本发明专利技术提供一种晶相稳定结构。可以通过形成其中仅第一界面层中的一小部分Ni原子由Pt原子置换的结构，从而降低界面能量同时将NiSi和NiSi/Si界面的特性的变化抑制到最小程度来实现上述的界面结构稳定。因此，能够通过NiSi的晶相的稳定有助于元件的成品率的提高或者可靠性的提高。例如，NiSi形成在晶体管中的源漏的表面层上。
Crystal phase stable structure
The present invention provides a crystalline phase stabilizing structure. By forming the first interface layer in which only a small part of Ni atoms by Pt atoms structure replacement, thereby reducing the interfacial energy at the same time will change characteristics of NiSi and NiSi/Si interface to the minimum inhibition to achieve the stable interface structure. Therefore, the stability of the crystalline phase through the NiSi can contribute to the improvement of component yield or reliability. For example, the NiSi is formed on the surface layer of the source drain in the transistor.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种构成元件的由能够具有多个晶相的材料制成的异质材料中的界 面结构以及半导体器件。
技术介绍
结晶材料的性质随晶体结构或化学组成而变化。因此，在利用能够具有多个晶体 结构或化学组成的材料的性质的工业产品中，晶相的稳定性对工业产品的特性或可靠性具 有重要的影响。此外，邻近于晶体的异质材料中的界面的结构通常显著地影响晶相的变化。 结果，需要一种控制界面结构并且改进结晶材料的相稳定性的技术。其中存在与异质材料中界面的结构稳定性的改进有关的问题的领域的示例为先 进 CMOS 器件。NiSi 用于先进 CMOS 的连接(joint)(参考 hternational Technology Roadmap for Semiconductors (国际半导体技术发展路线图)2007版，Front end !Processes (前端工艺))，但是，在NiSi/Si界面中，NiSi2相通常通过NiSi+Si — NiSi2的 反应形成。由于NiSi2具有比NiSi高的电阻等等，所以从将NiSi应用于器件的观点看， International Technology Roadmap for Semiconductors (国际半导体技术发展路线 图)2007版中所示的NiSi2相的形成并不是所期望的。这里，日本特开专利公开No. 2003-213407公开了 NiSi2相的形成受Ni合金靶抑 制，所述Ni合金靶在将要形成NiSi的Ni中包含0.5 IOat % (原子百分比)的Ti、Nb等 作为合金元素。此外，日本特开专利公开No. 2005-150752公开了 NiSi膜的热稳定性能够通过形 成Ni合金的沉积膜来获得，所述Ni合金包含通过溅射方法添加到将要形成NiSi的Ni的 诸如Ta的合金元素。另一方面，已经报导了下述技术，即除上述之外，通过将大量Pt添加到NiSi来抑 制NiSi+Si — NiSi2的反应并且改进NiSi的稳定性(参考Appl. Phys. Lett.(应用物理快 报)(75，1736 (1999)，D. Mangelinck, J. Y. Dai、J. S. Pan 和 S. K. Lahiri)、Appl. Phys. Lett. (应用物理快报)(84. 3549 (2004)，C. Detavernier 和 C. Lavoie)以及 MRSProc.(材料研究 学会年报)(1070，79 (2008)，H. Akatsu 等))。在Appl. Phys. Lett.(应用物理快报)(75，1736 (1999)，D. Mangelinck、 J. Y. Dai、J. S. Pan 和 S. K. Lahiri)、Appl. Phys. Lett.(应用物理快报)(84. 3549(2004)， C. Detavernier 和 C. Lavoie)以及 MRSProc.(材料研究学会年报)(1070, 79 (2008)， H. Akatsu等)中，报导了通过添加Pt来改进稳定性的效果，典型情况是其中多于或等于被添加到Ni。日本特开专利公开 No. 2005-150752、Crystal Structures (晶体结构)((John Wiley & Sons，纽约，伦敦，1963)，R. W. G. Wyckoff)以及 J. Mat. Res. 3. 167 (1988)，F. d' Heurle是上述现有技术的示例。
技术实现思路
如上所述，在Appl. Phys. Lett.(应用物理快报)(75，1736 (1999)，D. Mangelinck、 J. Y. Dai、J. S. Pan 和 S. K. Lahiri)、Appl. Phys. Lett.(应用物理快报)(84,3549(2004)， C. Detavernier 和 C. Lavoie)以及 MRS Proc.(材料研究学会年报)(1070，79 Q008))， H. Akatsu等中，报导了 (i)Pt的添加改变NiSi的取向(orientation)、(ii)Pt趋于在NiSi 的边界中偏析(segregate)。这些事实表明通过Pt的添加而引起的NiSi/Si界面中的结构 变化改进了晶相的稳定性。描述了，由于在情况(i)中Pt使NiSi层的平均原子间距离增 大并且在情况(ii)中形成了其中Pt靠近NiSi/Si界面中的Si侧偏析的结构，所以稳定了 界面。然而，大量Pt被添加到NiSi不仅使NiSi的性质随所添加的量变化，而且从成本 的角度看也不是所期望的。为了解决上述问题，在一个实施例中，提供了一种晶相稳定结构，其形成在由互相 不同的材料制成的两个层的界面中，并且由包含构成两个层的材料的膜制成，其中构成膜 的材料具有多个晶体结构或化学组成；膜在从与两个层中的一个层的界面到少于或等于膜 的深度的1/3的区域中具有一小部分原子，所述一小部分原子由未包含在两个层中的任一 层中的原子以多于或等于10at%的置换比率置换；并且膜的深度方向上的中间部分处的 置换比率按原子比率少于或等于界面的相邻区域中的置换比率的1/3。在另一实施例中，提供一种半导体器件，其包括硅层和金属硅化物层，所述金属硅 化物层形成在所述硅层的至少一部分上并且包括硅化的第一金属，在金属硅化物层的从与 硅层的界面处到少于或等于所述金属硅化物层的深度的1/3的区域中，所述第一金属由第 二金属以多于或等于10at%的置换比率置换，并且所述金属硅化物层的深度方向上的中间 部分处的置换比率按原子比率少于或等于界面的相邻区域中的置换比率的1/3。根据本专利技术，能够提供一种晶相稳定结构以及半导体器件，其能够稳定由能够具 有多个晶体结构或化学组成的材料制成的异质材料的界面结构中的晶相。附图说明从以下结合附图对某些优选实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、优点和 特征将更加明显，在附图中图1是示出具有本专利技术的结构的界面的HAADF_STEM(高角度环形暗场扫描透射电 子显微镜)图像的示例的电子显微镜照片；图2A和2B是示出具有本专利技术的结构的界面的HAADF-STEM图像的另一示例的电 子显微镜照片；图3A和;3B是示出具有本专利技术的结构的界面的HAADF-STEM图像的模拟结果的照 片；图4是示出根据示例的半导体器件的构造的横截面图。具体实施例方式现在，在此将参照例示出的实施例来描述本专利技术。本领域技术人员将认识到，利用本 专利技术的教导可以完成许多替代实施例，并且本专利技术不限于为了解释性目的而示出的实施例。 下文中，将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。为了形成将要作为本专利技术的异质材料中的界面的结构，使用Si(IOO)衬底；在 衬底的表面上进行氢氟酸处理；通过化学气相反应沉积方法来沉积形成具有期望厚度的 NiSi膜所需的Ni和少量Pt ；以及进行烧制(firing)，以形成NiSi膜。这里，使用化学气 相反应沉积方法来沉积M和Pt，但是能够使用诸如分子束外延方法等的另外的沉积方法， 并且此外，还能够通过与上述原子一起同时供应Si原子来形成NiSi。同时，形成稳定界面 的结构所需的Pt量随着诸如沉积方法等的用于形成MSi的工艺而稍微变化，但是优本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种晶相稳定结构，其形成在由互相不同的材料制成的两个层的界面中，并且由包括构成所述两个层的所述材料的膜构成，其中，构成所述膜的材料具有多个晶体结构或化学组成；在从与所述两个层中的一个层的所述界面到少于或等于所述膜的深度的１／３的区域中，所述膜具有由未包括在所述两个层中的任一层中的原子以多于或等于１０ａｔ％的置换比率置换的一小部分原子；并且在所述膜的深度方向上的中间部分处的所述置换比率按原子比率少于或等于所述界面的相邻区域中的所述置换比率的１／３。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：五十岚信行，成广充，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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