專利名稱：溝槽的填充方法和成膜系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溝槽的填充方法和成膜系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路裝置在其內(nèi)部具有微細(xì)的溝槽結(jié)構(gòu)。微細(xì)的溝槽結(jié)構(gòu)的典型的例子為STI (Shallow Trench Isolation)。STI是將半導(dǎo)體元件的活性區(qū)域彼此分離的元件分離區(qū)域，通過(guò)在硅基板形成微細(xì)的溝槽并在該微細(xì)的溝槽的內(nèi)部填充絕緣物而形成。作為被填充的絕緣物，例如，如美國(guó)專利第7，112，513號(hào)所記載那樣公知有 SOD (旋轉(zhuǎn)涂布介電層Spin-0n Dielectric)，尤其以 PHPS (PerHydroPolySilazane SiH2NH)為主要成分的無(wú)機(jī)聚合物引人注目。PHPS在例如水蒸汽氣氛中被燒制時(shí)會(huì)變成硅氧化物(SiO2)。反應(yīng)方程式如下SiH2NH+2H20 — Si02+NH3+2H2。然而，PHPS在變化成硅氧化物時(shí)會(huì)收縮。因此，在微細(xì)的溝槽的內(nèi)部產(chǎn)生空隙。因此，美國(guó)專利第7，112，513號(hào)預(yù)計(jì)PHPS的收縮量，并預(yù)先在微細(xì)的溝槽的內(nèi)部形成能夠膨脹的膜之后，填充PHPS。能夠膨脹的膜是硅(Si)膜。專利文獻(xiàn)1通過(guò)使硅膜變化成硅氧化膜并使其膨脹，從而抵消PHPS的收縮部分來(lái)抑制微細(xì)的溝槽的內(nèi)部產(chǎn)生空隙。在美國(guó)專利第7，112，513號(hào)中，具有使硅膜變化成硅氧化膜的工序、即氧化工序。 因此，在形成硅膜之前，將作為使氧難以通過(guò)的氧化障壁的膜形成在微細(xì)的溝槽的內(nèi)部。這是為了使氧化不會(huì)到達(dá)硅基板。在專利文獻(xiàn)1中，作為氧化障壁的膜是硅氮化膜(Si3N4)15然而，溝槽的微細(xì)化進(jìn)一步發(fā)展時(shí)，預(yù)測(cè)到難以在能夠膨脹的膜之外將作為氧化障壁的膜形成在溝槽的內(nèi)部，或者不能形成作為氧化障壁的膜。另外，作為氧化障壁的膜原樣不動(dòng)地殘留在溝槽的內(nèi)部。被填充的絕緣物與作為氧化障壁的膜為不同的物質(zhì)時(shí)，在被填充的絕緣物與作為氧化障壁的膜之間產(chǎn)生帶隙差。 艮口、捕獲電荷那樣的結(jié)構(gòu)被形成在溝槽的內(nèi)部。如果在元件分離區(qū)域、即電荷被捕獲到溝槽的內(nèi)部，則有可能給半導(dǎo)體集成電路裝置的動(dòng)作帶來(lái)妨礙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第1技術(shù)方案的溝槽的填充方法包括以下工序?qū)π纬捎袦喜?、且至少在上述溝槽的?cè)壁上形成有氧化膜的半導(dǎo)體基板進(jìn)行加熱，并將氨基硅烷類氣體供給到上述半導(dǎo)體基板的表面上而在上述半導(dǎo)體基板上形成晶種層；對(duì)形成有上述晶種層的半導(dǎo)體基板進(jìn)行加熱，并將單硅烷氣體供給到上述晶種層的表面上而在上述晶種層上形成硅膜； 使用經(jīng)燒制會(huì)收縮的填充材料對(duì)形成有上述硅膜的半導(dǎo)體基板的上述溝槽進(jìn)行填充；在含有水及/或羥基的氣氛中對(duì)涂覆有用于填充上述溝槽的上述填充材料的上述半導(dǎo)體基板進(jìn)行燒制，并使上述填充材料變化成硅氧化物、使上述硅膜以及上述晶種層分別變化成硅氧化物。本發(fā)明的第2技術(shù)方案的成膜系統(tǒng)是使用于被形成在半導(dǎo)體基板上的溝槽的填充的成膜系統(tǒng)，其包括第1處理室，其用于對(duì)形成有溝槽、且至少在上述溝槽的側(cè)壁上形成有氧化膜的半導(dǎo)體基板進(jìn)行加熱，并將氨基硅烷類氣體供給到上述半導(dǎo)體基板的表面上而在上述半導(dǎo)體基板上形成晶種層，對(duì)形成有上述晶種層的半導(dǎo)體基板進(jìn)行加熱，并將單硅烷氣體供給到上述晶種層的表面上而在上述晶種層上形成硅膜；第2處理室，其用于使用經(jīng)燒制會(huì)收縮的填充材料對(duì)形成有上述硅膜的半導(dǎo)體基板的上述 溝槽進(jìn)行填充；第3處理室，其用于在含有水及/或羥基的氣氛中對(duì)涂覆有用于填充上述溝槽的上述填充材料的上述半導(dǎo)體基板進(jìn)行燒制，并使上述填充材料變化成硅氧化物、使上述硅膜以及上述晶種層分別變化成硅氧化物。被并入本說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分的附示出本發(fā)明的實(shí)施方式， 并且與上述概略說(shuō)明及下面給出的對(duì)實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明一起，用于解釋本發(fā)明的原理。


圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的溝槽的填充方法的順序的一個(gè)例子的流程圖。圖2A 圖2G是概略地表示圖1所示的順序中的半導(dǎo)體基板的狀態(tài)的剖視圖。圖3是表示沉積時(shí)間與硅膜的膜厚之間的關(guān)系的圖。圖4是將圖3中的虛線框A內(nèi)放大的放大圖。圖5是概略地表示能夠形成晶種層以及硅膜的成膜裝置的一個(gè)例子的剖視圖。圖6是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的溝槽的填充方法的順序的一個(gè)例子的流程圖。圖7是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的溝槽的填充方法的順序的一個(gè)例子的流程圖。圖8是表示具有按照第1實(shí)施方式形成的硅膜9的半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的附圖代用照片。圖9是表示具有按照第3實(shí)施方式形成的硅膜9的半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的附圖代用照片。圖10是表示具有只使用乙硅烷氣體形成的硅膜9的半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的附圖代用照片。圖11是表示具有只使用硅烷氣體形成的硅膜9的半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的附圖代用照片。圖12是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的溝槽的填充方法的順序的其他例子的流程圖。圖13是概略地表示成膜系統(tǒng)的第1例的框圖。圖14是概略地表示成膜系統(tǒng)的第2例的框圖。圖15是概略地表示成膜系統(tǒng)的第3例的框圖。圖16是概略地表示成膜系統(tǒng)的第4例的框圖。
具體實(shí)施例方式本申請(qǐng)的發(fā)明者們對(duì)于是否能夠?qū)⒆鳛檠趸媳诘哪臏喜鄣膬?nèi)部去掉重復(fù)進(jìn)行了試驗(yàn)。 能夠膨脹的膜是硅膜，硅膜通常使用乙硅烷(Si2H6)形成。乙硅烷適用于向平坦面上的成膜，但臺(tái)階覆蓋率(st印coverage)不好。因此，使用乙硅烷形成的硅膜的在溝槽的側(cè)壁處的膜厚比在硅基板的上表面處的厚度薄。以被形成在硅基板的上表面上的硅膜全部被氧化的條件對(duì)這樣的硅膜進(jìn)行氧化時(shí)，氧化從溝槽的側(cè)壁進(jìn)展到硅基板的內(nèi)部。而相反地、以氧化不會(huì)從溝槽的側(cè)壁進(jìn)展到硅基板的內(nèi)部的條件對(duì)上述硅膜進(jìn)行氧化時(shí)，在硅基板的上表面上殘留未完全氧化的硅膜。鑒于這樣的情況，一邊在溝槽的內(nèi)部形成作為氧化障壁的膜，從而抑制氧化從溝槽側(cè)壁進(jìn)展到硅基板的內(nèi)部，一邊將被形成在硅基板的上表面上的硅膜全部完全氧化。為了改善能夠膨脹的膜、即硅膜的臺(tái)階覆蓋率，本申請(qǐng)的發(fā)明者們將硅原料從乙硅烷變更到單硅烷(SiH4)。使用單硅烷形成的硅膜的臺(tái)階覆蓋率比使用乙硅烷形成的硅膜的臺(tái)階覆蓋率好。然而，單硅烷的培育(incubation)時(shí)間比乙硅烷的培育時(shí)間長(zhǎng)。因此，想要使膜厚較薄時(shí)，形成為島狀，不能成為單層膜。下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，在所有圖中，對(duì)通用的部分標(biāo)注通用的參照附圖標(biāo)記。(第1實(shí)施方式)圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的溝槽的填充方法的順序的一個(gè)例子的流程圖，圖2A 圖2G是概略地表示圖1所示的順序中的半導(dǎo)體基板的狀態(tài)的剖視圖。首先，如圖1中的步驟1所示，在半導(dǎo)體基板上形成溝槽。在半導(dǎo)體基板上形成溝槽的一個(gè)例子如下所述。如圖2A所示，對(duì)半導(dǎo)體基板、在本例中為硅基板1的表面進(jìn)行熱氧化，形成墊層氧化膜(pad oxide film)2。接著，在墊層氧化膜2上沉積氮化硅，形成硅氮化膜3。接著，在硅氮化膜3上涂覆光致抗蝕劑，形成光致抗蝕劑膜4。接著，使用光刻法在光致抗蝕劑膜4 上形成與溝槽形成圖案相對(duì)應(yīng)的窗口 5。接著，如圖2B所示，將光致抗蝕劑膜4用作掩模，對(duì)硅氮化膜3、墊層氧化膜2、以及硅基板1進(jìn)行各向異性蝕刻、例如反應(yīng)性離子蝕刻，從而在硅基板1上形成溝槽6。接著，如圖1中的步驟2所示，在半導(dǎo)體基板的表面上形成氧化膜。該工序是這樣的工序至少在硅基板1的露出于溝槽6的側(cè)壁的表面上形成比硅基板1更難以進(jìn)行氧化的膜。圖2C是這樣的工序的一個(gè)例子，氧化膜7被形成在硅基板1 的露出于溝槽6的表面上、墊層氧化膜2的表面上以及硅氮化膜3的表面上，但并不限于此。例如，氧化膜7也可以只被形成在溝槽6的側(cè)壁上，也可以只形成在該硅基板1的所露出的表面上，也可以被形成在包括該硅基板1的所露出的表面的區(qū)域。該氧化膜7是硅氧化物。硅氧化物是比硅更難以進(jìn)行氧化的膜。另外，在本例中，使用自由基氧化法形成氧化膜7。采用自由基氧化法，如圖2C所示，不僅能夠?qū)杌?的露出于溝槽6的內(nèi)部的表面進(jìn)行氧化，還能夠?qū)|層氧化膜2的表面、硅氮化膜3的表面等進(jìn)行氧化。即、能夠?qū)杌?的溝槽形成面?zhèn)鹊恼麄€(gè)表面進(jìn)行氧化，氧化膜7被形成在硅基板1的整個(gè)溝槽形成面?zhèn)?。氧化?被形成在硅基板1的整個(gè)溝槽形成面?zhèn)葧r(shí)，接下來(lái)被形成的晶種層能夠形成在氧化膜7上。晶種層同時(shí)被形成在氮化膜以及氧化膜這兩者之上時(shí)，有可能接著晶種層形成的硅膜的成長(zhǎng)速度在氮化膜上與氧化膜上產(chǎn)生差異。針對(duì)此點(diǎn)，如本例那樣，只要使晶種層形成在氧化膜7上，則能夠使硅膜的成長(zhǎng)速度的差異減小，有助于改善臺(tái)階覆蓋率。接著，如圖1中的步驟3以及圖2D所示，在氧化膜7上形成晶種層8。具體而言， 對(duì)在上側(cè)形成有氧化膜7的硅基板1進(jìn)行加熱，并通過(guò)使氨基硅烷類氣體在該加熱了的硅基板1的表面上流動(dòng)而在硅基板1的表面上、在本例中的氧化膜7的表面上形成晶種層8。作為氨基硅烷類氣體的例，能夠列舉出BAS ( 丁基氨基硅烷)、BTBAS (雙叔丁基氨基硅烷)、DMAS( 二甲氨基硅烷)、BDMAS(雙(二甲氨基)硅烷)、TDMAS(三(二甲氨基)硅烷)、DEAS (二乙基氨基硅烷)、BDEAS (雙(二乙基氨基)硅烷)、DPAS (二丙基氨基硅烷)、 DIPAS (二異丙基氨基硅烷)等。在本例中使用了 DIPAS。步驟3的處理?xiàng)l件的一個(gè)例子如下 DIPAS 流量500sccm處理時(shí)間Imin處理溫度400°C處理壓力53.3Pa(0.4Torr)。在本說(shuō)明書(shū)中后面將步驟3的工序稱為預(yù)流動(dòng) (pref low) 0上述步驟3是用于使單硅烷易于吸附在氧化膜7上的工序。在步驟3中，記載有形成晶種層8，但實(shí)際上幾乎沒(méi)有形成膜。晶種層8的厚度可以優(yōu)選為單原子層水平的厚度左右。說(shuō)到具體的晶種層8的厚度，可以為0. Inm 0. 3nm。接著，如圖1中的步驟4以及圖2E所示，在晶種層8上形成硅膜9。具體而言，對(duì)形成有晶種層8的硅基板1進(jìn)行加熱，并通過(guò)將單硅烷氣體在加熱了的硅基板1的表面上流動(dòng)而在硅基板1的表面上、在本例中的晶種層8的表面上形成硅膜9。步驟4的處理?xiàng)l件的一個(gè)例子如下單硅烷流量800sccm處理時(shí)間4min處理溫度535°C處理壓力60Pa(0. 45Torr)。在上述單硅烷流量、處理溫度以及處理壓力的條件下，用大約3min 6min的處理時(shí)間(沉積時(shí)間)形成2nm IOnm左右的較薄的非晶形的硅膜9。硅膜9的厚度對(duì)于將之后被形成的填充材料的縮小部分抵消這一點(diǎn)起重要的作用。當(dāng)然，抵消量由晶種層8的微小的厚度和硅膜9的厚度的合計(jì)值決定，但晶種層8是用于促進(jìn)單硅烷的吸附的層，如上述那樣，晶種層8的厚度比硅膜9的厚度薄很多。因此，抵消量的大部分被硅膜9的膨脹后的厚度占據(jù)。即、抵消量幾乎完全由硅膜9的厚度決定。接著，如圖1中的步驟5以及圖2F所示，使用經(jīng)燒制會(huì)收縮的填充材料10填充溝槽6。具體而言，將經(jīng)燒制會(huì)變化成硅氧化物的液狀的填充材料10旋涂在形成有硅膜9的硅基板1的表面上，從而填充溝槽6。作為經(jīng)燒制會(huì)變化成硅氧化物的材料的例子，能夠列舉出以 PHPS(PerHydroPolySilazane =SiH2NH)為主要成分的無(wú)機(jī)聚合物。最后，如圖1中的步驟6以及圖2G所示，在含有水及/或羥基的氣氛中對(duì)用于填充溝槽6的填充材料10進(jìn)行燒制，并使硅膜9以及晶種層8變化成硅氧化物12。具體而言，在含有水及/或羥基的氣氛中對(duì)涂覆有填充材料10的硅基板1進(jìn)行燒制而使填充材料 10變化成硅氧化物11，并使硅膜9以及晶種層8變化成硅氧化物12。步驟6的處理?xiàng)l件的一個(gè)例子如下

H20、流量101/min處理時(shí)間45min處理溫度750°C處理壓力53·3kPa (400Torr)。另外，在上述燒制處理之后，也可以在處理溫度950°C下、在非活性氣體氣氛、例如氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行熱處理，進(jìn)一步繼續(xù)進(jìn)行燒制處理以使硅氧化物11成為更堅(jiān)固的填充膜。另外，在上述燒制處理之前，也可以在更低溫的處理溫度400°C下、在含有水及/ 或羥基的氣氛中、例如水蒸汽氣氛中進(jìn)行預(yù)備處理。填充材料10在被燒制而變化成硅氧化物11時(shí)收縮。而硅膜9以及晶種層8在變化成硅氧化物12時(shí)膨脹。這樣，通過(guò)以硅膜9以及晶種層8的膨脹部分抵消填充材料10 的收縮部分來(lái)抑制空隙產(chǎn)生在溝槽6的內(nèi)部。為了更好地抑制空隙的產(chǎn)生，優(yōu)選硅膜9的厚度以及晶種層8的厚度被設(shè)定為硅膜9的膨脹量的兩倍的值和晶種層8的膨脹量的兩倍的值的合計(jì)值與填充材料10的收縮
量相同。另外，優(yōu)選氧化膜7的厚度的兩倍的值、硅膜9的膨脹后的厚度的兩倍的值、晶種層8的膨脹后的厚度的兩倍的值、填充材料10的收縮后的厚度的合計(jì)值被設(shè)定為與溝槽6 寬度相同。通過(guò)如上述那樣設(shè)定，能夠更好地對(duì)空隙產(chǎn)生在溝槽6的內(nèi)部的情況進(jìn)行抑制。另外，步驟6同時(shí)進(jìn)行硅膜9以及晶種層8的氧化。因此，優(yōu)選步驟6的燒制時(shí)間被設(shè)定為硅膜9以及晶種層8正好完全氧化的時(shí)間。通過(guò)這樣設(shè)定，能夠抑制氧化從溝槽6的側(cè)壁向硅基板1進(jìn)展。在此，在本例中，使用單硅烷作為硅膜9的原料。因此，硅膜9的臺(tái)階覆蓋率比使用乙硅烷、丙硅烷等高級(jí)硅烷作為原料時(shí)的臺(tái)階覆蓋率好。因此，能夠使硅膜9的溝槽6的側(cè)壁處的膜厚與硅基板1的上表面處的膜厚大致相等。因此，能夠在將溝槽6的側(cè)壁上的硅膜9完全氧化的時(shí)刻，將硅基板1的上表面處的
硅膜9完全氧化。S卩、通過(guò)改善硅膜9的臺(tái)階覆蓋率，能夠不進(jìn)行使氧化從溝槽6的側(cè)壁向硅基板1 進(jìn)展那樣的氧化就足夠，從而將作為氧化障壁的膜從溝槽6的內(nèi)部去掉。然而，即使硅膜9的臺(tái)階覆蓋率被改善，有時(shí)也由于氧化條件的不同而難以在溝槽6的底部進(jìn)行氧化。在這樣的情況下，優(yōu)選硅膜9以及晶種層8以花費(fèi)比在硅基板1的上表面上以及溝槽6的側(cè)壁上正好完全氧化的時(shí)間稍長(zhǎng)的時(shí)間的方式執(zhí)行步驟6。這樣花費(fèi)比完全氧化的時(shí)間稍長(zhǎng)的時(shí)間，將硅膜9以及晶種層8過(guò)量地氧化，由此，在溝槽6的底部不殘留未氧化的硅膜9以及晶種層8。在此情況下，硅膜9的厚度越薄，能夠使過(guò)量的氧化時(shí)間越短，S卩、能夠使氧化條件較弱。因此，硅膜9的厚度較薄則較為理想。這是為了將氧化向硅基板1的進(jìn)展抑制在最小限度。這樣，為了在溝槽6的底部不殘留未氧化的硅膜9以及晶種層8而過(guò)量地對(duì)硅膜 9以及晶種層8進(jìn)行氧化時(shí)，硅膜9的厚度可以為2nm 5nm左右。另外，對(duì)于單硅烷的培育時(shí)間長(zhǎng)這種情況，通過(guò)以在硅基板1的表面、在本例中的氧化膜7的表面上預(yù)流動(dòng)氨基硅烷類氣體的方式形成晶種層8之后形成硅膜9而消除。在圖3中表示沉積時(shí)間與硅膜9的膜厚之間的關(guān)系。圖3所示的結(jié)果是以硅氧化膜(SiO2)為基底的情況。相當(dāng)于在本例中的氧化膜7。在本例中使用的預(yù)流動(dòng)的處理?xiàng)l件如下DIPAS 流量200sccm處理時(shí)間Imin處理溫度400°C處理壓力133.3Pa (ITorr)。用于形成在本例中同樣地使用的硅膜9的處理?xiàng)l件如下單硅烷流量200sccm沉積時(shí)間30min/45min/60min處理溫度530°C處理壓力53·2Pa (0. 4Torr)。在使沉積時(shí)間為30min時(shí)、45min時(shí)、60min時(shí)這3點(diǎn)測(cè)量了硅膜9的膜厚。圖3中的線I表示有預(yù)流動(dòng)的情況的結(jié)果、線II表示沒(méi)有預(yù)流動(dòng)的情況的結(jié)果。 線I、II為以最小二乘法將被測(cè)量到的3個(gè)膜厚線性近似而成的直線，方程式如下所述。線I :y = 17. 572χ_20· 855 ... (1)線II :y = 17. 605χ-34· 929 . . . (2)如圖3所示，在有預(yù)流動(dòng)的情況下，硅膜9的膜厚明顯比沒(méi)有預(yù)流動(dòng)的情況下的硅膜9的膜厚有增大的傾向。圖4是將圖3中的虛線框A放大的附圖，表示使上述(1)、(2)式為y = 0、S卩，使硅膜9的膜厚為“0”時(shí)，線I、II各自的沉積時(shí)間、即線I、II與沉積時(shí)間軸的各自的交點(diǎn)。如圖4所示，基底為有預(yù)流動(dòng)的硅氧化膜時(shí)，硅膜9從開(kāi)始處理約 1.2min(x^l. 189)時(shí)開(kāi)始沉積。而基底為沒(méi)有預(yù)流動(dòng)的硅氧化膜時(shí)，硅膜9從開(kāi)始處理約 2. Omin(χ ^ 1. 984)時(shí)開(kāi)始沉積。這樣，對(duì)基底進(jìn)行氨基硅烷類氣體的預(yù)流動(dòng)而形成晶種層，能夠?qū)⑴嘤龝r(shí)間從約 2. Omin縮短到約1. 2min。結(jié)果，能夠使用單硅烷形成膜厚較薄的、例如2nm IOnm左右的膜厚的硅膜9。上面，采用本發(fā)明的第1實(shí)施方式，即使不在溝槽6的內(nèi)部形成作為氧化障壁的膜，也能夠抑制空隙產(chǎn)生在被填充到溝槽6的內(nèi)部的填充材料(硅氧化物11、12)上。因此，采用第1實(shí)施方式，能夠得到這種優(yōu)點(diǎn)即使溝槽6的微細(xì)化進(jìn)一步發(fā)展，也能夠使空隙不產(chǎn)生地填充溝槽6。另外，采用第1實(shí)施方式，被填充到溝槽6的內(nèi)部的材料也包括氧化膜7全部變成硅氧化物。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于因?yàn)闇喜?的內(nèi)部為同一種類的材料，所以例如捕獲電荷那樣的結(jié)構(gòu)不會(huì)被形成在溝槽6的內(nèi)部。這樣的結(jié)構(gòu)也有利于半導(dǎo)體集成電路裝置的進(jìn)一步
9的微細(xì)化。另外，采用第1實(shí)施方式，氧化膜7是使用自由基氧化法形成的自由基氧化膜。自由基氧化膜的膜質(zhì)形成得比使用熱氧化法形成的熱氧化膜的膜質(zhì)更致密。即、自由基氧化膜是比熱氧化膜更難以進(jìn)行氧化的膜。因而，通過(guò)使氧化膜7為自由基氧化膜能夠得到這種優(yōu)點(diǎn)在步驟6的燒制中，比熱氧化膜更能夠控制氧化向硅基板1進(jìn)展。另外，使用等離子氧化法代替自由基氧化法而使氧化膜7為等離子氧化膜也能夠得到同樣的優(yōu)點(diǎn)。接著，說(shuō)明能夠形成上述晶種層8以及硅膜9的成膜裝置的一個(gè)例子。圖5是概略地表示能夠形成晶種層8以及硅膜9的成膜裝置的一個(gè)例子的剖視圖。如圖5所示，成膜裝置100包括下端開(kāi)口的有頂部的圓筒體狀的處理室101。處理室101整體上由例如石英形成。在處理室101內(nèi)的頂部設(shè)有石英制的頂板102。由例如不銹鋼成形為圓筒體狀的歧管103夾著0型密封圈等密封構(gòu)件104連接在處理室101的下端開(kāi)口部。歧管103支承處理室101的下端。晶圓舟皿105能夠從歧管103的下方插入到處理室101內(nèi)，其中，該晶圓舟皿105為石英制，其能夠分多層地將多張、例如50張 100張半導(dǎo)體基板、在本例中為硅基板1作為被處理體進(jìn)行載置。由此，被處理體、例如半導(dǎo)體基板、在本例中為例如作為基底而預(yù)先沉積有SiO2膜的硅基板1被收容在處理室101內(nèi)。晶圓舟皿105具有多根支柱106，多張硅基板1被形成在支柱106上的槽支承。晶圓舟皿105借助石英制的保溫筒107被載置在工作臺(tái)108上。工作臺(tái)108被支承在旋轉(zhuǎn)軸110上，其中，該旋轉(zhuǎn)軸110貫通例如不銹鋼制的蓋部109，該蓋部109用于對(duì)歧管103的下端開(kāi)口部進(jìn)行開(kāi)閉。在旋轉(zhuǎn)軸110的貫通部設(shè)有例如磁性流體密封件111，氣密地密封旋轉(zhuǎn)軸110并能夠旋轉(zhuǎn)地支承旋轉(zhuǎn)軸110。例如由0型密封圈構(gòu)成的密封構(gòu)件112 介于蓋部109的周邊部與歧管103的下端部之間。由此，保持處理室101內(nèi)的密封性。旋轉(zhuǎn)軸110安裝在被例如舟皿升降機(jī)等升降機(jī)構(gòu)(未圖示)支承的臂113的頂端。由此，晶圓舟皿105以及蓋部109等被一體地升降而相對(duì)于處理室101內(nèi)插入或取出。成膜裝置100具有將用于處理的氣體供給到處理室101內(nèi)的處理氣體供給機(jī)構(gòu) 114。處理氣體供給機(jī)構(gòu)114包括氨基硅烷類氣體供給源117、單硅烷氣體供給源118。非活性氣體供給機(jī)構(gòu)115包括非活性氣體供給源120。非活性氣體被用作吹掃氣體等。非活性氣體的一個(gè)例子為氮?dú)?N2)氣體。氨基硅烷類氣體供給源117經(jīng)由流量控制器121a以及開(kāi)閉閥122a與分散噴嘴 123連接。分散噴嘴123由石英管構(gòu)成，其貫通歧管103的側(cè)壁而到達(dá)內(nèi)側(cè)，向上方彎曲，鉛垂地延伸。在分散噴嘴123的鉛垂部分隔著規(guī)定的間隔地形成有多個(gè)氣體噴出孔124。氨基硅烷類氣體從各氣體噴出孔124沿著水平方向朝向處理室101內(nèi)大致均勻地噴出。單硅烷氣體供給源118經(jīng)由流量控制器121b以及開(kāi)閉閥122b與分散噴嘴125連接。分散噴嘴125由石英管構(gòu)成，其貫通歧管103的側(cè)壁而到達(dá)內(nèi)側(cè)，向上方彎曲，鉛垂地延伸。在分散噴嘴125的鉛垂部分隔著規(guī)定的間隔地形成有多個(gè)氣體噴出孔126。單硅烷氣體從各氣體噴出孔126沿著水平方向朝向處理室101內(nèi)大致均勻地噴出。
在處理室101內(nèi)的與分散噴嘴123以及分散噴嘴125相反的一側(cè)的部分設(shè)有用于對(duì)處理室101內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣口 129。通過(guò)將處理室101的側(cè)壁沿著上下方向切去而細(xì)長(zhǎng)地形成排氣口 129。在處理室101的與排氣口 129相對(duì)應(yīng)的部分以覆蓋排氣口 129的方式通過(guò)焊接安裝有排氣口覆蓋構(gòu)件130，該排氣口覆蓋構(gòu)件130的橫截面被成形為二字狀。 排氣口覆蓋構(gòu)件130沿著處理室101的側(cè)壁向上方延伸，在處理室101的上方構(gòu)成氣體出口 131。氣體出口 131與包括真空泵等的排氣機(jī)構(gòu)132連接。排氣機(jī)構(gòu)132通過(guò)對(duì)處理室 101內(nèi)進(jìn)行排氣而對(duì)處理所使用了的處理氣體進(jìn)行排氣、使處理室101內(nèi)的壓力為適應(yīng)處理的處理壓力。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使被供給到處理室101內(nèi)的氣體活化，并對(duì)收容到處理室101內(nèi)的被處理體、例如半導(dǎo)體基板、在本例中的硅基板1進(jìn)行加熱。成膜裝置100的各部通過(guò)由例如微處理機(jī)(計(jì)算機(jī))構(gòu)成的控制器150進(jìn)行控制。 控制器150連接有操作者為了管理成膜裝置100而進(jìn)行指令的輸入操作等的鍵盤(pán)、由可視化地顯示成膜裝置100的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的顯示器等構(gòu)成的用戶界面151。在控制器150上連接有存儲(chǔ)部152。用于在控制器150的控制下將在成膜裝置100 中執(zhí)行的各種處理實(shí)現(xiàn)的控制程序、用于按照處理?xiàng)l件使成膜裝置100的各構(gòu)成部分執(zhí)行處理的程序、即制程程序被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部152中。制程程序被存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)部152中的存儲(chǔ)介質(zhì)中。存儲(chǔ)介質(zhì)既可以是硬盤(pán)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，也可以是CD-R0M、DVD、閃存器等可移動(dòng)的處理器。另外，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?。制程程序被根?jù)需要按照來(lái)自用戶界面151的指示等從存儲(chǔ)部152讀取，控制器150執(zhí)行按照被讀取的制程進(jìn)行的處理，由此，成膜裝置100在控制器150的控制下執(zhí)行所希望的處理。在本例中，在控制器150的控制下，依次執(zhí)行用于形成上述第1實(shí)施方式的晶種層 8以及硅膜9的處理。通過(guò)使用如圖5所示那樣的成膜裝置100，能夠用1臺(tái)成膜裝置形成上述第1實(shí)施方式的晶種層8以及硅膜9。另外，當(dāng)然，作為成膜裝置不限于圖5所示那樣的批量式成膜裝置，也可以是單張式的成膜裝置。(第2實(shí)施方式)由于形成晶種層8以及硅膜9的處理?xiàng)l件的不同，有時(shí)形成有在填充材料10的燒制中放出氣體的晶種層8以及硅膜9。在填充材料10的燒制中，晶種層8以及硅膜9放出氣體時(shí)，空隙產(chǎn)生在被填充到溝槽6的內(nèi)部的填充材料上。第2實(shí)施方式提供一種溝槽的填充方法，其在形成有能夠放出氣體那樣的晶種層 8以及硅膜9的情況下，也能夠?qū)障懂a(chǎn)生在被填充到溝槽6的內(nèi)部的填充材料上的情況進(jìn)行抑制。圖6是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的溝槽的填充方法的順序的一個(gè)例子的流程圖。如圖6所示，第2實(shí)施方式的溝槽的填充方法與第1實(shí)施方式的溝槽的填充方法的不同之處在于在步驟4與步驟5之間具有如步驟7所示那樣使氣體從硅膜9以及晶種層8放出的工序。具體而言，對(duì)形成有硅膜9以及晶種層8的硅基板1進(jìn)行加熱，使氣體從硅膜9以及晶種層8放出。步驟7的處理?xiàng)l件的一個(gè)例子如下所述N2 流量5000sccm處理時(shí)間30min處理溫度600°C處理壓力0Pa 666Pa (OTorr 5Torr 循環(huán)吹掃)。在處理壓力為OPa 666Pa中，OPa是指將處理室內(nèi)的氮?dú)馔耆摺卩、本步驟 7的一個(gè)例子是交替地反復(fù)進(jìn)行向處理室的內(nèi)部供給氮?dú)?、從處理室的?nèi)部排出氮?dú)獾睦?循環(huán)吹掃)。這樣，在涂覆填充材料10之前，通過(guò)使氣體從硅膜9以及晶種層8放出，能夠抑制在填充材料10的燒制中晶種層8以及硅膜9放出氣體。因而，即使形成有放出氣體的那樣的晶種層8以及硅膜9，也能夠抑制空隙產(chǎn)生在被填充到溝槽6的內(nèi)部的填充材料上。另外，或者使壓力變動(dòng)來(lái)進(jìn)行循環(huán)吹掃，或者，同時(shí)地一邊進(jìn)行溫度的升降一邊實(shí)施循環(huán)吹掃時(shí)，有時(shí)在硅膜9上發(fā)生遷移(migration)。因此，優(yōu)選預(yù)先在硅膜9的表面上形成自然氧化膜。如圖6所示，為了在硅膜9的表面上形成自然氧化膜，在自然環(huán)境中進(jìn)行步驟4和步驟5時(shí)，可以在步驟4與步驟7之間設(shè)置使形成有硅膜9以及晶種層8的硅基板1與氧接觸的工序(步驟8)。另外，在非自然環(huán)境中進(jìn)行步驟4和步驟5時(shí)，優(yōu)選在步驟4與步驟7之間設(shè)置在大氣中將形成有硅膜9以及晶種層8的硅基板1從用于進(jìn)行步驟4的成膜裝置輸送到用于進(jìn)行步驟7的旋涂裝置的工序(步驟8)。這樣，通過(guò)預(yù)先在硅膜9的表面上形成自然氧化膜，能夠在步驟7、即、使氣體放出的期間抑制遷移發(fā)生在硅膜9上。(第3實(shí)施方式)第3實(shí)施方式是在維持良好的臺(tái)階覆蓋率的狀態(tài)下使硅膜9的膜厚更薄的例子。晶種層8是使硅的核均勻地產(chǎn)生在用于形成硅膜9的基底、例如氧化膜7的表面上而使單硅烷易于吸附的層。以微觀的視點(diǎn)考慮時(shí)，晶種層8的硅的核可能呈島狀均勻地分布，核本身的平面的尺寸可能極小。那樣考慮時(shí)，使核本身的平面的大小變大，在基底表面上使核所占據(jù)的面積變大而使晶種層8從島狀無(wú)限地接近作為平面的單層，或者，如果最終使晶種層8為平面的單層，并使硅膜9的成長(zhǎng)從“核成長(zhǎng)”接近“單層成長(zhǎng)”，則在維持良好的臺(tái)階覆蓋率的狀態(tài)下，能夠在晶種層8上形成膜厚更薄的硅膜9。根據(jù)上述這點(diǎn)，在第3實(shí)施方式中，在形成硅膜9之前，引入對(duì)晶種層8進(jìn)行強(qiáng)化的工序。對(duì)晶種層8進(jìn)行強(qiáng)化的具體例為使晶種層8中的硅的核本身的平面的大小變大， 從而在基底表面上使核所占據(jù)的面積變大，如上述那樣，最終使晶種層8為單層。晶種層8 的強(qiáng)化的具體的方法例如如下所述使用單硅烷形成硅膜9之前，使用比單硅烷更適于薄膜成膜的、比單硅烷高級(jí)的硅烷使硅較薄地吸附在晶種層8的表面上。由此，對(duì)晶種層8進(jìn)行強(qiáng)化。下面，說(shuō)明第3實(shí)施方式的溝槽的填充方法的一個(gè)例子。
圖7是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的溝槽的填充方法的順序的一個(gè)例子的流程圖。如圖7所示，第3實(shí)施方式的溝槽的填充方法與第1實(shí)施方式的溝槽的填充方法的不同之處在于在步驟3與步驟4之間，如步驟8所示，存在對(duì)晶種層8進(jìn)行強(qiáng)化的工序。 具體而言，對(duì)形成有晶種層8的硅基板1進(jìn)行加熱，并供給比單硅烷更高級(jí)的硅烷氣體、在本例中的乙硅烷(Si2H6)氣體(步驟9)。步驟9的處理?xiàng)l件的一個(gè)例子如下乙硅燒流量200sccm處理時(shí)間2min處理溫度400°C處理壓力133. 3Pa (ITorr)。圖8是表示具有按照上述第1實(shí)施方式形成的硅膜9的半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的附圖代用照片(SEM照片)，圖9是表示具有按照本第3實(shí)施方式形成的硅膜9的半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的附圖代用照片(SEM照片)。如圖8所示，該圖顯示在第1實(shí)施方式中，側(cè)部的膜厚為4.58nm 4.67nm、頂部的膜厚為4. 61nm的硅膜9以覆蓋率(臺(tái)階覆蓋率)為99% 101 %的方式形成。另外，對(duì)于覆蓋率，該圖顯示硅膜9的頂部的膜厚和側(cè)部的膜厚這兩點(diǎn)(上部、下部)。對(duì)于這點(diǎn)，在下面所示的圖9 圖11中也同樣。另外，如圖9所示，該圖顯示在第3實(shí)施方式中，側(cè)部的膜厚為3. 15nm 3.40nm、 頂部的膜厚為3. 30nm的硅膜9以覆蓋率(臺(tái)階覆蓋率)為95% 103%的方式形成。這樣，采用第3實(shí)施方式，通過(guò)在使用單硅烷形成硅膜9之前，使用比單硅烷高級(jí)的硅烷，使硅較薄地吸附在晶種層8的表面上，能夠得到膜厚更薄且臺(tái)階覆蓋率也良好的硅膜9。另外，作為參考，在圖10中顯示具有只使用乙硅烷氣體形成的硅膜9的半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的附圖代用照片(SEM照片)，在圖11中顯示具有只使用硅烷氣體形成的硅膜 9的半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的附圖代用照片(SEM照片)。如圖10所示，在只使用乙硅烷氣體的情況下，能夠形成側(cè)部的膜厚為3.55nm 4. 23nm、頂部的膜厚為5. 33nm的硅膜9，但覆蓋率(臺(tái)階覆蓋率)為67% 79%，未能得到良好的臺(tái)階覆蓋率。另外，如圖11所示，在只使用硅烷氣體的情況下，能得到覆蓋率(臺(tái)階覆蓋率)為 106 % 110 %的良好的結(jié)果，但硅膜9被形成為島狀，在膜厚為7. 19nm 7. 96nm的膜厚范圍中，不能形成單層。另外，可以按照硅膜9所要求的膜厚將本第3實(shí)施方式與上述第1實(shí)施方式區(qū)別使用。例如，對(duì)于硅膜9，在要求膜厚一定程度上較薄、但不要求極薄的膜厚的情況下，不同時(shí)使用單硅烷以及比單硅烷高級(jí)的硅烷這兩者，換言之，只使用單硅烷的第1實(shí)施方式的方法在制造成本上有利。因此，選擇第1實(shí)施方式較為理想。然而，對(duì)于硅膜9，在要求不能在第1實(shí)施方式中形成的極薄的膜厚的情況下，選擇本第3實(shí)施方式較為理想。這樣，第1 實(shí)施方式與本第3實(shí)施方式能夠在半導(dǎo)體裝置的制造的領(lǐng)域中彼此共存。另外，如圖12的流程圖所示，作為本第3實(shí)施方式的其他例子，也能夠?qū)⒈镜?實(shí)施方式與上述第2實(shí)施方式組合而實(shí)施。如圖12所示，將第3實(shí)施方式與第2實(shí)施方式組合時(shí)，也只要在步驟3與步驟4 之間插入步驟8所示的對(duì)晶種層8進(jìn)行強(qiáng)化的工序即可。另外，作為能夠按照第3實(shí)施方式形成晶種層8以及硅膜9的成膜裝置，只要在圖 5所示的成膜裝置上附加比單硅烷更高級(jí)的硅烷、例如乙硅烷的氣體供給源即可。尤其，雖未圖示，但例如，只要通過(guò)將乙硅烷氣體供給源與單硅烷氣體供給源118 —起連接在分散噴嘴125上而構(gòu)成為能夠?qū)⒁夜柰闅怏w供給到處理室101內(nèi)即可。(第4實(shí)施方式)第4實(shí)施方式涉及能夠?qū)嵤┑?實(shí)施方式 第3實(shí)施方式的溝槽的填充方法的成膜系統(tǒng)的例子。(第1例)圖13是概略地表示成膜系統(tǒng)的第1例的框圖。如圖13所示，第1例的成膜系統(tǒng)200a在輸送室201的周?chē)哂刑幚硎?02、203、 204、加載互鎖室205。輸送室201經(jīng)由閘閥Gl G3與處理室202、203、204分別連接，同樣地經(jīng)由閘閥G4與加載互鎖室205連接。第1處理室202是成膜裝置，是進(jìn)行步驟3、4、即用于形成晶種層8以及硅膜9的
直ο在第1處理室202中，對(duì)形成有溝槽6、且至少在溝槽6的側(cè)壁上形成有氧化膜7 的硅基板1進(jìn)行加熱，并將氨基硅烷類氣體供給到硅基板1的表面上而在硅基板1、在本例中為氧化膜7上形成晶種層8，對(duì)形成有晶種層8的硅基板1進(jìn)行加熱，并將單硅烷氣體供給到晶種層8的表面上而在晶種層8上形成硅膜9。另外，在形成硅膜之前，通過(guò)將比單硅烷氣體高級(jí)的硅烷氣體(例如乙硅烷氣體)供給到晶種層8上而對(duì)晶種層進(jìn)行強(qiáng)化。第2處理室203是旋涂裝置，是進(jìn)行步驟5、即用于涂覆填充材料10的裝置。在第2處理室203中，使用經(jīng)燒制會(huì)收縮的填充材料10對(duì)形成有硅膜9以及晶種層8的硅基板1的溝槽6進(jìn)行填充。那樣的填充材料10的一個(gè)例子為PHPS。PHPS通過(guò)被燒制而變化成硅氧化物并收縮。第3處理室204是熱處理裝置，是進(jìn)行步驟6、即用于在含有水及/或羥基的氣氛中對(duì)用于填充溝槽6的填充材料10進(jìn)行燒制并使硅膜9以及上述晶種層8變化成硅氧化物12。在第3處理室204中，具體而言，在含有水及/或羥基的氣氛中對(duì)涂覆有填充材料 10的硅基板1進(jìn)行燒制而使填充材料10變化成硅氧化物11、使硅膜9以及晶種層8分別變化成硅氧化物12。加載互鎖室205是壓力變換裝置，是用于使壓力在輸送室201內(nèi)的壓力與大致大氣壓的壓力之間變換的裝置。加載互鎖室205具有閘閥G5，經(jīng)由閘閥G 5進(jìn)行硅基板1(硅晶圓)的輸入輸出。閘閥G5與未圖示的輸送路徑、或者未圖示的加載組件連接。在輸送室201的內(nèi)部配置有輸送裝置206。輸送裝置206在輸送室201、處理室 202 204、加載互鎖室205之間進(jìn)行硅基板1的交接。通過(guò)使用成膜系統(tǒng)200a將硅基板1從加載互鎖室205經(jīng)由輸送室201以第1處理室202、第2處理室203、第3處理室204的順序輸送，能夠?qū)嵤┑?實(shí)施方式的溝槽的填充方法。(第2例)圖14是概略地表示成膜系統(tǒng)的第2例的框圖。如圖14所示，第2例的成膜系統(tǒng)200b與成膜系統(tǒng)200a的不同之處在于還具有第 4處理室207。第4處理室207經(jīng)由閘閥G6與輸送室201連接。第4處理室207是熱處理裝置，是進(jìn)行步驟7、即用于使氣體從硅膜9以及晶種層 8放出的裝置。在第4處理室207中，對(duì)在第1處理室202中處理后的硅基板1進(jìn)行加熱，使氣體從硅膜9以及晶種層8放出。通過(guò)使用成膜系統(tǒng)200b將硅基板1從加載互鎖室205經(jīng)由輸送室201以第1處理室202、第4處理室207、第2處理室203、第3處理室204的順序輸送，能夠?qū)嵤┑?實(shí)施方式的溝槽的填充方法。(第3例)圖15是概略地表示成膜系統(tǒng)的第3例的框圖。如圖15所示，第3例的成膜系統(tǒng)200c與成膜系統(tǒng)200b的不同之處在于還具有第 5處理室208。第5處理室208經(jīng)由閘閥G7與輸送室201連接。第5處理室208是氣相處理裝置，是用于在進(jìn)行步驟7之前、在硅膜9的表面上形成自然氧化膜的裝置。在第5處理室208中，使在第1處理室202中處理后的硅基板1與氧接觸。在硅膜9的表面上形成自然氧化膜時(shí)，能夠通過(guò)使用成膜系統(tǒng)200c，將硅基板1以加載互鎖室205、輸送室201、第1處理室202、第5處理室208、第4處理室207、第2處理室 203、第3處理室204的順序輸送，從而在自然環(huán)境中實(shí)施第2實(shí)施方式的溝槽的填充方法。(第4例)圖16是概略地表示成膜系統(tǒng)的第4例的框圖。如圖16所示，第4例的成膜系統(tǒng)200d與成膜系統(tǒng)200c的不同之處在于具有用于在大氣下對(duì)硅基板1進(jìn)行輸送的輸送路徑209，以代替第5處理室208。輸送路徑209的一端經(jīng)由閘閥G9與第1加載互鎖室210連接，第1加載互鎖室 210經(jīng)由閘閥GlO與第1處理室202連接。另外，輸送路徑209的另一端經(jīng)由閘閥Gll與第2加載互鎖室211連接，第2加載互鎖室211經(jīng)由閘閥G12與輸送室201連接。在輸送路徑209上配置有輸送裝置212。輸送裝置212將從成膜系統(tǒng)200d的外部輸送來(lái)的硅基板1輸入到第1加載互鎖室210中，并將從第1加載互鎖室210輸出的硅基板1輸入到第2加載互鎖室211中。另外，將從第2加載互鎖室211輸出的硅基板1輸送到成膜系統(tǒng)200d的外部。在硅膜9的表面上形成自然氧化膜時(shí)，能夠通過(guò)使用成膜系統(tǒng)200d，將硅基板1以第1加載互鎖室210、第1處理室202、第1加載互鎖室210、輸送路徑209、第2加載互鎖室 211、輸送室201、第4處理室207、第2處理室203、第3處理室204的順序輸送，從而在非自然環(huán)境中實(shí)施第2實(shí)施方式的溝槽的填充方法。上面，按照若干個(gè)實(shí)施方式說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于上述若干個(gè)實(shí)施方式，能夠進(jìn)行各種變形。例如，在上述實(shí)施方式中，具體地例示了處理?xiàng)l件，但處理?xiàng)l件并不限于上述具體的例示。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于即使在溝槽6的內(nèi)部形成氧化障壁也能夠抑制空隙產(chǎn)生在填充材料上，該優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)具有如下結(jié)構(gòu)并使臺(tái)階覆蓋率變好而得到的使用氨基硅烷類氣體在硅基板1的表面上進(jìn)行預(yù)流動(dòng)，在硅基板1的表面上形成晶種層8之后，將單硅烷氣體供給到晶種層8上，使單硅烷氣體熱分解，從而形成硅膜9。因而，處理?xiàng)l件并不限于上述實(shí)施方式所記載的具體的例示，當(dāng)然能夠根據(jù)溝槽6 的大小、處理室的容積變化等在不有損上述優(yōu)點(diǎn)的范圍內(nèi)進(jìn)行變更。另外，由于上述實(shí)施方式所記載的溝槽的填充方法不產(chǎn)生空隙就能夠填充微細(xì)的溝槽6，因此優(yōu)選被應(yīng)用于半導(dǎo)體裝置的制造工藝。另外，作為溝槽，優(yōu)選特別是被使用在半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部的元件分離區(qū)域。另外，使晶種層8變厚時(shí)，會(huì)不利于半導(dǎo)體裝置的微細(xì)化。如在第3實(shí)施方式中也進(jìn)行了說(shuō)明那樣，晶種層8是用于使硅的核均勻地產(chǎn)生、并使單硅烷易于吸附的層。因此， 優(yōu)選晶種層8的厚度較薄，可以優(yōu)選為單原子層水平的厚度左右。說(shuō)到具體的晶種層8的厚度，如上述那樣，優(yōu)選為0. Inm 0. 3nm。另外，作為填充材料10的一個(gè)例子，例示了利用旋涂法進(jìn)行涂覆的材料，具體而言，例示了 PHPS。然而，作為填充材料10，并不限于利用旋涂法進(jìn)行涂覆的材料，也可以是使用CVD法形成的材料。例如，使用CVD法形成的膜、例如硅氧化膜也在例如為了使膜質(zhì)堅(jiān)固而進(jìn)行燒制 (熱處理)時(shí)與PHPS同樣地收縮。只要是通過(guò)這樣進(jìn)行燒制而收縮的那樣的膜，則即使是PHPS之外的膜，也能夠有效地應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，本發(fā)明能夠在不脫離其主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形。雖然已經(jīng)描述了幾個(gè)特定實(shí)施方式，但是僅以示例的方式給出這些實(shí)施方式，而不是要限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)際上，這里描述的新穎的方法和裝置可以以各種其它形式實(shí)現(xiàn)，另外，可以對(duì)這里描述的實(shí)施方式的形式進(jìn)行各種省略、替代和改變，而不脫離本發(fā)明的主旨。所附的權(quán)利要求書(shū)及其等同方案旨在覆蓋應(yīng)當(dāng)落在本發(fā)明的主旨和保護(hù)范圍內(nèi)的這些形式或變型。本發(fā)明基于在2010年7月29日提出的日本專利特愿2010-170115號(hào)以及在2011 年6月29日提出的日本專利特愿2011-144733號(hào)。因此，主張上述日本專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。 在此援引上述日本申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容作為參照文獻(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種溝槽的填充方法，其特征在于，其包括如下工序?qū)π纬捎袦喜?、且至少在上述溝槽的?cè)壁上形成有氧化膜的半導(dǎo)體基板進(jìn)行加熱，并將氨基硅烷類氣體供給到上述半導(dǎo)體基板的表面上而在上述半導(dǎo)體基板上形成晶種層；對(duì)形成有上述晶種層的半導(dǎo)體基板進(jìn)行加熱，并將單硅烷氣體供給到上述晶種層的表面上而在上述晶種層上形成硅膜；使用經(jīng)燒制會(huì)收縮的填充材料對(duì)形成有上述硅膜的半導(dǎo)體基板的上述溝槽進(jìn)行填充的工序；在含有水及/或羥基的氣氛中對(duì)涂覆有用于填充上述溝槽的上述填充材料的上述半導(dǎo)體基板進(jìn)行燒制，并使上述填充材料變化成硅氧化物、使上述硅膜以及上述晶種層分別變化成硅氧化物的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽的填充方法，其特征在于，在形成上述硅膜的工序與上述進(jìn)行填充的工序之間還具有對(duì)形成有上述硅膜以及上述晶種層的半導(dǎo)體基板進(jìn)行加熱而使氣體從上述硅膜以及上述晶種層放出的工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溝槽的填充方法，其特征在于，在自然環(huán)境中進(jìn)行形成上述硅膜的工序和上述進(jìn)行填充的工序時(shí)，在形成上述硅膜的工序與使上述氣體放出的工序之間還具有使形成有上述硅膜以及上述晶種層的半導(dǎo)體基板與氧接觸的工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溝槽的填充方法，其特征在于，在非自然環(huán)境中進(jìn)行形成上述硅膜的工序和上述進(jìn)行填充的工序時(shí)，在形成上述硅膜的工序與使上述氣體放出的工序之間還具有在大氣下對(duì)形成有上述硅膜以及上述晶種層的半導(dǎo)體基板進(jìn)行輸送的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽的填充方法，其特征在于，在形成上述晶種層的工序與形成上述硅膜的工序之間還具有對(duì)形成有上述晶種層的半導(dǎo)體基板進(jìn)行加熱、并將比單硅烷高級(jí)的硅烷類氣體供給到上述晶種層的表面上的工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽的填充方法，其特征在于，上述硅膜的厚度以及上述晶種層的厚度被設(shè)定為上述硅膜以及上述晶種層在變化成上述硅氧化物時(shí)膨脹，且上述硅膜的膨脹量的兩倍的值和上述晶種層的膨脹量的兩倍的值的合計(jì)值與上述填充材料的收縮量相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的溝槽的填充方法，其特征在于，上述氧化膜的厚度的兩倍的值、上述硅膜的膨脹后的厚度的兩倍的值、上述晶種層的膨脹后的厚度的兩倍的值、上述填充材料的收縮后的厚度的合計(jì)值被設(shè)定為與上述溝槽的寬度相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的溝槽的填充方法，其特征在于，上述硅膜的厚度被設(shè)定為比上述晶種層的厚度厚。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽的填充方法，其特征在于，上述氨基硅烷類氣體從含有BAS( 丁基氨基硅烷)、BTBAS(雙叔丁基氨基硅烷)、 DMAS( 二甲氨基硅烷)、BDMAS(雙(二甲氨基)硅烷)、TDMAS(三(二甲氨基)硅烷)、DEAS (二乙基氨基硅烷)、BDEAS (雙(二乙基氨基)硅烷)、DPAS (二丙基氨基硅烷)、 DIPAS(二異丙基氨基硅烷)中至少一種的氣體中進(jìn)行選擇。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽的填充方法，其特征在于，被形成在上述溝槽的側(cè)壁上的上述氧化膜通過(guò)對(duì)形成有上述溝槽的半導(dǎo)體基板進(jìn)行自由基氧化或者等離子氧化而形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽的填充方法，其特征在于，上述溝槽的填充方法被用于半導(dǎo)體裝置的制造工藝。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的溝槽的填充方法，其特征在于，上述溝槽被使用在上述半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部的元件分離區(qū)域。
13.一種成膜系統(tǒng)，其是使用于被形成在半導(dǎo)體基板上的溝槽的填充的成膜系統(tǒng)，其特征在于，其包括第1處理室，其用于對(duì)形成有溝槽、且至少在上述溝槽的側(cè)壁上形成有氧化膜的半導(dǎo)體基板進(jìn)行加熱，并將氨基硅烷類氣體供給到上述半導(dǎo)體基板的表面上而在上述半導(dǎo)體基板上形成晶種層，對(duì)形成有上述晶種層的半導(dǎo)體基板進(jìn)行加熱，并將單硅烷氣體供給到上述晶種層的表面上而在上述晶種層上形成硅膜；第2處理室，其用于使用經(jīng)燒制會(huì)收縮的填充材料對(duì)形成有上述硅膜的半導(dǎo)體基板的上述溝槽進(jìn)行填充；第3處理室，其用于在含有水及/或羥基的氣氛中對(duì)涂覆有用于填充上述溝槽的上述填充材料的上述半導(dǎo)體基板進(jìn)行燒制，并使上述填充材料變化成硅氧化物、使上述硅膜以及上述晶種層分別變化成硅氧化物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的成膜系統(tǒng)，其特征在于，該成膜系統(tǒng)還包括用于對(duì)在上述第1處理室中處理后的半導(dǎo)體基板進(jìn)行加熱而使氣體從上述硅膜以及上述晶種層放出的第4處理室。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的成膜系統(tǒng)，其特征在于，該成膜系統(tǒng)還包括第5處理室，該第5處理室用于將在上述第1處理室中處理后的半導(dǎo)體基板收容到上述第4處理室中之前，使形成有上述硅膜以及上述晶種層的半導(dǎo)體基板與氧接觸。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的成膜系統(tǒng)，其特征在于，該成膜系統(tǒng)還包括輸送路徑，該輸送路徑用于將在上述第1處理室處理后的半導(dǎo)體基板收容到上述第4處理室中之前，在大氣下對(duì)形成有上述硅膜以及上述晶種層的半導(dǎo)體基板進(jìn)行輸送。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的成膜系統(tǒng)，其特征在于，在上述第1處理室上還連接有用于供給比上述單硅烷氣體高級(jí)的硅烷氣體的高級(jí)硅烷氣體供給源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種溝槽的填充方法和成膜系統(tǒng)。該填充方法和成膜系統(tǒng)用于對(duì)形成有溝槽、且至少在上述溝槽的側(cè)壁上形成有氧化膜的半導(dǎo)體基板進(jìn)行加熱，并將氨基硅烷類氣體供給到上述半導(dǎo)體基板的表面上而在上述半導(dǎo)體基板上形成晶種層，對(duì)形成有上述晶種層的半導(dǎo)體基板進(jìn)行加熱，并將單硅烷氣體供給到上述晶種層的表面上而在上述晶種層上形成硅膜，使用經(jīng)燒制會(huì)收縮的填充材料對(duì)形成有上述硅膜的半導(dǎo)體基板的上述溝槽進(jìn)行填充，在含有水及/或羥基的氣氛中對(duì)涂覆有用于填充上述溝槽的上述填充材料的上述半導(dǎo)體基板進(jìn)行燒制，并使上述填充材料變化成硅氧化物、使上述硅膜以及上述晶種層分別變化成硅氧化物。
文檔編號(hào)H01L21/762GK102347266SQ20111021687
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者渡邊將久, 長(zhǎng)谷部一秀 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社