特許 7740042 基板の表面にルテニウムシリサイド膜を形成する方法、及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-09-08

(45)【発行日】2025-09-17

(54)【発明の名称】基板の表面にルテニウムシリサイド膜を形成する方法、及び装置

(51)【国際特許分類】

   H10D 64/60 20250101AFI20250909BHJP

   H01L 21/285 20060101ALI20250909BHJP

   H01L 21/3205 20060101ALI20250909BHJP

   H01L 21/768 20060101ALI20250909BHJP

   H01L 23/532 20060101ALI20250909BHJP

   C23C 16/56 20060101ALI20250909BHJP

【ＦＩ】

H10D64/60

H01L21/285 C

H01L21/88 Q

H01L21/90 C

C23C16/56

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022015750

(22)【出願日】2022-02-03

(65)【公開番号】P2023113404

(43)【公開日】2023-08-16

【審査請求日】2024-11-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002756

【氏名又は名称】弁理士法人弥生特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】成嶋 健索

【審査官】佐藤 靖史

(56)【参考文献】

【文献】特表２０２１－５０７５１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００２－５２４８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２９５８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０１５９４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ１０Ｄ ６４／６０

Ｈ０１Ｌ ２１／２８５

Ｈ０１Ｌ ２１／３２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／７６８

Ｃ２３Ｃ １６／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の表面にルテニウムシリサイド膜を形成する方法であって、
拡散層が露出した前記基板の表面に、ルテニウム化合物を含むガスを供給して、前記拡散層を覆うようにルテニウム膜を形成する工程と、
次いで、前記基板を４２０℃以上、５００℃未満の範囲内の温度に加熱しながら、当該基板に対してシリコン化合物を含むガスを供給することにより、前記ルテニウム膜をシリサイド化して、Ｒｕ_２Ｓｉ_３を含むルテニウムシリサイド膜を形成する工程と、を含む方法。

【請求項2】

前記基板は、ｐ型の拡散層を含むシリコン基板である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記シリコン基板は、前記ｐ型の拡散層を含む論理素子用の電界効果トランジスタが形成されるものである、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記ルテニウムシリサイド膜は、直方晶系または正方晶系のＲｕ_２Ｓｉ_３を含む、請求項１ないし３のいずれか一つに記載の方法。

【請求項5】

前記シリコン化合物は、ＳｉＨ_４、Ｓｉ_２Ｈ_６、Ｓｉ_２Ｉ_６、ＳｉＩ_４、ＳｉＨＩ_３、ＳｉＨ_２Ｉ_２、ＳｉＨ_３Ｉ、Ｓｉ_２Ｃｌ_６、ＳｉＣｌ_４、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＨ_３Ｃｌ、Ｓｉ_２Ｂｒ_６，ＳｉＢｒ_４、ＳｉＨＢｒ_３、ＳｉＨ_２Ｂｒ_２、ＳｉＨ_３Ｂｒ、Ｓｉ_２Ｆ_６、ＳｉＦ_４、ＳｉＨＦ_３、ＳｉＨ_２Ｆ_２、ＳｉＨ_３Ｆからなるシリコン化合物群から選択されたものを含む、請求項１ないし４のいずれか一つに記載の方法。

【請求項6】

前記シリコン化合物を含むガスは、還元剤である水素ガス又は重水素ガスを含む、請求項１ないし５のいずれか一つに記載の方法。

【請求項7】

前記シリコン化合物を含むガスは、Ｒｕ_２Ｓｉ_３のバンドギャップを調節するための添加剤として、マンガン化合物、チタン化合物、アンチモン化合物の少なくとも一つを含む、請求項１ないし６のいずれか一つに記載の方法。

【請求項8】

前記ルテニウム化合物は、Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２または、ジカルボニル－ビス（５－メチル－２,４－ヘキサンジオナト）ルテニウムであり、前記ルテニウム化合物を含むガスにはＣＯガスが含まれている、請求項１ないし７のいずれか一つに記載の方法。

【請求項9】

前記基板の表面の拡散層は、当該基板の上面を覆う絶縁膜に形成された凹部の底面に露出し、前記ルテニウム膜を形成する工程では前記凹部の底部側に前記ルテニウム膜が形成される、請求項１ないし８のいずれか一つに記載の方法。

【請求項10】

前記ルテニウムシリサイド膜を形成する工程を実施した後、前記ルテニウムシリサイド膜の上面側の前記凹部内に配線用の金属を埋め込むために、前記基板に前記金属の原料ガスを供給して金属膜を形成する工程を含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記配線用の金属はルテニウムである、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

基板の表面にルテニウムシリサイド膜を形成する装置であって、
拡散層が露出した前記基板を収容する第１の処理容器と、前記第１の処理容器にルテニウム化合物を含むガスを供給する第１のガス供給部と、を備えた第１の処理モジュールと、
前記第１の処理モジュールにて処理された後の前記基板を収容する第２の処理容器と、前記第２の処理容器に収容された前記基板を加熱する加熱部と、前記第２の処理容器にシリコン化合物を含むガスを供給する第２のガス供給部と、を備えた第２の処理モジュールと、
前記第１の処理容器及び前記第２の処理容器が接続された共通の真空搬送室内に、前記基板を搬送する基板搬送機構が設けられた真空搬送モジュールと、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１の処理容器内の前記基板の表面に、前記第１のガス供給部から前記ルテニウム化合物を含むガスを供給して、前記拡散層を覆うようにルテニウム膜を形成するステップと、前記基板搬送機構により、前記第１の処理容器から前記第２の処理容器へ、前記ルテニウム膜が形成された前記基板を搬送するステップと、次いで、前記加熱部により、前記基板を４２０℃以上、５００℃未満の範囲内の温度に加熱しながら、当該基板に対して前記第２のガス供給部から前記シリコン化合物を含むガスを供給することにより、前記ルテニウム膜をシリサイド化して、Ｒｕ_２Ｓｉ_３を含むルテニウムシリサイド膜を形成するステップと、を実行するための制御信号を出力するように構成された、装置。

【請求項13】

前記基板は、ｐ型の拡散層を含むシリコン基板である、請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

前記シリコン基板は、前記ｐ型の拡散層を含む論理素子用の電界効果トランジスタが形成されるものである、請求項１３に記載の装置。

【請求項15】

前記ルテニウムシリサイド膜は、直方晶系または正方晶系のＲｕ_２Ｓｉ_３を含む、請求項１２ないし１４のいずれか一つに記載の装置。

【請求項16】

前記シリコン化合物は、ＳｉＨ_４、Ｓｉ_２Ｈ_６、Ｓｉ_２Ｉ_６、ＳｉＩ_４、ＳｉＨＩ_３、ＳｉＨ_２Ｉ_２、ＳｉＨ_３Ｉ、Ｓｉ_２Ｃｌ_６、ＳｉＣｌ_４、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＨ_３Ｃｌ、Ｓｉ_２Ｂｒ_６，ＳｉＢｒ_４、ＳｉＨＢｒ_３、ＳｉＨ_２Ｂｒ_２、ＳｉＨ_３Ｂｒ、Ｓｉ_２Ｆ_６、ＳｉＦ_４、ＳｉＨＦ_３、ＳｉＨ_２Ｆ_２、ＳｉＨ_３Ｆからなるシリコン化合物群から選択されたものを含む、請求項１２ないし１５のいずれか一つに記載の装置。

【請求項17】

前記シリコン化合物を含むガスは、還元剤である水素ガス又は重水素ガスを含む、請求項１２ないし１６のいずれか一つに記載の装置。

【請求項18】

前記ルテニウム化合物は、Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２または、ジカルボニル－ビス（５－メチル－２,４－ヘキサンジオナト）ルテニウムであり、前記ルテニウム化合物を含むガスにはＣＯガスが含まれている、請求項１２ないし１７のいずれか一つに記載の装置。

【請求項19】

前記基板の表面の拡散層は、当該基板の上面を覆う絶縁膜に形成された凹部の底面に露出し、前記ルテニウム膜を形成するステップでは前記凹部の底部側に前記ルテニウム膜が形成される、請求項１２ないし１８のいずれか一つに記載の装置。

【請求項20】

前記真空搬送室に接続され、前記ルテニウムシリサイド膜を形成された前記基板を収容する第３の処理容器と、前記第３の処理容器に、配線用の金属の原料ガスを供給する第３のガス供給部と、を備えた第３の処理モジュールを備え、
前記制御部は、前記基板搬送機構により、前記第２の処理容器から前記第３の処理容器へ、前記ルテニウムシリサイド膜が形成された前記基板を搬送するステップと、次いで、前記基板に対して前記第３のガス供給部から前記原料ガスを供給して、前記ルテニウムシリサイド膜の上面側の前記凹部内に、配線用の金属を埋め込むために、金属膜を形成するステップと、を実行するための制御信号をさらに出力するように構成された、請求項１９に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板の表面にルテニウムシリサイド膜を形成する方法、及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造工程においては、半導体装置の製造用の基板に金属膜を成膜する処理が行われており、金属膜としてルテニウム膜（Ｒｕ膜）が成膜される場合がある。特許文献１には、Ｒｕ膜が形成された凹部にシリコン含有ガスを供給して、ＲｕＳｉ膜を形成する処理について示されている。このＲｕＳｉ膜は配線材料であり、凹部の表面全体を被覆できるように、段差被覆性の良好な処理が示されている。また、特許文献２には、ＲｕＳｉｘ（ｘは約０.０１～１０）よりなる拡散バリアー層を形成する処理について示されている。拡散バリアー層は、化学気相堆積によるＲｕＳｉｘの形成や、ケイ素領域に対してＲｕ層を形成し、焼きなまし処理を行って形成することが記載されている。なお、これらの特許文献１、２には、ＲｕＳｉ膜やＲｕＳｉｘがＲｕ_２Ｓｉ_３であることについては記載されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２１－１５９４７号公報

【文献】特表２００２－５２４８４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、基板の表面に、Ｒｕ_２Ｓｉ_３を含むルテニウムシリサイド膜を５００℃未満の温度で形成する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、
基板の表面にルテニウムシリサイド膜を形成する方法であって、
拡散層が露出した前記基板の表面に、ルテニウム化合物を含むガスを供給して、前記拡散層を覆うようにルテニウム膜を形成する工程と、
次いで、前記基板を４２０℃以上、５００℃未満の範囲内の温度に加熱しながら、当該基板に対してシリコン化合物を含むガスを供給することにより、前記ルテニウム膜をシリサイド化して、Ｒｕ_２Ｓｉ_３を含むルテニウムシリサイド膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、基板の表面に、Ｒｕ_２Ｓｉ_３を含むルテニウムシリサイド膜を５００℃未満の温度で形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】シリコン基板の表面の構成例を示す縦断側面図である。

【図2A】ｐ型半導体と金属との接合部のバンド構造図例である。

【図2B】ｐ型半導体と半導体との接合部のバンド構造図例である。

【図3】本開示のルテニウムシリサイド膜を形成する装置の一実施形態を示す概略平面図である。

【図4】前記装置に設けられた第１の処理モジュールの一例を示す縦断側面図である。

【図5】前記装置に設けられた第２の処理モジュールの一例を示す縦断側面図である。

【図6】第１の実施形態に係るウエハの処理の内容を示す第１の説明図である。

【図7】前記ウエハの処理の内容を示す第２の説明図である。

【図8】予備試験の結果を示す特性図である。

【図9】評価試験１の結果を示す特性図である。

【図10】評価試験２の結果を示す特性図である。

【図11】評価試験２にて処理されたルテニウム膜の表面の状態を示すＳＥＭ画像である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

＜ウエハの表面構造＞
論理素子（Ｌｏｇｉｃ）用のＭＯＳ－ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）においては、拡散層との接続のため、層間絶縁膜に形成された凹部に配線用の金属の埋め込みが行われる。半導体デバイスの微細化に伴い、配線用の金属の低抵抗化が求められており、低抵抗材料であるルテニウム（Ｒｕ）が注目されている。配線用の金属としてルテニウムが埋め込まれた基板の表面構造の一例について、ｐ型の拡散層を含むシリコン基板を例にして図１を参照して説明する。ｐ型の拡散層が露出したシリコン基板１１には、その上面を覆うように、凹部１２が形成された絶縁膜１３が積層されている。絶縁膜１３としては、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）やシリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）を用いる場合を例示できるが、ここではＳｉＮ膜を採用した場合について説明する。凹部１２の底面にはシリコン基板１１のｐ型の拡散層が露出しており、この凹部１２の底面にコンタクト層１４が形成され、その上に配線層１５としてルテニウム膜（Ｒｕ膜）が埋め込まれている。

【0009】

コンタクト層１４は、基板１１と配線層１５との間の導通をとる機能を備えるものであり、従来からチタンシリサイド（ＴｉＳｉ）やニッケルシリサイド（ＮｉＳｉ）等により形成されてきた。しかしながら、配線金属の低抵抗化と共に、コンタクト層についても、よりコンタクト抵抗が低い材料を用いることが好ましい。そこで、発明者は、ＴｉＳｉやＮｉＳｉに代わるコンタクト層１４の構成材料についての探索を行なっている。

【0010】

発明者は、この低抵抗材料の探索にあたり、コンタクト層１４とｐ型のシリコン基板１１との接合部における、バンド構造に着目した。図２Ａは、コンタクト層１４が金属である場合において、金属であるコンタクトメタルと、半導体であるｐ型のシリコン基板（ｐ型シリコン）との接合部におけるバンド構造を示している。

【0011】

図１に示す構成において、キャリアが正孔であるｐ型シリコンでは、コンタクトメタルとｐ型シリコンとの間には、大きさφ_Ｂの障壁（ショットキーバリア）が形成されたショットキー接続となっている。
このため、ｐ型シリコン側からコンタクトメタル側に電流を流すためには、ショットキーバリアφ_Ｂの高さを超えるエネルギー（電位差）を加える必要がある。従って、コンタクトメタルとしては、ｐ型シリコンとの間のショットキーバリアφ_Ｂの高さができるだけ小さい材料を選択することが好ましい。ここでコンタクトメタルを構成する金属の仕事関数φ_Ｍが高い程、ショットキーバリアφ_Ｂを低減できる。

【0012】

文献調査等の結果、ＴｉＳｉよりも仕事関数φ_Ｍが高く、ショットキーバリアφ_Ｂの高さを小さく抑える可能性が高い材料として、半導体であるＲｕ_２Ｓｉ_３に注目した（図２Ｂ）。ここでＲｕ_２Ｓｉ_３は複数種類の結晶構造が知られているが、直方晶系または正方晶系の結晶構造は、他の結晶構造と比較して仕事関数φ_Ｍが高い。
但し、Ｒｕ_２Ｓｉ_３は半導体であるため、バンドギャップを越えて電子が授受されるように、エネルギーを加える必要がある。これらショットキーバリアφ_Ｂの高さとバンドギャップとの和が、ＴｉＳｉとｐ型シリコンとの間のショットキーバリアφ_Ｂの高さよりも小さい場合には、従来よりもコンタクト抵抗を低減できる効果が得られるところ、Ｒｕ_２Ｓｉ_３はこの要件を満たしている。

【0013】

一方、論理素子の製造には熱的な制約があり、論理素子が形成されるシリコン基板の加熱を伴う処理を行う場合には、加熱温度を５００℃未満に抑えることが要求される場合がある。例えば既述のＴｉＳｉは、シリコン基板上にチタン膜を成膜した後、シリコン基板を加熱処理することにより、シリコンをチタンに熱拡散させて形成されている。

【0014】

そこで、Ｒｕ_２Ｓｉ_３の形成に当たっても、シリコン基板上にＲｕ膜を形成し、その後の加熱処理によりシリコンを熱拡散させる手法を採用することも考えられる。しかしながら後述する評価試験に結果を示すように、この手法を採用してＲｕ_２Ｓｉ_３を形成するためには、５５０℃以上の温度での加熱処理が必要となることがわかった。
このような事前検討の下、本開示は、５００℃未満の温度でＲｕ_２Ｓｉ_３を含むルテニウムシリサイド膜を形成する手法を見出したものである。

【0015】

＜成膜装置＞
以下、基板の表面にルテニウムシリサイド膜を形成する装置をなす成膜装置の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。基板である半導体ウエハ（以下、「ウエハ」と記載する）Ｗは、ｐ型の拡散層を含む論理素子用の電界効果トランジスタが形成されるものである。ここでは、図１に示す表面構造を備えるウエハＷを形成する場合を例にして説明する。

【0016】

図３は、成膜装置１の構成例を示す概略平面図である。成膜装置１は、ウエハＷの搬入出を行う大気搬送モジュール２と、ロードロックモジュール３１、３２と、真空搬送モジュール４と、複数例えば４基の処理モジュール５、６、７、８と、を備えて構成される。 大気搬送モジュール２は、大気搬送室２１内に大気搬送機構２２を備えている。大気搬送室２１には複数枚のウエハＷが収容される例えば３つのキャリア２０と、ロードロックモジュール３１、３２とが夫々接続され、これらの間にて、大気搬送機構２２により、ウエハＷを搬送するように構成される。図１中、符号２３はキャリア２０を載置するキャリア載置部、符号２４はウエハＷの位置合わせを行うオリエンタを夫々指している。

【0017】

真空搬送モジュール４は、真空搬送室４１内に基板搬送機構４２を設けて構成されている。真空搬送室４１には、処理モジュール５、６、７、８と、ロードロックモジュール３１、３２とが夫々接続され、これらの間にて、基板搬送機構４２により、ウエハＷを搬送するように構成される。
２つのロードロックモジュール３１、３２は、既述のように大気搬送室３１と真空搬送室４１に夫々接続され、その内部が大気圧雰囲気と真空圧雰囲気との間で切り替えることが可能に構成されている。

【0018】

処理モジュール５、６、７、８は、夫々真空搬送室４１に接続される処理容器を備えており、各処理容器内にて真空処理が実施されるように構成されている。例えば処理モジュールは、前処理モジュール５、第１の処理モジュール６、第２の処理モジュール７、第３のモジュール８として夫々構成されている。また、成膜装置１の各モジュール２～８においては、接続するモジュール同士の間に、夫々ゲートバルブＧＶが設けられている。

【0019】

続いて、各処理モジュール５、６、７、８について説明する。
前処理モジュール５は、Ｒｕ膜の成膜を行う前の前処理を実施するモジュールである。前処理とは、ウエハ表面に形成された自然酸化膜（ＳｉＯx）を除去するプリクリーン処理であり、例えばＣＯＲ(Chemical Oxide Removal)処理と、ＰＨＴ(Post heat treatment)処理と、を実施するように構成される。ＣＯＲ処理は、例えばフッ化水素（ＨＦ）ガス及びアンモニア（ＮＨ_３）ガスを用い、自然酸化膜を変質させる処理であり、ＰＨＴ処理は、ウエハを加熱することによって、ＣＯＲ処理にて生成された反応生成物を昇華させて除去する処理である。

【0020】

＜第１の処理モジュール＞
第１の処理モジュール６は、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、コンタクト層用のＲｕ膜の成膜を行うモジュールとして構成されている。コンタクト層用のＲｕ膜とは、凹部１２の底面に露出したp型の拡散層を覆うように、凹部１２の底部側に形成されるＲｕ膜であり、ここでは第１のＲｕ膜として説明する。

【0021】

図４は、第１の処理モジュール６の構成例を示す縦断側面図である。この処理モジュール６は処理容器（第１の処理容器）６１を備えており、処理容器６１の下部は排気室６２として構成されている。処理容器６１は、ゲートバルブＧＶにより開閉自在に形成されたウエハＷの搬送口６０を介して真空搬送室４１に接続され、基板搬送機構４２によりウエハＷが搬入出されるように構成されている。排気室６２は、圧力調整部６２２が設けられた排気管６２１により真空排気機構６２３に接続されている。

【0022】

処理容器６１内には、ウエハＷを水平に支持するサセプタ６３が、支持柱６３１により下面側から支持された状態で設けられている。サセプタ６３はヒーター６３２を備え、ウエハＷを予め設定した温度、例えば１５０℃～２００℃の範囲内の温度に加熱できるように構成される。
処理容器６１の天井部には、サセプタ６３に載置されるウエハＷと対向するように、シャワーヘッド６４が配置されている。このシャワーヘッド６４は、ガス拡散空間６４１を備え、その下面には複数のガス吐出口６４２が分散して形成されている。

【0023】

第１の処理モジュール６はガス供給機構６５を備え、処理容器６１に対して、ルテニウム化合物を含むガスを供給するように構成される。ルテニウム化合物としては、例えばＲｕ_３（ＣＯ）_１２または、ジカルボニル－ビス（５－メチル－２，４－ヘキサンジオナト）ルテニウムを用いることができる。この例では、ルテニウム化合物としてＲｕ_３（ＣＯ）_１２を用い、さらにこのルテニウム化合物を含むガスがＣＯガスを含む場合について説明する。
ガス供給機構６５は、成膜原料Ｓを収容する原料容器６５１を備え、原料容器６５１内の成膜原料Ｓがヒーター６５２により加熱されるように構成されている。原料容器６５１内には、成膜原料Ｓとして、固体のＲｕ_３（ＣＯ）_１２が収容されている。

【0024】

原料容器６５１には、キャリアガス用の供給管６６の一端が成膜原料Ｓ内に挿入されるように設けられている。当該供給管６６の他端は、下流側から順にバルブＶ１１、マスフローコントローラＭ１、バルブＶ１２を介して、キャリアガスである例えばＣＯガスの供給源６６１に接続されている。但し、キャリアガスとして、ＣＯガスの代わりに、Ａｒガス、Ｎ_２ガス等の不活性ガスを用いることもできる。また、原料容器６５１の上端面と、シャワーヘッド６４のガス導入口６４３との間は、原料容器６５１側から順にバルブＶ２１、流量計６７１及びバルブＶ２２を備えたガス供給配管６７を介して接続されている。これら、原料容器６５１、キャリアガスの供給源６６１、キャリアガス用の供給管６６、ガス供給配管６７などは、第１のガス供給部を構成している。

【0025】

さらに、シャワーヘッド６４のガス導入口６４３は、下流側から順にバルブＶ３１、マスフローコントローラＭ２、バルブＶ３２を備えたガス供給管６８を介して、反応調整用ガス例えばＣＯガスの供給源６８１に接続されている。反応調整用ガスとしては、ＣＯガス以外にＮ_２ガス、Ｈ_２ガス、Ａｒガス等を用いることができる。

【0026】

＜第２の処理モジュール＞
第２の処理モジュール７は、第１の処理モジュール６にて第１のＲｕ膜が形成されたウエハＷに対して、シリコン化合物を含むガスを供給して、Ｒｕ_２Ｓｉ_３を含むルテニウムシリサイド膜を形成するモジュールである。ここでは、第２の処理モジュール７にて実施される処理をシリサイドトリートメント処理（以下、トリートメント処理という）として説明する。

【0027】

第２の処理モジュール７の一例について、図５を参照して説明する。当該処理モジュール７は、処理容器（第２の処理容器）７１を備え、この処理容器７１は、圧力調整部７２１が設けられた排気管７２により真空排気機構７２２に接続されている。また、処理容器７１は、ゲートバルブＧＶにより開閉自在に形成されたウエハＷの搬送口７０を介して真空搬送室４１に接続され、基板搬送機構４２によりウエハＷが搬入出されるように構成される。
処理容器７１の内部には、ウエハＷが略水平に載置される載置台７３が配設されている。載置台７３は、例えば平面視略円形状に構成され、その内部に、例えばヒーターよりなる加熱部７３１を備えており、載置台７３に載置されたウエハＷを４２０℃以上、５００℃未満の範囲内の温度に加熱するように構成される。

【0028】

処理容器７１の天井部には、載置台７３に載置されるウエハＷと対向するように、シャワーヘッド７４が配置されている。このシャワーヘッド７４は、ガス拡散空間７４１を備え、その下面には複数のガス吐出口７４２が分散して形成されている。
第２の処理モジュール７はガス供給機構７５を備え、処理容器７１に対して、シリコン化合物を含むガスを供給するように構成される。この例におけるシリコン化合物を含むガスは、還元剤である水素ガス（Ｈ_２ガス）を含むものであり、シリコン化合物としては、例えばモノシランガス（ＳｉＨ_４ガス）を用いることができる。

【0029】

ガス供給機構７５は、モノシランガス供給部７６、水素ガス供給部７７を備えており、これらモノシランガス供給部７６及び水素ガス供給部７７は、第２のガス供給部をなしている。
モノシランガス供給部７６は、ＳｉＨ_４ガスの供給源７６１と、供給制御部７６３が介設された供給配管７６２と、を含み、処理容器７１にＳｉＨ_４ガスを供給するように構成されている。水素ガス供給部７７は、Ｈ_２ガスの供給源７７１と、供給制御部７７３が介設された供給配管７７２と、を含み、処理容器７１にＨ_２ガスを供給するように構成されている。供給制御部７６３、７７３は、例えばマスフローコントローラやバルブなどを備えている。

【0030】

シリコン化合物としては、ＳｉＨ_４の他に、Ｓｉ_２Ｈ_６、Ｓｉ_２Ｉ_６、ＳｉＩ_４、ＳｉＨＩ_３、ＳｉＨ_２Ｉ_２、ＳｉＨ_３Ｉ、Ｓｉ_２Ｃｌ_６、ＳｉＣｌ_４、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＨ_３Ｃｌ、Ｓｉ_２Ｂｒ_６、ＳｉＢｒ_４、ＳｉＨＢｒ_３、ＳｉＨ_２Ｂｒ_２、ＳｉＨ_３Ｂｒ、Ｓｉ_２Ｆ_６、ＳｉＦ_４、ＳｉＨＦ_３、ＳｉＨ_２Ｆ_２、ＳｉＨ_３Ｆからなるシリコン化合物群から選択されたものを用いることができる。また、還元ガスとして作用するガスとしては、重水素（Ｄ_２）ガスを用いるようにしてもよい。

【0031】

＜第３の処理モジュール＞
第３の処理モジュール８は、例えばＣＶＤ法により、配線用のＲｕ膜の成膜を行うモジュールとして構成されている。配線用のＲｕ膜とは、ルテニウムシリサイド膜の上面側の凹部１２内に埋め込まれるＲｕ膜であり、ここでは第２のＲｕ膜として説明する。

【0032】

第３の処理モジュール８は、第１のＲｕ膜の成膜温度よりも高く、５００℃未満の温度にウエハＷを加熱できるように構成される点以外は、図４に示す第１の処理モジュール６と同様に構成されている。従って、第３の処理モジュール８は、真空搬送室４１に接続された第３の処理容器６１と、配線用の金属例えばルテニウムの原料ガスを供給する第３のガス供給部と、を備えている。原料ガスは、例えばＲｕ_３（ＣＯ）_１２であり、第３のガス供給部は、第１のガス供給部と同様に、Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２の原料容器６５１、キャリアガスであるＣＯガスの供給源６６１、キャリアガス用の供給管６６、ガス供給配管６７などを含んでいる。

【0033】

＜制御部＞
成膜装置１は、処理モジュール５、６、７、８における各種の処理や、ウエハの搬送等、成膜装置１を構成する各部の動作を制御する制御部１００を備えている。この制御部１００は、例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなる。記憶部には、後述するＲｕ_２Ｓｉ_３を含むルテニウムシリサイド膜及び埋め込み用のルテニウムの成膜を行うために必要な制御についてのステップ(命令)群が組まれたプログラムが記憶されている。プログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード、不揮発性メモリ等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。

【0034】

＜第１の実施形態＞
続いて、ウエハ表面にルテニウムシリサイド膜を形成する方法の第１の実施形態について、図６及び図７を参照しながら、成膜装置１の作用と合わせて説明する。
先ず、キャリア２０内に収容し、成膜装置１に搬送する。キャリア２０内には、ｐ型の拡散層が露出したシリコン基板１１の表面にＳｉＮよりなる絶縁膜１３が成膜され、さらにエッチングにより凹部１２を形成した複数のウエハＷが収容されている。図６（ａ）に示すように、これらのウエハＷには、凹部１２の底部に露出するシリコン基板１１の表面（凹部１２の底面）に自然酸化膜１６が形成されている。

【0035】

成膜装置１では、大気搬送機構２２により、キャリア２０内に収容されたウエハＷを取り出して、オリエンタ２４にて位置合わせを行った後、大気圧雰囲気のロードロック室３１に搬入し、ロードロック室３１を真空圧雰囲気に調節する。次いで、基板搬送機構４２により、ロードロック室３１内のウエハＷを前処理モジュール５に搬送し、既述のプリクリーン処理を実施して、図６（ｂ）に示すように、凹部１２の底面に形成された自然酸化膜１６を除去する。これにより凹部１２の底面には、ｐ型の拡散層が露出した状態となる。

【0036】

＜第１のＲｕ膜の形成＞
続いて、基板搬送機構４２により、ウエハＷを第１の処理モジュール６に搬送する。第１の処理モジュール６では、凹部１２の底部側に、ｐ型の拡散層を覆うようにルテニウム膜（第１のＲｕ膜）を形成する工程を実施する（図６（ｃ））。
具体的には、第１の処理容器６１内にウエハＷを搬入してサセプタ６３に載置し、当該ウエハＷを例えば１３０～１８０℃に加熱し、処理容器６３内の圧力を例えば２.２Ｐａに調節する。このとき原料容器６５１においてはヒーター６５２によりＲｕ_３（ＣＯ）_１２が加熱されている。この原料容器６５１にキャリアガスであるＣＯガスを供給することで、加熱により気化したＲｕ_３（ＣＯ）_１２をピックアップし、ルテニウム原料として処理容器６１に供給する。さらに、反応調整用のＣＯガスを処理容器６１に供給する。

【0037】

これにより気化したＲｕ_３（ＣＯ）_１２がウエハＷに供給され、ウエハＷ上でＲｕ_３（ＣＯ）_１２が熱分解する熱ＣＶＤが進行し、凹部１２の底面に第１のＲｕ膜１７が形成される。このＲｕ膜１７は、予め設定された厚さ例えば１０ｎｍ以下好ましくは４ｎｍ～５ｎｍの厚さとなるように形成される。なお反応調整用のＣＯガスは、熱分解の過渡の進行を抑制するために供給されている。

【0038】

凹部１２は、底面はシリコン基板１１により、側壁は絶縁膜（ＳｉＮ膜）１３により夫々構成されており、第１のＲｕ膜は、シリコン基板１１に説明する場合と、絶縁膜１３に成膜する場合とで成膜速度が異なっている。ここでは、凹部１２の底面側が、側壁側よりも成膜速度が大きくなる条件にて第１のＲｕ膜１７の成膜を行う。この条件は、既述のウエハの加熱温度や、処理容器６１内の圧力、ルテニウム原料と反応調整ガスとの供給比などを調節することにより実現することができ、この条件は、予備実験などにより特定することができる。

【0039】

このような条件で成膜を行うことにより、形成されるＲｕ膜の膜厚が４ｎｍ～５ｎｍと小さいことから、絶縁膜１３の表面にはＲｕ膜がほとんど形成されず、図６（ｃ）に示すように、凹部１２の底面に対して選択的に第１のＲｕ膜１７が成膜される。なお発明者は、成膜温度が１３０～１８０℃の条件下では、露出したＳｉＮ膜の表面にはＲｕ膜はほとんど堆積しないことを把握している。

【0040】

＜ルテニウムシリサイド膜の形成＞
続いて、基板搬送機構４２により、第１のＲｕ膜１７が形成された後のウエハＷを、第１の処理モジュール６から第２の処理モジュール７の第２の処理容器７１に搬送する。この第２の処理モジュール７では、第１のＲｕ膜１７の上面に、Ｒｕ_２Ｓｉ_３を含むルテニウムシリサイド膜を形成する工程を実施する。

【0041】

具体的には、第２の処理容器７１内にウエハＷを搬入して載置台７３に載置し、当該ウエハＷを４２０℃以上、５００℃未満の範囲内の温度に加熱して、処理容器７１内の圧力を例えば４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に調節する。そして、処理容器７１内に、シリコン化合物を含むガスとして、ＳｉＨ_４ガスとＨ_２ガスとを供給する（図７（ａ））。

【0042】

第１のＲｕ膜１７に前記ガスが供給されると、ＳｉＨ_４ガスとＨ_２ガスにより還元され、第１のＲｕ膜１７にシリコン（Ｓｉ）が取り込まれる。第１のＲｕ膜１７ではウエハＷが４２０℃以上、５００℃未満の範囲内の温度に加熱されていることから、ＳｉとＲｕとの新たな結合が形成され、後述する評価試験からも明らかなように、半導体であるＲｕ_２Ｓｉ_３が形成される。このＲｕ_２Ｓｉ_３は、評価試験により直方晶系の結晶構造を含むことが確認されている。

【0043】

こうして、凹部１２の底面に露出するｐ型の拡散層を覆うように、Ｒｕ_２Ｓｉ_３を含むルテニウムシリサイド膜がコンタクト層１４（以下、ルテニウムシリサイド膜１４と記載する場合もある）として形成される。なお、Ｒｕ_２Ｓｉ_３を含むルテニウムシリサイド膜には、Ｒｕ_２Ｓｉ_３以外の組成を有するＲｕＳｉが含まれていてもよい。
この実施形態では、第１のＲｕ膜１７の膜厚が１０ｎｍ以下であるため、第１のＲｕ膜１７に、シリコン化合物を含むガスを供給することにより、第１のＲｕ膜１７全体がシリサイド化され、ルテニウムシリサイド膜が形成される。

【0044】

＜第２のＲｕ膜の形成＞
続いて、基板搬送機構４２により、ウエハＷを第２の処理モジュール７から第３の処理モジュール８の第３の処理容器６１に搬送する。そして、この処理モジュール８では、ルテニウムシリサイド膜１４の上面側の凹部１２内に、配線用のルテニウム膜（金属膜）を形成する工程を実施する（図７（ｂ））。

【0045】

具体的には、第３の処理容器６１内に、既述のルテニウムシリサイド膜１４が形成されたウエハＷを搬入してサセプタ６３に載置する。そして、ウエハＷを第１のＲｕ膜１７の成膜温度よりも高い温度、例えば１８０～２５０℃に加熱し、処理容器６１内の圧力を例えば２.２Ｐａに調節する。こうして、第１のＲｕ膜１７と同様に、ルテニウム化合物を含むガスとして、例えばＲｕ_３（ＣＯ）_１２ガスとＣＯガスとを供給して、熱ＣＶＤにより第２のＲｕ膜の成膜を行う。

【0046】

凹部１２は、底面はルテニウムシリサイド膜１４、側壁は絶縁膜１３により構成されているが、第３の処理モジュール８では、第１のＲｕ膜１７よりも高い温度範囲で成膜している。このため、Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２からのＲｕの析出スピードが速く、第２のＲｕ膜は、凹部１２内において、底面のみならず側壁部と接する部分にも堆積していく。こうして、凹部１２内を埋め込むように、第２のＲｕ膜の成膜が速やかに進行していき、配線層１５が形成される。

【0047】

この工程においても、成膜処理の処理温度が５００℃未満の温度に設定されているので、ウエハＷがｐ型の拡散層を含む論理素子用の電界効果トランジスタが形成されるものであっても、熱的影響を抑えることができる。
成膜処理が終了した後、第３の処理モジュール８内のウエハＷを、基板搬送機構４２によりロードロック室３２に搬送する。次いで、ロードロック室３２内の雰囲気を大気圧雰囲気に切り替えた後、大気搬送機構２２により処理後のウエハＷをキャリア２０に戻す。

【0048】

上述の実施形態によれば、５００℃未満の温度で、Ｒｕ_２Ｓｉ_３を含むルテニウムシリサイド膜を形成することができる。
この例では、ルテニウム膜（第１のＲｕ膜）を成膜した後、ウエハＷを４２０℃以上、５００℃未満の範囲内の温度に加熱しながら、ウエハＷに対してシリコン化合物を含むガスを供給することにより、Ｒｕ_２Ｓｉ_３を形成している。このため、後述の評価試験からも明らかなように、Ｒｕ膜が形成されたウエハＷを加熱して熱拡散によりＲｕ_２Ｓｉ_３を形成する手法に比べて、低い温度で直方晶系のＲｕ_２Ｓｉ_３を含むルテニウムシリサイド膜を形成することができる。

【0049】

Ｒｕ_２Ｓｉ_３は、ｐ型のシリコン基板に対してはショットキーバリアが低い低抵抗材料である。また、５００℃未満の温度で、Ｒｕ_２Ｓｉ_３を含むルテニウムシリサイド膜を形成できるため、ｐ型の拡散層を含む論理素子用の電界効果トランジスタが形成されるシリコン基板に用いることができる。特に、Ｒｕ_２Ｓｉ_３を含むルテニウムシリサイド膜を、ｐ型の拡散層を覆うように形成されたコンタクト層として用いることにより、コンタクト抵抗を低く抑えることができる。
なお、特許文献１及び特許文献２には、ｐ型の拡散層が露出したシリコン基板に対する低抵抗材料の探索の結果や、半導体であるＲｕ_２Ｓｉ_３を含むルテニウムシリサイド膜等、本開示の内容を示唆することについては記載されていない。

【0050】

また、上述の成膜装置１では、凹部１２内の自然酸化膜の除去と、コンタクト層用の第１のＲｕ膜１７の形成と、ルテニウムシリサイド膜１４の形成と、を同一の成膜装置１内にて実施している。これらの処理を行う第１及び第２の処理モジュール６、７の間では、共通の真空搬送室４１を介して、基板搬送機構４２によりウエハＷの搬送が行われるため、搬送中にウエハＷに酸素が接触するおそれがほとんどない。従って、酸素不純物含有量の低いルテニウムシリサイド膜１４を形成することができ、より低抵抗の膜を形成できる。

【0051】

さらに、成膜装置１に、第１及び第２の処理モジュール６、７と共に、配線用の第２のＲｕ膜の形成を行う第３の処理モジュール８を設けている。これにより、ルテニウムシリサイド膜１４のみならず、第２のＲｕ膜よりなる配線層１５の酸素不純物含有量を低く抑えることができる。また、同一の成膜装置１にて、第１のＲｕ膜１７の成膜、ルテニウムシリサイド膜１４の形成、第２のＲｕ膜の成膜の一連の処理を実施することができるため、各処理モジュール間の搬送に手間や時間がかからず、トータルの処理時間の短縮を図ることができる。

【0052】

＜第２の実施形態＞
続いて、本開示の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、第２の処理モジュール７における処理条件である。従って、図６（ａ）～図６（ｃ）の工程までは、第１の実施の形態と同様に実施される。つまり、前処理モジュール５にて自然酸化膜が除去されたウエハＷは、第１の処理モジュール６にて、ｐ型の拡散層を覆うように第１のＲｕ膜１７の形成が行われた後、第２の処理モジュール７に搬送される。

【0053】

第２の処理モジュール７では、シリコン化合物を含むガスとして、Ｒｕ_２Ｓｉ_３のバンドギャップを調節するための添加剤としてマンガン化合物を含むガスが用いられる。マンガン化合物としては、例えばＭｎ_２（ＣＯ）_１０を用いることができる。このような添加剤は、シリコン化合物を含むガスの流量に対して、例えば１０％前後の流量で供給することが好ましい。また、マンガン化合物の代わりに、あるいはマンガン化合物と共に、チタン化合物、アンチモン化合物やプラチナ化合物を添加剤として用いることもできる。

【0054】

こうして、ルテニウムシリサイド膜１４を形成した後、ウエハＷを第３の処理モジュール８に搬送する。そして、第３の処理容器６１内において、第１の実施形態と同様の手法により、凹部１２内に第２のＲｕ膜を埋め込む処理を実施する。
この実施形態においても、５００℃未満の温度でルテニウムシリサイド膜を形成することができる。また、マンガン化合物を含むガスを添加剤として供給すると、半導体であるＲｕ_２Ｓｉ_３に金属が不純物としてドーピングされて、バンドギャップを低減することができ、さらにルテニウムシリサイド膜１４の低抵抗化を図ることができる。

【実施例】

【0055】

続いて、Ｒｕ_２Ｓｉ_３の形成手法の評価のために実施した、従来の手法による予備試験と、本開示の手法による評価試験とについて説明する。
＜予備試験＞
シリコン基板の表面にＲｕ膜を成膜したサンプルについて、温度を変えて加熱処理を行い、Ｒｕ膜にシリコンを熱拡散させてルテニウムシリサイド膜を形成し、このルテニウムシリサイド膜について、Ｘ線回折法（ＸＲＤ：X-ray diffraction）にて結晶構造を分析した。

【0056】

Ｒｕ膜の成膜は、第１の処理モジュール６にて、既述のように、Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２とＣＯガスを用いて、１３０～１８０℃、２.２Ｐａの条件にて実施し、平坦なシリコン基板の表面にＲｕ膜を成膜した。Ｒｕ膜の膜厚は２０ｎｍとした。また、加熱処理は、第２の処理モジュール７にて、処理容器７１内へのＳｉＨ_４ガス及びＨ_２ガスの供給を行わず、Ｎ_２ガスをアニールガスとして供給して、シリコン基板を載置台７３のヒーターにより加熱することにより行った。このときの温度条件は、４００℃、５００℃、５５０℃、６００℃、７００℃とした。

【0057】

加熱処理後の各Ｒｕ膜についてのＸＲＤ分析の結果を図８に示す。図８中、横軸は回折角度、左縦軸は回折強度、右縦軸には温度条件を夫々記載している。また、図８中に、Ｒｕ_２Ｓｉ_３の正方晶系のミラー指数(202),(312),(422),(512)と、Ｒｕの六方晶系のミラー指数(100),(101)を合わせて示した。

【0058】

この結果、加熱処理の温度条件が４００℃、５００℃場合と、５５０℃、６００℃、７００℃の場合とで、ＸＲＤスペクトルのピーク位置が異なることが分かった。そして、ピーク位置とピークの強度比とから、５５０℃、６００℃、７００℃の加熱温度では、Ｒｕ膜中には正方晶系のＲｕ_２Ｓｉ_３が含まれていることが分かった。一方、４００℃、５００℃の加熱温度では、Ｒｕ膜中には六方晶系のＲｕが含まれているに過ぎず、Ｒｕ_２Ｓｉ_３の形成を確認することはできなかった。
このように、従来の熱拡散によるシリサイド化によれば、５５０℃以上の温度で加熱処理を行わなければ、Ｒｕ_２Ｓｉ_３を形成することが困難であることが確認された。

【0059】

＜評価試験１＞
続いて、本開示のＲｕ_２Ｓｉ_３の形成手法の評価試験について説明する。この評価試験では、ＳｉＯ_２膜の上面に厚さ１１４ｎｍのＲｕ膜を形成したサンプルを用いて、このサンプルにＳｉＨ_４ガス及びＨ_２ガスを供給して、トリートメント処理を行ない、当該処理の温度依存性を評価した。ＳｉＯ_２膜の上面にＲｕ膜を形成したのは、ＳｉＯ_２膜からＲｕ膜へのシリコンの拡散を抑制するためである。

【0060】

第１のＲｕ膜の成膜は、第１の処理モジュール６Ａにて、既述のように、Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２とＣＯガスを用い、１３０～１８０℃、２.２Ｐａの条件にて実施した。
また、トリートメント処理は、第２の処理モジュール７にて、ＳｉＨ_４：５００ｓｃｃｍ、Ｈ_２：５００ｓｃｃｍ、Ｎ_２：６０００ｓｃｃｍ、圧力：４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）、処理時間：６００ｓｅｃの条件にて実施した。このときの、温度条件は、実施例１：４５０℃、参考例：５００℃である。

【0061】

トリートメント処理後のサンプルについて、ＸＲＤにて結晶構造を分析した。
また、比較例として、Ｈ_２ガスのみを供給した場合についても同様の分析を行なった。比較例は、ＳｉＨ_４ガスを供給しない以外は、実施例１と同様の条件で行ない、温度条件は、比較例１：３５０℃、比較例２：４００℃である。

【0062】

ＸＲＤの分析結果を図９に示す。図中、横軸は回折角度、左縦軸は回折強度を夫々示している。図中に、Ｒｕ_２Ｓｉ_３の直方晶系のミラー指数(022),(131)(013),(200),(141)(123),(222),(240)(124),(062),(342)(106),(400)(324),(422)(226),(440)を示す。また、Ｒｕの六方晶系のミラー指数(100),(002),(101),(102),(110),(103)を合わせて示した。

【0063】

この結果、比較例１（３５０℃）、比較例２（４００℃）はＲｕ膜中には六方晶系のＲｕが含まれているに過ぎないことが分かった。従って、ＳｉＨ_４ガスを供給してトリートメント処理を行う場合であっても、加熱温度条件が４００℃以下の場合には、Ｒｕのシリサイド化が起こりにくいと推察される。
一方、実施例１（４５０℃）は、比較例１、２には存在しないピークが発現することがわかった。また、参考例（５００℃）では、比較例１、２とピーク位置が異なり、実施例１にて発現したピークの強度が大きくなることが認められた。また、図示はしていないが温度条件が５５０℃のデータにおいては、さらにピークの強度が大きいことが分かっている。

【0064】

実施例１にて発現したピークは、直方晶系のＲｕ_２Ｓｉ_３が形成されていることを示している。この評価試験から、トリートメント処理の温度条件が４５０℃以上の場合には、Ｒｕのシリサイド化が進行し、Ｒｕ_２Ｓｉ_３が形成されることが認められた。但し、サンプルのルテニウム膜の膜厚は１１４ｎｍと、膜厚が１０ｎｍ以下の第１のＲｕ膜に比べてかなり大きいため、膜厚が小さい第１のＲｕ膜に対しては４５０℃よりも低温でシリサイド化が進行すると推察される。さらに、ＳｉＨ_４ガス及びＨ_２ガスよりも還元力の大きいシリコン化合物を含むガスを用いることにより、より低温でＲｕ_２Ｓｉ_３が形成できると考えられる。これらのことを踏まえて、第１のＲｕ膜のシリサイド化は、４００℃より高く、４５０℃以下の範囲内の温度、例えば４２０℃以上の温度であれば進行し、Ｒｕ_２Ｓｉ_３が形成できると言える。

【0065】

＜評価試験２＞
続いて、評価試験１と同様のサンプルを用い、温度条件を３５０℃～５５０℃の範囲で変えて、ＳｉＨ_４ガス及びＨ_２ガスを用いてトリートメント処理を行ない、このトリートメント処理の温度依存性を評価した。第１のＲｕ膜の成膜、トリートメント処理における温度以外の条件については、評価試験１と同様である。

【0066】

トリートメント処理後のサンプル（実施例）について、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ：Energy dispersive X-ray spectroscopy）にて、得られた膜中のＳｉ含有量を計測すると共に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）にて、膜の表面状態を観察した。
また、参照例として、ＳｉＨ_４ガスを用いず、Ｈ_２ガスのみを供給して同様の処理を行なった場合についても、評価を行なった。参照例の処理条件は、ＳｉＨ_４ガスを添加しない以外は実施例と同様である。

【0067】

ＥＤＸの計測結果を図１０に示す。横軸はトリートメント処理の加熱温度、縦軸はＳｉ含有率である。また、図１０中、斜線の棒グラフは実施例、白抜きの棒グラフは参照例を夫々示している。この結果、参照例においては、温度に関わらず、膜中のＳｉ含有量がほぼ一定であることが認められる。一方、実施例においては、４５０℃にて、比較例に比べて膜中のＳｉ含有量が多くなり、４５０℃以上の温度では、温度の上昇と共に、Ｓｉ含有量も増加することが認められた。このように、４５０℃以上の温度においては、ＳｉＨ_４ガスの供給によって膜中のＳｉ含有量が上昇し、膜中にシリコンが取り込まれることが認められた。

【0068】

図１１（ａ）に、４５０℃でトリートメント処理を行なった実施例のＳＥＭ画像、図１１（ｂ）に、４５０℃で処理を行なった参照例のＳＥＭ画像を夫々示す。これらの画像から、ＳｉＨ_４ガスによるトリートメント処理を行なった場合においても、Ｒｕ_２Ｓｉ_３の異常成長は見られないことが確認された。異常成長とは、部分的にシリサイド化が進行し、Ｒｕ_２Ｓｉ_３の塊が形成されるといった異常なシリサイド化の発生である。従って、Ｒｕ膜に対してＳｉＨ_４ガスを供給してトリートメント処理を行うことにより、Ｒｕ膜においては、表面側から面内全体に亘って一様にシリサイド化が進行すると推察される。

【0069】

このように、評価試験１、評価試験２の結果、５００℃未満の温度で、シリコン化合物を含むガスの供給によってＲｕ膜中にシリコンが取り込まれ、直方晶系の結晶構造を含むＲｕ_２Ｓｉ_３が形成されることが認められた。
なお、予備試験の結果、従来のＲｕ膜の加熱処理では、５５０℃以上の温度で正方晶系の結晶構造を含むＲｕ_２Ｓｉ_３が形成されることが分かっている。このことから、本開示のシリコン化合物を含むガスの供給によるシリサイド化においても、シリコン化合物を含むガスの種類や処理容器内の圧力などの処理条件によっては、正方晶系の結晶構造を含むＲｕ_２Ｓｉ_３を形成できると言える。

【0070】

以上において、基板の表面にルテニウムシリサイド膜を形成する装置は、図１に示す成膜装置１の構成には限らない。例えば第１の処理モジュールにて、成膜温度を変えて、コンタクト層用のルテニウム膜と、埋め込み用のルテニウム膜を成膜するようにしてもよい。また、コンタクト層用のルテニウム膜と埋め込み用のルテニウム膜は、互いにルテニウム化合物を含むガスの種類が異なっていてもよい。さらに、配線用の金属はルテニウムには限られない。
さらにまた、ルテニウムシリサイド膜は、拡散層が露出した基板の表面において、拡散層を覆うように形成するものであればよく、コンタクト層として形成されるものには限られない。

【0071】

さらにまた、本開示は、シリコン基板に限らず、シリコンゲルマニウム基板（ＳｉＧｅ基板）又は、ゲルマニウム基板（Ｇｅ基板）にも適用可能である。また、これらＳｉＧｅ基板やＧｅ基板においては、ｐ型の拡散層に限らず、ｎ型の拡散層に対しても、これら拡散層を覆うＲｕ_２Ｓｉ_３を含むルテニウムシリサイド膜を形成してもよい。このような場合においても、低抵抗なルテニウムシリサイド膜を形成することができるものと考えられる。

【0072】

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0073】

Ｗ 半導体ウエハ
１１ シリコン基板
１４ ルテニウムシリサイド膜

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】