| 研究概要 |
純度5Nの高純度Alターゲットを用いたスパッタ法により, (100)及び(111)Si上へのAl薄膜の成膜実験を行った. 成膜中のAl表面を, 数eV〜数10eVという結晶中原子の結合エネルギと同程度の, 比較的低い運動エネルギのAr粒子で照射してやることにより, 薄膜の物性を広範にコントロールできることを見出した. 特に, (111)上では200V以上, (100)上では40V以上の負のバイアスをそれぞれウェハに与えることにより, いずれのSi基板上にも(111)Alをエピタキシャル成長させることに成功した. こうして得られたAl薄膜は, 450℃のシンタリングを行っても, スパイクによる浅い接合の劣化を生じない. また, その抵抗値はバルクとほぼ同じ低い値(2.8μΩ・cm)が得られ, さらに液体窒素に冷却することにより約1ケタ減少させることができるなど, 従来では得られなかった数々の優れた成果を得ている. 我々は, さらにAlにくらべ抵抗が約半分のCuを超高速配線材料として用いるベく, 同じ低運動エネルギイオン照射プロセスによる成膜を試みた. Cuの場合には, ウェハに与えるバイアス値により, (100)Si上にエピ成長するCr薄膜の結晶方位をコントロールできることを見出した. 即ち, 小さなバイアス値では(100)Cuを, また, 高いバイアス値では(111)Cuをそれぞれエピタキシャル成長させることができたのである. この方法で堆積させたCu薄膜は, 合金化のための熱処理を一切施すことなく, 理想的な金属ー半導体接合を形成する, ことも分った. つまり順方向, 逆方向ともに理想的なショットキダイオード特性を示し, 逆方向飽和電流の温度変化より求めたショットキ障壁高さは0.68eVと非常に高い値が得られている. さらに従来悪いとされていたSiO_2との密着性も, 本方法で形成して場合には何ら問題のないことが分った.
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