JPH101774A - プラズマｃｖｄによる薄膜形成方法およびプラズマｃｖｄ装置 - Google Patents
プラズマｃｖｄによる薄膜形成方法およびプラズマｃｖｄ装置Info
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- JPH101774A JPH101774A JP8168180A JP16818096A JPH101774A JP H101774 A JPH101774 A JP H101774A JP 8168180 A JP8168180 A JP 8168180A JP 16818096 A JP16818096 A JP 16818096A JP H101774 A JPH101774 A JP H101774A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマＣＶＤ法によるＴｉ膜等の形成でＴ
ｉＣｌ4 を使用するとき、Ｔｉ膜等に残留する塩素量を
少なくして下地層の浸食をなくし、膜表面を平滑にし、
段差被覆性を高め、歩留りを向上し、素子の信頼性の高
くする。 【解決手段】 プラズマＣＶＤ法を利用したＴｉ膜また
はＴｉＮ膜の成膜で、反応容器内にＨ2 またはＨ2 とＮ
2 を導入して基板の前面空間にプラズマを生成し、次に
反応容器内にＴｉＣｌ4 とシラン系ガス（Ｓｉ
n Ｈ2n+2：ｎは自然数）とＨ2 またはＨ2 とＮ2 を含む
反応ガスを導入する。プラズマ中で生成されるシラン系
ガスのラディカルによってＴｉＣｌ4 またはＴｉＣｌ4
が分解して生成される前駆体が還元され、基板の上にＳ
ｉを含有するＴｉ膜またはＴｉＮ膜が形成される。
ｉＣｌ4 を使用するとき、Ｔｉ膜等に残留する塩素量を
少なくして下地層の浸食をなくし、膜表面を平滑にし、
段差被覆性を高め、歩留りを向上し、素子の信頼性の高
くする。 【解決手段】 プラズマＣＶＤ法を利用したＴｉ膜また
はＴｉＮ膜の成膜で、反応容器内にＨ2 またはＨ2 とＮ
2 を導入して基板の前面空間にプラズマを生成し、次に
反応容器内にＴｉＣｌ4 とシラン系ガス（Ｓｉ
n Ｈ2n+2：ｎは自然数）とＨ2 またはＨ2 とＮ2 を含む
反応ガスを導入する。プラズマ中で生成されるシラン系
ガスのラディカルによってＴｉＣｌ4 またはＴｉＣｌ4
が分解して生成される前駆体が還元され、基板の上にＳ
ｉを含有するＴｉ膜またはＴｉＮ膜が形成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマＣＶＤによ
る薄膜形成方法およびプラズマＣＶＤ装置に関し、特
に、半導体デバイス製造工程において、プラズマ放電と
基板表面の上または近傍での化学反応に基づく気相成長
（ＣＶＤ）とを利用して基板表面に薄膜を形成する薄膜
形成方法、およびその薄膜形成方法を実施するためのプ
ラズマＣＶＤ装置に関するものである。
る薄膜形成方法およびプラズマＣＶＤ装置に関し、特
に、半導体デバイス製造工程において、プラズマ放電と
基板表面の上または近傍での化学反応に基づく気相成長
（ＣＶＤ）とを利用して基板表面に薄膜を形成する薄膜
形成方法、およびその薄膜形成方法を実施するためのプ
ラズマＣＶＤ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体デバイス製造の技術分野に
おいて、半導体デバイスにおける素子の集積化と微細化
はますます進んでいる。当該素子の微細化は製造工程に
新しい技術を要求する。すなわち、微細ホール（コンタ
クトホールまたはビアホール）内への充分な膜の埋込技
術、素子内の段差を軽減する技術、および高電流密度を
原因とした発熱やエレクトロマイグレーションによる断
線の予防技術が要求される。これらの要求に応える新し
い製造工程として、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）によ
るブランケットタングステン膜（以下「Ｂ−Ｗ膜」と略
称する）の形成、あるいは、スパッタリング法によるＡ
ｌ膜の形成が行われている。
おいて、半導体デバイスにおける素子の集積化と微細化
はますます進んでいる。当該素子の微細化は製造工程に
新しい技術を要求する。すなわち、微細ホール（コンタ
クトホールまたはビアホール）内への充分な膜の埋込技
術、素子内の段差を軽減する技術、および高電流密度を
原因とした発熱やエレクトロマイグレーションによる断
線の予防技術が要求される。これらの要求に応える新し
い製造工程として、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）によ
るブランケットタングステン膜（以下「Ｂ−Ｗ膜」と略
称する）の形成、あるいは、スパッタリング法によるＡ
ｌ膜の形成が行われている。
【０００３】Ｂ−Ｗ膜やＡｌ膜の形成では、下地層との
導電性の確保、接着性の確保、相互拡散の防止（バリア
性の確保）などのために、薄膜と下地層の間に、例えば
コンタクトホールの場合にはＴｉ（チタン）膜とＴｉＮ
（窒化チタン）膜を形成する。Ｔｉ膜とＴｉＮ膜の形成
において、素子の配線幅が１．０〜０．２５μｍの場合
にはスパッタリング法が用いられる。しかし、素子の配
線幅が０．２５〜０．１μｍの場合には、スパッタリン
グ法では充分な段差被覆性を得ることが困難であるの
で、プラズマ放電と基板表面近傍での化学反応を用いた
気相成長によって薄膜を形成するプラズマＣＶＤ法が利
用される。
導電性の確保、接着性の確保、相互拡散の防止（バリア
性の確保）などのために、薄膜と下地層の間に、例えば
コンタクトホールの場合にはＴｉ（チタン）膜とＴｉＮ
（窒化チタン）膜を形成する。Ｔｉ膜とＴｉＮ膜の形成
において、素子の配線幅が１．０〜０．２５μｍの場合
にはスパッタリング法が用いられる。しかし、素子の配
線幅が０．２５〜０．１μｍの場合には、スパッタリン
グ法では充分な段差被覆性を得ることが困難であるの
で、プラズマ放電と基板表面近傍での化学反応を用いた
気相成長によって薄膜を形成するプラズマＣＶＤ法が利
用される。
【０００４】プラズマＣＶＤ法によるＴｉ膜形成では、
予め水素Ｈ2 によって容器内にプラズマを発生させ、当
該容器の中に四塩化チタンＴｉＣｌ4 とＨ2 を含む反応
ガスを導入し、上記プラズマによって生成された活性な
水素のイオンや原子によって、上記ＴｉＣｌ4 や、この
ＴｉＣｌ4 が分解して生成された前駆体（プリカーサ）
を還元することで、基板上にＴｉ膜を形成するようにし
ていた。またプラズマＣＶＤ法によるＴｉＮ膜形成で
は、同様に、予め窒素Ｎ2 と水素Ｈ2 によって容器内に
プラズマを発生させ、当該容器の中に反応ガスとしてＴ
ｉＣｌ4 とＮ2 およびＨ2 を導入し、プラズマによって
生成した活性な窒素のイオンや原子によって、ＴｉＣｌ
4 やその前駆体を窒化することで、基板上にＴｉＮ膜が
形成される。上記のごとく、反応ガスとして四塩化チタ
ンＴｉＣｌ4 が使用されるのは、成膜される膜の表面が
平滑になり、かつ段差被覆性が優れているからである。
予め水素Ｈ2 によって容器内にプラズマを発生させ、当
該容器の中に四塩化チタンＴｉＣｌ4 とＨ2 を含む反応
ガスを導入し、上記プラズマによって生成された活性な
水素のイオンや原子によって、上記ＴｉＣｌ4 や、この
ＴｉＣｌ4 が分解して生成された前駆体（プリカーサ）
を還元することで、基板上にＴｉ膜を形成するようにし
ていた。またプラズマＣＶＤ法によるＴｉＮ膜形成で
は、同様に、予め窒素Ｎ2 と水素Ｈ2 によって容器内に
プラズマを発生させ、当該容器の中に反応ガスとしてＴ
ｉＣｌ4 とＮ2 およびＨ2 を導入し、プラズマによって
生成した活性な窒素のイオンや原子によって、ＴｉＣｌ
4 やその前駆体を窒化することで、基板上にＴｉＮ膜が
形成される。上記のごとく、反応ガスとして四塩化チタ
ンＴｉＣｌ4 が使用されるのは、成膜される膜の表面が
平滑になり、かつ段差被覆性が優れているからである。
【０００５】かかる薄膜形成で使用される従来の装置
は、プラズマを生成するエネルギに１３．５６ＭＨｚの
高周波を使用する平行平板型プラズマＣＶＤ装置（例え
ばN.J.lanno et al.,J.Electrochem.Soc.,136(1989),p.
276.等) 、または高密度プラズマが得られるＥＣＲ型プ
ラズマＣＶＤ装置（例えばT.Akahori et al.,J.J.Appl.
Phys.,30(1991),p.3558.、T.Miyamoto., Proceedings o
f VLSI Multilevel Interconnection Conference, (199
5),p.195.)である。
は、プラズマを生成するエネルギに１３．５６ＭＨｚの
高周波を使用する平行平板型プラズマＣＶＤ装置（例え
ばN.J.lanno et al.,J.Electrochem.Soc.,136(1989),p.
276.等) 、または高密度プラズマが得られるＥＣＲ型プ
ラズマＣＶＤ装置（例えばT.Akahori et al.,J.J.Appl.
Phys.,30(1991),p.3558.、T.Miyamoto., Proceedings o
f VLSI Multilevel Interconnection Conference, (199
5),p.195.)である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来のプラズ
マＣＶＤ技術では次のような問題があった。
マＣＶＤ技術では次のような問題があった。
【０００７】１３．５６ＭＨｚの高周波を使用する平行
平板型プラズマＣＶＤ装置を用いた場合には、形成され
たＴｉ膜またはＴｉＮ膜中に反応ガスのＴｉＣｌ4 によ
る塩素Ｃｌが残留し、この残留塩素が配線のＡｌ膜を浸
食したり、ＴｉＣｌ4 がコンタクトホールの底部の下地
層であるＳｉを浸食したり、あるいは膜の表面平滑性を
損うなどの不具合を生じ、素子の信頼性を低くするとい
う問題があった。
平板型プラズマＣＶＤ装置を用いた場合には、形成され
たＴｉ膜またはＴｉＮ膜中に反応ガスのＴｉＣｌ4 によ
る塩素Ｃｌが残留し、この残留塩素が配線のＡｌ膜を浸
食したり、ＴｉＣｌ4 がコンタクトホールの底部の下地
層であるＳｉを浸食したり、あるいは膜の表面平滑性を
損うなどの不具合を生じ、素子の信頼性を低くするとい
う問題があった。
【０００８】他方、ＥＣＲ型プラズマＣＶＤ装置を用い
た場合には、高密度なプラズマが得られるので、当該プ
ラズマ中でＴｉＣｌ4 が分解され、また生成された十分
な量の活性な水素イオンや原子によってＣｌが除去さ
れ、その結果、上記の平行平板型プラズマＣＶＤ装置に
比較して、Ｔｉ膜やＴｉＮ膜中のＣｌの量がかなり少な
くなるが、それでもＣｌ低減効果は不十分である。さら
にＥＣＲ型プラズマＣＶＤ装置では、Ｔｉ膜やＴｉＮ膜
の段差被覆性が不足するために、バリア性が十分に確保
できず、素子の信頼性を低くなるという問題があった。
た場合には、高密度なプラズマが得られるので、当該プ
ラズマ中でＴｉＣｌ4 が分解され、また生成された十分
な量の活性な水素イオンや原子によってＣｌが除去さ
れ、その結果、上記の平行平板型プラズマＣＶＤ装置に
比較して、Ｔｉ膜やＴｉＮ膜中のＣｌの量がかなり少な
くなるが、それでもＣｌ低減効果は不十分である。さら
にＥＣＲ型プラズマＣＶＤ装置では、Ｔｉ膜やＴｉＮ膜
の段差被覆性が不足するために、バリア性が十分に確保
できず、素子の信頼性を低くなるという問題があった。
【０００９】上記の問題は、微細ホールのうち主にコン
タクトホールを想定して説明を行ったが、当該問題は金
属層の上に堆積されたＳｉＯ2 層に形成されるビアホー
ルについても同様に当てはまる。なおビアホールの場合
には、下値層との間にＴｉＮ膜のみが形成されるので、
ＴｉＮ膜の成膜のみが問題となる。
タクトホールを想定して説明を行ったが、当該問題は金
属層の上に堆積されたＳｉＯ2 層に形成されるビアホー
ルについても同様に当てはまる。なおビアホールの場合
には、下値層との間にＴｉＮ膜のみが形成されるので、
ＴｉＮ膜の成膜のみが問題となる。
【００１０】本発明の目的は、上記の問題を解決するこ
とにあり、プラズマＣＶＤ法による薄膜形成で、Ｈ2 ま
たはＮ2 とＨ2 によってプラズマを発生させ、反応ガス
として四塩化チタンＴｉＣｌ4 等を使用し、Ｔｉ膜また
はＴｉＮ膜を形成するにあたり、Ｔｉ膜やＴｉＮ膜の中
に残留する塩素量を少なくして下地層の浸食をなくし、
かつ形成される膜の表面を平滑にし、段差被覆性を高
め、歩留りを向上し、素子の信頼性の高くできるプラズ
マＣＶＤによる薄膜形成方法およびプラズマＣＶＤ装置
を提供することにある。
とにあり、プラズマＣＶＤ法による薄膜形成で、Ｈ2 ま
たはＮ2 とＨ2 によってプラズマを発生させ、反応ガス
として四塩化チタンＴｉＣｌ4 等を使用し、Ｔｉ膜また
はＴｉＮ膜を形成するにあたり、Ｔｉ膜やＴｉＮ膜の中
に残留する塩素量を少なくして下地層の浸食をなくし、
かつ形成される膜の表面を平滑にし、段差被覆性を高
め、歩留りを向上し、素子の信頼性の高くできるプラズ
マＣＶＤによる薄膜形成方法およびプラズマＣＶＤ装置
を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段および作用】本発明に係る
プラズマＣＶＤによる薄膜形成方法は、上記目的を達成
するために、次のように構成される。
プラズマＣＶＤによる薄膜形成方法は、上記目的を達成
するために、次のように構成される。
【００１２】第１の本発明（請求項１に対応）に係る薄
膜形成方法は、プラズマＣＶＤ法を利用したＴｉ膜の成
膜方法であり、基板を収容する反応容器内にＨ2 （水
素）を導入して基板の前面空間にプラズマを生成し、次
に反応容器内にＴｉＣｌ4 （四塩化チタン）とシラン系
ガス（Ｓｉn Ｈ2n+2：ｎは自然数）とＨ2 を含む反応ガ
スを導入するように構成される。その結果、プラズマ中
で生成されるシラン系ガスのラディカルによってＴｉＣ
ｌ4 またはＴｉＣｌ4 が分解して生成される前駆体が還
元され、基板の上にＳｉ（シリコン）を含有するＴｉ
（チタン）膜が形成される。
膜形成方法は、プラズマＣＶＤ法を利用したＴｉ膜の成
膜方法であり、基板を収容する反応容器内にＨ2 （水
素）を導入して基板の前面空間にプラズマを生成し、次
に反応容器内にＴｉＣｌ4 （四塩化チタン）とシラン系
ガス（Ｓｉn Ｈ2n+2：ｎは自然数）とＨ2 を含む反応ガ
スを導入するように構成される。その結果、プラズマ中
で生成されるシラン系ガスのラディカルによってＴｉＣ
ｌ4 またはＴｉＣｌ4 が分解して生成される前駆体が還
元され、基板の上にＳｉ（シリコン）を含有するＴｉ
（チタン）膜が形成される。
【００１３】第２の本発明（請求項２に対応）に係る薄
膜形成方法は、第１の発明において、プラズマがＨ2 で
生成され、反応ガスはＴｉＣｌ4 とＳｉＨ4 とＨ2 を含
むガスであり、ＳｉＨ4 とＴｉＣｌ4 との流量比（モル
比である：［ＳｉＨ4 ］／［ＴｉＣｌ4 ］；ここで、記
号［ ］はガス流量を表す）が０．５以下の値（０を除
く）であることを特徴とする。
膜形成方法は、第１の発明において、プラズマがＨ2 で
生成され、反応ガスはＴｉＣｌ4 とＳｉＨ4 とＨ2 を含
むガスであり、ＳｉＨ4 とＴｉＣｌ4 との流量比（モル
比である：［ＳｉＨ4 ］／［ＴｉＣｌ4 ］；ここで、記
号［ ］はガス流量を表す）が０．５以下の値（０を除
く）であることを特徴とする。
【００１４】第３の本発明（請求項３に対応）に係る薄
膜形成方法は、第１または第２の発明において、Ｓｉを
含有するＴｉ膜のＳｉ含有率が４９％以下の値（０を除
く）であることを特徴とする。
膜形成方法は、第１または第２の発明において、Ｓｉを
含有するＴｉ膜のＳｉ含有率が４９％以下の値（０を除
く）であることを特徴とする。
【００１５】第４の本発明（請求項４に対応）に係る薄
膜形成方法は、プラズマＣＶＤ法を利用したＴｉＮ膜の
成膜方法であり、基板を収容する反応容器内にＨ2 （水
素）およびＮ2 （窒素）を導入して基板の前面空間にプ
ラズマを生成し、次に反応容器内にＴｉＣｌ4 （四塩化
チタン）とシラン系ガス（Ｓｉn Ｈ2n+2：ｎは自然数）
とＨ2 およびＮ2 とを含む反応ガスを導入するように構
成される。その結果、プラズマ中で生成されるシラン系
ガスのラディカルによってＴｉＣｌ4 またはＴｉＣｌ4
が分解して生成される前駆体を還元し、基板の上にＳｉ
（シリコン）を含有するＴｉＮ（窒化チタン）膜が形成
される。
膜形成方法は、プラズマＣＶＤ法を利用したＴｉＮ膜の
成膜方法であり、基板を収容する反応容器内にＨ2 （水
素）およびＮ2 （窒素）を導入して基板の前面空間にプ
ラズマを生成し、次に反応容器内にＴｉＣｌ4 （四塩化
チタン）とシラン系ガス（Ｓｉn Ｈ2n+2：ｎは自然数）
とＨ2 およびＮ2 とを含む反応ガスを導入するように構
成される。その結果、プラズマ中で生成されるシラン系
ガスのラディカルによってＴｉＣｌ4 またはＴｉＣｌ4
が分解して生成される前駆体を還元し、基板の上にＳｉ
（シリコン）を含有するＴｉＮ（窒化チタン）膜が形成
される。
【００１６】第５の本発明（請求項５に対応）に係る薄
膜形成方法は、第４の発明において、プラズマがＨ2 お
よびＮ2 で生成され、反応ガスはＴｉＣｌ4 とＳｉＨ4
とＨ2 およびＮ2 とを含むガスであり、ＳｉＨ4 とＴｉ
Ｃｌ4 との流量比（モル比である：［ＳｉＨ4 ］／［Ｔ
ｉＣｌ4 ］；ここで記号［ ］はガス流量を表す）が
０．５以下の値（０を除く）であることを特徴とする。
膜形成方法は、第４の発明において、プラズマがＨ2 お
よびＮ2 で生成され、反応ガスはＴｉＣｌ4 とＳｉＨ4
とＨ2 およびＮ2 とを含むガスであり、ＳｉＨ4 とＴｉ
Ｃｌ4 との流量比（モル比である：［ＳｉＨ4 ］／［Ｔ
ｉＣｌ4 ］；ここで記号［ ］はガス流量を表す）が
０．５以下の値（０を除く）であることを特徴とする。
【００１７】第６の本発明（請求項６に対応）に係る薄
膜形成方法は、第４または第５の発明において、Ｓｉを
含有するＴｉＮ膜のＳｉ含有率が２０％以下の値（０を
除く）であることを特徴とする。
膜形成方法は、第４または第５の発明において、Ｓｉを
含有するＴｉＮ膜のＳｉ含有率が２０％以下の値（０を
除く）であることを特徴とする。
【００１８】第７の本発明（請求項７に対応）に係る薄
膜形成方法は、前記の各発明において、好ましくは、プ
ラズマが１３．５６ＭＨｚよりも高い周波数の高周波電
力を用いて生成されることを特徴とする。
膜形成方法は、前記の各発明において、好ましくは、プ
ラズマが１３．５６ＭＨｚよりも高い周波数の高周波電
力を用いて生成されることを特徴とする。
【００１９】第８の本発明（請求項８に対応）に係る薄
膜形成方法は、第７の発明において、さらに好ましく
は、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置で、高周波電力の
周波数が３０〜２００ＭＨｚであることを特徴とする。
膜形成方法は、第７の発明において、さらに好ましく
は、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置で、高周波電力の
周波数が３０〜２００ＭＨｚであることを特徴とする。
【００２０】本発明による薄膜形成方法では、プラズマ
によって生成されたシラン系ガスのラジカルがＴｉＣｌ
4 の還元を効果的に行い、この還元反応により基板上に
形成された薄膜がＣｌ残留量が少ない良質の膜となる。
さらに、半導体素子の例えばコンタクトホール底部の下
地層であるＳｉを浸食することなくＴｉ膜またはＴｉＮ
膜が形成されるため、信頼性の高い電気的特性を有した
半導体素子を作ることができる。このような効果は、Ｓ
ｉＨ4 とＴｉＣｌ4 の前記流量比が０．１〜０．５の範
囲に含まれるとき、最適に達成される。また、給電され
る高周波電力の周波数が１３．５６ＭＨｚよりも高い
と、周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波の場合に比較し
て、プラズマ中の電子密度が上昇し、高密度なプラズマ
が生成され、ＴｉＣｌ4 の分解がより効率よく行われ、
ＳｉＨ4 の解難がより促進される。このため、上記効果
がより増大する。この効果は周波数が３０ＭＨｚ以上で
特に顕著になる。また平行平板型プラズマＣＶＤ装置で
プラズマ生成を安定に行うためには、周波数が２００Ｍ
Ｈｚ以下が適当である。
によって生成されたシラン系ガスのラジカルがＴｉＣｌ
4 の還元を効果的に行い、この還元反応により基板上に
形成された薄膜がＣｌ残留量が少ない良質の膜となる。
さらに、半導体素子の例えばコンタクトホール底部の下
地層であるＳｉを浸食することなくＴｉ膜またはＴｉＮ
膜が形成されるため、信頼性の高い電気的特性を有した
半導体素子を作ることができる。このような効果は、Ｓ
ｉＨ4 とＴｉＣｌ4 の前記流量比が０．１〜０．５の範
囲に含まれるとき、最適に達成される。また、給電され
る高周波電力の周波数が１３．５６ＭＨｚよりも高い
と、周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波の場合に比較し
て、プラズマ中の電子密度が上昇し、高密度なプラズマ
が生成され、ＴｉＣｌ4 の分解がより効率よく行われ、
ＳｉＨ4 の解難がより促進される。このため、上記効果
がより増大する。この効果は周波数が３０ＭＨｚ以上で
特に顕著になる。また平行平板型プラズマＣＶＤ装置で
プラズマ生成を安定に行うためには、周波数が２００Ｍ
Ｈｚ以下が適当である。
【００２１】次に、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置
は、上記目的を達成するために次のように構成され、前
述のプラズマＣＶＤによる薄膜形成方法を実施する。
は、上記目的を達成するために次のように構成され、前
述のプラズマＣＶＤによる薄膜形成方法を実施する。
【００２２】第１の本発明（請求項９に対応）に係るプ
ラズマＣＶＤ装置は、Ｔｉ膜を基板上に成膜する装置で
あり、ガス導入部と基板保持体を備えた反応容器と、こ
の反応容器内に対しプラズマを生成するための高周波電
力を供給する高周波電力供給機構と、基板保持体を加熱
する加熱機構と、反応容器の内部を排気する排気機構を
備え、反応容器内でプラズマを生成しかつガス導入部を
介して反応容器内に反応ガスを導入し基板保持体上の基
板の表面に薄膜を形成するように構成され、さらに、特
徴的構成として、ＴｉＣｌ4 とシラン系ガスとＨ2 を含
む反応ガスをガス導入部に対して供給する反応ガス供給
機構を備え、Ｈ2 でプラズマを生成し、このプラズマの
中に前記反応ガスを供給して基板の表面にＳｉを含有す
るＴｉ膜を形成するものである。
ラズマＣＶＤ装置は、Ｔｉ膜を基板上に成膜する装置で
あり、ガス導入部と基板保持体を備えた反応容器と、こ
の反応容器内に対しプラズマを生成するための高周波電
力を供給する高周波電力供給機構と、基板保持体を加熱
する加熱機構と、反応容器の内部を排気する排気機構を
備え、反応容器内でプラズマを生成しかつガス導入部を
介して反応容器内に反応ガスを導入し基板保持体上の基
板の表面に薄膜を形成するように構成され、さらに、特
徴的構成として、ＴｉＣｌ4 とシラン系ガスとＨ2 を含
む反応ガスをガス導入部に対して供給する反応ガス供給
機構を備え、Ｈ2 でプラズマを生成し、このプラズマの
中に前記反応ガスを供給して基板の表面にＳｉを含有す
るＴｉ膜を形成するものである。
【００２３】また、第２の本発明（請求項１０に対応）
に係るプラズマＣＶＤ装置は、ＴｉＮ膜を基板上に形成
する装置であり、ガス導入部と基板保持体を備えた反応
容器と、この反応容器内に対しプラズマを生成するため
の高周波電力を供給する高周波電力供給機構と、基板保
持体を加熱する加熱機構と、反応容器の内部を排気する
排気機構を備え、反応容器内でプラズマを生成しかつガ
ス導入部を介して反応容器内に反応ガスを導入して基板
保持体上の基板の表面に薄膜を形成するように構成さ
れ、さらに、特徴的構成として、ＴｉＣｌ4 とシラン系
ガスとＨ2 とＮ2を含む反応ガスをガス導入部に対して
供給する反応ガス供給機構を備え、Ｈ2 とＮ2 でプラズ
マを生成し、このプラズマの中に前記反応ガスを供給し
て基板の表面にＳｉを含有するＴｉＮ膜を形成するもの
である。
に係るプラズマＣＶＤ装置は、ＴｉＮ膜を基板上に形成
する装置であり、ガス導入部と基板保持体を備えた反応
容器と、この反応容器内に対しプラズマを生成するため
の高周波電力を供給する高周波電力供給機構と、基板保
持体を加熱する加熱機構と、反応容器の内部を排気する
排気機構を備え、反応容器内でプラズマを生成しかつガ
ス導入部を介して反応容器内に反応ガスを導入して基板
保持体上の基板の表面に薄膜を形成するように構成さ
れ、さらに、特徴的構成として、ＴｉＣｌ4 とシラン系
ガスとＨ2 とＮ2を含む反応ガスをガス導入部に対して
供給する反応ガス供給機構を備え、Ｈ2 とＮ2 でプラズ
マを生成し、このプラズマの中に前記反応ガスを供給し
て基板の表面にＳｉを含有するＴｉＮ膜を形成するもの
である。
【００２４】第３の本発明（請求項１１に対応）に係る
プラズマＣＶＤ装置は、上記第１または第２の発明に係
るプラズマＣＶＤ装置において、好ましくは、高周波電
力供給機構が１３．５６ＭＨｚよりも高い周波数の高周
波電力を出力する高周波電源を含むように構成される。
プラズマＣＶＤ装置は、上記第１または第２の発明に係
るプラズマＣＶＤ装置において、好ましくは、高周波電
力供給機構が１３．５６ＭＨｚよりも高い周波数の高周
波電力を出力する高周波電源を含むように構成される。
【００２５】第４の本発明（請求項１２に対応）に係る
プラズマＣＶＤ装置は、好ましくは、高周波電源が、３
０〜２００ＭＨｚの範囲に含まれる周波数の高周波電力
を出力することを特徴とする。
プラズマＣＶＤ装置は、好ましくは、高周波電源が、３
０〜２００ＭＨｚの範囲に含まれる周波数の高周波電力
を出力することを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面を参照して説明する。
を添付図面を参照して説明する。
【００２７】図１は、本発明の代表的な実施形態である
プラズマＣＶＤ装置の反応容器の内部構造と、この反応
容器に関連する外部の構成を概略的に示す。この実施形
態によるプラズマＣＶＤ装置は、基板上にシリコン（Ｓ
ｉ）を含有するチタン（Ｔｉ）膜または窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）膜を形成するための成膜装置として使用される。
また本実施形態では、上記のＴｉ膜またはＴｉＮ膜を成
膜するため、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）とシラン系ガ
ス（Ｓｉn Ｈ2n+2：ｎは自然数）を含む反応ガスが導入
される。シラン系ガスとしては例えばＳｉＨ4 を用い
る。上記プラズマＣＶＤ装置でＴｉ膜を成膜するときに
は、予め水素Ｈ2 を導入してプラズマを生成し、ＴｉＣ
ｌ4 とシラン系ガスとＨ2 を含む反応ガスが導入され
る。また上記プラズマＣＶＤ装置でＴｉＮ膜を成膜する
ときには、予めＨ2 と窒素Ｎ2 を導入してプラズマを生
成し、ＴｉＣｌ4 とシラン系ガスとＨ2 とＮ2 を含む反
応ガスが導入される。
プラズマＣＶＤ装置の反応容器の内部構造と、この反応
容器に関連する外部の構成を概略的に示す。この実施形
態によるプラズマＣＶＤ装置は、基板上にシリコン（Ｓ
ｉ）を含有するチタン（Ｔｉ）膜または窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）膜を形成するための成膜装置として使用される。
また本実施形態では、上記のＴｉ膜またはＴｉＮ膜を成
膜するため、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）とシラン系ガ
ス（Ｓｉn Ｈ2n+2：ｎは自然数）を含む反応ガスが導入
される。シラン系ガスとしては例えばＳｉＨ4 を用い
る。上記プラズマＣＶＤ装置でＴｉ膜を成膜するときに
は、予め水素Ｈ2 を導入してプラズマを生成し、ＴｉＣ
ｌ4 とシラン系ガスとＨ2 を含む反応ガスが導入され
る。また上記プラズマＣＶＤ装置でＴｉＮ膜を成膜する
ときには、予めＨ2 と窒素Ｎ2 を導入してプラズマを生
成し、ＴｉＣｌ4 とシラン系ガスとＨ2 とＮ2 を含む反
応ガスが導入される。
【００２８】図１を参照して装置の構成を説明する。反
応容器１１の上壁部１１ａには、反応ガス供給機構１２
から供給される反応ガスを容器内部に導入するためのガ
ス導入部１３が設けられる。またこのガス導入部１３は
導電性部材で形成され、高周波電力供給機構１４から整
合回路１５を介して所定の周波数の高周波が印加され
る。一方、反応容器１１は接地され、接地電位に保持さ
れるので、ガス導入部１３は絶縁体２６を介して反応容
器１１に取り付けられ、ガス導入部１３と反応容器１１
は電気的に絶縁されている。
応容器１１の上壁部１１ａには、反応ガス供給機構１２
から供給される反応ガスを容器内部に導入するためのガ
ス導入部１３が設けられる。またこのガス導入部１３は
導電性部材で形成され、高周波電力供給機構１４から整
合回路１５を介して所定の周波数の高周波が印加され
る。一方、反応容器１１は接地され、接地電位に保持さ
れるので、ガス導入部１３は絶縁体２６を介して反応容
器１１に取り付けられ、ガス導入部１３と反応容器１１
は電気的に絶縁されている。
【００２９】反応容器１１の下壁部１１ｂには基板保持
体１６が設けられる。基板保持体１６の基板載置面（図
１中で上面）はガス導入部１３の下面（ガス吹出し面）
１３ａに対向し、当該載置面には基板１７を固定するた
めの静電吸着板１８が設けられ、基板保持体１６の内部
にはヒータ１９と熱電対２０が設けられる。基板保持体
１６は支持部２１によって反応容器１１内の下部に固定
される。基板保持体１６も接地され、接地電位に保持さ
れる。上記の静電吸着板１８には静電吸着電源２２から
必要な電圧が供給される。また熱電対２０による測定で
得られた温度データは加熱制御機構２３に入力され、加
熱制御機構２３は、この測定された温度データに基づい
て必要な電力をヒータ１９に与え、基板保持体１６を所
定温度に保持する。
体１６が設けられる。基板保持体１６の基板載置面（図
１中で上面）はガス導入部１３の下面（ガス吹出し面）
１３ａに対向し、当該載置面には基板１７を固定するた
めの静電吸着板１８が設けられ、基板保持体１６の内部
にはヒータ１９と熱電対２０が設けられる。基板保持体
１６は支持部２１によって反応容器１１内の下部に固定
される。基板保持体１６も接地され、接地電位に保持さ
れる。上記の静電吸着板１８には静電吸着電源２２から
必要な電圧が供給される。また熱電対２０による測定で
得られた温度データは加熱制御機構２３に入力され、加
熱制御機構２３は、この測定された温度データに基づい
て必要な電力をヒータ１９に与え、基板保持体１６を所
定温度に保持する。
【００３０】また反応容器１１の側壁には排気部２４が
設けられ、外部の排気機構２５に接続される。排気機構
２５によって反応容器１１の内部空間は、所定の真空状
態に保持される。
設けられ、外部の排気機構２５に接続される。排気機構
２５によって反応容器１１の内部空間は、所定の真空状
態に保持される。
【００３１】図示しない搬入口を通して反応容器１１内
に搬送された基板１７は、熱電対２０と加熱制御機構２
３とヒータ１９によって所定温度に保持された基板保持
体１６上に、静電吸着電源２２によって制御される静電
吸着板１８によって固定される。基板保持体１６に対向
したガス導入部１３からは、Ｔｉ成膜の場合はＨ2 、Ｔ
ｉＮ成膜の場合はＨ2 とＮ2 が所定量導入され、一方、
排気部２４を通して排気機構２５により排気が行われ、
反応容器１１の内部は所定圧力に保たれる。
に搬送された基板１７は、熱電対２０と加熱制御機構２
３とヒータ１９によって所定温度に保持された基板保持
体１６上に、静電吸着電源２２によって制御される静電
吸着板１８によって固定される。基板保持体１６に対向
したガス導入部１３からは、Ｔｉ成膜の場合はＨ2 、Ｔ
ｉＮ成膜の場合はＨ2 とＮ2 が所定量導入され、一方、
排気部２４を通して排気機構２５により排気が行われ、
反応容器１１の内部は所定圧力に保たれる。
【００３２】また、高周波電力供給機構１４によりガス
導入部１３に高周波電力が印加されることによって、ガ
ス導入部１３と基板保持体１６の間の空間、すなわち基
板１７の前面空間でプラズマが生成される。本実施形態
では、高周波電力供給機構１４は、３０〜２００ＭＨｚ
の範囲に含まれる周波数の高周波電力を出力する高周波
電源を備えている。
導入部１３に高周波電力が印加されることによって、ガ
ス導入部１３と基板保持体１６の間の空間、すなわち基
板１７の前面空間でプラズマが生成される。本実施形態
では、高周波電力供給機構１４は、３０〜２００ＭＨｚ
の範囲に含まれる周波数の高周波電力を出力する高周波
電源を備えている。
【００３３】生成されたプラズマの放電が安定した時点
でガス導入部１３からＴｉＣｌ4 とＳｉＨ4 を含む反応
ガスが反応容器１１内に導入される。この場合に、Ｔｉ
膜を成膜するときには当該反応ガスの中にＨ2 が含まれ
る。またＴｉＮ膜を成膜するときには当該反応ガスの中
にＨ2 とＮ2 が含まれる。この結果、プラズマ中で生成
するシラン系ガスのラディカルが、ＴｉＣｌ4 、または
このＴｉＣｌ4 が分解して生成される前駆体を還元す
る。これにより、高温に保持された基板１７の上に、Ｔ
ｉ成膜の場合にはＳｉを含有するＴｉ膜が形成され、Ｔ
ｉＮ成膜の場合にはＳｉを含有するＴｉＮ膜が形成され
る。ここで、「Ｓｉを含有するＴｉ膜」とは、金属Ｔｉ
中にＳｉが含まれている膜を意味し、また「Ｓｉを含有
するＴｉＮ膜」とは、ＴｉＮ中にＳｉが含まれている膜
を意味する。以下の説明において、Ｔｉ（膜）またはＴ
ｉＮ（膜）とは、Ｓｉを含有するＴｉ（膜）またはＴｉ
Ｎ（膜）のことを意味する。
でガス導入部１３からＴｉＣｌ4 とＳｉＨ4 を含む反応
ガスが反応容器１１内に導入される。この場合に、Ｔｉ
膜を成膜するときには当該反応ガスの中にＨ2 が含まれ
る。またＴｉＮ膜を成膜するときには当該反応ガスの中
にＨ2 とＮ2 が含まれる。この結果、プラズマ中で生成
するシラン系ガスのラディカルが、ＴｉＣｌ4 、または
このＴｉＣｌ4 が分解して生成される前駆体を還元す
る。これにより、高温に保持された基板１７の上に、Ｔ
ｉ成膜の場合にはＳｉを含有するＴｉ膜が形成され、Ｔ
ｉＮ成膜の場合にはＳｉを含有するＴｉＮ膜が形成され
る。ここで、「Ｓｉを含有するＴｉ膜」とは、金属Ｔｉ
中にＳｉが含まれている膜を意味し、また「Ｓｉを含有
するＴｉＮ膜」とは、ＴｉＮ中にＳｉが含まれている膜
を意味する。以下の説明において、Ｔｉ（膜）またはＴ
ｉＮ（膜）とは、Ｓｉを含有するＴｉ（膜）またはＴｉ
Ｎ（膜）のことを意味する。
【００３４】反応容器１１内での未反応ガスおよび生成
ガスは、排気機構２５によって排気部２４を通して外部
へ排気される。
ガスは、排気機構２５によって排気部２４を通して外部
へ排気される。
【００３５】Ｔｉ膜の成膜条件は、反応ガスについてＴ
ｉＣｌ4 ＝２〜１０sccm、Ｈ2 ＝３００〜１０００scc
m、ＳｉＨ4 ＝０．２〜４sccm、基板保持体の温度＝４
００〜７００℃、圧力＝５０〜５００mTorr 、周波数３
０〜２００ＭＨｚの高周波電力＝５０〜３０００Ｗであ
る。
ｉＣｌ4 ＝２〜１０sccm、Ｈ2 ＝３００〜１０００scc
m、ＳｉＨ4 ＝０．２〜４sccm、基板保持体の温度＝４
００〜７００℃、圧力＝５０〜５００mTorr 、周波数３
０〜２００ＭＨｚの高周波電力＝５０〜３０００Ｗであ
る。
【００３６】同様にＴｉＮ膜の成膜条件は、反応ガスに
ついてＴｉＣｌ4 ＝２〜１０scmm、Ｈ2 ＝３００〜１０
００sccm、Ｎ2 ＝８〜４０sccm、ＳｉＨ4 ＝０．２〜４
sccm、基板保持体の温度＝４００〜７００℃、圧力＝５
０〜５００mTorr 、周波数３０〜２００ＭＨｚの高周波
電力＝５０〜３０００Ｗである。
ついてＴｉＣｌ4 ＝２〜１０scmm、Ｈ2 ＝３００〜１０
００sccm、Ｎ2 ＝８〜４０sccm、ＳｉＨ4 ＝０．２〜４
sccm、基板保持体の温度＝４００〜７００℃、圧力＝５
０〜５００mTorr 、周波数３０〜２００ＭＨｚの高周波
電力＝５０〜３０００Ｗである。
【００３７】上記の成膜条件について、Ｔｉ膜の成膜で
は、ＳｉＨ4 とＴｉＣｌ4 との流量比（モル比）すなわ
ち［ＳｉＨ4 ］／［ＴｉＣｌ4 ］（ここで記号［ ］は
ガス流量を表す）は０．５以下の値（０を除く）である
ことが好ましい。この流量比の条件を、ＲＢＳ（Ruther
ford Backscattering Spectrometry）によって測定した
Ｓｉ含有率で表すと、４９％以下の値になる。またＴｉ
Ｎ膜の成膜でも、ＳｉＨ4 とＴｉＣｌ4 との流量比（モ
ル比：［ＳｉＨ4 ］／［ＴｉＣｌ4 ］；ここで記号
［ ］はガス流量を表す）は０．５以下の値（０を除
く）となり、この流量比の条件をＲＢＳによって測定し
たＳｉ含有率で表すと、２０％以下の値になる。ＳｉＨ
4 とＴｉＣｌ4 との流量比については後でさらに詳しく
考察する。
は、ＳｉＨ4 とＴｉＣｌ4 との流量比（モル比）すなわ
ち［ＳｉＨ4 ］／［ＴｉＣｌ4 ］（ここで記号［ ］は
ガス流量を表す）は０．５以下の値（０を除く）である
ことが好ましい。この流量比の条件を、ＲＢＳ（Ruther
ford Backscattering Spectrometry）によって測定した
Ｓｉ含有率で表すと、４９％以下の値になる。またＴｉ
Ｎ膜の成膜でも、ＳｉＨ4 とＴｉＣｌ4 との流量比（モ
ル比：［ＳｉＨ4 ］／［ＴｉＣｌ4 ］；ここで記号
［ ］はガス流量を表す）は０．５以下の値（０を除
く）となり、この流量比の条件をＲＢＳによって測定し
たＳｉ含有率で表すと、２０％以下の値になる。ＳｉＨ
4 とＴｉＣｌ4 との流量比については後でさらに詳しく
考察する。
【００３８】上記構成を有するプラズマＣＶＤ装置に基
づくＴｉ膜またはＴｉＮ膜の形成方法では、プラズマに
より生成されたシランラディカルが、ＴｉＣｌ4 または
その前駆体の還元を効果的に行うため、当該還元反応に
より基板１７上に形成された上記各薄膜は塩素（Ｃｌ）
残留量が少ない良質の膜となる。
づくＴｉ膜またはＴｉＮ膜の形成方法では、プラズマに
より生成されたシランラディカルが、ＴｉＣｌ4 または
その前駆体の還元を効果的に行うため、当該還元反応に
より基板１７上に形成された上記各薄膜は塩素（Ｃｌ）
残留量が少ない良質の膜となる。
【００３９】図２の（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ本実施
形態の方法によって形成されたＴｉ膜とＴｉＮ膜の膜中
Ｃｌ濃度とＳｉＨ4 流量との関係についての一例を示し
ている。膜中Ｃｌ濃度は二次イオン質量分析法によって
定量分析を行った。
形態の方法によって形成されたＴｉ膜とＴｉＮ膜の膜中
Ｃｌ濃度とＳｉＨ4 流量との関係についての一例を示し
ている。膜中Ｃｌ濃度は二次イオン質量分析法によって
定量分析を行った。
【００４０】Ｔｉ膜の成膜について、ＳｉＨ4 流量以外
の成膜条件は、基板保持体温度６００℃（このとき基板
温度は４８５℃である。以下同じ）、圧力１２０mTorr
、周波数６０ＭＨｚの高周波電力５００Ｗ、ＴｉＣｌ
4 ＝５sccm、Ｈ2 ＝５００sccmである。
の成膜条件は、基板保持体温度６００℃（このとき基板
温度は４８５℃である。以下同じ）、圧力１２０mTorr
、周波数６０ＭＨｚの高周波電力５００Ｗ、ＴｉＣｌ
4 ＝５sccm、Ｈ2 ＝５００sccmである。
【００４１】同様に、ＴｉＮ膜の成膜について、ＳｉＨ
4 流量以外の成膜条件は、基板保持体温度６００℃、圧
力１２０mTorr 、周波数６０ＭＨｚの高周波電力５００
Ｗ、ＴｉＣｌ4 ＝５sccm、Ｎ2 ＝２０sccm、Ｈ2 ＝５０
０sccmである。
4 流量以外の成膜条件は、基板保持体温度６００℃、圧
力１２０mTorr 、周波数６０ＭＨｚの高周波電力５００
Ｗ、ＴｉＣｌ4 ＝５sccm、Ｎ2 ＝２０sccm、Ｈ2 ＝５０
０sccmである。
【００４２】図２の（Ａ），（Ｂ）から明らかなよう
に、添加されたＳｉＨ4 の流量が増加すると、Ｔｉ膜と
ＴｉＮ膜はいずれも膜中のＣｌ濃度は低下することがわ
かる。Ｔｉ膜の場合、ＳｉＨ4 を加えない従来方法では
膜中Ｃｌ濃度は約０．４atomic％であったが、ＳｉＨ4
を１．０sccm加えると膜中Ｃｌ濃度は約０．１５atomic
％、ＳｉＨ4 を１．５sccmまで加えるとＣｌ濃度は約
０．１０atomic％まで減少する。一方ＴｉＮ膜の場合、
ＳｉＨ4 を加えない従来方法では膜中Ｃｌ濃度が約５at
omic％であったが、ＳｉＨ4 を１．０sccm加えると膜中
Ｃｌ濃度は約０．２atomic％以下まで低下する。以上の
ごとく、Ｔｉ膜中およびＴｉＮ膜中のＣｌ濃度がいずれ
も０．２atomic％以下なり、非常に良好な結果が得られ
る。
に、添加されたＳｉＨ4 の流量が増加すると、Ｔｉ膜と
ＴｉＮ膜はいずれも膜中のＣｌ濃度は低下することがわ
かる。Ｔｉ膜の場合、ＳｉＨ4 を加えない従来方法では
膜中Ｃｌ濃度は約０．４atomic％であったが、ＳｉＨ4
を１．０sccm加えると膜中Ｃｌ濃度は約０．１５atomic
％、ＳｉＨ4 を１．５sccmまで加えるとＣｌ濃度は約
０．１０atomic％まで減少する。一方ＴｉＮ膜の場合、
ＳｉＨ4 を加えない従来方法では膜中Ｃｌ濃度が約５at
omic％であったが、ＳｉＨ4 を１．０sccm加えると膜中
Ｃｌ濃度は約０．２atomic％以下まで低下する。以上の
ごとく、Ｔｉ膜中およびＴｉＮ膜中のＣｌ濃度がいずれ
も０．２atomic％以下なり、非常に良好な結果が得られ
る。
【００４３】また膜中に含まれるＣｌを低減させる成膜
条件として、プラズマを生成するのに高周波電力の周波
数が、従来方法で一般的に使用される１３．５６ＭＨｚ
よりも高い周波数の高周波電力を使用することも重要で
ある。図３は、一例としてＴｉ膜形成において、周波数
が１３．５６ＭＨｚよりも高い高周波電力を用いて成膜
を行ったときの膜中に含まれるＣｌの減少状態に関する
グラフである。従来の平行平板プラズマＣＶＤ装置にお
いて通常用いられる１３．５６ＭＨｚの場合ではＴｉ膜
中のＣｌ濃度は約２atomic％である。これに対して本発
明の一例である６０ＭＨｚを使用した場合では、Ｔｉ膜
中のＣｌ濃度は約０．４atomic％と低下し、良好であ
る。
条件として、プラズマを生成するのに高周波電力の周波
数が、従来方法で一般的に使用される１３．５６ＭＨｚ
よりも高い周波数の高周波電力を使用することも重要で
ある。図３は、一例としてＴｉ膜形成において、周波数
が１３．５６ＭＨｚよりも高い高周波電力を用いて成膜
を行ったときの膜中に含まれるＣｌの減少状態に関する
グラフである。従来の平行平板プラズマＣＶＤ装置にお
いて通常用いられる１３．５６ＭＨｚの場合ではＴｉ膜
中のＣｌ濃度は約２atomic％である。これに対して本発
明の一例である６０ＭＨｚを使用した場合では、Ｔｉ膜
中のＣｌ濃度は約０．４atomic％と低下し、良好であ
る。
【００４４】１３．５６ＭＨｚよりも高い周波数の高周
波電力を用いた場合にＴｉ膜中のＣｌ濃度が減少するの
は、高周波電力の周波数が増大することによって、プラ
ズマ中の電子密度が上昇して高密度なプラズマが生成さ
れ、ＴｉＣｌ4 の分解がより効率よく行われるためであ
る。この効果は周波数が３０ＭＨｚ以上で特に顕著にな
る。また、平行平板型プラズマＣＶＤ装置でプラズマ生
成を安定に行うためには、周波数が２００ＭＨｚ以下が
適当である。従って平行平板型プラズマＣＶＤ装置にお
いて導入される高周波電力の最適な周波数条件は、３０
ＭＨｚから２００ＭＨｚの範囲に含まれる周波数を使用
することである。
波電力を用いた場合にＴｉ膜中のＣｌ濃度が減少するの
は、高周波電力の周波数が増大することによって、プラ
ズマ中の電子密度が上昇して高密度なプラズマが生成さ
れ、ＴｉＣｌ4 の分解がより効率よく行われるためであ
る。この効果は周波数が３０ＭＨｚ以上で特に顕著にな
る。また、平行平板型プラズマＣＶＤ装置でプラズマ生
成を安定に行うためには、周波数が２００ＭＨｚ以下が
適当である。従って平行平板型プラズマＣＶＤ装置にお
いて導入される高周波電力の最適な周波数条件は、３０
ＭＨｚから２００ＭＨｚの範囲に含まれる周波数を使用
することである。
【００４５】また本発明による薄膜形成方法によれば、
図４に示すごとくＴｉ膜の表面平滑性が格段に向上させ
ることができる。図４（Ａ）は従来方法（ＴｉＣｌ4 の
Ｈ2による還元でＳｉＨ4 流量が０sccmの場合）で作製
されたＴｉ膜、図４（Ｂ）は本発明の方法（ＴｉＣｌ4
とＳｉＨ4 を使用しＨ2 による還元でＳｉＨ4 が１．０
sccmの場合）で作製されたＴｉ膜であり、Ｔｉ膜の表面
平滑性を電子顕微鏡によって観察した写真例である。図
４の（Ａ），（Ｂ）は、それぞれＴｉ膜の断面を斜め４
５度上方から見た写真であり、薄膜の断面と表面を見る
ことができる。このＴｉ膜の成膜で、ＳｉＨ4 流量以外
の成膜条件は基板保持体温度６００℃、圧力１２０mTor
r 、周波数６０ＭＨｚの高周波電力５００Ｗ、ＴｉＣｌ
4 ＝５sccm、Ｈ2 ＝５００sccmである。
図４に示すごとくＴｉ膜の表面平滑性が格段に向上させ
ることができる。図４（Ａ）は従来方法（ＴｉＣｌ4 の
Ｈ2による還元でＳｉＨ4 流量が０sccmの場合）で作製
されたＴｉ膜、図４（Ｂ）は本発明の方法（ＴｉＣｌ4
とＳｉＨ4 を使用しＨ2 による還元でＳｉＨ4 が１．０
sccmの場合）で作製されたＴｉ膜であり、Ｔｉ膜の表面
平滑性を電子顕微鏡によって観察した写真例である。図
４の（Ａ），（Ｂ）は、それぞれＴｉ膜の断面を斜め４
５度上方から見た写真であり、薄膜の断面と表面を見る
ことができる。このＴｉ膜の成膜で、ＳｉＨ4 流量以外
の成膜条件は基板保持体温度６００℃、圧力１２０mTor
r 、周波数６０ＭＨｚの高周波電力５００Ｗ、ＴｉＣｌ
4 ＝５sccm、Ｈ2 ＝５００sccmである。
【００４６】図４（Ａ）に示すごとく従来方法で作製さ
れたＴｉ膜は粒状で凹凸が激しいのに対して、図４
（Ｂ）に示すごとく本発明による方法で製作されたＴｉ
膜は明らかに表面が平滑になっており、表面平滑性が格
段に良好である。この違いは、従来方法では、反応初期
にＴｉＣｌ4 が下地基板のＳｉと反応を起こして（Ｓｉ
の浸食）表面が荒れるのに対し、本発明による方法で
は、反応初期よりＴｉＣｌ4とＳｉＨ4 によるラディカ
ルとが反応を起こすため、ＴｉＣｌ4 が下地基板のＳｉ
と反応を起こさず、表面が荒れることがないからであ
る。その結果、本発明による方法では良好な平滑性が得
られる。こうして、本発明によるＴｉ膜形成では、半導
体素子のコンタクトホール底部の下地層であるＳｉを浸
食することなく、Ｔｉ膜が形成されるので、信頼性の高
い電気的特性が得られる。
れたＴｉ膜は粒状で凹凸が激しいのに対して、図４
（Ｂ）に示すごとく本発明による方法で製作されたＴｉ
膜は明らかに表面が平滑になっており、表面平滑性が格
段に良好である。この違いは、従来方法では、反応初期
にＴｉＣｌ4 が下地基板のＳｉと反応を起こして（Ｓｉ
の浸食）表面が荒れるのに対し、本発明による方法で
は、反応初期よりＴｉＣｌ4とＳｉＨ4 によるラディカ
ルとが反応を起こすため、ＴｉＣｌ4 が下地基板のＳｉ
と反応を起こさず、表面が荒れることがないからであ
る。その結果、本発明による方法では良好な平滑性が得
られる。こうして、本発明によるＴｉ膜形成では、半導
体素子のコンタクトホール底部の下地層であるＳｉを浸
食することなく、Ｔｉ膜が形成されるので、信頼性の高
い電気的特性が得られる。
【００４７】上の記効果は、前述したＳｉＨ4 とＴｉＣ
ｌ4 の流量比（［ＳｉＨ4 ］／［ＴｉＣｌ4 ］）が０．
１以上で特に顕著になる。またＳｉＨ4 とＴｉＣｌ4 と
の流量比が０．５を越えると、ＳｉＨ4 が過剰となり、
Ｓｉ粒や珪化チタンの粒が異常成長することが認められ
た。従って、本発明による薄膜形成方法における反応ガ
スの適正な供給条件としては、ＳｉＨ4 とＴｉＣｌ4 と
の流量比（モル比）が０．５以下である。このように、
本発明による薄膜形成方法の最適なガス条件としては、
ＳｉＨ4 とＴｉＣｌ4 との流量比（［ＳｉＨ4 ］／［Ｔ
ｉＣｌ4 ］）が０．１〜０．５の範囲に含まれる値をと
ることである。
ｌ4 の流量比（［ＳｉＨ4 ］／［ＴｉＣｌ4 ］）が０．
１以上で特に顕著になる。またＳｉＨ4 とＴｉＣｌ4 と
の流量比が０．５を越えると、ＳｉＨ4 が過剰となり、
Ｓｉ粒や珪化チタンの粒が異常成長することが認められ
た。従って、本発明による薄膜形成方法における反応ガ
スの適正な供給条件としては、ＳｉＨ4 とＴｉＣｌ4 と
の流量比（モル比）が０．５以下である。このように、
本発明による薄膜形成方法の最適なガス条件としては、
ＳｉＨ4 とＴｉＣｌ4 との流量比（［ＳｉＨ4 ］／［Ｔ
ｉＣｌ4 ］）が０．１〜０．５の範囲に含まれる値をと
ることである。
【００４８】またＴｉＮ膜についても、本発明による薄
膜形成方法によれば、図５に示すごとく、その表面平滑
性を良好にすることができ、さらに半導体素子における
バリア膜として有効なアモルファス膜を得ることができ
る。図５（Ａ）は従来方法（ＴｉＣｌ4 のＨ2 による還
元でＳｉＨ4 流量が０sccmの場合）で作製されたＴｉＮ
膜、図５（Ｂ）は本発明の方法（ＴｉＣｌ4 とＳｉＨ4
を使用しＨ2 による還元でＳｉＨ4 が１．０sccmの場
合）で作製されたＴｉＮ膜であり、ＴｉＮ膜の表面平滑
性を電子顕微鏡によって観察した写真例である。図５の
（Ａ），（Ｂ）は、それぞれＴｉＮ膜の断面を斜め４５
度上方から見た写真であり、薄膜の断面と表面を見るこ
とができる。このＴｉＮ膜の成膜において、ＳｉＨ4 流
量以外の成膜条件は基板保持体温度６００℃、圧力１２
０mTorr 、周波数６０ＭＨｚの高周波電力５００Ｗ、Ｔ
ｉＣｌ4 ＝５sccm、Ｎ2 ＝２０sccm、Ｈ2 ＝５００sccm
である。
膜形成方法によれば、図５に示すごとく、その表面平滑
性を良好にすることができ、さらに半導体素子における
バリア膜として有効なアモルファス膜を得ることができ
る。図５（Ａ）は従来方法（ＴｉＣｌ4 のＨ2 による還
元でＳｉＨ4 流量が０sccmの場合）で作製されたＴｉＮ
膜、図５（Ｂ）は本発明の方法（ＴｉＣｌ4 とＳｉＨ4
を使用しＨ2 による還元でＳｉＨ4 が１．０sccmの場
合）で作製されたＴｉＮ膜であり、ＴｉＮ膜の表面平滑
性を電子顕微鏡によって観察した写真例である。図５の
（Ａ），（Ｂ）は、それぞれＴｉＮ膜の断面を斜め４５
度上方から見た写真であり、薄膜の断面と表面を見るこ
とができる。このＴｉＮ膜の成膜において、ＳｉＨ4 流
量以外の成膜条件は基板保持体温度６００℃、圧力１２
０mTorr 、周波数６０ＭＨｚの高周波電力５００Ｗ、Ｔ
ｉＣｌ4 ＝５sccm、Ｎ2 ＝２０sccm、Ｈ2 ＝５００sccm
である。
【００４９】図５（Ａ）に示すごとく従来方法によるＴ
ｉＮ膜では細かい柱状晶組織になっていることが認めら
れる。バリア膜であるＴｉＮ膜が柱状晶組織を持つと、
その結晶粒界を介して、上側に形成される配線膜材料
（例えばＡｌやＷ）の原子が下地まで拡散し、下地Ｓｉ
と反応を起こす。その結果、リーク電流を発生し易くす
るという問題が起きる。これに対して本発明による方法
は、図５（Ｂ）に示すごとく、ＴｉＮ膜は従来方法によ
る膜に比べて表面が平滑であり、柱状晶組織は見られ
ず、表面平滑性が良好であり、半導体素子におけるバリ
ア膜として有効である。
ｉＮ膜では細かい柱状晶組織になっていることが認めら
れる。バリア膜であるＴｉＮ膜が柱状晶組織を持つと、
その結晶粒界を介して、上側に形成される配線膜材料
（例えばＡｌやＷ）の原子が下地まで拡散し、下地Ｓｉ
と反応を起こす。その結果、リーク電流を発生し易くす
るという問題が起きる。これに対して本発明による方法
は、図５（Ｂ）に示すごとく、ＴｉＮ膜は従来方法によ
る膜に比べて表面が平滑であり、柱状晶組織は見られ
ず、表面平滑性が良好であり、半導体素子におけるバリ
ア膜として有効である。
【００５０】次に、図６（Ａ）は従来方法（ＳｉＨ4 流
量が０sccmでＴｉＣｌ4 のＨ2 による還元）の場合のＴ
ｉＮ膜のＸ線回折ピークを調べた結果を示し、図６
（Ｂ）は本発明の方法（ＳｉＨ4 が流量１．０sccmで添
加される）の場合のＴｉＮ膜のＸ線回折ピークを調べた
結果を示す。図６（Ａ）によれば、従来方法によるＴｉ
Ｎ膜では前述の柱状晶組織に対応するＴｉＮ（０１０）
結晶面のピークが見られ、膜が結晶化していることがわ
かる。一方、図６（Ｂ）によれば、本発明の方法による
膜は明確な回折ピークが見られず、形成された膜が結晶
化しておらず、アモルファス状態の膜になっていること
がわかる。なお、図６（Ｂ）に示した２θ度以外の範囲
にもピークは認められなかった。
量が０sccmでＴｉＣｌ4 のＨ2 による還元）の場合のＴ
ｉＮ膜のＸ線回折ピークを調べた結果を示し、図６
（Ｂ）は本発明の方法（ＳｉＨ4 が流量１．０sccmで添
加される）の場合のＴｉＮ膜のＸ線回折ピークを調べた
結果を示す。図６（Ａ）によれば、従来方法によるＴｉ
Ｎ膜では前述の柱状晶組織に対応するＴｉＮ（０１０）
結晶面のピークが見られ、膜が結晶化していることがわ
かる。一方、図６（Ｂ）によれば、本発明の方法による
膜は明確な回折ピークが見られず、形成された膜が結晶
化しておらず、アモルファス状態の膜になっていること
がわかる。なお、図６（Ｂ）に示した２θ度以外の範囲
にもピークは認められなかった。
【００５１】上記のアモルファス膜は結晶粒界がなく半
導体素子におけるバリア膜として最適な膜であり、本発
明の方法で作製されたＴｉＮ膜はバリア膜として良好な
膜といえる。この効果は、ＴｉＮ膜の成膜条件でＳｉＨ
4 とＴｉＣｌ4 との流量比が０．１以上で特に顕著にな
る。また当該流量比が０．５を越えるとＳｉＨ4 が過剰
となりＳｉ粒や珪化チタン粒が異常成長する。従って、
上記流量比は０．５以下であることが好ましい。このよ
うに、本発明の方法によるＴｉＮ膜の成膜でも、ＳｉＨ
4 とＴｉＣｌ4 との流量比は好ましくは０．１〜０．５
である。
導体素子におけるバリア膜として最適な膜であり、本発
明の方法で作製されたＴｉＮ膜はバリア膜として良好な
膜といえる。この効果は、ＴｉＮ膜の成膜条件でＳｉＨ
4 とＴｉＣｌ4 との流量比が０．１以上で特に顕著にな
る。また当該流量比が０．５を越えるとＳｉＨ4 が過剰
となりＳｉ粒や珪化チタン粒が異常成長する。従って、
上記流量比は０．５以下であることが好ましい。このよ
うに、本発明の方法によるＴｉＮ膜の成膜でも、ＳｉＨ
4 とＴｉＣｌ4 との流量比は好ましくは０．１〜０．５
である。
【００５２】また本発明の薄膜形成方法によれば、Ｔｉ
膜またはＴｉＮ膜の表面平滑性が向上した結果、当該膜
の段差被覆性においても良好な結果が得られた。Ｔｉ膜
およびＴｉＮ膜のいずれも直径０．４μｍ、深さ１．０
μｍのホールにおいて、段差被覆率５０％と良好な結果
が得られた。そのときのＴｉ膜の成膜条件は、基板保持
体温度６００℃、圧力１２０mTorr 、周波数６０ＭＨｚ
の高周波電力５００Ｗ、ＴｉＣｌ4 ＝５sccm、ＳｉＨ4
＝１．０sccm、Ｈ2 ＝５００sccmである。同様にＴｉＮ
膜の成膜条件は、基板保持体温度６００℃、圧力１２０
mTorr 、周波数６０ＭＨｚの高周波電力５００Ｗ、Ｔｉ
Ｃｌ4 ＝５sccm、ＳｉＨ4 ＝１．０sccm、Ｎ2 ＝２０sc
cm、Ｈ2 ＝５００sccmである。
膜またはＴｉＮ膜の表面平滑性が向上した結果、当該膜
の段差被覆性においても良好な結果が得られた。Ｔｉ膜
およびＴｉＮ膜のいずれも直径０．４μｍ、深さ１．０
μｍのホールにおいて、段差被覆率５０％と良好な結果
が得られた。そのときのＴｉ膜の成膜条件は、基板保持
体温度６００℃、圧力１２０mTorr 、周波数６０ＭＨｚ
の高周波電力５００Ｗ、ＴｉＣｌ4 ＝５sccm、ＳｉＨ4
＝１．０sccm、Ｈ2 ＝５００sccmである。同様にＴｉＮ
膜の成膜条件は、基板保持体温度６００℃、圧力１２０
mTorr 、周波数６０ＭＨｚの高周波電力５００Ｗ、Ｔｉ
Ｃｌ4 ＝５sccm、ＳｉＨ4 ＝１．０sccm、Ｎ2 ＝２０sc
cm、Ｈ2 ＝５００sccmである。
【００５３】前述の実施形態ではシラン系ガスとしてＳ
ｉＨ4 を用いた例について述べたが、Ｓｉ2 Ｈ6 ，Ｓｉ
3 Ｈ8 などを用いても同様な効果が得られる。さらに、
Ａｒなどを添加しても前述した実施形態と同様な効果が
得られる。
ｉＨ4 を用いた例について述べたが、Ｓｉ2 Ｈ6 ，Ｓｉ
3 Ｈ8 などを用いても同様な効果が得られる。さらに、
Ａｒなどを添加しても前述した実施形態と同様な効果が
得られる。
【００５４】なおビアホールに関しては、下地層との間
でＴｉＮ膜のみが成膜されることになる。
でＴｉＮ膜のみが成膜されることになる。
【００５５】
【発明の効果】以上の説明で明らかように本発明によれ
ば、基板上への成膜において、下地層とＢ−Ｗ膜等の間
にプラズマＣＶＤによって、Ｔｉ膜とＴｉＮ膜、または
ＴｉＮ膜のみを成膜する場合であって、反応ガスとして
ＴｉＣｌ4 を導入するとき、併せてＳｉＨ4 等のシラン
系ガスを反応ガスとして導入するようにしたため、シラ
ン系ガスのラディカルによってＴｉＣｌ4 やその前駆体
が還元され、膜中の残留塩素量を少なくすることがで
き、このため下地層の浸食が生ぜず、また、膜の表面が
平滑で、良好な段差被覆性を有するＴｉ膜やＴｉＮ膜の
成膜することができ、歩留まりが高く、かつ信頼性の高
い薄膜形成を行うことができる。
ば、基板上への成膜において、下地層とＢ−Ｗ膜等の間
にプラズマＣＶＤによって、Ｔｉ膜とＴｉＮ膜、または
ＴｉＮ膜のみを成膜する場合であって、反応ガスとして
ＴｉＣｌ4 を導入するとき、併せてＳｉＨ4 等のシラン
系ガスを反応ガスとして導入するようにしたため、シラ
ン系ガスのラディカルによってＴｉＣｌ4 やその前駆体
が還元され、膜中の残留塩素量を少なくすることがで
き、このため下地層の浸食が生ぜず、また、膜の表面が
平滑で、良好な段差被覆性を有するＴｉ膜やＴｉＮ膜の
成膜することができ、歩留まりが高く、かつ信頼性の高
い薄膜形成を行うことができる。
【図１】本発明に係る薄膜形成方法を実施するためのプ
ラズマＣＶＤ装置の反応容器内の構造と当該反応容器に
関連する構成を示した一部断面構成図である。
ラズマＣＶＤ装置の反応容器内の構造と当該反応容器に
関連する構成を示した一部断面構成図である。
【図２】（Ａ）は本発明の薄膜形成方法におけるＳｉＨ
4 流量とＴｉ膜中のＣｌ濃度との関係を示す図、（Ｂ）
は本発明の薄膜形成方法におけるＳｉＨ4 流量とＴｉＮ
膜中のＣｌ濃度との関係を示す図である。
4 流量とＴｉ膜中のＣｌ濃度との関係を示す図、（Ｂ）
は本発明の薄膜形成方法におけるＳｉＨ4 流量とＴｉＮ
膜中のＣｌ濃度との関係を示す図である。
【図３】本発明の薄膜形成方法におけるプラズマを生成
するための高周波電力の周波数とＴｉ膜中のＣｌ濃度と
の関係を示す図である。
するための高周波電力の周波数とＴｉ膜中のＣｌ濃度と
の関係を示す図である。
【図４】基板上に形成された薄膜の写真であり、（Ａ）
は従来方法で作製されたＴｉ膜の断面と表面の電子顕微
鏡に基づく写真、（Ｂ）は本発明による方法で作製され
たＴｉ膜の断面と表面の電子顕微鏡に基づく写真であ
る。
は従来方法で作製されたＴｉ膜の断面と表面の電子顕微
鏡に基づく写真、（Ｂ）は本発明による方法で作製され
たＴｉ膜の断面と表面の電子顕微鏡に基づく写真であ
る。
【図５】基板上に形成された薄膜の写真であり、（Ａ）
は従来方法で作製されたＴｉＮ膜の断面と表面の電子顕
微鏡に基づく写真、（Ｂ）は本発明による方法で作製さ
れたＴｉＮ膜の断面と表面の電子顕微鏡に基づく写真で
ある。
は従来方法で作製されたＴｉＮ膜の断面と表面の電子顕
微鏡に基づく写真、（Ｂ）は本発明による方法で作製さ
れたＴｉＮ膜の断面と表面の電子顕微鏡に基づく写真で
ある。
【図６】（Ａ）は従来方法で作製されたＴｉＮ膜のＸ線
回折ピークを示す図、（Ｂ）は本発明の方法で作製され
たＴｉＮ膜のＸ線回折ピークを示す図である。
回折ピークを示す図、（Ｂ）は本発明の方法で作製され
たＴｉＮ膜のＸ線回折ピークを示す図である。
１１ 反応容器 １３ ガス導入部 １６ 基板保持体 １７ 基板 １８ 静電吸着板 １９ ヒータ ２０ 熱電対 ２１ 支持部 ２４ 排気部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沼沢 陽一郎 東京都府中市四谷５丁目８番１号 アネル バ株式会社内 (72)発明者 石原 雅仁 東京都府中市四谷５丁目８番１号 アネル バ株式会社内 (72)発明者 梨本 清 東京都府中市四谷５丁目８番１号 アネル バ株式会社内 (72)発明者 高橋 信行 東京都府中市四谷５丁目８番１号 アネル バ株式会社内
Claims (12)
- 【請求項１】 基板を収容する容器内にＨ2 （水素）を
導入して前記基板の前面空間にプラズマを生成し、前記
容器内にＴｉＣｌ4 （四塩化チタン）とシラン系ガス
（Ｓｉn Ｈ2n+2：ｎは自然数）とＨ2 を含む反応ガスを
導入し、前記プラズマ中で生成される前記シラン系ガス
のラディカルによって前記ＴｉＣｌ4 または前記ＴｉＣ
ｌ4 が分解して生成される前駆体を還元し、前記基板の
上にＳｉ（シリコン）を含有するＴｉ（チタン）膜を形
成したことを特徴とするプラズマＣＶＤによる薄膜形成
方法。 - 【請求項２】 前記プラズマはＨ2 で生成され、前記反
応ガスはＴｉＣｌ4とＳｉＨ4 とＨ2 を含むガスであ
り、前記ＳｉＨ4 と前記ＴｉＣｌ4 との流量比（モル
比：［ＳｉＨ4 ］／［ＴｉＣｌ4 ］；記号［ ］はガス
流量を表す）が０．５以下の値（０を除く）であること
を特徴とする請求項１記載のプラズマＣＶＤによる薄膜
形成方法。 - 【請求項３】 前記Ｓｉを含有する前記Ｔｉ膜のＳｉ含
有率は４９％以下の値（０を除く）であることを特徴と
する請求項１または２記載のプラズマＣＶＤによる薄膜
形成方法。 - 【請求項４】 基板を収容する容器内にＨ2 （水素）お
よびＮ2 （窒素）を導入して前記基板の前面空間にプラ
ズマを生成し、前記容器内にＴｉＣｌ4 （四塩化チタ
ン）とシラン系ガス（Ｓｉn Ｈ2n+2：ｎは自然数）とＨ
2 およびＮ2 とを含む反応ガスを導入し、前記プラズマ
中で生成される前記シラン系ガスのラディカルによって
前記ＴｉＣｌ4 または前記ＴｉＣｌ4 が分解して生成さ
れる前駆体を還元し、前記基板の上にＳｉ（シリコン）
を含有するＴｉＮ（窒化チタン）膜を形成したことを特
徴とするプラズマＣＶＤによる薄膜形成方法。 - 【請求項５】 前記プラズマはＨ2 およびＮ2 で生成さ
れ、前記反応ガスはＴｉＣｌ4 とＳｉＨ4 とＨ2 および
Ｎ2 とを含むガスであり、前記ＳｉＨ4 と前記ＴｉＣｌ
4 との流量比（モル比：［ＳｉＨ4 ］／［ＴｉＣ
ｌ4 ］；記号［ ］はガス流量を表す）が０．５以下の
値（０を除く）であることを特徴とする請求項４記載の
プラズマＣＶＤによる薄膜形成方法。 - 【請求項６】 前記Ｓｉを含有する前記ＴｉＮ膜のＳｉ
含有率は２０％以下の値（０を除く）であることを特徴
とする請求項４または５記載のプラズマＣＶＤによる薄
膜形成方法。 - 【請求項７】 前記プラズマは１３．５６ＭＨｚよりも
高い周波数の高周波電力を用いて生成されることを特徴
とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラズマＣ
ＶＤによる薄膜形成方法。 - 【請求項８】 前記高周波電力の周波数は３０〜２００
ＭＨｚであることを特徴とする請求項７記載のプラズマ
ＣＶＤによる薄膜形成方法。 - 【請求項９】 ガス導入部と基板保持体を備えた反応容
器と、この反応容器内に対しプラズマを生成するための
高周波電力を供給する高周波電力供給機構と、前記基板
保持体を加熱する加熱機構と、前記反応容器の内部を排
気する排気機構を備え、前記反応容器内で前記プラズマ
を生成しかつ前記ガス導入部を介して前記反応容器内に
反応ガスを導入し前記基板保持体上の基板の表面に薄膜
を形成するプラズマＣＶＤ装置において、 ＴｉＣｌ4 とシラン系ガスとＨ2 を含む反応ガスを前記
ガス導入部に対して供給する反応ガス供給機構を備え、
Ｈ2 で前記プラズマを生成し、このプラズマの中に前記
反応ガスを供給して前記基板の表面にＳｉを含有するＴ
ｉ膜を形成したことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。 - 【請求項１０】 ガス導入部と基板保持体を備えた反応
容器と、この反応容器内に対しプラズマを生成するため
の高周波電力を供給する高周波電力供給機構と、前記基
板保持体を加熱する加熱機構と、前記反応容器の内部を
排気する排気機構を備え、前記反応容器内で前記プラズ
マを生成しかつ前記ガス導入部を介して前記反応容器内
に反応ガスを導入して前記基板保持体上の基板の表面に
薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置において、 ＴｉＣｌ4 とシラン系ガスとＨ2 とＮ2 を含む反応ガス
を前記ガス導入部に対して供給する反応ガス供給機構を
備え、Ｈ2 とＮ2 で前記プラズマを生成し、このプラズ
マの中に前記反応ガスを供給して前記基板の表面にＳｉ
を含有するＴｉＮ膜を形成したことを特徴とするプラズ
マＣＶＤ装置。 - 【請求項１１】 前記高周波電力供給機構は１３．５６
ＭＨｚよりも高い周波数の高周波電力を出力する高周波
電源を含むことを特徴とする請求項９または１０記載の
プラズマＣＶＤ装置。 - 【請求項１２】 前記高周波電源は、３０〜２００ＭＨ
ｚの範囲に含まれる周波数の高周波電力を出力すること
を特徴とする請求項１１記載のプラズマＣＶＤ装置。
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