JP4437636B2 - 膜形成方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜形成材料および膜形成方法に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
現在、半導体分野における進歩は著しく、LSIからULSIに移って来ている。そして、信号の処理速度を向上させる為、微細化が進んでいる。又、配線材料には低抵抗な銅が選択され、配線間は誘電率が極めて低い材料で埋められ、極薄膜化の一途を辿っているゲート酸化膜もSiO2からHfO2等の金属酸化膜にすることが検討され出している。
【0003】
しかしながら、上記技術思想が採用されたとしても、微細化に伴ってソース・ドレイン部の拡散層は極端に浅くなることから、抵抗が増大し、信号の処理速度向上は困難である。
【0004】
そこで、TiSi2等の金属シリサイトの検討が行われている。
【0005】
しかしながら、TiSi2では、今後の性能向上には限界があるだろうと予想される。
【0006】
今後の半導体にあっては、CoSi2、更にはNiSi2の導入が必須であろうと思われる。
【0007】
CoSi2やNiSi2の薄膜は、スパッタリング技術で容易に作成できると思われる。
【0008】
しかしながら、スパッタリングでは、半導体素子に物理的ダメージを与えると思われること、かつ、大面積への均一成膜性には限界が有ることから、CVD(化学気相成長方法)によりCoSi2やNiSi2膜を成膜する手法の開発が待たれると考えられる。
【0009】
従って、本発明が解決しようとする課題は、CoSi2やNiSi2と言ったシリサイト膜をCVDにより形成できる技術を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記の課題に対する検討を鋭意押し進めて行くうちに、CVD材料として如何なるものを選ぶかが大事なことが判って来た。
【0011】
このような観点からの検討を押し進めて行った結果、下記一般式[I]及び一般式[II]の群の中から選ばれる化合物を用いれば、CVDで、CoSi2やNiSi2と言ったシリサイト膜を形成できることが見出されるに至った。
【0012】
すなわち、前記の課題は、Co及びNiの群の中から選ばれる一つ又は二つの金属元素、及びSiが用いられて構成されてなるシリサイト膜を形成する為の膜形成材料であって、前記金属元素の原料として下記一般式[I]及び一般式[II]の群の中から選ばれる一つ又は二つ以上の化合物が用いられてなることを特徴とする膜形成材料によって解決される。
【0013】
又、Co及びNiの群の中から選ばれる一つ又は二つの金属元素、及びSiが用いられて構成されてなるシリサイト膜を形成する為の膜形成材料であって、前記金属元素の原料として下記一般式[I]及び一般式[II]の群の中から選ばれる一つ又は二つ以上の化合物が用いられてなり、Siの原料としてSixH(2x+2)(但し、xは1以上の整数。)及びRxSiH(4−x)(但し、Rはアルキル基、xは0〜3の整数。Rが二つ以上ある場合、全てのRは同一でも異なっていても良い。)の群の中から選ばれる一つ又は二つ以上の化合物が用いられてなることを特徴とする膜形成材料によって解決される。
【0014】
一般式[I]
(但し、MはCo又はNi、nは2又は3、R1,R2,R3はH又はアルキル基である。R1,R2,R3は同一でも異なっていても良い。)
一般式[II]
(但し、MはCo又はNi、R1,R2,R3,R4,R5はH又はアルキル基である。R1,R2,R3,R4,R5は同一でも異なっていても良い。)
特に、Co及びNiの群の中から選ばれる一つ又は二つの金属元素、及びSiが用いられて構成されてなるシリサイト膜を形成する為の膜形成材料であって、前記金属元素の原料として(Acac)2Co,(Acac)2Co水和物,(Acac)3Co,(Acac)3Co水和物,(DPM)2Co,(DPM)2Co水和物,(DPM)3Co,(DPM)3Co水和物,[(CH3)C5H4]2Co,[(C2H5)C5H4]2Co,[(i−C3H7)C5H4]2Co,[(n−C4H9)C5H4]2Co,(Acac)2Ni,(Acac)2Ni水和物,(DPM)2Ni,(DPM)2Ni水和物,[(CH3)C5H4]2Ni,[(C2H5)C5H4]2Ni,[(i−C3H7)C5H4]2Ni,[(n−C4H9)C5H4]2Niの群の中から選ばれる一つ又は二つ以上の化合物が用いられてなることを特徴とする膜形成材料によって解決される。
【0015】
更には、Co及びNiの群の中から選ばれる一つ又は二つの金属元素、及びSiが用いられて構成されてなるシリサイト膜を形成する為の膜形成材料であって、前記金属元素の原料として(Acac)2Co,(Acac)2Co水和物,(Acac)3Co,(Acac)3Co水和物,(DPM)2Co,(DPM)2Co水和物,(DPM)3Co,(DPM)3Co水和物,[(CH3)C5H4]2Co,[(C2H5)C5H4]2Co,[(i−C3H7)C5H4]2Co,[(n−C4H9)C5H4]2Co,(Acac)2Ni,(Acac)2Ni水和物,(DPM)2Ni,(DPM)2Ni水和物,[(CH3)C5H4]2Ni,[(C2H5)C5H4]2Ni,[(i−C3H7)C5H4]2Ni,[(n−C4H9)C5H4]2Niの群の中から選ばれる一つ又は二つ以上の化合物が用いられてなり、Siの原料としてSiH4,Me3SiH,Me2SiH2,Me3SiH,Et3SiH,Et2SiH2,Et3SiH,Si2H6,Si3H8の群の中から選ばれる一つ又は二つ以上の化合物が用いられてなることを特徴とする膜形成材料によって解決される。
【0016】
又、前記の課題は、上記の膜形成材料と、還元剤とを用いて、導電性のシリサイト膜を形成することを特徴とする膜形成方法によっても解決される。
【0017】
或いは、上記の膜形成材料と、H2O,R3N,R2N−NR2,RCHO,ROH(RはH又はアルキル基である。Rが二つ以上ある場合、全てのRは同一でも異なっていても良い。)の群の中から選ばれる一つ又は二つ以上とを用いて、導電性のシリサイト膜を形成することを特徴とする膜形成方法によっても解決される。
【0018】
若しくは、上記の膜形成材料と、H2と、H2Oとを用いて、導電性のシリサイト膜を形成することを特徴とする膜形成方法によっても解決される。
【0019】
又は、上記の膜形成材料と、α,β−不飽和アルコールとを用いて、導電性のシリサイト膜を形成することを特徴とする膜形成方法によっても解決される。
【0020】
上記膜形成材料は、特に、MOSFETのシリサイト膜をCVDにより形成する為の膜形成材料であり、膜形成方法は、特に、CVDにより導電性のシリサイト膜を形成する方法である。CVDによる膜形成に際して、膜形成材料は、各々、同時または別々に分解させられる。又、分解は、熱、プラズマ、光、レーザーの群の中から選ばれる少なくとも何れか一つの手法を用いて分解させられる。
【0021】
又、前記の課題は、上記の膜形成方法により形成されてなるCo及びNiの群の中から選ばれる一つ又は二つの金属元素、及びSiが用いられて構成されてなるシリサイト膜を具備することを特徴とする素子によって解決される。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明になる膜形成材料は、Co及びNiの群の中から選ばれる一つ又は二つの金属元素、及びSiが用いられて構成されてなるシリサイト膜を形成する為の膜形成材料(特に、MOSFETのシリサイト膜をCVDにより形成する為の膜形成材料)であって、前記金属元素の原料として上記一般式[I]及び一般式[II]の群の中から選ばれる一つ又は二つ以上の化合物が用いられてなる膜形成材料である。更には、Co及びNiの群の中から選ばれる一つ又は二つの金属元素、及びSiが用いられて構成されてなるシリサイト膜を形成する為の膜形成材料(特に、MOSFETのシリサイト膜をCVDにより形成する為の膜形成材料)であって、前記金属元素の原料として上記一般式[I]及び一般式[II]の群の中から選ばれる一つ又は二つ以上の化合物が用いられてなり、Siの原料としてSixH(2x+2)(但し、xは1以上の整数。)及びRxSiH(4−x)(但し、Rはアルキル基、xは0〜3の整数。)の群の中から選ばれる一つ又は二つ以上の化合物が用いられてなる膜形成材料である。
【0023】
上記一般式[I]及び一般式[II]の群の中から選ばれる特に好ましい化合物としては、(Acac)2Co,(Acac)2Co水和物,(Acac)3Co,(Acac)3Co水和物,(DPM)2Co,(DPM)2Co水和物,(DPM)3Co,(DPM)3Co水和物,[(CH3)C5H4]2Co,[(C2H5)C5H4]2Co,[(i−C3H7)C5H4]2Co,[(n−C4H9)C5H4]2Co,(Acac)2Ni,(Acac)2Ni水和物,(DPM)2Ni,(DPM)2Ni水和物,[(CH3)C5H4]2Ni,[(C2H5)C5H4]2Ni,[(i−C3H7)C5H4]2Ni,[(n−C4H9)C5H4]2Niが挙げられる。SixH(2x+2)及びRxSiH(4−x)の群の中から選ばれる特に好ましい化合物としては、SiH4,Me3SiH,Me2SiH2,Me3SiH,Et3SiH,Et2SiH2,Et3SiH,Si2H6,Si3H8が挙げられる。
【0024】
本発明になる膜形成方法は、上記の膜形成材料と、還元剤とを用いて、導電性のシリサイト膜を形成する方法(特に、CVDにより導電性のシリサイト膜を形成する方法)である。或いは、上記の膜形成材料と、H2O,R3N,R2N−NR2,RCHO,ROH(RはH又はアルキル基である。Rが二つ以上ある場合、全てのRは同一でも異なっていても良い。)の群の中から選ばれる一つ又は二つ以上とを用いて、導電性のシリサイト膜を形成する方法(特に、CVDにより導電性のシリサイト膜を形成する方法)である。若しくは、上記の膜形成材料と、H2と、H2Oとを用いて、導電性のシリサイト膜を形成する方法(特に、CVDにより導電性のシリサイト膜を形成する方法)である。又は、上記の膜形成材料と、α,β−不飽和アルコールとを用いて、導電性のシリサイト膜を形成する方法(特に、CVDにより導電性のシリサイト膜を形成する方法)である。
【0025】
CVDによる膜形成に際して、膜形成材料は、各々、同時または別々に分解させられる。又、分解は、熱、プラズマ、光、レーザーの群の中から選ばれる少なくとも何れか一つの手法を用いて分解させられる。
【0026】
本発明になる素子は、上記の膜形成方法により形成されてなるCo及びNiの群の中から選ばれる一つ又は二つの金属元素、及びSiが用いられて構成されてなるシリサイト膜を具備する。
【0027】
以下、具体的な実施例を挙げて更に詳しく説明する。
【0028】
【実施例1】
図1は成膜装置(CVD)の概略図である。同図中、1a,1bは原料容器、2は加熱器、3は分解反応炉、4はSi(半導体)基板、5は流量制御器である。
【0029】
容器1aには(Acac)2Co(Acacはアセチルアセトナト基)が入れられており、140℃に加熱される。そして、キャリアガスとして水素ガスが300ml/minの割合で吹き込まれる。気化された(Acac)2Coはキャリアガスと共に配管を経て分解反応炉3に導入される。尚、この時、系内は10〜15Torrに排気されている。又、基板4は350℃に加熱されている。
【0030】
上記分解反応炉3内への(Acac)2Coの導入時に、反応ガスとしてSiH4を20ml/minの割合で導入した。
【0031】
その結果、基板4上に膜が形成された。
【0032】
この膜をXPS(X線光電子分析法)によって調べると、Co,Siの存在が確認された。又、X線によって調べた結果、CoSi2膜であることが確認された。そして、このものは次世代の半導体素子に好適なものであった。
【0033】
【実施例2】
図1の成膜装置(CVD)が用いられた。容器1aには(DPM)2Ni(DPMはジピバロイルメタナト基)が入れられており、160℃に加熱される。そして、キャリアガスとして水素ガスが80ml/minの割合で吹き込まれる。容器1bにはH2Oが入れられており、キャリアガスとして水素ガスが5ml/minの割合で吹き込まれる。気化された(DPM)2Ni及びH2Oはキャリアガスと共に配管を経て分解反応炉3に導入される。尚、この時、系内は0.1〜1Torrに排気されている。又、基板4は550℃に加熱されている。
【0034】
上記分解反応炉3内への(DPM)2Ni及びH2Oの導入時に、反応ガスとしてSiH4を20ml/minの割合で導入した。
【0035】
その結果、基板4上に膜が形成された。
【0036】
この膜をXPSによって調べると、Ni,Siの存在が確認された。又、X線によって調べた結果、NiSi2膜であることが確認された。そして、このものは次世代の半導体素子に好適なものであった。
【0037】
【実施例3〜21】
実施例1において、(Acac)2Coの代わりに(Acac)2Co水和物,(Acac)3Co,(Acac)3Co水和物,(DPM)2Co,(DPM)2Co水和物,(DPM)3Co,(DPM)3Co水和物,[(CH3)C5H4]2Co,[(C2H5)C5H4]2Co,[(i−C3H7)C5H4]2Co,[(n−C4H9)C5H4]2Co,(Acac)2Ni,(Acac)2Ni水和物,(DPM)2Ni,(DPM)2Ni水和物,[(CH3)C5H4]2Ni,[(C2H5)C5H4]2Ni,[(i−C3H7)C5H4]2Ni,[(n−C4H9)C5H4]2Niを用いて同様に行った。
【0038】
その結果、同様なシリサイト膜が形成されており、このものは次世代の半導体素子に好適なものであった。
【0039】
【実施例22〜40】
実施例2において、(DPM)2Niの代わりに(Acac)2Co,(Acac)2Co水和物,(Acac)3Co,(Acac)3Co水和物,(DPM)2Co,(DPM)2Co水和物,(DPM)3Co,(DPM)3Co水和物,[(CH3)C5H4]2Co,[(C2H5)C5H4]2Co,[(i−C3H7)C5H4]2Co,[(n−C4H9)C5H4]2Co,(Acac)2Ni,(Acac)2Ni水和物,(DPM)2Ni水和物,[(CH3)C5H4]2Ni,[(C2H5)C5H4]2Ni,[(i−C3H7)C5H4]2Ni,[(n−C4H9)C5H4]2Niを用いて同様に行った。
【0040】
その結果、同様なシリサイト膜が形成されており、このものは次世代の半導体素子に好適なものであった。
【0041】
【実施例41〜44】
実施例2において、H2Oの代わりにMe3N,MeHN―NH2,MeCHO,EtOHを用いて同様に行った。
【0042】
その結果、同様なシリサイト膜が形成されており、このものは次世代の半導体素子に好適なものであった。尚、成膜時の分解温度は実施例2の場合に比べて20〜50℃低いものであった。
【0043】
【実施例45】
実施例2において、H2Oの代わりにCH3CH=CHCH2OHを用いて同様に行った。
【0044】
その結果、同様なシリサイト膜が形成されており、このものは次世代の半導体素子に好適なものであった。尚、成膜時の分解温度は実施例2の場合に比べて低いものであった。
【0045】
【実施例46〜53】
実施例1において、SiH4の代わりにMe3SiH,Me2SiH2,Me3SiH,Et3SiH,Et2SiH2,Et3SiH,Si2H6,Si3H8を用いて同様に行った。
【0046】
その結果、同様なシリサイト膜が形成されており、このものは次世代の半導体素子に好適なものであった。
【0047】
【実施例54〜56】
実施例1において、化合物分解を加熱手段で行う代わりにプラズマ、光、レーザー照射の手段を用いて同様に行った。
【0048】
その結果、同様なシリサイト膜が形成されており、このものは次世代の半導体素子に好適なものであった。
【0049】
【発明の効果】
CoSi2やNiSi2と言ったシリサイト膜をCVDにより形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 CVD装置の概略図
【符号の説明】
1a,1b 容器
2 加熱器
3 分解反応炉
4 Si基板
5 流量制御器
Claims (4)
- CVDにより導電性のシリサイト膜を形成する
ことを特徴とする請求項1の導電性シリサイト膜形成方法。 - Ni系化合物とSi系化合物とを同時または別々に分解させる
ことを特徴とする請求項1又は請求項2の導電性シリサイト膜形成方法。 - 膜形成材料を熱、プラズマ、光、レーザーの群の中から選ばれる少なくとも何れか一つの手法を用いて分解させる
ことを特徴とする請求項1〜請求項3いずれかの導電性シリサイト膜形成方法。
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