[发明专利]晶种层的形成方法、硅膜的成膜方法以及成膜装置

说明书

相关申请文献

本申请要求基于2012年12月27日申请的日本特许申请第2012-285701号的优先权权益，将该日本申请的全部内容作为参照文献援引至此。

技术领域

本发明涉及晶种层的形成方法、硅膜的成膜方法以及成膜装置。

背景技术

用于半导体集成电路装置的接触孔或线的嵌入、形成元件或结构的薄膜材料使用硅、例如非晶硅。该非晶硅的成膜方法中，乙硅烷在400～500℃下分解、丙硅烷在350～450℃下分解、丁硅烷在300～400℃下分解，形成该非晶硅膜。

但是，若要利用非晶硅来嵌入微细化得以推进的接触孔、线，则成膜后的非晶硅在接触孔部的覆盖差、产生大的空隙（Void）。接触孔、线内产生大的空隙时，会成为引起例如电阻值增大的因素之一。非晶硅膜的表面粗糙度的精度差也是出于该因素。

因而，为了改善非晶硅膜的表面粗糙度的精度，在形成非晶硅膜之前在基底表面上供给氨基硅烷系气体，在基底表面上预先形成晶种层。

发明内容

发明要解决的问题

近来，在寻求改善硅膜、例如非晶硅膜的表面粗糙度的精度的同时，成膜工艺的低温化要求也更加严格。

在上述的成膜方法中，实现了改善表面粗糙度的精度这一目的，但其在成膜工艺的温度为400℃以上的情况下是特别优选的。例如，适用于成膜工艺的温度不足400℃、例如以350℃为上限的成膜工艺时，要在晶种层上形成的、例如非晶硅膜的孵育时间略微增加。

孵育时间的略微增加有可能使表面粗糙度的精度略微降低。即使在现状下处于没有影响的范围，但考虑到今后的电子设备的发展，也可以充分认为会发展到无法容许在晶种层上形成的薄膜的表面粗糙度的精度的略微降低的水平。

像这样，考虑到进一步的成膜工艺的低温化的要求时，存在以下情况：维持并提高在晶种层上形成的薄膜的表面粗糙度的精度、以及面内均一性的进一步提高变得困难。

本发明提供晶种层的形成方法、使用了该晶种层的形成方法的硅膜的成膜方法以及能够实施该成膜方法的成膜装置，所述晶种层的形成方法即使对于成膜工艺的进一步低温化的要求也能够应对，另外，还能够实现在晶种层上形成的薄膜的表面粗糙度的精度的维持和提高、以及面内均一性的进一步提高。

用于解决问题的方案

本发明的第一方式所述的晶种层的形成方法是在基底上形成晶种层的方法，所述晶种层成为薄膜的晶种，其具备：（1）将前述基底加热，在前述加热了的基底表面上供给氨基硅烷系气体，在前述基底表面上形成第一晶种层的工序；以及（2）将前述基底加热，在前述加热了的基底表面上供给乙硅烷以上的高阶硅烷系气体，在形成有前述第一晶种层的前述基底表面上形成第二晶种层的工序，将前述（1）工序中的处理温度设为不足400℃且前述氨基硅烷系气体中包含的至少硅能够吸附在前述基底表面上的温度以上，将前述（2）工序中的处理温度设为不足400℃且前述乙硅烷以上的高阶硅烷系气体中包含的至少硅能够吸附在形成有前述第一晶种层的前述基底表面上的温度以上。

本发明的第二方式所述的硅膜的成膜方法是在被处理体的基底上形成晶种层、并在前述晶种层上形成硅膜的方法，其具备：（1）在前述被处理体的基底表面上形成前述晶种层的工序；以及（2）在前述晶种层上形成前述硅膜的工序，前述（1）工序使用上述第一方式所述的晶种层的形成方法来进行。

本发明的第三方式所述的成膜装置是在基底上形成硅膜的成膜装置，其具备：处理室，其用于容纳具有基底的被处理体，所述基底要形成前述硅膜；处理气体供给机构，其用于向前述处理室内供给进行处理所要使用的气体；加热装置，其用于加热容纳于前述处理室内的前述被处理体；排气机构，其用于将前述处理室内进行排气；以及，控制器，其用于控制前述处理气体供给机构、前述加热装置以及前述排气机构，前述控制器控制前述处理气体供给机构、前述加热装置以及前述排气机构，用于实施第二方式所述的硅膜的成膜方法的（1）工序和（2）工序。

附图说明

所附附图作为本说明书的一部分而引入，示出本申请的实施方式，与上述概述和下述的实施方式的具体内容共同说明本申请的概念。

图1是示出涉及本发明的第二实施方式的硅膜的成膜方法的顺序的一例的流程图，所述成膜方法使用了本发明的第一实施方式所述的晶种层的形成方法。

图2的（A）图～（D）图是概略性地示出顺序中的半导体基板的状态的剖面图。

图3是示出硅膜的沉积时间与膜厚的关系的图。