[发明专利]半导体装置的制造方法和半导体制造装置

说明书

提供一种半导体装置的制造方法和半导体制造装置。在向表面形成有凹部的被处理体供给含有硅的成膜气体来用硅填充凹部内以形成硅层时，能够防止硅层中含有空隙或形成接缝。向被处理体(晶圆W)供给成膜气体，来在被处理体的表面的凹部(42)内形成硅膜(44)。接着，向被处理体供给包含卤素气体和粗糙抑制气体的处理气体，对处理气体提供热能使其活性化，对形成于凹部(42)的侧壁的硅膜(44)进行蚀刻来扩大凹部(42)的开口宽度，其中，卤素气体用于对硅膜(44)进行蚀刻，粗糙抑制气体用于抑制被卤素气体蚀刻后的硅膜(44)的表面粗糙。然后，向被处理体供给成膜气体，使硅堆积于残留在凹部(42)内的硅膜上来填充硅。

技术领域

本发明涉及一种向被处理体供给含有硅的成膜气体来在形成于该被处理体的表面的凹部内填充硅的技术领域。

背景技术

有时例如为了形成半导体装置的逻辑元件而进行以下处理：通过向作为基板的半导体晶圆(以下记载为晶圆)的表面供给含硅的成膜气体，来对在该晶圆的表面朝向下方形成的凹部内填充硅，由此形成硅层。

存在以下情况：上述的凹部形成为，内侧的侧壁的顶部鼓出，凹部内的靠上部侧的开口宽度比靠下部侧的开口宽度小。当针对这种形状的凹部比较长时间地供给上述的成膜气体时，在硅向凹部内的填充结束之前凹部的上部就被堵塞，由此有可能导致在形成于凹部内的硅层中含有空隙，因此有时通过被称为DED(Deposition Etch Deposition：沉积蚀刻沉积)的方式来向凹部填充硅。在该方式中，依次进行第一次的基于成膜气体的供给的成膜处理、基于蚀刻气体的供给的蚀刻处理、第二次的基于成膜气体的供给的成膜处理。此外，专利文献1中记载了如下处理：使作为氯气和溴化氢气体的混合气体的蚀刻气体等离子化来对晶圆表面的硅进行蚀刻。

专利文献1：日本特许第3093445号(第0022段)

发明内容

发明要解决的问题

当更详细地说明上述的DED方式时，第一次的成膜处理在上述凹部的上部的堵塞发生之前结束，成为在凹部内形成有硅膜的状态。进行接下来的蚀刻处理，以扩大凹部内的靠上部侧的开口宽度且在凹部内残留硅膜。在这样进行蚀刻之后的第二次的成膜处理中，抑制上述空隙的形成并在凹部内填充硅。

为了进行如上述那样的蚀刻处理，使用对硅的反应性比较大的气体、例如氯气来作为蚀刻气体，以使得在到达凹部的下方侧之前在凹部的上部侧就与硅膜发生反应。但是，由于利用该氯气进行蚀刻而硅膜表面的粗糙变得比较大。由于在发明的实施方式的项目中详细地记述，因此在此简单地进行说明，当在第二次的成膜处理时在像这样粗糙比较大的硅膜的表面堆积硅时，担心在形成于凹部内的硅层中含有微小的空隙或形成接缝。而且，在对该硅层进行各向异性蚀刻时，形成有空隙、接缝的部位与其它部位相比硅的密度低，因此导致大幅地进行蚀刻。

本发明是在这种背景下完成的，其目的在于提供一种在向表面形成有凹部的被处理体供给含有硅的成膜气体来用硅填充凹部内以形成硅层时能够防止该硅层中含有空隙或形成接缝的技术。

用于解决问题的方案

本发明的半导体装置的制造方法的特征在于，包括以下工序：向被处理体供给含有硅的成膜气体，来在形成于该被处理体的表面的凹部内形成硅膜；接着，向所述被处理体供给包含卤素气体和粗糙抑制气体的处理气体，所述卤素气体用于对所述硅膜进行蚀刻，所述粗糙抑制气体用于抑制被该卤素气体蚀刻后的硅膜的表面粗糙；蚀刻工序，对该处理气体提供热能使其活性化，对形成于所述凹部的侧壁的所述硅膜进行蚀刻来扩大该凹部的开口宽度；以及然后，向所述被处理体供给所述成膜气体，使硅堆积于残留在所述凹部内的所述硅膜上，来对该凹部内填充硅。