JP2004176127A - Film deposition method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は成膜方法に関し、特に、シリサイド膜を成膜する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、記憶装置としてSRAM(Satic Random Access Memory)が広く用いられている。
SRAMでは、MOS(Metal Oxide Semiconductor)型ICのゲート電極は、中抵抗のポリシリコン膜の表面に、低抵抗のシリサイド(金属ケイ化物)膜が形成されて構成されており、従来技術ではシリサイド膜は、シリサイドからなるターゲットを用いたスパッタリング法により成膜されている。
【0003】
しかし、スパッタリング法では成膜されるシリサイド膜の金属とケイ素との結合比率を制御することが困難であった。ゲート電極の膜厚が30nm〜50nmと薄くなると、シリサイド膜中の金属とケイ素の結合比率の精度が要求されるため、そのようなシリサイド膜を従来の成膜方法で形成することは困難であった。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−150238号公報 (第6−7頁、第1図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、シリサイド膜を成膜するに当たり、金属とケイ素の結合比率を制御可能な成膜方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、真空槽内に蒸着材料と、アノード電極と、処理対象物とを配置し、前記真空槽内に真空雰囲気を形成した後、前記真空槽内に反応ガスを供給しながら、前記蒸着材料と前記アノード電極との間にアーク放電を発生させてアーク電流を流し、前記蒸着材料から前記蒸着材料の荷電粒子を放出させ、前記アーク電流によって生じた磁界で、前記処理対象物が配置された方向に荷電粒子の進行方向を曲げ、前記荷電粒子を前記処理対象物表面に到達させ、前記荷電粒子と前記反応ガスとを反応させ、前記処理対象物表面に膜を形成するアーク放電による成膜方法であって、前記蒸着材料として金属を用い、前記反応ガスとして下記化学式(1)、
【0007】
SixH2x+2……(1)
(上記化学式(1)中、xは1以上3以下の整数を示す)
で表されるシランガスを用いてシリサイド膜を成膜する成膜方法である。
【0008】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の成膜方法であって、前記蒸着材料を構成する金属としてタングステン又はタンタルのいずれか一方又は両方を用いる成膜方法である。
請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2のいずれか1項記載の成膜方法であって、前記反応ガスとして下記化学式(2)
【0009】
SiH4……(2)
【0010】
で表されるモノシランガスを用いる成膜方法である。
請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の成膜方法であって、前記真空槽内の圧力を6.5×10−7Pa以下にした後、前記アーク放電を発生させる成膜方法である。
【0011】
本発明は上記のように構成されており、蒸着材料は金属などの導電性材料で構成されているので、蒸着材料の近傍にトリガ電極を配置し、アノード電極と蒸着材料との間に電圧を印加すると、トリガ電極と蒸着材料との間にトリガ放電が発生する。
【0012】
トリガ放電によって蒸着材料から蒸着材料の粒子が放出されると、アノード電極と蒸着材料との間の圧力が高くなり、蒸着材料とアノード電極との間の絶縁耐圧が低下してアノード電極と蒸着材料の表面との間にアーク放電が発生する。このとき、アーク放電を維持するアーク電流を、処理対象物から遠ざかる方向に流すと、その電流によって誘起される磁界は、蒸着材料の表面から放出された正電荷の粒子に対して、処理対象物方向に曲げる力を及ぼす。
【0013】
蒸着材料の表面から放出される粒子には、中性粒子と、正電荷の荷電粒子がある。中性粒子と正電荷の荷電粒子のうち、電荷質量比(電荷/質量)の小さい荷電粒子は、磁界で曲げられる率が少ないので、処理対象物方向には飛行しない。ここでアノード電極を筒状にし、蒸着材料を円柱状にし、蒸着材料の側面周囲をアノード電極で覆えば中性粒子と電荷質量比の大きい荷電粒子はアノード電極の内周面に付着するので、処理対象物には到達しない。
【0014】
即ち、処理対象物に到達する荷電粒子は電荷質量比が大きく、化学的活性の高いイオンだけである。従って、反応ガスとしてシランガスを用いた場合、処理対象物に到達する荷電粒子とシランガスとの反応性が非常に高く、シランガスとの結合反応効率が高いので、真空槽内のシランガス濃度が高い程、ケイ素濃度が高いシリサイド膜が得られることになる。
【0015】
例えば、モノシランガスを用いてタングステンシリサイド膜を形成する場合、A個のタングステンとB個のモノシランが全て反応し、タングステンとケイ素の結合比がA:Bのシリサイド膜が形成されるとすると、タングステンの数Aが一定である場合、Bは真空槽内のシランガスの分圧に比例する。
【0016】
従って、蒸着材料から放出される荷電粒子の数を変えなくても、真空槽内のシランガスの分圧を変えることで、シリサイド膜中のケイ素と金属との結合比率を変えることができる。また、真空槽内の圧力を6.5×10−7Pa以下にしておけば、酸素等の不純物が混入しないので、純度が高いシリサイド膜が得られる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下で図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図1の符号1は本発明の成膜方法に用いられる成膜装置を示している。この成膜装置1は、真空槽2と、蒸着源3と、基板ホルダ50と、ノズル63とを有している。
【0018】
蒸着源3は真空槽2の底壁側に配置され、基板ホルダ50は真空槽2の天井側に配置されている。ノズル63は基板ホルダ50と蒸着源3との間の位置であって、基板ホルダ50の近傍位置に配置されている。
【0019】
蒸着源3は、取り付け板37と、アノード電極32と、蒸着材料31と、トリガ電極34と、アーク電極39とを有している。真空槽2の底壁には孔が形成され、取り付け板37はその孔を気密に塞ぐように水平に取りつけられている。
【0020】
アノード電極32は円筒形であり、取り付け板37の真空槽2の内部側に立設されている。アノード電極32内部には棒状の取り付け部材36が挿通されており、その下端部は取り付け板37上に固定され、上部にはトリガ電極34が、第一の絶縁部材35を介して取り付けられている。
【0021】
蒸着材料31は、トリガ電極34の上部に配置された第二の絶縁部材33を介して、取り付け部材36の先端位置に取り付けられている。この蒸着材料31は、アノード電極32の上端部分の開口38よりも下側の位置、即ち、アノード電極32内部に位置している。
【0022】
蒸着材料31はアノード電極32の内径よりも小径の円柱状に形成されており、かつ、蒸着材料31はアノード電極32の中心軸線8上に置かれている。従って、アノード電極32の内周面と、蒸着材料31の側面との間には隙間がある。
アーク電極39は棒状であり、隙間に配置され、上端は蒸着材料31に接続され、また、下端は取り付け板37の絶縁材料41を介して真空槽2の外部に気密に導出され、真空槽2外に配置された電源装置40に電気的に接続されている。
【0023】
トリガ電極34も、真空槽2の外部に電気的に導出されており、同じ電源装置40に接続されている。他方、アノード電極32と真空槽2はそれぞれ接地電位に接続されている。
【0024】
真空槽2と、トリガ電極34と、蒸着材料31と、アノード電極32は、第一、第二の絶縁部材33、35によって互いに絶縁されており、電源装置40を起動すると蒸着材料31には所定の大きさの負電圧が印加され、トリガ電極34には蒸着材料31よりも大きい負電圧が印加されるようになっている。
【0025】
基板ホルダ50の中心は、アノード電極32の中心軸線8上に位置しており、基板ホルダ50の真空槽2の底壁側の面に後述する処理対象物を配置したとき、処理対象物がアノード電極32の開口38と対向するようになっている。
【0026】
ノズル63は真空槽2内に配置され、その先端の噴出口は処理対象物の近傍に配置されており、ノズル63は真空槽2外に配置されたガス導入系61のボンベに接続されている。ボンベには反応ガスとしてモノシランガス(SiH4)のようなシランガスが充填されており、ノズルの噴出口から処理対象物に向けてそのシランガスを噴出できるように構成されている。
【0027】
真空槽2の外壁にはヒータ68と、冷水管69が巻き回されており、後述する成膜の工程で、真空槽2内の温度が所定温度に維持されるようになっている。
上記成膜装置1を用いて処理対象物にシリサイド膜を成膜する工程について説明する。処理対象物52として、片面に後述するポリシリコン膜が形成された状態の基板を用意する。
【0028】
真空槽2に接続された真空排気系62を起動し、真空槽2の内部に6.5×10−7Pa以下の真空雰囲気を形成した後、該真空雰囲気を維持しながら、処理対象物52を真空槽2内に搬入し、ポリシリコン膜を下側に向けた状態で、処理対象物52を基板ホルダ50に保持させると、ポリシリコン膜の表面がアノード電極32の開口38に向けられる。
【0029】
ノズル63の噴出口からシランガスを噴出させ、真空排気を続けながらシランガスの流量を調整し、真空槽2内のシランガスの分圧が所定圧力になったところで、電源装置40を起動し、アノード電極32と蒸着材料31との間に100V程度の電圧を印加した状態で、トリガ電極34にパルス状の電圧(ここでは3.4kV)を印加する。
【0030】
ここでは、蒸着材料31はタングステン(W)やタンタル(Ta)のような高融点金属の円柱で構成され、その底面が略水平になるように配置されている。即ち、蒸着材料31の側面はアノード電極32の内周面と互いに向かいあっているので、トリガ放電によって蒸着材料31の側面から高融点金属の粒子が放出され、アノード電極32内の圧力が上昇し、絶縁耐性が低下すると、アノード電極32と蒸着材料31との間にアーク放電が誘起される。
【0031】
電源装置40には大容量のコンデンサが装備されており、そのコンデンサは予め充電されているので、アノード電極32と蒸着材料31との間にアーク放電が誘起されると、コンデンサの放電によってアーク電流が供給される。アーク電流はアーク放電直後に最大値となり、その最大値を尖頭電流値とすると、ここでは、コンデンサの容量は8800μFであり、尖頭電流値は1200A以上1400A以下である。
【0032】
アーク電極39はアノード電極32の中心軸線8に平行に、且つ中心軸線8の近傍に配置されており、アーク電流はアーク電極39を蒸着材料31から真空槽2の底面方向に向けて流れ、中心軸線8を中心とした磁界を形成する。
【0033】
他方、アーク放電によって蒸着材料31にアーク電流が流れると、蒸着材料31の側面が溶融し、トリガ放電の各パルス毎に一定量の高融点金属の粒子が放出される。放出された高融点金属の粒子には、正又は負の荷電粒子と中性粒子がある。
【0034】
図2の符号81は中性粒子を示し、符号84は質量に比べ電荷の小さい(電荷質量比の小さい)巨大荷電粒子を示し、符号82、84は質量に比べ電荷の大きい(電荷質量比の大きい)微小荷電粒子を示している。
【0035】
これらのうち、中性粒子81と巨大荷電粒子84はアノード電極32と蒸着材料31との間の電界の影響を受けず、蒸着材料31から放出されると、アノード電極32に向けて直線的に飛行し、アノード電極32の内周面に衝突するとそこに付着する。
【0036】
他方、微小荷電粒子82、84のうち、負電荷を有する微小荷電粒子82(電子を含む)は、蒸着材料31と反発し、且つ、正電圧のアノード電極32に引きつけられ、蒸着材料31からアノード電極32に向かって飛行する。このとき、アーク電流が形成する磁界によって開口38方向に向う力を受け、その飛行方向が開口38方向に曲げられ、処理対象物52に向かって飛行する。
【0037】
また、正電荷を有する正の微小荷電粒子83は、蒸着材料31から放出され、アノード電極32に向う途中で、正電圧のアノード電極32によって押し戻され、負電圧の蒸着材料31に引き寄せられて、蒸着材料31の方向に向って逆向きに飛行する。
【0038】
この逆向きの飛行のとき、正の微小荷電粒子83は、アーク電流が形成する磁界から開口38方向に向う力を受けるとともに、処理対象物52に向かって飛行する負の微小荷電粒子82に吸引され、その飛行方向が開口38方向に曲げられる。
【0039】
飛行方向が開口38方向に曲げられた正の微小荷電粒子83は、開口38から処理対象物52に向かって放出され、処理対象物52の表面に到達する。従って、本願発明の成膜方法では電荷質量比の大きく、反応性が高い微小荷電粒子83だけが処理対象物52に到達することになる。
【0040】
処理対象物52はポリシリコン膜が形成された面が開口38に向けられており、上述したようにシランガスが処理対象物52に噴出されているので、ポリシリコン膜の表面に到達した微小荷電粒子83はシランガスと反応し、シリサイド膜であるタングステンシリサイドの膜が成長する。
【0041】
薄膜成長中は、不図示の移動手段によって基板ホルダ50がアノード電極32の開口38に対して相対的に回転しており、基板ホルダ50と共に処理対象物52も回転するので、結果として、ポリシリコン膜の表面に膜厚分布が均一な金属ケイ化物の膜(シリサイド膜)が成長する。
【0042】
図3の符号57は、処理対象物52上に形成されたシリサイド膜の一例を示しており、ポリシリコン膜56とシリサイド膜57とで積層体55が構成されている。タングステンシリサイドのような金属ケイ化物で構成されたシリサイド膜は、ポリシリコン膜のような中抵抗膜に比べて電気抵抗が小さくなっている。従って、この積層体55のポリシリコン膜56側の面をゲート絶縁膜の表面に密着させれば、その積層体55をゲート電極として用いることができる。
【0043】
次に、本発明の成膜方法についてより具体的に説明する。
<ケイ素濃度>
反応ガスとしてモノシランガスを用い、成膜前の真空槽2内の反応ガスの分圧を変えてシリサイド膜を成膜した。尚、真空槽2内のに反応ガスを供給する直前の成膜前到達圧力は1×10−9Torr(1.33×10−7Pa)であった。
【0044】
各シリサイド膜についてオージェ分析を行い、シリサイド膜に含まれるケイ素の原子濃度を測定した。その測定結果を図4に示す。
図4のグラフの横軸はモノシランガスの分圧を示し、縦軸はケイ素の原子濃度を示している。図4から明らかなようにモノシランガスの分圧が高くなるほど、シリサイド膜のケイ素濃度が高くなっており、反応ガスであるシランガスの分圧とケイ素濃度が比例することが確認された。
【0045】
従って、反応ガスの種類と蒸着材料等の成膜条件毎に、反応ガスの分圧とケイ素濃度との関係を求めておき、その関係に基づいて反応ガスの分圧を設定すれば、所望の結合比率のシリサイド膜が得られることが分かる。
【0046】
<オージェ分析>
真空槽2中のモノシランガスの分圧が5×10−3Torr(6.65×10−1Pa)の条件でシリサイド膜を形成し、このシリサイド膜についてオージェ分析を行い、シリサイド膜の深さ方向の元素分布を求めた。その結果を図5に示す。
【0047】
図5の縦軸は原子濃度を示し、横軸はスパッタ時間(エッチング時間)を示している。図5の符号Aと、Bと、Cはそれぞれポリシリコン膜のケイ素と、シリサイド膜のケイ素と、シリサイド膜のタングステンを示している。
図5から分かるように、シリサイド膜がエッチング除去され、ポリシリコン膜のケイ素が検出され始める深さまでは、シリサイド膜のケイ素とタングステンとの比率がほぼ一定になっている。
【0048】
このことから、ポリシリコン膜の表面に微小荷電粒子83が付着し始めたときから、タングステンがケイ素と結合してケイ化され、深さに対して元素の構成比が一定なシリサイド膜が得られることがわかる。
【0049】
以上は反応ガスとしてモノシランガスを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上述した化学式(1)に示したシランガスであれば、例えばジシランガス(Si2H6)、トリシランガス(Si3H8)を用いることが可能である。これらのシランガスは単独で用いても良いし、2種類以上を混合して用いてもよい。
【0050】
蒸着材料の構成材料もタングステンに限定されるものではなく、タンタル(Ta)、チタン(Ti)等種々の高融点金属を用い、タンタルシリサイドやチタンシリサイド等種々のシリサイド膜を形成することができる・
アノード電極32の形状は円筒形に限定されるものではなく、中空の直方体等種々の形状のものを用いることができる。蒸着材料31の形状も円柱に限定されず、直方体等種々の形状のものを用いることができる。
【0051】
【発明の効果】
本発明ではイオン化した蒸着材料の粒子のみが処理対象物表面に到達する。そのような粒子は反応性が非常に高く、反応ガスであるシランガスの濃度が高いほどケイ素と金属との結合比率は大きくなる。従って、真空雰囲気の反応ガスの分圧を制御することによって、所望も結合比率で結合した金属シリサイド膜を得ることができる。また、イオン化した蒸着材料の粒子は、処理対象物を加熱しなくても反応ガスと反応するので、処理対象物が加熱によりダメージを受けなることがない。処理対象物や真空槽を加熱しなければ、真空槽の内壁に付着している水が分解されることがなく、水の分解物である酸素や水素が発生せず、そのような不純物が成膜中の薄膜に混入されないので、不純物濃度の低いシリサイド膜が得られる。また、膜厚はトリガ放電のパルス数で制御できることから、膜厚の制御が容易であり、膜厚が10nm〜50nm程度の薄いシリサイド膜を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の成膜方法に用いられる成膜装置の一例を示す断面図
【図2】本発明の成膜装置に用いられる蒸着源の原理を説明する断面図
【図3】本発明の成膜方法により成膜されたシリサイド膜を説明するための断面図
【図4】反応ガスの分圧と、シリサイド膜中のケイ素濃度との関係を示すグラフ
【図5】シリサイド膜の深さ方向の原子濃度分布を示すグラフ
【符号の説明】
1……成膜装置 2……真空槽 3……蒸着源 32……アノード電極38……開口 31……蒸着材料 34……トリガ電極 52……処理対象物 55……積層体 56……ポリシリコン膜 57……シリサイド膜 83……正の荷電粒子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a film forming method, and more particularly, to a method for forming a silicide film.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an SRAM (Static Random Access Memory) has been widely used as a storage device.
In an SRAM, the gate electrode of a MOS (Metal Oxide Semiconductor) type IC is formed by forming a low-resistance silicide (metal silicide) film on the surface of a medium-resistance polysilicon film. Is formed by a sputtering method using a target made of silicide.
[0003]
However, it has been difficult to control the bonding ratio between metal and silicon in the silicide film formed by the sputtering method. When the thickness of the gate electrode is as thin as 30 nm to 50 nm, the accuracy of the bonding ratio between metal and silicon in the silicide film is required, and it is difficult to form such a silicide film by a conventional film forming method. Was.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-150238 (Pages 6-7, FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art, and an object of the present invention is to provide a film forming method capable of controlling a bonding ratio between metal and silicon when forming a silicide film. is there.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
[0007]
Si x H 2x + 2 ...... ( 1)
(In the above chemical formula (1), x represents an integer of 1 or more and 3 or less)
This is a film formation method for forming a silicide film using a silane gas represented by
[0008]
The invention according to
According to a third aspect of the present invention, there is provided the film forming method according to any one of the first and second aspects, wherein the reactive gas is represented by the following chemical formula (2):
[0009]
SiH 4 (2)
[0010]
This is a film formation method using a monosilane gas represented by
The invention according to claim 4 is the film forming method according to any one of
[0011]
The present invention is configured as described above, and since the vapor deposition material is composed of a conductive material such as a metal, a trigger electrode is arranged near the vapor deposition material, and a voltage is applied between the anode electrode and the vapor deposition material. When applied, a trigger discharge occurs between the trigger electrode and the deposition material.
[0012]
When the particles of the vapor deposition material are released from the vapor deposition material by the trigger discharge, the pressure between the anode electrode and the vapor deposition material increases, the dielectric strength between the vapor deposition material and the anode electrode decreases, and the anode electrode and the vapor deposition material are reduced. An arc discharge occurs between the surface and the surface. At this time, when an arc current for maintaining the arc discharge is caused to flow away from the object to be processed, the magnetic field induced by the current causes particles of the positive charge emitted from the surface of the deposition material to be exposed to the object to be processed. It exerts a bending force in the direction.
[0013]
Particles emitted from the surface of the deposition material include neutral particles and positively charged particles. Of the neutral particles and the positively charged particles, the charged particles having a small charge-to-mass ratio (charge / mass) do not fly in the direction of the processing object because the rate of bending by the magnetic field is small. Here, the anode electrode is formed in a cylindrical shape, the vapor deposition material is formed in a columnar shape, and if the side surface of the vapor deposition material is covered with the anode electrode, the neutral particles and the charged particles having a large charge mass ratio adhere to the inner peripheral surface of the anode electrode. It does not reach the object to be processed.
[0014]
That is, the charged particles that reach the object to be treated are only ions having a large charge-mass ratio and high chemical activity. Therefore, when silane gas is used as the reaction gas, the reactivity between the charged particles reaching the object to be treated and the silane gas is very high, and the efficiency of the binding reaction with the silane gas is high. A silicide film having a high silicon concentration can be obtained.
[0015]
For example, when a tungsten silicide film is formed using a monosilane gas, A tungsten and B monosilane all react to form a silicide film in which the bonding ratio of tungsten to silicon is A: B. If the number A is constant, B is proportional to the partial pressure of the silane gas in the vacuum chamber.
[0016]
Therefore, without changing the number of charged particles emitted from the evaporation material, the bonding ratio between silicon and metal in the silicide film can be changed by changing the partial pressure of the silane gas in the vacuum chamber. If the pressure in the vacuum chamber is set to 6.5 × 10 −7 Pa or less, a high-purity silicide film can be obtained because impurities such as oxygen are not mixed.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The
The arc electrode 39 is rod-shaped and arranged in a gap, the upper end is connected to the
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
The center of the
[0026]
The
[0027]
A heater 68 and a
A process of forming a silicide film on a processing target using the
[0028]
The vacuum evacuation system 62 connected to the
[0029]
The silane gas is ejected from the ejection port of the
[0030]
Here, the
[0031]
The
[0032]
The arc electrode 39 is disposed parallel to and near the
[0033]
On the other hand, when an arc current flows through the
[0034]
[0035]
Of these, the
[0036]
On the other hand, among the minutely charged
[0037]
Further, the positive fine charged
[0038]
During the flight in the opposite direction, the positive fine charged
[0039]
The positive fine charged
[0040]
Since the surface of the
[0041]
During the growth of the thin film, the
[0042]
[0043]
Next, the film forming method of the present invention will be described more specifically.
<Silicon concentration>
A monosilane gas was used as a reaction gas, and a partial pressure of the reaction gas in the
[0044]
Auger analysis was performed on each silicide film to measure the atomic concentration of silicon contained in the silicide film. FIG. 4 shows the measurement results.
The horizontal axis of the graph in FIG. 4 indicates the partial pressure of the monosilane gas, and the vertical axis indicates the atomic concentration of silicon. As is clear from FIG. 4, the higher the partial pressure of the monosilane gas, the higher the silicon concentration of the silicide film, and it was confirmed that the partial pressure of the silane gas as the reaction gas was proportional to the silicon concentration.
[0045]
Therefore, the relationship between the partial pressure of the reaction gas and the silicon concentration is determined for each film forming condition such as the type of the reaction gas and the vapor deposition material, and the partial pressure of the reaction gas is set based on the relationship. It can be seen that a silicide film having a bonding ratio can be obtained.
[0046]
<Auger analysis>
A silicide film is formed under the condition that the partial pressure of the monosilane gas in the
[0047]
The vertical axis in FIG. 5 indicates the atomic concentration, and the horizontal axis indicates the sputtering time (etching time). Symbols A, B, and C in FIG. 5 indicate silicon of a polysilicon film, silicon of a silicide film, and tungsten of a silicide film, respectively.
As can be seen from FIG. 5, the ratio of silicon to tungsten in the silicide film is substantially constant at a depth where the silicide film is etched away and silicon in the polysilicon film starts to be detected.
[0048]
From this, from the time when the minute charged
[0049]
The case where a monosilane gas is used as the reaction gas has been described above. However, the present invention is not limited to this. For example, a disilane gas (Si 2 H 6 ), trisilane Silane gas (Si 3 H 8 ) can be used. These silane gases may be used alone or as a mixture of two or more.
[0050]
The constituent material of the vapor deposition material is not limited to tungsten, and various silicide films such as tantalum silicide and titanium silicide can be formed using various refractory metals such as tantalum (Ta) and titanium (Ti).
The shape of the
[0051]
【The invention's effect】
In the present invention, only particles of the ionized deposition material reach the surface of the processing object. Such particles have very high reactivity, and the higher the concentration of the silane gas, the reactive gas, the greater the bonding ratio between silicon and metal. Therefore, by controlling the partial pressure of the reaction gas in the vacuum atmosphere, it is possible to obtain a metal silicide film bonded at a desired bonding ratio. In addition, since the ionized particles of the evaporation material react with the reaction gas without heating the object, the object is not damaged by heating. If the object to be treated and the vacuum chamber are not heated, the water adhering to the inner wall of the vacuum chamber will not be decomposed, and the decomposed products of water, oxygen and hydrogen will not be generated, and such impurities will not form. Since it is not mixed into a thin film in the film, a silicide film having a low impurity concentration can be obtained. Further, since the film thickness can be controlled by the number of pulses of the trigger discharge, the film thickness can be easily controlled, and a thin silicide film having a film thickness of about 10 nm to 50 nm can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a film forming apparatus used in a film forming method of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the principle of an evaporation source used in the film forming apparatus of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a silicide film formed by the film forming method of FIG. 4. FIG. 4 is a graph showing a relationship between a partial pressure of a reaction gas and a silicon concentration in the silicide film. Graph showing the atomic concentration distribution in the direction [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記真空槽内に真空雰囲気を形成した後、前記真空槽内に反応ガスを供給しながら、前記蒸着材料と前記アノード電極との間にアーク放電を発生させてアーク電流を流し、
前記蒸着材料から前記蒸着材料の荷電粒子を放出させ、
前記アーク電流によって生じた磁界で、前記処理対象物が配置された方向に荷電粒子の進行方向を曲げ、
前記荷電粒子を前記処理対象物表面に到達させ、前記荷電粒子と前記反応ガスとを反応させ、前記処理対象物表面に膜を形成するアーク放電による成膜方法であって、
前記蒸着材料として金属を用い、
前記反応ガスとして下記化学式(1)、
SixH2x+2……(1)
(上記化学式(1)中、xは1以上3以下の整数を示す)
で表されるシランガスを用いてシリサイド膜を成膜する成膜方法。A deposition material, an anode electrode, and a processing object are arranged in a vacuum chamber,
After forming a vacuum atmosphere in the vacuum chamber, while supplying a reaction gas into the vacuum chamber, an arc current is generated by generating an arc discharge between the deposition material and the anode electrode,
Discharging charged particles of the deposition material from the deposition material,
In the magnetic field generated by the arc current, the traveling direction of the charged particles is bent in a direction in which the object to be processed is arranged,
A film forming method by arc discharge in which the charged particles reach the surface of the processing target, react the charged particles and the reaction gas, and form a film on the surface of the processing target,
Using a metal as the deposition material,
The following chemical formula (1) is used as the reaction gas:
Si x H 2x + 2 ...... ( 1)
(In the above chemical formula (1), x represents an integer of 1 or more and 3 or less)
A film forming method for forming a silicide film using a silane gas represented by the formula:
SiH4……(2)
で表されるモノシランガスを用いる請求項1又は請求項2のいずれか1項記載の成膜方法。The following chemical formula (2) is used as the reaction gas.
SiH 4 (2)
The film forming method according to claim 1, wherein a monosilane gas represented by the following formula is used.
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