【手続補正書】
【提出日】平成23年11月21日(2011.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地上にアモルファスシリコン膜を含む膜を成膜する成膜方法であって、
（１）  前記下地を加熱し、前記加熱した下地にアミノシラン系ガスを流し、前記下地表面にシード層を形成する工程と、
（２）  前記下地を加熱し、前記加熱した下地表面のシード層にアミノ基を含まないシラン系ガスを供給し、前記アミノ基を含まないシラン系ガスを熱分解させることで、前記シード層上にアモルファスシリコン膜を形成する工程と、
を備えることを特徴とするアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【請求項２】
前記（１）工程における前記下地の加熱温度が、前記（２）工程における前記下地の加熱温度よりも低く、
前記（１）工程における前記シード層を形成するための処理時間が、前記（２）工程における前記アモルファスシリコン膜を形成するための処理時間よりも短いことを特徴とする請求項１に記載のアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【請求項３】
前記シード層の厚さが、０．１ｎｍ以上０．３ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【請求項４】
前記アモルファスシリコン膜の厚さが５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載のアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【請求項５】
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（トリス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４のいずれか一項に記載のアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【請求項６】
前記アミノシラン系ガスが、
ＤＩＰＡＳ（ジイソプロピルアミノシラン）
であり、
前記アミノ基を含まないシラン系ガスが、
ＳｉＨ４
Ｓｉ２Ｈ６
のいずれか一つから選ばれることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【請求項７】
前記アミノシラン系ガスが、
ＴＤＭＡＳ（トリスジメチルアミノシラン）
ＤＥＡＳ（ジエチルアミノシラン）
のいずれか一つから選ばれ、
前記アミノ基を含まないシラン系ガスが、
ＳｉＨ４
Ｓｉ２Ｈ６
のいずれか一つから選ばれることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【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５に記載のアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【請求項９】
前記シード層の厚さは、単原子層レベルの厚さであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【請求項１０】
前記アミノシラン系ガスのアミノシランは分解させないで、前記下地上に吸着させることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【請求項１１】
前記下地は、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を含むことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【請求項１２】
前記アモルファスシリコン膜の成膜方法が、半導体装置の製造プロセスに用いられることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【請求項１３】
前記アモルファスシリコン膜が、前記半導体装置内部のコンタクトホール及び／又はラインの埋め込みに使用されることを特徴とする請求項１２に記載のアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【請求項１４】
下地上にアモルファスシリコン膜を成膜する成膜装置であって、
前記アモルファスシリコン膜が形成される下地を有した被処理体を収容する処理室と、
前記処理室内に、処理に使用するガスを供給する処理ガス供給機構と、
前記処理室内に収容された前記被処理体を加熱する加熱装置と、
前記処理室内を排気する排気機構と、
前記処理ガス供給機構、前記加熱装置、及び前記排気機構を制御するコントローラと、を具備し、
前記コントローラが、請求項１に記載された（１）工程及び（２）工程が実施されるように前記処理ガス供給機構、前記加熱装置、及び前記排気機構を制御することを特徴とする成膜装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【図１】この発明の一実施形態に係るアモルファスシリコン膜の成膜方法のシーケンスの一例を示す流れ図
【図２】シーケンス中のサンプルの状態を概略的に示す断面図
【図３】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３中の破線枠Ａ内を拡大した拡大図
【図６】図４中の破線枠Ｂ内を拡大した拡大図
【図７Ａ】アモルファスシリコン膜の表面及び断面の二次電子像を示す図面代用写真
【図７Ｂ】アモルファスシリコン膜の表面及び断面の二次電子像を示す図面代用写真
【図８Ａ】アモルファスシリコン膜の表面及び断面の二次電子像を示す図面代用写真
【図８Ｂ】アモルファスシリコン膜の表面及び断面の二次電子像を示す図面代用写真
【図９】アモルファスシリコン膜の膜厚とアモルファスシリコン膜表面の平均面粗さＲａとの関係を示す図
【図１０】アモルファスシリコン膜の膜厚とアモルファスシリコン膜表面のヘイズとの関係を示す図
【図１１】層間絶縁膜中に形成されたコンタクトホールの構造例を示す断面図
【図１２】図１１中の破線円Ｃ内に相当する拡大図
【図１３】この発明の一実施形態に係るアモルファスシリコン膜の成膜方法を実施することが可能な成膜装置の一例を概略的に示す断面図
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
アミノシラン系ガスの例としては、
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（トリス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）、
ＤＩＰＡＳ（ジイソプロピルアミノシラン）
等を挙げることができる。本例では、ＤＩＰＡＳを用いた。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
上記（１）〜（４）式をｙ＝０、即ちアモルファスシリコン膜の膜厚を“０”としたとき、線Ｉ〜IVと堆積時間との交点を求めたものを図５及び図６に示す。なお、図５は図３中の破線枠Ａ内を拡大した拡大図、図６は図４中の破線枠Ｂ内を拡大した拡大図に相当する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
図５に示すように、下地２がプリフロー有りのシリコン酸化膜のとき、アモルファスシリコン膜４の堆積が、処理開始から約１．２ｍｉｎ（ｘ≒１．１８９）から始まるのに対して、プリフロー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４の堆積が、処理開始から約２．０ｍｉｎ（ｘ≒１．９８４）から始まる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
図９に、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて測定したアモルファスシリコン膜表面の平均面粗さ（表面ラフネス）Ｒａを示す。図９に示す結果においては、ＡＦＭのスキャンサイズを１μｍ、スキャンレートを１．９９３Ｈｚに設定した。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
図９に示すように、アミノシラン系ガスのプリフロー有りの場合、プリフロー無しに比較して、膜厚５０ｎｍ以上膜厚１００ｎｍ以下の範囲において、平均面粗さ（表面ラフネス）Ｒａが０．１０１〜０．１５７ｎｍ改善されていることが分かった。このＡＦＭによる測定結果から、一実施形態に係るアモルファスシリコン膜の成膜方法は、特に、アモルファスシリコン膜の膜厚が薄い場合に、プリフロー無しに比較して平均面粗さ（表面ラフネス）Ｒａの改善効果が高いことが判明した。例えば、膜厚が約５０ｎｍのアモルファスシリコン膜においては、プリフロー無しの場合、Ｒａ＝０．４１１であったのに対し、プリフロー有りの場合にはＲａ＝０．２５４と、Ｒａが０．１５７ｎｍ改善されている。この結果は、一実施形態に係るアモルファスシリコン膜の成膜方法が、例えば、半導体装置の微細化が進展すれば進展するほど、有効であることを示している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
アモルファスシリコン膜４の表面ラフネスが大きい場合には、図１２Ａに示すように、接触部６に大きなボイド７が発生するのに対して、一実施形態に係る成膜方法を利用して形成された表面ラフネスが小さいアモルファスシリコン膜４によれば、図１２Ｂに示すように、接触部６に発生するボイド７は小さくなる。ボイド７が小さくなれば、コンタクトホール５の内部に埋め込まれたアモルファスシリコン膜４の抵抗値の増大を抑制することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
また、上記実施形態に記載した成膜方法は、表面ラフネス、例えば、平均面粗さＲａを０．１ｎｍオーダーで改善できるものであるから、半導体装置の製造プロセスに好適である。  
また、シード層３は、厚くするとアモルファスシリコン膜４の膜厚を増加させ、半導体装置の微細化を損なうことになる。また、シード層３は、アモルファスシリコンの核を均一に発生させるものである。このため、シード層３の厚さは薄いことが望ましく、好ましくは単原子層レベルの厚さ程度であることが良い。具体的なシード層３の厚さを言及すれば、０．１ｎｍ以上０．３ｎｍ以下であることが良い。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
また、アモルファスシリコン膜４の厚さは、上記一実施形態の開示から、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましいが、例えば、５０ｎｍ以下１００ｎｍ以上の範囲の厚さとすることも可能である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
さらに、アミノシラン系ガスとアミノ基を含まないシラン系ガス（シリコンソース）との組み合わせを考慮した場合には、アミノシラン系ガスが熱分解する温度の近辺で熱分解しやすいモノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）が良い。  
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。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2011249764.tif 000001
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2011249764.tif 000002