半导体器件的制造方法及衬底处理装置与流程
本发明涉及半导体器件的制造方法及衬底处理装置。
背景技术：
作为半导体器件(device)的制造工序的一个工序，有时使用卤系的处理气体、非卤系的处理气体，在衬底上进行形成包含硅(si)等规定元素作为主元素的膜的成膜处理(例如，参见专利文献1～3)。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]国际公开第2012/029661号小册子
[专利文献2]日本特开2013-197307号公报
[专利文献3]日本特开2014-067796号公报
技术实现要素：
发明要解决的问题
本发明的目的在于，提供一种能够提高形成于衬底上的膜的膜品质的技术。
用于解决问题的手段
根据本发明的一个方式，提供一种技术，具有
通过将下述循环进行规定次数，从而在衬底上形成膜的工序，所述循环为交替进行对处理室内的衬底供给卤系的第一处理气体的工序、和对所述处理室内的所述衬底供给非卤系的第二处理气体的工序，使供给所述第一处理气体的工序中的所述处理室内的压力大于供给所述第二处理气体的工序中的所述处理室内的压力。
发明效果
根据本发明，能够提高形成于衬底上的膜的膜品质。
附图说明
[图1]是本发明的一实施方式中优选使用的衬底处理装置的立式处理炉的概略构成图，是用纵截面图来表示处理炉部分的图。
[图2]是本发明的一实施方式中优选使用的衬底处理装置的立式处理炉的概略构成图，是用图1的a-a线截面图来表示处理炉部分的图。
[图3]是本发明的一实施方式中优选使用的衬底处理装置的控制器的概略构成图，是用框图来表示控制器的控制系统的图。
[图4]是表示本发明的一实施方式的成膜顺序及其变形例的图。
[图5]是表示本发明的一实施方式的成膜顺序及其他变形例的图。
[图6](a)是表示si膜形成处理开始前的晶片表面的剖面结构的图，(b)是表示在si膜形成处理进行中且dcs气体供给后的晶片表面的剖面结构的图，(c)是表示在si膜形成处理进行中且ds气体供给后的晶片表面的剖面结构的图，(d)是表示si膜形成处理结束后的晶片表面的剖面结构的图，(e)是表示氧化膜形成处理结束后的晶片的表面的剖面结构的图，(f)是表示图6(e)的区域a的部分放大图的一个例子的图，(g)是表示图6(e)的区域a的部分放大图的其他例子的图，(h)是表示图6(e)的区域a的部分放大图的其他例子的图。
[图7]是本发明的其他实施方式中优选使用的衬底处理装置的处理炉的概略构成图，是用纵剖面图来表示处理炉部分的图。
[图8]是本发明的其他实施方式中优选使用的衬底处理装置的处理炉的概略构成图，是用纵剖面图来表示处理炉部分的图。
附图标记说明
200晶片(衬底)
200dsi膜
200esio膜
201处理室
具体实施方式
＜本发明的一实施方式＞
以下，针对本发明的一实施方式，使用图1～图3进行说明。
(1)衬底处理装置的构成
如图1所示，处理炉202具有作为加热手段(加热机构)的加热器207。加热器207为圆筒形状，通过保持板支承而被垂直地安装。加热器207也作为通过热使气体活化(激发)的活化机构(激发部)发挥功能。
在加热器207的内侧以与加热器207呈同心圆状的方式配置有构成反应容器(处理容器)的反应管203。反应管203例如由石英(sio2)或碳化硅(sic)等耐热性材料形成，并形成上端闭塞、下端开口的圆筒形状。在反应管203的筒中空部形成有处理室201。处理室201构成为能够收纳作为衬底的晶片200。
在处理室201内，以贯穿反应管203的下部侧壁的方式设置有喷嘴249a、249b。喷嘴249a、249b例如由石英或sic等耐热性材料形成。气体供给管232a、232b分别与喷嘴249a、249b连接。气体供给管232c与气体供给管232b连接。
在气体供给管232a～232c上，从上游方向开始依序分别设置有作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(mfc)241a～241c及作为开闭阀的阀243a～243c。在比气体供给管232a、232b的阀243a、243b更靠近下游一侧，分别连接有供给非活性气体的气体供给管232d、232e。在气体供给管232d、232e上，从上游方向开始依序分别设置有mfc241d、241e及阀243d、243e。
如图2所示，喷嘴249a、249b以沿着反应管203的内壁的下部至上部、朝向晶片200的排列方向上方竖立的方式，被分别设置于反应管203的内壁和晶片200之间的俯视下呈圆环状的空间。也就是说，喷嘴249a、249b以沿着晶片排列区域的方式被分别设置于排列有晶片200的晶片排列区域的侧方的、水平包围晶片排列区域的区域。在喷嘴249a、249b的侧面分别设置有供给气体的气体供给孔250a、250b。气体供给孔250a、250b分别朝向反应管203的中心进行开口，能够向晶片200供给气体。在从反应管203的下部到上部的范围内设置有多个气体供给孔250a、250b。
包含卤素和作为规定元素(主元素)的si的气体即卤代硅烷原料气体，作为卤系的第一处理气体从气体供给管232a经由mfc241a、阀243a、喷嘴249a被供给至处理室201内。
所谓原料气体，是指气态的原料，例如是通过将常温常压下为液态的原料气化而得的气体、常温常压下为气态的原料等。所谓卤代硅烷原料，是指具有卤素基团的原料。卤素基团包括氯基、氟基、溴基、碘基等。也就是说，卤素基团包括氯(cl)、氟(f)、溴(br)、碘(i)等卤素。
作为第一处理气体，例如可使用包含si及cl的卤代硅烷原料气体、即氯硅烷原料气体。作为氯硅烷原料气体，例如可使用二氯硅烷(sih2cl2、简称：dcs)气体。
从气体供给管232b经由mfc241b、阀243b、喷嘴249b向处理室201内供给包含作为规定元素(主元素)的si而不含卤素的硅烷原料气体作为非卤系的第二处理气体。作为第二处理气体，能够使用氢化硅原料气体、能够使用例如二硅烷(si2h6，简称：ds)气体。
作为非活性气体，例如氮气(n2)，从供给管232d、232e分别经由mfc241d、241e、阀243d、243e、气体供给管232a、232b、喷嘴249a、249b被供给至处理室201内。
供给第一处理气体的第一供给系统主要由气体供给管232a、mfc241a、阀243a构成。供给第二处理气体的第二供给系统主要由气体供给管232b、mfc241b、阀243b构成。非活性气体供给系统主要由气体供给管232d、232e、mfc241d、241e、阀243d、243e构成。
上述各种气体供给系统中的任一者或所有供给系统可构成为集成有阀243a～243e、mfc241a～241e等而成的集成型供给系统248。集成型供给系统248以下述方式构成：分别与气体供给管232a～232e连接，并通过后述的控制器121来控制各种气体向气体供给管232a～232e内的供给动作，即，阀243a～243e的开闭动作、利用mfc241a～241e进行的流量调节动作等。集成型供给系统248构成为一体型或分离型集成单元，并以下述方式构成：能够相对于气体供给管232a～232e等以集成单元单位的形式进行拆装，能够以集成单元为单位进行供给系统的维护、交换、增设等。
在反应管203中设置有将处理室201内的气氛排出的排气管231。在排气管231上，经由作为检测处理室201内压力的压力检测器(压力检测部)的压力传感器245及作为压力调节器(压力调节部)的apc(autopressurecontroller)阀244，连接有作为真空排气装置的真空泵246。apc阀244以下述方式构成，即，通过在使真空泵246工作的状态下将阀开闭，能够对处理室201内进行真空排气及停止真空排气，进而，通过在使真空泵246工作的状态下基于由压力传感器245检测到的压力信息来调节阀开度，能够调节处理室201内的压力。排气系统主要由排气管231、apc阀244、压力传感器245构成。在排气系统中也可包括真空泵246。
在反应管203的下方设置有作为炉口盖体(能够将反应管203的下端开口气密地封闭)的密封盖219。密封盖219例如由sus等金属形成，形成为圆盘状。在密封盖219的上面设置有作为密封部件(与反应管203的下端抵接)的o型环220。在密封盖219的下方设置有使后述晶舟217旋转的旋转机构267。旋转机构267的旋转轴255贯穿密封盖219并与晶舟217连接。旋转机构267以使晶舟217旋转从而使晶片200旋转的方式构成。密封盖219以下述方式构成：通过作为升降机构(设置于反应管203的外部)的晶舟升降机115而在垂直方向上进行升降。晶舟升降机115以通过使密封盖219升降而将晶舟217、即将晶片200搬入及搬出(搬送)于处理室201内外的搬送装置(搬送机构)的形式构成。
作为衬底支承件的晶舟217以下述方式构成：使多片(例如25～200片)晶片200以水平姿势且以彼此中心对齐的状态在垂直方向上排列，将其呈多层地进行支承，即，使晶片200隔开间隔地排列。晶舟217例如由石英、sic等耐热性材料形成。在晶舟217的下部，以水平姿势呈多层地支承有由例如石英、sic等耐热性材料形成的隔热板218。
在反应管203内设置有作为温度检测器的温度传感器263。基于由温度传感器263检测到的温度信息来调节向加热器207的通电情况，由此使处理室201内的温度成为所期望的温度分布。温度传感器263与喷嘴249a、249b同样地以沿着反应管203的内壁的方式进行设置。
如图3所示，作为控制部(控制手段)的控制器121以具有cpu(centralprocessingunit)121a、ram(randomaccessmemory)121b、存储装置121c、i/o端口121d的计算机的形式构成。ram121b、存储装置121c、i/o端口121d以经由内部总线121e与cpu121a进行数据交换的方式构成。控制器121连接有例如以触摸面板等的形式构成的输入输出装置122。
存储装置121c例如由闪存、hdd(harddiskdrive)等构成。在存储装置121c内，以可读取的方式存储有：控制衬底处理装置的动作的控制程序、记载有后述衬底处理的步骤、条件等的工艺制程等。工艺制程是以使控制器121执行后述衬底处理工序的各步骤、并能获得规定结果的方式组合得到的，其作为程序发挥作用。以下，将该工艺制程、控制程序等统一简称为程序。另外，将工艺制程也简单称为制程。在本说明书中使用措辞“程序”时，有时仅单独包含制程，有时仅单独包含控制程序，或者有时包含上述两者。ram121b以存储区域(工作区)的形式构成，该存储区域暂时保持通过cpu121a读取的程序、数据等。
i/o端口121d与上述mfc241a～241e、阀243a～243e、压力传感器245、apc阀244、真空泵246、加热器207、温度传感器263、旋转机构267、晶舟升降机115等连接。
cpu121a构成为：从存储装置121c读取并执行控制程序，并且根据来自输入输出装置122的操作命令的输入等从存储装置121c读取制程。cpu121a构成为：按照读取的制程的内容，对利用mfc241a～241e进行的各种气体的流量调节动作、阀243a～243e的开闭动作、基于apc阀244的开闭动作及压力传感器245并利用apc阀244进行的压力调节动作、真空泵246的起动及停止、基于温度传感器263进行的加热器207的温度调节动作、利用旋转机构267进行的晶舟217的旋转及旋转速度调节动作、利用晶舟升降机115进行的晶舟217的升降动作等进行控制。
可通过将存储于外部存储装置(例如硬盘等磁盘；cd等光盘；mo等光磁盘；usb存储器等半导体存储器)123的上述程序安装在计算机中来构成控制器121。存储装置121c、外部存储装置123以计算机可读取的记录介质的形式构成。以下，也将它们统一简称为记录介质。本说明书中使用称为记录介质的措辞时，有时仅单独包含存储装置121c、有时仅单独包含外部存储装置123、或有时包含上述两者。需要说明的是，程序向计算机的提供可不使用外部存储装置123，而使用互联网、专用线路等通信手段。
(2)衬底处理工序
作为半导体器件的制造工序的一个工序，对使用上述衬底处理装置在作为衬底的晶片200上形成si膜之后，形成sio膜的顺序例，使用图4、图6(a)～图6(h)进行说明。在以下说明中，构成衬底处理装置的各部分的动作由控制器121控制。
在图4所示的基本顺序中，通过将下述循环进行规定次数(n1次(n1为1以上的整数))，从而在晶片200上形成具有极薄的膜厚的si膜，即形成极薄si膜，所述循环为交替进行对处理室201内的晶片200供给dcs气体作为第一处理气体的步骤1、和对处理室201内的晶片200供给ds气体作为第二处理气体的步骤2。在本说明书中，也将极薄si膜简称为si膜。另外，在本说明书中，方便起见，有时将图4所示的基本顺序按以下方式表示。在以下变形例等的说明中，使用同样的记述。
经图4所示的基本顺序而在晶片200上形成si膜后，形成sio膜。需要说明的是，sio膜的形成并非一定需要，也能够省略。
在本说明书中使用措辞“晶片”时，有时指晶片本身，有时指由晶片和形成于其表面的规定层、膜等得到的层叠体。在本说明书中使用措辞“晶片的表面”时，有时指晶片本身的表面，有时指形成于晶片上的规定层等的表面。本说明书中记载有“在晶片上形成规定层”的情形而言，有时指在晶片本身的表面上直接形成规定层，有时指在形成于晶片上的层等上形成规定层。本说明书中使用措辞“衬底”的情形也与使用措辞“晶片”的情形为相同的含义。
(晶片装载及晶舟加载)
在晶舟217中装填有(晶片装载)多片晶片200。之后，如图1所示，通过晶舟升降机115举起支承有多片晶片200的晶舟217，将其搬入(晶舟加载)处理室201内。在该状态下，成为下述状态：密封盖219通过o型环220将反应管203的下端封闭。
作为晶片200，例如能够使用由单晶si构成的si衬底、或者使用在表面上形成有单晶si膜的衬底。在晶片200的表面上成为单晶si露出的状态。在晶片200的表面的一部分上，也可形成例如氧化硅膜(sio膜)、氮化硅膜(sin膜)、氮氧化硅膜(sion膜)等绝缘膜。
图6(a)～图6(h)为将晶片200表面的剖面结构部分放大的图。在将晶片200向处理室201内搬入前，晶片200的表面预先经氟化氢(hf)等清洗。但是，从清洗处理之后至将晶片200向处理室201内搬入为止的期间，晶片200的表面暂时暴露于大气。因此，如图6(a)所示，被搬入处理室201内的晶片200的表面的至少一部分上形成自然氧化膜(sio膜)200b。自然氧化膜200b有时以稀疏地(岛状地)覆盖晶片200的表面，即露出的单晶si的一部分的方式形成，另外有时以连续(非岛状地)覆盖露出的单晶si整个区域的方式形成。
(压力调节及温度调节)
通过真空泵246进行真空排气(减压排气)，以使得处理室201内、即晶片200所存在的空间成为所期望的压力(真空度)。此时，处理室201内的压力通过压力传感器245进行测定，基于所述测得的压力信息来反馈控制apc阀244。真空泵246至少在直到对晶片200的处理结束之前的期间维持始终工作的状态。此外，处理室201内的晶片200通过加热器207加热到所期望的成膜温度。此时，基于温度传感器263检测到的温度信息来反馈控制向加热器207的通电情况，以使得处理室201内成为所期望的温度分布。利用加热器207对处理室201内进行的加热至少在直到对晶片200的处理结束之前的期间持续进行。此外，开始利用旋转机构267进行的晶舟217及晶片200的旋转。对于利用旋转机构267进行的晶舟217及晶片200的旋转，至少在直到对晶片200的处理结束之前的期间持续进行。
(si膜形成步骤)
之后，依次执行以下2个步骤，即步骤1、2。
[步骤1]
在该步骤中，对晶片200供给dcs气体。具体而言，打开阀243a，在气体供给管232a内流过dcs气体。dcs气体通过mfc241a调节流量，经由喷嘴249a被供给至处理室201内，并从排气管231排出。此时，对晶片200供给dcs气体。此时，同时打开阀243d，在气体供给管232d内流过n2气。n2气与dcs气体一起被供给至处理室201内，并从排气管231排出。此外，为了防止dcs气体侵入喷嘴249b内，打开阀243e，在气体供给管232e内流过n2气。n2气经由气体供给管232b、喷嘴249b被供给至处理室201内，并从排气管231排出。
通过对晶片200供给dcs气体，能够产生由dcs带来的保护(treatment)效果，能够进行以下处理。由此，能够使晶片200的表面状态变成图6(b)所示的状态。
即，通过对晶片200的表面供给包含电负性大的卤素(cl)的dcs，能够使形成于晶片200表面的自然氧化膜200b中的氧(o)和dcs中的cl相互吸引，切断自然氧化膜200b所含的si-o键。即通过dcs所具有的极性，能够将对单晶si的表面封端的si-o键切断。另外，通过从dcs分离而生成的微量的cl-(cl离子)，还能够将对单晶si的表面封端的si-o键切断。由此，单晶si表面的si的连接键成为自由键(free)。也就是说，在单晶si的表面，能够产生si的未连接键。由此，形成容易进行后述同质外延生长的环境。通过在晶片200的表面进行上述反应，能除去形成于表面的自然氧化膜200b、单晶si的表面露出。也就是说，dcs气体作为从单晶si的表面除去自然氧化膜200b的清洁气体(清洗气体)发挥作用。需要说明的是，在晶片200的表面上形成sio膜等的情况下，通过上述保护效果，在sio膜等的表面形成si的吸附位点。
通过上述保护效果，在晶片200的表面形成容易进行同质外延生长的环境后，关闭阀243a，停止供给dcs气体。此时，apc阀244保持打开状态，利用真空泵246对处理室201内进行真空排气，将残留在处理室201内的未反应气体或已经对上述反应做出了贡献后的气体从处理室201内排除。此时，阀243d、243e保持打开状态，维持n2气向处理室201内的供给。n2气作为吹扫气体发挥作用。
[步骤2]
步骤1结束后，对晶片200供给ds气体。在该步骤中，以与步骤1中的阀243a、243d、243e的开闭控制相同的顺序来控制阀243b、243d、243e的开闭。在气体供给管232b内流动的ds气体通过mfc241b调节流量，经由喷嘴249b被供给至处理室201内，并从排气管231排出。此时，对晶片200供给ds气体。
通过对晶片200供给ds气体，能够进行以下处理，能够使晶片200的表面状态转变为图6(c)所示的状态、即在晶片200的表面上形成有si层200c的状态。
即，通过进行步骤1而形成的si的未连接键与ds所含的si键合，能够在晶片200的表面上形成si晶体的核，能够使si晶体进行外延生长(气相外延生长)。由于作为基底的晶体和在该晶体上生长的晶体为相同材质(si)，所以该生长为同质外延生长。在同质外延生长中，在作为基底的晶体上，具有与该晶体相同的晶格常数、由相同的材料形成的晶体以相同的晶体取向进行生长。因此，与作为基底的晶体和在该晶体上生长的晶体为由不同材质进行的异质外延生长相比，同质外延生长能够得到缺陷少、优质的晶体。通过进行以上处理，在晶片200的表面上形成由si单晶形成的si层200c。需要说明的是，当在晶片200的表面上形成sio膜等时，能够使(通过上述保护效果而在sio膜等的表面上形成的)si的吸附位点吸附ds中所含的si。这种情况下，成为在sio膜上形成无定形、多晶、或无定形与多晶的混晶状态的si膜。
si层200c的形成结束后，关闭阀243b，停止供给ds气体。然后，按照与步骤1同样的处理步骤，将残留在处理室201内的未反应气体或已经对上述反应做出了贡献后的气体、反应副产物从处理室201内排除。
需要说明的是，若进行步骤2，则晶片200的表面的至少一部分、即si层200c的表面的至少一部分有时成为通过ds气体所含的si-h键而被封端的状态。将晶片200的表面封端的si-h键能够通过后面的步骤1中对晶片200供给dcs气体而切断。即、通过从dcs分离而生成的微量的cl-，能够将对si层200c的表面封端的si-h键切断。由此，能够在si层200c的表面形成si的未连接键。即、在晶片200的表面中能够再次形成易于进行同质外延生长的环境。由此，在后面的步骤2中，能够不发生延迟地开始上述si层200c的形成。
另外，若进行步骤2，则在晶片200的表面有时si会异常生长。例如，若进行步骤2，则吸附于晶片200的表面的si有时局部地聚集等、有时在si层200c的表面形成凹凸结构。但是，通过在后面的步骤1对晶片200供给dcs气体，能够将该异常生长的si除去。即、通过从dcs分离而生成的微量的cl-，能够将异常生长的si中所含的si-si键切断、将该异常生长的si蚀刻。由此，能够使si层200c的表面平滑化、结果能够改善最终形成的si膜的表面粗糙度等。这里所谓表面粗糙度，是指晶片面内中的膜的高低差(与表面粗糙度同义)，该值越小，则表示表面越平滑。即、所谓改善表面粗糙度，是指减小膜的高低差、改善表面的平滑度。
这里所示的各效果包括在如上所述由dcs带来的保护效果。
[实施规定次数]
进行规定次数(n1次)的下述循环，所述循环为使上述步骤1、2交替进行、即非同步、非同时地进行的循环。由此，能够进行以下处理，使晶片200的表面状态转变成图6(d)所示的状态。即，能够转变成在晶片200的表面上形成有si膜200d的状态。
si膜200d通过以在晶片200的表面上形成的si层200c为基底，si晶体进行外延生长而形成。si膜200d的晶体结构成为继承了基底的晶体性的单晶。即，也就是说，si膜200d为由与基底的单晶si相同的材料构成、且具有相同的晶格常数、相同的晶体取向的单晶si膜(外延si膜)。形成si膜200d时，通过适度地发挥上述保护效果，能够使si膜200d成为针孔、膜破裂(以下，也将它们统称为膜破裂等)少的致密膜，能够成为后述的氧化种的扩散抑制(block)效果高的膜、对hf耐性高的膜。需要说明的是，所谓针孔，是指在对膜供给蚀刻气体、蚀刻液等蚀刻剂时，蚀刻剂朝向该膜的基底侧侵入的通路。另外，所谓膜破裂，是指例如与针孔相比，以更大规模产生的缺陷。膜破裂等尤其是在使si膜200d的膜厚变薄的情况下易于产生。因此，在使si膜200d的膜厚变薄的情况下，产生保护效果的技术意义尤为重大。
以下，对si膜形成步骤的处理条件进行说明。这里所示的条件也是能够适度地发挥上述保护效果的条件。
步骤1中的dcs气体的供给流量例如设为1～2000sccm的范围内的规定流量。dcs气体的供给时间例如设为1～600秒的范围内的规定时间。步骤2中的ds气体的供给流量例如设为1～2000sccm的范围内的规定流量。ds气体的供给时间例如设为1～600秒的范围内的规定时间。在步骤1、2中，通过各气体供给管供给的n2气的供给流量分别例如设为0～10000sccm的范围内的规定的流量。需要说明的是，通过不供给n2气，能够提高各处理气体的分压，提高层品质。
步骤1中的处理室201内的压力p1大于步骤2中的处理室201内的压力p2(p1＞p2)。由此，与p1≤p2的情况相比，能够提高上述保护效果。
这是因为，通过p1＞p2，与p1≤p2的情况相比，向处理室201内供给的dcs气体的流速降低。由此，能够使晶片200的表面与dcs的接触时间变长，能够增加从加热后的晶片200向dcs传导的热能的量。由此，促进cl从dcs的分离，能够增加对晶片200供给的cl-的量。结果，能够提高保护效果。
另外，通过设为p1＞p2，与p1≤p2的情况相比，增加了对晶片200的供给的dcs的量。另外，当p1＞p2时，如上所述，确保了晶片200的表面与dcs接触的时间较长。由此，促进了由dcs的极性带来的作用、即si-o键、si-h键的切断，结果，能够提高保护效果。
需要说明的是，关于p1，在后述成膜温度下，可设为例如400pa以上1000pa以下的范围内的压力(第一压力)。
若p1小于400pa，则从dcs分离的cl的量、即对晶片200供给的cl-的量不足、或对晶片200供给的dcs的量等不足、从而不能获得上述保护效果。通过使p1为400pa以上，能够分别充分增加对晶片200供给的cl-的量、dcs的量、从而能够获得上述保护效果。
若p1大于1000pa，则存在步骤1中供给的dcs所含的si堆积在晶片200上的情况。这种情况下，在从单晶si的表面除去自然氧化膜前就发生了si的堆积。因此，在单晶si上(自然氧化膜上)无法进行同质外延生长，而是无定形si膜、多晶si膜进行生长。另外，若p1大于1000pa，则存在不能获得利用了dcs的极性等的上述保护效果。通过使p1为1000pa以下，能够解决上述问题。
另外，关于p2，在后述成膜温度下，可设为例如250pa以上350pa以下的范围内的压力(第二压力)。
若p2小于250pa，则在步骤2中供给的ds变得难以分解，存在si层200c在晶片200上的形成变得困难的情况。通过使p2为250pa以上，能够解决上述问题。
若p2大于350pa，则发生过剩的气相反应，由此存在si层200c的厚度的均匀性、阶梯被覆性易于变得劣化、且其控制变得困难的情况。另外，还有在处理室201内产生颗粒的可能。通过使p2为350pa以下，能够解决上述问题。
综上，可设为p1＞p2、p1可设为例如400pa以上1000pa以下的范围内的规定压力、p2可设为例如250pa以上350pa以下的范围内的规定压力。通过将p1、p2的关系以这种方式进行设定、并维持这种压力平衡，能够更加提高上述保护效果、并且能够提高最终形成的si膜的膜厚均匀性、阶梯被覆性。
步骤1、2中的晶片200的温度(成膜温度)设定为例如350～450℃、优选370～390℃的范围内的规定温度。
若晶片200的温度小于350℃，则有时在步骤1中不能获得上述保护效果，另外有时在步骤2中ds难以分解(热分解)。通过使成膜温度为350℃以上，能够解决上述问题。通过使成膜温度为370℃以上，能够在步骤1中更加提高上述保护效果、另外在步骤2中更加促进ds的分解。
若晶片200的温度大于450℃，则在步骤1中供给的dcs所含的si有时堆积在晶片200上。此时，如上所述，在单晶si上(自然氧化膜上)，同质外延生长没有进行、而无定形si膜、多晶si膜生长。另外，若成膜温度大于450℃，还有时不能获得利用了dcs的极性的上述保护效果。通过使成膜温度为450℃以下，能够解决上述问题。通过使成膜温度为390℃以下，能够确实抑制dcs中所含的si向晶片200上堆积、能够更加提高上述保护效果。
交替进行步骤1、2的循环的实施次数例如为5～20次，优选为10～15次的范围内。由此形成的si膜200d的膜厚t例如为
作为第一处理气体，除dcs气体外，还可使用一氯硅烷(sih3cl，简称：mcs)气体、三氯硅烷(sihcl3，简称：tcs)气体、四氯硅烷(sicl4，略称：stc)气体、六氯乙硅烷(si2cl6，简称：hcds)气体等氯硅烷原料气体。需要说明的是，在步骤1中，为了抑制si在晶片200上的堆积、并促进上述si-o键的切断反应，作为第一处理气体，优选使用1分子中包含的si的个数少、且1分子中所含的卤素(cl等)的个数多的卤代硅烷原料气体。此外，在步骤1中，为了适当抑制上述si-o键的切断反应，优选使用1分子中所含的卤素(cl等)的个数少的卤代硅烷原料气体。
作为第二处理气体，除ds气体外，还可使用甲硅烷(sih4)气体、丙硅烷(si3h8)气体、丁硅烷(si4h10)气体、戊硅烷(si5h12)气体、己硅烷(si6h14)气体等不含卤素的硅烷原料气体。
作为非活性气体，除n2气外，还可使用例如ar气、he气、ne气、xe气等稀有气体。
(sio膜形成步骤)
形成si膜200d后，通过进行sio膜形成步骤，能够使晶片200的表面状态转变为图6(e)所示的状态，即在晶片200的表面上(si膜200d上)形成氧化硅膜(sio膜)200e(作为si及o的膜)的状态。
在sio膜形成步骤中，例如，如以下所示的成膜顺序那样，将下述循环进行规定次数(n2次(n2为1以上的整数))，所述循环为非同时进行下述步骤：对处理室201内的晶片200供给例如双二乙基氨基硅烷(sih2[n(c2h5)2]，简称：bdeas)气体等氨基硅烷原料气体作为原料的步骤3，和对处理室201内的晶片200供给例如被等离子体激发的氧(o2＊)气等含o气体作为氧化剂的步骤4。作为原料气体，除氨基硅烷原料气体外，还能够使用上述氯硅烷原料气体。作为氧化剂，除o2＊气体外，还能够使用o3气、o2气+h2气。上述气体可从上述气体供给系统供给。
需要说明的是，形成sio膜200e时，在步骤4中对晶片200供给的o2＊不仅被供给至通过进行步骤3而在晶片200(si膜200d)上形成的含si层(si层，或bdeas吸附层)，而且被供给至作为成膜的基底的si膜200d。也就是说，对晶片200供给的氧化种(o2＊)的一部分向通过进行步骤3而在si膜200d上形成的含si层中扩散(通过(日文：通り抜け))，从而到达si膜200d。结果，si膜200d的至少一部分被氧化，从而被改质为包含氧(o)的si膜(sio膜)200d’。
但是，如本实施方式那样，通过将si膜200d的膜厚t设为上述范围内(例如1～4nm，优选为2～3nm)的规定膜厚，氧化种从si膜200d的表面向晶片200侧的扩散被si膜200d阻挡。换而言之，对si膜200d供给的氧化种通过将si膜200d氧化而致使几乎其全部被消耗，几乎或者完全不会被供给至晶片200的表面。由此，可将si膜200d视为抑制氧化种从si膜200d的表面向晶片200侧扩散的氧化阻挡膜。另外，也可将si膜200d视为当在晶片200的表面上形成氧化膜时，代替晶片200而被氧化的膜，即牺牲si膜或氧吸收膜(缓冲膜)。
需要说明的是，当将si膜200d的膜厚t设为上述范围内的较薄的膜厚(例如1nm以上且小于2nm的膜厚)时，如图6(f)所示的部分放大图那样，si膜200d在膜厚方向上的整个区域被氧化，被改质为sio膜200d’。这种情况下，有时对晶片200供给的氧化种的一部分向si膜200d中扩散(通过)，到达晶片200。其结果，有时晶片200的表面也被轻微氧化。但是，通过将200d的膜厚t设为上述范围内的规定膜厚，晶片200被氧化的区域能够被抑制为自晶片200的表面起深度1nm以内的范围内。即，虽然晶片200的表面实质高度有时最大降低了1nm左右，但认为几乎没有变化地维持了表面高度。需要说明的是，关于si膜200d被氧化而成的sio膜200d’、被氧化的晶片200的表面，分别可被认为包含于sio膜200e的一部分。
另外，当将si膜200d的膜厚t设为上述范围内之中的中等程度的膜厚(例如2nm以上3nm以下的膜厚)时，如图6(g)所示的部分放大图那样，si膜200d在膜厚方向上的整个区域被氧化，被改质为sio膜200d’。这种情况下，对si膜200d供给的氧化种通过将si膜200d氧化而致使几乎其全部被消耗。结果，晶片200的表面的氧化得以避免，晶片200的表面的高度得以维持，而没有发生变化。需要说明的是，如上所述，si膜200d被氧化而成的sio膜200d’可被认为包含于sio膜200e的一部分。
另外，当将si膜200d的膜厚t设为上述范围内之中的较厚的膜厚(例如大于3nm且4nm以下的膜厚)时，如图6(h)所示的部分放大图那样，si膜200d之中的大部分区域(除与晶片200之间的界面附近以外的区域)被氧化，被改质为包含o的si膜200d’。另一方面，si膜200d之中的一部分区域(接近与晶片200之间的界面的区域)未被氧化而维持为si膜200d。也就是说，在晶片200的表面附近，形成在晶片200与sio膜200d’之间夹持si膜200d的夹层结构。由晶片200与sio膜200d’夹持的si膜200d由于是由在晶片200的表面上外延生长的si单晶构成，因此可视为包含于晶片200的一部分。但是，通过将si膜200d的膜厚t设为上述范围内的规定膜厚，由晶片200与sio膜200d’夹持的si膜200d的膜厚被抑制为1nm以内的范围内。也就是说，晶片200的表面的实质的高度虽然有时最大提高了1nm左右，但可认为几乎没有变化地维持表面高度。需要说明的是，如上所述，si膜200d被氧化而成的sio膜200d’可被认为包含于sio膜200e的一部分。
如上所述，在进行sio膜形成步骤前，预先在晶片200的表面上形成si膜200d，适当调节其膜厚t，能够维持晶片200的表面的实质的高度而几乎没有变化。需要说明的是，尽管将si膜200d的膜厚t设为如上所述极薄的膜厚，但之所以能够获得相对于如上所述的氧化种的扩散阻挡效果，是因为通过si膜形成步骤而形成的si膜200d成为没有膜破裂等、极为致密的膜。
(后吹扫及恢复大气压)
sio膜200e的形成结束后，从气体供给管232d、232e向处理室201内供给n2气，并从排气管231排出。n2气作为吹扫气体发挥作用。n2气作为吹扫气体而发挥作用。由此，利用非活性气体对处理室201内进行吹扫，将残留于处理室201内的气体、反应副产物从处理室201内除去(吹扫)。之后，将处理室201内的气氛置换为非活性气体(非活性气体置换)，将处理室201内的压力恢复至常压(恢复大气压)。
(晶舟卸载及晶片取出)
利用晶舟升降机115将密封盖219下降，将反应管203的下端开口。然后，处理完毕的晶片200在被晶舟217支承的状态下从反应管203的下端被搬出到反应管203的外部(晶舟卸载)。将处理完毕的晶片200从晶舟217上取下(晶片取出)。
(3)本实施方式所取得的效果
根据本实施方式，可取得以下所示的1个或多个效果。
(a)在形成si膜形成步骤中，通过进行对表面上露出单晶si的晶片200供给包含卤元素的dcs气体的步骤1，利用dcs带来的保护效果，除去在晶片200的表面上形成的自然氧化膜200b，并且可在晶片200的表面上产生si的未连接键。由此，在晶片200的表面上，能够没有延迟地开始外延生长，能够高效地进行。si膜200d由于是构成为外延si膜，因此至少在不将该膜氧化而使用的情况下，与无定形si膜、多晶si膜相比，其能够成为与晶片200等之间的接触电阻低、电气特性优异的品质良好的膜。需要说明的是，代替dcs气体而使用氢化硅原料气体、氨基硅烷原料气体等不含卤素的硅烷原料气体时，外延si膜在晶片200上的生长变得困难，难以获得上述效果。
(b)在si膜形成步骤中，通过使步骤1中的处理室201内的压力(p1)大于步骤2中的处理室201内的压力(p2)(p1＞p2)，与p1≦p2的情况相比，能够提高上述保护效果。由此，能够使在晶片200上形成的si膜200d成为膜破裂等少的致密的膜。通过使si膜200d成为致密的膜，能够使该膜成为与晶片200等之间的接触电阻进一步降低的膜。
(c)在进行sio膜形成步骤前，通过在晶片200的表面上预先形成si膜200d，能够使该膜作为氧化阻挡膜(或氧吸收膜)而发挥功能。由此，能够抑制在sio膜形成步骤中的晶片200的氧化。特别的，在本实施方式中形成的si膜200d由于成为如上所述的膜破裂等少的致密的膜，因此即便将上述膜厚t设为例如1～4nm的范围内的极薄的膜厚，也能够充分发挥作为氧化阻挡膜等的功能，能够确实地抑制晶片200的氧化。
(d)通过将si膜200d的膜厚t设定为适当的膜厚，能够维持晶片200的表面的实质的高度而几乎不使之变化。例如，通过将si膜200d的膜厚t设为1～4nm的范围内的规定的膜厚，能够将晶片200的表面的实质的高度变动量抑制为1nm以内。另外例如，通过将si膜200d的膜厚t设为2～3nm的范围内的规定的膜厚，能够将晶片200的表面的实质的高度变动量抑制为能够忽略的水平、即抑制为几乎不对在晶片200上形成的半导体器件的性能、品质产生影响的水平。由此，能够降低在晶片200上制作的半导体器件的设计负担，另外，能够提高制造成品率。
(e)通过将si膜200d构成为外延si膜，能够避免在晶片200上形成的半导体器件的性能降低。这是因为，若实施sio膜形成步骤，则根据其处理条件、si膜200d的膜厚t等，如上所述，有时形成图6(h)所示的夹层结构。即便在该情况下，通过将si膜200d构成为外延si膜，也能够使由晶片200与sio膜200d’夹持的膜成为与晶片200等之间的接触电阻低、电气特性优异的膜，由此，能够避免在晶片200上形成的半导体器件的性能降低。与此相对，当将si膜200d不是构成为外延si膜、而是构成为无定形si膜、多晶si膜时，在晶片200与sio膜200d’之间夹持的膜有时成为与晶片200等之间的接触电阻高的膜，导致在晶片200上形成的半导体器件的性能降低。
(f)通过将si膜200d的膜厚t设为1nm以上的厚度，例如1～4nm左右的厚度，能够使在晶片200上形成的sio膜200e成为表面粗糙度良好，且膜破裂等少的致密的膜。据认为，这是由于，通过将si膜200d的厚度设为1nm以上的厚度，si膜200d变为连续的状态(非岛状态)，在其上形成的sio膜200e易于在晶片200表面内的范围内以均匀的定时、速度生长。
(g)当作为第一处理气体使用dcs气体以外的卤代硅烷原料气体时，作为第二处理气体使用ds气体以外的氢化硅原料气体时，也能同样地获得上述效果。
(4)变形例
本实施方式中的成膜顺序并不限定于如上所示的方式，可如下文所示的变形例那样进行变更。
(变形例1)
si膜形成步骤可包含同时进行下述步骤的期间：供给dcs气体的步骤、和供给作为含h气体的氢(h2)气的步骤。例如，如图4的变形例1、以下所示的成膜顺序那样，在si膜形成步骤中，可交替进行下述步骤：同时进行供给dcs气体的步骤和供给h2气的步骤的步骤，和供给ds气体的步骤。h2气可从例如气体供给管232c供给。h2气的供给流量可设为例如1～10000sccm的范围内的规定流量。h2气的供给时间设为例如1～600秒的范围内的规定时间。
在本变形例中，也能获得与图4所示的基本顺序同样的效果。另外，根据本变形例，通过对晶片200供给h2气，能够进一步产生由dcs气体带来的上述保护，能够有效除去残留cl(其成为在步骤2中阻碍利用ds气体进行的核的形成的主要原因)。但是，需要将h2气的供给量(供给流量，供给时间)设为不妨碍上述保护效果的程度。
(变形例2)
如图4的变形例2、以下所示的成膜顺序那样，在si膜形成步骤中，可使变形例1中的供给h2气的步骤在供给dcs气体的步骤结束后、开始供给ds气体的步骤前为止的期间也继续进行。即，在si膜形成步骤中，使供给h2气的步骤与供给dcs气体的步骤同时开始，在直至供给ds气体的步骤开始前为止连续进行。
在本变形例中，也能获得与变形例1同样的效果。另外根据本变形例，与变形例1相比，更能够提高残留cl除去效果。
(变形例3)
如图4的变形例3、以下所示的成膜顺序那样，在si膜形成步骤中，也可将供给h2气的步骤与从处理室201内排出dcs气体的步骤同时进行，即在供给dcs气体的步骤结束后、直至开始供给ds气体的步骤前为止的期间进行。这种情况下，成为与供给dcs气体的步骤及供给ds气体的步骤非同时地进行供给h2气的步骤。
在本变形例中，也能获得与图4所示的成膜顺序、变形例1同样的效果。
(变形例4)
si膜形成步骤可包含同时进行供给ds气体的步骤与供给h2气的步骤的期间。例如，如图4的变形例4、以下所示的成膜顺序那样，在si膜形成步骤中，可交替进行供给dcs气体的步骤，和同时进行供给ds气体的步骤和供给h2气的步骤的步骤。
根据本变形例，由于h2气的作用，能够抑制在供给ds气体的步骤中发生的、用于形成核的反应，不会使ds气体中的多数在晶片200的周缘部被消耗，容易将充分量的ds气体供给至晶片200的中心部。另外，由于h2气的作用，能够提高热导率，能够更均匀地加热晶片200。由此，在供给ds气体的步骤中，能够使si更均匀地被吸附在晶片200上，能够提高在晶片200上形成的膜的表面内的膜厚均匀性。结果，能够使在晶片200上形成的si膜成为膜破裂等更少的致密的膜。
(变形例5)
如图4的变形例5、以下所示的成膜顺序那样，在si膜形成步骤中，可使变形例4中的供给h2气的步骤在供给ds气体的步骤结束后、开始下一供给dcs气体的步骤前为止的期间也继续进行。即，使供给h2气的步骤与供给ds气体的步骤同时开始，在开始下一供给dcs气体的步骤前为止连续进行。
在本变形例中，也能获得与变形例4同样的效果。另外，根据本变形例，与变形例4，更能提高反应抑制效果、热导率提高效果。
(变形例6)
如图4的变形例6、以下所示的成膜顺序那样，在si膜形成步骤中，可以将供给h2气的步骤与从处理室201内排出ds气体的步骤同时进行，即在供给ds气体的步骤结束后、直至开始下一供给dcs气体的步骤前为止的期间进行供给h2气的步骤。这种情况下，成为与供给dcs气体的步骤及供给ds气体的步骤非同时地进行供给h2气的步骤。
在本变形例中，也能获得与变形例4同样的效果。
(变形例7)
si膜形成步骤可包括同时进行供给dcs气体的步骤和供给h2气的步骤的期间，和同时进行供给ds气体的步骤和供给h2气的步骤的期间。例如，如图4的变形例7、以下所示的成膜顺序那样，在si膜形成步骤中，交替进行下述步骤：同时进行供给dcs气体的步骤和供给h2气的步骤的步骤、和同时进行供给ds气体的步骤和供给h2气的步骤的步骤。
根据本变形例，能获得与变形例1同样的效果及与变形例4同样的效果。
(变形例8)
如图4所示的变形例8所示，在变形例7中，可使同时进行供给ds气体的步骤和供给h2气的步骤的期间供给的h2气的供给流量大于同时进行供给dcs气体的步骤和供给h2气的步骤的期间供给的h2气的供给流量。根据本变形例，除了能获得与变形例7同样的效果外，还能够提高反应抑制效果、热导率提高效果。
(变形例9)
如图4所示的变形例9所示，在变形例7中，可使同时进行供给dcs气体的步骤和供给h2气的步骤的期间供给的h2气的供给流量大于同时进行供给ds气体的步骤和供给h2气的步骤的期间供给的h2气的供给流量。根据本变形例，除了能够获得与变形例7同样的效果外，还能够提高残留cl除去效果。
(变形例10)
如图4所示的变形例10所示，也可连续供给h2气。即，在si膜形成步骤中，在实施供给h2气的步骤的状态下，交替进行供给dcs气体的步骤、和供给ds气体的步骤。根据本变形例，能够获得与变形例1～7同样的效果。
(变形例11)
si膜形成步骤可包含同时进行供给ds气体的步骤、和供给作为掺杂气体的磷化氢(ph3，简称：ph)气体的步骤的期间。例如，如图5的变形例11、以下所示的成膜顺序那样，在si膜形成步骤中，可交替进行供给dcs气体的步骤、和同时进行供给ds气体的步骤和供给ph气体的步骤的步骤。ph气体能够从例如气体供给管232c供给。ph气体的供给流量例如设为1～2000sccm的范围内的规定流量。ph气体的供给时间例如设为1～600秒的范围内的规定时间。
在本变形例中，也能获得与图5所示的基本顺序(与图4所示的基本顺序相同的顺序)同样的效果。另外，根据本变形例，通过对晶片200供给ph气体，能够向si膜中掺杂(添加)作为掺杂剂的p，对该膜赋予导电性。结果，与不含p的外延si膜相比，能够使该膜成为与晶片200等的接触电阻低、电气特性优异的品质良好的膜。另外，在形成si膜后，实施sio膜形成步骤的情况下，即便形成如图6(h)所示的夹层结构，也能够使晶片200与sio膜200d’夹持的膜成为与晶片200等的接触电阻低、电气特性优异的膜，能够避免半导体器件的性能降低。si膜的p浓度能够设为例如1×1010～1×1023原子/cm3。
(变形例12)
si膜形成步骤可包含同时进行供给dcs气体的步骤和供给ph气体的步骤的期间。例如，如图5的变形例12、以下所示的成膜顺序那样，在si膜形成步骤中，可交替进行同时进行供给dcs气体的步骤和供给ph气体的步骤的步骤、和供给ds气体的步骤。
在本变形例中，能够向在晶片200上形成的si膜中掺杂p，对该膜赋予导电性。需要说明的是，根据本变形例，可使在晶片200上形成的si膜的p浓度小于在变形例11中形成的si膜的p浓度。即，能够将在晶片200上形成的si膜的p浓度调节至低浓度侧。
(变形例13)
si膜形成步骤可包含同时进行供给dcs气体的步骤和供给ph气体的步骤的期间、和同时进行供给ds气体的步骤和供给ph气体的步骤的期间。例如，如图5的变形例13、以下所示的成膜顺序那样，在si膜形成步骤中，可交替进行同时进行供给dcs气体的步骤和供给ph气体的步骤的步骤、和同时进行供给ds气体的步骤和供给ph气体的步骤的步骤。
根据本变形例，能够使在晶片200上形成的si膜的p浓度大于在变形例11中形成的si膜的p浓度。即，可将在晶片200上形成的si膜的p浓度调节至高浓度侧。
(变形例14)
如图5的变形例14、以下所示的成膜顺序那样，在si膜形成步骤中，可将供给ph气体的步骤与从处理室201内排出ds气体的步骤同时进行，即可在供给ds气体的步骤结束后、直至开始下一供给dcs气体的步骤前为止的期间进行供给ph气体的步骤。这种情况下，成为与供给dcs气体的步骤及供给ds气体的步骤非同时地进行供给ph气体的步骤。
在本变形例中，能够向在晶片200上形成的si膜中掺杂p，对该膜赋予导电性。需要说明的是，根据本变形例，可使在晶片200上形成的si膜的p浓度小于在变形例11中形成的si膜的p浓度，即调节至低浓度侧。
(变形例15)
如图5的变形例15、以下所示的成膜顺序那样，在si膜形成步骤中，可将供给ph气体的步骤与从处理室201内排出dcs气体的步骤同时进行，即在供给dcs气体的步骤结束后、直至开始供给ds气体的步骤前为止的期间进行供给ph气体的步骤。这种情况下，成为与供给dcs气体的步骤及供给ds气体的步骤非同时地进行供给ph气体的步骤。
在本变形例中，也可向在晶片200上形成的si膜中掺杂p，对该膜赋予导电性。需要说明的是，根据本变形例，可使在晶片200上形成的si膜的p浓度小于在变形例11中形成的si膜的p浓度，即能够调节至低浓度侧。
(变形例16)
如图5的变形例16、以下所示的成膜顺序那样，在si膜形成步骤中，可将供给ph气体的步骤在供给dcs气体的步骤结束后、直至开始供给ds气体的步骤前为止的期间进行，此外也可在供给ds气体的步骤结束后、直至开始下一供给dcs气体的步骤前为止的期间进行。这种情况下，成为与供给dcs气体的步骤及供给ds气体的步骤非同时地进行供给ph气体的步骤。
在本变形例中，也可向在晶片200上形成的si膜中掺杂p，对该膜赋予导电性。需要说明的是，根据本变形例，可使在晶片200上形成的si膜的p浓度小于在变形例13中形成的si膜的p浓度，即调节至低浓度侧。
(变形例17)
如图5的变形例17、以下所示的成膜顺序那样，在si膜形成步骤中，可将变形例11中的供给ph气体的步骤在供给ds气体的步骤结束后、直至开始下一供给dcs气体的步骤前为止的期间也继续进行。即，与供给ds气体的步骤同时地开始供给ph气体的步骤，并在直至开始下一供给dcs气体的步骤前为止连续进行。
在本变形例中，也可向在晶片200上形成的si膜中掺杂p，对该膜赋予导电性。需要说明的是，根据本变形例，可使在晶片200上形成的si膜的p浓度大于在变形例11中形成的si膜的p浓度，即调节至高浓度侧。
(变形例18)
如图5的变形例18、以下所示的成膜顺序那样，在si膜形成步骤中，可将变形例12中的供给ph气体的步骤在供给dcs气体的步骤结束后、直至开始供给ds气体的步骤前为止的期间也继续进行。即，在si膜形成步骤中，也可与供给dcs气体的步骤同时地开始供给ph气体的步骤，在直至开始供给ds气体的步骤前为止连续进行。
在本变形例中，也可向在晶片200上形成的si膜中掺杂p，对该膜赋予导电性。需要说明的是，根据本变形例，可使在晶片200上形成的si膜的p浓度大于在变形例12中形成的si膜的p浓度，即调节至高浓度侧。
(变形例19)
如图5所示的变形例19所示，可连续供给ph气体。即，在si膜形成步骤中，可以在实施供给ph气体的步骤的状态下，交替进行供给dcs气体的步骤、和供给ds气体的步骤。根据本变形例，能够获得与变形例11～18同样的效果。
(变形例20)
如以下所示的成膜顺序那样，在si膜形成步骤中，也可通过进行形成未掺杂p的第一层(非掺杂si层)的步骤、和在第一层上形成掺杂有p的第二层(掺杂了的si层)的步骤，从而在晶片200上形成由第一层和第二层层叠而成的si膜，其中，所述形成未掺杂p的第一层(非掺杂si层)的步骤为通过将包括供给dcs气体的步骤和供给ds气体的步骤在内的第一组合进行规定次数(m次(m为1以上的整数))，从而在晶片200上形成未掺杂p的第一层(非掺杂si层)的步骤，所述形成掺杂有p的第二层(掺杂了的si层)的步骤为通过将包含供给dcs气体的步骤、供给ds气体的步骤、和供给ph气体的步骤在内的第二组合进行规定次数(n次(n为1以上的整数))，从而在第一层上形成掺杂有p的第二层(掺杂了的si层)的步骤。
在本变形例中，通过减少si膜的形成初期的ph气体的供给流量，即p的掺杂量，可形成si膜的外延生长更易于生长的环境、状态。结果，易于获得通过将si膜设为外延si膜而带来的上述接触电阻的降低效果。另外，在本变形例中，通过增大si膜的形成初期以后的ph气体的供给流量，即p的掺杂量，能够提高si膜的导电性。结果，易于获得通过向si膜中掺杂p而带来的上述的接触电阻的降低效果。
(变形例21)
在si膜形成步骤中，在步骤1、2各自中，分别实施了从处理室201内除去残留气体等的残留气体除去步骤，但也可不实施该残留气体除去步骤。根据本变形例，能够缩短si膜形成步骤所需时间，提高成膜处理的生产率。
(变形例22)
作为第一处理气体，可使用dcs气体以外的氯硅烷原料气体，例如hcds气体、mcs气体等。在本变形例中，通过将各种处理条件设为与图4所示的成膜顺序的处理条件相同，也能够获得图4所示的基本顺序相同的效果。需要说明的是，作为第一处理气体，通过使用与dcs气体相比、在1分子中所含的cl原子数更多的hcds气体，与图4所示的成膜顺序相比，能够进一步提高上述保护效果。
(变形例23)
作为第一处理气体，可以使用含有c的硅烷原料气体，例如具有si-c键的硅烷原料气体。例如，作为第一处理气体，可使用1,1,2,2-四氯-1,2-二甲基二硅烷((ch3)2si2cl4，简称：tcdmds)气体、双(三氯甲硅烷基)甲烷((sicl3)2ch2，简称：btcsm)气体等。在本变形例中，通过将各种处理条件设为与图4所示的成膜顺序的处理条件相同，也能够获得与图4所示的基本顺序同样的效果。另外，根据本变形例，能够向si膜形成步骤中形成的si膜中掺杂微量的c。
(变形例24)
作为第一处理气体，可以使用包含除cl以外的卤原子的卤代硅烷原料气体，例如，包含f、br、i等的卤代硅烷原料气体。例如，作为第一处理气体，可以使用四氟硅烷(sif4)气体等氟硅烷原料气体；四溴硅烷(sibr4)气体等溴硅烷原料气体；四碘硅烷(sii4)气体等碘硅烷原料气体等。在本变形例中，通过将各种处理条件设为与图4所示的成膜顺序的处理条件相同，也能够获得与图4所示的基本顺序同样的效果。
(变形例25)
作为第一处理气体，可以使用不含si的包含氯原子的氯系气体。此外，可以使用不含si且包含除cl以外的卤原子的卤系气体。例如，作为第一处理气体可以使用氯化氢(hcl)气体、氯气(cl2)、bcl3气体、氟化氯(clf3)气体。在本变形例中，通过将各种处理条件设为与图4所示的成膜顺序的处理条件相同，也能够获得与图4所示的基本顺序同样的效果。
(变形例26)
作为第二处理气体，不仅可以使用不含c和氮(n)的硅烷原料气体，还可以使用包含c和n的硅烷原料气体。例如，作为第二处理气体，可以使用氨基硅烷原料气体。作为氨基硅烷原料气体，例如可使用丁基氨基硅烷(bas)气体、双叔丁基氨基硅烷(btbas)气体、二甲基氨基硅烷(dmas)气体、双(二甲基氨基)硅烷(bdmas)气体、三(二甲基氨)基硅烷(3dmas)气体、二乙基氨基硅烷(deas)气体、双二乙基氨基硅烷(bdeas)气体、二丙基氨基硅烷(dpas)气体、二异丙基氨基硅烷(dipas)气体等。在本变形例中，通过将各种处理条件设为与图4所示的成膜顺序的处理条件相同，也能够获得与图4所示的基本顺序同样的效果。另外，根据本变形例，与变形例23相同，能够向形成si膜中掺杂微量的c等，能够获得与变形例23同样的效果。
＜本发明的其他实施方式＞
以上，具体说明了本发明的实施方式。然而，本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内可以进行各种变化。
例如，在上述实施方式中，对在同一处理室内(以in-situ的方式)进行si膜形成步骤、sio膜形成步骤的情形进行了说明，但本发明并不限定于这样的方案。例如，也可以在不同的处理室内(以ex-situ的方式)分别进行si膜形成步骤，sio膜形成步骤。如果以in-situ的方式进行一系列步骤，则晶片200不会在中途暴露在大气中，能够保持将晶片200置于真空下的状态始终如一地进行处理，能够进行稳定的衬底处理。如果以ex-situ的方式进行一部分步骤，则能够将各处理室内的温度预先设定为例如各步骤中的处理温度或近似于其的温度，能够缩短调节温度所需的时间，提高生产效率。
用于衬底处理的制程优选根据处理内容分别单独准备，经由电气通信线路、外部存储装置123预先存储在存储装置121c内。并且，在开始处理时，优选的是，cpu121a根据衬底处理的内容，从存储在存储装置121c内的多个制程中适当选择合适的制程。如此，能够用1台衬底处理装置再现性良好地形成各种膜种、组成比、膜质、膜厚的膜。此外，可以减少操作者的负担，避免操作失误，同时可以迅速地开始处理。
上述制程不限于新作成的情况，例如，可以通过改变已经安装在衬底处理装置中的已有制程来准备。在改变工艺制程时，可以经由电气通信线路、记录有该制程的记录介质将改变后的制程安装在衬底处理装置中。此外，还可以操作已有的衬底处理装置所具备的输入输出装置122，直接改变已经安装在衬底处理装置中的已有制程。
在上述实施方式中，对使用批量式衬底处理装置(一次处理多片衬底)来形成膜的例子进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，例如，也优选适用于使用单片式衬底处理装置(一次处理1片或数片衬底)形成膜的情形。此外，在上述实施方式中，对使用具有热壁型的处理炉的衬底处理装置来形成膜的例子进行了说明。本发明并不限定于上述实施方式，也优选适用于使用具有冷壁型的处理炉的衬底处理装置来形成膜的情形。
例如，使用具备图7所示的处理炉302的衬底处理装置来形成膜时，本发明也可优选适用。处理炉302包括形成处理室301的处理容器303、作为气体供给部(以喷淋状向处理室301内供给气体)的簇射头303s、以水平姿势支承1片或数片晶片200的支持台317、从下方支承支承台317的旋转轴355、和设置于支持台317处的加热器307。簇射头303s的进口连接有气体供给端口332a、332b。气体供给端口332a、332b分别连接有与上述实施方式的第一供给系统、第二供给系统相同的供给系统。在簇射头303s的出口处设置有气体分散板。簇射头303s设置于与已搬入至处理室301内的晶片200的表面相对(面对面)的位置。在处理容器303中设置有对处理室301内进行排气的排气端口331。排气端口331连接有与上述实施方式的排气系统相同的排气系统。
此外，例如，使用具备图8所示的处理炉402的衬底处理装置来形成膜时，本发明也可优选适用。处理炉402包括形成处理室401的处理容器403、以水平姿势支承1片或数片晶片200的支持台417、从下方支承支承台417的旋转轴455、向处理容器403内的晶片200照射光的灯型加热器407、和使灯型加热器407的光透过的石英窗403w。气体供给端口432a、432b与处理容器403连接。气体供给端口432a、432b分别连接有与上述实施方式的第一供给系统、第二供给系统相同的供给系统。将气体供给端口432a、432b分别设置于已搬入至处理室401内的晶片200的端部的侧方。在处理容器403中设置有对处理室401内进行排气的排气端口431。排气端口431连接有与上述实施方式的排气系统相同的排气系统。
在使用上述衬底处理装置的情况下，也能以与上述实施方式、变形例相同的顺序、处理条件进行成膜，并能够获得与上述实施方式、变形例相同的效果。
还可将利用上述实施方式、变形例的方法形成的si膜用作三维nand型闪存(3dnand)的沟道si，这种情况下，可大幅降低晶片与沟道si之间的接触电阻，可大幅改善电气特性。
在上述实施方式、变形例中，针对在衬底上形成含si作为主元素的膜的例子进行了说明，但本发明不限于上述方案。即，本发明也优选应用于在衬底上形成包含除了si以外的、锗(ge)、硼(b)等半金属元素作为主元素的膜的情况。另外，本发明也优选应用于在衬底上形成包含钛(ti)、锆(zr)、铪(hf)、铌(nb)、钽(ta)、钼(mo)、钨(w)、钇(y)、la(镧)、锶(sr)、铝(al)等金属元素作为主元素的膜的情况。
此外，上述实施方式、变形例等可以适当组合使用。此外，此时的处理条件例如可以为与上述实施方式相同的处理条件。
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