JP2016105457A - 三次元フラッシュメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ、半導体装置、半導体装置の製造方法、基板処理装置、ガス供給システムおよびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】表面の少なくとも一部に絶縁膜が露出した基板上にＳｉ膜を形成する際、形成するＳｉ膜の膜質を向上させる。【解決手段】単結晶シリコンで構成された基板と、基板の表面に形成された絶縁膜と、単結晶シリコン上に単結晶シリコンを下地としてホモエピタキシャル成長させることで形成された第１のシリコン膜と、絶縁膜上に形成され第１のシリコン膜とは結晶構造が異なる第２のシリコン膜と、を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、三次元フラッシュメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ、半導体装置、半導体装置の製造方法、基板処理装置、ガス供給システムおよびプログラムに関する。

半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、表面の少なくとも一部に絶縁膜が露出した基板上にシリコン膜（Ｓｉ膜）を形成する成膜処理が行われることがある。

本発明の目的は、表面の少なくとも一部に絶縁膜が露出した基板上にＳｉ膜を形成する際、形成するＳｉ膜の膜質を向上させることが可能な技術を提供することにある。

本発明の一態様によれば、
単結晶シリコンで構成された基板と、
前記基板の表面に形成された絶縁膜と、
前記単結晶シリコン上に前記単結晶シリコンを下地としてホモエピタキシャル成長させることで形成された第１のシリコン膜と、
前記絶縁膜上に形成され前記第１のシリコン膜とは結晶構造が異なる第２のシリコン膜と、
を有する技術が提供される。

本発明によれば、単結晶Ｓｉと絶縁膜とが露出した基板上に形成するＳｉ膜の膜質を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。 本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図１のＡ−Ａ線断面図で示す図である。 本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図である。 （ａ）はパラレルシードステップ開始前のウエハの表面構造を、（ｂ）はパラレルシードステップ進行中であってＤＣＳガス供給後のウエハの表面構造を、（ｃ）はパラレルシードステップ進行中であってＤＳガス供給後のウエハの表面構造を、（ｄ）はパラレルシードステップ終了後のウエハの表面構造を、（ｅ）はＣＶＤ成膜ステップ進行中のウエハの表面構造を、（ｆ）はＣＶＤ成膜ステップ終了後のウエハの表面構造を、（ｇ）はアニールステップ終了後のウエハの表面構造を示す図である。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングの変形例１を示す図である。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングの変形例２を示す図である。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングの変形例３を示す図である。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングの変形例４を示す図である。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングの変形例５を示す図である。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングの変形例６を示す図である。 （ａ）は処理対象のウエハにおける表面構造例１を、（ｂ）は処理対象のウエハにおける表面構造例２を、（ｃ）は処理対象のウエハにおける表面構造例３を、（ｄ）は処理対象のウエハにおける表面構造例４を示す図である。 （ａ）はＳｉ膜を形成する際にパラレルシード処理を実施したサンプル１における表面の断面構造を示すＴＥＭ画像であり、（ｂ）はＳｉ膜を形成する際にパラレルシード処理を行わなかったサンプル２における表面の断面構造を示すＴＥＭ画像である。 （ａ）は本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図であり、（ｂ）は本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。 （ａ）はダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）の製造工程の一工程を、（ｂ）はＤＲＡＭの製造工程の一工程を、（ｃ）はＤＲＡＭの製造工程の一工程を、（ｄ）はＤＲＡＭの製造工程の一工程を、（ｅ）はＤＲＡＭの製造工程の一工程を、（ｆ）はＤＲＡＭの製造工程の一工程を、（ｇ）はＤＲＡＭの製造工程の一工程を、（ｈ）はＤＲＡＭの製造工程の一工程をそれぞれ示す図である。 （ａ）はＤＲＡＭの製造工程の一工程を、（ｂ）はＤＲＡＭの製造工程の一工程を、（ｃ）はＤＲＡＭの製造工程の一工程を、（ｄ）はＤＲＡＭの製造工程の一工程を、（ｅ）はＤＲＡＭの製造工程の一工程を、（ｆ）はＤＲＡＭの製造工程の一工程を、（ｇ）はＤＲＡＭの製造工程の一工程をそれぞれ示す図である。 （ａ）は三次元ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ（３ＤＮＡＮＤ）の製造工程の一工程を、（ｂ）は３ＤＮＡＮＤの製造工程の一工程を、（ｃ）は３ＤＮＡＮＤの製造工程の一工程を、（ｄ）は３ＤＮＡＮＤの製造工程の一工程を、（ｅ）は３ＤＮＡＮＤの製造工程の一工程を、（ｆ）は３ＤＮＡＮＤの製造工程の一工程を、（ｇ）は３ＤＮＡＮＤの製造工程の一工程を、（ｈ）は３ＤＮＡＮＤの製造工程の一工程をそれぞれ示す図である。

＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。

（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、後述するようにガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。

ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器（処理容器）を構成する反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ_２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管２０３の筒中空部には、処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を後述するボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。

処理室２０１内には、ノズル２４９ａ，２４９ｂが、反応管２０３の下部側壁を貫通するように設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、例えば石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。ノズル２４９ａ，２４９ｂには、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｂには、ガス供給管２３２ｃが接続されている。このように、反応管２０３には、２本のノズル２４９ａ，２４９ｂと、３本のガス供給管２３２ａ〜２３２ｃとが設けられており、処理室２０１内へ複数種類のガスを供給することが可能となっている。

但し、本実施形態の処理炉２０２は上述の形態に限定されない。例えば、反応管２０３の下方に、反応管２０３を支持する金属製のマニホールドを設け、各ノズルを、マニホールドの側壁を貫通するように設けてもよい。この場合、マニホールドに、後述する排気管２３１をさらに設けてもよい。この場合であっても、排気管２３１を、マニホールドではなく、反応管２０３の下部に設けてもよい。このように、処理炉２０２の炉口部を金属製とし、この金属製の炉口部にノズル等を取り付けてもよい。

ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ａ〜２４１ｃおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ〜２４３ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ，２３２ｂのバルブ２４３ａ，２４３ｂよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｄ，２３２ｅがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅおよび開閉弁であるバルブ２４３ｄ，２４３ｅがそれぞれ設けられている。

ガス供給管２３２ａ，２３２ｂの先端部には、ノズル２４９ａ，２４９ｂがそれぞれ接続されている。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における平面視において円環状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の配列方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、処理室２０１内へ搬入されたウエハ２００の端部（周縁部）の側方にウエハ２００の表面（平坦面）と垂直にそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、Ｌ字型のロングノズルとしてそれぞれ構成されており、それらの各水平部は反応管２０３の下部側壁を貫通するように設けられており、それらの各垂直部は少なくともウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａ，２５０ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、反応管２０３の中心を向くようにそれぞれ開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。

このように、本実施形態では、反応管２０３の側壁の内壁と、反応管２０３内に配列された複数枚のウエハ２００の端部（周縁部）と、で定義される平面視において円環状の縦長の空間内、すなわち、円筒状の空間内に配置したノズル２４９ａ，２４９ｂを経由してガスを搬送している。そして、ノズル２４９ａ，２４９ｂにそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ，２５０ｂから、ウエハ２００の近傍で初めて反応管２０３内にガスを噴出させている。そして、反応管２０３内におけるガスの主たる流れを、ウエハ２００の表面と平行な方向、すなわち、水平方向としている。このような構成とすることで、各ウエハ２００に均一にガスを供給でき、各ウエハ２００に形成される薄膜の膜厚均一性を向上させることが可能となる。ウエハ２００の表面上を流れたガス、すなわち、反応後の残ガスは、排気口、すなわち、後述する排気管２３１の方向に向かって流れる。但し、この残ガスの流れの方向は、排気口の位置によって適宜特定され、垂直方向に限ったものではない。

ガス供給管２３２ａからは、第１の処理ガスとして、シリコン（Ｓｉ）とハロゲン元素とを含むガス、すなわち、ハロシラン原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。

ハロシラン原料ガスとは、気体状態のハロシラン原料、例えば、常温常圧下で液体状態であるハロシラン原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態であるハロシラン原料等のことである。ハロシラン原料とは、ハロゲン基を有するシラン原料のことである。ハロゲン基には、クロロ基、フルオロ基、ブロモ基、ヨード基等が含まれる。すなわち、ハロゲン基には、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等のハロゲン元素が含まれる。ハロシラン原料は、ハロゲン化物の一種ともいえる。本明細書において「原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態である原料」を意味する場合、「気体状態である原料（原料ガス）」を意味する場合、または、それらの両方を意味する場合がある。

第１の処理ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含むハロシラン原料ガス、すなわち、塩化シラン（シリコンの塩素化合物）を含むクロロシラン原料ガスを用いることができる。クロロシラン原料ガスとしては、例えば、１分子中（分子構造中）に１つのＳｉ原子と２つのＣｌ原子と２つの水素（Ｈ）原子とを含むジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、略称：ＤＣＳ）ガスを用いることができる。

また、ガス供給管２３２ａからは、ドーパントガスとして、最終的に形成されるＳｉ膜中に添加される不純物（ドーパント）を含むガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。ドーパントガスとしては、ＩＩＩ族元素およびＶ族元素のうちいずれかの元素を含むガスを用いることができ、例えば、１分子中に１つのリン（Ｐ）原子と３つのＨ原子とを含むホスフィン（ＰＨ_３、略称：ＰＨ）ガスを用いることができる。

ガス供給管２３２ｂからは、第２の処理ガスとして、Ｓｉを含みハロゲン元素非含有のシラン原料ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。第２の処理ガスとしては、水素化シラン（水素化ケイ素）、すなわち、シリコンの水素化合物を含む水素化シラン原料ガスを用いることができ、例えば、１分子中に２つのＳｉ原子と６つのＨ原子とを含みハロゲン元素非含有のジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６、略称：ＤＳ）ガスを用いることができる。

ガス供給管２３２ｃからは、第３の処理ガスとして、Ｓｉを含むシラン原料ガスが、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。第３の処理ガスとしては、水素化シラン（水素化ケイ素）、すなわち、シリコンの水素化合物を含む水素化シラン原料ガスを用いることができ、例えば、１分子中に１つのＳｉ原子と４つのＨ原子とを含みハロゲン元素非含有のモノシラン（ＳｉＨ_４、略称：ＭＳ）ガスを用いることができる。

ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅ、バルブ２４３ｄ，２４３ｅ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。

ガス供給管２３２ａから第１の処理ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、第１処理ガス供給システムが構成される。ノズル２４９ａを第１処理ガス供給システムに含めて考えてもよい。第１処理ガス供給システムを、第１原料ガス供給システム、或いは、第１原料供給システムと称することもできる。ガス供給管２３２ａからハロシラン原料ガスを供給する場合、第１処理ガス供給システムを、ハロシラン原料ガス供給システム、或いは、ハロシラン原料供給システムと称することもできる。

ガス供給管２３２ａからドーパントガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、ドーパントガス供給システムが構成される。ノズル２４９ａをドーパントガス供給システムに含めて考えてもよい。ドーパントガス供給システムを、ドーパント供給システムと称することもできる。

ガス供給管２３２ｂから第２の処理ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、第２処理ガス供給システムが構成される。ノズル２４９ｂを第２処理ガス供給システムに含めて考えてもよい。第２処理ガス供給システムを、第２原料ガス供給システム、或いは、第２原料供給システムと称することもできる。ガス供給管２３２ｂから水素化シラン原料ガスを供給する場合、第２処理ガス供給システムを、水素化シラン原料ガス供給システム、或いは、水素化シラン原料供給システムと称することもできる。

ガス供給管２３２ｃから第３の処理ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより、第３処理ガス供給システムが構成される。ガス供給管２３２ｂのガス供給管２３２ｃとの接続部よりも下流側、ノズル２４９ｂを第３処理ガス供給システムに含めて考えてもよい。第３処理ガス供給システムを、第３原料ガス供給システム、或いは、第３原料供給システムと称することもできる。ガス供給管２３２ｃから水素化シラン原料ガスを供給する場合、第３処理ガス供給システムを、水素化シラン原料ガス供給システム、或いは、水素化シラン原料供給システムと称することもできる。

第１〜第３処理ガス供給システムのうち、いずれか、或いは、全てのガス供給システムを、処理ガス供給システム、或いは、成膜ガス供給システムと称することもできる。ドーパントガス供給システムを、成膜ガス供給システム（処理ガス供給システム）に含めて考えることもできる。

また、主に、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅ、バルブ２４３ｄ，２４３ｅにより、不活性ガス供給システムが構成される。不活性ガス供給システムを、パージガス供給システム、希釈ガス供給システム、或いは、キャリアガス供給システムと称することもできる。

上述の各種ガス供給システムのうち、いずれか、或いは、全てのガス供給システムは、バルブ２４３ａ〜２４３ｅやＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅ等が集積されてなる集積型ガス供給システム２４８として構成されていてもよい。集積型ガス供給システム２４８は、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｅのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｅ内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ〜２４３ｅの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅによる流量調整動作等が、後述するコントローラ１２１によって制御されるように構成されている。集積型ガス供給システム２４８は、一体型、或いは、分割型の集積ユニットとして構成されており、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｅ等に対して集積ユニット単位で着脱を行うことができ、ガス供給システムのメンテナンス、交換、増設等を、集積ユニット単位で行うことが可能なように構成されている。上述の各種ガス供給システムを、それぞれ、ガス供給ユニット、ガス供給系、ガス供給部と称することもできる。

反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１には、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することにより、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することにより、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されているバルブである。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、排気系（排気システム）が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。

反応管２０３の下方には、反応管２０３の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は、例えばＳＵＳ等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、反応管２０３の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０が設けられている。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、後述するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１内外に搬入および搬出することが可能なように構成されている。すなわち、ボートエレベータ１１５は、ボート２１７すなわちウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成されている。

基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５〜２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる断熱板２１８が水平姿勢で多段に支持されている。この構成により、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなっている。但し、本実施形態は上述の形態に限定されない。例えば、ボート２１７の下部に断熱板２１８を設けずに、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる筒状の部材として構成された断熱筒を設けてもよい。

反応管２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となる。温度センサ２６３は、ノズル２４９ａ，２４９ｂと同様にＬ字型に構成されており、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。

図３に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。

記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。

Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅ、バルブ２４３ａ〜２４３ｅ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。

ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｅの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作等を制御するように構成されている。

コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。

（２）基板処理工程
上述の基板処理装置を用い、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板上にＳｉ膜を形成し、さらにそのＳｉ膜を熱処理するシーケンス例について、図４、図５（ａ）〜図５（ｇ）を用いて説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。

図４に示す成膜シーケンスでは、
表面に単結晶Ｓｉと絶縁膜２００ａとが露出した基板としてのウエハ２００に対して、第１の処理ガスとしてＤＣＳガスを供給するステップ１と、ウエハ２００に対して、第２の処理ガスとしてＤＳガスを供給するステップ２と、を交互に行うステップ（パラレルシードステップ）と、
ウエハ２００に対して、第３の処理ガスとしてＭＳガスを供給するステップ（ＣＶＤ成膜ステップ）と、
を行うことで、単結晶Ｓｉ上に第１のＳｉ膜２００ｅをホモエピタキシャル成長させるとともに、絶縁膜２００ａ上に第１のＳｉ膜２００ｅとは結晶構造が異なる第２のＳｉ膜２００ｇを成長させる。すなわち、図４に示す成膜シーケンスでは、３種類のシラン原料ガス（トリプルＳｉソース）を用いることで、単結晶Ｓｉ上に、第１のＳｉ膜２００ｅ上に第２のＳｉ膜２００ｇが形成されてなる積層構造（積層膜）を形成する。以下、この積層膜を、単にＳｉ膜とも称する。

その後、第１のＳｉ膜２００ｅ上に第２のＳｉ膜２００ｇが形成されてなるＳｉ膜を熱処理（アニール）することで、第２のＳｉ膜２００ｇのうち第１のＳｉ膜２００ｅ（ホモエピタキシャルＳｉ膜）に接触する部分をホモエピタキシャル化させるステップ（アニールステップ）を行う。

本明細書では、上述の成膜シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。また、アニールをＡＮＬと称することもある。

〔（ＤＣＳ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ ⇒ Ｓｉ

本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体（集合体）」を意味する場合、すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合がある。また、本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。

従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層（または膜）を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）上に所定の層（または膜）を直接形成する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等の上、すなわち、積層体としてのウエハの最表面の上に所定の層（または膜）を形成する」ことを意味する場合がある。

また、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。

（ウエハチャージおよびボートロード）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）される。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内へ搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０を介して反応管２０３の下端をシールした状態となる。

ウエハ２００としては、例えば、単結晶Ｓｉにより構成されたＳｉ基板、或いは、表面に単結晶Ｓｉ膜が形成された基板を用いることができる。図１２（ａ）の部分拡大図に示すように、ウエハ２００の表面の一部には、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜、以下、ＳｉＯ膜ともいう）等の絶縁膜２００ａが予め形成されている。すなわち、ウエハ２００の表面は、単結晶Ｓｉと絶縁膜２００ａとがそれぞれ露出した状態となっている。絶縁膜２００ａは、ＳｉＯ膜の他、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、シリコン炭化膜（ＳｉＣ膜）、シリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）、シリコン硼窒化膜（ＳｉＢＮ膜）、シリコン硼炭窒化膜（ＳｉＢＣＮ膜）等のＳｉ系絶縁膜や、アルミニウム酸化膜（ＡｌＯ膜）、ハフニウム酸化膜（ＨｆＯ膜）、ジルコニウム酸化膜（ＺｒＯ膜）、チタン酸化膜（ＴｉＯ膜）等の金属系絶縁膜であってもよい。すなわち、絶縁膜２００ａは、ＨｆＯ膜やＺｒＯ膜のようなＨｉｇｈ−ｋ膜（高誘電率絶縁膜）であってもよく、ＳｉＯＣＮ膜、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＢＮ膜、ＳｉＢＣＮ膜のようなＬｏｗ−ｋ膜（低誘電率絶縁膜）であってもよい。

図５（ａ）〜図５（ｇ）は、図１２（ａ）に示す表面構造を有するウエハ２００を処理する場合、すなわち、表面に凹部が設けられており、凹部の底部が単結晶Ｓｉにより構成され、凹部の側部および上部が絶縁膜（ＳｉＯ膜）２００ａにより構成されているウエハ２００を処理する場合を示している。図５（ａ）〜図５（ｇ）は、便宜上、ウエハ２００の表面を部分的に拡大した図である。ウエハ２００を処理室２０１内に搬入する前、ウエハ２００の表面はフッ化水素（ＨＦ）等により予め洗浄される。但し、洗浄処理の後、処理室２０１内へ搬入するまでの間に、ウエハ２００の表面は一時的に大気に晒されることとなる。そのため、図５（ａ）に示すように、処理室２０１内へ搬入されるウエハ２００の表面の少なくとも一部には、自然酸化膜（ＳｉＯ膜）２００ｂが形成されることとなる。自然酸化膜２００ｂは、凹部の底部、すなわち、露出した単結晶Ｓｉの一部を疎らに（アイランド状に）覆うように形成されることもあり、また、露出した単結晶Ｓｉの全域を連続的に（非アイランド状に）覆うように形成されることもある。

（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。また、回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転を開始する。回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転は、少なくとも、ウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。

（パラレルシードステップ）
その後、次の２つのステップ、すなわち、ステップ１，２を順次実行する。

［ステップ１］
（ＤＣＳガス供給）
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給する。

バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内にＤＣＳガスを流す。ＤＣＳガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＤＣＳガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内へＮ_２ガスを流す。Ｎ_２ガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整され、ＤＣＳガスと一緒に処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。また、ノズル２４９ｂ内へのＤＣＳガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｅ内へＮ_２ガスを流す。Ｎ_２ガスは、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。

ウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給することで、以下の処理を進行させ、ウエハ２００の表面状態を、図５（ｂ）に示す状態へと変化させることができる。

まず、凹部の底部、すなわち、単結晶Ｓｉ上においては、電気陰性度の大きなハロゲン（Ｃｌ）を含むＤＣＳを供給することで、単結晶Ｓｉの表面に形成された自然酸化膜２００ｂにおける酸素（Ｏ）と、ＤＣＳにおけるＣｌと、が引き合い、自然酸化膜２００ｂに含まれるＳｉ−Ｏ結合を切断することができる。これにより、単結晶Ｓｉの表面におけるＳｉの結合手は、フリーとなる。すなわち、単結晶Ｓｉの表面において、Ｓｉの共有結合のダングリングボンド（未結合手）を生じさせることができる。これにより、後述するホモエピタキシャル成長が進行しやすい環境が整うこととなる。なお、凹部の底部においては、上述の反応が進行することにより、表面に形成された自然酸化膜２００ｂが除去されることとなる。すなわち、ＤＣＳガスは、単結晶Ｓｉの表面から自然酸化膜２００ｂを除去するクリーニングガス（洗浄ガス）として作用することとなる。

また、凹部の側部および上部、すなわち、絶縁膜（ＳｉＯ膜）２００ａ上においては、電気陰性度の大きなハロゲン（Ｃｌ）を含むＤＣＳを供給することで、絶縁膜２００ａの表面におけるＯと、ＤＣＳにおけるＣｌと、が引き合い、絶縁膜２００ａに含まれるＳｉ−Ｏ結合を切断することができる。これにより、絶縁膜２００ａの表面に、Ｓｉの未結合手、すなわち、Ｓｉの吸着サイトを形成することができる。なお、ＳｉＯ膜等の絶縁膜２００ａ上には、本来、Ｓｉの未結合手は存在しないか、存在したとしても僅かである。そのため、この状態で、ウエハ２００に対してＤＳガスを供給する後述のステップ２を行っても、絶縁膜２００ａの表面では、Ｓｉの核は成長しないか、たとえ成長したとしてもランダムな成長（アイランド状の成長）となる。

（残留ガス除去）
凹部の底部においてホモエピタキシャル成長が進行しやすい環境が整い、また、凹部の側部および上部においてＳｉの吸着サイトが形成されたら、バルブ２４３ａを閉じ、ＤＣＳガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４４は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは上述の反応に寄与した後のガスを処理室２０１内から排除する。このとき、バルブ２４３ｄ，２４３ｅは開いたままとして、Ｎ_２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留するガスを処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。

このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ２において悪影響が生じることはない。処理室２０１内へ供給するＮ_２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量のＮ_２ガスを供給することで、ステップ２において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。Ｎ_２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。

［ステップ２］
（ＤＳガス供給）
ステップ１が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００に対してＤＳガスを供給する。

このステップでは、バルブ２４３ｂ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御を、ステップ１におけるバルブ２４３ａ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御と同様の手順で行う。ガス供給管２３２ｂ内を流れたＤＳガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＤＳガスが供給されることとなる。

ウエハ２００に対してＤＳガスを供給することで、以下の処理を進行させ、ウエハ２００の表面状態を、図５（ｃ）に示す状態、すなわち、２種類のシードがパラレルに形成された状態へと移行させることができる。

まず、凹部の底部、すなわち、単結晶Ｓｉ上においては、ステップ１を行うことで形成されたＳｉの未結合手にＤＳに含まれるＳｉを結合させ、単結晶Ｓｉ上に、Ｓｉ結晶をエピタキシャル成長（気相エピタキシャル成長）させることができる。下地となる結晶と、この結晶上に成長する結晶と、が同じ材質（Ｓｉ）であることから、この成長は、ホモエピタキシャル成長となる。ホモエピタキシャル成長では、下地となる結晶の上に、この結晶と同じ格子定数を持ち、同じ材料からなる結晶が、同一の結晶方位で成長する。そのため、ホモエピタキシャル成長では、下地となる結晶と、この結晶上に成長する結晶と、が異なる材質であるヘテロエピタキシャル成長に比べ、欠陥の少ない、良質な結晶を得ることができる。このとき形成される核（或いは膜）を、後述する第１のＳｉ膜（エピタキシャルＳｉ膜）２００ｅのシード（第１のシード）２００ｃと考えることができる。

また、凹部の側部および上部、すなわち、絶縁膜２００ａ上においては、ステップ１を行うことで形成された吸着サイトに、ＤＳに含まれるＳｉを吸着させることができる。吸着サイトにＳｉが吸着することで形成される核の結晶構造は、アモルファス（非晶質）、ポリ（多結晶）、または、アモルファスとポリの混晶となる。このとき形成される核を、後述する第２のＳｉ膜２００ｇのシード（第２のシード）２００ｄと考えることができる。

（残留ガス除去）
第１のシード２００ｃ、第２のシード２００ｄの形成、すなわち、２種類のシードの形成（パラレルシード処理）が完了したら、バルブ２４３ｂを閉じ、ＤＳガスの供給を停止する。そして、ステップ１と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくは上述の反応に寄与した後のガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。このとき、処理室２０１内に残留するガス等を完全に排除しなくてもよい点は、ステップ１と同様である。

［所定回数実施］
パラレルシードステップでは、上述したステップ１，２を、交互に、すなわち、同期させることなく非同時に行うサイクルを所定回数（１回以上）行う。パラレルシードステップを行うことで、以下の処理を進行させ、ウエハ２００の表面状態を、図５（ｄ）に示す状態へと移行させることができる。

まず、凹部の底部、すなわち、単結晶Ｓｉ上においては、第１のＳｉ膜２００ｅを形成することができる。第１のＳｉ膜２００ｅは、単結晶Ｓｉ上に形成された第１のシード２００ｃを核として、Ｓｉ結晶がホモエピタキシャル成長することで形成される。第１のＳｉ膜２００ｅの結晶構造は、下地の結晶性を継承した単結晶となる。すなわち、第１のＳｉ膜２００ｅは、下地の単結晶Ｓｉと同一の材料により構成され、同一の格子定数、同一の結晶方位を有する単結晶Ｓｉ膜（エピタキシャルＳｉ膜）となる。パラレルシードステップで形成される第１のＳｉ膜２００ｅをシード層と考えることもできる。この場合、シード層はエピタキシャルＳｉ層で構成されることとなる。このエピタキシャルＳｉ層で構成されるシード層を、第１のシード層と称することもできる。

また、凹部の側部および上部、すなわち、絶縁膜２００ａ上においては、シード層２００ｆを形成することができる。シード層２００ｆは、絶縁膜２００ａ上に第２のシード２００ｄが高密度に成長することで形成され、絶縁膜２００ａの表面を緻密に覆う層となる。シード層２００ｆの結晶構造は、アモルファス、ポリ、または、アモルファスとポリの混晶となる。すなわち、シード層２００ｆは、アモルファスＳｉ層、ポリＳｉ層、または、アモルファスとポリの混晶Ｓｉ層となる。シード層２００ｆを第２のシード層と称することもできる。

このように、パラレルシードステップでは、単結晶Ｓｉ上および絶縁膜２００ａ上に、第１のシード層（エピタキシャルＳｉ層）および第２のシード層（アモルファスＳｉ層、ポリＳｉ層、または、アモルファスとポリの混晶Ｓｉ層）が、それぞれパラレルに形成されることとなる。つまり、パラレルシードステップでは、結晶構造が異なる２種類のＳｉシード層がパラレルに形成されることとなる。これが、このステップをパラレルシードステップと称する所以である。

［パラレルシードステップの処理条件］
ステップ１において、ＭＦＣ２４１ａで制御するＤＣＳガスの供給流量は、例えば１０〜１０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０〜５００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＤＣＳガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば０．５〜１０分、好ましくは１〜５分の範囲内の時間とする。

ステップ２において、ＭＦＣ２４１ｂで制御するＤＳガスの供給流量は、例えば１０〜１０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０〜５００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＤＳガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば０．５〜１０分、好ましくは１〜５分の範囲内の時間とする。

ステップ１，２において、ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅで制御するＮ_２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。

ステップ１，２における処理室２０１内の圧力は、例えば１〜１０００Ｐａ、好ましくは１〜１００Ｐａの範囲内の圧力とする。

ステップ１，２におけるヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば３５０〜４５０℃、好ましくは３７０〜３９０℃の範囲内の温度（第１の温度）となるような温度に設定する。

ウエハ２００の温度が３５０℃未満となると、ステップ２で供給するＤＳが分解しにくくなり、ウエハ２００上への第１のシード２００ｃや第２のシード２００ｄの形成、すなわち、第１のＳｉ膜２００ｅやシード層２００ｆの形成が困難となる場合がある。ウエハ２００の温度を３５０℃以上とすることで、上述の課題を解消することが可能となる。ウエハ２００の温度を３７０℃以上とすることで、ステップ２で供給するＤＳの分解を促進させることができ、また、ステップ１で供給するＤＣＳによる上述のＳｉ−Ｏ結合の切断反応を確実に進行させることが可能となる。すなわち、凹部の底部においてホモエピタキシャル成長の進行しやすい環境を確実に整え、凹部の側部および上部においてＳｉの吸着サイトの形成を確実に行うことが可能となり、また、ウエハ２００上への第１のシード２００ｃや第２のシード２００ｄの形成、すなわち、第１のＳｉ膜２００ｅやシード層２００ｆの形成を確実に行うことが可能となる。

ウエハ２００の温度が４５０℃を超えると、ステップ１で供給するＤＣＳに含まれるＳｉがウエハ２００上へ堆積する場合がある。この場合、単結晶Ｓｉの表面から自然酸化膜が除去される前にＳｉが堆積することとなる。そのため、単結晶Ｓｉ上（自然酸化膜上）では、ホモエピタキシャル成長は進行せず、アモルファスＳｉ膜やポリＳｉ膜が成長することとなる。また、ウエハ２００の温度が４５０℃を超えると、ＤＣＳによる上述のＳｉ−Ｏ結合の切断反応を進行させることが困難となる場合がある。これにより、ウエハ２００上への第１のシード２００ｃや第２のシード２００ｄの形成、すなわち、第１のＳｉ膜２００ｅやシード層２００ｆの形成が困難となる場合がある。ウエハ２００の温度を４５０℃以下とすることで、上述の課題を解消することが可能となる。ウエハ２００の温度を３９０℃以下とすることで、ＤＣＳに含まれるＳｉのウエハ２００上への堆積を確実に抑制しつつ、ＤＣＳによる上述のＳｉ−Ｏ結合の切断反応を確実に進行させることが可能となる。すなわち、凹部の底部においてホモエピタキシャル成長の進行しやすい環境を確実に整え、また、凹部の側部および上部においてＳｉの吸着サイトの形成を確実に行うことが可能となる。これにより、ウエハ２００上への第１のシード２００ｃや第２のシード２００ｄの形成、すなわち、第１のＳｉ膜２００ｅやシード層２００ｆの形成を確実に行うことが可能となる。

よって、ウエハ２００の温度は、例えば３５０〜４５０℃、好ましくは３７０〜３９０℃の範囲内の温度とするのがよい。

ステップ１，２を交互に行うサイクルの実施回数は、例えば１〜２０回、好ましくは、１〜１０回の範囲内とする。これにより形成する第１のＳｉ膜２００ｅの厚さ、および、シード層２００ｆの厚さは、それぞれ、例えば１〜５０Å、好ましくは、５〜２０Åの範囲内の厚さとする。

第１の処理ガスとしては、ＤＣＳガスの他、モノクロロシラン（ＳｉＨ_３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、テトラクロロシランすなわちシリコンテトラクロライド（ＳｉＣｌ_４、略称：ＳＴＣ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ_３、略称：ＴＣＳ）ガス、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ_２Ｃｌ_６、略称：ＨＣＤＳ）ガス等のクロロシラン原料ガスを用いることができる。なお、ステップ１において、ウエハ２００上へのＳｉの堆積を抑制しつつ、上述のＳｉ−Ｏ結合の切断反応を促進させるには、第１の処理ガスとして、１分子中に含まれるＳｉの数が少なく、１分子中に含まれるハロゲン元素（Ｃｌ等）の数が多いハロシラン原料ガスを用いることが好ましい。また、ステップ１において、上述のＳｉ−Ｏ結合の切断反応を適正に抑制するには、１分子中に含まれるハロゲン元素（Ｃｌ等）の数が少ないハロシラン原料ガスを用いることが好ましい。

第２の処理ガスとしては、ＤＳガスの他、ＭＳガス、トリシラン（Ｓｉ_３Ｈ_８、略称：ＴＳ）ガス等のハロゲン元素非含有のシラン原料ガスを用いることができる。

不活性ガスとしては、Ｎ_２ガスの他、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。

（ＣＶＤ成膜ステップ）
第１のＳｉ膜２００ｅ、シード層２００ｆを形成した後、処理室２０１内のウエハ２００に対し、ＭＳガスおよびＰＨガスを供給する。

このステップでは、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御を、ステップ１におけるバルブ２４３ａ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御と同様の手順で行う。ガス供給管２３２ｃ内を流れたＭＳガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量制御され、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。またこのとき、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内にＰＨガスを流す。ＰＨガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＭＳガスとＰＨガスとが一緒、かつ同時に供給されることとなる。

ウエハ２００に対してＭＳガス、ＰＨガスを供給することで、以下の処理を進行させ、ウエハ２００の表面を、図５（ｅ）、図５（ｆ）に示す状態へと順に移行させることができる。

まず、図５（ｅ）に示すように、凹部の底部、すなわち、単結晶Ｓｉ上においては、パラレルシードステップを行うことで形成された第１のＳｉ膜２００ｅを、さらにホモエピタキシャル成長（気相エピタキシャル成長）させることができる。すなわち、図１５（ｄ）における第１のＳｉ膜２００ｅ上に、さらに、第１のＳｉ膜２００ｅと同一の結晶構造を有するエピタキシャルＳｉ膜を成長させることができる。ＭＳガスと一緒にＰＨガスを供給することで、第１のＳｉ膜２００ｅ中に、ドーパントとしてのＰ成分を添加することができる。

また、図５（ｅ）に示すように、凹部の側部および上部、すなわち、絶縁膜２００ａ上においては、パラレルシードステップを行うことで形成されたシード層２００ｆ上に、第２のＳｉ膜２００ｇを形成することができる。第２のＳｉ膜２００ｇの結晶構造は、アモルファス、ポリ、または、アモルファスとポリの混晶となる。すなわち、第２のＳｉ膜２００ｇは、アモルファスＳｉ膜、ポリＳｉ膜、または、アモルファスとポリの混晶Ｓｉ膜となる。シード層２００ｆは非常に薄く、また、第２のＳｉ膜２００ｇと結晶構造および材料が同一であることから、シード層２００ｆを、第２のＳｉ膜２００ｇに含めて考えることもできる。ＭＳガスと一緒にＰＨガスを供給することで、第２のＳｉ膜２００ｇ中にも、ドーパントとしてのＰ成分を添加することができる。

上述の処理を継続することで、第２のＳｉ膜２００ｇの成長により、第１のＳｉ膜２００ｅの成長を停止させることができる。すなわち、図５（ｆ）に示すように、凹部の側部から成長させた第２のＳｉ膜２００ｇにより、第１のＳｉ膜２００ｅの上部を覆うことで、第１のＳｉ膜２００ｅのホモエピタキシャル成長を停止させることができる。この状態で、凹部内、すなわち、ウエハ２００上には、第１のＳｉ膜２００ｅの上に第２のＳｉ膜２００ｇが積層されてなる積層構造（積層膜）が形成されることとなる。凹部内は、この積層膜によって塞がれた状態、すなわち、埋め込まれた状態となる。上述したように、本明細書では、この積層膜を、単にＳｉ膜と称することもある。

積層膜が形成された後、バルブ２４３ｃ，２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＭＳガス、ＰＨガスの供給を停止する。そして、上述のステップ１と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくは上述の反応に寄与した後のガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。このとき、処理室２０１内に残留するガス等を完全に排除しなくてもよい点は、ステップ１と同様である。

［ＣＶＤ成膜ステップの処理条件］
ＭＦＣ２４１ｃで制御するＭＳガスの供給流量は、例えば１０〜２０００ｓｃｃｍ、好ましくは５００〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＳガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、ウエハ２００上に形成するＳｉ膜の膜厚等によって適宜決定することができる。

ＭＦＣ２４１ａで制御するＰＨガスの供給流量は、ウエハ２００上に形成するデバイスの仕様などによって適宜決定されるが、例えば０．１〜５００ｓｃｃｍ、好ましくは、１〜１００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＰＨガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、ウエハ２００上に形成するデバイスの仕様などによって適宜決定することができる。

ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅで制御するＮ_２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。

処理室２０１内の圧力は、例えば１〜１０００Ｐａ、好ましくは１〜１００Ｐａの範囲内の圧力とする。

ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、上述の第１の温度と同等もしくはそれよりも高い温度（第２の温度）となるような温度に設定する。具体的には、ウエハ２００の温度が、例えば３５０〜６５０℃、好ましくは４００〜５５０℃の範囲内の温度（第２の温度）となるような温度に、ヒータ２０７の温度を設定する。

ウエハ２００の温度が３５０℃未満となると、第３の処理ガスの種類によってはガスが分解しにくくなり、結果として、第１のＳｉ膜２００ｅのホモエピタキシャル成長や、第２のＳｉ膜２００ｇの形成処理（以下、これらの処理をＣＶＤ成膜処理ともいう）を進行させることが困難となる場合がある。例えば、第３の処理ガスとしてＤＳガスを用いる場合には、ウエハ２００の温度が３５０℃未満となると、ＤＳが分解しにくくなり、上述のＣＶＤ成膜処理を進行させることが困難となる。ウエハ２００の温度を３５０℃以上とすることで、これを解消することが可能となる。また、ウエハ２００の温度を４００℃以上とすることで、上述のＣＶＤ成膜処理を進行させることが容易となる。例えば、第３の処理ガスとしてＤＳガスを用いる場合には、ウエハ２００の温度を４００℃以上とすることで、ＤＳを分解させやすくなり、上述のＣＶＤ成膜処理を確実に進行させることが可能となる。また、第３の処理ガスとしてＭＳガスを用いる場合には、ウエハ２００の温度を４５０℃以上とすることで、ＭＳを分解させやすくなり、上述のＣＶＤ成膜処理を確実に進行させることが可能となる。

ウエハ２００の温度が６５０℃を超えると、ＣＶＤ反応が強くなり過ぎる（過剰な気相反応が生じる）ことで、膜厚均一性が悪化しやすくなり、その制御が困難となってしまう。また、処理室２０１内においてパーティクルが発生してしまう懸念があり、ウエハ２００上に形成される積層膜の膜質を低下させてしまう場合がある。ウエハ２００の温度を６５０℃以下とすることで、適正な気相反応を生じさせることができることにより、膜厚均一性の悪化を抑制でき、その制御が可能となる。また、処理室２０１内におけるパーティクルの発生も抑制することが可能となる。特に、ウエハ２００の温度を５５０℃以下とすることで、膜厚均一性を確保しやすくなり、その制御が容易となる。

よって、ウエハ２００の温度は、例えば３５０〜６５０℃、好ましくは４００〜５５０℃の範囲内の温度（第２の温度）とするのがよい。なお、ウエハ２００の温度を３５０〜５２０℃の範囲内の温度とした場合、第２のＳｉ膜２００ｇは、アモルファスＳｉ膜となる傾向が強くなる。また、ウエハ２００の温度を５２０〜５３０℃の範囲内の温度とした場合、第２のＳｉ膜２００ｇは、アモルファスとポリとの混晶Ｓｉ膜となる傾向が強くなる。また、ウエハ２００の温度を５３０〜６５０℃の範囲内の温度とした場合、第２のＳｉ膜２００ｇは、ポリＳｉ膜となる傾向が強くなる。いずれの場合も、第１のＳｉ膜２００ｅは、エピタキシャルＳｉ膜となる。

ＣＶＤ成膜ステップで成長させる第１のＳｉ膜２００ｅの厚さ、および、第２のＳｉ膜２００ｇの厚さは、ウエハ２００上に形成するデバイスの仕様などによって適宜決定されるが、例えば、それぞれ１〜５０００Åとすることができる。

第３の処理ガスとしては、ＭＳガスの他、上述のハロゲン元素非含有の水素化シラン原料ガスや、上述のハロシラン原料ガスを好適に用いることができる。第１のＳｉ膜２００ｅおよび第２のＳｉ膜２００ｇ中へのハロゲン元素の残留をそれぞれ抑制させる観点からは、第３の処理ガスとして、ハロゲン元素非含有の水素化シラン原料ガスを用いることが好ましい。また、第１のＳｉ膜２００ｅおよび第２のＳｉ膜２００ｇの成膜レートを向上させる観点からは、第３の処理ガスとして、反応性の高いハロシラン原料ガスを用いることが好ましい。

ドーパントガスとしては、ＰＨガスの他、アルシン（ＡｓＨ_３）ガス等のＶ族元素（Ｐ，Ａｓ等）を含むガスを用いることができる。また、ドーパントガスとしては、Ｖ族元素を含むガスの他、ジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）ガス、トリクロロボラン（ＢＣｌ_３）ガス等のＩＩＩ族元素（Ｂ等）を含むガス等を用いることもできる。

不活性ガスとしては、Ｎ_２ガスの他、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。

（アニールステップ）
第１のＳｉ膜２００ｅ、第２のＳｉ膜２００ｇの形成が完了した後、ヒータ２０７の温度を適正に調整し、ウエハ２００上に形成された第１のＳｉ膜２００ｅ、第２のＳｉ膜２００ｇをそれぞれ熱処理する。

このステップは、バルブ２４３ｄ，２４３ｅを開き、処理室２０１内へＮ_２ガスを供給しながら行ってもよく、また、バルブ２４３ｄ，２４３ｅを閉じ、処理室２０１へのＮ_２ガスの供給を停止した状態で行ってもよい。いずれの場合も、このステップは、バルブ２４３ａ〜２４３ｃを閉じ、処理室２０１内へのシラン原料ガスの供給を停止した状態で行う。

アニールステップを行うことで、ウエハ２００上に形成された第１のＳｉ膜２００ｅと第２のＳｉ膜２００ｇとの積層膜を、図５（ｇ）に示す膜へと変化させることができる。すなわち、第２のＳｉ膜２００ｇ（アモルファスＳｉ膜、ポリＳｉ膜、アモルファスとポリの混晶Ｓｉ膜）のうち第１のＳｉ膜２００ｅ（ホモエピタキシャルＳｉ膜）に接触する部分を、ホモエピタキシャル化させ（固相エピタキシャル成長させ）、ホモエピタキシャルＳｉ膜に変質（改質）させることができる。つまり、第２のＳｉ膜２００ｇの一部の結晶状態を、第１のＳｉ膜２００ｅの結晶状態と同一の結晶状態に変化させることができる。このホモエピタキシャル化された領域については、第１のＳｉ膜２００ｅの一部と考えることができる。すなわち、アニールステップを行うことで、積層膜中における第１のＳｉ膜２００ｅが占める領域を拡大させることができる。

［アニールステップの処理条件］
ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅで制御するＮ_２ガスの供給流量は、それぞれ例えば０〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。

処理室２０１内の圧力は、大気圧未満の圧力とすることが好ましく、例えば、パラレルシードステップやＣＶＤ成膜ステップを行う際と同様、１〜１０００Ｐａ、好ましくは１〜１００Ｐａの範囲内の圧力とする。

ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、上述の第２の温度と同等もしくはそれよりも高い温度（第３の温度）となるような温度に設定する。具体的には、ウエハ２００の温度が、例えば５００〜７００℃、好ましくは５５０〜６００℃の範囲内の温度（第３の温度）となるような温度に、ヒータ２０７の温度を設定する。

ウエハ２００の温度が５００℃未満となると、固相エピタキシャル成長が進行しにくくなり、第２のＳｉ膜２００ｇのうち第１のＳｉ膜２００ｅに接触する部分をホモエピタキシャル化させることが困難となる場合がある。ウエハ２００の温度を５００℃以上とすることで、これを解消することが可能となる。ウエハ２００の温度を５５０℃以上とすることで、固相エピタキシャル成長の成長効率を高めることができ、第２のＳｉ膜２００ｇのうち第１のＳｉ膜２００ｅに接触する部分を、効率よくホモエピタキシャル化させることが可能となる。

ウエハ２００の温度が７００℃を超えると、第２のＳｉ膜２００ｇのうち第１のＳｉ膜２００ｅに接触する部分が、ホモエピタキシャル化することなくポリ化してしまう場合がある。ウエハ２００の温度を７００℃以下とすることで、これを解消することが可能となる。ウエハ２００の温度を６００℃以下とすることで、第２のＳｉ膜２００ｇのうち第１のＳｉ膜２００ｅに接触する部分を固相エピタキシャル成長させ、ホモエピタキシャル化させることが容易となる。

よって、ウエハ２００の温度は、例えば５００〜７００℃、好ましくは５５０〜６００℃の範囲内の温度（第３の温度）とするのがよい。なお、上述の温度帯では、ウエハ２００の温度を低温寄りの温度とする方が、すなわち、低温寄りの温度でゆっくりと熱処理する方が、固相エピタキシャル成長をより適正に進行させることが可能となる。

不活性ガスとしては、安価、かつ、安全性の高いガスを好適に用いることができ、Ｎ_２ガスの他、例えば、Ｈ_２ガスや、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。

（パージ及び大気圧復帰）
熱処理が終了したら、バルブ２４３ｄ，２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅのそれぞれからＮ_２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用する。これにより、処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物が処理室２０１内から除去される（パージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。

（ボートアンロード及びウエハディスチャージ）
ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、反応管２０３の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態で、反応管２０３の下端から反応管２０３の外部に搬出される（ボートアンロード）。処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ）。

（３）本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。

（ａ）パラレルシードステップでは、表面に単結晶Ｓｉが露出したウエハ２００に対し、ハロゲン元素を含むＤＣＳガスを供給するステップ１を行うことで、単結晶Ｓｉの表面に形成された自然酸化膜２００ｂを除去すると共に、単結晶Ｓｉの表面にＳｉの未結合手を生じさせることが可能となる。これにより、単結晶Ｓｉ上へ、エピタキシャルＳｉ膜（第１のＳｉ膜２００ｅ）を成長させることが可能となる。結果として、ウエハ２００の表面（単結晶Ｓｉ）上に、第１のＳｉ膜２００ｅの上に第２のＳｉ膜２００ｇが積層されてなる膜、すなわち、下層側にエピタキシャルＳｉ膜を含む積層膜を形成することが可能となる。この積層膜は、下層側にエピタキシャルＳｉ膜を含むことから、アモルファスＳｉ、ポリＳｉ、または、アモルファスとポリの混晶Ｓｉのみから構成されるＳｉ単膜よりも、ウエハ２００等とのコンタクト抵抗が低く、電気的特性に優れた良質な膜となる。なお、ＤＣＳガスの代わりに、水素化シラン原料ガスや、１分子中にアミノ基を含むアミノシラン原料ガス等の、ハロゲン元素非含有のシラン原料ガスを用いた場合には、単結晶Ｓｉ上にエピタキシャルＳｉ膜が成長しにくくなり、上述の効果を得ることは困難となる。

（ｂ）パラレルシードステップでは、表面に絶縁膜２００ａが露出したウエハ２００に対し、ハロゲン元素を含むＤＣＳガスを供給するステップ１を行うことで、絶縁膜２００ａの表面に、Ｓｉの吸着サイトを形成することが可能となる。これにより、絶縁膜２００ａ上への第２のシード２００ｄの形成、すなわち、シード層２００ｆの形成を確実に行うことが可能となる。結果として、ウエハ２００の表面に凹部が設けられており、凹部の側部が絶縁膜２００ａにより構成されている場合において、凹部内への第２のＳｉ膜２００ｇの形成、すなわち、凹部内へのＳｉ膜の埋め込みを、確実に行うことが可能となる。そして、ウエハ２００上に形成する積層膜（Ｓｉ膜）を、ピンホールの存在しない緻密な膜とすることができ、フッ化水素（ＨＦ）に対する耐性の高い膜とすることが可能となる。

（ｃ）パラレルシードステップでは、ステップ１を行うことで、凹部の底部においてホモエピタキシャル成長の進行しやすい環境を整え、また、凹部の側部および上部においてＳｉの吸着サイトを形成することができる。これにより、ウエハ２００上への第１のＳｉ膜２００ｅおよびシード層２００ｆの形成を、遅滞なく開始させることが可能となる。結果として、積層膜（Ｓｉ膜）のインキュベーションタイム（成長遅れ）を短縮させ、成膜処理の生産性を向上させることが可能となる。

（ｄ）パラレルシードステップでは、ＤＣＳガスの供給とＤＳガスの供給とを交互に行うことで、第１のシード２００ｃおよび第２のシード２００ｄの密度をそれぞれ増やし、第１のＳｉ膜２００ｅおよびシード層２００ｆがアイランド状に成長することを回避することが可能となる。これにより、第１のＳｉ膜２００ｅおよびシード層２００ｆの段差被覆性を高めることができる。結果として、ウエハ２００上に形成するＳｉ膜を、ピンホールの存在しない緻密な膜とすることができ、ＨＦに対する耐性の高い膜とすることが可能となる。

（ｅ）パラレルシードステップでは、ＤＣＳガスの供給とＤＳガスの供給とを交互に行うことから、処理室２０１内における所望しない過剰な気相反応を抑制することができ、処理室２０１内で発生するパーティクルの量を低減させることが可能となる。

（ｆ）パラレルシードステップとＣＶＤ成膜ステップとで、異なる分子構造（化学構造）を有するシラン原料ガス、すなわち、マテリアルの異なるシラン原料ガスを用いることで、最終的に形成する積層膜の成膜効率と膜厚均一性等の特性とを両立させることが可能となる。

例えば、パラレルシードステップにおいて、第２の処理ガスとして、１分子中に２つのＳｉ原子を有し、ＣＶＤ成膜ステップで用いるＭＳガスよりも熱分解温度が低く（分解しやすく）、吸着効率の高いＤＳガスを用いることで、第１のシード２００ｃおよび第２のシード２００ｄの生成効率をそれぞれ高めることが可能となる。これにより、第１のＳｉ膜２００ｅおよびシード層２００ｆの形成効率をそれぞれ高めることが可能となる。すなわち、第２の処理ガスとしてＤＳガスを、第３の処理ガスとしてＭＳガスを用いることで、第２、第３の処理ガスとして共にＭＳガスを用いる場合よりも、ウエハ２００上へ形成する積層膜の成膜効率を高めることが可能となる。

また例えば、ＣＶＤ成膜ステップにおいて、第３の処理ガスとして、１分子中に１つのＳｉ原子を有し、パラレルシードステップで用いるＤＳガスよりも熱分解温度が高く（分解しにくく）、吸着効率が低いＭＳガスを用いることで、第１のＳｉ膜２００ｅおよび第２のＳｉ膜２００ｇの成膜速度をそれぞれ適正に制御することが可能となる。これにより、第１のＳｉ膜２００ｅおよび第２のＳｉ膜２００ｇの面内膜厚均一性や段差被覆性等の特性をそれぞれ向上させることが可能となる。すなわち、第２の処理ガスとしてＤＳガスを、第３の処理ガスとしてＭＳガスを用いることで、第２、第３の処理ガスとして共にＤＳガスを用いる場合よりも、ウエハ２００上へ形成する積層膜の面内膜厚均一性や段差被覆性等の特性を向上させることが可能となる。

（ｇ）アニールステップを行うことにより、ウエハ２００上に形成する積層膜の膜質を、さらに向上させることが可能となる。例えば、第２のＳｉ膜２００ｇのうち第１のＳｉ膜２００ｅに接触する部分をホモエピタキシャル化（固相エピタキシャル成長）させ、積層膜中における第１のＳｉ膜２００ｅ（ホモエピタキシャルＳｉ膜）が占める領域を拡大させることにより、積層膜のコンタクト抵抗をさらに低減させることが可能となる。また、例えば、アニールステップを行うことにより、積層膜をさらに緻密化させ、ＨＦ耐性のさらに高い膜とすることも可能となる。

（ｈ）上述の効果は、第１の処理ガスとしてＤＣＳガス以外のハロシランガスを用いる場合や、第２の処理ガスとしてＤＳガス以外の水素化シランガスを用いる場合や、第３の処理ガスとしてＭＳガス以外の水素化シランガスを用いる場合や、ドーパントガスとしてＰＨガス以外のドーパントガスを用いる場合にも、同様に得ることができる。

（４）変形例
本実施形態における成膜シーケンスは、上記に示した態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。

（変形例１）
図６や以下に示す成膜シーケンスのように、パラレルシードステップでは、ステップ１，２を交互に行うサイクルを開始する前に、ウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給するステップ（プリクリーニングステップ）を行うようにしてもよい。本変形例によっても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、ウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給することによる上述の作用を、より確実に得ることができる。特に、プリクリーニングステップにおけるＤＣＳガスの供給時間を、ステップ１におけるＤＣＳガスの供給時間よりも長くすることで、ウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給することによる上述の作用を、さらに確実に得ることができる。

〔ＤＣＳ→（ＤＣＳ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ ⇒ Ｓｉ

（変形例２）
図７に示す成膜シーケンスのように、パラレルシードステップでは、ステップ１，２を交互に行うサイクルを所定回数行う際に、初回のサイクルのステップ１におけるＤＣＳガスの供給時間を、その後のサイクルのステップ１におけるＤＣＳガスの供給時間よりも長くしてもよい。本変形例によっても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、ウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給することによる上述の作用を、より確実に得ることができる。

（変形例３）
図８に示す成膜シーケンスのように、パラレルシードステップでは、ステップ１，２を交互に行うサイクルを所定回数行う際に、初回のサイクルのステップ１におけるＤＣＳガスの供給流量を、その後のサイクルのステップ１におけるＤＣＳガスの供給流量よりも多くしてもよい。本変形例によっても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、ウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給することによる上述の作用を、より確実に得ることができる。

（変形例４）
図９に示す成膜シーケンスのように、パラレルシードステップでは、ステップ１，２を交互に行うサイクルを所定回数行う際、サイクルを行う度に、ステップ１におけるＤＣＳガスの供給流量を徐々に減少させるようにしてもよい。また、パラレルシードステップでは、ステップ１，２を交互に行うサイクルを所定回数行う際、サイクルを行う度に、ステップ１におけるＤＣＳガスの供給時間を徐々に短縮させるようにしてもよい。本変形例によっても、図４に示す成膜シーケンスや変形例１〜３と同様の効果が得られる。また、パラレルシードステップの途中からＤＣＳガスの供給流量や供給時間を減らすことで、ＤＣＳガスの使用量を削減し、成膜コストを低減させることも可能となる。

（変形例５）
図１０や以下に示す成膜シーケンスのように、パラレルシードステップでは、ステップ１を行った後、ステップ２を間欠的に複数回行うようにしてもよい。本変形例によっても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、パラレルシードステップの途中からＤＣＳガスの供給を行わないようにすることで、ＤＣＳガスの使用量を低減させ、成膜コストを削減することも可能となる。なお、本変形例のステップ１におけるＤＣＳガスの供給時間を、図４に示す成膜シーケンスのステップ１におけるＤＣＳガスの供給時間よりも長くすることで、ウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給することによる上述の作用を、確実に得ることができる。また、本変形例のステップ１におけるＤＣＳガスの供給流量を、図４に示す成膜シーケンスのステップ１におけるＤＣＳガスの供給流量よりも多くすることで、ウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給することによる上述の作用を、確実に得ることができる。

〔ＤＣＳ→ＤＳ×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ ⇒ Ｓｉ

（変形例６）
図１１や以下に示す成膜シーケンスのように、第２、第３の処理ガスとして、同一の分子構造を有するシラン原料ガス、すなわち、マテリアルの等しいシラン原料ガスを用いるようにしてもよい。図１１は、第２、第３の処理ガスとして、共にＤＳガスを用いる場合を示している。本変形例によっても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、第２、第３の処理ガスとして、ＭＳガスよりも熱分解温度の低い（吸着性の高い）ＤＳガスを用いる場合、ウエハ２００上に形成するＳｉ膜の成膜速度を向上させ、成膜処理の生産性を向上させることも可能となる。また、第２、第３の処理ガスとして、ＤＳガスよりも熱分解温度の高い（吸着性の低い）ＭＳガスを用いる場合、ウエハ２００上に形成するＳｉ膜の段差被覆性や膜厚均一性を向上させることも可能となる。

〔（ＤＣＳ→ＤＳ）×ｎ→ＤＳ〕→ＡＮＬ ⇒ Ｓｉ

（変形例７）
第１の処理ガスとして、ＤＣＳガス以外のクロロシラン原料ガスを用いてもよい。以下、第１の処理ガスとして、ＨＣＤＳガス、ＭＣＳガスを用いる成膜シーケンスを例示する。

〔（ＨＣＤＳ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ ⇒ Ｓｉ

〔（ＭＣＳ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ ⇒ Ｓｉ

本変形例によっても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。なお、第１の処理ガスとして、ＤＣＳガスよりも１分子中に含まれるＣｌ原子の数の多いＨＣＤＳガスを用いることで、図４に示す成膜シーケンスよりも、ウエハ２００に対して第１の処理ガスを供給することによる上述の作用をさらに高めることが可能となる。また、第１の処理ガスとして、ＤＣＳガスよりも１分子中に含まれるＣｌ原子の数の少ないＭＣＳガスを用いることで、図４に示す成膜シーケンスよりも、ウエハ２００に対して第１の処理ガスを供給することによる上述の作用を適正に抑制することが可能となる。

（変形例８）
第１の処理ガスとして、炭素（Ｃ）非含有のシラン原料ガスではなく、Ｃを含むシラン原料ガス、すなわち、Ｃソースとしても作用するシラン原料ガスを用いるようにしてもよい。以下、第１の処理ガスとして、１，１，２，２−テトラクロロ−１，２−ジメチルジシラン（（ＣＨ_３）_２Ｓｉ_２Ｃｌ_４、略称：ＴＣＤＭＤＳ）ガス、ビス（トリクロロシリル）メタン（（ＳｉＣｌ_３）_２ＣＨ_２、略称：ＢＴＣＳＭ）ガスを用いる成膜シーケンスを例示する。

〔（ＴＣＤＭＤＳ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ ⇒ Ｓｉ

〔（ＢＴＣＳＭ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ ⇒ Ｓｉ

本変形例によっても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、本変形例によれば、パラレルシードステップで形成する第１のＳｉ膜２００ｅやシード層２００ｆ中に、Ｃを微量に添加することが可能となる。第１のＳｉ膜２００ｅ中にＣを添加することにより、第１のＳｉ膜２００ｅのポリ化を抑制し、この膜をエピタキシャルＳｉ膜とすることが容易となる。また、シード層２００ｆ中にＣを添加することにより、シード層２００ｆを構成する結晶粒のグレインサイズを小さくすることができ、シード層２００ｆを緻密な層とすることが容易となる。但し、ウエハ２００上に形成するデバイスの仕様によっては、第１のＳｉ膜２００ｅやシード層２００ｆ中へのＣの添加を回避したい場合もある。この場合には、図４に示す成膜シーケンス等のように、第１の処理ガスとして、Ｃ非含有の水素化シラン原料ガスを用いることが好ましい。

（変形例９）
第１の処理ガスとして、Ｃｌ（クロロ基）以外のハロゲン基を含むハロシラン原料ガス、例えば、Ｆ（フルオロ基）、Ｂｒ（ブロモ基）、Ｉ（ヨード基）等を含むハロシラン原料ガスを用いてもよい。例えば、第１の処理ガスとして、モノフルオロシラン（ＳｉＨ_３Ｆ、略称：ＭＦＳ）ガス、テトラフルオロシランすなわちシリコンテトラフルオライド（ＳｉＦ_４、略称：ＳＴＦ）ガス、トリフルオロシラン（ＳｉＨＦ_３、略称：ＴＦＳ）ガス、ヘキサフルオロジシラン（Ｓｉ_２Ｆ_６、略称：ＨＦＤＳ）ガス等のフルオロシラン原料ガスや、モノブロモシラン（ＳｉＨ_３Ｂｒ、略称：ＭＢＳ）ガス、テトラブロモシランすなわちシリコンテトラブロマイド（ＳｉＢｒ_４、略称：ＳＴＢ）ガス、トリブロモシラン（ＳｉＨＢｒ_３、略称：ＴＢＳ）ガス、ヘキサブロモジシラン（Ｓｉ_２Ｂｒ_６、略称：ＨＢＤＳ）ガス等のブロモシラン原料ガスや、モノヨードシラン（ＳｉＨ_３Ｉ、略称：ＭＩＳ）ガス、テトラヨードシランすなわちシリコンテトラヨーダイド（ＳｉＩ_４、略称：ＳＴＩ）ガス、トリヨードシラン（ＳｉＨＩ_３、略称：ＴＩＳ）ガス、ヘキサヨードジシラン（Ｓｉ_２Ｉ_６、略称：ＨＩＤＳ）ガス等のヨードシラン原料ガスを用いてもよい。以下、第１の処理ガスとして、ＳＴＦガス、ＳＴＢガス、ＳＴＩガスを用いる成膜シーケンスを例示する。

〔（ＳＴＦ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ ⇒ Ｓｉ

〔（ＳＴＢ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ ⇒ Ｓｉ

〔（ＳＴＩ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ ⇒ Ｓｉ

本変形例によっても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。但し、第１の処理ガスとしてＦを含むガスを用いる場合、成膜の下地（単結晶Ｓｉの表面や絶縁膜２００ａの表面）がプリエッチングされてしまう場合がある。プリエッチングを抑制するには、第１の処理ガスとして、Ｆ以外のハロゲン基を含むハロシラン原料ガスを用いるのが好ましい。

（変形例１０）
第１の処理ガスとして、Ｓｉ非含有のクロロ基を含むクロロ系ガスを用いてもよい。また、Ｓｉ非含有のＣｌ以外のハロゲン基を含むハロゲン系ガスを用いてもよい。以下、第１の処理ガスとして、塩化水素（ＨＣｌ）ガス、塩素（Ｃｌ_２）ガス、ＢＣｌ_３ガス、フッ化塩素（ＣｌＦ_３）ガスを用いる成膜シーケンスを例示する。

〔（ＨＣｌ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ ⇒ Ｓｉ

〔（Ｃｌ_２→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ ⇒ Ｓｉ

〔（ＢＣｌ_３→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ ⇒ Ｓｉ

〔（ＣｌＦ_３→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ ⇒ Ｓｉ

本変形例によっても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。但し、第１の処理ガスとしてＳｉ非含有のハロゲン系ガスを用いる場合、成膜の下地（単結晶Ｓｉの表面や絶縁膜２００ａの表面）がプリエッチングされてしまう場合がある。プリエッチングを抑制するには、第１の処理ガスとして、Ｓｉを含むハロゲン系ガス、例えば、クロロシラン原料ガス等を用いるのが好ましい。

（変形例１１）
第２の処理ガスとして、Ｃおよび窒素（Ｎ）非含有のシラン原料ガスだけでなく、ＣおよびＮを含むシラン原料ガス、すなわち、Ｃソースとしても作用し、Ｎソースとしても作用するシラン原料ガスを用いてもよい。例えば、第２の処理ガスとして、モノアミノシラン（ＳｉＨ_３Ｒ）ガス、ジアミノシラン（ＳｉＨ_２ＲＲ’）ガス、トリアミノシラン（ＳｉＨＲＲ’Ｒ’’）ガス、テトラアミノシラン（ＳｉＲＲ’Ｒ’’Ｒ’’’）ガス等のアミノシラン原料ガスを用いてもよい。なお、Ｒ、Ｒ’、Ｒ’’、Ｒ’’’のそれぞれは、リガンド（配位子）を示している。アミノシラン原料ガスとしては、例えば、ブチルアミノシラン（ＢＡＳ）ガス、ビスターシャリブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）ガス、ジメチルアミノシラン（ＤＭＡＳ）ガス、ビスジメチルアミノシラン（ＢＤＭＡＳ）ガス、トリジメチルアミノシラン（３ＤＭＡＳ）ガス、ジエチルアミノシラン（ＤＥＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（ＢＤＥＡＳ）ガス、ジプロピルアミノシラン（ＤＰＡＳ）ガス、ジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）ガス等を用いることができる。以下、第２の処理ガスとして、ＢＴＢＡＳガス、３ＤＭＡＳガス、ＤＩＰＡＳガスを用いる成膜シーケンスを例示する。

〔（ＨＣＤＳ→ＢＴＢＡＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ ⇒ Ｓｉ

〔（ＨＣＤＳ→３ＤＭＡＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ ⇒ Ｓｉ

〔（ＨＣＤＳ→ＤＩＰＡＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ ⇒ Ｓｉ

本変形例によっても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、本変形例によれば、変形例８と同様に、パラレルシードステップで形成する第１のＳｉ膜２００ｅやシード層２００ｆ中に、Ｃ等を微量に添加することが可能となる。これにより、第１のＳｉ膜２００ｅをホモエピタキシャル成長させたり、シード層２００ｆを緻密化させたりすることが容易となる。但し、ウエハ２００上に形成するデバイスの仕様によっては、第１のＳｉ膜２００ｅやシード層２００ｆ中へのＣやＮの添加を回避したい場合もある。この場合には、図４に示す成膜シーケンス等のように、第２の処理ガスとして、ＣおよびＮ非含有の水素化シラン原料ガスを用いることが好ましい。

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

例えば、上述の実施形態では、図１２（ａ）に示す表面構造を有するウエハ２００を処理する場合について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。

例えば、図１２（ｂ）に示すように、ウエハ２００の表面に凹部が形成され、この凹部の開口部を囲うように絶縁膜２００ａが形成されている場合、すなわち、凹部の底部が単結晶Ｓｉにより形成され、凹部の側部が単結晶Ｓｉと絶縁膜２００ａとにより形成されている場合であっても、本発明は好適に適用可能である。また、例えば、図１２（ｃ）に示すように、ウエハ２００の表面に凹部が形成され、この凹部内を埋め込むように絶縁膜２００ａが形成されている場合であっても、本発明は好適に適用可能である。また、例えば、図１２（ｄ）に示すように、ウエハ２００の表面に凹部が形成され、この凹部の側部に絶縁膜２００ａが形成されている場合であっても、本発明は好適に適用可能である。

いずれの場合においても、上述の実施形態で示したパラレルシードステップ、ＣＶＤ成膜ステップを行うことで、単結晶Ｓｉ上に第１のＳｉ膜２００ｅをホモエピタキシャル成長させるとともに、絶縁膜２００ａ上に第２のＳｉ膜２００ｇを成長させることができる。これにより、単結晶Ｓｉ上に、第１のＳｉ膜上に第２のＳｉ膜が形成された積層構造（積層膜）を形成することができる。また、上述の実施形態で示したアニールステップを行うことで、積層膜中における第１のＳｉ膜が占める領域を拡大させることもできる。

また例えば、上述の実施形態では、パラレルシードステップ〜アニールステップを同一の処理室内にて（ｉｎ−ｓｉｔｕで）行う場合について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、パラレルシードステップおよびＣＶＤ成膜ステップと、アニールステップと、をそれぞれ異なる処理室内にて（ｅｘ−ｓｉｔｕで）行うこともできる。一連のステップをｉｎ−ｓｉｔｕで行えば、途中、ウエハ２００が大気曝露されることなく、ウエハ２００を真空下に置いたまま一貫して処理を行うことができ、安定した基板処理を行うことができる。一部のステップをｅｘ−ｓｉｔｕで行えば、それぞれの処理室内の温度を例えば各ステップでの処理温度又はそれに近い温度に予め設定しておくことができ、温度調整に要する時間を短縮させ、生産効率を高めることができる。

また例えば、上述の実施形態や変形例等では、第１のＳｉ膜および第２のＳｉ膜を形成した後、アニールステップを行う例について説明したが、アニールステップの実施は省略することができる。すなわち、上述の実施形態や変形例の手法によれば、アニールステップを行うことなく、すなわち、アズデポ（ａｓ−ｄｅｐｏ．）の状態で、単結晶Ｓｉと第２のＳｉ膜との界面にエピタキシャルＳｉ膜（第１のＳｉ膜）を形成することができ、この構成（構造）を得るのにアニールステップを必ずしも行う必要はない。ただし、その場合であっても、アニールステップを行うことでエピタキシャル膜の領域を拡大することができ、コンタクト抵抗をさらに低減させることが可能となる。

上述の実施形態や変形例の手法は、揮発性半導体記憶装置（揮発性メモリ）であるダイナミックランダムアクセスメモリ（以下、ＤＲＡＭとも称する）の製造工程に適用することができる。以下、ＤＲＡＭの製造工程について、図１５（ａ）〜図１５（ｈ）、図１６（ａ）〜図１６（ｇ）を参照しつつ説明する。

なお、ここでは、便宜上、ＤＲＡＭの製造工程の一部について説明することとし、それ以外の工程については説明を省略することとする。また、ここでは、便宜上、ＤＲＡＭを構成する膜や構造の一部について説明することとし、それ以外の膜や構造については説明を省略することとする。

まず、図１５（ａ）に示すように、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等をハードマスクとして、単結晶Ｓｉ製のウエハの表面をエッチングし、ウエハの表面にトレンチを形成する。その後、図１５（ｂ）に示すように、トレンチが形成されたウエハの表面上に、ＳｉＯ膜等をライナー膜として形成する。ＳｉＯ膜は、例えばＣＶＤ法や熱酸化法により形成することができる。その後、図１５（ｃ）に示すように、表面にライナー膜が形成されたトレンチ内をＳｉＯ膜で埋め込む。ＳｉＯ膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。

トレンチの埋め込みを行った後、図１５（ｄ）に示すように、ＣＭＰにより表面の平坦化を行う。平坦化を行った後、図１５（ｅ）に示すように、ウエハ上に形成されているＳｉＯ膜やＳｉＮ膜等をドライエッチング等により除去する。その後、図１５（ｆ）に示すように、ライナー膜の付け直しを行う。すなわち、再度、トレンチの表面にライナー膜としてＳｉＯ膜等を形成する。ＳｉＯ膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。

その後、図１５（ｇ）に示すように、ライナー膜（ＳｉＯ膜）上にワードライン用のタングステン（Ｗ）膜を形成し、Ｗ膜によりトレンチの埋め込みを行う。Ｗ膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。トレンチ内へＷ膜を埋め込んだ後、ドライエッチング等により、Ｗ膜の一部（上部）を除去する。図１５（ｇ）は、トレンチ内に埋め込まれたＷ膜の一部を除去した状態を示している。その後、図１５（ｈ）に示すように、トレンチ内に埋め込まれ一部が除去されたＷ膜上にＳｉＮ膜を形成する。ＳｉＮ膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。ＳｉＮ膜形成後、ＣＭＰにより表面の平坦化を行う。これにより、トレンチ内にＷ膜とＳｉＮ膜とが積層された構造を形成することができる。なお、図１５（ｈ）は、トレンチ内のＷ膜上にＳｉＮ膜を形成した後に、表面の平坦化を行った後の状態を示している。

その後、図１６（ａ）に示すように、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等の層間絶縁膜を形成する。これらの膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。その後、図１６（ｂ）に示すように、リソグラフィー、ドライエッチング等により、ＳｉＯ膜上のＳｉＮ膜をパターニングする。そして、そのＳｉＮ膜をハードマスクとして、ＳｉＯ膜に対しドライエッチングを行う。これにより、トレンチ内に形成されたＳｉＮ膜上のＳｉＯ膜を残し、他の部分のＳｉＯ膜を除去する。なお、ドライエッチング後は、トレンチ内に形成されたＳｉＮ膜上に、ＳｉＯ膜と、ＳｉＯ膜をドライエッチングする際にハードマスクとして用いたＳｉＮ膜とが残ることとなる。図１６（ｂ）は、ＳｉＯ膜に対しドライエッチングを行った後の状態を示している。その後、図１６（ｃ）に示すように、ＳｉＯ膜をドライエッチングする際にハードマスクとして用いたＳｉＮ膜をドライエッチングにより除去する。

その後、図１６（ｄ）に示すように、上述の実施形態や変形例と同様のパラレルシードステップを行うことで、ウエハの表面が露出した部分、すなわち単結晶Ｓｉ上にホモエピタキシャルＳｉ層で構成される第１のシード層（第１のＳｉ膜）を形成すると共に、ＳｉＯ膜上にアモルファスＳｉ層、ポリＳｉ層、または、アモルファスとポリの混晶Ｓｉ層で構成される第２のシード層を形成する。図１６（ｄ）では、単結晶Ｓｉ上に、第１のシード層としてホモエピタキシャルＳｉ（Ｅｐｉ−Ｓｉ）層を形成し、ＳｉＯ膜上に、第２のシード層としてアモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ）層を形成する例を示している。この場合、第１のシード層をエピタキシャルＳｉシード層と称することもできる。また、第２のシード層をアモルファスＳｉシード層と称することもできる。

その後、図１６（ｅ）に示すように、上述の実施形態や変形例と同様のＣＶＤ成膜ステップを行うことで、単結晶Ｓｉ上の第１のシード層（第１のＳｉ膜）を、さらにホモエピタキシャル成長させる（第１のシード層上にさらにホモエピタキシャルＳｉ膜を成長させる）と共に、ＳｉＯ膜上の第２のシード層上にアモルファスＳｉ膜、ポリＳｉ膜、または、アモルファスとポリの混晶Ｓｉ膜で構成される第２のＳｉ膜を形成する。これにより、隣接するＳｉＯ膜と単結晶Ｓｉとで構成される凹部内をＳｉ膜で埋め込むことができる。なお、単結晶Ｓｉ上には、第１のＳｉ膜上に第２のＳｉ膜が積層されてなる積層構造を形成することができる。すなわち、単結晶Ｓｉと第２のＳｉ膜との界面にエピタキシャルＳｉ膜を形成することができる。図１６（ｅ）では、第１のＳｉ膜としてエピタキシャルＳｉ膜を形成し、第２のＳｉ膜としてアモルファスＳｉ膜を形成する例を示している。すなわち、図１６（ｅ）では、単結晶ＳｉとアモルファスＳｉ膜との界面にエピタキシャルＳｉ膜を形成する例を示している。なお、このとき、上述の実施形態や変形例と同様、Ｓｉ膜中にＰやＢやＡｓ等のドーパントを添加することができる。この後、上述の実施形態や変形例と同様のアニールステップを行うことで、エピタキシャルＳｉ膜の領域を拡大するようにしてもよい。なお、上述の実施形態や変形例の手法によれば、アニールステップを行うことなく、すなわち、アズデポ（ａｓ−ｄｅｐｏ．）で、エピタキシャルＳｉ膜を形成することができるので、アニールステップを省略することができる。第１のＳｉ膜および第２のＳｉ膜はコンタクトプラグとして作用することとなる。

その後、図１６（ｆ）に示すように、ＣＭＰにより表面の平坦化を行う。平坦化を行った後、図１６（ｇ）に示すように、コンタクト部を形成し、その後、キャパシタ部を形成する。図１６（ｇ）の下部には、キャパシタ部やコンタクト部を含む積層構造を縦断面図で示しており、図１６（ｇ）の上部には、キャパシタ部のうち破線で示す部分の横断面図を示している。

このようにして、ＤＲＡＭの主要部が形成されることとなる。

上述の実施形態や変形例の手法をＤＲＡＭの製造工程に適用する場合においてもコンタクト抵抗を大幅に低減させることが可能となり、電気的特性を大幅に改善することが可能となる。

上述の実施形態や変形例は、不揮発性半導体記憶装置（不揮発性メモリ）であるフラッシュメモリの製造工程に適用することができる。以下、フラッシュメモリの一種であるＮＡＮＤ型フラッシュメモリ、中でも、三次元ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ（以下、３ＤＮＡＮＤとも称する）の製造工程について、図１７（ａ）〜図１７（ｈ）を参照しつつ説明する。なお、三次元ＮＡＮＤ型フラッシュメモリを、単に、三次元フラッシュメモリ（三次元不揮発性半導体記憶装置）と称することもできる。

なお、ここでは、便宜上、３ＤＮＡＮＤの製造工程の一部について説明することとし、それ以外の工程については説明を省略することとする。また、ここでは、便宜上、３ＤＮＡＮＤを構成する膜や構造の一部について説明することとし、それ以外の膜や構造については説明を省略することとする。

まず、図１７（ａ）に示すように、単結晶Ｓｉ製のウエハの表面上に、ＳｉＮ膜とＳｉＯ膜とが交互に複数層積層されてなる多層積層膜（以下、単に積層膜とも称する）を形成する。ここでは、最下層および最上層をＳｉＯ膜とする例を示している。これらの膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。図１７（ａ）では、便宜上、積層数が９層である例を示しているが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、積層数は２０層以上であってもよく、３０層以上、さらには４０層以上であってもよい。

その後、図１７（ｂ）に示すように、積層膜に、ドライエッチング等により、チャネルホールを形成し、チャネルホール内にＯＮＯ膜、すなわち、ＳｉＯ膜／ＳｉＮ膜／ＳｉＯ膜の３層で構成される絶縁膜を形成する。これらの膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。図１７（ｂ）は、積層膜に形成したチャネルホール内にＯＮＯ膜を形成した状態を示している。

ＯＮＯ膜のウエハとの接触部分が除去された状態で、図１７（ｃ）に示すように、上述の実施形態や変形例と同様のパラレルシードステップを行う。これにより、ウエハの表面が露出した部分、すなわち単結晶Ｓｉ上にホモエピタキシャルＳｉ層で構成される第１のシード層（第１のＳｉ膜）を形成すると共に、ＯＮＯ膜上（正確にはＯＮＯ膜を構成するＳｉＯ膜上）にアモルファスＳｉ層、ポリＳｉ層、または、アモルファスとポリの混晶Ｓｉ層で構成される第２のシード層を形成する。図１７（ｃ）では、単結晶Ｓｉ上に、第１のシード層としてホモエピタキシャルＳｉ（Ｅｐｉ−Ｓｉ）層を形成し、ＳｉＯ膜上に、第２のシード層としてポリＳｉ（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）層を形成する例を示している。この場合、第１のシード層をエピタキシャルＳｉシード層と称することもできる。また、第２のシード層をポリＳｉシード層と称することもできる。

その後、図１７（ｄ）に示すように、上述の実施形態や変形例と同様のＣＶＤ成膜ステップを行うことで、単結晶Ｓｉ上の第１のシード層（第１のＳｉ膜）を、さらにホモエピタキシャル成長させる（第１のシード層上にさらにホモエピタキシャルＳｉ膜を成長させる）と共に、ＯＮＯ膜上の第２のシード層上にアモルファスＳｉ膜、ポリＳｉ膜、または、アモルファスとポリの混晶Ｓｉ膜で構成される第２のＳｉ膜を形成する。図１７（ｄ）では、第１のＳｉ膜としてホモエピタキシャルＳｉ（Ｅｐｉ−Ｓｉ）膜を形成し、第２のＳｉ膜としてポリＳｉ（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）膜を形成する例を示している。すなわち、図１７（ｄ）では、単結晶Ｓｉ上にエピタキシャルＳｉ膜を形成し、ＯＮＯ膜上にポリＳｉ膜を形成する例を示している。なお、このとき、上述の実施形態や変形例と同様、Ｓｉ膜中にＰやＢやＡｓ等のドーパントを添加することができる。Ｓｉ膜の膜厚は、１０ｎｍ以下、例えば３〜１０ｎｍとすることができ、さらには、５ｎｍ以下、例えば３〜５ｎｍとすることもできる。この後、上述の実施形態や変形例と同様のアニールステップを行うことで、エピタキシャルＳｉ膜の領域を拡大するようにしてもよい。なお、上述の実施形態や変形例の手法によれば、アニールステップを行うことなく、すなわち、アズデポで、エピタキシャルＳｉ膜を形成することができるので、アニールステップを省略することができる。第１のＳｉ膜および第２のＳｉ膜はチャネルとして作用することとなる。以下、このチャネルとして機能するＳｉ膜（第１のＳｉ膜、第２のＳｉ膜）をチャネルＳｉとも称する。

その後、図１７（ｅ）に示すように、チャネルホール内の残りの部分、すなわち、第１のＳｉ膜（エピタキシャルＳｉ膜）と第２のＳｉ膜（ポリＳｉ膜）とで構成される凹部内をＳｉＯ膜で埋め込む。ＳｉＯ膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。

このようにして、チャネル部が形成されることとなる。

その後、図１７（ｆ）に示すように、ＳｉＮ膜とＳｉＯ膜とが交互に複数層積層されてなる多層積層膜（積層膜）にトレンチを形成する。トレンチは、ドライエッチング等により形成することができる。その後、積層膜を構成するＳｉＮ膜をドライエッチング等により除去する。これにより、積層膜を構成していたＳｉＯ膜が残された状態となる。図１７（ｆ）は、積層膜にトレンチを形成した後に、ＳｉＮ膜をドライエッチング等により除去した後の状態を示している。

その状態で、図１７（ｇ）に示すように、ＳｉＮ膜を除去した部分、すなわち、上下に隣接するＳｉＯ膜の間に、コントロールゲートとして作用するＴｉＮ膜、Ｗ膜等の金属膜等を形成する。これらの膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。その後、成膜の際にトレンチ内に形成された（上下に隣接するＳｉＯ膜の間からはみ出した）ＴｉＮ膜、Ｗ膜等の金属膜等をドライエッチング等により除去する。これにより、トレンチが再形成されることとなる。図１７（ｇ）は、トレンチを再形成した後の状態を示している。

このようにして、ＳｉＯ膜とコントロールゲート（ＴｉＮ膜、Ｗ膜等）とが積層されてなるコントロールゲート部が形成されることとなる。

その状態で、図１７（ｈ）に示すように、トレンチ内をＳｉＯ膜等の膜で埋め込む。ＳｉＯ膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。その際、コントロールゲート部の上部やチャネル部の上部にもＳｉＯ膜等の膜が形成されることとなる。その後、ドライエッチング等により、チャネル部の上部にコンタクトホールを形成し、コンタクトホール内に、コンタクトとして作用する金属膜を形成する。図１７（ｈ）は、コンタクトホール内に金属膜を形成した後の状態を示している。

このようにして、３ＤＮＡＮＤの主要部が形成されることとなる。

上述の実施形態や変形例の手法を３ＤＮＡＮＤの製造工程に適用する場合においてもＳｉウエハとチャネルＳｉとのコンタクト抵抗を大幅に低減させることが可能となり、電気的特性を大幅に改善することが可能となる。

また、上述の実施形態や変形例の手法を３ＤＮＡＮＤの製造工程に適用することにより、平坦で緻密なシード層（第１のシード層、第２のシード層）を形成することができ、薄くても平坦で緻密なＳｉ膜（第１のＳｉ膜、第２のＳｉ膜）を形成することができることから、Ｓｉ膜をピンホールの存在しない膜（ピンホールフリーの膜）とすることができる。これにより、Ｓｉ膜形成後に行われるＨＦ等を用いたウエット処理でＳｉ膜の下地膜がエッチングされてしまうことを防止することが可能となる。また、薄くても平坦で緻密なＳｉ膜を形成することができることから、第２のＳｉ膜（ポリＳｉ膜）の薄膜化が可能となり、それにより、結晶粒界での電荷のトラップ密度を低減させることができ、３ＤＮＡＮＤのチャネルにて電子の移動度を上げることが可能となる。

基板処理に用いられるレシピ（処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、処理内容（形成する膜の膜種、組成比、膜質、膜厚、処理手順、処理条件等）に応じて、それぞれ個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担（処理手順や処理条件等の入力負担等）を低減でき、操作ミスを回避しつつ、処理を迅速に開始できるようになる。

上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更するようにしてもよい。

上述の実施形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、例えば、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。また、上述の実施形態では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。これらの場合においても、処理手順、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理手順、処理条件とすることができる。

例えば、図１４（ａ）に示す処理炉３０２を備えた基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、本発明は好適に適用できる。処理炉３０２は、処理室３０１を形成する処理容器３０３と、処理室３０１内にガスをシャワー状に供給するガス供給部としてのシャワーヘッド３０３ｓと、１枚または数枚のウエハ２００を水平姿勢で支持する支持台３１７と、支持台３１７を下方から支持する回転軸３５５と、支持台３１７に設けられたヒータ３０７と、を備えている。シャワーヘッド３０３ｓのインレット（ガス導入口）には、ガス供給ポート３３２ａ，３３２ｂが接続されている。ガス供給ポート３３２ａには、上述の実施形態の第１処理ガス供給システム、ドーパントガス供給システムと同様のガス供給システムが接続されている。ガス供給ポート３３２ｂには、上述の実施形態の第２処理ガス供給システム、第３処理ガス供給システムと同様のガス供給システムが接続されている。シャワーヘッド３０３ｓのアウトレット（ガス排出口）には、処理室３０１内にガスをシャワー状に供給するガス分散板が設けられている。シャワーヘッド３０３ｓは、処理室３０１内に搬入されたウエハ２００の表面と対向（対面）する位置に設けられている。処理容器３０３には、処理室３０１内を排気する排気ポート３３１が設けられている。排気ポート３３１には、上述の実施形態の排気系と同様の排気系が接続されている。

また例えば、図１４（ｂ）に示す処理炉４０２を備えた基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、本発明は好適に適用できる。処理炉４０２は、処理室４０１を形成する処理容器４０３と、１枚または数枚のウエハ２００を水平姿勢で支持する支持台４１７と、支持台４１７を下方から支持する回転軸４５５と、処理容器４０３内のウエハ２００に向けて光照射を行うランプヒータ４０７と、ランプヒータ４０７の光を透過させる石英窓４０３ｗと、を備えている。処理容器４０３には、ガス供給ポート４３２ａ，４３２ｂが接続されている。ガス供給ポート４３２ａには、上述の実施形態の第１処理ガス供給システム、ドーパントガス供給システムと同様のガス供給システムが接続されている。ガス供給ポート４３２ｂには、上述の実施形態の第２処理ガス供給システム、第３処理ガス供給システムと同様のガス供給システムが接続されている。ガス供給ポート４３２ａ，４３２ｂは、処理室４０１内に搬入されたウエハ２００の端部の側方、すなわち、処理室４０１内に搬入されたウエハ２００の表面と対向しない位置にそれぞれ設けられている。処理容器４０３には、処理室４０１内を排気する排気ポート４３１が設けられている。排気ポート４３１には、上述の実施形態の排気系と同様の排気系が接続されている。

これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の実施形態や変形例と同様なシーケンス、処理条件にて成膜を行うことができ、上述の実施形態や変形例と同様の効果が得られる。

また、上述の実施形態や変形例等は、適宜組み合わせて用いることができる。また、このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

以下、上述の実施形態や変形例で得られる効果を裏付ける実験結果について説明する。

サンプル１として、上述の実施形態における基板処理装置を用い、図４に示す成膜シーケンスにより、表面に単結晶Ｓｉ（Ｓｉウエハ表面）と絶縁膜（ＳｉＯ_２）とが露出したＳｉウエハ、すなわち、表面に凹部が設けられており、凹部の底部が単結晶Ｓｉにより構成され、凹部の側部および上部が絶縁膜により構成されているＳｉウエハ上に、Ｓｉ膜を形成した。第１の処理ガスとしてはＤＣＳガスを、第２の処理ガスとしてはＤＳガスを、第３の処理ガスとしてはＭＳガスを用いた。パラレルシードステップにおけるＳｉウエハの温度は３７０〜３９０℃の範囲内の温度とした。ＣＶＤ成膜ステップにおけるＳｉウエハの温度は４００〜５００℃の範囲内の温度とした。その他の処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。

サンプル２として、上述の実施形態における基板処理装置を用い、上述の実施形態のＣＶＤ成膜ステップと同様の処理手順により、表面に単結晶Ｓｉと絶縁膜（ＳｉＯ_２）とが露出したＳｉウエハ上に、Ｓｉ膜を形成した。サンプル２においては、パラレルシードステップは行わなかった。第３の処理ガスとしてはＭＳガスを用いた。処理条件は、サンプル１を作成する場合のＣＶＤ成膜ステップと同様の条件とした。

そして、サンプル１，２のＳｉ膜の断面構造を、ＴＥＭを用いて観察した。図１３（ａ）はサンプル１のＳｉ膜の断面構造を示すＴＥＭ画像であり、図１３（ｂ）はサンプル２のＳｉ膜の断面構造を示すＴＥＭ画像である。

図１３（ａ）によれば、単結晶Ｓｉ上（凹部内）に、エピタキシャルＳｉ膜（Ｅｐｉ−Ｓｉ）の上にアモルファスＳｉ膜（ａ−Ｓｉ）が積層されてなる積層構造が形成されていることが分かる。これは、サンプル１を作成する際には、パラレルシードステップを行うことで、単結晶Ｓｉの表面に形成されていた自然酸化膜が除去されたためと考えられる。すなわち、Ｓｉウエハの表面（単結晶Ｓｉの表面）からＯを脱離させ、ホモエピタキシャル成長が進行しやすい環境を整えてから、Ｓｉ膜の成膜を開始させたため、と考えられる。

また、図１３（ｂ）によれば、単結晶Ｓｉ上（凹部内）に、エピタキシャルＳｉ膜は成長しておらず、アモルファスＳｉ膜（ａ−Ｓｉ）のみが成長していることが分かる。これは、サンプル２を作成する際には、パラレルシードステップを行わないことから、単結晶Ｓｉの表面から自然酸化膜が除去されることはなく、Ｓｉウエハの表面（単結晶Ｓｉ）とＳｉ膜との界面にＯが残留しており、Ｓｉがホモエピタキシャル成長するための環境が整わなかったため、と考えられる。

なお、サンプル１，２で形成したＳｉ膜の電気的特性を評価したところ、サンプル１で形成したＳｉ膜は、サンプル２で形成したＳｉ膜よりも、コンタクト抵抗が低く、電気的特性に優れた良質な膜であることを確認した。また、サンプル１で形成したＳｉ膜（積層膜）を上述の実施形態に示すアニールステップと同様の処理手順、処理条件で熱処理したところ、Ｓｉ膜（積層膜）におけるエピタキシャルＳｉ膜が占める領域を拡大させることができ、Ｓｉ膜の電気的特性をさらに向上させることが可能であることも確認した。

＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。

（付記１）
本発明の一態様によれば、
単結晶シリコンで構成された基板と
前記基板の表面に形成された絶縁膜と、
前記単結晶シリコン上に前記単結晶シリコンを下地としてホモエピタキシャル成長させることで形成された第１のシリコン膜と、
前記絶縁膜上に形成され前記第１のシリコン膜とは結晶構造が異なる第２のシリコン膜と、
を有する三次元フラッシュメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ、または半導体装置が提供される。

（付記２）
付記１に記載の三次元フラッシュメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ、または半導体装置であって、好ましくは、
前記基板の表面には凹部が設けられており、前記凹部の底部が前記単結晶シリコンにより構成され、前記凹部の側部が前記絶縁膜により構成されている。

好ましくは、前記三次元フラッシュメモリにおける前記第１のシリコン膜と前記第２のシリコン膜は、チャネルとして作用する。

好ましくは、前記ダイナミックランダムアクセスメモリにおける前記第１のシリコン膜と前記第２のシリコン膜は、コンタクトプラグとして作用する。

（付記３）
付記１または２に記載の三次元フラッシュメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ、または半導体装置であって、好ましくは、
前記第１のシリコン膜と前記第２のシリコン膜は、前記表面に前記単結晶シリコンと前記絶縁膜とが露出した状態の前記基板に対して、シリコンとハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する処理と、前記基板に対して、シリコンを含みハロゲン元素非含有の第２の処理ガスを供給する処理と、を交互に行う処理と、前記基板に対して、シリコンを含む第３の処理ガスを供給する処理と、を行わせることで、形成されてなる。

（付記４）
本発明の他の態様によれば、
表面に単結晶シリコンと絶縁膜とが露出した基板に対して、シリコンとハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する工程と、前記基板に対して、シリコンを含みハロゲン元素非含有の第２の処理ガスを供給する工程と、を交互に行う工程と、
前記基板に対して、シリコンを含む第３の処理ガスを供給する工程と、
を行うことで、前記単結晶シリコン上に第１のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記絶縁膜上に前記第１のシリコン膜とは結晶構造が異なる第２のシリコン膜を成長させる工程を有する半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。

（付記５）
付記４に記載の方法であって、好ましくは、
前記第１の処理ガスを供給する工程と、前記第２の処理ガスを供給する工程と、を交互に行う工程では、前記単結晶シリコン上に前記第１のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させると共に、前記絶縁膜上にシード層を形成し、
前記第３の処理ガスを供給する工程では、前記第１のシリコン膜をさらにホモエピタキシャル成長させると共に、前記シード層上に前記第２のシリコン膜を成長させる。

（付記６）
付記４または５に記載の方法であって、好ましくは、
前記基板の表面には凹部が設けられており、前記凹部の底部が前記単結晶シリコンにより構成され、前記凹部の側部が前記絶縁膜により構成されている。

（付記７）
付記６に記載の方法であって、好ましくは、
前記凹部の側部から成長させた前記第２のシリコン膜により、前記第１のシリコン膜の上部を覆うことで、前記第１のシリコン膜のホモエピタキシャル成長を停止させる。

（付記８）
付記６または７に記載の方法であって、好ましくは、
前記凹部の側部から成長させた前記第２のシリコン膜により、前記第１のシリコン膜の上部を覆うことで、前記第１のシリコン膜の上に前記第２のシリコン膜が積層されてなる積層構造（積層膜）を形成する。

（付記９）
付記４乃至８のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第２のシリコン膜の結晶構造は、アモルファス（非晶質）、ポリ（多結晶）、または、アモルファスとポリの混晶である。すなわち、前記第２のシリコン膜は、アモルファスシリコン膜、ポリシリコン膜、または、アモルファスとポリの混晶シリコン膜である。

（付記１０）
付記４乃至９のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第１の処理ガスは、塩化シラン（化合物）を含み、前記第２の処理ガスは、水素化シラン（化合物）を含み、前記第３の処理ガスは、水素化シラン（化合物）を含む。

（付記１１）
付記４乃至１０のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第３の処理ガスを供給する工程では、前記基板に対して、前記第３の処理ガスと一緒にドーパントガスを供給する。

（付記１２）
付記４乃至１１のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第２の処理ガスは、第３の処理ガスと異なる分子構造（化学構造）を有する。すなわち、前記第２の処理ガスは、第３の処理ガスとはマテリアルが異なるガスである。

（付記１３）
付記４乃至１２のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第２の処理ガスの熱分解温度は、第３の処理ガスの熱分解温度よりも低い。

（付記１４）
付記４乃至１１のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第２の処理ガスは、第３の処理ガスと同一の分子構造（化学構造）を有する。すなわち、前記第２の処理ガスは、第３の処理ガスとマテリアルが同一のガスである。

（付記１５）
付記４乃至１４のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
さらに、前記第１のシリコン膜および前記第２のシリコン膜を熱処理（アニール）する工程を有する。

（付記１６）
付記１５に記載の方法であって、好ましくは、
前記第１のシリコン膜および前記第２のシリコン膜を熱処理する工程では、前記第２のシリコン膜のうち前記第１のシリコン膜（ホモエピタキシャルシリコン膜）に接触する部分をホモエピタキシャル化させる。

（付記１７）
付記１５または１６に記載の方法であって、好ましくは、
前記第１のシリコン膜および前記第２のシリコン膜を熱処理する工程では、前記第２のシリコン膜のうち前記第１のシリコン膜（ホモエピタキシャルシリコン膜）に接触する部分をホモエピタキシャルシリコン膜に変質させる。

（付記１８）
付記１５乃至１７のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第１のシリコン膜および前記第２のシリコン膜を熱処理する工程では、前記第１のシリコン膜が占める領域を拡大させる。

（付記１９）
付記４乃至１８のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第１の処理ガスを供給する工程と、前記第２の処理ガスを供給する工程と、を交互に行う工程では、前記基板の温度を第１の温度とし、
前記第３の処理ガスを供給する工程では、前記基板の温度を前記第１の温度と同等もしくはそれよりも高い第２の温度とする。

（付記２０）
付記１９に記載の方法であって、好ましくは、
前記第１のシリコン膜および前記第２のシリコン膜を熱処理する工程では、前記基板の温度を、前記第２の温度と同等もしくはそれよりも高い第３の温度とする。

（付記２１）
本発明の他の態様によれば、
表面に単結晶シリコンと絶縁膜とが露出した基板に対して、ハロゲン元素を含む第１の処理ガスを供給する工程と、前記基板に対して、シリコンを含みハロゲン元素非含有の第２の処理ガスを供給する工程と、を交互に行う工程と、
前記基板に対して、シリコンを含む第３の処理ガスを供給する工程と、
を行うことで、前記単結晶シリコン上に第１のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記絶縁膜上に前記第１のシリコン膜とは結晶構造が異なる第２のシリコン膜を成長させる工程を有する半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。

（付記２２）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板に対してシリコンとハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する第１処理ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対してシリコンを含みハロゲン元素非含有の第２の処理ガスを供給する第２処理ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対してシリコンを含む第３の処理ガスを供給する第３処理ガス供給系と、
前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
前記処理室内の、表面に単結晶シリコンと絶縁膜とが露出した基板に対して、前記第１の処理ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して、前記第２の処理ガスを供給する処理と、を交互に行う処理と、前記処理室内の前記基板に対して、前記第３の処理ガスを供給する処理と、を行わせることで、前記単結晶シリコン上に第１のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記絶縁膜上に前記第１のシリコン膜とは結晶構造が異なる第２のシリコン膜を成長させるように、前記第１処理ガス供給系、前記第２処理ガス供給系、前記第３処理ガス供給系、および前記ヒータを制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。

（付記２３）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板に対してシリコンとハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する第１ガス供給部と、
基板に対してシリコンを含みハロゲン元素非含有の第２の処理ガスを供給する第２ガス供給部と、
基板に対してシリコンを含む第３の処理ガスを供給する第３ガス供給部と、を備え、
表面に単結晶シリコンと絶縁膜とが露出した基板に対して、前記第１ガス供給部より前記第１の処理ガスを供給する処理と、前記基板に対して、前記第２ガス供給部より前記第２の処理ガスを供給する処理と、を交互に行う処理と、前記基板に対して、前記第３ガス供給部より前記第３の処理ガスを供給する処理と、を行わせることで、前記単結晶シリコン上に第１のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記絶縁膜上に前記第１のシリコン膜とは結晶構造が異なる第２のシリコン膜を成長させるように制御されるガス供給システムが提供される。

（付記２４）
本発明のさらに他の態様によれば、
表面に単結晶シリコンと絶縁膜とが露出した基板に対して、シリコンとハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する手順と、前記基板に対して、シリコンを含みハロゲン元素非含有の第２の処理ガスを供給する手順と、を交互に行う手順と、
前記基板に対して、シリコンを含む第３の処理ガスを供給する手順と、
を行わせることで、前記単結晶シリコン上に第１のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記絶縁膜上に前記第１のシリコン膜とは結晶構造が異なる第２のシリコン膜を成長させる手順をコンピュータに実行させるプログラム、または、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

１２１ コントローラ（制御部）
２００ ウエハ（基板）
２００ａ 絶縁膜
２００ｅ 第１のシリコン膜
２００ｇ 第２のシリコン膜
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ 反応管
２０７ ヒータ
２３１ 排気管
２３２ａ〜２３２ｅ ガス供給管

Claims (10)

1. 単結晶シリコンで構成された基板と、
   前記基板の表面に形成された絶縁膜と、
   前記単結晶シリコン上に前記単結晶シリコンを下地としてホモエピタキシャル成長させることで形成された第１のシリコン膜と、
   前記絶縁膜上に形成され前記第１のシリコン膜とは結晶構造が異なる第２のシリコン膜と、
   を有する三次元フラッシュメモリ。
2. 単結晶シリコンで構成された基板と、
   前記基板の表面に形成された絶縁膜と、
   前記単結晶シリコン上に前記単結晶シリコンを下地としてホモエピタキシャル成長させることで形成された第１のシリコン膜と、
   前記絶縁膜上に形成され前記第１のシリコン膜とは結晶構造が異なる第２のシリコン膜と、
   を有するダイナミックランダムアクセスメモリ。
3. 単結晶シリコンで構成された基板と、
   前記基板の表面に形成された絶縁膜と、
   前記単結晶シリコン上に前記単結晶シリコンを下地としてホモエピタキシャル成長させることで形成された第１のシリコン膜と、
   前記絶縁膜上に形成され前記第１のシリコン膜とは結晶構造が異なる第２のシリコン膜と、
   を有する半導体装置。
4. 表面に単結晶シリコンと絶縁膜とが露出した基板に対して、シリコンとハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する工程と、前記基板に対して、シリコンを含みハロゲン元素非含有の第２の処理ガスを供給する工程と、を交互に行う工程と、
   前記基板に対して、シリコンを含む第３の処理ガスを供給する工程と、
   を行うことで、前記単結晶シリコン上に第１のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記絶縁膜上に前記第１のシリコン膜とは結晶構造が異なる第２のシリコン膜を成長させる工程を有する半導体装置の製造方法。
5. 前記第１の処理ガスを供給する工程と、前記第２の処理ガスを供給する工程と、を交互に行う工程では、前記単結晶シリコン上に前記第１のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させると共に、前記絶縁膜上にシード層を形成し、
   前記第３の処理ガスを供給する工程では、前記第１のシリコン膜をさらにホモエピタキシャル成長させると共に、前記シード層上に前記第２のシリコン膜を成長させる請求４に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記基板の表面には凹部が設けられており、前記凹部の底部が前記単結晶シリコンにより構成され、前記凹部の側部が前記絶縁膜により構成されている請求項４または５に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記凹部の側部から成長させた前記第２のシリコン膜により、前記第１のシリコン膜の上部を覆うことで、前記第１のシリコン膜のホモエピタキシャル成長を停止させる請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
8. 基板を収容する処理室と、
   前記処理室内の基板に対してシリコンとハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する第１処理ガス供給系と、
   前記処理室内の基板に対してシリコンを含みハロゲン元素非含有の第２の処理ガスを供給する第２処理ガス供給系と、
   前記処理室内の基板に対してシリコンを含む第３の処理ガスを供給する第３処理ガス供給系と、
   前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
   前記処理室内の、表面に単結晶シリコンと絶縁膜とが露出した基板に対して、前記第１の処理ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して、前記第２の処理ガスを供給する処理と、を交互に行う処理と、前記処理室内の前記基板に対して、前記第３の処理ガスを供給する処理と、を行わせることで、前記単結晶シリコン上に第１のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記絶縁膜上に前記第１のシリコン膜とは結晶構造が異なる第２のシリコン膜を成長させるように、前記第１処理ガス供給系、前記第２処理ガス供給系、前記第３処理ガス供給系、および前記ヒータを制御するよう構成される制御部と、
   を有する基板処理装置。
9. 基板に対してシリコンとハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する第１ガス供給部と、
   基板に対してシリコンを含みハロゲン元素非含有の第２の処理ガスを供給する第２ガス供給部と、
   基板に対してシリコンを含む第３の処理ガスを供給する第３ガス供給部と、を備え、
   表面に単結晶シリコンと絶縁膜とが露出した基板に対して、前記第１ガス供給部より前記第１の処理ガスを供給する処理と、前記基板に対して、前記第２ガス供給部より前記第２の処理ガスを供給する処理と、を交互に行う処理と、前記基板に対して、前記第３ガス供給部より前記第３の処理ガスを供給する処理と、を行わせることで、前記単結晶シリコン上に第１のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記絶縁膜上に前記第１のシリコン膜とは結晶構造が異なる第２のシリコン膜を成長させるように制御されるガス供給システム。
10. 表面に単結晶シリコンと絶縁膜とが露出した基板に対して、シリコンとハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する手順と、前記基板に対して、シリコンを含みハロゲン元素非含有の第２の処理ガスを供給する手順と、を交互に行う手順と、
    前記基板に対して、シリコンを含む第３の処理ガスを供給する手順と、
    を行わせることで、前記単結晶シリコン上に第１のシリコン膜をホモエピタキシャル成長させるとともに、前記絶縁膜上に前記第１のシリコン膜とは結晶構造が異なる第２のシリコン膜を成長させる手順をコンピュータに実行させるプログラム。