專利名稱：成膜方法和成膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體晶片等被處理體上形成薄膜的成膜方法和成 膜裝置。
背景技術(shù)：
通常，在制造半導(dǎo)體集成電路時，對半導(dǎo)體晶片等被處理體反復(fù) 實施成膜處理、蝕刻處理、熱處理、改性處理、結(jié)晶化處理等各種單 片處理，形成希望的集成電路。而且，隨著最近集成電路的更高集成 化和薄膜化的要求，線寬和膜厚等被進一步微細化。作為即使線寬微細化、膜厚薄膜化，電阻率也有某種程度的減小， 與不同材料的密合性好，且能夠在較低溫度下成膜的原料，傾向于多 采用使用高熔點金屬有機原料的金屬化合物膜。作為使用高熔點金屬有機原料的金屬化合物膜的一個例子，可以舉出TaN (氮化鉭膜)。 此外，根據(jù)需要，有時也在氮化鉭膜中添加硅、碳，或這兩種元素均 添加，形成TaSiN、 TaCN、 TaSiCN膜等。氮化鉭膜多用于例如晶體管的柵電極、存在于金屬柵電極和其上 層的多晶硅層之間的勢壘層、通孔或?qū)椎葘崿F(xiàn)接觸時的勢壘層、 相對于鋁配線或銅配線的勢壘層、電容器的上下電極等。氮化鉭膜等使用高熔點金屬有機原料的金屬化合物膜通常采用 CVD法(Chemical Vapor Deposition:化學(xué)汽相沉積法)、高烙點金屬 有機原料的原料氣體和氮化氣體交替重復(fù)流動，逐層層積極薄的膜的 ALD法(Atomic Layer Deposition:原子層沉積法)實現(xiàn)成膜(日本專 利特表2005 — 512337號公報、日本專利特開2002 — 50588號公報、日 本專利特開2004_277772號公報、日本專利特開2004—263265號公 報和日本專利特開2005 — 11940號公報)。但是，最近，設(shè)計規(guī)則變得非常嚴格。具體而言，線寬和膜厚變 得更小。與此相伴，例如，對于晶體管中的柵電極，要求從過去的多晶硅柵改變?yōu)榻饘贃?。與此相對應(yīng)，作為PMOS柵用電極的材料，發(fā) 現(xiàn)有Pt、 Ru、 W等多種材料。但是，作為nMOS柵用電極的材料，目前一直還沒有發(fā)現(xiàn)發(fā)揮低 至4.1eV左右的功函數(shù)的材料。例如，在文獻1 (Behavior of Effective Work Function in Metal/High K Gate Stack under High Temperature Process Extended Abstracts of the 2004 International Conference on Solid State Devices and Material, Tokyo 2004 pp.202—203)中分另ij顯示，作為 將TaN用于柵電極時的功函數(shù)，為4.4至4.7eV;作為將TaSiN用于柵 電極時的功函數(shù)，為4.3至4.5eV。另一方面，在文獻2 (Challenges for The Integration of Metal Gate Electrodes正DM Tech. Dig. P.P.287-290 December 2004 IEEE)中，報道了作為比TaSiN更低的功函數(shù)，TaxCy 顯示為4.18 eV;而在文獻3 (Ta-based metal gate (Ta、 TaBx、 TaNx andAbstract of the 2005 International Conference on Solid State Devices and Materials Kobe 2005pp.850-851)中，作為TaCx的功函數(shù)，顯示為4.8 至5.0 eV。當全面考慮這些時，可以說還沒有發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定表現(xiàn)出低功函 數(shù)的材料。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明著眼于上述這樣的問題點，提出了有效解決這些問題的方 案。本發(fā)明的目的在于提供一種成膜方法和成膜裝置，其能夠形成由 高烙點金屬的金屬化合物膜構(gòu)成的薄膜，這種薄膜能夠通過充分提高 碳的濃度來降低功函數(shù)，結(jié)果就能夠降低柵電極的閾值。本發(fā)明的發(fā)明人對由高熔點金屬的金屬化合物膜構(gòu)成的薄膜的形 成方法進行了深入研究。結(jié)果得到如下見解在使用CVD法(Chemical Vapor Deposition:化學(xué)汽相沉積法)的情況下，通過將氨氣的分壓設(shè) 定在一定值以下，就能夠充分提高膜中的碳濃度，作為其結(jié)果，就能 夠降低功函數(shù)和柵電極的閾值。此外還發(fā)現(xiàn)，通過向處理容器內(nèi)交替重復(fù)供給原料氣體和氨氣等， 就能夠充分提高膜中的碳濃度。本發(fā)明就是基于這些見解的發(fā)明。本發(fā)明是一種成膜方法，其特征在于，包括向能夠抽真空的處理容器內(nèi)供給高熔點金屬有機原料氣體和含氮氣體，在載置于該處理容 器內(nèi)的被處理體表面形成高熔點金屬的金屬化合物膜的薄膜的成膜工 序，其中，為了提高薄膜中所含碳的濃度，在成膜工序中的含氮氣體 的分壓為17%以下。如果這樣將含氮氣體的分壓設(shè)定在全壓的17%以下進行成膜工 序，就能夠提高薄膜中所含碳的濃度。因為由此能夠提高膜中的碳濃 度，所以就能夠充分降低例如晶體管元件的柵電極的閾值電壓。在該情況下，也可以在成膜工序之后進行退火工序，該退火工序 是在含氮氣體或含硅氣體的氣氛中對上述薄膜進行退火處理。如果這 樣，通過該退火工序，就能夠一邊降低可對電阻率等帶來影響的膜中 未反應(yīng)成分(降低氧的濃度等)， 一邊燒結(jié)(提高密度)。在該情況下，例如，上述退火工序可以在含硅氣體的氣氛中一直 進行到在上述薄膜上形成硅膜。此外，例如，上述成膜工序和上述退 火工序可以依照該順序重復(fù)進行多次?；蛘撸景l(fā)明是一種成膜方法，其特征在于，包括向能夠抽真空 的處理容器內(nèi)供給高熔點金屬有機原料氣體，在載置于該處理容器內(nèi) 的被處理體表面形成高熔點金屬的金屬化合物膜的薄膜的成膜工序， 其中，為了提高薄膜中所含碳的濃度，在成膜工序中，不供給含氮氣 體，而僅供給高熔點金屬有機原料氣體。通過進行這樣的成膜工序，也能夠提高在薄膜中所含碳的濃度。 因為由此能夠提高膜中的碳濃度，所以就能夠充分降低例如晶體管元 件的柵電極的閾值電壓O在該情況下，也可以在成膜工序之后進行退火工序，該退火工序 是在含氮氣體或含硅氣體的氣氛中對上述薄膜進行退火處理。如果這 樣，通過該退火工序，就能夠一邊降低可對電阻率等帶來影響的膜中 未反應(yīng)成分(降低氧的濃度等)， 一邊燒結(jié)(提高密度)。在該情況下，例如，上述退火工序可以在含硅氣體的氣氛中一直 進行到在上述薄膜上形成硅膜?；蛘?，本發(fā)明是一種成膜方法，其特征在于，包括向能夠抽真 空的處理容器內(nèi)供給高熔點金屬有機原料氣體的第一氣體供給工序； 和向上述處理容器內(nèi)供給含氮氣體和/或含硅氣體的第二氣體供給工序，在載置于上述處理容器內(nèi)的被處理體表面形成高熔點金屬的金屬 化合物膜的薄膜，其中，為了提高薄膜中所含碳的濃度，交替進行多 次第一氣體供給工序和第二氣體供給工序。通過這樣交替進行多次第一氣體供給工序和第二氣體供給工序的 成膜工序，也能夠提高薄膜中所含碳的濃度。因為由此提高了膜中的 碳濃度，所以能夠充分降低例如晶體管元件的柵電極的閾值電壓。優(yōu)選在第一氣體供給工序和第二氣體供給工序之間進行排除上述 處理容器內(nèi)的殘留氣體的清掃工序。例如，上述含硅氣體是選自甲硅烷[SiH4]、乙硅烷[Si2H小甲基硅垸[CH3SiH3]、 二甲基硅垸[(CH3)2SiH2]、六甲基二硅氮垸(HMDS)、 二硅烷基胺(DSA)、三硅烷基胺(TSA)、 二叔丁基氨基硅垸(BTBAS)、 三甲基硅垸、四甲基硅垸、雙二甲基氨基硅垸、四二甲基氨基硅烷、 三乙基硅烷、四乙基硅烷中的氣體。此外，例如，上述含氮氣體由選自氨[NH3]、肼[NH2NH2]、甲基肼 [(CH3)(H)NNH2]、 二曱基肼[(CH3)2NNH2]、叔丁基肼[(CH3)3C(H)NNH2]、苯基肼[(C6H5N2H3)、 2，2，-偶氮異丁烷[(CH3)6C2N2)]、乙基疊氮化物[(C2H5N3)]、吡啶[(CsH5N)]、嘧啶[(C4H4N2)]中的一種化合物構(gòu)成。此外，例如，上述高熔點金屬有機原料含有Ta (鉭)、Ti (鈦)、 W (鎢)、Hf (鉿)、Zr (鋯)中的任一種金屬。例如，上述高熔點金屬有機原料是含鉭的高熔點金屬有機原料， 由選自叔丁基亞氨基三(二乙基氨基)鉭(TBTDET): [(NEt2)3TaN-But]、 五(乙基甲基氨基)鉭(PEMAT): [Ta(NMeEt)5]、五(二甲基氨基)鉭 (PDMAT): [Ta(NMe2)5]、五(二乙基氮基)鉭(PDEAT): [Ta(NEt2)6]、 叔丁基亞氨基三(乙基甲基氨基)鉭(TBTMET): [(NEt2Me)3TaN-But]、 叔戊基亞氨基三(二甲基氨基)鉭(TBTDMT): [(NMe2)3TaN-Bu1]、叔戊 基亞氨基三(二甲基氨基)鉭(Taimata): [(NMe2)3TaNC(CH3)2C2H5] (Ta(Nt-Am)(NMe2)3)中一種化合物構(gòu)成?；蛘?，例如，上述高熔點金屬有機原料是含鈦的高熔點金屬有機 原料，由選自四(二乙基氨基)鈦Ti[N(C2H5)2]4、四(二甲基氨基)鈦 Ti[N(CH3)2]4、四(乙基甲基氨基)鈦Ti[N(CH3)(C2H5)]4中的一種化合物 構(gòu)成?；蛘?，例如，上述高熔點金屬有機原料是含鎢的高熔點金屬有機 原料，由選自六羰基鎢W(CO)6、 二(叔丁基亞氨基)二(二甲基氨基)鉤(t-ButN)2(Me2N)2W中的一種化合物構(gòu)成?；蛘?，例如，上述高熔點金屬有機原料是含鉿的高熔點金屬有機 原料，由選自四(二甲基氨基)鉿HfIN(CH3)2]4、 二甲基二(環(huán)戊二烯基) 鉿Hf(CH3)2(C5H5)2中的一種化合物構(gòu)成。或者，本發(fā)明是一種成膜裝置，其特征在于，包括能夠抽真空 的處理容器；在上述處理容器內(nèi)保持被處理體的保持單元；對保持在 上述保持單元上的上述被處理體進行加熱的加熱單元；用于供給上述 高熔點金屬有機原料氣體的高熔點金屬有機原料氣體供給單元；用于 供給上述含氮氣體和含硅氣體中任一種或多種氣體的反應(yīng)用氣體供給 系統(tǒng)；氣體導(dǎo)入單元，連接上述高熔點金屬有機原料氣體供給單元和 上述反應(yīng)用氣體供給系統(tǒng)，向上述處理容器內(nèi)導(dǎo)入上述含氮氣體和含 硅氣體中任一種或多種氣體、和上述高熔點金屬有機原料氣體；和控 制單元，為了在上述被處理體上形成金屬化合物膜的薄膜，并且提高 薄膜中所含碳的濃度，控制上述氣體導(dǎo)入單元，使含氮氣體的分壓為 17%以下?；蛘?，本發(fā)明是一種成膜裝置，其特征在于，包括能夠抽真空 的處理容器；在上述處理容器內(nèi)保持被處理體的保持單元；對保持在 上述保持單元上的上述被處理體進行加熱的加熱單元；用于供給高熔 點金屬有機原料氣體的高熔點金屬有機原料氣體供給單元；用于供給 含氮氣體和含硅氣體中任一種或多種氣體的反應(yīng)用氣體供給系統(tǒng)；氣 體導(dǎo)入單元，連接上述高熔點金屬有機原料氣體供給單元和上述反應(yīng) 用氣體供給系統(tǒng)，向上述處理容器內(nèi)導(dǎo)入上述含氮氣體和含硅氣體中 任一種或多種氣體、和上述高熔點金屬有機原料氣體；和控制單元， 為了在上述被處理體上形成金屬化合物膜的薄膜，并且提高薄膜中所 含碳的濃度，控制上述氣體導(dǎo)入單元，使供給高熔點金屬有機原料氣 體的工序、和供給含氮氣體和含硅氣體中任一種或多種氣體的工序交 替進行多次。熔點金屬的金屬化合物構(gòu)成的薄膜。在該情況下，例如，在上述薄膜的上層形成多晶硅膜。此外，例如，使用高介電常數(shù)的材料作為上述晶體管的柵絕緣膜。 在該情況下，例如，上述高介電常數(shù)材料是氧化鉿或氧化鋯或者它們 的硅酸鹽或它們的硅酸鹽氮化物。或者，本發(fā)明是一種存儲介質(zhì)，存儲有用于在計算機上實施控制 方法的計算機程序，其特征在于，該控制方法控制成膜裝置，該成膜 裝置包括能夠抽真空的處理容器；在上述處理容器內(nèi)保持被處理體 的保持單元；對保持在上述保持單元上的上述被處理體進行加熱的加 熱單元；用于供給高熔點金屬有機原料氣體的高熔點金屬有機原料氣 體供給單元；用于供給含氮氣體和含硅氣體中任一種或多種氣體的反 應(yīng)用氣體供給系統(tǒng)；和氣體導(dǎo)入單元，連接上述高熔點金屬有機原料 氣體供給單元和上述反應(yīng)用氣體供給系統(tǒng)，向上述處理容器內(nèi)導(dǎo)入上 述含氮氣體和含硅氣體中任一種或多種氣體、和上述高熔點金屬有機 原料氣體；該控制方法為了在上述被處理體上形成金屬化合物膜的薄 膜，并且提高薄膜中所含碳的濃度，控制上述氣體導(dǎo)入單元，使含氮 氣體的分壓為17%以下?；蛘撸景l(fā)明是一種存儲介質(zhì)，存儲有用于在計算機上實施控制 方法的計算機程序，其特征在于，該控制方法控制成膜裝置，該成膜 裝置包括能夠抽真空的處理容器；在上述處理容器內(nèi)保持被處理體 的保持單元；對保持在上述保持單元上的上述被處理體進行加熱的加 熱單元；用于供給高熔點金屬有機原料氣體的高熔點金屬有機原料氣 體供給單元；用于供給含氮氣體和含硅氣體中任一種或多種氣體的反 應(yīng)用氣體供給系統(tǒng)；和氣體導(dǎo)入單元，連接上述高熔點金屬有機原料 氣體供給單元和上述反應(yīng)用氣體供給系統(tǒng)，向上述處理容器內(nèi)導(dǎo)入上 述含氮氣體和含硅氣體中任一種或多種氣體、和上述高熔點金屬有機 原料氣體，該控制方法為了在上述被處理體上形成金屬化合物膜的薄 膜，并且提高薄膜中所含碳的濃度，控制上述氣體導(dǎo)入單元，使供給 高熔點金屬有機原料氣體的工序和供給含氮氣體和含硅氣體中任一種 或多種氣體的工序交替進行多次。


圖1是表示本發(fā)明涉及的成膜裝置一個實施方式的剖面結(jié)構(gòu)圖。圖2A是表示本發(fā)明方法的第一實施方式的氣體供給方式的圖。圖 2B是表示本發(fā)明方法的第二實施方式的氣體供給方式的圖。圖3是表示本發(fā)明方法的第二實施方式的變形例(2-1)的氣體供 給方式的圖。圖4A是表示本發(fā)明方法的第三實施方式的氣體供給方式的圖。圖 4B是表示本發(fā)明方法的第三實施方式的變形例(3-1)的氣體供給方式 的圖。圖5A是表示NH3流量和C (碳)濃度的關(guān)系的圖。圖5B是表示 NHb分壓和C (碳)濃度的關(guān)系的圖。圖6是表示膜中的C濃度對SiH4分壓的依賴性的圖。圖7是表示在第一實施方式中，NH3分壓與膜中C濃度以及平帶 電壓(功函數(shù))的關(guān)系的圖。圖8A是表示本發(fā)明方法的第四實施方式的氣體供給方式的圖。圖 8B是表示本發(fā)明方法的第五實施方式的氣體供給方式的圖。圖9A和圖9B是表示主要的成膜條件和對形成的薄膜的分析結(jié)果 的表。圖IO是表示使用以本發(fā)明方法形成的金屬化合物薄膜的晶體管的 一個例子的概略剖面圖。
具體實施方式
下面，根據(jù)附圖，詳細說明本發(fā)明涉及的成膜裝置和成膜方法的 實施方式。圖1是表示本發(fā)明涉及的成膜裝置的一個實施方式的剖面結(jié)構(gòu)圖。 在此，使用了例如Ta[NC(CH3)2C2H5][N(CH3)2]3:Ta(Nt-Am)(NMe2)3作為 高熔點金屬有機原料(以下也稱為"Ta源")。此外，使用含氮氣體和 含硅氣體中的含氮氣體或者兩種氣體作為反應(yīng)用氣體，形成金屬化合 物膜。具體而言，使用NH3氣體作為含氮氣體，使用甲硅垸(SiH4) 作為含硅氣體，形成作為金屬化合物膜的含碳氮化硅鉭膜(TaSiN)。如圖所示，熱處理裝置2具有內(nèi)部大致為圓筒狀的鋁制處理容器4。在處理容器4的頂部，設(shè)有作為氣體導(dǎo)入單元的噴頭部6，用于導(dǎo)入需要的處理氣體，例如Ta源、NH3氣體、甲硅烷氣體、Ar氣體等。在噴 頭部6的下面的氣體噴射面8設(shè)有多個氣體噴射孔10。這樣，就能夠 由多個氣體噴射孔10向處理空間S噴射，吹出處理氣體。此外，噴頭 部6也可以采用Ta源、NH3和甲硅烷氣體分別導(dǎo)入的結(jié)構(gòu)，即后混合 結(jié)構(gòu)。由例如0形環(huán)等構(gòu)成的密封部件12分別介于該噴頭部6與處理容 器4的上端開口部的接合部之間。這樣，就能夠維持處理容器4內(nèi)的 氣密性。在處理容器4的側(cè)壁，設(shè)有用于向處理容器4內(nèi)部搬入搬出作為 被處理體的半導(dǎo)體晶片W的搬入搬出口 14。在搬入搬出口 14上設(shè)有 能夠氣密性開關(guān)的閘閥16。而且，在處理容器4的底部18，形成排氣下降空間20。具體而言， 在處理容器4的底部18的中央部形成大的開口，該開口連接有向其下 方延伸的有底圓筒體狀的圓筒區(qū)劃壁22，圓筒區(qū)劃壁22的內(nèi)部形成上 述排氣下降空間20。在區(qū)劃該排氣下降空間20的圓筒區(qū)劃壁22的底 部22A，豎立有例如圓筒體狀的支柱25。在支柱25的上端部，固定有 作為保持單元的載置臺24。上述晶片M載置在該載置臺24上而被保 持(支持)。上述排氣下降空間20的開口的直徑設(shè)定為小于載置臺24的直徑。 這樣，載置臺24的周緣部外側(cè)流下的處理氣體從載置臺24的下方旋 入后，向空間20流入。在圓筒區(qū)劃壁22的下部側(cè)壁形成有連通排氣 下降空間20的排氣口 26。排氣口 26連接有中間設(shè)有未圖示的真空泵 或壓力調(diào)節(jié)閥等的真空排氣系統(tǒng)28。這樣，就能夠?qū)⑻幚砣萜?內(nèi)和 排氣下降空間20內(nèi)的氣氛抽真空而進行排氣。而且，通過自動調(diào)節(jié)壓 力調(diào)節(jié)閥的閥開度，能夠?qū)⑻幚砣萜?內(nèi)的壓力維持在一定值，或者 能夠使其迅速變化到希望的壓力。此外，在載置臺24的內(nèi)部，設(shè)有作為加熱單元的例如按照規(guī)定的 式樣配置的電阻加熱器30。載置臺24的外側(cè)由以燒結(jié)的例如A1N等 形成的陶瓷構(gòu)成。而且，如上所述，在載置臺24的上面，能夠載置作 為被處理體的半導(dǎo)體晶片M。電阻加熱器30與配設(shè)在支柱25內(nèi)的供電線路32連接。這樣，就可以在控制電力的同時向電阻加熱器30供給電力。而且，在載置臺24的上表面?zhèn)?，設(shè)有作為溫度檢測單元的例 如熱電偶33。由該熱電偶33延伸出的導(dǎo)線35通過支柱25內(nèi)部向外部 引出。這樣，根據(jù)該熱電偶33的檢測值，就能夠控制晶片M的溫度。 此外，作為加熱單元，也可以使用加熱燈代替電阻加熱器30。在上述載置臺24上，形成有沿上下方向貫穿該載置臺24的多條， 例如3條銷插通孔34 (圖1中僅表示了兩條)。在各銷插通孔34中， 以能夠上下移動的游嵌狀態(tài)插通有頂料銷36。在頂料銷36的下端，配 置有形成圓環(huán)形狀缺少一部分而成的圓弧形狀的例如氧化鋁之類的陶 瓷制頂料環(huán)38。即，頂料環(huán)38的上表面支承著各頂料銷36的下端。 由頂料環(huán)38延伸的臂部38A連接著貫通容器底部18的伸出縮入桿40， 該伸出縮入桿40能夠利用致動器42實現(xiàn)升降。這樣，上述各頂料銷 36在晶片M的交接時，從各銷插通孔34的上端向上方或向下方出沒。 此外，在處理容器4的底部的致動器42的出沒桿40貫通的部分與致 動器42之間，設(shè)有能夠伸縮的波紋管44。這樣，上述出沒桿40能夠 在維持處理容器4內(nèi)的氣密性的同時進行升降。而且，噴頭部6連接著用于供給需要的處理氣體的氣體供給系統(tǒng)。 具體而言，噴頭部6分別連接著供給高熔點金屬有機原料氣體的高熔 點金屬有機原料氣體供給系統(tǒng)46，作為反應(yīng)用氣體供給系統(tǒng)之一的供 給含氮氣體的含氮氣體供給系統(tǒng)48，和作為反應(yīng)用氣體供給系統(tǒng)之一 的供給含硅氣體的含硅氣體供給系統(tǒng)50。此外，噴頭部6還連接著清 掃氣體供給系統(tǒng)52。具體而言，各氣體供給系統(tǒng)46、 48、 50、 52分別具有氣體通路54、 56、 58、 60，在各氣體通路54、 56、 58、 60中，在最末段分別設(shè)有開 關(guān)閥54A、 56A、 58A、 60A。這樣，就能夠自由控制各氣體的供給開 始和供給停止。此外，在各氣體通路54、 56、 58、 60的上游側(cè)中，分 別設(shè)有例如質(zhì)量流量控制器之類的流量控制器(未圖示)。這樣，就 能夠控制供給的各氣體的流量。此外，在開關(guān)閥54A、 56A、 58A、 60A 和噴頭部6之間，可以設(shè)有迂回處理容器4而直接連接排氣系統(tǒng)的流 路。如果在使用該流路而不向噴頭部6供給氣體時對供給氣體進行排 氣，則能夠得到能夠穩(wěn)定流量的優(yōu)點。其作為供給停止的方式之一而發(fā)揮功能。此外，高熔點金屬有機原料與將作為不活潑氣體的例如Ar氣體進行鼓泡，或通過汽化器汽化的Ar氣體作為載氣，共同作為高熔點金屬 有機原料氣體供給。作為這樣的載氣，也可以使用N2和He等。如上所述，這里，作為高熔點金屬有機原料氣體，使用利用Ar氣 體運送的Ta源。此外，含氮氣體使用NH3氣體，含硅氣體使用甲硅烷 (SiH4)，清掃氣體使用Ar氣體。此外，上述載氣也作為稀釋氣體發(fā) 揮功能。此外，為了實施對該成膜裝置2整體的動作，g卩，各氣體的供給 開始和供給停止、晶片溫度、處理壓力等的各種控制，設(shè)有由例如微 機等構(gòu)成的控制單元64。而且，該控制單元64具有存儲有用于進行上 述控制的程序的存儲介質(zhì)66，該存儲介質(zhì)66包括例如軟盤、閃存、 CD-ROM、 DVD、硬盤等。下面，對上述結(jié)構(gòu)的成膜裝置的動作進行說明。如上所述，根據(jù) 存儲在上述存儲介質(zhì)66中的程序，控制以下說明的各動作。首先，在將半導(dǎo)體晶片M搬入之前，將連接例如未圖示的負載鎖 定室的成膜裝置2的處理容器4內(nèi)進行例如抽真空。并且，通過作為 加熱單元的電阻加熱器30將載置晶片M的載置臺24升溫到規(guī)定的溫 度并維持穩(wěn)定。這樣，在這樣的狀態(tài)下，首先，將未處理的例如300mm的半導(dǎo)體 晶片M保持在未圖示的搬送臂上，經(jīng)過變?yōu)榇蜷_狀態(tài)的閘閥16和搬 入搬出口 14，向處理容器4內(nèi)搬入。該晶片M被交接給已上升的頂料 銷36，然后使頂料銷36下降，由此載置在載置臺24的上表面。接著，如后所述，向噴頭部6供給各種氣體。與此同時，通過持 續(xù)驅(qū)動設(shè)在真空排氣系統(tǒng)28的真空泵，對處理容器4內(nèi)和排氣下降空 間20內(nèi)的氣氛進行抽真空，并調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥的閥開度，將處理空間 S的氣氛維持在規(guī)定的處理壓力。由此在半導(dǎo)體晶片M的表面上形成 含碳(C)的TaSiN膜。此外，這里，膜中的碳(C)或氮(N)是以 在Ta源中所含的碳成分或氮成分為主要攝入途徑而存在于膜中的。因 此，即使不用作為Ta源以外的供給氣體的含碳氣體或含氮氣體，也能 夠形成含碳的鉭氮化膜。下面，對各氣體的供給方式進行具體說明。 <第一實施方式>首先，對本發(fā)明方法的第一實施方式迸行說明。圖2A是表示本發(fā)明方法的第一實施方式的氣體供給方式的圖。圖9A是表示主要的成膜條件和對形成的薄膜的分析結(jié)果。如上所述，這里，作為由金屬化合物膜構(gòu)成的薄膜，形成含碳的氮化硅鉭膜(含c的TaSiN)。首先，如圖2A所示，向處理容器4內(nèi)同時供給Ta源(這里是 Taimato)、 NH3氣體和甲硅烷(SiH4)，通過CVD處理，僅進行規(guī)定時 間(成膜時間)Tl的成膜處理。由此形成含C的TaSiN膜。對此時的處理條件說明如下處理溫 度優(yōu)選在300 70(TC的范圍內(nèi)，例如設(shè)定在600°C。處理壓力優(yōu)選在 5 266Pa的范圍內(nèi)，例如設(shè)定在40Pa (0.3Torr)。成膜時間Tl取決于 所需的膜厚，例如設(shè)定在300sec。關(guān)于各氣體的供給量，Ta源的流量 優(yōu)選在0.1 40sccm的范圍內(nèi)，例如設(shè)定在22sccm。運載用Ar氣體的 流量優(yōu)選在10 200sccm的范圍內(nèi)，例如設(shè)定在100sccmb。稀釋用Ar 氣體的流量優(yōu)選在10 800sccm的范圍內(nèi)，例如設(shè)定在280sccm。 SiH4 氣體的流量優(yōu)選在0 1000sccm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在200 800sccm的 范圍內(nèi)，例如設(shè)定在400sccm。 NH3氣體的流量設(shè)定在0 1000sccm的 范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0 500sccm的范圍內(nèi)，例如設(shè)定在20sccm。這里，重要的一點為，為了提高堆積的薄膜中的碳濃度，在處理 容器4內(nèi)的作為含氮氣體的NH3氣體的分壓設(shè)定在全壓的17%以下。 通過將NH3氣體的分壓限制在17%以下，就能夠如后述那樣將膜中的 碳濃度提高到目標值6%以上，優(yōu)選提高到8%以上(參照圖9A的實 施方式1)。此外，這里，如上所述，由于全壓是0.3Torr，所以其10 %為0.03Torr。<第二實施方式>下面，對本發(fā)明方法的第二實施方式進行說明。圖2B是表示本發(fā)明方法第二實施方式的氣體供給方式的圖。圖9A 表示主要的成膜條件和對形成的薄膜的分析結(jié)果。如圖2B所示，在本實施方式中，對按照第一實施方式形成的薄膜，不將晶片M曝露在大氣中，而是在原位(in-situ)進行退火處理。例 如，在成膜工序后，不將晶片M從處理容器4內(nèi)取出，而是在同一處 理容器4內(nèi)進行退火處理(退火工序)。具體而言，在成膜工序結(jié)束之 后，停止供給Ta源和SiH/氣體，同時繼續(xù)通入NH3氣體，在NH/氣 體的氣氛下僅進行規(guī)定時間T2的退火處理。對該退火工序中的處理條件說明如下處理溫度優(yōu)選在300 800 "的范圍內(nèi)，例如設(shè)定在600。C。處理壓力優(yōu)選在0.1 10Torr的范圍 內(nèi)，例如設(shè)定在2Torr。此外，如果將退火工序的溫度設(shè)定為與成膜工 序的溫度相同，就能夠省卻晶片溫度的升降溫所需的時間。在該情況 下，這樣就能夠提高生產(chǎn)率。此外，如果利用群組工具裝置之類的能 夠不將晶片M曝露在大氣中而輸送的裝置，則也能夠在成膜處理后在 另外的腔室裝置(退火裝置)中進行退火處理。這里，NH3氣體的流量優(yōu)選在100 2000sccm的范圍內(nèi)，例如設(shè) 定在400sccm。此外，退火處理的時間T2優(yōu)選在30 1800sec的范圍 內(nèi)，例如設(shè)定在120sec。退火時間T2如果小于30sec，則退火的效果 ??；另一方面，如果大于1800sec，則退火的效果達到飽和，因此，在 此之上的退火處理只能帶來生產(chǎn)率的降低。如果不進行退火處理而取出晶片，則晶片表面上的活性的未反應(yīng) 性成分與大氣中的氧化合，膜中的氧成分增多，對膜的特性帶來不良 的影響。如果像本實施方式這樣，在成膜后，在含氮氣體的氣氛中進 行退火處理，則由于晶片表面中的未反應(yīng)性成分與氮反應(yīng)而成為氮終 端(改性處理)，因而抑制了與大氣中的氧進行反應(yīng)，在能夠維持膜中 的碳濃度的同時，還能夠抑制氧成分的增加(參照圖9A的實施方式2)。此外，在本實施方式中，是在NH3氣體的氣氛中進行退火處理， 但也可以將其替代，而是在SiH4氣體的氣氛中，或者在NH3氣體和SiH4 氣體的混合氣體的氣氛中進行。特別是在供給SiH4氣體進行退火處理 的情況下，優(yōu)選進行充分的退火處理，直至在晶片上形成薄的硅膜。 在該情況下，成膜的含C的TaSiN膜被Si覆蓋，能夠更有效地抑制氧 化。<第二實施方式的變形例(2-1)〉下面，對本發(fā)明方法的第二實施方式的變形例進行說明。圖3是表示本發(fā)明方法的第二實施方式的變形例的氣體供給方式的圖。在圖2B的第二實施方式中，成膜工序和退火工序各自進行一次， 但如圖3所示，在該變形例中，成膜工序和退火工序按照該順序重復(fù)進行多次。成膜工序和退火工序構(gòu)成一個循環(huán)，根據(jù)需要的膜厚設(shè)定 '在該變形例中，重復(fù)進行多次成膜工序和退火工序，因此， 一個循環(huán)中的成膜吋間Tl和退火時間T2能夠設(shè)定得比在圖2B中所示的 第二實施方式的情況更短。例如，在圖3中的成膜時間Tl為30sec左 右，退火時間T2為10sec左右。在這樣的處理條件下，能夠發(fā)揮出與 第二實施方式同樣的作用效果。<第三實施方式>下面，對本發(fā)明方法的第三實施方式進行說明。圖4A是表示本發(fā)明方法的第二實施方式的氣體供給模式圖。在圖 9A中表示主要的成膜條件和對形成的薄膜的分析結(jié)果。在第一實施方式和第二實施方式中，在成膜時供給的是N&氣體 和SiH4氣體，而在本實施方式中，停止供給這兩種氣體，只供給Ta 源。這就是說，如在圖4A中所示，Ta源與Ar載氣同時供給，通過 CVD法僅在規(guī)定時間T3堆積薄膜。此時的薄膜不含Si， Ta源中的有 機成分離解，成為含C的TaN膜(參照圖9A的實施方式3)。對此時的處理條件說明如下處理溫度優(yōu)選在300 700"C的范圍 內(nèi)，例如設(shè)定在40(TC (低于第一實施方式和第二實施方式的溫度)。 處理壓力優(yōu)選在10 266Pa的范圍內(nèi)，例如設(shè)定在40Pa (與第一實施 方式相同)。成膜時間T3取決于所需的膜厚，例如設(shè)定在300sec。關(guān)于各種氣體的供給量，Ta源的流量優(yōu)選在0.1 40sccm的范圍 內(nèi)，例如設(shè)定在22sccm (與第一實施方式相同)。運載用Ar氣的流量 優(yōu)選在10 200sccm的范圍內(nèi)，例如設(shè)定在100sccm(與第一實施方式 相同)。稀釋用Ar氣的流量優(yōu)選在10 800sccm的范圍內(nèi)，例如設(shè)定在520sccm。 SiH4氣體和NH3氣體的流量，如上所述均為0 (不通入氣 體)。這里，重要的一點是，為了提高堆積的薄膜中的碳濃度，將處理 容器4內(nèi)的含氮氣體NH3氣體的分壓設(shè)定在全壓的17%以下。這里， 由于NH3氣體的流量為0 (沒有NH3氣體通入)，所以NH3的分壓也是 0。在該情況下，也可以將膜中的碳濃度提高到目標值6%以上，優(yōu)選 為8%以上(參照圖9A的實施方式3)。此外，也可以交替進行Ta源供給和排氣，形成TaN膜。<第三實施方式的變形例(3-1) >下面，對本發(fā)明方法的第三實施方式的變形例進行說明。 圖4B是表示本發(fā)明方法的第三實施方式的變形例的氣體供給方式的圖。如圖4B中所示，在該變形例中，對按照第三實施方式形成的薄膜， 不將晶片M曝露在大氣中，而在原位(in-situ)進行退火處理。例如， 在成膜工序后，不將晶片M從處理容器4內(nèi)取出，而是在同一處理容 器4內(nèi)進行退火處理(退火工序)。更具體而言，在成膜工序結(jié)束之后， 停止供給Ta源，同時開始供給NH3氣體，在NH3氣體的氣氛中僅進行 規(guī)定時間T4的退火處理。該退火工序中的處理條件說明如下處理溫度優(yōu)選在300 800°C 的范圍內(nèi)，例如設(shè)定在60(TC。處理壓力優(yōu)選在0.1 10Toir的范圍內(nèi)， 例如設(shè)定在2Torr。此外，如果將退火工序的溫度設(shè)定為與成膜工序的 溫度相同，就能夠省卻晶片溫度的升降溫所需要的時間。在該情況下， 這樣就能夠提高生產(chǎn)率。此外，如果利用群組工具裝置之類的能夠不 將晶片M曝露在大氣中而輸送的裝置，則也能夠在成膜處理后在另外 的腔室裝置(退火裝置)中進行退火處理。這里，NH3氣體的流量優(yōu)選在100 2000sccm的范圍內(nèi)，例如設(shè) 定在400sccm。另外，退火處理的時間T4優(yōu)選在30 1800sec的范圍 內(nèi)，例如設(shè)定在120sec。退火時間T4如果小于30sec，則退火的效果 ??；另一方面，如果大于1800sec，則退火的效果達到飽和，因此，在 此之上的退火處理只能帶來生產(chǎn)率的降低。如果不進行退火處理而取出晶片，則晶片表面上的活性的未反應(yīng) 性成分與大氣中的氧化合，膜中的氧成分增多，對膜的特性帶來不良 的影響(參照圖9A的實施方式3)。如果像該變形例這樣，在成膜后， 在含氮氣體的氣氛中進行退火處理，則由于晶片表面中的未反應(yīng)性成 分與氮反應(yīng)而成為氮終端(改性處理)，因而抑制了與大氣中的氧進行 反應(yīng)，在能夠維持膜中的碳濃度的同時，還能夠抑制氧成分的增加。此外，在該變形例中，是在NH3氣體的氣氛中進行退火處理，但 也可以將其替代，而是在SiH4氣體的氣氛中，或者在NH3氣體和SiH4 氣體的混合氣體的氣氛中進行。特別是在供給SiH4氣體進行退火處理 的情況下，優(yōu)選進行充分的退火處理，直至在晶片上形成薄的硅膜。 在該情況下，成膜的含C的TaN膜被Si覆蓋，能夠更有效地抑制氧化。再者，與用圖3說明的實施方式2-l同樣，也可以將一次的成膜時 間T3和退火處理時間T4分別都設(shè)定得更短，將圖4B中的成膜工序 和退火工序按照該順序重復(fù)進行多次。<比較例1 3>在此，對針對上述各實施方式的比較例1 3進行了評價，因此，對其評價結(jié)果進行說明。圖5A是表示NH3流量和C (碳)濃度的關(guān)系的圖。圖5B是表示 NH3分壓和C (碳)濃度的關(guān)系的圖。此外，在圖9A中，表示TaSiN 的成膜條件和由XPS (XrayPhotoelectron spectroscopy)分析裝置測得的膜中各原子的分析結(jié)果。實施方式1 3的處理條件如前面所說明。與此相對，比較例1 3 的處理條件如在圖9A中所述的那樣。這就是說，在比較例1 3中， Ta源的供給量與在實施方式1 3的情況相同，處理壓力全都設(shè)定為 0.3Torr。此外，在比較例1 3中，NH3氣體的流量與過去的成膜方法 一樣較多地供給200sccm，該分壓設(shè)定得比較高。另外，關(guān)于處理溫度， 比較例1為600°C，比較例2和比較例3分別為400°C。另夕卜，在圖9A 中，"DR"表示成膜速度。另外，使成膜溫度以外的處理條件相同，對膜中的C濃度的溫度 依賴性也進行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在一般的成膜溫度400 600'C的范圍內(nèi)，膜中的C濃度幾乎沒有變化。這就是說，幾乎看不到膜中的C 濃度的溫度依賴性。如在圖9A中所示的那樣，在將NH3氣體流量設(shè)定在200sccm，NH3 氣體的分壓比較高的情況下(比較例1 3)，膜中的C濃度分別為4.6、 2.8禾卩3.5atomic%， C的濃度不能比這再高了 。與此相對，如在實施例1 3中所示的那樣，在降低NH3氣體的流 量或者使其為0，從而降低NH3氣體分壓的情況下，膜中的碳濃度分 別為12.2、 9.5禾P 14.8atomic%，與作為現(xiàn)有的成膜方法的比較例1 3 的情況相比，能夠大大提高C的濃度。圖5A和圖5B表示根據(jù)圖9A中的分析結(jié)果得到的NH3流量和C (碳)濃度的關(guān)系，以及NH3分壓和C (碳)濃度的關(guān)系。如在圖5A 和圖5B中所示的那樣，NH3氣體的流量或NH3氣體的分壓越小，就越 能夠降低膜中的C濃度。特別是由圖5B可知，NH3分壓和C的濃度 具有很強的相關(guān)關(guān)系。由該圖可以確認，為了使C的濃度達到目標值 6%以上，將NH3分壓設(shè)定在0.05Torr以下，艮p，由于在這里全壓是 0.3Torr，因此NH3分壓設(shè)定在17%以下即可。此外能夠確認，為了使 C濃度達到優(yōu)選值8%以上，將NH3分壓設(shè)定在0.03Torr以下即可。還 能夠確認，為了使C濃度達到更為優(yōu)選的值10%以上，將NH3分壓設(shè) 定在0.02Torr以下即可。這樣通過降低NH3的分壓能夠降低膜中的C濃度的理由，認為是 由于通過減少NH3氣體的供給量而抑制了 Ta源的分解，使部分未分解 的源殘留下來，該未分解的源中的碳成分就進入了膜中。但是，在該情況下，由于上述未分解的源處于比較活性的狀態(tài)下， 因此，如果在成膜工序后將晶片曝露在大氣中，則活性狀態(tài)的未分解 的源與大氣中的氧反應(yīng)而使氧進入到膜中，氧濃度提高，從而對膜質(zhì) 帶來不良的影響。例如，在實施方式1、 3中，氧的濃度為12.0%和30.5 %，與比較例1 3相比增高。這樣，如對實施方式2和實施方式3-l (在圖9中未顯示)所說明 的那樣，優(yōu)選在成膜工序之后，不將晶片曝露在大氣中，而在原位 (in-situ)等在NH3或SiH4的氣氛中進行退火處理，使未分解的源的 末端用氮原子或硅原子終端。由此使碳稍微消耗，碳濃度從實施方式1的12.2%減少到9.5%，即使這樣也能夠維持比較高的碳濃度。此外， 能夠使氧的濃度從實施方式1的12.0%降低到7.7% (膜中的氧濃度優(yōu) 選為0或者越接近于0越優(yōu)選)。還可以確認，在實施方式1的處理條件下研究只對SiHj勺流量進 行各種變更時，膜中的C濃度對SiH4分壓的依賴性。其結(jié)果如在圖6 中所示的那樣，膜中的C濃度相對于SiH4幾乎沒有變化。這就是說， 能夠確認對SiH4分壓的依賴性幾乎不存在。此外，對實施方式l中的NH3分壓與膜中的C濃度以及平帶電壓 (功函數(shù))的關(guān)系進行評價。對該評價結(jié)果進行說明。圖7是表示在實施方式1中，NH3分壓和膜中C濃度以及平帶電 壓(功函數(shù))之間的關(guān)系的圖。如在圖7中所示的那樣，NH3分壓越 小，膜中的C濃度越依次增加。另一方面，NH3分壓越小，平帶電壓 越依次降低。平帶電壓的降低與功函數(shù)的降低相關(guān)聯(lián)。這就是說，NH3 分壓越小，膜中的C濃度就越高，就越能夠降低功函數(shù)，也就越能夠 降低閾值。優(yōu)選通過使NH3分壓在0.028以下，能夠使C濃度在6%以 上，并且使平帶電壓在-0.35以下。<第四實施方式〉下面，對本發(fā)明方法的第四實施方式(實施方式4)進行說明。在實施方式1 3中，同時通入作為主要成分的Ta源和NH3氣體， 通過CVD法進行比較長時間，例如300sec左右的成膜處理，但并不 限于此，也可以交替重復(fù)進行Ta源供給和NH3氣體供給，并且縮短各 個氣體的供給期間，進行含C的TaSiN膜或含C的TaN膜的成膜。圖8A是表示本發(fā)明方法的第四實施方式的氣體供給方式的圖。在 圖9B中表示主要的成膜條件和對形成的薄膜的分析結(jié)果。如在圖8A中所示的那樣，在本實施方式中，交替進行多次供給 Ta源的工序(期間Tll)和供給NH3氣體的工序(期間T12)。在該情 況下，在Ta源供給工序和NH/氣體供給工序之間，進行排除處理容器 4內(nèi)的殘留氣體的清掃工序(期間T13和期間T14)。在該清掃工序中， 供給Ar氣作為清掃氣體，促進容器內(nèi)殘留氣體的排出。在該情況下， 優(yōu)選的清掃程度是在處理容器4內(nèi)殘留有Ta源氣體。也可以使用其它的不活潑氣體作為清掃氣體，例如N2、 He、 Ne等。此外，在清掃工 序中，也可以完全停止氣體的供給，并繼續(xù)進行抽真空。(此外，在不 供給SiH4的情況下，形成含C的TaN (第五實施方式))。此外，在進行NH3氣體供給工序期間，進行SiH/氣體供給工序。 由此在堆積的氮化鉭膜中添加了硅(Si)，形成TaSiN膜。在此，SiH4 氣體的供給與NH3氣體的供給同時而且同期進行。這樣，從Ta源供給 工序開始到下一個Ta源供給工序開始之間為一個循環(huán)。這里，各處理條件如下。Ta源供給工序的期間Tll，優(yōu)選在1 60sec的范圍內(nèi)，例如設(shè)定 在30sec。 NH3供給工序的期間T12和甲硅垸供給工序的期間，優(yōu)選各 自在1 60sec的范圍內(nèi)，例如設(shè)定在10sec。 NHb氣體供給工序前后的 清掃工序的期間T13和T14，優(yōu)選在1 60sec的范圍內(nèi)，例如設(shè)定在 10sec。此外，Ta源供給工序(期間Tll)的Ta源流量，優(yōu)選在0.1 40sscm 的范圍內(nèi)，由源瓶的溫度和作為載氣的Ar氣體的流量來控制。這里， 源瓶的溫度取46.5。C，運載Ar氣體的流量取100sccm。還要加上稀釋 用Ar氣體250sccm。NH3供給工序(期間T12)的NH3流量，優(yōu)選在10 1000sccm的 范圍內(nèi)，在此設(shè)定為200sccm。甲硅烷供給工序的SiH4流量，優(yōu)選在 10 1000sccm的范圍內(nèi)，在此設(shè)定為200sccm。此外，兩個清掃工序(期間T13和T14)中的Ar的流量，優(yōu)選在 5 2000sccm的范圍內(nèi)，在此分別設(shè)定為20sccm。此外，關(guān)于處理壓力，優(yōu)選在1.3 667Pa的范圍內(nèi)，在此固定維 持在40Pa。圖9B表示本實施方式的成膜條件和含C薄膜的XPS分析結(jié)果。 在此，重復(fù)進行40個循環(huán)形成薄膜。如在圖9B中所示的那樣，在實施方式4的薄膜中的C濃度是9.2 %， 0濃度是6.1%。這樣，在實施方式4中，C濃度高于目標值8X， 而且能夠?qū)?濃度抑制得很低。膜中的氧濃度越接近于0越優(yōu)選。此外，也可以向?qū)嵤┓绞?的膜中供給其它雜質(zhì)，例如BH3、B2H6、 AsH3等氫化物，以導(dǎo)入B或As。<第五實施方式〉下面，對本發(fā)明方法的第五實施方式(實施方式5)進行說明。圖8B是表示本發(fā)明方法的第五實施方式的氣體供給方式的圖。在 圖9B中表示主要的成膜條件和對形成的薄膜的分析結(jié)果。如在圖8B中所示的那樣，本實施方式是由圖8A所表示的實施方 式4完全不進行SiH/氣體的供給工序而得到的。其它的處理條件與實 施方式4的情況相同。在實施方式4中，通過Ta源的供給，在晶片表面上吸附Ta源而 成膜，此后，在進行清掃工序之后，用N&氣和SiH4氣使Ta源的活 性成分終端，重復(fù)進行所謂的短工序而形成薄膜。與此相對，在實施 方式5中，是在實施方式4的成膜方法中不用SiH4氣體，只用NH3氣 體使Ta源的活性部分終端。在圖9B中表示本實施方式的成膜條件和對含C薄膜進行XPS分 析的結(jié)果。在此，重復(fù)進行40個循環(huán)以形成薄膜。如在圖9B中所示的那樣，在實施方式5中的薄膜中的C濃度是 11.7%, 0濃度是9.1%。這樣，在實施方式5中，C濃度就高于目標 值8%，而且能夠抑制0濃度而不使其升高。膜中的氧濃度越接近0 越優(yōu)選。此外，在實施方式5中，也可以不用,3氣而使用SiEU氣體進行 終端處理。在實施方式5中的膜中，也可以供給其它雜質(zhì)，例如BH" B2H6、 AsH3等氫化物，以導(dǎo)入B或As。在如以上說明的各實施方式中形成的含碳金屬化合物薄膜，用于 例如圖IO所示的晶體管的柵電極。圖IO是表示使用以本發(fā)明方法形成的金屬化合物薄膜的晶體管的 一個例子的概略剖面圖。如在圖10中所示的那樣，作為被處理體的半導(dǎo)體晶片M由例如硅 基板構(gòu)成。在該半導(dǎo)體晶片M上的源電極70和漏電極72之間，隔著 柵絕緣膜74設(shè)有柵電極76。該柵電極76是以在柵絕緣膜74上疊層的 由本發(fā)明方法形成的含碳(碳濃度在0.06%以上)的由高熔點金屬的 金屬化合物構(gòu)成的薄膜76A、和在其上疊層的多晶硅膜76B為主形成的。作為柵絕緣膜74，除了使用Si02膜以外，能夠使用高介電常數(shù)的材料，例如氧化鉿(Hf02)或氧化鋯(Zr02)，它們的硅酸鹽(HfSiO、 ZrSiO)或硅酸鹽氮化物(HfSiON、 ZrSiON)等。此外，在多晶硅膜 76B的整個上面和側(cè)面上，能夠根據(jù)需要形成氮化硅膜等作為保護膜。 如果采用這樣的晶體管，如上所述，能夠充分降低柵電極的閾值。 此外，在上述的各實施方式中，說明了使用甲硅烷作為含硅氣體 的情況，但本發(fā)明并不限于此。作為含硅氣體，能夠使用選自甲硅烷 [SiH小乙硅烷[Si2H6]、甲基硅烷[CH3SiH3]、 二甲基硅烷[(CH3)2SiH2]、 六甲基二硅氮烷(HMDS)、 二硅垸基胺(DSA)、三硅烷基胺(TSA)、 二叔丁基氨基硅烷(BTBAS)、三甲基硅烷、四甲基硅烷、雙二甲基氨 基硅垸、四二甲基氨基硅烷、三乙基硅垸、四乙基硅垸中的氣體。此外，說明了使用氨作為含氮氣體的情況，但本發(fā)明并不限于此。 作為含氮氣體，能夠使用選自氨[NH3]、肼[NH2NHy、甲基肼 [(CH3)(H)NNH2]、 二甲基肼[(CH3)2NNH2]、叔丁基肼[(CH3)3C(H)NNH2]、 苯基肼[(QH5N2H3)、 2,2，-偶氮異丁垸[(CH3)6C2N2)]、乙基疊氮化物 [(C2H5N3)]、吡啶[(C5H5N)]、嘧啶[(C4H4N2)]中的一種化合物。再有，在上述各實施方式中，說明了使用"Ta(Nt-Am)(NMe2)3"作 為含鉭的高熔點金屬有機原料的情況，但本發(fā)明并不限于此。含鉭的 高熔點金屬有機原料能夠使用選自叔丁基亞氨基三(二乙基氨基)鉭(TBTDET): [(NEt2)3TaN-But]、五(乙基甲基氨基)鉭(PEMAT): [Ta(NMeEt)5]、五(二甲基氨基)鉭(PDMAT): [Ta(NMe2)5]、五(二乙基 氨基)鉭(PDEAT): [Ta(NEt2)6]、叔丁基亞氨基三(乙基甲基氨基)鉭 (TBTMET): [(NEt2Me)3TaN-But]、叔戊基亞氨基三(二甲基氨基)鉭 (TBTDMT): [(NMe2)3TaN-But]、叔戊基亞氨基三(二甲基氨基)鉭 (Taimata): [(NMe2)3TaNC(CH3)2C2H5] (Ta(Nt-Am)(NMe2)3)中的一種 化合物。此外，作為含鈦的高熔點金屬有機原料，能夠使用選自四(二乙基 氨基)鈦Ti[N(C2H5)2]4、四f甲基氨基)鈦Ti[N(CH3)2]4、四(乙基甲基氨 基)鈦Ti[N(CH3)(C2H5)]4中的一種化合物。此外，作為含鎢的高熔點金屬有機原料，能夠使用選自六羰基鉤W(CO)6、 二(叔丁基亞氨基)二(二甲基氨基)鎢(t-ButN)2(Me2N)2W中的一種化合物。此外，作為含鉿的高熔點金屬有機原料，能夠使用選自四(二甲基 氨基)鉿Hf[N(CH3)2]4、 二甲基二(環(huán)戊二烯基)鉿Hf(CH3)2(C5H5)2中的--種化合物。此外，在上述各實施方式中，說明了以半導(dǎo)體晶片作為被處理體 的例子，但并不限于此，當然也能夠適用于LCD基板、玻璃基板、陶 瓷基板等。
權(quán)利要求
1.一種成膜方法，其特征在于包括向能夠抽真空的處理容器內(nèi)供給高熔點金屬有機原料氣體和含氮氣體，在載置于該處理容器內(nèi)的被處理體表面形成高熔點金屬的金屬化合物膜的薄膜的成膜工序，其中，為了提高薄膜中所含碳的濃度，在成膜工序中的含氮氣體的分壓為17％以下。
2. 如權(quán)利要求1所述的成膜方法，其特征在于包括在所述成膜工序后，在含氮氣體或含硅氣體的氣氛中對所述 薄膜進行退火處理的退火工序。
3. 如權(quán)利要求2所述的成膜方法，其特征在于所述退火工序在含硅氣體的氣氛中一直迸行到在所述薄膜上形成 硅膜。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的成膜方法，其特征在于 所述成膜工序和所述退火工序依照該順序重復(fù)進行多次。
5. —種成膜方法，其特征在于包括向能夠抽真空的處理容器內(nèi)供給高熔點金屬有機原料氣體， 在載置于該處理容器內(nèi)的被處理體表面形成高熔點金屬的金屬化合物 膜的薄膜的成膜工序，其中，為了提高薄膜中所含碳的濃度，在成膜工序中，不供給含 氮氣體，而僅供給高熔點金屬有機原料氣體。
6. 如權(quán)利要求5所述的成膜方法，其特征在于包括在所述成膜工序后，在含氮氣體或含硅氣體的氣氛中對所述 薄膜進行退火處理的退火工序。
7. 如權(quán)利要求6所述的成膜方法，其特征在于所述退火工序在含硅氣體的氣氛中一直進行到在所述薄膜上形成 硅膜。
8. —種成膜方法，其特征在于包括向能夠抽真空的處理容器內(nèi)供給高熔點金屬有機原料氣體 的第一氣體供給工序；和向所述處理容器內(nèi)供給含氮氣體和/或含硅氣體的第二氣體供給 工序，在載置于所述處理容器內(nèi)的被處理體表面形成高熔點金屬的金屬 化合物膜的薄膜，其中，為了提高薄膜中所含碳的濃度，交替進行多次第一氣體供 給工序和第二氣體供給工序。
9. 如權(quán)利要求8所述的成膜方法，其特征在干在第一氣體供給工序和第二氣體供給工序之間，進行排除所述處 理容器內(nèi)的殘留氣體的清掃工序。
10. 如權(quán)利要求2 4和6 9中任一項所述的成膜方法，其特征在于所述含硅氣體是選自甲硅烷[SiH小乙硅垸[Si2H6]、甲基硅烷 [CH3SiH3]、 二甲基硅烷[(CH3)2SiH2]、六甲基二硅氮烷(HMDS)、 二 硅烷基胺(DSA)、三硅烷基胺(TSA)、 二叔丁基氨基硅烷(BTBAS)、 三甲基硅烷、四甲基硅烷、雙二甲基氨基硅烷、四二甲基氨基硅烷、 三乙基硅烷、四乙基硅烷中的氣體。
11. 如權(quán)利要求1 4和6 10中任一項所述的成膜方法，其特征 在于所述含氮氣體由選自氨[NH3]、肼[NH2NH2]、甲基肼 [(CH3)(H)NNH2]、 二甲基肼[(CH3)2NNH2]、叔丁基肼[(CH3)3C(H)NNH2]、苯基肼[(C6HsN2H3)、 2,2，-偶氮異丁垸[(CH3)6C2N2)]、乙基疊氮化物[(C2H5N3)]、吡啶[(C5HsN)]、嘧啶[(C4H4N2)]中的一種化合物構(gòu)成。
12. 如權(quán)利要求1 11中任一項所述的成膜方法，其特征在于 所述高熔點金屬有機原料含有Ta (鉭)、Ti (鈦)、W (鎢)、Hf (鉿)、Zr (鋯)中的任一種金屬。
13. 如權(quán)利要求12所述的成膜方法，其特征在于 所述高熔點金屬有機原料是含鉭的高熔點金屬有機原料，由選自叔丁基亞氨基三(二乙基氨基)鉭(TBTDET): [(NEt2)3TaN-Bu1]、五(乙 基甲基氨基)鉭(PEMAT): [Ta(NMeEt)5]、五(二甲基氨基)鉭(PDMAT): [Ta(NMe2)5]、五(二乙基氨基)鉭(PDEAT): [Ta(NEt2)6]、叔丁基亞氨基 三(乙基甲基氨基)鉭(TBTMET): [(NEt2Me)3TaN-Bul]、叔戊基亞氨基 三(二甲基氨基)鉭(TBTDMT): [(NMe2)3TaN-But]、叔戊基亞氨基三(二 甲基氨基)鉭(Taimata): [(NMe2)3TaNC(CH3)2C2H5] (Ta(Nt-Am)(NMe2)3) 中的一種化合物構(gòu)成。
14. 如權(quán)利要求12所述的成膜方法，其特征在于 所述高熔點金屬有機原料是含鈦的高熔點金屬有機原料，由選自四(二乙基氨基)鈦Ti[N(C2H5)2]4、四(二甲基氨基)鈦Ti[N(CH3)2]4、四(乙基甲基氨基)鈦Ti[N(CH3)(C2H5)]4中的一種化合物構(gòu)成。
15. 如權(quán)利要求12所述的成膜方法，其特征在于 所述高熔點金屬有機原料是含鎢的高熔點金屬有機原料，由選自六羰基鎢W(CO)6 、 二(叔丁基亞氨基)二(二甲基氨基)鎢 (t-ButN)2(Me2N)2W中的一種化合物構(gòu)成。
16. 如權(quán)利要求12所述的成膜方法，其特征在于 所述高熔點金屬有機原料是含鉿的高熔點金屬有機原料，由選自四(二甲基氨基)鉿HfIN(CH3)2]4 、 二甲基二(環(huán)戊二烯基)鉿 Hf(CH3)2(C5H5)2中的一種化合物構(gòu)成。
17. —種成膜裝置，其特征在于，包括能夠抽真空的處理容器；在所述處理容器內(nèi)保持被處理體的保持單元；對保持在所述保持單元上的所述被處理體進行加熱的加熱單元； 用于供給高熔點金屬有機原料氣體的高熔點金屬有機原料氣休供 給單元；用于供給含氮氣體和含硅氣體中任一種或多種氣體的反應(yīng)用氣體 供給系統(tǒng)；氣體導(dǎo)入單元，連接所述高熔點金屬有機原料氣體供給單元和所 述反應(yīng)用氣體供給系統(tǒng)，向所述處理容器內(nèi)導(dǎo)入所述含氮氣體和含硅 氣體中任一種或多種氣體、和所述高熔點金屬有機原料氣體；和控制單元，為了在所述被處理體上形成金屬化合物膜的薄膜，并 且提高薄膜中所含碳的濃度，控制所述氣體導(dǎo)入單元，使含氮氣體的 分壓為17%以下。
18. —種成膜裝置，其特征在于，包括 能夠抽真空的處理容器；在所述處理容器內(nèi)保持被處理體的保持單元；對保持在所述保持單元上的所述被處理體進行加熱的加熱單元； 用于供給高熔點金屬有機原料氣體的高熔點金屬有機原料氣體供 給單元；用于供給含氮氣體和含硅氣體中任一種或多種氣體的反應(yīng)用氣體 供給系統(tǒng)；氣體導(dǎo)入單元，連接所述高熔點金屬有機原料氣體供給單元和所 述反應(yīng)用氣體供給系統(tǒng)，向所述處理容器內(nèi)導(dǎo)入所述含氮氣體和含硅 氣體中任一種或多種氣體、和所述高熔點金屬有機原料氣體；和控制單元，為了在所述被處理體上形成金屬化合物膜的薄膜，并 且提高薄膜中所含碳的濃度，控制所述氣體導(dǎo)入單元，使供給高熔點 金屬有機原料氣體的工序、和供給含氮氣體和含硅氣體中任一種或多 種氣體的工序交替進行多次。
19. 一種晶體管，其特征在于在被處理體的表面形成，其中，晶體管的柵電極包括由所含碳的濃度在6atomic^以上的高熔點金屬的金屬化合物構(gòu)成的薄膜。
20. 如權(quán)利要求19所述的晶體管，其特征在于在所述薄膜的上層形成多晶硅膜。
21. 如權(quán)利要求19或20所述的晶體管，其特征在于使用高介電常數(shù)的材料作為所述晶體管的柵絕緣膜。
22. ^權(quán)利要求21所述的晶體管，其特征在于所述高介電常數(shù)的材料是氧化鉿或氧化鋯或者它們的硅酸鹽或它 們的硅酸鹽氮化物。
23. —種存儲介質(zhì)，存儲有用于在計算機上實施控制方法的計算機 程序，其特征在于該控制方法控制成膜裝置，該成膜裝置包括 能夠抽真空的處理容器；在所述處理容器內(nèi)保持被處理體的保持單元；對保持在所述保持單元上的所述被處理體進行加熱的加熱單元； 用于供給高熔點金屬有機原料氣體的高熔點金屬有機原料氣體供 給單元；用于供給含氮氣體和含硅氣體中任一種或多種氣體的反應(yīng)用氣體 供給系統(tǒng)；禾口氣體導(dǎo)入單元，連接所述高熔點金屬有機原料氣體供給單元和所 述反應(yīng)用氣體供給系統(tǒng)，向所述處理容器內(nèi)導(dǎo)入所述含氮氣體和含硅 氣體中任一種或多種氣體、和所述高熔點金屬有機原料氣體；該控制方法為了在所述被處理體上形成金屬化合物膜的薄膜，并 且提高薄膜中所含碳的濃度，控制所述氣體導(dǎo)入單元，使含氮氣體的 分壓為17%以下。
24. —種存儲介質(zhì)，存儲有用于在計算機上實施控制方法的計算機 程序，其特征在于該控制方法控制成膜裝置，該成膜裝置包括 能夠抽真空的處理容器；在所述處理容器內(nèi)保持被處理體的保持單元； 對保持在所述保持單元上的所述被處理體進行加熱的加熱單元； 用于供給高熔點金屬有機原料氣體的高熔點金屬有機原料氣體供 給單元；用于供給含氮氣體和含硅氣體中任一種或多種氣體的反應(yīng)用氣體 供給系統(tǒng)；和氣體導(dǎo)入單元，連接所述高熔點金屬有機原料氣體供給單元和所 述反應(yīng)用氣體供給系統(tǒng)，向所述處理容器內(nèi)導(dǎo)入所述含氮氣體和含硅 氣體中任一種或多種氣體、和所述高熔點金屬有機原料氣體，該控制方法為了在所述被處理體上形成金屬化合物膜的薄膜，并 且提高薄膜中所含碳的濃度，控制所述氣體導(dǎo)入單元，使供給高烙點 金屬有機原料氣體的工序和供給含氮氣體和含硅氣體中任一種或多種 氣體的工序交替進行多次。
全文摘要
本發(fā)明是一種成膜方法，該方法包括向能夠抽真空的處理容器內(nèi)供給高熔點金屬有機原料氣體和含氮氣體，在載置于該處理容器內(nèi)的被處理體表面形成高熔點金屬的金屬化合物膜的薄膜的成膜工序。為了提高薄膜中所含碳的濃度，在成膜工序中的含氮氣體的分壓為17％以下。
文檔編號H01L21/285GK101253282SQ20068003142
公開日2008年8月27日 申請日期2006年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月24日
發(fā)明者山崎英亮, 河野有美子 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社