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公開番号2025122761
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-22
出願番号2024018390
出願日2024-02-09
発明の名称半導体装置
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H10D 64/60 20250101AFI20250815BHJP()
要約【課題】半導体層上に形成した合金層とその上の金属層とコンタクト抵抗の悪化を防止しつつ、合金層と金属膜との密着強度を緩和させる。
【解決手段】半導体装置は、半導体基板(10)と、半導体基板(10)の構成元素を主成分として含む合金層(20)と、合金層(20)の上に形成された上部金属層(30)と、を備える。合金層(20)と上部金属層(30)との界面に、不活性ガスを含む複数の微小領域(31)が離散的に配置されている。複数の微小領域(31)のうちの90%以上が、開口部が最も広い円弧形状を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の構成元素を主成分として含む合金層と、
前記合金層の上に形成された上部金属層と、
を備え、
前記合金層と前記上部金属層との界面に、不活性ガスを含む複数の微小領域が離散的に配置されており、
複数の前記微小領域のうちの９０％以上が、開口部が最も広い円弧形状を有する、
半導体装置。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記微小領域における前記合金層の構成元素の原子濃度は、８０ｗｔ％以上である、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記合金層の厚さは３０ｎｍ以上であり、
前記微小領域の幅は１００ｎｍ未満であり、
前記微小領域の深さは前記合金層の厚さ未満である、
請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記合金層と前記上部金属層の界面における前記微小領域の占有率は５０％未満である、
請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体基板の上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に形成され、前記半導体基板に達するコンタクトホールと、
をさらに備え、
前記合金層および前記上部金属層は、前記コンタクトホールの底の前記半導体基板上に形成され、
前記コンタクトホールのボトム幅は、例えば０．２μｍ以上、１．０μｍ以下である、
請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記コンタクトホールの前記ボトム幅と前記層間絶縁膜の厚さとのアスペクト比は、１．５以上である、
請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記微小領域における前記不活性ガスの原子濃度は、０．５ｗｔ％以上２０．０ｗｔ％未満である、
請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記不活性ガスは、ＡｒまたはＮ
２
である、
請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記半導体基板は、Ｓｉ、ＳｉＣ、または、Ｇａを含む化合物で構成されている、
請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記半導体基板は、ＳｉまたはＳｉＣで構成されており、
前記合金層は、ＴｉまたはＮｉを含むシリサイド化合物である、
請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置に関するものである。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば下記の特許文献１には、半導体基板上にシリサイド層を形成する際に、初期シリサイド反応において金属組成の多いシリサイドを形成する金属、例えばＣｏをバリアメタルとして用いることにより、Ａｒガスがシリサイド膜中に取り込まれることで生じるボイドの発生を抑制する技術が開示されている。この技術によれば、シリサイド膜とその上に形成される電極とのコンタクト抵抗の悪化を防止することができる。
【０００３】
なお、金属膜が含有する不活性ガス元素が熱処理によって凝集することによってボイドが形成される現象は、例えば下記の非特許文献１などで報告されている。
【０００４】
また、下記の特許文献２には、電極の表面に、断面視で鍵穴状（内部空間よりも入口が狭い形状）の凹部を形成し、アンカー効果によって電極とその上の上部電極との接合強度を向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００１－２２３１７８号公報
国際公開第２０２１／２４６２４１号
【非特許文献】
【０００６】
Peter Hatton, et al., "Inert gas bubble formation in magnetron sputtered thin-film CdTe solar cells", Proc. Of the royal soc. A, vol 476, issue 2239
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術では、半導体基板と電極とのコンタクト部に、一様に密なシリサイド膜が形成されるため、半導体基板と電極との密着強度を高くできる。しかし、半導体基板と電極との密着強度が高すぎると、外部からのストレスに起因する破壊が半導体基板の活性セルにまで伸展しやすくなり、例えば短絡破壊などの重大事故を生じさせる要因になる。
【０００８】
本開示は以上のような課題を解決するためになされたものであり、半導体層上に形成した合金層とその上の金属層とコンタクト抵抗の悪化を防止しつつ、合金層と金属膜との密着強度を緩和させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の構成元素を主成分として含む合金層と、前記合金層の上に形成された上部金属層と、を備え、前記合金層と前記上部金属層との界面に、不活性ガスを含む複数の微小領域が離散的に配置されており、複数の前記微小領域のうちの９０％以上が、開口部が最も広い円弧形状を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、半導体層上に形成した合金層とその上の金属層（上部金属層）とコンタクト抵抗の悪化を防止しつつ、合金層と金属膜との密着強度を緩和させることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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