JPS61203633A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS61203633A
JPS61203633A JP60044379A JP4437985A JPS61203633A JP S61203633 A JPS61203633 A JP S61203633A JP 60044379 A JP60044379 A JP 60044379A JP 4437985 A JP4437985 A JP 4437985A JP S61203633 A JPS61203633 A JP S61203633A
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Junichi Murota
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  • Junction Field-Effect Transistors (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 半導体或いは金属の表面に部分的C絶縁膜を形成し、ゲ
ルマニウム層を選択成長せしめることにより各種半導体
装置を製造する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体上或いは金員上CM択的に下地基板との
反応がほとんどなくゲルマニウム層を形成する方法を用
いた半導体装置の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、半導体装置の電極・配線の形成には、第8図C示
す如く、下I−竜極・配[711上g二絶縁層2および
スルーホール3を形成しく第8図(α))、次にスパッ
タ法あるいは真空蒸着法等により、金属層4(第8図(
し))を形成する方法が用いられてきた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、半導体装置の微細化C二伴いスルーホールが微
小化し、真空蒸着法やスパッタ法等を用いた場合には第
9図に示す如く、スルーホール側壁部(二金属が堆積さ
れず、下層電極・配線との接続がとれないという欠点が
あった。これを改善するためC二六フッ化タングステン
(vF6)等の金属フッ化物を用いてスルーホール部を
金属で選択的C二埋め込む方法が提案されているが下地
基板との反応があり、また高選択性が得られないという
欠点があった◎ 一方、MOS型半導体装置をスケールダワン則に従い微
細化してゆくと拡散層が浅くなり、ソースおよびドレイ
ンの直列寄生抵抗値が増大しMOS型半導体装置の高速
動作を妨げるという欠点があつた。
〔問題点を解決するための手段〕 本発明はこれらの欠点を解決するため(ニゲルマン(G
mH4)等のゲルマニウムを構成元素とするガスを用い
て絶縁層に囲まれた半導体上あるいは金属上(二下地基
板との反応がほとんどないゲルマニウム層を形成して利
用するものである。
〔作 用〕
第1図(α)(b)の実施例を採って説明すると、図(
α)でシリコン基板5の上C二酸化膜(シリコン酸化膜
)6が部分的(二形成されている。そして、CVD反応
炉内で450℃以下の基板温度でゲルマンガス雰囲気中
で処理すると、第1図(A)のよう(二酸化膜6上ぽ二
はゲルマニウムは堆積せず、シリコン基板5上の酸化膜
6C二被覆されていないシリコン露出面上1:のみゲル
マニウム層7が選択的f二形成される。
第2図に、本発明(二おける方法を用いてシリコン基板
上に410℃を二で形成したゲルマニウム層のオージェ
電子分光分析!=よる深さ分析の結果を示す。
′i!112図から明らかなように、ゲルマニウムf二
相当する曲線の立下り、シリコンに相当する曲線の立上
りが急峻であることから、ゲルマニウム層はシリコンと
の界面で下地シリコンとあまり反応していないと考えら
れる。つまり、本発明によれば、ゲルマニウム層と下地
基板に影響を与えずに良好な接続をとることができる。
また、シリコン基板に本発明により形成したゲルマニウ
ム層がエビタキンヤル層であることを利用して、シリコ
ンとゲルマニウムの層状構造のSi/Gaへテロ界面≦
二後に詳述するようC二高移動度の正孔を閉じ込めるこ
とができ、HEMT (高電子移動度トランジスタ)類
似の構造を形成することかできる。その他、本発明は各
種半導体装置の製造ζ二適用される。
〔実施例〕
第1図は本発明の実施例である。(100) 面を出し
たシリコン基板5上l二酸化膜を形成し、その一部をフ
ォトリングラフィとエツテングにより除去し、シリコン
基板面を露出させる(第1図(α))。
そしてCVD反応炉に試料を入れ、450℃以下の基板
温度でゲルマンガス雰囲気中で処理すると、シリコン酸
化膜6上C二はゲルマニウムは堆積せず、シリコン基板
5上のシリコン酸化膜に被覆されていないンリコン露出
面上C二のみゲルマニウム層7が選択的C二形成される
(第1図(b))。ゲルマンガス雰囲気での処理条件は
、ゲルマンガス分圧ヲ5.OX 100−5AT カら
4.OX 10−’ ATMとし、水素ガス(Hz>−
wキャリヤーガスとして全圧4.OX 10−”ATM
とした。′s5図(二本実施例(二おけるゲルマニウム
のシリコン(ioo)基板上への堆積速度の堆積温度依
存性を示す。450℃以下の温度では上記処理条件で、
シリコン基板上のみ(ニゲルマニウムが選択的【二堆積
する。ゲルマニウムの選択的堆積はゲルマニウム原子が
ゲルマニウム自身やシリコンとは結会しやすいが、シリ
コン酸化膜とは結合しC二くいこと(二由釆するものと
考えられる。また、450℃より高温領域で選択性が失
われる場合がある。
これは、基板周囲、たとえば基板支持治具等に二堆積し
たゲルマニウムが高温Cgいてゲルマニウムあるいはゲ
ルマニウム化合物として気化し、シリコン酸化膜上C二
付着してしまうためである。したがって、あらかじめ基
板周囲のゲルマニウム層堆積する部分をシリコン酸化膜
等で覆うなどの処置を施してゲルマニウムの堆積を防げ
ば、たとえば600℃でもゲルマニウムの選択的堆積は
容易C二起こる。さらに、ゲルマニウムの選択的堆積は
キャリヤーガスをヘリウムガス等の不活性ガスC二して
も起こることを確認している。以上説明したゲルマニウ
ムの選択的堆積は、シリコン(ion)基板以外の他の
面な出したシリコン等の半導体、あるいはアルミニウム
、モリブデン、白金等の金属を基板とし、金属酸化物を
絶縁層としても起こるものと考えられる。
〔ゲルマニウム接続層〕
本発明C二よるゲルマニウムの選択的堆積を利用丁れば
、ゲルマニウム層を金属層とシリコン基板の接続層とす
る半導体装置を容易C二得られる。その実施例を第4図
(二示す。シリコン基板5(二酸化膜6を形成し、スル
ーホール5の窓開けを行なう(第4図(α))。これを
以上説明したよう(ニゲルマンガス雰囲気中で処理する
と、スルーホール3(二のみゲルマニウム層7(第4図
(b))が形成される。
これ(二金属層形成の工程を施せば第4図(C)のよう
(:金属層4が形成され、第9図(二示した従来技術C
二よる欠点を克服しゲルマニウム層′4r:接続層とす
る半導体装置が得られる。
CMOS型O8型半!J サラ(二他の実施例C二ついて記す。従来のMQSjl
半導体装置では、微細化C二伴い拡散層が薄層化するた
めソースおよびドレインの直列寄生抵抗値が高抵抗値を
持ち、その結果MOS型半導体装置の高速動作を妨げる
欠点があった。本発明を用いれば上記の欠点を解決する
ことが可能である。すなわちMOS型半導体装置製造の
工程C二おいて、第5図(α)の如きソース・ドレイン
の拡散層8が露出した構造を通常の工程C二で形成した
後、ゲルマンガス雰囲気中で処理すると、第5図(b)
(二示す如く拡散層8上のみCニゲルマニウム層7を形
成できる(第5図(b))。このゲルマニウム層7は先
(二第2図で示したよう(;下地半導体との反応が少な
い。つまり本実施例シニよればゲルマニウム層と下地基
板C二影響を与えずに良好な接続tとることができる。
ゲルマニウム層の抵抗を低減するためには、ゲルマニウ
ム層堆積の際にゲルマンガスとともC二、アルシン(A
zH,) 、ホスフィンCPH3)あるいはジボラン(
E t Ha )ガス等を流し、ヒ素(AJ)  、リ
ン<p>あるいはホウ素CB)ドープのゲルマニウムと
する方法、あるいは、ゲルマニクム層形成後C二ヒ素(
AJ)、リン(P)、ホウ素CB)等のV族あるいはI
族の不純物乞公知のイオン注入技術tもってゲルマニク
ム層C二添加する方法のどちらかを用いれば良い。
〔ゲルマニウム抵抗体〕
また本発明C二よって形成したゲルマニウム層、は前記
のように低抵抗電極・配線として用いることができるば
かりでなく、ゲルマニウム層それ自体を抵抗体として用
いることも可能である。
丁なわち、スルーホールの深さや径を適当C2選ぺば、
ゲルマニウム層を加工することなく、たとえば第4図(
C)の如くゲルマニウム層の抵抗体を形成することかで
きる。
(HHMT構造〕 さらC二、シリコン基板上に本発明を用いて形成したゲ
ルマニウム層がエビタキンヤル層であることを利用して
公知のHEMT (高電子移動度トランジスタHigh
  Electron Mobility Trans
istor)構造と類似のHHMT(高正孔移動度トラ
ンジスタHzgh Ho1a Mobsムty Tra
rbz*ztor)構造を得ることができる。すなわち
、第6因【二おいて、シリコン基板上5 に本発明を持
ってゲルマニウム層10を形成する。
引き続いてシラン(S*H,)等のシラン系ガスで処理
すること(−よってシリコンエビタキンヤル層11を形
成して、シリコンーゲルマニクムーンリコン層状構造を
得る。この際、シリコンエピタキシャル層11とゲルマ
ニウムエピタキシャル層10のへテロ界面のエネルギー
バンドの構造は第7図の様になる。Siと01の電子親
和力はほぼ近い値をもつので、公知のHEMT構造の場
合と同様(二$7図のAのエネルギー位置C二2次元正
孔ガスをとじこめることができる。この際HEMTの場
合と同様1ニシリコン工ビタキシヤル層11の一部t:
P 型2与える様な不純物全添加しておき、ゲルマニウ
ムエピタキシャル層10の正孔ガスtとじこめる領域を
高純度ゲルマニウム層とすること(二より、高移動度の
2次元正孔ガスをとじ込めることができる。
さら(二、このンリコンーゲルマニウムーシリコン層状
構造では、シリコンエピタキシャル層11上に安定なシ
リコン酸化膜を形成でき、ゲート絶縁膜を有する構造を
とらせることもでき、従来のRENTと比べて、ゲート
リーク電流の低減ができ、エンハンスメント型トランジ
スタとしての使用条件が広がる等の利点を有する構造と
なる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の適用によりスルーホール
部へのゲルマニウムの埋め込みが可能となり、スルーホ
ール部での配線の断線を防ぐことができ、配線歩留まり
を向上させることができる。
さらにソース拳ドレイン拡散層上へ低抵抗ゲルマニウム
を堆積することによってソース・ドレイン直列寄生抵抗
を低減することができるという利点かある。また逆にゲ
ルマニウム層を抵抗体として用いる適用も考えられる。
或いは本発明−二より高正孔移動度トランジスタ構造を
作ることが可能となり、素子の高性能化を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図(α)(b)は本発明による半導体装置製造方法
の一実施例の工程の断面図、 @2図は本発明によって堆積したゲルマニウム層のオー
ジェ゛磁子分光による深さ分析の結果を示す一例の線図
、 第5図はゲルマニウムのシリコン基板上へノ堆積速度の
温度依存性を示す図、 第4図(α)〜(c)は本発明の池の実施例の工程の断
面図でゲルマニウム層をンリコン基板と金属層の接続層
とする半導体装置の製造方法を示した図、f#Ils図
(α)(h)は本発明の更(:池の実施例の工程の断面
図ではソース・ドレイン直列寄生抵抗の低減を図るため
ソース・ドレイン拡散層上1ニゲルマニウム層を形成し
た構造を持つMOS型半導体装置を得る工程の一部を示
した因、 第6図はシリコン−ゲルマニウム−シリコン層状構造な
示す図であり、第7因はそのへテロ界面のエネルギーバ
ンド構造図、 第8図(α)(b)は従来法によるスルーホール埋め込
み工程を示す断面図、 第9因は微細なスルーホールの埋め込みC二従来法を用
いた場合の断面図。 1・・・下層電極・配線層、2・・・絶縁層、3・・・
スルーホール、4・・・金属層、5・・・シリコン基板
、6・・・シリコン酸化膜、7・・・ゲルマニウム層、
8・・・拡散層、9・・・ポyシリコンゲート、10・
・・ゲルマニウム(エビタキンヤル)層、11・・・ン
ジコン(エビタキンヤル)層 特許出願人  日本電信電話公社 代理人 弁理士 玉蟲久五部(外2名)本発明の実施イ
列の工程の断面図 第 1  図 本発明の実施例の工程図 本発明の実施例の工程図 第5図 シリコン−ゲルマニウム−シリコン層状構造を示す口笛
 6  図 5i−Geヘテロ界面のエネルギパン臼清造口笛 7 

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体或いは金属の表面に部分的に絶縁膜を形成
    し、 その後、ゲルマニウムを構成元素とするガスを含むガス
    中で処理し、前記半導体又は金属の表面に選択的にゲル
    マニウム層を形成する工程を含むことを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  2. (2)前記半導体又は金属が電極層であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法
  3. (3)前記半導体がMOS型半導体装置のn型或いはp
    型の半導体層であることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の半導体装置の製造方法。
  4. (4)前記ゲルマニウム層が抵抗体となされることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造
    方法。
  5. (5)前記半導体がシリコンであり、前記ゲルマニウム
    層またはその界面に高移動度の2次元正孔ガスをとじ込
    めるようになされることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の半導体装置の製造方法。
JP60044379A 1985-03-06 1985-03-06 半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0666262B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03150875A (ja) * 1989-11-07 1991-06-27 Nec Corp 半導体装置
JPH03150874A (ja) * 1989-11-07 1991-06-27 Nec Corp 半導体装置
US8815714B2 (en) 2012-03-02 2014-08-26 Tokyo Electron Limited Method of forming a germanium thin film

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03150875A (ja) * 1989-11-07 1991-06-27 Nec Corp 半導体装置
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US8815714B2 (en) 2012-03-02 2014-08-26 Tokyo Electron Limited Method of forming a germanium thin film

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