專利名稱：非晶硅膜的成膜方法及成膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非晶硅膜的成膜方法及成膜裝置。
背景技術(shù)：
非晶硅膜用于半導(dǎo)體集成電路裝置的接觸孔、線的嵌入等。例如在專利文獻(xiàn)1、2中記載有非晶硅的成膜方法。特別是在專利文獻(xiàn)2中記載有一種將乙硅烷在400°C 500°C下分解而獲得表面平滑的導(dǎo)電體層的方法。近年來，伴隨著半導(dǎo)體集成電路裝置的高集成化，正在進行接觸孔、線的微細(xì)化。專利文獻(xiàn)1 :日本特開昭63 - 29954號公報專利文獻(xiàn)2 :日本特開平I 一 217956號公報為了嵌入進行了微細(xì)化的接觸孔、線，非晶硅膜的進一步薄膜化成為必需技術(shù)。乙硅烷是一種有利于薄膜化的成膜材料，另一方面，在使用乙硅烷形成的非晶硅膜中難以獲得良好的臺階覆蓋率。而與乙硅烷相比，硅烷易于獲得良好的臺階覆蓋率，但是孵育時間較長，是一種不利于薄膜化的成膜材料。另外，在進行薄膜化的同時形成具有更平滑的表面的非晶硅膜也是重要的。這是因為，若利用在表面具有凹凸的非晶硅膜來嵌入接觸孔、線，則會產(chǎn)生有空隙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有更平滑的表面、并且能夠?qū)崿F(xiàn)進一步薄膜化的非晶硅膜的成膜方法及成膜裝置。本發(fā)明的第I技術(shù)方案的非晶硅膜的成膜方法是用于在基底上形成包括非晶硅膜的膜的非晶硅膜的成膜方法，其中，該非晶硅膜的成膜方法包括以下工序(I)加熱上述基底，向上述加熱了的基底供給氣基娃燒類氣體，在上述基底表面上形成晶種層；(2)加熱上述基底，向上述加熱了的基底表面的晶種層供給不含氣基的娃燒類氣體，在上述晶種層上將非晶硅膜形成為層成長的厚度；(3)對形成為上述層成長的厚度的上述非晶硅膜進行蝕刻，減小該非晶硅膜的膜厚。該蝕刻優(yōu)選為各向同性蝕刻。本發(fā)明的第2技術(shù)方案的成膜裝置是用于在基底上形成非晶硅膜的成膜裝置，其中，該成膜裝置具有處理室，其用于收容被處理體，該被處理體具有供上述非晶硅膜形成的基底；處理氣體供給機構(gòu)，其用于向上述處理室內(nèi)供給處理所使用的氣體；加熱裝置，其用于對收容在上述處理室內(nèi)的上述被處理體進行加熱；排氣機構(gòu)，其用于對上述處理室內(nèi)進行排氣；控制器，其用于控制上述處理氣體供給機構(gòu)、上述加熱裝置及上述排氣機構(gòu)，上述控制器控制上述成膜裝置，以便依次實施第I技術(shù)方案的(I)工序、(2)工序及(3)工序。將在下面的說明中闡述本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點，其部分地從下面的說明中顯現(xiàn)或者可以通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和優(yōu)點可以借助于在下文中特別指示的手段和組合實現(xiàn)及獲得。


被并入本說明書中并且構(gòu)成本說明書的一部分的附示出本發(fā)明的實施方式，并且與上述概略說明及下面給出的對實施方式的詳細(xì)說明一起，用于解釋本發(fā)明的原理。圖I是表示本發(fā)明的第I實施方式的非晶硅膜的成膜方法的順序的一個例子的流程圖。圖2A 圖2E是概略表示圖I的方法的順序中的樣品的狀態(tài)的剖視圖。圖3是表示沉積時間與非晶硅膜的膜厚之間的關(guān)系的圖。圖4是對圖3中的虛線框A內(nèi)進行了放大的放大圖。
圖5是表示非晶硅膜的膜厚與非晶硅膜表面的平均線粗糙度Ra之間的關(guān)系的圖。圖6A及圖6B是表示非晶硅膜的表面及截面的二次電子像的附圖代用照片。圖7A及圖7B是表示非晶硅膜的表面及截面的二次電子像的附圖代用照片。圖8是表示本發(fā)明的第2實施方式的非晶硅膜的成膜方法的順序的一個例子的流程圖。圖9A 圖9F是概略表示圖8的方法的順序中的樣品的狀態(tài)的剖視圖。圖IOA及圖IOB是表示非晶硅膜的表面及截面的二次電子像的附圖代用照片。圖11是概略表示能夠?qū)嵤┑贗實施方式的非晶硅膜的成膜方法、第2實施方式的非晶硅膜的成膜方法的成膜裝置的一個例子的剖視圖。
具體實施例方式現(xiàn)在，將參照

基于上面給出的發(fā)現(xiàn)而實現(xiàn)的本發(fā)明的實施方式。在下面的說明中，用相同的附圖標(biāo)記指示具有實質(zhì)相同的功能和結(jié)構(gòu)的構(gòu)成元件，并且僅在必需時才進行重復(fù)說明。本申請的發(fā)明人們推測非晶硅膜的表面粗糙度是不是與非晶硅膜的孵育時間有關(guān)。假設(shè)為孵育時間越長，核的尺寸越易于出現(xiàn)偏差，從而對在產(chǎn)生核之后開始沉積的非晶硅膜的表面粗糙度的精度帶來影響。但是，并未公知有縮短非晶硅膜的孵育時間的技術(shù)。本申請的發(fā)明人們首先成功地縮短了非晶硅膜的孵育時間，其結(jié)果，成功地進一步改善了非晶硅膜的表面粗糙度的精度。以下，參照

本發(fā)明的實施方式。另外，在所有圖中，對通用的部分標(biāo)注通用的附圖標(biāo)記。另外，在本說明書中，將非晶硅定義為不是單指非晶硅的用語，而是將非晶硅、能夠?qū)崿F(xiàn)在本說明書中公開的表面粗糙度的精度的非晶態(tài) 納米尺寸的晶粒聚集而成的納米結(jié)晶硅以及混有上述非晶硅、上述納米結(jié)晶硅而成的硅全都包括在內(nèi)的用語。第I實施方式圖I是表示本發(fā)明的第I實施方式的非晶硅膜的成膜方法的順序的一個例子的流程圖，圖2A 圖2E是概略表示圖I的方法的順序中的樣品的狀態(tài)的剖視圖。首先，將在圖2A所示的半導(dǎo)體基板、例如硅基板I上形成有厚度約IOOnm的基底2的樣品(參照圖2A)輸入成膜裝置的處理室中?；?的一個例子為硅氧化膜。但是，基底2并不限定于硅氧化膜，例如也可以是硅氮化膜、硅氮氧化膜等。
接著，如圖I及圖2B所示，在基底2的表面上形成晶種層3。在本例中，通過加熱基底2，并使氨基硅烷類氣體流向加熱了的基底2的表面，在基底2的表面上形成晶種層3(步驟I)。作為氨基硅烷類氣體的例子，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I中的處理條件的一個例子如下DIPAS 流量500sccm處理時間5min
處理溫度400°C處理壓力53. 2Pa (O. 4Torr)。在本說明書中，以下將步驟I的工序稱作預(yù)流動(preflow)。接著，如圖I及圖2C 圖2D所示，在晶種層3上形成非晶硅膜4。在本例中，通過加熱基底2，向加熱了的基底2的表面的晶種層3供給不含氨基的硅烷類氣體，使該不含氨基的硅烷類氣體熱分解，從而在晶種層3上形成非晶硅膜4 (步驟2)。作為不含氨基的硅烷類氣體的例子，能夠列舉出含有用SiH4、Si2H6、SimH2m+2 (其中，m為3以上的自然數(shù))式表示的硅的氫化物及用SinH2n (其中，η為3以上的自然數(shù))式表示的硅的氫化物中的至少一種的氣體。在本例中，使用了 SiH4 (單硅烷)。步驟2中的處理條件的一個例子如下SiH4 流量500sccm處理時間30min處理溫度500°C處理壓力53.2Pa (O. 4Torr)。在此，圖3不出了沉積時間與非晶娃I旲4的I旲厚之間的關(guān)系。圖3是將基底2設(shè)為硅氧化膜(SiO2)的情況。非晶硅膜4的膜厚是在將處理時間設(shè)為30min時、設(shè)為45min時及設(shè)為60min時這3個點測量的。圖3中的線I表示有預(yù)流動的情況下的結(jié)果，線II表示無預(yù)流動的情況下的結(jié)果。線Ι、π是利用最小二乘法對所測量的3個膜厚進行了線性近似而得到的直線，方程式如下所述。線I :y = 17. 572χ — 20. 855 …(I)線II :y = 17. 605x — 34. 929 …(2)如圖3所示，與無預(yù)流動的情況相比，在有預(yù)流動的情況下，非晶硅膜4的膜厚增加的傾向是顯而易見的。圖4示出了在將上述(I)、(2)式設(shè)為y = O、即將非晶硅膜的膜厚設(shè)為“O”時、求出線I、II與沉積時間的交點。另外，圖4相當(dāng)于將圖3中的虛線框A內(nèi)放大的放大圖。如圖4所示，當(dāng)基底2為有預(yù)流動的硅氧化膜時，非晶硅膜4自開始處理約I. 2minCx^ I. 189)時開始沉積。而當(dāng)基底2為無預(yù)流動的硅氧化膜時，非晶硅膜4自開始處理約2. Omin (x ^ I. 984)時開始沉積。圖5示出了使用原子力顯微鏡(AFM)測量得到的非晶硅膜4的表面的平均線粗糙度(表面粗糙度)Ra (Ra75)。在圖5所示的結(jié)果中，將AFM的掃描尺寸設(shè)定為I μ m，將掃描頻率設(shè)定為I. 993Hzο如圖5所示，與無預(yù)流動的情況相比，在有預(yù)流動的情況下，平均線粗糙度(表面粗糖度)Ra 改善了 O. IOlnm O. 157nm。這樣，通過對基底2進行氨基硅烷類氣體的預(yù)流動，能夠?qū)⒎跤龝r間從約2. Omin縮短到約I. 2min。而且，作為能夠縮短孵育時間的結(jié)果，非晶硅膜4的表面粗糙度的精度提高，能夠獲得具有更平滑的表面的非晶硅膜4。另外，非晶硅膜4在成膜初始階段發(fā)生了呈島狀成長的所謂核成長(圖2C)。若膜厚增加，則非晶硅膜4的成長從核成長變化為層成長(圖2D)。 當(dāng)使用單硅烷在晶種層3上形成了非晶硅膜4時，在直至膜厚t為約Snm的范圍內(nèi)發(fā)生核成長，若膜厚t超過8nm，則變化為層成長。在本例中，將非晶硅膜4形成為層成長的厚度。接著，如圖I及圖2E所示，減小形成為層成長的厚度的非晶硅膜4的膜厚。在本例中，使用Cl2氣體對形成為層成長的厚度的非晶硅膜4進行例如10分鐘的干蝕刻。也可以同時流動N2氣體來作為稀釋氣體。由此，能夠獲得膜厚較薄的非晶硅膜4 (步驟3)。步驟3的處理條件的一個例子如下Cl2/N2 流量300sccm/500sccm處理溫度300°C處理壓力39.9Pa 66. 5Pa (O. 3Torr O. 5Torr)處理時間調(diào)整處理時間，控制非晶硅膜4的膜厚。圖6A是Cl2蝕刻(步驟3)后的膜厚9. 6nm的非晶硅膜4的SEM照片，圖6B是利用稀氫氟酸對膜厚9. 6nm的非晶硅膜4進行蝕刻來確認(rèn)有無針孔的SEM照片。同樣地圖7A是膜厚8. Onm的非晶硅膜4的SEM照片，圖7B是利用稀氫氟酸對膜厚8. Onm的非晶硅膜4進行蝕刻來確認(rèn)有無針孔的SEM照片。如圖6A 圖7B所示，若對未達(dá)到層成長的厚度的非晶硅膜4進行蝕刻，則會產(chǎn)生針孔(參照圖7B)。而在形成為層成長的厚度的非晶硅膜4中，即使進行蝕刻也不會產(chǎn)生針孔(圖6B)。這樣，通過將非晶硅膜4形成為層成長的厚度，并對形成為層成長的厚度的非晶硅膜4進行蝕刻，能夠形成膜厚較薄的非晶硅膜4。而且，在本例中，由于在形成非晶硅膜4之前利用氨基硅烷類氣體對基底進行預(yù)流動而形成有晶種層3,因此表面粗糖度的精度也提聞。因而，采用第I實施方式，能夠獲得一種具有更平滑的表面、并且能夠?qū)崿F(xiàn)進一步薄膜化的非晶硅膜的成膜方法。第2實施方式圖8是表示本發(fā)明的第2實施方式的非晶硅膜的成膜方法的順序的一個例子的流程圖，圖9A 圖9F是概略表示圖8的方法的順序中的樣品的狀態(tài)的剖視圖。
如圖8所示，第2實施方式與第I實施方式的不同之處在于，在步驟I與步驟2之間存在對晶種層3進行強化的工序(步驟4)。晶種層3是在供非晶硅膜4形成的基底、在本例中為基底2、例如硅氧化膜的表面上均勻地產(chǎn)生硅核而使基底易于吸附單硅烷的晶種層。若從微觀的角度考慮，則晶種層3的硅核或許呈島狀均勻地散布，或許核自身的平面尺寸極小。如此考慮時，如果增大核自身的平面大小，增大核在基底表面上所占的面積并使晶種層3從島狀無限地接近平面的單層、或者如果最終使晶種層3成為平面的單層，并使非晶硅膜4的成長從“核成長”接近“層成長”，則能夠在晶種層3上較薄地形成由層成長而成的非晶硅膜4。鑒于這一點，在第2實施方式中，在形成非晶硅膜4之前，引入了對晶種層3進行強化的工序。對晶種層3進行強化的具體例子是增大晶種層3中的硅核自身的平面大小而增大核在基底表面上所占的面積。具體的方法例子是在使用單硅烷形成非晶硅膜4之前使用比單硅烷高級的硅烷來使硅較薄地吸附在晶種層3的表面上(圖9C)。更具體來說，對形成有晶種層3的基底2進行加熱，供給比單娃燒聞級的娃燒氣體、在本例中為乙娃燒(Si2H6)·氣體。步驟4中的處理條件的一個例子如下乙硅烷流量120sccm處理時間30min處理溫度400°C處理壓力39.9Pa (O. 3Torr)。這樣，通過在供給單硅烷之前供給乙硅烷氣體來預(yù)先對晶種層3進行強化，如圖9D 圖9E所示，能夠使層成長而成的非晶硅膜4的膜厚t更薄。接著，與第I實施方式同樣地對層成長而成的非晶硅膜4進行蝕刻，減小其膜厚。這樣的第2實施方式也能夠與第I實施方式同樣地形成更薄的非晶硅膜4。圖IOA是根據(jù)第2實施方式形成的膜厚2. 8nm的非晶硅膜4的SEM照片，圖IOB是利用稀氫氟酸對該非晶硅膜4進行蝕刻來確認(rèn)有無針孔的SEM照片。如圖IOB所示，在根據(jù)第2實施方式形成的膜厚2. Snm的非晶硅膜4上未產(chǎn)生有針孔。因此，如圖IOA 圖IOB所示，在第2實施方式中，能夠使層成長的厚度的非晶硅膜4變薄到膜厚2. 8nm。這樣，第2實施方式能夠使層成長而成的非晶硅膜4的膜厚t更薄，而且，作為能夠使膜厚t更薄的結(jié)果，例如也能夠獲得與第I實施方式相比能夠縮短非晶硅膜4的蝕刻時間這樣的優(yōu)點。第3實施方式接著，說明能夠?qū)嵤┥鲜龅贗實施方式、第2實施方式的非晶硅膜的成膜方法的成膜系統(tǒng)的一個例子。圖11是概略表不能夠?qū)嵤┑贗實施方式、第2實施方式的非晶娃膜的成膜方法的成膜裝置的一個例子的剖視圖。如圖11所示，成膜裝置100具有下端開口的有頂部的圓筒體狀的處理室101。處理室101整體例如由石英形成。在處理室101內(nèi)的頂部設(shè)用石英制的頂板102。在處理室101的下端開口部，例如夾著O型環(huán)等密封構(gòu)件104連結(jié)有由不銹鋼成形為圓筒體狀的歧管103。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I作為被處理體進行載置。由此，將被處理體、例如半導(dǎo)體基板、在本例中例如為作為基底而預(yù)先沉積有SiO2膜的硅基板I收容到處理室101內(nèi)。晶圓舟皿105具有多根支柱106，利用形成在支柱106上的槽來支承多張硅基板I。晶圓舟皿105借助石英制的保溫筒107載置在工作臺108上。工作臺108支承在旋轉(zhuǎn)軸110上，該旋轉(zhuǎn)軸110貫穿蓋部109，該蓋部109為不銹鋼制的，用于對歧管103的下端開口部進行開閉。在旋轉(zhuǎn)軸110的貫穿部上例如設(shè)有磁性流體密封件111，氣密地密封旋轉(zhuǎn)軸110并以旋轉(zhuǎn)軸110能夠旋轉(zhuǎn)的方式支承旋轉(zhuǎn)軸110。在蓋部109的周邊部與歧管103的下端部之間設(shè)有例如由O型環(huán)構(gòu)成的密封構(gòu)件112。由此保持了處理室101內(nèi)的密封性。旋轉(zhuǎn)軸110例如安裝在由舟皿升降機等升降機構(gòu)(未圖示)支承的臂113的頂端。由此，晶圓舟皿105及蓋部109等一體升降并相對于處理室101內(nèi)插入或取出。 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構(gòu)114。處理氣體供給機構(gòu)114包括氨基硅烷類氣體供給源117、不含氨基的硅烷類氣體供給源118及蝕刻氣體供給源119。非活性氣體供給機構(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。非活性氣體的一個例子為氮(N2)氣。氨基硅烷類氣體供給源117經(jīng)由流量控制器121a及開閉閥122a與分散噴嘴123a相連接。分散噴嘴123a由石英管構(gòu)成，其貫穿歧管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123a的鉛垂部分隔開規(guī)定間隔地形成有多個氣體噴出孔124。氨基硅烷類氣體從各個氣體噴出孔124沿水平方向大致均勻地朝向處理室101內(nèi)噴出。不含氨基的硅烷類氣體供給源118經(jīng)由流量控制器121b及開閉閥122b與分散噴嘴123b相連接。分散噴嘴123b也由石英管構(gòu)成，其貫穿歧管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123b的垂直部分與分散噴嘴123a同樣地隔開規(guī)定間隔地形成有多個氣體噴出孔124。不含氨基的硅烷類氣體從各個氣體噴出孔124沿水平方向大致均勻地朝向處理室101內(nèi)噴出。在實施第I實施方式的情況下，只要使不含氨基的硅烷類氣體供給源118例如僅包括單硅烷氣體供給源即可。另外，在實施第2實施方式的情況下，只要使不含氨基的硅烷類氣體供給源118例如包括單硅烷氣體供給源和乙硅烷氣體供給源即可。蝕刻氣體供給源119供給用于使非晶硅膜薄膜化的蝕刻氣體。作為蝕刻氣體的一個例子，如在第I實施方式、第2實施方式中所述那樣為Cl2氣體。作為蝕刻氣體的其他例子，能夠列舉出F2氣體、ClF3氣體。蝕刻氣體供給源119經(jīng)由流量控制器121c及開閉閥122c與分散噴嘴123c相連接。分散噴嘴123c是與分散噴嘴123a、123b相同的分散噴嘴，由石英管構(gòu)成，其貫穿歧管103的側(cè)壁而到達(dá)內(nèi)側(cè)，向上方彎曲，鉛垂地延伸。另外，雖未圖示，但是在分散噴嘴123c的垂直部分，與分散噴嘴123a、123b同樣地隔開規(guī)定間隔地形成有多個氣體噴出孔124。由此，蝕刻氣體從分散噴嘴123c的、在圖11中未圖示的各個氣體噴出孔124沿水平方向大致均勻地朝向處理室101內(nèi)噴出。
非活性氣體供給源120經(jīng)由流量控制器121d及開閉閥122d與氣體導(dǎo)入部128相連接，該氣體導(dǎo)入部128貫穿歧管的側(cè)壁而到達(dá)內(nèi)側(cè)。在處理室101的、與分散噴嘴123a 分散噴嘴123c相反一側(cè)的部分，設(shè)有用于對處理室101內(nèi)進行排氣的排氣口 129。通過將處理室101的側(cè)壁沿著上下方向切去而細(xì)長地形成排氣口 129。在處理室101的與排氣口 129對應(yīng)的部分，通過焊接以覆蓋排氣口 129的方式安裝有截面成形為2字狀的排氣口覆蓋構(gòu)件130。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。在氣體出口 131上連接有 包括真空泵等的排氣機構(gòu)132。排氣機構(gòu)132通過對處理室101內(nèi)進行排氣而將處理所使用的處理氣體排出，并使處理室101內(nèi)的壓力為與處理相應(yīng)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使供給到處理室101內(nèi)的氣體活化，并且對收容在處理室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進行加熱。成膜裝置100的各部利用由例如微處理器(計算機)構(gòu)成的控制器150來控制。在控制器150上連接有由供操作者為了管理成膜裝置100而進行指令的輸入操作等的鍵盤、對成膜裝置100的工作狀況進行可視化顯示的監(jiān)視器等構(gòu)成的用戶界面151。在控制器150上連接有存儲部152。存儲部152存儲有用于在控制器150的控制下實現(xiàn)在成膜裝置100中執(zhí)行的各種處理的控制程序、用于按照處理條件使成膜裝置100的各個構(gòu)成部分執(zhí)行處理的程序即制程程序。制程程序例如存儲在存儲部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一 R0M、DVD、閃存器等可移動的存儲器。另外，也可以從其他裝置、例如經(jīng)由專用線路適當(dāng)?shù)貍魉椭瞥坛绦颉８鶕?jù)需要按照來自用戶界面151的指示等從存儲部152讀取制程程序，控制器150執(zhí)行基于所讀出的制程程序的處理，由此，成膜裝置100在控制器150的控制下實施所希望的處理。在本例中，在控制器150的控制下，使成膜裝置100依次實施基于上述第I實施方式的成膜方法的步驟I、步驟2及步驟3或上述第2實施方式的成膜方法的步驟I、步驟4、步驟2、步驟3的處理。上述第I實施方式、第2實施方式的成膜方法能夠通過使用如圖11所示的成膜裝置100來實施。另外，圖11所示的成膜裝置100的優(yōu)點在于能夠在同一處理室101 (爐)內(nèi)連續(xù)進行非晶硅膜4的形成和形成了非晶硅膜4之后的Cl2蝕刻。例如，在形成了非晶硅膜4之后，一旦將硅基板I取出到處理室101外，則會在非晶硅膜4的表面上形成硅氧化膜(自然氧化膜)。Cl2氣體不能對硅氧化膜進行蝕刻。即使能夠進行蝕刻，其也只是通過硅氧化膜(自然氧化膜)的針孔進行的蝕刻，因此不能對非晶硅膜4均勻地進行蝕刻。在這一點上，采用圖11所示的成膜裝置100，由于不將硅基板I取出到處理室101夕卜，而能夠?qū)Ψ蔷Ч枘?連續(xù)進行利用Cl2氣體進行的干蝕刻，因此不會受到硅氧化膜(自然氧化膜)的影響，而能夠?qū)Ψ蔷Ч枘?均勻地進行蝕刻。而且，采用圖11所示的成膜裝置100，由于形成晶種層3和非晶硅膜4，因此能夠獲得表面粗糙度的精度較高且均質(zhì)的非晶娃膜4。而且,能夠在當(dāng)場(in — situ)對該均質(zhì)的非晶硅膜4連續(xù)進行Cl2氣體蝕刻，因此能夠獲得實現(xiàn)了進一步薄膜化的非晶硅膜4。
以上，按照幾個實施方式說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限定于上述幾個實施方式，能夠進行各種變形。例如，在上述一實施方式中，具體例示了處理條件，但是處理條件并不限于上述具體例示。作為本發(fā)明的優(yōu)點的非晶硅膜的表面粗糙度的改善是由于具有如下構(gòu)成而獲得的使用氨基硅烷類氣體在基底2的表面進行預(yù)流動，在基底2的表面上形成了晶種層3之后，向晶種層3上供給不含氨基的硅烷類氣體并使該不含氨基的硅烷類氣體熱分解，從而形成非晶硅膜4。因而，處理條件并不限于上述一實施方式所記載的具體例示，當(dāng)然能夠根據(jù)硅基板I的大小、處理室的容積變化等在不損害上述優(yōu)點的范圍內(nèi)進行變更。另外，作為氨基硅烷類氣體優(yōu)選I價氨基硅烷類氣體、例如DIPAS (二異丙基氨基硅烷)。 而且，優(yōu)選使氨基硅烷不分解，而例如使氨基硅烷吸附在基底2上。例如，DIPAS在450°C以上發(fā)生熱分解。若氨基硅烷發(fā)生熱分解，則有時碳(C)、氮(N)等雜質(zhì)會混入所形成的膜中。通過使氨基硅烷不分解而例如使氨基硅烷吸附在基底2上，能夠獲得能夠抑制雜質(zhì)混入所形成的膜中的情況這樣的優(yōu)點。另外，在上述一實施方式中，作為不含氨基的硅烷類氣體，例示了用SimH2m+2(其中，m為3以上的自然數(shù))式表示的硅的氫化物及用SinH2n (其中，η為3以上的自然數(shù))式表示的硅的氫化物、即所謂的高級硅烷。作為高級硅烷、例如用SiniH2l^2 (其中，m為3以上的自然數(shù))式表示的硅的氫化物優(yōu)選從丙硅烷(Si3H8)、丁硅烷(Si4H1Q)、戊硅烷(Si5H12)、己硅烷(Si6H14)、庚硅烷(Si7H16)中至少一種硅烷中選擇。另外，例如用SinH2n (其中，η為3以上的自然數(shù))式表示的硅的氫化物優(yōu)選從環(huán)丙硅烷(Si3H6)、環(huán)丁硅烷(Si4H8)、環(huán)戊硅烷(Si5H1Q)、環(huán)己硅烷(Si6H12)、環(huán)庚硅烷(Si7H14)中至少一種硅烷中選擇。而且，在考慮了氨基硅烷類氣體與不含氨基的硅烷類氣體(硅源)之間的組合的情況下，優(yōu)選在氨基硅烷類氣體熱分解的溫度附近易于熱分解的單硅烷(SiH4)、乙硅烷(Si2H6)0另外，上述一實施方式的方法也能夠用于半導(dǎo)體裝置的制造工藝。此外，本發(fā)明能夠在不脫離其主旨的范圍內(nèi)進行各種變形。采用本發(fā)明，能夠提供一種具有更平滑的表面、并且能夠?qū)崿F(xiàn)進一步薄膜化的非晶硅膜的成膜方法及成膜裝置。本申請以2011年7月22日向日本特許廳提交的日本專利申請(申請?zhí)柕?011 —161196號)為基礎(chǔ)主張優(yōu)先權(quán)，將其全部公開內(nèi)容作為參照包含在本說明書中。
權(quán)利要求
1.一種非晶硅膜的成膜方法，其用于在基底上形成包括非晶硅膜的膜，其特征在于， 該非晶硅膜的成膜方法包括以下工序 (1)加熱上述基底，向上述加熱了的基底供給氨基硅烷類氣體，在上述基底表面上形成晶種層； (2)加熱上述基底，向上述加熱了的基底表面的晶種層供給不含氨基的硅烷類氣體，在上述晶種層上將非晶硅膜形成為層成長的厚度； (3)對形成為上述層成長的厚度的上述非晶硅膜進行蝕刻，減小該非晶硅膜的膜厚。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非晶硅膜的成膜方法，其特征在于， 在上述(I)工序與(2)工序之間還包括以下工序 (4)對形成有上述晶種層的基底進行加熱，向上述晶種層的表面供給比在上述(2)工序中使用的硅烷類氣體高級的硅烷類氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非晶硅膜的成膜方法，其特征在于， 上述蝕刻為各向同性蝕刻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非晶硅膜的成膜方法，其特征在于， 上述各向同性蝕刻為干蝕刻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非晶硅膜的成膜方法，其特征在于， 上述干蝕刻的蝕刻劑至少含有Cl2氣體、F2氣體、ClF3氣體中的一種氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非晶硅膜的成膜方法，其特征在于， 在同一處理室內(nèi)連續(xù)進行上述(2)工序和上述(3)工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非晶硅膜的成膜方法，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行選擇， 上述不含氨基的硅烷類氣體從含有用SiH4、Si2H6, SimH2m+2式表示的硅的氫化物及用SinH2nS表示的硅的氫化物中至少一種的氣體中進行選擇，其中，m、n為3以上的自然數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非晶硅膜的成膜方法，其特征在于， 上述用SimH2m+2式表示的硅的氫化物從丙硅烷(Si3H8), 丁硅烷(Si4H10),戊硅烷(Si5H12)、己硅烷(Si6H14)、庚硅烷(Si7H16)中的至少一種硅烷中進行選擇，其中，m為3以上的自然數(shù)， 上述用SinH2n式表示的硅的氫化物從環(huán)丙硅烷(Si3H6)、環(huán)丁硅烷(Si4H8)、環(huán)戊硅烷(Si5H1Q)、環(huán)己硅烷(Si6H12)、環(huán)庚硅烷(Si7H14)中的至少任意一種硅烷中進行選擇，其中，η為3以上的自然數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非晶硅膜的成膜方法，其特征在于， 上述非晶硅膜的成膜方法用于半導(dǎo)體裝置的制造工藝。
10.一種成膜裝置，其用于在基底上形成非晶硅膜，其特征在于， 該非晶硅膜的成膜裝置具有處理室，其用于收容被處理體，該被處理體具有供上述非晶硅膜形成的基底；處理氣體供給機構(gòu)，其用于向上述處理室內(nèi)供給處理所使用的氣體；加熱裝置，其用于對收容在上述處理室內(nèi)的上述被處理體進行加熱；排氣機構(gòu)，其用于對上述處理室內(nèi)進行排氣；控制器，其用于控制上述處理氣體供給機構(gòu)、上述加熱裝置及上述排氣機構(gòu)，上述控制器控制上述成膜裝置，以便依次實施權(quán)利要求I所述的(I)工序、(2)工序及(3)工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非晶硅膜的成膜方法及成膜裝置。該非晶硅膜的成膜方法包括以下工序加熱基底，向加熱了的基底供給氨基硅烷類氣體，在基底表面上形成晶種層；加熱基底，向加熱了的基底表面的晶種層供給不含氨基的硅烷類氣體，在晶種層上將非晶硅膜形成為層成長的厚度；對形成為層成長的厚度的非晶硅膜進行蝕刻，減小該非晶硅膜的膜厚。
文檔編號H01L21/3065GK102891075SQ20121025165
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者柿本明修, 高木聰, 五十嵐一將 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社