(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜に形成された、導電体に達する開孔の埋め込みに使用可能な成膜装置であって、
前記導電体上に、この導電体に達する開孔を有した絶縁膜が形成されている被処理体を収容する一つの処理室と、
前記処理室内に、
アミノシラン系ガス、及び
アミノ基を含まないシラン系ガス
を供給するガス供給機構と、
前記ガス供給機構の制御を行うコントローラと、
を備え、
前記コントローラが、
（１）  前記処理室内に前記アミノシラン系ガスを供給し、前記導電体に達する開孔を有した絶縁膜の表面、及び前記開孔の底の表面にシード層を形成する処理、及び
（２）  前記処理室内に前記アミノ基を含まないシラン系ガスを供給し、前記シード層上にシリコン膜を形成する処理
を、前記一つの処理室内において順次実行されるように前記ガス供給機構を制御することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記処理室内に、前記導電体上に形成される自然酸化膜を除去可能な第１のガスを供給する第１のガス供給機構を、さらに備え、
前記コントローラが、
（３）  前記被処理体が収容されている前記処理室内に前記第１のガスを供給し、前記開孔の底に露呈した前記導電体表面上の自然酸化膜を除去する処理、
を、前記一つの処理室内においてさらに実行されるように前記第１のガス供給機構を、さらに制御することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記処理室内に、前記導電体をエッチング可能な第２のガスを供給する第２のガス供給機構を、さらに備え、
前記コントローラが、
（４）  前記処理室内に前記第２のガスを供給し、前記開孔の底の前記導電体を掘り下げる処理、
を、前記一つの処理室内においてさらに実行されるように前記第２のガス供給機構を、さらに制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記処理室内に、前記シリコンをエッチング可能な第３のガスを供給する第３のガス供給機構を、さらに備え、
前記コントローラが、
前記（２）の処理の後、
（５）  前記処理室内に前記第３のガスを供給し、前記シリコン膜を前記開孔の途中まで除去する処理、及び
（６）  前記処理室内に前記アミノ基を含まないシラン系ガスを再度供給し、前記シリコン膜上に新たなシリコン膜を形成する処理
を、前記シリコン膜、及び前記新たなシリコン膜によって前記開孔が埋め込まれるまで、繰り返し実行されるように前記第３のガス供給機構を、さらに制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記処理室内に、前記シリコンをエッチング可能な第４のガスを供給する第４のガス供給機構を、さらに備え、
前記コントローラが、
前記（２）の処理の後、
（７）  前記処理室内に前記第４のガスを供給し、前記シリコン膜を前記開孔の途中まで除去する処理、
（８）  前記処理室内に前記アミノシラン系ガスを再度供給し、前記絶縁膜、及び前記シリコン膜の表面に新たなシード層を形成する処理
（９）  前記処理室内に前記アミノ基を含まないシラン系ガスを再度供給し、前記新たなシード層上に新たなシリコン膜を形成する処理
を、前記シリコン膜、及び前記新たなシリコン膜によって前記開孔が埋め込まれるまで、繰り返し実行されるように前記第４のガス供給機構を、さらに制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記処理室内に、半導体のドーパントとなる物質を含む第５のガスを供給する第５のガス供給機構を、さらに備え、
前記コントローラが、
前記導電体が半導体であるとき、
（１０）前記処理室内に前記第５のガスを供給し、前記半導体の表面部分の抵抗値を下げる処理、及び／又は
（１１）前記処理室内に前記第５のガスを供給し、前記シリコン膜又は前記新たなシリコン膜の少なくともいずれか一つに前記ドーパントを含有させる処理
を、実行されるように前記第５のガス供給機構を、さらに制御することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記アミノシラン系ガスが、
ＢＡＳ（ブチルアミノシラン）
ＢＴＢＡＳ（ビスターシャリブチルアミノシラン）
ＤＭＡＳ（ジメチルアミノシラン）
ＢＤＭＡＳ（ビスジメチルアミノシラン）
ＴＤＭＡＳ（トリジメチルアミノシラン）
ＤＥＡＳ（ジエチルアミノシラン）
ＢＤＥＡＳ（ビスジエチルアミノシラン）
ＤＰＡＳ（ジプロピルアミノシラン）、及び
ＤＩＰＡＳ（ジイソプロピルアミノシラン）
の少なくとも一つを含むガスから選ばれ、
前記アミノ基を含まないシラン系ガスが、
ＳｉＨ４
Ｓｉ２Ｈ６
ＳｉｍＨ２ｍ＋２（ただし、ｍは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物、及び
ＳｉｎＨ２ｎ（ただし、ｎは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物
の少なくとも一つを含むガスから選ばれることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項８】
前記ＳｉｍＨ２ｍ＋２（ただし、ｍは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物が、
トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）
テトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）
ペンタシラン（Ｓｉ５Ｈ１２）
ヘキサシラン（Ｓｉ６Ｈ１４）
ヘプタシラン（Ｓｉ７Ｈ１６）
の少なくとも一つから選ばれ、
前記ＳｉｎＨ２ｎ（ただし、ｎは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物が、
シクロトリシラン（Ｓｉ３Ｈ６）
シクロテトラシラン（Ｓｉ４Ｈ８）
シクロペンタシラン（Ｓｉ５Ｈ１０）
シクロヘキサシラン（Ｓｉ６Ｈ１２）
シクロヘプタシラン（Ｓｉ７Ｈ１４）
の少なくともいずれか一つから選ばれることを特徴とする請求項７に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置のコンタクトホールやラインの埋め込みには、アモルファスシリコンが使用されている。アモルファスシリコンの成膜方法は、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００３】
近時、半導体集積回路装置の微細化に伴い、コンタクトホールやラインの埋め込み要求が、益々厳しくなってきている。
【０００４】
また、微細化に応じた生産技術の確立も大切なことではあるが、半導体製造装置の分野においては、とりわけ生産能力向上が重要視されるようになってきた。半導体集積回路装置は、その微細化とともに多層配線構造化が進み、さらには三次元構造に変貌を遂げようとしている。多層配線構造や三次元構造を持つ半導体集積回路装置においては、埋め込み工程が多用される。生産能力の更なる向上のためには、埋め込み工程におけるスループット向上が急務になってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２９９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、埋め込み工程におけるスループットを向上でき、埋め込み工程が多用される半導体集積回路装置であっても、優れた生産能力を発揮することが可能な成膜装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の一態様に係る成膜装置は、絶縁膜に形成された、導電体に達する開孔の埋め込みに使用可能な成膜装置であって、前記導電体上に、この導電体に達する開孔を有した絶縁膜が形成されている被処理体を収容する一つの処理室と、前記処理室内に、アミノシラン系ガス、及びアミノ基を含まないシラン系ガスを供給するガス供給機構と、前記ガス供給機構の制御を行うコントローラと、を備え、前記コントローラが、（１）前記処理室内に前記アミノシラン系ガスを供給し、前記導電体に達する開孔を有した絶縁膜の表面、及び前記開孔の底の表面にシード層を形成する処理、及び（２）前記処理室内に前記アミノ基を含まないシラン系ガスを供給し、前記シード層上にシリコン膜を形成する処理を、前記一つの処理室内において順次実行されるように前記ガス供給機構を制御する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、埋め込み工程におけるスループットを向上でき、埋め込み工程が多用される半導体集積回路装置であっても、優れた生産能力を発揮することが可能な成膜装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る成膜装置の一例を概略的に示す断面図
【図２】図１に示すガス供給機構の一構成例を概略的に示すブロック図
【図３Ａ】第１の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図３Ｂ】第１の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図３Ｃ】第１の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図４】堆積時間とアモルファスシリコン膜の膜厚との関係を示す図
【図５】図４中の破線枠Ａ内を拡大した拡大図
【図６Ａ】第１の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の変形例を示す断面図
【図６Ｂ】第１の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の変形例を示す断面図
【図６Ｃ】第１の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の変形例を示す断面図
【図７】第２の実施形態に係る成膜装置が備えるガス供給機構の一構成例を概略的に示すブロック図
【図８Ａ】第２の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図８Ｂ】第２の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図８Ｃ】第２の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図８Ｄ】第２の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図９】第３の実施形態に係る成膜装置が備えるガス供給機構の一構成例を概略的に示すブロック図
【図１０Ａ】第３の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図１０Ｂ】第３の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図１０Ｃ】第３の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図１１Ａ】第３の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の変形例を示す断面図
【図１１Ｂ】第３の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の変形例を示す断面図
【図１１Ｃ】第３の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の変形例を示す断面図
【図１２】第４の実施形態に係る成膜装置が備えるガス供給機構の一構成例を概略的に示すブロック図
【図１３Ａ】第４の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図１３Ｂ】第４の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図１３Ｃ】第４の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図１３Ｄ】第４の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図１３Ｅ】第４の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図１４】第５の実施形態に係る成膜装置が備えるガス供給機構の一構成例を概略的に示すブロック図
【図１５】第５の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の処理ガス供給及び処理温度の一例を示すタイムチャート
【図１６Ａ】第５の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図１６Ｂ】第５の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図１６Ｃ】第５の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図１６Ｄ】第５の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図１６Ｅ】第５の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図１６Ｆ】第５の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図１６Ｇ】第５の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図１６Ｈ】第５の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図１６Ｉ】第５の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【図１６Ｊ】第５の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、この発明の第１の実施形態に係る成膜装置の一例を概略的に示す断面図である。
【００１１】
図１に示すように、成膜装置１００は、下端が開口された有天井の円筒体状の処理室１０１を有している。処理室１０１の全体は、例えば、石英により形成されている。処理室１０１内の天井には、石英製の天井板１０２が設けられている。処理室１０１の下端開口部には、例えば、ステンレススチールにより円筒体状に成形されたマニホールド１０３がＯリング等のシール部材１０４を介して連結されている。
【００１２】
マニホールド１０３は、処理室１０１の下端を支持している。マニホールド１０３の下方からは、石英製のウエハボート１０５が処理室１０１内に挿入可能となっている。ウエハボート１０５は、被処理体として複数枚、例えば、５０〜１００枚の半導体基板、本例では、ｎ型不純物がドープされたｎ型シリコン基板１を多段に載置可能となっている。これにより、処理室１０１内には、本例ではｎ型シリコン基板（ウエハ）１上に、このｎ型シリコン基板１に達する開孔を有した絶縁膜が形成されている被処理体が収容される。ウエハボート１０５は複数本の支柱１０６を有し、支柱１０６に形成された溝により複数枚のｎ型シリコン基板１が支持されるようになっている。
【００１３】
ウエハボート１０５は、石英製の保温筒１０７を介してテーブル１０８上に載置されている。テーブル１０８は、マニホールド１０３の下端開口部を開閉する、例えば、ステンレススチール製の蓋部１０９を貫通する回転軸１１０上に支持される。回転軸１１０の貫通部には、例えば、磁性流体シール１１１が設けられ、回転軸１１０を気密にシールしつつ回転可能に支持している。蓋部１０９の周辺部とマニホールド１０３の下端部との間には、例えば、Ｏリングよりなるシール部材１１２が介設されている。これにより処理室１０１内のシール性が保持されている。回転軸１１０は、例えば、ボートエレベータ等の昇降機構（図示せず）に支持されたアーム１１３の先端に取り付けられている。これにより、ウエハボート１０５および蓋部１０９等は、一体的に昇降されて処理室１０１内に対して挿脱される。
【００１４】
成膜装置１００は、処理室１０１内に、処理に使用するガスを供給するガス供給機構１１４を有している。
【００１５】
図２は、図１に示すガス供給機構の一構成例を概略的に示すブロック図である。
【００１６】
本例のガス供給機構１１４は、不活性ガスを供給する不活性ガス供給源１１５、アミノ基を含まないシラン系ガスを供給するシラン系ガス供給源１２１、及びアミノシラン系ガスを供給するアミノシラン系ガス供給源１２２を備えている。本例では、上記ガスの一例として以下のガスが用意、または発生可能に構成されている。
【００１７】
不活性ガス：  窒素（Ｎ２）ガス  
アミノ基を含まないシラン系ガス：  モノシラン（ＳｉＨ４）ガス  
アミノシラン系ガス：  ジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）ガス  
ガス供給機構１１４に備えられたガス供給源は、複数の分散ノズル１２５に接続される。本例では、シラン系ガス供給源１２１が流量制御器１２３ｆ及び開閉弁１２４ｆを介して分散ノズル１２５ｄに、アミノシラン系ガス供給源１２２が流量制御器１２３ｇ及び開閉弁１２４ｇを介して分散ノズル１２５ｅに接続されている。また、不活性ガス供給源１１５は、流量制御器１２３ｈ及び開閉弁１２６ｄ、１２６ｅを介して分散ノズル１２５ｄ、１２５ｅにそれぞれ接続されている。不活性ガスは、アミノ基を含まないシラン系ガス、及びアミノシラン系ガスを希釈する希釈ガス又はキャリアガスに使用、あるいは処理室１０１の内部をパージするパージガスに使用される。
【００１８】
なお、不活性ガスをパージガスに使用する場合には、不活性ガス供給源１１５を、分散ノズル１２５ｄ、１２５ｅとは別に設けられた図示せぬガス導入ポートに接続するようにしてもよい。図示せぬガス導入ポートは、例えば、マニホールド１０３の側壁を内側に貫通するように設けられる。そして、ガス導入ポートは、分散ノズル１２５ｄや１２５ｅのガス吐出孔よりも大きなガス吐出孔を有し、マニホールド１０３の内側を介して処理室１０１の下方から高さ方向に処理室１０１内に向けて不活性ガスを供給する。
【００１９】
複数の分散ノズル１２５（本例では分散ノズル１２５ｄ、１２５ｅ）はそれぞれ、石英管よりなり、マニホールド１０３の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて、図１に示すように、処理室１０１の内部に向けて垂直に延びる。なお、図１中では、分散ノズル１２５の垂直部分には、複数のガス吐出孔１２７が所定の間隔を隔てて形成されている。上記ガスは、各ガス吐出孔１２７から水平方向に処理室１０１内に向けて略均一に吐出される。
【００２０】
処理室１０１内の、分散ノズル１２５に対して反対側の部分には、処理室１０１内を排気するための排気口１２９が設けられている。排気口１２９は処理室１０１の側壁を上下方向へ削りとることによって細長く形成されている。処理室１０１の排気口１２９に対応する部分には、排気口１２９を覆うように断面がコの字状に成形された排気口カバー部材１３０が溶接により取り付けられている。排気口カバー部材１３０は、処理室１０１の側壁に沿って上方に延びており、処理室１０１の上方にガス出口１３１を規定している。ガス出口１３１には、真空ポンプ等を含む排気機構１３２が接続される。排気機構１３２は、処理室１０１内を排気することで処理に使用した処理ガスの排気、及び処理室１０１内の圧力を処理に応じた処理圧力とする。
【００２１】
処理室１０１の外周には筒体状の加熱装置１３３が設けられている。加熱装置１３３は、処理室１０１内に供給されたガスを活性化するとともに、処理室１０１内に収容された被処理体、例えば、半導体基板、本例ではｎ型シリコン基板１を加熱する。
【００２２】
成膜装置１００の各部の制御は、例えばマイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるコントローラ１５０により行われる。コントローラ１５０には、オペレータが成膜装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、成膜装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース１５１が接続されている。
【００２３】
コントローラ１５０には記憶部１５２が接続されている。記憶部１５２は、成膜装置１００で実行される各種処理をコントローラ１５０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて成膜装置１００の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納される。レシピは、例えば、記憶部１５２の中の記憶媒体に記憶される。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤ-ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。レシピは、必要に応じて、ユーザーインターフェース１５１からの指示等にて記憶部１５２から読み出され、読み出されたレシピに従った処理をコントローラ１５０が実行することで、成膜装置１００は、コントローラ１５０の制御のもと、所望の処理が実施される。本例では、コントローラ１５０の制御のもと、次に、説明する成膜方法が、一つの処理室１０１内で順次実行される。
【００２４】
図３Ａ〜図３Ｃは、第１の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図である。
【００２５】
図３Ａに示す断面は、ｎ型シリコン基板１上に形成された層間絶縁膜２に、上記ｎ型シリコン基板１に達するコンタクトホール３が形成された時点を示している。
【００２６】
図３Ａに示すように、コンタクトホール３を形成した後、ｎ型シリコン基板１をエッチング装置の処理室から搬出すると、コンタクトホール３の底に露呈したｎ型シリコン基板１表面上に、薄い自然酸化膜４が成長する。自然酸化膜４は、コンタクト抵抗を増加させる一因となる。このため、自然酸化膜４は除去されることが良いが、例えば、コンタクトホールの径が大きく、自然酸化膜４によるコンタクト抵抗の増加があったとしても、半導体集積回路装置の動作に支障をきたさない場合には、必ずしも除去する必要はない。本例では、自然酸化膜４を除去しない。
【００２７】
次に、上記自然酸化膜４が成長したｎ型シリコン基板１を、図１に示した成膜装置１００の処理室１０１内に搬入する。搬入後、加熱装置１３３を用いて、処理室１０１内の温度を所定の温度とする。本例では、処理室１０１内の温度を、例えば、ｎ型シリコン基板１の温度が３００℃〜５５０℃になるような温度とする。
【００２８】
次に、開閉弁１２４ｇ、及び１２６ｅを開け、窒素ガス、及びジイソプロピルアミノシランガス（ＤＩＰＡＳ）を、不活性ガス供給源１１５、及びアミノシラン系ガス供給源１２２から分散ノズル１２５ｅを介して、処理室１０１内に供給する。この処理により、図３Ｂに示すように、層間絶縁膜２の表面、及びコンタクトホールの底の表面にシード層７が形成される。処理が終了したら、開閉弁１２４ｇを閉じてジイソプロピルアミノシランガスの供給を止めるとともに、処理室１０１内の雰囲気を窒素ガスにてパージする。この後、排気機構１３２を停止させるとともに、開閉弁１２６ｅを閉じ、窒素ガスの供給を止める。
【００２９】
次に、処理室１０１内の温度を、例えば、ｎ型シリコン基板１の温度が４００℃〜６５０℃になるような温度とする。次いで、開閉弁１２４ｆ、及び１２６ｄを開け、窒素ガス、及びモノシランガス（ＳｉＨ４）を、不活性ガス供給源１１５、及びシラン系ガス供給源１２１から分散ノズル１２５ｄを介して、処理室１０１内に供給する。この処理により、図３Ｃに示すように、シード層７上にシリコン膜、本例ではアモルファスシリコン膜８ａが形成され、コンタクトホール３が埋め込まれる。処理が終了したら、開閉弁１２４ｆを閉じてモノシランガスの供給を止めるとともに、処理室１０１内の雰囲気を窒素ガスにてパージする。この後、排気機構１３２を停止させるとともに、開閉弁１２６ｄを閉じ、窒素ガスの供給を止める。
【００３０】
図４に、堆積時間とアモルファスシリコン膜８ａの膜厚との関係を示す。図４に示す結果は下地をシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）とした場合である。この下地は、本例では層間絶縁膜２に相当する。
【００３１】
本例で用いた処理条件は、
ＤＩＰＡＳ流量：    ５００ｓｃｃｍ  
処  理  時  間：    ５ｍｉｎ  
処  理  温  度：    ４００℃  
処  理  圧  力：    ５３．２Ｐａ（０．４Ｔｏｒｒ）  
である。
【００３２】
同じく本例で用いたアモルファスシリコン膜８ａを成膜するための処理条件は、
モノシラン流量：    ５００ｓｃｃｍ  
堆  積  時  間：    ３０ｍｉｎ／４５ｍｉｎ／６０ｍｉｎ  
処  理  温  度：    ５００℃  
処  理  圧  力：    ５３．２Ｐａ（０．４Ｔｏｒｒ）
である。
【００３３】
アモルファスシリコン膜８ａの膜厚は、堆積時間を３０ｍｉｎとしたとき、４５ｍｉｎとしたとき、及び６０ｍｉｎとしたときの３点で測定した。
【００３４】
図４中の線Ｉはシード層７有りの場合、線IIはシード層７無しの場合の結果を示している。線Ｉ、IIは、測定された３つの膜厚を最小二乗法で直線近似した直線であり、式は次の通りである。
【００３５】
線Ｉ  ：  ｙ  ＝  17.572ｘ  −  20.855      …（１）  
線II  ：  ｙ  ＝  17.605ｘ  −  34.929      …（２）  
図４に示すように、シード層７有りの場合、シード層７無しに比較してアモルファスシリコン膜８ａの膜厚が増す傾向が明らかとなった。
【００３６】
上記（１）、（２）式をｙ＝０、即ち、アモルファスシリコン膜８ａの膜厚を“０”としたとき、線Ｉ、IIと堆積時間との交点を求めたものを図５に示す。
【００３７】
なお、図５は図４中の破線枠Ａ内を拡大した拡大図である。
【００３８】
図５に示すように、下地がシード層７有りのシリコン酸化膜のとき、アモルファスシリコン膜８ａの堆積が処理開始から約１．２ｍｉｎ（ｘ≒１．１８９）から始まる。対して、下地がシード層７無しのシリコン酸化膜のときには、アモルファスシリコン膜８ａの堆積が処理開始から約２．０ｍｉｎ（ｘ≒１．９８４）から始まる。
【００３９】
このように、下地に対してアミノシラン系ガスを用いてシード層７を形成することで、インキュベーション時間を、約２．０ｍｉｎから約１．２ｍｉｎに短縮することができる。
【００４０】
このような第１の実施形態に係る成膜装置１００によれば、コンタクトホール３の埋め込み工程を、アミノシラン系ガスを用いてシード層７を層間絶縁膜２の表面、及びコンタクトホールの底の表面に形成してから、アミノ基を含まないシラン系ガスを用いてシリコン膜、本例ではアモルファスシリコン膜８ａをシード層７上に形成する。これらの工程を実施できることにより、シード層７を形成しない場合に比較してアモルファスシリコン膜８ａのインキュベーション時間を短縮することができる。
【００４１】
このように、コンタクトホール３を埋め込むアモルファスシリコン膜８ａのインキュベーション時間を短縮することができる結果、埋め込み工程におけるスループットを向上でき、埋め込み工程が多用される半導体集積回路装置であっても、優れた生産能力を発揮することが可能な成膜装置１００が得られる、という利点を得ることができる。
【００４２】
（変形例）
図６Ａ〜図６Ｃは、第１の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の変形例を示す断面図である。
【００４３】
コンタクトホール３の微細化が進み、図６Ａに示すように、コンタクトホール３の径が狭くなり、コンタクト部の表面積が小さくなると、コンタクト抵抗が増加する、という事情がある。このようなコンタクト抵抗の増加の解消策の一つとして、図６Ａ中の参照符号５により示すように、コンタクトホール３の底を掘り下げ、コンタクト部の表面積を増加させる、という手法がある。
【００４４】
第１の実施形態は、コンタクトホール３の底を掘り下げておいた半導体集積回路装置であっても、図６Ａ〜図６Ｃに示すように適用することが可能である。
【００４５】
なお、第１の実施形態の一例と本変形例との相違点は、コンタクトホール３の底を掘り下げているか否かであり、製法については図３Ａ〜図３Ｃに示した一例と同様である。よって、変形例の説明は、図６Ａ〜図６Ｃへの図示のみとして割愛する。
【００４６】
また、以下に説明する実施形態は、コンタクトホール３の底を掘り下げた例に従って説明することとする。
【００４７】
（第２の実施形態）
図７は、この発明の第２の実施形態に係る成膜装置が備えるガス供給機構の一構成例を概略的に示すブロック図である。
【００４８】
図７に示すように、第２の実施形態に係る成膜装置が備えるガス供給機構１１４が、第１の実施形態に係る成膜装置のガス供給機構１１４と異なるところは、自然酸化膜を除去することが可能なガスを供給するガス供給源を、さらに備えていることである。
【００４９】
本例では、自然酸化膜を除去することが可能なガスとして二つのガスを利用し、自然酸化膜を除去可能な第１のガスを供給する第１のガス供給源１１６、同じく自然酸化膜を除去可能な上記第１のガスと異なる第２のガスを供給する第２のガス供給源１１７を備える。
【００５０】
本例では、上記ガスの一例として以下のガスが用意、または発生可能に構成されている。
【００５１】
第１のガス：  アンモニア（ＮＨ３）ガス  
第２のガス：  フッ化水素（ＨＦ）ガス  
第１のガス供給源１１６は、流量制御器１２３ａ及び開閉弁１２４ａを介して、分散ノズル１２５ａに接続されている。同様に、第２のガス供給源１１７は流量制御器１２３ｂ及び開閉弁１２４ｂを介して分散ノズル１２５ｂに接続されている。
【００５２】
分散ノズル１２５ａ、１２５ｂはそれぞれ、他の分散ノズルと同様に石英管よりなり、マニホールド１０３の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて、図１に示したように、処理室１０１の内部に向けて垂直に延びる。
【００５３】
図８Ａ〜図８Ｄは、第２の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図である。
【００５４】
まず、図８Ａに示すように、上記自然酸化膜４が成長したｎ型シリコン基板１を、成膜装置１００の処理室１０１内に搬入する。搬入後、加熱装置１３３を用いて、処理室１０１内の温度を所定の温度とする。本例では処理室１０１内の温度を、ｎ型シリコン基板１の温度が２０℃〜３００℃になるような温度とした。次いで、図７に示す開閉弁１２４ａ、１２４ｂ、１２６ａ、及び１２６ｂを開け、窒素ガス（Ｎ２）、アンモニアガス（ＮＨ３）、及びフッ化水素ガス（ＨＦ）を、それぞれ不活性ガス供給源１１５、第１のガス供給源１１６、及び第２のガス供給源１１７から分散ノズル１２５ａ、及び１２５ｂを介して、処理室１０１内に供給する。この処理により、図８Ｂに示すように、コンタクトホール３の底に露呈したｎ型シリコン基板１表面上の自然酸化膜４が除去される。処理が終了したら、開閉弁１２４ａ、及び１２４ｂを閉じ、アンモニアガス、及びフッ化水素ガスの供給を止める。これとともに、排気機構１３２を用いて、処理室１０１内を排気しながら、窒素ガスを処理室１０１内に供給し、処理室１０１内の雰囲気を窒素ガスにてパージする。この後、排気機構１３２を停止させるとともに、開閉弁１２６ａ、及び１２６ｂを閉じ、窒素ガスの供給を止める。
【００５５】
この後、図８Ｃ、図８Ｄに示すように、上記図３Ｂ、図３Ｃを参照して説明した製法に従って、シード層７、及びアモルファスシリコン膜８ａを形成する。
【００５６】
このような第２の実施形態に係る成膜装置によれば、コンタクトホール３の埋め込み工程を第１の実施形態と同様に行うので、コンタクトホール３を埋め込むアモルファスシリコン膜８ａのインキュベーション時間を短縮でき、埋め込み工程におけるスループットを向上できる。よって、第１の実施形態と同様に、埋め込み工程が多用される半導体集積回路装置であっても、優れた生産能力を発揮することが可能な成膜装置１００が得られる、という利点を得ることができる。
【００５７】
上記利点に、さらに加え、第２の実施形態に係る成膜装置によれば、自然酸化膜４を除去することができるので、コンタクト抵抗の増加を抑制することができる、という利点を得ることができる。
【００５８】
しかも、自然酸化膜４の除去は、アモルファスシリコン膜８ａの成膜を行う成膜装置の処理室内で行われる。このため、自然酸化膜４を除去した後、すみやかにアモルファスシリコン膜８ａの成膜を行える。このため、自然酸化膜４の除去を行う場合において、埋め込み工程におけるスループットの悪化を抑制できる、という利点も得ることができる。
【００５９】
（第３の実施形態）
図９は、この発明の第３の実施形態に係る成膜装置が備えるガス供給機構の一構成例を概略的に示すブロック図である。
【００６０】
図９に示すように、第３の実施形態に係る成膜装置が備えるガス供給機構１１４が、第２の実施形態に係る成膜装置のガス供給機構１１４と異なるところは、ドーパントを含むガスを供給するドーパントガス供給源１２０を、さらに備えていることである。
【００６１】
本例では、ドーパントして、ｎ型シリコン基板１の導電型と同じｎ型不純物を選んでいる。ドーパントガス供給源１２０は、ｎ型不純物を含むガスとして以下のガスが用意、または発生可能に構成されている。
【００６２】
ドーパントガス：  ホスフィン（ＰＨ３）ガス
本例のドーパントガス供給源１２０は、流量制御器１２３ｅ及び開閉弁１２４ｅを介して分散ノズル１２５ｄに接続されている。
【００６３】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、第３の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図である。
【００６４】
例えば、第２の実施形態で説明した製法に従って、コンタクトホール３の底に露呈したｎ型シリコン基板１表面上の自然酸化膜４を除去する。この後、処理室１０１内の温度を、例えば、ｎ型シリコン基板１の温度が４００℃〜６５０℃になるような温度とする。次いで、開閉弁１２４ｅ、及び１２６ｄを開け、窒素ガス、及びホスフィンガス（ＰＨ３）を、不活性ガス供給源１１５、及びドーパントガス供給源１２０から分散ノズル１２５ｄを介して、処理室１０１内に供給する。
【００６５】
この処理により、図１０Ａに示すように、掘り下げられたｎ型シリコン基板１の表面にｎ型不純物であるリン（Ｐ）が参照符号６に示すように吸着され、ｎ型シリコン基板１の表面部分のｎ型不純物濃度が高まる。この結果、ｎ型シリコン基板１の表面部分の抵抗値が下がる。処理が終了したら、開閉弁１２４ｅを閉じてホスフィンガスの供給を止めるとともに、処理室１０１内の雰囲気を窒素ガスにてパージする。この後、排気機構１３２を停止させるとともに、開閉弁１２６ｄを閉じ、窒素ガスの供給を止める。
【００６６】
この後、図１０Ｂ、図１０Ｃに示すように、上記図３Ｂ、図３Ｃを参照して説明した製法に従って、シード層７、及びアモルファスシリコン膜８ａを形成する。
【００６７】
このような第３の実施形態に係る成膜装置においても、コンタクトホール３の埋め込み工程を第１の実施形態と同様に行う。このため、第１の実施形態と同様に、埋め込み工程が多用される半導体集積回路装置であっても、優れた生産能力を発揮することが可能な成膜装置１００が得られる、という利点を得ることができる。
【００６８】
さらに、第３の実施形態に係る成膜装置によれば、ｎ型不純物をコンタクトホール３の底のｎ型シリコン基板１の表面部分に導入することができる。このため、コンタクトホール３の底のｎ型シリコン基板１のｎ型不純物濃度を高めることができ、コンタクト抵抗を低下させることができる、という利点を得ることができる。
【００６９】
しかも、ｎ型不純物の導入はアモルファスシリコン膜８ａを成膜する成膜装置の処理室内で行われる。よって、ｎ型不純物を導入した後、すみやかにアモルファスシリコン膜８ａの成膜を行える。このため、ｎ型不純物の導入を行う場合において、埋め込み工程におけるスループットの悪化を抑制できる、という利点も得ることができる。
【００７０】
（変形例）
図１１Ａ〜図１１Ｃは、第３の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の変形例を示す断面図である。
【００７１】
上記第３の実施形態では、ｎ型不純物をｎ型シリコン基板１に導入したが、第３の実施形態に係る成膜装置は、ｎ型不純物をアモルファスシリコン膜８ａに導入することも可能である。
【００７２】
図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、図８Ｂ、図８Ｃを参照して説明した製法に従って、シード層７を形成した後、開閉弁１２４ｅ、１２６ｄ、１２４ｆを開け、窒素ガス、ホスフィンガス、及びモノシランガスを、不活性ガス供給源１１５、ドーパントガス供給源１２０、及びシラン系ガス供給源１２１から分散ノズル１２５ｄを介して、処理室１０１内に供給する。このような処理により、図１１Ｃに示すように、ｎ型不純物、本例ではリン（Ｐ）を含有したドープトアモルファスシリコン膜８ａ＊が形成され、コンタクトホール３は、ドープトアモルファスシリコン膜８ａ＊によって埋め込まれる。また、ｎ型シリコン基板１のｎ型不純物濃度よりも、ドープトアモルファスシリコン膜８ａ＊のｎ型不純物濃度が高い場合には、図１１Ｃに示すように、例えば、ドープトアモルファスシリコン膜８ａ＊からｎ型シリコン基板１に向かってｎ型不純物が拡散する。
【００７３】
このように、ｎ型不純物をアモルファスシリコン膜８ａに導入し、ドープトアモルファスシリコン膜８ａ＊とすることも可能である。この場合においても、ドープトアモルファスシリコン膜８ａ＊は抵抗が小さくなる結果、コンタクト抵抗を低下させることができる、という利点を得ることができる。
【００７４】
また、ｎ型シリコン基板１のｎ型不純物濃度よりも、ドープトアモルファスシリコン膜８ａ＊のｎ型不純物濃度が高い場合には、図１１Ｃに示すように、例えば、ドープトアモルファスシリコン膜８ａ＊からｎ型シリコン基板１に向かってｎ型不純物が拡散する。この拡散を利用することで、ｎ型シリコン基板１のコンタクト部分の抵抗についても小さくすることが可能できる。
【００７５】
もちろん、ｎ型シリコン基板１のコンタクト部分には、図１０Ａを参照して説明したようにｎ型不純物を導入しておき、さらに、図１１Ｃを参照して説明した製法に従ってドープトアモルファスシリコン膜８ａ＊を形成するようにしても良い。
【００７６】
（第４の実施形態）
図１２は、この発明の第４の実施形態に係る成膜装置が備えるガス供給機構の一構成例を概略的に示すブロック図である。
【００７７】
図１２に示すように、第４の実施形態に係る成膜装置が備えるガス供給機構１１４が、第３の実施形態に係る成膜装置のガス供給機構１１４と異なるところは、シリコンをエッチング可能なガスを供給する第３のガス供給源１１９を、さらに備えていることである。
【００７８】
本例では、第３のガス供給源１１９は、シリコンをエッチング可能なガスとして以下のガスが用意、または発生可能に構成されている。
【００７９】
シリコンをエッチング可能なガス：  塩素（Ｃｌ２）ガス
本例の第３のガス供給源１１９は、流量制御器１２３ｄ及び開閉弁１２４ｄを介して分散ノズル１２５ｃに接続されている。
【００８０】
分散ノズル１２５ｃもまた、石英管よりなり、マニホールド１０３の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて、図１に示すように、処理室１０１の内部に向けて垂直に延びる。
【００８１】
図１３Ａ〜図１３Ｅは、第４の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の一例を示す断面図である。
【００８２】
アモルファスシリコン膜８ａを形成した段階で、コンタクトホール３の埋め込みを終了させることも可能である。しかし、コンタクトホール３のアスペクト比が高い（コンタクトホール３が高さ方向に細長い）場合には、図１３Ａに示すように、アモルファスシリコン膜８ａにボイド９が生じることがある。本例では、ボイド９が生じていることを想定して、さらに、以下の処理を実行する。
【００８３】
まず、処理室１０１内の温度を、例えば、ｎ型シリコン基板１の温度が２００℃〜５００℃になるような温度とする。次いで、開閉弁１２４ｄ、及び１２６ｃを開け、窒素ガス、及び塩素ガス（Ｃｌ２）を、不活性ガス供給源１１５、及び第３のガス供給源１１９から分散ノズル１２５ｃを介して、処理室１０１内に供給する。この処理により、図１３Ｂに示すように、アモルファスシリコン膜８ａがコンタクトホール３の途中まで、例えば、アモルファスシリコン膜８ａにおいてボイド９が生じている、と想定される領域が除去される。処理が終了したら、開閉弁１２４ｄを閉じて塩素ガスの供給を止めるとともに、処理室１０１内の雰囲気を窒素ガスにてパージする。この後、排気機構１３２を停止させるとともに、開閉弁１２６ｃを閉じ、窒素ガスの供給を止める。
【００８４】
次に、処理室１０１内の温度を、例えば、ｎ型シリコン基板１の温度が４００℃〜６５０℃になるような温度とする。次いで、開閉弁１２４ｆ、及び１２６ｄを開け、窒素ガス、及びモノシランガス（ＳｉＨ４）を、不活性ガス供給源１１５、及びシラン系ガス供給源１２１から分散ノズル１２５ｄを介して、処理室１０１内に供給する。この処理により、図１３Ｃに示すように、シード層７上及びアモルファスシリコン膜８ａ上にシリコン膜、本例ではアモルファスシリコン膜８ｂが形成され、コンタクトホール３が再度埋め込まれる。処理が終了したら、開閉弁１２４ｆを閉じてモノシランガスの供給を止めるとともに、処理室１０１内の雰囲気を窒素ガスにてパージする。この後、排気機構１３２を停止させるとともに、開閉弁１２６ｄを閉じ、窒素ガスの供給を止める。
【００８５】
このような堆積、エッチングを、例えば、図１３Ｄ、図１３Ｅに示すように繰り返し、アモルファスシリコン膜８ａ、８ｂから、ボイド９が生じている、と想定される領域を除去しながら、コンタクトホール３を、アモルファスシリコン膜８ａ、８ｂ、及び８ｃにより埋め込んでいく。最後のアモルファスシリコン膜、本例では第３層目アモルファスシリコン膜８ｃの形成が終了したら、ｎ型シリコン基板１を処理室１０１内から搬出する。
【００８６】
このような第４の実施形態に係る成膜装置においても、コンタクトホール３の埋め込み工程の最初の段階、即ちアモルファスシリコン膜８ａの形成を第１の実施形態と同様に行う。このため、第１の実施形態と同様の利点を得ることができる。
【００８７】
また、第４の実施形態に係る成膜装置によれば、アモルファスシリコン膜８ａ、８ｂに生じているボイド９を除去することができるので、ボイドが発生することによって抵抗が高くなってしまう事情を解消することができる。
【００８８】
また、アモルファスシリコン膜８ａ、８ｂの成膜とエッチングとを同じ成膜装置の処理室内で行うことができるので、成膜工程とエッチング工程とで装置間での搬送作業の必要がなく、スループットの低下を抑制することができる、という利点も得ることができる。
【００８９】
（第５の実施形態）
上記第１の実施形態は成膜される膜のインキュベーション時間を短くし、埋め込み工程におけるスループット向上を主眼とした例であった。
【００９０】
また、第２〜第４の実施形態はスループット向上とともに、微細化が進んだコンタクトホールやラインにおいてはコンタクト抵抗が増加する、という事情の解消を図った例であった。微細化が進んだコンタクトホールやラインにおいて、コンタクト抵抗が増加する原因としては、第２〜第４の実施形態で説明したように、例えば、
１）自然酸化膜による抵抗増加の影響が顕著化すること
２）コンタクト部の表面積が小さくなること
３）埋め込まれる導電物の体積が小さく、導電物に発生するボイドによる体積減が大きく現われること
などが挙げられる。
【００９１】
第５の実施形態は、１）〜３）の事情を一台の成膜装置で解決でき、かつ、成膜される膜のインキュベーション時間も短く、スループットの向上も図ることができる成膜装置を提供しようとする例である。
【００９２】
図１４は、この発明の第５の実施形態に係る成膜装置が備えるガス供給機構の一構成例を概略的に示すブロック図である。
【００９３】
図１４に示すように、第５の実施形態に係る成膜装置が備えるガス供給機構１１４が、第４の実施形態に係る成膜装置のガス供給機構１１４と異なるところは、導電体、本例ではｎ型シリコン基板１をエッチング可能な第４のガスを供給する第４のガス供給源１１８を、さらに備えていることである。
【００９４】
本例では、第４のガス供給源１１８は、導電体をエッチング可能なガスとして以下のガスが用意、または発生可能に構成されている。
【００９５】
導電体をエッチング可能なガス：  フッ素（Ｆ２）ガス
本例の第４のガス供給源１１８は、流量制御器１２３ｃ及び開閉弁１２４ｃを介して分散ノズル１２５ｃに接続されている。
【００９６】
図１５は、第５の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の処理ガス供給及び処理温度の一例を示すタイムチャート、また、図１６Ａ〜図１６Ｊは、その成膜方法の一例を示す断面図である。
【００９７】
まず、図１６Ａに示す断面は、ｎ型シリコン基板１上に形成された層間絶縁膜２に、上記ｎ型シリコン基板１に達するコンタクトホール３が形成された時点を示している。
【００９８】
図１６Ａに示すように、コンタクトホール３を形成した後、ｎ型シリコン基板１をエッチング装置の処理室から搬出すると、コンタクトホール３の底に露呈したｎ型シリコン基板１表面上に、薄い自然酸化膜４が成長する。
【００９９】
次に、上記自然酸化膜４が成長したｎ型シリコン基板１を、図１に示した成膜装置１００の処理室１０１内に搬入する。搬入後、加熱装置１３３を用いて、処理室１０１内の温度を所定の温度とする。本例では処理室１０１内の温度を、ｎ型シリコン基板１の温度が２０℃〜３００℃になるような温度とした。次いで、図１４に示す開閉弁１２４ａ、１２４ｂ、１２６ａ、及び１２６ｂを開け、窒素ガス（Ｎ２）、アンモニアガス（ＮＨ３）、及びフッ化水素ガス（ＨＦ）を、それぞれ不活性ガス供給源１１５、第１のガス供給源１１６、及び第２のガス供給源１１７から分散ノズル１２５ａ、及び１２５ｂを介して、処理室１０１内に供給する（図１５中のステップ１：ＣＯＲ）。この処理により、図１６Ｂに示すように、コンタクトホール３の底に露呈したｎ型シリコン基板１表面上の自然酸化膜４が除去される。処理が終了したら、開閉弁１２４ａ、及び１２４ｂを閉じ、アンモニアガス、及びフッ化水素ガスの供給を止める。これとともに、排気機構１３２を用いて、処理室１０１内を排気しながら、窒素ガスを処理室１０１内に供給し、処理室１０１内の雰囲気を窒素ガスにてパージする。この後、排気機構１３２を停止させるとともに、開閉弁１２６ａ、及び１２６ｂを閉じ、窒素ガスの供給を止める。
【０１００】
次に、第２の実施形態と同様に、処理室１０１内の温度を、例えば、ｎ型シリコン基板１の温度が２０℃〜３００℃になるような温度とする。次いで、開閉弁１２４ｃ、及び１２６ｃを開け、窒素ガス、及びフッ素ガス（Ｆ２）を、不活性ガス供給源１１５、及び第４のガス供給源１１８から分散ノズル１２５ｃを介して、処理室１０１内に供給する（図１５中のステップ２：Ｓｉ  ｒｅｃｅｓｓ）。この処理により、図１６Ｃに示すように、コンタクトホール３の底に露呈したｎ型シリコン基板１が参照符号５に示すように掘り下げられる。処理が終了したら、開閉弁１２４ｃを閉じてフッ素ガスの供給を止めるとともに、処理室１０１内の雰囲気を窒素ガスにてパージする。この後、排気機構１３２を停止させるとともに、開閉弁１２６ｃを閉じ、窒素ガスの供給を止める。
【０１０１】
次に、第３の実施形態と同様に、処理室１０１内の温度を、例えば、ｎ型シリコン基板１の温度が４００℃〜６５０℃になるような温度とする。次いで、開閉弁１２４ｅ、及び１２６ｄを開け、窒素ガス、及びホスフィンガス（ＰＨ３）を、不活性ガス供給源１１５、及びドーパントガス供給源１２０から分散ノズル１２５ｄを介して、処理室１０１内に供給する（図１５中のステップ３：ＰＨ３  ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）。この処理により、図１６Ｄに示すように、掘り下げられたｎ型シリコン基板１の表面にｎ型不純物であるリン（Ｐ）が参照符号６に示すように吸着され、ｎ型シリコン基板１の表面部分のｎ型不純物濃度が高まる。この結果、ｎ型シリコン基板１の表面部分の抵抗値が下がる。処理が終了したら、開閉弁１２４ｅを閉じてホスフィンガスの供給を止めるとともに、処理室１０１内の雰囲気を窒素ガスにてパージする。この後、排気機構１３２を停止させるとともに、開閉弁１２６ｄを閉じ、窒素ガスの供給を止める。
【０１０２】
次に、第１の実施形態と同様に、処理室１０１内の温度を、例えば、ｎ型シリコン基板１の温度が３００℃〜５５０℃になるような温度とする。次いで、開閉弁１２４ｇ、及び１２６ｅを開け、窒素ガス、及びジイソプロピルアミノシランガス（ＤＩＰＡＳ、図１５中ではＰｒｅ−Ｘと表記）を、不活性ガス供給源１１５、及びアミノシラン系ガス供給源１２２から分散ノズル１２５ｅを介して、処理室１０１内に供給する（図１５中のステップ４：Ｓｅｅｄ）。この処理により、図１６Ｅに示すように、層間絶縁膜２、及び掘り下げられたｎ型シリコン基板１の表面にシード層７が形成される。処理が終了したら、開閉弁１２４ｇを閉じてジイソプロピルアミノシランガスの供給を止めるとともに、処理室１０１内の雰囲気を窒素ガスにてパージする。この後、排気機構１３２を停止させるとともに、開閉弁１２６ｅを閉じ、窒素ガスの供給を止める。
【０１０３】
次に、処理室１０１内の温度を、例えば、ｎ型シリコン基板１の温度が４００℃〜６５０℃になるような温度とする。次いで、開閉弁１２４ｆ、及び１２６ｄを開け、窒素ガス、及びモノシランガス（ＳｉＨ４）を、不活性ガス供給源１１５、及びシラン系ガス供給源１２１から分散ノズル１２５ｄを介して、処理室１０１内に供給する（図１５中のステップ５：Ｄｅｐｏ）。この処理により、図１６Ｆに示すように、シード層７上にシリコン膜、本例ではアモルファスシリコン膜８ａが形成され、コンタクトホール３が埋め込まれる。処理が終了したら、開閉弁１２４ｆを閉じてモノシランガスの供給を止めるとともに、処理室１０１内の雰囲気を窒素ガスにてパージする。この後、排気機構１３２を停止させるとともに、開閉弁１２６ｄを閉じ、窒素ガスの供給を止める。
【０１０４】
なお、本例においても、ドーパントガス供給源１２０から分散ノズル１２５ｄを介してアモルファスシリコン膜８ａにドーパントを導入し、第３の実施形態の変形例と同様に、ドープトアモルファスシリコン膜８ａ＊とすることも可能である。
【０１０５】
また、本例においても、アモルファスシリコン膜８ａを形成した段階で、コンタクトホール３の埋め込みを終了させることも可能である。しかし、第４の実施形態のように、エッチングと成膜を繰り返し、アモルファスシリコン膜８ａからボイド９を除去しながら、成膜することも可能である。本例では、ボイド９が生じていることを想定して、さらに、以下の処理を実行する。
【０１０６】
第４の実施形態と同様に、処理室１０１内の温度を、例えば、ｎ型シリコン基板１の温度が２００℃〜５００℃になるような温度とする。次いで、開閉弁１２４ｄ、及び１２６ｃを開け、窒素ガス、及び塩素ガス（Ｃｌ２）を、不活性ガス供給源１１５、及び第３のガス供給源１１９から分散ノズル１２５ｃを介して、処理室１０１内に供給する（図１５中のステップ６：Ｅｔｃｈ）。この処理により、図１６Ｇに示すように、アモルファスシリコン膜８ａがコンタクトホール８ａの途中まで、例えば、アモルファスシリコン膜８ａにおいてボイド９が生じている、と想定される領域が除去される。処理が終了したら、開閉弁１２４ｄを閉じて塩素ガスの供給を止めるとともに、処理室１０１内の雰囲気を窒素ガスにてパージする。この後、排気機構１３２を停止させるとともに、開閉弁１２６ｃを閉じ、窒素ガスの供給を止める。
【０１０７】
次に、処理室１０１内の温度を、例えば、ｎ型シリコン基板１の温度が４００℃〜６５０℃になるような温度とする。次いで、開閉弁１２４ｆ、及び１２６ｄを開け、窒素ガス、及びモノシランガス（ＳｉＨ４）を、不活性ガス供給源１１５、及びシラン系ガス供給源１２１から分散ノズル１２５ｄを介して、処理室１０１内に供給する（図１５中のステップ７：Ｄｅｐｏ）。この処理により、図１６Ｈに示すように、シード層７上及びアモルファスシリコン膜８ａ上にシリコン膜、本例ではアモルファスシリコン膜８ｂが形成され、コンタクトホール３が再度埋め込まれる。処理が終了したら、開閉弁１２４ｆを閉じてモノシランガスの供給を止めるとともに、処理室１０１内の雰囲気を窒素ガスにてパージする。この後、排気機構１３２を停止させるとともに、開閉弁１２６ｄを閉じ、窒素ガスの供給を止める。
【０１０８】
このような堆積、エッチングを、例えば、図１６Ｉ、図１６Ｊに示すように繰り返し、アモルファスシリコン膜８ａ、８ｂから、ボイド９が生じている、と想定される領域を除去しながら、コンタクトホール３を、アモルファスシリコン膜８ａ、８ｂ、及び８ｃにより埋め込んでいく。最後のアモルファスシリコン膜、本例では第３層目アモルファスシリコン膜８ｃの形成が終了したら、ｎ型シリコン基板１を処理室１０１内から搬出する。
【０１０９】
なお、アモルファスシリコン膜８ｂ、及び８ｃにおいても、第３の実施形態の変形例と同様に、ドープトアモルファスシリコン膜としても良い。
【０１１０】
このようにして第５の実施形態に係る成膜装置を用いた成膜方法、本例ではコンタクトホール３の埋め込みプロセスが終了する。
【０１１１】
このような第５の実施形態に係る成膜装置によれば、たとえ、コンタクトホールの微細化が進んだ、としても、
（１）  ステップ１において、コンタクトホール３の底に露呈したｎ型シリコン基板１表面上から自然酸化膜４が除去される。このため、自然酸化膜４によるコンタクト抵抗増加を抑制できる、
（２）  ステップ２において、コンタクトホール３の底に露呈したｎ型シリコン基板１が掘り下げられる。このため、コンタクト部の表面積を、掘り下げない場合に比較して大きくすることができ、コンタクト部の表面積が小さくなることによるコンタクト抵抗増加を抑制できる、
（３）  上記（１）、（２）の利点を維持したまま、ステップ４において、アミノシラン系ガスを用いてシード層７を形成する。このため、ステップ５におけるシラン系ガスを用いて形成されるアモルファスシリコン膜８ａのインキュベーション時間を短縮できる、という利点を得ることができる。
【０１１２】
しかも、上記（１）〜（３）の利点を、一台の成膜装置１００による処理だけで得ることができる。
【０１１３】
また、上記第５の実施形態においては、
（４）  ステップ６、７において、アモルファスシリコン膜の堆積、及びエッチングを繰り返すことで、堆積されたアモルファスシリコン膜中に発生するであろうボイドが除去される。このため、コンタクトホール３内に埋め込まれたアモルファスシリコン膜の、ボイドによる体積減を抑制でき、体積減によるコンタクト抵抗増加を抑制できる、という利点も得ることができる。
【０１１４】
さらに、上記第５の実施形態においては、
（５）  ステップ３において、掘り下げられたｎ型シリコン基板１の表面にｎ型不純物であるリン（Ｐ）を吸着させる。このため、ｎ型シリコン基板１の表面部分のｎ型不純物濃度を高めることができ、ｎ型シリコン基板１の表面部分の抵抗値を下げることができる、という利点についても得ることができる。
【０１１５】
これら（４）、（５）の利点についても、（１）〜（３）の利点と同時に、一台の成膜装置１００による処理だけで得ることが可能である。
【０１１６】
したがって、第５の実施形態に係る成膜装置によれば、微細化が進んだコンタクトホールにおいても、コンタクト抵抗の増加を抑制、または減少できる成膜が可能であり、かつ、成膜される膜のインキュベーション時間も短く、スループットの向上も図ることができる成膜装置を提供できる。
【０１１７】
以上、この発明を第１〜第５の実施形態に従って説明したが、この発明は上記第１〜第５の実施形態に限定されることは無く、種々変形可能である。
【０１１８】
例えば、上記第５の実施形態においては、ステップ６でアモルファスシリコン膜８ａをエッチングした後に続いて、ステップ７においてアミノ基を含まないシラン系ガスを用いてアモルファスシリコン膜８ｂを形成した。
【０１１９】
しかし、アモルファスシリコン膜８ａをコンタクトホール３の途中まで除去した後、処理室１０１内にアミノシラン系ガスを再度供給し、層間絶縁膜２、及びアモルファスシリコン膜８ａ表面に新たなシード層を形成し、この後、処理室１０１内にアミノ基を含まないシラン系ガスを再度供給し、新たなシード層上に新たなアモルファスシリコン膜８ｂを形成するようにすることも可能である。
【０１２０】
また、上記第５の実施形態においては、成膜装置１００を、ｎ型シリコン基板１に達するコンタクトホール３内の埋め込みプロセスに適用した例を説明した。
【０１２１】
しかし、コンタクトホール３内の埋め込みプロセスに限らず、凹状のラインの埋め込みプロセスにも、上記利点をもって適用することができる。
【０１２２】
また、コンタクトホール３にあっては、ｎ型シリコン基板１に達するものばかりでなく、ｐ型シリコン基板であっても良いし、ｎ型又はｐ型のシリコン基板、又はウェルに形成されたソース領域やドレイン領域のような活性領域に達するものであっても良い。また、半導体領域ばかりでなく、銅などのメタル配線に達するものであっても良い。メタル配線のように半導体領域以外に達する場合には、図１５に示したステップ３、いわゆるドーパントの吸着工程は省略することができる。
【０１２３】
また、上記第１〜第５の実施形態においては、アミノシラン系ガスとして、ジイソプロピルアミノシランガス（ＤＩＰＡＳ）を用いたが、アミノシラン系ガスとしては、ＤＩＰＡＳの他、下記のアミノシラン系ガスを使うことができる。
【０１２４】
ＢＡＳ（ブチルアミノシラン）
ＢＴＢＡＳ（ビスターシャリブチルアミノシラン）
ＤＭＡＳ（ジメチルアミノシラン）
ＢＤＭＡＳ（ビスジメチルアミノシラン）
ＴＤＭＡＳ（トリジメチルアミノシラン）
ＤＥＡＳ（ジエチルアミノシラン）
ＢＤＥＡＳ（ビスジエチルアミノシラン）、及び
ＤＰＡＳ（ジプロピルアミノシラン）
また、上記一実施形態においては、アミノ基を含まないシラン系ガスとして、モノシランガス（ＳｉＨ４）を用いたが、アミノシラン系ガスとしては、ＳｉＨ４の他、下記のアミノ基を含まないシラン系ガスを使うことができる。
【０１２５】
ＳｉＨ６
Ｓｉ２Ｈ４
Ｓｉ２Ｈ６
ＳｉｍＨ２ｍ＋２（ただし、ｍは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物、及び
ＳｉｎＨ２ｎ（ただし、ｎは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物
上記ＳｉｍＨ２ｍ＋２（ただし、ｍは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物としては、
トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）
テトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）
ペンタシラン（Ｓｉ５Ｈ１２）
ヘキサシラン（Ｓｉ６Ｈ１４）
ヘプタシラン（Ｓｉ７Ｈ１６）
の少なくとも一つを使うことができる。
【０１２６】
また、上記ＳｉｎＨ２ｎ（ただし、ｎは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物としては、
シクロトリシラン（Ｓｉ３Ｈ６）
シクロテトラシラン（Ｓｉ４Ｈ８）
シクロペンタシラン（Ｓｉ５Ｈ１０）
シクロヘキサシラン（Ｓｉ６Ｈ１２）
シクロヘプタシラン（Ｓｉ７Ｈ１４）
の少なくとも一つを使うことができる。
【０１２７】
また、上記第３〜第５の実施形態においては、構成要件を省略することも可能である。
【０１２８】
例えば、第３の実施形態の図９に示したガス供給機構１１４からは、第１のガス供給源１１６、及び第２のガス供給源１１７を省略することが可能である。
【０１２９】
また、第４の実施形態の図１２に示したガス供給機構１１４からは、第１のガス供給源１１６、第２のガス供給源１１７、及びドーパントガス供給源１２０の少なくともいずれか一つを省略することが可能である。
【０１３０】
また、第５の実施形態の図１４に示したガス供給機構１１４からは、第１のガス供給源１１６、第２のガス供給源１１７、第３のガス供給源１１９、及びドーパントガス供給源１２０の少なくともいずれか一つを省略することが可能である。
【０１３１】
その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１…シリコン基板、２…層間絶縁膜、３…コンタクトホール、４…自然酸化膜、７…シード層、８ａ、８ｂ、８ｃ…アモルファスシリコン膜、１０１…処理室、１１６…第１のガス供給機構、１１７…第２のガス供給機構、１１８…第４のガス供給機構、１１９…第３のガス供給機構、１２０…ドーパントガス供給機構、１２１…シラン系ガス供給機構、１２２…アミノシラン系ガス供給機構。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１６Ｆ】
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【図１６Ｇ】
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【図１６Ｈ】
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【図１６Ｉ】
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【図１６Ｊ】
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