(57)【要約】【課題】本発明は、従来技術において使用された添加元素を用いることなく、平滑なシリサイド薄膜を製造する方法を提供することを課題とする。【解決方法】シリコン基板上に平滑に成長させたシリサイド薄膜であって、当該基板との間に急峻な界面構造をもち、均一な結晶方位を有することを特徴とするシリサイド薄模。シリサイド薄膜を製造するための方法であって、シリコン基板表面にイオン照射を行い表面処理を施し、当該基板を加熱しながら、当該基板上に金属をスパッタ蒸着することを特徴とする製造方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上に平滑に成長させたシリサイド薄膜であって、当該基板との間に急峻な界面構造をもち、均一な結晶方位を有することを特徴とするシリサイド薄模。
【請求項２】
シリコン基板上に平滑に成長させたシリサイド薄膜を製造するための方法であって、当該基板表面にイオン照射を行い表面処理を施し、当該基板を加熱しながら、当該基板上に金属をスパッタ蒸着することを特徴とする製造方法。
【請求項３】
シリコン基板上に平滑に成長させたシリサイド薄膜を製造するための方法であって、得られるシリサイド薄膜が、シリコン基板との間に急峻な界面構造をもち、均一な結晶方位を有することを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリサイド薄膜及びその製造方法に関する。本発明は、より詳しくは、シリコンと金属との反応により生成されるシリサイド薄膜であって、遷移層や不純物層を含まず、基板との間に急峻な界面構造をもち、均一な結晶方位を有する、平滑なシリサイド薄模と、その製造方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属とシリコンとの化合物の薄膜であるシリサイド薄膜は、良好な半導体特性、受発光特性、熱電変換特性を有しており、各種の素子に応用できる点で有用である。このシリサイド薄膜の更なる特性向上のためには、平滑かつ均一な薄膜を成長させる技術の開発が必要となる。
【０００３】
半導体基板上に平滑な薄膜を成長させる技術は、素子開発の上では最も基本的な技術であり、各種の化合物半導体薄膜において様々な検討が行われてきている。シリサイド薄膜においては、これまで、基板表面処理法の開発（非特許文献１参照）や少量の不純物元素を添加する方法（非特許文献２参照）等により、平滑な薄膜を得ようとする試みがなされてきた。
【０００４】
【非特許文献１】
牧内聡（Ｓ．  Ｍａｋｉｕｃｈｉ）、外６名，「Ｓｂ同時照射反応性蒸着エピタクシーにより成長させたβ−ＦｅＳｉ２層の成長評価（Ｇｒｏｗｔｈ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  β−ＦｅＳｉ２  ｌａｙｅｒｓ  ｇｒｏｗｎ  ｂｙ  Ｓｂ−ｍｅｄｉａｔｅｄ  ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｅｐｉｔａｘｙ）」，ジャーナル・オブ・クリスタル・グロウス（Ｊ．  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ），（オランダ），エルゼビア・サイエンス（Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ），２００２年４月，２３７／２３９，  ｐ．１９６６−１９７０
【非特許文献２】
末益崇（Ｔ．  Ｓｕｅｍａｓｕ）、外５名，「Ｓｉ／Ｆｅ多層からＳｉ（００１）上への連続的かつ高度に（１００）配向したβ−ＦｅＳｉ２薄膜の成長（Ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ａｎｄ  Ｈｉｇｈｌｙ  （１００）−ｏｒｉｅｎｔｅｄ  β−ＦｅＳｉ２  Ｆｉｌｍｓ  ｏｎ  Ｓｉ（００１）  ｆｒｏｍ  Ｓｉ／Ｆｅ  ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｓ  ｗｉｔｈ  ＳｉＯ２  Ｃａｐｐｉｎｇ  ａｎｄ  Ｔｅｍｐｌａｔｅｓ）」，応用物理学会誌（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ），応用物理学会，１９９９年８月１日，第３８巻，第８Ａ号，ｐ．Ｌ８７８−Ｌ８８０
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
シリコンと鉄などの金属とを反応させてシリサイド薄膜を製造する場合には、加熱処理が必要であるため成膜時に凝集しやすく、平滑な薄膜として成長させることが非常に困難である。また、不純物元素を添加することにより平滑な薄膜を得ようとする方法は、シリサイド薄膜の組成の変化と、界面における不純物の蓄積とにより、薄膜の特性に悪影響を及ぼすという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した従来技術の問題点を解決するため鋭意研究を行った結果、本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明は、シリコンと金属との反応により生成される平滑なシリサイド薄膜であって、基板との間に急峻な界面構造をもち、均一な結晶方位を有することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明は、シリコン基板上に平滑に成長させたシリサイド薄膜を製造するための方法であって、添加元素を用いることなく、基板表面にイオン照射を行い表面処理を施すことを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、本発明は、シリコン基板上に平滑に成長させたシリサイド薄膜を製造するための方法であって、得られるシリサイド薄膜が、シリコン基板との間に急峻な界面構造をもち、均一な結晶方位を有することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本明細書において使用する「急峻な界面構造」という語は、シリサイド薄膜とシリコン基板との間に、基板物質と薄膜の構成物質とが反応した物質を含む遷移層や不純物物質が存在しない状態で、シリサイド薄膜とシリコン基板が直接接合していることを指す。
【００１１】
また、本明細書において使用する「平滑なシリサイド薄膜」という語は、いずれの場所でも膜厚が均一であり、かつ基板の露出している部分が認められない薄膜を指す。
【００１２】
本発明のシリサイド薄膜の製造方法は、平滑なシリサイド薄膜を得ることを目的とし、従来技術の方法において使用された添加元素を用いることなく、薄膜製造前の基板にイオン照射により表面処理を施すことを特徴とするものである。本発明の製造方法に従えば、シリコン基板表面にイオン照射による表面処理を施すことにより、基板表面の原子が撹拌されてその配列が乱され、新たな基板表面が形成される。次いで、基板を加熱しながら、基板上に金属をスパッタ蒸着して半導体特性を有するシリサイド薄膜を製造する。
【００１３】
本発明において用いることができる基板はシリコン製基板、又は二酸化ケイ素製基板である。
また、本発明においてシリサイドを形成することができる金属としては、鉄、マグネシウム、カルシウム、マンガン、ゲルマニウムなどであり、更に、種々の組成をもつ鉄シリサイド自体をターゲットとすることもできる。
【００１４】
本発明において用いることができるイオンは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンの希ガスイオンおよび薄膜・界面等に不純物として残らない水素等の分子イオン、ガスクラスターイオン等であり、その加速エネルギーは、スパッタ効果の現れる１００ｅＶ以上である。更に、照射するイオンについては、分析マグネットにより質量分析を行い、不純物を除いた上で照射する。
【００１５】
金属のスパッタ蒸着は、基板の近くに置いた金属ターゲットにアルゴン等の希ガスイオンを照射し、基板表面に堆積させることにより行う。このとき、基板は、基板近くに置いたタングステン等のフィラメントへの通電による傍熱加熱（電子衝撃加熱を含む）又は基板への直接通電加熱等の手法により、９００℃以下の温度に加熱し、更に基板を回転させながら堆積を行う。
【００１６】
従来技術の基板表面処理法は、基板表面を原子レベルでいかに“平滑にするか”に主眼をおいて開発されたものであるが、本発明は従来とは逆に、基板表面の原子配列を“乱す”ことにより良好な薄膜を製造することを目的とするものである。
【００１７】
【実施例】
１ｘ１０−９Ｔｏｒｒ以下の超高真空下で、シリコン基板表面に、分析マグネットにより質量分離し不純物を除いた３ｋｅＶのネオンイオンを１μＡ／ｃｍ２の電流密度で照射し、次いで、そのシリコン基板を７００℃に加熱し回転させながら、分析マグネットにより質量分離し不純物を除いた３５ｋｅＶのアルゴンイオンを１５０μＡ／ｃｍ２の電流密度で鉄に照射することにより、基板上にスパッタ蒸着して鉄シリサイド（β−ＦｅＳｉ２）薄膜を製造した。
【００１８】
得られた薄膜について、Ｘ線回折装置、透過型電子顕微鏡などにより評価を行った。評価結果を図１、図２に示す。
結晶構造を測定した図１において、基板であるシリコン（Ｓｉ）以外のピークは全てβ−ＦｅＳｉ２であることから、得られた薄膜は均一な結晶方位からなることが確認された。
【００１９】
また、成膜した鉄シリサイド薄膜の断面を透過型電子顕微鏡により観察した図２から、得られたシリサイド薄膜の膜厚は均一であり、基板が露出している部分は認められないことが確認された。さらに、図２右側の拡大図から、シリコン基板と鉄シリサイド薄膜の界面は極めて急峻であり、遷移層や不純物層が認められないことが確認された。
【００２０】
鉄シリサイドは、加熱によるシリコンと鉄の化合の際に凝集しやすいことから、従来まで平滑なシリサイド薄膜を得ることが困難であった。しかしながら本発明に従って、鉄をスパッタ蒸着する前に、イオン照射によりシリコン基板表面の原子配列を乱すことによって、シリコンと鉄原子の相互拡散が容易となり均一な薄膜を成長させることが可能となった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明のシリサイド薄膜の製造方法に従えば、平滑でかつ均一な結晶方位をもつ薄膜が得られ、基板との界面も極めて急峻になることから、受発光素子、熱電変換素子等に適した機能を向上させるために極めて有用であり、これらへの応用開発も含めた波及効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のシリサイド薄膜のＸ線回折スペクトル図であり、得られる鉄シリサイド薄膜が均一な結晶方位からなることを示した図である。
【図２】図２は、本発明のシリサイド薄膜の断面の透過型電子顕微鏡による像であり、得られる鉄シリサイド薄膜が平滑であり、かつ基板との界面が急峻であることを示す図である。
【図１】
2004327572.tif 000002
【図２】
2004327572.tif 000003