JP2019121620A - 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム - Google Patents

半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム Download PDF

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昌人 寺崎
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昌人 寺崎
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Yasuhiro Mekawa
靖浩 女川
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Takahiro Miyakura
敬弘 宮倉
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Akito Hirano
晃人 平野
中川　崇
Takashi Nakagawa
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Abstract

【課題】基板の表面に設けられた凹部内の膜による埋め込み特性を向上させる。【解決手段】第１温度とした基板に対して、シリコン含有ガスとゲルマニウム含有ガスとを供給して、基板の表面に形成された凹部内を埋め込むようにアモルファス状態のシリコンゲルマニウム膜を形成する工程と、基板の温度を第１温度から第１温度よりも高い第２温度へ昇温させる工程と、第２温度とした基板に対して、シリコン含有ガスを供給して、シリコンゲルマニウム膜上にシリコン膜を形成する工程と、を有する。シリコン膜を形成する工程において、シリコン膜を形成しつつ、その下地となるシリコンゲルマニウム膜を結晶化させる。【選択図】図４

Description

本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラムに関する。
半導体装置の製造工程の一工程として、基板の表面に設けられた凹部内を埋め込むように膜を形成する基板処理工程が行われる場合がある。成膜手法としては、例えば、特許文献１〜５に記載の手法が知られている。
国際公開第２０１２／０２９６６１号パンフレット 特開２０１３−１９７３０７号公報 特開２０１４−０６７７９６号公報 特開２０１４−０６０２２７号公報 特開２０１６−１０５４５７号公報
本発明の目的は、基板の表面に設けられた凹部内の膜による埋め込み特性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、
（ａ）第１温度とした基板に対して、シリコン含有ガスとゲルマニウム含有ガスとを供給して、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むようにアモルファス状態のシリコンゲルマニウム膜を形成する工程と、
（ｂ）前記基板の温度を前記第１温度から前記第１温度よりも高い第２温度へ昇温させる工程と、
（ｃ）前記第２温度とした前記基板に対して、シリコン含有ガスを供給して、前記シリコンゲルマニウム膜上にシリコン膜を形成する工程と、
を有し、（ｃ）において、前記シリコン膜を形成しつつ、その下地となる前記シリコンゲルマニウム膜を結晶化させる技術が提供される。
本発明によれば、基板の表面に設けられた凹部内の膜による埋め込み特性を向上させることが可能となる。
本発明の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一部の概略構成図であり、処理炉の一部を図１のＡ−Ａ線断面図で示す図である。 本発明の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を示す図である。 （ａ）は底部が単結晶シリコンで構成され、側部が絶縁膜で構成されている凹部を表面に有する基板の表面の断面拡大図であり、（ｂ）は凹部内の表面上にシード層が形成された基板の表面の断面拡大図であり、（ｃ）は凹部内を埋め込むようにＳｉＧｅ膜が形成された基板の表面の断面拡大図であり、（ｄ）は凹部内を埋め込むＳｉＧｅ膜を下地としてＳｉ膜が形成された基板の表面の断面拡大図である。 （ａ）は底部および側部がそれぞれ絶縁膜で構成されている凹部を表面に有する基板の表面の断面拡大図であり、（ｂ）は凹部内の表面上にシード層が形成された基板の表面の断面拡大図であり、（ｃ）は凹部内を埋め込むようにＳｉＧｅ膜が形成された基板の表面の断面拡大図であり、（ｄ）は凹部内を埋め込むＳｉＧｅ膜を下地としてＳｉ膜が形成された基板の表面の断面拡大図である。 （ａ）は基板が有する凹部内にシード層およびＳｉＧｅ膜を順に形成した後であって、Ｓｉ膜を形成する前における基板の表面の断面拡大写真であり、（ｂ）は基板が有する凹部内にシード層およびＳｉＧｅ膜を順に形成し、ＳｉＧｅ膜を下地としてさらにＳｉ膜を形成した後における基板の表面の断面拡大写真である。 基板が有する凹部内にシード層およびＳｉＧｅ膜を順に形成し、ＳｉＧｅ膜を下地としてさらにＳｉ膜を形成した後における基板の表面の断面拡大写真である。
＜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５を参照しながら説明する。
（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は加熱機構（温度調整部）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、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と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成され、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の下方には、反応管２０３と同心円状に、マニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料により構成され、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部は、反応管２０３の下端部に係合しており、反応管２０３を支持するように構成されている。マニホールド２０９と反応管２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。反応管２０３はヒータ２０７と同様に垂直に据え付けられている。主に、反応管２０３とマニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成される。処理容器の筒中空部には処理室２０１が形成される。処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を収容可能に構成されている。この処理室２０１内でウエハ２００に対する処理が行われる。
処理室２０１内には、ノズル２４９ａ〜２４９ｃが、マニホールド２０９の側壁を貫通するようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ〜２４９ｃには、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃがそれぞれ接続されている。
ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃには、ガス流の上流側から順に、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、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｃよりも下流側には、ガス供給管２３２ｆ，２３２ｇがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｄ〜２３２ｇには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｇおよびバルブ２４３ｄ〜２４３ｇがそれぞれ設けられている。
図２に示すように、ノズル２４９ａ〜２４９ｃは、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〜２４９ｃ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。ノズル２４９ａ〜２４９ｃの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃは、それぞれが、平面視において排気口２３１ａと対向（対面）するように開口しており、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〜２５０ｃは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。
ガス供給管２３２ａからは、シリコン（Ｓｉ）含有ガスであるシラン系ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。シラン系ガスとしては、ハロゲン元素非含有の水素化ケイ素ガスを用いることができ、例えば、モノシラン（ＳｉＨ４、略称：ＭＳ）ガスやジシラン（Ｓｉ２Ｈ６、略称：ＤＳ）ガスを用いることができる。
ガス供給管２３２ｂからは、Ｓｉとハロゲン元素とを含むガス、すなわち、ハロシラン系ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。ハロゲン元素には、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等が含まれる。ハロシラン系ガスとしては、ＳｉおよびＣｌを含むクロロシラン系ガスを用いることができ、例えば、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガスを用いることができる。
ガス供給管２３２ｃからは、ゲルマニウム（Ｇｅ）含有ガスであるゲルマン系ガスが、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。ゲルマン系ガスとしては、ハロゲン元素非含有の水素化ゲルマニウムガスを用いることができ、例えば、モノゲルマン（ＧｅＨ４、略称：ＭＧ）ガスを用いることができる。
ガス供給管２３２ｄ〜２３２ｆからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｆ、バルブ２４３ｄ〜２４３ｆ、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃ、ノズル２４９ａ〜２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。Ｎ２ガスは、パージガス、キャリアガス、希釈ガス等として作用する。
ガス供給管２３２ｇからは、ドーパントガスとして、例えば、不純物（ドーパント）を含むガスが、ＭＦＣ２４１ｇ、バルブ２４３ｇ、ガス供給管２３２ｃ、ノズル２４９ｃ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（第１３族元素）およびＶ族元素（第１５族元素）のうちいずれかの元素であって、それ単独で固体となる元素を含むガスを用いることができ、例えば、Ｖ族元素を含むガスであるホスフィン（ＰＨ３、略称：ＰＨ）ガスを用いることができる。
主に、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｃ、バルブ２４３ａ〜２４３ｃにより、処理ガス供給系が構成される。ガス供給管２３２ｇ、ＭＦＣ２４１ｇ、バルブ２４３ｇを処理ガス供給系に含めて考えてもよい。主に、ガス供給管２３２ｄ〜２３２ｆ、ＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｆ、バルブ２４３ｄ〜２４３ｆにより、不活性ガス供給系が構成される。本明細書では、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａを含むガス供給系を、第１供給系とも称する。ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃを含むガス供給系を、第２供給系とも称する。
上述の各種供給系のうち、いずれか、或いは、全ての供給系は、バルブ２４３ａ〜２４３ｇやＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｇ等が集積されてなる集積型供給システム２４８として構成されていてもよい。集積型供給システム２４８は、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｇのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｇ内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ〜２４３ｇの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｇ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〜２３２ｇ等に対して集積ユニット単位で着脱を行うことができ、集積型供給システム２４８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。
反応管２０３の側壁下方には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気口２３１ａが設けられている。図２に示すように、排気口２３１ａは、平面視において、ウエハ２００を挟んでノズル２４９ａ〜２４９ｃ（ガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃ）と対向（対面）する位置に設けられている。排気口２３１ａは、反応管２０３の側壁の下部より上部に沿って、すなわち、ウエハ配列領域に沿って設けられていてもよい。排気口２３１ａには排気管２３１が接続されている。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で、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で、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。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９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、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９の下方には、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、ウエハ２００を処理室２０１内外に搬入および搬出（搬送）する搬送装置（搬送機構）として構成されている。マニホールド２０９の下方には、シールキャップ２１９を降下させボート２１７を処理室２０１内から搬出した状態で、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシャッタ２１９ｓが設けられている。シャッタ２１９ｓは、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シャッタ２１９ｓの上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｃが設けられている。シャッタ２１９ｓの開閉動作（昇降動作や回動動作等）は、シャッタ開閉機構１１５ｓにより制御される。
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等の耐熱性材料により構成される。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される断熱板２１８が多段に支持されている。
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、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でき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、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〜２４１ｇ、バルブ２４３ａ〜２４３ｇ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、温度センサ２６３、ヒータ２０７、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ開閉機構１１５ｓ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〜２４１ｇによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｇ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、シャッタ開閉機構１１５ｓによるシャッタ２１９ｓの開閉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。外部記憶装置１２３は、例えば、ＨＤＤ等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ等を含む。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、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としてのウエハ２００上に膜を形成する基板処理シーケンス例、すなわち、成膜シーケンス例について、主に図４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、
第１温度としたウエハ２００に対して、Ｓｉ含有ガスとしてのＭＳガスと、Ｇｅ含有ガスとしてのＭＧガスと、を供給して、ウエハ２００の表面に形成された凹部内を埋め込むようにアモルファス状態（非晶質状態）のシリコンゲルマニウム膜（ＳｉＧｅ膜）を形成するステップ（ＳｉＧｅ膜形成ステップ）と、
ウエハ２００の温度を、第１温度から第１温度よりも高い第２温度へ昇温させるステップ（昇温ステップ）と、
第２温度としたウエハ２００に対して、Ｓｉ含有ガスとしてのＭＳガスを供給して、ＳｉＧｅ膜上にシリコン膜（Ｓｉ膜）を形成するステップ（Ｓｉ膜形成ステップ）と、
を行い、Ｓｉ膜形成ステップでは、Ｓｉ膜を形成しつつ、その下地となるＳｉＧｅ膜を結晶化させる。
また、図４に示す成膜シーケンスでは、
ＳｉＧｅ膜形成ステップを行う前に、第１温度以上第２温度未満の第３温度としたウエハ２００に対して、Ｓｉ含有ガスとしてＤＳガスを供給して、凹部内の表面上にシード層を形成するステップ（シード層形成ステップ）を行う。具体的には、シード層形成ステップでは、ウエハ２００に対してハロゲン元素含有ガスとしてＤＣＳガスを供給するステップと、ウエハ２００に対してＤＳガスを供給するステップと、を交互に所定回数行うことで、シード層を形成する。そしてその後、すなわち、シード層形成ステップを行った後、ＳｉＧｅ膜形成ステップを行う前に、ウエハ２００の温度を、第３温度から第１温度へ降温させるステップ（降温ステップ）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。以下の変形例等の説明においても、同様の表記を用いる。
（ＤＣＳ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ＋ＭＧ→ＭＳ ⇒ Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｅｅｄ
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との積層体を意味する場合がある。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を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層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等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。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）されると、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。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２２０ｂを介してマニホールド２０９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５（ａ）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（ＳｉＯ２膜、以下、ＳｉＯ膜ともいう）等の絶縁膜が形成されており、これにより、凹部が形成されている。凹部の底部は単結晶Ｓｉで構成されており、凹部の側部は絶縁膜で構成されている。ウエハ２００の表面には、単結晶Ｓｉと絶縁膜とが露出した状態となっている。絶縁膜は、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。
（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。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の成膜温度となるように、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。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。処理室２０１内の排気、ウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、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。
（シード層形成ステップ）
その後、次のステップ１，２を順次実行する。
［ステップ１］
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対して、ノズル２４９ｂよりＤＣＳガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へＤＣＳガスを流す。ＤＣＳ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、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００に対してＤＣＳガスが供給される。このとき、バルブ２４３ｄ〜２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｄ〜２３２ｆ内へＮ２ガスを流すようにしてもよい。
後述する処理条件下でウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給することにより、ＤＣＳガスの持つトリートメント作用（エッチング作用）により、ウエハ２００の表面から自然酸化膜や不純物等を除去することができ、この面を清浄化させることが可能となる。これにより、ウエハ２００の表面を、後述するステップ２において、Ｓｉの吸着、すなわち、シード層の形成が進行しやすい面とすることができる。
ウエハ２００の表面、すなわち、凹部内の表面が清浄化された後、バルブ２４３ｂを閉じ、処理室２０１内へのＤＣＳガスの供給を停止する。そして、処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。このとき、バルブ２４３ｄ〜２４３ｆを開き、ノズル２４９ａ〜２４９ｃを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。ノズル２４９ａ〜２４９ｃより供給されるＮ２ガスは、パージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内がパージされる（パージステップ）。
［ステップ２］
ステップ１が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、清浄化されたウエハ２００の表面に対して、ノズル２４９ａよりＤＳガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へＤＳガスを流す。ＤＳ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、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００に対してＤＳガスが供給される。このとき、バルブ２４３ｄ〜２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｄ〜２３２ｆ内へＮ２ガスを流すようにしてもよい。
後述する処理条件下でウエハ２００に対してＤＳガスを供給することにより、ステップ１で清浄化されたウエハ２００の表面に、ＤＳに含まれるＳｉを吸着させ、シード（核）を形成することが可能となる。後述する処理条件下では、凹部の底部を構成する単結晶Ｓｉ上に、核としての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。また、凹部の側部等を構成する絶縁膜上に形成される核の結晶構造を、アモルファス（非晶質）とすることができる。
ウエハ２００の表面、すなわち、凹部内の表面上に核が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＤＳガスの供給を停止する。そして、ステップ１のパージステップと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。
［所定回数実施］
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（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うことにより、図５（ｂ）に示すように、ウエハ２００上、すなわち、凹部内の表面上に、シード層（Ｓｉシード層）を形成することができる。凹部の底部を構成する単結晶Ｓｉ上には、シード層として、エピタキシャルＳｉ層が成長する。また、凹部の側部等を構成する絶縁膜上には、シード層として、アモルファスＳｉ層が成長する。シード層の厚さは、例えば、１〜１０ｎｍの範囲内の厚さとする。
ステップ１における処理条件としては、
ＤＣＳガス供給流量：１０〜１０００ｓｃｃｍ
ＤＣＳガス供給時間：０．５〜１０分
Ｎ２ガス供給流量（ガス供給管毎）：０〜１００００ｓｃｃｍ
処理温度（第３温度）：３５０〜４５０℃
処理圧力：４００〜１０００Ｐａ
が例示される。
ステップ２における処理条件としては、
ＤＳガス供給流量：１０〜１０００ｓｃｃｍ
ＤＳガス供給時間：０．５〜１０分
が例示される。他の処理条件は、ステップ１における処理条件と同様な処理条件とする。
ステップ１では、ＤＣＳガスの代わりに、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等のクロロシラン系ガスを用いることができる。また、これらのガスの代わりに、テトラフルオロシラン（ＳｉＦ４）ガス、テトラブロモシラン（ＳｉＢｒ４）ガス、テトラヨードシラン（ＳｉＩ４）ガス等を用いることができる。すなわち、クロロシラン系ガスの代わりに、フルオロシラン系ガス、ブロモシラン系ガス、ヨードシラン系ガス等のハロシラン系ガスを用いることができる。また、これらのガスの代わりに、塩化水素（ＨＣｌ）ガス、塩素（Ｃｌ２）ガス、トリクロロボラン（ＢＣｌ３）ガス、フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガス等のＳｉ非含有のハロゲン系ガスを用いることができる。
ステップ２では、ＤＳガスの代わりに、ＭＳガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガス、テトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）ガス、ペンタシラン（Ｓｉ５Ｈ１２）ガス、ヘキサシラン（Ｓｉ６Ｈ１４）ガス等の水素化ケイ素ガスを用いることができる。
また、ステップ２では、ＤＳガスの代わりに、モノメチルシラン（ＳｉＨ３ＣＨ３、略称：ＭＭＳ）ガス、ジメチルシラン（ＳｉＨ２（ＣＨ３）２、略称：ＤＭＳ）ガス、モノエチルシラン（ＳｉＨ３Ｃ２Ｈ５、略称：ＭＥＳ）ガス、ビニルシラン（ＳｉＨ３Ｃ２Ｈ３、略称：ＶＳ）ガス、モノメチルジシラン（ＳｉＨ３ＳｉＨ２ＣＨ３、略称：ＭＭＤＳ）ガス、ヘキサメチルジシラン（（ＣＨ３）３−Ｓｉ−Ｓｉ−（ＣＨ３）３、略称：ＨＭＤＳ）ガス、１，４−ジシラブタン（ＳｉＨ３ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＨ３、略称：１，４−ＤＳＢ）ガス、１，３−ジシラブタン（ＳｉＨ３ＣＨ２ＳｉＨ２ＣＨ３、略称：１，３−ＤＳＢ）ガス、１，３，５−トリシラペンタン（ＳｉＨ３ＣＨ２ＳｉＨ２ＣＨ２ＳｉＨ３、略称：１，３，５−ＴＳＰ）ガス等の有機シラン系ガスを用いることができる。
また、ステップ２では、ＤＳガスの代わりに、テトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２、略称：ＢＤＥＡＳ）ガス、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス、ジイソプロピルアミノシラン（ＳｉＨ３Ｎ［ＣＨ（ＣＨ３）２］２、略称：ＤＩＰＡＳ）ガス等のアミノシラン系ガスを用いることも可能である。
ステップ１，２では、Ｎ２ガスの代わりに、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。この点は、後述する各ステップにおいても同様である。
（降温ステップ）
シード層形成ステップが終了した後、処理室２０１内の温度、すなわち、ウエハ２００の温度を、上述の第３温度から、上述の第３温度以下の第１温度へ変更させるように、ヒータ２０７の出力を調整する。本ステップを行う際、バルブ２４３ｄ〜２４３ｆを開き、ノズル２４９ａ〜２４９ｃを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給し、処理室２０１内をパージする。処理室２０１内の温度、すなわち、ウエハ２００の温度が第１温度となって安定した後、後述するＳｉＧｅ膜形成ステップを開始する。
（ＳｉＧｅ膜形成ステップ）
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成されたシード層の表面に対して、ノズル２４９ａよりＭＳガスを、ノズル２４９ｃよりＭＧガスをそれぞれ供給する。
具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へＭＳガスを流す。ＭＳ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、排気口２３１ａより排気される。また、バルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へＭＧガスを流す。ＭＧガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａより排気される。なお、ＭＳガスとＭＧガスとは処理室２０１内で混合されることとなる。このとき、ウエハ２００に対してＭＳガスおよびＭＧガスが一緒かつ同時に供給される。このとき、バルブ２４３ｄ〜２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｄ〜２３２ｆ内へＮ２ガスを流すようにしてもよい。
後述する処理条件下でウエハ２００に対してＭＳガスおよびＭＧガスを供給することにより、ウエハ２００の表面上、すなわち、ウエハ２００上に形成されたシード層上にＳｉおよびＧｅをそれぞれ吸着（堆積）させ、凹部内を埋め込むようにＳｉＧｅ膜を形成することができる。図５（ｃ）に示すように、凹部内を埋め込むように形成されたＳｉＧｅ膜は、シームまたはボイド（以下、これらを総称して単にシーム等とも称する）を有する膜となる。
なお、本ステップでは、アモルファス状態、すなわち、非晶質状態のＳｉＧｅ膜を形成する。すなわち、凹部の底部に形成されているシード層（エピタキシャルＳｉ層）上に、アモルファス状態のＳｉＧｅ膜を成長させ、また、凹部の側部等に形成されているシード層（アモルファスＳｉ層）上に、アモルファス状態のＳｉＧｅ膜を成長させる。本ステップにおいてウエハ２００上にアモルファス状態のＳｉＧｅ膜を形成し、後述するＳｉ膜形成ステップ等においてこの膜を結晶化（ポリ化）させることで、ＳｉＧｅ膜が有するシーム等を消滅させることが可能となる。結晶化によりシーム等が消滅するのは、アモルファス状態のＳｉＧｅ膜が結晶化する際に、ＳｉＧｅ膜中におけるＳｉおよびＧｅのうち少なくともいずれかにマイグレーションが生じることや、ＳｉおよびＧｅのうち少なくともいずれかの結晶核が成長すること等が要因となり、シーム等がそれらのＳｉやＧｅによって埋め込まれるためと考えられる。なお、本ステップで、アモルファスとポリ（多結晶）の混晶状態のＳｉＧｅ膜を形成しても、ある程度のシーム等の埋め込み効果（上述のシーム等の消滅効果）を得ることは可能である。しかしながら、ＳｉＧｅ膜の全体を、ポリ状態を含まないアモルファス状態とする方が、より大きなシーム等の埋め込み効果が得られる点で好ましい。
上述のシーム等の埋め込み効果を効果的に得るには、ウエハ２００上に形成されるＳｉＧｅ膜のＧｅ濃度を、５ａｔ％以上８０ａｔ％以下、好ましくは２０ａｔ％以上８０ａｔ％以下、より好ましくは５０ａｔ％以上６０ａｔ％以下の濃度とするのが望ましい。
ＳｉＧｅ膜のＧｅ濃度が５ａｔ％未満となると、後述するＳｉ膜形成ステップの温度条件、すなわち、第２温度の温度条件下では、ＳｉＧｅ膜の結晶化が進行しにくくなり、ＳｉＧｅ膜がアモルファス状態を維持する場合がある。この場合、上述のシーム等の埋め込み効果が得られなくなる場合がある。ＳｉＧｅ膜のＧｅ濃度を５ａｔ％以上の濃度とすることで、第２温度の温度条件下でＳｉＧｅ膜の結晶化を進行させることが可能となり、ＳｉＧｅ膜中におけるＳｉおよびＧｅのうち少なくともいずれかをマイグレーションさせることや、ＳｉおよびＧｅのうち少なくともいずれかの結晶核を成長させることが可能となり、上述のシーム等の埋め込み効果が得られるようになる。ＳｉＧｅ膜のＧｅ濃度を２０ａｔ％以上の濃度とすることで、上述の第２温度下でのＳｉＧｅ膜の結晶化を確実に行うことが可能となり、上述のシーム等の埋め込み効果が確実に得られるようになる。ＳｉＧｅ膜のＧｅ濃度を５０ａｔ％以上の濃度とすることで、上述の第２温度下でのＳｉＧｅ膜の結晶化をより確実に行うことが可能となり、上述のシーム等の埋め込み効果がより確実に得られるようになる。
ＳｉＧｅ膜のＧｅ濃度が８０％を超えると、本ステップで形成するＳｉＧｅ膜が、アモルファス状態とはならず、ポリ状態となる場合がある。その結果、Ｓｉ膜形成ステップ等を行うことで得られるはずの上述のシーム等の埋め込み効果が得られなくなる場合がある。ＳｉＧｅ膜のＧｅ濃度を８０％以下の濃度とすることで、本ステップで形成するＳｉＧｅ膜をアモルファス状態とすることができ、Ｓｉ膜形成ステップ等を行う際に、上述のシーム等の埋め込み効果が得られるようになる。ＳｉＧｅ膜のＧｅ濃度を６０％以下の濃度とすることで、本ステップで形成するＳｉＧｅ膜を確実にアモルファス状態とすることができ、Ｓｉ膜形成ステップ等を行う際に、上述のシーム等の埋め込み効果が確実に得られるようになる。
よって、ウエハ２００上に形成されるＳｉＧｅ膜のＧｅ濃度は、５ａｔ％以上８０ａｔ％以下、好ましくは２０ａｔ％以上８０ａｔ％以下、より好ましくは５０ａｔ％以上６０ａｔ％以下の濃度とするのが望ましい。このようなＧｅ濃度を有するアモルファス状態のＳｉＧｅ膜は、少なくともアモルファス状態のＳｉ膜が形成される温度、例えば、後述するＳｉ膜形成ステップの処理温度（第２温度）に晒されることで結晶化し、上述のシーム等の埋め込み効果を生じさせることとができる。
ＳｉＧｅ膜形成ステップにおける処理条件としては、
ＭＳガス供給流量：１０〜２０００ｓｃｃｍ
ＭＧガス供給流量：１０〜２０００ｓｃｃｍ
各ガス供給時間：１〜３００分
Ｎ２ガス供給流量（ガス供給管毎）：０〜２００００ｓｃｃｍ
処理温度（第１温度）：３００℃以上４５０℃以下、好ましくは３００℃以上４００℃以下、より好ましくは３００℃以上３７０℃未満
処理圧力：１〜１０００Ｐａ、好ましくは６６．５〜１３３Ｐａ
が例示される。
処理温度が３００℃未満となると、ウエハ２００上に形成されるＳｉＧｅ膜の成膜レートが極めて低くなり、成膜処理を進行させることが困難となる場合がある。処理温度を３００℃以上の温度とすることで、ウエハ２００上へのＳｉＧｅ膜の形成を、実用的な成膜レートで進行させることが可能となる。処理温度が４５０℃を超えると、ウエハ２００上に形成されるＳｉＧｅ膜をアモルファス状態とすることが困難となる場合がある。例えば、処理温度が４５０℃を超え、５３０℃未満の温度となると、ウエハ２００上に形成されるＳｉＧｅ膜の一部がポリ（多結晶）状態となる場合がある。また、処理温度が５３０℃以上となると、ウエハ２００上に形成されるＳｉＧｅ膜の全体がポリ状態となる場合がある。処理温度を４５０℃以下の温度とすることで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＧｅ膜の全体をアモルファス状態とすることが可能となる。処理温度を４００℃以下の温度とすることで、上述の効果が確実に得られるようになる。なお、第１温度を、第２温度よりも低く、さらに、第３温度以下の温度とすることで、上述の効果が容易に得られるようになる。また、第１温度を、第２温度よりも低く、さらに、第３温度よりも低い温度とすることで、上述の効果がより容易に得られるようになる。
なお、処理温度を３００℃以上３７０℃未満の温度とした場合、ウエハ２００上に形成されるＳｉＧｅ膜をより確実にアモルファス状態とすることが可能となるだけでなく、この膜のＧｅ濃度を高めることが容易となる。というのも、ＭＳガスの熱分解温度は３７０℃程度であり、ＭＧガスの熱分解温度は２８０℃程度であり、ここに示した温度条件は、処理室２０１内において、ＭＳガスが単独で存在した場合にＭＳガスが熱分解することなく、ＭＧガスが単独で存在した場合にＭＧガスが熱分解するような温度である。このような温度条件下であれば、処理室２０１内におけるＭＧガスの熱分解率を、処理室２０１内におけるＭＳガスの熱分解率よりも大きくすることができ、ウエハ２００上に形成されるＳｉＧｅ膜のＧｅ濃度を高めることが容易となる。なお、ここに示した温度条件、すなわち、処理室２０１内においてＭＳガスが単独で存在した場合にＭＳガスが熱分解しないような比較的低い温度条件であっても、ＭＧガスの触媒作用により、ＭＧガスと混合したＭＳガスを分解させることが可能となる。これにより、ウエハ２００上に形成される膜中へＳｉを含ませることが可能となるとともに、ウエハ２００上におけるＳｉＧｅ膜の形成を実用的な成膜レートで進行させることが可能となる。
ウエハ２００上へのＳｉＧｅ膜の形成が完了した後、バルブ２４３ａ，２４３ｃを閉じ、処理室２０１内へのＭＳガスおよびＭＧガスの供給をそれぞれ停止する。そして、上述のステップ１のパージステップと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。
本ステップでは、ＭＳガスの代わりに、上述の各種水素化ケイ素ガスや、上述の各種ハロシラン系ガスや、上述の各種有機シラン系ガスや、上述の各種アミノシラン系ガスを用いることができる。
また、本ステップでは、ＭＧガスのような水素化ゲルマニウムガスの代わりに、ＭＧガスと同様の熱分解温度を有する有機ゲルマン系ガスや、ＭＧガスと同様の熱分解温度を有するアミノゲルマン系ガスを用いることも可能である。
（昇温ステップ）
ＳｉＧｅ膜形成ステップが終了した後、処理室２０１内の温度、すなわち、ウエハ２００の温度を、上述の第１温度から、上述の第１温度よりも高い第２温度へ変更させるように、ヒータ２０７の出力を調整する。本ステップを行う際、バルブ２４３ｄ〜２４３ｆを開き、ノズル２４９ａ〜２４９ｃを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給し、処理室２０１内をパージする。処理室２０１内の温度、すなわち、ウエハ２００の温度が第２温度となって安定した後、後述するＳｉ膜形成ステップを開始する。なお、本ステップ、すなわち、昇温ステップの実施期間中に、ウエハ２００上に形成されたＳｉＧｅ膜の結晶化を開始させることが可能となる。この結晶化は、後述するＳｉ膜形成ステップにおいても継続して進行し、Ｓｉ膜形成ステップにおいて完了する。
（Ｓｉ膜形成ステップ）
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成されたアモルファス状態のＳｉＧｅ膜の表面に対して、ノズル２４９ａよりＭＳガスを供給する。
具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へＭＳガスを流す。ＭＳ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、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００に対してＭＳガスが供給される。このとき、バルブ２４３ｄ〜２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｄ〜２３２ｆ内へＮ２ガスを流すようにしてもよい。
後述する処理条件下でウエハ２００に対してＭＳガスを供給することにより、ウエハ２００の表面上、すなわち、ウエハ２００上に形成されたＳｉＧｅ膜上にＳｉを吸着（堆積）させ、Ｓｉ膜を形成することができる。後述する処理条件下では、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の結晶構造は、アモルファス状態、ポリ（多結晶）状態、または、アモルファスとポリの混晶状態となる。なお、図５（ｄ）では、ＳｉＧｅ膜上にアモルファス状態のＳｉ膜を形成する例を示している。Ｓｉ膜は、ＳｉＧｅ膜の表面を全体的に覆うように形成するのが好ましい。
本ステップを行うことにより、ウエハ２００上に形成されたＳｉＧｅ膜の結晶化をさらに進行させることが可能となる。そして、ＳｉＧｅ膜中におけるＳｉおよびＧｅのうち少なくともいずれかにマイグレーションを生じさせたり、ＳｉおよびＧｅのうち少なくともいずれかの結晶核を成長させたりすることが可能となる。結果として、図５（ｄ）に示すように、ＳｉＧｅ膜が有していたシームまたはボイドを、ＳｉやＧｅのマイグレーションおよびＳｉやＧｅの結晶核の成長のうち少なくともいずれかにより埋めて消滅させることが可能となる。なお、ＳｉＧｅ膜の結晶化に伴うＳｉやＧｅのマイグレーションやＳｉやＧｅの結晶核の成長等の現象は、Ｓｉ膜形成ステップだけではなく、上述の昇温ステップにおいても進行する場合がある。
Ｓｉ膜形成ステップにおける処理条件としては、
ＭＳガス供給流量：１０〜２０００ｓｃｃｍ
ＭＳガス供給時間：１〜３００分
Ｎ２ガス供給流量（ガス供給管毎）：０〜２００００ｓｃｃｍ
処理温度（第２温度）：５００〜６５０℃
処理圧力：３０〜２００Ｐａ
が例示される。
なお、処理温度を５５０℃以下、好ましくは、５３０℃以下とすることで、アモルファス状態のＳｉ膜を形成することが可能となり、処理温度を６００℃以上とすることで、ポリ状態のＳｉ膜を形成することが可能となり、処理温度をそれらの中間の温度とすることで、アモルファスとポリの混晶状態のＳｉ膜を形成することが可能となる。
ウエハ２００上へのＳｉ膜の形成、および、ＳｉＧｅ膜の結晶化がそれぞれ完了した後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＭＳガスの供給を停止する。そして、上述のステップ１のパージステップと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。
本ステップでは、ＭＳガスの代わりに、上述の各種水素化ケイ素ガスや、上述の各種ハロシラン系ガスを用いることができる。
（アフターパージおよび大気圧復帰）
Ｓｉ膜形成ステップが終了した後、処理室２０１内の温度、すなわち、ウエハ２００の温度を第２温度から第３温度へ降下させつつ（降温）、ノズル２４９ａ〜２４９ｃのそれぞれからパージガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３１ａより排気する。これにより、処理室２０１内がパージされ、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（アフターパージ）。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）。
（ボートアンロードおよ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、マニホールド２０９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マニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。ボートアンロードの後は、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる（シャッタクローズ）。処理済のウエハ２００は、反応管２０３の外部に搬出された後、ボート２１７より取り出される（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）ＳｉＧｅ膜形成ステップにおいて、ウエハ２００の表面に形成された凹部内を埋め込むようにアモルファス状態のＳｉＧｅ膜を形成し、その後に行うＳｉ膜形成ステップにおいて、このＳｉＧｅ膜を結晶化させることにより、アモルファス状態のＳｉＧｅ膜が有していたシーム等を消滅させることが可能となる。すなわち、ウエハ２００の表面に設けられた凹部内のＳｉＧｅ膜による埋め込み特性を向上させることが可能となる。
（ｂ）ＳｉＧｅ膜形成ステップにおいて、ウエハ２００上に形成されるＳｉＧｅ膜のＧｅ濃度を、５ａｔ％以上８０ａｔ％以下、好ましくは２０ａｔ％以上８０ａｔ％以下、より好ましくは５０ａｔ％以上６０ａｔ％以下の濃度とすることにより、上述のシーム等の埋め込み効果（シーム等の消滅効果）が確実に得られるようになる。
（ｃ）ＳｉＧｅ膜形成ステップにおいて、処理温度（第１温度）を３００℃以上４５０℃以下、好ましくは３００℃以上４００℃以下、より好ましくは３００℃以上３７０℃未満の温度とすることにより、上述のシーム等の埋め込み効果（シーム等の消滅効果）が確実に得られるようになる。
（ｄ）第１温度≦第３温度＜第２温度とすることにより、上述のシーム等の埋め込み効果を効率的かつ効果的に得ることが可能となる。また、第１温度＜第３温度＜第２温度とすることにより、上述のシーム等の埋め込み効果をより効率的かつ効果的に得ることが可能となる。また、これらのように、各ステップ間の処理温度のバランスを制御することにより、各ステップで適正な反応を生じさせ、これら一連の処理を、効率的かつ効果的に進行させることが可能となる。
（ｅ）Ｓｉ膜形成ステップの処理温度（第２温度）として、ＳｉＧｅ膜上に形成されるＳｉ膜がアモルファス状態となるような比較的低い温度を選択することにより、ウエハ２００の熱履歴を良好に管理することが可能となる。また、Ｓｉ膜形成ステップの処理温度（第２温度）として、ＳｉＧｅ膜上に形成されるＳｉ膜がポリ状態、あるいは、アモルファスとポリとの混晶状態となるような比較的高い温度を選択することにより、ＳｉＧｅ膜中におけるＳｉやＧｅのマイグレーションや核成長を活性化させ、結晶化に要する時間を短縮させることが可能となる。
（ｆ）昇温ステップの実施期間中にＳｉＧｅ膜の結晶化を開始し、Ｓｉ膜形成ステップにおいてその結晶化を完了させることにより、基板処理全体の所要時間を短縮させることが可能となる。
（ｇ）ＳｉＧｅ膜上にＳｉ膜を形成することにより、ウエハ２００を大気に晒した際などにおけるＳｉＧｅ膜の酸化、すなわち、ＳｉＧｅ膜の抵抗増加を回避することが可能となる。なお、Ｓｉ膜を、ＳｉＧｅ膜の表面を全体的に覆うように形成することにより、ＳｉＧｅ膜の酸化を、その主面全域にわたって確実に回避することが可能となる。
（ｈ）本実施形態の手法によれば、デポ→エッチング→デポといった比較的複雑なプロセス（ＤＥＤプロセス）を用いることなく凹部内の埋め込み特性を向上させることができることから、基板処理の制御を簡素化させ、また、基板処理の生産性を向上させることが可能となる。
（ｉ）本実施形態の手法によれば、ＤＥＤプロセスを用いないことから、ウエハ２００上に形成される膜の表面ラフネス等を向上させることが容易となる傾向がある。ここで表面ラフネスとは、ウエハ面内における膜の高低差（表面粗さ）を意味している。表面ラフネスが良好になるとは、膜の表面が平滑になることを意味している。
（ｊ）シード層形成ステップを行うことにより、ＳｉＧｅ膜のインキュベーションタイムを短縮させ、基板処理全体の所要時間を短縮させることが可能となる。また、シード層形成ステップでは、ＤＣＳガスによるトリートメント効果を利用することにより、シード層の段差被覆性を向上させたり、シード層を緻密化させたりすることが可能となる。
（ｋ）上述の効果は、ＭＳガス、ＤＳガス以外の上述の各種Ｓｉ含有ガスを用いる場合や、ＤＣＳ以外の上述の各種ハロゲン元素含有ガスを用いる場合や、ＭＧガス以外の上述の各種Ｇｅ含有ガスを用いる場合や、Ｎ２ガス以外の上述の各種不活性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
本実施形態は、上述の成膜シーケンスに限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。これらの変形例は任意に組み合わせることができる。特に説明がない限り、各変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の基板処理シーケンスの各ステップにおける処理手順、処理条件と同様とすることができる。
（変形例１）
図６（ａ）に示すような、表面に凹部が形成され、凹部の底部および側部がそれぞれＳｉＯ膜等の絶縁膜により構成されているウエハ２００に対して上述の一連の処理を行うようにしてもよい。
この場合、上述のシード層形成ステップと同様のステップを行うことにより、図６（ｂ）に示すように、ＳｉＯ膜上に、シード層（Ｓｉシード層）として、アモルファスＳｉ層を成長させることができる。また、上述の降温ステップと同様のステップ、および、上述のＳｉＧｅ膜形成ステップと同様のステップを行うことにより、図６（ｃ）に示すように、シード層としてのアモルファスＳｉ層上に、アモルファス状態のＳｉＧｅ膜を形成することができる。
そして、上述の昇温ステップと同様のステップ、および、上述のＳｉ膜形成ステップと同様のステップを順次行うことにより、図６（ｄ）に示すように、ＳｉＧｅ膜上に、アモルファス状態、ポリ状態、または、アモルファスとポリの混晶状態のＳｉ膜を形成しつつ、その下地となるＳｉＧｅ膜を結晶化させ、アモルファス状態のＳｉＧｅ膜が有していたシーム等を消滅させることが可能となる。なお、図６（ｄ）では、ＳｉＧｅ膜上にアモルファス状態のＳｉ膜を形成する例を示している。本変形例においても、上述の成膜シーケンスと同様の効果が得られる。
（変形例２）
以下に示す成膜シーケンスのように、シード層形成ステップでは、ウエハ２００に対して、ＤＣＳガスのような上述のハロゲン元素含有ガスと、ＤＩＰＡＳガス等の上述の各種アミノシラン系ガスと、を交互に供給するようにしてもよい。本変形例においても、上述の成膜シーケンスと同様の効果が得られる。
（ＤＣＳ→ＤＩＰＡＳ）×ｎ→ＭＳ＋ＭＧ→ＭＳ ⇒ Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｅｅｄ
（ＤＩＰＡＳ→ＤＣＳ）×ｎ→ＭＳ＋ＭＧ→ＭＳ ⇒ Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｅｅｄ
（変形例３）
以下に示す成膜シーケンスのように、シード層形成ステップでは、ウエハ２００に対して、ＤＣＳガスのようなハロゲン元素含有ガスを供給することなく、ＤＩＰＡＳガスのような上述の各種アミノシラン系ガスやＤＳガスのような上述の各種水素化ケイ素ガスを供給するようにしてもよい。本変形例においても、上述の成膜シーケンスと同様の効果が得られる。
ＤＩＰＡＳ→ＭＳ＋ＭＧ→ＭＳ ⇒ Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｅｅｄ
ＤＳ→ＭＳ＋ＭＧ→ＭＳ ⇒ Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｅｅｄ
（ＤＩＰＡＳ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ＋ＭＧ→ＭＳ ⇒ Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｅｅｄ
（ＤＳ→ＤＩＰＡＳ）×ｎ→ＭＳ＋ＭＧ→ＭＳ ⇒ Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｅｅｄ
（変形例４）
以下に示す成膜シーケンスのように、シード層形成ステップでは、ウエハ２００に対して、ＨＣｌガスのようなハロゲン元素含有ガスと、ＤＳガスのようなＳｉ含有ガスとを、この順に供給するようにしてもよい。本変形例においても、上述の成膜シーケンスと同様の効果が得られる。
ＨＣｌ→ＤＳ→ＭＳ＋ＭＧ→ＭＳ ⇒ Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｅｅｄ
（変形例５）
以下に示す成膜シーケンスのように、シード層形成ステップを不実施としてもよい。本変形例においても、上述の成膜シーケンスとほぼ同様の効果が得られる。
ＭＳ＋ＭＧ→ＭＳ ⇒ Ｓｉ／ＳｉＧｅ
（変形例６）
以下に示す成膜シーケンスのように、ＳｉＧｅ膜形成ステップでは、ＭＳガスとＭＧガスとを交互に供給してもよい。本変形例においても上述の成膜シーケンスと同様の効果が得られる。
（ＤＣＳ→ＤＳ）×ｎ１→（ＭＳ→ＭＧ)×ｎ２→ＭＳ ⇒ Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｅｅｄ
（ＤＣＳ→ＤＳ）×ｎ１→（ＭＧ→ＭＳ)×ｎ２→ＭＳ ⇒ Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｅｅｄ
（変形例７）
以下に示す成膜シーケンスのように、ＳｉＧｅ膜形成ステップおよびＳｉ膜形成ステップのうち少なくともいずれかのステップでは、バルブ２４３ｇを開き、ウエハ２００に対するＰＨガスの供給を実施し、ウエハ２００上に形成される膜（ＳｉＧｅ膜、Ｓｉ膜）中へＰをドープするようにしてもよい。本変形例においても、上述の成膜シーケンスと同様の効果が得られる。
（ＤＣＳ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ＋ＭＧ＋ＰＨ→ＭＳ ⇒ Ｓｉ／ＰドープＳｉＧｅ／Ｓｅｅｄ
（ＤＣＳ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ＋ＭＧ→ＭＳ＋ＰＨ ⇒ ＰドープＳｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｅｅｄ
（ＤＣＳ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ＋ＭＧ＋ＰＨ→ＭＳ＋ＰＨ ⇒ ＰドープＳｉ／ＰドープＳｉ／Ｓｅｅｄ
ＰＨガスの供給流量は、例えば、０．１〜５００ｓｃｃｍの範囲内の流量とすることができる。また、ＰＨガスの代わりに、亜リン酸（Ｈ３ＰＯ３）ガス、塩化ホスホリル（ＰＯＣｌ３）ガス、アルシン（ＡｓＨ３）ガス等のＶ族元素であってそれ単独で固体となる元素（Ｐ，砒素（Ａｓ）等）を含むガスを用いることができる。また、Ｖ族元素を含むこれらのガスの代わりに、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガス、トリクロロボラン（ＢＣｌ３）ガス等のＩＩＩ族元素であってそれ単独で固体となる元素（硼素（Ｂ）等）を含むガス等を用いることもできる。
＜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。但し、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。
上述の実施形態では、処理室２０１内への各種ガス（Ｓｉ含有ガス、Ｇｅ含有ガス、ハロゲン元素含有ガス、ドーパントガス、不活性ガス）の供給を、長さ（高さ）が略等しい複数のノズル２４９ａ〜２４９ｃを用いて行う例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、処理室２０１内への各種ガスの供給を、処理室２０１内において高さの異なる複数箇所からそれぞれガスを噴出させるように構成された長さ（高さ）の異なる複数本のノズルを用いて行うようにしてもよい。このような構成によれば、処理室２０１内における各種ガスの分圧の高さ方向の分布をきめ細かく調整することができ、ウエハ２００上に形成される膜のウエハ間膜厚均一性（バッチ内均一性）等を向上させることが可能となる。
基板処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、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、これらと同様の効果が得られる。
上述の実施形態の手法により形成したＳｉＧｅ膜は、凹部内において高い埋め込み特性を有することから、また、Ｇｅを含むことにより低い抵抗率を有することから、コンタクトホールの埋め込みによるコンタクトプラグの形成等の用途に、好適に用いることが可能である。
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。このときの処理手順、処理条件は、例えば、上述の実施形態の処理手順、処理条件と同様とすることができる。
実施例１として、図１に示す基板処理装置を用い、図４に示す成膜シーケンスにより、底部および側部がそれぞれＳｉＯ膜で構成されている凹部を表面に有するウエハ上に、シード層、ＳｉＧｅ膜、Ｓｉ膜をこの順に形成した。Ｓｉ膜形成ステップでは、ＳｉＧｅ膜上に形成されるＳｉ膜がアモルファス状態となるような温度条件を選択した。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所定の条件とした。そして、ＳｉＧｅ膜形成ステップ実施後であってＳｉ膜形成ステップ実施前（ＳｉＧｅ膜の結晶化前）における凹部内の様子、および、Ｓｉ膜形成ステップ実施後（ＳｉＧｅ膜の結晶化後）における凹部内の様子をそれぞれ観察した。図７（ａ）に、ＳｉＧｅ膜の結晶化前における凹部内のＳＥＭ写真を、図７（ｂ）に、ＳｉＧｅ膜の結晶化後における凹部内のＳＥＭ写真をそれぞれ示す。図７（ａ）によれば、結晶化前のＳｉＧｅ膜はシームを有しているのに対し、図７（ｂ）によれば、結晶化後のＳｉＧｅ膜はシームを有していないことが分かる。すなわち、シード層形成ステップ〜Ｓｉ膜形成ステップに至る一連のステップを実施することで、アモルファス状態のＳｉＧｅ膜が有していたシームを消滅させ、凹部内に形成されるＳｉＧｅ膜をシームレスの状態とすることが可能であることが分かる。
実施例２として、図１に示す基板処理装置を用い、図４に示す成膜シーケンスにより、底部が単結晶Ｓｉで構成され、側部がＳｉＯ膜で構成されている凹部を表面に有するウエハ上に、シード層、ＳｉＧｅ膜、Ｓｉ膜をこの順に形成した。各ステップにおける処理条件は、実施例１の各ステップにおける処理条件と同様とした。そして、Ｓｉ膜形成ステップ実施後（ＳｉＧｅ膜の結晶化後）における凹部内の様子を観察した。図８に、ＳｉＧｅ膜の結晶化後における凹部内のＳＥＭ写真を示す。図８によれば、結晶化後のＳｉＧｅ膜はシーム等を有していないことが分かる。すなわち、シード層形成ステップ〜Ｓｉ膜形成ステップに至る一連のステップを実施することで、実施例１と同様、凹部内に形成されるＳｉＧｅ膜をシームレスの状態とすることが可能であることが分かる。なお、図８に示すように、ＳｉＧｅ膜の結晶化後も、単結晶Ｓｉ上のシード層はエピタキシャル状態を維持しており、ＳｉＯ膜上のシード層はアモルファス状態を維持していることが分かる。
＜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、
（ａ）第１温度とした基板に対して、シリコン含有ガスとゲルマニウム含有ガスとを供給して、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むようにアモルファス状態のシリコンゲルマニウム膜を形成する工程と、
（ｂ）前記基板の温度を前記第１温度から前記第１温度よりも高い第２温度へ昇温させる工程と、
（ｃ）前記第２温度とした前記基板に対して、シリコン含有ガスを供給して、前記シリコンゲルマニウム膜上にシリコン膜を形成する工程と、
を有し、（ｃ）において、前記シリコン膜を形成しつつ、その下地となる前記シリコンゲルマニウム膜を結晶化させ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。（ｃ）では、前記シリコンゲルマニウム膜の表面を全体的に覆うように前記シリコン膜を形成するのが好ましい。
（付記２）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
（ａ）で形成する前記シリコンゲルマニウム膜は、５ａｔ％以上８０ａｔ％以下のゲルマニウム濃度を有する。
（付記３）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
（ａ）で形成する前記シリコンゲルマニウム膜は、２０ａｔ％以上８０ａｔ％以下のゲルマニウム濃度を有する。
（付記４）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
（ａ）で形成する前記シリコンゲルマニウム膜は、５０ａｔ％以上６０ａｔ％以下のゲルマニウム濃度を有する。
（付記５）
付記１〜４のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ａ）で形成する前記シリコンゲルマニウム膜は、少なくともアモルファス状態のシリコン膜が形成される温度に晒されることで結晶化する（ゲルマニウム濃度を有する）。
（付記６）
付記１〜５のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記第１温度を３００℃以上４５０℃以下とする。
（付記７）
付記１〜５のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記第１温度を３００℃以上４００℃以下とする。
（付記８）
付記１〜５のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記第１温度を、前記シリコン含有ガスが単独で存在した場合に前記シリコン含有ガスが熱分解することなく、前記ゲルマニウム含有ガスが単独で存在した場合に前記ゲルマニウム含有ガスが熱分解する温度（３００℃以上３７０℃未満）とする。
（付記９）
付記１〜８のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ｃ）で形成する前記シリコン膜は、アモルファス状態、ポリ（多結晶）状態、またはアモルファスとポリの混晶状態である。
（付記１０）
付記１〜８のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ｃ）で形成する前記シリコン膜は、アモルファス状態である。
（付記１１）
付記１〜１０のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ｂ）の実施期間中に前記シリコンゲルマニウム膜の結晶化を開始し、（ｃ）においてその結晶化を完了させる。
（付記１２）
付記１〜１１のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ｃ）、または、（ｂ）および（ｃ）における前記シリコンゲルマニウム膜の結晶化により、前記シリコンゲルマニウム膜中におけるシリコンおよびゲルマニウムのうち少なくともいずれかにマイグレーションを生じさせる。
（付記１３）
付記１〜１２のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ｃ）、または、（ｂ）および（ｃ）における前記シリコンゲルマニウム膜の結晶化により、前記シリコンゲルマニウム膜中におけるシリコンおよびゲルマニウムのうち少なくともいずれかの結晶核を成長させる。
（付記１４）
付記１〜１３のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ａ）で形成する前記シリコンゲルマニウム膜はシームまたはボイドを有し、
（ｃ）、または、（ｂ）および（ｃ）における前記シリコンゲルマニウム膜の結晶化により、前記シリコンゲルマニウム膜が有するシームまたはボイドを（前記マイグレーションおよび前記結晶核の成長のうち少なくともいずれかにより埋めて）消滅させる。
（付記１５）
付記１〜１４のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ａ）の前に、（ｄ）前記第１温度以上前記第２温度未満の第３温度とした前記基板に対して、シリコン含有ガスを供給して、前記凹部内の表面上にシード層を形成する工程を、更に有する。
（付記１６）
付記１〜１４のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ａ）の前に、（ｄ）前記第１温度よりも高く前記第２温度未満の第３温度とした前記基板に対して、シリコン含有ガスを供給して、前記凹部内の表面上にシード層を形成する工程と、
（ｅ）前記基板の温度を前記第３温度から前記第１温度へ降温させる工程と、
を更に有する。
（付記１７）
付記１〜１６のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記凹部の底部が単結晶シリコンで構成され、前記凹部の側部が絶縁膜で構成され、
（ｄ）では、前記単結晶シリコン上に、前記シード層として、エピタキシャルシリコン層を成長させ、前記絶縁膜上に、前記シード層として、アモルファスシリコン層を成長させ、
（ａ）では、前記エピタキシャルシリコン層上に、アモルファス状態の前記シリコンゲルマニウム膜を成長させ、前記アモルファスシリコン層上に、アモルファス状態の前記シリコンゲルマニウム膜を成長させる。
（付記１８）
付記１〜１６のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記凹部の底部および側部が絶縁膜で構成され、
（ｄ）では、前記絶縁膜上に、前記シード層として、アモルファスシリコン層を成長させ、
（ａ）では、前記アモルファスシリコン層上に、アモルファス状態の前記シリコンゲルマニウム膜を成長させる。
（付記１９）
本発明の他の態様によれば、
基板が処理される処理室と、
前記処理室内の基板に対してシリコン含有ガスを供給する第１供給系と、
前記処理室内の基板に対してゲルマニウム含有ガスを供給する第２供給系と、
前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
前記処理室内において、
（ａ）第１温度とした基板に対して、前記シリコン含有ガスと前記ゲルマニウム含有ガスとを供給して、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むようにアモルファス状態のシリコンゲルマニウム膜を形成する処理と、（ｂ）前記基板の温度を前記第１温度から前記第１温度よりも高い第２温度へ昇温させる処理と、（ｃ）前記第２温度とした前記基板に対して、前記シリコン含有ガスを供給して、前記シリコンゲルマニウム膜上にシリコン膜を形成する処理と、を有し、（ｃ）において、前記シリコン膜を形成しつつ、その下地となる前記シリコンゲルマニウム膜を結晶化させるように、前記第１供給系、前記第２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２０）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板処理装置の処理室内において、
（ａ）第１温度とした基板に対して、シリコン含有ガスとゲルマニウム含有ガスとを供給して、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むようにアモルファス状態のシリコンゲルマニウム膜を形成する手順と、
（ｂ）前記基板の温度を前記第１温度から前記第１温度よりも高い第２温度へ昇温させる手順と、
（ｃ）前記第２温度とした前記基板に対して、シリコン含有ガスを供給して、前記シリコンゲルマニウム膜上にシリコン膜を形成する手順と、
（ｃ）において、前記シリコン膜を形成しつつ、その下地となる前記シリコンゲルマニウム膜を結晶化させる手順と、
をコンピュータによって前記基板処理装置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。
２００ ウエハ（基板）

Claims (6)

  1. （ａ）第１温度とした基板に対して、シリコン含有ガスとゲルマニウム含有ガスとを供給して、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むようにアモルファス状態のシリコンゲルマニウム膜を形成する工程と、
    （ｂ）前記基板の温度を前記第１温度から前記第１温度よりも高い第２温度へ昇温させる工程と、
    （ｃ）前記第２温度とした前記基板に対して、シリコン含有ガスを供給して、前記シリコンゲルマニウム膜上にシリコン膜を形成する工程と、
    を有し、（ｃ）において、前記シリコン膜を形成しつつ、その下地となる前記シリコンゲルマニウム膜を結晶化させる半導体装置の製造方法。
  2. （ａ）で形成する前記シリコンゲルマニウム膜は、５ａｔ％以上８０ａｔ％以下のゲルマニウム濃度を有する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. （ａ）で形成する前記シリコンゲルマニウム膜は、２０ａｔ％以上８０ａｔ％以下のゲルマニウム濃度を有する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  4. （ａ）で形成する前記シリコンゲルマニウム膜は、少なくともアモルファス状態のシリコン膜が形成される温度に晒されることで結晶化する請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 基板が処理される処理室と、
    前記処理室内の基板に対してシリコン含有ガスを供給する第１供給系と、
    前記処理室内の基板に対してゲルマニウム含有ガスを供給する第２供給系と、
    前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
    前記処理室内において、
    （ａ）第１温度とした基板に対して、前記シリコン含有ガスと前記ゲルマニウム含有ガスとを供給して、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むようにアモルファス状態のシリコンゲルマニウム膜を形成する処理と、（ｂ）前記基板の温度を前記第１温度から前記第１温度よりも高い第２温度へ昇温させる処理と、（ｃ）前記第２温度とした前記基板に対して、前記シリコン含有ガスを供給して、前記シリコンゲルマニウム膜上にシリコン膜を形成する処理と、を有し、（ｃ）において、前記シリコン膜を形成しつつ、その下地となる前記シリコンゲルマニウム膜を結晶化させるように、前記第１供給系、前記第２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。
  6. 基板処理装置の処理室内において、
    （ａ）第１温度とした基板に対して、シリコン含有ガスとゲルマニウム含有ガスとを供給して、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むようにアモルファス状態のシリコンゲルマニウム膜を形成する手順と、
    （ｂ）前記基板の温度を前記第１温度から前記第１温度よりも高い第２温度へ昇温させる手順と、
    （ｃ）前記第２温度とした前記基板に対して、シリコン含有ガスを供給して、前記シリコンゲルマニウム膜上にシリコン膜を形成する手順と、
    （ｃ）において、前記シリコン膜を形成しつつ、その下地となる前記シリコンゲルマニウム膜を結晶化させる手順と、
    をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
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