JP6624998B2 - ボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成方法および形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成方法および形成装置に関する。
近時、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）は微細化が進み、ＤＲＡＭに用いられるキャパシタは、より大きな容量を得るために、立体的なシリンダ構造となっている。具体的には、立体形成された下部電極の表面を容量絶縁膜で覆い、さらに容量絶縁膜の表面を上部電極で覆うことにより形成される。上部電極を形成した段階では、隣接するキャパシタの間に空隙が生じるため、その空隙を埋める導電体層として、導電性が高く低温成膜が可能なボロンドープシリコンゲルマニウム（Ｂ−ＳｉＧｅ）膜が用いられている（例えば特許文献１）。
一方、Ｂ−ＳｉＧｅ膜はＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により成膜されるが、上部電極上にＢ−ＳｉＧｅ膜を形成すると膜厚分布が著しく悪化するため、特許文献１では上部電極上にモノシランを熱分解した成分を吸着させて表面改質層（シード層）を形成し、その上にＢ−ＳｉＧｅ膜を形成することが記載されている。
また、特許文献２には、下地にボロンドープシリコン膜を十分に被覆してからゲルマニウム膜を成膜することで、ゲルマニウムが均一に成長することが記載されている。
特開２０１３−８９８８９号公報 特開２０１０−１１８６４３号公報
ところで、ＤＲＡＭはさらなる微細化が要求されており、それにともなってＢ−ＳｉＧｅ膜の表面積が増大しており、下地の状態による膜厚のばらつきをさらに抑制することが要求されているが、特許文献１に記載されたモノシランの分解物からなるシード層ではシード効果が十分なものとはいえなくなっている。また、Ｂ−ＳｉＧｅ膜の成膜温度をさらに低温化することも要求されている。
一方、ＤＲＡＭに用いられるＢ−ＳｉＧｅ膜は、低温成膜であっても、膜形成した段階で多結晶状態となっている必要があるが、特許文献２に記載されたように、ボロンドープシリコン膜で被覆した後にＢ−ＳｉＧｅ膜を形成する場合には、Ｂ−ＳｉＧｅ膜がアモルファスの膜となってしまう。
したがって、本発明は、下地の状態による膜厚のばらつきが小さく、低温成膜可能であり、多結晶膜として形成することができるボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成方法および形成装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、被処理体表面の下地の上にボロンドープシリコンゲルマニウム膜を形成するボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成方法であって、前記下地表面に、３００℃以下の温度で、ボロンと水素を含み塩素を含まないボロン含有ガスを吸着させてシード層を形成する工程と、その後、前記シード層が吸着された前記下地表面に、シリコン原料ガス、ゲルマニウム原料ガス、およびボロンドープガスを用いてＣＶＤ法によりボロンドープシリコンゲルマニウム膜を成膜する工程とを有することを特徴とするボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成方法を提供する。
上記第１の観点において、前記被処理体は、その表面に前記下地を構成するＴｉＮ膜を有するものであってよい。
前記シード層を形成する際に、前記ボロン含有ガスとしてジボランガスを用いることができる。前記シード層を形成する際の温度は２５０〜３００℃が好ましい。
前記ボロンドープシリコンゲルマニウムを成膜する際に、前記シリコン原料ガスとしてシラン系化合物を用い、ゲルマニウム原料ガスとしてゲルマン系化合物を用いることができる。前記シラン系化合物は、モノシランまたはジシランが好適であり、前記ゲルマン系化合物は、モノゲルマンまたはジゲルマンが好適である。前記ボロンドープガスとしては、三塩化ボロンガスまたはジボランガスを用いることができる。
前記ボロンドープシリコンゲルマニウム膜を成膜する際の温度が、４５０℃以下とすることができ、３８０〜４３０℃であることが好ましい。前記ボロンドープシリコンゲルマニウム膜を成膜する際の温度は、３８０〜４００℃の範囲の低温とすることもできる。
前記ボロンドープシリコンゲルマニウム膜は、ゲルマニウムの濃度を２０〜９０ａｔ％の範囲とすることができる。
本発明の第２の観点は、被処理体表面の下地の上にボロンドープシリコンゲルマニウム膜を形成するボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成装置であって、前記被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内に所定のガスを供給するガス供給部と、前記処理容器内を加熱する加熱機構と、前記処理容器内を排気して減圧状態とする排気機構と、前記ガス供給部、前記加熱機構、および前記排気機構を制御する制御部とを具備し、前記制御部は、前記加熱機構により、前記処理容器内を３００℃以下の温度に制御し、前記ガス供給部に、ボロンと水素を含み塩素を含まないボロン含有ガスを前記処理容器内に供給させて、前記下地表面に、前記ボロン含有ガスを吸着させてシード層を形成させ、前記加熱機構により、前記処理容器内を成膜温度に制御し、前記ガス供給部に、シリコン原料ガス、ゲルマニウム原料ガス、およびボロンドープガスを前記処理容器内に供給させて、前記シード層が吸着された前記下地表面に、ＣＶＤ法によりボロンドープシリコンゲルマニウム膜を成膜させることを特徴とするボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成装置を提供する。
上記第２の観点において、前記処理容器は、前記被処理体が複数保持された基板保持具が収容され、複数の基板に対して処理が行われるようにすることができる。
本発明の第３の観点は、コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記第１の観点のボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。
本発明によれば、下地にジボランガスのようなボロン含有ガスを吸着させることによりシード層を形成するので、シード効果が高く、下地の状態による膜厚のばらつきを小さくすることができる。また、ボロン含有ガスを吸着させてシード層を形成することにより、インキュベーションタイムを短縮できるので低温成膜可能である。さらに、シード層を吸着により形成するので、ボロンドープシリコンゲルマニウム膜が下地と遮断されることなく多結晶膜として形成することができる。さらに、ボロン含有ガスとしてＢ２Ｈ６ガスを用いれば、ボロンドープシリコンゲルマニウム膜に不純物を導入することがなく、純度の高い膜を形成することができる。
本発明の一実施形態に係るＢ−ＳｉＧｅ膜の形成方法を示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係るＢ−ＳｉＧｅ膜の形成方法を説明するための工程断面図である。 本発明のＢ−ＳｉＧｅ膜の形成方法の実施に用いることができる成膜装置の一例を示す縦断面図である。 図３の成膜装置によりＢ−ＳｉＧｅ膜を成膜する際のプロセスシーケンスを示す図である。 実験例において、下地膜としてＴｉＮ膜およびＳｉＯ２膜を用い、その上に条件１〜４によりＢ−ＳｉＧｅ膜を形成した際のＢ−ＳｉＧｅ膜の膜厚を示す図である。 実験例において、条件１〜４によりＢ−ＳｉＧｅ膜を形成した際のウエハ間の膜厚の均一性を示す図である。 実験例において、条件１〜４によりＢ−ＳｉＧｅ膜を形成した際のウエハ間の比抵抗の均一性を示す図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
＜Ｂ−ＳｉＧｅ膜の形成方法＞
本発明に係るＢ−ＳｉＧｅ膜の形成方法は、下地上にシード層を介してＢ−ＳｉＧｅ膜を形成するものであるが、一実施形態として、半導体基板、典型的にはシリコン基板上に形成された下地膜上にＢ−ＳｉＧｅ膜を形成する場合について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るＢ−ＳｉＧｅ膜の形成方法を示すフロー図、図２はその工程断面図である。
まず、半導体基板２００上に下地膜２０１が形成された被処理体を準備する（ステップ１、図２（ａ））。例えば、下地膜２０１としてはＤＲＡＭのキャパシタにおける上部電極が例示される。この場合は、半導体基板２００上に、シリンダ状の下部電極と、その表面に形成された容量絶縁膜とを介して下地膜２０１となる上部電極が形成されるが、図２（ａ）では下地膜２０１の下の構造体は省略している。下地膜２０１としてＤＲＡＭのキャパシタの上部電極を用いる場合には、ＣＶＤ法で形成されたＴｉＮ膜が例示される。下地膜２０１は、ＳｉＯ２膜等の他の膜であってもよい。また、被処理体は半導体基板に限定されない。
次に、被処理体に塩素を含まないボロン（Ｂ）含有ガスであるＢシードガス、例えばジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガスを供給して下地膜２０１の表面に吸着させ、シード層２０２を形成する（ステップ２、図２（ｂ））。
この工程は、ボロン（Ｂ）の吸着が目的であるから、例えばＢ２Ｈ６が自己分解し、ＣＶＤ反応しない領域を使用する必要がある。このため、この工程は、３００℃以下の低温で行うことが好ましい。このような温度においては、供給されたＢ２Ｈ６ガス等は膜として成長しない。この工程の圧力は、０．１〜５Ｔｏｒｒ（１３．３〜６６７Ｐａ）が好ましい。
Ｂシードガスを構成する塩素を含まないＢ含有ガスとしては、Ｂ２Ｈ６にのみならずＢ４Ｈ１０，Ｂ５Ｈ９、Ｂ５Ｈ１１、Ｂ６Ｈ１０、Ｂ１０Ｈ１４等の他のボラン系ガスを好適に用いることができる。ボラン系ガスはＢとＨとの化合物であり、その上に成膜されるＢ−ＳｉＧｅ膜に対して不純物を導入しないので好ましい。これらの中ではＢ２Ｈ６ガスが特に好ましい。
次に、シード層２０２が吸着された下地膜２０１上にＢ−ＳｉＧｅ膜２０３をＣＶＤ法により成膜する（ステップ３、図２（ｃ））。このＢ−ＳｉＧｅ膜２０３は、シード層２０２の形成後、ｉｎ−ｓｉｔｕで実施される。
Ｂ−ＳｉＧｅ膜２０３の成膜は、被処理体にＳｉ原料ガス、Ｇｅ原料ガス、Ｂドープガスを供給し、ＣＶＤ法により成膜する。
Ｓｉ原料ガスとしては、例えば、モノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）等のシラン系化合物を好適に用いることができる。もちろん、他のシラン系化合物であってもよく、シラン系化合物以外であってもよい。
Ｇｅ原料ガスとしては、例えば、モノゲルマン（ＧｅＨ４）、ジゲルマン（Ｇｅ２Ｈ６）等のゲルマン系化合物を好適に用いることができる。もちろん、他のゲルマン系化合物であってもよく、ゲルマン系化合物以外であってもよい。
Ｂドープガスとしては、例えば、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）、Ｂ２Ｈ６等を好適に用いることができる。Ｂ２Ｈ６のみならず、Ｂ４Ｈ１０，Ｂ５Ｈ９、Ｂ５Ｈ１１、Ｂ６Ｈ１０、Ｂ１０Ｈ１４等の他のＢ含有ガスであってもよい。
Ｂ−ＳｉＧｅ膜は４５０℃以下で成膜することが好ましい。Ｂ−ＳｉＧｅ膜は、４５０℃以下の低温で成膜しても、成膜段階で多結晶状態であり、導電性を有する導体である。本実施形態におけるより好ましい温度は３８０〜４３０℃である。特に、４３０℃より低い、例えば３８０〜４００℃といった従来よりも低い温度で成膜できることが特徴である。この工程の圧力は、０．１〜５Ｔｏｒｒ（１３．３〜６６７Ｐａ）が好ましい。
Ｂ−ＳｉＧｅ膜の組成は、Ｇｅの濃度が２０〜９０ａｔ％であることが好ましい。また、Ｂの濃度が０．１〜２０ａｔ％であることが好ましい。
あｔ
以上のように、下地膜２０１の表面にＢ２Ｈ６ガスのようなボロンシードガスを吸着させてからＢ−ＳｉＧｅ膜を形成することにより、ボロンによる高いシード効果を得ることができ、下地膜２０１の表面状態によらず、インキュベーションタイムを一定に保持することができ、Ｂ−ＳｉＧｅ膜のばらつきを著しく小さくすることができる。
Ｂ−ＳｉＧｅ膜をＴｉＮ膜上に形成する場合、ＴｉＮ膜は酸化等により表面状態の経時変化が大きく、ＴｉＮ膜を形成してからの時間によりＢ−ＳｉＧｅ膜の膜厚が変化する。また、下地膜２０１の材料が異なる場合にもＢ−ＳｉＧｅ膜の膜厚が変化する。このようなＢ−ＳｉＧｅ膜の膜厚変化は、特許文献１のようなモノシランを熱分解した成分によるシード層によりある程度解消することができるが、さらなる微細化の要求に対しては十分とはいえない。
一方、特許文献２に示されたようなボロンドープシリコン膜をシード層として用いた場合には、Ｂ−ＳｉＧｅ膜がアモルファスの膜となってしまう。
これに対して、本実施形態のように、下地膜２０１の表面にＢ２Ｈ６ガスのようなＢシードガスを吸着させてシード層２０２を形成することにより、高いシード効果を得ることができ、下地膜２０１表面の状態が変化しても、Ｂ−ＳｉＧｅ膜の膜厚のばらつきを小さくすることができる。また、シード層２０２は吸着により形成されているため、Ｂ−ＳｉＧｅ膜は下地の結晶性を引き継いで多結晶体として形成することができる。
さらに、従来は、Ｂ−ＳｉＧｅ膜の成膜温度をさらに低温化しようとすると、インキュベーションタイムが非常に長くなり、さらなる低温化が困難であったが、本実施形態のようにＢ２Ｈ６ガス等を吸着させてシード層２０２を形成することにより、インキュベーションタイムを短縮することができ、従来では困難であった４３０℃より低い温度での成膜も可能となり、３８０〜４３０℃の範囲で好適に成膜することができる。そして、インキュベーションタイムが短縮されることにより、生産性も向上する。
さらにまた、上述したように、ＢシードガスとしてＢ２Ｈ６ガスを用いた場合には、Ｂ−ＳｉＧｅ膜に対して不純物を導入することはなく、純度の高い膜を形成することができる。
＜Ｂ−ＳｉＧｅ膜の形成装置の一例＞
次に、本発明のＢ−ＳｉＧｅ膜の形成方法の実施に用いることができるＢ−ＳｉＧｅ膜の形成装置の一例について説明する。図３は、そのようなＢ−ＳｉＧｅ膜の形成装置の一例である成膜装置を示す縦断面図である。
成膜装置１は、天井部を備えた筒状の断熱体３と、断熱体３の内周面に設けられたヒータ４とを有する加熱炉２を備えている。加熱炉２は、ベースプレート５上に設置されている。
加熱炉２内には、例えば石英からなる、上端が閉じている外管１１と、この外管１１内に同心状に設置された例えば石英からなる内管１２とを有する２重管構造をなす処理容器１０が挿入されている。そして、上記ヒータ４は処理容器１０の外側を囲繞するように設けられている。
上記外管１１および内管１２は、各々その下端にてステンレス等からなる筒状のマニホールド１３に保持されており、このマニホールド１３の下端開口部には、当該開口を気密に封止するためのキャップ部１４が開閉自在に設けられている。
キャップ部１４の中心部には、例えば磁気シールにより気密な状態で回転可能な回転軸１５が挿通されており、回転軸１５の下端は昇降台１６の回転機構１７に接続され、上端はターンテーブル１８に固定されている。ターンテーブル１８には、保温筒１９を介して被処理体である半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）Ｗを保持する石英製のウエハボート２０が載せられる。このウエハボート２０は、例えば５０〜１５０枚のウエハＷを所定間隔のピッチで積み重ねて収容できるように構成されている。
そして、昇降機構（図示せず）により昇降台１６を昇降させることにより、ウエハボート２０を処理容器１０内へ搬入および搬出（ロードおよびアンロード）可能となっている。ウエハボート２０を処理容器１０内に搬入した際に、上記キャップ部１４がマニホールド１３に密接し、その間が気密にシールされる。
また、成膜装置１は、処理容器１０内へＳｉ原料ガスを導入するＳｉ原料ガス供給機構２１と、処理容器１０内へＧｅ原料ガスを導入するＧｅ原料ガス供給機構２２と、処理容器１０内へＢドープガスを導入するＢドープガス供給機構２３と、処理容器１０内へＢシードガスを導入するＢシードガス供給機構２４とを有している。また、成膜装置１は、処理容器１０内へ不活性ガスおよびＨ２ガスを導入する不活性ガス／Ｈ２ガス供給機構４４を有している。これらＳｉ原料ガス供給機構２１と、Ｇｅ原料ガス供給機構２２と、Ｂドープガス供給機構２３と、Ｂシードガス供給機構２４と、不活性ガス／Ｈ２ガス供給機構４４とはガス供給部を構成する。
Ｓｉ原料ガス供給機構２１は、Ｓｉ原料ガス供給源２５と、Ｓｉガス供給源２５から成膜ガスを導くＳｉ原料ガス配管２６とを有している。Ｓｉ原料ガス配管２６には、開閉バルブ２７およびマスフローコントローラのような流量制御器２８が設けられており、Ｓｉ原料ガスを流量制御しつつ供給することができるようになっている。
Ｇｅ原料ガス供給機構２２は、Ｇｅ原料ガス供給源２９と、Ｇｅガス供給源２９からＧｅ原料ガスを導くＧｅ原料ガス配管３０とを有している。Ｇｅ原料ガス配管３０には、開閉バルブ３１およびマスフローコントローラのような流量制御器３２が設けられており、Ｇｅ原料ガスを流量制御しつつ供給することができるようになっている。
Ｂドープガス供給機構２３は、Ｂドープガス供給源３３と、Ｂドープガス供給源３３からＢドープガスを導くＢドープガス配管３４とを有している。Ｂドープ配管３４には、開閉バルブ３５およびマスフローコントローラのような流量制御器３６が設けられており、Ｂドープガスを流量制御しつつ供給することができるようになっている。
Ｓｉ原料ガス配管２６、Ｇｅ原料ガス配管３０、およびＢドープガス配管３４は、集積配管３７に集積されている。また、集積配管３７からは、３本の石英製の分散ノズル３８ａ，３８ｂ，３８ｃが分岐している。分散ノズル３８ａ，３８ｂ，３８ｃは、マニホールド１３の側壁下部を貫通して処理容器１０に至り、処理容器１０内で上方向へ屈曲されてウエハボート２０に沿って垂直に延びている。分散ノズル３８ａの垂直部分には、ウエハボート２０の上部に対応する位置に複数のガス吐出孔が設けられている。分散ノズル３８ｂの垂直部分には、ウエハボート２０の中央部に対応する位置に複数のガス吐出孔が設けられている。分散ノズル３８ｃの垂直部分には、ウエハボート２０の下部に対応する位置に複数のガス吐出孔が設けられている。これにより、Ｓｉ原料ガス、Ｇｅ原料ガス、Ｂドープガスは、集積配管３７でプリミックスされた後、分散ノズル３８ａ，３８ｂ，３８ｃを介して、ウエハボート２０の上部、中央部、下部のウエハＷに対して均一に供給されるようになっている。なお、実際には、分散ノズル３８ａ，３８ｂ，３８ｃからのＳｉ原料ガス、Ｇｅ原料ガス、Ｂドープガスの吐出流量がそれぞれ独立に制御できるように、配管接続されている。
Ｂシードガス供給機構２４は、Ｂシードガス供給源３９と、Ｂシードガス供給源３９からＢシードガスを導くＢシードガス配管４０とを有している。Ｂシード配管４０には、開閉バルブ４１およびマスフローコントローラのような流量制御器４２が設けられており、Ｂシードガスを流量制御しつつ供給することができるようになっている。Ｂシード配管４０には、分散ノズル４３が接続されている。分散ノズル４３は、マニホールド１３の側壁下部を貫通して処理容器１０に至り、処理容器１０内で上方向へ屈曲されてウエハボート２０に沿って垂直に延びている。分散ノズル４３の垂直部分には、ウエハボート２０のウエハＷにＢシードガスを吐出するガス吐出孔を有している。
不活性ガス／Ｈ２ガス供給機構４４は、不活性ガス供給源４５と、Ｈ２ガス供給源５０と、不活性ガス供給源４５から不活性ガスを導く不活性ガス配管４６と、不活性ガス配管４６に接続され、マニホールド１３の側壁下部を貫通して設けられたガスノズル５４と、Ｈ２ガス供給源５０からＨ２ガスを導き、不活性ガス配管５４に合流するＨ２ガス配管５１とを有している。不活性ガス配管４６およびＨ２ガス配管５１には、それぞれ、開閉バルブ４８および５２、ならびにマスフローコントローラのような流量制御器４９および５３が設けられている。
Ｓｉ原料ガス供給機構２１から供給されるＳｉ原料ガスは、上述したように、種々のものを用いることができるが、ここではＳｉＨ４ガスを例示する。Ｇｅ原料ガス供給機構２２から供給されるＧｅ原料ガスも、上述したように、種々のものを用いることができるが、ここではＧｅＨ４ガスを例示する。Ｂドープガス供給機構２３から供給されるＢドープガスも、上述したように、種々のものを用いることができるが、ここではＢＣｌ３ガスを例示する。さらに、Ｂシードガス供給機構２４から供給されるＢシードガスも、上述したように、種々のものを用いることができるが、ここではＢ２Ｈ６ガスを例示する。
パ不活性ガス／アニールガス供給機構４４から供給される不活性ガスとしては、Ｎ２ガスや、Ａｒガスのような希ガスを用いることができる。ここでは、不活性ガスとしてＮ２ガスを例示する。パージの際には不活性ガスが用いられ、昇温する際のガスとしてＨ２ガスが用いられる。
マニホールド１３の側壁上部には、外管１１と内管１２との間隙から処理ガスを排出するための排気管５５が接続されている。この排気管５５には処理容器１０内を排気するための真空ポンプ５６が接続されており、また排気管５５には圧力調整バルブ等を含む圧力調整機構５７が設けられている。そして、真空ポンプ５６で処理容器１０内を排気しつつ圧力調整機構５７で処理容器１０内を所定の圧力に調整するようになっている。
また、成膜装置１は制御部６０を有している。制御部６０は、成膜装置１の各構成部、例えばバルブ類、流量制御器であるマスフローコントローラ、ヒータ電源、昇降機構等の駆動機構等を制御するＣＰＵ（コンピュータ）を有する主制御部と、入力装置（キーボード、マウス等）、出力装置（プリンタ等）、表示装置（ディスプレイ等）、記憶装置を有している。制御部６０の主制御部は、記憶装置に処理レシピが記憶された記憶媒体をセットすることにより、記憶媒体から呼び出された処理レシピに基づいて成膜装置１００に所定の動作を実行させる。これにより、ＣＰＵ（コンピュータ）の制御下で、成膜装置１により上述したようなＢ−ＳｉＧｅ膜の形成方法が実施される。
次に、以上のように構成される成膜装置により上述したようなＢ−ＳｉＧｅ膜の形成方法を実施する際の処理動作について、図４のプロセスシーケンス図を参照して説明する。以下の処理動作は制御部６０における記憶部の記憶媒体に記憶された処理レシピに基づいて実行される。
最初に、被処理体として、上述したような半導体基板上に下地膜、例えばＴｉＮ膜が形成された構造のウエハＷをウエハボート２０に例えば５０〜１５０枚搭載し、ターンテーブル１８に保温筒１９を介してウエハＷを搭載したウエハボート２０を載置し、昇降台１６を上昇させることにより、下方開口部から処理容器１０内へウエハボート２０を搬入する（ロード）。このとき、ヒータ４の出力を、ウエハボート２０のセンター部（上下方向の中央部）の温度がシード層形成のための温度である３００℃以下の温度、例えば２５０℃になるようにセットし、開閉バルブ４８を開いてＮ２ガスを所定流量で処理容器１０内に導入し、その状態で所定時間待機する（待機）。その後、開閉バルブ４８を閉じてＮ２ガスを停止し、処理容器１０内を排気する（排気）。その後、再び開閉バルブ４８を開いてＮ２ガスを所定流量で処理容器１０内に供給して処理容器１０内の圧力を例えば０．５Ｔｏｒｒにし、処理容器１０内の温度を例えば２５０℃に安定化させる（温度安定化）。
処理容器１０内の温度が２５０℃に安定化したら、開閉バルブ４８を閉じてＮ２ガスを停止し、開閉バルブ４１を開いて、Ｂ２Ｈ６ガスを例えば２０（１０％Ｂ２Ｈ６）ｓｃｃｍの流量で分散ノズル４３から処理容器１０内のウエハボート２０上のウエハＷ向けて吐出し、ウエハＷの下地膜の表面にボロンを吸着させてシード層を形成する（Ｂシード形成）。
所定時間経過後、開閉バルブ４１を閉じてＢ２Ｈ６ガスを停止し、処理容器１０内を排気する（排気）。その後、開閉バルブ５２を開いてＨ２ガスを所定流量で処理容器１０内に供給し、処理容器１０内の圧力を７５Ｔｏｒｒに上昇させつつ、ヒータ４の出力を上昇させ、ウエハボート２０のセンター部（上下方向の中央部）の温度を、Ｂ−ＳｉＧｅ膜成膜のための４５０℃以下の温度、例えば４３０℃にランプアップする（温度上昇）。その後、処理容器１０内の圧力を例えば０．５Ｔｏｒｒにし、温度を安定化させる（温度安定化）。
処理容器１０内の温度が４３０℃に安定化したら、開閉バルブ５２を閉じてＨ２ガスを停止し、開閉バルブ２７、３１，３５を開いて、ＳｉＨ４ガス、ＧｅＨ４ガス、ＢＣｌ３ガスを分散ノズル３８ａ，３８ｂ，３８ｃから処理容器１０内のウエハボート２０上のウエハに向けて吐出し、Ｂ−ＳｉＧｅ膜を成膜する（Ｂ−ＳｉＧｅ膜成膜）。このときのＢ−ＳｉＧｅ膜の組成は、例えば、Ｇｅ：１０ａｔ％、Ｂ：１ａｔ％、Ｓｉ：８９ａｔ％である。このときの各ガスの流量および成膜時間は、成膜温度、ならびに得ようとする膜の組成および膜厚に応じて適宜設定される。成膜温度が４３０℃のときは、例えば、分散ノズル３８ａ，３８ｂ，３８ｃからの合計流量がＳｉＨ４ガス：１１４０ｓｃｃｍ、ＧｅＨ４ガス３０００ｓｃｃｍ、ＢＣｌ３ガス：３７０５ｓｃｃｍであり、成膜時間が９０ｍｉｎ程度である。
所定時間経過後、開閉バルブ２７，３１，３５を閉じてＳｉＨ４ガス、ＧｅＨ４ガス、ＢＣｌ３ガスを停止し、処理容器１０内を排気する（排気）。その後、開閉バルブ４８を開いてＮ２ガスを所定流量で処理容器１０内に供給し、処理容器１０内の圧力を大気圧に戻す（大気圧）。その後、昇降台１６を下降させることにより、ウエハボート２０を処理容器１０の下方へ搬出する（アンロード）。
＜実験例＞
次に実験例について説明する。
ここでは、ＢＣｌ３ガスを用いてＣＶＤによりＢ−Ｓｉシード層を形成した後、４３０℃でＢ−ＳｉＧｅ膜を形成する従来の条件（条件１）、および２５０℃でＢ２Ｈ６ガス（１０％Ｂ２Ｈ６）を吸着させてＢ２Ｈ６シード層を形成した後、４３０℃、４００℃、３８０℃の各温度で、Ｂ−ＳｉＧｅ膜を形成する本発明の条件（条件２、３、４）を用いて図３の装置により実験を行った。なお、ウエハボート内のウエハ枚数は１２５枚とし、Ｂ−ＳｉＧｅ膜の目標組成はＧｅ：１０ａｔ％、Ｂ：１ａｔ％、Ｓｉ：８９ａｔ％とした。
下地膜としてＴｉＮ膜およびＳｉＯ２膜を用い、その上に上記条件１〜４によりＢ−ＳｉＧｅ膜を形成した際のＢ−ＳｉＧｅ膜の膜厚を図５に示す。
図５に示すように、従来条件である条件１は、下地膜の違いにより大きな膜厚の差が生じているのに対し、本発明条件のうち条件１と同じ温度でＢ−ＳｉＧｅ膜を成膜した条件２では下地膜による膜厚差は極めて小さかった。このことから、本発明に従ってＢ２Ｈ６を吸着させたシード層を用いることにより、下地の違いによるＢ−ＳｉＧｅ膜の膜厚差が生じ難いことが確認された。
また、図５に示すように、本発明条件のうちＢ−ＳｉＧｅ膜の成膜温度を４００℃、３８０℃と従来よりも低下させた条件である条件３、４についても、下地の違いによる膜厚差を大きくすることなく、成膜が可能であることが確認された。
次に、上記条件１〜４でＢ−ＳｉＧｅ膜の形成を行った場合の、ウエハボート内のウエハ間の膜厚の均一性を把握した。ここでは、ウエハボート内のトップからボトムにかけて所定の位置（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）の５枚を抽出し、膜厚を求めた。その結果を図６に示す。
図６に示すように、同じ成膜温度の条件１および条件２を比較すると、ウエハ間の膜厚均一性は条件２のほうが良好であった。また、成膜温度を低下させた条件３，４については、ボトムのウエハの膜厚が薄くなる傾向はあるものの、大きな違いは見られなかった。
次に、上記条件１〜４でＢ−ＳｉＧｅ膜の形成を行った場合の、ウエハボート内のウエハ間の比抵抗の均一性を把握した。ここでは、上記実験と同様にウエハボート内のトップからボトムにかけて所定の位置（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）の５枚を抽出し、比抵抗を求めた。その結果を図７に示す。
図７に示すように、同じ成膜温度の条件１および条件２を比較すると、比抵抗の値は同等であり、均一性も同等であった。また、成膜温度を低下させた条件３，４についてはわずかに比抵抗が上昇する傾向はあるものの、その値およびばらつきは許容範囲内であった。
＜他の適用＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、この発明は、上記の実施形態に限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
例えば、上記実施形態では、下地膜としてＴｉＮ膜を用いた場合を例示したが、これに限らず、種々の下地にＢ−ＳｉＧｅ膜を形成する場合に適用可能である。また、本発明の方法を縦型のバッチ式装置により実施した例を示したが、これに限らず、横型のバッチ式装置や枚葉式装置等の他の種々の成膜装置により実施することができる。
１；成膜装置
２；加熱炉
４；ヒータ
１０；処理容器
２０；ウエハボート
２１；Ｓｉ原料ガス供給機構
２２；Ｇｅ原料ガス供給機構
２３；Ｂドープガス供給機構
２４；Ｂシードガス供給機構
５５；排気管
５６；真空ポンプ
６０；制御部
２００；半導体基板
２０１；下地膜
２０２；シード層
２０３；Ｂ−ＳｉＧｅ膜
Ｗ；半導体ウエハ（被処理体）

Claims (14)

  1. 被処理体表面の下地の上にボロンドープシリコンゲルマニウム膜を形成するボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成方法であって、
    前記下地表面に、３００℃以下の温度で、ボロンと水素を含み塩素を含まないボロン含有ガスを吸着させてシード層を形成する工程と、
    その後、前記シード層が吸着された前記下地表面に、シリコン原料ガス、ゲルマニウム原料ガス、およびボロンドープガスを用いてＣＶＤ法によりボロンドープシリコンゲルマニウム膜を成膜する工程と
    を有することを特徴とするボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成方法。
  2. 前記被処理体は、その表面に前記下地を構成するＴｉＮ膜を有することを特徴とする請求項１に記載のボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成方法。
  3. 前記シード層を形成する際に、前記ボロン含有ガスとしてジボランガスを用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成方法。
  4. 前記シード層を形成する際の温度が２５０〜３００℃であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成方法。
  5. 前記ボロンドープシリコンゲルマニウム膜を成膜する際に、前記シリコン原料ガスとしてシラン系化合物を用い、ゲルマニウム原料ガスとしてゲルマン系化合物を用いることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成方法。
  6. 前記シラン系化合物は、モノシランまたはジシランであり、前記ゲルマン系化合物は、モノゲルマンまたはジゲルマンであることを特徴とする請求項５に記載のボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成方法。
  7. 前記ボロンドープガスは、三塩化ボロンガスまたはジボランガスであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成方法。
  8. 前記ボロンドープシリコンゲルマニウム膜を成膜する際の温度が、４５０℃以下であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成方法。
  9. 前記ボロンドープシリコンゲルマニウム膜を成膜する際の温度が、３８０〜４３０℃であることを特徴とする請求項８に記載のボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成方法。
  10. 前記ボロンドープシリコンゲルマニウム膜を成膜する際の温度が、３８０〜４００℃であることを特徴とする請求項９に記載のボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成方法。
  11. 前記ボロンドープシリコンゲルマニウム膜は、ゲルマニウムの濃度が
    ２０〜９０ａｔ％の範囲であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成方法。
  12. 被処理体表面の下地の上にボロンドープシリコンゲルマニウム膜を形成するボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成装置であって、
    前記被処理体を収容する処理容器と、
    前記処理容器内に所定のガスを供給するガス供給部と、
    前記処理容器内を加熱する加熱機構と、
    前記処理容器内を排気して減圧状態とする排気機構と、
    前記ガス供給部、前記加熱機構、および前記排気機構を制御する制御部と
    を具備し、
    前記制御部は、
    前記加熱機構により、前記処理容器内を３００℃以下の温度に制御し、前記ガス供給部に、ボロンと水素を含み塩素を含まないボロン含有ガスを前記処理容器内に供給させて、前記下地表面に、前記ボロン含有ガスを吸着させてシード層を形成させ、
    前記加熱機構により、前記処理容器内を成膜温度に制御し、前記ガス供給部に、シリコン原料ガス、ゲルマニウム原料ガス、およびボロンドープガスを前記処理容器内に供給させて、前記シード層が吸着された前記下地表面に、ＣＶＤ法によりボロンドープシリコンゲルマニウム膜を成膜させることを特徴とするボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成装置。
  13. 前記処理容器は、前記被処理体が複数保持された基板保持具が収容され、複数の基板に対して処理が行われることを特徴とする請求項１２に記載のボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成装置。
  14. コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項１から請求項１１のいずれかのボロンドープシリコンゲルマニウム膜の形成方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。
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