非晶體硅膜的成膜方法和成膜裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠進(jìn)一步改善表面粗糙度的精度、且能夠應(yīng)對接觸孔、線等的微細(xì)化的進(jìn)展的非晶體硅膜的成膜方法。在處理室內(nèi)連續(xù)進(jìn)行下述工序：將基板1收容在處理室內(nèi)的工序；對處理室內(nèi)的基板進(jìn)行加熱的工序；對處理室內(nèi)進(jìn)行排氣，調(diào)整壓力的工序；在氨基硅烷系氣體不熱分解的條件下，向處理室內(nèi)供給氨基硅烷系氣體，氨基硅烷系氣體被吸附而在基板上形成晶種層3的工序；在不含氨基的硅烷系氣體熱分解的條件下，向處理室內(nèi)供給不含氨基的硅烷系氣體而在晶種層3上形成非晶體硅膜4的工序；以及形成晶種層3的工序和形成非晶體硅膜4的工序。
【專利說明】非晶體硅膜的成膜方法和成膜裝置
[0001](本申請是申請?zhí)枮?01110107275.1，申請日為2011-04-27，發(fā)明創(chuàng)造名稱為非晶體硅膜的成膜方法和成膜裝置的申請的分案申請)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及非晶體硅膜的成膜方法和成膜裝置。

【背景技術(shù)】
[0003]使用非晶體硅而填埋半導(dǎo)體集成電路裝置的接觸孔、線。例如專利文獻(xiàn)1、2記載有非晶體硅的成膜方法。特別是在專利文獻(xiàn)2中記載有如下方法:以400°C?500°C使乙硅烷分解，得到表面平滑的導(dǎo)電體層。
[0004]近來，隨著半導(dǎo)體集成電路裝置的微細(xì)化，填埋接觸孔、線的要求益發(fā)嚴(yán)格。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開昭63-29954號公報(bào)
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本特開平1-217956號公報(bào)
[0007]但是，在欲利用采用了乙硅烷而形成的非晶體硅填埋微細(xì)化了的接觸孔、線時(shí)，成膜后的非晶體硅在接觸孔部的有效區(qū)域變差，產(chǎn)生了較大的空隙(void)。在大的空隙產(chǎn)生在接觸孔、線內(nèi)時(shí)，例如，會(huì)成為引起電阻值增大的主要原因之一。而且，表面粗糙度的精度變差也是其主要原因。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是鑒于上述情況而做成的，其目的在于提供一種能夠進(jìn)一步改善表面粗糙度的精度、且能夠應(yīng)對接觸孔、線等的微細(xì)化的進(jìn)展的非晶體硅膜的成膜方法和成膜裝置。
[0009]本發(fā)明的第I技術(shù)方案的非晶體硅膜的成膜方法，其在處理室內(nèi)連續(xù)進(jìn)行下述工序:將基板收容在上述處理室內(nèi)的工序；
[0010]對上述處理室內(nèi)的上述基板進(jìn)行加熱的工序；對上述處理室內(nèi)進(jìn)行排氣，調(diào)整壓力的工序；在上述氨基硅烷系氣體不熱分解的條件下，向上述處理室內(nèi)供給氨基硅烷系氣體，氣基娃燒系氣體被吸附而在上述基板上形成晶種層的工序；在不含氣基的娃燒系氣體熱分解的條件下，向上述處理室內(nèi)供給不含氨基的硅烷系氣體而在上述晶種層上形成非晶體硅膜的工序；以及形成上述晶種層的工序和形成上述非晶體硅膜的工序。
[0011]本發(fā)明的第2技術(shù)方案的非晶體硅膜的成膜裝置，其具有:處理室，其用于收容基板并進(jìn)行處理；加熱裝置，其用于對收容在上述處理室的上述基板進(jìn)行加熱；氨基硅烷系氣體供給機(jī)構(gòu)，其用于向上述處理室內(nèi)供給氨基硅烷系氣體；不含氨基的硅烷系氣體供給機(jī)構(gòu)，其用于向上述處理室內(nèi)供給不含氨基的娃燒系氣；排氣機(jī)構(gòu)，其用于對上述處理室內(nèi)進(jìn)行排氣；以及控制器，其用于控制上述加熱裝置、上述氨基硅烷系氣體供給機(jī)構(gòu)、不含氨基的硅烷系氣體供給機(jī)構(gòu)以及上述排氣機(jī)構(gòu)，上述控制器控制上述加熱裝置、上述氨基硅烷系氣體供給機(jī)構(gòu)、上述不含氨基的硅烷系氣體供給機(jī)構(gòu)、以及排氣機(jī)構(gòu)，以在相同的上述處理室內(nèi)連續(xù)地實(shí)施下述工序:將上述基板加熱至上述氨基硅烷系氣體不熱分解的溫度，向上述處理室內(nèi)供給上述氨基硅烷系氣體，從而使上述氨基硅烷系氣體吸附而形成晶種層的工序；通過向上述處理室內(nèi)供給不含有上述氨基的硅烷系氣體，從而使上述不含氨基的硅烷系氣體熱分解，形成非晶體硅膜的工序；形成上述晶種層的工序；以及其后形成上述非晶體硅層的工序。
[0012]將在下面的說明中闡述本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)，其部分地從下面的說明中顯現(xiàn)或者可以通過實(shí)施本發(fā)明而了解。
[0013]本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)可以借助于在下文中特別指示的手段和組合實(shí)現(xiàn)及獲得。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]被并入本說明書中并且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖圖示出本發(fā)明的實(shí)施方式，并且與上述概略說明及下面給出的對實(shí)施方式的詳細(xì)說明一起，用于解釋本發(fā)明的原理。
[0015]圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的非晶體硅膜的成膜方法的順序的一個(gè)例子的流程圖。
[0016]圖2的(A)?(C)是概略地表示順序中的樣品的狀態(tài)的剖視圖。
[0017]圖3是表示堆積時(shí)間和非晶體硅膜的膜厚之間的關(guān)系的圖。
[0018]圖4是表示堆積時(shí)間和非晶體硅膜的膜厚之間的關(guān)系的圖。
[0019]圖5是將圖3中的虛線框A內(nèi)放大的放大圖。
[0020]圖6是將圖4中的虛線框B內(nèi)放大的放大圖。
[0021]圖7A是表示非晶體硅膜的表面和截面的2次電子像的代替圖面用照片。
[0022]圖7B是表示非晶體硅膜的表面和截面的2次電子像的代替圖面用照片。
[0023]圖8A是表示非晶體硅膜的表面和截面的2次電子像的代替圖面用照片。
[0024]圖SB是表示非晶體硅膜的表面和截面的2次電子像的代替圖面用照片。
[0025]圖9是表示非晶體硅膜的膜厚和非晶體硅膜表面的平均線粗糙度Ra之間的關(guān)系的圖。
[0026]圖10是表示非晶體硅膜的膜厚和非晶體硅膜表面的霧度之間的關(guān)系的圖。
[0027]圖11是表示層間絕緣膜中所形成的接觸孔的結(jié)構(gòu)例的剖視圖。
[0028]圖12的(A)、⑶是相當(dāng)于圖11中的虛線圓C內(nèi)的放大圖。
[0029]圖13是概略地表示能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的一實(shí)施方式的非晶體硅膜的成膜方法的成膜裝置的一個(gè)例子的剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]現(xiàn)在，將參照【專利附圖】

【附圖說明】基于上面給出的發(fā)現(xiàn)而實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的實(shí)施方式。在下面的說明中，用相同的附圖標(biāo)記指示具有實(shí)質(zhì)相同的功能和結(jié)構(gòu)的構(gòu)成元件，并且僅在必需時(shí)才進(jìn)行重復(fù)說明。
[0031]本申請發(fā)明人推測非晶體硅膜的表面粗糙度可能與非晶體硅膜的培養(yǎng)(incubat1n)時(shí)間有關(guān)。假定為:培養(yǎng)時(shí)間越長，核的尺寸越容易產(chǎn)生偏差，就越對產(chǎn)生核后開始堆積的非晶體硅的表面粗糙度的精度產(chǎn)生影響。
[0032]但是，不知道縮短非晶體硅膜的培養(yǎng)時(shí)間的方法。
[0033]本申請發(fā)明人如以下說明那樣成功地縮短了非晶體硅膜的培養(yǎng)時(shí)間，結(jié)果，成功地進(jìn)一步改善了非晶體硅的表面粗糙度的精度。
[0034]下面，參照附圖對本發(fā)明的一實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外，在所有圖中，對通用的部分標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。
[0035]另外，在本說明書中，將非晶體硅定義為，不是單指非晶體硅的用語，是包括非晶體硅、能夠達(dá)到在本說明書中所公開的表面粗糙度的精度的、非晶體?納米尺寸的晶粒聚集而成的納米結(jié)晶硅(多晶硅)、以及上述非晶體硅與上述納米結(jié)晶硅混合而成的硅的全部的用語。
[0036]圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的非晶體硅膜的成膜方法的順序的一個(gè)例子的流程圖。圖2的(A)?(C)是概略地表示順序中的樣品的狀態(tài)的剖視圖。
[0037]首先，將在圖2的(A)所示的半導(dǎo)體基板、例如硅基板I上形成有厚度約為10nm的基底2而成的樣品(參照圖2的(A))搬入成膜裝置的處理室?；?的例子是氧化硅膜、氮化硅膜。
[0038]接著，如圖1和圖2的(B)所示，在基底2的表面形成晶種層3。在本例中，加熱基底2,使氣基娃燒系氣體流經(jīng)加熱后的基底2,從而在基底2的表面形成晶種層3 (步驟I)。
[0039]作為氨基硅烷系氣體的例子，能夠列舉出丁基氨基硅烷(BAS)、雙叔丁基氨基硅烷(BTBAS)、(二甲氨基)硅烷(DMAS)、二(二甲氨基)硅烷(BDMAS)、三(二甲氨基)硅烷(TDMAS)、二乙基氨基硅烷(diethylaminosilane:DEAS)、雙二乙基氨基硅烷(bisdiethy laminosi lane:BDEAS)、二丙基氨基娃燒(dipropy laminosi lane:DPAS)以及二異丙基氨基硅烷(DIPAS)等。在本例中，采用了 DIPAS。
[0040]步驟I的處理?xiàng)l件的一個(gè)例子如下所述:
[0041]DIPAS 流量: 500sccm
[0042]處理時(shí)間: 5min
[0043]處理溫度: 400 °C
[0044]處理壓力:53.2Pa (0.4Torr)
[0045]在本說明書中，下面將步驟I的工序稱為預(yù)供氣(preflow)。
[0046]接著，如圖1和圖2的(C)所示，在晶種層3上形成非晶體硅膜4。
[0047]在本例中，加熱基底2，向加熱后的基底2的晶種層3上供給不含氨基的硅烷系氣體，使該不含氨基的硅烷系氣體熱分解，從而在晶種層3上形成非晶體硅膜4 (步驟2)。
[0048]作為不含氨基的硅烷系氣體的例子，能夠列舉出包括SiH2、SiH4、SiH6、Si2H4、Si2H6、以式Si111H2n^2表示的硅的氫化物以及以式SinH2n表示的硅的氫化物中的至少一種的氣體，其中，m為3以上的自然數(shù)，η為3以上的自然數(shù)。在本例中，采用了 SiH4(單硅烷)。
[0049]步驟2的處理?xiàng)l件的一個(gè)例子如下所述:
[0050]SiH4 流量:500sccm
[0051]堆積時(shí)間:30min/45min/60min
[0052]處理溫度:500°C
[0053]處理壓力:53.2Pa(0.4Torr)
[0054]這樣，采用一實(shí)施方式的非晶體硅膜的成膜方法，使氨基硅烷系氣體預(yù)流經(jīng)(preflow)基底2的表面之后，在晶種層3上形成非晶體娃I旲4。
[0055]圖3和圖4表不堆積時(shí)間和非晶體娃I旲4的I旲厚之間的關(guān)系。圖3表不基底2為氧化硅膜(S12)的情況，圖4表示基底2為氮化硅膜(SiN)的情況。在堆積時(shí)間為30min時(shí)、為45min時(shí)、為60min時(shí)這3個(gè)點(diǎn)測量了非晶體硅膜4的膜厚。
[0056]圖3和圖4中的線1、111表示有預(yù)供氣的情況的結(jié)果，線I1、IV表示無預(yù)供氣的情況的結(jié)果。線I?IV是以最小二乘法將所測量的3個(gè)膜厚直線近似而成的直線，算式如下所述:
[0057]線1:y = 17.572χ_20.855...(I)
[0058]線I1:y = 17.605χ_34.929...(2)
[0059]線III:y = 18.011χ-27.739...(3)
[0060]線IV:y = 18.091X-41.277...(4)
[0061]如圖3和圖4所示，在有預(yù)供氣的情況下，與無預(yù)供氣的情況相比，非晶體硅膜4的膜厚增大的傾向是顯而易見的。
[0062]圖5和圖6表示在上述式⑴?(4)中y = O、即非晶體硅膜的膜厚為“O”時(shí)、求出線I?IV與堆積時(shí)間的交點(diǎn)的圖。另外，圖5相當(dāng)于將圖3中的虛線框A內(nèi)放大的放大圖，圖6相當(dāng)于將圖4中的虛線框B內(nèi)放大的放大圖。
[0063]如圖5所示，基底2為有預(yù)供氣的氧化硅膜時(shí)，在處理開始后約
1.2min(x ^ 1.189)開始進(jìn)行非晶體硅膜4的堆積。而基底2為無預(yù)供氣的氧化硅膜時(shí)，在處理開始后約2.0min(x ^ 1.984)開始進(jìn)行非晶體硅膜4的堆積。
[0064]而且，如圖6所示，基底2為有預(yù)供氣的氮化硅膜時(shí)，在處理開始后約
1.5min(x ^ 1.540)開始進(jìn)行非晶體娃膜4的堆積,而基底2為無預(yù)供氣的氮化娃膜時(shí),在處理開始后約2.3min(x ^ 2.282)開始進(jìn)行非晶體硅膜4的堆積。
[0065]這樣，通過對基底2進(jìn)行氨基硅烷氣體的預(yù)供氣，在基底2為氧化硅膜的情況下，能夠使培養(yǎng)時(shí)間從約2.0min縮短為約1.2min，在基底2為氮化硅膜的情況下，能夠使培養(yǎng)時(shí)間從約2.3min縮短為約1.5min。
[0066]圖7A?圖8B表不利用掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察非晶體娃膜表面的結(jié)果。圖7A和圖7B是膜厚為50nm的非晶體硅膜的表面和截面的2次電子像。圖8A和圖8B是膜厚為10nm的非晶體硅膜的表面和截面的2次電子像。SEM的加速電壓為5.0kV，倍率為100000倍(XlOOk)。另外，基底為氧化硅膜。
[0067]如圖7A所示，在有氨基硅烷系氣體的預(yù)供氣的情況下，與無預(yù)供氣的情況相比，通過目視觀察可知，非晶體硅膜的表面較光滑，表面粗糙度被改善。
[0068]而且，如圖8A所示，膜厚約為10nm的非晶體硅膜的情況也同樣，與無預(yù)供氣(圖8B)的情況相比，非晶體硅膜的表面粗糙度被改善。
[0069]這樣，采用一實(shí)施方式的非晶體硅膜的成膜方法，在利用SEM目視觀察表面的過程中，可知表面粗糙度被改善。
[0070]圖9表示采用原子間力顯微鏡(AFM)測量的非晶體硅膜表面的平均線粗糙度(表面粗糙度)Ra。在圖9所示的結(jié)果中，AFM的掃描尺寸設(shè)定為I μ m、掃描頻率設(shè)定為
1.993Hzο
[0071]如圖9所示，可知在有氨基硅烷系氣體的預(yù)供氣的情況下，與無預(yù)供氣的情況相t匕，在膜厚50nm?10nm的范圍內(nèi)，平均線粗糙度(表面粗糙度)Ra被改善了 0.101?0.157nm。從該AFM的測量結(jié)果可判斷出:一實(shí)施方式的非晶體硅膜的成膜方法特別是在非晶體硅膜的膜厚較薄的情況下，與無預(yù)供氣的情況相比，平均線粗糙度(表面粗糙度)Ra的改善效果較高。例如，在膜厚為約50nm的非晶體硅膜中，在無預(yù)供氣的情況下，Ra =0.411nm,而在有預(yù)供氣的情況下,Ra = 0.254nm,Ra被改善了 0.157nm。該結(jié)果表示例如半導(dǎo)體裝置的越微細(xì)化一實(shí)施方式的非晶體硅膜的成膜方法越有效。
[0072]圖10表示采用表面檢查裝置測量的非晶體硅膜表面的霧度(Haze)。圖10所示的霧度是DWO(Dark Field Wide Oblique)模式下的霧度。
[0073]如圖10所示，可知:在有氨基硅烷系氣體的預(yù)供氣的情況下，與無預(yù)供氣的情況相比，在膜厚50nm?10nm的范圍內(nèi)，霧度被改善了約2.lppm。
[0074]綜上所述，從采用掃描型電子顯微鏡、原子間力顯微鏡及表面檢查裝置的觀察及測量結(jié)果可知，一實(shí)施方式的非晶體硅膜的成膜方法采用氨基硅烷系氣體預(yù)流經(jīng)基底2的表面，在基底2的表面形成晶種層3之后，向晶種層3上供給不含氨基的硅烷系氣體并使不含氨基的硅烷系氣體熱分解，從而能夠形成表面粗糙度的精度高的、即、表面粗糙度小的非晶體娃I旲4。
[0075]如圖11所示，這樣的非晶體硅膜有利于填埋在包含基底2、例如氧化硅膜或氮化硅膜的層間絕緣膜中所形成的接觸孔5、填埋層間絕緣膜中所形成的線、例如內(nèi)部布線用的槽。圖12的㈧和圖12的⑶表示接觸孔5內(nèi)的非晶體硅膜4的表面彼此的接觸部6的放大圖。圖12的⑷和圖12的⑶相當(dāng)于圖11中的虛線圓C內(nèi)的放大圖。
[0076]在非晶體硅膜4的表面粗糙度較大的情況下，如圖12的(A)所示，在接觸部6產(chǎn)生較大的空隙7，相對于此，采用利用一實(shí)施方式的成膜方法所形成的表面粗糙度小的非晶體硅膜4時(shí)，如圖12的⑶所示，在接觸部6產(chǎn)生的空隙7較小。只要空隙7變小，就能夠抑制被埋入接觸孔5的內(nèi)部的非晶體硅膜4的電阻值的增大。
[0077]另外，以往采用連續(xù)成膜方法，該連續(xù)成膜方法采用了非晶體硅和表面粗糙度良好的晶種層，該晶種層是采用乙硅烷氣體形成的，非晶體硅是形成該晶種層之后由硅烷氣體構(gòu)成的，在該連續(xù)成膜方法中，首先，在接觸孔的上部角部處因成膜的增大而導(dǎo)致的有效區(qū)域變差(產(chǎn)生空隙)，因此難以適用于微細(xì)的接觸孔。
[0078]相對于此，采用一實(shí)施方式，不僅提高成膜的有效區(qū)域，而且與上述連續(xù)成膜方法相比，還能夠進(jìn)一步提聞表面粗糖度。
[0079]因而，根據(jù)一實(shí)施方式，提供一種能夠進(jìn)一步改善非晶體硅膜4的表面粗糙度的精度、能夠應(yīng)對半導(dǎo)體裝置內(nèi)部的接觸孔、線等的微細(xì)化的進(jìn)展的非晶體硅膜的成膜方法。并且，利用一實(shí)施方式的成膜方法所形成的非晶體硅膜4有利于填埋層間絕緣膜中所形成的接觸孔5、線。
[0080]接著,對能夠?qū)嵤┥鲜鲆粚?shí)施方式的非晶體娃膜的成膜方法的成膜裝置的一個(gè)例子進(jìn)行說明。
[0081]圖13是概略地表示能夠?qū)嵤┮粚?shí)施方式的非晶體硅膜的成膜方法的成膜裝置的一個(gè)例子的剖視圖。
[0082]如圖13所示，成膜裝置100包括下端開口的具有頂部的圓筒體狀的處理室101。處理室101的整體例如由石英形成。在處理室101內(nèi)的頂部設(shè)有石英制的頂板102。在處理室101的下端開口部夾著O型密封圈等密封構(gòu)件104連接有例如由不銹鋼成形為圓筒體狀的歧管103。
[0083]歧管103支承處理室101的下端。石英制的晶圓舟皿105能從歧管103的下方插入到處理室101內(nèi)，該晶圓舟皿105能夠多層地載置作為被處理體的多張、例如50?100張的半導(dǎo)體基板、在本例中為硅基板I。由此，在處理室101內(nèi)收容被處理體、例如半導(dǎo)體基板、在本例中、例如預(yù)先堆積有作為基底的S12膜的硅基板I。晶圓舟皿105具有多根支柱106,利用形成于支柱106上的槽支持多張娃基板I。
[0084]晶圓舟皿105隔著石英制的保溫筒107被載置在載物臺108上。載物臺108例如被支承在貫穿不銹鋼制的蓋部109的旋轉(zhuǎn)軸110上，該蓋部109用于對歧管103的下端開口部進(jìn)行開閉。在旋轉(zhuǎn)軸110的貫穿部設(shè)有例如磁性流體密封件111，對旋轉(zhuǎn)軸110進(jìn)行氣密地密封且以旋轉(zhuǎn)軸110可旋轉(zhuǎn)的方式支承該旋轉(zhuǎn)軸110。由例如O形密封圈構(gòu)成的密封構(gòu)件112介于蓋部109的周邊部和歧管103的下端部之間。由此，處理室101內(nèi)的密封性被保持。旋轉(zhuǎn)軸110例如被安裝在臂113的頂端，該臂113被支承在舟皿升降機(jī)等升降機(jī)構(gòu)(未圖示)上。由此，晶圓舟皿105和蓋部109等被一體地升降，被插入處理室101內(nèi)或從處理室101內(nèi)脫出。
[0085]成膜裝置100具有向處理室101內(nèi)供給處理所使用的氣體的處理氣體供給機(jī)構(gòu)114。
[0086]處理氣體供給機(jī)構(gòu)114包括氨基硅烷系氣體供給源117、不含氨基的硅烷系氣體供給源118。
[0087]氨基硅烷系氣體供給源117經(jīng)由流量控制器121a和開閉閥122a與分散噴嘴123相連接。分散噴嘴123由石英管構(gòu)成，向內(nèi)側(cè)貫穿歧管03的側(cè)壁并向上彎曲而鉛垂地延伸。在分散噴嘴123的鉛垂部分上隔開規(guī)定間隔形成有多個(gè)氣體噴出孔124。氨基硅烷系氣體從各氣體噴出孔124沿著水平方向朝著處理室101內(nèi)大致均勻地噴出。
[0088]不含氨基的硅烷系氣體供給源118經(jīng)由流量控制器121b和開閉閥122b與分散噴嘴125相連接。分散噴嘴125由石英管構(gòu)成，向內(nèi)側(cè)貫穿歧管103的側(cè)壁并向上彎曲而鉛垂地延伸。在分散噴嘴125的鉛垂部分上隔開規(guī)定間隔形成有多個(gè)氣體噴出孔126。不含氨基的硅烷系氣體從各氣體噴出孔126沿著水平方向朝著處理室101內(nèi)大致均勻地噴出。
[0089]在處理室101內(nèi)的與分散噴嘴123、125相反的一側(cè)的部分上，設(shè)有用于對處理室101內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣口 129。排氣口 129是通過向上下方向切削處理室101的側(cè)壁而細(xì)長地形成的。在處理室101的與排氣口 129相對應(yīng)的部分上，利用焊接以覆蓋排氣口 129的方式安裝有截面呈3字狀地成形的排氣口罩構(gòu)件130。排氣口罩構(gòu)件130沿著處理室101的側(cè)壁向上方延伸，在處理室101的上方形成有氣體出口 131。在該氣體出口 131連接有包括真空泵等在內(nèi)的排氣機(jī)構(gòu)132。排氣機(jī)構(gòu)132通過對處理室101內(nèi)進(jìn)行排氣，使處理所使用的處理氣體的排氣以及處理室101內(nèi)的壓力成為與處理相應(yīng)的處理壓力。
[0090]在處理室101的外周設(shè)有筒體狀的加熱裝置133。加熱裝置133用于使被供給到處理室101內(nèi)的氣體活化，并且對被收容在處理室101內(nèi)的被處理體、例如半導(dǎo)體基板、在本例中為娃基板I進(jìn)行加熱。
[0091]成膜裝置100的各部的控制例如利用由微處理器(計(jì)算機(jī))構(gòu)成的控制器150來進(jìn)行?？刂破?50連接包括操作者進(jìn)行用于管理成膜裝置100的命令的輸入操作的鍵盤、使成膜裝置100的工作狀況可視化而進(jìn)行顯示的顯示器等的用戶接口 151。
[0092]控制器150與存儲部152相連接。存儲部152存儲有用于在控制器150的控制下實(shí)現(xiàn)利用成膜裝置100執(zhí)行的各種處理的控制程序、用于根據(jù)處理?xiàng)l件使成膜裝置100的各構(gòu)成部執(zhí)行處理的程序、即制程程序。制程程序例如被存儲在存儲部152中的存儲介質(zhì)中。存儲介質(zhì)既可以是硬盤、半導(dǎo)體存儲器，也可以是⑶_ROM、DVD、閃存等可移動(dòng)的存儲介質(zhì)。而且，也可以從其他裝置例如經(jīng)由專用線路適當(dāng)?shù)貍魉椭瞥坛绦颉Ｖ瞥坛绦蚋鶕?jù)需要按照來自用戶接口 151的指令等從存儲部152讀取，控制器150執(zhí)行按照所讀取的制程程序進(jìn)行的處理，從而，成膜裝置100在控制器150的控制下執(zhí)行所期望的處理。
[0093]在本例中，在控制器150的控制下按照上述一實(shí)施方式的成膜方法進(jìn)行的處理被依次實(shí)施。
[0094]能夠利用圖13所示的成膜裝置100實(shí)施上述一實(shí)施方式的成膜方法。當(dāng)然，作為成膜裝置，不限于圖13所示的批量式，也可以是單片式的成膜裝置。
[0095]以上，按照一些實(shí)施方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述一些實(shí)施方式，能夠進(jìn)行各種變形。
[0096]例如，在上述一實(shí)施方式中，具體地例示了處理?xiàng)l件，但處理?xiàng)l件不限于上述具體的例示。
[0097]作為本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)的非晶體硅膜的表面粗糙度的改善是通過具有如下這樣的構(gòu)成而得到的:采用氨基硅烷系氣體預(yù)流經(jīng)基底2的表面，在基底2的表面形成晶種層3之后，向晶種層3上供給不含氨基的硅烷系氣體，并使不含氨基的硅烷系氣體熱分解，從而形成非晶體硅膜4。
[0098]因而，處理?xiàng)l件不限于上述一實(shí)施方式所述的具體的例示，當(dāng)然能夠在不有損上述優(yōu)點(diǎn)的范圍內(nèi)根據(jù)硅基板I的大小、處理室的容積變化來改變處理?xiàng)l件。
[0099]而且，上述實(shí)施方式所記載的成膜方法能夠以0.1nm級改善表面粗糙度、例如平均線粗糙度Ra，因此優(yōu)選用于半導(dǎo)體裝置的制造工藝。
[0100]而且，晶種層3變厚時(shí)，使非晶體硅膜4的膜厚增加，有損半導(dǎo)體裝置的微細(xì)化。而且，晶種層3用于使非晶體硅的核均勻地產(chǎn)生。因此，最好使晶種層3的厚度變薄，優(yōu)選為單原子層級的厚度那樣的程度即可。具體而言，晶種層3的厚度為0.1nm?0.3nm即可。
[0101]另外，作為氨基硅烷氣體，也可以是I價(jià)的硅烷系氣體、例如DIPAS(XXX)。
[0102]并且，也可以不使氨基硅烷分解，例如使氨基硅烷吸附在基底2上。例如，DIPAS在450°C以上熱分解。氨基硅烷被熱分解時(shí)，在所形成的膜中有時(shí)卷入有碳(C)、氮(N)等雜質(zhì)。通過使硅烷不分解例如吸附在基底2上，能夠獲得如下優(yōu)點(diǎn):能夠抑制在所形成的膜中卷入有雜質(zhì)。
[0103]而且，非晶體硅膜4的膜厚從上述一實(shí)施方式的公開可知，優(yōu)選為50nm?lOOnm，但也可以為小于50nm、10nm以上的范圍內(nèi)的厚度。
[0104]另外，在上述一實(shí)施方式中，作為不含氨基的娃燒系氣體，例不了以式SimH2m+2(其中m為3以上的自然數(shù))表示的硅的氫化物和以式SinH2n(其中η為3以上的自然數(shù))表示的硅的氫化物、所謂的高級硅烷。
[0105]作為高級硅烷，例如以式Si111H2n^2表示的硅的氫化物(其中m為3以上的自然數(shù))也可以是從Si3H8、Si4H10, Si5H12, Si6H14, Si7H16中的至少一種選擇的。
[0106]另外，作為以式SinH2n表示的硅的氫化物(其中η為3以上的自然數(shù))也可以是從 Si3H6、Si4H8, Si5H10, Si6H12, Si7H14 中的至少一種選擇的。
[0107]并且，在考慮氨基硅烷系氣體和不含氨基的硅烷系氣體(硅源)的組合的情況下，也可以是在氨基硅烷系氣體熱分解的溫度附近易于熱分解的單硅烷(SiH4)、乙硅烷(SiH6)
[0108]采用本發(fā)明，提供一種能夠進(jìn)一步改善表面粗糙度的精度、能夠應(yīng)對接觸孔、線等的微細(xì)化的進(jìn)展的非晶體硅膜的成膜方法和成膜裝置。
[0109]除此之外，本發(fā)明在不脫離其主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變形。
[0110]本申請以2010年4月27日向日本特許廳提交的日本專利申請第2010-102405號和2011年3月I日提交的日本專利申請第2011-044014號為基礎(chǔ)來主張優(yōu)先權(quán)，作為參照本發(fā)明包含它們所公開的全部內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種非晶體硅膜的形成方法，其特征在于， 在處理室內(nèi)連續(xù)進(jìn)行下述工序: 將基板收容在上述處理室內(nèi)的工序； 對上述處理室內(nèi)的上述基板進(jìn)行加熱的工序； 對上述處理室內(nèi)進(jìn)行排氣來調(diào)整壓力的工序； 在上述氨基硅烷系氣體不熱分解的條件下，向上述處理室內(nèi)供給氨基硅烷系氣體，氨基娃燒系氣體被吸附而在上述基板上形成晶種層的工序； 在不含氨基的硅烷系氣體熱分解的條件下，向上述處理室內(nèi)供給不含氨基的硅烷系氣體而在上述晶種層上形成非晶體硅膜的工序；以及 形成上述晶種層的工序和形成上述非晶體硅膜的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶體硅膜的形成方法，其特征在于， 上述氨基硅烷系氣體不熱分解的溫度，是比450°C低的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非晶體硅膜的形成方法，其特征在于， 上述氣基娃燒系氣體是從包括丁基氣基娃燒、雙叔丁基氣基娃燒、(~■甲氣基)娃燒、二(二甲氨基)硅烷、三(二甲氨基)硅烷、二乙基氨基娃烷、雙二乙基氨基硅烷、二丙基氨基硅烷以及二異丙基氨基硅烷中至少一種的氣體選擇的， 上述不含氨基的硅烷系氣體是從包括SiH4、Si2H6, Si3H8, Si4H10, Si5H12, Si6H14, Si7H16、Si3H6、Si4H8, Si5H10, Si6H12, Si7H14 中的至少任一種選擇的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非晶體硅膜的形成方法，其特征在于， 上述氣基娃燒系氣體為~■異丙基氣基娃燒， 上述不含氨基的娃燒系氣體是從SiH4和Si2H6中任一種的氣體選擇的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非晶體硅膜的形成方法，其特征在于， 上述晶種層的厚度是單原子層級的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非晶體硅膜的形成方法，其特征在于， 上述晶種層的厚度為0.1nm?0.3nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非晶體硅膜的形成方法，其特征在于， 在上述基板的表面上形成有氧化娃膜或氮化娃膜。
8.一種非晶體硅膜的成膜裝置，其特征在于， 具有: 處理室，其用于收容基板并進(jìn)行處理； 加熱裝置，其用于對收容在上述處理室的上述基板進(jìn)行加熱； 氨基硅烷系氣體供給機(jī)構(gòu)，其用于向上述處理室內(nèi)供給氨基硅烷系氣體； 不含氨基的硅烷系氣體供給機(jī)構(gòu)，其用于向上述處理室內(nèi)供給不含氨基的硅烷系氣； 排氣機(jī)構(gòu)，其用于對上述處理室內(nèi)進(jìn)行排氣；以及 控制器，其用于控制上述加熱裝置、上述氨基硅烷系氣體供給機(jī)構(gòu)、不含氨基的硅烷系氣體供給機(jī)構(gòu)以及上述排氣機(jī)構(gòu)， 上述控制器控制上述加熱裝置、上述氨基硅烷系氣體供給機(jī)構(gòu)、上述不含氨基的硅烷系氣體供給機(jī)構(gòu)、以及排氣機(jī)構(gòu)，以在相同的上述處理室內(nèi)連續(xù)地實(shí)施下述工序: 將上述基板加熱至上述氨基硅烷系氣體不熱分解的溫度，向上述處理室內(nèi)供給上述氨基娃燒系氣體，從而使上述氣基娃燒系氣體吸附而形成晶種層的工序； 通過向上述處理室內(nèi)供給不含有上述氨基的硅烷系氣體，從而使上述不含氨基的硅烷系氣體熱分解，形成非晶體硅膜的工序； 形成上述晶種層的工序；以及其后形成上述非晶體硅層的工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非晶體硅膜的成膜裝置，其特征在于， 上述氨基硅烷系氣體不熱分解的溫度，是比450°C低的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的非晶體硅膜的成膜裝置，其特征在于， 上述氣基娃燒系氣體是從包括丁基氣基娃燒、雙叔丁基氣基娃燒、(~■甲氣基)娃燒、二(二甲氨基)硅烷、三(二甲氨基)硅烷、二乙基氨基硅烷、雙二乙基氨基硅烷、二丙基氨基硅烷以及二異丙基氨基硅烷中至少一種的氣體選擇的， 上述不含氨基的硅烷系氣體是從包括SiH4、Si2H6, Si3H8, Si4H10, Si5H12, Si6H14, Si7H16、Si3H6、Si4H8, Si5H10, Si6H12, Si7H14 中的至少任一種選擇的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的非晶體硅膜的成膜裝置，其特征在于， 上述氣基娃燒系氣體為~■異丙基氣基娃燒， 上述不含氨基的娃燒系氣體是從SiH4和Si2H6中任一種的氣體選擇的。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的非晶體硅膜的成膜裝置，其特征在于， 上述晶種層的厚度是單原子層級的厚度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的非晶體硅膜的成膜裝置，其特征在于， 上述晶種層的厚度為0.1nm?0.3nm。
14.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的非晶體硅膜的成膜裝置，其特征在于， 在上述基板的表面上形成有氧化娃膜或氮化娃膜。
【文檔編號】C23C16/02GK104278252SQ201410478548
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日:2010年4月27日
【發(fā)明者】長谷部一秀, 村上博紀(jì), 柿本明修 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社