特開 2023-45573 導電性部材の形成方法およびチャネルの形成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023045573

(43)【公開日】2023-04-03

(54)【発明の名称】導電性部材の形成方法およびチャネルの形成方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/20 20060101AFI20230327BHJP

【ＦＩ】

H01L21/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021154079

(22)【出願日】2021-09-22

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099944

【弁理士】

【氏名又は名称】高山 宏志

(72)【発明者】

【氏名】秋山 浩二

(72)【発明者】

【氏名】田村 知大

(72)【発明者】

【氏名】藁科 尚士

【テーマコード（参考）】

5F152

【Ｆターム（参考）】

5F152AA06

5F152CD13

5F152CE05

5F152CE06

5F152CF17

5F152FF21

5F152NN03

5F152NQ03

(57)【要約】

【課題】制御性良くかつ簡易に結晶粒を大粒径化することができる導電性部材の形成方法およびチャネルの形成方法を提供する。
【解決手段】まず、得ようとする導電性部材を構成する第１元素と、第１元素と共晶反応を生じる第２元素とを含む第１部分と、第２元素と金属間化合物を形成する第３元素を含む第２部分とを基板上に形成する。次に、第１部分を液相状態にしてから基板の温度を調整して第１元素の初晶を晶出させる。次に、基板の温度を同じ温度に維持した状態で、第２元素を第１部分から第２部分に拡散させて、第１部分における第１元素の結晶の液相に対する比率を増加させ、第１元素の結晶粒を成長させる。次に、第２元素の第２の部分への拡散が終了した後の第１部分を第１元素の結晶粒を有する導電性部材とする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

導電性部材の形成方法であって、
得ようとする導電性部材を構成する第１元素と、前記第１元素と共晶反応を生じる第２元素とを含む第１部分と、前記第２元素と金属間化合物を形成する第３元素を含む第２部分とを基板上に形成することと、
前記第１部分を液相状態にしてから前記基板の温度を調整して前記第１元素の初晶を晶出させることと、
前記基板の温度を同じ温度に維持した状態で、前記第２元素を前記第１部分から前記第２部分に拡散させて、前記第１部分における前記第１元素の結晶の液相に対する比率を増加させ、前記第１元素の結晶粒を成長させることと、
前記第２元素の前記第２の部分への拡散が終了した後の前記第１部分を前記第１元素の結晶粒を有する前記導電性部材とすることと、
を有する導電性部材の形成方法。

【請求項2】

前記第１部分は、前記第１元素を含む導電層と、前記第２元素を含む金属層とを積層して構成される、請求項１に記載の導電性部材の形成方法。

【請求項3】

前記第１元素は半導体材料である、請求項１または請求項２に記載の導電性部材の形成方法。

【請求項4】

前記第１元素はシリコンである、請求項３に記載の導電性部材の形成方法。

【請求項5】

前記第１部分は、前記第１元素よりも融点が低く、前記第１元素に対して全率固溶体を形成する第４元素が添加され、前記導電性部材は前記第１元素に前記第４元素が添加さている、請求項１または請求項２に記載の導電性部材の形成方法。

【請求項6】

前記第１元素および前記第４元素は半導体材料である、請求項５に記載の導電性部材の形成方法。

【請求項7】

前記第１元素はシリコンであり、前記第４元素はゲルマニウムである、請求項６に記載の導電性部材の形成方法。

【請求項8】

前記第２元素はアルミニウムであり、前記第３元素はチタンである、請求項４または請求項７に記載の導電性部材の形成方法。

【請求項9】

前記第１元素はゲルマニウムである、請求項３に記載の導電性部材の形成方法。

【請求項10】

前記第１部分と前記第２部分との間に、前記第２元素の障壁となる障壁層を設け、前記障壁層により前記第２元素の前記第２部分への拡散を抑制し制御する、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の導電性部材の形成方法。

【請求項11】

前記障壁層は窒化チタンである、請求項１０に記載の導電性部材の形成方法。

【請求項12】

前記第１部分を前記導電性部材とした後、前記導電性部材よりも上に存在する部分を除去することをさらに有する、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の導電性部材の形成方法。

【請求項13】

前記導電性部材よりも上に存在する部分を除去した後、前記導電性部材の上に前記第１元素を含む非晶質導電層を形成し、固相エピタキシャル成長により前記非晶質導電層に前記導電性部材の結晶粒を転写して、前記導電性部材をより厚く形成する、請求項１２に記載の導電性部材の形成方法。

【請求項14】

前記第１部分および前記第２部分との間に、前記第１元素が前記第２部分へ拡散することを抑制する拡散抑制層を設ける、請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の導電性部材の形成方法。

【請求項15】

前記拡散抑制層は、前記第１元素を含む、請求項１４に記載の導電性部材の形成方法。

【請求項16】

半導体装置のチャネルを形成するチャネルの形成方法であって、
得ようとするチャネルを構成する半導体材料である第１元素と、前記第１元素と共晶反応を生じる第２元素とを含む第１部分と、前記第２元素と金属間化合物を形成する第３元素を含む第２部分とを基板上に形成することと、
前記第１部分を液相状態にしてから前記基板の温度を調整して前記第１元素の初晶を晶出させることと、
前記基板の温度を同じ温度に維持した状態で、前記第２元素を前記第１部分から前記第２部分に拡散させて、前記第１部分における前記第１元素の結晶の液相に対する比率を増加させ、前記第１元素の結晶粒を成長させることと、
前記第２元素の前記第２の部分への拡散が終了した後の前記第１部分を、前記第１元素の結晶粒を有する前記チャネルとなる導電性部材とすることと、
前記導電性部材よりも上に存在する部分を除去することと、
を有するチャネルの形成方法。

【請求項17】

前記第１元素はシリコンである、請求項１６に記載のチャネルの形成方法。

【請求項18】

前記第１部分は、前記第１元素としてのシリコンに第４元素としてゲルマニウムが添加され、前記導電性部材はシリコンゲルマニウムである、請求項１６に記載のチャネルの形成方法。

【請求項19】

前記第１部分と前記第２部分との間に、前記第２元素の障壁となる障壁層を設け、前記障壁層により前記第２部分への拡散を抑制し制御する、請求項１６から請求項１８のいずれか一項に記載のチャネルの形成方法。

【請求項20】

前記導電性部材よりも上に存在する部分を除去した後、前記導電性部材の上に前記第１元素を含む非晶質導電層を形成し、固相エピタキシャル成長により前記非晶質導電層に前記導電性部材の結晶粒を転写して、前記導電性部材をより厚く形成し、前記チャネルをより厚くする、請求項１６から請求項１９のいずれか一項に記載のチャネルの形成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、導電性部材の形成方法およびチャネルの形成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば多結晶シリコンをチャネルに用いた半導体装置において、オン電流を担うキャリアは、結晶粒界による散乱を受ける。このような結晶粒界の散乱は、チャネル抵抗を増加させ、電流値を低下させる。このため、チャネルに用いる多結晶シリコンの大粒径化により、キャリアの散乱元である結晶粒界を減らす試みがなされている。

【0003】

例えば、非特許文献１には、Ｎｉ触媒を用いた金属誘起横方向成長法（ＭＩＬＣ）により３Ｄフラッシュメモリにおける多結晶シリコンチャネルを大粒径化する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】Hidenori Miyagawa et al., "Metal-AssistedSolid-Phase Crystallization Process for Vertical Monocrystalline Si Channel in3D Flash Memory", Published in: 2019 IEEE International Electron DevicesMeeting (IEDM) ＜URL:https://doi.org/10.1109/IEDM19573.2019.8993556＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示は、制御性良くかつ簡易に結晶粒を大粒径化することができる導電性部材の形成方法およびチャネルの形成方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る導電性部材の形成方法は、導電性部材の形成方法であって、得ようとする導電性部材を構成する第１元素と、前記第１元素と共晶反応を生じる第２元素とを含む第１部分と、前記第２元素と金属間化合物を形成する第３元素を含む第２部分とを基板上に形成することと、前記第１部分を液相状態にしてから前記基板の温度を調整して前記第１元素の初晶を晶出させることと、前記基板の温度を同じ温度に維持した状態で、前記第２元素を前記第１部分から前記第２部分に拡散させて、前記第１部分における前記第１元素の結晶の液相に対する比率を増加させ、前記第１元素の結晶粒を成長させることと、前記第２元素の前記第２の部分への拡散が終了した後の前記第１部分を前記第１元素の結晶粒を有する前記導電性部材とすることと、を有する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、制御性良くかつ簡易に結晶粒を大粒径化することができる導電性部材の形成方法およびチャネルの形成方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施形態に係る導電性部材の形成方法に用いる構造体の一例を示す断面図である。

【図2】図１の構造体の第１部分を液相とした状態を示す断面図である。

【図3】図１の構造体において第１部分から第２元素を外方拡散させることにより得られた第１元素の巨大な結晶粒を有する導電性部材を示す断面図である。

【図4】第１元素がＳｉで第２元素がＡｌの場合において、Ｓｉの結晶成長のメカニズムを説明するためのＳｉ－Ａｌの二元状態図である。

【図5】Ｓｉ－Ａｌ系において液相温度からの冷却過程でＳｉを結晶成長させる場合を説明するためのＳｉ－Ａｌの二元状態図である。

【図6】図３の構造体から導電性部材よりも上の部分を除去した状態を示す断面図である。

【図7】図６の導電性部材の上に非晶質導電層を形成し、固相エピタキシャル成長させて、全体をより厚い導電性層とする際の工程を説明するための図である。

【図8】第２の実施形態に係る導電性部材の形成方法に用いる構造体の一例を示す断面図である。

【図9】図８の構造体の第１部分を液相とした状態を示す断面図である。

【図10】図８の構造体において第１部分から第２元素を外方拡散させることにより得られた第１元素と第４元素を含む巨大な結晶粒を有する導電性部材を示す断面図である。

【図11】第３の実施形態に係る導電性部材の形成方法に用いる構造体の一例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して実施形態について説明する。

【0010】

＜経緯および概要＞
多結晶シリコンのような多結晶導電体を、半導体装置のチャネルのようにキャリアの移動度を高くする必要がある用途に使用する場合、キャリアの散乱源である結晶粒界を減らすべく、結晶粒径を大きくすることは従来から検討されている。結晶粒径を大きくする技術としては、固相の非晶質状態から結晶の元となる析出核の晶出を制限してその数を減らし、徐冷することで先に晶出した析出核（初晶）のみを成長させる技術が周知である。

【0011】

このような方法を半導体製造プロセスに用いる場合、基板（ウエハ）面内での精緻な温度コントロールが必要であるが、基板面内を等しい冷却速度で均一に徐冷制御することは事実上不可能である。また、核形成を液相から行う場合、融点を下げるべく２成分もしくは多元からなる系を用いると、冷却過程で固液２相となり、さらに固液界面での潜熱の排熱が生じる場合では、結晶はデンドライト（樹枝状結晶）成長してしまう場合があり、他成分がデンドライト間に残留する。このため組成が均一で平坦な結晶が得難い。

【0012】

そこで、一態様では、結晶成長を等温プロセスにおいて実施する。すなわち、得ようとする導電性部材を構成する第１元素と、その第１元素と共晶反応を生じる第２元素とを含む第１部分と、第２元素と金属間化合物を形成する第３元素を含み、第１部分から第２元素が拡散可能な第２部分とを基板上に形成する。そして、第１部分を液相状態にしてから基板温度を調整して第１元素の初晶を晶出させ、その温度を維持した状態で、第２元素を第１部分から第２部分に拡散させて、第１部分における第１元素の結晶の液相に対する比率を増加させ、第１元素の結晶粒を成長させる。そして、第２元素の第２の部分への拡散が終了した後の第１部分を、大粒径の結晶粒を有する導電性部材とする。このため、徐冷速度を基板面内で制御する必要がなく、精緻な温度制御が不要となり、基板面内で温度の不均一があっても制御性良く結晶粒を大粒径化することができる。また、特殊な方法を用いる必要なく簡易に結晶粒を大粒径化した導電性部材を形成することができる。

【0013】

＜具体的な実施形態＞
以下、具体的な実施形態について説明する。

【0014】

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る導電性部材の形成方法に用いる構造体の一例を示す断面図である。
図１に示すように、最初に、基板上にＳｉＯ_２等からなる絶縁膜１０を介して、得ようとする導電性部材を構成する第１元素からなる導電層１を形成し、その上に第１元素と共晶反応を生じる第２元素からなる金属層２を形成する。導電層１と金属層２とで第１元素と第２元素とを含む第１部分１１が形成される。そして、金属層２の上に、障壁層４を介して、第２元素と金属間化合物を形成する第３元素を含む金属間化合物形成層３を形成する。金属間化合物形成層３は、第１部分１１から第２元素が拡散可能な第２部分１２として構成される。

【0015】

障壁層４は、第２元素の障壁となる層であり、第２元素の第２部分１２（金属間化合物形成層３）への拡散を抑制し制御する機能を有する。なお、図１の例では、金属間化合物形成層３の上に上層に対する元素の拡散を抑制する機能を有する障壁層４ａが形成されている。障壁層４ａは、障壁層４と同じ材料で構成することができる。

【0016】

導電層１、金属層２、金属間化合物形成層３、障壁層４，４ａは、ＣＶＤ、ＡＬＤ、ＰＶＤなどの薄膜形成技術により形成される。

【0017】

導電層１を構成する第１元素は、形成しようとする導電性部材となるものであり、例えば、半導体材料であるシリコン（Ｓｉ）またはゲルマニウム（Ｇｅ）等を用いることができる。金属層２は、上述したように、第１元素と共晶反応を生じる第２元素で構成される。すなわち、第２元素は、第１元素に対して以下の（１）式を満たす。
Ｅ_１２－（Ｅ_１１＋Ｅ_２２／２）＞０ ・・・（１）
ここで、Ｅ_１２は第１元素と第２元素間の結合エネルギー、Ｅ_１１は第１元素間の結合エネルギー、Ｅ_２２は第２元素間の結合エネルギーである。（１）式では、第１元素と第２元素間の結合エネルギーのほうが、第１元素間および第２元素間の結合エネルギーの平均値よりも高く、第１元素と第２元素は反発的である。第１元素に対して第２元素の固溶限は１ｍｏｌ％未満であることが好ましい。

【0018】

導電層１と金属層２の各々の膜厚は、これらが溶融し第１元素と第２元素とが液相状態から液相線温度に達したときに、初晶として第１元素が晶出する組成となるように調整する。

【0019】

また、金属間化合物形成層３は、上述したように、第２元素と金属間化合物を形成する第３元素を含む。すなわち、第３元素は、第２元素に対して以下の（２）式を満たすものとする。
Ｅ_２３－（Ｅ_２２＋Ｅ_３３／２）＜０ ・・・（２）
ここで、Ｅ_２３は第２元素と第３元素間の結合エネルギー、Ｅ_２２は第２元素間の結合エネルギー、Ｅ_３３は第３元素間の結合エネルギーである。つまり、第２元素と第３元素間の結合エネルギーのほうが、第２元素間および第３元素間の結合エネルギーの平均値よりも高く、第２元素と第３元素は互いに引き合う傾向がある。

【0020】

第１元素がＳｉの場合、第２元素としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）を用いることができる。また、第２元素がＡｌの場合、金属間化合物形成層３を構成する第３元素として、例えばチタン（Ｔｉ）を用いることができ、障壁層４，４ａを構成する材料として、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）を挙げることができる。

【0021】

第１元素がＧｅの場合、第２元素としては、例えばスズ（Ｓｎ）を挙げることができる。また、第２元素がＳｎの場合、第３元素は、例えばＴｉを挙げることができ、障壁層４，４ａを構成する材料としては、例えばＴｉＮを挙げることができる。

【0022】

本実施形態では、第１元素と第２元素とが液相となる温度とし、図２に示すように、導電層１と金属層２とを溶融させて第１部分１１を液相状態としてから、プロセス温度（基板温度）を調整して第１元素の初晶を晶出させ、その温度を維持した状態で第２元素を外方拡散させて初晶を成長させる。すなわち、上記（１）式および（２）式を満たすことにより、第１部分１１と、第２部分１２となる金属間化合物形成層３との間には、第２元素の化学ポテンシャル勾配が形成され、等温プロセスにより、障壁層４を介して第２元素の第２部分１２への外方拡散が進む。第２元素の外方拡散により第１元素の濃度が増加し、第１元素が過飽和になった時点で液相中に第１元素が初晶として析出し、成長し始める。そして、さらに第２元素の外方拡散が進むと、第１部分１１における第１元素の結晶の液相に対する比率が増加し、結晶成長が進行する。

【0023】

ここで重要な点としては、第２元素の外方拡散が第１元素の結晶成長プロセスの律速過程となる点である。したがって、障壁層４の材質（第２元素の拡散速度、密度）、膜厚やプロセス温度（一定）により第２元素の外方拡散による結晶成長を制御することにより結晶粒径を設計することができ、最終的に、図３に示すように、第１部分１１が、第１元素の巨大な結晶粒２１を有する導電性部材３１となる。第１元素がＳｉやＧｅのような半導体材料であれば、導電性部材３１は半導体装置のチャネルとして適用することができる。金属間化合物形成層３は、第２元素が取り込まれて金属化合物が形成され、金属間化合物層３２に変化する。

【0024】

具体例として、第１元素がＳｉで第２元素がＡｌの場合について説明する。
図４の二元状態図に示すように、２０ｍｏｌｅ％Ｓｉ－８０ｍｏｌｅ％Ａｌの組成（Ｃ_１）では、初晶が晶出する温度は７００℃であり、６００～７００℃の間の温度ｔ１の場合、組成Ｃ_１における液相／固相のｍｏｌｅ比は、図中のｌ_１、Ｓ_１を用いて、固相：液相＝ｌ_１Ｃ_１：Ｓ_１Ｃ_１と表すことができる。

【0025】

もし、温度ｔ１において、さらに第２元素の外方拡散が進み、凝固過程でＳｉの組成が非常にゆっくりとＣ_１からＣ_２に変化すると、液相／固相のｍｏｌｅ比は、固相：液相＝ｌ_１Ｃ_２：Ｓ_１Ｃ_２となり、結晶の液相に対する比率はｌ_１Ｃ_１からｌ_１Ｃ_２に増加する。これにより結晶成長が進行し、最終的に、導電性部材３１として、巨大な結晶粒を有する多結晶シリコンが形成される。

【0026】

液相温度からの冷却過程でＳｉを結晶成長させる場合は、結晶の析出数は「組成」と「温度」によって決まり、結晶成長は「冷却速度」で決まる。例えば、Ｓｉ－Ａｌ系の場合、図５の二元状態図に示すように、２０ｍｏｌｅ％Ｓｉ－８０ｍｏｌｅ％Ａｌの組成（Ｃ_１）では、７００℃で初晶が晶出した後、所望の冷却速度で冷却することにより結晶成長させる。したがって、上述したように、基板面内での精緻な温度コントロールが必要であり、また、冷却過程で固液２相となるため、組成が均一で平坦な結晶が得難い。

【0027】

これに対して、本実施形態では、冷却が不要なので精緻な温度制御が不要であり、第２元素の外方拡散を制御することにより第１元素の結晶成長を制御することができるので、制御性良くかつ簡易に結晶粒を大粒径化することができる。

【0028】

以上のようにプロセス温度において、第２元素と第３元素との反応により導電性部材３１が形成されるプロセスが完了したら、温度を３００℃以下に下げ、図６に示すように、導電性部材３１の上にある障壁層４，４ａおよび金属間化合物層３２を除去し、導電性部材３１を残存させる。第１元素が半導体材料である場合には、残存した導電性部材３１をそのままチャネルとして用いることができる。このときの導電性部材３１の膜厚は例えば４～５ｎｍ程度である。

【0029】

また、図７に示すように、巨大結晶粒を有する導電性部材３１をテンプレートとして用い、その上に第１元素を含む非晶質導電層３３を形成し、固相エピタキシャル成長させて、全体をより厚い導電性部材３４としてもよい。すなわち、非晶質導電層３３を固相エピタキシャル成長させることにより、テンプレートの導電性部材３１の巨大結晶が転写された結晶となり、全体がより厚い導電性部材３４となる。第１元素１が半導体材料である場合には、このような手法により、より厚いチャネルを得ることができる。

【0030】

第１元素がＳｉの場合、非晶質導電層３３は例えばｎ^＋ドープａ－Ｓｉであり、この場合は、導電性部材３４はｎ－Ｓｉとなる。非晶質導電層３３の膜厚は、例えば３～１０ｎｍ程度であり、この場合、４～５ｎｍの導電性部材３１に対して、固相エピタキシャル成長後の厚い導電性部材３４の膜厚は７～１５ｎｍ程度となる。固相エピタキシャル成長の温度は、Ｓｉの場合６００℃以上が好ましい。また、上方に存在するサイトからの核生成を抑える観点からは８００℃未満が好ましい。

【0031】

本実施形態において、第１部分１１の膜厚は、得ようとする導電性部材３１の厚さに応じて設定される。また、金属間化合物形成層３の厚さについては、第１部分１１から金属間化合物形成層３に拡散すべき第２元素の量に応じて適宜設定される。また、障壁層４の厚さは、第１部分１１からの第２元素の拡散を抑制して適度な拡散速度に制御可能な厚さに設定される。

【0032】

第１元素がＳｉ、第２元素がＡｌの場合、第３元素がＴｉ、障壁層４，４ａがＴｉＮの場合、第１部分１１の膜厚は１０～５０ｎｍの範囲、例えば１５ｎｍとすることができる。また、金属間化合物形成層３の厚さは２０～１００ｎｍの範囲、例えば２０ｎｍとすることができる。また、障壁層４の厚さは３～１５ｎｍの範囲、例えば３ｎｍ、障壁層４ａの厚さは５～５０ｎｍの範囲、例えば５ｎｍとすることができる。
なお、図１～３、６，７には、便宜上、各層に上記具体例の元素記号を付している。

【0033】

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態では、導電性部材として、第１元素に、第１元素よりも融点が低くかつ第１元素と全率固溶体を形成する第４元素を添加したものを用いる。すなわち、第４元素は、第１元素に対して以下の（３）式を満たす。
Ｅ_１４－（Ｅ_１１＋Ｅ_４４／２）＝０ ・・・（３）
Ｅ_１４は第１元素と第４元素間の結合エネルギー、Ｅ_１１は第１元素間の結合エネルギー、Ｅ_４４は第４元素間の結合エネルギーである。（３）式は、第１元素と第４元素間に相互作用が存在しないことを意味する。

【0034】

図８は、第２の実施形態に係る導電性部材の形成方法に用いる構造体の一例を示す断面図である。本実施形態では、図１の構造体の導電層１の代わりに、得ようとする導電性部材を構成する第１元素に第４元素を添加した導電層４１を用いる。導電層４１の上に金属層２が形成され。導電層４１と金属層２とで第１元素と第４元素と第２元素とを含む第１部分１１´が形成される。第２部分１２である金属間化合物形成層３および障壁層４，４ａは第１の実施形態の図１に示す構造体と同様である。

【0035】

導電層４１を構成する第１元素および第４元素としては、例えば半導体材料であるＳｉおよびＧｅを用いることができる。

【0036】

本実施形態では、第１元素と第４元素と第２元素とが液相となる温度とし、図９に示すように、導電層４１と金属層２とを溶融させて第１部分１１´を液相状態としてから、プロセス温度（基板温度）を調整して第１元素と第４元素を含む初晶を晶出させ、その温度を維持した状態で第２元素を外方拡散させて初晶を成長させる。そして、第１の実施形態と同様、等温プロセスで結晶粒を成長させ、結晶粒が所望のサイズに成長し、プロセスが終了した時点で余分な部分を除去する。これにより、最終的に、図１０に示すように、第１元素と第４元素を含む巨大な結晶粒５１を有する導電性部材６１が形成される。第１元素および第４元素がＳｉおよびＧｅである場合には、導電性部材６１はシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）である。

【0037】

本実施形態では、第１元素に、第１元素よりも融点が低い第４元素が添加された導電性部材６１を用いることで、融点を低下させることが可能であり、プロセス温度の低温化が可能となる。このようなプロセス温度の低温化の利点は、低温化により第２元素の外方拡散が抑制され、第１元素の結晶化プロセスをよりゆっくり進行させることができ、結晶粒をより巨大化できる点である。
なお、図８～１０には、便宜上、各層に上記具体例の元素記号を付している。

【0038】

［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について説明する。
図１１は、第３の実施形態に係る導電性部材の形成方法に用いる構造体の一例を示す断面図である。本実施形態では、第１の実施形態の構造体において、第１部分１１と第２部分１２である金属間化合物形成層３との間に、より具体的には、障壁層４と金属間化合物形成層３との間に、第１元素が外方拡散することを抑制する拡散抑制層５を形成する。導電層１と金属層２とを溶融させて第１部分１１を液相状態とし、その後、プロセス温度（基板温度）に設定して第２元素を第２部分１２へ外方拡散させる際に、第１元素も外方拡散する可能性がある。拡散抑制層５はこのような第１元素の外方拡散を抑制する機能を有する。拡散抑制層５としては、第１元素を含むものを用いることができる。例えば、第１元素がＳｉの場合、拡散抑制層５としてＳｉ膜を用いることができる。

【0039】

＜他の適用＞
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全ての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【0040】

例えば、上記実施形態において、第１元素および第４元素として半導体材料を用い、導電性部材を半導体装置のチャネルとした例を示したが、第１元素および第４元素は半導体材料に限らず他の導電性材料を用いることができ、また、導電性部材は半導体装置のチャネルに限るものではない。

【符号の説明】

【0041】

１，４１；導電層
２；金属層
３；金属間化合物形成層
４，４ａ；障壁層
５；拡散抑制層
１１，１１´；第１部分
１２；第２部分
２１，５１；結晶粒
３１，３４，６１；導電性部材
３３；非晶質導電層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】