特許 6200487 原子層堆積法の使用によるＴｉＳｉＮ薄層の形成方法

(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】6200487

(24)【登録日】2017年9月1日

(45)【発行日】2017年9月20日

(54)【発明の名称】原子層堆積法の使用によるＴｉＳｉＮ薄層の形成方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/34 20060101AFI20170911BHJP

   C23C 16/02 20060101ALI20170911BHJP

   H01L 21/285 20060101ALI20170911BHJP

   H01L 21/28 20060101ALI20170911BHJP

【ＦＩ】

   C23C16/34

   C23C16/02

   H01L21/285 C

   H01L21/28 301R

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-503899(P2015-503899)

(86)(22)【出願日】2013年4月8日

(65)【公表番号】特表2015-514161(P2015-514161A)

(43)【公表日】2015年5月18日

(86)【国際出願番号】EP2013057308

(87)【国際公開番号】WO2013153031

(87)【国際公開日】20131017

【審査請求日】2016年4月7日

(31)【優先権主張番号】10-2012-0036505

(32)【優先日】2012年4月9日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】502010251

【氏名又は名称】アイクストロン、エスイー

(74)【代理人】

【識別番号】100095267

【弁理士】

【氏名又は名称】小島 高城郎

(74)【代理人】

【識別番号】100124176

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 典子

(74)【代理人】

【識別番号】100146950

【弁理士】

【氏名又は名称】南 俊宏

(74)【代理人】

【識別番号】100185476

【弁理士】

【氏名又は名称】宮下 桂輔

(72)【発明者】

【氏名】パク、ウン

(72)【発明者】

【氏名】チャン、ヨン ジン

(72)【発明者】

【氏名】キム、ギ ヨウル

(72)【発明者】

【氏名】ル、ブライアン

(72)【発明者】

【氏名】シウ、グレッグ

(72)【発明者】

【氏名】シルバ、ヒューゴ

(72)【発明者】

【氏名】ラマナサン、ササンガン

【審査官】 岡田 隆介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０１１９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２４０１５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１２４４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−００７６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 H. KIM，Atomic layer deposition of metal and nitride thin films: Current research efforts and applications for semiconductor device processing，Journal of Vacuum Science & Technology B，２００３年，Volume 21, Issue 6，pp. 2231-2261

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原子層堆積法に従って基板上にＴｉＳｉＮ薄膜を形成するための方法であって、
チャンバーに基板を配置した後、ＡｒまたはＮ_２を含有する不活性ガスをチャンバーに供給している間に、基板を予熱する第１のプロセスと、
所定の時間Ｔｉ含有ガスを供給し、その後で所定の時間不活性ガスを供給することによって過度に供給されたＴｉ含有ガスを除去し、その後で所定の時間Ｎ含有ガスを供給し、その後で所定の時間不活性ガスを供給して過度に供給された残余の生成物を除去する第１のステップを有し、基板上にＴｉＮ薄膜を形成する第２のプロセスと、
所定の時間ＴｉＮ薄膜上にＳｉ含有ガスを供給し、その後で所定の時間不活性ガスを供給することによって過度に供給されたＳｉ含有ガスを除去し、その後で所定の時間Ｎ含有ガスを供給し、その後で不活性ガスを供給して残余の生成物を除去する第２のステップを有し、ＳｉＮ薄膜を形成する第３のプロセスと、
前記第２と第３のプロセスを少なくとも１回繰り返すことによって、望ましい厚さを持つＴｉＳｉＮ薄膜を形成する第４のプロセスと、
を備え、
ＴｉＳｉＮ薄膜の形成に使用されるガスの分圧の範囲は、Ｔｉ含有ガスが９×１０^−３トール以下、Ｓｉ含有ガスが１×１０^−３〜３×１０^−１トール、Ｎ含有ガスが７×１０^−３〜６×１０^−１トールであり、ガスの圧力範囲は５００ｍトール〜５トールであり、形成されたＴｉＳｉＮ薄膜のＳｉ含有量は２０原子％以下であり、
前記第２のプロセスにおいて、前記第１のステップが前記第３のプロセスに先だって少なくとも１回繰り返され、
前記第３のプロセスにおいて、前記第２のステップが前記第４のプロセスに先だって少なくとも１回繰り返される、
ことを特徴とするＴｉＳｉＮ薄膜形成方法。

【請求項2】

Ｔｉ含有ガスが、ＴｉＣｌ_４、ＴＤＭＡＴまたはＴＤＥＡＴであることを特徴とする請求項１に記載のＴｉＳｉＮ薄膜形成方法。

【請求項3】

Ｓｉ含有ガスが、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４、ＳｉＨ_４またはＳｉ_２Ｈ_６であることを特徴とする請求項１または２に記載のＴｉＳｉＮ薄膜形成方法。

【請求項4】

Ｎ含有ガスが、ＮＨ_３またはＭＭＨであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＴｉＳｉＮ薄膜形成方法。

【請求項5】

予熱プロセスにおける予熱温度が４００℃〜７００℃であり、予熱圧力が０．５ｍトール〜５トールであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のＴｉＳｉＮ薄膜形成方法。

【請求項6】

Ｔｉ含有ガスの分圧が、６×１０^−４トール以下であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のＴｉＳｉＮ薄膜形成方法。

【請求項7】

Ｔｉ含有ガスの供給におけるバブラーの温度が、０℃〜１５℃に維持されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のＴｉＳｉＮ薄膜形成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、原子層堆積法（ＡＬＤ）を使うことによってＴｉＳｉＮ薄層を形成するための方法に関し、特に、原子層堆積法を使うことによって導電性のある最下層と最上層の間に拡散障壁層であるＴｉＳｉＮ薄層を形成するための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、半導体集積回路を製造するために、半導体ウェハのような基板上で成膜とパターンエッチングが繰り返し実行され、複数の望ましいデバイスが製造される。
デバイスを相互に接続するための配線材料と、最下層のように基板から拡散されるシリコンまたはＳｉ含有層との間の相互拡散を防ぐために、一般に障壁金属が最下層と配線の間に配置される。そのような障壁金属は低い電気抵抗と高い耐食性を持つ金属材料でなければならない。現在配線材料として使われるアルミニウムやタングステン配線のように、上述した必要条件を満たすことができる障壁金属材料は、高融点の金属窒化物、例えば、Ｔｉ、Ｗ、およびＭｏであることができる。導電性と耐食性を持つＴｉまたはＴｉＮ薄膜が障壁金属材料として使用されている。
障壁金属としてのＴｉ薄膜またはＴｉＮ薄膜は、一般に化学気相堆積法（ＣＶＤ）に従って５００℃〜７００℃の高い温度範囲で形成される。ＴｉまたはＴｉＮは、高いアスペクト比を持つコンタクトホールまたはビアホールに効果的に埋め込まれ、配線材料であるアルミニウムまたはタングステンに対して良好な特性を持つ。

【0003】

集積回路の高集積および極微細構造への最近の要求は配線の線幅をより狭くさせた。上述した高集積だけでなく高い作業効率も必要とされる。そのような状況の下で、低い抵抗と経済的な実現可能性を持つ銅（Ｃｕ）は、アルミニウムを置き換えることができる配線材料として注目を集めた。けれども、上述したように、銅はアルミニウムのようにシリコンとの移動に対して弱く、比較的低温で拡散されやすい。その結果、銅（Ｃｕ）はＴｉまたはＴｉＮ薄膜で使用される金属として不適切な障壁特性を持つ。

【0004】

特許文献１は、従来のＴｉまたはＴｉＮ薄膜の欠点を解消するためにプラズマＣＶＤまたは熱ＣＶＤに従って堆積されたＴｉＳｉＮ薄膜を使用するための方法を開示する。けれども、化学堆積法に従って堆積されたＴｉＳｉＮ薄膜に含まれる不純物である塩素と酸素の濃度は、図１に示すように高い。その結果、それらの不純物が製造された薄膜の漏れ電流特性を悪化させる。
そこで、不純物の含有量が削減されたＴｉＳｉＮ薄膜を形成する方法が研究された。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】韓国特許第１０−２００９−００４８５２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述した問題を解決するために、本発明の目的は、原子層堆積法（ＡＬＤ）を使うことによって良好な漏れ電流特性を持つＴｉＳｉＮ薄膜を形成するための方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

これらの目的と他の利点を達成するために、本実施形態の目的に従って、ここに具体化されて広く記述されるように、ＡＬＤに従って基板上にＴｉＳｉＮ薄膜を形成するための方法は次のプロセスを含む。

【0008】

チャンバーに基板を配置した後、ＡｒまたはＮ_２を含有する不活性ガスをチャンバーに供給している間に基板を予熱する第１のプロセスがあることができる。
Ｔｉ含有ガスを供給し、その後で不活性ガスを供給して過度に供給されたＴｉ含有ガスを除去するプロセスと、Ｎ含有ガスを供給し、その後で不活性ガスを供給して残余の生成物を除去するプロセスとを、少なくとも１回繰り返すことによって基板上にＴｉＮ薄膜を形成する第２のプロセスがあることができる。
ＴｉＮ薄膜上にＳｉ含有ガスを供給し、その後で不活性ガスを供給して過度に供給されたＳｉ含有ガスを除去するプロセスと、Ｎ含有ガスを供給し、その後で不活性ガスを供給して残余の生成物を除去するプロセスとを、少なくとも１回繰り返すことによってＳｉＮ薄膜を形成する第３のプロセスがあることができる。
前記第２と第３のプロセスを少なくとも１回繰り返すことによって、望ましい厚さを持つＴｉＳｉＮ薄膜を形成する第４のプロセスがあることができる。
ＴｉＳｉＮ薄膜の形成に使用されるガスの分圧の範囲は、Ｔｉ含有ガスが９×１０^−３トール以下、Ｓｉ含有ガスが１×１０^−３〜３×１０^−１トール、Ｎ含有ガスが７×１０^−３〜６×１０^−１トールであることができ、ガスの圧力範囲は５００ｍトール〜５トールであることができ、形成されたＴｉＳｉＮ薄膜のＳｉ含有量は２０原子％以下であることができる。

【0009】

Ｔｉ含有ガスは、ＴｉＣｌ_４、ＴＤＭＡＴまたはＴＤＥＡＴであることができる。
Ｓｉ含有ガスは、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４、ＳｉＨ_４またはＳｉ_２Ｈ_６であることができる。
Ｎ含有ガスは、ＮＨ_３またはＭＭＨであることができる。
予熱プロセスにおける予熱温度は４００℃〜７００℃であることができ、予熱圧力は０．５ｍトール〜５トールであることができる。
Ｔｉ含有ガスの分圧は、６×１０^−４トール以下であることができる。
Ｔｉ含有ガスの供給におけるバブラーの温度は、０℃〜１５℃に維持される。

【発明の効果】

【0010】

本実施形態は、次の有利な効果を有する。ＴｉＳｉＮを形成するための本方法によれば、障壁金属としてＴｉＳｉＮ薄膜が効果的にＡＬＤに従って製造されることができる。ＴｉＳｉＮのような障壁金属が金属の最上層と金属の最下層の間の反応を抑制するために用いられる。反応を抑制することで障壁金属が低抵抗を維持することは重要である。
本方法によれば、Ｔｉ含有ガスの分圧は製造プロセスにおいて適切な範囲に制御される。同時に、製造された薄膜中のＳｉ含有量は適切な値以下であるように制御される。それで、ＴｉＳｉＮ薄膜を製造することの強みがある。

【0011】

以下の図面を参照して配置と実施形態が詳細に記述される。図面中で参照数字等は要素等を示す。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】化学堆積法に従って堆積されたＴｉＳｉＮ薄膜に含まれる不純物である塩化物と酸素の濃度を示すグラフである。

【図2】本発明の実施形態にかかる製造プロセスで使用される原子層堆積装置を図示するブロック図である。

【図3】Ｔｉ含有ガスを供給するための方法を図示するブロック図である。

【図4】本発明の実施形態にかかる製造プロセスを示すフローチャートである。

【図5】ＴｉＳｉＮ薄膜を形成する製造プロセスを示す図である。

【図6(a)】本発明に従って製造されたＴｉＳｉＮ薄膜におけるＳｉ含有量についてのＸＲＤ解析結果を示す。

【図6(b)】本発明に従って製造されたＴｉＳｉＮ薄膜におけるＳｉ含有量についてのＸＲＤ解析結果を示す。

【図7(a)】図６（ａ）と（ｂ）で解析されたＸＲＤ試料のＴＥＭ解析の写真である。

【図7(b)】図６（ａ）と（ｂ）で解析されたＸＲＤ試料のＴＥＭ解析の写真である。

【図8】本製造プロセスで製造されたＴｉＳｉＮ薄膜を概念的に示す断面図である。

【図9】本製造プロセスにおけるＴｉＣｌ_４の分圧に対して製造されたＴｉＳｉＮ薄膜の抵抗率の測定された変化を示すグラフである。

【図10】本方法に従って製造されたＴｉＳｉＮ薄膜のＳｉ含有量に対して抵抗率の値の変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本実施形態は、添付図面を参照して、関連する当業者によって実施されるように詳細に記載される。今、特定の実施形態、添付図面に示される例に参照が詳細になされる。
本発明の実施形態は、導体である最下層と最上層の間に拡散障壁層としてＴｉＳｉＮ薄膜を形成するための方法に関する。添付図面を参照して、実施形態が以下に詳細に記載される。

【0014】

図２は、本発明の実施形態にかかる製造プロセスで使用される原子層堆積装置を図示するブロック図である。図２に示すように、原子層堆積装置は、反応炉の中に配置されたサセプタ１と、その中に埋め込まれ、半導体ウェハが上に置かれるヒータ２とを含む。電源４がヒータ２に接続され、ヒータ２は半導体ウェハを望まれる温度に加熱するために使用される。また、電源４はコントローラ５に接続され、コントローラ５は温度センサの信号に基づいてヒータ２の出力を制御することができる。
更に、シャワーヘッド３が反応炉の上部に設置されており、堆積のために必要なガスがシャワーヘッド３から供給される。シャワーヘッド３は、Ｔｉ含有ガス、Ｓｉ含有ガス、およびＮ含有ガスを独立に供給するための内部独立パスを持ち、各ガスはシャワーヘッドから注入された後で混合される。

【0015】

一方、図３は、Ｔｉ含有ガスを供給するための方法を示す。
図３に示すように、Ｔｉ含有ガスはバブラー（ｂｕｂｂｌｅｒ）によって供給され、Ｔｉ含有ガスが望ましい蒸気温度を持つことができるように、サーモスタットを使うことによってバブラーの温度は０℃〜１５℃の間に保たれることができる。マスフローメータによって供給される不活性ガスはサーモスタットによって保たれる所定の温度を持つコンテナに注入され、その不活性ガスは液相の化学物質から生成されるＴｉ含有ガスとともに原子層堆積装置に供給される。

【0016】

図４に示すように、基板がチャンバー内に配置された後で、アルゴン（Ａｒ）または窒素（Ｎ_２）含有不活性ガスがチャンバーに供給され、基板が予熱される。
つまり、ウェハ搬送装置に運ばれたウェハがヒータ２の埋め込まれたサセプタ１の上に配置されるとき、ウェハは所定の時間、例えば、３０秒から２分の間予熱される。０．５ｍトールから５トールまででＡｒまたはＮ_２のような不活性ガスを流しながら、望ましい温度になるまで、冷たいウェハは短時間予熱される。この場合、サセプタ１の温度は４００℃から７００℃の範囲に維持される。

【0017】

続いて、Ｔｉ含有ガスが基板に供給され、不活性ガスが供給された後で、過度に供給されたＴｉ含有ガスが除去される。Ｎ含有ガスが供給された後に供給される不活性ガスを使うことによって残余の生成物を除去するプロセスは、基板上にＴｉＮ薄膜を形成するために、１回以上繰り返されてよい。
つまり、Ｔｉ含有ガスが０．４〜６０秒の範囲で所定の時間基板に供給され、その後、過度に供給されたＴｉＣｌ_４ガスを除去するためにのみ、不活性ガスが０．４〜６０秒の範囲で所定の時間供給される。続いて、Ｎ含有ガスが０．４〜６０秒の範囲で所定の時間供給され、不活性ガスが０．４〜６０秒の範囲で所定の時間供給され、残余の生成物を除去する。その結果、ＴｉＮ薄膜が形成される。そのプロセスはｘ回繰り返され、望ましい厚さを持つＴｉＮ薄膜が形成される。
Ｔｉ含有ガスはＴｉＣｌ_４，ＴＤＭＡＴまたはＴＤＥＡＴであってよい。Ｎ含有ガスはＮＨ_３またはＭＭＨであってよい。不活性ガスはアルゴンまたは窒素であってよい。

【0018】

本発明の実施形態に従って、形成されたＴｉＮ薄膜にＳｉ含有ガスが供給され、不活性ガスが供給された後で、過度に供給されたＳｉ含有ガスが除去される。続いて、Ｎ含有ガスが供給され、不活性ガスが供給された後で、残余の生成物が除去される。そのプロセスが１回以上繰り返され、その結果、ＴｉＳｉＮ薄膜が形成される。
つまり、上述したプロセスで形成されたＴｉＮ薄膜上にＳｉ含有ガスが供給され、過度に供給されたＳｉ含有ガスを除去するために、不活性ガスが０．４〜６０秒の範囲で所定の時間供給される。Ｎ含有ガスが０．４〜６０秒の範囲で所定の時間供給され、ＳｉＮ薄膜を形成し、残余の生成物を除去をするために不活性ガスが０．４〜６０秒の範囲で所定の時間供給される。そのプロセスがｙ回繰り返され、望ましい厚さを持つＳｉＮ薄膜が結果的に形成される。
上述したプロセスでは、Ｓｉ含有ガスはＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４、ＳｉＨ_４、またはＳｉ_２Ｈ_６であってよい。Ｎ含有ガスも上記と同様である。

【0019】

その後、ＴｉＮとＳｉＮ薄膜を形成するプロセスが１回以上繰り返され、最終的にＴｉＳｉＮ薄膜が形成されることができる。つまり、そのプロセスがｚ回繰り返されるとき、望ましい厚さを持つＴｉＳｉＮ薄膜が形成されることができる。
図５は、これらのプロセスを示す図である。

【0020】

一方、上述した本発明にかかるＴｉＳｉＮ薄膜を製造するために使われるガスの分圧の範囲は次の通りである。
つまり、Ｔｉ含有ガスの分圧の範囲は９×１０^−３トール、望ましくは６×１０^−４トール以下であることができる。Ｓｉ含有ガスの分圧の範囲は１×１０^−３〜３×１０^−１トールの範囲であることができ、Ｎ含有ガスの分圧の範囲は７×１０^−３〜６×１０^−１トールの範囲であることができる。圧力の範囲は５００ｍトール〜５トールであることができる。
上述したように、障壁金属としてのＴｉＳｉＮ薄膜は、塩化物のような不純物をより少なく含み、比較的低い抵抗を持つことが必要とされ、これらは金属の最下層と金属の最上層の間での反応を抑圧するために、ＴｉＳｉＮ薄膜の適用範囲に基づいて異なることができる。
それを考慮すると、本発明はＴｉ含有ガスの分圧を９×１０^−３トール以下、望ましくは６×１０^−４トール以下に制限する。そのような範囲内で、有効に低い抵抗を持つＴｉＳｉＮ薄膜を得ることができる。
更に、製造プロセスで形成されたＴｉＳｉＮ薄膜のＳｉ含有量が原子の２０％以下であり、そのような範囲で低い抵抗が保証されることができることを本発明は必要とする。

【0021】

本発明の実施形態が、以下に詳細に記載される。
［第１の実施形態］
本実施形態では、形成されたＴｉＳｉＮ薄膜のＳｉの含有量が調整される。表１は、ＴｉＳｉＮ薄膜のＳｉの含有量を調整するための４つの方法と、４つの方法の各々に従って堆積されたＴｉＳｉＮ薄膜の中のＳｉの含有量に関して実行されたＲＢＳ解析の結果を示す。

【0022】

【表1】

【0023】

表１において、”ＤＣＳ”はＳｉ含有ガスとしてＳｉＨ_２Ｃｌ_２に言及する。
第１の方法はＤＣＳ供給時間に比例してＳｉ含有量を増加させるための方法である。第２の方法はＤＣＳ供給流に比例してＳｉ含有量を増加させるための方法である。第３の方法は、ＴｉＮ堆積回数（ｘ回）／ＳｉＮ堆積回数（ｙ回）に反比例してＳｉ含有量を増加させるための方法である。

【0024】

[第２の実施形態］
表２は、堆積条件に従うＴｉＳｉＮ薄膜の中のＣｌ含有量を示す。

【0025】

【表2】

【0026】

一般に、拡散防止層に含まれるＣｌは、拡散障壁層の特性とそこに適用される拡散障壁層を有するデバイスの特性とを悪化させる傾向がある。けれども、本発明に従うプロセスの範囲およびＳｉ含有量の全ての範囲において堆積したＴｉＳｉＮ薄膜に適用された複数の温度で、Ｃｌ含有量はＲＢＳ解析の検出限界を下回る適切な薄膜特性を持つことができる。

【0027】

［第３の実施形態］
図６（ａ）と６（ｂ）は、本発明に従って製造されたＴｉＳｉＮ薄膜におけるＳｉ含有量についてのＸＲＤ解析結果を示す。特に、図６（ａ）は４％のＳｉ含有量を持つＴｉＳｉＮ薄膜に関して実行されたＸＲＤ解析の結果を示す。 図６（ａ）は、ＴｉＮ（１１１）、ＴｉＮ（２００）、およびＴｉＮ（２２０）方向の結晶性を持つ結晶ＴｉＳｉＮ薄膜を示す。図６（ｂ）は、２０％のＳｉ含有量を持つＴｉＳｉＮ薄膜に関して実行されたＸＲＤ解析の結果としてアモルファスＴｉＳｉＮ薄膜を示す。従って、ＴｉＳｉＮ薄膜の中でＳｉ含有量が増加するにつれて、結晶ＴｉＳｉＮ薄膜はアモルファスＴｉＳｉＮ薄膜に変えられる。
一方、図７（ａ）と７（ｂ）は、図６（ａ）と６（ｂ）で解析されたＸＲＤ試料のＴＥＭ解析の結果を示し、それらはＴｉＳｉＮ薄膜の結晶性に関するＸＲＤ結果をＳｉ含有量についてサポートする。

【0028】

［第４の実施形態］
本発明に係るＴｉＳｉＮ薄膜は、厚さに従って同じＳｉ含有量を持つように、または異なるＳｉ含有量を持つように堆積されることができる。次の表３から表５は、含有量に違いを付けるための方法を示すプロセス条件である。図８は、そのようなプロセス条件に基づいて製造されたＴｉＳｉＮ薄膜を示す断面図である。

【0029】

【表3】

【0030】

【表4】

【0031】

【表5】

【0032】

表３から表５に示すように、同じＳｉ含有量を持つようにＴｉＳｉＮ薄膜を堆積させるための方法において、ＴｉＳｉＮ薄膜を堆積させるとき、ＴｉＮ堆積回数（ｘ回）／ＳｉＮ堆積回数（ｙ回）とＤＣＳ供給流のようなＴｉＳｉＮ薄膜におけるＳｉ含有量を調整するために必要とされる３つの条件を固定することができる。異なるＳｉ含有量を持つようにＴｉＳｉＮ薄膜を堆積させるための方法において、ＴｉＳｉＮ薄膜の厚さに基づいて異なるＳｉ含有量を持つように３つの条件に違いを付ける。
ＴｉＳｉＮ薄膜の厚さに基づくＳｉ含有量の組み合わせは次の通りである。
ＴｉＳｉＮ_１＝ＴｉＳｉＮ_２＝ＴｉＳｉＮ_３；
ＴｉＳｉＮ_１≠ＴｉＳｉＮ_２≠ＴｉＳｉＮ_３；
ＴｉＳｉＮ_１＝ＴｉＳｉＮ_２≠ＴｉＳｉＮ_３；
ＴｉＳｉＮ_１≠ＴｉＳｉＮ_２≠ＴｉＳｉＮ_３．
ＴｉＳｉＮ_１、ＴｉＳｉＮ_２、およびＴｉＳｉＮ_３の厚さは、２Åと１００Åの間で調整可能である。

【0033】

［第５の実施形態］
異なる量のＴｉＣｌ_４、Ａｒ、ＮＨ_３、およびＡｒが、予熱された基板にそれぞれ１０秒、４０秒、６０秒、および４０秒の間連続して供給される。そのプロセスが１４回繰り返され、ＴｉＮ薄膜が形成される。ＤＣＳ、Ａｒ、ＮＨ_３、Ａｒが、形成されたＴｉＮ薄膜の上にそれぞれ８秒、４０秒、６０秒、および４０秒の間連続して供給される。そのプロセスが２回繰り返され、最終的にＴｉＳｉＮ薄膜が形成される。そのプロセスが５回繰り返され、ＴｉＳｉＮ薄膜が堆積される。
この例では、サセプタの温度は６７０℃であり、堆積圧力は２トールである。ＴｉＳｉＮ薄膜の形成に使用されるガスの分圧は、ＤＣＳが０．１トールであり、ＮＨ_３が０．５８トールである。

【0034】

図９は、上述したＴｉＳｉＮ薄膜を製造するためのＴｉＣｌ_４の供給量に対して薄膜の抵抗率の測定された変化を示す。図９に示すように、ＴｉＣｌ_４の分圧が６×１０^−４トールを超えるとき、抵抗率の増加は悪化する。その結果、ＴｉＣｌ_４の分圧を６×１０^−４トールより下であるようにすることが確実である。けれども、ＴｉＳｉＮ薄膜の適用範囲に基づいて、ＴｉＣｌ_４の分圧は９×１０^−３トールまでであってもよい。

【0035】

［第６の実施形態］
予熱された基板上に、ＴｉＣｌ_４が１０秒間、Ａｒが４０秒間、ＮＨ_３が６０秒間、およびＡｒが４０秒間連続して供給される。そのプロセスが１４回繰り返され、ＴｉＮ薄膜が形成される。形成されたＴｉＮ薄膜上に、ＤＣＳがｘ秒間（０．４＜ｘ＜３０秒）、Ａｒが４０秒間、ＮＨ_３が６０秒間、およびＡｒが４０秒間連続して供給される。そのプロセスが２回繰り返され、最終的にＴｉＳｉＮ薄膜が形成される。そのプロセスが５回繰り返され、ＴｉＳｉＮ薄膜が堆積される。
この例では、サセプタの温度は６７０℃であり、堆積圧力は１トールである。また、ＴｉＳｉＮ薄膜の形成に使用されるガスの分圧は、ＴｉＣｌ_４が５×１０^−４トールであり、ＤＣＳが０．１トールであり、ＮＨ_３が０．５８トールである。

【0036】

図１０は、ＴｉＳｉＮ薄膜のＳｉ含有量に対して抵抗率の測定された変化を示す。図１０に示すように、ＴｉＳｉＮ薄膜のＳｉ含有量が２０原子％以下であるとき、抵抗率が改善される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6(a)】

【図6(b)】

【図7(a)】

【図7(b)】

【図8】

【図9】

【図10】