导电性部件的形成方法和沟道的形成方法技术

本发明专利技术提供能够控制性良好且简易地使晶粒大粒径化的导电性部件的形成方法和沟道的形成方法。首先，在基片上形成第一部分和第二部分，其中，第一部分含有构成要得到的导电性部件的第一元素和与第一元素发生共晶反应的第二元素，第二部分含有与第二元素形成金属间化合物的第三元素。接着，使第一部分成为液相状态后调整基片的温度来使第一元素的初晶晶析。接着，在将基片的温度维持为相同温度的状态下，使第二元素从第一部分扩散到第二部分，使第一部分中的第一元素的晶体相对于液相的比率增加，使第一元素的晶粒生长。接着，将第二元素向第二部分的扩散结束后的第一部分，作为具有第一元素的晶粒的导电性部件。具有第一元素的晶粒的导电性部件。具有第一元素的晶粒的导电性部件。

【技术实现步骤摘要】
导电性部件的形成方法和沟道的形成方法


[0001]本专利技术涉及导电性部件的形成方法和沟道的形成方法。

技术介绍

[0002]例如，在将多晶硅用于沟道的半导体器件中，承担导通电流的载流子受到晶界引起的散射。这样的晶界的散射使沟道电阻增加，使电流值降低。因此，进行了如下尝试：通过用于沟道的多晶硅的大粒径化，减少载流子的散射源即晶界的尝试。
[0003]例如，非专利文献1中公开了通过使用Ni催化剂的金属诱导横向生长法(MILC)使3D闪存中的多晶硅沟道大粒径化的技术。
[0004]现有技术文献
[0005]非专利文献
[0006]非专利文献1：Hidenori Miyagawa et al.,"Metal
‑
Assisted Solid
‑
Phase Crystallization Process for Vertical Monocrystalline Si Channel in 3D Flash Memory",Published in:2019 IEEE International Electron Devices Meeting(IEDM)＜URL:https://doi.org/10.1109/IEDM19573.2019.8993556＞

技术实现思路

[0007]专利技术要解决的技术问题
[0008]本专利技术提供一种能够控制性良好且简易地使晶粒大粒径化的导电性部件的形成方法和沟道的形成方法。
[0009]用于解决技术问题的技术方案
[0010]本专利技术的一个方式的导电性部件的形成方法包括：在基片上形成第一部分和第二部分的步骤，其中，上述第一部分含有构成要得到的导电性部件的第一元素和与上述第一元素发生共晶反应的第二元素，上述第二部分含有与上述第二元素形成金属间化合物的第三元素；在使上述第一部分成为液相状态之后调整上述基片的温度来使上述第一元素的初晶晶析的步骤；在将上述基片的温度维持为相同温度的状态下，使上述第二元素从上述第一部分扩散到上述第二部分，使上述第一部分中的上述第一元素的晶体相对于液相的比率增加，使上述第一元素的晶粒生长的步骤；和将上述第二元素向上述第二部分的扩散结束后的上述第一部分，作为具有上述第一元素的晶粒的上述导电性部件的步骤。
[0011]专利技术效果
[0012]依照本专利技术，提供能够控制性良好且简易地使晶粒大粒径化的导电性部件的形成方法和沟道的形成方法。
附图说明
[0013]图1是表示第一实施方式的导电性部件的形成方法中使用的结构体的一个例子的剖视图。
[0014]图2是表示使图1的结构体的第一部分为液相的状态的剖视图。
[0015]图3是表示具有在图1的结构体中使第二元素从第一部分向外侧扩散而得到的第一元素的巨大晶粒的导电性部件的剖视图。
[0016]图4是用于说明第一元素为Si且第二元素为Al的情况下的Si的晶体生长的机理的Si
‑
Al的二元状态图。
[0017]图5是用于说明在Si
‑
Al系中在从液相温度起的冷却过程中使Si晶体生长的情况的Si
‑
Al的二元状态图。
[0018]图6是表示从图3的结构体除去了比导电性部件靠上的部分的状态的剖视图。
[0019]图7是用于说明在图6的导电性部件上形成非晶质导电层，进行固相外延生长而形成整体更厚的导电性层时的步骤的图。
[0020]图8是表示第二实施方式的导电性部件的形成方法中使用的结构体的一个例子的剖视图。
[0021]图9是表示使图8的结构体的第一部分为液相的状态的剖视图。
[0022]图10是表示具有在图8的结构体中使第二元素从第一部分向外侧扩散而得到的含有第一元素和第四元素的巨大晶粒的导电性部件的剖视图。
[0023]图11是表示在第三实施方式的导电性部件的形成方法中使用的结构体的一个例子的剖视图。
[0024]附图标记说明
[0025]1、41：导电层
[0026]2：金属层
[0027]3：金属间化合物形成层
[0028]4、4a：势垒层
[0029]5：扩散抑制层
[0030]11、11
’
：第一部分
[0031]12：第二部分
[0032]21、51：晶粒
[0033]31、34、61：导电性部件
[0034]33：非晶质导电层。
具体实施方式
[0035]以下，参照附图，对实施方式进行说明。
[0036]<原由和概要>
[0037]在将多晶硅这样的多晶导电体用于如半导体器件的沟道那样需要提高载流子的迁移率的用途的情况下，为了减少作为载流子的散射源的晶界，一直以来研究了增大晶体粒径的技术。作为增大晶体粒径的技术，众所周知有如下技术：限制从固相的非晶质状态成为结晶基础的析出核的晶析以减少其数量，通过缓慢冷却而仅使先晶析出的析出核(初晶)生长。
[0038]在将这样的方法用于半导体制造工艺的情况下，需要在基片(晶片)面内进行精细的温度控制，但以相等的冷却速度均匀地对基片面内进行缓慢冷却控制这样的处理实际上
是不可能的。另外，在从液相进行核形成的情况下，当为了降低熔点而使用由2成分或多元构成的系时，在冷却过程中成为固液两相，进而发生固液界面处的潜热的排热的情况下，有时晶体生长为树突状晶体(树枝状晶体)，其他成分残留于树突状晶体间。因此，难以得到组成均匀且平坦的晶体。
[0039]因此，在一个方式中，在等温处理中实施晶体生长。即，在基片上形成第一部分和第二部分，该第一部分含有构成要得到的导电性部件的第一元素和与该第一元素发生共晶反应的第二元素，该第二部分含有与第二元素形成金属间化合物的第三元素，能够供第二元素从第一部分扩散。而且，在使第一部分成为液相状态之后调整基片温度而使第一元素的初晶晶析，在维持该温度的状态下，使第二元素从第一部分扩散到第二部分，使第一部分中的第一元素的晶体相对于液相的比率增加，使第一元素的晶粒生长。而且，将第二元素向第二部分的扩散结束后的第一部分作为具有大粒径的晶粒的导电性部件。因此，不需要在基片面内控制缓慢冷却速度，不需要精细的温度控制，即使在基片面内温度存在不均匀也能够控制性良好地使晶粒大粒径化。另外，不需要使用特殊的方法就能够简单地形成使晶粒大粒径化的导电性部件。
[0040]<具体实施方式>
[0041]以下，对具体的实施方式进行说明。
[0042][第一实施方式][0043]图1是表示第一实施方式的导电性部件的形成方法中使用的结构体的一个例子的剖视图。
[0044]如图1所示，首先，在基片上隔着由SiO2等构成的绝缘膜10，形成由构成要得到的导电性部件的第一元素构成的导电层1，在其上形成由与第一元素发生共晶反应的第二元素构成的金属层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电性部件的形成方法，其特征在于，包括：在基片上形成第一部分和第二部分的步骤，其中，所述第一部分含有构成要得到的导电性部件的第一元素和与所述第一元素发生共晶反应的第二元素，所述第二部分含有与所述第二元素形成金属间化合物的第三元素；在使所述第一部分成为液相状态之后调整所述基片的温度来使所述第一元素的初晶晶析的步骤；在将所述基片的温度维持为相同温度的状态下，使所述第二元素从所述第一部分扩散到所述第二部分，使所述第一部分中的所述第一元素的晶体相对于液相的比率增加，以使所述第一元素的晶粒生长的步骤；和将所述第二元素向所述第二部分的扩散结束后的所述第一部分，作为具有所述第一元素的晶粒的所述导电性部件的步骤。2.如权利要求1所述的导电性部件的形成方法，其特征在于：所述第一部分是将含有所述第一元素的导电层和含有所述第二元素的金属层层叠而构成的。3.如权利要求1或2所述的导电性部件的形成方法，其特征在于：所述第一元素为半导体材料。4.如权利要求3所述的导电性部件的形成方法，其特征在于：所述第一元素为硅。5.如权利要求1或2所述的导电性部件的形成方法，其特征在于：所述第一部分添加有熔点比所述第一元素低且与所述第一元素形成无限固溶体的第四元素，所述导电性部件在所述第一元素中添加有所述第四元素。6.如权利要求5所述的导电性部件的形成方法，其特征在于：所述第一元素和所述第四元素为半导体材料。7.如权利要求6所述的导电性部件的形成方法，其特征在于：所述第一元素为硅，所述第四元素为锗。8.如权利要求4或7所述的导电性部件的形成方法，其特征在于：所述第二元素为铝，所述第三元素为钛。9.如权利要求3所述的导电性部件的形成方法，其特征在于：所述第一元素为锗。10.如权利要求1至9中任一项所述的导电性部件的形成方法，其特征在于：在所述第一部分与所述第二部分之间设置成为所述第二元素的势垒的势垒层，利用所述势垒层抑制并控制所述第二元素向所述第二部分的扩散。11.如权利要求10所述的导电性部件的形成方法，其特征在于：所述势垒层为氮化钛。12.如权利要求1至11中任一项所述的导电性部件的形成方法，其特征在于：还包括如下步骤：在将所述第一部分作为所述导电性部件之后，将存在于所述导电性部件之上的部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：秋山浩二，田村知大，藁科尚士，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：