硅膜的成膜方法、薄膜的成膜方法以及截面形状控制方法

硅膜的成膜方法、薄膜的成膜方法以及截面形状控制方法
【专利摘要】本发明涉及硅膜的成膜方法、薄膜的成膜方法以及截面形状的控制方法。硅膜的成膜方法为在具有被处理面的被处理体上形成硅膜的方法，具备：(1)对前述被处理面上供给分子中包含两个以上硅的高阶氨基硅烷系气体，使前述被处理面上吸附硅而形成晶种层的工序；和(2)对前述晶种层上供给不包含氨基的硅烷系气体，使硅沉积在前述晶种层上而形成硅膜的工序，将前述(1)工序的处理温度设为350℃以下且室温(25℃)以上的范围。
【专利说明】硅膜的成膜方法、薄膜的成膜方法以及截面形状控制方法
[0001]相关申请的相互参照
[0002]本申请要求基于2013年7月31日申请的日本专利申请第2013-159604号和2014年5月21日申请的日本专利申请第2014-104835号的优先权，将该日本申请的内容整体作为参照文献并入这里。

【技术领域】
[0003]本发明涉及硅膜的成膜方法、薄膜的成膜方法以及截面形状的控制方法。

【背景技术】
[0004]用于半导体集成电路装置的接触孔或线路的填埋、形成元件或结构的薄膜使用硅例如非晶硅。该非晶硅的成膜方法中，有如下方法:甲硅烷的情况下以400?600°C进行热分解、乙硅烷的情况下以400?500°C进行分解、丙硅烷的情况下以350?450°C进行分解、丁硅烷的情况下以300?400°C进行分解，从而形成非晶硅膜。
[0005]但是，如果利用非晶硅来填埋微细化正在不断推进的接触孔、线路时，则成膜后的非晶硅对接触孔部的覆盖率变差、产生大的空隙(Void)。如果在接触孔、线路内产生大的空隙，则成为例如引起电阻值增大的要因之一。其原因在于，非晶硅膜的表面粗糙度的精度变差。
[0006]因此，公开了如下方法:为了改善非晶硅膜的表面粗糙度的精度，在形成非晶硅膜之前对基底表面上供给氨基硅烷系气体，在基底表面上预先形成晶种层。


【发明内容】

_7] 发明要解决的问题
[0008]但是，近来改善硅膜例如非晶硅膜的表面粗糙度的精度的要求、进一步薄膜化的要求也越来越严格。
[0009]上述现有方法虽然可以实现表面粗糙度的精度的改善这样的目的，但考虑到进一步薄膜化的要求时，存在如下问题:在2nm级附近容易产生针孔从而难以进行2nm级以下的薄膜化。
[0010]另外，上述现有方法中记载了在晶种层的形成中，除了氨基硅烷系气体之外，可以使用分子中有两个以上硅的物质例如六乙氨基乙硅烷等，但对于使用了六乙氨基乙硅烷的具体的例子没有记载。
[0011]本发明提供能够应对进一步薄膜化的要求并且也能够改善表面粗糙度的精度的娃膜的成膜方法。
[0012]另外，本发明提供使用上述硅膜的成膜方法在被处理面具有孔或槽的被处理体上形成薄膜的薄膜的成膜方法。
[0013]另外，本发明提供使用上述硅膜的成膜方法在被处理面具有孔或槽的被处理体上形成娃膜的娃膜的成膜方法。
[0014]另外，本发明提供能够控制沿着孔或槽形成的薄膜在所述孔或槽内的截面形状的截面形状控制方法。
[0015]用于解决问题的方案
[0016]本发明的一实施方式的娃膜的成膜方法为在具有被处理面的被处理体上形成娃膜的硅膜的成膜方法，具备:(I)对前述被处理面上供给分子中包含两个以上硅的高阶氨基硅烷系气体，使前述被处理面上吸附硅而形成晶种层的工序；和(2)对前述晶种层上供给不包含氨基的硅烷系气体，使硅沉积在前述晶种层上而形成硅膜的工序，将前述(I)工序的处理温度设为350°C以下且室温(25°C )以上的范围。
[0017]另外，本发明的其他实施方式的薄膜的成膜方法为在被处理面具有孔或槽的被处理体上形成薄膜的薄膜的成膜方法，其具备:(4)根据上述成膜方法，在前述被处理面上形成包含晶种层和第2晶种层的多重晶种层的工序；和(5)对前述多重晶种层上供给不包含氨基的硅烷系气体，使硅沉积在前述多重晶种层上，以不堵塞所述孔或槽的膜厚，残留有对应于前述孔或槽的开口部地形成硅膜的工序；(6)沿着前述孔或槽残留硅膜地蚀刻前述硅膜，使前述硅膜的对应于前述孔或槽的开口部拓宽的工序；和(7)在前述开口部已经拓宽的前述硅膜上，形成填埋前述开口部的薄膜的工序。
[0018]另外，本发明的另一其他的实施方式的硅膜的成膜方法为在被处理面具有孔或槽的被处理体上形成硅膜的硅膜的成膜方法，其具备:(10)根据上述成膜方法，在前述被处理面上形成包含晶种层和第2晶种层的多重晶种层的工序；(11)对前述多重晶种层上供给不包含氨基的硅烷系气体，使硅沉积在前述多重晶种层上而形成硅膜的工序；和(12)对前述硅膜进行蚀刻并在前述孔或槽的底部残留前述硅膜的工序，通过硅膜进行填埋，重复进行前述(10)工序至前述(12)工序，利用重复形成的前述硅膜填埋前述被处理面的前述孔或槽。
[0019]另外，本发明的其他实施方式的截面形状控制方法为控制沿着孔或槽形成的薄膜在前述孔或槽内的截面形状的截面形状控制方法，具备:(15)在表面形成有孔或槽的被处理面上，以不堵塞前述孔或槽的膜厚，残留有对应于前述孔或槽的开口部地沿着前述孔或槽形成薄膜的工序；和(16)沿着前述孔或槽残留薄膜地蚀刻前述薄膜，使前述薄膜的对应于前述孔或槽的开口部拓宽的工序，通过改变由前述(15)工序得到的前述薄膜的前述开口部的长径比而对前述(16)工序后的前述薄膜在前述孔或槽内的截面形状进行控制。

【专利附图】

【附图说明】
[0020]附图作为本说明书的一部分而引入，表示本发明的实施方式，与上述的一般性说明和后述的【具体实施方式】一起说明本发明的概念。
[0021]图1为表示本发明的第I实施方式的硅膜的成膜方法的程序的一例的流程图。
[0022]图2的(A)图?(C)图为概略地表示图1中所示程序中的被处理体的状态的剖面图。
[0023]图3为表不处理时间与I旲厚的关系的图。
[0024]图4为表示处理温度与膜厚的关系的图。
[0025]图5为将图4所示的关系用阿累尼乌斯曲线图表示的图。
[0026]图6为表示晶种层3的处理温度与晶种层3上形成的硅膜4的膜厚的关系的图。
[0027]图7为表示晶种层3的处理压力与晶种层3上形成的硅膜4的膜厚的关系的图。
[0028]图8为表示晶种层3的处理压力与晶种层3上形成的硅膜4的表面雾度的关系的图。
[0029]图9的(A)图为表示硅的吸附密度高的情况的剖面图、(B)图为表示硅的吸附密度低的情况的剖面图。
[0030]图10为表不晶种层3的处理时间与晶种层3上形成的娃I旲4的I旲厚的关系的图。
[0031]图11为表示晶种层3的处理时间与晶种层3上形成的硅膜4的表面雾度的关系的图。
[0032]图12为表示将原料气体设为甲硅烷情况下的硅膜4的表面的二次电子图像的照片。
[0033]图13为表示将原料气体设为高阶硅烷情况下的硅膜4的表面的二次电子图像的照片。
[0034]图14为表示本发明的第2实施方式的硅膜的成膜方法的应用例I的程序的一例的流程图。
[0035]图15的(A)图?(D)图为概略地表示图14中所示程序中的被处理体的状态的剖面图。
[0036]图16的(A)图?(F)图为概略地表示本发明的第2实施方式的硅膜的成膜方法的应用例2的程序的一例的被处理体的状态的剖面图。
[0037]图17为表不使杂质相对于晶种层3和第2晶种层3a扩散的状态的剖面图。
[0038]图18为表不使杂质相对于蚀刻后的娃膜4扩散的状态的剖面图。
[0039]图19的㈧图?(C)图为用于说明“蚀刻覆盖率”的定义的剖面图。
[0040]图20的(A)图为表示孔或槽5的初始状态的剖面图，⑶图为表示开口部6的长径比为“37.5”的情况下的剖面图，(C)图为表示开口部6的长径比为“12”的情况下的剖面图。
[0041]图21为表不长径比与蚀刻覆盖率的关系的图。
[0042]图22的(A)图?(I)图为概略地表示本发明的第2实施方式的硅膜的成膜方法的应用例3的程序的一例的被处理体的状态的剖面图。
[0043]图23为表不使杂质相对于晶种层3和第2晶种层3a扩散的状态的剖面图。
[0044]图24为表不使杂质相对于蚀刻后的娃膜4扩散的状态的剖面图。
[0045]图25的(A)图?(D)图为概略地表示本发明的第2实施方式的硅膜的成膜方法的应用例3的程序的其他例的被处理体的状态的剖面图。
[0046]图26的(A)图和(B)图为表示向第2晶种层的掺杂例的剖面图。
[0047]图27的(A)图和(B)图为表示向硅膜的掺杂例的剖面图。
[0048]图28为表示向第2晶种层的其他的掺杂例的剖面图。
[0049]图29为表示向硅膜的其他的掺杂例的剖面图。
[0050]图30的(A)图?(C)图为表示硅膜的最终形状的剖面图。
[0051]图31为概略地表示本发明的第3实施方式的成膜装置的一例的剖面图。
[0052]图32为表示处理气体供给机构的变形例的图。

【具体实施方式】
[0053]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，在所有附图中，相同的部分带有相同的附图标记。下述详细的说明中，为了能够充分地理解本发明，给与尽量多的具体的内容。然而，即使没有这样的详细的说明本领域技术人员也能够实施本发明，这是显而易见的。其他的例子中，为了避免难以理解各种各样的实施方式，对于已知的方法、步骤、系统或构成要素，没有详细地表示。
[0054](第I实施方式)
[0055]<说明书中的定义>
[0056]本说明书中记载非晶硅的情况下，其定义为包括能够实现本说明书中公开的表面粗糙度的精度的非晶?纳米大小的结粒聚集而成的纳米晶体硅、以及上述非晶硅与上述纳米结晶硅混合存在的硅的全部，而并非仅指非晶硅。
[0057]另外，本说明书中将ITorr定义为133Pa。
[0058]〈成膜方法〉
[0059]图1为表示本发明的第I实施方式的硅膜的成膜方法的程序的一例的流程图；图2的(A)?图2的(C)为概略地表示图1中所示的程序中的被处理体的状态的剖面图。
[0060]首先，将图2的㈧所示的被处理体例如硅基板I运送至成膜装置的处理室。硅基板I上形成有氧化娃膜2。本例中，氧化娃膜2的表面为用于形成娃膜的被处理面。氧化硅膜2为自然氧化膜、热氧化膜和CVD膜的任一者。
[0061]另外，被处理面不限于氧化硅膜2。例如，可以将硅基板I自身作为被处理面，也可以为包含硅的物质例如:硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜、炭化硅膜、炭氧氮化硅膜。另外，可以为低介电常数绝缘膜，也可以为金属膜。
[0062]接着，如图1和图2的(B)所示，使氧化硅膜2的表面(被处理面)上吸附硅而形成晶种层3。晶种层3通过对氧化硅膜2的表面上供给分子中包含两个以上硅的高阶氨基硅烷系气体(以下，简称为高阶氨基硅烷系气体)作为处理气体而形成。另外，形成晶种层3时的处理温度设为350°C以下且室温(25°C )以上(步骤SI)。
[0063]作为高阶氨基硅烷系气体的例子，可列举出下式所表示的硅的氨基化合物:
[0064]((R1R2) N) nSixH2X+2_n_m (R3) m...(A)、或
[0065]((R1R2) N) nSixH2X_n_m (R3) m...(B)
[0066]其中，(A)和(B)式中，
[0067]η为氨基的个数，是I?6的自然数，
[0068]m为烷基的个数，是O或I?5的自然数，
[0069]Rl、R2 = CH3> C2H5, C3H7,
[0070]R3 = CH3> C2H5, C3H7, Cl，
[0071]可以是Rl = R2 = R3,或者也可以不同，
[0072]X为2以上的自然数。
[0073]并且，可以选择包含至少一种上述(A)式和上述(B)式所表示的硅的氨基化合物的气体作为步骤Si中使用的处理气体。
[0074]作为上述(A)式所表示的高阶氨基硅烷系气体的例子，可列举出:
[0075]二异丙基氨基乙硅烷(Si2H5N (iPr)2)
[0076]二异丙基氨基丙硅烷(Si3H7N (iPr)2)
[0077]二异丙基氨基氯乙硅烷(Si2H4ClN (iPr)2)
[0078]二异丙基氨基氯丙硅烷(Si3H6ClN (iPr)2)等。
[0079]处理气体可以从这些气体中选择至少一种。
[0080]另外，作为上述⑶式所表示的高阶氨基硅烷系气体的例子，可列举出:
[0081]二异丙基氨基环丙硅烷(Si3H5N (iPr)2)
[0082]二异丙基氨基氯环丙硅烷(Si3H4ClN (iPr)2)等。
[0083]处理气体可以从这些气体中选择至少一种。
[0084]本例中，使用上述(A)式所表示的二异丙氨基乙硅烷(以下，称为DIPADS)。
[0085]步骤SI的处理条件的一例为:
[0086]DIPADS 流量:200sccm
[0087]处理时间:lmin
[0088]处理温度:25(TC
[0089]处理压力:133Pa(ITorr)。
[0090]接着，如图1和图2的(C)所示，使硅沉积在晶种层3上而形成硅膜4(步骤S2)。硅膜4通过对晶种层3的表面上供给不包含氨基的硅烷系气体作为处理气体而形成。形成的硅膜4为例如非晶硅。
[0091]作为不包含氨基的硅烷系气体的例子，可列举出下式所表示的硅的氢化物:
[0092]SixH2X+2(其中，X为I以上的自然数)...(C)、或者
[0093]SixM其中，X为I以上的自然数)...Φ)。
[0094]并且，可以选择包含至少一种上述(C)式和上述(D)式所表示的硅的氢化物的气体作为步骤S2中的处理气体(硅原料气体)。
[0095]作为上述(C)式所表示的硅的氢化物的例子，可列举出:
[0096]甲硅烷(SiH4)
[0097]乙硅烷(Si2H6)。
[0098]丙硅烷(Si3H8)、
[0099]丁硅烷(Si4H10)、
[0100]戍硅烷(Si5H12)、
[0101]己硅烷(Si6H14)、
[0102]庚硅烷(Si7H16)。
[0103]步骤S2中使用的处理气体可以从这些气体中选择至少一种。
[0104]另外，作为上述⑶式所表示的硅的氢化物的例子，可列举出:
[0105]环丙硅烷(Si3H6)
[0106]环丁硅烷(Si4H8)
[0107]环戊硅烷(Si5H10)
[0108]环己硅烷(Si6H12)
[0109]环庚硅烷(Si7H14)。
[0110]步骤S2中使用的处理气体可以从这些气体中选择至少一种。
[0111]本例中，使用上述(C)式所表示的甲硅烷(SiH4)。
[0112]步骤S2的处理条件的一例为:
[0113]SiH4 流量:500sccm
[0114]沉积时间:1min
[0115]沉积温度:510°C
[0116]沉积压力:53.2Pa (0.4Torr)。
[0117]这样,根据第I实施方式的娃膜的成膜方法，对氧化娃膜2的表面(被处理面)上供给高阶氨基硅烷系气体，使氧化硅膜2的表面上吸附硅而形成晶种层3之后(步骤SI)、对晶种层3上供给不包含氨基的硅烷系气体，在晶种层3上使硅沉积而形成硅膜4 (步骤S2)。
[0118]进而，根据第I实施方式的硅膜的成膜方法，将步骤SI中的处理温度设为350°C以下且室温(25°C)以上。对于其优点，以下进行说明。
[0119]<处理温度与反应模式的关系>
[0120]首先，对于处理温度与由高阶氨基硅烷系气体形成的硅膜的反应模式的关系进行说明。
[0121]图3为表不处理时间与I旲厚的关系的图。图3的纵轴表不由闻阶氣基娃烧系气体形成的硅膜的膜厚，横轴表示处理时间。图3所示的关系是在以下的处理条件下求出的。
[0122]处理气体:DIPADS
[0123]处理气体流量:200sccm
[0124]处理温度:300°C、350°C、375°C、400°C
[0125]处理时间:lmin或 1min
[0126]处理压力:133Pa(ITorr)
[0127]如图3所示,如果将处理时间由Imin延长至1min,则形成的娃膜的膜厚变厚。但是已知在处理温度为350°C时与375°C时之间，尽管仅有25°C的差异，却有沉积率极端地变大的倾向。据推测是因为处理温度在350°C以下时反应模式并非是沉积反应(CVD反应)而是吸附反应；处理温度超过350°C时反应模式由吸附反应变化为沉积反应。因此，本发明人等降低了 DIPADS的流量对反应模式的变化进行更精细的分析。
[0128]图4为表示处理温度与膜厚的关系的图。图4所示的关系是在以下的处理条件下求出的。
[0129]处理气体:DIPADS
[0130]处理气体流量:50sccm
[0131]处理温度:200°C、25(rC、3(KrC、35(rC
[0132]375 °C >400 °C >425 °C >450 °C
[0133]处理时间:1min
[0134]处理压力:133Pa(ITorr)
[0135]如图4所示可知，即便在将DIPADS的流量降低为50sccm的情况下，与DIPADS的流量为200SCCm的情况同样地，在处理温度为350°C时与375°C时之间，有硅膜的膜厚开始变厚的倾向。
[0136]图5为表示将图4所示的关系用阿累尼乌斯曲线图表示的图。
[0137]如图5所示，在处理温度为350°C以下的区域，阿累尼乌斯曲线图几乎见不到倾斜。即，DIPADS没有活化。另外，如果处理温度超过350°C，则阿累尼乌斯曲线图出现倾斜。即，DIPADS活化。
[0138]由图5所示的关系可知，处理温度为350°C以下的区域中，DIPADS的反应模式为吸附反应；处理温度超过350°C的区域中，DIPADS的反应模式为沉积反应。本申请为对于晶种层3的形成有效的发明。晶种层3不需要膜厚较大。因此，晶种层3可以通过使被处理面上吸附硅而形成。因此，从使用高阶氨基硅烷系气体通过硅的吸附反应形成晶种层3的观点出发，处理温度为350°C以下且室温(25°C )以上即可。
[0139]这样，使用高阶氨基硅烷系气体形成晶种层3时，通过将其处理温度设为350°C以下且室温(25°C )以上，能够得到下述优点:晶种层3能够通过使硅吸附于被处理面上而形成、能够使晶种层3的厚度变薄。
[0140]<处理温度为350°C以下的区域中的晶种效应>
[0141]接着，对于处理温度为350°C以下的区域的晶种效应进行说明。
[0142][晶种层3的处理温度与硅膜4的膜厚的关系]
[0143]通过将处理条件如下设定，将处理温度作为参数形成晶种层3 (步骤SI)、将处理条件固定而在晶种层3上形成硅膜4(步骤S2)，对形成的硅膜4的膜厚进行比较。
[0144]?步骤 SI
[0145]DIPADS 流量:200sccm
[0146]处理时间:lmin
[0147]处理温度:350°C—300°C^ 250°C^ 200°C
[0148]处理压力:133Pa(ITorr)
[0149]?步骤 S2
[0150]SiH4 流量:500sccm
[0151]沉积时间:1min
[0152]沉积温度:510°C
[0153]沉积压力:53.2Pa (0.4Torr)
[0154]将其结果示于图6中。图6为表示晶种层的处理温度与晶种层上形成的硅膜的膜厚的关系的图。
[0155]通常的预想是如果降低形成晶种层3时的处理温度，则由晶种层3导致的效果被削弱；但如图6所示，得到与预想相反的结果。
[0156]如图6所示，对于晶种层3上形成的硅膜4的膜厚而言，在将晶种层3的处理温度由350°C下降至300°C时,娃膜4的膜厚由约6.43nm下降至约6.34nm。但是,如果将晶种层3的处理温度由300°C下降至250°C，则硅膜4的膜厚反而增大。并且，该膜厚超过了处理温度350°C时的膜厚(即约6.43nm)，达到约6.61nm。如果将晶种层3的处理温度由250°C下降至200°C，则膜厚下降至约6.03nm。需要说明的是，关于膜厚的面内均匀性，在处理温度200°C的情况下偏差为8.7%，稍大，但总的来说还在能够供于实用的范围内。
[0157]由上述见解可知，使用了高阶氨基硅烷系气体的晶种层3的形成中，能够使被处理面上效率良好地吸附硅的最佳的温度带位于处理温度小于300°C且超过200°C之间。为了确认这一点，调查了硅膜4的膜厚的压力依赖性。如果在最佳的温度带，则应当不依赖处理压力地形成硅在被处理面上高密度地排列、几乎完全吸附的晶种层3。假设形成了几乎完全吸附的晶种层3，则晶种层3上形成的硅膜4的膜厚见不到大的变化，S卩，应该没有压力依赖性。
[0158][2.晶种层3的处理压力与硅膜4的膜厚的关系]
[0159]通过将处理条件如下设定，将处理压力作为参数形成晶种层3 (步骤SI)、将处理条件固定而在晶种层3上形成硅膜4(步骤S2)，对形成的硅膜4的膜厚进行比较。
[0160]?步骤 SI
[0161]DIPADS 流量:200sccm
[0162]处理时间:lmin
[0163]处理温度:300°C或250°C
[0164]处理压力:133Pa— 66.5Pa — 13.3Pa
[0165](ITorr — 0.5Torr — 0.1Torr)
[0166].步骤S2 (没有条件的变更)
[0167]将其结果示于图7中。图7为表示晶种层3的处理压力与晶种层3上形成的硅膜4的膜厚的关系的图。
[0168](a)晶种层3的处理时间为lmin、处理温度为300°C的情况
[0169]如图7所示，可以确认有硅膜4的膜厚随着处理压力的下降而减少的倾向。可以推测处理时间为lmin、处理温度为300°C的情况下，在被处理面上排列的硅的密度低、晶种层3没有通过完全吸附而形成。需要说明的是，膜厚的面内均匀性在能够供于实用的范围内。
[0170](b)晶种层3的处理时间为lmin、处理温度为250°C的情况
[0171]如图7所示，硅膜4的膜厚在处理压力下降时稍微减少，如果与处理温度为300°C的情况相比较，则其减少量小并且接近几乎平坦。由该结果可以推测，晶种层3的处理时间为Imin的情况下，与处理温度为300°C时相比，处理温度为250°C时硅在被处理面上高密度地排列，晶种层3以被更接近完全吸附的状态形成。需要说明的是，膜厚的面内均匀性也在能够供于实用的范围内。
[0172][3.晶种层3的处理压力与硅膜4的雾度的关系]
[0173]为了检验晶种层3是否以被更接近完全吸附的状态形成，调查了上述6个样品的硅膜4的表面的雾度。基于如下假设:如果硅在被处理面上高密度地排列、晶种层3以被更接近完全吸附的状态形成，则其上形成的硅膜4的表面的微小凹凸变小、观测到良好的雾度。
[0174]图8为表示晶种层3的处理压力与晶种层3上形成的硅膜4的表面雾度的关系的图。
[0175]如图8所示，晶种层3的处理时间为Imin的情况下，与处理温度为300°C时相比，处理温度为250°C时观测到了良好的雾度。这是因为，处理温度为250°C的情况下，如图9的(A)所示，每单位时间(本例中lmin)的被处理面上的硅的吸附密度高，晶种层3能够成为更接近完全吸附的状态。结果，晶种层3上形成的硅膜4的表面的微小凹凸变小，改善了硅膜4的表面粗糙度。
[0176]与此相对，处理温度为300°C的情况下，观测到硅膜4的膜厚减少并且雾度恶化。这是因为，伴随着处理压力降低，如图9的(B)所示，每单位时间(本例中lmin)的被处理面上的硅的吸附密度与处理温度为250°C的情况相比降低，形成针孔、间隙比较多的晶种层3。
[0177]这样，使用了高阶氨基硅烷系气体的处理中，反应模式为吸附反应的处理温度为350°C以下的区域中，存在能够使被处理面上效率良好地吸附硅的最佳的温度带。本例中，处理温度为小于300°C且超过200°C之间。
[0178]因此，通过将使用了高阶氨基硅烷系气体的处理在上述最佳的温度带下进行，能够进行有效的层的形成，例如低温并且短时间地进行优良的晶种层3的形成。另外，上述最佳的温度带中，特别优选的温度范围为处理温度250°C ±25°C的范围。
[0179][4.晶种层3的处理时间与硅膜4的膜厚的关系]
[0180]如上述说明的那样，使用高阶氨基硅烷系气体形成晶种层3的情况下，对于处理温度350°C以下区域的硅向被处理面上的吸附，存在最佳的温度带。如果使用最佳的温度带，贝_便在短的处理时间，也能够得到硅的吸附密度高的良质的晶种层3。另外，也不会被处理压力极大地左右。该最佳的温度带是指处理温度小于300°C且超过200°C的范围。其中，处理温度250°C附近是良好的，如果在250°C ±25°C的范围内，则能够得到与处理温度250°C同样的优点。
[0181]然而，根据工艺不同，从工艺的低温化的观点出发，也存在使晶种层3的处理温度与处理温度250°C ±25°C的范围相比进一步降低的需求。
[0182]相反地，从生产率提高的观点出发，也有将晶种层3的处理温度设为高于处理温度250°C ±25°C的范围，想要接近成膜处理时的处理温度这样的要求。是出于想要通过缩小处理温度的控制范围来缩短升温、降温所需要的时间这样的观点。
[0183]此处，尝试着进一步调查晶种层3的处理时间与硅膜4的膜厚的关系。
[0184]?步骤 SI
[0185]DIPADS 流量:200sccm
[0186]处理时间:lmin— 3min — 5min — 1min
[0187]处理温度:300°C或250°C或 200°C
[0188]处理压力:133Pa(ITorr)
[0189].步骤S2 (没有条件的变更)
[0190]将其结果示于图10中。图10为表示晶种层3的处理时间与晶种层3上形成的硅膜4的膜厚的关系的图。
[0191]<处理温度为300°C的情况>
[0192]如图10所示，随着将晶种层3的处理时间由Imin延长到5min、1min,娃膜4的膜厚表现出增加的倾向。
[0193]<处理温度为250°C的情况>
[0194]如图10所示，即便将晶种层3的处理时间由Imin延长至3min、5min、1min,娃膜4的膜厚为几乎平坦的状态。
[0195]<处理温度为200°C的情况>
[0196]如图10所示,如果将晶种层3的处理时间由Imin延长到3min、1min,娃膜4的膜厚表现出增加的倾向。
[0197]进而，尝试着调查上述图10的样品中的硅膜4的表面的雾度。
[0198]图11为表示晶种层3的处理时间与晶种层3上形成的硅膜4的表面的雾度的关系的图。
[0199]<处理温度为300°C的情况>
[0200]如图11所示,如果将晶种层3的处理时间由Imin延长到5min、1min,贝U娃膜4的表面的雾度表现出改善的倾向。
[0201]<处理温度为250°C的情况>
[0202]如图11所示,如果将晶种层3的处理时间从Imin延长至3min、5min、1min,则处理时间由Imin变为3min时,娃膜4的表面的雾度表现出改善的倾向，3min、5min、1min时为几乎平坦的状态。
[0203]<处理温度为200°C的情况>
[0204]如图11所示,如果将晶种层3的处理时间由Imin延长到3min、1min,贝U娃膜4的表面的雾度表现出改善的倾向。需要说明的是，处理时间为lmin、3min时，会出现难以实用的值；如果将处理时间设为超过3min的时间，则恢复至实用上充分的值。
[0205]由该结果可知，将处理温度设为300°C以上且350°C以下的情况下，如果将晶种层3的处理时间设为5min以上的有限值，则能够得到为实用上充分水平的晶种层3。
[0206]另外，将处理温度设为200°C以下且室温(25°C )以上的情况下，如果将晶种层3的处理时间设为3min以上的有限值，则能够得到实用上充分的水平的晶种层3。
[0207][关于硅膜4的原料气体]
[0208]接着，对于晶种层3上形成的硅膜4的原料气体进行说明。
[0209]在晶种层3上形成硅膜4。硅膜4的膜厚存在能够实用的最小膜厚。能够实用的最小膜厚为即便将膜厚变薄也不会产生针孔的膜厚。最小膜厚依赖于硅膜4的原料气体。例如，原料气体为不包含氣基的甲娃烧气体或者不包含氣基的乙娃烧或更闻阶的闻阶娃烧系气体。
[0210]<娃膜4的原料气体为甲娃烧气体的情况>
[0211]图12为表示将原料气体设为甲硅烷情况下的硅膜4的表面的二次电子图像的照片。图12中，分别显示了:没有形成晶种层3的情况(没有晶种层)、使用分子中只包含I个娃的氣基娃烧系气体形成晶种层3的情况(氣基娃烧晶种)、使用闻阶氣基娃烧系气体形成晶种层3的情况(闻阶氣基娃烧晶种)。
[0212]如图12所示，硅膜4的原料气体为甲硅烷气体的情况下，硅膜4的没有针孔的、能够实用的最小膜厚为:
[0213]没有晶种层:15nm级，
[0214]氣基娃烧晶种:8nm级，
[0215]高阶氨基硅烷晶种:6nm级。
[0216]<娃|旲4的原料气体为闻阶娃烧系气体的情况>
[0217]图13为表不将原料气体设为高阶娃烧系气体情况下的娃膜4的表面的二次电子图像的照片。
[0218]如图13所示，硅膜4的原料气体为高阶硅烷系气体例如乙硅烷的情况下，硅膜4的没有针孔的、能够实用的最小膜厚为:
[0219]没有晶种层:4nm级，
[0220]氣基娃烧晶种:3nm级，
[0221]闻阶氣基娃烧晶种:2nm级。
[0222]如图12和图13所示，将硅膜4的膜厚变薄的情况下，将硅膜4的原料气体设为乙硅烷或更高阶的高阶硅烷系气体即可。当然，对于硅膜4要求为较厚的膜厚的情况下，也可以使用甲硅烷气体。需要说明的是，工艺上例如能够允许针孔的情况下，可以分别如下设定:将硅膜4的原料气体设为高阶硅烷系气体时，将硅膜4的膜厚设为小于2nm的有限值；另外，将硅膜4的原料气体设为甲硅烷气体时，将硅膜4的膜厚设为小于6nm的有限值。这些情况下，虽然产生针孔，但与没有晶种层的情况相比较，则能够得到改善表面粗糙度的优点。
[0223]这样，硅膜4的原料气体可以根据硅膜4的要求厚度选择不包含氨基的甲硅烷气体、或者不包含氣基的乙娃烧或更闻阶的闻阶娃烧系气体。
[0224]作为不包含氨基的乙硅烷或更高阶的高阶硅烷系气体，可以从包含以下至少一种气体的气体中选择:
[0225]乙硅烷(Si2H6)、
[0226]SimH2m+2式所表示的硅的氢化物，其中，m为3以上的自然数；
[0227]SinH2ll式所表示的硅的氢化物，其中，η为3以上的自然数。
[0228]另外，上述SimH2m+2(其中，m为3以上的自然数)式所表示的硅的氢化物可以从以下的至少一种中选择:
[0229]Si3H8、
[0230]Si4H10'
[0231]Si5H12、
[0232]Si6H14,
[0233]Si7H16。
[0234]另外，上述SinH2n(其中，η为3以上的自然数)式所表示的硅的氢化物可以从以下的至少一种中选择:
[0235]Si3H6、
[0236]Si4H8,
[0237]Si5H10'
[0238]Si6H12、
[0239]Si7H14。
[0240]另外，可以理解，由图12和图13所示的结果可知，形成硅膜4时，相比于不形成晶种层3，优选形成晶种层3。因为能够抑制硅膜4的针孔的产生。进而可以理解，作为晶种层3的形成所使用的处理气体，相比于分子中仅包含I个硅的氨基硅烷系气体，还优选使用分子中包含两个以上硅的高阶氨基硅烷系气体。因为能够进一步抑制硅膜4的针孔的产生。
[0241](第2实施方式)
[0242]上述第I实施方式中，已经说明了想要将晶种层3上形成的硅膜的膜厚变薄的情况下，可以选择不包含氨基的乙硅烷或更高阶的高阶硅烷系气体作为原料气体。
[0243]第2实施方式涉及作为晶种层3上形成的硅膜的原料气体，选择不包含氨基的乙娃烧或更闻阶的闻阶娃烧系气体(以下，简称为闻阶娃烧系气体)的情况下优选的应用例。
[0244]<应用例1:多重晶种层>
[0245]将晶种层3上形成的硅膜的原料气体设为高阶硅烷系气体的情况下，能够薄薄地形成抑制了针孔的产生的硅膜。这在将晶种层3设为多重晶种层的情况下是有效的。
[0246]图14为表示本发明的第2实施方式的硅膜的成膜方法的应用例I的程序的一例的流程图；图15的(A)图?(D)图为概略地表示图14中所示程序中的被处理体的状态的剖面图。
[0247]首先，将图15的(A)所示的被处理体例如硅基板I运送至成膜装置的处理室。图15的(A)所示的被处理体与图2的(A)所示的被处理体相同，在硅基板I上形成了氧化硅膜2。氧化硅膜2的表面为用于形成硅膜的被处理面。需要说明的是，构成被处理面的物质与第I实施方式同样不限于氧化娃膜2。
[0248]接着，如图14和图15的(B)所示，使氧化硅膜2的表面(被处理面)上吸附硅而形成晶种层3。与第I实施方式同样地,对氧化娃膜2的表面上供给高阶氨基娃烧系气体作为处理气体而形成晶种层3，形成晶种层3时的处理温度为350°C以下且室温(25°C )以上(步骤SI)。作为高阶氨基硅烷系气体，可以选择第I实施方式的步骤SI中说明的气体。本例中使用DIPADS。处理条件也可以为第I实施方式的步骤SI中说明的条件。
[0249]接着，如图14和图15的(C)所不，在晶种层3上使娃沉积而形成第2晶种层3a(步骤S3)。第2晶种层3a通过对晶种层3的表面上供给不包含氨基的乙硅烷或更高阶的高阶硅烷系气体作为处理气体而形成。本例中，使用乙硅烷作为第2晶种层3a的处理气体。如图13所示，第2晶种层3a的膜厚可以为针孔的产生被抑制的最小膜厚附近例如2nm级至4nm级的范围。本例中，制成为2nm级(2nm以上且小于3nm)的膜厚。关于处理条件，可以调节沉积时间以使第2晶种层3a的膜厚为2nm级。步骤S3的处理条件的一例为:
[0250]Si2H6 流量:300sccm
[0251]沉积时间:16min
[0252]沉积温度:400°C
[0253]沉积压力:133Pa(ITorr)。
[0254]其中，工艺上，例如，能够允许针孔的情况下，不需要将第2晶种层3a的膜厚设为2nm以上且4nm以下，也可以设为4nm以下的有限值。
[0255]接着，如图14和图15的⑶所示，在第2晶种层3a上使硅沉积而形成硅膜4(步骤S4)。硅膜4通过对第2种层3a的表面上供给不包含氨基的硅烷系气体作为处理气体而形成。作为不包含氨基的硅烷系气体，可以选择第I实施方式的步骤S2中说明的气体。本例中使用甲硅烷。处理条件也可以为第I实施方式的步骤S2中说明的条件。形成的硅膜4为例如非晶硅。当然，作为硅膜4的处理气体，也可以使用不包含氨基的乙硅烷或更高阶的闻阶娃烧系气体。该情况下，作为不包含氣基的乙娃烧或更闻阶的闻阶娃烧系气体，优选使用相对于作为第2晶种层3a的处理气体而使用的不包含氨基的乙硅烷或更高阶的高阶硅烷系气体为同阶或低阶的硅烷系气体。例如，作为第2晶种层3a的处理气体使用乙硅烷(Si2H6)的情况下，作为硅膜4的处理气体优选使用乙硅烷(Si2H6)、或甲娃烷(SiH4)。另外，例如，作为第2晶种层3a的处理气体，使用丙硅烷(Si3H8)的情况下，作为硅膜4的处理气体，优选使用丙硅烷(Si3H8)或者乙硅烷(Si2H6)或甲硅烷(SiH4)。
[0256]这样，对晶种层3上使用不包含氨基的高阶硅烷系气体通过沉积(气相沉积)或吸附形成硅膜的情况下，能够将硅膜作为多重晶种层中的一层、本例中作为第2晶种层3a而应用。这是由于形成的硅膜的膜厚即便薄也能够抑制针孔的产生。
[0257]通过这样的第2实施方式，能够在晶种层3上通过沉积或吸附形成膜厚薄的、没有针孔且平坦性也优异的薄的第2晶种层3a。因此，可以得到如下优点:能够在第2晶种层3a上同样通过沉积而形成平坦性优异的硅膜4。
[0258]<应用例2:多重晶种层+孔或槽的填埋的一例>
[0259]应用例2涉及在应用例I所示的多重晶种层上形成硅膜并通过硅膜填埋孔或槽的程序。
[0260]图16的(A)?图16的(F)为概略地表不本发明的第2实施方式的娃膜的成膜方法的应用例2的程序的一例中的被处理体的状态的剖面图。
[0261]首先，如图16的(A)所示，在硅基板I上形成有氧化硅膜2。氧化硅膜2上形成有从其表面起到硅基板I的孔或槽5。本例中，对于具有这样的结构的被处理体形成晶种层3。
[0262]接着，如图16的(B)所示，在具有孔或槽5的氧化硅膜2的表面(被处理面)上，按照第1、第2的实施方式说明的方法形成晶种层3。
[0263]接着，如图16的(C)所示，在晶种层3上按照第2实施方式说明的方法形成第2晶种层3a。由此形成多重晶种层。晶种层3和第2晶种层3a分别优选非掺杂而形成。这是从维持包含晶种层3和第2晶种层3a的多重晶种层的表面的平坦性的观点出发的。即，边掺杂成为供体或受体的杂质例如砷、磷、硼边形成晶种层3和第2晶种层3a时，存在有损多重晶种层的表面的平坦性的可能性。该可能性可以通过非掺杂地形成晶种层3和第2晶种层3a而解消。
[0264]另外，非掺杂形成晶种层3和第2晶种层3a的情况下，如图17所示，形成晶种层3和第2晶种层3a之后，也可以例如通过气相扩散法掺杂成为供体或受体的杂质。这样，通过非掺杂形成晶种层3和第2晶种层3a之后，利用气相扩散法掺杂成为供体或受体的杂质例如砷、磷、硼，能够保持多重晶种层的表面良好的平坦性，降低多重晶种层的电阻值。
[0265]接着，如图16的⑶所示，对于包含晶种层3和第2晶种层3a的多重晶种层上供给不包含氨基的硅烷系气体，使硅沉积在多重晶种层上而形成硅膜4。此时，以不堵塞孔或槽5的膜厚，残留有对应于孔或槽5的开口部6而形成硅膜4。此时的不包含氨基的硅烷系气体可以选择甲硅烷气体、乙硅烷或更高阶的高阶硅烷气体的任一者，但考虑到阶梯覆盖率的良好，可以选择甲硅烷气体。因为，将甲硅烷气体作为原料气体而形成的硅膜，与例如将乙硅烷气体作为原料气体形成的硅膜相比较，容易使覆盖孔或槽5时的阶梯覆盖率良好。
[0266]接着，如图16的(E)所示，对硅膜4沿着孔或槽5残留硅膜4地进行蚀刻，使对应于娃膜4的孔或槽5的开口部6拓宽。本例中,将娃膜4蚀刻成为截面为V字型。本说明书中，将其称为V字型蚀刻。
[0267]需要说明的是，对于硅膜4，与晶种层3和第2晶种层3a同样地，优选用非掺杂而形成。这是从维持硅膜4的表面的平坦性的观点出发的。用非掺杂形成硅膜4的情况下，如图18所示，对于硅膜4如图16的(E)所示地进行蚀刻之后，也可以例如通过气相扩散法掺杂成为供体或受体的杂质。这样，用非掺杂形成硅膜4并进行蚀刻之后，通过气相扩散法掺杂成为供体或受体的杂质例如砷、磷、硼，能够降低硅膜4的电阻值。
[0268]接着，如图16的(F)所示，在开口部6已经拓宽的硅膜4上形成填埋开口部6的薄膜7。薄膜7可以为硅膜，也可以为硅膜以外的薄膜例如金属膜。
[0269]这样，第2的实施方式可以应用于将被处理面上形成的孔或槽、本例中为氧化硅膜2上形成的孔或槽5填埋的填埋程序。
[0270]< V字型蚀刻:长径比依赖性>
[0271]另外，已经确认了图16的(E)所示的V字型蚀刻后的硅膜4在孔或槽5内的截面形状、与图16的(D)所示的沉积工序后的硅膜4的对应于孔或槽5的开口部6的长径比存在关系。
[0272]为了说明该关系，对于“蚀刻覆盖率”这一词汇进行定义。
[0273]图19的㈧?图19的(C)为用于说明“蚀刻覆盖率”的定义的剖面图。
[0274]图19的(A)为初始状态的剖面图。初始状态下，例如，形成了顶面膜厚为25nm、底部膜厚为25nm的硅膜4。对其蚀刻之后，如图19的(B)所示，分别保形蚀刻成顶面膜厚为5nm、底部膜厚为5nm。将该状态作为蚀刻覆盖率=0%。另外，如图19的(C)所示，蚀刻之后，顶面膜厚被蚀刻为5nm，底部膜厚仍然为25nm。将该状态设为蚀刻覆盖率=100%。
[0275]图20的(A)为表示孔或槽5的初始状态的剖面图，图20的(B)为表示硅膜4的对应于孔或槽5的开口部6的长径比为“37.5”情况的剖面图，图20的(C)为表示所述长径比为“12”的情况的剖面图，图21为表示长径比与蚀刻覆盖率的关系的图。
[0276]如图21所不，开口部6的长径比为“ 12”时,蚀刻覆盖率为约27%左右。与此相对，开口部6的长径比为“37.5”时，蚀刻覆盖率为约89%左右。如果将这些点作直线，长径比为0(即平面)时，蚀刻覆盖率接近约0%。
[0277]这样，如图16的⑶所示的沉积工序后的硅膜4的、对应于孔或槽5的开口部6的长径比与图16的(E)所示的V字型蚀刻后的硅膜4在孔或槽5内的截面形状存在关系。
[0278]S卩，对V字型蚀刻后的孔或槽5内的硅膜4的截面形状进行控制使得朝向孔或槽5的底部变狭窄的情况下(想要使蚀刻覆盖率接近100% )，优选扩大开口部6的长径比。这是因为随着开口部6的长径比变大，蚀刻气体变得难以进入开口部6的深处，结果，硅膜4的截面形状能够接近蚀刻覆盖率100%。
[0279]这样，能够通过控制形成硅膜4后的开口部6的长径比，而控制V字型蚀刻后的孔或槽5内的硅膜4的截面形状。能够这样控制截面形状的结果，可以获得如下优点:能够得到V字型蚀刻后的蚀刻覆盖率接近100%的、更容易利用薄膜7填埋的开口部6。
[0280]<应用例3:多重晶种层+孔又或槽的填埋的另一例>
[0281]应用例3涉及在应用例I所示的多重晶种层上形成硅膜、通过硅膜填埋孔或槽的另一程序。
[0282]图22的㈧?图22的⑴为概略地表示本发明的第2实施方式的硅膜的成膜方法的应用例3的程序的一例中的被处理体的状态的剖面图。
[0283]首先，如图22的(A)?图22的(C)所示，应用例2中，基于参照图16的(A)?图16的(C)说明的方法，形成第2晶种层3a。本例中，晶种层3和第2晶种层3a优选分别用非掺杂形成，用非掺杂形成的情况下，如图23所示，例如，也可以通过气相扩散法在晶种层3和第2晶种层3a中掺杂成为供体或受体的杂质。
[0284]接着，如图22的(D)所示，对于包含晶种层3和第2晶种层3a的多重晶种层上供给不包含氨基的硅烷系气体，使硅沉积在多重晶种层上而形成硅膜4。本例中不那么关注硅膜4的阶梯覆盖率。因此，过程中孔或槽5有可能被堵塞。
[0285]接着，如图22的(E)所示，对硅膜4、晶种层3和第2晶种层3a进行蚀刻，在孔或槽5的底部残留硅膜4。
[0286]本例中，硅膜4优选用非掺杂形成，用非掺杂形成的情况下，如图24所示，例如，也可以通过气相扩散法在蚀刻后的硅膜4中掺杂成为供体或受体的杂质。
[0287]接着，如图22的(F)所示，重复图22的⑶和图22的(C)所示的工序，再度形成晶种层3和第2晶种层3a。
[0288]接着，如图22的(G)所示，重复图22的(D)所示的工序，再度形成硅膜4。之后，如图22的(H)所示，重复图22的(E)所示的工序，对于硅膜4、晶种层3和第2晶种层3a进行蚀刻，在孔或槽5的底部残留硅膜4。
[0289]以下，按照设计的次数重复进行图22的⑶?图22的(E)所示的工序，如图22的(I)所示，通过硅膜4填埋孔或槽5。
[0290]这样，第2实施方式通过重复进行多重晶种层的形成、硅膜4的沉积然后蚀刻而将被处理面形成的孔或槽、本例中为氧化硅膜2上形成的孔或槽5填埋，也可以应用于填埋程序。
[0291]需要说明的是，图22的㈧?图22的⑴所示的例中，按照设计的次数重复进行下面3个工序:
[0292]包含晶种层3和第2晶种层3a的多重晶种层的形成，
[0293]硅膜4的形成，
[0294]硅膜4以及多重晶种层的蚀刻。
[0295]但是，如图25的(A)?图25的⑶所示，“包含晶种层3和第2晶种层3a的多重晶种层的形成”也可以是:制成最初的仅第I层，在第2层以后，按照设计的次数重复进行以下两个工序:
[0296]硅膜4的形成，
[0297]硅膜4的蚀刻。
[0298]<应用例4:向第2晶种层和硅膜掺杂的例子>
[0299]本第2实施方式中，向第2晶种层3a和硅膜4掺杂成为供体或受体的杂质的情况下，如图26的(A)和图27的(A)所示，优选在使用原料气体(处理气体)形成非掺杂的第2晶种层3a和硅膜4之后，如图26的⑶和图27的⑶所示，对于非掺杂的第2晶种层3a和硅膜4，供给包含成为供体或受体的杂质例如砷、磷、硼的掺杂气体，将这些杂质通过气相扩散法掺杂至非掺杂的第2晶种层3a和硅膜4中。这是因为，能够得到在使第2晶种层3a(多重晶种层)以及硅膜4的表面保持良好的平坦性的状态下降低电阻值的优点。
[0300]然而，根据工艺的不同，也存在允许某种程度的表面粗糙度的情况。该情况下，如图28和图29所示，也可以同时供给原料气体(处理气体)和上述掺杂气体，形成掺杂了上述杂质的第2晶种层3a和硅膜4。需要说明的是，在晶种层3的形成中，既可以同时地供给原料气体(处理气体)和上述掺杂气体，也可以不同时供给，哪一者都行。即，在形成包含晶种层3和第2晶种层3a的多重晶种层的工序中，至少在第2晶种层3a的形成中，同时供给原料气体(处理气体)和上述掺杂气体。
[0301]这样的图28和图29所示的掺杂例，在例如参照图16的(A)?图16的(F)、图22的㈧?图22的⑴、以及图25的㈧?图25的⑶进行了说明的通过硅膜4填埋孔或槽5的工艺中，是有效的。因为在这样的工艺中，沉积时的表面有例如通过蚀刻或研磨最终后退的情况。因此，可以存在不要求严密的表面粗糙度的精度的情况。将图16的㈧?图16的(F)所示的工艺的硅膜4的最终形状的一例示于图30的㈧中，将图22的㈧?图22的⑴所示的工艺中的硅膜4的最终形状的一例示于图30的⑶中，将图25的㈧?图25的(D)所示的工艺中的硅膜4的最终形状的一例示于图30的(C)中。
[0302](第3实施方式)
[0303]接着，将能够实行本发明的第1、第2实施方式的硅膜的成膜方法的成膜装置的一例作为本发明的第3实施方式，对其进行说明。
[0304]〈成膜装置〉
[0305]图31为概略地表示本发明的第3实施方式的成膜装置的一例的剖面图。
[0306]如图31所示，成膜装置100具有下端开口的有顶面的圆筒体状的处理室101。处理室101的整体由例如石英形成。在处理室101内的顶面设有石英制的顶面板102。例如由不锈钢成型为圆筒体状的歧管103介由O形环等密封部件104连接在处理室101的下端开口部。
[0307]歧管103支撑处理室101的下端。石英制的晶舟105能够从歧管103的下方插入至处理室101内，所述石英制的晶舟105能够多级载置作为被处理体的多枚例如50?100枚的半导体基板、本例中为娃基板I。由此，处理室101内收容有娃基板I。晶舟105具有多根支柱106、由支柱106形成的槽支撑多枚娃基板I。
[0308]晶舟105隔着石英制的保温筒107载置于平台108上。平台108支撑于旋转轴110上，旋转轴110贯通将歧管103下端的开口部开闭的、例如不锈钢制的盖部109。旋转轴110的贯通部设有例如磁性流体密封件111，气密地密封并且能够旋转地支撑旋转轴110。在盖部109的周边与歧管103的下端部之间，夹设由例如由O形环形成的密封部件112。由此保持处理室101内的密封性。旋转轴110安装在例如被晶舟升降机等升降机构(没有图示)支撑的臂113的前端。由此，使纵型晶舟105和盖部109等一体地升降从而插入处理室101内或从其中脱离。
[0309]成膜装置100具有:向处理室101内供给处理中使用的气体的处理气体供给机构114、以及向处理室101内供给非活性气体的非活性气体供给机构115。
[0310]本例的处理气体供给机构114包括:分子中包含两个以上硅的氨基硅烷系气体供给源117a(以下，简称为氨基硅烷系气体供给源117a)、以及不含氨基的硅烷系气体供给源117b (以下，简称为硅烷系气体供给源117b)。另外，非活性气体供给机构115包括非活性气体供给源120。分子中包含两个以上硅的氨基硅烷系气体的一例为DIPADS，不包含氨基的硅烷系气体的一例为Si2H6。非活性气体的一例为氮气。非活性气体作为吹扫气体等利用。
[0311]氨基硅烷系气体供给源117a通过流量控制器121a和开闭阀122a与分散喷嘴123a连接。同样地，硅烷系气体供给源117b通过流量控制器121b和开闭阀122b与分散喷嘴123b连接。
[0312]需要说明的是，与不包含氨基的硅烷系气体一起供给掺杂气体的情况下，如图32所示，处理气体供给机构114可以进一步设置掺杂气体供给源117c。掺杂气体供给源117c通过流量控制器121d和开闭阀122d与分散喷嘴123b连接。
[0313]分散喷嘴123a、123b由石英管制成，贯穿歧管103的侧壁到达内侧并向上弯曲、垂直延伸。在分散喷嘴123a、123b的垂直部分，隔有限定的间隔而形成有多个气体吐出孔124。由此，各气体由气体吐出孔124沿水平方向面向处理室101内略均匀地排出。
[0314]非活性气体供给源120通过流量控制器121c和开闭阀122c与喷嘴128连接。喷嘴128贯穿歧管103的侧壁，沿水平方向由其先端向处理室101内排出非活性气体。
[0315]在处理室101内的位于与分散喷嘴123a、123b的相反侧的部分设置有用于将处理室101内排气的排气口 129。排气口 129通过在上下方向去除处理室101的侧壁而细长地形成。在处理室101的对应于排气口 129的部分，按照覆盖排气口 129的方式通过焊接安装有截面成形为“ 2 ”状的排气口覆盖部件130。排气口覆盖部件130沿着处理室101的侧壁向上方延伸，在处理室101的上方设定有气体出口 131。气体出口 131与包括真空泵等的排气机构132连接。排气机构132通过将处理室101内排气从而进行处理中使用的处理气体的排气、以及将处理室101内的压力设定为与处理相应的处理压力。
[0316]在处理室101的外周设置有筒体状的加热装置133。加热装置133将供于处理室101内的气体活化，并且将处理室101内收容的被处理体、本例中为硅基板I加热。
[0317]成膜装置100的各部的控制通过例如由微处理器(计算机)组成的控制器150进行。控制器150与用户接口 151连接，用户接口 151包括操作者为了管理成膜装置100而进行命令的输入操作等的触摸面板、将成膜装置100的运转状况可视化而显示的显示器等。
[0318]控制器150与存储部152连接。存储部152存储有用于通过控制器150的控制实现成膜装置100中实行的各种处理的控制程序、用于根据处理条件在成膜装置100的各构成部实行处理的程序即制程。制程存储于例如存储部152中的存储介质。存储介质既可以为硬盘或半导体存储器，也可以为⑶_R0M、DVD、闪存等轻便性的存储介质。另外，也可以通过其他的装置例如专用线路适宜传输制程。制程根据需要按照用户接口 151的指示等从存储部152读出，根据读出的制程控制器150实行处理，由此成膜装置100在控制器150的控制下实施所希望的处理。
[0319]本例中，在控制器150的控制之下，根据上述第I实施方式的硅膜的成膜方法、或者上述第2实施方式的娃膜的成膜方法依次实施成膜处理。
[0320]上述第1、第2实施方式的硅膜的成膜方法可以通过使用如图31所示的成膜装置100，用I台成膜装置进行实施。
[0321]另外，作为成膜装置不限于如图31所示的分批式，也可以使用单片式的成膜装置。
[0322]以上，通过实施方式对于本发明进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，可以实施各种变形。
[0323]上述实施方式中，将被处理体设为硅基板I，但被处理体不限定于硅基板1，可以优选用于微细化正在不断推进的电子产品的制造方法例如半导体装置的制造工艺、以及平板触摸显示器的制造工艺中。另外，本发明可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。
[0324]本发明提供能够应对进一步薄膜化的要求并且也能够改善表面粗糙度的精度的娃膜的成膜方法。
[0325]另外，本发明提供使用上述硅膜的成膜方法在被处理面具有孔或槽的被处理体上形成薄膜的薄膜的成膜方法。
[0326]另外，本发明提供使用上述硅膜的成膜方法在被处理面具有孔或槽的被处理体上形成娃膜的娃膜的成膜方法。
[0327]另外，本发明提供能够控制沿着孔或槽形成的薄膜在所述孔或槽内的截面形状的截面形状控制方法。
[0328]可以认为此次公开的实施方式并非限定于以所有的点例示的内容。实际上，上述的实施方式能够以多种形式实现。另外，上述的实施方式可以以各种形式进行省略、置换、变更只要不脱离所附的权利要求书及其主旨即可。本发明的范围意图在包含与附加的权利要求均等的意味以及范围的所有变更。
【权利要求】
1.一种娃膜的成膜方法， 其为在具有被处理面的被处理体上形成硅膜的硅膜的成膜方法，具备: (1)对所述被处理面上供给分子中包含两个以上硅的高阶氨基硅烷系气体，使所述被处理面上吸附硅而形成晶种层的工序，和 (2)对所述晶种层上供给不包含氨基的硅烷系气体，使硅沉积在所述晶种层上而形成硅膜的工序， 将所述(1)工序的处理温度设为350°C以下且室温即25°C以上的范围。
2.根据权利要求1所述的硅膜的成膜方法，其中， 所述晶种层并非使硅气相沉积在所述被处理面上而是通过使所述被处理面上吸附硅而形成， 通过在350°C以下且室温即25°C以上的范围内调节所述(1)工序的处理温度而控制所述硅的吸附密度。
3.根据权利要求1所述的硅膜的成膜方法，其中，将所述(1)工序的处理温度设为小于300 V且超过200 °C的范围。
4.根据权利要求1所述的硅膜的成膜方法，其中，将所述(1)工序的处理温度设在250°C ±25°C的范围。
5.根据权利要求1所述的硅膜的成膜方法，其中，将所述(1)工序的温度设为小于200°C且室温即25°C以上的范围时，所述(1)工序的处理时间设为超过3min的有限值的时间。
6.根据权利要求1所述的硅膜的成膜方法，其中， 所述分子中包含两个以上硅的高阶氨基硅烷系气体从包含至少一种下述式所表示的硅的氨基化合物的气体中选择:
((RlR2)N)nSixH2X+2_n_m(R3)m...(A)、和
((RlR2)N)nSixH2X_n_m(R3)m...(B) 其中，所述㈧和所述⑶式中， η为氨基的个数，是1?6的自然数； m为烷基的个数，是0或1?5的自然数；
R1、R2 = CH3、C2H5、C3H7
R3 = CH3、C2H5、C3H7、C1
可以是R1 = R2 = R3,或者也可以不同， X为2以上的自然数。
7.根据权利要求6所述的硅膜的成膜方法，其中， 所述(A)式所表示的高阶氨基硅烷系气体从下述气体的至少一种中选择: 二异丙基氨基乙硅烷即Si2H5N(iPr)2 二异丙基氨基丙硅烷即Si3H7N(iPr)2 二异丙基氨基氯乙硅烷即Si2H4ClN(iPr)2 二异丙基氨基氯丙硅烷即Si3H6ClN(iPr)2。
8.根据权利要求6所述的硅膜的成膜方法，其中， 所述(B)式所表示的高阶氨基硅烷系气体从下述气体的至少一种中选择: 二异丙基氨基环丙硅烷即Si3H5N(iPr)2 二异丙基氨基氯环丙硅烷即Si3H4ClN(iPr)2。
9.根据权利要求1所述的硅膜的成膜方法，其中， 所述(2)工序中使用的所述不包含氨基的硅烷系气体为分子中包含两个以上硅且不包含氣基的闻阶娃烧系气体。
10.根据权利要求9所述的硅膜的成膜方法，其中， 所述分子中包含两个以上硅且不包含氨基的高阶硅烷系气体从包含下述的至少一种的气体中选择:
Si2H6， SimH2m+2式所表示的硅的氢化物，其中，m为3以上的自然数， SinH2nS所表示的硅的氢化物，其中，η为3以上的自然数。
11.根据权利要求10所述的硅膜的成膜方法，其中， 所述SimH2m+2式所表示的硅的氢化物从以下的至少一种中选择:
Si3H8，
Si4H10，
Si5H12，
Si6H14，
Si7H16， 所述SinH2n式所表示的硅的氢化物从以下的至少一种中选择:
Si3H6，
Si4H8，
Si5H10，
Si6H12，
Si7H14。
12.根据权利要求6所述的硅膜的成膜方法，其中，所述(2)工序中形成的所述硅膜为所述晶种层上形成的第2晶种层。
13.根据权利要求12所述的硅膜的成膜方法，其中，所述第2晶种层通过在所述晶种层上气相沉积硅而形成。
14.根据权利要求12所述的硅膜的成膜方法，其中，所述第2晶种层的膜厚为4nm以下的有限值。
15.根据权利要求12所述的硅膜的成膜方法，其中， 在所述(2)工序之后，进而具备: (3)对所述第2晶种层上供给不包含氨基的硅烷系气体，使硅沉积在所述第2晶种层上而形成新的硅膜的工序。
16.根据权利要求15所述的娃膜的成膜方法,其中， 所述(3)工序中所使用的所述不包含氨基的硅烷系气体为: 相对于所述(2)工序中使用的不包含氨基的高阶硅烷系气体为同阶或低阶的硅烷系气体。
17.根据权利要求16所述的硅膜的成膜方法，其中， 所述同阶或低阶的硅烷系气体为SiH4、或Si2H6。
18.—种薄膜的成膜方法，其为在被处理面上具有孔或槽的被处理体上形成薄膜的方法，具备: (4)根据权利要求12所述的硅膜的成膜方法，在所述被处理面上形成包含晶种层和第2晶种层的多重晶种层的工序； (5)对所述多重晶种层上供给不包含氨基的硅烷系气体，使硅沉积在所述多重晶种层上，以不堵塞所述孔或槽的膜厚，残留有对应于所述孔或槽的开口部地形成硅膜的工序； (6)沿着所述孔或槽残留硅膜地蚀刻所述硅膜，使所述硅膜的对应于所述孔或槽的开口部拓宽的工序；和 (7)在所述开口部已经拓宽的所述硅膜上，形成填埋所述开口部的薄膜的工序。
19.根据权利要求18所述的薄膜的成膜方法， 所述(5)工序中所使用的所述不包含氨基的硅烷系气体为: 相对于所述(4)工序中使用的分子中包含两个以上硅且不包含氨基的高阶硅烷系气体为同阶或低阶的硅烷系气体。
20.根据权利要求19所述的薄膜的成膜方法，其中， 所述同阶或低阶的硅烷系气体为SiH4或Si2H6。
21.根据权利要求18所述的薄膜的成膜方法，其中，所述(4)工序中，至少在所述第2晶种层的形成中，同时供给原料气体和包含成为供体或受体的杂质的掺杂气体。
22.根据权利要求18所述的薄膜的成膜方法，其中， 在所述(4)工序之后，进而具备: (8)在所述多重晶种层中掺杂成为供体或受体的杂质的工序。
23.根据权利要求18所述的薄膜的成膜方法，其中， 在所述(5)工序中，同时供给所述不包含氨基的硅烷系气体和包含成为供体或受体的杂质的掺杂气体。
24.根据权利要求18所述的薄膜的成膜方法，其中， 在所述(6)工序之后，进而具备: (9)在所述开口部已经拓宽的所述硅膜中掺杂成为供体或受体的杂质的工序。
25.根据权利要求22所述的薄膜的成膜方法，其中，所述杂质的掺杂使用气相扩散法进行。
26.根据权利要求18所述的薄膜的成膜方法，其中， 控制所述(6)工序后的所述硅膜的、所述孔或槽内的截面形状的情况下， 通过改变所述(5)工序后的所述硅膜的、对应于所述孔或槽的开口部的长径比而进行控制。
27.根据权利要求24所述的薄膜的成膜方法，其中，对所述孔或槽内的所述硅膜的截面形状进行控制使得朝向所述孔或槽的底部变窄的情况下，使所述开口部的长径比渐趋变大。
28.—种娃膜的成膜方法，其为在被处理面具有孔或槽的被处理体上形成娃膜的方法，具备: (10)根据权利要求12所述的硅膜的成膜方法，在所述被处理面上形成包含晶种层和第2晶种层的多重晶种层的工序； (11)对所述多重晶种层上供给不包含氨基的硅烷系气体，使硅沉积在所述多重晶种层上而形成硅膜的工序；和 (12)对所述硅膜进行蚀刻并在所述孔或槽的底部残留所述硅膜的工序， 至少重复进行所述(11)工序至所述(12)工序，利用重复形成的所述硅膜填埋所述被处理面的所述孔或槽。
29.根据权利要求28所述的硅膜的成膜方法，其中，重复进行所述(10)工序至所述(12)工序，利用重复形成的所述硅膜填埋所述被处理面的所述孔或槽。
30.根据权利要求28所述的硅膜的成膜方法，其中， 所述(11)工序中所使用的所述不包含氨基的硅烷系气体为: 相对于所述(10)工序中使用的所述分子中包含两个以上硅且不包含氨基的高阶硅烷系气体为同阶或低阶的硅烷系气体。
31.根据权利要求30所述的硅膜的成膜方法，其中， 所述同阶或低阶的硅烷系气体为SiH4或Si2H6。
32.根据权利要求28所述的薄膜的成膜方法，其中，所述(10)工序中，至少在所述第2晶种层的形成中，同时供给原料气体和包含成为供体或受体的杂质的掺杂气体。
33.根据权利要求28所述的硅膜的成膜方法，其中， 在所述(10)工序之后，进而具备: (13)在所述多重晶种层中掺杂成为供体或受体的杂质的工序。
34.根据权利要求28所述的薄膜的成膜方法，其中，在所述(11)工序中，同时供给所述不包含氨基的硅烷系气体和包含成为供体或受体的杂质的掺杂气体。
35.根据权利要求28所述的硅膜的成膜方法，其中， 在所述(12)工序之后，进而具备: (14)在所述孔或槽的底部残留的所述硅膜中掺杂成为供体或受体的杂质的工序。
36.根据权利要求33所述的硅膜的成膜方法，其中，所述杂质的掺杂使用气相扩散法进行。
37.一种截面形状控制方法，其为控制沿着孔或槽形成的薄膜在所述孔或槽内的截面形状的方法，其具备: (15)在表面形成有孔或槽的被处理面上，以不堵塞所述孔或槽的膜厚，沿着所述孔或槽残留有对应于所述孔或槽的开口部地形成薄膜的工序，和 (16)沿着所述孔或槽残留薄膜地蚀刻所述薄膜，使所述薄膜的对应于所述孔或槽的开口部拓宽的工序， 通过改变由所述(15)工序得到的所述薄膜的所述开口部的长径比，对所述(16)工序后的所述薄膜在所述孔或槽内的截面形状进行控制。
38.根据权利要求37所述的截面形状控制方法，其中，对所述孔或槽内的所述薄膜的截面形状进行控制使得朝向所述孔或槽的底部变窄的情况下，使所述开口部的长径比渐趋变大。
【文档编号】C23C16/24GK104347353SQ201410375010
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】长谷部一秀, 高桥和也, 小森克彦, 古泽纯和, 冈田充弘, 林宽之, 柿本明修 申请人:东京毅力科创株式会社