはＡｌ含有量が８×１０１８個／ｃｍ３、曲線ＢはＡｌ含有量が４×１０１７個／ｃｍ３の膜をそれぞれ形成したダイオードの電流−電圧特性を示している。なお、いずれの膜においてもＴａ以外の重金属元素の含有量は１×１０１７個／ｃｍ３以下、アルカリ金属が０．５×１０１６個／ｃｍ３以下と充分に低い値である。図２の曲線Ｂから明らかなように、膜中のＡｌ含有量を所定値以下にすることにより、リーク電流の増加を効果的に抑制することができる。
【００４３】
（実施例３）
Ｎｉ−Ｎｂアモルファスからなるコンタクトバリアー層を有し、他は実施例１と同様な構成のダイオードと測定方法を用いて、Ｎｉ−Ｎｂアモルファスコンタクトバリアー層中のＡｌ含有量とｐｎ接合リーク電流との関連性を調べた。Ｎｉ−Ｎｂアモルファスコンタクトバリアー層の形成は、Ａｌ濃度がそれぞれ１８０ｐｐｍ、１０ｐｐｍである６１ｗｔ％Ｎｉ−Ｎｂ複合ターゲットを用いて行なった。各バリアー層についてフレームレス原子吸光法で測定したところ、それぞれのＮｉ−Ｎｂアモルファスコンタクトバリアー膜中のＡｌ含有量は、１．５×１０１９個／ｃｍ３、１×１０１７個／ｃｍ３であった。また膜厚は約９０ｎｍである。各測定は実施例１と同様の方法で行なった。逆バイアス電圧に対するｐｎ接合リーク電流値の測定結果を図３に示す。
【００４４】
図３において曲線ＡはＡｌ含有量が１．５×１０１９個／ｃｍ３、曲線ＢはＡｌ含有量が１×１０１７個／ｃｍ３の膜を用いたダイオードの電流−電圧特性を示している。いずれの膜においてもＮｉ，Ｎｂ以外の重金属元素の含有量は１×１０１７個／ｃｍ３以下、アルカリ金属が３×１０１６個／ｃｍ３以下と共に充分に低い値である。図３の曲線Ｂから明らかなように、膜中のＡｌ含有量を所定値以下に低減することにより、リーク電流の増加を効果的に抑制することができる。
【００４５】
（実施例４）
Ｆｅ−Ｗアモルファスからなるコンタクトバリアー層を有し、他は実施例１と同様な構成のダイオードと測定方法とを用いて、Ｆｅ−Ｗアモルファスコンタクトバリアー層中のＡｌ含有量とｐｎ接合リーク電流との関連性を調べた。Ｆｅ−Ｗアモルファスコンタクトバリアー層の形成は、Ａｌ濃度がそれぞれ１５０ｐｐｍ、１５ｐｐｍである２３．３ｗｔ％Ｆｅ−Ｗ複合ターゲットを用いて行なった。各バリアー層についてフレームレス原子吸光法で測定したところ、それぞれのＦｅ−Ｗアモルファスコンタクトバリアー膜中のＡｌ含有量は、２．６×１０１８個／ｃｍ３、１×１０１７個／ｃｍ３であった。また膜厚は約９０ｎｍである。各測定は実施例１と同様の方法で行なった。逆バイアス電圧に対するｐｎ接合リーク電流値の測定結果を図４に示す。
【００４６】
図４において、曲線ＡはＡｌ含有量が２．６×１０１８個／ｃｍ３、曲線ＢはＡｌ含有量が１×１０１７個／ｃｍ３の膜を用いたダイオードの電流−電圧特性を示している。いずれの膜においてもＦｅ，Ｗ以外の重金属元素の含有量は１×１０１７個／ｃｍ３以下、アルカリ金属が０．５×１０１６個／ｃｍ３以下である。図４の曲線Ｂから明らかなように、膜中のＡｌ含有量を所定値以下に低減することにより、リーク電流の増加を効果的に抑制することができる。
【００４７】
（実施例５）
Ｔｉシリサイドからなるコンタクトバリアー層を有し、他は実施例１と同様な構成のダイオードを用いて、Ｔｉシリサイドコンタクトバリアー層中のＡｌ含有量とｐｎ接合リーク電流の関連性を調べた。ここでＴｉシリサイドコンタクトバリアー層の形成は、Ｔｉ中のＡｌ濃度がそれぞれ１５０ｐｐｍ、１０ｐｐｍの５６．０ｗｔ％Ｔｉ−Ｓｉ複合ターゲットを用いスパッタリング法により行なった。
【００４８】
ここで、Ａｌ濃度が１５０ｐｐｍのＴｉ−Ｓｉ複合ターゲットは、クロール法により製造したスポンジＴｉをアーク溶解して直径１４０ｍｍのＴｉインゴットとし、このインゴットを熱間で鍛造し、さらに機械研削によって所定形状に加工してベース材とし、さらにＴｉが面積比で５６％となるようにＴｉターゲット表面に純度５ＮのＳｉブロックをモザイク状に並べてターゲットとした。
【００４９】
一方、Ａｌ濃度が１０ｐｐｍのターゲットは、ＫＣｌ−ＮａＣｌ電解浴（ＫＣｌ：１６重量％、ＮａＣｌ：８４重量％）中にスポンジＴｉからなる電極を投入し、電解温度７５５℃、電流２００Ａ、電圧８Ｖで溶融塩電解し粒状の針状Ｔｉを作製した。次に、この針状Ｔｉの表面に残存するＡｌを除去するために、さらにＮａＯＨ溶液で洗浄し、水洗い後５×１０−５ｍｂａｒ、出力３０ＫＷの条件下でエレクトロンビーム溶解（ＥＢ溶解）を行ない直径１３５ｍｍのＴｉインゴットとした。このＴｉインゴットを冷間で鍛造しベース材とし、Ａｌ濃度１５０ｐｐｍのターゲットと同様な工程でターゲットとした。なお、両ターゲットのシリコン成分として使用したＳｉブロック中のＡｌ濃度を測定したところ、いずれも１ｐｐｍ以下のレベルであった。
【００５０】
これらのターゲットを用いてスパッタリング法により形成した膜をフレームレス原子吸光法で測定したところ、それぞれの膜中のＡｌ含有量は５×１０１８個／ｃｍ３、１×１０１７個／ｃｍ３であった。また膜厚は約９０ｎｍである。各測定は実施例１と同様の方法で行なった。逆バイアス電圧に対するｐｎ接合リーク電流値の測定結果を図５に示す。
【００５１】
図５において、曲線ＡはＡｌ含有量が５×１０１８個／ｃｍ３、曲線ＢはＡｌ含有量が１×１０１７個／ｃｍ３の膜を用いたダイオードの電流−電圧特性を示している。いずれの膜においてもＴｉ以外の重金属元素の含有量は２×１０１７個／ｃｍ３以下、アルカリ金属が１×１０１６個／ｃｍ３以下と充分に低い値である。図５の曲線Ｂから明らかなように、膜中のＡｌ含有量を所定値以下に低減することにより、リーク電流の増加を効果的に抑制することができる。
【００５２】
（実施例６）
最大粒径１０μｍ以下の高純度Ｗ粉末と最大粒径３０μｍ以下の高純度Ｓｉ粉末とを７０．８ｗｔ％Ｗ−Ｓｉとなるように配合し、高純度Ａｒガスで置換したボールミルで４８時間混合した。次に黒鉛製の成形用型にＢＮ離型剤を塗布し、さらにその表面にＴａ板を張付け、この型内に前記混合粉末を充填した。この成形用型をホットプレス装置内に挿入し、５×１０−４Ｔｏｒｒ以下の真空中において、１２５０℃×２ｈｒ、押圧力５０ｋｇ／ｃｍ２でシリサイド合成、１３５０℃×５ｈｒで脱酸素および脱炭素後、１４００℃×５ｈｒ、押圧力２７０ｋｇ／ｃｍ２で緻密化焼結した。得られた焼結体を研削研磨し、放電加工して直径２６０ｍｍ、厚さ６ｍｍのターゲットに仕上げた。このターゲット中のＡｌ濃度を分析したところ、０．３ｐｐｍであった。
【００５３】
一方、Ａｌ含有量が約４５０ｐｐｍの低純度Ｓｉ粉末を用い、最大粒径１０μｍ以下の高純度Ｗ粉末と混合後、上記と同様な条件でターゲットを調製し、Ａｌ濃度分析したところ、１５０ｐｐｍであった。
【００５４】
これらの２種類のターゲットを用いスパッタリング法によりＷシリサイドからなるコンタクトバリアー層を形成し、他は実施例１と同様な構成のダイオードを用いて各Ｗシリサイド製コンタクトバリアー層中のＡｌ含有量とｐｎ接合リーク電流との関連性を調べた。各バリアー層について、フレームレス原子吸光法で測定したところ、それぞれの膜中のＡｌ含有量は２．５×１０１８個／ｃｍ３、１×１０１６個／ｃｍ３で、膜厚は約９０ｎｍである。各測定は実施例１と同様の方法で行なった。それぞれのダイオードについて、逆バイアス電圧に対するｐｎ接合のリーク電流値の測定結果を図６に示す。
【００５５】
図６において、曲線ＡはＡｌ含有量が２．５×１０１８個／ｃｍ３、曲線ＢはＡｌ含有量が１×１０１６個／ｃｍ３の膜を用いたダイオードの電流−電圧特性を示している。いずれの膜においてもＷ以外の重金属元素の含有量は１×１０１７個／ｃｍ３以下、アルカリ金属が３×１０１６個／ｃｍ３以下である。図６の曲線Ｂから明らかなように、膜中のＡｌ含有量を所定値以下に低減することにより、リーク電流の増加を効果的に抑制することができる。
【００５６】
（実施例７）
最大粒径１０μｍ以下の高純度Ｍｏ粉末と最大粒径３０μｍ以下の高純度Ｓｉ粉末とを６３．１ｗｔ％Ｍｏ−Ｓｉとなるように配合し、高純度Ａｒガスで置換したボールミルで４８時間混合した。次に黒鉛製の成形用型にＢＮ離型剤を塗布し、さらにその表面にＴａ板を張付け、この型内に前記混合粉末を充填した。この成形用型をホットプレス装置内に挿入し、５×１０−４Ｔｏｒｒ以下の真空中において、１１００℃×２ｈｒ、押圧力４０ｋｇ／ｃｍ２でシリサイド合成、１３５０℃×５ｈｒで脱酸素および脱炭素後、１４００℃×５ｈｒ、押圧力２８０ｋｇ／ｃｍ２で緻密化焼結した。得られた焼結体を研削研磨し、放電加工して直径２６０ｍｍ、厚さ６ｍｍのターゲットに仕上げた。このターゲット中のＡｌ濃度を分析したところ、０．４ｐｐｍであった。
【００５７】
一方、Ａｌ含有量が約４５０ｐｐｍと約１２０ｐｐｍの低純度Ｓｉ粉末を用い、最大粒径１０μｍ以下の高純度Ｍｏ粉末と混合後、上記と同様な条件でターゲットを調製し、Ａｌ濃度分析したところ、それぞれ１５０ｐｐｍ、３０ｐｐｍであった。
【００５８】
これらの３種類のターゲットを用いスパッタリング法によりＭｏシリサイドからなるコンタクトバリアー層を形成し、他は実施例１と同様な構成のダイオードを用いて各Ｍｏシリサイド製コンタクトバリアー層中のＡｌ含有量とｐｎ接合リーク電流との関連性を調べた。また各バリアー層についてフレームレス原子吸光法で測定したところ、膜中のＡｌ含有量はそれぞれ２×１０１９個／ｃｍ３、１×１０１８個／ｃｍ３、１×１０１６個／ｃｍ３であった。また膜厚は約９０ｎｍである。各測定は実施例１と同様の方法で行なった。それぞれのダイオードについて、逆バイアス電圧に対するｐｎ接合のリーク電流値の測定結果を図７に示す。
【００５９】
図７において、曲線ＡはＡｌ含有量が２×１０１９個／ｃｍ３、曲線ＢはＡｌ含有量が１×１０１８個／ｃｍ３、曲線ＣはＡｌ含有量が１×１０１６個／ｃｍ３の膜を用いたダイオードの電流−電圧特性を示している。いずれの膜においてもＭｏ以外の重金属元素の含有量は５×１０１６個／ｃｍ３以下、アルカリ金属が５×１０１６個／ｃｍ３以下である。図７の曲線Ｂ，Ｃから明らかなように、膜中のＡｌ含有量を所定値以下に低減することにより、リーク電流の増加を効果的に抑制することができる。
【００６０】
（実施例８）
最大粒径１０μｍ以下の高純度Ｔａ粉末と最大粒径３０μｍ以下の高純度Ｓｉ粉末とを７６．３ｗｔ％Ｔａ−Ｓｉとなるように配合し、高純度Ａｒガスで置換したボールミルで４８時間混合した。次に黒鉛製の成形用型にＢＮ離型剤を塗布し、さらにその表面にＴａ板を張付け、この型内に前記混合粉末を充填した。この成形用型をホットプレス装置内に挿入し、５×１０−４Ｔｏｒｒ以下の真空中において、１１５０℃×３ｈｒ、押圧力６０ｋｇ／ｃｍ２でシリサイド合成、１３００℃×５ｈｒで脱酸素および脱炭素後、１３６０℃×５ｈｒ、押圧力２８０ｋｇ／ｃｍ２で緻密化焼結した。得られた焼結体を研削研磨し、放電加工して直径２６０ｍｍ、厚さ６ｍｍのターゲットに仕上げた。このターゲット中のＡｌ濃度を分析したところ、０．４ｐｐｍであった。
【００６１】
一方、Ａｌ含有量が約４３０ｐｐｍの低純度Ｓｉ粉末を用い、最大粒径１０μｍ以下の高純度Ｔａ粉末と混合後、前記と同様な条件でターゲットを調製し、Ａｌ濃度を分析したところ、１５０ｐｐｍであった。
【００６２】
これら２種類のターゲットを使用し、スパッタリング法によりＴａシリサイドからなるコンタクトバリアー層を形成し、他は実施例１と同様な構成のダイオードを用いて各Ｔａシリサイド製コンタクトバリアー層中のＡｌ含有量とｐｎ接合リーク電流との関連性を調べた。また各バリアー層のＡｌ含有量は、４×１０１８個／ｃｍ３、２×１０１６個／ｃｍ３、膜厚は約９０ｎｍである。各測定は実施例１と同様の方法で行なった。それぞれのダイオードについて、逆バイアス電圧に対するｐｎ接合のリーク電流値の測定結果を図８に示す。
【００６３】
図８において、曲線ＡはＡｌ含有量が４×１０１８個／ｃｍ３、曲線ＢはＡｌ含有量が２×１０１６個／ｃｍ３の膜を用いたダイオードの電流−電圧特性を示している。いずれの膜においても、Ｔａ以外の重金属元素の含有量は１×１０１７個／ｃｍ３以下、アルカリ金属が５×１０１６個／ｃｍ３以下である。図８の曲線Ｂから明らかなように、膜中のＡｌ含有量を所定値以下に低減することにより、リーク電流の増加を効果的に抑制することができる。
【００６４】
（実施例９）
最大粒径１０μｍ以下の高純度Ｎｉ粉末と最大粒径３０μｍ以下の高純度Ｓｉ粉末とを５１．１ｗｔ％Ｎｉ−Ｓｉとなるように配合し、高純度Ａｒガスで置換したボールミルで４８時間混合した。次に黒鉛製の成形用型にＢＮ離型剤を塗布し、さらにその表面にＴａ板を張付け、この型内に前記混合粉末を充填した。この成形用型をホットプレス装置内に挿入し、５×１０−４Ｔｏｒｒ以下の真空中において、７５０℃×３ｈｒ、押圧力５０ｋｇ／ｃｍ２でシリサイド合成、９００℃×５ｈｒで脱酸素および脱炭素後、９４０℃×５ｈｒ、押圧力２８０ｋｇ／ｃｍ２で緻密化焼結した。得られた焼結体を研削研磨し、放電加工して直径２６０ｍｍ、厚さ６ｍｍのターゲットに仕上げた。このターゲット中のＡｌ濃度を分析したところ、０．５ｐｐｍであった。
【００６５】
一方、Ａｌ含有量が約４００ｐｐｍの低純度Ｓｉ粉末を用い、最大粒径１０μｍ以下の高純度Ｎｉ粉末と混合後、前記と同様な条件でターゲットを調製し、Ａｌ濃度を分析したところ、２００ｐｐｍであった。
【００６６】
これらの２種類のターゲットを用いスパッタリング法によりＮｉシリサイドからなるコンタクトバリアー層を形成し、他は実施例１と同様な構成のダイオードを用いて各Ｎｉシリサイド製コンタクトバリアー層中のＡｌ含有量とｐｎ接合リーク電流との関連性を調べた。また各バリアー層についてフレームレス原子吸光法で測定したところ、膜中のＡｌ含有量は、８×１０１８個／ｃｍ３、３×１０１６個／ｃｍ３であった。また膜厚は約９０ｎｍである。各測定は実施例１と同様の方法で行なった。それぞれのダイオードについて、逆バイアス電圧に対するｐｎ接合のリーク電流値の測定結果を図９に示す。
【００６７】
図９において、曲線ＡはＡｌ含有量が８×１０１８個／ｃｍ３、曲線ＢはＡｌ含有量が３×１０１６個／ｃｍ３の膜を用いたダイオードの電流−電圧特性を示している。いずれの膜においても、Ｎｉ以外の重金属元素の含有量は２×１０１７個／ｃｍ３以下、アルカリ金属の含有量が１×１０１６個／ｃｍ３以下である。図９の曲線Ｂから明らかなように、膜中のＡｌ含有量を所定値以下に低減することにより、リーク電流の増加を効果的に抑制することができる。
【００６８】
（実施例１０）
最大粒径１０μｍ以下の高純度Ｃｏ粉末と最大粒径３０μｍ以下の高純度Ｓｉ粉末とを５１．２ｗｔ％Ｃｏ−Ｓｉとなるように配合し、高純度Ａｒガスで置換したボールミルで４８時間混合した。次に黒鉛製の成形用型にＢＮ離型剤を塗布し、さらにその表面にＴａ板を張付け、この型内に前記混合粉末を充填した。この成形用型をホットプレス装置内に挿入し、５×１０−４Ｔｏｒｒ以下の真空中において、１０００℃×３ｈｒ、押圧力４０ｋｇ／ｃｍ２でシリサイド合成、１１５０℃×５ｈｒで脱酸素および脱炭素後、１２４０℃×５ｈｒ、押圧力２８０ｋｇ／ｃｍ２で緻密化焼結した。得られた焼結体を研削研磨し、放電加工して直径２６０ｍｍ、厚さ６ｍｍのターゲットに仕上げた。このターゲット中のＡｌ濃度を分析したところ、０．６ｐｐｍであった。
【００６９】
一方、Ａｌ含有量が約３２０ｐｐｍの低純度Ｓｉ粉末を用い、最大粒径１０μｍ以下の高純度Ｃｏ粉末と混合後、前記と同様な条件でターゲットを調製し、Ａｌ濃度を分析したところ、１６０ｐｐｍであった。
【００７０】
これら２種類のターゲットを用い、スパッタリング法によりＣｏシリサイドからなるコンタクトバリアー層を形成し、他は実施例１と同様な構成のダイオードを用いて、各Ｃｏシリサイド製コンタクトバリアー層中のＡｌ含有量とｐｎ接合リーク電流との関連性を調べた。また各バリアー層について、フレームレス原子吸光法で測定したところ、膜中のＡｌ含有量は、０．５×１０１９個／ｃｍ３、２×１０１６個／ｃｍ３であった。また膜厚は約８０ｎｍである。各測定は実施例１と同様の方法で行なった。それぞれのダイオードについて、逆バイアス電圧に対するｐｎ接合のリーク電流値の測定結果を図１０に示す。
【００７１】
図１０において、曲線ＡはＡｌ含有量が０．５×１０１９個／ｃｍ３、曲線ＢはＡｌ含有量が２×１０１６個／ｃｍ３の膜を用いたダイオードの電流−電圧特性を示している。いずれの膜においても、Ｃｏ以外の重金属元素の含有量は２×１０１７個／ｃｍ３以下、アルカリ金属の含有量が１×１０１６個／ｃｍ３以下である。図１０の曲線Ｂから明らかなように、膜中のＡｌ含有量を所定値以下に低減することにより、リーク電流の増加を効果的に抑制することができる。
【００７２】
（実施例１１）
Ｔｉ窒化物からなるコンタクトバリアー層を有し、他は実施例１と同様な構成のダイオードを用いて、Ｔｉ窒化物コンタクトバリアー層中のＡｌ含有量とｐｎ接合リーク電流との関連性を調べた。ここでＴｉ窒化物コンタクトバリアー層の形成は、Ａｌ濃度がそれぞれ１５０ｐｐｍ、１０ｐｐｍ、３ｐｐｍの３種類のＴｉターゲットを用い窒素雰囲気下で活性スパッタリング法により行なった。この活性スパッタリング法では、直流２極（ＤＣ）マグネトロンスパッタリング装置を１×１０−６Ｔｏｒｒ以下に真空排気後、チャンバー内にＡｒ５０％＋Ｎ２５０％のガスを５×１０−３Ｔｏｒｒ導入し、ＤＣ電流出力４００Ｗ（４インチ円板状Ｔｉターゲット）を用いて被覆を行なっている。
【００７３】
ここで、Ａｌ濃度が１５０ｐｐｍのＴｉターゲットは、クロール法で得られたスポンジＴｉをアーク溶解し直径１４０ｍｍのＴｉインゴットとした後に熱間鍛造し、所定形状のターゲットとした。
【００７４】
一方、Ａｌ濃度が１０ｐｐｍのＴｉターゲットは、実施例５と同様な方法で調製したものである。
【００７５】
またＡｌ濃度が３ｐｐｍのＴｉターゲットは、上述の方法によって得られたＴｉ原料を、フッ酸、硝酸、塩酸および水を２：１：１：１９６の比率で混合した混酸に３分間浸漬し、表面のＡｌを除去した後に実施例５と同様にＥＢ溶解処理を行なったものを、ターゲットとして使用した。
【００７６】
これら３種類のターゲットを用いスパッタリンク法により形成された各導電性膜中のＡｌ濃度をフレームレス原子吸光法で測定したところ、それぞれ１×１０１９個／ｃｍ３、１×１０１８個／ｃｍ３、１×１０１７個／ｃｍ３であった。また膜厚は約１００ｎｍである。各測定は実施例１と同様の方法で行なった。それぞれのダイオードについて逆バイアス電圧に対するｐｎ接合リーク電流値の測定結果を図１１に示す。
【００７７】
図１１において、曲線ＡはＡｌ含有量が１×１０１９個／ｃｍ３、曲線ＢはＡｌ含有量が１×１０１８個／ｃｍ３、曲線ＣはＡｌ含有量が１×１０１７個／ｃｍ３の膜を用いたダイオードの電流−電圧特性を示している。いずれの膜においてもＴｉ以外の重金属元素の含有量は５×１０１６個／ｃｍ３以下、アルカリ金属の含有量は５×１０１６個／ｃｍ３以下と充分に低い値である。図１１の曲線Ｂ，Ｃから明らかなように、膜中のＡｌ含有量を所定値（１×１０１８）以下に低減することにより、リーク電流の増加を効果的に抑制することができる。
【００７８】
（実施例１２）
Ｔａ窒化物からなるコンタクトバリアー層を形成し、他は実施例１と同様な構成のダイオードを用いて、各Ｔａ窒化物コンタクトバリアー層中のＡｌ含有量とｐｎ接合リーク電流との関連性を調べた。Ｔａ窒化物からなるコンタクトバリアー層の形成は、Ａｌ濃度がそれぞれ約１５０ｐｐｍ、１ｐｐｍ以下の２種類のＴａターゲットを用いて窒素雰囲気中で活性スパッタリング法により行なった。この活性スパッタリング法では、直流２極（ＤＣ）マグネトロンスパッタリング装置を１×１０−６Ｔｏｒｒ以下に真空排気後、チャンバー内にＡｒ５０％＋Ｎ２５０％のガスを５×１０−３Ｔｏｒｒ導入し、ＤＣ電流出力３５０Ｗ（４インチ円板状Ｔｉターゲット）を用いて被覆を行なっている。
【００７９】
各バリアー層について、フレームレス原子吸光法で測定したところ、各導電性膜中のＡｌ含有量は、４×１０１８個／ｃｍ３、１×１０１７個／ｃｍ３であった。また各膜厚は約８０ｎｍである。各測定は実施例１と同様の方法で行なった。それぞれのダイオードについて逆バイアス電圧に対するｐｎ接合のリーク電流値の測定結果を図１２に示す。
【００８０】
図１２において、曲線ＡはＡｌ含有量が４×１０１８個／ｃｍ３、曲線ＢはＡｌ含有量が１×１０１７個／ｃｍ３の膜を用いたダイオードの電流−電圧特性を示している。いずれの膜においても、なお、Ｔａ以外の重金属元素の含有量は１×１０１７個／ｃｍ３以下、アルカリ金属の含有量は３×１０１６個／ｃｍ３以下である。図１２の曲線Ｂから明らかなように、膜中のＡｌ含有量を所定値以下に低減することにより、リーク電流の増加を効果的に抑制することができる。
【００８１】
（実施例１３）
Ｔｉ−Ｗ合金窒化物からなるコンタクトバリアー層を形成し、他は実施例１と同様な構成のダイオードを用いて、Ｔｉ−Ｗ合金窒化物コンタクトバリアー層中のＡｌ含有量とｐｎ接合リーク電流との関連性を調べた。Ｔｉ−Ｗ合金窒化物からなるコンタクトバリアー層の形成は、Ａｌ濃度がそれぞれ約２００ｐｐｍ、１ｐｐｍ以下の２種類の１０ｗｔ％Ｔｉ−Ｗ複合ターゲットを用いて窒素雰囲気中で活性スパッタリング法により行なった。この活性スパッタリング法では、直流２極（ＤＣ）マグネトロンスパッタリング装置を１×１０−６Ｔｏｒｒ以下に真空排気後、チャンバー内にＡｒ５０％＋Ｎ２５０％のガスを５×１０−３Ｔｏｒｒ導入し、ＤＣ電流出力４２０Ｗ（４インチ円板状Ｔｉターゲット）を用いて被覆を行なっている。
【００８２】
各バリアー層について、フレームレス原子吸光法で測定したところ、膜中のＡｌ含有量はそれぞれ、５×１０１８個／ｃｍ３、２×１０１７個／ｃｍ３であった。また各膜厚は約８０ｎｍである。各測定は実施例１と同様の方法で行なった。それぞれのダイオードについて逆バイアス電圧に対するｐｎ接合のリーク電流値の測定結果を図１３に示す。
【００８３】
図１３において、曲線ＡはＡｌ含有量が５×１０１８個／ｃｍ３、曲線ＢはＡｌ含有量が２×１０１７個／ｃｍ３の導電性膜を用いたダイオードの電流−電圧特性を示している。なお、Ｔｉ以外の重金属元素の含有量は２×１０１７個／ｃｍ３以下、アルカリ金属の含有量は１×１０１６個／ｃｍ３以下である。図１３の曲線Ｂから明らかなように、膜中のＡｌ含有量を所定値以下に低減することにより、リーク電流の増加を効果的に抑制することができる。
【００８４】
（実施例１４）
Ｗ窒化物からなるコンタクトバリアー層を形成し、他は実施例１と同様な構成のダイオードを用いて、各Ｗ窒化物コンタクトバリアー層中のＡｌ含有量とｐｎ接合リーク電流との関連性を調べた。Ｗ窒化物からなるコンタクトバリアー層の形成は、Ａｌ濃度がそれぞれ約１７０ｐｐｍ、１ｐｐｍ以下の２種類のＷターゲットを用いて窒素雰囲気中で活性スパッタリング法により行なった。この活性スパッタリング法では、直流２極（ＤＣ）マグネトロンスパッタリング装置を１×１０−６Ｔｏｒｒ以下に真空排気後、チャンバー内にＡｒ５０％＋Ｎ２５０％のガスを５×１０−３Ｔｏｒｒ導入し、ＤＣ電流出力４５０Ｗ（４インチ円板状Ｔｉターゲット）を用いて被覆を行なっている。各バリアー層について、フレームレス原子吸光法で測定したところ、膜中のＡｌ含有量はそれぞれ、３×１０１８個／ｃｍ３、１×１０１７個／ｃｍ３であった。また各膜厚は約９０ｎｍである。各測定は実施例１と同様の方法で行なった。それぞれのダイオードについて逆バイアス電圧に対するｐｎ接合のリーク電流値の測定結果を図１４に示す。
【００８５】
図１４において、曲線ＡはＡｌ含有量が３×１０１８個／ｃｍ３、曲線ＢはＡｌ含有量が１×１０１７個／ｃｍ３の膜を用いたダイオードの電流−電圧特性を示している。いずれの膜においても、なおＷ以外の重金属元素の含有量は１×１０１７個／ｃｍ３以下、アルカリ金属の含有量は１×１０１６個／ｃｍ３以下である。図１４の曲線Ｂから明らかなように、膜中のＡｌ含有量を所定値（１×１０１８）以下に低減することにより、リーク電流の増加を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】Ａｌ含有量が異なるＴｉ−Ｗからなるコンタクトバリアー層を形成したダイオードのリーク電流特性を示す特性図。
【図２】Ａｌ含有量が異なるＴａ−Ｉｒからなるコンタクトバリアー層を形成したダイオードのリーク電流特性を示す特性図。
【図３】Ａｌ含有量が異なるＮｉ−Ｎｂからなるコンタクトバリアー層を形成したダイオードのリーク電流特性を示す特性図。
【図４】Ａｌ含有量が異なるＦｅ−Ｗからなるコンタクトバリアー層を形成したダイオードのリーク電流特性を示す特性図。
【図５】Ａｌ含有量が異なるＴｉ−Ｓｉからなるコンタクトバリアー層を形成したダイオードのリーク電流特性を示す特性図。
【図６】Ａｌ含有量が異なるＷ−Ｓｉからなるコンタクトバリアー層を形成したダイオードのリーク電流特性を示す特性図。
【図７】Ａｌ含有量が異なるＭｏ−Ｓｉからなるコンタクトバリアー層を形成したダイオードのリーク電流特性を示す特性図。
【図８】Ａｌ含有量が異なるＴａ−Ｓｉからなるコンタクトバリアー層を形成したダイオードのリーク電流特性を示す特性図。
【図９】Ａｌ含有量が異なるＮｉ−Ｓｉからなるコンタクトバリアー層を形成したダイオードのリーク電流特性を示す特性図。
【図１０】Ａｌ含有量が異なるＣｏ−Ｓｉからなるコンタクトバリアー層を形成したダイオードのリーク電流特性を示す特性図。
【図１１】Ａｌ含有量が異なるＴｉＮからなるコンタクトバリアー層を形成したダイオードのリーク電流特性を示す特性図。
【図１２】Ａｌ含有量が異なるＴａＮからなるコンタクトバリアー層を形成したダイオードのリーク電流特性を示す特性図。
【図１３】Ａｌ含有量が異なるＴｉ−Ｗ（Ｎ）からなるコンタクトバリアー層を形成したダイオードのリーク電流特性を示す特性図。
【図１４】Ａｌ含有量が異なるＷＮからなるコンタクトバリアー層を形成したダイオードのリーク電流特性を示す特性図。
【図１５】実施例１〜１４において作成した半導体素子としてのダイオードの構成例を示す概略図。
【符号の説明】
【００８７】
１  コンタクトバリアー層
２  ｐ＋領域
３  ｎ型基板
４  Ａｌ層
５  ＳｉＯ２
【図１】
2006287253.tif 000003
【図２】
2006287253.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2006287253.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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