(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上にゲルマニウム含有薄膜及びニッケル薄膜を順次に形成して、前記シリコン基板、前記ゲルマニウム含有薄膜、及び前記ニッケル薄膜からなる多層膜構造を作製する工程と、
前記多層膜構造を所定温度に加熱することによって、前記シリコン基板中のシリコン元素と、前記ゲルマニウム含有薄膜中のゲルマニウム元素と、前記ニッケル薄膜中のニッケル元素とが化学的に反応して、前記多層膜構造の上層部分にＮｉ（Ｓｉ１−ｙＧｅｙ）なる組成を有するニッケルシリコン系薄膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする、素子電極用のニッケルシリコン系薄膜の作製方法。
【請求項２】
前記ゲルマニウム含有薄膜中のゲルマニウム含有量が１モル％〜１００モル％であることを特徴とする、請求項１に記載の素子電極用のニッケルシリコン系薄膜の作製方法。
【請求項３】
前記ゲルマニウム含有薄膜はシリコンゲルマニウム混晶膜であることを特徴とする、請求項２に記載の素子電極用のニッケルシリコン系薄膜の作製方法。
【請求項４】
前記ゲルマニウム含有薄膜の厚さが１ｎｍ〜１０００ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の素子電極用のニッケルシリコン系薄膜の作製方法。
【請求項５】
前記ニッケル薄膜の厚さが１ｎｍ〜１００ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の素子電極用のニッケルシリコン系薄膜の作製方法。
【請求項６】
前記多層膜構造は７５０℃以上の温度で加熱することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の素子電極用のニッケルシリコン系薄膜の作製方法。
【請求項７】
前記シリコン基板、前記ゲルマニウム含有薄膜、及び前記ニッケル薄膜の少なくとも一つにおいてｎ型不純物又はｐ型不純物を含有させることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の素子電極用のニッケルシリコン系薄膜の作製方法。
【請求項８】
前記ゲルマニウム含有薄膜中のゲルマニウム含有量が、０．１モル％〜５０モル％であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載の素子電極用のニッケルシリコン系薄膜の作製方法。
【請求項９】
シリコン基板上にゲルマニウム含有薄膜及びニッケル薄膜を順次に形成して、前記シリコン基板、前記ゲルマニウム含有薄膜、前記ニッケル薄膜からなる多層膜構造であって、
前記多層膜構造が所定温度に加熱されることによって、前記多層膜構造の上層部分に形成されるニッケルシリコン系薄膜を含み、前記ニッケルシリコン系薄膜がＮｉ（Ｓｉ１−ｙＧｅｙ）なる組成を有し且つＮｉＳｉ２相を有さないことを特徴とする、素子電極用の多層膜構造。
【請求項１０】
前記ゲルマニウム含有薄膜中のゲルマニウム含有量が、０．１モル％〜５０モル％であることを特徴とする、請求項９に記載の素子電極用の多層膜構造。
【請求項１１】
前記ゲルマニウム含有薄膜の厚さが１ｎｍ〜１００ｎｍであることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の素子電極用の多層膜構造。
【請求項１２】
前記ニッケル薄膜の厚さが１ｎｍ〜１００ｎｍであることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一に記載の素子電極用の多層膜構造。
【請求項１３】
前記シリコン基板及び前記ニッケル薄膜の少なくとも一つがｎ型不純物又はｐ型不純物を含有していることを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか一に記載の素子電極用の多層膜構造。
【請求項１４】
請求項９〜１３のいずれか一に記載の素子電極用の多層膜構造を用いて作製したことを特徴とする、素子電極。
【請求項１５】
請求項１４に記載の素子電極を含むことを特徴とする、電子素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、素子電極用のニッケルシリコン系薄膜の作製方法及び多層膜構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ニッケルシリコン系薄膜は、低抵抗かつ平坦な表面を有することから、電子素子における素子電極として注目されている。前記ニッケルシリコン系薄膜を素子電極などとして用いる場合、従来はシリコン基板上にニッケル薄膜を蒸着、スパッタリング、及びＣＶＤなどの成膜手法を用いて形成した後、前記ニッケル薄膜を含めた前記シリコン基板の全体を所定温度に加熱して熱処理を行い、前記シリコン基板のシリコン元素と前記ニッケル薄膜のニッケル元素との化学的な反応を通じて、前記ニッケルシリコン系薄膜を作製していた。
【０００３】
しかしながら、前記ニッケルシリコン系薄膜の作製をより短時間で効率良く行うべく、前述した熱処理温度を例えば７５０℃以上の高温で行うと、前記ニッケルシリコン系薄膜中のＮｉＳｉ相が高抵抗かつ低い表面及び界面平坦性を有するＮｉＳｉ２相に相転移してしまう場合があった。したがって、従来の方法によりニッケルシリコン系薄膜を作製する場合は、比較的低い温度で熱処理を行う必要があり、熱処理マージンが低下してしまうという問題があった。この結果、現状においては、素子電極などとして使用することのできる実用的なニッケルシリコン系薄膜の作製技術が確立されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ニッケルシリコン系薄膜を作製する際の熱処理温度範囲を拡大し、前記ニッケルシリコン系薄膜を比較的短時間で作製しうるとともに、熱処理温度マージンを拡大し、前記ニッケルシリコン系薄膜の実用的な作製方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は、
シリコン基板上にゲルマニウム含有薄膜及びニッケル薄膜を順次に形成して、前記シリコン基板、前記ゲルマニウム含有薄膜、及び前記ニッケル薄膜からなる多層膜構造を作製する工程と、
前記多層膜構造を所定温度に加熱することによって、前記シリコン基板中のシリコン元素と、前記ゲルマニウム含有薄膜中のゲルマニウム元素と、前記ニッケル薄膜中のニッケル元素とが化学的に反応して、前記多層膜構造の上層部分にＮｉ（Ｓｉ１−ｙＧｅｙ）なる組成を有するニッケルシリコン系薄膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする、素子電極用のニッケルシリコン系薄膜の作製方法に関する。
【０００６】
また本発明は、
シリコン基板上にゲルマニウム含有薄膜及びニッケル薄膜を順次に形成して、前記シリコン基板、前記ゲルマニウム含有薄膜、前記ニッケル薄膜からなる多層膜構造であって、
前記多層膜構造が所定温度に加熱されることによって、前記多層膜構造の上層部分に形成されるニッケルシリコン系薄膜を含み、前記ニッケルシリコン系薄膜がＮｉ（Ｓｉ１−ｙＧｅｙ）なる組成を有し且つＮｉＳｉ２相を有さないことを特徴とする、素子電極用の多層膜構造に関する。
【０００７】
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討を実施した。その結果、上述した作製方法及び多層膜構造に従って、シリコン基板上にゲルマニウム含有薄膜又はシリコン基板の表面部分にシリコンゲルマニウム表面層を形成し、前記ゲルマニウム含有薄膜又は前記シリコンゲルマニウム表面層を介してニッケル薄膜を形成することにより、熱処理温度を例えば７５０℃以上の高温に設定して熱処理を実施した場合においても、得られたニッケルシリコン系薄膜中にはＮｉＳｉ２相が出現しないことを見出した。
【０００８】
したがって、本発明によれば、熱処理温度を増大させた場合においても、低抵抗かつ良好な表面及び界面平坦性を有するニッケルシリコン系薄膜を得ることができる。すなわち、本発明によれば、高い熱処理温度マージンを有するとともに、高温熱処理によって短時間でニッケルシリコン系薄膜を形成しうる、実用的なニッケルシリコン系薄膜の作製方法を提供することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を発明の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明の第１の製造方法を説明するための図である。最初に、図１に示すように、シリコン基板１上に、蒸着法、スパッタリング法、及びＣＶＤ法などの公知の成膜手法を用いてゲルマニウム含有薄膜２及びニッケル薄膜３を順次に形成して多層膜構造５を作製する。次いで、この多層膜構造５に対して熱処理を施し、シリコン基板１中のシリコン元素と、ゲルマニウム含有薄膜２中のゲルマニウム元素と、ニッケル薄膜３中のニッケル元素とを化学的に反応させ、図２に示すように、Ｎｉ（Ｓｉ１−ｙＧｅｙ）（０≦ｙ≦１）なる組成を有するニッケルシリコン系薄膜６を得る。
【００１０】
なお、ゲルマニウム含有薄膜２中のゲルマニウム含有量は１モル％〜１００モル％であることが好ましく、さらには１０モル％〜５０モル％であることが好ましい。
【００１１】
また、ゲルマニウム含有薄膜２はシリコンゲルマニウム混晶膜であることが好ましい。この場合、ゲルマニウム含有薄膜２はゲルマニウム元素に加えてシリコン元素をも含むため、シリコン基板１中のシリコン元素に加えてゲルマニウム含有薄膜２中のシリコン元素も上述した化学反応に寄与するようになる。したがって、目的とするニッケルシリコン系薄膜６を簡易に得ることができるようになる。
【００１２】
また、ゲルマニウム含有薄膜２の厚さは１ｎｍ〜１０００ｎｍであることが好ましく、さらには１０ｎｍ〜１００ｎｍであることが好ましい。これによって本発明の目的をより効果的に実現することができる。
【００１３】
ニッケル薄膜３の厚さは得ようとするニッケルシリコン系薄膜の厚さによって決定されるが、好ましくは１ｎｍ〜１００ｎｍ、さらには５ｎｍ〜５０ｎｍに形成する。
【００１４】
なお、上述した熱処理温度はゲルマニウム含有薄膜２中のゲルマニウム元素及びシリコン元素とニッケル薄膜３中のニッケル元素とが化学的に反応することができる温度であれば特には限定されないが、３５０℃以上の温度で行うことが好ましい。そして、本発明によれば、７５０℃以上の温度で行った場合においても、高抵抗かつ低表面平坦性のＮｉＳｉ２相を有しないニッケルシリコン系薄膜を得ることができる。
【００１５】
このように本発明の作製方法によれば、極めて広範囲の熱処理温度を採用することができ、広範囲の熱処理温度マージンを実現することができる。さらには、７５０℃以上の高温での熱処理が可能となるため、極めて短時間でニッケルシリコン系薄膜を作製することができる。
【００１６】
なお、必要に応じて、シリコン基板１、ゲルマニウム含有薄膜２、及びニッケル薄膜３中に、ボロン、ガリウムなどｎ型不純物、砒素、アンチモン、燐などのｐ型不純物を含有させることもできる。これによって、最終的に得たニッケルシリコン系薄膜６をｎ型素子電極又はｐ型素子電極などとして用いることができる。
【００１７】
また、図２においては、ゲルマニウム含有薄膜２及びニッケル薄膜３が完全に反応して消失し、その結果としてニッケルシリコン系薄膜６が形成された場合について示しているが、ゲルマニウム含有薄膜２が比較的厚く形成されたような場合においては部分的に残留していても良い。
【００１８】
次に、本発明の上記作製方法の変更例について説明する。図３及び図４は、本発明の上記作製方法の変更例を説明するための図である。最初に、図３に示すように、シリコン基板１１の表面部分にゲルマニウムイオンを注入して、シリコンゲルマニウム表面層１２を形成する。次いで、蒸着法、スパッタリング法、及びＣＶＤ法などの公知の成膜手法を用いて、シリコン基板１１上にシリコンゲルマニウム表面層１２を介してニッケル薄膜１３を形成する。次いで、シリコン基板１１及びニッケル薄膜１３に対して熱処理を施すことにより、シリコンゲルマニウム表面層１２中のシリコン元素及びゲルマニウム元素とニッケル薄膜１３中のニッケル元素とを化学的に反応させ、図４に示すように、Ｎｉ（Ｓｉ１−ｙＧｅｙ）（０≦ｙ≦１）なる組成を有するニッケルシリコン系薄膜１６を得る。
【００１９】
なお、ニッケルシリコン系薄膜１６は、シリコン基板１１の表面部分に形成されたシリコンゲルマニウム表面層１２とニッケル薄膜１３とが反応して形成されるため、得られるニッケルシリコン系薄膜１６は、シリコン基板１３の、シリコンゲルマニウム表面層１２を除いた残留部１１Ａ上に形成されることになる。
【００２０】
シリコンゲルマニウム表面層１２中のゲルマニウム含有量は０．１モル％〜５０モル％であることが好ましく、さらには０．１モル％〜５モル％であることが好ましい。また、シリコンゲルマニウム表面層１２の厚さは１ｎｍ〜１０００
ｎｍであることが好ましく、さらには１０ｎｍ〜１００ｎｍであることが好ましい。これによって本発明の目的をより効果的に実現することができる。
【００２１】
ニッケル薄膜１３の厚さは得ようとするニッケルシリコン系薄膜の厚さによって決定されるが、好ましくは１ｎｍ〜１００ｎｍ、さらには５ｎｍ〜５０ｎｍに形成する。
【００２２】
なお、上述した熱処理温度はシリコンゲルマニウム表面層１２中のシリコン元素及びゲルマニウム元素とニッケル薄膜１３中のニッケル元素とが化学的に反応することができる温度であれば特には限定されないが、この場合においても上記第１の作製方法と同様に、３５０℃以上の温度で行うことが好ましい。そして、本発明によれば、７５０℃以上の温度で行った場合においても、高抵抗かつ低表面平坦性のＮｉＳｉ２相を有しないニッケルシリコン系薄膜を得ることができる。
【００２３】
このように本発明の第２の作製方法によっても、極めて広範囲の熱処理温度を採用することができ、広範囲の熱処理温度マージンを実現することができる。さらには、７５０℃以上の高温での熱処理が可能となるため、極めて短時間でニッケルシリコン系薄膜を作製することができる。
【００２４】
なお、この場合においても、必要に応じてシリコン基板１１及びニッケル薄膜１３中に、ボロン、ガリウムなどｎ型不純物、砒素、アンチモン、燐などのｐ型不純物を含有させることもできる。これによって、最終的に得たニッケルシリコン系薄膜６をｎ型素子電極又はｐ型素子電極などとして用いることができる。
【００２５】
また、図４においても、シリコンゲルマニウム表面層１２及びニッケル薄膜１３が完全に反応して消失し、その結果としてニッケルシリコン系薄膜１６が形成された場合について示しているが、シリコンゲルマニウム表面層１２が比較的厚く形成されたような場合においては部分的に残留していても良い。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）
本実施例においては、本発明の作製方法を用いて図２に示すようなニッケルシリコン系薄膜６を作製した。（００１）シリコン基板上に、蒸着法を用いてＳｉ０．８６Ｇｅ０．１４なる組成のシリコンゲルマニウム混晶膜を厚さ約４００ｎｍに形成し、次いで同じく蒸着法を用いてニッケル薄膜を厚さ２０ｎｍに形成した。次いで、真空雰囲気中、３５０℃、並びに窒素雰囲気中、７５０℃及び８５０℃の熱処理をそれぞれ３０分間施して、ニッケルシリコン系薄膜を作製した。このニッケルシリコン系薄膜の組成は、前述したいずれの熱処理温度においてもＮｉ（Ｓｉ１−ｙＧｅｙ）なる組成を有し、ＮｉＳｉ２相は形成されていないことが判明した。
【００２７】
（実施例２）
本実施例においても、本発明の作製方法を用いて図２に示すようなニッケルシリコン系薄膜６を作製した。シリコンゲルマニウム混晶膜の組成をＳｉ０．５４Ｇｅ０．４６とした以外は、実施例１と同様にしてニッケルシリコン系薄膜を作製した。このニッケルシリコン系薄膜の組成は、前述したいずれの熱処理温度においてもＮｉ（Ｓｉ１−ｙＧｅｙ）なる組成を有し、ＮｉＳｉ２相は形成されていないことが判明した。
【００２８】
（比較例）
本比較例においては、シリコンゲルマニウム混晶膜を形成しなかった以外は、実施例と同様にしてニッケルシリコン系薄膜を形成した。３５０℃及び７５０℃の熱処理においては、前記ニッケルシリコン系薄膜がＮｉＳｉ相から構成されていることが判明したが、８５０℃の熱処理においては、前記ニッケルシリコン系薄膜がＮｉＳｉ２相から構成されていることが判明した。
【００２９】
以上、実施例及び比較例から明らかなように、本発明に従って、シリコン基板上にシリコンゲルマニウム混晶膜を介してニッケル薄膜を形成した後に熱処理を通じて得たニッケルシリコン系薄膜中には、高抵抗かつ低表面平坦性のＮｉＳｉ２相が生成されないことが分かる。一方、従来のようにシリコン基板上にシリコンゲルマニウム混晶膜を介することなく直接的にニッケル薄膜を形成した場合は、８５０℃の熱処理温度でＮｉＳｉ２相が生成されていることが分かる。
【００３０】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ニッケルシリコン系薄膜を作製する際の熱処理温度範囲を拡大し、前記ニッケルシリコン系薄膜を比較的短時間で作製しうるとともに、熱処理温度マージンを拡大し、前記ニッケルシリコン系薄膜の実用的な作製方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の作製方法を説明するための図である。
【図２】  同じく、本発明の作製方法を説明するための図である。
【図３】  本発明の上記作製方法の変更例を説明するための図である。
【図４】  同じく、本発明の上記作製方法の変更例を説明するための図である。
【符号の説明】
１、１１  シリコン基板
２  ゲルマニウム含有薄膜
３、１３  ニッケル薄膜
５  多層膜構造
６、１６  ニッケルシリコン系薄膜
１２  シリコンゲルマニウム表面層
【図１】
0003876307.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003876307.tif 000004
【図４】
0003876307.tif 000005