填充溝道的方法和處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種填充溝道的方法和處理裝置。一種填充溝道的方法，其是對(duì)形成在被處理體的絕緣膜上的溝道進(jìn)行填充的方法，其包括如下工序：沿著劃分出溝道的壁面形成含有雜質(zhì)的第1非晶硅膜；在第1非晶硅膜上形成第2非晶硅膜；在形成第2非晶硅膜后對(duì)被處理體進(jìn)行退火。
【專利說(shuō)明】填充溝道的方法和處理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及填充溝道的方法和處理裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在制造半導(dǎo)體裝置這樣的器件中，有時(shí)進(jìn)行向形成于絕緣膜的溝道內(nèi)填充硅的處理。填充到溝道的硅能夠例如用作電極。
[0003]在這樣的處理中，在被處理體的劃分出溝道的壁面上形成多晶硅膜。接下來(lái)，在多晶硅膜上形成非晶硅膜。之后，對(duì)被處理體進(jìn)行退火。另外，在上述的處理中意圖是，通過(guò)被處理體的退火，使非晶硅朝向溝道的底部移動(dòng)，利用該非晶硅填充溝道。
_4] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0005]不過(guò)，多晶硅膜具有其表面的平坦性較低這樣的問(wèn)題。另外，多晶硅膜的生長(zhǎng)在比較高的溫度下進(jìn)行，因此，多晶硅膜因熱過(guò)程(日文:熱履歴)而具有較大的應(yīng)力。由此，多晶硅膜和非晶硅膜之間的界面的應(yīng)力差變大。由于該應(yīng)力差和平坦性較低，因此在被處理體的退火時(shí)有損非晶硅的流動(dòng)性。其結(jié)果，在填充溝道的硅膜上形成被稱為空隙、裂縫的空洞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種在溝道的填充中能夠抑制空洞的產(chǎn)生的填充溝道的方法和處理
>J-U ρ?α裝直。
_7] 用于解決問(wèn)題的方案
[0008]本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案提供一種填充溝道的方法，其是對(duì)形成在被處理體的絕緣膜上的溝道進(jìn)行填充的方法。該方法包括如下工序:(a)沿著劃分出溝道的壁面形成含有雜質(zhì)的第I非晶硅膜的工序；(b)在第I非晶硅膜上形成第2非晶硅膜的工序；(C)在形成第2非晶硅膜后對(duì)被處理體進(jìn)行退火的工序。
[0009]另外，本發(fā)明的另一技術(shù)方案提供一種能夠在上述方法的實(shí)施中使用的處理裝置。該處理裝置包括容器、氣體供給部、加熱裝置以及控制部。氣體供給部構(gòu)成為向容器內(nèi)供給用于形成含有雜質(zhì)的第I非晶硅膜的第I氣體以及用于形成第2非晶硅膜的第2氣體。加熱裝置構(gòu)成為對(duì)容器內(nèi)的空間進(jìn)行加熱?？刂撇繕?gòu)成為對(duì)氣體供給部和加熱裝置進(jìn)行控制。(a)該控制部執(zhí)行第I控制，在該第I控制中，對(duì)氣體供給部進(jìn)行控制，以便向容器內(nèi)供給第I氣體，對(duì)加熱裝置進(jìn)行控制，以便對(duì)容器內(nèi)的空間進(jìn)行加熱；(b)該控制部在執(zhí)行第I控制后執(zhí)行第2控制，在該第2控制中，對(duì)氣體供給部進(jìn)行控制，以便向容器內(nèi)供給第2氣體，對(duì)加熱裝置進(jìn)行控制，以便對(duì)容器內(nèi)的空間進(jìn)行加熱；(c)該控制部在執(zhí)行第2控制后執(zhí)行第3控制，在該第3控制中，對(duì)加熱裝置進(jìn)行控制，以便對(duì)容器內(nèi)的空間進(jìn)行加熱。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]附圖作為本說(shuō)明書(shū)的一部分而被編入，來(lái)表示本發(fā)明的實(shí)施方式，因此，與上述的一般的說(shuō)明和后述的實(shí)施方式的詳細(xì)內(nèi)容一起說(shuō)明本發(fā)明的概念。
[0011]圖1是例示出本發(fā)明的一實(shí)施方式的填充溝道的方法的流程圖。
[0012]圖2是例示出圖1所示的方法的各工序后的被處理體的狀態(tài)的圖。
[0013]圖3是概略地表示能夠在本發(fā)明的一實(shí)施方式的溝道填充方法的實(shí)施中使用的處理裝置的例示的圖。
[0014]圖4是表示圖3所示的處理裝置的控制部的構(gòu)成的例示的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]以下，參照附圖對(duì)各種實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。在下述的詳細(xì)的說(shuō)明中，為了能夠充分地理解本發(fā)明，給予較多具體的詳細(xì)內(nèi)容。不過(guò)，本領(lǐng)域技術(shù)人員沒(méi)有這樣的詳細(xì)的說(shuō)明也能夠得到本發(fā)明是顯而易見(jiàn)的。在其他例子中，為了避免難以理解各種實(shí)施方式，對(duì)于公知的方法、順序、系統(tǒng)、構(gòu)成要件并不詳盡示出。此外，在各圖中對(duì)相同或者相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的附圖標(biāo)記。
[0016]圖1是例示出本發(fā)明的一實(shí)施方式的填充溝道的方法的流程圖。另外，圖2是例示出圖1所示的方法的各工序后的被處理體的狀態(tài)的圖。此外，在圖2中，示出了被處理體的局部的放大剖視圖。圖1所示的方法是使非晶硅向被處理體的溝道流動(dòng)而用非晶硅填充該溝道的底部的方法。
[0017]如圖2的(a)所示，被處理體(以下稱為“晶圓”)W包括基板SB和絕緣膜IS。基板SB是例如硅制的基板。在該基板SB上設(shè)有絕緣膜IS。絕緣膜IS例如由S12或者SiN構(gòu)成。在絕緣膜IS中形成有溝道GV。溝道GV能夠通過(guò)例如在絕緣膜上形成掩模、對(duì)該絕緣膜IS進(jìn)行蝕刻而形成。
[0018]在一實(shí)施方式的方法中，對(duì)這樣的晶圓W進(jìn)行工序ST2、工序ST3以及工序ST4。在別的實(shí)施方式中，在工序ST2之前進(jìn)行工序STl。工序STl是進(jìn)行晶種層的形成的工序，工序ST2是形成含有雜質(zhì)的第I非晶硅膜的工序，工序ST3是形成第2非晶硅膜的工序，工序ST4是對(duì)晶圓W進(jìn)行退火的工序。
[0019]在此，對(duì)能夠在工序STl?工序ST4的實(shí)施中使用的處理裝置的一例進(jìn)行說(shuō)明。圖3是概略地表示能夠在一實(shí)施方式的溝道填充方法的實(shí)施中使用的處理裝置的例示的圖。該圖3所示的裝置能夠在工序STl?工序ST4的實(shí)施中使用，但工序STl?ST4的實(shí)施也能夠在別的處理裝置中實(shí)施。
[0020]圖3所示的處理裝置10具有容器12。容器12是具有大致圓筒形狀的反應(yīng)管，其長(zhǎng)度方向朝向鉛垂方向。容器12具有雙層管構(gòu)造，包括內(nèi)管14和外管16。內(nèi)管14和外管16由耐熱性和耐腐蝕性優(yōu)異的材料、例如石英形成。
[0021]內(nèi)管14具有大致圓筒形狀，包括上端和下端。內(nèi)管14的上端和下端敞開(kāi)。外管16以覆蓋該內(nèi)管14的方式與該內(nèi)管14大致同軸地設(shè)置。在外管16與內(nèi)管14之間設(shè)有恒定的間隔。外管16的上端被封堵，該外管16的下端敞開(kāi)。
[0022]在外管16的下方設(shè)有歧管18。歧管18形成為筒狀，例如由不銹鋼(SUS)構(gòu)成。歧管18與外管16的下端氣密地連接。另外，在歧管18的內(nèi)壁，一體地形成有從該內(nèi)壁向內(nèi)側(cè)突出的支承環(huán)20。該支承環(huán)20支承內(nèi)管14。
[0023]在歧管18的下方設(shè)有蓋體22。該蓋體22與舟皿升降機(jī)24連接，構(gòu)成為能夠利用該舟皿升降機(jī)24上下移動(dòng)。蓋體22利用舟皿升降機(jī)24上升時(shí)，歧管18下方側(cè)(B卩、爐口部分)被封閉。另一方面，蓋體22利用舟皿升降機(jī)24下降時(shí)，歧管18的下方側(cè)(即、爐口部分)開(kāi)口。
[0024]在蓋體22上載置有晶圓舟皿26。晶圓舟皿26例如由石英構(gòu)成。晶圓舟皿26構(gòu)成為能夠以多個(gè)晶圓W沿著鉛垂方向隔開(kāi)規(guī)定的間隔的方式收容多個(gè)晶圓W。
[0025]在容器12的周圍，以圍繞該容器12的方式設(shè)有絕熱體28。在絕熱體28的內(nèi)壁面設(shè)有加熱器30 (加熱裝置)。加熱器30由例如電阻發(fā)熱體構(gòu)成。利用該加熱器30，將容器12的內(nèi)部的空間加熱成規(guī)定的溫度。由此，晶圓W被加熱。
[0026]在歧管18的側(cè)面連接有一根以上的氣體導(dǎo)入管32。氣體導(dǎo)入管32例如在比支承環(huán)20靠下方的位置連接于歧管18的側(cè)面。由該氣體導(dǎo)入管32構(gòu)成的氣體管線與容器12的內(nèi)部連通。
[0027]在氣體導(dǎo)入管32上連接有氣體供給部GF。在一實(shí)施方式中，氣體供給部GF包括氣體源 GS1、GS2、GS3、GS4、GS5、閥 VI1、V12、V21、V22、V31、V32、V41、V42、V51、V52 以及質(zhì)量流量控制器這樣的流量控制器FC1、FC2、FC3、FC4、FC5。氣體源GSl經(jīng)由閥VI1、流量控制器FCl和閥V12與氣體導(dǎo)入管32連接。氣體源GS2經(jīng)由閥V21、流量控制器FC2和閥V22與氣體導(dǎo)入管32連接。氣體源GS3經(jīng)由閥V31、流量控制器FC3和閥V32與氣體導(dǎo)入管32連接。氣體源GS4經(jīng)由閥V41、流量控制器FC4和閥V42與氣體導(dǎo)入管32連接。另外，氣體源GS5經(jīng)由閥V51、流量控制器FC5和閥V52與氣體導(dǎo)入管32連接。
[0028]氣體源GSl是用于形成工序STl的晶種層的原料氣體的源。氣體源GSl能夠是例如氨基硅烷系氣體的源。作為氨基硅烷系氣體，能夠采用例如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)。另外，作為氨基硅烷系氣體，能夠采用氨基乙娃燒氣體。此外，氣體源GSl也可以是乙娃燒氣體、丙娃燒氣體、丁娃燒氣體這樣的高階娃烷氣體的源。例如作為氨基硅烷系氣體，也能夠采用二異丙基氨基乙硅烷(Si2H5NQPr)2)、二異丙基氨基丙硅烷(Si3H7NQPr)2)、二異丙基氨基二氯硅烷(Si2H4ClN(iPr)2)、二異丙基氨基三氯硅烷(Si3H6ClN(iPr)2)這樣的氣體。
[0029]氣體源GS2是能夠在工序ST2的第I非晶硅膜的形成和工序ST3的第2非晶硅膜的形成中采用的硅的原料氣體的源。氣體源GS2能夠是單硅烷氣體、乙硅烷氣體、或者上述的氨基硅烷系氣體的源。此外，第I非晶硅膜和第2非晶硅膜也可以使用分別從不同的氣體源供給的不同的氣體來(lái)形成。
[0030]氣體源GS3是為了在工序ST2中向第I非晶硅膜摻雜雜質(zhì)而采用的氣體的源。作為雜質(zhì)，例示出例如砷(As)、硼⑶、或者、磷⑵。作為雜質(zhì)摻雜用的氣體，能夠采用例如磷化氫(PH3)、乙硼烷(B2H6)、三氯化硼(BCl3)、或者砷化氫(AsH3)。
[0031]氣體源GS4是能夠在工序ST2的第I非晶硅膜的形成和工序ST3的第2非晶硅膜的形成中采用的添加氣體的源。作為這樣的添加氣體，例示出C2H4氣體、N2O氣體、NO氣體、或者NH3氣體。此外，添加氣體也能夠采用C2H4氣體、N2O氣體、NO氣體和NH3氣體中的一種以上的氣體。
[0032]氣體源GS5是能夠在工序ST4的退火中采用的添加氣體的源。作為這樣的添加氣體，能夠采用氫氣或者氮?dú)獾确腔钚詺怏w。
[0033]如圖3所示，在歧管18的側(cè)面設(shè)有用于對(duì)容器12內(nèi)的氣體進(jìn)行排氣的排氣口 34。排氣口 34設(shè)于支承環(huán)20的上方，與形成在容器12內(nèi)的內(nèi)管14與外管16之間的空間連通。由此,在內(nèi)管14中產(chǎn)生的廢氣等通過(guò)內(nèi)管14與外管16之間的空間而流向排氣口 34。
[0034]另外，在歧管18上連接有吹掃氣體供給管36。吹掃氣體供給管36在排氣口34的下方與歧管18連接。在吹掃氣體供給管36上連接有吹掃氣體供給源(未圖示)，從吹掃氣體供給源經(jīng)由吹掃氣體供給管36向容器12內(nèi)供給吹掃氣體、例如氮?dú)狻?br> [0035]在排氣口 34氣密地連接有排氣管38。在排氣管38上從其上游側(cè)起夾設(shè)有閥40和真空泵這樣的排氣裝置42。閥40對(duì)排氣管38的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整而將容器12內(nèi)的壓力控制為規(guī)定的壓力。排氣裝置42經(jīng)由排氣管38對(duì)容器12內(nèi)的氣體進(jìn)行排氣，并且對(duì)容器12內(nèi)的壓力進(jìn)行調(diào)整。此外，在排氣管38上也可以?shī)A設(shè)有捕集器、洗滌器等，處理裝置10也可以構(gòu)成為在使從容器12排出的廢氣無(wú)害化之后而向該處理裝置10外排氣。
[0036]另外，處理裝置10具有用于執(zhí)行該處理裝置10的各部的控制的控制部100。圖4中示出控制部100的構(gòu)成。如圖4所示，控制部100具有主控制部110。主控制部110與操作面板121、溫度傳感器(組)122、壓力計(jì)(組)123、加熱器控制器124、流量控制部125、閥控制部126等連接。
[0037]操作面板121具有顯示畫(huà)面和操作按鈕，將操作者的操作指示向主控制部110傳遞。另外，操作面板121將來(lái)自主控制部110的各種信息顯示在顯示畫(huà)面中。
[0038]溫度傳感器(組)122對(duì)容器12內(nèi)、氣體導(dǎo)入管32內(nèi)、排氣管38內(nèi)等各部的溫度進(jìn)行測(cè)定并將其測(cè)定値向主控制部110通知。壓力計(jì)(組)123對(duì)容器12內(nèi)、氣體導(dǎo)入管32內(nèi)、排氣管38內(nèi)等各部的壓力進(jìn)行測(cè)定并將其測(cè)定値向主控制部110通知。
[0039]加熱器控制器124用于對(duì)加熱器30分別地進(jìn)行控制，響應(yīng)來(lái)自主控制部110的指示，向加熱器30通電而對(duì)該加熱器30進(jìn)行加熱。另外，加熱器控制器124用于對(duì)加熱器30的耗電分別地進(jìn)行測(cè)定并向主控制部110通知。
[0040]流量控制部125對(duì)氣體供給部GF的流量控制器FCl?FC5進(jìn)行控制，在氣體導(dǎo)入管32中將氣體的流量設(shè)定為從主控制部110指示的量。另外，流量控制部125對(duì)實(shí)際流動(dòng)的氣體的流量進(jìn)行測(cè)定并向主控制部110通知。閥控制部126將配置于各管的閥的開(kāi)度控制為從王控制部110指不的値。
[0041]主控制部110由制程存儲(chǔ)部lll、R0M112、RAM113、I/0端口 114、CPU115、將它們相互連接的總線116構(gòu)成。
[0042]在制程存儲(chǔ)部111中存儲(chǔ)有安裝用制程和多個(gè)工藝用制程。在制造處理裝置10的最初，僅儲(chǔ)存有安裝用制程。安裝用制程是在生成與各處理裝置相對(duì)應(yīng)的熱模型等時(shí)執(zhí)行的程序。工藝用制程是用戶針對(duì)實(shí)際執(zhí)行的每個(gè)工藝準(zhǔn)備的制程，用于對(duì)例如從晶圓W向容器12的裝載到處理完畢的晶圓W的卸載的、各部的溫度的變化、容器12內(nèi)的壓力變化、氣體的供給的開(kāi)始和停止的時(shí)間和供給量等進(jìn)行規(guī)定。
[0043]ROMl 12由EEPR0M、閃存器、硬盤(pán)等構(gòu)成，是用于存儲(chǔ)CPUl 15的動(dòng)作程序等的存儲(chǔ)介質(zhì)。RAM113作為CPU115的工作區(qū)域等發(fā)揮功能。
[0044]I/O端口 114與操作面板121、溫度傳感器(組)122、壓力計(jì)(組)123、加熱器控制器124、流量控制部125、閥控制部126等連接，對(duì)數(shù)據(jù)、信號(hào)的輸入輸出進(jìn)行控制。
[0045]CPU (Central Processing Unit,中央處理器)115構(gòu)成主控制部110的中樞,執(zhí)行被存儲(chǔ)在R0M112中的控制程序，根據(jù)來(lái)自操作面板121的指示并按照存儲(chǔ)在制程存儲(chǔ)部111中的制程(工藝用制程)對(duì)處理裝置10的動(dòng)作進(jìn)行控制。即、CPUl 15使溫度傳感器(組)122、壓力計(jì)(組)123、流量控制部125等對(duì)容器12內(nèi)、氣體導(dǎo)入管32內(nèi)以及排氣管38內(nèi)的各部的溫度、壓力、流量等進(jìn)行測(cè)定，基于該測(cè)定數(shù)據(jù)，向加熱器控制器124、流量控制部125、閥控制部126等輸出控制信號(hào)等，對(duì)上述各部以按照工藝用制程的方式進(jìn)行控制?？偩€116在各部之間傳遞信息。
[0046]以下，參照?qǐng)D1和圖2更詳細(xì)地對(duì)能夠使用該處理裝置10來(lái)實(shí)施的上述的方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0047]在工序STl中，如圖1和圖2的(b)所示，在劃分出溝道GV的壁面上形成晶種層SF0晶種層SF以不封堵溝道GV的方式形成為例如0.1nm的厚度。形成有晶種層SF的壁面包括從側(cè)方劃分出溝道GV的側(cè)壁面SW以及從下方劃分出溝道GV的底面BW。另外，在工序STl中，也在絕緣膜IS的上表面TW上形成晶種層SF。
[0048]在工序STl中，為了形成晶種層SF，以規(guī)定的流量向收容有晶圓W的容器12內(nèi)供給氨基硅烷系氣體或者高階硅烷氣體這樣的原料氣體，將該容器12內(nèi)的壓力設(shè)定為規(guī)定的壓力，另外，將該容器12內(nèi)的溫度設(shè)定為規(guī)定的溫度。在工序STl中，原料氣體的流量設(shè)定為例如1sccm?500SCCm的范圍內(nèi)的流量。另外，容器12內(nèi)的壓力設(shè)定為例如
0.1Torr (13.33Pa)?1Torr (1333Pa)的范圍內(nèi)的壓力。另外，容器12內(nèi)的溫度設(shè)定為例如300°C?600°C的范圍內(nèi)的溫度。
[0049]在該工序STl由處理裝置10實(shí)施的情況下，控制部100執(zhí)行以下說(shuō)明的控制(第4控制)。在該控制中，控制部100對(duì)閥Vl1、流量控制器FCl、閥V12進(jìn)行控制，以便從氣體源GSl向容器12內(nèi)供給規(guī)定流量的原料氣體，控制部100對(duì)排氣裝置42進(jìn)行控制，以便將容器12內(nèi)的壓力設(shè)定為規(guī)定的壓力，控制部100對(duì)加熱器30進(jìn)行控制，以便將容器12內(nèi)的空間的溫度設(shè)定為規(guī)定的溫度。
[0050]此外，晶種層SF并不限定于由氨基硅烷系氣體或者高階硅烷氣體形成的單層。例如也可以通過(guò)使氨基硅烷系氣體向溝道GV的面SW、Tff和絕緣膜IS上吸附或者沉積來(lái)形成含硅的第I層之后、采用高階硅烷氣體在該第I層上形成含硅的第2層，從而制成晶種層SF0
[0051]接下來(lái)，在方法中，進(jìn)行工序ST2。在工序ST2中，如圖2的(C)所示，沿著劃分出溝道GV的壁面SW形成含有雜質(zhì)的第I非晶硅膜AFl。第I非晶硅膜AFl以不封堵溝道GV的方式形成為例如0.5nm?1nm的厚度。此外,在圖2的(c)中，第I非晶娃膜AFl形成在晶種層SF上，但第I非晶硅膜AFl也可以直接形成在側(cè)壁面SW、底面BW和上表面TW上。
[0052]第I非晶硅膜AFl是摻雜有雜質(zhì)的非晶硅膜。所謂“雜質(zhì)”是指與Si結(jié)合而產(chǎn)生電子或者空穴的原子，例如是B、P、As這樣的原子。為了形成含有這樣的雜質(zhì)的第I非晶硅膜AF1，在工序ST2中，向收容有晶圓W的容器12內(nèi)供給第I氣體。具體而言，以規(guī)定的流量向該容器12內(nèi)供給硅的原料氣體，另外，以規(guī)定的流量供給雜質(zhì)摻雜用的氣體。另外，在工序ST2中，將容器12內(nèi)的壓力設(shè)定為規(guī)定的壓力，另外，將該容器12內(nèi)的溫度設(shè)定為規(guī)定的溫度。在工序ST2中供給的原料氣體例如是單硅烷氣體、乙硅烷氣體、或者上述的氨基硅烷系氣體。該原料氣體例如以50SCCm?5000SCCm的流量向容器12內(nèi)供給。另外，雜質(zhì)摻雜用的氣體例如是磷化氫(PH3)、乙硼烷(B2H6)、三氯化硼(BC13)、或者砷化氫(AsH3)。這樣的雜質(zhì)摻雜用的氣體例如以Isccm?lOOOsccm的流量向容器12內(nèi)供給。另外，在工序ST2中，將容器12內(nèi)的壓力設(shè)定為例如0.1Torr (13.33Pa)?1Torr (1333Pa)的范圍內(nèi)的壓力，將容器12內(nèi)的溫度設(shè)定為例如300°C?600°C的范圍內(nèi)的溫度。
[0053]此外，在工序ST2中，也可以將含有C2H4氣體、N2O氣體、NO氣體和NH3氣體中的一種以上的氣體的添加氣體向容器12內(nèi)供給。在采用添加氣體的情況下，該添加氣體的流量設(shè)定為例如5sccm?lOOOsccm。
[0054]在該工序ST2由處理裝置10實(shí)施的情況下，控制部100執(zhí)行以下說(shuō)明的控制(第I控制)。在該控制中，控制部100對(duì)閥V21、流量控制器FC2、閥V22進(jìn)行控制，以便從氣體源GS2向容器12內(nèi)供給規(guī)定流量的原料氣體，控制部100對(duì)閥V31、流量控制器FC3、閥V32進(jìn)行控制，以便從氣體源GS3向容器12內(nèi)供給規(guī)定流量的雜質(zhì)摻雜用的氣體，控制部100對(duì)排氣裝置42進(jìn)行控制，以便將容器12內(nèi)的壓力設(shè)定為規(guī)定的壓力，控制部100對(duì)加熱器30進(jìn)行控制，以便將容器12內(nèi)的空間的溫度設(shè)定為規(guī)定的溫度。此外，在工序ST2中，在還采用添加氣體的情況下，控制部100對(duì)閥V41、流量控制器FC4、閥V42進(jìn)行控制，以便從氣體源GS4向容器12內(nèi)供給規(guī)定流量的原料氣體。
[0055]接下來(lái)，在方法中，進(jìn)行工序ST3。在工序ST3中，如圖2的(d)所示，在第I非晶硅膜AFl上形成第2非晶硅膜AF2。第2非晶硅膜AF2以不封堵溝道GV的方式形成。第2非晶硅膜AF2的膜厚能夠根據(jù)溝道GV的尺寸、填埋溝道GV的非晶硅的量而適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。
[0056]在工序ST3中，為了形成第2非晶硅膜AF2，向收容有晶圓W的容器12內(nèi)供給硅的第2氣體。具體而言，以規(guī)定的流量向該容器12內(nèi)供給硅的原料氣體。另外，在工序ST3中，將容器12內(nèi)的壓力設(shè)定為規(guī)定的壓力，另外，將該容器12內(nèi)的溫度設(shè)定為規(guī)定的溫度。在工序ST3中供給的原料氣體例如是單硅烷氣體、乙硅烷氣體、或者上述的氨基硅烷系氣體。該原料氣體例如以50SCCm?5000SCCm的流量向容器12內(nèi)供給。另外，在工序ST3中，將容器12內(nèi)的壓力設(shè)定為例如0.1Torr (13.33Pa)?1Torr (1333Pa)的范圍內(nèi)的壓力，將容器12內(nèi)的溫度設(shè)定為例如300°C?700°C的范圍內(nèi)的溫度。此外，在采用單硅烷作為原料氣體的情況下，將容器12內(nèi)的溫度設(shè)定為例如530°C。另外，在采用乙硅烷作為原料氣體的情況下，將容器12內(nèi)的溫度設(shè)定為例如400°C。
[0057]在一實(shí)施方式中，在工序ST3中，也可以將含有C2H4氣體、N2O氣體、NO氣體和NH3氣體中的一種以上的氣體的添加氣體向容器12內(nèi)供給。在采用添加氣體的情況下，該添加氣體的流量設(shè)定為例如5sccm?lOOOsccm。
[0058]在該工序ST3由處理裝置10實(shí)施的情況下，控制部100執(zhí)行以下說(shuō)明的控制(第2控制)。在該控制中，控制部100對(duì)閥V21、流量控制器FC2、閥V22進(jìn)行控制，以便從氣體源GS2向容器12內(nèi)供給規(guī)定流量的原料氣體，控制部100對(duì)排氣裝置42進(jìn)行控制，以便將容器12內(nèi)的壓力設(shè)定為規(guī)定的壓力，控制部100對(duì)加熱器30進(jìn)行控制，以便將容器12內(nèi)的空間的溫度設(shè)定為規(guī)定的溫度。此外，在工序ST3中，在還采用添加氣體的情況下，控制部100對(duì)閥V41、流量控制器FC4、閥V42進(jìn)行控制，以便從氣體源GS4向容器12內(nèi)供給規(guī)定流量的原料氣體。
[0059]此外，在工序ST3中形成的第2非晶硅膜AF2也可以與第I非晶硅膜AFl同樣地含有雜質(zhì)。使第2非晶硅膜AF2含有雜質(zhì)的處理能夠采用與使第I非晶硅膜AFl含有雜質(zhì)的工序ST2同樣的處理。
[0060]下來(lái)，在方法中，進(jìn)行工序ST4。在工序ST4中，對(duì)晶圓W進(jìn)行退火。通過(guò)該工序ST4，第2非晶硅膜AF2熔融，朝向溝道GV的底部流動(dòng)。其結(jié)果，如圖2的(e)所示，溝道GV的底部由非晶硅AS填充。
[0061]在工序ST4中，將收容有晶圓W的容器12內(nèi)的溫度設(shè)定為規(guī)定溫度。例如將容器12內(nèi)的溫度設(shè)定為300?600°C這樣的溫度。另外，在工序ST4中，將容器12內(nèi)的壓力設(shè)定為規(guī)定壓力。在一實(shí)施方式中，將工序ST4的容器12內(nèi)的壓力設(shè)定得比工序ST3的容器12內(nèi)的壓力低。具體而言，在工序ST4中，將容器12內(nèi)的壓力設(shè)定為ITorr (133.3Pa)以下的壓力、例如5 X 10 — 5Torr (0.00666Pa)。此外，在工序ST4中，也可以將氫氣或者氮?dú)獾确腔钚詺怏w向容器12內(nèi)供給。
[0062]在該工序ST4由處理裝置10實(shí)施的情況下，控制部100執(zhí)行以下說(shuō)明的控制(第3控制)。在該控制中，控制部100對(duì)排氣裝置42進(jìn)行控制，以便將容器12內(nèi)的壓力設(shè)定為規(guī)定的壓力，控制部100對(duì)加熱器30進(jìn)行控制，以便將容器12內(nèi)的空間的溫度設(shè)定為規(guī)定的溫度。另外，在采用非活性氣體的情況下，控制部100對(duì)閥V51、流量控制器FC5、閥V52進(jìn)行控制，以便從氣體源GS5向容器12內(nèi)供給規(guī)定流量的非活性氣體。
[0063]在該方法中，第I非晶硅膜AFl設(shè)于劃分出溝道GV的壁面與第2非晶硅膜AF2之間。由此，第2非晶硅膜AF2與其基底之間的應(yīng)力差被緩和。另外，與多晶硅膜相比，第I非晶硅膜AFl的表面的平坦性優(yōu)異。并且，第I非晶硅膜AFl含有雜質(zhì)，因此，第I非晶硅膜AFl內(nèi)的硅的結(jié)晶化也被抑制。另外，與多晶硅膜相比，含有雜質(zhì)的第I非晶硅膜AFl還能夠在低溫下生長(zhǎng)。因而，能夠使施加于晶圓W的熱過(guò)程降低，降低第I非晶硅膜AFl的應(yīng)力。因此，根據(jù)方法，在工序ST4的退火時(shí)，來(lái)源于第2非晶硅膜AF2的硅的凝聚被抑制，該硅流動(dòng)到溝道GV的底部。其結(jié)果，能夠抑制空隙或者裂縫這樣的空洞的產(chǎn)生。
[0064]另外，在一實(shí)施方式中，工序ST4的退火時(shí)的容器12內(nèi)的壓力設(shè)定得比工序ST3的成膜時(shí)的容器12內(nèi)的壓力低。通常，在使非晶硅膜中的硅流動(dòng)時(shí)，采用比較高壓的條件。在這樣的高壓條件下，需要將晶圓W的溫度設(shè)定得較高。不過(guò)，在晶圓W的溫度較高的情況下，硅結(jié)晶化，由于基底的膜應(yīng)力與非晶硅膜的膜應(yīng)力的差異，有時(shí)產(chǎn)生硅的遷移。由此，為了在含有非晶硅的狀態(tài)下使硅流動(dòng)，需要降低晶圓W的溫度。因此，在一實(shí)施方式中，能夠?qū)⒐ば騍T4的退火時(shí)的容器12內(nèi)的壓力設(shè)定得比工序ST3的成膜時(shí)的容器12內(nèi)的壓力低，將晶圓W的退火溫度設(shè)定得較低。由此，在工序ST4的退火時(shí)，能夠使來(lái)源于第2非晶硅膜AF2的硅向溝道GV內(nèi)流動(dòng)。另外，將容器12內(nèi)的壓力設(shè)定得較低時(shí)，第2非晶硅膜AF2內(nèi)所含有的氫的脫離在比較低的溫度下也被促進(jìn)。其結(jié)果，進(jìn)一步提高第2非晶硅膜AF2的硅的流動(dòng)性。因此，根據(jù)該實(shí)施方式的方法，能夠進(jìn)一步抑制空隙或者裂縫這樣的空洞的產(chǎn)生。
[0065]另外，在一實(shí)施方式中，在工序STl中，形成晶種層SF。通過(guò)形成該晶種層SF，能夠降低該晶種層SF與第I非晶硅膜AFl之間的界面的表面能。由此，提高第I非晶硅膜AFl的平坦性。
[0066]另外，在一實(shí)施方式中，在工序ST2和工序ST3中的至少一個(gè)工序中，進(jìn)一步向容器12內(nèi)供給N2O氣體或者乙烯氣體。根據(jù)該實(shí)施方式，能夠抑制硅的結(jié)晶化，并且能夠降低粒徑尺寸。
[0067]如以上說(shuō)明那樣，根據(jù)本發(fā)明的各種技術(shù)方案和實(shí)施方式，能夠在溝道的填充中抑制空洞的產(chǎn)生。
[0068]以上一邊參照附圖一邊對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，本發(fā)明并不限定于該例子。了解為:只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員，在權(quán)利要求書(shū)所記載的思想的范疇內(nèi)能夠想到各種變更例或修正例是顯而易見(jiàn)的，這些也當(dāng)然屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明不限于該例子，能夠采用各種方式。
[0069]本發(fā)明基于2013年5月27日提出申請(qǐng)的日本特許出愿第2013 — 110738號(hào)的優(yōu)先權(quán)的利益，該日本申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容作為參照文獻(xiàn)編入于此。
【權(quán)利要求】
1.一種填充溝道的方法，其是對(duì)形成在被處理體的絕緣膜上的溝道進(jìn)行填充的方法，其中， 該填充溝道的方法包括如下工序: 沿著劃分出上述溝道的壁面形成含有雜質(zhì)的第I非晶硅膜； 在上述第I非晶硅膜上形成第2非晶硅膜； 在形成上述第2非晶硅膜后對(duì)上述被處理體進(jìn)行退火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填充溝道的方法，其中， 形成上述第I非晶硅膜的工序、形成上述第2非晶硅膜的工序以及對(duì)上述被處理體進(jìn)行退火的工序在處理裝置的容器內(nèi)進(jìn)行，對(duì)上述被處理體進(jìn)行退火的工序中的上述容器內(nèi)的壓力低于形成上述第2非晶硅膜的工序中的上述容器內(nèi)的壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填充溝道的方法，其中， 該填充溝道的方法還包括如下工序: 在劃分出上述溝道的上述壁面上形成由氨基硅烷系氣體或者高階硅烷氣體形成的晶種層， 上述第I非晶硅膜形成在上述晶種層上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填充溝道的方法，其中， 在形成上述第I非晶硅膜的工序中，供給硅的原料氣體、C2H4氣體、N2O氣體、NO氣體以及NH3氣體中的一種以上的氣體。
5.一種處理裝置，其中， 該處理裝置包括: 容器； 氣體供給部，其用于向上述容器內(nèi)供給用于形成含有雜質(zhì)的第I非晶硅膜的第I氣體以及用于形成第2非晶硅膜的第2氣體； 加熱裝置，其用于對(duì)上述容器內(nèi)的空間進(jìn)行加熱； 控制部，其用于對(duì)上述氣體供給部和上述加熱裝置進(jìn)行控制，上述控制部執(zhí)行第I控制，在該第I控制中，對(duì)上述氣體供給部進(jìn)行控制，以便向上述容器內(nèi)供給上述第I氣體，對(duì)上述加熱裝置進(jìn)行控制，以便對(duì)上述容器內(nèi)的空間進(jìn)行加熱；上述控制部在執(zhí)行上述第I控制之后執(zhí)行第2控制，在該第2控制中，對(duì)上述氣體供給部進(jìn)行控制，以便向上述容器內(nèi)供給上述第2氣體，對(duì)上述加熱裝置進(jìn)行控制，以便對(duì)上述容器內(nèi)的空間進(jìn)行加熱； 上述控制部在執(zhí)行上述第2控制之后執(zhí)行第3控制，在第3控制中，對(duì)上述加熱裝置進(jìn)行控制，以便對(duì)上述容器內(nèi)的空間進(jìn)行加熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理裝置，其中， 該處理裝置還包括對(duì)上述容器內(nèi)的空間進(jìn)行排氣的排氣裝置， 上述控制部對(duì)上述排氣裝置進(jìn)行控制，以便使執(zhí)行上述第3控制時(shí)的上述容器內(nèi)的壓力低于執(zhí)行上述第2控制時(shí)的上述容器內(nèi)的壓力。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理裝置，其中， 上述氣體供給部能夠向上述容器內(nèi)供給氨基硅烷系氣體或者高階硅烷氣體， 上述控制部在上述第I控制之前執(zhí)行第4控制，在該第4控制中，對(duì)上述氣體供給部進(jìn)行控制，以便向上述容器內(nèi)供給上述氨基硅烷系氣體或者上述高階硅烷氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理裝置，其中， 上述氣體供給部能夠向上述容器內(nèi)供給C2H4氣體、N2O氣體、NO氣體、和NH3氣體中的一種以上的氣體， 上述控制部在上述第I控制中進(jìn)一步對(duì)上述氣體供給部進(jìn)行控制，以便向上述容器內(nèi)供給上述一種以上的氣體。
【文檔編號(hào)】H01L21/762GK104183535SQ201410228924
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月27日
【發(fā)明者】鈴木大介, 高橋和也, 岡田充弘, 小森克彥, 小野寺聰 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社