JP2002280309A

JP2002280309A - 薄膜形成方法

Info

Publication number: JP2002280309A
Application number: JP2001078294A
Authority: JP
Inventors: Naoki Tamaoki; 直樹玉置; Hirosuke Sato; 裕輔佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2002-09-27

Abstract

(57)【要約】【課題】インプラによるイオンの突き抜けを抑制する
と共に、キャリア濃度を十分高くできる多結晶シリコン
膜を形成する。【解決手段】表面に酸化膜３２を有するシリコンウェ
ハ３１が収容された容器内にシランガスを供給して、ウ
ェハ上に多結晶シリコン膜を成膜する薄膜形成方法であ
って、容器内のシランガスの分圧を１０Ｐａの状態にし
て結晶粒径の大きな第１層目の多結晶シリコン膜３３を
形成した後、シランガスの供給量を変え、容器内のシラ
ンガスの分圧を１００Ｐａの状態にして結晶粒径の小さ
な第２層目の微結晶シリコン膜３４を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化学気相成長法
（ＣＶＤ法）による薄膜形成方法に係わり、特に成膜後
にイオン打ち込みによりドーピングを行うことによっ
て、電極として使用される多結晶シリコン膜を成膜する
のに適した薄膜形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ロジックデバイスのゲート
電極には、ＣＶＤ法によって形成される多結晶シリコン
膜が広く使われている。しかし、純粋なシリコンは電気
抵抗が大きく、電極としてそのまま使用することができ
ない。そのため、成膜プロセスの後にボロン，リン，或
いは砒素原子をドーパントとして多結晶シリコン膜中に
混ぜる工程が必要になる。ドーパントを膜中に混ぜる方
法としては通常、ドーパントイオンに電圧をかけて加速
し、膜の中に打ち込むインプラと呼ばれる工程が行われ
ている。

【０００３】しかしながら、上述のようなインプラ工程
には以下のような問題点があった。通常のプロセス条件
でＣＶＤ法によって形成される多結晶シリコン膜は、図
１０に示す断面ＴＥＭ写真のように、柱状の結晶構造を
持つ。これは、成膜の初期に形成された結晶核が、膜の
成長に従って膜厚方向に伸びていくことによる。

【０００４】このような結晶構造では、多結晶シリコン
膜に含まれる結晶粒同士の界面（粒界）が、膜厚方向に
対して平行に近い角度を持って膜を貫通するようにな
る。ドーパントとして混入される原子は、この粒界に沿
って動きやすい性質を持つことが知られている。そのた
め、電圧によって加速されたドーパントイオンはこの粒
界に沿って容易に多結晶シリコン膜を通過し、多結晶シ
リコン膜の下層に形成されているシリコン酸化膜等の絶
縁層に到達し、そこに構造的，電気的なダメージを与え
ることがあった。従来プロセスでは、イオンを打ち込む
方向を、膜に垂直な方向から少しずらすことによって、
このダメージを軽減する工夫が行われているが、その効
果は充分ではなかった。

【０００５】また、結晶成長の速度は、一般に結晶の面
方位によって異なるため、多結晶シリコン結晶粒の結晶
面方位が、膜厚が大きくなるに従って一定の方向に揃う
ようになり、強く配向する傾向がみられるようになる。
ある特定の面方位と、インプラのイオン打ち込み方向が
一致すると、イオンは粒界を通過するのと同じように、
容易に多結晶シリコン膜を突き抜けて下層の絶縁層に到
達できるようになることが知られている。従って、粒界
が揃うのと同様に、多結晶シリコンの結晶配向が進むこ
とによっても、イオンの突き抜けの危険が高まり問題と
なっていた。

【０００６】さらに、図１０から明らかなように、従来
の成膜法による結晶粒の大きさは、成膜の初期にあたる
絶縁層との界面付近で小さく、膜厚が厚くなるに伴って
結晶粒径も大きくなる傾向が見られていた。ドーパント
となる原子が多結晶シリコンに電流を流すキャリアとし
て働くためには、それが結晶粒界に偏析せず結晶粒内に
取り込まれる必要がある。ゲート電極の空乏化抑制のた
めには、特に多結晶シリコン膜と絶縁膜との界面付近
に、充分な密度のキャリアが存在することが必要にな
る。しかしながら、ドーパント原子は一般に結晶粒界や
膜界面等に偏析し易い性質を持っているため、粒径が小
さくなって膜体積当たりの粒界面積比が大きくなる界面
付近ほど、キャリアとして働かない偏析原子の割合が多
くなる結果となっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、通常
のプロセス条件でＣＶＤ法によって形成される多結晶シ
リコン膜においては、柱状の結晶構造を持ち粒界が膜を
貫通するようになるため、不純物ドープのためのインプ
ラによってイオンの突き抜けが発生し、下地層にダメー
ジが発生する問題があった。また、イオンの突き抜けが
生じにくくなるように粒径を小さくすると、十分なキャ
リア濃度が得られなくなる問題があった。

【０００８】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、インプラによるイオン
の突き抜けを抑制すると共に、キャリア濃度を十分高く
できるシリコン膜を成膜することができ、デバイス特性
の向上等に寄与し得る薄膜形成方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（構成）上記課題を解決
するために本発明は次のような構成を採用している。

【００１０】即ち本発明は、被処理基体が収容された容
器内に成膜原料ガスを供給して、該基体上に多結晶シリ
コン膜を成膜する薄膜形成方法であって、成膜プロセス
の途中で成膜条件を少なくとも一度変更して成膜条件の
異なる複数層の成膜を行い、且つ第２層目以降の少なく
とも一つの成膜条件として、第１層目よりも結晶粒が小
さくなる条件を選択することを特徴とする。

【００１１】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 第１層目の成膜時に比して第２層目以降の成膜時の
原料ガスの供給量を多くすること。 (2) 第１層目の成膜原料にジシランを用い、第２層目以
降の成膜原料にシランを用いること。 (3) 第１層目として非晶質薄膜を形成した後、アニール
によって該薄膜を再結晶化し、その後に第２層目以降の
微結晶薄膜を形成すること。

【００１２】また本発明は、被処理基体が収容された容
器内に成膜原料ガスを供給して、該基体上に多結晶シリ
コン膜を成膜する薄膜形成方法であって、成膜プロセス
の途中で原料ガスの供給量を徐々に増加させ、成膜され
る薄膜の結晶粒を徐々に小さくすることを特徴とする。

【００１３】（作用）ＭＯＳトランジスタのゲート電極
として使用する多結晶シリコン膜は、電極内の空乏化を
抑制するため、基板側の絶縁膜との界面付近に、充分な
キャリア濃度を確保する必要がある。インプラによって
多結晶シリコン膜に注入されたドーパント原子は、結晶
粒の界面に偏析し易い性質を持つため、ドーパント原子
を効率的にキャリアとして利用するためには、多結晶シ
リコン膜中の粒界を減らす必要がある。そのためには、
結晶粒径の大きな多結晶シリコン膜を形成することが有
効である。しかし、結晶粒径の大きな多結晶シリコン膜
では、膜厚方向に貫通する粒界が多くなり、インプラに
よるイオンが多結晶シリコン膜を突き抜けることによる
デバイスヘのダメージが増加する。

【００１４】これに対して本発明では、キャリア濃度を
必要とする絶縁膜との界面付近には大きな結晶粒、その
上部に、インプラで打ち込まれたイオンが貫通しにくい
微結晶層を配置する。このような多層膜構造を形成する
ことによって、インプラによるダメージの低減と、充分
なキャリア濃度の確保を両立する多結晶シリコン膜を得
ることができる。

【００１５】成膜条件としては、ガス種，温度，供給量
等があるが、これらの条件と結晶粒径との間には図９に
示すような関係がある。即ち、ガス供給量が増えると結
晶粒径は柱状→微結晶→アモルファスとなり、また成膜
温度が上がると結晶粒径はアモルファス→微結晶→柱状
となる。従って本発明では、例えば第２層目以降の成膜
条件として第１層目よりもガス供給量を増やすことによ
り、第１層目よりも結晶粒径の小さな層を形成すること
が可能となる。

【００１６】また、シランよりもジシランの方がより大
きな結晶粒が形成されることから、第１層目の成膜工程
の原料ガスとしてジシランを用い、第２層目以降の成膜
工程の原料ガスとしてシランを用いることにより、第２
層目以降に第１層目よりも結晶粒径の小さな層を形成す
ることができる。また、第１層の成膜工程で非晶質シリ
コン膜を形成し、アニール工程を加えることによって、
多結晶化する方法も有効である。このとき、非晶質シリ
コン膜の多結晶化に、第２層以降の成膜工程の熱履歴を
利用することが可能である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。

【００１８】（第１の実施形態）図１〜図４は、本発明
の第１の実施形態に係わる薄膜形成方法を説明するため
の図である。本実施形態は、シリコン酸化膜等の絶縁膜
の上に、電極として使用する多結晶シリコン膜を多層構
造に形成するものである。

【００１９】図１は、本実施形態に使用した成膜装置の
概略構成を示す断面図である。反応容器１１の内部に
は、ウエハ１２（被処理基体）と、ウエハ１２をチャッ
クするウエハチャック１３と、ウエハチャック１３に接
続される回転軸１４と、ウエハ１２に所望のガスを均一
に供給する整流板１５と、が設けられている。整流板１
５には複数の供給孔が穿設され、この整流板１５はウエ
ハ１２の表面に対向して設けられる。回転軸１４を回転
させるための駆動力を与えるモータ（不図示）は、反応
容器１１外に設けられる。また、チャック１３にはウエ
ハ１２を所定温度に保持するためのヒータ（不図示）が
設けられている。

【００２０】反応容器１の上方の壁には、原料ガス及び
キャリアガスを内部へ導入するための導入口１７が設け
られている。また、反応容器１１の下方の壁には、内部
のガスをポンプ(不図示)などで排出するための排出口１
８が設けられ、排出口１８は排出流路１６に接続されて
いる。

【００２１】次に、図１の装置を用いた多結晶シリコン
膜の成膜方法について、図２のフローチャートを参照し
て説明する。

【００２２】まず、反応容器１内部は、例えば５０００
Ｐａ程度に減圧され、またウエハ１２はヒータにより例
えば６５０℃程度に保持されている。

【００２３】（Ｓ１）反応容器１１の外部に配置される
ウエハ１２を、ロボットアームなどにより反応容器１１
内のチャック１３上に移動させ、チャック１３によりウ
エハ１２をチャックする。

【００２４】（Ｓ２）ウエハ１２を所定温度の成膜温度
に加熱し保持する。

【００２５】（Ｓ３）原料ガスであるシラン化合物、例
えばシラン（ＳｉＨ₄）を所定流量（例えば、容器内の
シラン分圧が１０Ｐａ程度となる流量），所定時間で反
応容器１１内へ供給する。反応容器１１内へ導入された
原料ガスは、整流板１５に穿設される孔からウエハ１２
上に供給される。この原料ガスの供給によりウエハ１２
上に第１層目の多結晶シリコン膜を形成する。

【００２６】（Ｓ４）所定時間経過後、原料ガスの供給
を停止する。

【００２７】（Ｓ５）原料ガスの設定流量を、例えば１
０倍に変更する。

【００２８】（Ｓ６）前記（Ｓ３）と同様に、シランガ
スを所定流量（例えば、容器内のシラン分圧が１００Ｐ
ａ程度となる流量），所定時間で反応容器１１内へ供給
し、ウエハ１２上に第２層目の多結晶シリコン膜（微結
晶シリコン膜）を形成する。

【００２９】（Ｓ７）前記（Ｓ５）と同様に、所定時間
経過後、原料ガスの供給を停止する。

【００３０】（Ｓ８）全成膜工程が終了しているか否か
を判定し、終了していない場合は（Ｓ５）に戻り、第３
層目以降の多結晶シリコン膜を形成する。ウエハ１２の
処理が終了している場合は、工程（Ｓ９）へ進む。

【００３１】（Ｓ９）処理済のウエハ１２を、ロボット
アーム（不図示）により反応容器１１内から反応容器１
１外の所定の載置場所へ移動させる。新たなウエハ１２
を処理する場合は工程（Ｓ１）に戻り、新たなウエハ１
２が無い場合には工程終了とする。

【００３２】上記工程終了後、別の反応容器ヘウェハは
運ばれ、所定加速電圧のもと、ドーパント・イオンを打
ち込むインプラの工程がとられる。さらに、別の反応容
器にウエハは運ばれ、所定の温度に加熱されて、ドーパ
ントが多結晶シリコン膜中で活性化され、電極となる。

【００３３】本実施形態の作用について、図３の断面図
を参照して説明する。

【００３４】成膜工程（Ｓ３）では、図３（ａ）に示さ
れるように柱状の結晶構造を持った第１層目の多結晶シ
リコン膜が形成される。ここで、図中の３１はシリコン
ウェハ、３２はシリコンウェハ３１の表面に形成された
酸化膜、３３は酸化膜３２上に形成された多結晶シリコ
ン膜を示している。第１層目の柱状の結晶構造を持った
多結晶シリコン膜３３は、前記図１０に示したように、
従来の膜と同様であり、比較的大きな結晶粒径を持ち、
膜厚方向に通る粒界が多数存在する。

【００３５】続く成膜工程（Ｓ６）では、図３（ｂ）に
示されるように、第２層目として等方性の微結晶シリコ
ン膜３４が形成され、これにより多層構造ができあが
る。

【００３６】第２層目に微結晶シリコン膜３４が形成さ
れるのは、原料ガスであるシラン流量を多く流すこと
で、反応容器１１内のシラン分圧が大きくなり、結晶成
長核が頻繁に発生するようになるためである。成膜途中
に結晶成長核が頻繁に発生すると、結晶粒径は小さくな
り結晶粒の面方位及び粒界の方向がランダムになるた
め、等方的な微結晶シリコン膜が形成されるようにな
る。同様な効果は、ウエハの成膜温度を下げることによ
っても実現できる。

【００３７】なお、多結晶シリコン中の結晶粒の大きさ
及び配向は、Ｘ線回折の半値幅とピーク強度比、或いは
電子線回折の回折パターンから知ることができる。ま
た、参考のために、シランガスの分圧を１００Ｐａとし
た場合に酸化膜上に形成される多結晶シリコンの結晶粒
を、図４の断面ＴＥＭ写真に示しておく。図中の４１は
シリコンウェハ、４２は酸化膜、４４は微結晶シリコン
膜である。

【００３８】ここで、本発明者らの実験によれば、例え
ば７５０℃の成膜温度では、シランガスの分圧を２０〜
２００Ｐａと比較的低くすれば、０．５μｍ程度の十分
大きな結晶粒が得られ、シランガスの分圧を１０００〜
４０００Ｐａと高くすれば０．１μｍ程度の小さな結晶
粒が得られることが確認されている。

【００３９】このように本実施形態では、第１層目に結
晶粒径の大きな多結晶シリコン膜、第２層目に結晶粒径
の小さな多結晶シリコン膜（微結晶シリコン膜）を形成
することができる。そしてこの場合、成膜後のインプラ
において、インプラによるイオンは第２層目の微結晶層
で止まるため、下層にある絶縁膜に損傷を与えることが
ない。また、微結晶層は絶縁膜から遠い第２層のみであ
るため、電極の空乏化を促すこともない。

【００４０】なお、微結晶層はインプラによって打ち込
まれたイオンを、多結晶シリコン膜中のみで吸収させる
ことが目的であるため、第１層でなければ、より多層の
中の一層、或いは複数層であっても構わない。

【００４１】（第２の実施形態）次に、本発明の第２実
施形態について図５及び図６を参照して説明する。な
お、以下の各実施形態における成膜装置は、図１に示し
た第１の実施形態と同一である。本実施形態の特徴は、
第１層の成膜工程の原料ガスに、ジシランを使うことで
ある。

【００４２】本実施形態の動作について図５のフローチ
ャートを参照して説明する。まず、反応容器１１の内部
は、第１の実施形態と同様に、例えば５０００Ｐａ程度
に減圧され、またウエハ１２はヒータにより例えば６５
０℃程度に保持されている。

【００４３】（Ｓ１）反応容器１１の外部に配置される
ウエハ１２を、ロボットアームなどにより反応容器１１
内のチャック１３上に移動させ、チャック１３によりウ
エハ１２をチャックする。

【００４４】（Ｓ２）ウエハ１２を所定温度の成膜温度
に加熱し保持する。

【００４５】（Ｓ３）原料ガスであるジシラン（Ｓｉ₂
Ｈ₆）を、所定流量（例えば、容器内のジシラン分圧が
１００Ｐａ程度となる流量），所定時間で反応容器１１
内へ供給する。反応容器１１内へ導入された原料ガス
は、整流板１５に穿設される孔からウエハ１２上に供給
される。原料ガスの供給によりウエハ１２上に第１層目
の多結晶シリコン膜を形成する。

【００４６】（Ｓ４）所定時間経過後、原料ガスの供給
を停止する。

【００４７】（Ｓ５）原料ガス種をシランに切り替えた
後、成膜条件を変更する。

【００４８】（Ｓ６）前記（Ｓ３）と同様に、ＳｉＨ₄
を所定流量（例えば、容器内のシラン分圧が１００Ｐａ
程度となる流量），所定時間で反応容器１１内へ供給
し、ウエハ１２上に第２層目の多結晶シリコン膜（微結
晶シリコン膜）を形成する。

【００４９】（Ｓ７）前記（Ｓ５）と同様に、所定時間
経過後、原料ガスの供給を停止する。

【００５０】（Ｓ８）全成膜工程が終了しているか否か
を判定し、終了していない場合は（Ｓ５）に戻り、第３
層以降の多結晶シリコン膜を形成する。ウエハ１２の処
理が終了している場合は、工程（Ｓ９）へ進む。

【００５１】（Ｓ９）処理済のウエハ１２を、ロボット
アーム（不図示）により反応容器１１内から反応容器１
１外の所定の載置場所へ移動させる。新たなウエハ１２
を処理する場合は工程（Ｓ１）に戻り、新たなウエハ１
２が無い場合には工程終了とする。

【００５２】上記工程終了後、別の反応容器ヘウェハは
運ばれ、所定加速電圧のもと、ドーパント・イオンを打
ち込むインプラの工程がとられる。さらに、別の反応容
器にウエハは運ばれ、所定の温度に加熱されて、ドーパ
ントが多結晶シリコン膜中で活性化され、電極となる。

【００５３】このように本実施形態では、第１層の成膜
原料ガスにジシランを使うことにより、図６の断面ＴＥ
Ｍ写真に示されるような、より大きな結晶粒を得ること
ができる。ここで、図中の６１はシリコンウェハ、６２
は酸化膜、６３は多結晶シリコン膜である。第１層目が
より大きな結晶粒で形成されることにより、ドーパント
が効率良く、キャリアに変換されるようになり、電気的
特性が向上できるようになる。また、成膜にジシランを
用いると、成膜速度が格段に速くなるため、工程全体の
時間が短くなり、処理効率も向上する。

【００５４】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。
本実施形態の特徴は、第１層目のシリコン層を非晶質層
として形成し、後のアニールエ程で多結晶シリコンに変
換することである。

【００５５】本実施形態の動作について図７のフローチ
ャートを参照して説明する。まず、反応容器１１の内部
は、第１及び第２の実施形態と同様に、例えば５０００
Ｐａ程度に減圧され、またウエハ１２はヒータにより、
例えば６５０℃程度に保持されている。

【００５６】（Ｓ１）反応容器１１の外部に配置される
ウエハ１２を、ロボットアームなどにより反応容器１１
内のチャック１３上に移動させ、チャック１３によりウ
エハ１２をチャックする。

【００５７】（Ｓ２）ウエハ１２を所定温度の成膜温度
に加熱し保持する。

【００５８】（Ｓ３）原料ガスとして、シラン系化合
物、例えばシラン（ＳｉＨ₄）を、所定流量（例えば、
容器内のシラン分圧が１０００Ｐａ程度となる流量），
所定時間で反応容器１１内へ供給する。反応容器１１内
へ導入された原料ガスは、整流板１５に穿設される孔か
らウエハ１２上に供給される。原料ガスの供給によりウ
エハ１２上に第１層目の非晶質シリコン膜を形成する。

【００５９】（Ｓ４）所定時間経過後、原料ガスの供給
を停止する。

【００６０】（Ｓ５）ウエハ１２を所定温度に保持した
まま、第１層目の非晶質シリコン膜を結晶化させ、多結
晶シリコン膜を形成する。

【００６１】（Ｓ６）成膜条件（原料ガスの流量，成膜
温度）の設定を変更する。

【００６２】（Ｓ７）原料ガス流量を、例えば１／１０
に減らした後、工程（Ｓ３）と同様に、第２層目の多結
晶シリコン膜を形成する。

【００６３】（Ｓ８）前記（Ｓ４）と同様に、所定時間
経過後、原料ガスの供給を停止する。

【００６４】（Ｓ９）全成膜工程が終了しているか否か
を判定し、終了していない場合は（Ｓ６）に戻り、第３
層以降の多結晶シリコン膜を形成する。ウエハ１２の処
理が終了している場合は、工程（Ｓ１０）へ進む。

【００６５】（Ｓ１０）処理済のウエハ１２を、ロボッ
トアーム（不図示）により反応容器１１内から反応容器
１１外の所定の載置場所へ移動させる。新たなウエハ１
２を処理する場合は工程（Ｓ１）に戻り、新たなウエハ
１２が無い場合には工程終了とする。

【００６６】上記工程終了後、別の反応容器ヘウェハは
運ばれ、所定加速電圧のもと、ドーパント・イオンを打
ち込むインプラの工程がとられる。さらに、別の反応容
器にウエハは運ばれ、所定の温度に加熱されて、ドーパ
ントが多結晶シリコン膜中で活性化され、電極となる。

【００６７】このように本実施形態では、第１層目とし
て非晶質シリコン膜を成膜し、後のアニール工程によっ
て結晶化することにより、図８の断面ＴＥＭ写真に示さ
れるような、より大きな結晶粒を得ることができる。こ
こで、図中の８１はシリコンウェハ、８２は酸化膜、８
３は多結晶シリコン膜、８４はアモルファスシリコン膜
である。第１層目がより大きな結晶粒で形成されること
により、ドーパントが効率良く、キャリアに変換される
ようになり、電気的特性が向上できるようになる。

【００６８】なお、第１層目の成膜後のアニール工程
と、第２層目以降の成膜工程を兼用しても構わない。ア
ニールエ程と第２層以降の成膜工程を兼用することによ
り、工程全体の時間が短縮でき、処理効率が向上する。
また、工程（Ｓ６）で、原料ガスの流量を減らす代わり
に、成膜温度を上げても同様な効果が期待できる。

【００６９】（変形例）なお、本発明は上述した各実施
形態には限定されるものではない。例えば、成膜工程に
おける原料ガスの流量変化量、成膜工程の繰り返しの数
等は、所望の多層結晶構造が得られれば、どのようなも
のでも良い。また、原料ガスと添加ガスとに加えて、ア
ルゴンや窒素などの不活性ガスをキャリアガスとして、
混合させて反応容器内へ導入させてもよい。また、原料
ガスはＳｉＨ₄でなくとも他のシラン系ガスを用いても
良い。

【００７０】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。

【００７１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、被
処理基体上にシリコン膜を成膜する際の成膜条件をプロ
セスの途中で変えることにより、第１層目に結晶粒径の
大きな多結晶シリコン膜を形成し、第２層目以降に結晶
粒径の小さな多結晶シリコン膜を形成することができ
る。従って、電極の空乏化を抑制しつつ、インプラによ
って打ち込まれたイオンの突き抜けによる、デバイス特
性の悪化を低減させることができ留。そして、このシリ
コン膜を用いたデバイスの特性向上等に寄与することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１〜第３の実施形態に使用した成膜
装置の概略構成を示す断面図。

【図２】第１の実施形態における薄膜形成方法を説明す
るためのフローチャート。

【図３】第１の実施形態における成膜過程の膜構成を模
式的に示す断面図。

【図４】第１の実施形態における第２層目を成膜するよ
うな条件で成膜した場合の結晶構造を示す顕微鏡写真。

【図５】第２の実施形態に係わる薄膜形成方法を説明す
るためのフローチャート。

【図６】ジシランを使って成膜した場合の結晶構造を示
す顕微鏡写真。

【図７】第３の実施形態に係わる薄膜形成方法を説明す
るためのフローチャート。

【図８】非晶質シリコンをアニールした後の結晶構造を
示す顕微鏡写真。

【図９】本発明の作用を説明するためのもので、成長温
度及びガス圧力と結晶粒径との関係を示す図。

【図１０】従来方法によって得られる多結晶シリコン膜
の結晶構造を示す顕微鏡写真。

【符号の説明】

１１…反応容器１２…ウエハ１３…チャック１４…回転軸１５…整流板１６…排出流路１７…導入口１８…排気口３１，４１，６１，８１…シリコンウェハ３２，４２，６２，８２…ＳｉＯ₂（酸化膜）３３，６３，８３…多結晶シリコン膜３４…微結晶シリコン膜

フロントページの続きＦターム(参考） 4K030 AA06 BA29 BB03 CA04 DA09 FA10 JA05 LA15 4M104 BB01 BB37 BB40 CC05 DD43 DD45 DD78 DD81 5F045 AB03 AB04 AC01 BB18 CB10 DP03 EE17 EF05 EK09 EM10 HA16 HA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理基体が収容された容器内に成膜原料
ガスを供給して、該基体上にシリコン膜を成膜する薄膜
形成方法であって、成膜プロセスの途中で成膜条件を少なくとも一度変更し
て成膜条件の異なる複数層の成膜を行い、且つ第２層目
以降の少なくとも一つの成膜条件として、第１層目より
も結晶粒が小さくなる条件を選択することを特徴とする
薄膜形成方法。
【請求項２】第１層目の成膜時に比して第２層目以降の
成膜時の原料ガスの供給量を多くすることを特徴とする
請求項１記載の薄膜形成方法。
【請求項３】第１層目の成膜原料にジシランを用い、第
２層目以降の成膜原料にシランを用いることを特徴とす
る請求項１記載の薄膜形成方法。
【請求項４】第１層目として非晶質薄膜を形成した後、
アニールによって該薄膜を再結晶化し、その後に第２層
目以降の微結晶薄膜を形成することを特徴とする請求項
１記載の薄膜形成方法。
【請求項５】被処理基体が収容された容器内に成膜原料
ガスを供給して、該基体上にシリコン膜を成膜する薄膜
形成方法であって、成膜プロセスの途中で原料ガスの供給量を徐々に増加さ
せ、成膜される薄膜の結晶粒を徐々に小さくすることを
特徴とする薄膜形成方法。