JP6100854B2 - Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, gas supply system, and program - Google Patents

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Description

本発明は、三次元フラッシュメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ、半導体装置、半導体装置の製造方法、基板処理装置、ガス供給システムおよびプログラムに関する。   The present invention relates to a three-dimensional flash memory, a dynamic random access memory, a semiconductor device, a semiconductor device manufacturing method, a substrate processing apparatus, a gas supply system, and a program.

半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、表面の少なくとも一部に絶縁膜が露出した基板上にシリコン膜(Si膜)を形成する成膜処理が行われることがある。   As a process of manufacturing a semiconductor device (device), a film forming process may be performed in which a silicon film (Si film) is formed on a substrate with an insulating film exposed on at least a part of the surface.

本発明の目的は、表面の少なくとも一部に絶縁膜が露出した基板上にSi膜を形成する際、形成するSi膜の膜質を向上させることが可能な技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the quality of a Si film to be formed when the Si film is formed on a substrate having an insulating film exposed on at least a part of the surface.

本発明の一態様によれば、
単結晶シリコンで構成された基板と、
前記基板の表面に形成された絶縁膜と、
前記単結晶シリコン上に前記単結晶シリコンを下地としてホモエピタキシャル成長させることで形成された第1のシリコン膜と、
前記絶縁膜上に形成され前記第1のシリコン膜とは結晶構造が異なる第2のシリコン膜と、
を有する技術が提供される。
According to one aspect of the invention,
A substrate made of single crystal silicon;
An insulating film formed on the surface of the substrate;
A first silicon film formed by homoepitaxial growth on the single crystal silicon using the single crystal silicon as a base; and
A second silicon film formed on the insulating film and having a crystal structure different from that of the first silicon film;
A technique is provided.

本発明によれば、単結晶Siと絶縁膜とが露出した基板上に形成するSi膜の膜質を向上させることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to improve the quality of the Si film formed on the substrate where the single crystal Si and the insulating film are exposed.

本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。It is a schematic block diagram of the vertical processing furnace of the substrate processing apparatus used suitably by one Embodiment of this invention, and is a figure which shows a processing furnace part with a longitudinal cross-sectional view. 本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図1のA−A線断面図で示す図である。It is a schematic block diagram of the vertical processing furnace of the substrate processing apparatus used suitably by one Embodiment of this invention, and is a figure which shows a processing furnace part with the sectional view on the AA line of FIG. 本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。It is a schematic block diagram of the controller of the substrate processing apparatus used suitably by one Embodiment of this invention, and is a figure which shows the control system of a controller with a block diagram. 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図である。It is a figure which shows the timing of the gas supply in the film-forming sequence of one Embodiment of this invention. (a)はパラレルシードステップ開始前のウエハの表面構造を、(b)はパラレルシードステップ進行中であってDCSガス供給後のウエハの表面構造を、(c)はパラレルシードステップ進行中であってDSガス供給後のウエハの表面構造を、(d)はパラレルシードステップ終了後のウエハの表面構造を、(e)はCVD成膜ステップ進行中のウエハの表面構造を、(f)はCVD成膜ステップ終了後のウエハの表面構造を、(g)はアニールステップ終了後のウエハの表面構造を示す図である。(A) shows the surface structure of the wafer before the start of the parallel seed step, (b) shows the surface structure of the wafer after the DCS gas supply is in progress, and (c) shows the parallel seed step in progress. (D) shows the surface structure of the wafer after completion of the parallel seed step, (e) shows the surface structure of the wafer during the CVD film forming step, and (f) shows the CVD. (G) is a diagram showing the surface structure of the wafer after completion of the annealing step. 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングの変形例1を示す図である。It is a figure which shows the modification 1 of the timing of the gas supply in the film-forming sequence of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングの変形例2を示す図である。It is a figure which shows the modification 2 of the timing of the gas supply in the film-forming sequence of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングの変形例3を示す図である。It is a figure which shows the modification 3 of the timing of the gas supply in the film-forming sequence of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングの変形例4を示す図である。It is a figure which shows the modification 4 of the timing of the gas supply in the film-forming sequence of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングの変形例5を示す図である。It is a figure which shows the modification 5 of the timing of the gas supply in the film-forming sequence of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングの変形例6を示す図である。It is a figure which shows the modification 6 of the timing of the gas supply in the film-forming sequence of one Embodiment of this invention. (a)は処理対象のウエハにおける表面構造例1を、(b)は処理対象のウエハにおける表面構造例2を、(c)は処理対象のウエハにおける表面構造例3を、(d)は処理対象のウエハにおける表面構造例4を示す図である。(A) is a surface structure example 1 on the wafer to be processed, (b) is a surface structure example 2 on the wafer to be processed, (c) is a surface structure example 3 on the wafer to be processed, and (d) is a process. It is a figure which shows the surface structure example 4 in the wafer of object. (a)はSi膜を形成する際にパラレルシード処理を実施したサンプル1における表面の断面構造を示すTEM画像であり、(b)はSi膜を形成する際にパラレルシード処理を行わなかったサンプル2における表面の断面構造を示すTEM画像である。(A) is the TEM image which shows the cross-sectional structure of the surface in the sample 1 which performed the parallel seed process when forming Si film, (b) The sample which did not perform the parallel seed process when forming Si film 2 is a TEM image showing a cross-sectional structure of a surface in 2. (a)は本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図であり、(b)は本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。(A) is a schematic block diagram of the processing furnace of the substrate processing apparatus used suitably by other embodiment of this invention, and is a figure which shows a processing furnace part with a longitudinal cross-sectional view, (b) is other of this invention It is a schematic block diagram of the processing furnace of the substrate processing apparatus used suitably by this embodiment, and is a figure which shows a processing furnace part with a longitudinal cross-sectional view. (a)はダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)の製造工程の一工程を、(b)はDRAMの製造工程の一工程を、(c)はDRAMの製造工程の一工程を、(d)はDRAMの製造工程の一工程を、(e)はDRAMの製造工程の一工程を、(f)はDRAMの製造工程の一工程を、(g)はDRAMの製造工程の一工程を、(h)はDRAMの製造工程の一工程をそれぞれ示す図である。(A) is a process of a dynamic random access memory (DRAM) manufacturing process, (b) is a process of a DRAM manufacturing process, (c) is a process of a DRAM manufacturing process, and (d) is a DRAM process. (E) is a process of the DRAM manufacturing process, (f) is a process of the DRAM manufacturing process, (g) is a process of the DRAM manufacturing process, (h) FIG. 8 is a diagram showing a process of manufacturing a DRAM. (a)はDRAMの製造工程の一工程を、(b)はDRAMの製造工程の一工程を、(c)はDRAMの製造工程の一工程を、(d)はDRAMの製造工程の一工程を、(e)はDRAMの製造工程の一工程を、(f)はDRAMの製造工程の一工程を、(g)はDRAMの製造工程の一工程をそれぞれ示す図である。(A) is a process of the DRAM manufacturing process, (b) is a process of the DRAM manufacturing process, (c) is a process of the DRAM manufacturing process, and (d) is a process of the DRAM manufacturing process. (E) is a diagram showing a process of the DRAM manufacturing process, (f) is a process of the DRAM manufacturing process, and (g) is a diagram showing a process of the DRAM manufacturing process. (a)は三次元NAND型フラッシュメモリ(3DNAND)の製造工程の一工程を、(b)は3DNANDの製造工程の一工程を、(c)は3DNANDの製造工程の一工程を、(d)は3DNANDの製造工程の一工程を、(e)は3DNANDの製造工程の一工程を、(f)は3DNANDの製造工程の一工程を、(g)は3DNANDの製造工程の一工程を、(h)は3DNANDの製造工程の一工程をそれぞれ示す図である。(A) shows one step of the manufacturing process of the three-dimensional NAND flash memory (3DNAND), (b) shows one step of the manufacturing process of 3DNAND, (c) shows one step of the manufacturing process of 3DNAND, (d) (E) shows one step of the 3DNAND manufacturing process, (f) shows one step of the 3DNAND manufacturing process, (g) shows one step of the 3DNAND manufacturing process, h) is a diagram showing one process of manufacturing 3D NAND.

<本発明の一実施形態>
以下、本発明の一実施形態について、図1〜図3を用いて説明する。
<One Embodiment of the Present Invention>
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

(1)基板処理装置の構成
図1に示すように、処理炉202は加熱手段(加熱機構)としてのヒータ207を有する。ヒータ207は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース(図示せず)に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ207は、後述するようにガスを熱で活性化(励起)させる活性化機構(励起部)としても機能する。
(1) Configuration of Substrate Processing Apparatus As shown in FIG. 1, the processing furnace 202 has a heater 207 as heating means (heating mechanism). The heater 207 has a cylindrical shape and is vertically installed by being supported by a heater base (not shown) as a holding plate. As will be described later, the heater 207 also functions as an activation mechanism (excitation unit) that activates (excites) gas with heat.

ヒータ207の内側には、ヒータ207と同心円状に反応容器(処理容器)を構成する反応管203が配設されている。反応管203は、例えば石英(SiO)または炭化シリコン(SiC)等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管203の筒中空部には、処理室201が形成されている。処理室201は、基板としてのウエハ200を後述するボート217によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。 Inside the heater 207, a reaction tube 203 constituting a reaction vessel (processing vessel) concentrically with the heater 207 is disposed. The reaction tube 203 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and is formed in a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened. A processing chamber 201 is formed in the cylindrical hollow portion of the reaction tube 203. The processing chamber 201 is configured to be able to accommodate wafers 200 as substrates in a state where they are aligned in multiple stages in a vertical posture in a horizontal posture by a boat 217 described later.

処理室201内には、ノズル249a,249bが、反応管203の下部側壁を貫通するように設けられている。ノズル249a,249bは、例えば石英またはSiC等の耐熱性材料からなる。ノズル249a,249bには、ガス供給管232a,232bがそれぞれ接続されている。ガス供給管232bには、ガス供給管232cが接続されている。このように、反応管203には、2本のノズル249a,249bと、3本のガス供給管232a〜232cとが設けられており、処理室201内へ複数種類のガスを供給することが可能となっている。   In the processing chamber 201, nozzles 249 a and 249 b are provided so as to penetrate the lower side wall of the reaction tube 203. The nozzles 249a and 249b are made of a heat resistant material such as quartz or SiC. Gas supply pipes 232a and 232b are connected to the nozzles 249a and 249b, respectively. A gas supply pipe 232c is connected to the gas supply pipe 232b. As described above, the reaction tube 203 is provided with the two nozzles 249a and 249b and the three gas supply tubes 232a to 232c, and can supply a plurality of types of gases into the processing chamber 201. It has become.

但し、本実施形態の処理炉202は上述の形態に限定されない。例えば、反応管203の下方に、反応管203を支持する金属製のマニホールドを設け、各ノズルを、マニホールドの側壁を貫通するように設けてもよい。この場合、マニホールドに、後述する排気管231をさらに設けてもよい。この場合であっても、排気管231を、マニホールドではなく、反応管203の下部に設けてもよい。このように、処理炉202の炉口部を金属製とし、この金属製の炉口部にノズル等を取り付けてもよい。   However, the processing furnace 202 of this embodiment is not limited to the above-mentioned form. For example, a metal manifold that supports the reaction tube 203 may be provided below the reaction tube 203, and each nozzle may be provided so as to penetrate the side wall of the manifold. In this case, an exhaust pipe 231 described later may be further provided in the manifold. Even in this case, the exhaust pipe 231 may be provided below the reaction pipe 203 instead of the manifold. As described above, the furnace port of the processing furnace 202 may be made of metal, and a nozzle or the like may be attached to the metal furnace port.

ガス供給管232a〜232cには、上流方向から順に、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)241a〜241cおよび開閉弁であるバルブ243a〜243cがそれぞれ設けられている。ガス供給管232a,232bのバルブ243a,243bよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管232d,232eがそれぞれ接続されている。ガス供給管232d,232eには、上流方向から順に、流量制御器(流量制御部)であるMFC241d,241eおよび開閉弁であるバルブ243d,243eがそれぞれ設けられている。   In the gas supply pipes 232a to 232c, a mass flow controller (MFC) 241a to 241c that is a flow rate controller (flow rate control unit) and valves 243a to 243c that are on-off valves are provided in order from the upstream direction. Gas supply pipes 232d and 232e for supplying an inert gas are connected to the downstream sides of the valves 243a and 243b of the gas supply pipes 232a and 232b, respectively. The gas supply pipes 232d and 232e are provided with MFCs 241d and 241e as flow rate controllers (flow rate control units) and valves 243d and 243e as opening / closing valves, respectively, in order from the upstream direction.

ガス供給管232a,232bの先端部には、ノズル249a,249bがそれぞれ接続されている。ノズル249a,249bは、図2に示すように、反応管203の内壁とウエハ200との間における平面視において円環状の空間に、反応管203の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ200の配列方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル249a,249bは、ウエハ200が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル249a,249bは、処理室201内へ搬入されたウエハ200の端部(周縁部)の側方にウエハ200の表面(平坦面)と垂直にそれぞれ設けられている。ノズル249a,249bは、L字型のロングノズルとしてそれぞれ構成されており、それらの各水平部は反応管203の下部側壁を貫通するように設けられており、それらの各垂直部は少なくともウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル249a,249bの側面には、ガスを供給するガス供給孔250a,250bがそれぞれ設けられている。ガス供給孔250a,250bは、反応管203の中心を向くようにそれぞれ開口しており、ウエハ200に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔250a,250bは、反応管203の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。   Nozzles 249a and 249b are connected to the distal ends of the gas supply pipes 232a and 232b, respectively. As shown in FIG. 2, the nozzles 249 a and 249 b are arranged in an annular space in plan view between the inner wall of the reaction tube 203 and the wafer 200, along the upper portion from the lower portion of the inner wall of the reaction tube 203. Each is provided so as to rise upward in the arrangement direction. That is, the nozzles 249a and 249b are respectively provided along the wafer arrangement area in the area horizontally surrounding the wafer arrangement area on the side of the wafer arrangement area where the wafers 200 are arranged. In other words, the nozzles 249a and 249b are respectively provided perpendicular to the surface (flat surface) of the wafer 200 on the side of the end (periphery) of the wafer 200 carried into the processing chamber 201. The nozzles 249a and 249b are each configured as an L-shaped long nozzle, and each horizontal portion thereof is provided so as to penetrate the lower side wall of the reaction tube 203, and each vertical portion thereof is at least arranged in a wafer array. It is provided so as to rise from one end side of the region toward the other end side. Gas supply holes 250a and 250b for supplying gas are provided on the side surfaces of the nozzles 249a and 249b, respectively. The gas supply holes 250 a and 250 b are opened so as to face the center of the reaction tube 203, and gas can be supplied toward the wafer 200. A plurality of gas supply holes 250a and 250b are provided from the lower part to the upper part of the reaction tube 203, each having the same opening area, and further provided at the same opening pitch.

このように、本実施形態では、反応管203の側壁の内壁と、反応管203内に配列された複数枚のウエハ200の端部(周縁部)と、で定義される平面視において円環状の縦長の空間内、すなわち、円筒状の空間内に配置したノズル249a,249bを経由してガスを搬送している。そして、ノズル249a,249bにそれぞれ開口されたガス供給孔250a,250bから、ウエハ200の近傍で初めて反応管203内にガスを噴出させている。そして、反応管203内におけるガスの主たる流れを、ウエハ200の表面と平行な方向、すなわち、水平方向としている。このような構成とすることで、各ウエハ200に均一にガスを供給でき、各ウエハ200に形成される薄膜の膜厚均一性を向上させることが可能となる。ウエハ200の表面上を流れたガス、すなわち、反応後の残ガスは、排気口、すなわち、後述する排気管231の方向に向かって流れる。但し、この残ガスの流れの方向は、排気口の位置によって適宜特定され、垂直方向に限ったものではない。   Thus, in the present embodiment, an annular shape in a plan view defined by the inner wall of the side wall of the reaction tube 203 and the ends (peripheral portions) of the plurality of wafers 200 arranged in the reaction tube 203 is provided. Gas is conveyed through nozzles 249a and 249b arranged in a vertically long space, that is, in a cylindrical space. Then, gas is first ejected into the reaction tube 203 from the gas supply holes 250a and 250b opened in the nozzles 249a and 249b, respectively, in the vicinity of the wafer 200. The main flow of gas in the reaction tube 203 is a direction parallel to the surface of the wafer 200, that is, a horizontal direction. With such a configuration, it is possible to supply gas uniformly to each wafer 200 and improve the film thickness uniformity of the thin film formed on each wafer 200. The gas flowing on the surface of the wafer 200, that is, the residual gas after the reaction, flows toward the exhaust port, that is, the direction of the exhaust pipe 231 described later. However, the direction of the remaining gas flow is appropriately specified depending on the position of the exhaust port, and is not limited to the vertical direction.

ガス供給管232aからは、第1の処理ガスとして、シリコン(Si)とハロゲン元素とを含むガス、すなわち、ハロシラン原料ガスが、MFC241a、バルブ243a、ノズル249aを介して処理室201内へ供給される。   A gas containing silicon (Si) and a halogen element, that is, a halosilane source gas, is supplied from the gas supply pipe 232a into the processing chamber 201 through the MFC 241a, the valve 243a, and the nozzle 249a as the first processing gas. The

ハロシラン原料ガスとは、気体状態のハロシラン原料、例えば、常温常圧下で液体状態であるハロシラン原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態であるハロシラン原料等のことである。ハロシラン原料とは、ハロゲン基を有するシラン原料のことである。ハロゲン基には、クロロ基、フルオロ基、ブロモ基、ヨード基等が含まれる。すなわち、ハロゲン基には、塩素(Cl)、フッ素(F)、臭素(Br)、ヨウ素(I)等のハロゲン元素が含まれる。ハロシラン原料は、ハロゲン化物の一種ともいえる。本明細書において「原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態である原料」を意味する場合、「気体状態である原料(原料ガス)」を意味する場合、または、それらの両方を意味する場合がある。   The halosilane raw material gas is a gaseous halosilane raw material, for example, a gas obtained by vaporizing a halosilane raw material in a liquid state at normal temperature and normal pressure, a halosilane raw material in a gaseous state at normal temperature and normal pressure, or the like. The halosilane raw material is a silane raw material having a halogen group. The halogen group includes chloro group, fluoro group, bromo group, iodo group and the like. That is, the halogen group includes halogen elements such as chlorine (Cl), fluorine (F), bromine (Br), iodine (I) and the like. It can be said that the halosilane raw material is a kind of halide. In the present specification, when the term “raw material” is used, it means “a raw material in a liquid state”, “a raw material in a gas state (raw material gas)”, or both of them. There is a case.

第1の処理ガスとしては、例えば、SiおよびClを含むハロシラン原料ガス、すなわち、塩化シラン(シリコンの塩素化合物)を含むクロロシラン原料ガスを用いることができる。クロロシラン原料ガスとしては、例えば、1分子中(分子構造中)に1つのSi原子と2つのCl原子と2つの水素(H)原子とを含むジクロロシラン(SiHCl、略称:DCS)ガスを用いることができる。 As the first processing gas, for example, a halosilane source gas containing Si and Cl, that is, a chlorosilane source gas containing silane chloride (a chlorine compound of silicon) can be used. As the chlorosilane source gas, for example, dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 , abbreviation: DCS) gas containing one Si atom, two Cl atoms, and two hydrogen (H) atoms in one molecule (in the molecular structure). Can be used.

また、ガス供給管232aからは、ドーパントガスとして、最終的に形成されるSi膜中に添加される不純物(ドーパント)を含むガスが、MFC241a、バルブ243a、ノズル249aを介して処理室201内へ供給される。ドーパントガスとしては、III族元素およびV族元素のうちいずれかの元素を含むガスを用いることができ、例えば、1分子中に1つのリン(P)原子と3つのH原子とを含むホスフィン(PH、略称:PH)ガスを用いることができる。 Further, from the gas supply pipe 232a, a gas containing an impurity (dopant) added to the finally formed Si film as a dopant gas enters the processing chamber 201 through the MFC 241a, the valve 243a, and the nozzle 249a. Supplied. As the dopant gas, a gas containing any one of Group III elements and Group V elements can be used. For example, a phosphine containing one phosphorus (P) atom and three H atoms in one molecule ( PH 3 (abbreviation: PH) gas can be used.

ガス供給管232bからは、第2の処理ガスとして、Siを含みハロゲン元素非含有のシラン原料ガスが、MFC241b、バルブ243b、ノズル249bを介して処理室201内へ供給される。第2の処理ガスとしては、水素化シラン(水素化ケイ素)、すなわち、シリコンの水素化合物を含む水素化シラン原料ガスを用いることができ、例えば、1分子中に2つのSi原子と6つのH原子とを含みハロゲン元素非含有のジシラン(Si、略称:DS)ガスを用いることができる。 From the gas supply pipe 232b, a silane source gas containing Si and not containing a halogen element is supplied into the processing chamber 201 as the second processing gas through the MFC 241b, the valve 243b, and the nozzle 249b. As the second processing gas, hydrogenated silane (silicon hydride), that is, a hydrogenated silane source gas containing a hydrogen compound of silicon can be used, for example, two Si atoms and six H atoms in one molecule. Disilane (Si 2 H 6 , abbreviation: DS) gas containing atoms and not containing a halogen element can be used.

ガス供給管232cからは、第3の処理ガスとして、Siを含むシラン原料ガスが、MFC241c、バルブ243c、ガス供給管232b、ノズル249bを介して処理室201内へ供給される。第3の処理ガスとしては、水素化シラン(水素化ケイ素)、すなわち、シリコンの水素化合物を含む水素化シラン原料ガスを用いることができ、例えば、1分子中に1つのSi原子と4つのH原子とを含みハロゲン元素非含有のモノシラン(SiH、略称:MS)ガスを用いることができる。 From the gas supply pipe 232c, a silane source gas containing Si as a third processing gas is supplied into the processing chamber 201 via the MFC 241c, the valve 243c, the gas supply pipe 232b, and the nozzle 249b. As the third processing gas, hydrogenated silane (silicon hydride), that is, a hydrogenated silane source gas containing a hydrogen compound of silicon can be used, for example, one Si atom and four H atoms in one molecule. A monosilane (SiH 4 , abbreviation: MS) gas that contains atoms and does not contain a halogen element can be used.

ガス供給管232d,232eからは、不活性ガスとして、例えば、窒素(N)ガスが、それぞれMFC241d,241e、バルブ243d,243e、ガス供給管232a,232b、ノズル249a,249bを介して処理室201内へ供給される。 From the gas supply pipes 232d and 232e, for example, nitrogen (N 2 ) gas is used as an inert gas via the MFCs 241d and 241e, valves 243d and 243e, gas supply pipes 232a and 232b, and nozzles 249a and 249b, respectively. Supplied into 201.

ガス供給管232aから第1の処理ガスを供給する場合、主に、ガス供給管232a、MFC241a、バルブ243aにより、第1処理ガス供給システムが構成される。ノズル249aを第1処理ガス供給システムに含めて考えてもよい。第1処理ガス供給システムを、第1原料ガス供給システム、或いは、第1原料供給システムと称することもできる。ガス供給管232aからハロシラン原料ガスを供給する場合、第1処理ガス供給システムを、ハロシラン原料ガス供給システム、或いは、ハロシラン原料供給システムと称することもできる。   When the first processing gas is supplied from the gas supply pipe 232a, the first processing gas supply system is mainly configured by the gas supply pipe 232a, the MFC 241a, and the valve 243a. The nozzle 249a may be included in the first processing gas supply system. The first processing gas supply system can also be referred to as a first raw material gas supply system or a first raw material supply system. When supplying the halosilane source gas from the gas supply pipe 232a, the first processing gas supply system may be referred to as a halosilane source gas supply system or a halosilane source supply system.

ガス供給管232aからドーパントガスを供給する場合、主に、ガス供給管232a、MFC241a、バルブ243aにより、ドーパントガス供給システムが構成される。ノズル249aをドーパントガス供給システムに含めて考えてもよい。ドーパントガス供給システムを、ドーパント供給システムと称することもできる。   When supplying dopant gas from the gas supply pipe 232a, a dopant gas supply system is mainly configured by the gas supply pipe 232a, the MFC 241a, and the valve 243a. The nozzle 249a may be included in the dopant gas supply system. The dopant gas supply system can also be referred to as a dopant supply system.

ガス供給管232bから第2の処理ガスを供給する場合、主に、ガス供給管232b、MFC241b、バルブ243bにより、第2処理ガス供給システムが構成される。ノズル249bを第2処理ガス供給システムに含めて考えてもよい。第2処理ガス供給システムを、第2原料ガス供給システム、或いは、第2原料供給システムと称することもできる。ガス供給管232bから水素化シラン原料ガスを供給する場合、第2処理ガス供給システムを、水素化シラン原料ガス供給システム、或いは、水素化シラン原料供給システムと称することもできる。   When the second processing gas is supplied from the gas supply pipe 232b, the second processing gas supply system is mainly configured by the gas supply pipe 232b, the MFC 241b, and the valve 243b. The nozzle 249b may be included in the second processing gas supply system. The second processing gas supply system can also be referred to as a second raw material gas supply system or a second raw material supply system. When the hydrogenated silane raw material gas is supplied from the gas supply pipe 232b, the second processing gas supply system may be referred to as a hydrogenated silane raw material gas supply system or a hydrogenated silane raw material supply system.

ガス供給管232cから第3の処理ガスを供給する場合、主に、ガス供給管232c、MFC241c、バルブ243cにより、第3処理ガス供給システムが構成される。ガス供給管232bのガス供給管232cとの接続部よりも下流側、ノズル249bを第3処理ガス供給システムに含めて考えてもよい。第3処理ガス供給システムを、第3原料ガス供給システム、或いは、第3原料供給システムと称することもできる。ガス供給管232cから水素化シラン原料ガスを供給する場合、第3処理ガス供給システムを、水素化シラン原料ガス供給システム、或いは、水素化シラン原料供給システムと称することもできる。   When the third processing gas is supplied from the gas supply pipe 232c, the third processing gas supply system is mainly configured by the gas supply pipe 232c, the MFC 241c, and the valve 243c. The nozzle 249b may be included in the third processing gas supply system on the downstream side of the connection portion of the gas supply pipe 232b with the gas supply pipe 232c. The third processing gas supply system can also be referred to as a third raw material gas supply system or a third raw material supply system. When the hydrogenated silane source gas is supplied from the gas supply pipe 232c, the third processing gas supply system can also be referred to as a hydrogenated silane source gas supply system or a hydrogenated silane source supply system.

第1〜第3処理ガス供給システムのうち、いずれか、或いは、全てのガス供給システムを、処理ガス供給システム、或いは、成膜ガス供給システムと称することもできる。ドーパントガス供給システムを、成膜ガス供給システム(処理ガス供給システム)に含めて考えることもできる。   Any or all of the first to third process gas supply systems may be referred to as a process gas supply system or a film formation gas supply system. The dopant gas supply system can be considered to be included in the film forming gas supply system (processing gas supply system).

また、主に、ガス供給管232d,232e、MFC241d,241e、バルブ243d,243eにより、不活性ガス供給システムが構成される。不活性ガス供給システムを、パージガス供給システム、希釈ガス供給システム、或いは、キャリアガス供給システムと称することもできる。   Further, an inert gas supply system is mainly configured by the gas supply pipes 232d and 232e, the MFCs 241d and 241e, and the valves 243d and 243e. The inert gas supply system can also be referred to as a purge gas supply system, a dilution gas supply system, or a carrier gas supply system.

上述の各種ガス供給システムのうち、いずれか、或いは、全てのガス供給システムは、バルブ243a〜243eやMFC241a〜241e等が集積されてなる集積型ガス供給システム248として構成されていてもよい。集積型ガス供給システム248は、ガス供給管232a〜232eのそれぞれに対して接続され、ガス供給管232a〜232e内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ243a〜243eの開閉動作やMFC241a〜241eによる流量調整動作等が、後述するコントローラ121によって制御されるように構成されている。集積型ガス供給システム248は、一体型、或いは、分割型の集積ユニットとして構成されており、ガス供給管232a〜232e等に対して集積ユニット単位で着脱を行うことができ、ガス供給システムのメンテナンス、交換、増設等を、集積ユニット単位で行うことが可能なように構成されている。上述の各種ガス供給システムを、それぞれ、ガス供給ユニット、ガス供給系、ガス供給部と称することもできる。   Any or all of the various gas supply systems described above may be configured as an integrated gas supply system 248 in which valves 243a to 243e, MFCs 241a to 241e, and the like are integrated. The integrated gas supply system 248 is connected to each of the gas supply pipes 232a to 232e, and supplies various gases into the gas supply pipes 232a to 232e, that is, opens and closes the valves 243a to 243e and MFCs 241a to 241e. The flow rate adjusting operation or the like is controlled by a controller 121 described later. The integrated gas supply system 248 is configured as an integral or divided type integrated unit, and can be attached to and detached from the gas supply pipes 232a to 232e in units of integrated units, and maintenance of the gas supply system. , Replacement, expansion, etc. can be performed in units of integrated units. The various gas supply systems described above can also be referred to as a gas supply unit, a gas supply system, and a gas supply unit, respectively.

反応管203には、処理室201内の雰囲気を排気する排気管231が設けられている。排気管231には、処理室201内の圧力を検出する圧力検出器(圧力検出部)としての圧力センサ245および圧力調整器(圧力調整部)としてのAPC(Auto Pressure Controller)バルブ244を介して、真空排気装置としての真空ポンプ246が接続されている。APCバルブ244は、真空ポンプ246を作動させた状態で弁を開閉することにより、処理室201内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ246を作動させた状態で、圧力センサ245により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することにより、処理室201内の圧力を調整することができるように構成されているバルブである。主に、排気管231、APCバルブ244、圧力センサ245により、排気系(排気システム)が構成される。真空ポンプ246を排気系に含めて考えてもよい。   The reaction tube 203 is provided with an exhaust pipe 231 for exhausting the atmosphere in the processing chamber 201. The exhaust pipe 231 is connected via a pressure sensor 245 as a pressure detector (pressure detection unit) for detecting the pressure in the processing chamber 201 and an APC (Auto Pressure Controller) valve 244 as a pressure regulator (pressure adjustment unit). A vacuum pump 246 as a vacuum exhaust device is connected. The APC valve 244 can open and close the vacuum pump 246 while the vacuum pump 246 is in operation, thereby evacuating and stopping the vacuum exhaust in the processing chamber 201. Further, with the vacuum pump 246 in an operating state, The valve is configured such that the pressure in the processing chamber 201 can be adjusted by adjusting the valve opening based on the pressure information detected by the pressure sensor 245. An exhaust system (exhaust system) is mainly configured by the exhaust pipe 231, the APC valve 244, and the pressure sensor 245. The vacuum pump 246 may be included in the exhaust system.

反応管203の下方には、反応管203の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ219が設けられている。シールキャップ219は、反応管203の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ219は、例えばSUS等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ219の上面には、反応管203の下端と当接するシール部材としてのOリング220が設けられている。シールキャップ219の処理室201と反対側には、後述するボート217を回転させる回転機構267が設置されている。回転機構267の回転軸255は、シールキャップ219を貫通してボート217に接続されている。回転機構267は、ボート217を回転させることでウエハ200を回転させるように構成されている。シールキャップ219は、反応管203の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ115によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ115は、シールキャップ219を昇降させることで、ボート217を処理室201内外に搬入および搬出することが可能なように構成されている。すなわち、ボートエレベータ115は、ボート217すなわちウエハ200を、処理室201内外に搬送する搬送装置(搬送機構)として構成されている。   Below the reaction tube 203, a seal cap 219 is provided as a furnace opening lid capable of airtightly closing the lower end opening of the reaction tube 203. The seal cap 219 is configured to contact the lower end of the reaction tube 203 from the lower side in the vertical direction. The seal cap 219 is made of a metal such as SUS and is formed in a disk shape. On the upper surface of the seal cap 219, an O-ring 220 is provided as a seal member that comes into contact with the lower end of the reaction tube 203. On the opposite side of the seal cap 219 from the processing chamber 201, a rotation mechanism 267 for rotating a boat 217 described later is installed. A rotation shaft 255 of the rotation mechanism 267 passes through the seal cap 219 and is connected to the boat 217. The rotation mechanism 267 is configured to rotate the wafer 200 by rotating the boat 217. The seal cap 219 is configured to be lifted and lowered in the vertical direction by a boat elevator 115 as a lifting mechanism vertically installed outside the reaction tube 203. The boat elevator 115 is configured so that the boat 217 can be carried in and out of the processing chamber 201 by moving the seal cap 219 up and down. That is, the boat elevator 115 is configured as a transfer device (transfer mechanism) that transfers the boat 217, that is, the wafers 200 into and out of the processing chamber 201.

基板支持具としてのボート217は、複数枚、例えば25〜200枚のウエハ200を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート217は、例えば石英やSiC等の耐熱性材料からなる。ボート217の下部には、例えば石英やSiC等の耐熱性材料からなる断熱板218が水平姿勢で多段に支持されている。この構成により、ヒータ207からの熱がシールキャップ219側に伝わりにくくなっている。但し、本実施形態は上述の形態に限定されない。例えば、ボート217の下部に断熱板218を設けずに、石英やSiC等の耐熱性材料からなる筒状の部材として構成された断熱筒を設けてもよい。   The boat 217 as a substrate support is configured to support a plurality of, for example, 25 to 200 wafers 200 in a horizontal posture and in a multi-stage by aligning them in the vertical direction with their centers aligned. It is configured to arrange at intervals. The boat 217 is made of a heat-resistant material such as quartz or SiC. Under the boat 217, heat insulating plates 218 made of a heat-resistant material such as quartz or SiC are supported in multiple stages in a horizontal posture. With this configuration, heat from the heater 207 is not easily transmitted to the seal cap 219 side. However, this embodiment is not limited to the above-mentioned form. For example, instead of providing the heat insulating plate 218 in the lower portion of the boat 217, a heat insulating cylinder configured as a cylindrical member made of a heat resistant material such as quartz or SiC may be provided.

反応管203内には、温度検出器としての温度センサ263が設置されている。温度センサ263により検出された温度情報に基づきヒータ207への通電具合を調整することで、処理室201内の温度が所望の温度分布となる。温度センサ263は、ノズル249a,249bと同様にL字型に構成されており、反応管203の内壁に沿って設けられている。   A temperature sensor 263 is installed in the reaction tube 203 as a temperature detector. By adjusting the power supply to the heater 207 based on the temperature information detected by the temperature sensor 263, the temperature in the processing chamber 201 becomes a desired temperature distribution. The temperature sensor 263 is configured in an L shape similarly to the nozzles 249a and 249b, and is provided along the inner wall of the reaction tube 203.

図3に示すように、制御部(制御手段)であるコントローラ121は、CPU(Central Processing Unit)121a、RAM(Random Access Memory)121b、記憶装置121c、I/Oポート121dを備えたコンピュータとして構成されている。RAM121b、記憶装置121c、I/Oポート121dは、内部バス121eを介して、CPU121aとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ121には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置122が接続されている。   As shown in FIG. 3, the controller 121, which is a control unit (control means), is configured as a computer including a CPU (Central Processing Unit) 121a, a RAM (Random Access Memory) 121b, a storage device 121c, and an I / O port 121d. Has been. The RAM 121b, the storage device 121c, and the I / O port 121d are configured to exchange data with the CPU 121a via the internal bus 121e. For example, an input / output device 122 configured as a touch panel or the like is connected to the controller 121.

記憶装置121cは、例えばフラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等で構成されている。記憶装置121c内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ121に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。RAM121bは、CPU121aによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域(ワークエリア)として構成されている。   The storage device 121c is configured by, for example, a flash memory, an HDD (Hard Disk Drive), or the like. In the storage device 121c, a control program that controls the operation of the substrate processing apparatus, a process recipe that describes the procedure and conditions of the substrate processing described later, and the like are stored in a readable manner. The process recipe is a combination of the controller 121 that allows the controller 121 to execute each procedure in the substrate processing process described later and obtain a predetermined result, and functions as a program. Hereinafter, the process recipe, the control program, and the like are collectively referred to simply as a program. The process recipe is also simply called a recipe. When the term “program” is used in this specification, it may include only a recipe, only a control program, or both. The RAM 121b is configured as a memory area (work area) in which programs, data, and the like read by the CPU 121a are temporarily stored.

I/Oポート121dは、上述のMFC241a〜241e、バルブ243a〜243e、圧力センサ245、APCバルブ244、真空ポンプ246、ヒータ207、温度センサ263、回転機構267、ボートエレベータ115等に接続されている。   The I / O port 121d is connected to the above-described MFCs 241a to 241e, valves 243a to 243e, pressure sensor 245, APC valve 244, vacuum pump 246, heater 207, temperature sensor 263, rotating mechanism 267, boat elevator 115, and the like. .

CPU121aは、記憶装置121cから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置122からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置121cからレシピを読み出すように構成されている。CPU121aは、読み出したレシピの内容に沿うように、MFC241a〜241eによる各種ガスの流量調整動作、バルブ243a〜243eの開閉動作、APCバルブ244の開閉動作および圧力センサ245に基づくAPCバルブ244による圧力調整動作、真空ポンプ246の起動および停止、温度センサ263に基づくヒータ207の温度調整動作、回転機構267によるボート217の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ115によるボート217の昇降動作等を制御するように構成されている。   The CPU 121a is configured to read and execute a control program from the storage device 121c and to read a recipe from the storage device 121c in response to an operation command input from the input / output device 122 or the like. The CPU 121a adjusts the flow rate of various gases by the MFCs 241a to 241e, the opening / closing operation of the valves 243a to 243e, the opening / closing operation of the APC valve 244, and the pressure adjustment by the APC valve 244 based on the pressure sensor 245 so as to follow the contents of the read recipe. Operation, start and stop of the vacuum pump 246, temperature adjustment operation of the heater 207 based on the temperature sensor 263, rotation and rotation speed adjustment operation of the boat 217 by the rotation mechanism 267, lifting and lowering operation of the boat 217 by the boat elevator 115, etc. It is configured.

コントローラ121は、外部記憶装置(例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、CDやDVD等の光ディスク、MO等の光磁気ディスク、USBメモリやメモリカード等の半導体メモリ)123に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置121cや外部記憶装置123は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置121c単体のみを含む場合、外部記憶装置123単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置123を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。   The controller 121 is stored in an external storage device 123 (for example, a magnetic tape, a magnetic disk such as a flexible disk or a hard disk, an optical disk such as a CD or a DVD, a magneto-optical disk such as an MO, or a semiconductor memory such as a USB memory or a memory card). The above-mentioned program can be configured by installing it in a computer. The storage device 121c and the external storage device 123 are configured as computer-readable recording media. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium. When the term “recording medium” is used in this specification, it may include only the storage device 121c alone, may include only the external storage device 123 alone, or may include both of them. The program may be provided to the computer using a communication means such as the Internet or a dedicated line without using the external storage device 123.

(2)基板処理工程
上述の基板処理装置を用い、半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、基板上にSi膜を形成し、さらにそのSi膜を熱処理するシーケンス例について、図4、図5(a)〜図5(g)を用いて説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ121により制御される。
(2) Substrate Processing Step As an example of a semiconductor device (device) manufacturing process using the above-described substrate processing apparatus, a sequence example in which a Si film is formed on a substrate and the Si film is heat-treated is shown in FIG. This will be described with reference to FIGS. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus is controlled by the controller 121.

図4に示す成膜シーケンスでは、
表面に単結晶Siと絶縁膜200aとが露出した基板としてのウエハ200に対して、第1の処理ガスとしてDCSガスを供給するステップ1と、ウエハ200に対して、第2の処理ガスとしてDSガスを供給するステップ2と、を交互に行うステップ(パラレルシードステップ)と、
ウエハ200に対して、第3の処理ガスとしてMSガスを供給するステップ(CVD成膜ステップ)と、
を行うことで、単結晶Si上に第1のSi膜200eをホモエピタキシャル成長させるとともに、絶縁膜200a上に第1のSi膜200eとは結晶構造が異なる第2のSi膜200gを成長させる。すなわち、図4に示す成膜シーケンスでは、3種類のシラン原料ガス(トリプルSiソース)を用いることで、単結晶Si上に、第1のSi膜200e上に第2のSi膜200gが形成されてなる積層構造(積層膜)を形成する。以下、この積層膜を、単にSi膜とも称する。
In the film forming sequence shown in FIG.
Step 1 of supplying a DCS gas as a first processing gas to a wafer 200 as a substrate having exposed single crystal Si and an insulating film 200a on the surface, and DS as a second processing gas to the wafer 200 A step of alternately supplying gas 2 and a step of performing a parallel seed step (parallel seed step);
Supplying MS gas as a third processing gas to the wafer 200 (CVD film forming step);
Thus, the first Si film 200e is homoepitaxially grown on the single crystal Si, and the second Si film 200g having a crystal structure different from that of the first Si film 200e is grown on the insulating film 200a. That is, in the film forming sequence shown in FIG. 4, the second Si film 200g is formed on the first Si film 200e on the single crystal Si by using three kinds of silane source gases (triple Si source). A laminated structure (laminated film) is formed. Hereinafter, this laminated film is also simply referred to as a Si film.

その後、第1のSi膜200e上に第2のSi膜200gが形成されてなるSi膜を熱処理(アニール)することで、第2のSi膜200gのうち第1のSi膜200e(ホモエピタキシャルSi膜)に接触する部分をホモエピタキシャル化させるステップ(アニールステップ)を行う。   Thereafter, the Si film in which the second Si film 200g is formed on the first Si film 200e is heat-treated (annealed), whereby the first Si film 200e (homoepitaxial Si) in the second Si film 200g. A step (annealing step) of homoepitaxializing the portion in contact with the film) is performed.

本明細書では、上述の成膜シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。また、アニールをANLと称することもある。   In this specification, the above-described film forming sequence may be indicated as follows for convenience. Annealing may also be referred to as ANL.

〔(DCS→DS)×n→MS〕→ANL ⇒ Si [(DCS → DS) × n → MS] → ANL ⇒ Si

本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体(集合体)」を意味する場合、すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合がある。また、本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面(露出面)」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。   In this specification, when the term “wafer” is used, it means “wafer itself” or “a laminate (aggregate) of a wafer and a predetermined layer or film formed on the surface”. In other words, it may be called a wafer including a predetermined layer or film formed on the surface. In addition, when the term “wafer surface” is used in this specification, it means “the surface of the wafer itself (exposed surface)” or “the surface of a predetermined layer or film formed on the wafer”. That is, it may mean “the outermost surface of the wafer as a laminated body”.

従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面(露出面)に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層(または膜)を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面(露出面)上に所定の層(または膜)を直接形成する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等の上、すなわち、積層体としてのウエハの最表面の上に所定の層(または膜)を形成する」ことを意味する場合がある。   Therefore, in the present specification, the phrase “supplying a predetermined gas to the wafer” means “supplying a predetermined gas directly to the surface (exposed surface) of the wafer itself”. , It may mean that “a predetermined gas is supplied to a layer, a film, or the like formed on the wafer, that is, to the outermost surface of the wafer as a laminated body”. Further, in this specification, when “describe a predetermined layer (or film) on the wafer” is described, “determine a predetermined layer (or film) directly on the surface (exposed surface) of the wafer itself”. This means that a predetermined layer (or film) is formed on a layer or film formed on the wafer, that is, on the outermost surface of the wafer as a laminate. There is a case.

また、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。   In this specification, the term “substrate” is also synonymous with the term “wafer”.

(ウエハチャージおよびボートロード)
複数枚のウエハ200がボート217に装填(ウエハチャージ)される。その後、図1に示すように、複数枚のウエハ200を支持したボート217は、ボートエレベータ115によって持ち上げられて処理室201内へ搬入(ボートロード)される。この状態で、シールキャップ219は、Oリング220を介して反応管203の下端をシールした状態となる。
(Wafer charge and boat load)
A plurality of wafers 200 are loaded into the boat 217 (wafer charge). Thereafter, as shown in FIG. 1, the boat 217 that supports the plurality of wafers 200 is lifted by the boat elevator 115 and loaded into the processing chamber 201 (boat loading). In this state, the seal cap 219 seals the lower end of the reaction tube 203 via the O-ring 220.

ウエハ200としては、例えば、単結晶Siにより構成されたSi基板、或いは、表面に単結晶Si膜が形成された基板を用いることができる。図12(a)の部分拡大図に示すように、ウエハ200の表面の一部には、例えば、シリコン酸化膜(SiO膜、以下、SiO膜ともいう)等の絶縁膜200aが予め形成されている。すなわち、ウエハ200の表面は、単結晶Siと絶縁膜200aとがそれぞれ露出した状態となっている。絶縁膜200aは、SiO膜の他、シリコン窒化膜(SiN膜)、シリコン炭化膜(SiC膜)、シリコン炭窒化膜(SiCN膜)、シリコン酸窒化膜(SiON膜)、シリコン酸炭化膜(SiOC膜)、シリコン酸炭窒化膜(SiOCN膜)、シリコン硼窒化膜(SiBN膜)、シリコン硼炭窒化膜(SiBCN膜)等のSi系絶縁膜や、アルミニウム酸化膜(AlO膜)、ハフニウム酸化膜(HfO膜)、ジルコニウム酸化膜(ZrO膜)、チタン酸化膜(TiO膜)等の金属系絶縁膜であってもよい。すなわち、絶縁膜200aは、HfO膜やZrO膜のようなHigh−k膜(高誘電率絶縁膜)であってもよく、SiOCN膜、SiOC膜、SiBN膜、SiBCN膜のようなLow−k膜(低誘電率絶縁膜)であってもよい。 As the wafer 200, for example, a Si substrate made of single crystal Si or a substrate having a single crystal Si film formed on the surface can be used. As shown in the partially enlarged view of FIG. 12A, an insulating film 200a such as a silicon oxide film (SiO 2 film, hereinafter also referred to as SiO film) is formed on a part of the surface of the wafer 200 in advance. ing. That is, the surface of the wafer 200 is in a state where the single crystal Si and the insulating film 200a are exposed. In addition to the SiO film, the insulating film 200a includes a silicon nitride film (SiN film), a silicon carbide film (SiC film), a silicon carbonitride film (SiCN film), a silicon oxynitride film (SiON film), and a silicon oxycarbide film (SiOC). Film), silicon oxycarbonitride film (SiOCN film), silicon boronitride film (SiBN film), silicon borocarbonitride film (SiBCN film), etc., silicon oxide film, aluminum oxide film (AlO film), hafnium oxide film It may be a metal insulating film such as (HfO film), zirconium oxide film (ZrO film), titanium oxide film (TiO film). That is, the insulating film 200a may be a high-k film (high dielectric constant insulating film) such as a HfO film or a ZrO film, and a low-k film such as a SiOCN film, a SiOC film, a SiBN film, or a SiBCN film. (Low dielectric constant insulating film) may be used.

図5(a)〜図5(g)は、図12(a)に示す表面構造を有するウエハ200を処理する場合、すなわち、表面に凹部が設けられており、凹部の底部が単結晶Siにより構成され、凹部の側部および上部が絶縁膜(SiO膜)200aにより構成されているウエハ200を処理する場合を示している。図5(a)〜図5(g)は、便宜上、ウエハ200の表面を部分的に拡大した図である。ウエハ200を処理室201内に搬入する前、ウエハ200の表面はフッ化水素(HF)等により予め洗浄される。但し、洗浄処理の後、処理室201内へ搬入するまでの間に、ウエハ200の表面は一時的に大気に晒されることとなる。そのため、図5(a)に示すように、処理室201内へ搬入されるウエハ200の表面の少なくとも一部には、自然酸化膜(SiO膜)200bが形成されることとなる。自然酸化膜200bは、凹部の底部、すなわち、露出した単結晶Siの一部を疎らに(アイランド状に)覆うように形成されることもあり、また、露出した単結晶Siの全域を連続的に(非アイランド状に)覆うように形成されることもある。   5 (a) to 5 (g) show a case where the wafer 200 having the surface structure shown in FIG. 12 (a) is processed, that is, the surface is provided with a recess, and the bottom of the recess is made of single crystal Si. A case is shown in which a wafer 200 is processed, in which side portions and upper portions of the recesses are formed of an insulating film (SiO film) 200a. 5A to 5G are views in which the surface of the wafer 200 is partially enlarged for convenience. Before the wafer 200 is carried into the processing chamber 201, the surface of the wafer 200 is previously cleaned with hydrogen fluoride (HF) or the like. However, the surface of the wafer 200 is temporarily exposed to the atmosphere after the cleaning process and before being carried into the processing chamber 201. Therefore, as shown in FIG. 5A, a natural oxide film (SiO film) 200b is formed on at least a part of the surface of the wafer 200 carried into the processing chamber 201. The natural oxide film 200b may be formed so as to cover the bottom of the concave portion, that is, a part of the exposed single crystal Si sparsely (in an island shape), or continuously over the entire exposed single crystal Si. It may be formed so as to cover (non-island shape).

(圧力調整および温度調整)
処理室201内、すなわち、ウエハ200が存在する空間が所望の圧力(真空度)となるように、真空ポンプ246によって真空排気(減圧排気)される。この際、処理室201内の圧力は圧力センサ245で測定され、この測定された圧力情報に基づきAPCバルブ244がフィードバック制御される。真空ポンプ246は、少なくともウエハ200に対する処理が終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室201内のウエハ200が所望の温度となるようにヒータ207によって加熱される。この際、処理室201内が所望の温度分布となるように、温度センサ263が検出した温度情報に基づきヒータ207への通電具合がフィードバック制御される。ヒータ207による処理室201内の加熱は、少なくともウエハ200に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。また、回転機構267によるボート217およびウエハ200の回転を開始する。回転機構267によるボート217およびウエハ200の回転は、少なくとも、ウエハ200に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
(Pressure adjustment and temperature adjustment)
Vacuum exhaust (reduced pressure) is performed by the vacuum pump 246 so that the processing chamber 201, that is, the space where the wafer 200 exists, has a desired pressure (degree of vacuum). At this time, the pressure in the processing chamber 201 is measured by the pressure sensor 245, and the APC valve 244 is feedback-controlled based on the measured pressure information. The vacuum pump 246 maintains a state in which it is always operated until at least the processing on the wafer 200 is completed. Further, the wafer 200 in the processing chamber 201 is heated by the heater 207 so as to reach a desired temperature. At this time, the power supply to the heater 207 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor 263 so that the inside of the processing chamber 201 has a desired temperature distribution. Heating of the processing chamber 201 by the heater 207 is continuously performed at least until the processing on the wafer 200 is completed. Further, the rotation of the boat 217 and the wafers 200 by the rotation mechanism 267 is started. The rotation of the boat 217 and the wafer 200 by the rotation mechanism 267 is continuously performed at least until the processing on the wafer 200 is completed.

(パラレルシードステップ)
その後、次の2つのステップ、すなわち、ステップ1,2を順次実行する。
(Parallel seed step)
Thereafter, the next two steps, that is, steps 1 and 2 are sequentially executed.

[ステップ1]
(DCSガス供給)
このステップでは、処理室201内のウエハ200に対してDCSガスを供給する。
[Step 1]
(DCS gas supply)
In this step, DCS gas is supplied to the wafer 200 in the processing chamber 201.

バルブ243aを開き、ガス供給管232a内にDCSガスを流す。DCSガスは、MFC241aにより流量調整され、ノズル249aを介して処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。このとき、ウエハ200に対してDCSガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243dを開き、ガス供給管232d内へNガスを流す。Nガスは、MFC241dにより流量調整され、DCSガスと一緒に処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。また、ノズル249b内へのDCSガスの侵入を防止するため、バルブ243eを開き、ガス供給管232e内へNガスを流す。Nガスは、ガス供給管232b、ノズル249bを介して処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。 The valve 243a is opened and DCS gas is allowed to flow into the gas supply pipe 232a. The flow rate of the DCS gas is adjusted by the MFC 241a, supplied into the processing chamber 201 through the nozzle 249a, and exhausted from the exhaust pipe 231. At this time, DCS gas is supplied to the wafer 200. At the same time, the valve 243d is opened and N 2 gas is allowed to flow into the gas supply pipe 232d. The flow rate of the N 2 gas is adjusted by the MFC 241d, supplied into the processing chamber 201 together with the DCS gas, and exhausted from the exhaust pipe 231. Further, in order to prevent DCS gas from entering the nozzle 249b, the valve 243e is opened, and N 2 gas is allowed to flow into the gas supply pipe 232e. The N 2 gas is supplied into the processing chamber 201 through the gas supply pipe 232b and the nozzle 249b, and is exhausted from the exhaust pipe 231.

ウエハ200に対してDCSガスを供給することで、以下の処理を進行させ、ウエハ200の表面状態を、図5(b)に示す状態へと変化させることができる。   By supplying the DCS gas to the wafer 200, the following processing can be performed to change the surface state of the wafer 200 to the state shown in FIG.

まず、凹部の底部、すなわち、単結晶Si上においては、電気陰性度の大きなハロゲン(Cl)を含むDCSを供給することで、単結晶Siの表面に形成された自然酸化膜200bにおける酸素(O)と、DCSにおけるClと、が引き合い、自然酸化膜200bに含まれるSi−O結合を切断することができる。これにより、単結晶Siの表面におけるSiの結合手は、フリーとなる。すなわち、単結晶Siの表面において、Siの共有結合のダングリングボンド(未結合手)を生じさせることができる。これにより、後述するホモエピタキシャル成長が進行しやすい環境が整うこととなる。なお、凹部の底部においては、上述の反応が進行することにより、表面に形成された自然酸化膜200bが除去されることとなる。すなわち、DCSガスは、単結晶Siの表面から自然酸化膜200bを除去するクリーニングガス(洗浄ガス)として作用することとなる。   First, oxygen (O) in the natural oxide film 200b formed on the surface of the single crystal Si is supplied by supplying DCS containing halogen (Cl) having a large electronegativity at the bottom of the recess, that is, on the single crystal Si. ) And Cl in DCS attract each other, and the Si—O bond contained in the natural oxide film 200b can be cut. Thereby, the Si bond on the surface of the single crystal Si becomes free. In other words, Si dangling bonds (unbonded hands) can be generated on the surface of single crystal Si. As a result, an environment in which homoepitaxial growth, which will be described later, easily proceeds, is prepared. In addition, in the bottom part of a recessed part, the above-mentioned reaction advances and the natural oxide film 200b formed in the surface will be removed. That is, the DCS gas acts as a cleaning gas (cleaning gas) for removing the natural oxide film 200b from the surface of the single crystal Si.

また、凹部の側部および上部、すなわち、絶縁膜(SiO膜)200a上においては、電気陰性度の大きなハロゲン(Cl)を含むDCSを供給することで、絶縁膜200aの表面におけるOと、DCSにおけるClと、が引き合い、絶縁膜200aに含まれるSi−O結合を切断することができる。これにより、絶縁膜200aの表面に、Siの未結合手、すなわち、Siの吸着サイトを形成することができる。なお、SiO膜等の絶縁膜200a上には、本来、Siの未結合手は存在しないか、存在したとしても僅かである。そのため、この状態で、ウエハ200に対してDSガスを供給する後述のステップ2を行っても、絶縁膜200aの表面では、Siの核は成長しないか、たとえ成長したとしてもランダムな成長(アイランド状の成長)となる。   Further, on the side and upper part of the recess, that is, on the insulating film (SiO film) 200a, by supplying DCS containing halogen (Cl) having a high electronegativity, O and DCS on the surface of the insulating film 200a are supplied. Cl is attracted to the Si—O bond contained in the insulating film 200a. Thereby, Si dangling bonds, that is, Si adsorption sites can be formed on the surface of the insulating film 200a. Note that, on the insulating film 200a such as an SiO film, Si dangling bonds originally do not exist, or even if there are few. Therefore, in this state, even if Step 2 (to be described later) for supplying DS gas to the wafer 200 is performed, Si nuclei do not grow on the surface of the insulating film 200a, or even if grown, random growth (island) Growth).

(残留ガス除去)
凹部の底部においてホモエピタキシャル成長が進行しやすい環境が整い、また、凹部の側部および上部においてSiの吸着サイトが形成されたら、バルブ243aを閉じ、DCSガスの供給を停止する。このとき、APCバルブ244は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくは上述の反応に寄与した後のガスを処理室201内から排除する。このとき、バルブ243d,243eは開いたままとして、Nガスの処理室201内への供給を維持する。Nガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留するガスを処理室201内から排除する効果を高めることができる。
(Residual gas removal)
When an environment in which homoepitaxial growth is likely to proceed at the bottom of the recess is ready, and Si adsorption sites are formed at the side and top of the recess, the valve 243a is closed and the supply of DCS gas is stopped. At this time, the APC valve 244 is kept open, the inside of the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246, and the unreacted gas remaining in the processing chamber 201 or the gas after contributing to the above-mentioned reaction is sent from the processing chamber 201. Exclude. At this time, the valves 243d and 243e remain open, and the supply of N 2 gas into the processing chamber 201 is maintained. The N 2 gas acts as a purge gas, which can enhance the effect of removing the gas remaining in the processing chamber 201 from the processing chamber 201.

このとき、処理室201内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室201内を完全にパージしなくてもよい。処理室201内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ2において悪影響が生じることはない。処理室201内へ供給するNガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管203(処理室201)の容積と同程度の量のNガスを供給することで、ステップ2において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室201内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。Nガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。 At this time, the gas remaining in the processing chamber 201 may not be completely removed, and the inside of the processing chamber 201 may not be completely purged. If the amount of gas remaining in the processing chamber 201 is very small, there will be no adverse effect in the subsequent step 2. The flow rate of the N 2 gas supplied into the processing chamber 201 does not need to be a large flow rate. For example, by supplying an amount of N 2 gas equivalent to the volume of the reaction tube 203 (processing chamber 201), step 2 is performed. Purging can be performed to such an extent that no adverse effect is caused. Thus, by not completely purging the inside of the processing chamber 201, the purge time can be shortened and the throughput can be improved. The consumption of N 2 gas can be suppressed to the minimum necessary.

[ステップ2]
(DSガス供給)
ステップ1が終了した後、処理室201内のウエハ200に対してDSガスを供給する。
[Step 2]
(DS gas supply)
After step 1 is completed, DS gas is supplied to the wafer 200 in the processing chamber 201.

このステップでは、バルブ243b,243d,243eの開閉制御を、ステップ1におけるバルブ243a,243d,243eの開閉制御と同様の手順で行う。ガス供給管232b内を流れたDSガスは、MFC241bにより流量調整され、ノズル249bを介して処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。このとき、ウエハ200に対してDSガスが供給されることとなる。   In this step, the opening / closing control of the valves 243b, 243d, 243e is performed in the same procedure as the opening / closing control of the valves 243a, 243d, 243e in Step 1. The DS gas flowing through the gas supply pipe 232b is adjusted in flow rate by the MFC 241b, supplied into the processing chamber 201 through the nozzle 249b, and exhausted from the exhaust pipe 231. At this time, DS gas is supplied to the wafer 200.

ウエハ200に対してDSガスを供給することで、以下の処理を進行させ、ウエハ200の表面状態を、図5(c)に示す状態、すなわち、2種類のシードがパラレルに形成された状態へと移行させることができる。   By supplying the DS gas to the wafer 200, the following processing is performed, and the surface state of the wafer 200 is changed to the state shown in FIG. 5C, that is, two seeds are formed in parallel. And can be migrated.

まず、凹部の底部、すなわち、単結晶Si上においては、ステップ1を行うことで形成されたSiの未結合手にDSに含まれるSiを結合させ、単結晶Si上に、Si結晶をエピタキシャル成長(気相エピタキシャル成長)させることができる。下地となる結晶と、この結晶上に成長する結晶と、が同じ材質(Si)であることから、この成長は、ホモエピタキシャル成長となる。ホモエピタキシャル成長では、下地となる結晶の上に、この結晶と同じ格子定数を持ち、同じ材料からなる結晶が、同一の結晶方位で成長する。そのため、ホモエピタキシャル成長では、下地となる結晶と、この結晶上に成長する結晶と、が異なる材質であるヘテロエピタキシャル成長に比べ、欠陥の少ない、良質な結晶を得ることができる。このとき形成される核(或いは膜)を、後述する第1のSi膜(エピタキシャルSi膜)200eのシード(第1のシード)200cと考えることができる。   First, at the bottom of the recess, that is, on single crystal Si, Si contained in DS is bonded to the Si dangling bonds formed by performing Step 1, and Si crystal is epitaxially grown on single crystal Si ( Vapor phase epitaxial growth). Since the crystal serving as the base and the crystal growing on the crystal are the same material (Si), this growth is homoepitaxial growth. In homoepitaxial growth, a crystal having the same lattice constant as this crystal and made of the same material grows on the underlying crystal in the same crystal orientation. Therefore, in homoepitaxial growth, it is possible to obtain a high-quality crystal with fewer defects compared to heteroepitaxial growth in which the underlying crystal and the crystal grown on this crystal are different materials. The nucleus (or film) formed at this time can be considered as a seed (first seed) 200c of a first Si film (epitaxial Si film) 200e described later.

また、凹部の側部および上部、すなわち、絶縁膜200a上においては、ステップ1を行うことで形成された吸着サイトに、DSに含まれるSiを吸着させることができる。吸着サイトにSiが吸着することで形成される核の結晶構造は、アモルファス(非晶質)、ポリ(多結晶)、または、アモルファスとポリの混晶となる。このとき形成される核を、後述する第2のSi膜200gのシード(第2のシード)200dと考えることができる。   Further, Si contained in the DS can be adsorbed on the adsorbing sites formed by performing Step 1 on the side and upper portions of the recesses, that is, on the insulating film 200a. The crystal structure of the nucleus formed by the adsorption of Si at the adsorption site is amorphous (amorphous), poly (polycrystalline), or a mixed crystal of amorphous and poly. The nucleus formed at this time can be considered as a seed (second seed) 200d of a second Si film 200g described later.

(残留ガス除去)
第1のシード200c、第2のシード200dの形成、すなわち、2種類のシードの形成(パラレルシード処理)が完了したら、バルブ243bを閉じ、DSガスの供給を停止する。そして、ステップ1と同様の処理手順により、処理室201内に残留する未反応もしくは上述の反応に寄与した後のガスや反応副生成物を処理室201内から排除する。このとき、処理室201内に残留するガス等を完全に排除しなくてもよい点は、ステップ1と同様である。
(Residual gas removal)
When the formation of the first seed 200c and the second seed 200d, that is, the formation of two kinds of seeds (parallel seed processing) is completed, the valve 243b is closed and the supply of the DS gas is stopped. Then, by the same processing procedure as in Step 1, unreacted gas remaining in the processing chamber 201 or after having contributed to the above reaction and reaction by-products are removed from the processing chamber 201. At this time, it is the same as in step 1 that the gas remaining in the processing chamber 201 does not have to be completely removed.

[所定回数実施]
パラレルシードステップでは、上述したステップ1,2を、交互に、すなわち、同期させることなく非同時に行うサイクルを所定回数(1回以上)行う。パラレルシードステップを行うことで、以下の処理を進行させ、ウエハ200の表面状態を、図5(d)に示す状態へと移行させることができる。
[Perform a specified number of times]
In the parallel seed step, a cycle in which Steps 1 and 2 described above are performed alternately, that is, non-simultaneously without being synchronized is performed a predetermined number of times (one or more times). By performing the parallel seed step, the following processing can be advanced to shift the surface state of the wafer 200 to the state shown in FIG.

まず、凹部の底部、すなわち、単結晶Si上においては、第1のSi膜200eを形成することができる。第1のSi膜200eは、単結晶Si上に形成された第1のシード200cを核として、Si結晶がホモエピタキシャル成長することで形成される。第1のSi膜200eの結晶構造は、下地の結晶性を継承した単結晶となる。すなわち、第1のSi膜200eは、下地の単結晶Siと同一の材料により構成され、同一の格子定数、同一の結晶方位を有する単結晶Si膜(エピタキシャルSi膜)となる。パラレルシードステップで形成される第1のSi膜200eをシード層と考えることもできる。この場合、シード層はエピタキシャルSi層で構成されることとなる。このエピタキシャルSi層で構成されるシード層を、第1のシード層と称することもできる。   First, the first Si film 200e can be formed on the bottom of the recess, that is, on the single crystal Si. The first Si film 200e is formed by homoepitaxial growth of the Si crystal using the first seed 200c formed on the single crystal Si as a nucleus. The crystal structure of the first Si film 200e is a single crystal that inherits the crystallinity of the base. That is, the first Si film 200e is a single crystal Si film (epitaxial Si film) made of the same material as the underlying single crystal Si and having the same lattice constant and the same crystal orientation. The first Si film 200e formed by the parallel seed step can also be considered as a seed layer. In this case, the seed layer is composed of an epitaxial Si layer. The seed layer composed of this epitaxial Si layer can also be referred to as a first seed layer.

また、凹部の側部および上部、すなわち、絶縁膜200a上においては、シード層200fを形成することができる。シード層200fは、絶縁膜200a上に第2のシード200dが高密度に成長することで形成され、絶縁膜200aの表面を緻密に覆う層となる。シード層200fの結晶構造は、アモルファス、ポリ、または、アモルファスとポリの混晶となる。すなわち、シード層200fは、アモルファスSi層、ポリSi層、または、アモルファスとポリの混晶Si層となる。シード層200fを第2のシード層と称することもできる。   Further, a seed layer 200f can be formed on the side and upper part of the recess, that is, on the insulating film 200a. The seed layer 200f is formed by growing the second seed 200d at a high density on the insulating film 200a, and becomes a layer that densely covers the surface of the insulating film 200a. The crystal structure of the seed layer 200f is amorphous, poly, or a mixed crystal of amorphous and poly. That is, the seed layer 200f is an amorphous Si layer, a poly Si layer, or a mixed crystal Si layer of amorphous and poly. The seed layer 200f can also be referred to as a second seed layer.

このように、パラレルシードステップでは、単結晶Si上および絶縁膜200a上に、第1のシード層(エピタキシャルSi層)および第2のシード層(アモルファスSi層、ポリSi層、または、アモルファスとポリの混晶Si層)が、それぞれパラレルに形成されることとなる。つまり、パラレルシードステップでは、結晶構造が異なる2種類のSiシード層がパラレルに形成されることとなる。これが、このステップをパラレルシードステップと称する所以である。   Thus, in the parallel seed step, the first seed layer (epitaxial Si layer) and the second seed layer (amorphous Si layer, poly-Si layer, or amorphous and poly-layer are formed on the single crystal Si and the insulating film 200a. The mixed crystal Si layers) are formed in parallel. That is, in the parallel seed step, two types of Si seed layers having different crystal structures are formed in parallel. This is why this step is called a parallel seed step.

[パラレルシードステップの処理条件]
ステップ1において、MFC241aで制御するDCSガスの供給流量は、例えば10〜1000sccm、好ましくは10〜500sccmの範囲内の流量とする。DCSガスをウエハ200に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間(照射時間)は、例えば0.5〜10分、好ましくは1〜5分の範囲内の時間とする。
[Parallel seed step processing conditions]
In step 1, the supply flow rate of the DCS gas controlled by the MFC 241a is, for example, 10 to 1000 sccm, preferably 10 to 500 sccm. The time for supplying the DCS gas to the wafer 200, that is, the gas supply time (irradiation time) is, for example, 0.5 to 10 minutes, preferably 1 to 5 minutes.

ステップ2において、MFC241bで制御するDSガスの供給流量は、例えば10〜1000sccm、好ましくは10〜500sccmの範囲内の流量とする。DSガスをウエハ200に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間(照射時間)は、例えば0.5〜10分、好ましくは1〜5分の範囲内の時間とする。   In step 2, the supply flow rate of the DS gas controlled by the MFC 241b is, for example, 10 to 1000 sccm, preferably 10 to 500 sccm. The time for supplying the DS gas to the wafer 200, that is, the gas supply time (irradiation time) is, for example, 0.5 to 10 minutes, preferably 1 to 5 minutes.

ステップ1,2において、MFC241d,241eで制御するNガスの供給流量は、それぞれ例えば100〜10000sccmの範囲内の流量とする。 In steps 1 and 2, the supply flow rate of the N 2 gas controlled by the MFCs 241d and 241e is set to a flow rate in the range of 100 to 10,000 sccm, for example.

ステップ1,2における処理室201内の圧力は、例えば1〜1000Pa、好ましくは1〜100Paの範囲内の圧力とする。   The pressure in the processing chamber 201 in steps 1 and 2 is, for example, 1 to 1000 Pa, preferably 1 to 100 Pa.

ステップ1,2におけるヒータ207の温度は、ウエハ200の温度が、例えば350〜450℃、好ましくは370〜390℃の範囲内の温度(第1の温度)となるような温度に設定する。   The temperature of the heater 207 in steps 1 and 2 is set such that the temperature of the wafer 200 becomes a temperature (first temperature) within a range of 350 to 450 ° C., preferably 370 to 390 ° C., for example.

ウエハ200の温度が350℃未満となると、ステップ2で供給するDSが分解しにくくなり、ウエハ200上への第1のシード200cや第2のシード200dの形成、すなわち、第1のSi膜200eやシード層200fの形成が困難となる場合がある。ウエハ200の温度を350℃以上とすることで、上述の課題を解消することが可能となる。ウエハ200の温度を370℃以上とすることで、ステップ2で供給するDSの分解を促進させることができ、また、ステップ1で供給するDCSによる上述のSi−O結合の切断反応を確実に進行させることが可能となる。すなわち、凹部の底部においてホモエピタキシャル成長の進行しやすい環境を確実に整え、凹部の側部および上部においてSiの吸着サイトの形成を確実に行うことが可能となり、また、ウエハ200上への第1のシード200cや第2のシード200dの形成、すなわち、第1のSi膜200eやシード層200fの形成を確実に行うことが可能となる。   When the temperature of the wafer 200 is less than 350 ° C., the DS supplied in Step 2 is difficult to be decomposed, and the formation of the first seed 200c and the second seed 200d on the wafer 200, that is, the first Si film 200e. Or the seed layer 200f may be difficult to form. By setting the temperature of the wafer 200 to 350 ° C. or higher, the above-described problems can be solved. By setting the temperature of the wafer 200 to 370 ° C. or higher, the decomposition of the DS supplied in Step 2 can be promoted, and the above-described Si—O bond breaking reaction by the DCS supplied in Step 1 is reliably advanced. It becomes possible to make it. That is, it is possible to reliably prepare an environment in which homoepitaxial growth is likely to proceed at the bottom of the recess, to reliably form Si adsorption sites at the side and top of the recess, and to form the first on the wafer 200. It is possible to reliably form the seed 200c and the second seed 200d, that is, the first Si film 200e and the seed layer 200f.

ウエハ200の温度が450℃を超えると、ステップ1で供給するDCSに含まれるSiがウエハ200上へ堆積する場合がある。この場合、単結晶Siの表面から自然酸化膜が除去される前にSiが堆積することとなる。そのため、単結晶Si上(自然酸化膜上)では、ホモエピタキシャル成長は進行せず、アモルファスSi膜やポリSi膜が成長することとなる。また、ウエハ200の温度が450℃を超えると、DCSによる上述のSi−O結合の切断反応を進行させることが困難となる場合がある。これにより、ウエハ200上への第1のシード200cや第2のシード200dの形成、すなわち、第1のSi膜200eやシード層200fの形成が困難となる場合がある。ウエハ200の温度を450℃以下とすることで、上述の課題を解消することが可能となる。ウエハ200の温度を390℃以下とすることで、DCSに含まれるSiのウエハ200上への堆積を確実に抑制しつつ、DCSによる上述のSi−O結合の切断反応を確実に進行させることが可能となる。すなわち、凹部の底部においてホモエピタキシャル成長の進行しやすい環境を確実に整え、また、凹部の側部および上部においてSiの吸着サイトの形成を確実に行うことが可能となる。これにより、ウエハ200上への第1のシード200cや第2のシード200dの形成、すなわち、第1のSi膜200eやシード層200fの形成を確実に行うことが可能となる。   When the temperature of the wafer 200 exceeds 450 ° C., Si included in the DCS supplied in Step 1 may be deposited on the wafer 200. In this case, Si is deposited before the natural oxide film is removed from the surface of the single crystal Si. Therefore, homoepitaxial growth does not proceed on single crystal Si (natural oxide film), and an amorphous Si film or a poly Si film grows. In addition, when the temperature of the wafer 200 exceeds 450 ° C., it may be difficult to advance the above-described Si—O bond breaking reaction by DCS. This may make it difficult to form the first seed 200c and the second seed 200d on the wafer 200, that is, to form the first Si film 200e and the seed layer 200f. By setting the temperature of the wafer 200 to 450 ° C. or less, the above-described problems can be solved. By setting the temperature of the wafer 200 to 390 ° C. or less, the above-described Si—O bond cleavage reaction by the DCS can be reliably advanced while reliably suppressing the deposition of Si contained in the DCS on the wafer 200. It becomes possible. In other words, it is possible to reliably prepare an environment in which homoepitaxial growth is likely to proceed at the bottom of the recess, and to reliably form Si adsorption sites at the side and top of the recess. This makes it possible to reliably form the first seed 200c and the second seed 200d on the wafer 200, that is, the formation of the first Si film 200e and the seed layer 200f.

よって、ウエハ200の温度は、例えば350〜450℃、好ましくは370〜390℃の範囲内の温度とするのがよい。   Therefore, the temperature of the wafer 200 is, for example, 350 to 450 ° C., preferably 370 to 390 ° C.

ステップ1,2を交互に行うサイクルの実施回数は、例えば1〜20回、好ましくは、1〜10回の範囲内とする。これにより形成する第1のSi膜200eの厚さ、および、シード層200fの厚さは、それぞれ、例えば1〜50Å、好ましくは、5〜20Åの範囲内の厚さとする。   The number of executions of the cycle in which Steps 1 and 2 are alternately performed is, for example, 1 to 20 times, preferably 1 to 10 times. The thickness of the first Si film 200e formed thereby and the thickness of the seed layer 200f are, for example, 1 to 50 mm, preferably 5 to 20 mm, respectively.

第1の処理ガスとしては、DCSガスの他、モノクロロシラン(SiHCl、略称:MCS)ガス、テトラクロロシランすなわちシリコンテトラクロライド(SiCl、略称:STC)ガス、トリクロロシラン(SiHCl、略称:TCS)ガス、ヘキサクロロジシラン(SiCl、略称:HCDS)ガス等のクロロシラン原料ガスを用いることができる。なお、ステップ1において、ウエハ200上へのSiの堆積を抑制しつつ、上述のSi−O結合の切断反応を促進させるには、第1の処理ガスとして、1分子中に含まれるSiの数が少なく、1分子中に含まれるハロゲン元素(Cl等)の数が多いハロシラン原料ガスを用いることが好ましい。また、ステップ1において、上述のSi−O結合の切断反応を適正に抑制するには、1分子中に含まれるハロゲン元素(Cl等)の数が少ないハロシラン原料ガスを用いることが好ましい。 As the first processing gas, in addition to DCS gas, monochlorosilane (SiH 3 Cl, abbreviation: MCS) gas, tetrachlorosilane, that is, silicon tetrachloride (SiCl 4 , abbreviation: STC) gas, trichlorosilane (SiHCl 3 , abbreviation: A chlorosilane source gas such as TCS) gas or hexachlorodisilane (Si 2 Cl 6 , abbreviation: HCDS) gas can be used. In step 1, in order to promote the above-described Si—O bond breaking reaction while suppressing the deposition of Si on the wafer 200, the number of Si contained in one molecule as the first processing gas. Therefore, it is preferable to use a halosilane source gas having a small number of halogen elements (such as Cl) contained in one molecule. Further, in Step 1, it is preferable to use a halosilane source gas having a small number of halogen elements (Cl or the like) contained in one molecule in order to appropriately suppress the above-described Si—O bond cleavage reaction.

第2の処理ガスとしては、DSガスの他、MSガス、トリシラン(Si、略称:TS)ガス等のハロゲン元素非含有のシラン原料ガスを用いることができる。 As the second processing gas, a halogen element-free silane source gas such as MS gas, trisilane (Si 3 H 8 , abbreviation: TS) gas, or the like can be used in addition to the DS gas.

不活性ガスとしては、Nガスの他、例えば、Arガス、Heガス、Neガス、Xeガス等の希ガスを用いることができる。 As the inert gas, for example, a rare gas such as Ar gas, He gas, Ne gas, and Xe gas can be used in addition to N 2 gas.

(CVD成膜ステップ)
第1のSi膜200e、シード層200fを形成した後、処理室201内のウエハ200に対し、MSガスおよびPHガスを供給する。
(CVD deposition step)
After forming the first Si film 200e and the seed layer 200f, MS gas and PH gas are supplied to the wafer 200 in the processing chamber 201.

このステップでは、バルブ243c,243d,243eの開閉制御を、ステップ1におけるバルブ243a,243d,243eの開閉制御と同様の手順で行う。ガス供給管232c内を流れたMSガスは、MFC241cにより流量制御され、ガス供給管232b、ノズル249bを介して処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。またこのとき、バルブ243aを開き、ガス供給管232a内にPHガスを流す。PHガスは、MFC241aにより流量調整され、ノズル249aを介して処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。このとき、ウエハ200に対してMSガスとPHガスとが一緒、かつ同時に供給されることとなる。   In this step, the opening / closing control of the valves 243c, 243d, 243e is performed in the same procedure as the opening / closing control of the valves 243a, 243d, 243e in Step 1. The MS gas flowing in the gas supply pipe 232c is controlled in flow rate by the MFC 241c, supplied into the processing chamber 201 through the gas supply pipe 232b and the nozzle 249b, and exhausted from the exhaust pipe 231. At this time, the valve 243a is opened and PH gas is caused to flow into the gas supply pipe 232a. The pH of the PH gas is adjusted by the MFC 241a, supplied into the processing chamber 201 through the nozzle 249a, and exhausted from the exhaust pipe 231. At this time, the MS gas and the PH gas are supplied to the wafer 200 together and simultaneously.

ウエハ200に対してMSガス、PHガスを供給することで、以下の処理を進行させ、ウエハ200の表面を、図5(e)、図5(f)に示す状態へと順に移行させることができる。   By supplying MS gas and PH gas to the wafer 200, the following processing can be performed to sequentially shift the surface of the wafer 200 to the state shown in FIGS. 5E and 5F. it can.

まず、図5(e)に示すように、凹部の底部、すなわち、単結晶Si上においては、パラレルシードステップを行うことで形成された第1のSi膜200eを、さらにホモエピタキシャル成長(気相エピタキシャル成長)させることができる。すなわち、図15(d)における第1のSi膜200e上に、さらに、第1のSi膜200eと同一の結晶構造を有するエピタキシャルSi膜を成長させることができる。MSガスと一緒にPHガスを供給することで、第1のSi膜200e中に、ドーパントとしてのP成分を添加することができる。   First, as shown in FIG. 5E, on the bottom of the recess, that is, on the single crystal Si, the first Si film 200e formed by performing the parallel seed step is further homoepitaxially grown (vapor phase epitaxial growth). ). That is, an epitaxial Si film having the same crystal structure as that of the first Si film 200e can be further grown on the first Si film 200e in FIG. By supplying the PH gas together with the MS gas, a P component as a dopant can be added to the first Si film 200e.

また、図5(e)に示すように、凹部の側部および上部、すなわち、絶縁膜200a上においては、パラレルシードステップを行うことで形成されたシード層200f上に、第2のSi膜200gを形成することができる。第2のSi膜200gの結晶構造は、アモルファス、ポリ、または、アモルファスとポリの混晶となる。すなわち、第2のSi膜200gは、アモルファスSi膜、ポリSi膜、または、アモルファスとポリの混晶Si膜となる。シード層200fは非常に薄く、また、第2のSi膜200gと結晶構造および材料が同一であることから、シード層200fを、第2のSi膜200gに含めて考えることもできる。MSガスと一緒にPHガスを供給することで、第2のSi膜200g中にも、ドーパントとしてのP成分を添加することができる。   Further, as shown in FIG. 5E, on the side and upper part of the recess, that is, on the insulating film 200a, the second Si film 200g is formed on the seed layer 200f formed by performing the parallel seed step. Can be formed. The crystal structure of the second Si film 200g is amorphous, poly, or a mixed crystal of amorphous and poly. That is, the second Si film 200g is an amorphous Si film, a poly Si film, or a mixed crystal Si film of amorphous and poly. Since the seed layer 200f is very thin and the crystal structure and material are the same as those of the second Si film 200g, the seed layer 200f can be considered to be included in the second Si film 200g. By supplying the PH gas together with the MS gas, the P component as a dopant can be added also to the second Si film 200g.

上述の処理を継続することで、第2のSi膜200gの成長により、第1のSi膜200eの成長を停止させることができる。すなわち、図5(f)に示すように、凹部の側部から成長させた第2のSi膜200gにより、第1のSi膜200eの上部を覆うことで、第1のSi膜200eのホモエピタキシャル成長を停止させることができる。この状態で、凹部内、すなわち、ウエハ200上には、第1のSi膜200eの上に第2のSi膜200gが積層されてなる積層構造(積層膜)が形成されることとなる。凹部内は、この積層膜によって塞がれた状態、すなわち、埋め込まれた状態となる。上述したように、本明細書では、この積層膜を、単にSi膜と称することもある。   By continuing the above processing, the growth of the first Si film 200e can be stopped by the growth of the second Si film 200g. That is, as shown in FIG. 5F, the first Si film 200e is homoepitaxially grown by covering the upper part of the first Si film 200e with the second Si film 200g grown from the side of the recess. Can be stopped. In this state, a laminated structure (laminated film) in which the second Si film 200g is laminated on the first Si film 200e is formed in the recess, that is, on the wafer 200. The concave portion is closed by the laminated film, that is, embedded. As described above, in this specification, this laminated film may be simply referred to as a Si film.

積層膜が形成された後、バルブ243c,243aを閉じ、処理室201内へのMSガス、PHガスの供給を停止する。そして、上述のステップ1と同様の処理手順により、処理室201内に残留する未反応もしくは上述の反応に寄与した後のガスや反応副生成物を処理室201内から排除する。このとき、処理室201内に残留するガス等を完全に排除しなくてもよい点は、ステップ1と同様である。   After the stacked film is formed, the valves 243c and 243a are closed, and the supply of MS gas and PH gas into the processing chamber 201 is stopped. Then, the unreacted gas remaining in the processing chamber 201 or the gas or reaction by-product that has contributed to the above reaction is removed from the processing chamber 201 by the same processing procedure as in Step 1 described above. At this time, it is the same as in step 1 that the gas remaining in the processing chamber 201 does not have to be completely removed.

[CVD成膜ステップの処理条件]
MFC241cで制御するMSガスの供給流量は、例えば10〜2000sccm、好ましくは500〜1000sccmの範囲内の流量とする。MSガスをウエハ200に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間(照射時間)は、ウエハ200上に形成するSi膜の膜厚等によって適宜決定することができる。
[Processing conditions for CVD film formation step]
The supply flow rate of the MS gas controlled by the MFC 241c is, for example, a flow rate in the range of 10 to 2000 sccm, preferably 500 to 1000 sccm. The time for supplying the MS gas to the wafer 200, that is, the gas supply time (irradiation time) can be appropriately determined depending on the film thickness of the Si film formed on the wafer 200.

MFC241aで制御するPHガスの供給流量は、ウエハ200上に形成するデバイスの仕様などによって適宜決定されるが、例えば0.1〜500sccm、好ましくは、1〜100sccmの範囲内の流量とする。PHガスをウエハ200に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間(照射時間)は、ウエハ200上に形成するデバイスの仕様などによって適宜決定することができる。   The supply flow rate of the PH gas controlled by the MFC 241a is appropriately determined depending on the specifications of the device formed on the wafer 200, and is, for example, 0.1 to 500 sccm, preferably 1 to 100 sccm. The time for supplying the PH gas to the wafer 200, that is, the gas supply time (irradiation time) can be appropriately determined according to the specifications of the device formed on the wafer 200.

MFC241d,241eで制御するNガスの供給流量は、それぞれ例えば100〜10000sccmの範囲内の流量とする。 The supply flow rate of the N 2 gas controlled by the MFCs 241d and 241e is, for example, a flow rate in the range of 100 to 10000 sccm.

処理室201内の圧力は、例えば1〜1000Pa、好ましくは1〜100Paの範囲内の圧力とする。   The pressure in the processing chamber 201 is, for example, 1 to 1000 Pa, preferably 1 to 100 Pa.

ヒータ207の温度は、ウエハ200の温度が、上述の第1の温度と同等もしくはそれよりも高い温度(第2の温度)となるような温度に設定する。具体的には、ウエハ200の温度が、例えば350〜650℃、好ましくは400〜550℃の範囲内の温度(第2の温度)となるような温度に、ヒータ207の温度を設定する。   The temperature of the heater 207 is set to a temperature at which the temperature of the wafer 200 becomes equal to or higher than the above-described first temperature (second temperature). Specifically, the temperature of the heater 207 is set to such a temperature that the temperature of the wafer 200 becomes a temperature (second temperature) in the range of 350 to 650 ° C., preferably 400 to 550 ° C., for example.

ウエハ200の温度が350℃未満となると、第3の処理ガスの種類によってはガスが分解しにくくなり、結果として、第1のSi膜200eのホモエピタキシャル成長や、第2のSi膜200gの形成処理(以下、これらの処理をCVD成膜処理ともいう)を進行させることが困難となる場合がある。例えば、第3の処理ガスとしてDSガスを用いる場合には、ウエハ200の温度が350℃未満となると、DSが分解しにくくなり、上述のCVD成膜処理を進行させることが困難となる。ウエハ200の温度を350℃以上とすることで、これを解消することが可能となる。また、ウエハ200の温度を400℃以上とすることで、上述のCVD成膜処理を進行させることが容易となる。例えば、第3の処理ガスとしてDSガスを用いる場合には、ウエハ200の温度を400℃以上とすることで、DSを分解させやすくなり、上述のCVD成膜処理を確実に進行させることが可能となる。また、第3の処理ガスとしてMSガスを用いる場合には、ウエハ200の温度を450℃以上とすることで、MSを分解させやすくなり、上述のCVD成膜処理を確実に進行させることが可能となる。   When the temperature of the wafer 200 is lower than 350 ° C., the gas is difficult to be decomposed depending on the type of the third processing gas, and as a result, homoepitaxial growth of the first Si film 200e and formation processing of the second Si film 200g are performed. (Hereinafter, these processes are also referred to as a CVD film forming process) may be difficult to proceed. For example, when DS gas is used as the third processing gas, when the temperature of the wafer 200 is less than 350 ° C., DS is difficult to decompose and it is difficult to proceed with the above-described CVD film forming process. This can be eliminated by setting the temperature of the wafer 200 to 350 ° C. or higher. Further, when the temperature of the wafer 200 is set to 400 ° C. or higher, the above-described CVD film forming process can be facilitated. For example, when DS gas is used as the third processing gas, by making the temperature of the wafer 200 400 ° C. or higher, DS can be easily decomposed, and the above-described CVD film forming process can be reliably advanced. It becomes. In addition, when MS gas is used as the third processing gas, the temperature of the wafer 200 is set to 450 ° C. or more, so that MS can be easily decomposed and the above-described CVD film forming process can be progressed reliably. It becomes.

ウエハ200の温度が650℃を超えると、CVD反応が強くなり過ぎる(過剰な気相反応が生じる)ことで、膜厚均一性が悪化しやすくなり、その制御が困難となってしまう。また、処理室201内においてパーティクルが発生してしまう懸念があり、ウエハ200上に形成される積層膜の膜質を低下させてしまう場合がある。ウエハ200の温度を650℃以下とすることで、適正な気相反応を生じさせることができることにより、膜厚均一性の悪化を抑制でき、その制御が可能となる。また、処理室201内におけるパーティクルの発生も抑制することが可能となる。特に、ウエハ200の温度を550℃以下とすることで、膜厚均一性を確保しやすくなり、その制御が容易となる。   When the temperature of the wafer 200 exceeds 650 ° C., the CVD reaction becomes too strong (excess gas phase reaction occurs), so that the film thickness uniformity tends to be deteriorated and the control becomes difficult. Further, there is a concern that particles may be generated in the processing chamber 201, and the film quality of the laminated film formed on the wafer 200 may be deteriorated. By setting the temperature of the wafer 200 to 650 ° C. or lower, an appropriate gas phase reaction can be caused, so that deterioration in film thickness uniformity can be suppressed and control thereof is possible. In addition, generation of particles in the processing chamber 201 can be suppressed. In particular, by setting the temperature of the wafer 200 to 550 ° C. or less, it becomes easy to ensure film thickness uniformity and control thereof becomes easy.

よって、ウエハ200の温度は、例えば350〜650℃、好ましくは400〜550℃の範囲内の温度(第2の温度)とするのがよい。なお、ウエハ200の温度を350〜520℃の範囲内の温度とした場合、第2のSi膜200gは、アモルファスSi膜となる傾向が強くなる。また、ウエハ200の温度を520〜530℃の範囲内の温度とした場合、第2のSi膜200gは、アモルファスとポリとの混晶Si膜となる傾向が強くなる。また、ウエハ200の温度を530〜650℃の範囲内の温度とした場合、第2のSi膜200gは、ポリSi膜となる傾向が強くなる。いずれの場合も、第1のSi膜200eは、エピタキシャルSi膜となる。   Therefore, the temperature of the wafer 200 is, for example, 350 to 650 ° C., preferably 400 to 550 ° C. (second temperature). When the temperature of the wafer 200 is set to a temperature within the range of 350 to 520 ° C., the second Si film 200g tends to be an amorphous Si film. Further, when the temperature of the wafer 200 is set to a temperature in the range of 520 to 530 ° C., the second Si film 200g is more likely to be a mixed crystal Si film of amorphous and poly. Further, when the temperature of the wafer 200 is set to a temperature within the range of 530 to 650 ° C., the second Si film 200g tends to be a poly-Si film. In either case, the first Si film 200e is an epitaxial Si film.

CVD成膜ステップで成長させる第1のSi膜200eの厚さ、および、第2のSi膜200gの厚さは、ウエハ200上に形成するデバイスの仕様などによって適宜決定されるが、例えば、それぞれ1〜5000Åとすることができる。   The thickness of the first Si film 200e grown in the CVD film forming step and the thickness of the second Si film 200g are determined as appropriate depending on the specifications of the device formed on the wafer 200. It can be 1 to 5000 mm.

第3の処理ガスとしては、MSガスの他、上述のハロゲン元素非含有の水素化シラン原料ガスや、上述のハロシラン原料ガスを好適に用いることができる。第1のSi膜200eおよび第2のSi膜200g中へのハロゲン元素の残留をそれぞれ抑制させる観点からは、第3の処理ガスとして、ハロゲン元素非含有の水素化シラン原料ガスを用いることが好ましい。また、第1のSi膜200eおよび第2のSi膜200gの成膜レートを向上させる観点からは、第3の処理ガスとして、反応性の高いハロシラン原料ガスを用いることが好ましい。   As the third processing gas, in addition to the MS gas, the above-described halogen element-free hydrogenated silane source gas and the above-described halosilane source gas can be suitably used. From the viewpoint of suppressing the remaining of the halogen element in the first Si film 200e and the second Si film 200g, it is preferable to use a hydrogenated silane source gas containing no halogen element as the third processing gas. . From the viewpoint of improving the deposition rate of the first Si film 200e and the second Si film 200g, it is preferable to use a highly reactive halosilane source gas as the third processing gas.

ドーパントガスとしては、PHガスの他、アルシン(AsH)ガス等のV族元素(P,As等)を含むガスを用いることができる。また、ドーパントガスとしては、V族元素を含むガスの他、ジボラン(B)ガス、トリクロロボラン(BCl)ガス等のIII族元素(B等)を含むガス等を用いることもできる。 As the dopant gas, a gas containing a group V element (P, As, etc.) such as an arsine (AsH 3 ) gas in addition to the PH gas can be used. Further, as the dopant gas, in addition to a gas containing a group V element, a gas containing a group III element (such as B) such as diborane (B 2 H 6 ) gas or trichloroborane (BCl 3 ) gas can be used. .

不活性ガスとしては、Nガスの他、例えば、Arガス、Heガス、Neガス、Xeガス等の希ガスを用いることができる。 As the inert gas, for example, a rare gas such as Ar gas, He gas, Ne gas, and Xe gas can be used in addition to N 2 gas.

(アニールステップ)
第1のSi膜200e、第2のSi膜200gの形成が完了した後、ヒータ207の温度を適正に調整し、ウエハ200上に形成された第1のSi膜200e、第2のSi膜200gをそれぞれ熱処理する。
(Annealing step)
After the formation of the first Si film 200e and the second Si film 200g is completed, the temperature of the heater 207 is appropriately adjusted to form the first Si film 200e and the second Si film 200g formed on the wafer 200. Each is heat-treated.

このステップは、バルブ243d,243eを開き、処理室201内へNガスを供給しながら行ってもよく、また、バルブ243d,243eを閉じ、処理室201へのNガスの供給を停止した状態で行ってもよい。いずれの場合も、このステップは、バルブ243a〜243cを閉じ、処理室201内へのシラン原料ガスの供給を停止した状態で行う。 This step may be performed while the valves 243d and 243e are opened and the N 2 gas is supplied into the processing chamber 201, and the valves 243d and 243e are closed and the supply of the N 2 gas to the processing chamber 201 is stopped. You may carry out in a state. In any case, this step is performed with the valves 243a to 243c closed and the supply of the silane source gas into the processing chamber 201 stopped.

アニールステップを行うことで、ウエハ200上に形成された第1のSi膜200eと第2のSi膜200gとの積層膜を、図5(g)に示す膜へと変化させることができる。すなわち、第2のSi膜200g(アモルファスSi膜、ポリSi膜、アモルファスとポリの混晶Si膜)のうち第1のSi膜200e(ホモエピタキシャルSi膜)に接触する部分を、ホモエピタキシャル化させ(固相エピタキシャル成長させ)、ホモエピタキシャルSi膜に変質(改質)させることができる。つまり、第2のSi膜200gの一部の結晶状態を、第1のSi膜200eの結晶状態と同一の結晶状態に変化させることができる。このホモエピタキシャル化された領域については、第1のSi膜200eの一部と考えることができる。すなわち、アニールステップを行うことで、積層膜中における第1のSi膜200eが占める領域を拡大させることができる。   By performing the annealing step, the laminated film of the first Si film 200e and the second Si film 200g formed on the wafer 200 can be changed to the film shown in FIG. That is, the portion of the second Si film 200g (amorphous Si film, poly Si film, amorphous and poly mixed crystal Si film) that contacts the first Si film 200e (homoepitaxial Si film) is homoepitaxially formed. (Solid phase epitaxial growth) can be altered (modified) into a homoepitaxial Si film. In other words, a part of the crystal state of the second Si film 200g can be changed to the same crystal state as that of the first Si film 200e. This homoepitaxial region can be considered as a part of the first Si film 200e. That is, by performing the annealing step, the region occupied by the first Si film 200e in the laminated film can be expanded.

[アニールステップの処理条件]
MFC241d,241eで制御するNガスの供給流量は、それぞれ例えば0〜10000sccmの範囲内の流量とする。
[Annealing step processing conditions]
The supply flow rate of the N 2 gas controlled by the MFCs 241d and 241e is set to a flow rate in the range of 0 to 10,000 sccm, for example.

処理室201内の圧力は、大気圧未満の圧力とすることが好ましく、例えば、パラレルシードステップやCVD成膜ステップを行う際と同様、1〜1000Pa、好ましくは1〜100Paの範囲内の圧力とする。   The pressure in the processing chamber 201 is preferably set to a pressure less than atmospheric pressure. For example, the pressure in the range of 1 to 1000 Pa, preferably 1 to 100 Pa, is the same as when performing a parallel seed step or a CVD film forming step. To do.

ヒータ207の温度は、ウエハ200の温度が、上述の第2の温度と同等もしくはそれよりも高い温度(第3の温度)となるような温度に設定する。具体的には、ウエハ200の温度が、例えば500〜700℃、好ましくは550〜600℃の範囲内の温度(第3の温度)となるような温度に、ヒータ207の温度を設定する。   The temperature of the heater 207 is set to a temperature at which the temperature of the wafer 200 becomes equal to or higher than the above-described second temperature (third temperature). Specifically, the temperature of the heater 207 is set to such a temperature that the temperature of the wafer 200 becomes a temperature (third temperature) in the range of 500 to 700 ° C., preferably 550 to 600 ° C., for example.

ウエハ200の温度が500℃未満となると、固相エピタキシャル成長が進行しにくくなり、第2のSi膜200gのうち第1のSi膜200eに接触する部分をホモエピタキシャル化させることが困難となる場合がある。ウエハ200の温度を500℃以上とすることで、これを解消することが可能となる。ウエハ200の温度を550℃以上とすることで、固相エピタキシャル成長の成長効率を高めることができ、第2のSi膜200gのうち第1のSi膜200eに接触する部分を、効率よくホモエピタキシャル化させることが可能となる。   When the temperature of the wafer 200 is less than 500 ° C., solid phase epitaxial growth is difficult to proceed, and it may be difficult to homoepitaxialize the portion of the second Si film 200g that contacts the first Si film 200e. is there. This can be eliminated by setting the temperature of the wafer 200 to 500 ° C. or higher. By setting the temperature of the wafer 200 to 550 ° C. or higher, the growth efficiency of the solid phase epitaxial growth can be increased, and the portion of the second Si film 200g that contacts the first Si film 200e is efficiently homoepitaxially formed. It becomes possible to make it.

ウエハ200の温度が700℃を超えると、第2のSi膜200gのうち第1のSi膜200eに接触する部分が、ホモエピタキシャル化することなくポリ化してしまう場合がある。ウエハ200の温度を700℃以下とすることで、これを解消することが可能となる。ウエハ200の温度を600℃以下とすることで、第2のSi膜200gのうち第1のSi膜200eに接触する部分を固相エピタキシャル成長させ、ホモエピタキシャル化させることが容易となる。   When the temperature of the wafer 200 exceeds 700 ° C., the portion of the second Si film 200g that contacts the first Si film 200e may be polycrystallized without homoepitaxialization. This can be solved by setting the temperature of the wafer 200 to 700 ° C. or lower. By setting the temperature of the wafer 200 to 600 ° C. or less, it becomes easy to perform solid-phase epitaxial growth and homoepitaxial growth of the portion of the second Si film 200g that contacts the first Si film 200e.

よって、ウエハ200の温度は、例えば500〜700℃、好ましくは550〜600℃の範囲内の温度(第3の温度)とするのがよい。なお、上述の温度帯では、ウエハ200の温度を低温寄りの温度とする方が、すなわち、低温寄りの温度でゆっくりと熱処理する方が、固相エピタキシャル成長をより適正に進行させることが可能となる。   Therefore, the temperature of the wafer 200 is, for example, 500 to 700 ° C., preferably 550 to 600 ° C. (third temperature). In the above temperature range, the temperature of the wafer 200 is set to a temperature close to a low temperature, that is, the heat treatment slowly at a temperature close to the low temperature allows the solid phase epitaxial growth to proceed more appropriately. .

不活性ガスとしては、安価、かつ、安全性の高いガスを好適に用いることができ、Nガスの他、例えば、Hガスや、Arガス、Heガス、Neガス、Xeガス等の希ガスを用いることができる。 As the inert gas, an inexpensive and highly safe gas can be suitably used. In addition to the N 2 gas, for example, a rare gas such as H 2 gas, Ar gas, He gas, Ne gas, or Xe gas can be used. Gas can be used.

(パージ及び大気圧復帰)
熱処理が終了したら、バルブ243d,243eを開き、ガス供給管232d,232eのそれぞれからNガスを処理室201内へ供給し、排気管231から排気する。Nガスはパージガスとして作用する。これにより、処理室201内が不活性ガスでパージされ、処理室201内に残留するガスや反応副生成物が処理室201内から除去される(パージ)。その後、処理室201内の雰囲気が不活性ガスに置換され(不活性ガス置換)、処理室201内の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。
(Purge and return to atmospheric pressure)
When the heat treatment is completed, the valves 243d and 243e are opened, N 2 gas is supplied from the gas supply pipes 232d and 232e into the processing chamber 201, and the exhaust pipe 231 is exhausted. N 2 gas acts as a purge gas. Thereby, the inside of the processing chamber 201 is purged with the inert gas, and the gas and reaction by-products remaining in the processing chamber 201 are removed from the processing chamber 201 (purging). Thereafter, the atmosphere in the processing chamber 201 is replaced with an inert gas (inert gas replacement), and the pressure in the processing chamber 201 is returned to normal pressure (return to atmospheric pressure).

(ボートアンロード及びウエハディスチャージ)
ボートエレベータ115によりシールキャップ219が下降され、反応管203の下端が開口される。そして、処理済のウエハ200が、ボート217に支持された状態で、反応管203の下端から反応管203の外部に搬出される(ボートアンロード)。処理済のウエハ200は、ボート217より取出される(ウエハディスチャージ)。
(Boat unload and wafer discharge)
The seal cap 219 is lowered by the boat elevator 115 and the lower end of the reaction tube 203 is opened. Then, the processed wafer 200 is carried out from the lower end of the reaction tube 203 to the outside of the reaction tube 203 (boat unloading) while being supported by the boat 217. The processed wafer 200 is taken out from the boat 217 (wafer discharge).

(3)本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果が得られる。
(3) Effects According to the Present Embodiment According to the present embodiment, one or more effects shown below can be obtained.

(a)パラレルシードステップでは、表面に単結晶Siが露出したウエハ200に対し、ハロゲン元素を含むDCSガスを供給するステップ1を行うことで、単結晶Siの表面に形成された自然酸化膜200bを除去すると共に、単結晶Siの表面にSiの未結合手を生じさせることが可能となる。これにより、単結晶Si上へ、エピタキシャルSi膜(第1のSi膜200e)を成長させることが可能となる。結果として、ウエハ200の表面(単結晶Si)上に、第1のSi膜200eの上に第2のSi膜200gが積層されてなる膜、すなわち、下層側にエピタキシャルSi膜を含む積層膜を形成することが可能となる。この積層膜は、下層側にエピタキシャルSi膜を含むことから、アモルファスSi、ポリSi、または、アモルファスとポリの混晶Siのみから構成されるSi単膜よりも、ウエハ200等とのコンタクト抵抗が低く、電気的特性に優れた良質な膜となる。なお、DCSガスの代わりに、水素化シラン原料ガスや、1分子中にアミノ基を含むアミノシラン原料ガス等の、ハロゲン元素非含有のシラン原料ガスを用いた場合には、単結晶Si上にエピタキシャルSi膜が成長しにくくなり、上述の効果を得ることは困難となる。 (A) In the parallel seed step, the natural oxide film 200b formed on the surface of the single crystal Si is performed by performing step 1 of supplying a DCS gas containing a halogen element to the wafer 200 on which the single crystal Si is exposed. In addition, it is possible to generate Si dangling bonds on the surface of the single crystal Si. As a result, an epitaxial Si film (first Si film 200e) can be grown on the single crystal Si. As a result, a film in which the second Si film 200g is stacked on the first Si film 200e on the surface (single crystal Si) of the wafer 200, that is, a stacked film including an epitaxial Si film on the lower layer side. It becomes possible to form. Since this laminated film includes an epitaxial Si film on the lower layer side, the contact resistance with respect to the wafer 200 or the like is higher than that of an Si single film composed only of amorphous Si, poly Si, or mixed crystal Si of amorphous and poly. It is a low-quality film with excellent electrical characteristics. When a silane source gas not containing a halogen element such as a hydrogenated silane source gas or an aminosilane source gas containing an amino group in one molecule is used instead of the DCS gas, the epitaxial layer is formed on the single crystal Si. It becomes difficult for the Si film to grow, and it becomes difficult to obtain the above-described effect.

(b)パラレルシードステップでは、表面に絶縁膜200aが露出したウエハ200に対し、ハロゲン元素を含むDCSガスを供給するステップ1を行うことで、絶縁膜200aの表面に、Siの吸着サイトを形成することが可能となる。これにより、絶縁膜200a上への第2のシード200dの形成、すなわち、シード層200fの形成を確実に行うことが可能となる。結果として、ウエハ200の表面に凹部が設けられており、凹部の側部が絶縁膜200aにより構成されている場合において、凹部内への第2のSi膜200gの形成、すなわち、凹部内へのSi膜の埋め込みを、確実に行うことが可能となる。そして、ウエハ200上に形成する積層膜(Si膜)を、ピンホールの存在しない緻密な膜とすることができ、フッ化水素(HF)に対する耐性の高い膜とすることが可能となる。 (B) In the parallel seed step, Si adsorption sites are formed on the surface of the insulating film 200a by performing step 1 of supplying a DCS gas containing a halogen element to the wafer 200 with the insulating film 200a exposed on the surface. It becomes possible to do. This makes it possible to reliably form the second seed 200d on the insulating film 200a, that is, form the seed layer 200f. As a result, when the concave portion is provided on the surface of the wafer 200 and the side portion of the concave portion is constituted by the insulating film 200a, the second Si film 200g is formed in the concave portion, that is, into the concave portion. The Si film can be reliably embedded. The laminated film (Si film) formed on the wafer 200 can be a dense film without pinholes, and can be a film highly resistant to hydrogen fluoride (HF).

(c)パラレルシードステップでは、ステップ1を行うことで、凹部の底部においてホモエピタキシャル成長の進行しやすい環境を整え、また、凹部の側部および上部においてSiの吸着サイトを形成することができる。これにより、ウエハ200上への第1のSi膜200eおよびシード層200fの形成を、遅滞なく開始させることが可能となる。結果として、積層膜(Si膜)のインキュベーションタイム(成長遅れ)を短縮させ、成膜処理の生産性を向上させることが可能となる。 (C) In the parallel seed step, by performing Step 1, an environment in which homoepitaxial growth is likely to proceed is prepared at the bottom of the recess, and Si adsorption sites can be formed at the side and top of the recess. Thereby, the formation of the first Si film 200e and the seed layer 200f on the wafer 200 can be started without delay. As a result, it is possible to shorten the incubation time (growth delay) of the laminated film (Si film) and improve the productivity of the film formation process.

(d)パラレルシードステップでは、DCSガスの供給とDSガスの供給とを交互に行うことで、第1のシード200cおよび第2のシード200dの密度をそれぞれ増やし、第1のSi膜200eおよびシード層200fがアイランド状に成長することを回避することが可能となる。これにより、第1のSi膜200eおよびシード層200fの段差被覆性を高めることができる。結果として、ウエハ200上に形成するSi膜を、ピンホールの存在しない緻密な膜とすることができ、HFに対する耐性の高い膜とすることが可能となる。 (D) In the parallel seed step, the density of the first seed 200c and the second seed 200d is increased by alternately supplying the DCS gas and the DS gas, and the first Si film 200e and the seed are supplied. It is possible to avoid the layer 200f from growing in an island shape. Thereby, the step coverage of the first Si film 200e and the seed layer 200f can be improved. As a result, the Si film formed on the wafer 200 can be a dense film without pinholes, and can be a film highly resistant to HF.

(e)パラレルシードステップでは、DCSガスの供給とDSガスの供給とを交互に行うことから、処理室201内における所望しない過剰な気相反応を抑制することができ、処理室201内で発生するパーティクルの量を低減させることが可能となる。 (E) In the parallel seed step, the supply of DCS gas and the supply of DS gas are alternately performed, so that an undesirable excessive gas phase reaction in the processing chamber 201 can be suppressed and generated in the processing chamber 201. The amount of particles to be reduced can be reduced.

(f)パラレルシードステップとCVD成膜ステップとで、異なる分子構造(化学構造)を有するシラン原料ガス、すなわち、マテリアルの異なるシラン原料ガスを用いることで、最終的に形成する積層膜の成膜効率と膜厚均一性等の特性とを両立させることが可能となる。 (F) Film formation of a laminated film finally formed by using silane source gases having different molecular structures (chemical structures), that is, silane source gases having different materials, in the parallel seed step and the CVD film formation step. It is possible to achieve both efficiency and characteristics such as film thickness uniformity.

例えば、パラレルシードステップにおいて、第2の処理ガスとして、1分子中に2つのSi原子を有し、CVD成膜ステップで用いるMSガスよりも熱分解温度が低く(分解しやすく)、吸着効率の高いDSガスを用いることで、第1のシード200cおよび第2のシード200dの生成効率をそれぞれ高めることが可能となる。これにより、第1のSi膜200eおよびシード層200fの形成効率をそれぞれ高めることが可能となる。すなわち、第2の処理ガスとしてDSガスを、第3の処理ガスとしてMSガスを用いることで、第2、第3の処理ガスとして共にMSガスを用いる場合よりも、ウエハ200上へ形成する積層膜の成膜効率を高めることが可能となる。   For example, in the parallel seed step, the second processing gas has two Si atoms in one molecule, and has a lower thermal decomposition temperature (easily decomposed) than the MS gas used in the CVD film forming step, and has an adsorption efficiency of By using a high DS gas, the generation efficiency of the first seed 200c and the second seed 200d can be increased. Thereby, the formation efficiency of the first Si film 200e and the seed layer 200f can be increased. That is, by using DS gas as the second processing gas and MS gas as the third processing gas, the stack formed on the wafer 200 is more than when MS gas is used as the second and third processing gases. The film formation efficiency can be increased.

また例えば、CVD成膜ステップにおいて、第3の処理ガスとして、1分子中に1つのSi原子を有し、パラレルシードステップで用いるDSガスよりも熱分解温度が高く(分解しにくく)、吸着効率が低いMSガスを用いることで、第1のSi膜200eおよび第2のSi膜200gの成膜速度をそれぞれ適正に制御することが可能となる。これにより、第1のSi膜200eおよび第2のSi膜200gの面内膜厚均一性や段差被覆性等の特性をそれぞれ向上させることが可能となる。すなわち、第2の処理ガスとしてDSガスを、第3の処理ガスとしてMSガスを用いることで、第2、第3の処理ガスとして共にDSガスを用いる場合よりも、ウエハ200上へ形成する積層膜の面内膜厚均一性や段差被覆性等の特性を向上させることが可能となる。   Further, for example, in the CVD film forming step, the third processing gas has one Si atom in one molecule, and has a higher thermal decomposition temperature (difficult to decompose) than the DS gas used in the parallel seed step, and the adsorption efficiency. By using a low MS gas, it is possible to appropriately control the deposition rates of the first Si film 200e and the second Si film 200g. Thereby, it is possible to improve the in-plane film thickness uniformity and the step coverage of the first Si film 200e and the second Si film 200g, respectively. That is, by using a DS gas as the second processing gas and an MS gas as the third processing gas, a stack formed on the wafer 200 as compared with the case where the DS gas is used as the second and third processing gases. It is possible to improve characteristics such as in-plane film thickness uniformity and step coverage.

(g)アニールステップを行うことにより、ウエハ200上に形成する積層膜の膜質を、さらに向上させることが可能となる。例えば、第2のSi膜200gのうち第1のSi膜200eに接触する部分をホモエピタキシャル化(固相エピタキシャル成長)させ、積層膜中における第1のSi膜200e(ホモエピタキシャルSi膜)が占める領域を拡大させることにより、積層膜のコンタクト抵抗をさらに低減させることが可能となる。また、例えば、アニールステップを行うことにより、積層膜をさらに緻密化させ、HF耐性のさらに高い膜とすることも可能となる。 (G) By performing the annealing step, the film quality of the laminated film formed on the wafer 200 can be further improved. For example, a portion of the second Si film 200g that is in contact with the first Si film 200e is homoepitaxially (solid phase epitaxial growth), and a region occupied by the first Si film 200e (homoepitaxial Si film) in the stacked film By enlarging this, it becomes possible to further reduce the contact resistance of the laminated film. In addition, for example, by performing an annealing step, the laminated film can be further densified to obtain a film having higher HF resistance.

(h)上述の効果は、第1の処理ガスとしてDCSガス以外のハロシランガスを用いる場合や、第2の処理ガスとしてDSガス以外の水素化シランガスを用いる場合や、第3の処理ガスとしてMSガス以外の水素化シランガスを用いる場合や、ドーパントガスとしてPHガス以外のドーパントガスを用いる場合にも、同様に得ることができる。 (H) The above-described effects are obtained when a halosilane gas other than the DCS gas is used as the first processing gas, a hydrogenated silane gas other than the DS gas is used as the second processing gas, or the MS is used as the third processing gas. The same can be obtained when a hydrogenated silane gas other than the gas is used, or when a dopant gas other than the PH gas is used as the dopant gas.

(4)変形例
本実施形態における成膜シーケンスは、上記に示した態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。
(4) Modification The film forming sequence in the present embodiment is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as in the following modification.

(変形例1)
図6や以下に示す成膜シーケンスのように、パラレルシードステップでは、ステップ1,2を交互に行うサイクルを開始する前に、ウエハ200に対してDCSガスを供給するステップ(プリクリーニングステップ)を行うようにしてもよい。本変形例によっても、図4に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、ウエハ200に対してDCSガスを供給することによる上述の作用を、より確実に得ることができる。特に、プリクリーニングステップにおけるDCSガスの供給時間を、ステップ1におけるDCSガスの供給時間よりも長くすることで、ウエハ200に対してDCSガスを供給することによる上述の作用を、さらに確実に得ることができる。
(Modification 1)
As in the film forming sequence shown in FIG. 6 and the following, in the parallel seed step, a step (pre-cleaning step) of supplying DCS gas to the wafer 200 is started before starting a cycle in which steps 1 and 2 are alternately performed. You may make it perform. Also by this modification, the same effect as the film-forming sequence shown in FIG. 4 is acquired. Further, the above-described operation by supplying the DCS gas to the wafer 200 can be obtained more reliably. In particular, by making the DCS gas supply time in the pre-cleaning step longer than the DCS gas supply time in Step 1, the above-described operation by supplying the DCS gas to the wafer 200 can be obtained more reliably. Can do.

〔DCS→(DCS→DS)×n→MS〕→ANL ⇒ Si [DCS → (DCS → DS) × n → MS] → ANL ⇒ Si

(変形例2)
図7に示す成膜シーケンスのように、パラレルシードステップでは、ステップ1,2を交互に行うサイクルを所定回数行う際に、初回のサイクルのステップ1におけるDCSガスの供給時間を、その後のサイクルのステップ1におけるDCSガスの供給時間よりも長くしてもよい。本変形例によっても、図4に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、ウエハ200に対してDCSガスを供給することによる上述の作用を、より確実に得ることができる。
(Modification 2)
As in the film formation sequence shown in FIG. 7, in the parallel seed step, when the cycle in which steps 1 and 2 are alternately performed is performed a predetermined number of times, the DCS gas supply time in step 1 of the first cycle is set to the subsequent cycle. The DCS gas supply time in step 1 may be longer than that. Also by this modification, the same effect as the film-forming sequence shown in FIG. 4 is acquired. Further, the above-described operation by supplying the DCS gas to the wafer 200 can be obtained more reliably.

(変形例3)
図8に示す成膜シーケンスのように、パラレルシードステップでは、ステップ1,2を交互に行うサイクルを所定回数行う際に、初回のサイクルのステップ1におけるDCSガスの供給流量を、その後のサイクルのステップ1におけるDCSガスの供給流量よりも多くしてもよい。本変形例によっても、図4に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、ウエハ200に対してDCSガスを供給することによる上述の作用を、より確実に得ることができる。
(Modification 3)
As in the film formation sequence shown in FIG. 8, in the parallel seed step, when the cycle in which steps 1 and 2 are alternately performed is performed a predetermined number of times, the DCS gas supply flow rate in step 1 of the first cycle is changed to the subsequent cycle. The supply flow rate of DCS gas in step 1 may be increased. Also by this modification, the same effect as the film-forming sequence shown in FIG. 4 is acquired. Further, the above-described operation by supplying the DCS gas to the wafer 200 can be obtained more reliably.

(変形例4)
図9に示す成膜シーケンスのように、パラレルシードステップでは、ステップ1,2を交互に行うサイクルを所定回数行う際、サイクルを行う度に、ステップ1におけるDCSガスの供給流量を徐々に減少させるようにしてもよい。また、パラレルシードステップでは、ステップ1,2を交互に行うサイクルを所定回数行う際、サイクルを行う度に、ステップ1におけるDCSガスの供給時間を徐々に短縮させるようにしてもよい。本変形例によっても、図4に示す成膜シーケンスや変形例1〜3と同様の効果が得られる。また、パラレルシードステップの途中からDCSガスの供給流量や供給時間を減らすことで、DCSガスの使用量を削減し、成膜コストを低減させることも可能となる。
(Modification 4)
As in the film forming sequence shown in FIG. 9, in the parallel seed step, when a cycle in which steps 1 and 2 are alternately performed is performed a predetermined number of times, the supply flow rate of DCS gas in step 1 is gradually decreased every time the cycle is performed. You may do it. In the parallel seed step, when the cycle in which steps 1 and 2 are alternately performed is performed a predetermined number of times, the DCS gas supply time in step 1 may be gradually shortened each time the cycle is performed. Also by this modification, the same effect as the film-forming sequence shown in FIG. 4 and the modifications 1-3 is acquired. In addition, by reducing the supply flow rate and supply time of the DCS gas from the middle of the parallel seed step, the amount of DCS gas used can be reduced and the film formation cost can be reduced.

(変形例5)
図10や以下に示す成膜シーケンスのように、パラレルシードステップでは、ステップ1を行った後、ステップ2を間欠的に複数回行うようにしてもよい。本変形例によっても、図4に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、パラレルシードステップの途中からDCSガスの供給を行わないようにすることで、DCSガスの使用量を低減させ、成膜コストを削減することも可能となる。なお、本変形例のステップ1におけるDCSガスの供給時間を、図4に示す成膜シーケンスのステップ1におけるDCSガスの供給時間よりも長くすることで、ウエハ200に対してDCSガスを供給することによる上述の作用を、確実に得ることができる。また、本変形例のステップ1におけるDCSガスの供給流量を、図4に示す成膜シーケンスのステップ1におけるDCSガスの供給流量よりも多くすることで、ウエハ200に対してDCSガスを供給することによる上述の作用を、確実に得ることができる。
(Modification 5)
As shown in FIG. 10 and the film forming sequence shown below, in the parallel seed step, after step 1 is performed, step 2 may be intermittently performed a plurality of times. Also by this modification, the same effect as the film-forming sequence shown in FIG. 4 is acquired. Further, by not supplying DCS gas in the middle of the parallel seed step, it is possible to reduce the amount of DCS gas used and to reduce the film formation cost. Note that the DCS gas is supplied to the wafer 200 by setting the DCS gas supply time in Step 1 of the present modification longer than the DCS gas supply time in Step 1 of the film forming sequence shown in FIG. The above-mentioned action can be obtained with certainty. Further, the DCS gas is supplied to the wafer 200 by increasing the supply flow rate of the DCS gas in step 1 of this modification to the supply flow rate of DCS gas in step 1 of the film forming sequence shown in FIG. The above-mentioned action can be obtained with certainty.

〔DCS→DS×n→MS〕→ANL ⇒ Si [DCS → DS × n → MS] → ANL ⇒ Si

(変形例6)
図11や以下に示す成膜シーケンスのように、第2、第3の処理ガスとして、同一の分子構造を有するシラン原料ガス、すなわち、マテリアルの等しいシラン原料ガスを用いるようにしてもよい。図11は、第2、第3の処理ガスとして、共にDSガスを用いる場合を示している。本変形例によっても、図4に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、第2、第3の処理ガスとして、MSガスよりも熱分解温度の低い(吸着性の高い)DSガスを用いる場合、ウエハ200上に形成するSi膜の成膜速度を向上させ、成膜処理の生産性を向上させることも可能となる。また、第2、第3の処理ガスとして、DSガスよりも熱分解温度の高い(吸着性の低い)MSガスを用いる場合、ウエハ200上に形成するSi膜の段差被覆性や膜厚均一性を向上させることも可能となる。
(Modification 6)
As in the film forming sequence shown in FIG. 11 and the following, silane source gases having the same molecular structure, that is, silane source gases having the same material may be used as the second and third processing gases. FIG. 11 shows a case where DS gas is used as the second and third processing gases. Also by this modification, the same effect as the film-forming sequence shown in FIG. 4 is acquired. Further, when a DS gas having a lower thermal decomposition temperature than MS gas (high adsorptivity) is used as the second and third processing gases, the deposition rate of the Si film formed on the wafer 200 is improved, and It is also possible to improve the productivity of the membrane treatment. Further, when MS gas having a higher thermal decomposition temperature (lower adsorbability) than DS gas is used as the second and third process gases, the step coverage and film thickness uniformity of the Si film formed on the wafer 200 It is also possible to improve.

〔(DCS→DS)×n→DS〕→ANL ⇒ Si [(DCS → DS) × n → DS] → ANL ⇒ Si

(変形例7)
第1の処理ガスとして、DCSガス以外のクロロシラン原料ガスを用いてもよい。以下、第1の処理ガスとして、HCDSガス、MCSガスを用いる成膜シーケンスを例示する。
(Modification 7)
A chlorosilane source gas other than DCS gas may be used as the first processing gas. Hereinafter, a film forming sequence using HCDS gas and MCS gas as the first processing gas will be exemplified.

〔(HCDS→DS)×n→MS〕→ANL ⇒ Si [(HCDS → DS) × n → MS] → ANL ⇒ Si

〔(MCS→DS)×n→MS〕→ANL ⇒ Si [(MCS → DS) × n → MS] → ANL ⇒ Si

本変形例によっても、図4に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。なお、第1の処理ガスとして、DCSガスよりも1分子中に含まれるCl原子の数の多いHCDSガスを用いることで、図4に示す成膜シーケンスよりも、ウエハ200に対して第1の処理ガスを供給することによる上述の作用をさらに高めることが可能となる。また、第1の処理ガスとして、DCSガスよりも1分子中に含まれるCl原子の数の少ないMCSガスを用いることで、図4に示す成膜シーケンスよりも、ウエハ200に対して第1の処理ガスを供給することによる上述の作用を適正に抑制することが可能となる。   Also by this modification, the same effect as the film-forming sequence shown in FIG. 4 is acquired. Note that by using an HCDS gas having a larger number of Cl atoms contained in one molecule than a DCS gas as the first processing gas, the first processing gas is more sensitive to the wafer 200 than the film formation sequence shown in FIG. It becomes possible to further enhance the above-described action by supplying the processing gas. Further, by using an MCS gas having a smaller number of Cl atoms contained in one molecule than a DCS gas as the first processing gas, the first processing gas can be applied to the wafer 200 more than in the film forming sequence shown in FIG. It becomes possible to appropriately suppress the above-described action caused by supplying the processing gas.

(変形例8)
第1の処理ガスとして、炭素(C)非含有のシラン原料ガスではなく、Cを含むシラン原料ガス、すなわち、Cソースとしても作用するシラン原料ガスを用いるようにしてもよい。以下、第1の処理ガスとして、1,1,2,2−テトラクロロ−1,2−ジメチルジシラン((CHSiCl、略称:TCDMDS)ガス、ビス(トリクロロシリル)メタン((SiClCH、略称:BTCSM)ガスを用いる成膜シーケンスを例示する。
(Modification 8)
As the first processing gas, a silane source gas containing C, that is, a silane source gas that also functions as a C source may be used instead of a silane source gas not containing carbon (C). Hereinafter, 1,1,2,2-tetrachloro-1,2-dimethyldisilane ((CH 3 ) 2 Si 2 Cl 4 , abbreviation: TCMDDS) gas, bis (trichlorosilyl) methane ( A film forming sequence using (SiCl 3 ) 2 CH 2 (abbreviation: BTCSM) gas is illustrated.

〔(TCDMDS→DS)×n→MS〕→ANL ⇒ Si [(TCDMDS → DS) × n → MS] → ANL ⇒ Si

〔(BTCSM→DS)×n→MS〕→ANL ⇒ Si [(BTCSM → DS) × n → MS] → ANL ⇒ Si

本変形例によっても、図4に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、本変形例によれば、パラレルシードステップで形成する第1のSi膜200eやシード層200f中に、Cを微量に添加することが可能となる。第1のSi膜200e中にCを添加することにより、第1のSi膜200eのポリ化を抑制し、この膜をエピタキシャルSi膜とすることが容易となる。また、シード層200f中にCを添加することにより、シード層200fを構成する結晶粒のグレインサイズを小さくすることができ、シード層200fを緻密な層とすることが容易となる。但し、ウエハ200上に形成するデバイスの仕様によっては、第1のSi膜200eやシード層200f中へのCの添加を回避したい場合もある。この場合には、図4に示す成膜シーケンス等のように、第1の処理ガスとして、C非含有の水素化シラン原料ガスを用いることが好ましい。   Also by this modification, the same effect as the film-forming sequence shown in FIG. 4 is acquired. In addition, according to this modification, it is possible to add a small amount of C into the first Si film 200e and the seed layer 200f formed by the parallel seed step. By adding C to the first Si film 200e, it becomes easy to suppress the polycrystallization of the first Si film 200e and to make this film an epitaxial Si film. Further, by adding C to the seed layer 200f, the grain size of the crystal grains constituting the seed layer 200f can be reduced, and the seed layer 200f can be easily formed into a dense layer. However, depending on the specifications of the device formed on the wafer 200, it may be desired to avoid the addition of C into the first Si film 200e or the seed layer 200f. In this case, it is preferable to use a C-free hydrogenated silane source gas as the first processing gas as in the film forming sequence shown in FIG.

(変形例9)
第1の処理ガスとして、Cl(クロロ基)以外のハロゲン基を含むハロシラン原料ガス、例えば、F(フルオロ基)、Br(ブロモ基)、I(ヨード基)等を含むハロシラン原料ガスを用いてもよい。例えば、第1の処理ガスとして、モノフルオロシラン(SiHF、略称:MFS)ガス、テトラフルオロシランすなわちシリコンテトラフルオライド(SiF、略称:STF)ガス、トリフルオロシラン(SiHF、略称:TFS)ガス、ヘキサフルオロジシラン(Si、略称:HFDS)ガス等のフルオロシラン原料ガスや、モノブロモシラン(SiHBr、略称:MBS)ガス、テトラブロモシランすなわちシリコンテトラブロマイド(SiBr、略称:STB)ガス、トリブロモシラン(SiHBr、略称:TBS)ガス、ヘキサブロモジシラン(SiBr、略称:HBDS)ガス等のブロモシラン原料ガスや、モノヨードシラン(SiHI、略称:MIS)ガス、テトラヨードシランすなわちシリコンテトラヨーダイド(SiI、略称:STI)ガス、トリヨードシラン(SiHI、略称:TIS)ガス、ヘキサヨードジシラン(Si、略称:HIDS)ガス等のヨードシラン原料ガスを用いてもよい。以下、第1の処理ガスとして、STFガス、STBガス、STIガスを用いる成膜シーケンスを例示する。
(Modification 9)
As the first processing gas, a halosilane source gas containing a halogen group other than Cl (chloro group), for example, a halosilane source gas containing F (fluoro group), Br (bromo group), I (iodo group) or the like is used. Also good. For example, as the first processing gas, monofluorosilane (SiH 3 F, abbreviation: MFS) gas, tetrafluorosilane, that is, silicon tetrafluoride (SiF 4 , abbreviation: STF) gas, trifluorosilane (SiHF 3 , abbreviation: Fluorosilane source gas such as TFS) gas, hexafluorodisilane (Si 2 F 6 , abbreviation: HFDS) gas, monobromosilane (SiH 3 Br, abbreviation: MBS) gas, tetrabromosilane, that is, silicon tetrabromide (SiBr 4) , Abbreviation: STB) gas, tribromosilane (SiHBr 3 , abbreviation: TBS) gas, bromosilane source gas such as hexabromodisilane (Si 2 Br 6 , abbreviation: HBDS) gas, monoiodosilane (SiH 3 I, abbreviation) : MIS) gas, tetraiodosilane Using iodosilane source gas such as silicon tetraiodide (SiI 4 , abbreviation: STI) gas, triiodosilane (SiHI 3 , abbreviation: TIS) gas, hexaiododisilane (Si 2 I 6 , abbreviation: HIDS) gas, etc. Also good. Hereinafter, a film forming sequence using STF gas, STB gas, and STI gas as the first processing gas will be exemplified.

〔(STF→DS)×n→MS〕→ANL ⇒ Si [(STF → DS) × n → MS] → ANL ⇒ Si

〔(STB→DS)×n→MS〕→ANL ⇒ Si [(STB → DS) × n → MS] → ANL ⇒ Si

〔(STI→DS)×n→MS〕→ANL ⇒ Si [(STI → DS) × n → MS] → ANL ⇒ Si

本変形例によっても、図4に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。但し、第1の処理ガスとしてFを含むガスを用いる場合、成膜の下地(単結晶Siの表面や絶縁膜200aの表面)がプリエッチングされてしまう場合がある。プリエッチングを抑制するには、第1の処理ガスとして、F以外のハロゲン基を含むハロシラン原料ガスを用いるのが好ましい。   Also by this modification, the same effect as the film-forming sequence shown in FIG. 4 is acquired. However, in the case where a gas containing F is used as the first processing gas, a film formation base (a surface of the single crystal Si or a surface of the insulating film 200a) may be pre-etched. In order to suppress pre-etching, it is preferable to use a halosilane source gas containing a halogen group other than F as the first processing gas.

(変形例10)
第1の処理ガスとして、Si非含有のクロロ基を含むクロロ系ガスを用いてもよい。また、Si非含有のCl以外のハロゲン基を含むハロゲン系ガスを用いてもよい。以下、第1の処理ガスとして、塩化水素(HCl)ガス、塩素(Cl)ガス、BClガス、フッ化塩素(ClF)ガスを用いる成膜シーケンスを例示する。
(Modification 10)
As the first processing gas, a chloro-based gas containing a Si-free chloro group may be used. Alternatively, a halogen-based gas containing a halogen group other than Si-free Cl may be used. Hereinafter, a film forming sequence using hydrogen chloride (HCl) gas, chlorine (Cl 2 ) gas, BCl 3 gas, and chlorine fluoride (ClF 3 ) gas as the first processing gas will be exemplified.

〔(HCl→DS)×n→MS〕→ANL ⇒ Si [(HCl → DS) × n → MS] → ANL ⇒ Si

〔(Cl→DS)×n→MS〕→ANL ⇒ Si [(Cl 2 → DS) × n → MS] → ANL ⇒ Si

〔(BCl→DS)×n→MS〕→ANL ⇒ Si [(BCl 3 → DS) × n → MS] → ANL ⇒ Si

〔(ClF→DS)×n→MS〕→ANL ⇒ Si [(ClF 3 → DS) × n → MS] → ANL ⇒ Si

本変形例によっても、図4に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。但し、第1の処理ガスとしてSi非含有のハロゲン系ガスを用いる場合、成膜の下地(単結晶Siの表面や絶縁膜200aの表面)がプリエッチングされてしまう場合がある。プリエッチングを抑制するには、第1の処理ガスとして、Siを含むハロゲン系ガス、例えば、クロロシラン原料ガス等を用いるのが好ましい。   Also by this modification, the same effect as the film-forming sequence shown in FIG. 4 is acquired. However, when a Si-free halogen-based gas is used as the first processing gas, a film formation base (a surface of the single crystal Si or a surface of the insulating film 200a) may be pre-etched. In order to suppress pre-etching, it is preferable to use a halogen-based gas containing Si, such as a chlorosilane source gas, as the first processing gas.

(変形例11)
第2の処理ガスとして、Cおよび窒素(N)非含有のシラン原料ガスだけでなく、CおよびNを含むシラン原料ガス、すなわち、Cソースとしても作用し、Nソースとしても作用するシラン原料ガスを用いてもよい。例えば、第2の処理ガスとして、モノアミノシラン(SiHR)ガス、ジアミノシラン(SiHRR’)ガス、トリアミノシラン(SiHRR’R’’)ガス、テトラアミノシラン(SiRR’R’’R’’’)ガス等のアミノシラン原料ガスを用いてもよい。なお、R、R’、R’’、R’’’のそれぞれは、リガンド(配位子)を示している。アミノシラン原料ガスとしては、例えば、ブチルアミノシラン(BAS)ガス、ビスターシャリブチルアミノシラン(BTBAS)ガス、ジメチルアミノシラン(DMAS)ガス、ビスジメチルアミノシラン(BDMAS)ガス、トリジメチルアミノシラン(3DMAS)ガス、ジエチルアミノシラン(DEAS)ガス、ビスジエチルアミノシラン(BDEAS)ガス、ジプロピルアミノシラン(DPAS)ガス、ジイソプロピルアミノシラン(DIPAS)ガス等を用いることができる。以下、第2の処理ガスとして、BTBASガス、3DMASガス、DIPASガスを用いる成膜シーケンスを例示する。
(Modification 11)
As the second processing gas, not only C and nitrogen (N) -free silane raw material gas, but also silane raw material gas containing C and N, that is, silane raw material gas acting as C source and also acting as N source. May be used. For example, as the second processing gas, monoaminosilane (SiH 3 R) gas, diaminosilane (SiH 2 RR ′) gas, triaminosilane (SiHRR′R ″) gas, tetraaminosilane (SiRR′R ″ R ″). ') Aminosilane source gas such as gas may be used. Each of R, R ′, R ″, and R ′ ″ represents a ligand (ligand). Examples of the aminosilane source gas include butylaminosilane (BAS) gas, bisthal butylaminosilane (BTBAS) gas, dimethylaminosilane (DMAS) gas, bisdimethylaminosilane (BDMAS) gas, tridimethylaminosilane (3DMAS) gas, and diethylaminosilane (3DMAS) gas. DEAS) gas, bisdiethylaminosilane (BDEAS) gas, dipropylaminosilane (DPAS) gas, diisopropylaminosilane (DIPAS) gas, or the like can be used. Hereinafter, a film forming sequence using BTBAS gas, 3DMAS gas, and DIPAS gas as the second processing gas will be exemplified.

〔(HCDS→BTBAS)×n→MS〕→ANL ⇒ Si [(HCDS → BTBAS) × n → MS] → ANL ⇒ Si

〔(HCDS→3DMAS)×n→MS〕→ANL ⇒ Si [(HCDS → 3DMAS) × n → MS] → ANL ⇒ Si

〔(HCDS→DIPAS)×n→MS〕→ANL ⇒ Si [(HCDS → DIPAS) × n → MS] → ANL ⇒ Si

本変形例によっても、図4に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、本変形例によれば、変形例8と同様に、パラレルシードステップで形成する第1のSi膜200eやシード層200f中に、C等を微量に添加することが可能となる。これにより、第1のSi膜200eをホモエピタキシャル成長させたり、シード層200fを緻密化させたりすることが容易となる。但し、ウエハ200上に形成するデバイスの仕様によっては、第1のSi膜200eやシード層200f中へのCやNの添加を回避したい場合もある。この場合には、図4に示す成膜シーケンス等のように、第2の処理ガスとして、CおよびN非含有の水素化シラン原料ガスを用いることが好ましい。   Also by this modification, the same effect as the film-forming sequence shown in FIG. 4 is acquired. Further, according to the present modification, as in Modification 8, it is possible to add a small amount of C or the like into the first Si film 200e or the seed layer 200f formed by the parallel seed step. This facilitates homoepitaxial growth of the first Si film 200e and densification of the seed layer 200f. However, depending on the specifications of the device formed on the wafer 200, it may be desired to avoid the addition of C or N into the first Si film 200e or the seed layer 200f. In this case, it is preferable to use a C- and N-free hydrogenated silane source gas as the second processing gas as in the film forming sequence shown in FIG.

<本発明の他の実施形態>
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
<Other Embodiments of the Present Invention>
The embodiment of the present invention has been specifically described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、上述の実施形態では、図12(a)に示す表面構造を有するウエハ200を処理する場合について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。   For example, in the above-described embodiment, the case where the wafer 200 having the surface structure shown in FIG. 12A is processed has been described, but the present invention is not limited to such a mode.

例えば、図12(b)に示すように、ウエハ200の表面に凹部が形成され、この凹部の開口部を囲うように絶縁膜200aが形成されている場合、すなわち、凹部の底部が単結晶Siにより形成され、凹部の側部が単結晶Siと絶縁膜200aとにより形成されている場合であっても、本発明は好適に適用可能である。また、例えば、図12(c)に示すように、ウエハ200の表面に凹部が形成され、この凹部内を埋め込むように絶縁膜200aが形成されている場合であっても、本発明は好適に適用可能である。また、例えば、図12(d)に示すように、ウエハ200の表面に凹部が形成され、この凹部の側部に絶縁膜200aが形成されている場合であっても、本発明は好適に適用可能である。   For example, as shown in FIG. 12B, when the recess is formed on the surface of the wafer 200 and the insulating film 200a is formed so as to surround the opening of the recess, that is, the bottom of the recess is made of single crystal Si. The present invention is preferably applicable even when the side portion of the recess is formed of single crystal Si and the insulating film 200a. Further, for example, as shown in FIG. 12C, the present invention is suitable even when a recess is formed on the surface of the wafer 200 and an insulating film 200a is formed so as to fill the recess. Applicable. Further, for example, as shown in FIG. 12D, the present invention is suitably applied even when a recess is formed on the surface of the wafer 200 and an insulating film 200a is formed on the side of the recess. Is possible.

いずれの場合においても、上述の実施形態で示したパラレルシードステップ、CVD成膜ステップを行うことで、単結晶Si上に第1のSi膜200eをホモエピタキシャル成長させるとともに、絶縁膜200a上に第2のSi膜200gを成長させることができる。これにより、単結晶Si上に、第1のSi膜上に第2のSi膜が形成された積層構造(積層膜)を形成することができる。また、上述の実施形態で示したアニールステップを行うことで、積層膜中における第1のSi膜が占める領域を拡大させることもできる。   In any case, the first Si film 200e is homoepitaxially grown on the single crystal Si and the second film is formed on the insulating film 200a by performing the parallel seed step and the CVD film forming step shown in the above embodiment. 200 g of Si film can be grown. Thereby, a laminated structure (laminated film) in which the second Si film is formed on the first Si film can be formed on the single crystal Si. In addition, by performing the annealing step shown in the above embodiment, the region occupied by the first Si film in the laminated film can be expanded.

また例えば、上述の実施形態では、パラレルシードステップ〜アニールステップを同一の処理室内にて(in−situで)行う場合について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、パラレルシードステップおよびCVD成膜ステップと、アニールステップと、をそれぞれ異なる処理室内にて(ex−situで)行うこともできる。一連のステップをin−situで行えば、途中、ウエハ200が大気曝露されることなく、ウエハ200を真空下に置いたまま一貫して処理を行うことができ、安定した基板処理を行うことができる。一部のステップをex−situで行えば、それぞれの処理室内の温度を例えば各ステップでの処理温度又はそれに近い温度に予め設定しておくことができ、温度調整に要する時間を短縮させ、生産効率を高めることができる。   For example, in the above-described embodiment, the case where the parallel seed step to the annealing step are performed in the same processing chamber (in-situ) has been described, but the present invention is not limited to such an aspect. For example, the parallel seed step, the CVD film forming step, and the annealing step can be performed in different processing chambers (ex-situ). If a series of steps are performed in-situ, the wafer 200 can be consistently processed while being kept under vacuum without being exposed to the air, and stable substrate processing can be performed. it can. If some steps are performed ex-situ, the temperature in each processing chamber can be set in advance to, for example, the processing temperature in each step or a temperature close thereto, reducing the time required for temperature adjustment and producing Efficiency can be increased.

また例えば、上述の実施形態や変形例等では、第1のSi膜および第2のSi膜を形成した後、アニールステップを行う例について説明したが、アニールステップの実施は省略することができる。すなわち、上述の実施形態や変形例の手法によれば、アニールステップを行うことなく、すなわち、アズデポ(as−depo.)の状態で、単結晶Siと第2のSi膜との界面にエピタキシャルSi膜(第1のSi膜)を形成することができ、この構成(構造)を得るのにアニールステップを必ずしも行う必要はない。ただし、その場合であっても、アニールステップを行うことでエピタキシャル膜の領域を拡大することができ、コンタクト抵抗をさらに低減させることが可能となる。   Further, for example, in the above-described embodiments and modifications, the example in which the annealing step is performed after forming the first Si film and the second Si film has been described, but the annealing step can be omitted. That is, according to the method of the above-described embodiment or modification, epitaxial Si is formed at the interface between the single crystal Si and the second Si film without performing an annealing step, that is, in an as-depo state. A film (first Si film) can be formed, and it is not always necessary to perform an annealing step to obtain this configuration (structure). However, even in this case, the region of the epitaxial film can be enlarged by performing the annealing step, and the contact resistance can be further reduced.

上述の実施形態や変形例の手法は、揮発性半導体記憶装置(揮発性メモリ)であるダイナミックランダムアクセスメモリ(以下、DRAMとも称する)の製造工程に適用することができる。以下、DRAMの製造工程について、図15(a)〜図15(h)、図16(a)〜図16(g)を参照しつつ説明する。   The methods of the above-described embodiments and modifications can be applied to a manufacturing process of a dynamic random access memory (hereinafter also referred to as DRAM) which is a volatile semiconductor memory device (volatile memory). Hereinafter, the manufacturing process of the DRAM will be described with reference to FIGS. 15 (a) to 15 (h) and FIGS. 16 (a) to 16 (g).

なお、ここでは、便宜上、DRAMの製造工程の一部について説明することとし、それ以外の工程については説明を省略することとする。また、ここでは、便宜上、DRAMを構成する膜や構造の一部について説明することとし、それ以外の膜や構造については説明を省略することとする。   Here, for the sake of convenience, a part of the manufacturing process of the DRAM will be described, and description of other processes will be omitted. Here, for the sake of convenience, a part of the film and structure constituting the DRAM will be described, and description of the other film and structure will be omitted.

まず、図15(a)に示すように、SiO膜、SiN膜等をハードマスクとして、単結晶Si製のウエハの表面をエッチングし、ウエハの表面にトレンチを形成する。その後、図15(b)に示すように、トレンチが形成されたウエハの表面上に、SiO膜等をライナー膜として形成する。SiO膜は、例えばCVD法や熱酸化法により形成することができる。その後、図15(c)に示すように、表面にライナー膜が形成されたトレンチ内をSiO膜で埋め込む。SiO膜は、例えばCVD法により形成することができる。   First, as shown in FIG. 15A, the surface of a single crystal Si wafer is etched using an SiO film, an SiN film or the like as a hard mask to form a trench on the wafer surface. Thereafter, as shown in FIG. 15B, an SiO film or the like is formed as a liner film on the surface of the wafer in which the trench is formed. The SiO film can be formed by, for example, a CVD method or a thermal oxidation method. Thereafter, as shown in FIG. 15C, the trench with the liner film formed on the surface is filled with the SiO film. The SiO film can be formed by, for example, a CVD method.

トレンチの埋め込みを行った後、図15(d)に示すように、CMPにより表面の平坦化を行う。平坦化を行った後、図15(e)に示すように、ウエハ上に形成されているSiO膜やSiN膜等をドライエッチング等により除去する。その後、図15(f)に示すように、ライナー膜の付け直しを行う。すなわち、再度、トレンチの表面にライナー膜としてSiO膜等を形成する。SiO膜は、例えばCVD法により形成することができる。   After filling the trench, as shown in FIG. 15D, the surface is flattened by CMP. After planarization, as shown in FIG. 15E, the SiO film, SiN film, etc. formed on the wafer are removed by dry etching or the like. Thereafter, the liner film is reattached as shown in FIG. That is, an SiO film or the like is formed again as a liner film on the surface of the trench. The SiO film can be formed by, for example, a CVD method.

その後、図15(g)に示すように、ライナー膜(SiO膜)上にワードライン用のタングステン(W)膜を形成し、W膜によりトレンチの埋め込みを行う。W膜は、例えばCVD法により形成することができる。トレンチ内へW膜を埋め込んだ後、ドライエッチング等により、W膜の一部(上部)を除去する。図15(g)は、トレンチ内に埋め込まれたW膜の一部を除去した状態を示している。その後、図15(h)に示すように、トレンチ内に埋め込まれ一部が除去されたW膜上にSiN膜を形成する。SiN膜は、例えばCVD法により形成することができる。SiN膜形成後、CMPにより表面の平坦化を行う。これにより、トレンチ内にW膜とSiN膜とが積層された構造を形成することができる。なお、図15(h)は、トレンチ内のW膜上にSiN膜を形成した後に、表面の平坦化を行った後の状態を示している。   Thereafter, as shown in FIG. 15G, a tungsten (W) film for word lines is formed on the liner film (SiO film), and the trench is filled with the W film. The W film can be formed by, for example, a CVD method. After embedding the W film in the trench, a part (upper part) of the W film is removed by dry etching or the like. FIG. 15G shows a state in which a part of the W film embedded in the trench is removed. Thereafter, as shown in FIG. 15H, a SiN film is formed on the W film buried in the trench and partially removed. The SiN film can be formed by, for example, a CVD method. After the SiN film is formed, the surface is planarized by CMP. Thereby, a structure in which the W film and the SiN film are stacked in the trench can be formed. FIG. 15H shows a state after the surface is flattened after the SiN film is formed on the W film in the trench.

その後、図16(a)に示すように、SiO膜、SiN膜等の層間絶縁膜を形成する。これらの膜は、例えばCVD法により形成することができる。その後、図16(b)に示すように、リソグラフィー、ドライエッチング等により、SiO膜上のSiN膜をパターニングする。そして、そのSiN膜をハードマスクとして、SiO膜に対しドライエッチングを行う。これにより、トレンチ内に形成されたSiN膜上のSiO膜を残し、他の部分のSiO膜を除去する。なお、ドライエッチング後は、トレンチ内に形成されたSiN膜上に、SiO膜と、SiO膜をドライエッチングする際にハードマスクとして用いたSiN膜とが残ることとなる。図16(b)は、SiO膜に対しドライエッチングを行った後の状態を示している。その後、図16(c)に示すように、SiO膜をドライエッチングする際にハードマスクとして用いたSiN膜をドライエッチングにより除去する。   Thereafter, as shown in FIG. 16A, an interlayer insulating film such as a SiO film or a SiN film is formed. These films can be formed by, for example, a CVD method. Thereafter, as shown in FIG. 16B, the SiN film on the SiO film is patterned by lithography, dry etching, or the like. Then, dry etching is performed on the SiO film using the SiN film as a hard mask. As a result, the SiO film on the SiN film formed in the trench is left, and the other part of the SiO film is removed. Note that after dry etching, the SiO film and the SiN film used as a hard mask when the SiO film is dry-etched remain on the SiN film formed in the trench. FIG. 16B shows a state after dry etching is performed on the SiO film. Thereafter, as shown in FIG. 16C, the SiN film used as a hard mask when the SiO film is dry etched is removed by dry etching.

その後、図16(d)に示すように、上述の実施形態や変形例と同様のパラレルシードステップを行うことで、ウエハの表面が露出した部分、すなわち単結晶Si上にホモエピタキシャルSi層で構成される第1のシード層(第1のSi膜)を形成すると共に、SiO膜上にアモルファスSi層、ポリSi層、または、アモルファスとポリの混晶Si層で構成される第2のシード層を形成する。図16(d)では、単結晶Si上に、第1のシード層としてホモエピタキシャルSi(Epi−Si)層を形成し、SiO膜上に、第2のシード層としてアモルファスSi(a−Si)層を形成する例を示している。この場合、第1のシード層をエピタキシャルSiシード層と称することもできる。また、第2のシード層をアモルファスSiシード層と称することもできる。   Thereafter, as shown in FIG. 16 (d), a parallel seed step similar to that of the above-described embodiment or modification is performed, so that the surface of the wafer is exposed, that is, a homoepitaxial Si layer is formed on single crystal Si. A first seed layer (first Si film) to be formed, and a second seed layer composed of an amorphous Si layer, a poly Si layer, or a mixed crystal Si layer of amorphous and poly on the SiO film Form. In FIG. 16D, a homoepitaxial Si (Epi-Si) layer is formed as a first seed layer on single crystal Si, and amorphous Si (a-Si) is formed as a second seed layer on the SiO film. The example which forms a layer is shown. In this case, the first seed layer can also be referred to as an epitaxial Si seed layer. The second seed layer can also be referred to as an amorphous Si seed layer.

その後、図16(e)に示すように、上述の実施形態や変形例と同様のCVD成膜ステップを行うことで、単結晶Si上の第1のシード層(第1のSi膜)を、さらにホモエピタキシャル成長させる(第1のシード層上にさらにホモエピタキシャルSi膜を成長させる)と共に、SiO膜上の第2のシード層上にアモルファスSi膜、ポリSi膜、または、アモルファスとポリの混晶Si膜で構成される第2のSi膜を形成する。これにより、隣接するSiO膜と単結晶Siとで構成される凹部内をSi膜で埋め込むことができる。なお、単結晶Si上には、第1のSi膜上に第2のSi膜が積層されてなる積層構造を形成することができる。すなわち、単結晶Siと第2のSi膜との界面にエピタキシャルSi膜を形成することができる。図16(e)では、第1のSi膜としてエピタキシャルSi膜を形成し、第2のSi膜としてアモルファスSi膜を形成する例を示している。すなわち、図16(e)では、単結晶SiとアモルファスSi膜との界面にエピタキシャルSi膜を形成する例を示している。なお、このとき、上述の実施形態や変形例と同様、Si膜中にPやBやAs等のドーパントを添加することができる。この後、上述の実施形態や変形例と同様のアニールステップを行うことで、エピタキシャルSi膜の領域を拡大するようにしてもよい。なお、上述の実施形態や変形例の手法によれば、アニールステップを行うことなく、すなわち、アズデポ(as−depo.)で、エピタキシャルSi膜を形成することができるので、アニールステップを省略することができる。第1のSi膜および第2のSi膜はコンタクトプラグとして作用することとなる。   Thereafter, as shown in FIG. 16E, the first seed layer (first Si film) on the single crystal Si is obtained by performing the CVD film forming step similar to that of the above-described embodiment or modification. Further, homoepitaxial growth is performed (a homoepitaxial Si film is further grown on the first seed layer), and an amorphous Si film, a poly Si film, or a mixed crystal of amorphous and poly is formed on the second seed layer on the SiO film. A second Si film composed of the Si film is formed. As a result, the inside of the recess constituted by the adjacent SiO film and single crystal Si can be filled with the Si film. Note that a stacked structure in which a second Si film is stacked on a first Si film can be formed on the single crystal Si. That is, an epitaxial Si film can be formed at the interface between the single crystal Si and the second Si film. FIG. 16E shows an example in which an epitaxial Si film is formed as the first Si film and an amorphous Si film is formed as the second Si film. That is, FIG. 16E shows an example in which an epitaxial Si film is formed at the interface between single crystal Si and amorphous Si film. At this time, a dopant such as P, B, or As can be added to the Si film as in the above-described embodiment and modification. Thereafter, the region of the epitaxial Si film may be enlarged by performing an annealing step similar to that of the above-described embodiment or modification. In addition, according to the method of the above-mentioned embodiment and a modification, since an epitaxial Si film | membrane can be formed without performing an annealing step, ie, as-deposition (as-depo.), An annealing step is abbreviate | omitted. Can do. The first Si film and the second Si film serve as contact plugs.

その後、図16(f)に示すように、CMPにより表面の平坦化を行う。平坦化を行った後、図16(g)に示すように、コンタクト部を形成し、その後、キャパシタ部を形成する。図16(g)の下部には、キャパシタ部やコンタクト部を含む積層構造を縦断面図で示しており、図16(g)の上部には、キャパシタ部のうち破線で示す部分の横断面図を示している。   Thereafter, as shown in FIG. 16F, the surface is planarized by CMP. After planarization, as shown in FIG. 16G, a contact portion is formed, and then a capacitor portion is formed. In the lower part of FIG. 16 (g), a laminated structure including a capacitor part and a contact part is shown in a longitudinal sectional view, and in the upper part of FIG. 16 (g), a transverse sectional view of a part indicated by a broken line in the capacitor part. Is shown.

このようにして、DRAMの主要部が形成されることとなる。   In this way, the main part of the DRAM is formed.

上述の実施形態や変形例の手法をDRAMの製造工程に適用する場合においてもコンタクト抵抗を大幅に低減させることが可能となり、電気的特性を大幅に改善することが可能となる。   Even when the methods of the above-described embodiments and modifications are applied to the DRAM manufacturing process, the contact resistance can be greatly reduced, and the electrical characteristics can be greatly improved.

上述の実施形態や変形例は、不揮発性半導体記憶装置(不揮発性メモリ)であるフラッシュメモリの製造工程に適用することができる。以下、フラッシュメモリの一種であるNAND型フラッシュメモリ、中でも、三次元NAND型フラッシュメモリ(以下、3DNANDとも称する)の製造工程について、図17(a)〜図17(h)を参照しつつ説明する。なお、三次元NAND型フラッシュメモリを、単に、三次元フラッシュメモリ(三次元不揮発性半導体記憶装置)と称することもできる。   The above-described embodiments and modifications can be applied to a manufacturing process of a flash memory that is a nonvolatile semiconductor memory device (nonvolatile memory). Hereinafter, a manufacturing process of a NAND flash memory which is a kind of flash memory, in particular, a three-dimensional NAND flash memory (hereinafter also referred to as 3D NAND) will be described with reference to FIGS. 17 (a) to 17 (h). . The three-dimensional NAND flash memory can also be simply referred to as a three-dimensional flash memory (three-dimensional nonvolatile semiconductor memory device).

なお、ここでは、便宜上、3DNANDの製造工程の一部について説明することとし、それ以外の工程については説明を省略することとする。また、ここでは、便宜上、3DNANDを構成する膜や構造の一部について説明することとし、それ以外の膜や構造については説明を省略することとする。   Here, for the sake of convenience, a part of the manufacturing process of the 3D NAND will be described, and description of other processes will be omitted. Here, for convenience, a part of the film and structure constituting the 3D NAND will be described, and description of the other film and structure will be omitted.

まず、図17(a)に示すように、単結晶Si製のウエハの表面上に、SiN膜とSiO膜とが交互に複数層積層されてなる多層積層膜(以下、単に積層膜とも称する)を形成する。ここでは、最下層および最上層をSiO膜とする例を示している。これらの膜は、例えばCVD法により形成することができる。図17(a)では、便宜上、積層数が9層である例を示しているが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、積層数は20層以上であってもよく、30層以上、さらには40層以上であってもよい。   First, as shown in FIG. 17A, a multilayer laminated film in which a plurality of SiN films and SiO films are alternately laminated on the surface of a single crystal Si wafer (hereinafter also simply referred to as a laminated film). Form. Here, an example is shown in which the lowermost layer and the uppermost layer are SiO films. These films can be formed by, for example, a CVD method. FIG. 17A shows an example in which the number of layers is nine for convenience, but the present invention is not limited to such a configuration. For example, the number of stacked layers may be 20 layers or more, 30 layers or more, and further 40 layers or more.

その後、図17(b)に示すように、積層膜に、ドライエッチング等により、チャネルホールを形成し、チャネルホール内にONO膜、すなわち、SiO膜/SiN膜/SiO膜の3層で構成される絶縁膜を形成する。これらの膜は、例えばCVD法により形成することができる。図17(b)は、積層膜に形成したチャネルホール内にONO膜を形成した状態を示している。   Thereafter, as shown in FIG. 17B, a channel hole is formed in the laminated film by dry etching or the like, and an ONO film, that is, a SiO film / SiN film / SiO film is formed in the channel hole. An insulating film is formed. These films can be formed by, for example, a CVD method. FIG. 17B shows a state in which an ONO film is formed in a channel hole formed in the laminated film.

ONO膜のウエハとの接触部分が除去された状態で、図17(c)に示すように、上述の実施形態や変形例と同様のパラレルシードステップを行う。これにより、ウエハの表面が露出した部分、すなわち単結晶Si上にホモエピタキシャルSi層で構成される第1のシード層(第1のSi膜)を形成すると共に、ONO膜上(正確にはONO膜を構成するSiO膜上)にアモルファスSi層、ポリSi層、または、アモルファスとポリの混晶Si層で構成される第2のシード層を形成する。図17(c)では、単結晶Si上に、第1のシード層としてホモエピタキシャルSi(Epi−Si)層を形成し、SiO膜上に、第2のシード層としてポリSi(Poly−Si)層を形成する例を示している。この場合、第1のシード層をエピタキシャルSiシード層と称することもできる。また、第2のシード層をポリSiシード層と称することもできる。   In the state where the contact portion of the ONO film with the wafer is removed, as shown in FIG. 17C, a parallel seed step similar to that of the above-described embodiment or modification is performed. As a result, a first seed layer (first Si film) composed of a homoepitaxial Si layer is formed on the exposed surface of the wafer, that is, on the single crystal Si, and on the ONO film (more precisely, ONO). A second seed layer composed of an amorphous Si layer, a poly Si layer, or a mixed crystal Si layer of amorphous and poly is formed on the SiO film constituting the film. In FIG. 17C, a homoepitaxial Si (Epi-Si) layer is formed as a first seed layer on single crystal Si, and poly-Si (Poly-Si) is formed as a second seed layer on the SiO film. The example which forms a layer is shown. In this case, the first seed layer can also be referred to as an epitaxial Si seed layer. The second seed layer can also be referred to as a poly-Si seed layer.

その後、図17(d)に示すように、上述の実施形態や変形例と同様のCVD成膜ステップを行うことで、単結晶Si上の第1のシード層(第1のSi膜)を、さらにホモエピタキシャル成長させる(第1のシード層上にさらにホモエピタキシャルSi膜を成長させる)と共に、ONO膜上の第2のシード層上にアモルファスSi膜、ポリSi膜、または、アモルファスとポリの混晶Si膜で構成される第2のSi膜を形成する。図17(d)では、第1のSi膜としてホモエピタキシャルSi(Epi−Si)膜を形成し、第2のSi膜としてポリSi(Poly−Si)膜を形成する例を示している。すなわち、図17(d)では、単結晶Si上にエピタキシャルSi膜を形成し、ONO膜上にポリSi膜を形成する例を示している。なお、このとき、上述の実施形態や変形例と同様、Si膜中にPやBやAs等のドーパントを添加することができる。Si膜の膜厚は、10nm以下、例えば3〜10nmとすることができ、さらには、5nm以下、例えば3〜5nmとすることもできる。この後、上述の実施形態や変形例と同様のアニールステップを行うことで、エピタキシャルSi膜の領域を拡大するようにしてもよい。なお、上述の実施形態や変形例の手法によれば、アニールステップを行うことなく、すなわち、アズデポで、エピタキシャルSi膜を形成することができるので、アニールステップを省略することができる。第1のSi膜および第2のSi膜はチャネルとして作用することとなる。以下、このチャネルとして機能するSi膜(第1のSi膜、第2のSi膜)をチャネルSiとも称する。   Thereafter, as shown in FIG. 17 (d), the same CVD film formation step as in the above-described embodiment or modification is performed, so that the first seed layer (first Si film) on the single crystal Si is formed. Further, homoepitaxial growth is performed (a further homoepitaxial Si film is grown on the first seed layer), and an amorphous Si film, a poly Si film, or a mixed crystal of amorphous and poly is formed on the second seed layer on the ONO film. A second Si film composed of the Si film is formed. FIG. 17D shows an example in which a homoepitaxial Si (Epi-Si) film is formed as the first Si film and a poly-Si (Poly-Si) film is formed as the second Si film. That is, FIG. 17D shows an example in which an epitaxial Si film is formed on single-crystal Si and a poly-Si film is formed on the ONO film. At this time, a dopant such as P, B, or As can be added to the Si film as in the above-described embodiment and modification. The film thickness of the Si film can be 10 nm or less, for example, 3 to 10 nm, and further can be 5 nm or less, for example, 3 to 5 nm. Thereafter, the region of the epitaxial Si film may be enlarged by performing an annealing step similar to that of the above-described embodiment or modification. In addition, according to the method of the above-mentioned embodiment and a modification, since an epitaxial Si film | membrane can be formed without performing an annealing step, ie, as-deposited, an annealing step can be skipped. The first Si film and the second Si film serve as channels. Hereinafter, the Si film functioning as the channel (first Si film, second Si film) is also referred to as channel Si.

その後、図17(e)に示すように、チャネルホール内の残りの部分、すなわち、第1のSi膜(エピタキシャルSi膜)と第2のSi膜(ポリSi膜)とで構成される凹部内をSiO膜で埋め込む。SiO膜は、例えばCVD法により形成することができる。   Thereafter, as shown in FIG. 17 (e), the remaining portion in the channel hole, that is, in the recess constituted by the first Si film (epitaxial Si film) and the second Si film (poly Si film). Is embedded with a SiO film. The SiO film can be formed by, for example, a CVD method.

このようにして、チャネル部が形成されることとなる。   In this way, a channel portion is formed.

その後、図17(f)に示すように、SiN膜とSiO膜とが交互に複数層積層されてなる多層積層膜(積層膜)にトレンチを形成する。トレンチは、ドライエッチング等により形成することができる。その後、積層膜を構成するSiN膜をドライエッチング等により除去する。これにより、積層膜を構成していたSiO膜が残された状態となる。図17(f)は、積層膜にトレンチを形成した後に、SiN膜をドライエッチング等により除去した後の状態を示している。   Thereafter, as shown in FIG. 17F, trenches are formed in a multilayer laminated film (laminated film) in which a plurality of SiN films and SiO films are alternately laminated. The trench can be formed by dry etching or the like. Thereafter, the SiN film constituting the laminated film is removed by dry etching or the like. As a result, the SiO film constituting the laminated film is left. FIG. 17F shows a state after the SiN film is removed by dry etching or the like after the trench is formed in the laminated film.

その状態で、図17(g)に示すように、SiN膜を除去した部分、すなわち、上下に隣接するSiO膜の間に、コントロールゲートとして作用するTiN膜、W膜等の金属膜等を形成する。これらの膜は、例えばCVD法により形成することができる。その後、成膜の際にトレンチ内に形成された(上下に隣接するSiO膜の間からはみ出した)TiN膜、W膜等の金属膜等をドライエッチング等により除去する。これにより、トレンチが再形成されることとなる。図17(g)は、トレンチを再形成した後の状態を示している。   In this state, as shown in FIG. 17 (g), a portion of the SiN film removed, that is, a TiN film acting as a control gate, a metal film such as a W film, etc. is formed between the upper and lower adjacent SiO films. To do. These films can be formed by, for example, a CVD method. Thereafter, a TiN film, a metal film such as a W film formed in the trench at the time of film formation (extruded from between upper and lower adjacent SiO films), a W film, and the like are removed by dry etching or the like. As a result, the trench is re-formed. FIG. 17G shows a state after the trench is re-formed.

このようにして、SiO膜とコントロールゲート(TiN膜、W膜等)とが積層されてなるコントロールゲート部が形成されることとなる。   In this way, a control gate portion in which the SiO film and the control gate (TiN film, W film, etc.) are laminated is formed.

その状態で、図17(h)に示すように、トレンチ内をSiO膜等の膜で埋め込む。SiO膜は、例えばCVD法により形成することができる。その際、コントロールゲート部の上部やチャネル部の上部にもSiO膜等の膜が形成されることとなる。その後、ドライエッチング等により、チャネル部の上部にコンタクトホールを形成し、コンタクトホール内に、コンタクトとして作用する金属膜を形成する。図17(h)は、コンタクトホール内に金属膜を形成した後の状態を示している。   In this state, the trench is filled with a film such as a SiO film as shown in FIG. The SiO film can be formed by, for example, a CVD method. At this time, a film such as a SiO film is also formed on the control gate part and the channel part. Thereafter, a contact hole is formed in the upper portion of the channel portion by dry etching or the like, and a metal film acting as a contact is formed in the contact hole. FIG. 17H shows a state after the metal film is formed in the contact hole.

このようにして、3DNANDの主要部が形成されることとなる。   In this way, the main part of the 3D NAND is formed.

上述の実施形態や変形例の手法を3DNANDの製造工程に適用する場合においてもSiウエハとチャネルSiとのコンタクト抵抗を大幅に低減させることが可能となり、電気的特性を大幅に改善することが可能となる。   Even when the method of the above-described embodiment or modification is applied to the 3D NAND manufacturing process, the contact resistance between the Si wafer and the channel Si can be greatly reduced, and the electrical characteristics can be greatly improved. It becomes.

また、上述の実施形態や変形例の手法を3DNANDの製造工程に適用することにより、平坦で緻密なシード層(第1のシード層、第2のシード層)を形成することができ、薄くても平坦で緻密なSi膜(第1のSi膜、第2のSi膜)を形成することができることから、Si膜をピンホールの存在しない膜(ピンホールフリーの膜)とすることができる。これにより、Si膜形成後に行われるHF等を用いたウエット処理でSi膜の下地膜がエッチングされてしまうことを防止することが可能となる。また、薄くても平坦で緻密なSi膜を形成することができることから、第2のSi膜(ポリSi膜)の薄膜化が可能となり、それにより、結晶粒界での電荷のトラップ密度を低減させることができ、3DNANDのチャネルにて電子の移動度を上げることが可能となる。   Further, by applying the method of the above-described embodiment or modification to the manufacturing process of 3D NAND, a flat and dense seed layer (first seed layer, second seed layer) can be formed. In addition, since a flat and dense Si film (first Si film, second Si film) can be formed, the Si film can be a film without pinholes (pinhole-free film). Thereby, it is possible to prevent the base film of the Si film from being etched by a wet process using HF or the like performed after the Si film is formed. In addition, since a thin and flat Si film can be formed even if it is thin, it is possible to reduce the thickness of the second Si film (poly Si film), thereby reducing the charge trap density at the crystal grain boundary. It is possible to increase the electron mobility in the 3D NAND channel.

基板処理に用いられるレシピ(処理手順や処理条件等が記載されたプログラム)は、処理内容(形成する膜の膜種、組成比、膜質、膜厚、処理手順、処理条件等)に応じて、それぞれ個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置123を介して記憶装置121c内に格納しておくことが好ましい。そして、処理を開始する際、CPU121aが、記憶装置121c内に格納された複数のレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、1台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担(処理手順や処理条件等の入力負担等)を低減でき、操作ミスを回避しつつ、処理を迅速に開始できるようになる。   Recipes used for substrate processing (programs that describe processing procedures, processing conditions, etc.) depend on the processing details (film type of film to be formed, composition ratio, film quality, film thickness, processing procedures, processing conditions, etc.) It is preferable to prepare them individually and store them in the storage device 121c via the telecommunication line or the external storage device 123. And when starting a process, it is preferable that CPU121a selects a suitable recipe suitably from the some recipe stored in the memory | storage device 121c according to the content of the board | substrate process. Accordingly, it is possible to form films having various film types, composition ratios, film qualities, and film thicknesses with a single substrate processing apparatus with good reproducibility. Further, it is possible to reduce the burden on the operator (such as an input burden on the processing procedure and processing conditions), and the processing can be started quickly while avoiding an operation error.

上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置122を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更するようにしてもよい。   The above-mentioned recipe is not limited to a case of newly creating, and for example, it may be prepared by changing an existing recipe that has already been installed in the substrate processing apparatus. When changing the recipe, the changed recipe may be installed in the substrate processing apparatus via an electric communication line or a recording medium on which the recipe is recorded. Further, an existing recipe that has already been installed in the substrate processing apparatus may be directly changed by operating the input / output device 122 provided in the existing substrate processing apparatus.

上述の実施形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、例えば、一度に1枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。また、上述の実施形態では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。これらの場合においても、処理手順、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理手順、処理条件とすることができる。   In the above-described embodiment, an example in which a film is formed using a batch-type substrate processing apparatus that processes a plurality of substrates at one time has been described. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be suitably applied to a case where a film is formed using, for example, a single-wafer type substrate processing apparatus that processes one or several substrates at a time. In the above-described embodiment, an example in which a film is formed using a substrate processing apparatus having a hot wall type processing furnace has been described. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be suitably applied to a case where a film is formed using a substrate processing apparatus having a cold wall type processing furnace. Also in these cases, the processing procedure and processing conditions can be the same processing procedure and processing conditions as in the above-described embodiment, for example.

例えば、図14(a)に示す処理炉302を備えた基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、本発明は好適に適用できる。処理炉302は、処理室301を形成する処理容器303と、処理室301内にガスをシャワー状に供給するガス供給部としてのシャワーヘッド303sと、1枚または数枚のウエハ200を水平姿勢で支持する支持台317と、支持台317を下方から支持する回転軸355と、支持台317に設けられたヒータ307と、を備えている。シャワーヘッド303sのインレット(ガス導入口)には、ガス供給ポート332a,332bが接続されている。ガス供給ポート332aには、上述の実施形態の第1処理ガス供給システム、ドーパントガス供給システムと同様のガス供給システムが接続されている。ガス供給ポート332bには、上述の実施形態の第2処理ガス供給システム、第3処理ガス供給システムと同様のガス供給システムが接続されている。シャワーヘッド303sのアウトレット(ガス排出口)には、処理室301内にガスをシャワー状に供給するガス分散板が設けられている。シャワーヘッド303sは、処理室301内に搬入されたウエハ200の表面と対向(対面)する位置に設けられている。処理容器303には、処理室301内を排気する排気ポート331が設けられている。排気ポート331には、上述の実施形態の排気系と同様の排気系が接続されている。   For example, the present invention can be preferably applied to the case where a film is formed using a substrate processing apparatus including the processing furnace 302 shown in FIG. The processing furnace 302 includes a processing container 303 that forms the processing chamber 301, a shower head 303s as a gas supply unit that supplies gas into the processing chamber 301 in a shower shape, and one or several wafers 200 in a horizontal posture. A support base 317 for supporting, a rotating shaft 355 for supporting the support base 317 from below, and a heater 307 provided on the support base 317 are provided. Gas supply ports 332a and 332b are connected to the inlet (gas inlet) of the shower head 303s. The gas supply port 332a is connected to a gas supply system similar to the first processing gas supply system and the dopant gas supply system of the above-described embodiment. A gas supply system similar to the second processing gas supply system and the third processing gas supply system of the above-described embodiment is connected to the gas supply port 332b. At the outlet (gas outlet) of the shower head 303s, a gas dispersion plate that supplies gas into the processing chamber 301 in a shower shape is provided. The shower head 303 s is provided at a position facing (facing) the surface of the wafer 200 carried into the processing chamber 301. The processing vessel 303 is provided with an exhaust port 331 for exhausting the inside of the processing chamber 301. An exhaust system similar to the exhaust system of the above-described embodiment is connected to the exhaust port 331.

また例えば、図14(b)に示す処理炉402を備えた基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、本発明は好適に適用できる。処理炉402は、処理室401を形成する処理容器403と、1枚または数枚のウエハ200を水平姿勢で支持する支持台417と、支持台417を下方から支持する回転軸455と、処理容器403内のウエハ200に向けて光照射を行うランプヒータ407と、ランプヒータ407の光を透過させる石英窓403wと、を備えている。処理容器403には、ガス供給ポート432a,432bが接続されている。ガス供給ポート432aには、上述の実施形態の第1処理ガス供給システム、ドーパントガス供給システムと同様のガス供給システムが接続されている。ガス供給ポート432bには、上述の実施形態の第2処理ガス供給システム、第3処理ガス供給システムと同様のガス供給システムが接続されている。ガス供給ポート432a,432bは、処理室401内に搬入されたウエハ200の端部の側方、すなわち、処理室401内に搬入されたウエハ200の表面と対向しない位置にそれぞれ設けられている。処理容器403には、処理室401内を排気する排気ポート431が設けられている。排気ポート431には、上述の実施形態の排気系と同様の排気系が接続されている。   Further, for example, the present invention can be suitably applied to the case where a film is formed using a substrate processing apparatus including the processing furnace 402 shown in FIG. The processing furnace 402 includes a processing container 403 that forms a processing chamber 401, a support base 417 that supports one or several wafers 200 in a horizontal position, a rotating shaft 455 that supports the support base 417 from below, and a processing container. A lamp heater 407 that irradiates light toward the wafer 200 in the 403 and a quartz window 403w that transmits light from the lamp heater 407 are provided. Gas supply ports 432 a and 432 b are connected to the processing container 403. The gas supply port 432a is connected to a gas supply system similar to the first processing gas supply system and the dopant gas supply system of the above-described embodiment. A gas supply system similar to the second process gas supply system and the third process gas supply system of the above-described embodiment is connected to the gas supply port 432b. The gas supply ports 432a and 432b are respectively provided on the side of the end portion of the wafer 200 loaded into the processing chamber 401, that is, at a position not facing the surface of the wafer 200 loaded into the processing chamber 401. The processing container 403 is provided with an exhaust port 431 for exhausting the inside of the processing chamber 401. An exhaust system similar to the exhaust system of the above-described embodiment is connected to the exhaust port 431.

これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の実施形態や変形例と同様なシーケンス、処理条件にて成膜を行うことができ、上述の実施形態や変形例と同様の効果が得られる。   Even when these substrate processing apparatuses are used, film formation can be performed with the same sequence and processing conditions as in the above-described embodiments and modifications, and the same effects as in the above-described embodiments and modifications can be obtained.

また、上述の実施形態や変形例等は、適宜組み合わせて用いることができる。また、このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。   Moreover, the above-mentioned embodiment, a modification, etc. can be used in combination as appropriate. Further, the processing conditions at this time can be the same processing conditions as in the above-described embodiment, for example.

以下、上述の実施形態や変形例で得られる効果を裏付ける実験結果について説明する。   Hereinafter, experimental results supporting the effects obtained in the above-described embodiments and modifications will be described.

サンプル1として、上述の実施形態における基板処理装置を用い、図4に示す成膜シーケンスにより、表面に単結晶Si(Siウエハ表面)と絶縁膜(SiO)とが露出したSiウエハ、すなわち、表面に凹部が設けられており、凹部の底部が単結晶Siにより構成され、凹部の側部および上部が絶縁膜により構成されているSiウエハ上に、Si膜を形成した。第1の処理ガスとしてはDCSガスを、第2の処理ガスとしてはDSガスを、第3の処理ガスとしてはMSガスを用いた。パラレルシードステップにおけるSiウエハの温度は370〜390℃の範囲内の温度とした。CVD成膜ステップにおけるSiウエハの温度は400〜500℃の範囲内の温度とした。その他の処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。 As the sample 1, using the substrate processing apparatus in the above-described embodiment, the Si wafer with the single crystal Si (Si wafer surface) and the insulating film (SiO 2 ) exposed on the surface by the film forming sequence shown in FIG. A Si film was formed on a Si wafer in which a recess was provided on the surface, the bottom of the recess was made of single crystal Si, and the side and upper portions of the recess were made of an insulating film. DCS gas was used as the first processing gas, DS gas was used as the second processing gas, and MS gas was used as the third processing gas. The temperature of the Si wafer in the parallel seed step was set to a temperature in the range of 370 to 390 ° C. The temperature of the Si wafer in the CVD film forming step was set to a temperature in the range of 400 to 500 ° C. The other processing conditions were those within the processing condition range described in the above embodiment.

サンプル2として、上述の実施形態における基板処理装置を用い、上述の実施形態のCVD成膜ステップと同様の処理手順により、表面に単結晶Siと絶縁膜(SiO)とが露出したSiウエハ上に、Si膜を形成した。サンプル2においては、パラレルシードステップは行わなかった。第3の処理ガスとしてはMSガスを用いた。処理条件は、サンプル1を作成する場合のCVD成膜ステップと同様の条件とした。 As a sample 2, using the substrate processing apparatus in the above-described embodiment, on a Si wafer having a single crystal Si and an insulating film (SiO 2 ) exposed on the surface by the same processing procedure as the CVD film forming step in the above-described embodiment Then, a Si film was formed. In sample 2, the parallel seed step was not performed. MS gas was used as the third processing gas. The processing conditions were the same as those in the CVD film forming step when sample 1 was prepared.

そして、サンプル1,2のSi膜の断面構造を、TEMを用いて観察した。図13(a)はサンプル1のSi膜の断面構造を示すTEM画像であり、図13(b)はサンプル2のSi膜の断面構造を示すTEM画像である。   Then, the cross-sectional structures of the Si films of Samples 1 and 2 were observed using TEM. FIG. 13A is a TEM image showing the cross-sectional structure of the Si film of Sample 1, and FIG. 13B is a TEM image showing the cross-sectional structure of the Si film of Sample 2.

図13(a)によれば、単結晶Si上(凹部内)に、エピタキシャルSi膜(Epi−Si)の上にアモルファスSi膜(a−Si)が積層されてなる積層構造が形成されていることが分かる。これは、サンプル1を作成する際には、パラレルシードステップを行うことで、単結晶Siの表面に形成されていた自然酸化膜が除去されたためと考えられる。すなわち、Siウエハの表面(単結晶Siの表面)からOを脱離させ、ホモエピタキシャル成長が進行しやすい環境を整えてから、Si膜の成膜を開始させたため、と考えられる。   According to FIG. 13 (a), a laminated structure is formed in which an amorphous Si film (a-Si) is laminated on an epitaxial Si film (Epi-Si) on single crystal Si (in a recess). I understand that. This is presumably because the natural oxide film formed on the surface of the single crystal Si was removed by performing the parallel seed step when the sample 1 was produced. That is, it is considered that O was desorbed from the surface of the Si wafer (the surface of the single crystal Si) and the formation of the Si film was started after preparing an environment in which homoepitaxial growth was likely to proceed.

また、図13(b)によれば、単結晶Si上(凹部内)に、エピタキシャルSi膜は成長しておらず、アモルファスSi膜(a−Si)のみが成長していることが分かる。これは、サンプル2を作成する際には、パラレルシードステップを行わないことから、単結晶Siの表面から自然酸化膜が除去されることはなく、Siウエハの表面(単結晶Si)とSi膜との界面にOが残留しており、Siがホモエピタキシャル成長するための環境が整わなかったため、と考えられる。   Further, according to FIG. 13B, it can be seen that the epitaxial Si film is not grown on the single crystal Si (in the recess), and only the amorphous Si film (a-Si) is grown. This is because when the sample 2 is prepared, the parallel seed step is not performed, so the natural oxide film is not removed from the surface of the single crystal Si, and the surface of the Si wafer (single crystal Si) and the Si film This is presumably because O remained at the interface between and Si, and the environment for Si epitaxial growth was not established.

なお、サンプル1,2で形成したSi膜の電気的特性を評価したところ、サンプル1で形成したSi膜は、サンプル2で形成したSi膜よりも、コンタクト抵抗が低く、電気的特性に優れた良質な膜であることを確認した。また、サンプル1で形成したSi膜(積層膜)を上述の実施形態に示すアニールステップと同様の処理手順、処理条件で熱処理したところ、Si膜(積層膜)におけるエピタキシャルSi膜が占める領域を拡大させることができ、Si膜の電気的特性をさらに向上させることが可能であることも確認した。   When the electrical characteristics of the Si films formed in Samples 1 and 2 were evaluated, the Si film formed in Sample 1 had lower contact resistance and superior electrical characteristics than the Si film formed in Sample 2. It was confirmed that the film was of good quality. Further, when the Si film (laminated film) formed in Sample 1 is heat-treated with the same processing procedure and processing conditions as the annealing step shown in the above-described embodiment, the region occupied by the epitaxial Si film in the Si film (laminated film) is expanded. It was also confirmed that the electrical characteristics of the Si film can be further improved.

<本発明の好ましい態様>
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
<Preferred embodiment of the present invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.

(付記1)
本発明の一態様によれば、
単結晶シリコンで構成された基板と
前記基板の表面に形成された絶縁膜と、
前記単結晶シリコン上に前記単結晶シリコンを下地としてホモエピタキシャル成長させることで形成された第1のシリコン膜と、
前記絶縁膜上に形成され前記第1のシリコン膜とは結晶構造が異なる第2のシリコン膜と、
を有する三次元フラッシュメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ、または半導体装置が提供される。
(Appendix 1)
According to one aspect of the invention,
A substrate made of single crystal silicon, an insulating film formed on the surface of the substrate,
A first silicon film formed by homoepitaxial growth on the single crystal silicon using the single crystal silicon as a base; and
A second silicon film formed on the insulating film and having a crystal structure different from that of the first silicon film;
A three-dimensional flash memory, a dynamic random access memory, or a semiconductor device is provided.

(付記2)
付記1に記載の三次元フラッシュメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ、または半導体装置であって、好ましくは、
前記基板の表面には凹部が設けられており、前記凹部の底部が前記単結晶シリコンにより構成され、前記凹部の側部が前記絶縁膜により構成されている。
(Appendix 2)
The three-dimensional flash memory, dynamic random access memory, or semiconductor device according to appendix 1, preferably,
A recess is provided on the surface of the substrate, the bottom of the recess is made of the single crystal silicon, and the side of the recess is made of the insulating film.

好ましくは、前記三次元フラッシュメモリにおける前記第1のシリコン膜と前記第2のシリコン膜は、チャネルとして作用する。   Preferably, the first silicon film and the second silicon film in the three-dimensional flash memory function as a channel.

好ましくは、前記ダイナミックランダムアクセスメモリにおける前記第1のシリコン膜と前記第2のシリコン膜は、コンタクトプラグとして作用する。   Preferably, the first silicon film and the second silicon film in the dynamic random access memory function as contact plugs.

(付記3)
付記1または2に記載の三次元フラッシュメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ、または半導体装置であって、好ましくは、
前記第1のシリコン膜と前記第2のシリコン膜は、前記表面に前記単結晶シリコンと前記絶縁膜とが露出した状態の前記基板に対して、シリコンとハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する処理と、前記基板に対して、シリコンを含みハロゲン元素非含有の第2の処理ガスを供給する処理と、を交互に行う処理と、前記基板に対して、シリコンを含む第3の処理ガスを供給する処理と、を行わせることで、形成されてなる。
(Appendix 3)
The three-dimensional flash memory, dynamic random access memory, or semiconductor device according to appendix 1 or 2, preferably,
The first silicon film and the second silicon film are a first processing gas containing silicon and a halogen element with respect to the substrate in which the single crystal silicon and the insulating film are exposed on the surface. And a process of alternately supplying a second processing gas containing silicon and containing no halogen element to the substrate, and a third process containing silicon to the substrate. It is formed by performing the process which supplies process gas.

(付記4)
本発明の他の態様によれば、
表面に単結晶シリコンと絶縁膜とが露出した基板に対して、シリコンとハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する工程と、前記基板に対して、シリコンを含みハロゲン元素非含有の第2の処理ガスを供給する工程と、を交互に行う工程と、
前記基板に対して、シリコンを含む第3の処理ガスを供給する工程と、
を行うことで、前記単結晶シリコン上に第1のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記絶縁膜上に前記第1のシリコン膜とは結晶構造が異なる第2のシリコン膜を成長させる工程を有する半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。
(Appendix 4)
According to another aspect of the invention,
Supplying a first processing gas containing silicon and a halogen element to a substrate having a surface on which the single crystal silicon and the insulating film are exposed; and a step of containing silicon and containing no halogen element to the substrate. And a step of alternately supplying the two processing gases;
Supplying a third processing gas containing silicon to the substrate;
Performing the process of homoepitaxially growing the first silicon film on the single crystal silicon and growing a second silicon film having a crystal structure different from that of the first silicon film on the insulating film. A semiconductor device manufacturing method or a substrate processing method is provided.

(付記5)
付記4に記載の方法であって、好ましくは、
前記第1の処理ガスを供給する工程と、前記第2の処理ガスを供給する工程と、を交互に行う工程では、前記単結晶シリコン上に前記第1のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させると共に、前記絶縁膜上にシード層を形成し、
前記第3の処理ガスを供給する工程では、前記第1のシリコン膜をさらにホモエピタキシャル成長させると共に、前記シード層上に前記第2のシリコン膜を成長させる。
(Appendix 5)
The method according to appendix 4, preferably,
In the step of alternately performing the step of supplying the first processing gas and the step of supplying the second processing gas, the first silicon film is homoepitaxially grown on the single crystal silicon, and Forming a seed layer on the insulating film;
In the step of supplying the third processing gas, the first silicon film is further homoepitaxially grown and the second silicon film is grown on the seed layer.

(付記6)
付記4または5に記載の方法であって、好ましくは、
前記基板の表面には凹部が設けられており、前記凹部の底部が前記単結晶シリコンにより構成され、前記凹部の側部が前記絶縁膜により構成されている。
(Appendix 6)
The method according to appendix 4 or 5, preferably,
A recess is provided on the surface of the substrate, the bottom of the recess is made of the single crystal silicon, and the side of the recess is made of the insulating film.

(付記7)
付記6に記載の方法であって、好ましくは、
前記凹部の側部から成長させた前記第2のシリコン膜により、前記第1のシリコン膜の上部を覆うことで、前記第1のシリコン膜のホモエピタキシャル成長を停止させる。
(Appendix 7)
The method according to appendix 6, preferably,
Homoepitaxial growth of the first silicon film is stopped by covering the upper part of the first silicon film with the second silicon film grown from the side of the recess.

(付記8)
付記6または7に記載の方法であって、好ましくは、
前記凹部の側部から成長させた前記第2のシリコン膜により、前記第1のシリコン膜の上部を覆うことで、前記第1のシリコン膜の上に前記第2のシリコン膜が積層されてなる積層構造(積層膜)を形成する。
(Appendix 8)
The method according to appendix 6 or 7, preferably,
The second silicon film grown from the side of the recess covers the upper portion of the first silicon film, and the second silicon film is laminated on the first silicon film. A laminated structure (laminated film) is formed.

(付記9)
付記4乃至8のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第2のシリコン膜の結晶構造は、アモルファス(非晶質)、ポリ(多結晶)、または、アモルファスとポリの混晶である。すなわち、前記第2のシリコン膜は、アモルファスシリコン膜、ポリシリコン膜、または、アモルファスとポリの混晶シリコン膜である。
(Appendix 9)
The method according to any one of appendices 4 to 8, preferably:
The crystal structure of the second silicon film is amorphous (amorphous), poly (polycrystalline), or a mixed crystal of amorphous and poly. That is, the second silicon film is an amorphous silicon film, a polysilicon film, or a mixed crystal silicon film of amorphous and poly.

(付記10)
付記4乃至9のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第1の処理ガスは、塩化シラン(化合物)を含み、前記第2の処理ガスは、水素化シラン(化合物)を含み、前記第3の処理ガスは、水素化シラン(化合物)を含む。
(Appendix 10)
The method according to any one of appendices 4 to 9, preferably:
The first processing gas includes silane chloride (compound), the second processing gas includes hydrogenated silane (compound), and the third processing gas includes hydrogenated silane (compound).

(付記11)
付記4乃至10のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第3の処理ガスを供給する工程では、前記基板に対して、前記第3の処理ガスと一緒にドーパントガスを供給する。
(Appendix 11)
The method according to any one of appendices 4 to 10, preferably,
In the step of supplying the third processing gas, a dopant gas is supplied together with the third processing gas to the substrate.

(付記12)
付記4乃至11のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第2の処理ガスは、第3の処理ガスと異なる分子構造(化学構造)を有する。すなわち、前記第2の処理ガスは、第3の処理ガスとはマテリアルが異なるガスである。
(Appendix 12)
The method according to any one of appendices 4 to 11, preferably,
The second processing gas has a molecular structure (chemical structure) different from that of the third processing gas. That is, the second processing gas is a gas having a material different from that of the third processing gas.

(付記13)
付記4乃至12のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第2の処理ガスの熱分解温度は、第3の処理ガスの熱分解温度よりも低い。
(Appendix 13)
The method according to any one of appendices 4 to 12, preferably:
The thermal decomposition temperature of the second processing gas is lower than the thermal decomposition temperature of the third processing gas.

(付記14)
付記4乃至11のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第2の処理ガスは、第3の処理ガスと同一の分子構造(化学構造)を有する。すなわち、前記第2の処理ガスは、第3の処理ガスとマテリアルが同一のガスである。
(Appendix 14)
The method according to any one of appendices 4 to 11, preferably,
The second processing gas has the same molecular structure (chemical structure) as the third processing gas. That is, the second processing gas is the same gas as the third processing gas.

(付記15)
付記4乃至14のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
さらに、前記第1のシリコン膜および前記第2のシリコン膜を熱処理(アニール)する工程を有する。
(Appendix 15)
The method according to any one of appendices 4 to 14, preferably:
Furthermore, the method includes a step of heat-treating (annealing) the first silicon film and the second silicon film.

(付記16)
付記15に記載の方法であって、好ましくは、
前記第1のシリコン膜および前記第2のシリコン膜を熱処理する工程では、前記第2のシリコン膜のうち前記第1のシリコン膜(ホモエピタキシャルシリコン膜)に接触する部分をホモエピタキシャル化させる。
(Appendix 16)
The method according to appendix 15, preferably,
In the step of heat-treating the first silicon film and the second silicon film, a portion of the second silicon film that contacts the first silicon film (homoepitaxial silicon film) is homoepitaxially formed.

(付記17)
付記15または16に記載の方法であって、好ましくは、
前記第1のシリコン膜および前記第2のシリコン膜を熱処理する工程では、前記第2のシリコン膜のうち前記第1のシリコン膜(ホモエピタキシャルシリコン膜)に接触する部分をホモエピタキシャルシリコン膜に変質させる。
(Appendix 17)
The method according to appendix 15 or 16, preferably,
In the step of heat-treating the first silicon film and the second silicon film, a portion of the second silicon film that contacts the first silicon film (homoepitaxial silicon film) is transformed into a homoepitaxial silicon film. Let

(付記18)
付記15乃至17のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第1のシリコン膜および前記第2のシリコン膜を熱処理する工程では、前記第1のシリコン膜が占める領域を拡大させる。
(Appendix 18)
The method according to any one of appendices 15 to 17, preferably:
In the step of heat-treating the first silicon film and the second silicon film, a region occupied by the first silicon film is expanded.

(付記19)
付記4乃至18のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第1の処理ガスを供給する工程と、前記第2の処理ガスを供給する工程と、を交互に行う工程では、前記基板の温度を第1の温度とし、
前記第3の処理ガスを供給する工程では、前記基板の温度を前記第1の温度と同等もしくはそれよりも高い第2の温度とする。
(Appendix 19)
The method according to any one of appendices 4 to 18, preferably:
In the step of alternately performing the step of supplying the first processing gas and the step of supplying the second processing gas, the temperature of the substrate is set to the first temperature,
In the step of supplying the third processing gas, the temperature of the substrate is set to a second temperature that is equal to or higher than the first temperature.

(付記20)
付記19に記載の方法であって、好ましくは、
前記第1のシリコン膜および前記第2のシリコン膜を熱処理する工程では、前記基板の温度を、前記第2の温度と同等もしくはそれよりも高い第3の温度とする。
(Appendix 20)
The method according to appendix 19, preferably,
In the step of heat-treating the first silicon film and the second silicon film, the temperature of the substrate is set to a third temperature that is equal to or higher than the second temperature.

(付記21)
本発明の他の態様によれば、
表面に単結晶シリコンと絶縁膜とが露出した基板に対して、ハロゲン元素を含む第1の処理ガスを供給する工程と、前記基板に対して、シリコンを含みハロゲン元素非含有の第2の処理ガスを供給する工程と、を交互に行う工程と、
前記基板に対して、シリコンを含む第3の処理ガスを供給する工程と、
を行うことで、前記単結晶シリコン上に第1のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記絶縁膜上に前記第1のシリコン膜とは結晶構造が異なる第2のシリコン膜を成長させる工程を有する半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。
(Appendix 21)
According to another aspect of the invention,
Supplying a first processing gas containing a halogen element to a substrate having a single crystal silicon and an insulating film exposed on the surface; and a second treatment containing silicon and containing no halogen element to the substrate. A step of alternately supplying a gas,
Supplying a third processing gas containing silicon to the substrate;
Performing the process of homoepitaxially growing the first silicon film on the single crystal silicon and growing a second silicon film having a crystal structure different from that of the first silicon film on the insulating film. A semiconductor device manufacturing method or a substrate processing method is provided.

(付記22)
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板に対してシリコンとハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する第1処理ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対してシリコンを含みハロゲン元素非含有の第2の処理ガスを供給する第2処理ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対してシリコンを含む第3の処理ガスを供給する第3処理ガス供給系と、
前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
前記処理室内の、表面に単結晶シリコンと絶縁膜とが露出した基板に対して、前記第1の処理ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して、前記第2の処理ガスを供給する処理と、を交互に行う処理と、前記処理室内の前記基板に対して、前記第3の処理ガスを供給する処理と、を行わせることで、前記単結晶シリコン上に第1のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記絶縁膜上に前記第1のシリコン膜とは結晶構造が異なる第2のシリコン膜を成長させるように、前記第1処理ガス供給系、前記第2処理ガス供給系、前記第3処理ガス供給系、および前記ヒータを制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
(Appendix 22)
According to yet another aspect of the invention,
A processing chamber for accommodating the substrate;
A first processing gas supply system for supplying a first processing gas containing silicon and a halogen element to a substrate in the processing chamber;
A second processing gas supply system for supplying a second processing gas containing silicon and containing no halogen element to the substrate in the processing chamber;
A third processing gas supply system for supplying a third processing gas containing silicon to the substrate in the processing chamber;
A heater for heating the substrate in the processing chamber;
A process of supplying the first process gas to a substrate having a surface exposed with single crystal silicon and an insulating film in the process chamber; and the second process gas to the substrate in the process chamber And a process of alternately supplying a third process gas and a process of supplying the third process gas to the substrate in the process chamber. The first process gas supply system and the second process gas supply are formed so that a silicon film is homoepitaxially grown and a second silicon film having a crystal structure different from that of the first silicon film is grown on the insulating film. A control unit configured to control a system, the third process gas supply system, and the heater;
A substrate processing apparatus is provided.

(付記23)
本発明のさらに他の態様によれば、
基板に対してシリコンとハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する第1ガス供給部と、
基板に対してシリコンを含みハロゲン元素非含有の第2の処理ガスを供給する第2ガス供給部と、
基板に対してシリコンを含む第3の処理ガスを供給する第3ガス供給部と、を備え、
表面に単結晶シリコンと絶縁膜とが露出した基板に対して、前記第1ガス供給部より前記第1の処理ガスを供給する処理と、前記基板に対して、前記第2ガス供給部より前記第2の処理ガスを供給する処理と、を交互に行う処理と、前記基板に対して、前記第3ガス供給部より前記第3の処理ガスを供給する処理と、を行わせることで、前記単結晶シリコン上に第1のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記絶縁膜上に前記第1のシリコン膜とは結晶構造が異なる第2のシリコン膜を成長させるように制御されるガス供給システムが提供される。
(Appendix 23)
According to yet another aspect of the invention,
A first gas supply unit for supplying a first processing gas containing silicon and a halogen element to the substrate;
A second gas supply unit for supplying a second processing gas containing silicon and containing no halogen element to the substrate;
A third gas supply unit for supplying a third processing gas containing silicon to the substrate,
A process of supplying the first processing gas from the first gas supply unit to the substrate with the single crystal silicon and the insulating film exposed on the surface, and the substrate from the second gas supply unit to the substrate. By alternately performing a process of supplying a second process gas and a process of supplying the third process gas from the third gas supply unit to the substrate, A gas supply system controlled to homoepitaxially grow a first silicon film on single crystal silicon and to grow a second silicon film having a crystal structure different from that of the first silicon film on the insulating film. Provided.

(付記24)
本発明のさらに他の態様によれば、
表面に単結晶シリコンと絶縁膜とが露出した基板に対して、シリコンとハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する手順と、前記基板に対して、シリコンを含みハロゲン元素非含有の第2の処理ガスを供給する手順と、を交互に行う手順と、
前記基板に対して、シリコンを含む第3の処理ガスを供給する手順と、
を行わせることで、前記単結晶シリコン上に第1のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記絶縁膜上に前記第1のシリコン膜とは結晶構造が異なる第2のシリコン膜を成長させる手順をコンピュータに実行させるプログラム、または、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
(Appendix 24)
According to yet another aspect of the invention,
A step of supplying a first processing gas containing silicon and a halogen element to a substrate having a single crystal silicon and an insulating film exposed on the surface; and a step of containing silicon and containing no halogen element to the substrate. A procedure of alternately supplying the process gas of 2 and
Supplying a third processing gas containing silicon to the substrate;
The first silicon film is homoepitaxially grown on the single crystal silicon, and the second silicon film having a crystal structure different from that of the first silicon film is grown on the insulating film. A program to be executed by a computer or a computer-readable recording medium on which the program is recorded is provided.

121 コントローラ(制御部)
200 ウエハ(基板)
200a 絶縁膜
200e 第1のシリコン膜
200g 第2のシリコン膜
201 処理室
202 処理炉
203 反応管
207 ヒータ
231 排気管
232a〜232e ガス供給管
121 Controller (control unit)
200 wafer (substrate)
200a Insulating film 200e First silicon film 200g Second silicon film 201 Processing chamber 202 Processing furnace 203 Reaction tube 207 Heater 231 Exhaust pipes 232a to 232e Gas supply pipe

Claims (24)

表面に単結晶シリコンと絶縁膜とが露出した基板に対して、シリコンとハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する工程と、前記基板に対して、シリコンを含みハロゲン元素非含有の第2の処理ガスを供給する工程とを、前記第1の処理ガスに含まれるシリコンの堆積が生じない温度下で、交互に行うことで、前記単結晶シリコン上に第1のシリコンシード層をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記絶縁膜上に前記第1のシリコンシード層とは結晶構造が異なる第2のシリコンシード層を成長させる工程と、
前記基板に対して、シリコンを含む第3の処理ガスを供給することで、前記第1のシリコンシード層上に第1のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記第2のシリコンシード層上に前記第1のシリコン膜とは結晶構造が異なる第2のシリコン膜を成長させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
Supplying a first processing gas containing silicon and a halogen element to a substrate having a surface on which the single crystal silicon and the insulating film are exposed; and a step of containing silicon and containing no halogen element to the substrate. The step of supplying the second processing gas is alternately performed at a temperature at which silicon contained in the first processing gas is not deposited , so that the first silicon seed layer is homogenized on the single crystal silicon. Epitaxially growing and growing a second silicon seed layer having a crystal structure different from that of the first silicon seed layer on the insulating film;
By supplying a third processing gas containing silicon to the substrate , the first silicon film is homoepitaxially grown on the first silicon seed layer , and the second silicon seed layer is Growing a second silicon film having a crystal structure different from that of the first silicon film ;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記第1のシリコンシード層と、前記第2のシリコンシード層とを、パラレルに成長させる請求項1に記載の半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first silicon seed layer and the second silicon seed layer are grown in parallel. 前記第1のシリコン膜と、前記第2のシリコン膜とを、パラレルに成長させる請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first silicon film and the second silicon film are grown in parallel. 前記基板の表面には凹部が設けられており、前記凹部の底部が前記単結晶シリコンにより構成され、前記凹部の側部が前記絶縁膜により構成されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The surface of the said board | substrate is provided with the recessed part, The bottom part of the said recessed part is comprised with the said single crystal silicon, The side part of the said recessed part is comprised with the said insulating film , The any one of Claims 1-3. The manufacturing method of the semiconductor device as described in any one of Claims 1-3. 前記凹部の側部から成長させた前記第2のシリコン膜により、前記第1のシリコン膜の上部を覆うことで、前記第1のシリコン膜のホモエピタキシャル成長を停止させる請求項4に記載の半導体装置の製造方法。 5. The semiconductor device according to claim 4 , wherein homoepitaxial growth of the first silicon film is stopped by covering an upper portion of the first silicon film with the second silicon film grown from a side portion of the recess. Manufacturing method. 前記凹部の側部から成長させた前記第2のシリコン膜により、前記第1のシリコン膜の上部を覆うことで、前記第1のシリコン膜の上に前記第2のシリコン膜が積層されてなる積層構造を形成する請求項4または5に記載の半導体装置の製造方法。 The second silicon film grown from the side of the recess covers the upper portion of the first silicon film, and the second silicon film is laminated on the first silicon film. 6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein a stacked structure is formed. 前記第2のシリコン膜の結晶構造は、アモルファス、ポリ、または、アモルファスとポリの混晶である請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein a crystal structure of the second silicon film is amorphous, poly, or a mixed crystal of amorphous and poly. 前記第1の処理ガスは、塩化シランを含み、前記第2の処理ガスは、水素化シランを含み、前記第3の処理ガスは、水素化シランを含む請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The first process gas comprises a chloride silane, wherein the second process gas includes silane hydrides, the third process gas, any one of claims 1-7 comprising a silane hydride The manufacturing method of the semiconductor device as described in any one of Claims 1-3. 前記第3の処理ガスを供給する工程では、前記基板に対して、前記第3の処理ガスと一緒にドーパントガスを供給する請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein in the step of supplying the third processing gas, a dopant gas is supplied to the substrate together with the third processing gas. . 前記第2の処理ガスは、前記第3の処理ガスと異なる分子構造を有する請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 Wherein the second process gas, a method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1-9 having the third process gas with different molecular structures. 前記第2の処理ガスの熱分解温度は、前記第3の処理ガスの熱分解温度よりも低い請求項1〜10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein a thermal decomposition temperature of the second processing gas is lower than a thermal decomposition temperature of the third processing gas. 前記第2の処理ガスは、前記第3の処理ガスと同一の分子構造を有する請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein the second processing gas has the same molecular structure as that of the third processing gas. さらに、前記第1のシリコン膜および前記第2のシリコン膜を熱処理する工程を有する請求項1〜12のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 Furthermore, the manufacturing method of the semiconductor device of any one of Claims 1-12 which has the process of heat-processing a said 1st silicon film and a said 2nd silicon film. 前記第1のシリコン膜および前記第2のシリコン膜を熱処理する工程では、前記第2のシリコン膜のうち前記第1のシリコン膜に接触する部分をホモエピタキシャルシリコン膜に変質させる請求項13に記載の半導体装置の製造方法。 In the first silicon film and heat-treating said second silicon film, wherein a portion in contact with the first silicon layer of the second silicon film in claim 13 for transformed into homoepitaxial silicon films Semiconductor device manufacturing method. 前記第1のシリコン膜および前記第2のシリコン膜を熱処理する工程では、前記第1のシリコン膜が占める領域を拡大させる請求項13または14に記載の半導体装置の製造方法。 15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13 , wherein in the step of heat-treating the first silicon film and the second silicon film, a region occupied by the first silicon film is expanded. 前記第1の処理ガスを供給する工程と、前記第2の処理ガスを供給する工程と、を交互に行う工程では、前記基板の温度を第1の温度とし、
前記第3の処理ガスを供給する工程では、前記基板の温度を前記第1の温度と同等もしくはそれよりも高い第2の温度とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
In the step of alternately performing the step of supplying the first processing gas and the step of supplying the second processing gas, the temperature of the substrate is set to the first temperature,
16. The semiconductor device according to claim 1 , wherein in the step of supplying the third processing gas, the temperature of the substrate is set to a second temperature that is equal to or higher than the first temperature. Manufacturing method.
さらに、前記第1のシリコン膜および前記第2のシリコン膜を熱処理する工程を有し、
前記第1のシリコン膜および前記第2のシリコン膜を熱処理する工程では、前記基板の温度を、前記第2の温度と同等もしくはそれよりも高い第3の温度とする請求項16に記載の半導体装置の製造方法。
And a step of heat-treating the first silicon film and the second silicon film,
The semiconductor according to claim 16 , wherein in the step of heat-treating the first silicon film and the second silicon film, the temperature of the substrate is set to a third temperature that is equal to or higher than the second temperature. Device manufacturing method.
前記第1の温度は、350℃以上450℃以下である請求項16または17に記載の半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 16, wherein the first temperature is 350 ° C. or higher and 450 ° C. or lower. 前記第2の温度は、350℃以上650℃以下である請求項18に記載の半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 18, wherein the second temperature is 350 ° C. or higher and 650 ° C. or lower. 前記絶縁膜は、酸化膜である請求項1〜19のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film is an oxide film. 前記半導体装置は、三次元フラッシュメモリまたはダイナミックランダムアクセスメモリを含む請求項1〜20のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 21. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein the semiconductor device includes a three-dimensional flash memory or a dynamic random access memory. 基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板に対してシリコンとハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する第1処理ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対してシリコンを含みハロゲン元素非含有の第2の処理ガスを供給する第2処理ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対してシリコンを含む第3の処理ガスを供給する第3処理ガス供給系と、
前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
前記処理室内において、表面に単結晶シリコンと絶縁膜とが露出した基板に対して、前記第1の処理ガスを供給する処理と、前記基板に対して、前記第2の処理ガスを供給する処理とを、前記第1の処理ガスに含まれるシリコンの堆積が生じない温度下で、交互に行うことで、前記単結晶シリコン上に第1のシリコンシード層をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記絶縁膜上に前記第1のシリコンシード層とは結晶構造が異なる第2のシリコンシード層を成長させる処理と、前記基板に対して、前記第3の処理ガスを供給することで、前記第1のシリコンシード層上に第1のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記第2のシリコンシード層上に前記第1のシリコン膜とは結晶構造が異なる第2のシリコン膜を成長させる処理と、を行わせるように、前記第1処理ガス供給系、前記第2処理ガス供給系、前記第3処理ガス供給系、および前記ヒータを制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。
A processing chamber for accommodating the substrate;
A first processing gas supply system for supplying a first processing gas containing silicon and a halogen element to a substrate in the processing chamber;
A second processing gas supply system for supplying a second processing gas containing silicon and containing no halogen element to the substrate in the processing chamber;
A third processing gas supply system for supplying a third processing gas containing silicon to the substrate in the processing chamber;
A heater for heating the substrate in the processing chamber;
Supplied in the processing chamber, the substrate where the single crystal silicon and the insulating film is exposed to the surface, a process for supplying the first processing gas, for the previous SL substrate, the second process gas The first silicon seed layer is homoepitaxially grown on the single crystal silicon by alternately performing processing at a temperature at which silicon contained in the first processing gas is not deposited , and the insulating film A process of growing a second silicon seed layer having a crystal structure different from that of the first silicon seed layer and supplying the third processing gas to the substrate, thereby providing the first silicon a first silicon film causes homoepitaxially grown on the seed layer, growing a second silicon film crystal structure different from the first silicon layer to the second silicon seed layer A process of, so as to perform a first process gas supply system, the second process gas supply system, said third process gas supply system, and the configured control unit to control the heater,
A substrate processing apparatus.
基板に対してシリコンとハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する第1ガス供給部と、
基板に対してシリコンを含みハロゲン元素非含有の第2の処理ガスを供給する第2ガス供給部と、
基板に対してシリコンを含む第3の処理ガスを供給する第3ガス供給部と、を備え、
表面に単結晶シリコンと絶縁膜とが露出した基板に対して、前記第1ガス供給部より前記第1の処理ガスを供給する処理と、前記基板に対して、前記第2ガス供給部より前記第2の処理ガスを供給する処理とを、前記第1の処理ガスに含まれるシリコンの堆積が生じない温度下で、交互に行うことで、前記単結晶シリコン上に第1のシリコンシード層をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記絶縁膜上に前記第1のシリコンシード層とは結晶構造が異なる第2のシリコンシード層を成長させる処理と、前記基板に対して、前記第3ガス供給部より前記第3の処理ガスを供給することで、前記第1のシリコンシード層上に第1のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記第2のシリコンシード層上に前記第1のシリコン膜とは結晶構造が異なる第2のシリコン膜を成長させる処理と、を行うように制御されるガス供給システム。
A first gas supply unit for supplying a first processing gas containing silicon and a halogen element to the substrate;
A second gas supply unit for supplying a second processing gas containing silicon and containing no halogen element to the substrate;
A third gas supply unit for supplying a third processing gas containing silicon to the substrate,
A process of supplying the first processing gas from the first gas supply unit to the substrate with the single crystal silicon and the insulating film exposed on the surface, and the substrate from the second gas supply unit to the substrate. The first silicon seed layer is formed on the single crystal silicon by alternately performing the process of supplying the second process gas at a temperature at which silicon contained in the first process gas is not deposited. A process of growing a second silicon seed layer having a crystal structure different from that of the first silicon seed layer on the insulating film, and growing the second silicon seed layer on the insulating film from the third gas supply unit. by supplying a third process gas, wherein the first silicon layer with homoepitaxially grown on the first silicon seed layer, the first silicon to the second silicon seed layer Gas supply system is controlled so as to perform a process of growing a second silicon film crystal structure is different from the.
基板処理装置の処理室内において、
表面に単結晶シリコンと絶縁膜とが露出した基板に対して、シリコンとハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する手順と、前記基板に対して、シリコンを含みハロゲン元素非含有の第2の処理ガスを供給する手順とを、前記第1の処理ガスに含まれるシリコンの堆積が生じない温度下で、交互に行うことで、前記単結晶シリコン上に第1のシリコンシード層をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記絶縁膜上に前記第1のシリコンシード層とは結晶構造が異なる第2のシリコンシード層を成長させる手順と、
記基板に対して、シリコンを含む第3の処理ガスを供給することで、前記第1のシリコンシード層上に第1のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記第2のシリコンシード層上に前記第1のシリコン膜とは結晶構造が異なる第2のシリコン膜を成長させる手順と、
をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
In the processing chamber of the substrate processing apparatus ,
A step of supplying a first processing gas containing silicon and a halogen element to a substrate having a single crystal silicon and an insulating film exposed on the surface; and a step of containing silicon and containing no halogen element to the substrate. The first silicon seed layer is homogenized on the single crystal silicon by alternately performing the steps of supplying the second processing gas at a temperature at which silicon contained in the first processing gas is not deposited. A step of epitaxially growing a second silicon seed layer having a crystal structure different from that of the first silicon seed layer on the insulating film;
Relative to the previous SL substrate by supplying a third process gas comprising silicon, a first silicon film causes homoepitaxially grown on the first silicon seed layer, the second silicon seed layer A procedure for growing a second silicon film having a crystal structure different from that of the first silicon film ;
For causing the substrate processing apparatus to execute the program.
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