JP2010056567A - Method for forming film - Google Patents

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誠志 村上
Masahito Morishima
雅人 森嶋
Kensaku Narishima
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a film, forming a metal silicide film, particularly, a titanium silicide film having a uniform crystal grain size. <P>SOLUTION: This method for forming the film includes processes of: removing a natural oxide film on an Si-containing part of a processing object 1; and forming a metal silicide film 4 on the Si-containing part of the processing object 1 with the natural oxide film removed therefrom. In the process of forming the metal silicide film 4, a metal-containing material gas containing a metal in metal silicide intended to be formed into a film is supplied for a predetermined period to generate a metal-silicon bond without generating plasma in the beginning (ii), then plasma is generated while supplying the metal-containing material gas to form a metal film formed of the metal, and a metal silicide film is formed by the reaction of the metal film with the Si-containing part at that time (iii). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、被処理体、例えばＳｉ基板の表面や金属シリサイド層等のＳｉ含有部分に対してプラズマ処理により金属シリサイド膜を形成する成膜方法に関する。   The present invention relates to a film forming method for forming a metal silicide film on a target object, for example, a Si-containing portion such as a surface of a Si substrate or a metal silicide layer by plasma treatment.

半導体デバイスの製造においては、最近の高密度化および高集積化の要請に対応して、回路構成を多層配線構造にする傾向にあり、このため、下層の半導体デバイスと上層の配線層との接続部であるコンタクトホールや、上下の配線層同士の接続部であるビアホールなどの層間の電気的接続のための埋め込み技術が重要になっている。   In the manufacture of semiconductor devices, in response to recent demands for higher density and higher integration, the circuit configuration tends to have a multilayer wiring structure. For this reason, the connection between the lower semiconductor device and the upper wiring layer is required. An embedding technique for electrical connection between layers such as a contact hole as a part and a via hole as a connection part between upper and lower wiring layers is important.

このようなコンタクトホールやビアホールの埋め込みには、一般的にＡｌ（アルミニウム）やＷ（タングステン）、あるいはこれらを主体とする合金が用いられるが、このような金属や合金と下層のＳｉ基板やｐｏｌｙ−Ｓｉ層とのコンタクトを形成するために、これらの埋め込みに先立ってコンタクトホールやビアホールの内側にＴｉ膜を成膜し、さらにバリア層としてＴｉＮ膜を成膜することが行われている。   In general, Al (aluminum), W (tungsten), or an alloy mainly composed of these is used for filling such contact holes and via holes. Such a metal or alloy and an underlying Si substrate or poly are used. In order to form a contact with the -Si layer, a Ti film is formed inside a contact hole or a via hole before the filling, and a TiN film is further formed as a barrier layer.

これらの膜の成膜には、デバイスの微細化および高集積化が進んでも電気抵抗が増加せず良質な膜を形成することができ、しかもステップカバレッジを良好にすることができる化学的蒸着（ＣＶＤ）が用いられている。そして、ＴｉＣｌ４を原料としてＣＶＤによりＴｉ膜を成膜することにより下地のＳｉと反応させてコンタクトホールの底のＳｉ拡散層上に自己整合的にＴｉＳｉ２を選択成長させ、良好なオーミック抵抗を得ている（例えば特許文献１）。 These films can be formed by chemical vapor deposition (which can form a high-quality film without increasing the electrical resistance even when the device is miniaturized and highly integrated, and can improve the step coverage. CVD) is used. Then, by forming a Ti film by CVD using TiCl 4 as a raw material, it reacts with the underlying Si to selectively grow TiSi 2 in a self-aligned manner on the Si diffusion layer at the bottom of the contact hole, thereby providing good ohmic resistance. (For example, Patent Document 1).

ＣＶＤ−Ｔｉ膜を成膜する場合には、原料ガスとして上述したようにＴｉＣｌ４ガスが一般的に用いられ、還元ガスとしてＨ２ガス等が用いられるが、このＴｉＣｌ４ガスの結合エネルギーはかなり高く、熱エネルギー単独では１２００℃程度の高温でなければ分解しないので、プラズマエネルギーを併用するプラズマＣＶＤによって、通常、プロセス温度６５０℃程度で成膜を行っている。 When a CVD-Ti film is formed, TiCl 4 gas is generally used as a source gas as described above, and H 2 gas or the like is used as a reducing gas. However, the binding energy of this TiCl 4 gas is considerably high. Since the thermal energy alone is not decomposed unless it is a high temperature of about 1200 ° C., the film is usually formed at a process temperature of about 650 ° C. by plasma CVD using plasma energy together.

一方、このようなメタル成膜においては、良好なコンタクト抵抗を得るために、成膜処理に先立って、下地の上に形成された自然酸化膜を除去する処理が施される。このような自然酸化膜の除去は一般的に希フッ酸により行われてきたが、自然酸化膜を除去する装置として特許文献２に示すような水素ガスとアルゴンガスを用いて誘導結合プラズマを形成するものが提案されている。   On the other hand, in such metal film formation, in order to obtain good contact resistance, a process of removing a natural oxide film formed on the base is performed prior to the film formation process. The removal of such a natural oxide film has generally been performed with dilute hydrofluoric acid. However, as an apparatus for removing the natural oxide film, inductively coupled plasma is formed using hydrogen gas and argon gas as shown in Patent Document 2. What to do has been proposed.

しかしながら、デバイスの微細化が一層進むにつれ、例えばＳｉ拡散層の深さも浅くなり、従来のＴｉ−ＣＶＤ法によるＴｉＳｉ２膜では要求されるコンタクト抵抗を得ることが困難となってきている。 However, as miniaturization of the device is further proceeds, for example, shallower depth of the Si diffusion layer, that in the conventional Ti-CVD method using TiSi 2 film obtain the required contact resistance is becoming difficult.

コンタクト抵抗を下げるためには、抵抗の低いＣ５４結晶構造のＴｉＳｉ２を多く形成してＴｉＳｉ２膜自体の抵抗を低下させることが有効であるが、従来のＴｉ−ＣＶＤ法ではプロセス温度を高温にする必要があり、Ｃ５４結晶構造のＴｉＳｉ２の存在量が多いＴｉＳｉ２膜を形成することは困難であった。 In order to lower the contact resistance is by increasing forming TiSi 2 in a lower C54 crystal structure resistance is effective to reduce the resistance of the TiSi 2 film itself, the process temperature to a high temperature in the conventional Ti-CVD method is necessary to have, it is difficult to form the C54 TiSi 2 film abundance of TiSi 2 is large in the crystalline structure.

また、上述のように、従来のプラズマＣＶＤ法でＴｉ膜を成膜すると、粒径が不均一なＴｉＳｉ２結晶が形成される傾向がある。特に、ＴｉＳｉ２膜の成膜に先立ってアルゴンプラズマで自然酸化膜除去を行う場合には、Ｓｉ拡散層表面がダメージを受けて不均一にアモルファス化しており、その状態でプラズマＣＶＤでＴｉ膜を成膜すると、形成されるＴｉＳｉ２結晶が一層不均一になってしまう。そして、このような不均一な状態のＴｉＳｉ２結晶は比較的疎に存在するため、比抵抗が高いとともにＴｉＳｉ２膜と下地との接触が不均一となる。したがって、コンタクト抵抗が増加してしまう。 Further, as described above, when a Ti film is formed by a conventional plasma CVD method, TiSi 2 crystals having a nonuniform particle size tend to be formed. In particular, when the natural oxide film is removed by argon plasma prior to the formation of the TiSi 2 film, the surface of the Si diffusion layer is damaged and becomes non-uniformly amorphous, and in this state, the Ti film is formed by plasma CVD. When the film is formed, the formed TiSi 2 crystal becomes more non-uniform. Then, due to the presence in such a relatively sparse TiSi 2 crystals uneven state, the high resistivity contact between TiSi 2 film and the base becomes non-uniform. Accordingly, the contact resistance increases.

一方、上述のように、デバイスの微細化に伴ってＳｉ拡散層の深さが浅くなると、コンタクトホール底のＴｉＳｉ２膜も薄くなり、さらにＳｉ拡散層とＴｉＳｉ２膜との界面のモホロジーの良好なものが要求されるようになってきている。しかしながら、従来のＴｉ−ＣＶＤ法では、ＴｉＳｉ２結晶の粒径が大きく不均一であるため、十分な界面モホロジーを得ることが困難である。 On the other hand, as described above, when the depth of the Si diffusion layer is reduced as the device is miniaturized, the TiSi 2 film at the bottom of the contact hole is also thinned, and the morphology of the interface between the Si diffusion layer and the TiSi 2 film is good. Something has come to be required. However, in the conventional Ti-CVD method, since the grain size of the TiSi 2 crystal is large and non-uniform, it is difficult to obtain a sufficient interface morphology.

特開平５−６７５８５号公報（請求項１、図１およびその説明）Japanese Patent Laid-Open No. 5-67585 (Claim 1, FIG. 1 and its description) 特開平４−３３６４２６号公報（図２およびその説明部分）Japanese Patent Laid-Open No. 4-336426 (FIG. 2 and its explanation) 特開平５−６７５８５号公報JP-A-5-67585 特開平８−７８３６１号公報JP-A-8-78361 特開２００２−１２４４８５号公報JP 2002-124485 A 特開２００２−２０３８１０号公報JP 2002-203810 A

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、結晶粒径が均一な金属シリサイド膜、特にチタンシリサイド膜を形成することができる成膜方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a film forming method capable of forming a metal silicide film having a uniform crystal grain size, particularly a titanium silicide film.

さらに、結晶粒を微細かつ均一にして界面モホロジーが良好な金属シリサイド膜、特にチタンシリサイド膜を形成することができる成膜方法を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide a film forming method capable of forming a metal silicide film, particularly a titanium silicide film, having fine and uniform crystal grains and good interface morphology.

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、被処理体のＳｉ含有部分上に金属シリサイド膜を成膜する成膜方法であって、前記Ｓｉ含有部分上の自然酸化膜を除去する工程と、前記被処理体の自然酸化膜が除去されたＳｉ含有部分上に金属シリサイド膜を形成する工程とを具備し、前記金属シリサイド膜を形成する工程は、最初にプラズマを生成せずに、成膜しようとする金属シリサイド中の金属を含有する金属含有原料ガスを所定時間供給して金属−シリコン結合を生じさせ、次いで金属含有原料ガスを供給しつつプラズマを生成して当該金属からなる金属膜を成膜し、その際の金属膜とＳｉ含有部分との反応により金属シリサイド膜を形成することを特徴とする成膜方法を提供する。   In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, there is provided a film forming method for forming a metal silicide film on a Si-containing portion of an object to be processed, wherein the natural oxide film on the Si-containing portion is removed. And a step of forming a metal silicide film on the Si-containing portion from which the natural oxide film of the object to be processed has been removed. The step of forming the metal silicide film does not generate plasma first. Next, a metal-containing source gas containing a metal in the metal silicide to be formed is supplied for a predetermined time to generate a metal-silicon bond, and then plasma is generated while supplying the metal-containing source gas to generate a metal from the metal. A metal film is formed, and a metal silicide film is formed by a reaction between the metal film and the Si-containing portion at that time.

また、本発明の第２の観点では、被処理体のＳｉ含有部分上にチタンシリサイド膜を成膜する成膜方法であって、前記Ｓｉ含有部分上の自然酸化膜を除去する工程と、前記被処理体の自然酸化膜が除去されたＳｉ含有部分上にチタンシリサイド膜を形成する工程とを具備し、前記チタンシリサイド膜を形成する工程は、最初にプラズマを生成せずに、Ｔｉ含有原料ガスを所定時間供給してＴｉ−Ｓｉ結合を生じさせ、次いでＴｉ含有原料ガスを供給しつつプラズマを生成してＴｉ膜を成膜し、その際のＴｉ膜とＳｉ含有部分との反応によりチタンシリサイド膜を形成することを特徴とする成膜方法を提供する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a film forming method for forming a titanium silicide film on a Si-containing portion of an object to be processed, the step of removing a natural oxide film on the Si-containing portion, Forming a titanium silicide film on the Si-containing portion of the object to be processed from which the natural oxide film has been removed, and the step of forming the titanium silicide film does not generate plasma first, but includes a Ti-containing material. A gas is supplied for a predetermined time to generate a Ti-Si bond, and then a Ti film is formed by generating a plasma while supplying a Ti-containing source gas, and titanium is formed by a reaction between the Ti film and the Si-containing portion at that time. There is provided a film forming method characterized by forming a silicide film.

本発明者らの検討結果によれば、従来、粒径が不均一なＴｉＳｉ２結晶が形成されるのは、Ｔｉ含有原料ガス供給とプラズマ形成とを同時に行っていたため、被処理体表面に十分なＴｉ含有原料ガスが供給される前にプラズマが形成され、コンタクト底面であるＳｉ含有層表面上のＴｉ−Ｓｉ結合が少ない状態でＴｉＳｉ２が結晶成長を開始するためであることが判明した。具体的には、Ｔｉ−Ｓｉ結合が少ない状態ではその存在が不均一であり、活性なＳｉ表面と反応性の高いＴｉＣｌｘの反応が急激に生じ、コンタクトホールの底面上においてＴｉ−Ｓｉ結合の数に依存して不均一な結晶が形成されてしまう。つまり、相対的にＴｉ−Ｓｉ結合が多いコンタクトホール部分では比較的緻密な結晶粒径の揃ったＴｉＳｉ２結晶が形成され、相対的にＴｉ−Ｓｉ結合が少ないコンタクトホール部分では比較的疎な大きなＴｉＳｉ２結晶が形成される。また、Ｔｉ−Ｓｉ反応系はＴｉＳｉ２の反応初期の影響を受けてＴｉＳｉ２の結晶性（配向性）が変化することが知られている。以上のように、従来は、ＴｉＳｉ２結晶の粒径、結晶性（配向性）が被処理体の面内でばらつき、ＴｉＳｉ２膜自体の比抵抗が高くなるとともに、ＴｉＳｉ２膜と下地との接触が不均一となり、コンタクト抵抗の増大につながっていた。このような問題は、他の金属のシリサイドを形成する場合にも存在する問題である。 According to the examination results of the present inventors, the TiSi 2 crystal having a non-uniform grain size is conventionally formed by supplying the Ti-containing source gas and forming the plasma at the same time. It was found that the plasma was formed before the Ti-containing source gas was supplied and that TiSi 2 started crystal growth with few Ti—Si bonds on the surface of the Si-containing layer as the bottom of the contact. Specifically, when there are few Ti—Si bonds, the presence thereof is non-uniform, the reaction between the active Si surface and the highly reactive TiClx occurs rapidly, and the number of Ti—Si bonds on the bottom surface of the contact hole. Depending on this, a non-uniform crystal is formed. That is, a TiSi 2 crystal having a relatively dense crystal grain size is formed in a contact hole portion having a relatively large number of Ti-Si bonds, and a relatively sparse and large size in a contact hole portion having a relatively small number of Ti-Si bonds. TiSi 2 crystals are formed. Further, it is known that the Ti—Si reaction system changes the crystallinity (orientation) of TiSi 2 under the influence of the initial reaction of TiSi 2 . As described above, conventionally, the grain size and crystallinity (orientation) of the TiSi 2 crystal vary within the surface of the object to be processed, and the specific resistance of the TiSi 2 film itself increases, and the TiSi 2 film and the underlying layer have a high resistivity. The contact became non-uniform, leading to an increase in contact resistance. Such a problem also exists when a silicide of another metal is formed.

そこで、第１の観点では、金属シリサイド膜の形成に際し、最初にプラズマを生成せずに金属含有原料ガスを所定時間供給する。   Therefore, according to the first aspect, when forming the metal silicide film, the metal-containing source gas is supplied for a predetermined time without first generating plasma.

また、第２の観点は、第１の観点をチタンシリサイド膜の形成に適用したものであり、最初にプラズマを生成せずにＴｉ含有原料ガスを所定時間供給してＴｉ−Ｓｉ結合を生じさせる。これにより、金属シリサイドが結晶成長を開始する前に金属とシリコンとの結合がＳｉ含有部分の上に均一に生じる。チタンシリサイドの場合には、ＴｉＳｉ２結晶が成長を開始する前に十分なＴｉ−Ｓｉ結合がＳｉ含有部分上に生じる。したがって、Ｔｉ−Ｓｉ結合のような金属−シリコン結合が、その後のプラズマ生成により均一な結晶成長を生じ、結晶粒、結晶性（配向性）も均一になる。このため、金属シリサイド（チタンシリサイド）自体が低抵抗となるとともに、金属シリサイド（チタンシリサイド）と下地との接触が均一となり、コンタクト抵抗を低くすることができる。 In the second aspect, the first aspect is applied to the formation of a titanium silicide film. A Ti-containing source gas is first supplied for a predetermined time without generating plasma to generate a Ti-Si bond. . Thereby, before the metal silicide starts crystal growth, the bond between the metal and silicon is uniformly formed on the Si-containing portion. In the case of titanium silicide, sufficient Ti—Si bonds are formed on the Si-containing portion before the TiSi 2 crystal begins to grow. Therefore, a metal-silicon bond such as a Ti-Si bond causes uniform crystal growth by subsequent plasma generation, and crystal grains and crystallinity (orientation) become uniform. For this reason, the metal silicide (titanium silicide) itself has a low resistance, and the contact between the metal silicide (titanium silicide) and the base becomes uniform, so that the contact resistance can be lowered.

上記第２の観点において、最初にプラズマを生成せずにＴｉ含有原料ガスを供給する時間は、２秒以上、さらには５秒以上であることが好ましい。前記Ｓｉ含有部分としてはＳｉ基板、ｐｏｌｙ−Ｓｉまたは金属シリサイドを挙げることができ、単結晶Ｓｉ（Ｓｉウエハ）に形成されたコンタクト拡散層を典型例として挙げることができる。単結晶シリコンはＢ，Ｐ，Ａｓ等をドープしたものも含む。   In the second aspect, the time for supplying the Ti-containing source gas without first generating plasma is preferably 2 seconds or longer, and more preferably 5 seconds or longer. Examples of the Si-containing portion include a Si substrate, poly-Si, and metal silicide, and a typical example is a contact diffusion layer formed on single-crystal Si (Si wafer). Single crystal silicon includes those doped with B, P, As or the like.

また、前記自然酸化膜を除去する工程は、高周波を用いたプラズマにより行うことができ、上記第２の観点の構成は特にこのような場合に有効である。この場合に、高周波を用いたプラズマによる自然酸化膜の除去は、誘導結合プラズマを用いて行うか、リモートプラズマを用いて行うことが好ましい。また、高周波を用いたプラズマにより自然酸化膜を除去する際には、被処理体に絶対値が２００Ｖ以上の自己バイアス電圧（Ｖｄｃ）を印加しつつ行うことが好ましい。   The step of removing the natural oxide film can be performed by plasma using high frequency, and the configuration of the second aspect is particularly effective in such a case. In this case, the natural oxide film is preferably removed by plasma using high frequency using inductively coupled plasma or remote plasma. Further, when the natural oxide film is removed by plasma using high frequency, it is preferable to apply a self-bias voltage (Vdc) having an absolute value of 200 V or more to the object to be processed.

前記チタンシリサイド膜を形成する工程において、プラズマを生成している際には、Ｔｉ含有原料ガスを流したままの状態とすることができる。また、前記チタンシリサイド膜を形成する工程において、最初にプラズマを生成せずにＴｉ含有原料ガスを所定時間供給してＴｉ−Ｓｉ結合を生じさせ、その後、プラズマを生成した際には、Ｔｉ含有原料ガスを停止し還元ガスを流してプラズマおよび還元ガスでＴｉ含有原料ガスを還元し、引き続きＴｉ含有原料ガスの供給とプラズマおよび還元ガスを供給することによるＴｉ含有原料ガスの還元とを複数回繰り返すようにしてもよい。   In the step of forming the titanium silicide film, when the plasma is generated, the Ti-containing source gas can be kept flowing. Further, in the step of forming the titanium silicide film, a Ti-containing source gas is supplied for a predetermined time without generating plasma first to generate a Ti-Si bond. Stop the source gas, flow the reducing gas, reduce the Ti-containing source gas with plasma and reducing gas, and then continue to supply Ti-containing source gas and reduce the Ti-containing source gas by supplying plasma and reducing gas multiple times It may be repeated.

本発明の第３の観点では、被処理体のＳｉ含有部分上に金属シリサイド膜を成膜する成膜方法であって、プラズマを生成せずに前記被処理体のＳｉ含有部分上に成膜しようとする金属シリサイド中の金属を含有する金属含有原料ガスを所定時間供給して金属−シリコン結合を生じさせる第１工程と、次いで金属含有原料ガスを供給しながらプラズマを生成して当該金属からなる金属膜を成膜し、その際の金属膜とＳｉ含有部分との反応により金属シリサイド膜を形成する第２工程とを具備し、前記第２工程は、最初に金属含有原料ガスを第１の流量で供給し、次いで前記金属含有原料ガスを前記第１の流量よりも高い第２の流量で供給することを特徴とする成膜方法を提供する。   In a third aspect of the present invention, there is provided a film forming method for forming a metal silicide film on a Si-containing portion of an object to be processed, wherein the film is formed on the Si-containing portion of the object to be processed without generating plasma. A metal-containing source gas containing a metal in the metal silicide to be supplied is supplied for a predetermined time to generate a metal-silicon bond, and then plasma is generated from the metal by supplying the metal-containing source gas. A second step of forming a metal silicide film by a reaction between the metal film and the Si-containing portion at the time, wherein the second step first converts the metal-containing source gas into the first step. The film-forming method is characterized in that the metal-containing source gas is supplied at a second flow rate higher than the first flow rate.

また、本発明の第４の観点では、被処理体のＳｉ含有部分上にチタンシリサイド膜を成膜する成膜方法であって、プラズマを生成せずに前記被処理体のＳｉ含有部分上にＴｉ含有原料ガスを所定時間供給してＴｉ−Ｓｉ結合を生じさせる第１工程と、次いでＴｉ含有原料ガスを供給しながらプラズマを生成してＴｉ膜を成膜し、その際のＴｉ膜とＳｉ含有部分との反応によりチタンシリサイド膜を形成する第２工程とを具備し、前記第２工程は、最初にＴｉ含有原料ガスを第１の流量で供給し、次いで前記Ｔｉ含有原料ガスを前記第１の流量よりも高い第２の流量で供給することを特徴とする成膜方法を提供する。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a film forming method for forming a titanium silicide film on a Si-containing portion of an object to be processed, on the Si-containing portion of the object to be processed without generating plasma. A Ti-Si bond is generated by supplying a Ti-containing source gas for a predetermined time, and then a Ti film is formed by generating plasma while supplying the Ti-containing source gas, and the Ti film and Si at that time are formed A second step of forming a titanium silicide film by reaction with the containing portion, wherein the second step first supplies a Ti-containing source gas at a first flow rate, and then supplies the Ti-containing source gas to the first step. A film forming method is provided, wherein the film is supplied at a second flow rate higher than the first flow rate.

プラズマを生成して金属膜を成膜する際に、最初から金属含有原料ガスを高流量で供給すると、金属シリサイドとＳｉ含有部分との界面のモホロジーが悪化してしまうおそれがある。例えば金属がＴｉである場合には、最初からＴｉ含有原料ガスを高流量で供給すると、Ｓｉとの反応が急激に進み、粒径の大きなＴｉＳｉ２結晶が形成され、ＴｉＳｉ２層とＳｉ含有部分との界面のモホロジーが悪化してしまうおそれがある。また、成膜パラメータのばらつきやＳｉ含有部分のプラズマ入射分布によっても、粒径の大きなＴｉＳｉ２結晶が形成されるおそれがある。 When forming a metal film by generating plasma, if the metal-containing source gas is supplied at a high flow rate from the beginning, the morphology of the interface between the metal silicide and the Si-containing portion may be deteriorated. For example, when the metal is Ti, when supplying the Ti-containing source gas at a high flow rate from the beginning, the reaction between Si proceeds rapidly, having a large grain size TiSi 2 crystals form, TiSi 2 layer and Si-containing moiety There is a risk that the morphology of the interface will deteriorate. Further, even by plasma incident distribution variation and the Si-containing portion of the deposition parameter, there is a possibility that the particle size of the large TiSi 2 crystals are formed.

そこで、第３の観点では、最初にプラズマ生成をせずに金属含有原料ガスを所定時間供給して金属とシリコンとの結合を生じさせ、その後、プラズマを生成する際には、最初に金属含有原料ガスを第１の流量で供給し、次いで前記金属含有原料ガスを前記第１の流量よりも高い第２の流量で供給する。   Therefore, in the third aspect, the metal-containing source gas is supplied for a predetermined time without first generating plasma to cause a bond between the metal and silicon, and then when the plasma is generated, the metal-containing source gas is first generated. The source gas is supplied at a first flow rate, and then the metal-containing source gas is supplied at a second flow rate higher than the first flow rate.

また、第４の観点は、第３の観点をチタンシリサイド膜の形成に適用したものであり、最初にプラズマ生成をせずにＴｉ含有原料ガスを所定時間供給してＴｉ−Ｓｉ結合を生じさせ、ＴｉＳｉ２結晶が成長を開始する前に十分なＴｉ−Ｓｉ結合がＳｉ含有部分上に生じさせることに加え、その後、プラズマを生成してＴｉ膜を成膜する際には、最初に低流量のＴｉ含有原料ガスを供給してＳｉとの反応を緩やかに進行させる。これにより、粒径の小さい均一な金属シリサイドの結晶が形成される。チタンシリサイドの場合には、粒径の小さい均一なＴｉＳｉ２結晶が形成される。したがって、その後の高流量ガスの供給により成膜速度を上昇させた際にも均一な結晶成長を生じさせることができ、その結果、微細かつ均一な結晶粒を有する金属シリサイド（チタンシリサイド）膜を形成することができるので、界面モホロジーを良好にすることができる。 The fourth aspect is an application of the third aspect to the formation of a titanium silicide film. First, a Ti-containing source gas is supplied for a predetermined time without generating plasma to generate a Ti-Si bond. In addition to generating sufficient Ti-Si bonds on the Si-containing portion before the TiSi 2 crystal begins to grow, the plasma is first generated to form a Ti film with a low flow rate first. The Ti-containing source gas is supplied to cause the reaction with Si to proceed slowly. Thereby, a uniform metal silicide crystal having a small grain size is formed. In the case of titanium silicide, a uniform TiSi 2 crystal having a small particle size is formed. Therefore, even when the film formation rate is increased by the subsequent supply of a high flow rate gas, uniform crystal growth can be caused. As a result, a metal silicide (titanium silicide) film having fine and uniform crystal grains can be obtained. Since it can be formed, the interface morphology can be improved.

また、上記第２の観点においても、プラズマを生成してＴｉ膜を成膜する際には、最初にＴｉ含有原料ガスを第１の流量で供給し、次いで前記Ｔｉ含有原料ガスを前記第１の流量よりも高い第２の流量で供給することが好ましい。これにより、結晶粒径が均一であるという効果に加え、結晶粒径をより小さくして界面モホロジーの良好なチタンシリサイド膜が得られるという効果が付加される。   Also in the second aspect, when a Ti film is formed by generating plasma, a Ti-containing source gas is first supplied at a first flow rate, and then the Ti-containing source gas is supplied to the first film. Preferably, the second flow rate is higher than the first flow rate. Thereby, in addition to the effect that the crystal grain size is uniform, the effect that a titanium silicide film having a good interface morphology can be obtained by making the crystal grain size smaller is added.

また、上記第２および第４の観点のいずれにおいても、プラズマを生成してＴｉ膜を成膜する際に、Ｔｉ含有原料ガスを最初に第１の流量で、次いで第２の流量で供給する場合には、前記第１の流量を０．０００５〜０．０１２Ｌ／ｍｉｎの範囲、前記第２の流量を０．００４６〜０．０２０Ｌ／ｍｉｎの範囲に設定することが好ましい。   In any of the second and fourth aspects, when the Ti film is formed by generating plasma, the Ti-containing source gas is supplied first at the first flow rate and then at the second flow rate. In this case, it is preferable to set the first flow rate in the range of 0.0005 to 0.012 L / min and the second flow rate in the range of 0.0046 to 0.020 L / min.

前記Ｔｉ膜の成膜は、ＴｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス、およびＡｒガスを供給して行うことができ、また、チタンシリサイド膜を形成する工程は、被処理体を載置するステージの温度を３５０〜７００℃の範囲として行うことが好ましい。 The Ti film can be formed by supplying TiCl 4 gas, H 2 gas, and Ar gas, and the step of forming the titanium silicide film is performed by setting the temperature of the stage on which the target object is placed. It is preferable to carry out in the range of 350 to 700 ° C.

また、上記第１および第３の観点において、前記金属としては、上述したＴｉの他に、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｔａ、ＨｆまたはＺｒを挙げることができる。   In the first and third aspects, examples of the metal include Ni, Co, Pt, Mo, Ta, Hf, and Zr in addition to Ti described above.

本発明によれば、チタンシリサイド膜のような金属シリサイドの形成に際し、最初にプラズマを生成せずに金属含有原料ガスを所定時間供給して金属―シリコン結合を生じさせるので、結晶が均一な金属シリサイド膜を形成することができる。   According to the present invention, when a metal silicide such as a titanium silicide film is formed, a metal-containing source gas is supplied for a predetermined time without first generating plasma, thereby generating a metal-silicon bond. A silicide film can be formed.

さらに、最初にプラズマを生成せずに金属含有原料ガスを所定時間供給して金属−シリコン結合を生じさせることに加え、最初に低流量の金属含有原料ガスを供給しながらプラズマ生成して粒径の小さい均一な金属シリサイド結晶を形成させるので、界面モホロジーの良好な金属シリサイド膜を形成することができる。   Furthermore, in addition to supplying a metal-containing source gas for a predetermined time without generating plasma first to generate a metal-silicon bond, plasma is first generated while supplying a low-flow metal-containing source gas to produce a particle size. Therefore, it is possible to form a metal silicide film having a good interface morphology.

本発明の第１の実施形態に係る成膜方法の各工程を説明するための断面図Sectional drawing for demonstrating each process of the film-forming method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 高周波を用いたプラズマによりＳｉウエハの表面を処理する装置の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of the apparatus which processes the surface of Si wafer with the plasma using a high frequency Ｔｉ成膜装置の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of Ti film-forming apparatus 本発明の第２の実施形態に係る成膜方法の各工程を説明するための断面図Sectional drawing for demonstrating each process of the film-forming method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態におけるＴｉＳｉ２膜形成工程におけるガス供給およびプラズマ生成のタイミングを示すチャートThe chart which shows the timing of the gas supply and plasma generation in the TiSi2 film formation process in the 2nd Embodiment of this invention 本発明の第３の実施形態におけるＴｉＳｉ２膜形成工程におけるガス供給およびプラズマ生成のタイミングを示すチャートChart showing a third timing of gas supply and the plasma generated in the TiSi 2 film forming step in the embodiment of the present invention （ａ）は、プラズマを生成してＴｉ膜を成膜する際に、最初から高流量でガスを供給した場合のＴｉＳｉ２結晶の断面を模式的に示す図であり、（ｂ）は、本発明の第３の実施形態により形成したＴｉＳｉ２結晶の断面を模式的に示す図(A), at the time of forming a Ti film by generating a plasma, a diagram schematically showing a cross section of the TiSi 2 crystals in the case of supplying gas from the first at a high flow rate, (b), the present It shows a second 3 TiSi 2 crystals of a section formed according to embodiments of the invention schematically 本発明の第１の実施形態により製造したＴｉＳｉ２膜のＸ線回折プロファイルを示す図It shows the X-ray diffraction profile of the TiSi 2 film produced by the first embodiment of the present invention 本発明の第１の実施形態により製造したＴｉＳｉ２膜の断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真Scanning electron microscope (SEM) photograph of a cross section of a TiSi 2 film manufactured according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施形態により製造したＴｉＳｉ２膜のＸ線回折プロファイルを示す図The figure which shows the X-ray-diffraction profile of the TiSi2 film | membrane manufactured by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態により製造したＴｉＳｉ２膜の断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真Scanning electron microscope (SEM) photograph of a cross section of a TiSi 2 film produced according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態により製造したＴｉＳｉ２膜のＸ線回折プロファイルと、Ｖｄｃを通常の値である−２００Ｖにしてプラズマ処理を行った後に成膜したＴｉＳｉ２膜のＸ線回折プロファイルおよびこのようなプラズマ処理を行わずに成膜したＴｉＳｉ２膜のＸ線回折プロファイルとを比較して示す図。And the 1 TiSi 2 layer X-ray diffraction profile of the produced by embodiments of the present invention, TiSi 2 film X-ray diffraction profile and was deposited after the plasma treatment by the Vdc to a normal value -200V It illustrates by comparing the X-ray diffraction profile of the TiSi 2 film formed without such a plasma treatment. 従来方法で製造したＴｉＳｉ２膜の断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真Scanning electron microscope (SEM) photograph of a cross section of a TiSi 2 film produced by a conventional method

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。ここでは、金属含有原料ガスとしてＴｉ含有原料ガスを用いて、Ｓｉウエハにチタンシリサイド膜を形成する場合を例に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Here, a case where a titanium silicide film is formed on a Si wafer using a Ti-containing source gas as a metal-containing source gas will be described as an example.

図１は、本発明の第１の実施形態に係る成膜方法を説明するための工程図である。   FIG. 1 is a process diagram for explaining a film forming method according to the first embodiment of the present invention.

第１の実施形態においては、まず、図１の（ａ）に示すように、Ｓｉウエハ１上に層間絶縁膜２を形成し、エッチングによりＳｉウエハ１の表面に達するコンタクトホール３を形成する。次に、図１の（ｂ）に示すように、Ｓｉウエハ１に絶対値が２００Ｖ以上のＤＣバイアス電圧を印加しつつ、高周波を用いたプラズマによりＳｉウエハ１の表面を処理する。引き続き、図１の（ｃ）に示すように、Ｓｉウエハ１にＴｉＣｌ４等のＴｉ含有原料ガスを供給し、プラズマを生成してＴｉ膜を成膜し、Ｔｉ膜とＳｉウエハ１のＳｉとの反応によりＴｉＳｉ２膜４を形成する。その後、必要に応じて、図１の（ｄ）に示すように、次のＴｉＮ膜の成膜に前処理として、ＮＨ３を用いてＴｉＳｉ２膜４の表面に窒化処理を施す。 In the first embodiment, first, as shown in FIG. 1A, an interlayer insulating film 2 is formed on a Si wafer 1, and a contact hole 3 reaching the surface of the Si wafer 1 is formed by etching. Next, as shown in FIG. 1B, the surface of the Si wafer 1 is treated with plasma using a high frequency while applying a DC bias voltage having an absolute value of 200 V or more to the Si wafer 1. Subsequently, as shown in FIG. 1C, a Ti-containing source gas such as TiCl 4 is supplied to the Si wafer 1 to generate plasma to form a Ti film. reaction by forming the TiSi 2 film 4. Then, if necessary, as shown in FIG. 1 (d), as a pretreatment to the formation of the next TiN film, subjected to a nitriding treatment to the surface of the TiSi 2 film 4 with NH 3.

次に、本実施形態の主要プロセスである図１（ｂ）のプラズマによる処理を行う装置と、図１（ｃ）のＴｉＳｉ２膜の成膜処理を行う装置について説明する。 Next, an apparatus for performing the plasma processing of FIG. 1B, which is a main process of the present embodiment, and an apparatus for forming the TiSi 2 film of FIG. 1C will be described.

図２は、上記図１（ｂ）の処理を行うプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。この装置は誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）方式であり、基本的に自然酸化膜を除去するためのものであるが、第１の実施形態では自然酸化膜の除去のみならず、Ｓｉウエハ１にＲＦバイアスを印加してＳｉウエハ１の面にイオンを引き込んでイオンによる処理を行う。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus that performs the process of FIG. This apparatus is an inductively coupled plasma (ICP) system, and is basically for removing a natural oxide film. In the first embodiment, not only the removal of the natural oxide film but also an RF bias is applied to the Si wafer 1. Is applied to attract ions to the surface of the Si wafer 1 to perform treatment with ions.

この高周波を用いてプラズマ処理を行うプラズマ処理装置１０は、略円筒状のチャンバー１１と、チャンバー１１の上方にチャンバー１１に連続して設けられた略円筒状のベルジャー１２とを有している。チャンバー１１内には被処理体であるＳｉウエハ１を水平に支持するための例えばＡｌＮ等のセラミックスからなるサセプタ１３が円筒状の支持部材１４に支持された状態で配置されている。サセプタ１３の外縁部にはＳｉウエハ１をクランプするクランプリング１５が設けられている。また、サセプタ１３内にはＳｉウエハ１を加熱するためのヒーター１６が埋設されており、このヒーター１６はヒーター電源２５から給電されることにより被処理体であるＳｉウエハ１を所定の温度に加熱する。   A plasma processing apparatus 10 that performs plasma processing using the high frequency includes a substantially cylindrical chamber 11 and a substantially cylindrical bell jar 12 that is provided continuously above the chamber 11 in the chamber 11. In the chamber 11, a susceptor 13 made of ceramics such as AlN for horizontally supporting the Si wafer 1 as an object to be processed is arranged in a state supported by a cylindrical support member 14. A clamp ring 15 that clamps the Si wafer 1 is provided on the outer edge of the susceptor 13. Further, a heater 16 for heating the Si wafer 1 is embedded in the susceptor 13, and the heater 16 is supplied with power from a heater power supply 25 to heat the Si wafer 1 as an object to be processed to a predetermined temperature. To do.

ベルジャー１２は、例えば石英、セラミックス材料等の電気絶縁材料で形成されており、その周囲にはアンテナ部材としてのコイル１７が巻回されている。コイル１７には高周波電源１８が接続されている。高周波電源１８は３００ｋＨｚ〜６０ＭＨｚ、好ましくは４５０ｋＨｚの周波数を有している。そして、高周波電源１８からコイル１７に高周波電力を供給することにより、ベルジャー１２内に誘導電磁界が形成されるようになっている。   The bell jar 12 is made of an electrically insulating material such as quartz or a ceramic material, and a coil 17 serving as an antenna member is wound around the bell jar 12. A high frequency power source 18 is connected to the coil 17. The high frequency power source 18 has a frequency of 300 kHz to 60 MHz, preferably 450 kHz. An induction electromagnetic field is formed in the bell jar 12 by supplying high frequency power from the high frequency power supply 18 to the coil 17.

ガス供給機構２０は、プラズマ処理用のガスをチャンバー１１内に導入するためのものであり、所定のガスのガス供給源、ならびに各ガス供給源からの配管、開閉バルブ、および流量制御のためのマスフローコントローラ（いずれも図示せず）を有している。チャンバー１１の側壁にはガス導入ノズル２７が設けられており、上記ガス供給機構２０から延びる配管２１がこのガス導入ノズル２７に接続されており、所定のガスがガス導入ノズル２７を介してチャンバー１１内に導入される。なお、各配管のバルブおよびマスフローコントローラは図示しないコントローラにより制御される。   The gas supply mechanism 20 is for introducing a gas for plasma processing into the chamber 11. The gas supply mechanism 20 is used to supply a predetermined gas supply source, piping from each gas supply source, an open / close valve, and a flow rate control. It has a mass flow controller (both not shown). A gas introduction nozzle 27 is provided on the side wall of the chamber 11, a pipe 21 extending from the gas supply mechanism 20 is connected to the gas introduction nozzle 27, and a predetermined gas passes through the gas introduction nozzle 27. Introduced in. Note that the valves and the mass flow controller of each pipe are controlled by a controller (not shown).

プラズマ処理用のガスとしては、Ａｒ、Ｎｅ、Ｈｅが例示され、それぞれ単体で用いることができる。また、Ａｒ、Ｎｅ、ＨｅのいずれかとＨ２との併用、およびＡｒ、Ｎｅ、ＨｅのいずれかとＮＦ３との併用であってもよい。これらの中では、Ａｒ単独、Ａｒ＋Ｈ２が好ましい。 Examples of the plasma processing gas include Ar, Ne, and He, which can be used alone. Further, Ar, Ne, combined with any of He and H 2, and Ar, Ne, may be combined with any and NF 3 in He. Among these, Ar alone and Ar + H 2 are preferable.

チャンバー１１の底壁には、排気管２８が接続されており、この排気管２８には真空ポンプを含む排気装置２９が接続されている。そして排気装置２９を作動させることによりチャンバー１１およびベルジャー１２内を所定の真空度まで減圧することができる。   An exhaust pipe 28 is connected to the bottom wall of the chamber 11, and an exhaust device 29 including a vacuum pump is connected to the exhaust pipe 28. Then, by operating the exhaust device 29, the inside of the chamber 11 and the bell jar 12 can be depressurized to a predetermined degree of vacuum.

また、チャンバー１１の側壁にはゲートバルブ３０が設けられており、このゲートバルブ３０を開にした状態でウエハＷが隣接するロードロック室（図示せず）との間で搬送されるようになっている。   Further, a gate valve 30 is provided on the side wall of the chamber 11, and the wafer W is transferred between adjacent load lock chambers (not shown) with the gate valve 30 opened. ing.

さらに、サセプタ１３内には、例えば、タングステンやモリブデン線等をメッシュ状に編み込んでなる電極３２が埋設され、この電極３２には高周波電源３１が接続されており、負のＤＣバイアスを印加することが可能となっている。   Further, in the susceptor 13, for example, an electrode 32 formed by weaving tungsten, molybdenum wire or the like in a mesh shape is embedded, and a high frequency power source 31 is connected to the electrode 32 to apply a negative DC bias. Is possible.

このように構成される装置において上述のプラズマ処理を行うに際しては、ゲートバルブ３０を開にして、チャンバー１１内にウエハＷを装入し、サセプタ１３にＳｉウエハＷを載置しクランプリング１５によりクランプする。その後、ゲートバルブ３０を閉じ、排気装置２９によりチャンバー１１およびベルジャー１２内を排気して所定の減圧状態にし、引き続き、ガス供給機構２０からガス導入ノズル２７を介してチャンバー１１内に所定のガス、例えばＡｒガス、またはＡｒガスおよびＨ２ガスを導入しつつ、高周波電源１８からコイル１７に高周波電力を供給してベルジャー１２内に誘導電磁界を形成することにより、プラズマが生成される。一方、サセプタ１３には、高周波電源３１から高周波電力が供給され、Ｓｉウエハ１には負のバイアス電圧すなわちＤＣバイアス電圧（Ｖｄｃ）が印加された状態となる。このＶｄｃが印加されることによりＳｉウエハ１にはプラズマ中のイオンが引き込まれる。本実施形態では、この際のＶｄｃの絶対値が２００Ｖ以上になるように高周波電源１８，３１のパワーが調整される。例えば、高周波電源１８に５００Ｗ、高周波電源３１に８００Ｗを印加することによりＶｄｃ＝−５３０Ｖとすることができる。ちなみに、通常の酸化膜除去の際のＶｄｃは−１００〜−１８０Ｖ程度である。本実施形態では通常の自然酸化膜除去の場合よりも高いＶｄｃが印加されるようにする。このようにＶｄｃを高くすることにより、Ｓｉウエハ１の表面には従来の自然酸化膜除去の場合よりも強くプラズマ中のイオンが作用する。このため、成膜下地としてのＳｉウエハ１の表面が全体的にアモルファス化して反応性の高い状態となり、後述するようにその後にＴｉＳｉ２膜を形成した際に、コンタクト抵抗をより低くすることができる結晶構造Ｃ５４のＴｉＳｉ２を多く形成することができる。Ｖｄｃの絶対値は２５０Ｖが好ましく３００Ｖ以上が一層好ましい。 When performing the above-described plasma processing in the apparatus configured as described above, the gate valve 30 is opened, the wafer W is loaded into the chamber 11, the Si wafer W is placed on the susceptor 13, and the clamp ring 15 is used. Clamp. Thereafter, the gate valve 30 is closed, and the inside of the chamber 11 and the bell jar 12 is exhausted by the exhaust device 29 to be in a predetermined reduced pressure state. Subsequently, a predetermined gas is introduced into the chamber 11 from the gas supply mechanism 20 through the gas introduction nozzle 27. For example, plasma is generated by introducing high-frequency power from the high-frequency power source 18 to the coil 17 to form an induction electromagnetic field in the bell jar 12 while introducing Ar gas or Ar gas and H 2 gas. On the other hand, high frequency power is supplied from the high frequency power supply 31 to the susceptor 13, and a negative bias voltage, that is, a DC bias voltage (Vdc) is applied to the Si wafer 1. By applying this Vdc, ions in the plasma are drawn into the Si wafer 1. In the present embodiment, the power of the high frequency power supplies 18 and 31 is adjusted so that the absolute value of Vdc at this time is 200 V or more. For example, by applying 500 W to the high-frequency power source 18 and 800 W to the high-frequency power source 31, Vdc = −530V. Incidentally, Vdc at the time of normal oxide film removal is about −100 to −180V. In the present embodiment, a higher Vdc is applied than in the case of normal natural oxide film removal. By increasing Vdc in this way, ions in the plasma act on the surface of the Si wafer 1 more strongly than in the case of conventional natural oxide film removal. Therefore, the overall amorphous surface of the Si wafer 1 as a film-forming base becomes highly reactive state, when forming a subsequent TiSi 2 film as described later, that the contact resistance is lower They can be formed much TiSi 2 crystal structure C54. The absolute value of Vdc is preferably 250V, and more preferably 300V or more.

この際の処理条件は、例えば圧力が０．０１〜１３．３Ｐａ、好ましくは０．０４〜２．７Ｐａ、ウエハ温度が室温〜５００℃、ガス流量がＡｒおよびＨ２とも：０．００１〜０．０２Ｌ／ｍｉｎ、ＩＣＰ用の高周波電源１８の周波数が４５０ｋＨｚ、パワーが２００〜１５００Ｗ、バイアス用の高周波電源３１の周波数が１３．５６ＭＨｚ、パワーが１００〜１０００Ｗである。 The processing conditions at this time are, for example, a pressure of 0.01 to 13.3 Pa, preferably 0.04 to 2.7 Pa, a wafer temperature of room temperature to 500 ° C., and gas flow rates of Ar and H 2 : 0.001 to 0 The frequency of the high frequency power supply 18 for ICP is 450 kHz, the power is 200 to 1500 W, the frequency of the high frequency power supply 31 for bias is 13.56 MHz, and the power is 100 to 1000 W.

次に、引き続き行われる図１（ｃ）のＴｉＳｉ２膜を形成する処理を行うＴｉ成膜装置について説明する。 Next, a Ti film forming apparatus that performs the subsequent process of forming the TiSi 2 film of FIG. 1C will be described.

図３はＴｉ成膜装置の概略構成を示す断面図である。この成膜装置４０は、気密に構成された略円筒状のチャンバー４１を有しており、その中には被処理体であるＳｉウエハ１を水平に支持するためのサセプタ４２が円筒状の支持部材４３により支持された状態で配置されている。このサセプタ４２は、例えばＡｌＮ等のセラミックスで構成されている。サセプタ４２の外縁部にはＳｉウエハＷをガイドするためのガイドリング４４が設けられている。このガイドリング４４はプラズマのフォーカシング効果も奏する。また、サセプタ４２にはモリブデンやタングステン線等からなる抵抗加熱型のヒーター４５が埋め込まれており、このヒーター４５はヒーター電源４６から給電されることにより被処理体であるＳｉウエハ１を所定の温度に加熱する。なお、サセプタ４２に対するＳｉウエハ１の受け渡しは、その中に突没自在に設けられた３本のリフトピンでＳｉウエハ１を持ち上げた状態で行われる。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the Ti film forming apparatus. This film forming apparatus 40 has a substantially cylindrical chamber 41 that is hermetically configured, and a susceptor 42 for horizontally supporting the Si wafer 1 that is an object to be processed is cylindrically supported therein. It is arranged in a state where it is supported by the member 43. The susceptor 42 is made of ceramics such as AlN. A guide ring 44 for guiding the Si wafer W is provided on the outer edge of the susceptor 42. The guide ring 44 also has a plasma focusing effect. Further, a resistance heating type heater 45 made of molybdenum, tungsten wire or the like is embedded in the susceptor 42, and this heater 45 is supplied with power from a heater power supply 46 so that the Si wafer 1 as an object to be processed has a predetermined temperature. Heat to. In addition, the delivery of the Si wafer 1 to the susceptor 42 is performed in a state where the Si wafer 1 is lifted by three lift pins provided so as to freely protrude and retract therein.

チャンバー４１の天壁４１ａには、絶縁部材４９を介してシャワーヘッド５０が設けられている。このシャワーヘッド５０は、上段ブロック体５０ａ、中段ブロック体５０ｂ、下段ブロック体５０ｃで構成されている。そして、下段ブロック体５０ｃにはガスを吐出する吐出孔５７と５８とが交互に形成されている。上段ブロック体５０ａの上面には、第１のガス導入口５１と、第２のガス導入口５２とが形成されている。上段ブロック体５０ａの中では、第１のガス導入口５１から多数のガス通路５３が分岐している。中段ブロック体５０ｂにはガス通路５５が形成されており、上記ガス通路５３がこれらガス通路５５に連通している。さらにこのガス通路５５が下段ブロック体５０ｃの吐出孔５７に連通している。また、上段ブロック体５０ａの中では、第２のガス導入口５２から多数のガス通路５４が分岐している。中段ブロック体５０ｂにはガス通路５６が形成されており、上記ガス通路５４がこれらガス通路５６に連通している。さらにこのガス通路５６が下段ブロック体５０ｃの吐出孔５８に連通している。そして、上記第１および第２のガス導入口５１，５２は、ガス供給機構６０のガスラインに接続されている。   A shower head 50 is provided on the top wall 41 a of the chamber 41 via an insulating member 49. The shower head 50 includes an upper block body 50a, an intermediate block body 50b, and a lower block body 50c. Discharge holes 57 and 58 for discharging gas are alternately formed in the lower block body 50c. A first gas inlet 51 and a second gas inlet 52 are formed on the upper surface of the upper block body 50a. In the upper block body 50 a, a large number of gas passages 53 are branched from the first gas introduction port 51. Gas passages 55 are formed in the middle block body 50 b, and the gas passages 53 communicate with these gas passages 55. Further, the gas passage 55 communicates with the discharge hole 57 of the lower block body 50c. In the upper block body 50a, a large number of gas passages 54 are branched from the second gas introduction port 52. Gas passages 56 are formed in the middle block body 50 b, and the gas passages 54 communicate with the gas passages 56. Further, the gas passage 56 communicates with the discharge hole 58 of the lower block body 50c. The first and second gas inlets 51 and 52 are connected to a gas line of the gas supply mechanism 60.

ガス供給機構６０は、クリーニングガスであるＣｌＦ３ガスを供給するＣｌＦ３ガス供給源６１、Ｔｉ含有ガスであるＴｉＣｌ４ガスを供給するＴｉＣｌ４ガス供給源６２、プラズマガスであるＡｒガスを供給するＡｒガス供給源６３、還元ガスであるＨ２ガスを供給するＨ２ガス供給源６４、ＮＨ３ガスを供給するＮＨ３ガス供給源７１を有している。そして、ＣｌＦ３ガス供給源６１にはガスライン６５が、ＴｉＣｌ４ガス供給源６２にはガスライン６６が、Ａｒガス供給源６３にはガスライン６７が、Ｈ２ガス供給源６４にはガスライン６８が、ＮＨ３ガス供給源７１にはガスライン７９がそれぞれ接続されている。また、各ラインにはバルブ６９、バルブ７７およびマスフローコントローラ７０が設けられ、ＴｉＣｌ４ガス供給源６２から延びるガスライン６６には、排気装置７６と繋がるガスライン８０がバルブ７８を介して接続されている。前記第１のガス導入口５１にはＴｉＣｌ４ガス供給源６２から延びるガスライン６６が接続されており、このガスライン６６にはＣｌＦ３ガス供給源６１から延びるガスライン６５およびＡｒガス供給源６３から延びるガスライン６７が接続されている。また、前記第２のガス導入口５２にはＨ２ガス供給源６４から延びるガスライン６８およびＮＨ３ガス供給源７１から延びるガスライン７９が接続されている。したがって、プロセス時には、ＴｉＣｌ４ガス供給源６２からのＴｉＣｌ４ガスがＡｒガスにキャリアされてガスライン６６を介してシャワーヘッド５０の第１のガス導入口５１からシャワーヘッド５０内に至り、ガス通路５３，５５を経て吐出孔５７からチャンバー４１内へ吐出される一方、Ｈ２ガス供給源６４からのＨ２ガスがガスライン６８を介してシャワーヘッド５０の第２のガス導入口５２からシャワーヘッド５０内に至り、ガス通路５４，５６を経て吐出孔５８からチャンバー４１内へ吐出される。すなわち、シャワーヘッド５０は、ＴｉＣｌ４ガスとＨ２ガスとが全く独立してチャンバー４１内に供給されるポストミックスタイプとなっており、これらは吐出後に混合され反応が生じる。なお、各ガスラインのバルブやマスフローコントローラは図示しないコントローラにより制御される。 Gas supply mechanism 60 supplies a cleaning gas supplying ClF 3 gas is ClF 3 gas supply source 61, Ti-containing TiCl 4 gas TiCl 4 gas supply source 62 for supplying a gas, Ar gas is a plasma gas Ar gas supply source 63, a NH 3 gas supply source 71 for supplying H 2 gas to supply H 2 gas supply source 64, an NH 3 gas as a reducing gas. The ClF 3 gas supply source 61 has a gas line 65, the TiCl 4 gas supply source 62 has a gas line 66, the Ar gas supply source 63 has a gas line 67, and the H 2 gas supply source 64 has a gas line. 68, and a gas line 79 is connected to the NH 3 gas supply source 71, respectively. Each line is provided with a valve 69, a valve 77, and a mass flow controller 70. A gas line 80 connected to an exhaust device 76 is connected to a gas line 66 extending from the TiCl 4 gas supply source 62 via a valve 78. Yes. A gas line 66 extending from a TiCl 4 gas supply source 62 is connected to the first gas inlet 51, and a gas line 65 extending from a ClF 3 gas supply source 61 and an Ar gas supply source 63 are connected to the gas line 66. A gas line 67 extending from is connected. A gas line 68 extending from the H 2 gas supply source 64 and a gas line 79 extending from the NH 3 gas supply source 71 are connected to the second gas introduction port 52. Therefore, when the process reaches the first gas inlet port 51 of the shower head 50 through the TiCl 4 gas is a carrier of Ar gas gas line 66 from the TiCl 4 gas supply source 62 to the showerhead 50, the gas passage The H 2 gas from the H 2 gas supply source 64 is discharged from the second gas introduction port 52 of the shower head 50 through the gas line 68 while being discharged into the chamber 41 from the discharge hole 57 through 53 and 55. 50 is discharged from the discharge hole 58 into the chamber 41 through the gas passages 54 and 56. That is, the shower head 50 is a post-mix type and TiCl 4 gas and H 2 gas is supplied to the totally independently in the chamber 41, these reactions occur are mixed after discharge. The valves and mass flow controllers of each gas line are controlled by a controller (not shown).

シャワーヘッド５０には、整合器７２を介して高周波電源７３が接続されており、この高周波電源７３からシャワーヘッド５０に高周波電力が供給されることにより、シャワーヘッド５０を介してチャンバー４１内に供給されたガスがプラズマ化され、これにより成膜反応が進行される。高周波電力が供給される電極として機能するシャワーヘッド５０の対向電極として、サセプタ４２の上部に、例えば、モリブデン線等をメッシュ状に編み込んでなる電極７４が埋設されている。この電極７４には整合器８１を介して高周波電源８２が接続されており、バイアス電圧を得るための高周波電圧が印加されるようになっている。   A high frequency power source 73 is connected to the shower head 50 via a matching unit 72. When the high frequency power is supplied from the high frequency power source 73 to the shower head 50, the shower head 50 is supplied into the chamber 41 via the shower head 50. The formed gas is turned into plasma, whereby the film formation reaction proceeds. As a counter electrode of the shower head 50 that functions as an electrode to which high-frequency power is supplied, an electrode 74 formed by weaving, for example, a molybdenum wire or the like in a mesh shape is embedded above the susceptor 42. A high-frequency power source 82 is connected to the electrode 74 via a matching unit 81 so that a high-frequency voltage for obtaining a bias voltage is applied.

チャンバー４１の底壁４１ｂには、排気管７５が接続されており、この排気管７５には真空ポンプを含む排気装置７６が接続されている。そしてこの排気装置７６を作動させることによりチャンバー４１内を所定の真空度まで減圧することが可能となっている。   An exhaust pipe 75 is connected to the bottom wall 41 b of the chamber 41, and an exhaust device 76 including a vacuum pump is connected to the exhaust pipe 75. By operating the exhaust device 76, the inside of the chamber 41 can be depressurized to a predetermined degree of vacuum.

次に、Ｔｉ膜成膜装置におけるＴｉ膜形成プロセスについて説明する。   Next, a Ti film forming process in the Ti film forming apparatus will be described.

まず、ヒーター４５によりチャンバー４１内を５００〜７００℃に加熱しながら排気装置７６によりチャンバー４１内を排気して所定の真空状態とし、ＡｒガスおよびＨ２ガスを所定の流量比で、例えばＡｒガスを０．１〜５Ｌ／ｍｉｎ、Ｈ２ガスを０．５〜１０Ｌ／ｍｉｎでチャンバー４１内に導入しつつ、高周波電源７３からシャワーヘッド５０に高周波電力を供給してチャンバー４１内にプラズマを生成させ、さらに所定流量のＴｉＣｌ４ガスを、例えば０．００１〜０．０５Ｌ／ｍｉｎで供給してチャンバー４１内にＴｉ膜のプリコート処理を行う。その後、ＴｉＣｌ４ガスを停止して、ＮＨ３ガスを例えば０．１〜３Ｌ／ｍｉｎでチャンバー４１内に導入して、プラズマを生成してプリコートＴｉ膜を窒化して安定化させる。 First, while the chamber 41 is heated to 500 to 700 ° C. by the heater 45, the chamber 41 is evacuated by the exhaust device 76 to a predetermined vacuum state, and Ar gas and H 2 gas are supplied at a predetermined flow ratio, for example, Ar gas. Is introduced into the chamber 41 at a rate of 0.1 to 5 L / min and H 2 gas at a rate of 0.5 to 10 L / min, and high frequency power is supplied from the high frequency power source 73 to the shower head 50 to generate plasma in the chamber 41. is allowed, the further predetermined flow rate TiCl 4 gas, performs pre-coating process of the Ti film in the chamber 41 is supplied, for example 0.001~0.05L / min. Then, stop the TiCl 4 gas, is introduced into the chamber 41 the NH 3 gas, for example in 0.1~3L / min, is stabilized by nitriding the precoat Ti film to generate plasma.

次いで、図示しないゲートバルブを開いて、図示しないロードロック室からチャンバー４１内にＳｉウエハ１を装入し、サセプタ４２上にＳｉウエハ１を載置し、排気装置７６によりチャンバー４１内を排気しつつ、ヒーター４５によりウエハＷを加熱し、Ｈ２ガスを０．５〜１０．０Ｌ／ｍｉｎ、好ましくは０．５〜５．０Ｌ／ｍｉｎ、Ａｒガスを０．１〜５．０Ｌ／ｍｉｎ、好ましくは０．３〜２．０Ｌ／ｍｉｎの流量でチャンバー４１内に導入する。次に、ＡｒガスとＨ２ガスを維持したまま、チャンバー４１内を４０〜１３３３Ｐａ、好ましくは１３３．３〜６６６．５Ｐａにする。これらの流量を維持したまま、ＴｉＣｌ４ガスを０．００１〜０．０５Ｌ／ｍｉｎ、好ましくは０．００１〜０．０２Ｌ／ｍｉｎの流量でチャンバー４１内に導入してプリフローを行った後、ヒーター４５によるＳｉウエハ１の加熱温度（サセプタ温度）を５００〜７００℃程度、好ましくは６００℃程度に維持して、高周波電源７３からシャワーヘッド５０に３００ｋＨｚ〜６０ＭＨｚ、好ましくは４００〜４５０ｋＨｚの周波数で、２００〜１０００Ｗ、好ましくは２００〜５００Ｗの高周波電力を供給し、チャンバー４１内にプラズマを生成し、プラズマ化したガス中でＴｉ膜を成膜する。 Next, the gate valve (not shown) is opened, the Si wafer 1 is loaded into the chamber 41 from a load lock chamber (not shown), the Si wafer 1 is placed on the susceptor 42, and the chamber 41 is exhausted by the exhaust device 76. While heating the wafer W with the heater 45, the H 2 gas is 0.5 to 10.0 L / min, preferably 0.5 to 5.0 L / min, the Ar gas is 0.1 to 5.0 L / min, Preferably, the gas is introduced into the chamber 41 at a flow rate of 0.3 to 2.0 L / min. Next, while maintaining the Ar gas and H 2 gas, the inside of the chamber 41 is set to 40 to 1333 Pa, preferably 133.3 to 666.5 Pa. While maintaining these flow rates, after pre-flowing by introducing TiCl 4 gas into the chamber 41 at a flow rate of 0.001 to 0.05 L / min, preferably 0.001 to 0.02 L / min, the heater The heating temperature (susceptor temperature) of the Si wafer 1 by 45 is maintained at about 500 to 700 ° C., preferably about 600 ° C., and the frequency of 300 kHz to 60 MHz, preferably 400 to 450 kHz, from the high frequency power source 73 to the shower head 50, A high frequency power of 200 to 1000 W, preferably 200 to 500 W, is supplied to generate plasma in the chamber 41, and a Ti film is formed in a plasma gas.

このようにしてＴｉ膜が堆積されると同時に、このＴｉ膜は下地のＳｉウエハ１からＳｉを吸い上げてＴｉとＳｉとの反応によりＴｉＳｉ２膜が形成される。この場合に、上述したようにＳｉウエハ１の表面には絶対値が２００Ｖと従来の自然酸化膜除去の場合よりも極めて高いＶｄｃが印加されているので、Ｓｉウエハ１の表面では、自然酸化膜が除去されるのみならず、Ｓｉウエハ１の面にプラズマ中のイオンがより強く作用し、成膜下地のＳｉウエハ１の表面が全体的にアモルファス化し、Ｓｉ単結晶よりも未結合Ｓｉ（結合が切れた部分）が多く、反応性が高い状態が形成されている。これにより、抵抗が低いＣ５４結晶構造のチタンシリサイドを従来よりも低いウエハ温度で多く存在させることが可能になる。したがって、成膜温度を上昇させることなく従来よりも薄膜で低抵抗のチタンシリサイド膜を形成することができ、その結果、コンタクト抵抗を低くすることができる。 At the same time as the Ti film is deposited in this way, this Ti film sucks up Si from the underlying Si wafer 1 and a TiSi 2 film is formed by the reaction between Ti and Si. In this case, as described above, an absolute value of 200 V is applied to the surface of the Si wafer 1, which is much higher than that in the case of conventional natural oxide film removal. Not only is removed, but ions in the plasma act more strongly on the surface of the Si wafer 1, and the surface of the Si wafer 1 as a base for film formation becomes amorphous as a whole. There are many broken portions), and a highly reactive state is formed. As a result, a large amount of titanium silicide having a C54 crystal structure with low resistance can be present at a lower wafer temperature than in the prior art. Therefore, it is possible to form a titanium silicide film having a lower thickness and lower resistance than before without increasing the film formation temperature, and as a result, the contact resistance can be lowered.

また、下地のＳｉウエハ１の表面がこのように反応性の高い状態となっているので、従来のＴｉＳｉ２膜と同じ膜を形成するための温度を５０〜１００℃程度低くすることができる。 Further, since the surface of the underlying Si wafer 1 is in such a highly reactive state, the temperature for forming the same film as the conventional TiSi 2 film can be lowered by about 50 to 100 ° C.

Ｔｉ膜の成膜は、上記のようにＴｉＣｌ４ガスの供給とＨ２ガスの供給とプラズマ生成とを同時的に行ってもよいが、最初にＴｉＣｌ４ガスを短時間供給してＴｉ膜の吸着反応（ＴｉとＳｉとの反応）を生じさせた後、ＴｉＣｌ４ガスとＨ２ガスとＡｒガスとプラズマ生成でＴｉ膜を成膜する工程、Ｈ２ガスとＡｒガスの導入＋プラズマ生成を行う工程を複数回繰り返すプロセス、例えばＡＬＤ（Atomic Layered Deposition）プロセスで行うこともできる。これにより成膜温度をさらに低下させることができ、５００℃以下、例えば３５０℃程度でも成膜可能となる。また、Ｔｉ膜の成膜において、プラズマ生成に先立ってＴｉＣｌ４ガスを所定時間供給してＳｉウエハ上にＴｉ−Ｓｉ結合を生じさせ、次いでプラズマを生成するようにしてもよい。これによりチタンシリサイド膜の抵抗を一層低下させることができる。 The Ti film may be formed by supplying TiCl 4 gas, supplying H 2 gas, and generating plasma simultaneously as described above. First, TiCl 4 gas is supplied for a short time to form the Ti film. after that caused the adsorption reaction (reaction between Ti and Si), a step of forming a Ti film with TiCl 4 gas and H 2 gas and Ar gas and plasma generation, the introduction + plasma generation of H 2 gas and Ar gas It can also be performed by a process in which the steps to be performed are repeated a plurality of times, for example, an ALD (Atomic Layered Deposition) process. As a result, the film formation temperature can be further lowered, and film formation can be performed at 500 ° C. or less, for example, about 350 ° C. Further, in the formation of the Ti film, causing Ti-Si bonds on the Si wafer of the TiCl 4 gas before the plasma generation is supplied a predetermined time, and then it may generate the plasma. Thereby, the resistance of the titanium silicide film can be further reduced.

その後、必要に応じてＴｉＳｉ２膜４の表面の窒化処理を行うが、この場合には、サセプタ４２の温度を３５０〜７００℃程度、好ましくは６００℃にして、図３の装置のチャンバー４１内へＮＨ３ガス供給源７１からＮＨ３ガスを例えば０．１〜３Ｌ／ｍｉｎの流量で、ＡｒガスおよびＨ２ガスとともに流し、高周波の印加によりプラズマを生成して処理を行うことができる。窒化処理時のチャンバー４１内圧力、温度、プラズマ生成条件、Ａｒガス流量、およびＨ２ガス流量等は、Ｔｉ成膜時と同じである。 Thereafter, nitriding treatment of the surface of the TiSi 2 film 4 is performed as necessary. In this case, the temperature of the susceptor 42 is set to about 350 to 700 ° C., preferably 600 ° C., and the inside of the chamber 41 of the apparatus of FIG. The NH 3 gas can be supplied from the NH 3 gas supply source 71 at a flow rate of, for example, 0.1 to 3 L / min together with Ar gas and H 2 gas, and plasma can be generated by applying a high frequency. The pressure in the chamber 41, temperature, plasma generation conditions, Ar gas flow rate, H 2 gas flow rate, and the like during nitriding are the same as those during Ti film formation.

このようにして所定枚数の成膜後、チャンバー４１内にＣｌＦ３ガス供給源６１からＣｌＦ３ガスを供給し、チャンバー内のクリーニングを行う。 After forming a predetermined number of the way, to supply ClF 3 gas from ClF 3 gas supply source 61 into the chamber 41, for cleaning the chamber.

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described.

第２の実施形態においては、図４の（ａ）に示すように上記図１の（ａ）と同様の処理を行い、次いで、図４の（ｂ）に示すように、高周波を用いたプラズマによりＳｉウエハ１の表面の自然酸化膜を除去する。引き続き、図４の（ｃ）に示すように、Ｓｉウエハ１にＴｉＣｌ４ガス等のＴｉ含有原料ガスを供給し、プラズマを生成してＴｉ膜を成膜し、Ｔｉ膜とＳｉウエハ１のＳｉとの反応によりＴｉＳｉ２膜４を形成する。この処理は図１の（ｃ）と基本的には同様であるが、ここでは、最初にＨ２ガス，Ａｒガスを供給し、その後、プラズマを生成せずにＴｉＣｌ４ガス等のＴｉ含有原料ガスを所定時間供給してＴｉ−Ｓｉ結合を生じさせ、次いでプラズマを生成する。その後、必要に応じて図４の（ｄ）に示すように、図１の（ｄ）と同様の処理を行い、ＴｉＳｉ２膜４の表面にプラズマ窒化処理を施す。 In the second embodiment, as shown in FIG. 4 (a), the same processing as in FIG. 1 (a) is performed, and then, as shown in FIG. 4 (b), plasma using high frequency is used. Thus, the natural oxide film on the surface of the Si wafer 1 is removed. Subsequently, as shown in FIG. 4C, a Ti-containing source gas such as TiCl 4 gas is supplied to the Si wafer 1, plasma is generated to form a Ti film, and the Ti film and the Si wafer 1 are formed. The TiSi 2 film 4 is formed by the reaction. This process is basically the same as in FIG. 1C, but here, H 2 gas and Ar gas are first supplied, and then a Ti-containing raw material such as TiCl 4 gas is generated without generating plasma. A gas is supplied for a predetermined time to generate a Ti-Si bond, and then a plasma is generated. Thereafter, as shown in FIG. 4D, the same processing as in FIG. 1D is performed as necessary, and the surface of the TiSi 2 film 4 is subjected to plasma nitriding.

本実施形態では、図４（ｂ）の自然酸化膜を除去する処理は、第１の実施形態の図１（ｂ）を実施する装置と同様の装置を用いて行うことができる。この実施形態では自然酸化膜を除去するだけでよいので、ＳｉウエハのＶｄｃの絶対値を１００〜１８０Ｖ程度にし、他の条件は上記条件と同様にして処理を行うことができる。ただし、この実施形態においてもＶｄｃの絶対値が２００Ｖ以上として処理を行うことが有効である。   In the present embodiment, the process of removing the natural oxide film in FIG. 4B can be performed using an apparatus similar to the apparatus that implements FIG. 1B of the first embodiment. In this embodiment, since only the natural oxide film needs to be removed, the absolute value of Vdc of the Si wafer can be set to about 100 to 180 V, and the other conditions can be processed in the same manner as the above conditions. However, also in this embodiment, it is effective to perform the processing with the absolute value of Vdc being 200 V or more.

次の図４（ｃ）に示すＴｉＳｉ２膜の成膜処理は、上述の図３に示す装置によって基本的に同様の成膜条件により処理が行われるが、本実施形態では、プラズマ形成せずにＴｉＣｌ４を供給し、その後にプラズマを形成して処理を行う。具体的には、サセプタ４２上にＳｉウエハ１を載置した後、ヒーター４５によりウエハＷを加熱しながら排気装置７６によりチャンバー４１内を排気してチャンバー４１内を上記所定圧力にし、図５にタイミングを示すように、Ｈ２ガスおよびＡｒガスを上記所定流量でチャンバー４１内に導入してプリフローを行った後、これらの流量を維持したままＴｉＣｌ４ガスを上記所定の流量でＴ秒間流してＳｉウエハ１上にＴｉ−Ｓｉ結合を生じさせ、その後、高周波電源７３から上記所定の高周波電力を供給し、チャンバー４１内にプラズマを生成して、成膜処理を継続する。このプラズマ生成の前のＴｉＣｌ４ガスの供給時間Ｔは２秒間以上、好ましくは２〜３０秒間、例えば１０秒間に設定される。 The film forming process for the TiSi 2 film shown in FIG. 4C is performed under basically the same film forming conditions by the apparatus shown in FIG. 3, but in this embodiment, no plasma is formed. TiCl 4 is supplied to the substrate, and then plasma is formed to perform processing. Specifically, after the Si wafer 1 is placed on the susceptor 42, the chamber 41 is evacuated by the exhaust device 76 while the wafer W is heated by the heater 45, and the chamber 41 is brought to the predetermined pressure. As shown in the timing, after introducing H 2 gas and Ar gas into the chamber 41 at the predetermined flow rate and performing preflow, TiCl 4 gas is allowed to flow at the predetermined flow rate for T seconds while maintaining these flow rates. Ti—Si bonds are generated on the Si wafer 1, and then the predetermined high frequency power is supplied from the high frequency power source 73 to generate plasma in the chamber 41, and the film forming process is continued. The supply time T of TiCl 4 gas before the plasma generation is set to 2 seconds or more, preferably 2 to 30 seconds, for example, 10 seconds.

従来は、Ｔｉ含有原料ガスであるＴｉＣｌ４ガス供給とプラズマ形成とを同時に行っていたため、Ｓｉウエハ１の表面に十分なＴｉＣｌ４ガスが供給される前にプラズマが形成され、コンタクト底面であるＳｉウエハ１の表面上のＴｉ−Ｓｉ結合が少ない状態でＴｉＳｉ２が急な結晶成長を開始し、コンタクトホールの底面上においてＴｉ−Ｓｉ結合の数に依存し異状成長して不均一な結晶が形成されていた。例えば直径が０．２μｍのＳｉコンタクト面に比較的大きな５０ｎｍ程度であると数個のＴｉＳｉ２結晶が形成され、比較的小さな２０ｎｍ程度であると１０〜２０個のＴｉＳｉ２結晶が形成される。従来はこれに起因してコンタクト抵抗の増大が生じていたが、本実施形態のように、最初にプラズマを生成せずにＴｉ含有原料ガスであるＴｉＣｌ４ガスを所定時間供給してＳｉウエハ１の表面全体に徐々にＴｉ−Ｓｉ結合を生じさせることにより、ＴｉＳｉ２が結晶成長を開始する前に十分なＴｉ−Ｓｉ結合が生じる。したがって、所定時間後のプラズマ生成により均一なＴｉＳｉ２結晶の成長を生じ、結晶粒、結晶性（配向性）も均一になる。このため、チタンシリサイド自体が低抵抗となるとともに、チタンシリサイドとＳｉウエハ１との接触が均一となり、コンタクト抵抗を低くすることができる。 Conventionally, TiCl 4 gas supply, which is a Ti-containing source gas, and plasma formation are performed at the same time. Therefore, plasma is formed before sufficient TiCl 4 gas is supplied to the surface of the Si wafer 1, and Si is the bottom surface of the contact. TiSi bonds on the surface of the wafer 1 starts TiSi 2 is a rapid crystal growth with less, depending on the number of TiSi bonds on the bottom surface of the contact hole to grow abnormal uneven crystals formed It had been. For example diameter several TiSi 2 crystals when a relatively large 50nm about the Si contact surface of 0.2μm is formed, relatively is small 20nm about the 10-20 TiSi 2 crystals are formed. Conventionally, the contact resistance has been increased due to this. However, as in this embodiment, TiCl 4 gas, which is a Ti-containing source gas, is supplied for a predetermined time without first generating plasma. By gradually forming Ti-Si bonds over the entire surface, sufficient Ti-Si bonds are formed before TiSi 2 starts crystal growth. Therefore, uniform TiSi 2 crystal growth is caused by plasma generation after a predetermined time, and crystal grains and crystallinity (orientation) become uniform. For this reason, the titanium silicide itself has a low resistance, and the contact between the titanium silicide and the Si wafer 1 becomes uniform, so that the contact resistance can be lowered.

なお、本実施形態においても、第１の実施形態と同様、Ｔｉ膜成膜において、ＴｉＣｌ４ガスの供給と還元ガスであるＨ２ガスの供給＋プラズマ生成とを交互的に行うことができる。この場合には、最初のＴｉＣｌ４の供給がプリフローに相当する。 In the present embodiment, similarly to the first embodiment, the TiCl 4 gas supply and the reduction gas H 2 gas supply + plasma generation can be alternately performed in the Ti film formation. In this case, the first supply of TiCl 4 corresponds to the preflow.

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described.

第３の実施形態においては、上記図４（ａ）および図４（ｂ）と同様にして、Ｓｉウエハ１上にコンタクトホールを形成後、高周波を用いたプラズマによりＳｉウエハの表面の酸化膜を除去する。引き続き、上記図４（ｃ）と同様に、ＴｉＳｉ２膜を形成する。このＴｉＳｉ２膜の形成工程は、図４（ｃ）と基本的には同様であるが、ここでは、最初にプラズマを生成せずにＴｉ含有原料ガスであるＴｉＣｌ４ガスを所定時間供給してＴｉ−Ｓｉ結合を生じさせた後、プラズマを生成してＴｉ膜の成膜を行う際に、Ｔｉ含有原料ガスであるＴｉＣｌ４ガスを、最初に低流量で供給し、次いで高流量で供給する。その後、必要に応じて図４（ｄ）と同様に、ＴｉＳｉ２膜の表面に窒化処理を施す。 In the third embodiment, a contact hole is formed on the Si wafer 1 in the same manner as in FIGS. 4A and 4B, and then an oxide film on the surface of the Si wafer is formed by plasma using high frequency. Remove. Subsequently, a TiSi 2 film is formed as in FIG. The process of forming this TiSi 2 film is basically the same as that in FIG. 4C, but here, TiCl 4 gas, which is a Ti-containing source gas, is supplied for a predetermined time without first generating plasma. After Ti—Si bond is generated, when Ti film is formed by generating plasma, TiCl 4 gas, which is a Ti-containing source gas, is first supplied at a low flow rate and then at a high flow rate. . Thereafter, as necessary, the surface of the TiSi 2 film is subjected to nitriding as in FIG.

本実施形態のＴｉＳｉ２膜の形成工程においては、図６のタイミングチャートに示すように、まず、Ｈ２ガスおよびＡｒガスを所定流量でチャンバー４１内に導入してプリフローを行った後、これらの流量を維持したままＴｉＣｌ４ガスを所定流量（低流量Ｆ１）でＴ１秒間流してＳｉウエハ１上にＴｉ−Ｓｉ結合を生じさせる。そして、引き続きＴｉＣｌ４ガスを上記低流量Ｆ１で流した状態で、高周波電源７３から上記所定の高周波電力を供給し、チャンバー４１内にプラズマを生成して成膜処理を開始する。この低流量Ｆ１でのＴｉＣｌ４ガスの供給をＴ２秒間維持することにより、Ｓｉとの反応を緩やかに進行させる。次いで、ＴｉＣｌ４ガスの流量を高流量Ｆ２に上げ、成膜速度を上げて成膜する。ＴｉＣｌ４ガス流量は、チャンバーの容積に応じて０．０００５〜０．０２Ｌ／ｍｉｎの範囲で適宜設定される。３００ｍｍφウエハ対応のＴｉ成膜装置チャンバ−においては、例えば、低流量Ｆ１は０．００１〜０．０１２Ｌ／ｍｉｎに、高流量Ｆ２は０．０１２〜０．０２０Ｌ／ｍｉｎに設定され、２００ｍｍφウエハ対応のチャンバーにおいては、例えば、低流量Ｆ１は０．０００５〜０．００４６Ｌ／ｍｉｎに、高流量Ｆ２は０．００４６〜０．０１０Ｌ／ｍｉｎに設定される。また、プラズマ生成に先立つＴｉＣｌ４の供給時間Ｔ１は、例えば１〜３０秒間に、低流量Ｆ１でのＴｉＣｌ４の供給時間Ｔ２は、例えば５〜６０秒、好ましくは５〜３０秒に設定される。 In the step of forming the TiSi 2 film of the present embodiment, as shown in the timing chart of FIG. 6, first, after the pre-flow by introducing H 2 gas and Ar gas into the chamber 41 at a predetermined flow rate, these causing Ti-Si bonds on the Si wafer 1 to leave the TiCl 4 gas was maintained flow flowing T1 seconds at a predetermined flow rate (low flow F1). Then, the predetermined high frequency power is supplied from the high frequency power source 73 with the TiCl 4 gas flowing at the low flow rate F1, and plasma is generated in the chamber 41 to start the film forming process. By maintaining the supply of the TiCl 4 gas at the low flow rate F1 for T2 seconds, the reaction with Si proceeds slowly. Next, the flow rate of TiCl 4 gas is increased to a high flow rate F2, and the film formation rate is increased to form a film. The TiCl 4 gas flow rate is appropriately set in the range of 0.0005 to 0.02 L / min according to the volume of the chamber. In a Ti film forming apparatus chamber compatible with a 300 mmφ wafer, for example, the low flow rate F1 is set to 0.001 to 0.012 L / min, and the high flow rate F2 is set to 0.012 to 0.020 L / min. In this chamber, for example, the low flow rate F1 is set to 0.0005 to 0.0046 L / min, and the high flow rate F2 is set to 0.0046 to 0.010 L / min. Further, the supply time T1 of TiCl 4 prior to plasma generation is set to, for example, 1 to 30 seconds, and the supply time T2 of TiCl 4 at the low flow rate F1 is set to, for example, 5 to 60 seconds, preferably 5 to 30 seconds. .

プラズマを生成してＴｉ膜を成膜する際に、最初からＴｉ含有原料ガスを成膜用の高流量で供給すると、Ｓｉとの反応が急激に進み、図７（ａ）に示すように、粒径の大きなＴｉＳｉ２結晶が形成され、ＴｉＳｉ２膜とＳｉウエハ１との界面のモホロジーが悪化してしまうおそれがあるが、本実施形態の構成のように、最初に低流量のガスを供給してＳｉとの反応を緩やかに進行させることにより、図７（ｂ）に示すように、粒径の小さい均一なＴｉＳｉ２結晶を形成することが可能になる。したがって、その後の高流量ガスの供給により成膜速度を上昇させた際にも均一な結晶成長を生じさせることができ、その結果、微細かつ均一な結晶粒を有するチタンシリサイド膜を形成することができるので、界面モホロジーを良好にすることができる。 When forming a Ti film by generating plasma, if a Ti-containing source gas is supplied from the beginning at a high flow rate for film formation, the reaction with Si proceeds rapidly, as shown in FIG. Although a TiSi 2 crystal having a large particle size is formed and the morphology of the interface between the TiSi 2 film and the Si wafer 1 may be deteriorated, a low flow rate gas is first supplied as in the configuration of this embodiment. Then, by slowly advancing the reaction with Si, it becomes possible to form a uniform TiSi 2 crystal having a small particle size, as shown in FIG. 7B. Accordingly, even when the film formation rate is increased by the subsequent supply of a high flow rate gas, uniform crystal growth can be caused, and as a result, a titanium silicide film having fine and uniform crystal grains can be formed. Therefore, the interface morphology can be improved.

なお、第１の実施形態のように、Ｓｉウエハに絶対値２００Ｖ以上のＶｄｃを印加してＴｉＳｉ２成膜処理を行った場合には、粒径の大きなＴｉＳｉ２結晶が形成されやすく、界面モホロジーが悪化しやすいから、本実施形態のプラズマ生成に先立ってＴｉＣｌ４を所定時間供給し、その後、最初に低流量でＴｉＣｌ４を供給しながらプラズマを生成してＴｉ膜を成膜して界面モホロジーを改善する方法は、特にこのようなる場合に有効である。 In addition, as in the first embodiment, when a TiSi 2 film forming process is performed by applying Vdc of an absolute value of 200 V or more to the Si wafer, a TiSi 2 crystal having a large particle size is likely to be formed, and the interface morphology Since TiCl 4 is supplied for a predetermined time prior to plasma generation in this embodiment, plasma is first generated while TiCl 4 is supplied at a low flow rate, and a Ti film is formed to form an interface morphology. The method of improving is particularly effective in such a case.

次に、本発明の効果を確認した実験結果について説明する。   Next, experimental results confirming the effects of the present invention will be described.

（１）第１の実施形態の実験
ここでは、まず、図２の装置を用いてＳｉウエハ表面に高周波を用いたプラズマ処理を施した。この際の条件は高周波電源１８のパワーを５００Ｗ、バイアス用の高周波電源３１のパワーを８００Ｗとして、Ｖｄｃが−５３０Ｖになるようにして行った。その後、図３の装置を用いて、サセプタ温度６４０℃、ウエハ温度６２０℃で３１秒間処理を行い、厚さ４３ｎｍのＴｉＳｉ２膜を成膜した。 (1) Experiment of 1st Embodiment Here, first, plasma processing using high frequency was performed on the Si wafer surface using the apparatus of FIG. The conditions at this time were such that the power of the high frequency power supply 18 was 500 W, the power of the bias high frequency power supply 31 was 800 W, and Vdc was −530 V. Thereafter, using the apparatus shown in FIG. 3, a treatment was performed at a susceptor temperature of 640 ° C. and a wafer temperature of 620 ° C. for 31 seconds to form a 43 nm thick TiSi 2 film.

その際のＸ線回折プロファイルを図８に示す。図８に示すように、実施形態１に従って形成したＴｉＳｉ２膜はこれらに示すように、結晶構造Ｃ５４のＴｉＳｉ２のピーク強度が強く、Ｃ５４が７０％程度形成していることが確認された。 The X-ray diffraction profile at that time is shown in FIG. As shown in FIG. 8, the TiSi 2 film formed according to Embodiment 1 has a strong peak intensity of TiSi 2 having a crystal structure C54, and it has been confirmed that C54 is formed about 70%.

また、そのサンプルのホール部分の断面のＳＥＭ写真を図９に示す。なお、図９はフッ酸でエッチングしており、ＴｉＳｉ２膜がエッチングにより抜けている。図９に示すように、ＴｉＳｉ２膜の存在していた部分が薄く均一であり、結晶粒径が揃っていることが推測される。 Further, an SEM photograph of the cross section of the hole portion of the sample is shown in FIG. In FIG. 9, etching is performed with hydrofluoric acid, and the TiSi 2 film is removed by etching. As shown in FIG. 9, it is estimated that the portion where the TiSi 2 film was present was thin and uniform, and the crystal grain size was uniform.

（２）第２の実施形態の実験
ここでは、図２の装置を用いて自然酸化膜を除去した後、図３の装置によるＴｉＳｉ２膜の成膜において、プラズマ生成に先立って１０秒間ＴｉＣｌ４を供給した。サセプタ温度６４０℃、ウエハ温度６２０℃で２０秒間処理を行い、厚さ２７ｎｍのＴｉＳｉ２膜を成膜した。 (2) In the case experiment of the second embodiment, after removing the natural oxide film by using the apparatus shown in FIG. 2, in the formation of the TiSi 2 film by the apparatus of FIG. 3, 10 seconds TiCl prior to the plasma generation 4 Supplied. Susceptor temperature 640 ° C., at a wafer temperature 620 ° C. for 20 seconds treatment was deposited TiSi 2 film having a thickness of 27 nm.

その際のＸ線回折プロファイルを図１０に示す。図１０に示すように、結晶構造Ｃ５４のＴｉＳｉ２のピークが見られＣ５４が生成されているのが確認された。 The X-ray diffraction profile at that time is shown in FIG. As shown in FIG. 10, the peak of TiSi 2 having a crystal structure C54 was observed, confirming that C54 was generated.

また、そのサンプルのホール部分の断面のＳＥＭ写真を図１１に示す。なお、図１１はフッ酸でエッチングしており、ＴｉＳｉ２膜がエッチングにより抜けている。図１１に示すように、この場合にもＴｉＳｉ２膜の存在していた部分が薄く均一であり、結晶粒径が揃っていることが推測される。 Further, an SEM photograph of a cross section of the hole portion of the sample is shown in FIG. In FIG. 11, etching is performed with hydrofluoric acid, and the TiSi 2 film is removed by etching. As shown in FIG. 11, in this case as well, it is assumed that the portion where the TiSi 2 film was present was thin and uniform, and the crystal grain sizes were uniform.

（３）従来サンプル
図１２は、第１の実施形態に従って製造したサンプルの別の部分のＸ線回折プロファイル（Ａ）と、Ｖｄｃを通常の自然酸化膜除去の条件でプラズマ処理を行った後に成膜したサンプルのＸ線回折プロファイル（Ｂ）およびこのようなプラズマ処理を行わずに成膜したサンプルのＸ線回折プロファイル（Ｃ）とを比較して示すものである。図１２に示すように、（Ａ）はＣ５４のピークが高いのに対し、プラズマ処理を通常の条件で行った（Ｂ）の場合には、結晶構造Ｃ５４のＴｉＳｉ２のピークがほとんど見られず、ほぼＣ４９の結晶構造となっており、（Ｃ）のプラズマ処理を行わなかった場合にはＣ４９のピークも低く、結晶性が悪くなっていることが確認された。 (3) Conventional Sample FIG. 12 shows an X-ray diffraction profile (A) of another part of the sample manufactured according to the first embodiment and Vdc after plasma treatment under normal natural oxide film removal conditions. The X-ray diffraction profile (B) of the filmed sample is compared with the X-ray diffraction profile (C) of the sample formed without performing such plasma treatment. As shown in FIG. 12, (A) has a high peak of C54, whereas in the case of (B) in which the plasma treatment was performed under normal conditions, the TiSi 2 peak of crystal structure C54 was hardly seen. The crystal structure was substantially C49, and when the plasma treatment of (C) was not performed, the peak of C49 was low and it was confirmed that the crystallinity was poor.

また、本発明の処理を行わない従来のサンプルのホール部分の断面のＳＥＭ写真を図１３に示す。なお、図１３はフッ酸でエッチングしており、ＴｉＳｉ２膜がエッチングにより抜けている。図１３に示すように、ＴｉＳｉ２膜の存在していた部分が厚く不均一に抜けており、結晶粒径が不均一であることが推測される。 Further, FIG. 13 shows an SEM photograph of a cross section of a hole portion of a conventional sample not subjected to the processing of the present invention. In FIG. 13, etching is performed with hydrofluoric acid, and the TiSi 2 film is removed by etching. As shown in FIG. 13, the portion where the TiSi 2 film was present is thick and non-uniform, and it is estimated that the crystal grain size is non-uniform.

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく本発明の思想の範囲内で種々変更可能である。例えば、上記実施形態ではＴｉＳｉ２膜の形成に先立って行われる高周波を用いたプラズマでの処理をＩＣＰプラズマにより行ったが、これに限定されずに平行平板型プラズマ（容量結合プラズマ）で行ってもよし、チャンバー内に直接マイクロ波を導入するマイクロ波プラズマで行ってもよい。ただし、ＩＣＰプラズマのほうが不必要なダメージを被処理体に与える懸念が小さく好ましい。また、第２の実施形態のように自然酸化膜の除去の場合には、基板へのダメージの小さいリモートプラズマを好適に用いることができる。さらに、ＴｉＳｉ２膜の下地としてＳｉウエハを用いた例について示したが、これに限らずｐｏｌｙ−Ｓｉであってもよいし、Ｓｉに限らず金属シリサイドであってもよい。さらにまた、原料ガスとしてＴｉＣｌ４ガスを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、Ｔｉ含有原料ガスならばどのようなものでもよく、例えば有機チタンとしてＴＤＭＡＴ（ジメチルアミノチタニウム）、ＴＤＥＡＴ（ジエチルアミノチタン）等を用いることもできる。さらにまた、Ｔｉ含有原料ガスを用いてチタンシリサイド膜を形成する場合を例にとって説明したが、これに限定されず、例えば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ等の金属含有原料ガスを用いてこれら金属のシリサイド膜を形成する場合にも同様な効果を得ることができる。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified within the scope of the idea of the present invention. For example, in the above embodiment, the plasma processing using high frequency performed prior to the formation of the TiSi 2 film is performed using ICP plasma, but the present invention is not limited to this, and parallel plate plasma (capacitive coupling plasma) is used. It is also possible to use microwave plasma in which microwaves are directly introduced into the chamber. However, ICP plasma is preferable because it is less likely to cause unnecessary damage to the object to be processed. In the case of removing the natural oxide film as in the second embodiment, remote plasma with little damage to the substrate can be suitably used. Furthermore, although the example using the Si wafer as the base of the TiSi 2 film has been shown, the present invention is not limited to this, and poly-Si may be used, and not only Si but also metal silicide may be used. Furthermore, the case where TiCl 4 gas is used as the source gas has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and any Ti-containing source gas may be used. For example, TDMAT (dimethylamino titanium) as organic titanium, TDEAT (diethylamino titanium) or the like can also be used. Furthermore, the case where a titanium silicide film is formed using a Ti-containing source gas has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, a metal-containing source such as Ni, Co, Pt, Mo, Ta, Hf, Zr, etc. The same effect can be obtained when a silicide film of these metals is formed using a gas.

また、上記第３の実施形態においては、自然酸化膜を除去後に、プラズマを生成せずにＴｉ含有原料ガスを所定時間供給し、その後Ｔｉ含有原料ガスを最初は低流量で、次いで高流量で供給しながらプラズマを生成してＴｉＳｉ２膜を形成したが、このようなＴｉＳｉ２膜の形成方法を、自然酸化膜除去を実施しない場合に適用することもできる。この場合にはＴｉＳｉ２膜の結晶粒径を小さくすることができるという効果を維持することができ、結果として、界面モホロジーを良好にすることができる。 In the third embodiment, after removing the natural oxide film, the Ti-containing source gas is supplied for a predetermined time without generating plasma, and then the Ti-containing source gas is initially supplied at a low flow rate and then at a high flow rate. While the TiSi 2 film is formed by generating plasma while supplying, such a method of forming the TiSi 2 film can also be applied when the natural oxide film is not removed. In this case, the effect that the crystal grain size of the TiSi 2 film can be reduced can be maintained, and as a result, the interface morphology can be improved.

１ Ｓｉウエハ
２ 層間絶縁層
３ コンタクトホール
４ ＴｉＳｉ２膜
１０ プラズマ処理装置
１１ チャンバー
１２ ベルジャー
１３ サセプタ
１７ コイル
１８ プラズマ形成用の高周波電源
２０ ガス供給機構
３１ バイアス印加用の高周波電源
４０ Ｔｉ成膜装置
４１ チャンバー
４２ サセプタ
５０ シャワーヘッド
６０ ガス供給機構
６２ ＴｉＣｌ４ガス源
７３ 高周波電源 1 Si wafer 2 interlayer insulating layer 3 contact hole 4 TiSi 2 film 10 plasma processing apparatus 11 chamber 12 the bell jar 13 susceptor 17 coil 18 plasma formation high-frequency power supply 40 Ti film formation apparatus of the high frequency power source 20 a gas supply mechanism 31 bias applied for 41 Chamber 42 Susceptor 50 Shower head 60 Gas supply mechanism 62 TiCl 4 gas source 73 High frequency power supply

Claims (15)

被処理体のＳｉ含有部分上に金属シリサイド膜を成膜する成膜方法であって、
前記Ｓｉ含有部分上の自然酸化膜を除去する工程と、
前記被処理体の自然酸化膜が除去されたＳｉ含有部分上に金属シリサイド膜を形成する工程と
を具備し、
前記金属シリサイド膜を形成する工程は、最初にプラズマを生成せずに、成膜しようとする金属シリサイド中の金属を含有する金属含有原料ガスを所定時間供給して金属−シリコン結合を生じさせ、次いで金属含有原料ガスを供給しつつプラズマを生成して当該金属からなる金属膜を成膜し、その際の金属膜とＳｉ含有部分との反応により金属シリサイド膜を形成することを特徴とする成膜方法。 A film forming method for forming a metal silicide film on a Si-containing portion of an object to be processed,
Removing a natural oxide film on the Si-containing portion;
Forming a metal silicide film on the Si-containing portion from which the natural oxide film of the object is removed,
The step of forming the metal silicide film first generates a metal-silicon bond by supplying a metal-containing source gas containing a metal in the metal silicide to be formed for a predetermined time without generating plasma. Next, plasma is generated while supplying a metal-containing source gas to form a metal film made of the metal, and a metal silicide film is formed by a reaction between the metal film and the Si-containing portion at that time. Membrane method. 被処理体のＳｉ含有部分上にチタンシリサイド膜を成膜する成膜方法であって、
前記Ｓｉ含有部分上の自然酸化膜を除去する工程と、
前記被処理体の自然酸化膜が除去されたＳｉ含有部分上にチタンシリサイド膜を形成する工程と
を具備し、
前記チタンシリサイド膜を形成する工程は、最初にプラズマを生成せずに、Ｔｉ含有原料ガスを所定時間供給してＴｉ−Ｓｉ結合を生じさせ、次いでＴｉ含有原料ガスを供給しつつプラズマを生成してＴｉ膜を成膜し、その際のＴｉ膜とＳｉ含有部分との反応によりチタンシリサイド膜を形成することを特徴とする成膜方法。 A film forming method for forming a titanium silicide film on a Si-containing portion of an object to be processed,
Removing a natural oxide film on the Si-containing portion;
Forming a titanium silicide film on the Si-containing portion from which the natural oxide film of the object is removed,
In the step of forming the titanium silicide film, without generating plasma first, a Ti-containing source gas is supplied for a predetermined time to generate a Ti-Si bond, and then plasma is generated while supplying the Ti-containing source gas. Forming a Ti film, and forming a titanium silicide film by a reaction between the Ti film and the Si-containing portion at that time. 前記Ｓｉ含有部分は、Ｓｉ基板、ｐｏｌｙ−Ｓｉまたは金属シリサイドからなることを特徴とする請求項２に記載の成膜方法。   The film forming method according to claim 2, wherein the Si-containing portion is made of a Si substrate, poly-Si, or metal silicide. 前記チタンシリサイド膜を形成する工程において、プラズマを生成している際には、Ｔｉ含有原料ガスを流したままの状態とされることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の成膜方法。   4. The film formation according to claim 2, wherein, in the step of forming the titanium silicide film, when plasma is generated, the Ti-containing source gas is kept flowing. 5. Method. 前記チタンシリサイド膜を形成する工程において、最初にプラズマを生成せずにＴｉ含有原料ガスを所定時間供給してＴｉ−Ｓｉ結合を生じさせ、その後、プラズマを生成した際には、Ｔｉ含有原料ガスを停止し還元ガスを流してプラズマおよび還元ガスでＴｉ含有原料ガスを還元し、引き続きＴｉ含有原料ガスの供給とプラズマおよび還元ガスを供給することによるＴｉ含有原料ガスの還元とを複数回繰り返すことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の成膜方法。   In the step of forming the titanium silicide film, a Ti-containing source gas is first supplied for a predetermined time without generating plasma to generate a Ti-Si bond, and then a Ti-containing source gas is generated when plasma is generated. The Ti-containing source gas is reduced with plasma and reducing gas by flowing a reducing gas, and then the Ti-containing source gas and the Ti-containing source gas reduction by supplying the plasma and the reducing gas are repeated a plurality of times. The film-forming method of Claim 2 or Claim 3 characterized by these. 前記チタンシリサイド膜を形成する工程において、プラズマを生成してＴｉ膜を成膜する際には、最初にＴｉ含有原料ガスを第１の流量で供給し、次いで前記Ｔｉ含有原料ガスを前記第１の流量よりも高い第２の流量で供給することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の成膜方法。   In the step of forming the titanium silicide film, when a Ti film is formed by generating plasma, a Ti-containing source gas is first supplied at a first flow rate, and then the Ti-containing source gas is supplied to the first film. The film forming method according to claim 2, wherein the second flow rate is higher than the second flow rate. 前記第１の流量は０．０００５〜０．０１２Ｌ／ｍｉｎの範囲、前記第２の流量は０．００４６〜０．０２０Ｌ／ｍｉｎの範囲であることを特徴とする請求項６に記載の成膜方法。   The film formation according to claim 6, wherein the first flow rate is in a range of 0.0005 to 0.012 L / min, and the second flow rate is in a range of 0.0046 to 0.020 L / min. Method. 前記自然酸化膜を除去する工程は、高周波を用いたプラズマにより行われることを特徴とする請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の成膜方法。   The film forming method according to claim 2, wherein the step of removing the natural oxide film is performed by plasma using high frequency. 前記自然酸化膜を除去する工程は、被処理体に絶対値が２００Ｖ以上のＤＣバイアス電圧（Ｖｄｃ）を印加しつつ行うことを特徴とする請求項８に記載の成膜方法。   9. The film forming method according to claim 8, wherein the step of removing the natural oxide film is performed while applying a DC bias voltage (Vdc) having an absolute value of 200 V or more to the object to be processed. 被処理体のＳｉ含有部分上に金属シリサイド膜を成膜する成膜方法であって、
プラズマを生成せずに前記被処理体のＳｉ含有部分上に成膜しようとする金属シリサイド中の金属を含有する金属含有原料ガスを所定時間供給して金属−シリコン結合を生じさせる第１工程と、
次いで金属含有原料ガスを供給しながらプラズマを生成して当該金属からなる金属膜を成膜し、その際の金属膜とＳｉ含有部分との反応により金属シリサイド膜を形成する第２工程と
を具備し、
前記第２工程は、最初に金属含有原料ガスを第１の流量で供給し、次いで前記金属含有原料ガスを前記第１の流量よりも高い第２の流量で供給することを特徴とする成膜方法。 A film forming method for forming a metal silicide film on a Si-containing portion of an object to be processed,
A first step of generating a metal-silicon bond by supplying a metal-containing source gas containing a metal in a metal silicide to be deposited on a Si-containing portion of the object to be processed without generating plasma for a predetermined time; ,
Next, plasma is generated while supplying a metal-containing source gas to form a metal film made of the metal, and a second step of forming a metal silicide film by reaction between the metal film and the Si-containing portion at that time And
In the second step, the metal-containing source gas is first supplied at a first flow rate, and then the metal-containing source gas is supplied at a second flow rate higher than the first flow rate. Method. 被処理体のＳｉ含有部分上にチタンシリサイド膜を成膜する成膜方法であって、
プラズマを生成せずに前記被処理体のＳｉ含有部分上にＴｉ含有原料ガスを所定時間供給してＴｉ−Ｓｉ結合を生じさせる第１工程と、
次いでＴｉ含有原料ガスを供給しながらプラズマを生成してＴｉ膜を成膜し、その際のＴｉ膜とＳｉ含有部分との反応によりチタンシリサイド膜を形成する第２工程と
を具備し、
前記第２工程は、最初にＴｉ含有原料ガスを第１の流量で供給し、次いで前記Ｔｉ含有原料ガスを前記第１の流量よりも高い第２の流量で供給することを特徴とする成膜方法。 A film forming method for forming a titanium silicide film on a Si-containing portion of an object to be processed,
A first step of supplying a Ti-containing source gas on a Si-containing portion of the object to be processed for a predetermined time without generating plasma to generate a Ti-Si bond;
Next, plasma is generated while supplying a Ti-containing source gas to form a Ti film, and a second step of forming a titanium silicide film by a reaction between the Ti film and the Si-containing portion at that time is provided.
In the second step, the Ti-containing source gas is first supplied at a first flow rate, and then the Ti-containing source gas is supplied at a second flow rate higher than the first flow rate. Method. 前記第１の流量は０．０００５〜０．０１２Ｌ／ｍｉｎの範囲、前記第２の流量は０．００４６〜０．０２０Ｌ／ｍｉｎの範囲であることを特徴とする請求項１１に記載の成膜方法。   The film formation according to claim 11, wherein the first flow rate is in a range of 0.0005 to 0.012 L / min, and the second flow rate is in a range of 0.0046 to 0.020 L / min. Method. 前記Ｔｉ膜の成膜は、ＴｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス、およびＡｒガスを供給して行うことを特徴とする請求項２から請求項９、請求項１１及び１２のいずれか１項に記載の成膜方法。 The Ti film is formed by supplying TiCl 4 gas, H 2 gas, and Ar gas, according to any one of claims 2 to 9, 11 and 12. Film forming method. 前記チタンシリサイド膜を形成する工程は、被処理体を載置する載置台の温度を３５０〜７００℃の範囲として行うことを特徴とする請求項２から請求項９、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の成膜方法。   The step of forming the titanium silicide film is performed by setting the temperature of the mounting table on which the object to be processed is mounted in a range of 350 to 700 ° C. The film forming method according to claim 1. 前記金属は、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｔａ、ＨｆおよびＺｒから選択されたものであることを特徴とする請求項１または請求項１０に記載の成膜方法。   11. The film forming method according to claim 1, wherein the metal is selected from Ti, Ni, Co, Pt, Mo, Ta, Hf, and Zr.
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