(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体の被処理面上に、ＩＶ族半導体結晶を形成するＩＶ族半導体の結晶化方法であって、
複数の被処理体を高さ方向に積層させて収容する処理室と、
ＩＶ族半導体の原料となるＩＶ族半導体原料ガス、前記ＩＶ族半導体の融点を低下させ、かつ、偏析係数が“１”未満の添加物を含む添加物ガス、およびアニールガスを、それぞれのガス供給源から供給し、前記処理室内に垂直に延びる分散ノズルに所定の間隔を隔てて形成された複数のガス吐出孔から前記処理容器内の被処理体が配置された領域に水平に吐出するガス供給機構と、
前記処理室内を加熱する加熱装置と、
を有する成膜装置を用い、
(１)  前記ＩＶ族半導体原料ガスと、前記添加物ガスとを前記ガス供給機構により前記処理室に供給し、前記被処理面上に、添加物含有ＩＶ族半導体膜を形成する工程と、
(２)  前記ガス供給機構により前記処理室にアニールガスを供給しつつ、前記加熱装置により、前記添加物含有ＩＶ族半導体膜に、前記添加物含有ＩＶ族半導体膜の融点以上前記被処理体の融点未満の範囲の熱を与えて、前記添加物含有ＩＶ族半導体膜を液相化する工程と、
(３)  加熱を止める、又は加熱温度を下げた状態で、前記ガス供給機構により前記処理室に前記アニールガスを供給することにより、前記液相化された添加物含有ＩＶ族半導体膜を、前記被処理体を介して放熱させ、前記液相化された添加物含有ＩＶ族半導体膜を、前記被処理面側から固相化させながら、前記ＩＶ族半導体の結晶を形成する工程と、
を具備することを特徴とするＩＶ族半導体の結晶化方法。
【請求項２】
前記被処理面は、前記ＩＶ族半導体原料ガスに含まれたＩＶ族半導体と同じＩＶ族半導体の結晶を備えていることを特徴とする請求項１に記載のＩＶ族半導体の結晶化方法。
【請求項３】
前記(１)工程において前記被処理面上に形成された前記添加物含有ＩＶ族半導体膜は、アモルファスであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＩＶ族半導体の結晶化方法。
【請求項４】
前記被処理面上には、底に前記被処理面が露呈した開孔部を有する膜があり、
前記添加物含有ＩＶ族半導体膜は、少なくとも前記膜の開孔部の内部に形成され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ＩＶ族半導体の結晶化方法。
【請求項５】
前記開孔部の側壁には、絶縁膜が露呈していることを特徴とする請求項４に記載のＩＶ族半導体の結晶化方法。
【請求項６】
前記絶縁膜は、アモルファスであることを特徴とする請求項５に記載のＩＶ族半導体の結晶化方法。
【請求項７】
前記添加物は、金属であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のＩＶ族半導体の結晶化方法。
【請求項８】
前記添加物は、添加物含有ＩＶ族半導体の融点を、温度５００℃以上９００℃以下の温度帯にて液相化可能となるまで低下させることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のＩＶ族半導体の結晶化方法。
【請求項９】
前記ＩＶ族半導体は、
シリコン
ゲルマニウム
のいずれか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ＩＶ族半導体の結晶化方法。
【請求項１０】
前記添加物は、
スズ
であ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ＩＶ族半導体の結晶化方法。
【請求項１１】
前記ガス供給機構は、前記処理室内に、偏析した添加物をエッチング可能なガスを供給するエッチングガス供給源を、さらに備え、
前記(３)工程の後、
(４)  前記固相化された添加物含有ＩＶ族半導体膜のうち、前記被処理面側とは反対側に偏析した前記添加物を除去する工程
を、さらに具備する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ＩＶ族半導体の結晶化方法。
【請求項１２】
被処理体の被処理面上に、ＩＶ族半導体膜を成膜する成膜装置であって、
複数の被処理体を高さ方向に積層させて収容し、前記被処理体に対して処理を施す処理室と、
ＩＶ族半導体の原料となるＩＶ族半導体原料ガス、前記ＩＶ族半導体の融点を低下させ、かつ、偏析係数が“１”未満の添加物を含む添加物ガス、およびアニールガスを、それぞれのガス供給源から供給し、前記処理室内に垂直に延びる分散ノズルに所定の間隔を隔てて形成された複数のガス吐出孔から前記処理容器内の被処理体配置領域に水平に吐出するガス供給機構と、
前記処理室内を加熱する加熱装置と、
前記ガス供給機構および前記加熱装置を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
(１)  前記ＩＶ族半導体原料ガスと、前記添加物ガスとを前記ガス供給機構により前記処理室に供給し、前記被処理面上に、添加物含有ＩＶ族半導体膜を形成する工程と、
(２)  前記ガス供給機構により前記処理室にアニールガスを供給しつつ、前記加熱装置により、前記添加物含有ＩＶ族半導体膜に、前記添加物含有ＩＶ族半導体膜の融点以上前記被処理体の融点未満の範囲の熱を与えて、前記添加物含有ＩＶ族半導体膜を液相化する工程と、
(３)  加熱を止める、又は加熱温度を下げた状態で、前記ガス供給機構により前記被処理体に前記アニールガスを供給することにより、前記液相化された添加物含有ＩＶ族半導体膜を、前記被処理体を介して放熱させ、前記液相化された添加物含有ＩＶ族半導体膜を、前記被処理面側から固相化させながら、前記ＩＶ族半導体の結晶を形成する工程と、
を具備するＩＶ族半導体の結晶化方法が実施されるように、前記ガス供給機構および前記加熱装置を制御することを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＩＶ半導体の結晶化方法および成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
堆積形成されたＩＶ半導体、例えば、シリコンをチャネルとして使用する半導体装置を製造する際には、堆積されたシリコンのグレインを大きくするために、特許文献１に記載されているようなレーザーアニールや、特許文献２に記載されているような固相結晶化（ＳＰＣ：:Solid Phase Crystallization)が施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−９８００３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レーザーアニールやＳＰＣを用いて、アモルファスシリコンを結晶化させると、結晶化がアモルファスシリコンの中から進んでしまい、結果としてアモルファスシリコンは多結晶化してしまう。多結晶化したシリコンをチャネルとして使用すると、チャネルを流れる電流の値はグレインサイズによって決定されてしまう。
【０００５】
また、グレインは、アモルファスシリコンの中でランダムに成長するため、チャネルを流れる電流の値のばらつきも大きくなる、という事情があった。
【０００６】
この発明は、ＩＶ族半導体の多結晶化を抑制し、より単結晶に近いＩＶ族半導体結晶を得ることが可能なＩＶ族半導体の結晶化方法およびそのＩＶ族半導体の結晶化方法を実施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】
この発明の第１の態様に係るＩＶ族半導体の結晶化方法は、被処理体の被処理面上に、ＩＶ族半導体結晶を形成するＩＶ族半導体の結晶化方法であって、複数の被処理体を高さ方向に積層させて収容する処理室と、ＩＶ族半導体の原料となるＩＶ族半導体原料ガス、前記ＩＶ族半導体の融点を低下させ、かつ、偏析係数が“１”未満の添加物を含む添加物ガス、およびアニールガスを、それぞれのガス供給源から供給し、前記処理室内に垂直に延びる分散ノズルに所定の間隔を隔てて形成された複数のガス吐出孔から前記処理容器内の被処理体が配置された領域に水平に吐出するガス供給機構と、前記処理室内を加熱する加熱装置と、を有する成膜装置を用い、(１)前記ＩＶ族半導体原料ガスと、前記添加物ガスとを前記ガス供給機構により前記処理室に供給し、前記被処理面上に、添加物含有ＩＶ族半導体膜を形成する工程と、(２)前記ガス供給機構により前記処理室にアニールガスを供給しつつ、前記加熱装置により、前記添加物含有ＩＶ族半導体膜に、前記添加物含有ＩＶ族半導体膜の融点以上前記被処理体の融点未満の範囲の熱を与えて、前記添加物含有ＩＶ族半導体膜を液相化する工程と、(３)加熱を止める、又は加熱温度を下げた状態で、前記ガス供給機構により前記被処理体に前記アニールガスを供給して、前記液相化された添加物含有ＩＶ族半導体膜を、前記被処理体を介して放熱させ、前記液相化された添加物含有ＩＶ族半導体膜を、前記被処理面側から固相化させながら、前記ＩＶ族半導体の結晶を形成する工程と、を具備する。
【０００８】
この発明の第２の態様に係る成膜装置は、被処理体の被処理面上に、ＩＶ族半導体膜を成膜する成膜装置であって、複数の被処理体を高さ方向に積層させて収容し、前記被処理体に対して処理を施す処理室と、ＩＶ族半導体の原料となるＩＶ族半導体原料ガス、前記ＩＶ族半導体の融点を低下させ、かつ、偏析係数が“１”未満の添加物を含む添加物ガス、およびアニールガスを、それぞれのガス供給源から供給し、前記処理室内に垂直に延びる分散ノズルに所定の間隔を隔てて形成された複数のガス吐出孔から前記処理容器内の被処理体配置領域に水平に吐出するガス供給機構と、前記処理室内を加熱する加熱装置と、前記ガス供給機構および前記加熱装置を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、(１)前記ＩＶ族半導体原料ガスと、前記添加物ガスとを前記ガス供給機構により前記処理室に供給し、前記被処理面上に、添加物含有ＩＶ族半導体膜を形成する工程と、(２) 前記ガス供給機構により前記処理室にアニールガスを供給しつつ、前記加熱装置により、前記添加物含有ＩＶ族半導体膜に、前記添加物含有ＩＶ族半導体膜の融点以上前記被処理体の融点未満の範囲の熱を与えて、前記添加物含有ＩＶ族半導体膜を液相化する工程と、(３) 加熱を止める、又は加熱温度を下げた状態で、前記ガス供給機構により前記被処理体に前記アニールガスを供給することにより、前記液相化された添加物含有ＩＶ族半導体膜を、前記被処理体を介して放熱させ、前記液相化された添加物含有ＩＶ族半導体膜を、前記被処理面側から固相化させながら、前記ＩＶ族半導体の結晶を形成する工程と、を具備する。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、ＩＶ族半導体の多結晶化が抑制され、より単結晶に近いＩＶ族半導体結晶を得ることが可能なＩＶ族半導体の結晶化方法およびそのＩＶ族半導体の結晶化方法を実施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】
【００１０】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るＩＶ族半導体の結晶化方法のシーケンスの一例を示す流れ図
【図２Ａ】図１に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図２Ｂ】図１に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図２Ｃ】図１に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図２Ｄ】図１に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図２Ｅ】図１に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図２Ｆ】図１に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図３Ａ】変形例に係る被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図３Ｂ】変形例に係る被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図３Ｃ】変形例に係る被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図３Ｄ】変形例に係る被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図３Ｅ】変形例に係る被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図４】この発明の第２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
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の第１の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図にわたり、共通の部分には共通の参照符号を付す。
【００１２】
（第１の実施形態）
＜ＩＶ族半導体の結晶化方法＞
図１はこの発明の第１の実施形態に係るＩＶ族半導体の結晶化方法のシーケンスの一例を示す流れ図、図２Ａ〜図２Ｆは図１に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図である。
【００１３】
まず、ＩＶ族半導体膜を成膜する被処理体を準備する。被処理体の一例は、図２Ａに示すようなＩＶ族半導体ウエハ、例えば、シリコンウエハ（以下ウエハという）１である。ウエハ１は単結晶シリコンである。ウエハ１の被処理面には、シリコンの単結晶が存在する。
【００１４】
また、本例のウエハ１は、例えば、半導体集積回路装置の製造途中の状態である。ウエハ１の被処理面上には、底に被処理面を露呈させる開孔部２を有した膜が設けられている。膜は絶縁膜、例えば、シリコン酸化物膜３である。シリコン酸化物膜３はアモルファスであり、開孔部２の側壁にはアモルファスな膜が露呈している。
【００１５】
次に、図２Ａに示した構造を持つウエハ１を成膜装置の処理室内に収容する。次いで、図１中のステップ１および図２Ｂに示すように、処理室内にＩＶ族半導体の原料となる原料ガスと、添加物を含む添加物ガスとを供給し、ウエハ１の被処理面上に、添加物含有ＩＶ族半導体膜を形成する。本例においては、処理室内に、ウエハ１と同じシリコンを含み、シリコンの原料となるシリコン原料ガスと、添加物を含む添加物ガスとを供給し、ウエハ１の被処理面上に、固相の添加物含有シリコン膜４を形成する。固相の添加物含有シリコン膜４の状態は、例えば、アモルファスである。
【００１６】
第１の実施形態において、添加物は、ＩＶ族半導体、本例ではシリコンの融点を低下させ、かつ、シリコン中の偏析係数（平衡分配係数）Ｋ０＝ＣＳ／ＣＬが“１”未満となる物質が選ばれる。そのような添加物の一例としては、例えば、ＩＶ族半導体がシリコンやゲルマニウムの場合には、金属であるスズ（Ｓｎ）を挙げることができる。添加物のシリコン中の偏析係数Ｋ０が“１”未満であれば、添加物は液相の方に押し出され、シリコンの固相の純度が上がる。さらに、シリコンの融点はおよそ１４００℃であるが、シリコンにＳｎを含有させると、その融点は、例えば、５００℃以上９００℃以下の温度帯のアニールにて液相化可能となるまで低下する。
【００１７】
また、シリコン原料ガスの一例はモノシラン（ＳｉＨ４）ガス、添加物ガスの一例は四塩化スズ（ＳｎＣｌ４）ガスである。ステップ１の処理条件の一例は、
ＳｉＨ４ガス流  量：  １〜５０００ｓｃｃｍ  
ＳｎＣｌ４ガス流量：  ０．１〜５００ｓｃｃｍ  
処   理   時   間 ：  １０〜６００ｍｉｎ  
処   理   温   度 ：  ２００〜５００℃  
処   理   圧   力 ：  １３．３３〜６６６．５Ｐａ（０．１〜５Ｔｏｒｒ）  
（本明細書においては１Ｔｏｒｒを１３３．３Ｐａと定義する）
である。
【００１８】
上記のような条件にて、ウエハ１の被処理面上に、シリコン酸化物膜３の開孔部２の内部を埋め込むようにして添加物としてのＳｎ濃度が１〜３０％となる添加物含有シリコン膜４を形成する（Ｓｉ＋Ｓｎ（固相））。
【００１９】
次に、図１中のステップ２および図２Ｃに示すように、固相である添加物含有シリコン膜４を液相化する（Ｓｉ＋Ｓｎ（液相））。ステップ２においては、例えば、ウエハ１やウエハ１上に形成されている構造体を溶融させずに添加物含有シリコン膜４のみを液相化させる。このように添加物含有シリコン膜４を液相化させるにはウエハ１をアニールすればよい。アニールの一例は、例えば、添加物含有シリコン膜４に、添加物含有シリコン膜の融点以上、ウエハ１もしくは被処理体に形成されている構造体の融点未満の範囲の熱を与えることである。また、アニール雰囲気の一例は、不活性雰囲気、例えば、窒素（Ｎ２）雰囲気である。また、アニール雰囲気としては、不活性雰囲気の他、水素（Ｈ２）雰囲気とすることも可能である。
【００２０】
ステップ２の処理条件の一例は、
Ｎ２又はＨ２ガス流量：  １〜２００００ｓｃｃｍ  
処   理   時   間   ：  １ｓｅｃ〜６００ｍｉｎ  
処   理   温   度   ：  ５００〜９００℃  
処   理   圧   力 ：  １３．３３〜１０１３２５Ｐａ（常圧）（０．１〜７６０Ｔｏｒｒ）  
である。
【００２１】
次に、図１中のステップ３および図２Ｄに示すように、液相化された添加物含有シリコン膜４を、被処理面側から固相化させながら、シリコンの結晶を形成する。ステップ３は、加熱を止める、又は加熱温度を下げていけばよい。加熱を止める、又は加熱温度を下げることで、液相化された添加物含有シリコン膜４は、放熱性がよい被処理体であるウエハ１を介して放熱されていく。このため、添加物含有シリコン膜４はウエハ１側から温度が下がり、添加物含有シリコン膜４は、ウエハ１側から固相化し、シリコンの単結晶として成長していく。
【００２２】
添加物含有シリコン膜４が固相化していく際、添加物であるスズは、シリコン中の偏析係数Ｋ０が“１”未満であるため、固相化された部分には取り込まれ難い。このため、固相化された部分には、固相のシリコンが結晶として残る。最終的には、図２Ｅに示すように、ウエハ１の被処理面側には固相のシリコン（Ｓｉ（固相））が、被処理面側とは反対側には固相のスズ（Ｓｎ（固相））が偏析するようになる。
【００２３】
次に、図１中のステップ４および図２Ｆに示すように、固相化された添加物含有シリコン膜４のうち、被処理面側とは反対側に偏析した固相のスズ（Ｓｎ（固相））を除去する。固相のスズを除去するには、例えば、希フッ酸や塩酸にてウェットエッチングするか、あるいはＣＭＰにて化学的機械研磨すればよい。これにより、開孔部２の内部には、ほぼ単結晶に近い結晶化シリコン膜４ａが形成される。なお、ステップ４は、必要に応じて行われればよい。
【００２４】
このようにして、第１の実施形態に係るＩＶ族半導体の結晶化方法を利用したシリコン膜の成膜プロセスが終了する。
【００２５】
このような第１の実施形態に係るＩＶ族半導体の結晶化方法であると、ＩＶ族半導体の融点を低下させ、かつ、偏析係数が“１”未満の添加物を含む、アモルファスな添加物含有シリコン膜４を形成し、この添加物含有シリコン膜４をアニールして液相化し、液相化した添加物含有シリコン膜４を被処理面側から固相化させる。さらに、被処理面にはＩＶ族半導体、例えば、シリコンの単結晶が存在し、かつ、添加物は、ＩＶ族半導体、例えばシリコン中の偏析係数が“１”未満である。このため、添加物含有シリコン膜４が液相から固相に戻る際、添加物である、例えば、スズは液相の方に押し出される。また、液相化された添加物含有シリコン膜４は、放熱性がよいウエハ１を介して被処理面側から冷やされるようになるので、純度の高いシリコンの結晶が被処理面側から上方に向けて成長していく。
【００２６】
したがって、第１の実施形態に係るＩＶ族半導体の結晶化方法によれば、レーザーアニールやＳＰＣを用いて、アモルファスなシリコン膜の膜中から結晶化させる場合に比較して、ＩＶ族半導体の多結晶化を抑制することができ、より単結晶に近いＩＶ族半導体結晶、例えば、シリコン結晶を得ることが可能である。
【００２７】
また、シリコン結晶は、被処理面側から成長していくので、図２Ａ〜図２Ｆに示すように、添加物含有シリコン膜４を、アモルファスな膜が側面に露呈している開孔部２の内部に形成したとしても、より単結晶に近いシリコン結晶が得られる、という利点についても得ることができる。
【００２８】
なお、上記第１の実施形態においては、単結晶シリコンであるウエハ１の被処理面上に、結晶化シリコン膜４ａを形成する例を示したが、ＩＶ族半導体としては、シリコンに限られるものではない。ＩＶ族半導体としては、例えば、ゲルマニウム（Ｇｅ）を用いることも可能である。この場合には、被処理体としては、単結晶ゲルマニウムのウエハを用いることが好ましい。即ち、被処理面には、結晶化させようとするＩＶ族半導体膜と同じＩＶ族半導体の単結晶が存在していることが好ましい。
【００２９】
また、添加物としてはスズを用いたが、スズ以外にも、ＩＶ族半導体の融点を低下させ、かつ、偏析係数が“１”未満である物質であれば添加物として使用することができる。また、添加物としては金属であることが好ましい。金属であれば、液相から固相に戻す際に、ＩＶ族半導体から偏析させやすいためである。
【００３０】
また、ＩＶ族半導体の低下させた融点は、５００℃以上９００℃の温度帯によるアニールで液相化可能となるまで低下させることが好ましい。この温度帯でのアニールであると、被処理体に形成された構造体に与える熱の影響が少なく、実用に好適である。
【００３１】
＜変形例＞
図３Ａ〜図３Ｅは変形例に係る被処理体の状態を概略的に示す断面図である。
【００３２】
図２Ａ〜図２Ｆを参照して説明したＩＶ族半導体の結晶化方法では、結晶化させるシリコン膜を開孔部２の内部を埋め込むように形成したが、結晶化させるシリコン膜は、開孔部２の内部を埋め込むものに限られるものではない。
【００３３】
例えば、図３Ａに示すように、開孔部２の側面に沿って開孔部２の形状を反映させるように添加物含有シリコン膜４（Ｓｉ＋Ｓｎ（固相））を第１の実施形態と同様に気相成長により形成し、さらに添加物含有シリコン膜４に得られた凹部５を埋め込み、かつ、添加物含有シリコン膜４を覆うように絶縁膜、例えば、シリコン酸化物膜６を形成する構造であってもよい。
【００３４】
このような添加物含有シリコン膜４であっても、図３Ｂに示すように液相化させ（Ｓｉ＋Ｓｎ（液相））、さらに図３Ｃに示すように被処理面側から固相化させ（Ｓｉ（固相））る。これにより、図３Ｄに示すように、被処理面側で結晶化されたシリコン（Ｓｉ（固相））、被処理面側とは反対側に偏析したスズ（Ｓｎ（固相））を持つ添加物含有シリコン膜４を得ることができる。
【００３５】
そして、図３Ｅに示すように、第１の実施形態と同様に、必要に応じて偏析したスズ（Ｓｎ（固相））の部分を除去することで、開孔部２の内部に、例えば、シリコン酸化物膜６によって絶縁することが可能な構造を持つ結晶化シリコン膜４ａを得ることができる。
【００３６】
なお、第１の実施形態において図２Ｆに示した構造は、例えば、コンタクトホールやヴィアホールの埋め込み導電物として使用することができ、また、本変形例において図３Ｅに示した構造は、三次元型トランジスタのチャネルとして使用することができる。
【００３７】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、上記第１の実施形態に係る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に関する。
【００３８】
図４はこの発明の第２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。
【００３９】
図４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。
【００４０】
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、被処理体として複数枚、例えば、５０〜１００枚のウエハ１を複数枚高さ方向に載置することが可能な石英製の縦型ウエハボート１０５が処理室１０１内に挿入可能となっている。縦型ウエハボート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ウエハ１が高さ方向に支持されるようになっている。
【００４１】
縦型ウエハボート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。
【００４２】
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処理ガス供給機構１１４と、処理室１０１内に、不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構１１５と、を有している。
【００４３】
処理ガス供給機構１１４は、シリコン原料ガス供給源１１７ａ、添加物ガス供給源１１７ｂ、およびアニールガス供給源１１７ｃを含んで構成されている。
【００４４】
本例においては、シリコン原料ガス供給源１１７ａはシリコン原料ガスとしてＳｉＨ４ガスを、添加物ガス供給源１１７ｂは添加物ガスとしてＳｎＣｌ４ガスを、アニールガス供給源１１７ｃはアニールガスとしてＮ２ガス又はＨ２ガスを、それぞれ処理室１０１内に供給する。
【００４５】
不活性ガス供給機構１１５は、不活性ガス供給源１２０を含んで構成されている。不活性ガス供給源は不活性ガスとしてＮ２ガスを、処理室１０１内に供給する。
【００４６】
シリコン原料ガス供給源１１７ａは、流量制御器１２１ａ及び開閉弁１２２ａを介して、分散ノズル１２３ａに接続されている。同様に、添加物ガス供給源１１７ｂは流量制御器１２１ｂ及び開閉弁１２２ｂを介して図示せぬ分散ノズル１２３ｂに、同様に、アニールガス供給源１１７ｃは流量制御器１２１ｃ及び開閉弁１２２ｃを介して分散ノズル１２３ｃに、それぞれ接続されている。なお、図４においては、分散ノズル１２３ｂの図示を省略している。
【００４７】
分散ノズル１２３ａ〜１２３ｃは石英管よりなり、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垂直に延びる。分散ノズル１２３ａ〜１２３ｃの垂直部分には、複数のガス吐出孔１２４ａ〜１２４ｃが所定の間隔を隔てて形成されている。シリコン原料ガス、添加物ガス、およびアニールガスはそれぞれ、ガス吐出孔１２４ａ〜１２４ｃから処理室１０１内に向けて水平方向に略均一に吐出される。
【００４８】
不活性ガス供給源１２０は流量制御器１２１ｄ及び開閉弁１２２ｄを介して、ノズル１２８に接続されている。ノズル１２８は、マニホールド１０３の側壁を貫通し、その先端から不活性ガスを処理室１０１内に水平方向に向けて吐出させる。
【００４９】
処理室１０１内の、分散ノズル１２３ａ〜１２３ｃと反対側の部分には、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。
【００５０】
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内に供給された処理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、本例ではウエハ１を加熱する。
【００５１】
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、ユーザーインターフェース１５１が接続されている。ユーザーインターフェース１５１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ためのタッチパネルディスプレイやキーボードなどを含む入力部、および成膜装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイなどを含む表示部が備えられている。
【００５２】
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で実施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施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が実施することで、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。
【００５３】
本例では、コントローラ１５０の制御のもと、上記第１の実施形態において説明した添加物含有シリコン膜４の成膜（ステップ１）、それに続くシリコンの結晶化（ステップ２〜ステップ３）を実施する。上記第１の実施形態に係るＩＶ半導体の結晶化方法のうちステップ１〜ステップ３は、図４に示すような成膜装置１００によって実施することができる。
【００５４】
なお、偏析した添加物を除去するステップ４については、例えば、成膜装置１００とは別に設けられたエッチング装置や化学的機械研磨装置において行われる。
【００５５】
ただし、成膜装置１００に、偏析した添加物をエッチング可能なエッチングガス供給源をさらに取り付け、処理室１０１内に上記エッチングガスを供給することが可能なように構成すれば、上記第１の実施形態に係るＩＶ半導体の結晶化方法のステップ１からステップ４までを、成膜装置１００のみで実施することも可能である。
【００５６】
以上、この発明を第１、第２の実施形態および変形例によって説明したが、この発明は、上記第１、第２の実施形態および変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々に変形して実施することが可能である。
【００５７】
例えば、ウエハ１の被処理面上に形成された開孔部２を有する膜は、シリコン酸化物膜３としたが、シリコン酸化物膜に限られるものではなく、シリコン窒化物膜等、他の絶縁膜とすることも可能である。
【００５８】
また、例えば、上記第２の実施形態では、本発明を実施する成膜装置として、複数のウエハ１を搭載して一括して成膜を行うバッチ式の成膜装置１００を例示したが、成膜装置は、バッチ式に限らず、一枚のウエハ１毎に成膜を行う枚葉式の成膜装置とすることも可能である。
【００５９】
また、被処理体としてはウエハ１に限定されることもなく、ＬＣＤガラス基板等の他の基板にも本発明を適用することができる。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】
【００６０】
１…ウエハ、２…開孔部、３…シリコン酸化物膜、４…添加物含有シリコン膜、４ａ…結晶化シリコン膜。
【図１】
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【図２Ａ】
0006393632.tif 000003
【図２Ｂ】
0006393632.tif 000004
【図２Ｃ】
0006393632.tif 000005
【図２Ｄ】
0006393632.tif 000006
【図２Ｅ】
0006393632.tif 000007
【図２Ｆ】
0006393632.tif 000008
【図３Ａ】
0006393632.tif 000009
【図３Ｂ】
0006393632.tif 000010
【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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