JP5608350B2 - Selective silicide formation method and semiconductor device - Google Patents

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Description

この発明は、選択的なシリサイドの形成方法及び半導体装置に関する。 The present invention relates to a selective silicide formation method and a semiconductor device.

動作電圧が低く、かつ、性能の良いトランジスタを得るため、スケーリング則に基いた微細化が行われている。微細化によりトランジスタのゲート長、ゲート幅、及びゲート絶縁膜の厚みが小さくなると、ゲート電極の電気抵抗や拡散層の電気抵抗などの寄生抵抗が増大する。この事情を克服するため、ゲート電極や拡散層の表面にチタン(Ti)やコバルト(Co)といった金属を含んだシリサイドを形成して電気抵抗を下げることが行われている。   In order to obtain a transistor having a low operating voltage and good performance, miniaturization based on a scaling law is performed. When the gate length, gate width, and thickness of the gate insulating film of the transistor are reduced due to miniaturization, parasitic resistance such as electric resistance of the gate electrode and electric resistance of the diffusion layer increases. In order to overcome this situation, a silicide containing a metal such as titanium (Ti) or cobalt (Co) is formed on the surface of the gate electrode or the diffusion layer to lower the electric resistance.

また、シリサイドを、ゲート電極や拡散層に対して自己整合的に形成するサリサイド技術も知られている(例えば、特許文献1)。   A salicide technique for forming silicide in a self-aligned manner with respect to a gate electrode or a diffusion layer is also known (for example, Patent Document 1).

特開平10−144625号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-144625

しかし、一般的にシリサイドを形成するためには、600℃〜800℃という高温処理が必要である。   However, generally, in order to form silicide, a high temperature treatment of 600 ° C. to 800 ° C. is necessary.

また、サリサイド技術においては、ゲート電極や拡散層に対して自己整合的にシリサイドを形成できるので加工を簡略化できる利点があるものの、シリサイド化されずに、酸化シリコン膜上などに残った未反応の金属膜を薬液で溶解除去する必要があり、ウェット洗浄工程が増える、という事情がある。   In addition, the salicide technology has an advantage that the silicide can be formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode and the diffusion layer, so that there is an advantage that the processing can be simplified, but the unreacted material remaining on the silicon oxide film without being silicided. It is necessary to dissolve and remove the metal film with a chemical solution, which increases the number of wet cleaning steps.

この発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、ウェット洗浄工程を増加させることなく、かつ、より低温でシリサイドを形成することが可能な選択的なシリサイドの形成方法、及びこの選択的なシリサイドの形成方法を用いて形成された半導体装置を提供する。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a selective silicide formation method capable of forming silicide at a lower temperature without increasing the wet cleaning process, and the selective formation method. Provided is a semiconductor device formed by using a silicide formation method.

上記課題を解決するため、この発明の第1の態様に係る選択的なシリサイドの形成方法は、表面にシリコンとシリコン酸化物とが露出している基板上にシリサイドを形成するシリサイドの形成方法であって、前記基板の温度を400℃以上として、前記シリコンと前記シリコン酸化物とが露出している前記基板の表面上にマンガン有機化合物ガスを供給し、前記基板の表面に露出した前記シリコンを選択的にマンガンシリサイド化し、前記シリコン酸化物上に酸化マンガン膜を形成するIn order to solve the above-described problem, a selective silicide formation method according to the first aspect of the present invention is a silicide formation method in which silicide is formed on a substrate on which silicon and silicon oxide are exposed. The temperature of the substrate is set to 400 ° C. or higher, a manganese organic compound gas is supplied onto the surface of the substrate where the silicon and the silicon oxide are exposed, and the silicon exposed on the surface of the substrate is Manganese silicide is selectively formed, and a manganese oxide film is formed on the silicon oxide .

この発明の第2の態様に係る選択的なシリサイドの形成方法は、表面にシリコンとシリコン酸化物とが露出している基板上にシリサイドを形成するシリサイドの形成方法であって、前記基板の温度を400℃以上として、前記シリコンと前記シリコン酸化物とが露出している前記基板の表面上にマンガン有機化合物ガスを供給して、前記基板の表面に露出した前記シリコン上に選択的に金属マンガンを形成し、前記基板の温度を400℃以上として前記基板を熱処理し、前記金属マンガンと前記基板の表面に露出した前記シリコンとを反応させて、前記シリコンをマンガンシリサイド化し、前記シリコン酸化物上に酸化マンガン膜を形成するA selective silicide formation method according to a second aspect of the present invention is a silicide formation method for forming silicide on a substrate having silicon and silicon oxide exposed on the surface, wherein the temperature of the substrate is as 400 ° C. or higher, by supplying a manganese organic compound gas onto the surface of the substrate between the silicon and the silicon oxide is exposed, selectively manganese metal on the silicon exposed on the surface of the substrate The substrate is heated at a temperature of 400 ° C. or more, the metal manganese is reacted with the silicon exposed on the surface of the substrate, the silicon is converted into manganese silicide, and the silicon oxide is formed. A manganese oxide film is formed thereon .

この発明の第3の態様に係る半導体装置は、シリコン基板と、前記シリコン基板内に形成され、前記シリコン基板の表面に素子領域を画定する、シリコン酸化物を含む素子分離領域と、前記素子領域内に形成されたソース拡散層、及びドレイン拡散層と、前記ソース拡散層と前記ドレイン拡散層との間の前記素子領域上に、この素子領域と電気的に絶縁されて形成されたゲート電極とを備え、前記ソース拡散層、及び前記ドレイン拡散層の一部が、マンガンシリサイド化された領域を含み、前記素子分離領域上に酸化マンガン膜が形成されているA semiconductor device according to a third aspect of the present invention includes a silicon substrate, an element isolation region formed in the silicon substrate and defining an element region on a surface of the silicon substrate, and containing the silicon oxide, and the element region A source diffusion layer and a drain diffusion layer formed therein, and a gate electrode formed on the element region between the source diffusion layer and the drain diffusion layer and electrically insulated from the element region; wherein the source diffusion layer, and a portion of the drain diffusion layer, viewed contains manganese silicided regions, manganese oxide layer is formed on the isolation region.

この発明によれば、ウェット洗浄工程を増加させることなく、かつ、より低温でシリサイドを形成することが可能な選択的なシリサイドの形成方法、及びこの選択的なシリサイドの形成方法を用いて形成された半導体装置を提供できる。 According to the present invention, a selective silicide forming method capable of forming a silicide at a lower temperature without increasing the wet cleaning step, and the selective silicide forming method are used. A semiconductor device can be provided.

この発明の第1の実施形態に係るシリサイドの形成方法を実施することが可能な成膜装置の一例を概略的に示す断面図Sectional drawing which shows roughly an example of the film-forming apparatus which can implement the formation method of the silicide which concerns on 1st Embodiment of this invention この発明の第1の実施形態に係るシリサイドの形成方法の一例を示す断面図Sectional drawing which shows an example of the formation method of the silicide which concerns on 1st Embodiment of this invention この発明の第2の実施形態に係るシリサイドの形成方法を実施することが可能な成膜システムの一例を概略的に示す平面図The top view which shows roughly an example of the film-forming system which can implement the formation method of the silicide which concerns on 2nd Embodiment of this invention この発明の第2の実施形態に係るシリサイドの形成方法を実施することが可能な熱処理装置の一例を概略的に示す断面図Sectional drawing which shows roughly an example of the heat processing apparatus which can implement the formation method of the silicide which concerns on 2nd Embodiment of this invention この発明の第2の実施形態に係るシリサイドの形成方法の一例を示す断面図Sectional drawing which shows an example of the formation method of the silicide which concerns on 2nd Embodiment of this invention この発明の第3の実施形態に係る半導体装置を示す断面図Sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment of this invention

以下、添付図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。この説明において、参照する図面全てにわたり、同一の部分については同一の参照符号を付す。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In this description, the same parts are denoted by the same reference symbols throughout the drawings to be referred to.

(第1の実施形態)
第1の実施形態は、表面にシリコンとシリコン酸化物とが露出している基板上にシリサイドを形成するシリサイドの形成方法であって、基板の表面に露出したシリコンを選択的、かつ、直接にシリサイド化する例である。
(First embodiment)
The first embodiment is a silicide formation method for forming a silicide on a substrate having silicon and silicon oxide exposed on the surface, wherein the silicon exposed on the surface of the substrate is selectively and directly formed. This is an example of silicidation.

(装置構成)
図1は、この発明の第1の実施形態に係るシリサイドの形成方法を実施することが可能な成膜装置の一例を概略的に示す断面図である。本例では、成膜装置の一例として、被処理基板、例えば、半導体ウエハ(以下ウエハという)上に、熱CVD法を用いて膜を成膜する熱CVD装置を例示するが、被処理基板はウエハに限られるものではなく、また、成膜装置も熱CVD装置に限られるものでもない。
(Device configuration)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a film forming apparatus capable of performing the silicide forming method according to the first embodiment of the present invention. In this example, as an example of a film forming apparatus, a thermal CVD apparatus that forms a film on a substrate to be processed, for example, a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) using a thermal CVD method is illustrated. The film forming apparatus is not limited to a thermal CVD apparatus.

図1に示すように、熱CVD装置10は処理チャンバ11を有する。処理チャンバ11内にはウエハWを水平に載置する載置台12が設けられている。載置台12内にはウエハWの温調手段であるヒータ12aが設けられている。ヒータ12aには、温度を制御するための、図示せぬ温度測定手段、例えば、熱電対が取り付けられている。載置台12には昇降機構12bによって昇降自在な3本のリフターピン12c(便宜上2本のみ図示)が設けられている。ウエハWはリフターピン12cを用いて昇降され、図示せぬウエハ搬送手段と載置台12との間でウエハWの受け渡しが行われる。   As shown in FIG. 1, the thermal CVD apparatus 10 has a processing chamber 11. A mounting table 12 for mounting the wafer W horizontally is provided in the processing chamber 11. In the mounting table 12, a heater 12a, which is a temperature adjusting means for the wafer W, is provided. The heater 12a is provided with a temperature measuring means (not shown), for example, a thermocouple, for controlling the temperature. The mounting table 12 is provided with three lifter pins 12c (only two are shown for convenience) that can be moved up and down by a lifting mechanism 12b. The wafer W is moved up and down using the lifter pins 12c, and the wafer W is transferred between the wafer transfer means (not shown) and the mounting table 12.

処理チャンバ11の底部には排気管13の一端が接続され、排気管13の他端には排気装置14が接続されている。処理チャンバ11の側壁には、ゲートバルブGにより開閉される搬送口15が形成されている。   One end of an exhaust pipe 13 is connected to the bottom of the processing chamber 11, and an exhaust device 14 is connected to the other end of the exhaust pipe 13. A transfer port 15 that is opened and closed by a gate valve G is formed on the side wall of the processing chamber 11.

処理チャンバ11の天井部には載置台12に対向するガスシャワーヘッド16が設けられている。ガスシャワーヘッド16はガス室16aを備え、ガス室16aに供給されたガスは複数のガス吐出孔16bから処理チャンバ11内に供給される。   A gas shower head 16 facing the mounting table 12 is provided on the ceiling of the processing chamber 11. The gas shower head 16 includes a gas chamber 16a, and the gas supplied to the gas chamber 16a is supplied into the processing chamber 11 through a plurality of gas discharge holes 16b.

ガスシャワーヘッド16には、原料ガス、例えば、マンガン有機化合物を含むガスを、ガス室16aに導入する原料ガス供給配管系17が接続される。   The gas shower head 16 is connected to a source gas supply piping system 17 for introducing a source gas, for example, a gas containing a manganese organic compound, into the gas chamber 16a.

原料ガス供給配管系17は、原料ガス供給路17aを備えている。原料ガス供給路17aの上流には原料貯留部18が接続されている。原料貯留部18にはマンガン原料、例えば、マンガン有機化合物が貯留されている。本例では、マンガン有機化合物としてシクロペンタジエニル系のマンガン有機化合物、例えば、(EtCp)Mn(ビスエチルシクロペンタジエニルマンガン)18aが液体の状態で貯留されている。(EtCp)Mnは、マンガンプリカーサである。原料貯留部18にはバブリング機構19が接続されている。 The source gas supply piping system 17 includes a source gas supply path 17a. A raw material reservoir 18 is connected upstream of the raw material gas supply path 17a. The raw material reservoir 18 stores a manganese raw material, for example, a manganese organic compound. In this example, a cyclopentadienyl manganese organic compound, for example, (EtCp) 2 Mn (bisethylcyclopentadienyl manganese) 18a is stored in a liquid state as the manganese organic compound. (EtCp) 2 Mn is a manganese precursor. A bubbling mechanism 19 is connected to the raw material reservoir 18.

バブリング機構19は、例えば、バブリング用ガスが貯留されたバブリング用ガス貯留部19aと、バブリング用ガスを原料貯留部18に導くバブリング用ガス供給管19bと、バブリング用ガス供給管19b中を流れるバブリング用ガスの流量を調節するマスフローコントローラ(MFC)19c及びバルブ19dとを含んで構成される。バブリング用ガスの例は、アルゴン(Ar)ガス、水素(H)ガス、及び窒素(N)ガス等である。バブリング用ガス供給管19bの一端は、原料貯留部18に貯留された原料液体、本例では、(EtCp)Mn中に配置される。バブリング用ガス供給管19bからバブリング用ガスを噴出させることで原料液体がバブリングされて気化される。気化された原料ガス、本例では気化された(EtCp)Mnは、原料ガス供給路17a、及び原料ガス供給路17aを開閉するバルブ17bを介してガス室16aに供給される。なお、バブリング用ガスは、キャリアガスとしても使用される。 The bubbling mechanism 19 includes, for example, a bubbling gas reservoir 19a in which bubbling gas is stored, a bubbling gas supply pipe 19b that guides the bubbling gas to the raw material reservoir 18, and a bubbling that flows in the bubbling gas supply pipe 19b. A mass flow controller (MFC) 19c for adjusting the flow rate of the working gas and a valve 19d are included. Examples of the bubbling gas include argon (Ar) gas, hydrogen (H 2 ) gas, and nitrogen (N 2 ) gas. One end of the bubbling gas supply pipe 19b is disposed in the raw material liquid stored in the raw material storage section 18, in this example, (EtCp) 2 Mn. By blowing the bubbling gas from the bubbling gas supply pipe 19b, the raw material liquid is bubbled and vaporized. The vaporized source gas, (EtCp) 2 Mn, which is vaporized in this example, is supplied to the gas chamber 16a via the source gas supply path 17a and the valve 17b that opens and closes the source gas supply path 17a. The bubbling gas is also used as a carrier gas.

なお、原料ガスの供給方法としては、上述のように原料液体をバブリングして気化させるバブリング法に限られることはなく、原料液体をベーパライザに送り、ベーパライザを用いて原料液体を気化させる、いわゆる液送り法を用いることも可能である。   Note that the method of supplying the source gas is not limited to the bubbling method in which the source liquid is bubbled and vaporized as described above, and the so-called liquid that feeds the source liquid to the vaporizer and vaporizes the source liquid using the vaporizer. It is also possible to use a feeding method.

バルブ17bと原料貯留部18との間には、排気装置14に接続されるプリフローライン20が接続されている。プリフローライン20にはバルブ20aが設けられている。原料ガスのバブリング流量が安定するまでは、バルブ17bを閉じ、バルブ20aを開けることで、原料ガスをプリフローライン20に流す。バブリング流量が安定し、かつ、原料ガスの供給タイミングになったときには、バルブ20aを閉じてバルブ17bを開けることで、原料ガスを原料ガス供給路17aへと流す。   A preflow line 20 connected to the exhaust device 14 is connected between the valve 17 b and the raw material reservoir 18. The preflow line 20 is provided with a valve 20a. Until the bubbling flow rate of the source gas is stabilized, the valve 17b is closed and the valve 20a is opened, so that the source gas flows through the preflow line 20. When the bubbling flow rate is stable and the supply timing of the source gas is reached, the valve 20a is closed and the valve 17b is opened, so that the source gas flows into the source gas supply path 17a.

バルブ17bとガス室16aとの間には、パージ機構21が接続されている。   A purge mechanism 21 is connected between the valve 17b and the gas chamber 16a.

パージ機構21は、例えば、パージ用ガスが貯留されたパージ用ガス貯留部21aと、パージ用ガスを原料ガス供給路17aに導くパージ用ガス供給管21bと、パージ用ガス供給管21b中を流れるパージ用ガスの流量を調節するマスフローコントローラ(MFC)21c、バルブ21d及び21eとを含んで構成される。バルブ21dは、パージ用ガス貯留部21aとマスフローコントローラ21cとの間に設けられ、バルブ21eは、原料ガス供給路17aとマスフローコントローラ21cとの間に設けられる。パージ用ガスの例は、アルゴン(Ar)ガス、水素(H)ガス、及び窒素(N)ガス等である。原料ガス供給路17aの内部、ガス室16aの内部、及び処理チャンバ11の内部をパージする際には、バルブ17bを閉じ、バルブ21d、21eを開けることで、パージ用ガスを、原料ガス供給路17aにパージ用ガス供給管21bを介して流す。パージ用ガスは、原料ガスのバブリング用ガスとしても使用することができる。つまり、バブリング用ガス貯留部19aとパージ用ガス貯留部21aは共通の構成としてもよい。 The purge mechanism 21 flows through, for example, a purge gas storage unit 21a in which a purge gas is stored, a purge gas supply pipe 21b that guides the purge gas to the source gas supply path 17a, and a purge gas supply pipe 21b. It includes a mass flow controller (MFC) 21c that adjusts the flow rate of the purge gas, and valves 21d and 21e. The valve 21d is provided between the purge gas reservoir 21a and the mass flow controller 21c, and the valve 21e is provided between the source gas supply path 17a and the mass flow controller 21c. Examples of the purge gas include argon (Ar) gas, hydrogen (H 2 ) gas, and nitrogen (N 2 ) gas. When purging the inside of the source gas supply path 17a, the inside of the gas chamber 16a, and the inside of the processing chamber 11, the valve 17b is closed and the valves 21d and 21e are opened so that the purge gas is supplied to the source gas supply path. It is made to flow through 17a through the purge gas supply pipe 21b. The purge gas can also be used as a bubbling gas for the source gas. That is, the bubbling gas reservoir 19a and the purge gas reservoir 21a may have a common configuration.

制御部23は、熱CVD装置10を制御する。制御部23は、プロセスコントローラ23a、ユーザーインターフェース23b、及び記憶部23cを含んで構成される。ユーザーインターフェース23bは、工程管理者が、熱CVD装置10を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボード、熱CVD装置10の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を含む。記憶部23cには、熱CVD装置10による処理を、プロセスコントローラ23aの制御にて実現するための制御プログラムや駆動条件データ等が記録されたレシピが格納される。レシピは、必要に応じてユーザーインターフェース23bからの指示により記憶部23cから呼び出され、プロセスコントローラ23aに実行させることで熱CVD装置10が制御される。レシピは、例えば、CD−ROM、ハードディスク、フラッシュメモリなどのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納された状態のものを利用したり、あるいは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させて利用したりすることも可能である。   The control unit 23 controls the thermal CVD apparatus 10. The control unit 23 includes a process controller 23a, a user interface 23b, and a storage unit 23c. The user interface 23 b includes a keyboard on which a process manager manages command input to manage the thermal CVD apparatus 10, a display that visualizes and displays the operating status of the thermal CVD apparatus 10, and the like. The storage unit 23c stores a recipe in which a control program, drive condition data, and the like for realizing the processing by the thermal CVD apparatus 10 are controlled by the process controller 23a. The recipe is called from the storage unit 23c according to an instruction from the user interface 23b as necessary, and the thermal CVD apparatus 10 is controlled by causing the process controller 23a to execute the recipe. For example, a recipe stored in a computer-readable storage medium such as a CD-ROM, a hard disk, or a flash memory may be used, or may be transmitted from another device at any time via a dedicated line, for example. It is also possible to use it.

(シリサイドの形成方法)
次に、上記熱CVD装置10を用いたシリサイドの形成方法を説明する。
(Method of forming silicide)
Next, a method for forming silicide using the thermal CVD apparatus 10 will be described.

図2A及び図2Bは、この発明の第1の実施形態に係るシリサイドの形成方法の一例を示す断面図である。図2Aには、ウエハWとしてのシリコン基板101にMOSFETが形成された時点が示されている。   2A and 2B are cross-sectional views showing an example of a silicide formation method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A shows a point in time when the MOSFET is formed on the silicon substrate 101 as the wafer W.

図2Aに示すように、ウエハWであるp型又はn型のシリコン基板101の表面には、素子分離領域102が形成されている。素子分離領域102は、シリコン酸化物を含む絶縁体として形成され、シリコン基板101の表面に活性領域、例えば、MOSFETのソース拡散層及びドレイン拡散層等が形成される素子領域103を画定する。素子分離領域102に用いられるシリコン酸化物を含む絶縁体の一例は、CVD法を用いて形成された二酸化シリコン(CVD−SiO)である。素子領域103内にはシリコン基板101とは反対導電型のソース拡散層104s、及びドレイン拡散層104dが形成されている。ソース拡散層104sとドレイン拡散層104dとの間の素子領域103はチャネルとして機能する。このチャネル上には、素子領域103と電気的に絶縁されて形成されたシリコンを含むゲート電極105が形成されている。本例では、チャネル上にゲート絶縁膜106を形成し、ゲート絶縁膜106上にゲート電極105を形成している。ゲート絶縁膜106は、本例ではシリコン酸化物を含む絶縁体から構成されている。ゲート絶縁膜106に用いられるシリコン酸化物を含む絶縁体の一例は、熱酸化法を用いてシリコン基板101を酸化することで形成された二酸化シリコン(Thermal−SiO)である。また、シリコンを含むゲート電極105の一例は、n型又はp型にドープされたドープトポリシリコンである。ゲート電極105の側壁には、側壁絶縁膜107が形成されている。本例の側壁絶縁膜107は、シリコン酸化物を含む絶縁体から構成される。側壁絶縁膜107に用いられるシリコン酸化物を含む絶縁体の一例は、CVD法を用いて形成された二酸化シリコン(CVD−SiO)である。 As shown in FIG. 2A, an element isolation region 102 is formed on the surface of a p-type or n-type silicon substrate 101 that is a wafer W. The element isolation region 102 is formed as an insulator containing silicon oxide, and defines an element region 103 in which an active region such as a source diffusion layer and a drain diffusion layer of a MOSFET is formed on the surface of the silicon substrate 101. An example of an insulator containing silicon oxide used for the element isolation region 102 is silicon dioxide (CVD-SiO 2 ) formed by a CVD method. In the element region 103, a source diffusion layer 104s and a drain diffusion layer 104d having a conductivity type opposite to that of the silicon substrate 101 are formed. The element region 103 between the source diffusion layer 104s and the drain diffusion layer 104d functions as a channel. On this channel, a gate electrode 105 containing silicon formed so as to be electrically insulated from the element region 103 is formed. In this example, the gate insulating film 106 is formed over the channel, and the gate electrode 105 is formed over the gate insulating film 106. In this example, the gate insulating film 106 is made of an insulator containing silicon oxide. An example of an insulator containing silicon oxide used for the gate insulating film 106 is silicon dioxide (Thermal-SiO 2 ) formed by oxidizing the silicon substrate 101 using a thermal oxidation method. An example of the gate electrode 105 containing silicon is doped polysilicon doped in n-type or p-type. A sidewall insulating film 107 is formed on the sidewall of the gate electrode 105. The sidewall insulating film 107 in this example is made of an insulator containing silicon oxide. An example of an insulator containing silicon oxide used for the sidewall insulating film 107 is silicon dioxide (CVD-SiO 2 ) formed by a CVD method.

このように、図2Aには、表面にシリコンとシリコン酸化物とが露出しているシリコン基板101が示されている。   Thus, FIG. 2A shows a silicon substrate 101 with silicon and silicon oxide exposed on the surface.

次に、図2Aに示す状態のシリコン基板101を、図1に示した熱CVD装置10の処理チャンバ11内に搬入し、シリコン基板101を載置台12上に載置する。次いで、ヒータ12aを用いてシリコン基板101を400℃以上の成膜温度に加熱する。次いで、シリコン基板101の温度が成膜温度に達したら、図2Bに示すように、シリコンとシリコン酸化物とが露出しているシリコン基板101の表面上にマンガン有機化合物ガスを供給する。次いで、所定の成膜時間、シリコン基板101を成膜温度に維持するとともに、マンガン有機化合物ガスの供給を続ける。これにより、シリコン基板101の表面に露出したシリコン、本例では、シリコン基板101、ソース拡散層104s、ドレイン拡散層104d、及びゲート電極105の露出面が、選択的、かつ、直接にマンガンシリサイド化される。これにより、ソース拡散層104s、ドレイン拡散層104d、及びゲート電極105に、マンガンシリサイド化された領域(マンガンシリサイド層)108が形成される。また、シリコン基板101の表面に露出したシリコン酸化物、本例では、素子分離領域102、及び側壁絶縁膜107の露出面には、酸化マンガン膜109が形成される。   Next, the silicon substrate 101 in the state shown in FIG. 2A is carried into the processing chamber 11 of the thermal CVD apparatus 10 shown in FIG. 1, and the silicon substrate 101 is placed on the mounting table 12. Next, the silicon substrate 101 is heated to a film formation temperature of 400 ° C. or higher using the heater 12a. Next, when the temperature of the silicon substrate 101 reaches the deposition temperature, a manganese organic compound gas is supplied onto the surface of the silicon substrate 101 where silicon and silicon oxide are exposed, as shown in FIG. 2B. Next, the silicon substrate 101 is maintained at the deposition temperature for a predetermined deposition time, and the supply of the manganese organic compound gas is continued. Thereby, the silicon exposed on the surface of the silicon substrate 101, in this example, the exposed surfaces of the silicon substrate 101, the source diffusion layer 104s, the drain diffusion layer 104d, and the gate electrode 105 are selectively and directly silicided into manganese. Is done. Thus, a manganese silicided region (manganese silicide layer) 108 is formed in the source diffusion layer 104s, the drain diffusion layer 104d, and the gate electrode 105. In addition, a manganese oxide film 109 is formed on the silicon oxide exposed on the surface of the silicon substrate 101, in this example, on the exposed surfaces of the element isolation region 102 and the sidewall insulating film 107.

(処理条件)
本例のように、マンガン有機化合物ガスを用いてシリコンを直接にマンガンシリサイド化する際の処理条件の一例としては、以下の条件を例示することができる。
(Processing conditions)
As in this example, the following conditions can be exemplified as an example of processing conditions when silicon is directly converted to manganese silicide using a manganese organic compound gas.

マンガン有機化合物ガス : (EtCp)Mnガス
キャリアガス : Hガス
(EtCp)Mn/H流量比= 7sccm/25sccm
成膜温度 : 400℃以上
成膜圧力 : 133Pa
成膜時間 : 10min
(利点)
上記第1の実施形態に係るシリサイドの形成方法によれば、表面にシリコンとシリコン酸化物とが露出しているシリコン基板101上に、マンガン有機化合物ガスを供給し、シリコン基板101の表面に露出したシリコンを選択的、かつ、直接にシリサイド化する。この際、シリコン基板101の表面に露出したシリコン酸化物には、酸化マンガン膜109が形成される。酸化マンガン膜109は絶縁物である。このため、シリコン酸化物の露出面、本例では、素子分離領域102の露出面、及び側壁絶縁膜107の露出面に、酸化マンガン膜109が形成されてこの酸化マンガン膜109が残ったとしても、ゲート電極105、ソース拡散層104s、及びドレイン拡散層104dが電気的にショートすることはない。しかも、酸化マンガン膜109には、膜厚がある値に達すると、それ以上は膜厚が増加しない、というセルフリミット現象を持つ。例えば、上記処理条件において形成され得る酸化マンガン膜109の膜厚は、約2以上7nmのように極めて薄い。このため、シリコン基板101上に酸化マンガン膜109が残ったとしても、半導体装置の構造自体に与える影響、例えば、素子分離領域102や側壁絶縁膜107の膜厚が局所的に増加するなどの影響も小さい。このため、マンガンシリサイド層108と同時に形成された酸化マンガン膜109は、除去する必要はない。
Manganese organic compound gas: (EtCp) 2 Mn gas
Carrier gas: H 2 gas
(EtCp) 2 Mn / H 2 flow ratio = 7 sccm / 25 sccm
Deposition temperature: 400 ° C or higher
Deposition pressure: 133Pa
Deposition time: 10 min
(advantage)
According to the silicide forming method according to the first embodiment, a manganese organic compound gas is supplied onto the silicon substrate 101 where silicon and silicon oxide are exposed on the surface, and exposed on the surface of the silicon substrate 101. The silicon thus obtained is silicided selectively and directly. At this time, a manganese oxide film 109 is formed on the silicon oxide exposed on the surface of the silicon substrate 101. The manganese oxide film 109 is an insulator. For this reason, even if the manganese oxide film 109 is formed on the exposed surface of the silicon oxide, in this example, the exposed surface of the element isolation region 102 and the exposed surface of the sidewall insulating film 107, the manganese oxide film 109 remains. The gate electrode 105, the source diffusion layer 104s, and the drain diffusion layer 104d are not electrically short-circuited. Moreover, the manganese oxide film 109 has a self-limit phenomenon that when the film thickness reaches a certain value, the film thickness does not increase any more. For example, the thickness of the manganese oxide film 109 that can be formed under the above processing conditions is extremely thin, such as about 2 to 7 nm. For this reason, even if the manganese oxide film 109 remains on the silicon substrate 101, the influence on the structure of the semiconductor device itself, for example, the influence of locally increasing the film thickness of the element isolation region 102 and the sidewall insulating film 107, etc. Is also small. For this reason, the manganese oxide film 109 formed simultaneously with the manganese silicide layer 108 does not need to be removed.

したがって、第1の実施形態によれば、従来のように、シリサイド化されずに、酸化シリコン膜上などに残った未反応の金属膜を薬液で溶解除去する必要がなく、例えば、ウェット洗浄工程を増加させることなく、マンガンシリサイド層108を形成することができる、という利点を得ることができる。   Therefore, according to the first embodiment, there is no need to dissolve and remove the unreacted metal film remaining on the silicon oxide film and the like without being silicified as in the prior art, for example, a wet cleaning process. The advantage that the manganese silicide layer 108 can be formed without increasing the thickness can be obtained.

さらに、上記第1の実施形態に係るシリサイドの形成方法によれば、シリコン基板101の表面に露出したシリコンを選択的、かつ、直接にシリサイド化するに際し、成膜温度を400℃以上に低温化することができる。成膜温度を400℃以上に低温化しても、シリコン基板101、ソース拡散層104s、ドレイン拡散層104d、及びゲート電極105に、マンガンシリサイド層108を形成することができる。   Furthermore, according to the silicide forming method according to the first embodiment, when the silicon exposed on the surface of the silicon substrate 101 is selectively and directly silicided, the film forming temperature is lowered to 400 ° C. or more. can do. Even when the deposition temperature is lowered to 400 ° C. or higher, the manganese silicide layer 108 can be formed on the silicon substrate 101, the source diffusion layer 104 s, the drain diffusion layer 104 d, and the gate electrode 105.

このように、第1の実施形態によれば、マンガンシリサイド層108を形成するために600℃〜800℃という高温処理を必要としていた従来に比較して、より低温でマンガンシリサイド層108を形成することができる。   As described above, according to the first embodiment, the manganese silicide layer 108 is formed at a lower temperature than the conventional case where the high temperature treatment of 600 ° C. to 800 ° C. is required to form the manganese silicide layer 108. be able to.

したがって、第1の実施形態によれば、マンガンシリサイド層108を形成するにあたり、昇温のために必要なエネルギを節約でき、例えば、半導体装置の製造コストの低減に有利、という利点を得ることができる。   Therefore, according to the first embodiment, when the manganese silicide layer 108 is formed, it is possible to save energy necessary for increasing the temperature, and for example, it is advantageous to reduce the manufacturing cost of the semiconductor device. it can.

また、上記第1の実施形態では、ドープトポリシリコンを用いてゲート電極105を形成した。そして、ドープトポリシリコンを用いたゲート電極105をマンガンシリサイド化することで、ゲート電極105の抵抗を低抵抗化した。しかしながら、ゲート電極105の抵抗の更なる低抵抗化のために、ゲート電極105にメタルを利用することが考えられている。ゲート電極105にメタルを利用した場合には、ゲート電極105を形成した後に行われるプロセスにおいては、ゲート電極105に与えられる熱ダメージを軽減するため、より低い温度で為されることが重要である。   In the first embodiment, the gate electrode 105 is formed using doped polysilicon. Then, the resistance of the gate electrode 105 was reduced by making the silicide of the gate electrode 105 using doped polysilicon into manganese silicide. However, it is considered to use metal for the gate electrode 105 in order to further reduce the resistance of the gate electrode 105. When metal is used for the gate electrode 105, it is important that the process performed after forming the gate electrode 105 be performed at a lower temperature in order to reduce thermal damage to the gate electrode 105. .

この点、上記第1の実施形態では、ゲート電極105を形成した後に行われるソース拡散層104s、及びドレイン拡散層104dのシリサイド化プロセスを低温化できるので、ゲート電極105のメタル電極化にも有利である。   In this respect, in the first embodiment, since the silicidation process of the source diffusion layer 104s and the drain diffusion layer 104d performed after the gate electrode 105 is formed can be reduced in temperature, it is advantageous for the gate electrode 105 to be a metal electrode. It is.

以上、第1の実施形態によれば、ウェット洗浄工程を増加させることなく、かつ、より低温でシリサイドを形成することが可能なシリサイドの形成方法を得ることができる。   As described above, according to the first embodiment, it is possible to obtain a silicide formation method capable of forming silicide at a lower temperature without increasing the wet cleaning process.

(変形例1)
上記第1の実施形態において、シリコンを選択的にマンガンシリサイド化した後、シリコン基板101の温度を400℃以上としてシリコン基板101を熱処理し、マンガンシリサイド層108を結晶化、又は結晶粒成長させるようにしても良い。
(Modification 1)
In the first embodiment, after silicon is selectively converted into manganese silicide, the temperature of the silicon substrate 101 is set to 400 ° C. or higher to heat-treat the silicon substrate 101 so that the manganese silicide layer 108 is crystallized or crystal grains are grown. Anyway.

このような変形例1によれば、マンガンシリサイド層108を単結晶化、又は結晶粒成長させることで、マンガンシリサイド層108が大きくなることによる抵抗値の低下、あるいは単結晶化、又は結晶粒が大きくなることによるシート抵抗の低下を、さらに図ることができる、という利点を得ることができる。   According to the first modified example, the manganese silicide layer 108 is single-crystallized or crystal grains are grown, so that the resistance value is decreased due to the increase in the manganese silicide layer 108, or the single-crystallize or crystal grains are formed. It is possible to obtain an advantage that the sheet resistance can be further reduced due to the increase.

(変形例2)
上記第1の実施形態においては、マンガンシリサイド層108と同時に酸化マンガン膜109が形成される。この酸化マンガン膜109の膜厚を、より薄くしたい場合には、シリコン基板101の表面上にマンガン有機化合物ガスを供給する前に、予めシリコン基板101の温度を、シリコン基板101の表面上にマンガン有機化合物ガスを供給する際の温度以上、即ち、成膜温度以上としてシリコン基板101をアニールしておくと良い。このアニールにより、シリコン基板101を脱ガスする、特に、水分(例えばHOやOH)を蒸発させておくことができる。特に、シリコン酸化物から上記水分を蒸発させておくことで、シリコン酸化物中から、マンガン有機化合物を酸化マンガンとさせる物質を減らしておくことができる。このため、シリコン酸化物の表面に形成される酸化マンガン膜109の膜厚を、より薄くすることができる。
(Modification 2)
In the first embodiment, the manganese oxide film 109 is formed simultaneously with the manganese silicide layer 108. In order to reduce the thickness of the manganese oxide film 109, the temperature of the silicon substrate 101 is set in advance on the surface of the silicon substrate 101 before the manganese organic compound gas is supplied onto the surface of the silicon substrate 101. It is preferable to anneal the silicon substrate 101 at a temperature equal to or higher than the temperature at which the organic compound gas is supplied, i. By this annealing, the silicon substrate 101 can be degassed, in particular, moisture (for example, H 2 O or OH) can be evaporated. In particular, by evaporating the water from the silicon oxide, it is possible to reduce the substance that makes the manganese organic compound manganese oxide from the silicon oxide. For this reason, the thickness of the manganese oxide film 109 formed on the surface of the silicon oxide can be further reduced.

このような変形例2によれば、酸化マンガン膜109の膜厚を、より薄くできることで、素子分離領域102や側壁絶縁膜107の膜厚が局所的に増加するなどの影響を、さらに小さくすることができる、という利点を得ることができる。   According to the second modification, the thickness of the manganese oxide film 109 can be further reduced, thereby further reducing the influence of locally increasing the film thickness of the element isolation region 102 and the sidewall insulating film 107. The advantage that it can be obtained.

なお、この変形例2は、後述する第2の実施形態においても有効に適用することができる。   The second modification can also be effectively applied to a second embodiment described later.

(第2の実施形態)
第2の実施形態は、表面にシリコンとシリコン酸化物とが露出している基板上にシリサイドを形成するシリサイドの形成方法であって、基板の表面に露出したシリコン上に選択的に金属マンガンを形成し、この金属マンガンをシリコンと反応させてシリコンをシリサイド化する例である。
(Second Embodiment)
The second embodiment is a silicide forming method for forming a silicide on a substrate having silicon and silicon oxide exposed on the surface, wherein metal manganese is selectively deposited on the silicon exposed on the surface of the substrate. In this example, the metal manganese is reacted with silicon to silicide silicon.

(装置構成)
図3は、この発明の第2の実施形態に係るシリサイドの形成方法を実施することが可能な成膜システムの一例を概略的に示す平面図である。本例は、成膜システムの一例として、被処理基板、例えば、ウエハ上に、成膜処理を施す成膜システムを例示するが、被処理基板はウエハに限られるものではない。
(Device configuration)
FIG. 3 is a plan view schematically showing an example of a film forming system capable of performing the silicide forming method according to the second embodiment of the present invention. This example illustrates a film forming system that performs a film forming process on a substrate to be processed, for example, a wafer, as an example of a film forming system, but the substrate to be processed is not limited to a wafer.

図3に示すように、成膜システム30は、ウエハWに処理を施す処理部40と、この処理部40にウエハWを搬入出する搬入出部50と、成膜システム30を制御する制御部60とを備えている。本例に係る成膜システム30は、クラスターツール型(マルチチャンバータイプ)の成膜システムである。   As shown in FIG. 3, the film forming system 30 includes a processing unit 40 that performs processing on the wafer W, a loading / unloading unit 50 that loads the wafer W into and out of the processing unit 40, and a control unit that controls the film forming system 30. 60. The film forming system 30 according to this example is a cluster tool type (multi-chamber type) film forming system.

処理部40は、本例では、ウエハWに処理を施す処理チャンバ(PM)を二つ備えている(処理チャンバ41a、41b)。これらの処理チャンバ41a及び41bはそれぞれ、内部を所定の真空度に減圧可能に構成されている。処理チャンバ41aにおいては、ウエハWへの成膜処理としてマンガン膜のCVD成膜処理が行われ、処理チャンバ41bにおいてはマンガン膜が形成されたウエハWに対する熱処理が行われる。処理チャンバ41a及び41bは、ゲートバルブG1、G2を介して、一つの搬送室(TM)42に接続されている。   In this example, the processing unit 40 includes two processing chambers (PM) for processing the wafer W (processing chambers 41a and 41b). Each of these processing chambers 41a and 41b is configured so that the inside thereof can be depressurized to a predetermined degree of vacuum. In the processing chamber 41a, the CVD film forming process of the manganese film is performed as the film forming process on the wafer W, and the heat treatment is performed on the wafer W on which the manganese film is formed in the processing chamber 41b. The processing chambers 41a and 41b are connected to one transfer chamber (TM) 42 via gate valves G1 and G2.

搬入出部50は、搬入出室(LM)51を備えている。搬入出室51は、内部を大気圧、又はほぼ大気圧、例えば、外部の大気圧に対してわずかに陽圧に調圧可能に構成されている。搬入出室51の平面形状は、本例では、平面から見て長辺、この長辺に直交する短辺を有した矩形である。矩形の長辺は処理部40に隣接する。搬入出室51は、ウエハWが収容されているキャリアCが取り付けられるロードポート(LP)を備えている。本例では、搬入出室51の処理部40に相対した長辺に、三つのロードポート52a、52b、及び52cが備えられている。本例においては、ロードポートの数を三つとしているが、これらに限られるものではなく、数は任意である。ロードポート52a乃至52cには各々、図示せぬシャッターが設けられており、ウエハWを格納した、あるいは空のキャリアCがこれらのロードポート52a乃至52cに取り付けられると、図示せぬシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつ、キャリアCの内部と搬入出室51の内部とが連通される。矩形の短辺の位置には、キャリアCから取り出されたウエハWの向きを合わせるオリエンタ(ORT)53が備えられている。   The loading / unloading unit 50 includes a loading / unloading chamber (LM) 51. The carry-in / out chamber 51 is configured to be capable of adjusting the inside to atmospheric pressure or almost atmospheric pressure, for example, slightly positive pressure with respect to the outside atmospheric pressure. In this example, the plane shape of the carry-in / out chamber 51 is a rectangle having a long side when viewed from the plane and a short side orthogonal to the long side. The long side of the rectangle is adjacent to the processing unit 40. The loading / unloading chamber 51 includes a load port (LP) to which the carrier C in which the wafer W is accommodated is attached. In this example, three load ports 52 a, 52 b, and 52 c are provided on the long side of the loading / unloading chamber 51 facing the processing unit 40. In this example, the number of load ports is three, but the number is not limited to these, and the number is arbitrary. Each of the load ports 52a to 52c is provided with a shutter (not shown). When a wafer C storing or empty carrier C is attached to these load ports 52a to 52c, the shutter (not shown) is released. The inside of the carrier C and the inside of the carry-in / out chamber 51 are communicated with each other while preventing the outside air from entering. An orienter (ORT) 53 for aligning the orientation of the wafer W taken out from the carrier C is provided at the position of the short side of the rectangle.

処理部40と搬入出部50との間にはロードロック室(LLM)、本例では二つのロードロック室46a及び46bが設けられている。ロードロック室46a及び46bは各々、内部を所定の真空度、及び大気圧、もしくはほぼ大気圧に切り換え可能に構成されている。ロードロック室46a及び46bは各々、ゲートバルブG3、G4を介して搬入出室51の、ロードポート52a乃至52cが設けられた一辺に対向する一辺に接続され、ゲートバルブG5、G6を介して搬送室42の、処理チャンバ41a及び41bが接続された二辺以外の辺のうちの二辺に接続される。ロードロック室46a及び46bは、対応するゲートバルブG3又はG4を開放することにより搬入出室51と連通され、対応するゲートバルブG3又はG4を閉じることにより搬入出室51から遮断される。また、対応するゲートバルブG5又はG6を開放することにより搬送室42と連通され、対応するゲートバルブG5、又はG6を閉じることにより搬送室42から遮断される。   Between the processing unit 40 and the loading / unloading unit 50, a load lock chamber (LLM), in this example, two load lock chambers 46a and 46b are provided. Each of the load lock chambers 46a and 46b is configured to be able to switch the inside to a predetermined degree of vacuum and atmospheric pressure or almost atmospheric pressure. The load lock chambers 46a and 46b are connected to one side of the loading / unloading chamber 51 opposite to the side where the load ports 52a to 52c are provided via the gate valves G3 and G4, and are transferred via the gate valves G5 and G6. It is connected to two sides of the chamber 42 other than the two sides to which the processing chambers 41a and 41b are connected. The load lock chambers 46a and 46b communicate with the loading / unloading chamber 51 by opening the corresponding gate valve G3 or G4, and are blocked from the loading / unloading chamber 51 by closing the corresponding gate valve G3 or G4. The corresponding gate valve G5 or G6 is opened to communicate with the transfer chamber 42, and the corresponding gate valve G5 or G6 is closed to be shut off from the transfer chamber 42.

搬入出室51の内部には搬入出機構55が設けられている。搬入出機構55は、キャリアCに対するウエハWの搬入出、オリエンタ53に対するウエハWの搬入出、ロードロック室46a及び46bに対するウエハWの搬入出を行う。搬入出機構55は、例えば、二つの多関節アーム56a及び56bを有し、搬入出室51の長手方向に沿って延びるレール57上を走行可能に構成されている。多関節アーム56a及び56bの先端には、ハンド58a及び58bが取り付けられている。ウエハWは、ハンド58a又は58bに載せられ、上述したウエハWの搬入出が行われる。   A loading / unloading mechanism 55 is provided inside the loading / unloading chamber 51. The loading / unloading mechanism 55 performs loading / unloading of the wafer W with respect to the carrier C, loading / unloading of the wafer W with respect to the orienter 53, and loading / unloading of the wafer W with respect to the load lock chambers 46a and 46b. The carry-in / out mechanism 55 includes, for example, two multi-joint arms 56 a and 56 b and is configured to be able to travel on a rail 57 extending along the longitudinal direction of the carry-in / out chamber 51. Hands 58a and 58b are attached to the tips of the articulated arms 56a and 56b. The wafer W is placed on the hand 58a or 58b, and the above-described loading / unloading of the wafer W is performed.

搬送室42は真空保持可能な構成、例えば、真空容器として構成されている。このような搬送室42の内部には、処理チャンバ41a及び41b、並びにロードロック室46a及び46b相互間に対してウエハWの搬送を行う搬送機構44が設けられ、大気とは遮断された状態でウエハWが搬送される。搬送機構44は、搬送室42の略中央に配設されている。搬送機構44は、回転及び伸縮可能なトランスファアームを、例えば、複数本有する。本例では、例えば、二つのトランスファアーム44a及び44bを有する。トランスファアーム44a及び44bの先端には、ホルダ45a及び45bが取り付けられている。ウエハWは、ホルダ45a又は45bに保持され、上述したように、処理チャンバ41a及び41b、並びにロードロック室46a、46b相互間に対するウエハWの搬送が行われる。   The transfer chamber 42 is configured as a vacuum capable structure, for example, a vacuum container. Inside the transfer chamber 42, a transfer mechanism 44 for transferring the wafer W to and from the processing chambers 41a and 41b and the load lock chambers 46a and 46b is provided, and the transfer chamber 44 is shielded from the atmosphere. The wafer W is transferred. The transport mechanism 44 is disposed substantially at the center of the transport chamber 42. The transport mechanism 44 has, for example, a plurality of transfer arms that can rotate and extend. In this example, for example, there are two transfer arms 44a and 44b. Holders 45a and 45b are attached to the ends of the transfer arms 44a and 44b. The wafer W is held by the holder 45a or 45b, and as described above, the wafer W is transferred to the processing chambers 41a and 41b and the load lock chambers 46a and 46b.

制御部60は、成膜システム30を制御する。制御部60は、プロセスコントローラ60a、ユーザーインターフェース60b、及び記憶部60cを含んで構成される。ユーザーインターフェース60bは、工程管理者が、成膜システム30を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボード、成膜システム30の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を含む。記憶部60cには、成膜システム30による処理を、プロセスコントローラ60aの制御にて実現するための制御プログラムや駆動条件データ等が記録されたレシピが格納される。レシピは、必要に応じてユーザーインターフェース60bからの指示により記憶部60cから呼び出され、プロセスコントローラ60aに実行させることで成膜システム30が制御される。レシピは、例えば、CD−ROM、ハードディスク、フラッシュメモリなどのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納された状態のものを利用したり、あるいは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させて利用したりすることも可能である。   The control unit 60 controls the film forming system 30. The control unit 60 includes a process controller 60a, a user interface 60b, and a storage unit 60c. The user interface 60 b includes a keyboard on which the process manager manages command input to manage the film forming system 30, a display that visualizes and displays the operating status of the film forming system 30, and the like. The storage unit 60c stores a recipe in which a control program, drive condition data, and the like for realizing the processing by the film forming system 30 is controlled by the process controller 60a. The recipe is called from the storage unit 60c according to an instruction from the user interface 60b as necessary, and the film forming system 30 is controlled by causing the process controller 60a to execute the recipe. For example, a recipe stored in a computer-readable storage medium such as a CD-ROM, a hard disk, or a flash memory may be used, or may be transmitted from another device at any time via a dedicated line, for example. It is also possible to use it.

上記成膜システム30において、マンガン膜のCVD成膜処理を行う処理チャンバ41aを備える成膜装置は、例えば、上記図1に示した熱CVD装置10を用いることができる。   In the film forming system 30, for example, the thermal CVD apparatus 10 shown in FIG. 1 can be used as the film forming apparatus including the processing chamber 41 a that performs the CVD film forming process of the manganese film.

また、熱処理を行う処理チャンバ41bを備える熱処理装置は、例えば、図4に示す熱処理装置70を用いることができる。   Moreover, the heat processing apparatus provided with the processing chamber 41b which performs heat processing can use the heat processing apparatus 70 shown in FIG. 4, for example.

図4に示すように、熱処理装置70は処理チャンバ41bを有する。処理チャンバ41b内にはウエハWを水平に載置する載置台72が設けられている。載置台72内にはウエハWの温調手段となるヒータ72aが設けられている。また、載置台72には図示せぬ昇降機構により昇降自在な3本のリフターピン72c(便宜上2本のみ図示)が設けられており、このリフターピン72cによりウエハWを昇降させ、図示せぬウエハ搬送手段と載置台72との間でウエハWの受け渡しを行う。   As shown in FIG. 4, the heat treatment apparatus 70 includes a processing chamber 41b. A mounting table 72 for mounting the wafer W horizontally is provided in the processing chamber 41b. In the mounting table 72, a heater 72a serving as a temperature control unit for the wafer W is provided. The mounting table 72 is provided with three lifter pins 72c (only two are shown for convenience) that can be moved up and down by a lifting mechanism (not shown). The wafer W is lifted and lowered by the lifter pins 72c. The wafer W is transferred between the transfer means and the mounting table 72.

処理チャンバ41bの底部には排気管73の一端が接続され、排気管73の他端には排気装置74が接続されている。処理チャンバ41bの側壁には、ゲートバルブG2により開閉される搬送口75が形成されている。   One end of an exhaust pipe 73 is connected to the bottom of the processing chamber 41b, and an exhaust device 74 is connected to the other end of the exhaust pipe 73. A transfer port 75 that is opened and closed by a gate valve G2 is formed on the side wall of the processing chamber 41b.

処理チャンバ41bの天井部には載置台72に対向するガス吐出孔76が設けられている。ガス吐出孔には、例えば、処理ガスを処理チャンバ41bに導入する処理ガス供給配管系77が接続される。   A gas discharge hole 76 facing the mounting table 72 is provided in the ceiling portion of the processing chamber 41b. For example, a processing gas supply piping system 77 for introducing a processing gas into the processing chamber 41b is connected to the gas discharge hole.

処理ガス供給機構77は、例えば、処理ガスが貯留された処理ガス貯留部77aと、処理ガスを処理チャンバ41bに導く供給管77bと、供給管77b中を流れる処理ガスの流量を調節するマスフローコントローラ(MFC)77c、バルブ77d及び77eとを含んで構成される。バルブ77dは、処理ガス貯留部77aとマスフローコントローラ77cとの間に設けられ、バルブ77eは、供給管77bとマスフローコントローラ77cとの間に設けられる。処理ガスの例は、アルゴン(Ar)ガス、水素(H)ガス、及び窒素(N)ガス等である。尚、圧力制御のため、処理チャンバ41bには圧力計を設置すると共に、排気装置74には圧力制御弁が設けられるが、ここでは図示を省略している。 The processing gas supply mechanism 77 includes, for example, a processing gas storage unit 77a in which processing gas is stored, a supply pipe 77b that guides the processing gas to the processing chamber 41b, and a mass flow controller that adjusts the flow rate of the processing gas flowing in the supply pipe 77b. (MFC) 77c and valves 77d and 77e. The valve 77d is provided between the processing gas reservoir 77a and the mass flow controller 77c, and the valve 77e is provided between the supply pipe 77b and the mass flow controller 77c. Examples of the processing gas include argon (Ar) gas, hydrogen (H 2 ) gas, and nitrogen (N 2 ) gas. For pressure control, a pressure gauge is installed in the processing chamber 41b, and a pressure control valve is provided in the exhaust device 74, but the illustration is omitted here.

(シリサイドの形成方法)
次に、上記成膜システム30を用いたシリサイドの形成方法を説明する。
(Method of forming silicide)
Next, a method for forming silicide using the film forming system 30 will be described.

図5A〜図5Cは、この発明の第2の実施形態に係るシリサイドの形成方法の一例を示す断面図である。図5Aには、ウエハWとしてのシリコン基板101にMOSFETが形成された時点が示されており、図5Aには、図2Aに示した状態と全く同じ状態が示されている。即ち、図5Aには、表面にシリコンとシリコン酸化物とが露出しているシリコン基板101が示されている。   5A to 5C are cross-sectional views showing an example of a silicide forming method according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5A shows a point in time when the MOSFET is formed on the silicon substrate 101 as the wafer W, and FIG. 5A shows the same state as that shown in FIG. 2A. That is, FIG. 5A shows the silicon substrate 101 with silicon and silicon oxide exposed on the surface.

次に、図5Aに示す状態のシリコン基板101を、図3に示した成膜システム30の処理チャンバ41a内に搬入する。処理チャンバ41aを備える熱CVD装置は、図1を参照して説明した熱CVD装置10と同じ装置である。このため、以下図1を参照して説明すると、図5Aに示す状態のシリコン基板101を、図1に示した熱CVD装置10の処理チャンバ11内に搬入し、シリコン基板101を載置台12上に載置する。次いで、ヒータ12aを用いてシリコン基板101を400℃以上の成膜温度に加熱する。次いで、シリコン基板101の温度が成膜温度に達したら、図5Bに示すように、シリコンとシリコン酸化物とが露出しているシリコン基板101の表面上にマンガン有機化合物ガスを供給する。次いで、所定の成膜時間、シリコン基板101を成膜温度に維持するとともに、マンガン有機化合物ガスの供給を続ける。これにより、シリコン基板101の表面に露出したシリコン、本例では、シリコン基板101、ソース拡散層104s、ドレイン拡散層104d、及びゲート電極105上に選択的にマンガン膜110が形成される。本例のように、マンガン有機化合物ガスを用いてシリコン上に選択的にマンガン膜110を形成する処理条件の一例としては、以下の条件を例示することができる。   Next, the silicon substrate 101 in the state shown in FIG. 5A is carried into the processing chamber 41a of the film forming system 30 shown in FIG. The thermal CVD apparatus provided with the processing chamber 41a is the same apparatus as the thermal CVD apparatus 10 described with reference to FIG. Therefore, referring to FIG. 1, the silicon substrate 101 in the state shown in FIG. 5A is carried into the processing chamber 11 of the thermal CVD apparatus 10 shown in FIG. 1, and the silicon substrate 101 is placed on the mounting table 12. Placed on. Next, the silicon substrate 101 is heated to a film formation temperature of 400 ° C. or higher using the heater 12a. Next, when the temperature of the silicon substrate 101 reaches the film formation temperature, as shown in FIG. 5B, a manganese organic compound gas is supplied onto the surface of the silicon substrate 101 where silicon and silicon oxide are exposed. Next, the silicon substrate 101 is maintained at the deposition temperature for a predetermined deposition time, and the supply of the manganese organic compound gas is continued. As a result, the manganese film 110 is selectively formed on the silicon exposed on the surface of the silicon substrate 101, in this example, on the silicon substrate 101, the source diffusion layer 104s, the drain diffusion layer 104d, and the gate electrode 105. As an example of processing conditions for selectively forming the manganese film 110 on silicon using a manganese organic compound gas as in this example, the following conditions can be exemplified.

(処理条件)
マンガン有機化合物ガス : (EtCp)Mnガス
キャリアガス : Hガス
(EtCp)Mn/H流量比= 7sccm/25sccm
成膜温度 : 400℃以上
成膜圧力 : 133Pa
成膜時間 : 10min
次に、マンガン膜110が形成されたシリコン基板101を、大気暴露することなく、図3に示した成膜システム30の処理チャンバ41aから搬送室42へと搬送機構44を用いて搬出する。さらに、シリコン基板101を、大気暴露することなく、図3に示した成膜システム30の搬送室42から処理チャンバ41bへと搬送機構44を用いて搬入する。図5Bに示す状態のシリコン基板101を、図4に示した熱処理装置70の載置台72上に載置する。次いで、ヒータ72aを用いてシリコン基板101の温度を400℃以上としてマンガン膜110が形成されたシリコン基板101を熱処理する。熱処理条件の一例としては、以下の条件を例示することができる。
(Processing conditions)
Manganese organic compound gas: (EtCp) 2 Mn gas
Carrier gas: H 2 gas
(EtCp) 2 Mn / H 2 flow ratio = 7 sccm / 25 sccm
Deposition temperature: 400 ° C or higher
Deposition pressure: 133Pa
Deposition time: 10 min
Next, the silicon substrate 101 on which the manganese film 110 is formed is unloaded from the processing chamber 41a of the film forming system 30 shown in FIG. 3 to the transfer chamber 42 using the transfer mechanism 44 without being exposed to the atmosphere. Further, the silicon substrate 101 is carried into the processing chamber 41b from the transfer chamber 42 of the film forming system 30 shown in FIG. 3 using the transfer mechanism 44 without being exposed to the atmosphere. The silicon substrate 101 in the state shown in FIG. 5B is mounted on the mounting table 72 of the heat treatment apparatus 70 shown in FIG. Next, using the heater 72a, the temperature of the silicon substrate 101 is set to 400 ° C. or higher, and the silicon substrate 101 on which the manganese film 110 is formed is heat-treated. As an example of the heat treatment conditions, the following conditions can be exemplified.

(熱処理条件)
処理雰囲気 : Ar
熱処理温度 : 400℃以上
熱処理圧力 : 133Pa
熱処理時間 : 10〜30min
この熱処理により、図5Cに示すように、シリコン基板101の表面に露出したシリコン、本例では、シリコン基板101、ソース拡散層104s、ドレイン拡散層104d、及びゲート電極105の露出面が選択的にマンガンシリサイド化される。これにより、ソース拡散層104s、ドレイン拡散層104d、及びゲート電極105に、マンガンシリサイド化された領域(マンガンシリサイド層)108が形成される。また、シリコン基板101の表面に露出したシリコン酸化物、本例では、素子分離領域102、及び側壁絶縁膜107の露出面には、第1の実施形態と同様に、酸化マンガン膜109が形成される。
(Heat treatment conditions)
Processing atmosphere: Ar
Heat treatment temperature: 400 ° C or higher
Heat treatment pressure: 133Pa
Heat treatment time: 10-30 min
5C, the silicon exposed on the surface of the silicon substrate 101, in this example, the exposed surfaces of the silicon substrate 101, the source diffusion layer 104s, the drain diffusion layer 104d, and the gate electrode 105 are selectively formed. Manganese silicide. Thus, a manganese silicided region (manganese silicide layer) 108 is formed in the source diffusion layer 104s, the drain diffusion layer 104d, and the gate electrode 105. Further, similarly to the first embodiment, a manganese oxide film 109 is formed on the silicon oxide exposed on the surface of the silicon substrate 101, in this example, on the exposed surfaces of the element isolation region 102 and the sidewall insulating film 107. The

(利点)
上記第2の実施形態に係るシリサイドの形成方法によれば、表面にシリコンとシリコン酸化物とが露出しているシリコン基板101上に、マンガン有機化合物ガスを供給し、シリコン基板101の表面に露出したシリコン上に選択的にマンガン膜110を形成する。この後、マンガン膜110が形成されたシリコン基板101を熱処理し、シリコン基板101の表面に露出したシリコンをマンガンシリサイド化する。
(advantage)
According to the silicide forming method according to the second embodiment, a manganese organic compound gas is supplied onto the silicon substrate 101 where silicon and silicon oxide are exposed on the surface, and exposed on the surface of the silicon substrate 101. A manganese film 110 is selectively formed on the deposited silicon. Thereafter, the silicon substrate 101 on which the manganese film 110 is formed is heat-treated, and silicon exposed on the surface of the silicon substrate 101 is converted into manganese silicide.

このような第2の実施形態においても、上記台1の実施形態と同様の利点を得ることができる。   Also in the second embodiment, the same advantages as those of the embodiment of the table 1 can be obtained.

(第3の実施形態)
第3の実施形態は、上記第1の実施形態に係るシリサイドの形成方法、又は上記第2の実施形態に係るシリサイドの形成方法を用いて形成された半導体装置の例である。
(Third embodiment)
The third embodiment is an example of a semiconductor device formed by using the silicide formation method according to the first embodiment or the silicide formation method according to the second embodiment.

図6A〜図6Gは、この発明の第3の実施形態に係る半導体装置のいくつかの例を概略的に示す断面図である。   6A to 6G are cross-sectional views schematically showing some examples of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

(第1例)
図6Aに示すように第1例に係る半導体装置は、MOSFETである。
(First example)
As shown in FIG. 6A, the semiconductor device according to the first example is a MOSFET.

図6Aに示すように、MOSFETは、n型又はp型のシリコン基板101と、シリコン基板101内に形成され、シリコン基板101の表面に素子領域103を画定する、シリコン酸化物を含む素子分離領域102と、素子領域103内に形成されたシリコン基板101とは反対導電型のソース拡散層104s、及びドレイン拡散層104dと、ソース拡散層104sとドレイン拡散層104dとの間の素子領域103上に、この素子領域103と電気的に絶縁、例えば、ゲート絶縁膜106aを介して形成されたゲート電極105aと、ゲート電極105aの側壁に形成された側壁絶縁膜107と、を備えている。第1例においては、素子分離領域102、及び側壁絶縁膜107が、シリコン酸化物、例えば、CVD法を用いて形成された二酸化シリコン(CVD−SiO)から構成されている。 As shown in FIG. 6A, the MOSFET includes an n-type or p-type silicon substrate 101 and an element isolation region containing silicon oxide that is formed in the silicon substrate 101 and defines an element region 103 on the surface of the silicon substrate 101. 102 and a source diffusion layer 104s and a drain diffusion layer 104d having a conductivity type opposite to that of the silicon substrate 101 formed in the element region 103, and on the element region 103 between the source diffusion layer 104s and the drain diffusion layer 104d. A gate electrode 105a formed electrically through the gate insulating film 106a, for example, and a side wall insulating film 107 formed on the side wall of the gate electrode 105a are provided. In the first example, the element isolation region 102 and the sidewall insulating film 107 are made of silicon oxide, for example, silicon dioxide (CVD-SiO 2 ) formed using a CVD method.

さらに、第1例においては、ゲート絶縁膜106aが、シリコン酸化物、例えば、シリコン基板101を酸化することで形成された二酸化シリコン(Thermal−SiO)で構成され、ゲート電極105aがシリコン、例えば、n型又はp型にドープされたドープトポリシリコンを含んで構成されている。 Furthermore, in the first example, the gate insulating film 106a is made of silicon oxide, for example, silicon dioxide (Thermal-SiO 2 ) formed by oxidizing the silicon substrate 101, and the gate electrode 105a is made of silicon, for example, , N-type or p-type doped polysilicon.

そして、ソース拡散層104s、ドレイン拡散層104d、及びゲート電極105aに、上記第1の実施形態、又は上記第2の実施形態にしたがって形成されたマンガンシリサイド化された領域(MnSix:マンガンシリサイド層108)を含んでいる。   Then, a manganese silicided region (MnSix: manganese silicide layer 108) formed in the source diffusion layer 104s, the drain diffusion layer 104d, and the gate electrode 105a according to the first embodiment or the second embodiment. ) Is included.

また、素子分離領域102、及び側壁絶縁膜107上には、酸化マンガン膜(MnOx)109が形成されている。   A manganese oxide film (MnOx) 109 is formed on the element isolation region 102 and the sidewall insulating film 107.

上記第1の実施形態、又は上記第2の実施形態に係るシリサイドの形成方法を用いることで、図6Aに示すように、ソース拡散層104s、ドレイン拡散層104d、及びゲート電極105aにマンガンシリサイド層108を含み、ソース拡散層104s、ドレイン拡散層104d、及びゲート電極105aのシート抵抗が低抵抗化されたMOSFETを形成することができる。   By using the silicide formation method according to the first embodiment or the second embodiment, as shown in FIG. 6A, a manganese silicide layer is formed on the source diffusion layer 104s, the drain diffusion layer 104d, and the gate electrode 105a. A MOSFET in which the sheet resistance of the source diffusion layer 104s, the drain diffusion layer 104d, and the gate electrode 105a is reduced can be formed.

(第2例)
図6Bに示すように、第2例に係るMOSFETが、図6Aに示した第1例に係るMOSFETと異なるところは、ゲート絶縁膜106bが、シリコン酸化物よりも比誘電率が高い高誘電率絶縁膜(high−k)を用いて形成されていることにある。高誘電率絶縁膜の例は、ハフニウムオキサイド(HfOx)、ハフニウムシリコンオキサイド(HfSiOx)、ジルコニウムオキサイド(ZrOx)などである。
(Second example)
As shown in FIG. 6B, the MOSFET according to the second example is different from the MOSFET according to the first example shown in FIG. 6A in that the gate insulating film 106b has a higher dielectric constant than silicon oxide. It is formed using an insulating film (high-k). Examples of the high dielectric constant insulating film include hafnium oxide (HfOx), hafnium silicon oxide (HfSiOx), and zirconium oxide (ZrOx).

このように、第1の実施形態、又は上記第2の実施形態に係るシリサイドの形成方法では、ゲート絶縁膜106bに高誘電率絶縁膜を用いたMOSFETに対して、マンガンシリサイド層108を形成することもできる。   As described above, in the silicide formation method according to the first embodiment or the second embodiment, the manganese silicide layer 108 is formed on the MOSFET using the high dielectric constant insulating film as the gate insulating film 106b. You can also

(第3例)
図6Cに示すように、第3例に係るMOSFETが、図6Bに示した第2例に係るMOSFETと異なるところは、ゲート電極105bがメタル(Metal)とドープトポリシリコン(poly−Si)との積層構造であり、かつ、ドープトポリシリコン層の表面近傍に、マンガンシリサイド層108が形成されていることにある。
(Third example)
As shown in FIG. 6C, the MOSFET according to the third example is different from the MOSFET according to the second example shown in FIG. 6B in that the gate electrode 105b is made of metal (metal) and doped polysilicon (poly-Si). And a manganese silicide layer 108 is formed in the vicinity of the surface of the doped polysilicon layer.

このように、第1の実施形態、又は上記第2の実施形態に係るシリサイドの形成方法では、ゲート電極105bにメタルとドープトポリシリコンとが積層された構造を用いたMOSFETに対して、マンガンシリサイド層108を形成することもできる。   As described above, in the silicide formation method according to the first embodiment or the second embodiment, manganese is used for a MOSFET using a structure in which a metal and doped polysilicon are stacked on the gate electrode 105b. A silicide layer 108 can also be formed.

(第4例)
図6Dに示すように、第4例に係るMOSFETが、図6Cに示した第3例に係るMOSFETと異なるところは、ゲート絶縁膜106cが、酸化マンガン膜(MnOx)を用いて形成されていることにある。
(Fourth example)
As shown in FIG. 6D, the MOSFET according to the fourth example differs from the MOSFET according to the third example shown in FIG. 6C in that the gate insulating film 106c is formed using a manganese oxide film (MnOx). There is.

このように、第1の実施形態、又は上記第2の実施形態に係るシリサイドの形成方法では、ゲート絶縁膜106cに酸化マンガン膜を用いたMOSFETに対して、マンガンシリサイド層108を形成することもできる。   As described above, in the silicide formation method according to the first embodiment or the second embodiment, the manganese silicide layer 108 may be formed on the MOSFET using the manganese oxide film as the gate insulating film 106c. it can.

(第5例)
図6Eに示すように、第5例に係るMOSFETが、図6Bに示した第2例に係るMOSFETと異なるところは、ゲート電極105cを、全てマンガンシリサイド化したことにある。
(Fifth example)
As shown in FIG. 6E, the MOSFET according to the fifth example is different from the MOSFET according to the second example shown in FIG. 6B in that the gate electrode 105c is all made into manganese silicide.

このように、第1の実施形態、又は上記第2の実施形態に係るシリサイドの形成方法では、ゲート電極105cを、全てマンガンシリサイド化することもできる。   As described above, in the silicide formation method according to the first embodiment or the second embodiment, the gate electrode 105c can be entirely made into manganese silicide.

(第6例)
図6Fに示すように、第6例に係るMOSFETが、図6Eに示した第5例に係るMOSFETと異なるところは、ゲート電極105dを、全てマンガンシリサイド化し、かつ、ゲート電極105dの上面からゲート絶縁膜106bに向かってマンガンの量を減らしていることにある。即ち、ゲート電極105dの上面においてはマンガンリッチなマンガンシリサイドが形成されている。そして、ゲート電極105dの上面からゲート絶縁膜106bに向かうにしたがってマンガンの含有量が漸減し、ゲート電極105dとゲート絶縁膜106bとが接する領域においては、シリコンリッチなマンガンシリサイドが形成されている。
(Sixth example)
As shown in FIG. 6F, the MOSFET according to the sixth example is different from the MOSFET according to the fifth example shown in FIG. 6E in that the gate electrode 105d is entirely converted to manganese silicide, and the gate is formed from the upper surface of the gate electrode 105d. This is because the amount of manganese is reduced toward the insulating film 106b. That is, manganese-rich manganese silicide is formed on the upper surface of the gate electrode 105d. The manganese content gradually decreases from the upper surface of the gate electrode 105d toward the gate insulating film 106b, and silicon-rich manganese silicide is formed in a region where the gate electrode 105d and the gate insulating film 106b are in contact with each other.

このように、第1の実施形態、又は上記第2の実施形態に係るシリサイドの形成方法では、ゲート電極105dを全てマンガンシリサイド化し、かつ、ゲート電極105dの上面からゲート絶縁膜106bに向かうにしたがってマンガンの含有量が漸減するようなMOSFETを形成することもできる。   As described above, in the silicide formation method according to the first embodiment or the second embodiment, the gate electrode 105d is entirely converted into manganese silicide, and the gate electrode 105d is moved from the upper surface toward the gate insulating film 106b. MOSFETs in which the manganese content is gradually reduced can also be formed.

(第7例)
図6Gに示すように、第7例に係るMOSFETが、図6Eに示した第5例に係るMOSFETと異なるところは、ゲート絶縁膜106cが、酸化マンガン膜(MnOx)を用いて形成されていることにある。
(Seventh example)
As shown in FIG. 6G, the MOSFET according to the seventh example differs from the MOSFET according to the fifth example shown in FIG. 6E in that the gate insulating film 106c is formed using a manganese oxide film (MnOx). There is.

このように、第1の実施形態、又は上記第2の実施形態に係るシリサイドの形成方法では、ゲート絶縁膜106cに酸化マンガン膜を用いたMOSFETに対して、ゲート電極105cを、全てマンガンシリサイド化することもできる。   As described above, in the silicide formation method according to the first embodiment or the second embodiment, the gate electrode 105c is entirely converted to manganese silicide with respect to the MOSFET using the manganese oxide film as the gate insulating film 106c. You can also

以上、この発明をいくつかの実施形態に従って説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形することが可能である。   Although the present invention has been described according to some embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified without departing from the spirit of the invention.

例えば、上記実施形態においては、マンガン有機化合物ガスとして、シクロペンタジエニル系のマンガン有機化合物、例えば、(EtCp)Mn[=Mn(C]のガスを用いた。しかしながら、シクロペンタジエニル系のマンガン有機化合物は、(EtCp)Mnに限られるものではなく、下記するシクロペンタジエニル系のマンガン有機化合物の少なくともいずれか一つから選ばれてガス化することも可能である。 For example, in the above embodiment, as the manganese organic compound gas, a cyclopentadienyl-based manganese organic compound, for example, a gas of (EtCp) 2 Mn [= Mn (C 2 H 5 C 5 H 4 ) 2 ] is used. It was. However, the cyclopentadienyl-based manganese organic compound is not limited to (EtCp) 2 Mn, and is selected from at least one of the following cyclopentadienyl-based manganese organic compounds to be gasified. Is also possible.

(EtCp)Mn[=Mn(C
CpMn[=Mn(C
(MeCp)Mn[=Mn(CH
(i−PrCp)Mn[=Mn(C
MeCpMn(CO)[=(CH)Mn(CO)
(t−BuCp)Mn[=Mn(C
Mn(DMPD)(EtCp)[=Mn(C11)]、及び
((CHCp)Mn[=Mn((CH
また、上記実施形態においては、上記シクロペンタジエニル系のマンガン有機化合物ガスを供給する際のキャリアガスとして、Hガスを用いたが、Arガス、又はNガスなどの不活性ガスのいずれかを用いることも可能である。
(EtCp) 2 Mn [= Mn (C 2 H 5 C 5 H 4 ) 2 ]
Cp 2 Mn [= Mn (C 5 H 5) 2]
(MeCp) 2 Mn [= Mn (CH 3 C 5 H 4 ) 2 ]
(I-PrCp) 2 Mn [ = Mn (C 3 H 7 C 5 H 4) 2]
MeCpMn (CO) 3 [= (CH 3 C 5 H 4 ) Mn (CO) 3 ]
(T-BuCp) 2 Mn [ = Mn (C 4 H 9 C 5 H 4) 2]
Mn (DMPD) (EtCp) [ = Mn (C 7 H 11 C 2 H 5 C 5 H 4)], and ((CH 3) 5 Cp) 2 Mn [= Mn ((CH 3) 5 C 5 H 4 2 ]
Further, in the above embodiment, as a carrier gas for supplying the cyclopentadienyl system manganese organic compound gas, but with H 2 gas, any inert gas such as Ar gas or N 2 gas It is also possible to use these.

また、マンガン有機化合物は、シクロペンタジエニル系のマンガン有機化合物以外にも、さらに、下記の有機化合物を使用することができる。   In addition to the cyclopentadienyl manganese organic compound, the following organic compounds can be used as the manganese organic compound.

CHMn(CO)
Mn(DPM)[=Mn(C1119
Mn(DPM)[=Mn(C1119
Mn(acac)[=Mn(C
Mn(acac)[=Mn(C
Mn(hfac)[=Mn(CHF
Mn(iPr−AMD))[=Mn(CNC(CH)NC
Mn(tBu−AMD))[=Mn(CNC(CH)NC
その他、この発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。
CH 3 Mn (CO) 5
Mn (DPM) 2 [= Mn (C 11 H 19 O 2 ) 2 ]
Mn (DPM) 3 [= Mn (C 11 H 19 O 2 ) 3 ]
Mn (acac) 2 [= Mn (C 5 H 7 O 2 ) 2 ]
Mn (acac) 3 [= Mn (C 5 H 7 O 2 ) 3 ]
Mn (hfac) 2 [= Mn (C 5 HF 6 O 2 ) 2 ]
Mn (iPr-AMD) 2) [= Mn (C 3 H 7 NC (CH 3) NC 3 H 7) 2]
Mn (tBu-AMD) 2) [= Mn (C 4 H 9 NC (CH 3) NC 4 H 9) 2]
In addition, the present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.

101…シリコン基板、102…素子分離領域、103…素子領域、104s…ソース拡散層、104d…ドレイン拡散層、105…ゲート電極、106…ゲート絶縁膜、107…側壁絶縁膜、108…マンガンシリサイド層、109…酸化マンガン膜、110…マンガン膜。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Silicon substrate, 102 ... Element isolation region, 103 ... Element region, 104s ... Source diffusion layer, 104d ... Drain diffusion layer, 105 ... Gate electrode, 106 ... Gate insulating film, 107 ... Side wall insulating film, 108 ... Manganese silicide layer 109 ... Manganese oxide film, 110 ... Manganese film.

Claims (11)

表面にシリコンとシリコン酸化物とが露出している基板上にシリサイドを形成するシリサイドの形成方法であって、
前記基板の温度を400℃以上として、前記シリコンと前記シリコン酸化物とが露出している前記基板の表面上にマンガン有機化合物ガスを供給し、
前記基板の表面に露出した前記シリコンを選択的にマンガンシリサイド化し、前記シリコン酸化物上に酸化マンガン膜を形成することを特徴とする選択的なシリサイドの形成方法。
A method of forming a silicide, wherein a silicide is formed on a substrate having silicon and silicon oxide exposed on a surface,
The substrate temperature is set to 400 ° C. or higher, and a manganese organic compound gas is supplied onto the surface of the substrate where the silicon and the silicon oxide are exposed,
A selective silicide formation method , wherein the silicon exposed on the surface of the substrate is selectively converted into manganese silicide, and a manganese oxide film is formed on the silicon oxide .
前記シリコンのみを選択的にマンガンシリサイド化した後、
前記基板の温度を400℃以上として前記基板を熱処理し、前記マンガンシリサイドを結晶化、又は結晶粒成長させることを特徴とする請求項1に記載の選択的なシリサイドの形成方法。
After selectively siliciding the silicon only with manganese,
2. The selective silicide formation method according to claim 1, wherein the temperature of the substrate is set to 400 ° C. or more, and the substrate is heat-treated to crystallize or grow crystal grains of the manganese silicide.
表面にシリコンとシリコン酸化物とが露出している基板上にシリサイドを形成するシリサイドの形成方法であって、
前記基板の温度を400℃以上として、前記シリコンと前記シリコン酸化物とが露出している前記基板の表面上にマンガン有機化合物ガスを供給して、前記基板の表面に露出した前記シリコン上に選択的に金属マンガンを形成し、
前記基板の温度を400℃以上として前記基板を熱処理し、前記金属マンガンと前記基板の表面に露出した前記シリコンとを反応させて、前記シリコンをマンガンシリサイド化し、前記シリコン酸化物上に酸化マンガン膜を形成することを特徴とする選択的なシリサイドの形成方法。
A method of forming a silicide, wherein a silicide is formed on a substrate having silicon and silicon oxide exposed on a surface,
Selected as above temperature 400 ° C. of the substrate, by supplying a manganese organic compound gas onto the surface of the substrate between the silicon and the silicon oxide is exposed on the silicon exposed on the surface of the substrate Metal manganese is formed,
The substrate was heat-treated the temperature of the substrate as 400 ° C. or higher, said metal permanganate is reacted with the exposed silicon on the surface of the substrate, the silicon and manganese silicide, manganese oxide on the silicon oxide A selective silicide formation method comprising forming a film .
前記金属マンガンを形成する工程と、前記シリコンをマンガンシリサイド化し、前記シリコン酸化物上に酸化マンガン膜を形成する工程とが、大気暴露されることなく連続して行われることを特徴とする請求項3に記載の選択的なシリサイドの形成方法。 The step of forming the metal manganese and the step of siliciding the silicon into a manganese and forming a manganese oxide film on the silicon oxide are continuously performed without being exposed to the atmosphere. Item 4. The selective silicide formation method according to Item 3. 前記基板の表面上にマンガン有機化合物ガスを供給する前に、
前記基板の温度を、前記基板の表面上にマンガン有機化合物ガスを供給する際の温度以上として前記基板をアニールし、前記表面にシリコンとシリコン酸化物とが露出している基板を脱ガスしておくことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の選択的なシリサイドの形成方法。
Before supplying manganese organic compound gas onto the surface of the substrate,
The substrate is annealed at a temperature equal to or higher than the temperature at which manganese organic compound gas is supplied onto the surface of the substrate, and the substrate on which silicon and silicon oxide are exposed is degassed. The selective silicide formation method according to any one of claims 1 to 4, wherein:
前記マンガン有機化合物ガスが、シクロペンタジエニル系のマンガン有機化合物ガスであることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の選択的なシリサイドの形成方法。 6. The selective silicide formation method according to claim 1, wherein the manganese organic compound gas is a cyclopentadienyl manganese organic compound gas. 前記シクロペンタジエニル系のマンガン有機化合物ガスを供給する際のキャリアガスが、
ガス、Arガス、Nガスのいずれかから選ばれることを特徴とする請求項6に記載の選択的なシリサイドの形成方法。
Carrier gas when supplying the cyclopentadienyl manganese organic compound gas,
The selective silicide formation method according to claim 6, which is selected from H 2 gas, Ar gas, and N 2 gas.
前記シクロペンタジエニル系のマンガン有機化合物ガスが、
(EtCp)Mn[=Mn(C
CpMn[=Mn(C
(MeCp)Mn[=Mn(CH
(i−PrCp)Mn[=Mn(C
MeCpMn(CO)[=(CH)Mn(CO)
(t−BuCp)Mn[=Mn(C
Mn(DMPD)(EtCp)[=Mn(C11)]、及び
((CHCp)Mn[=Mn((CH
CHMn(CO)
Mn(DPM)[=Mn(C1119
Mn(DPM)[=Mn(C1119
Mn(acac)[=Mn(C
Mn(acac)[=Mn(C
Mn(hfac)[=Mn(CHF
Mn(iPr−AMD))[=Mn(CNC(CH)NC
Mn(tBu−AMD))[=Mn(CNC(CH)NC
の少なくともいずれか一つを含むガスから選ばれることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の選択的なシリサイドの形成方法。
The cyclopentadienyl manganese organic compound gas is
(EtCp) 2 Mn [= Mn (C 2 H 5 C 5 H 4 ) 2 ]
Cp 2 Mn [= Mn (C 5 H 5) 2]
(MeCp) 2 Mn [= Mn (CH 3 C 5 H 4 ) 2 ]
(I-PrCp) 2 Mn [ = Mn (C 3 H 7 C 5 H 4) 2]
MeCpMn (CO) 3 [= (CH 3 C 5 H 4 ) Mn (CO) 3 ]
(T-BuCp) 2 Mn [ = Mn (C 4 H 9 C 5 H 4) 2]
Mn (DMPD) (EtCp) [ = Mn (C 7 H 11 C 2 H 5 C 5 H 4)], and ((CH 3) 5 Cp) 2 Mn [= Mn ((CH 3) 5 C 5 H 4 2 ]
CH 3 Mn (CO) 5
Mn (DPM) 2 [= Mn (C 11 H 19 O 2 ) 2 ]
Mn (DPM) 3 [= Mn (C 11 H 19 O 2 ) 3 ]
Mn (acac) 2 [= Mn (C 5 H 7 O 2 ) 2 ]
Mn (acac) 3 [= Mn (C 5 H 7 O 2 ) 3 ]
Mn (hfac) 2 [= Mn (C 5 HF 6 O 2 ) 2 ]
Mn (iPr-AMD) 2) [= Mn (C 3 H 7 NC (CH 3) NC 3 H 7) 2]
Mn (tBu-AMD) 2) [= Mn (C 4 H 9 NC (CH 3) NC 4 H 9) 2]
The selective silicide formation method according to claim 6 or 7, wherein the gas is selected from a gas containing at least one of the following.
シリコン基板と、
前記シリコン基板内に形成され、前記シリコン基板の表面に素子領域を画定する、シリコン酸化物を含む素子分離領域と、
前記素子領域内に形成されたソース拡散層、及びドレイン拡散層と、
前記ソース拡散層と前記ドレイン拡散層との間の前記素子領域上に、この素子領域と電気的に絶縁されて形成されたゲート電極とを備え、
前記ソース拡散層、及び前記ドレイン拡散層の一部が、マンガンシリサイド化された領域を含み、
前記素子分離領域上に酸化マンガン膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。
A silicon substrate;
An element isolation region containing silicon oxide formed in the silicon substrate and defining an element region on a surface of the silicon substrate;
A source diffusion layer and a drain diffusion layer formed in the element region;
A gate electrode formed on the element region between the source diffusion layer and the drain diffusion layer and electrically insulated from the element region;
The source diffusion layer, and a portion of the drain diffusion layer, see contains manganese silicided regions,
A semiconductor device, wherein a manganese oxide film is formed on the element isolation region .
前記ゲート電極がシリコンを含んで構成され、
前記シリコンを含むゲート電極が、マンガンシリサイド化された領域を含むことを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。
The gate electrode comprises silicon;
The semiconductor device according to claim 9, wherein the gate electrode containing silicon includes a manganese silicide region.
前記素子領域と前記ゲート電極とを電気的に絶縁するゲート絶縁膜が、酸化マンガン膜であることを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の半導体装置。11. The semiconductor device according to claim 9, wherein the gate insulating film that electrically insulates the element region from the gate electrode is a manganese oxide film.
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