JPH0917733A - Forming method for porous silicon thin film - Google Patents

Forming method for porous silicon thin film

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JPH0917733A
JPH0917733A JP16087295A JP16087295A JPH0917733A JP H0917733 A JPH0917733 A JP H0917733A JP 16087295 A JP16087295 A JP 16087295A JP 16087295 A JP16087295 A JP 16087295A JP H0917733 A JPH0917733 A JP H0917733A
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thin film
porous silicon
silicon thin
gas
substrate
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JP16087295A
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Japanese (ja)
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Hiroshi Taniguchi
浩 谷口
Junichi Tanaka
潤一 田中
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Abstract

PURPOSE: To make it possible to form a high-quality porous silicon thin film on a substrate by a CVD method by applying a bias of a specified voltage by using a mixed gas of both oxygen gas and silane-based plasma gas by a specified pressure and microwave power under resonance by an electron cyclotron. CONSTITUTION: A silicon substrate is placed on a substrate holder of a CVD equipment, a bias of 0 to 200V is applied to the silicon substrate, and the substrate is held to a predetermined temperature. Moreover, microwave is introduced by a square wave wave guide, and a predetermined magnetic field is applied to a magnetic coil 3. Next, SiH4 gas and O2 gas are introduced to a reaction chamber of a plasma generating chamber 2, a total pressure is kept to 10<-1> to 103 Pa, plasma is generated with 0.1 to 5kW power, and a porous silicon thin film is formed on the silicon substrate. When the silicon substrate forming the porous silicon thin films is irradiated with laser, clear lighting of the laser radiating portion can be confirmed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は多孔質シリコン薄膜の形
成方法に関し、より詳細には発光ダイオード、レーザな
どの発光素子、ニューラルネットワーク、シリコンチッ
プ中の光配線、3次元集積化など光接続を用いた集積化
技術に用い得る多孔質シリコン薄膜の形成方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a porous silicon thin film, and more particularly to a light emitting diode, a light emitting element such as a laser, a neural network, an optical wiring in a silicon chip, an optical connection such as three-dimensional integration. The present invention relates to a method for forming a porous silicon thin film that can be used in the integration technology used.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】シリコ
ン半導体は資源が豊富な上、結晶作製技術、デバイス設
計・作製技術が高いため、大電力の制御から電気信号の
高速処理に至るまで電子素子として幅広く利用されてい
る。しかしながら単結晶シリコンはエネルギーギャップ
が1.1eVの間接遷移型半導体であるため、可視光領
域では光らず、光素子としての活躍はこれまで化合物半
導体に譲ってきた。
2. Description of the Related Art Silicon semiconductors have abundant resources and high crystal manufacturing technology and device design / manufacturing technology. Therefore, electronic devices can be used from high power control to high-speed processing of electric signals. Is widely used as. However, since single crystal silicon is an indirect transition type semiconductor having an energy gap of 1.1 eV, it does not emit light in the visible light region, and the activity as an optical element has been confined to compound semiconductors.

【0003】ところが1990年、シリコン基板をフッ
酸溶液中で陽極化成した際に表面に形成される多孔質シ
リコン薄膜が、光励起や電子注入により室温で可視発光
することが観測された(Applied Physics Letters 57,
1990 p1046)。これは結晶サイズがシリコン中の電子の
ドブロイ波束の拡がりよりも小さくなったため、エネル
ギー準位が量子化されてエネルギーギャップが増加する
ことと伝導帯が変化することに起因するものである。こ
れを応用すればシリコンという単一電子材料を用いて電
子素子と光素子との融合が可能となり、高集積化の促進
が期待され、工業的価値はきわめて高い。
However, in 1990, it was observed that a porous silicon thin film formed on the surface of a silicon substrate when anodized in a hydrofluoric acid solution emits visible light at room temperature due to photoexcitation or electron injection (Applied Physics Letters). 57,
1990 p1046). This is because the crystal size is smaller than the spread of de Broglie wave packet of electrons in silicon, the energy level is quantized, the energy gap is increased, and the conduction band is changed. If this is applied, it becomes possible to fuse an electronic device and an optical device by using a single electronic material called silicon, and it is expected to promote high integration, and thus the industrial value is extremely high.

【0004】この多孔質シリコン薄膜をオプトエレクト
ロニクスの要素材料として実用に供するためには、他の
作製プロセスとの整合化が必要不可欠であるが、最もポ
ピュラーな多孔質シリコンの形成方法である陽極化成法
は、フッ酸を使用したウェットプロセスである点が大き
な欠点であった。そこで、他の作製プロセスとの整合化
を図るための方法として、ドライプロセスのみによる作
製方法が強く要求されている。
In order to put this porous silicon thin film into practical use as an element material for optoelectronics, matching with other manufacturing processes is indispensable, but the most popular porous silicon forming method is anodization. The method has a major drawback in that it is a wet process using hydrofluoric acid. Therefore, as a method for achieving consistency with other manufacturing processes, a manufacturing method using only a dry process is strongly required.

【0005】現在、ドライプロセスのみによる作製方法
としては、ガス圧6Torrの真空下で、Ar99%と
2 1%との混合ガス中でSiの微粒子を蒸発させ、こ
れを基体に蒸着してシリコン薄膜を成膜させるものも提
案されている(第54回応用物理学会学術講演会予稿集
29SZL9)。しかし、この方法においては、酸素が
スによるパッシベーションが不完全なシリコン薄膜しか
得られず。このようなシリコン薄膜を用いた場合には発
光強度が1桁程度小さくなるという問題があった。
At present, as a manufacturing method only by a dry process, Si particles are evaporated in a mixed gas of Ar 99% and O 2 1% under a vacuum of a gas pressure of 6 Torr, and this is vapor-deposited on a substrate to form silicon. A method of forming a thin film is also proposed (Proceedings of the 54th SPSJ Academic Lecture Meeting 29SZL9). However, in this method, only a silicon thin film in which passivation due to oxygen is incomplete can be obtained. When such a silicon thin film is used, there is a problem that the emission intensity is reduced by about one digit.

【0006】また、SiO2 上にSi片を載置したター
ゲットをArガスにより13.56MHzの高周波でス
パッタリングし、シリコン薄膜を成膜する方法が提案さ
れている(第54回応用物理学会学術講演会予稿集29
SZL10)。ところが、このような方法でシリコン薄
膜を成膜する方法においては、高いエネルギーでArを
スパッタリングに使用するため、Arイオンがシリコン
薄膜中に混入し、発光強度が2桁以上小さくなるという
問題があった。
Further, there has been proposed a method of forming a silicon thin film by sputtering a target having a Si piece placed on SiO 2 with Ar gas at a high frequency of 13.56 MHz (The 54th Annual Meeting of the Applied Physics Society of Japan). Meeting Proceedings 29
SZL10). However, in the method of forming a silicon thin film by such a method, since Ar is used for sputtering with high energy, there is a problem that Ar ions are mixed in the silicon thin film and the emission intensity is reduced by two digits or more. It was

【0007】また、真空蒸着法やスパッタリング等のこ
れら物理的気相成長(PVD)法においては、シリコン
薄膜を成膜する際の原料の安定供給にも問題があった。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高品質の
多孔質シリコン薄膜をドライプロセス、特に化学的気相
成長(CVD)法により成膜する多孔質シリコン薄膜の
形成方法を提供することを目的とする。
Further, in these physical vapor deposition (PVD) methods such as the vacuum vapor deposition method and the sputtering method, there is a problem in the stable supply of the raw material when the silicon thin film is formed.
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a method for forming a porous silicon thin film by which a high quality porous silicon thin film is formed by a dry process, particularly a chemical vapor deposition (CVD) method. To aim.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、電子サ
イクロトロン共鳴(ECR)下、10-1〜103 Paの
圧力、0.1〜5kWのマイクロ波パワーでプラズマ化
したシラン系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いて、0
〜−200Vのバイアスを印加した基板上に多孔質シリ
コン薄膜を形成する多孔質シリコン薄膜の形成方法が提
供される。
According to the present invention, a silane-based gas plasma-converted under electron cyclotron resonance (ECR) at a pressure of 10 -1 to 10 3 Pa and a microwave power of 0.1 to 5 kW is used. 0 using a mixed gas with oxygen gas
Provided is a method for forming a porous silicon thin film, which comprises forming a porous silicon thin film on a substrate to which a bias of -200 V is applied.

【0009】本発明の多孔質シリコン薄膜の製造方法に
おいては、電子サイクロトロン共鳴プラズマCVD法を
利用する。つまり、ECRイオン源と発散磁界を組み合
わせることにより高密度のプラズマを発生させ、これに
より、高品質の多孔質シリコン薄膜を形成する。この際
に用いられるCVD装置は、通常ECRプラズマCVD
法に用いられる装置であれば特に限定されるものではな
い。この製造方法における条件、例えば、圧力は、10
-1〜103 Paであることが好ましい。103Paを越
えると、プラズマ中のガス温度が上昇し、基板温度を上
昇させることとなるため好ましくない。また、10-1
a未満の場合には成膜が不可能となるため好ましくな
い。
In the method of manufacturing the porous silicon thin film of the present invention, the electron cyclotron resonance plasma CVD method is used. That is, a high-density plasma is generated by combining an ECR ion source and a divergent magnetic field, thereby forming a high-quality porous silicon thin film. The CVD apparatus used at this time is usually ECR plasma CVD.
There is no particular limitation as long as it is an apparatus used in the method. Conditions in this manufacturing method, for example, the pressure is 10
It is preferably −1 to 10 3 Pa. If it exceeds 10 3 Pa, the gas temperature in the plasma rises and the substrate temperature rises, which is not preferable. Also, 10 -1 P
If it is less than a, film formation becomes impossible, which is not preferable.

【0010】マイクロ波発生装置におけるマイクロ波パ
ワーは、大きいほど成膜速度が上昇し、欠陥密度が低下
するため好ましいが、ECRプラズマCVD装置の装備
等を考慮して5kW程度以下が適当であり、また、0.
1kW以下では、得られる多孔質シリコン薄膜が非晶質
となり好ましくない。また、マイクロ波の周波数は特に
限定されるものではないが、2.45GHz程度が好ま
しい。
The microwave power in the microwave generator is preferable because the larger the power, the higher the film formation rate and the lower the defect density. However, considering the equipment of the ECR plasma CVD apparatus, the microwave power is preferably about 5 kW or less. Also, 0.
If it is 1 kW or less, the obtained porous silicon thin film becomes amorphous, which is not preferable. The microwave frequency is not particularly limited, but is preferably about 2.45 GHz.

【0011】さらに、本発明において用いる発散磁界
は、特に限定されるものではないが、例えば、875G
auss程度が挙げられる。本発明において、原料ガス
としてはシラン系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用い
る。シラン系ガスとしては特に限定されるものではな
く、例えばモノシラン、ジシラン、トリシラン又はテト
ラシラン等が挙げられるが、モノシランが好ましい。こ
れらの原料ガスは、保持する装置内の圧力、マイクロ波
パワー、反応時間、シラン系ガスと酸素ガスとの混合比
等とにより適宜調節しながら装置内に導入することが好
ましく、例えば、シラン系ガスは1〜1000scc
m、酸素ガスは0.1〜100sccmで導入すること
が好ましい。また、この際のシラン系ガスと酸素ガスと
の混合比は、1:1〜1000:1程度が好ましい。
Further, the divergent magnetic field used in the present invention is not particularly limited, but is, for example, 875 G.
The degree of aus is mentioned. In the present invention, a mixed gas of silane-based gas and oxygen gas is used as the source gas. The silane-based gas is not particularly limited, and examples thereof include monosilane, disilane, trisilane, and tetrasilane, with monosilane being preferred. These raw material gases are preferably introduced into the apparatus while appropriately adjusting the pressure in the apparatus to be held, the microwave power, the reaction time, the mixing ratio of the silane-based gas and the oxygen gas, and the like. Gas is 1 ~ 1000scc
m and oxygen gas are preferably introduced at 0.1 to 100 sccm. Further, the mixing ratio of the silane-based gas and the oxygen gas at this time is preferably about 1: 1 to 1000: 1.

【0012】多孔質シリコン薄膜を成膜する基板として
は、発光ダイオード、レーザなどの発光素子、ニューラ
ルネットワーク、シリコンチップ等、その用途に応じて
適宜選択することができ、例えば、ガラス基板、プラス
チック基板、金属基板、GaAs又はInGaAs等の
化合物半導体基板及びシリコン基板等を用いることがで
きる。なかでもシリコン基板が好ましい。多孔質シリコ
ン薄膜を形成する際の基板は、シリコンのプラズマイオ
ンの加速を効果的に実現するように、0〜−200V程
度の負のバイアスを印加していることが好ましい。ま
た、その際の基板の温度は約100℃以上に保持してい
ることが好ましい。100℃未満では、効率的かつ均一
ににプラズマイオンにより成膜することが困難となる。
As the substrate on which the porous silicon thin film is formed, a light emitting diode, a light emitting element such as a laser, a neural network, a silicon chip, or the like can be appropriately selected according to its use. For example, a glass substrate or a plastic substrate. , A metal substrate, a compound semiconductor substrate such as GaAs or InGaAs, and a silicon substrate can be used. Of these, a silicon substrate is preferable. It is preferable that a negative bias of about 0 to -200 V is applied to the substrate for forming the porous silicon thin film so that the plasma ions of silicon are effectively accelerated. Further, the temperature of the substrate at that time is preferably maintained at about 100 ° C. or higher. If the temperature is lower than 100 ° C., it becomes difficult to form a film efficiently and uniformly with plasma ions.

【0013】上記の条件により基板上に形成される多孔
質シリコン薄膜は、粒径が数nm〜数十nm程度の微結
晶シリコンで形成され、その表面が酸素によってパッシ
ベートされたシリコン薄膜を意味する。このような多孔
質シリコン薄膜を成膜する場合、その成膜時間は得よう
とする多孔質シリコン薄膜の膜厚、マイクロ波パワー等
により適宜調整することができるが、例えば1μm程度
の膜厚の多孔質シリコン薄膜を得る場合には、成膜時間
は3時間程度が好ましい。
The porous silicon thin film formed on the substrate under the above conditions means a silicon thin film formed of microcrystalline silicon having a grain size of several nm to several tens of nm and the surface of which is passivated with oxygen. . When forming such a porous silicon thin film, the film forming time can be appropriately adjusted depending on the film thickness of the porous silicon thin film to be obtained, microwave power, etc. When obtaining a porous silicon thin film, the film formation time is preferably about 3 hours.

【0014】さらに、本発明においては、電子サイクロ
トロン共鳴下、10-1〜103 Paの圧力、0.1〜5
kWのマイクロ波パワーでプラズマ化した酸素を含有す
るガスを用いて、基板上に形成された多孔質シリコン薄
膜を処理することが好ましい。酸素を含有するガスとし
ては、例えば、大気、一酸化窒素、二酸化窒素、一酸化
炭素、二酸化炭素、不活性ガスと酸素ガスとの混合ガ
ス、窒素ガスと酸素ガスとの混合ガス等種々のものを用
いることができる。この場合の含有される酸素の割合
は、特に限定されるものではなく、酸素を含有するガス
の導入量、マイクロ波パワー、基板温度等により適宜調
整することができるが、プラズマ化した際に10〜10
0%程度の酸素イオンが発生する割合で含有されている
ことが好ましい。具体的には、30%程度の酸素ガスを
含有する二酸化窒素を10〜50sccmで導入する場
合が挙げられる。この際の照射時間は10分間〜1時間
程度が好ましい。
Further, in the present invention, under electron cyclotron resonance, a pressure of 10 -1 to 10 3 Pa and a pressure of 0.1 to 5 are used.
It is preferable to treat the porous silicon thin film formed on the substrate with a gas containing oxygen which has been turned into plasma with a microwave power of kW. As the gas containing oxygen, for example, various gases such as air, nitric oxide, nitrogen dioxide, carbon monoxide, carbon dioxide, a mixed gas of an inert gas and an oxygen gas, a mixed gas of a nitrogen gas and an oxygen gas, etc. Can be used. The proportion of oxygen contained in this case is not particularly limited and can be appropriately adjusted depending on the introduction amount of oxygen-containing gas, microwave power, substrate temperature, etc. -10
It is preferable that the content of oxygen ions is about 0%. Specifically, there is a case where nitrogen dioxide containing about 30% oxygen gas is introduced at 10 to 50 sccm. The irradiation time at this time is preferably about 10 minutes to 1 hour.

【0015】[0015]

【作用】本発明によれば、電子サイクロトロン共鳴下、
10-1〜103 Paの圧力、0.1〜5kWのマイクロ
波パワーでプラズマ化したシラン系ガスと酸素ガスとの
混合ガスを用いて、0〜−200Vのバイアスを印加し
た基板上に多孔質シリコン薄膜を形成するため、膜表面
のダメージが少く、大面積の膜が容易に形成されること
となる。つまり、プラズマ中の電子は、磁場中ではロー
レンツ力による円運動を行うが、その際の周波数と導入
マイクロ波の周波数を一致させると共鳴吸収によりマイ
クロ波エネルギーが電子の運動エネルギーに効率よく変
換され(例えば100〜1000倍)、電子の温度が上
昇し、ガス分子の電離が促進され、発生するプラズマ密
度が上昇する。よって、原料ガスの温度が低い状態で励
起され、基板上に積層されるため、膜表面のダメージが
少なくなる。また、プラズマ生成室内の温度の上昇が抑
制され、低圧が保持できるため、均一なプラズマが発生
し、大面積化が容易となる。
According to the present invention, under electron cyclotron resonance,
A mixed gas of a silane-based gas and an oxygen gas, which has been turned into plasma with a microwave power of 0.1 to 5 kW and a pressure of 10 −1 to 10 3 Pa, is used to perforate a substrate on which a bias of 0 to −200 V is applied. Since the thin silicon film is formed, the film surface is less damaged and a large-area film can be easily formed. In other words, the electrons in the plasma make a circular motion due to the Lorentz force in the magnetic field, but if the frequency at that time and the frequency of the introduced microwaves are matched, the microwave energy is efficiently converted into the kinetic energy of the electrons by resonance absorption. (For example, 100 to 1000 times), the temperature of electrons rises, ionization of gas molecules is promoted, and the density of generated plasma rises. Therefore, the source gas is excited at a low temperature and is stacked on the substrate, so that the film surface is less damaged. Further, since the temperature rise in the plasma generation chamber is suppressed and the low pressure can be maintained, uniform plasma is generated and the area can be easily increased.

【0016】また、多孔質シリコン薄膜の成膜の後に、
さらに同様の条件下で酸素プラズマを多孔質シリコン薄
膜に照射する場合には、得られた多孔質シリコン薄膜表
面をほぼ完全にパッシベートされるため、さらに輝度の
高い多孔質シリコン薄膜が得られる。
Further, after forming the porous silicon thin film,
Further, when the porous silicon thin film is irradiated with oxygen plasma under the same conditions, the surface of the obtained porous silicon thin film is almost completely passivated, so that the porous silicon thin film having higher brightness can be obtained.

【0017】[0017]

【実施例】以下に、本発明である多孔質シリコン薄膜の
形成方法の実施例を図面に基づいて明する。まず、本実
施例における多孔質シリコン薄膜の形成に使用するCV
D装置を図1に基づいて説明する。
Embodiments of the method for forming a porous silicon thin film according to the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the CV used for forming the porous silicon thin film in this example.
The D device will be described with reference to FIG.

【0018】このCVD装置は主としてプラズマ生成室
1及び反応室2からなるチャンバ3と、プラズマ生成室
1に矩形導波管5を介して接続されたマイクロ波発振器
6と、プラズマ生成室1に周設された磁気コイル4と、
チャンバ3に接続された排ガス処理装置8及び原料ガス
導入口7と、減圧装置9とからなる。また、チャンバ3
の内部には基板を載置する回転及び上下運動可能な基板
ホルダ10が配設されている。 実施例1 上記CVD装置の基板ホルダにシリコン基板を載置し、
シリコン基板に−50Vのバイアスを印加するととも
に、基板温度を200℃に保持した。さらに、矩形導波
管より2.45GHzのマイクロ波を導入するととも
に、磁気コイル3に875ガウスの磁場を印加した。次
いで、プラズマ生成室2の反応室にSiH4ガス50s
ccmとO2 ガス5sccmを導入して全圧力を10P
aに保ち、1.2kWのパワーにて、プラズマを発生さ
せ、シリコン基板上に1時間かけて、膜厚1μm程度の
多孔質シリコン薄膜を成膜した。
This CVD apparatus has a chamber 3 mainly composed of a plasma generation chamber 1 and a reaction chamber 2, a microwave oscillator 6 connected to the plasma generation chamber 1 via a rectangular waveguide 5, and a plasma generation chamber 1 surrounded by a microwave oscillator 6. The installed magnetic coil 4,
It is composed of an exhaust gas treatment device 8 connected to the chamber 3, a source gas introduction port 7, and a decompression device 9. Also, chamber 3
A substrate holder 10 for placing a substrate and capable of rotating and moving up and down is provided in the interior of the. Example 1 A silicon substrate is placed on the substrate holder of the above CVD apparatus,
A bias of −50 V was applied to the silicon substrate and the substrate temperature was kept at 200 ° C. Further, a microwave of 2.45 GHz was introduced from the rectangular waveguide, and a magnetic field of 875 Gauss was applied to the magnetic coil 3. Then, 50 s of SiH 4 gas was introduced into the reaction chamber of the plasma generation chamber 2.
introducing ccm and O 2 gas 5sccm with 10P total pressure
While maintaining at a, plasma was generated with a power of 1.2 kW, and a porous silicon thin film with a film thickness of about 1 μm was formed on the silicon substrate for 1 hour.

【0019】多孔質シリコン薄膜を形成したシリコン基
板に、He−Cdレーザ(波長3250Å)を照射した
ところ、レーザ照射部がくっきりと光っていた。また、
得られた多孔質シリコン薄膜にArレーザ(波長488
0Å)を照射した際のフォトルミネッセンススペクトル
を図2に示す。 実施例2 上記実施例1で得られた多孔質シリコン薄膜を形成した
シリコン基板に、さらに、上記CVD装置において、3
0sccmのN2 Oガスを導入し、装置内の圧力を10
0Paに保持し、1.2kWでの電子サイクロトロン共
鳴プラズマを30分間照射した。処理後の多孔質シリコ
ン薄膜にArレーザ(波長4880Å)を照射した際の
フォトルミネッセンススペクトルを図3に示す。図3か
ら明らかなように、上記の条件で形成された多孔質シリ
コン薄膜に、さらにプラズマを照射した場合には、多孔
質シリコン薄膜に比較して約2倍の発光強度が得られる
ことが分かった。
When a He--Cd laser (wavelength: 3250Å) was irradiated on the silicon substrate on which the porous silicon thin film was formed, the laser irradiation portion was clearly illuminated. Also,
Ar laser (wavelength 488) was added to the obtained porous silicon thin film.
The photoluminescence spectrum when irradiated with 0Å) is shown in FIG. Example 2 On the silicon substrate on which the porous silicon thin film obtained in Example 1 was formed, further, in the above CVD apparatus, 3
By introducing 0 sccm of N 2 O gas, the pressure inside the apparatus was adjusted to 10
It was kept at 0 Pa and irradiated with electron cyclotron resonance plasma at 1.2 kW for 30 minutes. FIG. 3 shows the photoluminescence spectrum when the treated porous silicon thin film was irradiated with Ar laser (wavelength 4880Å). As is clear from FIG. 3, when the porous silicon thin film formed under the above conditions is further irradiated with plasma, it is found that the emission intensity is about twice as high as that of the porous silicon thin film. It was

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明の多孔質シリコンの形成方法によ
れば、多孔質シリコン薄膜の形成はドライプロセスのみ
で行うことができるため、その他の電子素子作製プロセ
スとの良好な整合性を得ることができる。従って、従来
の陽極化成法等のウェットプロセスと比較して、各種オ
プトエレクトロニクスデバイスの実現をさらに有利に行
うことができる。また、他のドライプロセスと比較し
て、大面積にわたり一様で、しかもダメージの少ない高
品質な多孔質シリコン薄膜を得ることができる。
According to the method for forming porous silicon of the present invention, since the formation of the porous silicon thin film can be performed only by the dry process, good compatibility with other electronic device manufacturing processes can be obtained. You can Therefore, as compared with the conventional wet process such as the anodization method, various optoelectronic devices can be more advantageously realized. Further, it is possible to obtain a high-quality porous silicon thin film which is uniform over a large area and has less damage as compared with other dry processes.

【0021】また、多孔質シリコン薄膜の成膜の後に、
さらに同様の条件下で酸素プラズマを多孔質シリコン薄
膜に照射する場合には、よりパッシベーションが促進さ
れるため、さらに輝度の高い多孔質シリコン薄膜を得る
ことができる。
Further, after forming the porous silicon thin film,
Further, when the porous silicon thin film is irradiated with oxygen plasma under the same condition, the passivation is further promoted, so that the porous silicon thin film having higher brightness can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の多孔質シリコンの形成方法の実施例に
用いたCVD装置を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing a CVD apparatus used in an example of a method for forming porous silicon according to the present invention.

【図2】本発明の多孔質シリコンの形成方法の実施例1
で得られた多孔質シリコンのフォトルミネッセンススペ
クトルである。
FIG. 2 is a first example of a method for forming porous silicon according to the present invention.
3 is a photoluminescence spectrum of the porous silicon obtained in 1.

【図3】本発明の多孔質シリコンの形成方法の実施例2
で得られた多孔質シリコンのフォトルミネッセンススペ
クトルである。
FIG. 3 is a second example of the method for forming porous silicon according to the present invention.
3 is a photoluminescence spectrum of the porous silicon obtained in 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラズマ生成室 2 反応室 3 チャンバ 4 磁気コイル 5 導波管 6 マイクロ波発振器 7 原料ガス導入口 8 排ガス処理装置 9 減圧装置 10 基板ホルダ10 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma generation chamber 2 Reaction chamber 3 Chamber 4 Magnetic coil 5 Waveguide 6 Microwave oscillator 7 Raw material gas inlet 8 Exhaust gas treatment device 9 Pressure reduction device 10 Substrate holder 10

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子サイクロトロン共鳴下、10-1〜1
3 Paの圧力、0.1〜5kWのマイクロ波パワーで
プラズマ化したシラン系ガスと酸素ガスとの混合ガスを
用いて、0〜−200Vのバイアスを印加した基板上に
多孔質シリコン薄膜を形成することを特徴とする多孔質
シリコン薄膜の形成方法。
1. Under electron cyclotron resonance, 10 -1 to 1
A porous silicon thin film was formed on a substrate to which a bias of 0 to -200 V was applied using a mixed gas of a silane-based gas and an oxygen gas, which were made into plasma with a pressure of 0 3 Pa and a microwave power of 0.1 to 5 kW. A method for forming a porous silicon thin film, which comprises forming the thin film.
【請求項2】 シラン系ガスと酸素ガスとの液量混合比
がO2 /SiH4 =1/1000〜1/1である請求項
1記載の多孔質シリコン薄膜の形成方法。
2. The method for forming a porous silicon thin film according to claim 1, wherein the liquid volume mixing ratio of the silane-based gas and the oxygen gas is O 2 / SiH 4 = 1/1000 to 1/1.
【請求項3】 さらに、電子サイクロトロン共鳴下、1
-1〜103 Paの圧力、0.1〜5kWのマイクロ波
パワーでプラズマ化した酸素を含有するガスを用いて、
基板上に形成された多孔質シリコン薄膜を処理する請求
項1又は2記載の多孔質シリコン薄膜の形成方法。
3. Further, under electron cyclotron resonance, 1
Using a gas containing oxygen, which has been plasmatized with a microwave pressure of 0.1 to 5 kW and a pressure of 0 −1 to 10 3 Pa,
The method for forming a porous silicon thin film according to claim 1, wherein the porous silicon thin film formed on the substrate is treated.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010111889A (en) * 2008-11-04 2010-05-20 Tokyo Electron Ltd Film deposition method, film deposition system and storage medium

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