(57)【要約】 【課題】カバレッジに優れた膜を形成することが可能な半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体装置を収容した空間内に、金属を還元する還元ガスを導入する。また、還元ガス導入後に、単体でフローしたときに前記金属をエッチングする材料ガスと材料ガスと異なる第１ガスの分圧比を予め設定し、設定された分圧比に基づき材料ガスおよび第１ガスを空間内に同時に導入することによって、半導体装置に金属を含む膜を形成する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置を収容した空間内に、金属を還元する還元ガスを導入し、
前記還元ガス導入後に、単体でフローしたときに前記金属をエッチングする材料ガスと前記材料ガスと異なる第１ガスの分圧比を予め設定し、前記設定された分圧比に基づき前記材料ガスおよび前記第１ガスとを前記空間内に同時に導入することによって、前記半導体装置に前記金属を含む膜を形成する、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記材料ガスおよび前記第１ガスを前記空間内に同時に導入した後に、前記空間を不活性ガスでパージし、前記パージ後に前記還元ガスを導入する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記半導体装置のビアホール内に前記膜を形成する場合、前記ビアホールの開口部を覆う前記膜の一部分を前記材料ガスでエッチングし、
前記エッチングの後に、前記材料ガスと前記第１ガスとを同時に導入することによって、前記膜で前記ビアホール内を埋め込む、請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記金属が、モリブデンであり、前記第１ガスが水素ガスである、請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記金属がモリブデンの場合、前記水素ガスの分圧が、前記材料ガスの分圧の１０００倍以上である、請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１ガスの分圧は、前記材料ガスの分圧よりも高く設定されている、請求項１から５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１ガスは、前記材料ガスのエッチングを抑制するガスとして用いられる、請求項１から６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
半導体装置を収容した空間内に、金属を含む材料ガスと、前記金属を還元する還元ガスと、を交互に導入することによって、前記半導体装置に膜を形成する半導体装置の製造方法であって、
前記還元ガスが、シリコン原子と、３つの水素原子と、前記水素原子よりも体積の大きい分子と、を結合した化合物を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記化合物は、ＳｉＨ３Ｃｌ、ＳｉＨ３Ｎ（ＣＨ３）２、ＳｉＨ３Ｎ（ＣＨ３）（Ｃ２Ｈ５）、ＳｉＨ３Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２、ＳｉＨ３Ｎ（Ｃ３Ｈ７）２、ＳｉＨ３Ｎ（Ｃ４Ｈ９）２、ＳｉＨ３（ＣＨ３）、ＳｉＨ３（Ｃ２Ｈ５）のいずれかである、請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記金属が、モリブデンまたはタングステンである、請求項８または９に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程には、プラグまたは配線として機能する金属膜を形成する行程がある。この金属膜は、例えば、金属を含む材料ガスと、当該金属を還元する還元ガスとを用いる成膜工程によって形成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−９８４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記金属膜の成膜工程では、例えば、材料ガスの圧力条件によっては、金属膜がエッチングされる現象が起こり得る。また、還元ガスに含まれる化合物の組成によっては、当該化合物の元素の一部が金属膜内に取り残される現象が起こり得る。これらの現象が発生すると、金属膜のカバレッジが悪化するおそれがある。
【０００５】
本発明の実施形態は、カバレッジに優れた膜を形成することが可能な半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、半導体装置を収容した空間内に、金属を還元する還元ガスを導入する。また、還元ガス導入後に、単体でフローしたときに前記金属をエッチングする材料ガスと材料ガスと異なる第１ガスの分圧比を予め設定し、設定された分圧比に基づき材料ガスおよび第１ガスを空間内に同時に導入することによって、半導体装置に金属を含む膜を形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】トランジスタおよび素子分離膜の形成工程を示す断面図である。
【図２】ビアホールの形成工程を示す断面図である。
【図３】バリアメタル膜および金属膜の形成工程を示す断面図である。
【図４】金属膜を成膜する成膜装置の概略的な構成を示す図である。
【図５】金属膜の成膜工程を示す図である。
【図６】分圧比と成膜速度との関係を示すグラフである。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図８】積層体の形成工程を示す断面図である。
【図９】メモリホールの形成工程を示す断面図である。
【図１０】メモリセルの形成工程を示す断面図である。
【図１１】スリットの形成工程を示す断面図である。
【図１２】ホールの形成工程を示す断面図である。
【図１３】バリアメタル膜および金属膜の形成工程を示す断面図である。
【図１４】絶縁膜でスリットを埋め込む工程を示す断面図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）は、ＭｏＦ６とＳｉＨ４との組み合わせによる金属膜の堆積状態をモデル化した図である。
【図１６】（ａ）、（ｂ）は、ＭｏＦ６とＳｉＨ３（ＣＨ３）との組み合わせによる金属膜の堆積状態をモデル化した図である。
【図１７】還元ガスに占めるシリコン原子の含有割合と、モリブデン膜中のシリコン含有量との関係を示すグラフである。
【図１８】還元ガスに占めるシリコン原子の含有割合と、モリブデン膜の成膜レートとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
【０００９】
（第１実施形態）
図１〜図３は、本実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。本実施形態に係る半導体装置１は、例えば、ワードライン（ＷＬ）が積層された三次元積層型半導体記憶装置に適用できる。図１〜図３には、当該半導体記憶装置のメモリセルに接続される周辺回路の一部を示す。ただし、本実施形態で説明する製造方法は、このような周辺回路の形成だけでなく、上記ワードラインの形成にも適用できる。以下、本実施形態に係る半導体装置１の製造工程について説明する。
【００１０】
図１に示すように、まず、トランジスタ１１および素子分離膜１２が半導体基板１０に形成される。半導体基板１０は、例えばシリコン基板を適用することができる。
【００１１】
トランジスタ１１は、半導体層１１ａと、拡散層１１ｂ、ゲート絶縁膜１１ｃと、ゲート電極１１ｄと、を有する。トランジスタ１１は、例えば、上述した三次元メモリのメモリセルを選択する選択トランジスタとして機能する。素子分離膜１２は、トランジスタ１１を他の素子と分離するために、ＳｉＯ２等の絶縁物を用いて形成される。
【００１２】
トランジスタ１１および素子分離膜１２の上には、層間絶縁膜２０が形成される。層間絶縁膜２０は、例えばＳｉＯ２を用いて形成される。層間絶縁膜２０は、多層膜であってもよい。
【００１３】
次に、図２に示すように、ビアホール３０が、マスクパターン及びエッチングを用いて層間絶縁膜２０に形成される。ビアホール３０は、拡散層１１ｂおよびゲート電極１１ｄに到達するように層間絶縁膜２０を貫通している。
【００１４】
次に、図３に示すように、バリアメタル膜３１および金属膜３２が順次にビアホール３０内に形成される。バリアメタル膜３１は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）方式を用いて成膜される。バリアメタル膜３１は、例えばＴｉＮを用いることができる。
【００１５】
金属膜３２は、例えば、図４に示すＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）方式の成膜装置４０を用いて成膜される。この成膜装置４０は、チャンバ４１と、弁４２、４３と、流量制御部４４と、を備える。
【００１６】
チャンバ４１は、半導体装置１を収容する。金属膜３２を形成するとき、例えば、チャンバ４１内の温度は約５００℃であり、チャンバ４１内の圧力は約１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）である。
【００１７】
弁４２は、キャリアガスとして機能する不活性ガス５０、および還元ガス５１の流路に設置されている。すなわち、不活性ガス５０および還元ガス５１は、それぞれのガスが格納された容器から流路を通してチャンバ４１に供給される。本実施形態では、不活性ガス５０および還元ガス５１は共通の流路を用いるが、別々の流路を用いてもよい。弁４３は、材料ガス５２およびエッチング抑制ガス（第１ガス）５３の流路に設けられている。すなわち、材料ガス５２およびエッチング抑制ガス５３は、材料ガス５２が格納された容器から流路を通してチャンバ４１に供給される。本実施形態では、材料ガス５２およびエッチング抑制ガス５３は共通の流路を用いるように示されているが、別々の流路を用いてもよい。流量制御部４４は、例えば材料ガス５２の流量を制御する。なお、不活性ガス５０、還元ガス５１、材料ガス５２およびエッチング抑制ガス５３のいずれかが同じ材料の場合は、流路および格納容器が共通していてもよい。
【００１８】
不活性ガス５０は、例えばアルゴンガスを適用できる。また、還元ガス５１は、例えば水素ガスを適用できる。さらに、金属膜３２の材料がモリブデンである場合、材料ガス５２は、例えばＭｏＣｌ５ガスを用いることができる。本実施形態において、材料ガス５２は、材料ガス５２単体でチャンバ４１内にフローしたときに、成膜レートがマイナスとなりエッチングが促進するエッチングガスである。つまり、材料ガス５２は単体でフローしたときに金属膜３２の材料（例えばモリブデン）をエッチングする。エッチング抑制ガス５３には、例えば水素ガスが用いられる。
【００１９】
本実施形態では、成膜装置４０が、図５に示すフロー図に基づいて金属膜３２をビアホール３０内に成膜する。以下、金属膜３２の成膜工程について説明する。
【００２０】
まず、弁４２を開いて不活性ガス５０をチャンバ４１内に導入する(ステップＳ１１)。このステップでは、不活性ガス５０がチャンバ４１内をパージする。
【００２１】
次に、不活性ガス５０を導入した状態で、還元ガス５１をチャンバ４１内に導入する(ステップＳ１２)。つまり、不活性ガス５０と還元ガス５１がチャンバ４１内に導入される。このステップでは、還元ガス５１に含まれた水素が半導体装置１の表面に吸着する。これにより、バリアメタル膜３１の表面酸化を抑制することができる。
【００２２】
次に、還元ガス５１の導入を停止する一方で、不活性ガス５０の導入を継続する(ステップＳ１３)。つまり、不活性ガス５０のみが導入される。これにより、チャンバ４１内を浮遊している水素がパージされる。このステップでは、チャンバ４１内の圧力を降圧することによってパージ効率を上げることができる。または、不活性ガス５０をチャンバ４１内に大量に導入し、一時的にチャンバ４１内の圧力を上昇させ、パージ効率を上げてもよい。
【００２３】
次に、弁４３を開いて材料ガス５２をチャンバ４１内に導入し、バリアメタル膜３１等の下地膜上に材料ガスを吸着させる（ステップＳ１４）。このとき、エッチング抑制ガス５３も材料ガス５２と同時にチャンバ４１内に導入する。このステップでは、流量制御部４４が材料ガス５２の流量を制御することによって、材料ガス５２とエッチング抑制ガス５３が最適な分圧比に制御されている。
【００２４】
例えば、流量制御部４４は、マスフローコントローラであり、材料ガス５２とエッチング抑制ガス５３との分圧比が最適になるように、予め設定された分圧比に基づいて材料ガス５２の分圧を制御する。例えば、流量制御部４４は、材料ガス５２の容器に設けられた温度制御機構であり、材料ガス５２とエッチング抑制ガス５３との分圧比が最適になるように、予め設定された温度に基づいて材料ガス５２の温度を制御する。本実施形態では、材料ガス５２の流量を制御することを述べたが、流量制御部４４の制御対象は、材料ガス５２に限定されず、エッチング抑制ガス５３の流量であってもよい。
【００２５】
なお、最適な分圧比については後述するが、材料ガス５２による金属膜３２のエッチングが促進されず、かつ、上述のステップＳ１４において成膜量が０〜０．０５ｎｍとなるような分圧比のことを指す。
【００２６】
図６は、分圧比と成膜速度との関係を示すグラフである。図６において、横軸は、材料ガス５２の分圧（Ｐ（ＭｏＣｌ５））とエッチング抑制ガス５３の分圧（Ｐ（Ｈ２））との比を示す。縦軸は、金属膜３２の成膜速度を示す。
【００２７】
図６に示すように、材料ガス５２の分圧が高い（エッチング抑制ガス５３の分圧が低い）条件では、材料ガス５２とエッチング抑制ガス５３を同時に導入した場合であっても成膜速度はマイナスとなり、材料ガス５２が、金属膜３２をエッチングする現象が起こり得る。そのため、金属膜３２を成膜することができない。
【００２８】
そこで、本実施形態では、材料ガス５２の分圧よりもエッチング抑制ガス５３の分圧を高く設定することによって、金属膜３２のエッチングを抑制する。例えば、材料ガス５２がＭｏＣｌ５ガスであり、エッチング抑制ガス５３が水素ガスである場合、エッチング抑制ガス５３の分圧は、材料ガス５２の分圧の１０００倍以上であることが望ましい。なお、分圧比は処理温度や圧力によって変化する。本実施形態では、成膜速度がプラスになるように、例えば、材料ガス５２の分圧を制御する。より好ましくは成膜量が０〜０．０５ｎｍとなるように分圧を制御する。例えば、成膜量が０．０５ｎｍ以上の場合、ＣＶＤ成分で成膜される膜厚（つまり、ステップＳ１４における成膜量）が大きくなり、カバレッジが悪化するおそれがある。
【００２９】
上記のような分圧条件のもと材料ガス５２およびエッチング抑制ガス５３を同時にチャンバ４１内に導入した後、材料ガス５２およびエッチング抑制ガス５３の導入を停止し不活性ガス５０をチャンバ４１内に導入する（ステップＳ１５）。これにより、チャンバ４１内を浮遊している物体がパージされる。
【００３０】
次に、還元ガス５１をチャンバ４１内に導入する（ステップＳ１６）。還元ガス５１を導入することにより、吸着した材料ガス５２が還元され、金属膜３２となる。
【００３１】
その後、還元ガス５１の導入を停止し、不活性ガス５０をチャンバ４１内に導入し、パージを行う（ステップＳ１７）。
その後、金属膜３２の厚さが所定の厚さに到達するまで、上記ステップＳ１２〜ステップＳ１７の動作が繰り返される。
【００３２】
以上説明した本実施形態によれば、材料ガス５２と同時に導入されたエッチング抑制ガス５３が、材料ガス５２による金属膜３２のエッチングを抑制するガスとして機能する。そのため、カバレッジに優れた金属膜３２を形成することが可能となる。
【００３３】
なお、金属膜３２の材料は、モリブデンに限定されず、例えばシリコンであってもよい。例えば、ＳｉＣｌ４ガスを材料ガス５２として用いる場合、ＳｉＣｌ４の分圧が高いと、材料ガス５２によるシリコンのエッチングが起こり得る。そこで、本実施形態と同様に、この材料ガス５２の分圧よりも高い分圧に設定されたエッチング抑制ガス５３（例えば水素ガス）を同時にチャンバ４１内に導入することによって、上記エッチングが抑制される。その結果、カバレッジに優れたシリコン膜を形成することが可能となる。
【００３４】
（第２実施形態）
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第２実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。上述した第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３５】
図７（ａ）に示すように、ビアホール３０の一部が外側に湾曲する場合がある。この場合、第１実施形態で説明したステップＳ１２〜ステップＳ１７を繰り返しながら金属膜３２を形成すると、空洞(シーム)３３がビアホール３０内に発生する可能性がある。
【００３６】
そこで、本実施形態に係る半導体装置２では、図７（ｂ）に示すように、ビアホール３０の開口部を塞いでいる金属膜３２の一部分を材料ガス５２でエッチングする。このとき、不活性ガス５０はチャンバ４１内に導入されているが、エッチング抑制ガス５３はチャンバ４１内に導入されていない。
【００３７】
金属膜３２の一部をエッチングすることによって、空洞３３がビアホール３０から露出する。続いて、第１実施形態で説明したステップＳ１２〜ステップＳ１７を繰り返しながら金属膜３２を増膜する。その結果、図７（ｃ）に示すように、金属膜３２で空洞３３を埋め込むことができる。
【００３８】
以上説明した本実施形態では、材料ガス５２による金属のエッチング機能を利用することによって、金属膜３２で空洞３３を埋め込んでいる。そのため、成膜箇所の形状に関わらず、カバレッジに優れた膜を形成することが可能となる。
【００３９】
（第３実施形態）
図８〜図１４は、本実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。本実施形態で説明する製造方法は、例えば、上述した三次元積層型半導体記憶装置のワードライン（ＷＬ）の形成に適用できる。ただし、この製造方法は、第１実施形態で説明した周辺回路の形成にも適用できる。以下、半導体装置３の製造工程について説明する。
【００４０】
まず、図８に示すように、積層体１０３が半導体基板１００上に形成される。半導体基板１００の表面には、選択トランジスタに接続された拡散層１０１が形成されている。また、半導体基板１００と積層体１０３との間には、層間絶縁膜１０２が形成されている。
【００４１】
積層体１０３では、絶縁層１０３ａと絶縁層１０３ｂとが交互に積層されている。絶縁層１０３ａは、例えば、ＳｉＮ層として形成される。絶縁層１０３ｂは、ＳｉＯ２層として形成される。絶縁層１０３ａおよび絶縁層１０３ｂは、例えばＣＶＤ方式により積層される。
【００４２】
次に、図９に示すように、メモリホール１０４が、例えばリソグラフィー法を用いて形成される。メモリホール１０４内には、メモリセルが形成される。メモリセルの形成工程では、図１０に示すように、ブロック層１０５、電荷蓄積層１０６、トンネル絶縁層１０７、チャネル層１０８、コア層１０９が順次に形成される。
【００４３】
本実施形態では、ブロック層１０５は、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガスおよびオゾン（Ｏ３）ガスを用いてＡｌ２Ｏ３層として形成される。電荷蓄積層１０６は、トリジメチルアミノシラン（３ＤＭＡＳ）ガスとオゾンガスを用いてＳｉＮ層として形成される。トンネル絶縁層１０７は、ＳｉＯ２層として形成される。チャネル層１０８は、ポリシリコン層として形成される。チャネル層１０８は、拡散層１０１に電気的に接続されている。コア層１０９は、ＳｉＯ２層として形成される。
【００４４】
次に、図１１に示すように、リソグラフィーおよびＲＩＥ（Reactive Ion Etching）を用いてスリット１１０を形成する。スリット１１０は、メモリセルの周囲で積層体１０３を貫通する。
【００４５】
次に、例えば高温のリン酸溶液に半導体装置３を浸漬させることによって、絶縁層１０３ａをエッチングする。その結果、図１２に示すように、積層体１０３にはホール１１１が形成される。
【００４６】
次に、図１３に示すように、バリアメタル膜１１２および金属膜１１３を順次にホール１１１内に形成する。このとき、バリアメタル膜１１２および金属膜１１３の一部が、スリット１１０に残る。残った一部の膜は不要であるので、エッチングされる。最後に、図１４に示すように、ＳｉＯ２等の絶縁膜１１４がスリット１１０内に埋め込まれる。
【００４７】
図１３に示す工程において、バリアメタル膜１１２は、金属膜１１３に含まれた金属の拡散を防ぐための膜である。本実施形態では、バリアメタル膜１１２は、ＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスとを用いてＴｉＮ層として形成される。
【００４８】
金属膜１１３は、メモリセルを駆動するワードラインとして機能する。金属膜１１３は、第１実施形態で説明した成膜装置４０と同様のＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）方式の成膜装置を用いて成膜される。以下、金属膜１１３の成膜工程について説明する。
【００４９】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、ＭｏＦ６とＳｉＨ４との組み合わせによる金属膜の堆積状態をモデル化した図である。このモデルでは、材料ガスであるＭｏＦ６ガスと、還元ガスであるＳｉＨ４ガスとを交互に導入することによって、モリブデン（Ｍｏ）の堆積膜である金属膜１１３ａを形成する。
【００５０】
図１５（ａ）に示すように、ＭｏＦ６分子の体積は、ＳｉＨ４分子の体積よりも大きい。また、シリコン（Ｓｉ）原子の体積は、モリブデン原子の体積よりも小さい。そのため、図１５（ｂ）に示すように、全てのＳｉＨ４がＭｏＦ６と反応する前にシリコンがモリブデンに覆われてしまう可能性がある。その結果、金属膜１１３ａ中にシリコンが残留するので、モリブデンの抵抗率の上昇が懸念される。
【００５１】
そこで、ＳｉＨ４分子の一つの水素原子を、ハロゲン、アミノ基、またはアルキル基に変更すると、分子の体積が増加する。これにより、金属膜表面におけるシリコンの吸着量を減らすことが可能となる。
【００５２】
本実施形態では、ＳｉＨ３（ＣＨ３）ガスを還元ガスとして用いて金属膜１１３を形成する。具体的には、ＭｏＦ６ガスおよびＳｉＨ３（ＣＨ３）ガスの流量をそれぞれ１．６９×１０−２Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ（１００ｓｃｃｍ）とする。また、各ガスの導入は、０．１秒ずつ３００回繰り返す。また、ＭｏＦ６ガスの導入とＳｉＨ３（ＣＨ３）ガスの導入との間に、１秒間水素ガスを導入して反応空間をパージする。さらに、反応空間の圧力を約１３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）に保持する。これらの成膜条件により、約３０ｎｍの厚さを有する金属膜１１３が形成される。
【００５３】
図１６（ａ）および図１６（ｂ）は、ＭｏＦ６とＳｉＨ３（ＣＨ３）との組み合わせによる金属膜の堆積状態をモデル化した図である。図１６（ａ）に示すＳｉＨ３（ＣＨ３）の分子の体積は、図１５（ａ）に示すＳｉＨ４分子の体積よりも大きい。そのため、金属膜１１３の表面に対するシリコンの吸着量が低減される。その結果、図１６（ｂ）に示すように、シリコンの残量が抑制される。よって、抵抗率の上昇を抑制することが可能となる。
【００５４】
なお、還元ガスに含まれる化合物は、Ｓｉ３ＣＨ３に限定されない。例えば、この化合物は、ＳｉＨ３Ｃｌ、ＳｉＨ３Ｎ（ＣＨ３）２、ＳｉＨ３Ｎ（ＣＨ３）（Ｃ２Ｈ５）、ＳｉＨ３Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２、ＳｉＨ３Ｎ（Ｃ３Ｈ７）２、ＳｉＨ３Ｎ（Ｃ４Ｈ９）２、またはＳｉＨ３（Ｃ２Ｈ５）のいずれかであってもよい。
【００５５】
図１７は、還元ガスの化合物の元素数に占めるシリコン原子の含有割合と、モリブデン膜中のシリコン含有量との関係を示すグラフである。ここでは、水素は、化合物の元素数から除かれている。例えば、化合物がＳｉＨ４である場合、水素以外の元素はシリコンのみである。この場合、シリコン原子の含有割合は「１」となる。また、化合物がＳｉＨ３（ＣＨ３）である場合、水素以外の元素はシリコンおよび炭素（Ｃ）である。この場合、シリコン原子の含有割合は、「０．５」となる。
【００５６】
図１７に示すように、化合物に占めるシリコン原子の含有割合が低いと、モリブデン膜中のシリコン含有量が少なくなる。そのため、ＳｉＨ４分子よりも体積の大きな化合物を含む還元ガスを用いることによって、金属膜１１３の定位効率の上昇を抑制することができる。
【００５７】
図１８は、還元ガスの化合物の元素数に占めるシリコン原子の含有割合と、モリブデン膜の成膜レートとの関係を示すグラフである。ここでも、図１７と同様に、水素は化合物の元素数から除かれている。
【００５８】
図１８に示すように、化合物に占めるシリコン原子の含有割合が低くなるにつれて、モリブデン膜の成膜レートが低下する。したがって、シリコン含有量を抑制しつつ成膜レートを確保するためには、還元ガスの化合物は、シリコン原子の含有割合が「０．５」程度であることがより望ましい。
【００５９】
以上説明した本実施形態によれば、還元ガスが、シリコン原子と、３つの水素原子と、水素原子よりも体積の大きい分子と、を結合した化合物で構成されている。そのため、金属膜１１３に対するシリコンの吸着が抑制されるので、低抵抗の金属膜１１３を形成することができる。
【００６０】
なお、金属膜１１３の材料は、モリブデンに限定されず、例えばタングステンであってもよい。この場合、例えば、材料ガスであるＷＦ６ガスと、還元ガスであるＳｉＨ３Ｃｌガスとを交互に導入することによって、シリコン含有量の少ないタングステン膜を形成することができる。
【００６１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１〜４  半導体装置、５０  不活性ガス、５１  還元ガス、５２  材料ガス、５３  エッチング抑制ガス(第１ガス)、３２，１１３  金属膜
【図１】
2019145589.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2019145589.tif 000012
【図１１】
2019145589.tif 000013
【図１２】
2019145589.tif 000014
【図１３】
2019145589.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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