本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造方法及襯底處理裝置。

背景技術(shù)：

作為半導(dǎo)體器件(device)的制造工序的一個(gè)工序，有時(shí)使用鹵系的處理氣體、非鹵系的處理氣體，在襯底上進(jìn)行形成包含硅(si)等規(guī)定元素作為主元素的膜的成膜處理(例如，參見專利文獻(xiàn)1～3)。

[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]

[專利文獻(xiàn)]

[專利文獻(xiàn)1]國際公開第2012/029661號(hào)小冊(cè)子

[專利文獻(xiàn)2]日本特開2013-197307號(hào)公報(bào)

[專利文獻(xiàn)3]日本特開2014-067796號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠提高形成于襯底上的膜的膜品質(zhì)的技術(shù)。

用于解決問題的手段

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，提供一種技術(shù)，具有

通過交替進(jìn)行對(duì)襯底供給鹵系的第一處理氣體的工序、和對(duì)所述襯底供給非鹵系的第二處理氣體的工序，從而在所述襯底上形成晶種層的工序，和

對(duì)所述襯底供給第三處理氣體從而在所述晶種層上形成膜的工序，

使供給所述第一處理氣體的工序中的所述襯底存在的空間的壓力大于供給所述第二處理氣體的工序中的所述襯底存在的空間的壓力。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提高形成于襯底上的膜的膜品質(zhì)。

附圖說明

[圖1]是本發(fā)明的一實(shí)施方式中優(yōu)選使用的襯底處理裝置的立式處理爐的概略構(gòu)成圖，是用縱截面圖來表示處理爐部分的圖。

[圖2]是本發(fā)明的一實(shí)施方式中優(yōu)選使用的襯底處理裝置的立式處理爐的概略構(gòu)成圖，是用圖1的a-a線截面圖來表示處理爐部分的圖。

[圖3]是本發(fā)明的一實(shí)施方式中優(yōu)選使用的襯底處理裝置的控制器的概略構(gòu)成圖，是用框圖來表示控制器的控制系統(tǒng)的圖。

[圖4]是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的成膜順序的圖。

[圖5](a)表示并行形成晶種步驟開始前的晶片的表面結(jié)構(gòu)，(b)表示并行形成晶種步驟進(jìn)行中且dcs氣體供給后的晶片的表面結(jié)構(gòu)，(c)表示并行形成晶種步驟進(jìn)行中且ds氣體供給后的晶片的表面結(jié)構(gòu)，(d)表示并行形成晶種步驟結(jié)束后的晶片的表面結(jié)構(gòu)，(e)表示cvd成膜步驟進(jìn)行中的晶片的表面結(jié)構(gòu)，(f)表示cvd成膜步驟結(jié)束后的晶片的表面結(jié)構(gòu)，(g)表示退火步驟結(jié)束后的晶片的表面結(jié)構(gòu)。

[圖6]是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的成膜順序的變形例1的圖。

[圖7]是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的成膜順序的變形例2的圖。

[圖8]是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的成膜順序的變形例3的圖。

[圖9]是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的成膜順序的變形例4的圖。

[圖10]是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的成膜順序的變形例5的圖。

[圖11]是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的成膜順序的變形例6的圖。

[圖12](a)表示處理對(duì)象的晶片的表面結(jié)構(gòu)例1，(b)表示處理對(duì)象的晶片的表面結(jié)構(gòu)例2，(c)表示處理對(duì)象的晶片的表面結(jié)構(gòu)例3，(d)表示處理對(duì)象的晶片的表面結(jié)構(gòu)例4。

[圖13]是表示在晶片上形成的膜的表面粗糙度的評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。

[圖14](a)是本發(fā)明的其他實(shí)施方式中適合使用的襯底處理裝置的處理爐的概略構(gòu)成圖，是用縱截面圖來表示處理爐部分的圖，(b)是本發(fā)明的其他實(shí)施方式中適合使用的襯底處理裝置的處理爐的概略構(gòu)成圖，是用縱截面圖來表示處理爐部分的圖。

[圖15](a)～(h)各自分別是表示動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(dram)的制造工序的一個(gè)工序的圖。

[圖16](a)～(g)各自分別是表示dram的制造工序的一個(gè)工序的圖。

[圖17](a)～(h)各自分別是表示三維nand型閃存(3dnand)的制造工序的一個(gè)工序的圖。

附圖標(biāo)記說明

121控制器(控制部)

200晶片(襯底)

200a絕緣膜

200e第一硅膜

200g第二硅膜

201處理室

202處理爐

203反應(yīng)管

207加熱器

231排氣管

232a～232e氣體供給管

具體實(shí)施方式

＜本發(fā)明的一實(shí)施方式＞

以下，針對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施方式，使用圖1～圖3進(jìn)行說明。

(1)襯底處理裝置的構(gòu)成

如圖1所示，處理爐202具有作為加熱手段(加熱機(jī)構(gòu))的加熱器207。加熱器207為圓筒形狀，通過被作為保持板的加熱器底座(未圖示)支承而被垂直地安裝。如后文所述，加熱器207也作為通過熱使氣體活化(激發(fā))的活化機(jī)構(gòu)(激發(fā)部)發(fā)揮功能。

在加熱器207的內(nèi)側(cè)以與加熱器207呈同心圓狀的方式配置有構(gòu)成反應(yīng)容器(處理容器)的反應(yīng)管203。反應(yīng)管203例如由石英(sio2)或碳化硅(sic)等耐熱性材料形成，并形成上端閉塞、下端開口的圓筒形狀。在反應(yīng)管203的筒中空部形成有處理室201。處理室201以下述方式構(gòu)成：通過后述晶舟217，能夠以水平姿勢(shì)、且以在垂直方向上排列多層的狀態(tài)收納作為襯底的晶片200。

在處理室201內(nèi)，以貫穿反應(yīng)管203的下部側(cè)壁的方式設(shè)置有噴嘴249a、249b。噴嘴249a、249b例如由石英或sic等耐熱性材料形成。氣體供給管232a、232b分別與噴嘴249a、249b連接。氣體供給管232c與氣體供給管232b連接。如上所述，在反應(yīng)管203上設(shè)置有2個(gè)噴嘴249a、249b和3個(gè)氣體供給管232a～232c，從而能夠向處理室201內(nèi)供給多種氣體。

但是，本實(shí)施方式的處理爐202并不限定于上述方式。例如，可以在反應(yīng)管203的下方設(shè)置支承反應(yīng)管203的金屬制集流管，以貫穿集流管的側(cè)壁的方式設(shè)置各噴嘴。這種情況下，可以在集流管上進(jìn)一步設(shè)置后述的排氣管231。這種情況下，也可以不將排氣管231設(shè)置于集流管，而是將其設(shè)置在反應(yīng)管203的下部。如上所述，可以使處理爐202的爐口部為金屬制，在該金屬制的爐口部安裝噴嘴等。

在氣體供給管232a～232c上，從上游方向開始依序分別設(shè)置有作為流量控制器(流量控制部)的質(zhì)量流量控制器(mfc)241a～241c及作為開閉閥的閥243a～243c。在比氣體供給管232a、232b的閥243a、243b更靠近下游一側(cè)，分別連接有供給非活性氣體的氣體供給管232d、232e。在氣體供給管232d、232e上，從上游方向開始依序分別設(shè)置有作為流量控制器(流量控制部)的mfc241d、241e及作為開閉閥的閥243d、243e。

在氣體供給管232a、232b的前端部分別連接有噴嘴249a、249b。如圖2所示，噴嘴249a、249b以沿著反應(yīng)管203的內(nèi)壁的下部至上部、朝向晶片200的排列方向上方豎立的方式，被分別設(shè)置于反應(yīng)管203的內(nèi)壁和晶片200之間的俯視下呈圓環(huán)狀的空間。也就是說，噴嘴249a、249b以沿著晶片排列區(qū)域的方式被分別設(shè)置于排列有晶片200的晶片排列區(qū)域的側(cè)方的、水平包圍晶片排列區(qū)域的區(qū)域。也就是說，噴嘴249a、249b分別以在向處理室201內(nèi)搬入的晶片200的端部(周緣部)的側(cè)方與晶片200的表面(平整面)垂直的方式進(jìn)行設(shè)置。噴嘴249a、249b分別構(gòu)成為l字型的長徑噴嘴，它們的各水平部以貫穿反應(yīng)管203的下部側(cè)壁的方式進(jìn)行設(shè)置，它們的各垂直部以至少從晶片排列區(qū)域的一端側(cè)朝向另一端側(cè)豎立的方式進(jìn)行設(shè)置。在噴嘴249a、249b的側(cè)面分別設(shè)置有供給氣體的氣體供給孔250a、250b。氣體供給孔250a、250b分別朝向反應(yīng)管203的中心進(jìn)行開口，能夠向晶片200供給氣體。在從反應(yīng)管203的下部到上部的范圍內(nèi)設(shè)置有多個(gè)氣體供給孔250a、250b，它們分別具有相同的開口面積，而且以相同的開口節(jié)距進(jìn)行設(shè)置。

如上所述，在本實(shí)施方式中，經(jīng)由噴嘴249a、249b來搬送氣體,所述噴嘴249a、249b被配置在由反應(yīng)管203的側(cè)壁的內(nèi)壁和排列于反應(yīng)管203內(nèi)的多片晶片200的端部(周緣部)所定義的俯視下呈圓環(huán)狀的縱長空間內(nèi)、即圓筒狀的空間內(nèi)。并且，在晶片200的附近才從分別開口于噴嘴249a、249b的氣體供給孔250a、250b向反應(yīng)管203內(nèi)噴出氣體。并且，使反應(yīng)管203內(nèi)的氣體的主要流向?yàn)榕c晶片200的表面平行的方向、即水平方向。通過形成這樣的構(gòu)成，能對(duì)各晶片200均勻地供給氣體，能夠提高形成于各晶片200上的薄膜的膜厚均勻性。流過晶片200的表面上的氣體、即反應(yīng)后的殘存氣體朝向排氣口、即后述的排氣管231的方向流動(dòng)。但是，該殘存氣體的流向可根據(jù)排氣口的位置而適當(dāng)確定，不限于垂直方向。

作為鹵系的第一處理氣體的包含硅(si)和鹵素作為規(guī)定元素(主元素)的氣體、即鹵代硅烷原料氣體，從氣體供給管232a經(jīng)由mfc241a、閥243a、噴嘴249a被供給至處理室201內(nèi)。

所謂原料氣體，是指氣態(tài)的原料，例如，通過將常溫常壓下為液態(tài)的原料氣化而得的氣體、常溫常壓下為氣態(tài)的原料等。所謂鹵代硅烷原料，是指具有鹵素基團(tuán)的原料。鹵素基團(tuán)包括氯基、氟基、溴基、碘基等。也就是說，鹵素基團(tuán)包括氯(cl)、氟(f)、溴(br)、碘(i)等鹵素。也可認(rèn)為鹵代硅烷原料是鹵代物的一種。在本說明書中使用措辭“原料”時(shí)，有時(shí)指“液態(tài)原料”，有時(shí)指“氣態(tài)原料(原料氣體)”，或有時(shí)指上述兩者。

作為第一處理氣體，例如可使用包含si及cl的鹵代硅烷原料氣體、即包含氯代硅烷(si的氯化物)的氯硅烷原料氣體。作為氯硅烷原料氣體，例如可使用1分子中(分子結(jié)構(gòu)中)包含1個(gè)si原子、2個(gè)cl原子和2個(gè)氫(h)原子的二氯硅烷(sih2cl2、簡(jiǎn)稱：dcs)氣體。

此外，作為摻雜氣體的包含添加在最終形成的si膜中的雜質(zhì)(摻雜劑)的氣體，從氣體供給管232a經(jīng)由mfc241a、閥243a、噴嘴249a被供給至處理室201內(nèi)。作為摻雜氣體，可使用包含iii族元素及v族元素中任一種元素的氣體，例如可使用1分子中包含1個(gè)磷(p)原子和3個(gè)h原子的磷化氫(ph3、簡(jiǎn)稱：ph)氣體。

氣體供給管232b經(jīng)由mfc241b、閥243b、噴嘴249b向處理室201內(nèi)供給包含作為規(guī)定元素(主元素)的si而不含鹵素的硅烷原料氣體作為非鹵系的第二處理氣體。作為第二處理氣體，能夠使用包含氫化硅(si的氫化物)的氫化硅原料氣體、能夠使用例如1分子中包含2個(gè)si原子和6個(gè)h原子而不含鹵素的二硅烷(si2h6，簡(jiǎn)稱：ds)氣體。

氣體供給管232c經(jīng)由mfc241c、閥243c、氣體供給管232b、噴嘴249b向處理室201內(nèi)供給包含作為規(guī)定元素(主元素)的si且不含鹵素的硅烷原料氣體作為非鹵系的第三處理氣體。作為第三處理氣體，能夠使用包含氫化硅的氫化硅原料氣體、能夠使用例如1分子中包含2個(gè)si原子和4個(gè)h原子而不含鹵素的單硅烷(sih4，簡(jiǎn)稱：ms)氣體。

作為非活性氣體，例如氮?dú)?n2)，從供給管232d、232e分別經(jīng)由mfc241d、241e、閥243d、243e、氣體供給管232a、232b、噴嘴249a、249b被供給至處理室201內(nèi)。

在從氣體供給管232a供給第一處理氣體的情況下，第一供給系統(tǒng)主要由氣體供給管232a、mfc241a、閥243a構(gòu)成。在第一供給系統(tǒng)中可以包括噴嘴249a。也可以將第一供給系統(tǒng)稱為第一原料氣體供給系統(tǒng)或第一原料供給系統(tǒng)。從氣體供給管232a供給鹵代硅烷原料氣體時(shí)，也可以將第一供給系統(tǒng)稱為鹵代硅烷原料氣體供給系統(tǒng)或鹵代硅烷原料供給系統(tǒng)。

在從氣體供給管232a供給摻雜氣體的情況下，摻雜氣體供給系統(tǒng)主要由氣體供給管232a、mfc241a、閥243a構(gòu)成。在摻雜氣體供給系統(tǒng)中可以包括噴嘴249a。也可以將摻雜氣體供給系統(tǒng)稱為摻雜劑供給系統(tǒng)。

在從氣體供給管232b供給第二處理氣體的情況下，第二供給系統(tǒng)主要由氣體供給管232b、mfc241b、閥243b構(gòu)成。在第二供給系統(tǒng)中可以包括噴嘴249b。也可以將第二供給系統(tǒng)稱為第二原料氣體供給系統(tǒng)或第二原料供給系統(tǒng)。從氣體供給管232b供給氫化硅原料氣體時(shí)，也可以將第二供給系統(tǒng)稱為氫化硅原料氣體供給系統(tǒng)或氫化硅原料供給系統(tǒng)。

在從氣體供給管232c供給第三處理氣體的情況下，第三供給系統(tǒng)主要由氣體供給管232c、mfc241c、閥243c構(gòu)成。在第三供給系統(tǒng)中可以包括比氣體供給管232b的與氣體供給管232c的連接部更靠下游一側(cè)、噴嘴249b。也可以將第三供給系統(tǒng)稱為第三原料氣體供給系統(tǒng)或第三原料供給系統(tǒng)。從氣體供給管232c供給氫化硅原料氣體時(shí)，也可以將第三供給系統(tǒng)稱為氫化硅原料氣體供給系統(tǒng)或氫化硅原料供給系統(tǒng)。

第一～第三供給系統(tǒng)之中的任一者或所有供給系統(tǒng)稱為處理氣體供給系統(tǒng)或成膜氣體供給系統(tǒng)。能夠?qū)诫s氣體供給系統(tǒng)包括在成膜氣體供給系統(tǒng)中。

此外，非活性氣體供給系統(tǒng)主要由氣體供給管232d、232e、mfc241d、241e、閥243d、243e構(gòu)成。也可以將非活性氣體供給系統(tǒng)稱為吹掃氣體供給系統(tǒng)、稀釋氣體供給系統(tǒng)或載氣供給系統(tǒng)。

上述各種氣體供給系統(tǒng)中的任一者或所有供給系統(tǒng)可以構(gòu)成為集成有閥243a～243e、mfc241a～241e等而成的集成型氣體供給系統(tǒng)248。集成型氣體供給系統(tǒng)248以下述方式構(gòu)成：分別與氣體供給管232a～232e連接，并通過后述的控制器121來控制各種氣體向氣體供給管232a～232e內(nèi)的供給動(dòng)作，即，閥243a～243e的開閉動(dòng)作、利用mfc241a～241e進(jìn)行的流量調(diào)節(jié)動(dòng)作等。集成型氣體供給系統(tǒng)248構(gòu)成為一體型或分離型集成單元，并以下述方式構(gòu)成：能夠相對(duì)于氣體供給管232a～232e等以集成單元單位的形式進(jìn)行拆裝，能夠以集成單元單位的形式進(jìn)行氣體供給系統(tǒng)的維護(hù)、交換、增設(shè)等。

在反應(yīng)管203中設(shè)置有將處理室201內(nèi)的氣氛排出的排氣管231。在排氣管231上，經(jīng)由作為檢測(cè)處理室201內(nèi)壓力的壓力檢測(cè)器(壓力檢測(cè)部)的壓力傳感器245及作為壓力調(diào)節(jié)器(壓力調(diào)節(jié)部)的apc(autopressurecontroller)閥244，連接有作為真空排氣裝置的真空泵246。apc閥244為以下述方式構(gòu)成的閥，即，通過在使真空泵246工作的狀態(tài)下將閥開閉，能夠?qū)μ幚硎?01內(nèi)進(jìn)行真空排氣及停止真空排氣，進(jìn)而，通過在使真空泵246工作的狀態(tài)下基于由壓力傳感器245檢測(cè)到的壓力信息來調(diào)節(jié)閥開度，能夠調(diào)節(jié)處理室201內(nèi)的壓力。排氣系統(tǒng)(排氣system)主要由排氣管231、apc閥244、壓力傳感器245構(gòu)成。在排氣系統(tǒng)中也可以包括真空泵246。

在反應(yīng)管203的下方設(shè)置有作為爐口蓋體(能夠?qū)⒎磻?yīng)管203的下端開口氣密地封閉)的密封蓋219。密封蓋219以從垂直方向下側(cè)抵接于反應(yīng)管203的下端的方式構(gòu)成。密封蓋219例如由sus等金屬形成，形成為圓盤狀。在密封蓋219的上面設(shè)置有作為密封部件(與反應(yīng)管203的下端抵接)的o型環(huán)220。在密封蓋219的與處理室201相反一側(cè)設(shè)置有使后述晶舟217旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267的旋轉(zhuǎn)軸255貫穿密封蓋219并與晶舟217連接。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267以使晶舟217旋轉(zhuǎn)從而使晶片200旋轉(zhuǎn)的方式構(gòu)成。密封蓋219以下述方式構(gòu)成：通過作為升降機(jī)構(gòu)(垂直地設(shè)置于反應(yīng)管203的外部)的晶舟升降機(jī)115而在垂直方向上進(jìn)行升降。晶舟升降機(jī)115以下述方式構(gòu)成：通過使密封蓋219升降，能夠?qū)⒕е?17搬入處理室201內(nèi)及搬出處理室201外。也就是說，晶舟升降機(jī)115以晶舟217、即將晶片200搬送于處理室201內(nèi)外的搬送裝置(搬送機(jī)構(gòu))的形式構(gòu)成。

作為襯底支承件的晶舟217以下述方式構(gòu)成：使多片(例如25～200片)晶片200以水平姿勢(shì)且以彼此中心對(duì)齊的狀態(tài)在垂直方向上排列，將其呈多層地進(jìn)行支承，即，使晶片200隔開間隔地排列。晶舟217例如由石英、sic等耐熱性材料形成。在晶舟217的下部，以水平姿勢(shì)呈多層地支承有由例如石英、sic等耐熱性材料形成的隔熱板218。通過這樣的構(gòu)成，來自加熱器207的熱不易傳遞到密封蓋219側(cè)。但是，本實(shí)施方式不限于上述方式。例如，可以在晶舟217的下部不設(shè)置隔熱板218，而設(shè)置以筒狀部件(由石英、sic等耐熱性材料形成)的形式構(gòu)成的隔熱筒。

在反應(yīng)管203內(nèi)設(shè)置有作為溫度檢測(cè)器的溫度傳感器263。基于由溫度傳感器263檢測(cè)到的溫度信息來調(diào)節(jié)向加熱器207的通電情況，由此使處理室201內(nèi)的溫度成為所期望的溫度分布。溫度傳感器263與噴嘴249a、249b同樣地構(gòu)成為l字型，并以沿著反應(yīng)管203的內(nèi)壁的方式進(jìn)行設(shè)置。

如圖3所示，作為控制部(控制手段)的控制器121以具有cpu(centralprocessingunit)121a、ram(randomaccessmemory)121b、存儲(chǔ)裝置121c、i/o端口121d的計(jì)算機(jī)的形式構(gòu)成。ram121b、存儲(chǔ)裝置121c、i/o端口121d以經(jīng)由內(nèi)部總線121e與cpu121a進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的方式構(gòu)成?？刂破?21連接有例如以觸摸面板等的形式構(gòu)成的輸入輸出裝置122。

存儲(chǔ)裝置121c例如由閃存、hdd(harddiskdrive)等構(gòu)成。在存儲(chǔ)裝置121c內(nèi)，以可讀取的方式存儲(chǔ)有：控制襯底處理裝置的動(dòng)作的控制程序、記載有后述襯底處理的步驟、條件等的工藝制程等。工藝制程是以使控制器121執(zhí)行后述襯底處理工序的各步驟、并能獲得規(guī)定結(jié)果的方式組合得到的，其作為程序發(fā)揮作用。以下，將該工藝制程、控制程序等統(tǒng)一簡(jiǎn)稱為程序。另外，將工藝制程也簡(jiǎn)單稱為制程。在本說明書中使用措辭“程序”時(shí)，有時(shí)僅單獨(dú)包含制程，有時(shí)僅單獨(dú)包含控制程序，或者有時(shí)包含上述兩者。ram121b以存儲(chǔ)區(qū)域(工作區(qū))的形式構(gòu)成，該存儲(chǔ)區(qū)域暫時(shí)保持通過cpu121a讀取的程序、數(shù)據(jù)等。

i/o端口121d與上述mfc241a～241e、閥243a～243e、壓力傳感器245、apc閥244、真空泵246、加熱器207、溫度傳感器263、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267、晶舟升降機(jī)115等連接。

cpu121a構(gòu)成為：從存儲(chǔ)裝置121c讀取并執(zhí)行控制程序，并且根據(jù)來自輸入輸出裝置122的操作命令的輸入等從存儲(chǔ)裝置121c讀取制程。cpu121a構(gòu)成為：按照讀取的制程的內(nèi)容，對(duì)利用mfc241a～241e進(jìn)行的各種氣體的流量調(diào)節(jié)動(dòng)作、閥243a～243e的開閉動(dòng)作、基于apc閥244的開閉動(dòng)作及壓力傳感器245并利用apc閥244進(jìn)行的壓力調(diào)節(jié)動(dòng)作、真空泵246的起動(dòng)及停止、基于溫度傳感器263進(jìn)行的加熱器207的溫度調(diào)節(jié)動(dòng)作、利用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267進(jìn)行的晶舟217的旋轉(zhuǎn)及旋轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)動(dòng)作、利用晶舟升降機(jī)115進(jìn)行的晶舟217的升降動(dòng)作等進(jìn)行控制。

可以通過將存儲(chǔ)于外部存儲(chǔ)裝置(例如磁帶、軟盤、硬盤等磁盤；cd、dvd等光盤；mo等光磁盤；usb存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)卡等半導(dǎo)體存儲(chǔ)器)123的上述程序安裝在計(jì)算機(jī)中來構(gòu)成控制器121。存儲(chǔ)裝置121c、外部存儲(chǔ)裝置123以計(jì)算機(jī)可讀取的記錄介質(zhì)的形式構(gòu)成。以下，也將它們統(tǒng)一簡(jiǎn)稱為記錄介質(zhì)。本說明書中使用稱為記錄介質(zhì)的措辭時(shí)，有時(shí)僅單獨(dú)包含存儲(chǔ)裝置121c、有時(shí)僅單獨(dú)包含外部存儲(chǔ)裝置123、或有時(shí)包含上述兩者。需要說明的是，程序向計(jì)算機(jī)的提供可以不使用外部存儲(chǔ)裝置123，而使用互聯(lián)網(wǎng)、專用線路等通信手段。

(2)襯底處理工序

作為半導(dǎo)體器件(device)的制造工序的一個(gè)工序，對(duì)使用上述襯底處理裝置在襯底上形成si膜、進(jìn)而對(duì)該si膜進(jìn)行熱處理的順序例，使用圖4、圖5(a)～圖5(g)進(jìn)行說明。在以下說明中，構(gòu)成襯底處理裝置的各部分的動(dòng)作由控制器121控制。

在圖4所示的成膜順序中，實(shí)施如下步驟：

交替進(jìn)行對(duì)作為襯底的晶片200供給dcs氣體作為第一處理氣體的步驟1、和對(duì)晶片200供給ds氣體作為第二處理氣體的步驟2，從而在晶片200上形成含si層、即si層作為晶種層的步驟(形成晶種步驟)，和

對(duì)晶片200供給ms氣體作為第三處理氣體、從而在si層上形成含si膜、即si膜的步驟(cvd成膜步驟)。

另外，在圖4所示的成膜順序中，使步驟1中的晶片200存在的空間的壓力(p1)大于步驟2中的晶片200存在的空間的壓力(p2)(p1＞p2)。

需要說明的是，在圖4所示的成膜順序中，對(duì)表面漏出單晶si和絕緣膜的晶片200實(shí)施上述形成晶種步驟和cvd成膜步驟。由此，使第一si膜在單晶si上同質(zhì)外延生長、并且在絕緣膜上使與第一si膜晶體結(jié)構(gòu)不同的第二si膜生長。即、在圖4所示的成膜順序中，通過使用3種類的硅烷原料氣體(三個(gè)si源)，在單晶si上形成在第一si膜上形成第二si膜而得到的層疊結(jié)構(gòu)(層疊膜)。在本實(shí)施方式中，將具有該層疊結(jié)構(gòu)的膜也稱為si膜。

之后，在本實(shí)施方式中，通過對(duì)具有上述層疊結(jié)構(gòu)的si膜進(jìn)行熱處理(退火)，從而進(jìn)行使第二si膜中的與第一si膜(同質(zhì)外延生長si膜)接觸的部分進(jìn)行同質(zhì)外延生長化的步驟(退火步驟)。

在本說明書中，方便起見，將上述一系列的順序按以下方式表示。另外，在本說明書中，有時(shí)也將上述形成晶種步驟稱為“并行形成晶種步驟”、將上述退火步驟稱為“anl”。

在本說明書中使用措辭“晶片”時(shí)，有時(shí)指“晶片本身”，有時(shí)指“由晶片和形成于其表面的規(guī)定層、膜等得到的層疊體(集合體)”，也就是說，有時(shí)包括形成于表面的規(guī)定層或膜等在內(nèi)地稱為晶片。此外，在本說明書中使用措辭“晶片的表面”時(shí)，有時(shí)指“晶片本身的表面(露出面)”，有時(shí)指“形成于晶片上的規(guī)定層或膜等的表面、即作為層疊體的晶片的最外表面”。

因此，對(duì)于本說明書中記載有“對(duì)晶片供給規(guī)定氣體”的情形而言，有時(shí)指“對(duì)晶片本身的表面(露出面)直接供給規(guī)定氣體”，有時(shí)指“對(duì)形成于晶片上的層或膜等、即對(duì)作為層疊體的晶片的最外表面供給規(guī)定氣體”。此外，對(duì)于本說明書中記載有“在晶片上形成規(guī)定層(或膜)”的情形而言，有時(shí)指“在晶片本身的表面(露出面)上直接形成規(guī)定層(或膜)”，有時(shí)指“在形成于晶片上的層或膜等上、即在作為層疊體的晶片的最外表面上形成規(guī)定層(或膜)”。

此外，本說明書中使用措辭“襯底”的情形也與使用措辭“晶片”的情形為相同的含義。

(晶片裝載及晶舟加載)

在晶舟217中裝填有(晶片裝載)多片晶片200。之后，如圖1所示，通過晶舟升降機(jī)115舉起支承有多片晶片200的晶舟217，將其搬入(晶舟加載)處理室201內(nèi)。在該狀態(tài)下，成為下述狀態(tài)：密封蓋219通過o型環(huán)220將反應(yīng)管203的下端封閉。

作為晶片200，例如可使用由單晶si構(gòu)成的si襯底、或表面形成有單晶si膜的襯底。如圖12(a)的部分放大圖所示，在晶片200的表面的一部分預(yù)先形成有例如氧化硅膜(sio2膜、以下也稱為sio膜)等絕緣膜200a。也就是說，晶片200的表面成為分別露出有單晶si和絕緣膜200a的狀態(tài)。絕緣膜200a除sio膜外，還可以為氮化硅膜(sin膜)、碳化硅膜(sic膜)、硅碳氮膜(sicn膜)、硅氧氮膜(sion膜)、硅氧碳膜(sioc膜)、硅氧碳氮膜(siocn膜)、硅硼氮膜(sibn膜)、硅硼碳氮膜(sibcn膜)等si系絕緣膜；氧化鋁膜(alo膜)、氧化鉿膜(hfo膜)、氧化鋯膜(zro膜)、氧化鈦膜(tio膜)等金屬系絕緣膜。

圖5(a)～圖5(g)表示對(duì)具有圖12(a)所示表面結(jié)構(gòu)的晶片200進(jìn)行處理的情形，即，表示對(duì)表面設(shè)置有凹部、凹部的底部由單晶si構(gòu)成、凹部的側(cè)部及上部由絕緣膜(sio膜)200a構(gòu)成的晶片200進(jìn)行處理的情形。方便起見，圖5(a)～圖5(g)是將晶片200表面部分放大的圖。在將晶片200搬入處理室201內(nèi)之前，利用氟化氫(hf)等預(yù)先對(duì)晶片200的表面進(jìn)行清洗。但是，在清洗處理后、直到搬入處理室201內(nèi)的期間，晶片200的表面將暫時(shí)暴露于大氣中。因此，如圖5(a)所示，在向處理室201內(nèi)搬入的晶片200的表面的至少一部分形成有自然氧化膜(sio膜)200b。自然氧化膜200b有時(shí)以零散地(島狀地)覆蓋凹部的底部、即露出的單晶si的一部分的方式形成，此外，有時(shí)以連續(xù)地(非島狀地)覆蓋露出的單晶si的整個(gè)區(qū)域的方式形成。

(壓力調(diào)節(jié)及溫度調(diào)節(jié))

通過真空泵246進(jìn)行真空排氣(減壓排氣)，以使得處理室201內(nèi)、即晶片200所存在的空間成為所期望的壓力(真空度)。此時(shí)，處理室201內(nèi)的壓力通過壓力傳感器245進(jìn)行測(cè)定，基于所述測(cè)得的壓力信息來反饋控制apc閥244。真空泵246至少在直到對(duì)晶片200的處理結(jié)束之前的期間維持始終工作的狀態(tài)。此外，處理室201內(nèi)的晶片200通過加熱器207加熱到所期望的溫度。此時(shí)，基于溫度傳感器263檢測(cè)到的溫度信息來反饋控制向加熱器207的通電情況，以使得處理室201內(nèi)成為所期望的溫度分布。利用加熱器207對(duì)處理室201內(nèi)進(jìn)行的加熱至少在直到對(duì)晶片200的處理結(jié)束之前的期間持續(xù)進(jìn)行。此外，利用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267開始晶舟217及晶片200的旋轉(zhuǎn)。對(duì)于利用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267進(jìn)行的晶舟217及晶片200的旋轉(zhuǎn)，至少在直到對(duì)晶片200的處理結(jié)束之前的期間持續(xù)進(jìn)行。

(并行形成晶種步驟)

之后，依次執(zhí)行以下2個(gè)步驟，即步驟1、2。

[步驟1]

(供給dcs氣體)

在該步驟中，對(duì)處理室201內(nèi)的晶片200供給dcs氣體。

打開閥243a，在氣體供給管232a內(nèi)流過dcs氣體。dcs氣體通過mfc241a調(diào)節(jié)流量，經(jīng)由噴嘴249a被供給至處理室201內(nèi)，并從排氣管231排出。此時(shí)，對(duì)晶片200供給dcs氣體。此時(shí)，同時(shí)打開閥243d，在氣體供給管232d內(nèi)流過n2氣。n2氣通過mfc241d調(diào)節(jié)流量，與dcs氣體一起被供給至處理室201內(nèi)，并從排氣管231排出。此外，為了防止dcs氣體侵入噴嘴249b內(nèi)，打開閥243e，在氣體供給管232e內(nèi)流過n2氣。n2氣經(jīng)由氣體供給管232b、噴嘴249b被供給至處理室201內(nèi)，并從排氣管231排出。

通過對(duì)晶片200供給dcs氣體，能夠產(chǎn)生由dcs帶來的保護(hù)(treatment)效果，能夠進(jìn)行以下處理。由此，能夠使晶片200的表面狀態(tài)變成圖5(b)所示的狀態(tài)。

首先，通過在凹部的底部、即單晶si上供給包含電負(fù)性大的鹵素(cl)的dcs，能夠使形成于單晶si表面的自然氧化膜200b中的氧(o)和dcs中的cl相互吸引，切斷自然氧化膜200b所含的si-o鍵。即通過dcs所具有的極性，能夠?qū)?duì)單晶si的表面封端的si-o鍵切斷。另外，通過從dcs分離而生成的微量的cl^-(cl離子)，還能夠?qū)?duì)單晶si的表面封端的si-o鍵切斷。由此，單晶si表面的si的連接鍵成為自由鍵。也就是說，在單晶si的表面，能夠產(chǎn)生si的共價(jià)鍵的懸掛鍵(danglingbond，未連接鍵)。由此，形成容易進(jìn)行后述同質(zhì)外延生長的環(huán)境。需要說明的是，通過在凹部的底部進(jìn)行上述反應(yīng)，能除去形成于表面的自然氧化膜200b、單晶si的表面露出。也就是說，dcs氣體作為從單晶si的表面除去自然氧化膜200b的清潔氣體(清洗氣體)發(fā)揮作用。

此外，通過在凹部的側(cè)部及上部、即絕緣膜(sio膜)200a上供給包含電負(fù)性大的鹵素(cl)的dcs，能夠使絕緣膜200a表面的o和dcs的cl相互吸引，切斷絕緣膜200a所含的si-o鍵。即通過dcs所具有的極性，能夠?qū)⒔^緣膜200a的表面所含的si-o鍵切斷。另外，通過從dcs分離而生成的微量的cl^-(cl離子)，還能夠?qū)⒔^緣膜200a的表面所含的si-o鍵切斷。由此，能夠在絕緣膜200a的表面形成si的未連接鍵、即si的吸附位點(diǎn)。需要說明的是，在sio膜等絕緣膜200a上本來不存在si的未連接鍵，或者即使存在也微乎其微。因此，在該狀態(tài)下，即使進(jìn)行對(duì)晶片200供給ds氣體的后述步驟2，在絕緣膜200a的表面，si晶核也不生長，或者即使生長也是無規(guī)的生長(島狀生長)。

通過上述保護(hù)效果，在凹部的底部形成容易進(jìn)行同質(zhì)外延生長的環(huán)境，并且在凹部的側(cè)部及上部形成si的吸附位點(diǎn)后，關(guān)閉閥243a，停止供給dcs氣體。此時(shí)，apc閥244保持打開狀態(tài)，利用真空泵246對(duì)處理室201內(nèi)進(jìn)行真空排氣，將殘留在處理室201內(nèi)的未反應(yīng)氣體或已經(jīng)對(duì)上述反應(yīng)做出了貢獻(xiàn)的氣體從處理室201內(nèi)排除。此時(shí)，閥243d、243e保持打開狀態(tài)，維持n2氣向處理室201內(nèi)的供給。n2氣作為吹掃氣體發(fā)揮作用，由此，能夠提高將殘留在處理室201內(nèi)的氣體從處理室201內(nèi)排除的效果。

此時(shí)，可以不完全排除殘留于處理室201內(nèi)的氣體，還可以不完全吹掃處理室201內(nèi)。若殘留于處理室201內(nèi)的氣體為微量，則在之后進(jìn)行的步驟2中不會(huì)產(chǎn)生不良影響。向處理室201內(nèi)供給的n2氣的流量也不必為大流量，例如，通過供給與反應(yīng)管203(處理室201)的容積同等程度的量的n2氣，就能夠進(jìn)行在步驟2中不產(chǎn)生不良影響的程度的吹掃。如上所述，通過不完全吹掃處理室201內(nèi)，可以縮短吹掃時(shí)間、提高生產(chǎn)量。還能夠?qū)2氣的消耗抑制在必需最低限度。

[步驟2]

步驟1結(jié)束后，對(duì)處理室201內(nèi)的晶片200供給ds氣體。

在該步驟中，以與步驟1中的閥243a、243d、243e的開閉控制相同的順序來控制閥243b、243d、243e的開閉。在氣體供給管232b內(nèi)流動(dòng)的ds氣體通過mfc241b調(diào)節(jié)流量，經(jīng)由噴嘴249b被供給至處理室201內(nèi)，并從排氣管231排出。此時(shí)，對(duì)晶片200供給ds氣體。

通過對(duì)晶片200供給ds氣體，能夠進(jìn)行以下處理，能夠使晶片200的表面狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閳D5(c)所示的狀態(tài)、即兩種晶種并行(parallel)地形成的狀態(tài)。

首先，在凹部的底部、即單晶si上，能夠使通過進(jìn)行步驟1而形成的si的未連接鍵與ds所含的si鍵合，能夠使si晶體在單晶si上進(jìn)行外延生長(氣相外延生長)。由于作為基底的晶體和在該晶體上生長的晶體為相同材質(zhì)(si)，所以該生長為同質(zhì)外延生長。在同質(zhì)外延生長中，在作為基底的晶體上，具有與該晶體相同的晶格常數(shù)、由相同的材料形成的晶體以相同的晶體取向進(jìn)行生長。因此，與作為基底的晶體和在該晶體上生長的晶體為由不同材質(zhì)進(jìn)行的異質(zhì)外延生長相比，同質(zhì)外延生長能夠得到缺陷少、優(yōu)質(zhì)的晶體。可以將此時(shí)形成的晶核(或膜)視為后述的第一si膜(外延si膜)200e的晶種(第一晶種)200c。

此外，在凹部的側(cè)部及上部、即絕緣膜200a上，能夠使通過進(jìn)行步驟1而形成的吸附位點(diǎn)吸附ds所含的si。通過在吸附位點(diǎn)吸附si而形成的晶核的晶體結(jié)構(gòu)為無定形(非晶質(zhì))、多晶(多晶體)、或無定形和多晶的混晶。可以將此時(shí)形成的晶核視為后述的第二si膜200g的晶種(第二晶種)200d。

第一晶種200c、第二晶種200d的形成、即兩種晶種的形成(并行形成晶種處理)結(jié)束后，關(guān)閉閥243b，停止供給ds氣體。然后，按照與步驟1同樣的處理步驟，將殘留在處理室201內(nèi)的未反應(yīng)氣體或已經(jīng)對(duì)上述反應(yīng)做出了貢獻(xiàn)的氣體、反應(yīng)副產(chǎn)物從處理室201內(nèi)排除。此時(shí)，與步驟1同樣地，可以不完全排除殘留于處理室201內(nèi)的氣體。

需要說明的是，若進(jìn)行步驟2，則晶片200的表面的至少一部分、即晶種200c、200d的表面的至少一部分有時(shí)成為通過ds氣體所含的si-h鍵而被封端的狀態(tài)。將晶片200的表面封端的si-h鍵能夠通過后面的步驟1中對(duì)晶片200供給dcs氣體而切斷。即、通過從dcs分離而生成的微量的的cl^-，能夠?qū)?duì)晶種200c、200d的表面封端的si-h鍵切斷。由此，能夠在晶種200c、200d的表面形成si的未連接鍵。即、在凹部的底部中能夠再次具有易于進(jìn)行同質(zhì)外延生長的環(huán)境、另外在凹部的側(cè)部及上部中能夠再次形成si的吸附位點(diǎn)。

另外，若進(jìn)行步驟2，則在晶片200的表面有時(shí)si會(huì)異常生長。例如，若進(jìn)行步驟2，則吸附于晶片200的表面的si有時(shí)局部地聚集等、有時(shí)在晶種200c、200d的表面形成凹凸結(jié)構(gòu)。但是，通過在后面的步驟1對(duì)晶片200供給dcs氣體，能夠?qū)⒃摦惓ＩL的si(由聚集的si形成的凸部分)除去。即、通過從dcs分離而生成的微量的cl^-，能夠?qū)惓ＩL的si中所含的si-si鍵切斷、將該異常生長的si蝕刻。由此，能夠使晶種200c、200d的表面平滑化、結(jié)果能夠提高最終形成的si膜的表面粗糙度等。這里所謂表面粗糙度，是指晶片面內(nèi)中的膜的高低差(與表面粗糙度同義)，該值越小，則表示表面越平滑，相反該值越大則表示表面越粗糙。即、所謂提高表面粗糙度，是指減小膜的高低差、提高表面的平滑度。

各效果包括在如上所述由dcs帶來的保護(hù)效果。

[實(shí)施規(guī)定次數(shù)]

在并行形成晶種步驟中，進(jìn)行規(guī)定次數(shù)(1次以上)的下述循環(huán)，所述循環(huán)為使上述步驟1、2交替進(jìn)行、即非同步、非同時(shí)地進(jìn)行的循環(huán)。通過進(jìn)行并行形成晶種步驟，能夠進(jìn)行以下處理，使晶片200的表面狀態(tài)轉(zhuǎn)變成圖5(d)所示的狀態(tài)。

首先，在凹部的底部、即單晶si上，能夠形成第一si膜200e。第一si膜200e以形成于單晶si上的第一晶種200c為晶核，通過si晶體的同質(zhì)外延生長而形成。第一si膜200e的晶體結(jié)構(gòu)為繼承了基底的晶體性的單晶。也就是說，第一si膜200e為由與基底的單晶si相同的材料構(gòu)成、且具有相同的晶格常數(shù)、相同的晶體取向的單晶si膜(外延si膜)。也可以將并行形成晶種步驟中形成的第一si膜200e視為晶種層。這種情況下，晶種層由外延si層構(gòu)成。也可以將由所述外延si層構(gòu)成的晶種層稱為第一晶種層。

此外，在凹部的側(cè)部及上部、即絕緣膜200a上，能夠形成晶種層200f。晶種層200f通過在絕緣膜200a上使第二晶種200d高密度地生長而形成，為致密地覆蓋絕緣膜200a的表面的層。晶種層200f的晶體結(jié)構(gòu)為無定形、多晶(多晶體)、或無定形和多晶的混晶。也就是說，晶種層200f為無定形si層、多晶si層、或無定形和多晶的混晶si層。也可以將晶種層200f稱為第二晶種層。

如上所述，在并行形成晶種步驟中，在單晶si上及絕緣膜200a上，分別并行地形成第一晶種層(外延si層)及第二晶種層(無定形si層、多晶si層、或無定形和多晶的混晶si層)。也即，在并行形成晶種步驟中，并行地形成晶體結(jié)構(gòu)不同的2種si晶種層。這是將該步驟稱為并行形成晶種步驟的原因。在該步驟中，通過適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮上述保護(hù)效果，能夠使第一晶種層及第二晶種層各自分別成為致密的層。結(jié)果，能夠使最終形成的si膜成為針孔、膜破裂(以下，也將它們統(tǒng)稱為膜破裂等)少的致密的膜。需要說明的是，所謂針孔，是指對(duì)膜供給蝕刻氣體、蝕刻液等蝕刻劑時(shí)，蝕刻劑向該膜的基底側(cè)侵入的路徑。另外，所謂膜破裂，是指例如，與針孔相比、以更大規(guī)模產(chǎn)生的缺陷。在si膜的膜厚變薄的情況下，膜破裂等特別易于發(fā)生。因此，當(dāng)si膜的膜厚變薄時(shí)，產(chǎn)生保護(hù)效果的技術(shù)意義尤其大。

以下，對(duì)并行形成晶種步驟的處理?xiàng)l件進(jìn)行說明。這里所示出的條件也是能夠適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮上述保護(hù)效果的條件。

在步驟1中，通過mfc241a控制的dcs氣體的供給流量例如為10～1000sccm、優(yōu)選10～500sccm的范圍內(nèi)的流量。對(duì)晶片200供給dcs氣體的時(shí)間例如為0.5～10分鐘、優(yōu)選1～5分鐘的范圍內(nèi)的時(shí)間。

在步驟2中，通過mfc241b控制的ds氣體的供給流量例如為10～1000sccm、優(yōu)選10～500sccm的范圍內(nèi)的流量。對(duì)晶片200供給ds氣體的時(shí)間例如為0.5～10分鐘、優(yōu)選1～5分鐘的范圍內(nèi)的時(shí)間。

在步驟1、2中，通過mfc241d、241e控制的n2氣體的供給流量例如分別為100～10000sccm的范圍內(nèi)的流量。

步驟1中的處理室201內(nèi)的壓力p1大于步驟2中的處理室201內(nèi)的壓力p2(p1＞p2)。由此，與p1≤p2的情況相比，能夠提高上述保護(hù)效果。

這是因?yàn)?，通過p1＞p2，與p1≤p2的情況相比，向處理室201內(nèi)供給的dcs氣體的流速降低。由此，能夠使晶片200的表面與dcs的接觸時(shí)間變長，能夠增加從加熱后的晶片200向dcs傳導(dǎo)的熱能的量。由此，促進(jìn)cl從dcs的分離，能夠增加對(duì)晶片200供給的cl^-的量。結(jié)果，能夠提高保護(hù)效果。

另外，通過設(shè)為p1＞p2，與p1≤p2的情況相比，增加了對(duì)晶片200的供給的dcs的量。另外，當(dāng)p1＞p2時(shí)，如上所述，確保了晶片200的表面與dcs接觸的時(shí)間較長。由此，促進(jìn)了由dcs的極性帶來的作用、即si-o鍵、si-h鍵的切斷，結(jié)果，能夠提高保護(hù)效果。

需要說明的是，關(guān)于p1，在后述第一溫度下，可以設(shè)為例如400pa以上1000pa以下的范圍內(nèi)的壓力(第一壓力)。

若p1小于400pa，則從dcs分離的cl的量、即對(duì)晶片200供給的cl^-的量有時(shí)不足、對(duì)晶片200供給的dcs的量等不足、從而不能獲得上述保護(hù)效果。通過使p1為400pa以上，能夠分別充分增加對(duì)晶片200供給的cl^-的量、dcs的量、從而能夠獲得上述保護(hù)效果。

若p1大于1000pa，則存在步驟1中供給的dcs所含的si堆積在晶片200上的情況。這種情況下，在從單晶si的表面除去自然氧化膜前就發(fā)生了si的堆積。因此，在單晶si上(自然氧化膜上)無法進(jìn)行同質(zhì)外延生長，而是無定形si膜、多晶si膜進(jìn)行生長。另外，若p1大于1000pa，則存在不能獲得利用了dcs的極性的上述保護(hù)效果。通過使p1為1000pa以下，能夠解決上述問題。

另外，關(guān)于p2，在后述第一溫度下，可設(shè)為例如250pa以上350pa以下的范圍內(nèi)的壓力(第二壓力)。

若p2小于250pa，則在步驟2中供給的ds變得難以分解，存在第一晶種200c、第二晶種200d在晶片200上的形成變得困難的情況。通過使p2為250pa以上，能夠解決上述問題。

若p2大于350pa，則發(fā)生過剩的氣相反應(yīng)，由此第一晶種200c、第二晶種200d的厚度的均勻性、階梯被覆性易于變得劣化、且其控制變得困難。另外，還有在處理室201內(nèi)產(chǎn)生顆粒的可能。通過使p2為350pa以下，能夠解決上述問題。

綜上，可設(shè)為p1＞p2、p1可設(shè)為例如400pa以上1000pa以下的范圍內(nèi)的壓力、p2可設(shè)為例如250pa以上350pa以下的范圍內(nèi)的壓力。需要說明的是，關(guān)于p2，可設(shè)為大于后述cvd成膜步驟中的處理室201內(nèi)的壓力(p3)。即、可設(shè)為p1＞p2＞p3。通過將p1、p2、p3的關(guān)系以這種方式進(jìn)行設(shè)定、并維持這種壓力平衡，能夠更加提高上述保護(hù)效果、并且能夠提高最終形成的si膜的膜厚均勻性、階梯被覆性。

步驟1、2中的加熱器207的溫度設(shè)為使晶片200的溫度成為例如350～450℃、優(yōu)選370～390℃的范圍內(nèi)的溫度(第一溫度)的溫度。

若晶片200的溫度小于350℃，則有時(shí)在步驟1中不能獲得上述保護(hù)效果，另外有時(shí)在步驟2中ds難以分解(熱分解)。通過使晶片200的溫度為350℃以上，能夠解決上述問題。通過使晶片200的溫度為370℃以上，能夠在步驟1中更加提高上述保護(hù)效果、另外在步驟2中更加促進(jìn)ds的分解。

若晶片200的溫度大于450℃，則在步驟1中供給的dcs所含的si有時(shí)堆積在晶片200上。此時(shí)，如上所述，在單晶si上(自然氧化膜上)，同質(zhì)外延生長沒有進(jìn)行、而無定形si膜、多晶si膜生長。另外，若晶片200的溫度大于450℃，還存在不能獲得利用了dcs的極性的上述保護(hù)效果。通過使晶片200的溫度為450℃以下，能夠解決上述問題。通過使晶片200的溫度為390℃以下，能夠確實(shí)抑制dcs中所含的si向晶片200上堆積、能夠更加提高上述保護(hù)效果。

因而，晶片200的溫度可以設(shè)為例如350～450℃、優(yōu)選370～390℃的范圍內(nèi)的溫度。

交替進(jìn)行步驟1、2的循環(huán)的實(shí)施次數(shù)例如為1～20次，優(yōu)選為1～10次的范圍內(nèi)。由此形成的第一si膜200e的厚度及晶種層200f的厚度例如分別為優(yōu)選的范圍內(nèi)的厚度。

作為第一處理氣體，除dcs氣體外，還可以使用一氯硅烷(sih3cl，簡(jiǎn)稱：mcs)氣體、四氯硅烷(sicl4，略稱：stc)氣體、三氯硅烷(sihcl3，簡(jiǎn)稱：tcs)氣體、六氯乙硅烷(si2cl6，簡(jiǎn)稱：hcds)氣體等氯硅烷原料氣體。需要說明的是，在步驟1中，為了抑制si在晶片200上的堆積、并促進(jìn)上述si-o鍵的切斷反應(yīng)，作為第一處理氣體，優(yōu)選使用1分子中包含的si的個(gè)數(shù)少、且1分子中所含的鹵素(cl等)的個(gè)數(shù)多的鹵代硅烷原料氣體。此外，在步驟1中，為了適當(dāng)抑制上述si-o鍵的切斷反應(yīng)，優(yōu)選使用1分子中所含的鹵素(cl等)的個(gè)數(shù)少的鹵代硅烷原料氣體。

作為第二處理氣體，除ds氣體外，還可以使用ms氣體、丙硅烷(si3h8)氣體、丁硅烷(si4h10)氣體、戊硅烷(si5h12)氣體、己硅烷(si6h14)氣體等不含鹵素的硅烷原料氣體。

作為非活性氣體，除n2氣外，還可以使用例如ar氣、he氣、ne氣、xe氣等稀有氣體。

(cvd成膜步驟)

形成第一si膜200e、晶種層200f后，對(duì)處理室201內(nèi)的晶片200供給ms氣體及ph氣體。

在該步驟中，利用與步驟1中的閥243a、243d、243e的開閉控制相同的步驟來控制閥243c、243d、243e的開閉。在氣體供給管232c內(nèi)流動(dòng)的ms氣體通過mfc241c調(diào)節(jié)流量，經(jīng)由氣體供給管232b、噴嘴249b被供給至處理室201內(nèi)，并從排氣管231排出。此外，此時(shí)打開閥243a，在氣體供給管232a內(nèi)流過ph氣體。ph氣體通過mfc241a調(diào)節(jié)流量，經(jīng)由噴嘴249a被供給至處理室201內(nèi)，并從排氣管231排出。此時(shí)，對(duì)晶片200一起且同時(shí)供給ms氣體和ph氣體。

通過對(duì)晶片200供給ms氣體、ph氣體，能夠進(jìn)行以下處理，能使晶片200的表面依次轉(zhuǎn)變成圖5(e)、圖5(f)所示的狀態(tài)。

首先，如圖5(e)所示，能夠使(通過在凹部的底部、即單晶si上進(jìn)行并行形成晶種步驟而形成的)第一si膜200e進(jìn)一步進(jìn)行同質(zhì)外延生長(氣相外延生長)。也就是說，在圖5(d)中的第一si膜200e上，能夠使與第一si膜200e具有相同的晶體結(jié)構(gòu)的外延si膜進(jìn)一步進(jìn)行生長。通過與ms氣體一起供給ph氣體，能夠向第一si膜200e中添加作為摻雜劑的p成分。

此外，如圖5(e)所示，能夠在(通過在凹部的側(cè)部及上部、即絕緣膜200a上進(jìn)行并行形成晶種步驟而形成的)晶種層200f上形成第二si膜200g。第二si膜200g的晶體結(jié)構(gòu)為無定形、多晶、或無定形和多晶的混晶。也就是說，第二si膜200g為無定形si膜、多晶si膜、或無定形和多晶的混晶si膜。由于晶種層200f非常薄，而且與第二si膜200g具有相同的晶體結(jié)構(gòu)及材料，所以在第二si膜200g中也可以包括晶種層200f。通過與ms氣體一起供給ph氣體，也能夠在第二si膜200g中添加作為摻雜劑的p成分。

通過繼續(xù)進(jìn)行上述處理，能夠通過第二si膜200g的生長使第一si膜200e的生長停止。也就是說，如圖5(f)所示，通過從凹部的側(cè)部生長的第二si膜200g來覆蓋第一si膜200e的上部，由此能夠使第一si膜200e的同質(zhì)外延生長停止。該狀態(tài)下，在凹部?jī)?nèi)、即晶片200上，形成了在第一si膜200e上層疊有第二si膜200g而成的層疊結(jié)構(gòu)(層疊膜)。凹部?jī)?nèi)成為被所述層疊膜填滿的狀態(tài)、即埋入有所述層疊膜狀態(tài)。如上所述，在本發(fā)明書中，有時(shí)也將所述層疊結(jié)構(gòu)稱為si膜。

形成層疊膜后，關(guān)閉閥243c、243a，停止向處理室201內(nèi)供給ms氣體、ph氣體。然后，利用與上述步驟1相同的處理過程，將殘留在處理室201內(nèi)的未反應(yīng)氣體或已經(jīng)對(duì)上述反應(yīng)做出了貢獻(xiàn)的氣體、反應(yīng)副產(chǎn)物從處理室201內(nèi)排除。此時(shí)，與步驟1同樣地，可以不完全排除殘留于處理室201內(nèi)的氣體。

以下，說明cvd成膜步驟的處理?xiàng)l件。

通過mfc241c控制的ms氣體的供給流量例如為10～2000sccm、優(yōu)選500～1000sccm的范圍內(nèi)的流量。對(duì)晶片200供給ms氣體的時(shí)間可以根據(jù)在晶片200上形成的si膜的膜厚等而適當(dāng)確定。

通過mfc241a控制的ph氣體的供給流量根據(jù)形成于晶片200上的元器件的規(guī)格等適當(dāng)確定，例如為0.1～500sccm、優(yōu)選1～100sccm的范圍內(nèi)的流量。對(duì)晶片200供給ph氣體的時(shí)間可以根據(jù)形成于晶片200上的元器件的規(guī)格等適當(dāng)確定。

通過mfc241d、241e控制的n2氣的供給流量分別為例如100～10000sccm的范圍內(nèi)的流量。

處理室201內(nèi)的壓力(p3)可以大于并行形成晶種步驟的步驟2中的處理室201內(nèi)的壓力(p2)。即、可以設(shè)為p1＞p2＞p3。p3在后述第二溫度下，可以設(shè)為例如30pa以上200pa以下、優(yōu)選30pa以上150pa以下的范圍內(nèi)的壓力(第三壓力)。

若p3小于30pa，則根據(jù)第三處理氣體的種類，氣體難以分解，結(jié)果，有時(shí)難以使第一si膜200e的同質(zhì)外延生長、難以進(jìn)行第二si膜200g的形成處理(以下，也將這些處理稱為cvd成膜處理)。例如，作為第三處理氣體使用ds氣體、ms氣體時(shí)，若p3小于30pa，則上述這些氣體變得難以分解，有時(shí)難以使上述cvd成膜處理進(jìn)行。通過使p3為30pa以上，能夠解決上述問題。

若p3大于200pa，例如若大于300pa左右，則發(fā)生過剩的氣相反應(yīng)，由此膜厚均勻性、階梯被覆性易于劣化，其控制變得困難。另外，在處理室201內(nèi)有可能產(chǎn)生顆粒、有時(shí)會(huì)降低晶片200上形成的層疊膜的膜品質(zhì)。通過使p3為200pa以下，能夠解決上述問題。通過使p3為150pa以下，能夠確實(shí)地解決上述問題。

因而，p3可設(shè)為例如30pa以上200pa以下、優(yōu)選30pa以上150pa以下的范圍內(nèi)的壓力。

將加熱器207的溫度設(shè)定為下述溫度，所述溫度使晶片200的溫度為與上述第一溫度同等或者比上述第一溫度高的溫度(第二溫度)。具體而言，設(shè)定加熱器207的溫度為下述溫度，所述溫度使晶片200的溫度例如為350～650℃、優(yōu)選400～550℃的范圍內(nèi)的溫度(第二溫度)。

如果晶片200的溫度小于350℃，則根據(jù)第三處理氣體的種類不同，氣體變得不易分解，結(jié)果存在難以進(jìn)行cvd成膜處理的情況。例如，作為第三處理氣體使用ds氣體時(shí)，如果晶片200的溫度小于350℃，則ds不易分解(熱分解)，難以進(jìn)行上述cvd成膜處理。通過使晶片200的溫度為350℃以上，能夠消除該缺陷。此外，通過使晶片200的溫度為400℃以上，可容易進(jìn)行上述cvd成膜處理。例如，作為第三處理氣體使用ds氣體時(shí)，通過使晶片200的溫度為400℃以上，能夠使ds容易分解，使上述cvd成膜處理可靠地進(jìn)行。此外，作為第三處理氣體使用ms氣體時(shí)，通過使晶片200的溫度為450℃以上，能夠使ms容易分解，使上述cvd成膜處理可靠地進(jìn)行。

如果晶片200的溫度高于650℃，則發(fā)生過剩的氣相反應(yīng)，由此膜厚均勻性、階梯被覆性容易劣化，難以進(jìn)行控制。此外，在處理室201內(nèi)有可能產(chǎn)生顆粒，存在降低形成于晶片200上的層疊膜的膜質(zhì)的情況。通過使晶片200的溫度為650℃以下，能夠解決上述問題。此外，也能夠抑制在處理室201內(nèi)產(chǎn)生顆粒。特別地，通過使晶片200的溫度為550℃以下，從而容易確保膜厚均勻性、階梯被覆性，容易進(jìn)行控制。

因此，晶片200的溫度可以為例如350～650℃、優(yōu)選400～550℃的范圍內(nèi)的溫度(第二溫度)。需要說明的是，使晶片200的溫度為350～520℃的范圍內(nèi)的溫度時(shí)，第二si膜200g成為無定形si膜的趨勢(shì)變強(qiáng)。此外，使晶片200的溫度為520～530℃的范圍內(nèi)的溫度時(shí)，第二si膜200g成為無定形和多晶的混晶si膜的趨勢(shì)變強(qiáng)。此外，使晶片200的溫度為530～650℃的范圍內(nèi)的溫度時(shí)，第二si膜200g成為多晶si膜的趨勢(shì)變強(qiáng)。在任意情況下，第一si膜200e均為外延si膜。

cvd成膜步驟中生長的第一si膜200e的厚度、及第二si膜200g的厚度根據(jù)形成于晶片200上的元器件的規(guī)格等適當(dāng)確定，例如，能夠分別設(shè)為的范圍內(nèi)的厚度。需要說明的是，也能夠?qū)⒏髯缘膕i膜的厚度分別設(shè)為例如的范圍內(nèi)的厚度。

作為第三處理氣體，除ms氣體，還可以適當(dāng)使用上述不含鹵素的氫化硅原料氣體、上述鹵代硅烷原料氣體。從分別抑制鹵素在第一si膜200e及第二si膜200g中的殘留的觀點(diǎn)考慮，作為第三處理氣體，優(yōu)選使用不含鹵素的氫化硅原料氣體。此外，從提高第一si膜200e及第二si膜200g的成膜率的觀點(diǎn)考慮，作為第三處理氣體，優(yōu)選使用反應(yīng)性高的鹵代硅烷原料氣體。需要說明的是，從提高各si膜的膜厚均勻性的觀點(diǎn)出發(fā)，作為第三處理氣體，優(yōu)選使用比第二處理氣體更低級(jí)的氫化硅原料氣體。即、作為第二處理氣體，優(yōu)選使用包含比第三處理氣體更高級(jí)的氫化硅的氣體、作為第三處理氣體，優(yōu)選使用包含比第二處理氣體更低級(jí)的氫化硅的氣體。

作為摻雜氣體，除ph氣體外，還可以使用三氫化砷(ash3)氣體等包含v族元素(p、as等)的氣體。此外，作為摻雜氣體，除包含v族元素的氣體外，還可以使用乙硼烷(b2h6)氣體、三氯化硼(bcl3)氣體等包含iii族元素(b等)的氣體等。

作為非活性氣體，除n2氣外，例如，還可以使用ar氣、he氣、ne氣、xe氣等稀有氣體。

(退火步驟)

第一si膜200e、第二si膜200g的形成結(jié)束后，適當(dāng)調(diào)節(jié)加熱器207的溫度，對(duì)形成于晶片200上的第一si膜200e、第二si膜200g分別進(jìn)行熱處理。

該步驟可以在打開閥243d、243e、向處理室201內(nèi)供給n2氣的同時(shí)進(jìn)行，此外，還可以在關(guān)閉閥243d、243e、停止向處理室201供給n2氣的狀態(tài)下進(jìn)行。在所有情況下，該步驟均在關(guān)閉閥243a～243c、停止向處理室201內(nèi)供給硅烷原料氣體的狀態(tài)下進(jìn)行。

通過進(jìn)行退火步驟，能夠使形成于晶片200上的第一si膜200e和第二si膜200g的層疊膜轉(zhuǎn)變成圖5(g)所示的膜。也就是說，能夠使第二si膜200g(無定形si膜、多晶si膜、無定形和多晶的混晶si膜)中與第一si膜200e(同質(zhì)外延si膜)接觸的部分發(fā)生同質(zhì)外延化(使其固相外延生長)，使其變質(zhì)(改質(zhì))為同質(zhì)外延si膜。也就是說，能夠使第二si膜200g的一部分的結(jié)晶狀態(tài)轉(zhuǎn)變成與第一si膜200e的晶體狀態(tài)相同的晶體狀態(tài)。可以將該同質(zhì)外延化的區(qū)域視為第一si膜200e的一部分。也就是說，通過進(jìn)行退火步驟，能夠使層疊膜中的第一si膜200e所占的區(qū)域擴(kuò)大。

通過mfc241d、241e控制的n2氣的供給流量分別為例如0～10000sccm的范圍內(nèi)的流量。

處理室201內(nèi)的壓力優(yōu)選為小于大氣壓的壓力，例如，與進(jìn)行并行形成晶種步驟、cvd成膜步驟時(shí)同樣地，為1～1000pa、優(yōu)選1～100pa的范圍內(nèi)的壓力。

將加熱器207的溫度設(shè)定為下述溫度，所述溫度使晶片200的溫度為與上述第二溫度同等或者比上述第二溫度高的溫度(第三溫度)。具體而言，設(shè)定加熱器207的溫度為下述溫度，所述溫度使晶片200的溫度例如為500～700℃、優(yōu)選550～600℃的范圍內(nèi)的溫度(第三溫度)。

如果晶片200的溫度小于500℃，則存在難以進(jìn)行固相外延生長、難以使第二si膜200g中與第一si膜200e接觸的部分發(fā)生同質(zhì)外延化的情況。通過使晶片200的溫度為500℃以上，能夠消除該缺陷。通過使晶片200的溫度為550℃以上，能夠提高固相外延生長的生長效率，能夠使第二si膜200g中與第一si膜200e接觸的部分高效地發(fā)生同質(zhì)外延化。

如果晶片200的溫度高于700℃，則存在第二si膜200g中與第一si膜200e接觸的部分不發(fā)生同質(zhì)外延化、而發(fā)生多晶化的情況。通過使晶片200的溫度為700℃以下，能夠消除該缺陷。通過使晶片200的溫度為600℃以下，從而使第二si膜200g中與第一si膜200e接觸的部分容易進(jìn)行固相外延生長、容易發(fā)生同質(zhì)外延化。

因此，晶片200的溫度可以為例如500～700℃、優(yōu)選550～600℃的范圍內(nèi)的溫度(第三溫度)。需要說明的是，在上述溫度區(qū)域內(nèi)，使晶片200的溫度為偏低的溫度、即以偏低的溫度緩慢地進(jìn)行熱處理時(shí)，能夠使固相外延生長更適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行。

作為非活性氣體，除n2氣外，例如可使用ar氣、he氣、ne氣、xe氣等稀有氣體。

(吹掃及恢復(fù)大氣壓)

熱處理結(jié)束后，從氣體供給管232d、232e向處理室201內(nèi)供給n2氣，并從排氣管231排出。n2氣作為吹掃氣體發(fā)揮作用。由此，利用非活性氣體對(duì)處理室201內(nèi)進(jìn)行吹掃，將殘留于處理室201內(nèi)的氣體、反應(yīng)副產(chǎn)物從處理室201內(nèi)除去(吹掃)。之后，將處理室201內(nèi)的氣氛置換為非活性氣體(非活性氣體置換)，將處理室201內(nèi)的壓力恢復(fù)至常壓(恢復(fù)大氣壓)。

(晶舟卸載及晶片取出)

利用晶舟升降機(jī)115將密封蓋219下降，將反應(yīng)管203的下端開口。然后，處理完畢的晶片200在被晶舟217支承的狀態(tài)下從反應(yīng)管203的下端被搬出到反應(yīng)管203的外部(晶舟卸載)。將處理完畢的晶片200從晶舟217上取下(晶片取出)。

(3)本實(shí)施方式所取得的效果

根據(jù)本實(shí)施方式，可取得以下所示的1個(gè)或多個(gè)效果。

(a)在并行形成晶種步驟中，通過進(jìn)行步驟1(即，對(duì)表面露出有單晶si的晶片200供給包含鹵素的dcs氣體)，利用由dcs帶來的保護(hù)效果，能夠除去形成于單晶si表面的自然氧化膜200b，并且使單晶si的表面產(chǎn)生si的未連接鍵。由此，能夠使外延si膜(第一si膜200e)向單晶si上生長。結(jié)果，能夠在晶片200的表面(單晶si)上形成在第一si膜200e上層疊有第二si膜200g而成的膜，即在下層側(cè)包含外延si膜的層疊膜。該層疊膜由于在下層側(cè)包含外延si膜，所以與僅由無定形si、多晶si、或無定形和多晶的混晶si構(gòu)成的si單膜相比，該層疊膜為與晶片200等的接觸阻抗低、電氣特性優(yōu)異的優(yōu)質(zhì)膜。需要說明的是，在使用氫化硅原料氣體、1分子中包含氨基的氨基硅烷原料氣體等不含鹵素的硅烷原料氣體來代替dcs氣體的情況下，外延si膜不易在單晶si上生長，難以獲得上述效果。

(b)在并行形成晶種步驟中，通過進(jìn)行步驟1(即，對(duì)表面露出有絕緣膜200a的晶片200供給包含鹵素的dcs氣體)，利用由dcs帶來的保護(hù)效果，能夠在絕緣膜200a的表面形成si的吸附位點(diǎn)。由此，能夠在絕緣膜200a上可靠地形成第二晶種200d、即晶種層200f。結(jié)果，在晶片200的表面設(shè)置有凹部、凹部的側(cè)部由絕緣膜200a構(gòu)成的情況下，能夠在凹部?jī)?nèi)可靠地形成第二si膜200g，即向凹部?jī)?nèi)可靠地埋入si膜。并且，能夠使形成于晶片200上的層疊膜(si膜)成為不存在針孔的致密的膜，成為對(duì)氟化氫(hf)的耐性高的膜。

(c)在并行形成晶種步驟中，通過使步驟1中的處理室201內(nèi)的壓力(p1)大于步驟2中的處理室201內(nèi)的壓力(p2)(p1＞p2)，與p1≤p2的情況相比，能夠提高上述保護(hù)效果。由此，能夠使第一晶種層及第二晶種層各自分別為致密的層，結(jié)果，能夠使最終形成的si膜成為膜破裂等少的致密的膜。

(d)在并行形成晶種步驟中，通過使步驟2中的處理室201內(nèi)的壓力(p2)大于cvd成膜步驟中的處理室201內(nèi)的壓力(p3)(p2＞p3)，能夠提高上述保護(hù)效果、另外能夠提高最終形成的si膜的膜厚均勻性、階梯被覆性。即、以使各步驟中的處理室201內(nèi)的壓力p1、p2、p3滿足p1＞p2＞p3的關(guān)系的方式進(jìn)行設(shè)定、并通過保持該壓力平衡，即便在p2小于p3(p1＞p3＞p2)的情況下、p2和p3相等(p1＞p2＝p3)的情況下，也能提高上述保護(hù)效果、另外能夠提高最終形成的si膜的膜厚均勻性、階梯被覆性。由此，能夠使最終形成的si膜具有高膜厚均勻性及高階梯被覆性、并且成為膜破裂等更少、更為致密的膜。

(e)在并行形成晶種步驟中，通過進(jìn)行步驟1，能夠在凹部的底部形成容易進(jìn)行同質(zhì)外延生長的環(huán)境，而且，能夠在凹部的側(cè)部及上部形成si的吸附位點(diǎn)。由此，能夠無延遲地開始第一si膜200e及晶種層200f在晶片200上的形成。結(jié)果能夠縮短層疊膜(si膜)的誘導(dǎo)時(shí)間(incubationtime)(生長延遲)，提高成膜處理的生產(chǎn)率。

(f)在并行形成晶種步驟中，通過交替供給dcs氣體和ds氣體，能夠分別增大第一晶種200c及第二晶種200d的密度，避免第一si膜200e及晶種層200f呈島狀生長。由此，能夠提高第一si膜200e及晶種層200f的階梯覆蓋性。結(jié)果能夠使形成于晶片200上的si膜成為膜破裂少的致密的膜，成為對(duì)hf的耐性高的膜。

(g)在并行形成晶種步驟中，由于交替供給dcs氣體和ds氣體，所以能夠抑制處理室201內(nèi)不希望發(fā)生的過剩的氣相反應(yīng)，能夠減少在處理室201內(nèi)產(chǎn)生的顆粒的量。

(h)通過并行形成晶種步驟和cvd成膜步驟，使用具有不同分子結(jié)構(gòu)(化學(xué)結(jié)構(gòu))的硅烷原料氣體，即原料不同的硅烷原料氣體，由此能夠使最終形成的層疊膜的成膜效率和膜厚均勻性等特性同時(shí)實(shí)現(xiàn)。

例如，在并行形成晶種步驟中，作為第二處理氣體，使用ds氣體(1分子中具有2個(gè)si原子、與cvd成膜步驟中使用的ms氣體相比熱分解溫度低(易于分解)、吸附效率高)，由此能夠分別提高第一晶種200c及第二晶種200d的生成效率。由此，能夠分別提高第一si膜200e及晶種層200f的形成效率。也就是說，通過作為第二處理氣體使用ds氣體，作為第三處理氣體使用ms氣體，從而與作為第二、第三處理氣體均使用ms氣體的情形相比，能夠提高形成于晶片200上的層疊膜的成膜效率。

此外，例如，在cvd成膜步驟中，作為第三處理氣體，使用ms氣體(1分子中具有1個(gè)si原子、與并行形成晶種步驟中使用的ds氣體相比熱分解溫度高(不易分解)、吸附效率低)，由此能夠分別適當(dāng)?shù)乜刂频谝籹i膜200e及第二si膜200g的成膜速度。由此，能夠分別提高第一si膜200e及第二si膜200g的面內(nèi)膜厚均勻性、階梯覆蓋性等特性。也就是說，通過作為第二處理氣體使用ds氣體，作為第三處理氣體使用ms氣體，從而與作為第二、第三處理氣體均使用ds氣體的情形相比，能夠提高形成于晶片200上的層疊膜的面內(nèi)膜厚均勻性、階梯覆蓋性等特性。

(i)通過進(jìn)行退火步驟，能夠進(jìn)一步提高形成于晶片200上的層疊膜的膜質(zhì)。例如，使第二si膜200g中與第一si膜200e接觸的部分進(jìn)行同質(zhì)外延化(固相外延生長)，使層疊膜中的第一si膜200e(同質(zhì)外延si膜)所占的區(qū)域擴(kuò)大，由此能夠進(jìn)一步減少層疊膜的接觸阻抗。此外，例如，通過進(jìn)行退火步驟，能夠使層疊膜成為更致密、hf耐性更高的膜。

(j)作為第一處理氣體使用除dcs氣體以外的鹵代硅烷原料氣體時(shí)、作為第二處理氣體使用除ds氣體以外的氫化硅原料氣體時(shí)、作為第三處理氣體使用除ms氣體以外的氫化硅原料氣體時(shí)、作為摻雜氣體使用除ph氣體以外的摻雜氣體時(shí)，均可同樣地獲得上述效果。

(4)變形例

本實(shí)施方式中的成膜順序并不限定于如上所示的方案，可以如下文所示的變形例那樣進(jìn)行變更。

(變形例1)

如圖6、以下所示的成膜順序那樣，在并行形成晶種步驟中，可以在開始交替進(jìn)行步驟1、2的循環(huán)之前，進(jìn)行對(duì)晶片200供給dcs氣體的步驟(預(yù)清潔步驟)。在本變形例中，通過將各種處理?xiàng)l件設(shè)為與圖4所示的成膜順序的處理?xiàng)l件相同，能夠獲得與圖4所示的成膜順序同樣的效果。另外，通過進(jìn)行預(yù)清潔步驟，能夠更確實(shí)地獲得對(duì)晶片200供給dcs氣體而帶來的上述保護(hù)效果。特別地，通過將預(yù)清潔步驟中的處理室201內(nèi)的壓力(p0)設(shè)為比p2高的壓力、例如設(shè)為與p1同程度的壓力(p0＝p1＞p2)、設(shè)為比p1大的壓力(p0＞p1＞p2)，能夠更確實(shí)地獲得上述保護(hù)效果。另外，通過使預(yù)清潔步驟中的dcs氣體的供給時(shí)間長于步驟1中的dcs氣體的供給時(shí)間，能夠更確實(shí)地獲得上述保護(hù)效果。

(變形例2)

如圖7所示的成膜順序那樣，在并行形成晶種步驟中，在將交替進(jìn)行步驟1、2的循環(huán)進(jìn)行規(guī)定次數(shù)時(shí)，可以使初次循環(huán)的步驟1中的dcs氣體的供給時(shí)間比之后循環(huán)的步驟1中的dcs氣體的供給時(shí)間長。在本變形例中，通過將初次循環(huán)的步驟1中的dcs氣體的供給時(shí)間以外的各種處理?xiàng)l件與圖4所示的成膜順序的處理?xiàng)l件同樣地設(shè)定，能夠獲得與圖4所示的成膜順序同樣的效果。另外，通過以這種方式設(shè)定初次循環(huán)的步驟1中的dcs氣體的供給時(shí)間，能夠更確實(shí)地獲得上述保護(hù)效果。

(變形例3)

如圖8所示的成膜順序那樣，在并行形成晶種步驟中，在將交替進(jìn)行步驟1、2的循環(huán)進(jìn)行規(guī)定次數(shù)時(shí)，可以使初次循環(huán)的步驟1中的dcs氣體的供給流量比之后循環(huán)的步驟1中的dcs氣體的供給流量多。在本變形例中，通過將初次循環(huán)的步驟1中的dcs氣體的供給流量以外的各種處理?xiàng)l件與圖4所示的成膜順序的處理?xiàng)l件同樣地設(shè)定，能夠獲得與圖4所示的成膜順序同樣的效果。另外，通過以這種方式設(shè)定初次循環(huán)的步驟1中的dcs氣體的供給流量，能夠更確實(shí)地獲得上述保護(hù)效果。

(變形例4)

如圖9所示的成膜順序那樣，在并行形成晶種步驟中，在將交替進(jìn)行步驟1、2的循環(huán)進(jìn)行規(guī)定次數(shù)時(shí)，可以在每次進(jìn)行循環(huán)時(shí)緩緩減少步驟1中的dcs氣體的供給流量。此外，在并行形成晶種步驟中，在將交替進(jìn)行步驟1、2的循環(huán)進(jìn)行規(guī)定次數(shù)時(shí)，可以在每次進(jìn)行循環(huán)時(shí)緩緩縮短步驟1中的dcs氣體的供給時(shí)間。在本變形例中，通過將并行形成晶種步驟的實(shí)施期間中的至少一部分、優(yōu)選將并行形成晶種步驟的初期的各種處理?xiàng)l件與圖4所示的成膜順序的處理?xiàng)l件同樣地設(shè)定，能夠獲得與圖4所示的成膜順序、變形例1～3同樣的效果。例如，若在并行形成晶種步驟的初期中，p1＞p2這樣的關(guān)系成立的話，則即便并行形成晶種步驟的中期以后成為p1≤p2，也能獲得與圖4所示的成膜順序、變形例1～3同樣的效果。另外，根據(jù)本變形例，通過從并行形成晶種步驟的中途減少dcs氣體的供給流量、供給時(shí)間，還能夠減少dcs氣體的使用量、降低成膜成本。

(變形例5)

如圖10、以下所示的成膜順序那樣，在并行形成晶種步驟中，可以在進(jìn)行步驟1后間歇地進(jìn)行多次步驟2。在本變形例中，通過將各種處理?xiàng)l件與圖4所示的成膜順序的處理?xiàng)l件同樣地設(shè)定，也能獲得與圖4所示的成膜順序相同的效果。此外，通過從并行形成晶種步驟的中途開始不供給dcs氣體，也能夠減少dcs氣體的使用量，削減成膜成本。需要說明的是，通過使本變形例的步驟1中的dcs氣體的供給時(shí)間比圖4所示的成膜順序的步驟1中的dcs氣體的供給時(shí)間長，能夠更確實(shí)地獲得上述保護(hù)效果。另外，通過將本變形例的步驟1中的dcs氣體的供給流量設(shè)為大于比圖4所示的成膜順序的步驟1中的dcs氣體的供給流量，能夠更確實(shí)地獲得上述保護(hù)效果。

(變形例6)

如圖11、以下所示的成膜順序那樣，作為第二、第三處理氣體，可以使用具有相同分子結(jié)構(gòu)的硅烷原料氣體、即原料相同的硅烷原料氣體。圖11表示作為第二、第三處理氣體均使用ds氣體的情形。在本變形例中，通過將各種處理?xiàng)l件與圖4所示的成膜順序的處理?xiàng)l件同樣地設(shè)定，也能獲得與圖4所示的成膜順序相同的效果。此外，作為第二、第三處理氣體，使用與ms氣體相比熱分解溫度低(吸附性高)的ds氣體時(shí)，也能夠提高形成于晶片200上的si膜的成膜速度，提高成膜處理的生產(chǎn)率。此外，作為第二、第三處理氣體，使用與ds氣體相比熱分解溫度高(吸附性低)的ms氣體時(shí)，也能夠提高形成于晶片200上的si膜的階梯覆蓋性、膜厚均勻性。

(變形例7)

作為第一處理氣體，可以使用除dcs氣體以外的氯硅烷原料氣體。以下，例示了作為第一處理氣體使用hcds氣體、mcs氣體的成膜順序。

在本變形例中，通過將各種處理?xiàng)l件與圖4所示的成膜順序的處理?xiàng)l件同樣地設(shè)定，也能獲得與圖4所示的成膜順序相同的效果。需要說明的是，作為第一處理氣體，使用與dcs氣體相比1分子中所含的cl原子的個(gè)數(shù)更多的hcds氣體，由此與圖4所示的成膜順序相比，能夠進(jìn)一步提高上述保護(hù)效果。此外，作為第一處理氣體，使用與dcs氣體相比1分子中所含的cl原子的個(gè)數(shù)更少的mcs氣體，由此與圖4所示的成膜順序相比，也能夠適當(dāng)抑制上述保護(hù)效果。

(變形例8)

作為第一處理氣體，可以不使用不含碳(c)的硅烷原料氣體，而使用包含c的硅烷原料氣體，即，使用也作為c源發(fā)揮作用的硅烷原料氣體。以下，例示了作為第一處理氣體使用1,1,2,2-四氯-1，2-二甲基二硅烷((ch3)2si2cl4，簡(jiǎn)稱：tcdmds)氣體、雙(三氯甲硅烷基)甲烷((sicl3)2ch2，簡(jiǎn)稱：btcsm)氣體的成膜順序。

在本變形例中，通過將各種處理?xiàng)l件與圖4所示的成膜順序的處理?xiàng)l件同樣地設(shè)定，也能獲得與圖4所示的成膜順序相同的效果。此外，根據(jù)本變形例，能夠向并行形成晶種步驟中形成的第一si膜200e、晶種層200f中添加微量的c。通過向第一si膜200e中添加c，可抑制第一si膜200e的多晶化，容易使該膜成為外延si膜。此外，通過向晶種層200f中添加c，能夠減小構(gòu)成晶種層200f的晶粒的粒徑，容易使晶種層200f成為致密的層。但是，根據(jù)形成于晶片200上的元器件的規(guī)格，有時(shí)也想要避免向第一si膜200e、晶種層200f中添加c。這種情況下，如圖4所示的成膜順序等那樣，作為第一處理氣體，優(yōu)選使用不含c的硅烷原料氣體。

(變形例9)

作為第一處理氣體，可以使用包含除cl以外的鹵原子的鹵代硅烷原料氣體，例如，包含f、br、i等的鹵代硅烷原料氣體。例如，作為第一處理氣體，可以使用一氟硅烷(sih3f，簡(jiǎn)稱：mfs)氣體、三氟硅烷(sihf3，簡(jiǎn)稱：tfs)氣體、四氟硅烷(sif4，簡(jiǎn)稱：stf)氣體、六氟乙硅烷(si2f6，簡(jiǎn)稱：hfds)氣體等氟硅烷原料氣體；一溴硅烷(sih3br，簡(jiǎn)稱：mbs)氣體、三溴硅烷(sihbr3，簡(jiǎn)稱：tbs)氣體、四溴硅烷(sibr4，簡(jiǎn)稱：stb)氣體、六溴乙硅烷(si2br6，簡(jiǎn)稱：hbds)氣體等溴硅烷原料氣體；一碘硅烷(sih3i，簡(jiǎn)稱：mis)氣體、三碘硅烷(sihi3，簡(jiǎn)稱：tis)氣體、四碘硅烷(sii4，簡(jiǎn)稱：sti)氣體、六碘乙硅烷(si2i6，簡(jiǎn)稱：hids)氣體等碘硅烷原料氣體。以下，例示了作為第一處理氣體使用stf氣體、stb氣體、sti氣體的成膜順序。

在本變形例中，通過將各種處理?xiàng)l件與圖4所示的成膜順序的處理?xiàng)l件同樣地設(shè)定，也能獲得與圖4所示的成膜順序相同的效果。但是，作為第一處理氣體使用包含f的氣體時(shí)，存在成膜的基底(單晶si的表面、絕緣膜200a的表面)被預(yù)蝕刻(pre-etching)的情況。為了抑制預(yù)蝕刻，作為第一處理氣體，優(yōu)選使用包含除f以外的鹵原子的鹵代硅烷原料氣體。

(變形例10)

作為第一處理氣體，可以使用不含si的包含氯原子的氯系氣體。此外，可以使用不含si且包含除cl以外的鹵原子的鹵系氣體。以下，例示了作為第一處理氣體使用氯化氫(hcl)氣體、氯氣(cl2)、bcl3氣體、氟化氯(clf3)氣體的成膜順序。

在本變形例中，通過將各種處理?xiàng)l件與圖4所示的成膜順序的處理?xiàng)l件同樣地設(shè)定，也能獲得與圖4所示的成膜順序相同的效果。但是，作為第一處理氣體使用不含si的鹵系氣體時(shí)，存在成膜的基底被預(yù)蝕刻的情況。為了抑制預(yù)蝕刻，作為第一處理氣體，優(yōu)選使用包含si的鹵系氣體，例如，氯硅烷原料氣體等。

(變形例11)

作為第二處理氣體，除了不含c及氮(n)的硅烷原料氣體，還可以使用包含c和n的硅烷原料氣體，即，既作為c源發(fā)揮作用、也作為n源發(fā)揮作用的硅烷原料氣體。例如，作為第二處理氣體，可以使用氨基硅烷原料氣體。作為氨基硅烷原料氣體，例如可使用丁基氨基硅烷(bas)氣體、雙叔丁基氨基硅烷(btbas)氣體、二甲基氨基硅烷(dmas)氣體、雙(二甲基氨基)硅烷(bdmas)氣體、三(二甲基氨)基硅烷(3dmas)氣體、二乙基氨基硅烷(deas)氣體、雙二乙基氨基硅烷(bdeas)氣體、二丙基氨基硅烷(dpas)氣體、二異丙基氨基硅烷(dipas)氣體等。以下，例示了作為第二處理氣體使用btbas氣體、3dmas氣體、dipas氣體的成膜順序。

在本變形例中，通過將各種處理?xiàng)l件與圖4所示的成膜順序的處理?xiàng)l件同樣地設(shè)定，也能獲得與圖4所示的成膜順序相同的效果。此外，根據(jù)本變形例，與變形例8同樣地，能夠向并行形成晶種步驟中形成的第一si膜200e、晶種層200f中添加微量的c等。由此，能夠容易使第一si膜200e進(jìn)行同質(zhì)外延生長、容易使晶種層200f致密化。但是，根據(jù)形成于晶片200上的元器件的規(guī)定，有時(shí)也想要避免向第一si膜200e、晶種層200f中添加c、n。這種情況下，如圖4所示的成膜順序等那樣，作為第二處理氣體，優(yōu)選使用不含c和n的硅烷原料氣體。

(變形例12)

在實(shí)施并行形成晶種步驟時(shí)，也可以與第一處理氣體、第二處理氣體一同對(duì)晶片200供給氫(h2)氣體。例如，在步驟1中，也可以與dcs氣體一同對(duì)晶片200供給h2氣體。另外，也可以在步驟2中與ds氣體一同對(duì)晶片200供給h2氣體。能夠從例如氣體供給管232a～232c中的任一者供給h2氣體。通過mfc241a～241c控制的h2氣體的供給流量能夠設(shè)為例如100～10000sccm的范圍內(nèi)的流量。

在本變形例中，通過將各種處理?xiàng)l件與圖4所示的成膜順序的處理?xiàng)l件同樣地設(shè)定，也能獲得與圖4所示的成膜順序相同的效果。另外，根據(jù)本變形例，通過如上所述、與處理氣體一同流過h2氣體，在并行形成晶種步驟中，能夠適度抑制si在晶片200上的吸附，并且能夠分別提高第一晶種層及第二晶種層的表面內(nèi)的厚度均勻性。結(jié)果，能夠使最終形成的si膜成為膜破裂等更少的的致密的膜。

(變形例13)

在實(shí)施cvd成膜步驟時(shí)，也可以與第三處理氣體一同對(duì)晶片200供給h2氣體。能夠從例如氣體供給管232a～232c中的任一者供給h2氣體。通過mfc241a～241c控制的h2氣體的供給流量能夠設(shè)為例如100～10000sccm的范圍內(nèi)的流量。

在本變形例中，通過將各種處理?xiàng)l件與圖4所示的成膜順序的處理?xiàng)l件同樣地設(shè)定，也能獲得與圖4所示的成膜順序相同的效果。另外，根據(jù)本變形例，通過如上所述、與處理氣體一同流過h2氣體，在cvd成膜步驟，能夠適度抑制si在晶片200上的吸附，并且能夠提高最終形成的si膜的面內(nèi)膜厚均勻性。需要說明的是，能夠?qū)⒈咀冃卫c變形例12組合進(jìn)行。即、在并行形成晶種步驟及cvd成膜步驟各自中，也可以與各種處理氣體一同供給h2氣體。需要說明的是，也可以至少從并行形成晶種步驟的開始至cvd成膜步驟結(jié)束之間，不間斷地供給h2氣體。

＜本發(fā)明的其他實(shí)施方式＞

以上，具體說明了本發(fā)明的實(shí)施方式。然而，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變化。

例如，在上述實(shí)施方式中，針對(duì)處理具有圖12(a)所示的表面結(jié)構(gòu)的晶片200的情形進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于這樣的方案。

例如，如圖12(b)所示，在晶片200的表面形成有凹部、以包圍該凹部的開口部的方式形成有絕緣膜200a時(shí)，即，凹部的底部由單晶體si形成、凹部的側(cè)部由單晶si和絕緣膜200a形成時(shí)，也能夠適當(dāng)?shù)貞?yīng)用本發(fā)明。此外，例如，如圖12(c)所示，在晶片200的表面形成有凹部、以埋入該凹部?jī)?nèi)的方式形成有絕緣膜200a時(shí)，也能夠適當(dāng)?shù)貞?yīng)用本發(fā)明。此外，例如，如圖12(d)所示，在晶片200的表面形成有凹部、在該凹部的側(cè)部形成有絕緣膜200a時(shí)，也能夠適當(dāng)?shù)貞?yīng)用本發(fā)明。

在任意情形下，通過進(jìn)行上述實(shí)施方式所示的并行形成晶種步驟、cvd成膜步驟，均能夠使第一si膜200e在單晶si上同質(zhì)外延成長，并且使第二si膜200g在絕緣膜200a上生長。由此，能夠在單晶si上形成在第一si膜上形成有第二si膜的層疊結(jié)構(gòu)(層疊膜)。此外，通過進(jìn)行上述實(shí)施方式所示的退火步驟，還能夠使層疊膜中的第一si膜所占的區(qū)域擴(kuò)大。

此外，例如，在上述實(shí)施方式中，對(duì)在同一處理室內(nèi)(以in-situ的方式)進(jìn)行并行形成晶種步驟～退火步驟的情形進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于這樣的方案。例如，也可以在不同的處理室內(nèi)(以ex-situ的方式)分別進(jìn)行并行形成晶種步驟及cvd成膜步驟、退火步驟。如果以in-situ的方式進(jìn)行一系列步驟，則晶片200不會(huì)在中途暴露在大氣中，能夠保持將晶片200置于真空下的狀態(tài)始終如一地進(jìn)行處理，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的襯底處理。如果以ex-situ的方式進(jìn)行一部分步驟，則能夠?qū)⒏魈幚硎覂?nèi)的溫度預(yù)先設(shè)定為例如各步驟中的處理溫度或近似于其的溫度，能夠縮短調(diào)節(jié)溫度所需的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

另外例如，在上述實(shí)施方式、變形例等中，對(duì)在形成第一si膜及第二si膜后、進(jìn)行退火步驟的例子進(jìn)行了說明，但也能夠省略退火步驟的實(shí)施。即、根據(jù)上述實(shí)施方式、變形例的手法，可以不進(jìn)行退火步驟、即在as-depo.(剛剛沉積后的)的狀態(tài)下，在單晶si和第二si膜的界面形成外延si膜(第一si膜)、為了得到上述構(gòu)成(結(jié)構(gòu))而不必非要進(jìn)行退火步驟。但是，在該情況下，也能夠通過進(jìn)行退火步驟而擴(kuò)大外延膜的區(qū)域，能夠進(jìn)一步降低接觸電阻。

上述實(shí)施方式、變形例的手法能夠適用于作為易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置(易失性存儲(chǔ)器)的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(以下，也稱為dram)的制造工序。以下，針對(duì)dram的制造工序，參照?qǐng)D15(a)～圖15(h)、圖16(a)～圖16(g)進(jìn)行說明。

需要說明的是，這里方便起見，說明dram的制造工序的一部分，對(duì)于除此以外的工序省略說明。另外，這里方便起見，對(duì)構(gòu)成dram的膜、結(jié)構(gòu)的一部分進(jìn)行說明，省略除此以外的膜、結(jié)構(gòu)。

首先，如圖15(a)所示，將sio膜、sin膜等作為硬掩膜，對(duì)單晶si制的晶片的表面進(jìn)行蝕刻，在晶片的表面形成溝槽。之后，如圖15(b)所示，在形成有溝槽的晶片的表面上形成sio膜等作為內(nèi)襯膜。例如可通過cvd法、熱氧化法來形成sio膜。之后，如圖15(c)所示，用sio膜將在表面形成有內(nèi)襯膜的溝槽內(nèi)包埋。例如可通過cvd法來形成sio膜。

進(jìn)行溝槽的包埋后，如圖15(d)所示，利用cmp使表面平整化。進(jìn)行平整化后，如圖15(e)所示，利用干蝕刻等除去形成于晶片上的sio膜、sin膜等。之后，如圖15(f)所示，重新附上內(nèi)襯膜。也就是說，再次在溝槽的表面形成sio膜等作為內(nèi)襯膜。例如可通過cvd法來形成sio膜。

之后，如圖15(g)所示，在內(nèi)襯膜(sio膜)上形成字線(wordline)用的鎢(w)膜，通過w膜進(jìn)行溝槽的包埋。例如可通過cvd法來形成w膜。在溝槽內(nèi)包埋w膜后，利用干蝕刻等，除去w膜的一部分(上部)。圖15(g)表示除去了埋入溝槽內(nèi)的w膜的一部分后的狀態(tài)。之后，如圖15(h)所示，在埋入溝槽內(nèi)并且除去了一部分的w膜上形成sin膜。例如可利用cvd法來形成sin膜。形成sin膜后，利用cmp使表面平整化。由此，能夠在溝槽內(nèi)形成層疊有w膜和sin膜的結(jié)構(gòu)。需要說明的是，圖15(h)表示在溝槽內(nèi)的w膜上形成sin膜后、對(duì)表面進(jìn)行平整化后的狀態(tài)。

之后，如圖16(a)所示，形成sio膜、sin膜等層間絕緣膜。例如可通過cvd法來形成這些膜。之后，如圖16(b)所示，利用光刻、干蝕刻等，將sio膜上的sin膜形成圖案。然后，將該sin膜作為硬掩膜，對(duì)sio膜進(jìn)行干蝕刻。如此，將形成于溝槽內(nèi)的sin膜上的sio膜留下，除去其他部分的sio膜。需要說明的是，干蝕刻后，在形成于溝槽內(nèi)的sin膜上殘留有sio膜、和對(duì)sio膜進(jìn)行干蝕刻時(shí)用作硬掩膜的sin膜。圖16(b)表示對(duì)sio膜進(jìn)行了干蝕刻后的狀態(tài)。之后，如圖16(c)所示，利用干蝕刻，將對(duì)sio膜進(jìn)行干蝕刻時(shí)用作硬掩膜的sin膜除去。

之后，如圖16(d)所示，通過進(jìn)行與上述實(shí)施方式、變形例相同的并行形成晶種步驟，從而在晶片的表面所露出的部分，即，在單晶si上形成由同質(zhì)外延si層構(gòu)成的第一晶種層(第一si膜)，并且在sio膜上形成由無定形si層、多晶si層、或無定形和多晶的混晶si層構(gòu)成的第二晶種層。在圖16(d)中，示出了在單晶si上形成同質(zhì)外延si(epi-si)層作為第一晶種層、在sio膜上形成無定形si(a-si)層作為第二晶種層的例子。這種情況下，也可以將第一晶種層稱為外延si晶種層。此外，也可以將第二晶種層稱為無定形si晶種層。

之后，如圖16(e)所示，通過進(jìn)行與上述實(shí)施方式、變形例相同的cvd成膜步驟，從而進(jìn)一步使單晶si上的第一晶種層(第一si膜)同質(zhì)外延生長(在第一晶種層上進(jìn)一步使同質(zhì)外延si膜生長)，并且在sio膜上的第二晶種層上形成由無定形si膜、多晶si膜、或無定形和多晶的混晶si膜構(gòu)成的第二si膜。如此，能夠通過si膜將由鄰接的sio膜和單晶si構(gòu)成的凹部?jī)?nèi)包埋。需要說明的是，能夠在單晶si上形成在第一si膜上層疊有第二si膜而成的層疊結(jié)構(gòu)。也就是說，能夠在單晶si和第二si膜的界面形成外延si膜。在圖16(e)中，示出了形成外延si膜作為第一si膜、形成無定形si膜第二si膜的例子。也就是說，在圖16(e)中，示出了在單晶si和無定形si膜的界面處形成外延si膜的例子。需要說明的是，此時(shí)，與上述實(shí)施方式、變形例同樣地，可以在si膜中添加p、b、as等摻雜劑。之后，可以通過進(jìn)行與上述實(shí)施方式、變形例相同的退火步驟來擴(kuò)大外延si膜的區(qū)域。需要說明的是，根據(jù)上述實(shí)施方式、變形例的手法，能夠在不進(jìn)行退火步驟的狀態(tài)下、即在剛剛沉積后(as-depo.)的狀態(tài)下形成外延si膜，因此，可以省略退火步驟。第一si膜及第二si膜作為接觸插塞發(fā)揮作用。

之后，如圖16(f)所示，利用cmp進(jìn)行表面的平整化。進(jìn)行平整化后，如圖16(g)所示，形成接觸部，之后形成電容部。在圖16(g)的下部，以縱截面圖表示包含電容部、接觸部的層疊結(jié)構(gòu)，在圖16(g)的上部，表示電容部中以虛線表示的部分的橫截面圖。

如上所述，形成了dram的主要部分。

在將上述實(shí)施方式、變形例的手法應(yīng)用于dram的制造工序時(shí)，也能大幅降低接觸阻抗，能大幅改善電氣特性。

上述實(shí)施方式、變形例可以應(yīng)用于作為非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置(非易失性存儲(chǔ)器)的閃存的制造工序。以下，針對(duì)閃存之一種即nand型閃存中的三維nand型閃存(以下，也稱為3dnand)的制造工序，一邊參照?qǐng)D17(a)～圖17(h)，一邊進(jìn)行說明。需要說明的是，也可以將三維nand型閃存簡(jiǎn)稱為三維閃存(三維非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置)。

需要說明的是，此處，方便起見，對(duì)3dnand的制造工序的一部分進(jìn)行說明，對(duì)除此以外的工序省略說明。此外，此處方便起見，對(duì)構(gòu)成3dnand的膜、結(jié)構(gòu)的一部分進(jìn)行說明，對(duì)除此以外的膜、結(jié)構(gòu)省略說明。

首先，如圖17(a)所示，在單晶si制的晶片的表面上形成將sin膜和sio膜交替層疊多層而成的多層層疊膜(以下，也簡(jiǎn)稱為層疊膜)。此處，示出了使最下層及最上層為sio膜的例子。例如可利用cvd法來形成這些膜。在圖17(a)中，方便起見，示出了層疊數(shù)為9層的例子，但本發(fā)明并不限定于這樣的構(gòu)成。例如，層疊數(shù)可以為20層以上，還可以為30層以上，進(jìn)而40層以上。

之后，如圖17(b)所示，利用干蝕刻等在層疊膜中形成溝道孔，并在溝道孔內(nèi)形成ono膜、即由sio膜/sin膜/sio膜這3層構(gòu)成的絕緣膜。例如可利用cvd法來形成這些膜。圖17(b)表示在溝道孔(形成于層疊膜中)內(nèi)形成有ono膜的狀態(tài)。

在除去了ono膜的與晶片接觸的部分的狀態(tài)下，如圖17(c)所示，進(jìn)行與上述實(shí)施方式、變形例相同的并行形成晶種步驟。如此，在晶片的表面露出的部分，即，在單晶si上形成由同質(zhì)外延si層構(gòu)成的第一晶種層(第一si膜)，并且在ono膜上(準(zhǔn)確而言，是在構(gòu)成ono膜的sio膜上)形成由無定形si層、多晶si層、或無定形和多晶的混晶si層構(gòu)成的第二晶種層。在圖17(c)中，示出了在單晶si上形成同質(zhì)外延si(epi-si)層作為第一晶種層、在sio膜上形成多晶si(poly-si)層作為第二晶種層的例子。這種情況下，也可以將第一晶種層稱為外延si晶種層。此外，也可以將第二晶種層稱為多晶si晶種層。

之后，如圖17(d)所示，通過進(jìn)行與上述實(shí)施方式、變形例相同的cvd成膜步驟，從而進(jìn)一步使單晶si上的第一晶種層(第一si膜)同質(zhì)外延生長(在第一晶種層上進(jìn)一步使同質(zhì)外延si膜生長)，并且在ono膜上的第二晶種層上形成由無定形si膜、多晶si膜、或無定形和多晶的混晶si膜構(gòu)成的第二si膜。在圖17(d)中，示出了形成同質(zhì)外延si(epi-si)膜第一si膜、并形成多晶si(poly-si)膜作為第二si膜的例子。也就是說，在圖17(d)中，示出了在單晶si上形成外延si膜、并在ono膜上形成多晶si膜的例子。需要說明的是，此時(shí)，與上述實(shí)施方式、變形例同樣地，可以在si膜中添加p、b、as等摻雜劑。si膜的膜厚為10nm以下，例如為3～10nm，進(jìn)而為5nm以下，例如為3～5nm。之后，可以通過進(jìn)行與上述實(shí)施方式、變形例相同的退火步驟來擴(kuò)大外延si膜的區(qū)域。需要說明的是，根據(jù)上述實(shí)施方式、變形例的手法，能夠在不進(jìn)行退火步驟的狀態(tài)下、即在剛剛沉積后(as-depo.)的狀態(tài)下形成外延si膜，因此，可以省略退火步驟。第一si膜及第二si膜作為溝道發(fā)揮作用。以下，也將作為該溝道發(fā)揮功能的si膜(第一si膜，第二si膜)稱為溝道si。

之后，如圖17(e)所示，通過sio膜包埋溝道孔內(nèi)剩余部分、即由第一si膜(外延si膜)和第二si膜(多晶si膜)構(gòu)成的凹部?jī)?nèi)。例如可利用cvd法來形成sio膜。

如上所述，形成了溝道部。

之后，如圖17(f)所示，在交替層疊有多層sin膜和sio膜而成的多層層疊膜(層疊膜)中形成溝槽。溝槽可以利用干蝕刻等形成。之后，利用干蝕刻等除去構(gòu)成層疊膜的sin膜。如此，成為殘留有構(gòu)成層疊膜的sio膜的狀態(tài)。圖17(f)表示在層疊膜中形成溝槽后、利用干蝕刻等除去了sin膜后的狀態(tài)。

在該狀態(tài)下，如圖17(g)所示，在除去了sin膜的部分處，即，在上下鄰接的sio膜之間形成作為控制柵極(controlgate)發(fā)揮作用的tin膜、w膜等金屬膜等。這些膜例如可利用cvd法形成。之后，利用干蝕刻等將成膜時(shí)形成于溝槽內(nèi)(從上下鄰接的sio膜之間溢出)的tin膜、w膜等金屬膜等除去。如此，再次形成溝槽。圖17(g)表示再次形成了溝槽后的狀態(tài)。

如上所述，形成了層疊有sio膜和控制柵極(tin膜、w膜等)而成的控制柵極部。

在該狀態(tài)下，如圖17(h)所示，將sio膜等膜埋入溝槽內(nèi)。sio膜例如可利用cvd法形成。此時(shí)，在控制柵極部的上部、溝道部的上部也形成有sio膜等膜。之后，利用干蝕刻等在溝道部的上部形成接觸孔，在接觸孔內(nèi)形成起接觸作用的金屬膜。圖17(h)表示在接觸孔內(nèi)形成了金屬膜后的狀態(tài)。

如上所述，形成了3dnand的主要部分。

在將上述實(shí)施方式、變形例的方法應(yīng)用于3dnand的制造工序時(shí)，也能大幅降低si晶片和溝道si的接觸阻抗，能大幅改善電氣特性。

此外，通過將上述實(shí)施方式、變形例的手法應(yīng)用于3dnand的制造工序，能夠形成平整且致密的晶種層(第一晶種層、第二晶種層)，能夠形成雖薄但平整且致密的si膜(第一si膜、第二si膜)，因此，能夠使si膜成為不存在針孔的膜(無針孔的膜)。如此，在形成si膜后進(jìn)行的利用hf等的濕式處理中，能夠防止si膜的基底膜被蝕刻。此外，由于能夠形成雖薄但平整且致密的si膜，所以能夠?qū)崿F(xiàn)第二si膜(多晶si膜)的薄膜化，由此，能夠降低晶粒界面的電荷的陷阱密度，能夠在3dnand的溝道中提高電子的移動(dòng)性。

用于襯底處理的制程(記載有處理步驟、處理?xiàng)l件等的程序)優(yōu)選根據(jù)處理內(nèi)容(形成的膜的膜種、組成比、膜質(zhì)、膜厚、處理步驟、處理?xiàng)l件等)分別單獨(dú)準(zhǔn)備，經(jīng)由電氣通信線路、外部存儲(chǔ)裝置123預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置121c內(nèi)。并且，在開始處理時(shí)，優(yōu)選的是，cpu121a根據(jù)襯底處理的內(nèi)容，從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置121c內(nèi)的多個(gè)制程中適當(dāng)選擇合適的制程。如此，能夠用1臺(tái)襯底處理裝置再現(xiàn)性良好地形成各種膜種、組成比、膜質(zhì)、膜厚的膜。此外，可以減少操作者的負(fù)擔(dān)(處理步驟、處理?xiàng)l件等的輸入負(fù)擔(dān)等)，避免操作失誤，同時(shí)可以迅速地開始處理。

上述制程不限于新作成的情況，例如，可以通過改變已經(jīng)安裝在襯底處理裝置中的已有制程來準(zhǔn)備。在改變工藝制程時(shí)，可以經(jīng)由電氣通信線路、記錄有該制程的記錄介質(zhì)將改變后的制程安裝在襯底處理裝置中。此外，還可以操作已有的襯底處理裝置所具備的輸入輸出裝置122，直接改變已經(jīng)安裝在襯底處理裝置中的已有制程。

在上述實(shí)施方式中，對(duì)使用批量式襯底處理裝置(一次處理多片襯底)來形成膜的例子進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，例如，也優(yōu)選適用于使用單片式襯底處理裝置(一次處理1片或數(shù)片襯底)形成膜的情形。此外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)使用具有熱壁型的處理爐的襯底處理裝置來形成膜的例子進(jìn)行了說明。本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，也優(yōu)選適用于使用具有冷壁型的處理爐的襯底處理裝置來形成膜的情形。在這些情況下，處理步驟、處理?xiàng)l件例如也可以為與上述實(shí)施方式相同的處理步驟、處理?xiàng)l件。

例如，使用具備圖14(a)所示的處理爐302的襯底處理裝置來形成膜時(shí)，本發(fā)明也可優(yōu)選適用。處理爐302包括形成處理室301的處理容器303、作為氣體供給部(以噴淋狀向處理室301內(nèi)供給氣體)的簇射頭303s、以水平姿勢(shì)支承1片或數(shù)片晶片200的支持臺(tái)317、從下方支承支承臺(tái)317的旋轉(zhuǎn)軸355、和設(shè)置于支持臺(tái)317處的加熱器307。簇射頭303s的進(jìn)口(氣體導(dǎo)入口)連接有氣體供給端口332a、332b。氣體供給端口332a連接有與上述實(shí)施方式的第一供給系統(tǒng)、摻雜氣體供給系統(tǒng)相同的供給系統(tǒng)。氣體供給端口332b連接有與上述實(shí)施方式的第二供給系統(tǒng)、第三供給系統(tǒng)相同的供給系統(tǒng)。在簇射頭303s的出口(氣體排出口)處設(shè)置有以噴淋狀向處理室301內(nèi)供給氣體的氣體分散板。將簇射頭303s設(shè)置于與已搬入至處理室301內(nèi)的晶片200的表面相對(duì)(面對(duì)面)的位置。在處理容器303中設(shè)置有對(duì)處理室301內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣端口331。排氣端口331連接有與上述實(shí)施方式的排氣系統(tǒng)相同的排氣系統(tǒng)。

此外，例如，使用具備圖14(b)所示的處理爐402的襯底處理裝置來形成膜時(shí)，本發(fā)明也可優(yōu)選適用。處理爐402包括形成處理室401的處理容器403、以水平姿勢(shì)支承1片或數(shù)片晶片200的支持臺(tái)417、從下方支承支承臺(tái)417的旋轉(zhuǎn)軸455、向處理容器403內(nèi)的晶片200照射光的燈型加熱器407、和使燈型加熱器407的光透過的石英窗403w。氣體供給端口432a、432b與處理容器403連接。氣體供給端口432a連接有與上述實(shí)施方式的第一供給系統(tǒng)、摻雜氣體供給系統(tǒng)相同的供給系統(tǒng)。氣體供給端口432b連接有與上述實(shí)施方式的第二供給系統(tǒng)、第三供給系統(tǒng)相同的供給系統(tǒng)。將氣體供給端口432a、432b分別設(shè)置于已搬入至處理室401內(nèi)的晶片200的端部的側(cè)方、即不與已搬入至處理室401內(nèi)的晶片200的表面相對(duì)的位置。在處理容器403中設(shè)置有對(duì)處理室401內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣端口431。排氣端口431連接有與上述實(shí)施方式的排氣系統(tǒng)相同的排氣系統(tǒng)。

在使用上述襯底處理裝置的情況下，也能以與上述實(shí)施方式、變形例相同的順序、處理?xiàng)l件進(jìn)行成膜，并能夠獲得與上述實(shí)施方式、變形例相同的效果。

此外，上述實(shí)施方式、變形例等可以適當(dāng)組合使用。此外，此時(shí)的處理?xiàng)l件例如可以為與上述實(shí)施方式相同的處理?xiàng)l件。

實(shí)施例

以下，對(duì)印證上述實(shí)施方式、變形例所獲得的效果的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行說明。

作為實(shí)施例，使用上述實(shí)施方式中的襯底處理裝置，按照?qǐng)D4所示的成膜順序，在表面形成有絕緣膜的晶片上形成si膜(無定形si膜)。作為第一處理氣體使用dcs氣體、作為第二處理氣體使用ds氣體、作為第三處理氣體使用ms氣體。分別將p1設(shè)定為400～600pa的范圍內(nèi)、將p2設(shè)定為250～350pa的范圍內(nèi)、將p3設(shè)定為30～200pa的范圍內(nèi)的壓力。即在實(shí)施例中，設(shè)定為處理室內(nèi)的壓力滿足p1＞p2＞p3的關(guān)系。其他處理?xiàng)l件設(shè)為上述實(shí)施方式所述的處理?xiàng)l件范圍內(nèi)。

比較例，使用上述實(shí)施方式中的襯底處理裝置，按照?qǐng)D4所示的成膜順序，在表面形成有絕緣膜的晶片上形成si膜(無定形si膜)。作為第一處理氣體使用dcs氣體、作為第二處理氣體使用ds氣體、作為第三處理氣體使用ms氣體。關(guān)于處理?xiàng)l件，除了將p2設(shè)為600pa以上的壓力以外，設(shè)定為與實(shí)施例中的處理?xiàng)l件。如上所述，在比較例中，以處理室內(nèi)的壓力不滿足p1＞p2＞p3的關(guān)系的方式進(jìn)行設(shè)定。

之后，分別對(duì)實(shí)施例及比較例中形成的si膜測(cè)量表面粗糙度。關(guān)于測(cè)量，分別對(duì)裝填于晶片排列區(qū)域內(nèi)的上部(top)、中央部(cen)、下部(btm)的晶片進(jìn)行。圖13以霧度圖(hazemap)的方式表示si膜的表面粗糙度。霧度圖越黑表示表面越粗糙、越白表示表面越平滑。

圖13可知，與比較例的si膜相比，實(shí)施例的si膜的一方表面平滑(表面粗糙度良好)。認(rèn)為，這是由于，在對(duì)晶片交替供給dcs氣體和ds氣體的形成晶種步驟中，通過設(shè)定為處理室內(nèi)的壓力滿足p1＞p2的關(guān)系的方式，能夠形成致密的晶種層。