JP2586592B2 - 光化学気相成長方法 - Google Patents
光化学気相成長方法Info
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- JP2586592B2 JP2586592B2 JP63187712A JP18771288A JP2586592B2 JP 2586592 B2 JP2586592 B2 JP 2586592B2 JP 63187712 A JP63187712 A JP 63187712A JP 18771288 A JP18771288 A JP 18771288A JP 2586592 B2 JP2586592 B2 JP 2586592B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
- B01J19/121—Coherent waves, e.g. laser beams
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 基板上に原料ガスの化学反応による生成物を成長させ
るに際して光エネルギを利用する光化学気相成長の方法
に関し、 使用する光によって原料ガスの種類が制約されないよ
うにすることを目的とし、 原料ガスと共に、原料ガスより炭酸ガスレーザ光の吸
収が大きく且つ原料ガスより化学的に安定な光吸収用ガ
スを基板に向けて供給し、炭酸ガスレーザ光を基板の横
方向から基板に当てることなく基板の表面近傍を通すよ
うに構成する。
るに際して光エネルギを利用する光化学気相成長の方法
に関し、 使用する光によって原料ガスの種類が制約されないよ
うにすることを目的とし、 原料ガスと共に、原料ガスより炭酸ガスレーザ光の吸
収が大きく且つ原料ガスより化学的に安定な光吸収用ガ
スを基板に向けて供給し、炭酸ガスレーザ光を基板の横
方向から基板に当てることなく基板の表面近傍を通すよ
うに構成する。
本発明は、基板上に原料ガスの化学反応による生成物
を成長させるに際して光エネルギを利用する光化学気相
成長の方法に関する。
を成長させるに際して光エネルギを利用する光化学気相
成長の方法に関する。
半導体装置などの製造では、加熱した基板の表面に原
料ガスを供給し基板の温度により原料ガスに化学反応を
起こさせて、基板上に反応生成物を成長させる化学気相
成長（CVD）が重用されている。
料ガスを供給し基板の温度により原料ガスに化学反応を
起こさせて、基板上に反応生成物を成長させる化学気相
成長（CVD）が重用されている。
しかし、上記通常のCVDでは基板温度をかなり高くせ
ざるを得ないことから、近年、反応に要するエネルギに
光のエネルギを利用して基板温度を低くし得るようにし
た光化学気相成長（光CVD）が検討されている。
ざるを得ないことから、近年、反応に要するエネルギに
光のエネルギを利用して基板温度を低くし得るようにし
た光化学気相成長（光CVD）が検討されている。
従来の光CVDは、エネルギ供給用の光として紫外光を
用いている。
用いている。
即ち、基板を適宜の温度に加熱し、原料ガスを基板表
面に供給すると共に紫外光を基板の表面に照射して、成
長を行う。
面に供給すると共に紫外光を基板の表面に照射して、成
長を行う。
そこでは、原料ガスが紫外光を吸収して反応を起こす
ので、基板の温度は、反応生成物が基板上で動きまわる
ためのエネルギを与えるものであれば良く、通常のCVD
の場合より低温で良い。
ので、基板の温度は、反応生成物が基板上で動きまわる
ためのエネルギを与えるものであれば良く、通常のCVD
の場合より低温で良い。
しかしながら紫外光を用いる光CVDは、紫外光を充分
に吸収する原料ガスを用いなければならないため、使用
し得る原料ガスの種類が制約される問題がある。例え
ば、Siの成長の場合に通常のCVDで用いるSiH4が駄目でS
i2H6にする必要がある、といった具合である。
に吸収する原料ガスを用いなければならないため、使用
し得る原料ガスの種類が制約される問題がある。例え
ば、Siの成長の場合に通常のCVDで用いるSiH4が駄目でS
i2H6にする必要がある、といった具合である。
そこで本発明は、基板上に原料ガスの化学反応による
生成物を成長させるに際して光エネルギを利用する光化
学気相成長の方法において、使用する光によって原料ガ
スの種類が制約されないようにすることを目的とする。
生成物を成長させるに際して光エネルギを利用する光化
学気相成長の方法において、使用する光によって原料ガ
スの種類が制約されないようにすることを目的とする。
上記目的は、基板上に原料ガスの化学反応による生成
物を成長させるに際して光エネルギを利用する光化学気
相成長において、原料ガスと共に、原料ガスより炭酸ガ
スレーザ光の吸収が大きく且つ原料ガスより化学的に安
定な光吸収用ガスを基板に向けて供給し、炭酸ガスレー
ザ光を基板の横方向から基板に当てることなく基板の表
面近傍を通し、該炭酸ガスレーザ光によって加熱された
該光吸収用ガスにより該原料ガスを加熱分解して基板上
に成長せしめる光化学気相成長方法によって解決され
る。
物を成長させるに際して光エネルギを利用する光化学気
相成長において、原料ガスと共に、原料ガスより炭酸ガ
スレーザ光の吸収が大きく且つ原料ガスより化学的に安
定な光吸収用ガスを基板に向けて供給し、炭酸ガスレー
ザ光を基板の横方向から基板に当てることなく基板の表
面近傍を通し、該炭酸ガスレーザ光によって加熱された
該光吸収用ガスにより該原料ガスを加熱分解して基板上
に成長せしめる光化学気相成長方法によって解決され
る。
SiH4とSiF4の混合ガスに炭酸ガスレーザ光を照射する
とSiH4が分解するということが、例えば「シランのレー
ザ誘起気相分解、J.M.Jasinski and R.D.Estes,Chemica
l Physics Letters,Vol.117,pp.495−499,1985.」に示
されている。
とSiH4が分解するということが、例えば「シランのレー
ザ誘起気相分解、J.M.Jasinski and R.D.Estes,Chemica
l Physics Letters,Vol.117,pp.495−499,1985.」に示
されている。
これは、炭酸ガスレーザ光を効率良く吸収し且つ化学
的に安定で分解し難いSiF4が、炭酸ガスレーザ光の吸収
により昇温してSiH4を加熱し、その温度によりSiH4が分
解するもので、その温度は1200℃以上に達しているもの
と考えられる。
的に安定で分解し難いSiF4が、炭酸ガスレーザ光の吸収
により昇温してSiH4を加熱し、その温度によりSiH4が分
解するもので、その温度は1200℃以上に達しているもの
と考えられる。
本発明は、この現象を利用したものである。
即ち、炭酸ガスレーザ光を効率良く吸収して上記光吸
収用ガスとなり得るものには、例えば、SF6、SiF4、SiF
2Cl2などがあり、この光吸収用ガスが、基板の表面近傍
を通る炭酸ガスレーザ光を吸収して原料ガスを加熱し、
原料ガスに反応を起こさせる。そしてこの反応による生
成物は、拡散により基板の表面に達して基板上に成長す
る。
収用ガスとなり得るものには、例えば、SF6、SiF4、SiF
2Cl2などがあり、この光吸収用ガスが、基板の表面近傍
を通る炭酸ガスレーザ光を吸収して原料ガスを加熱し、
原料ガスに反応を起こさせる。そしてこの反応による生
成物は、拡散により基板の表面に達して基板上に成長す
る。
従ってこの成長方法は、原料ガスの光吸収性を問題に
する必要がなくなり、使用する光によって原料ガスの種
類が制約されず、前記光吸収用ガスとこれに良く吸収さ
れる波長の光源を用いればよい。このため前記光吸収用
ガスの吸収帯にあって、加熱に適した赤外線源として炭
酸ガスレーザが大出力で安価である点で使用される。
する必要がなくなり、使用する光によって原料ガスの種
類が制約されず、前記光吸収用ガスとこれに良く吸収さ
れる波長の光源を用いればよい。このため前記光吸収用
ガスの吸収帯にあって、加熱に適した赤外線源として炭
酸ガスレーザが大出力で安価である点で使用される。
なおレーザ光が基板に当たると基板が加熱されて高温
となり、膜の基板上への成長に適切な基板温度を保持し
精密に制御することが困難となるため、基板を加熱させ
ないようにして基板温度を精度よく制御できるようにレ
ーザ光を横方向から照射して基板に当てないようにす
る。
となり、膜の基板上への成長に適切な基板温度を保持し
精密に制御することが困難となるため、基板を加熱させ
ないようにして基板温度を精度よく制御できるようにレ
ーザ光を横方向から照射して基板に当てないようにす
る。
実施例は原料ガスに代表的なSiH4を用いてSiを成長す
る場合を例にとって説明する。
る場合を例にとって説明する。
図は実施例を説明するための成長装置要部構成図であ
る。
る。
図において、基板Ｓは、反応管１内のサセプタ２上に
載置し、コイル３からの誘導加熱により700〜900℃に加
熱する。この温度は、原料ガスの反応生成物であるSiが
基板Ｓ上で動きまわるためのエネルギを与えるためのも
のである。
載置し、コイル３からの誘導加熱により700〜900℃に加
熱する。この温度は、原料ガスの反応生成物であるSiが
基板Ｓ上で動きまわるためのエネルギを与えるためのも
のである。
基板に向けて供給するガスは、原料ガス4aであるSi
H4、光吸収用ガスで4bあるSiF4及びキャリアガス4cであ
るH2の混合ガスで、その比は1:50:50に、供給量は合計
で２/minにし、圧力は100Torrにする。この圧力は排
気口５からの排気により調整する。
H4、光吸収用ガスで4bあるSiF4及びキャリアガス4cであ
るH2の混合ガスで、その比は1:50:50に、供給量は合計
で２/minにし、圧力は100Torrにする。この圧力は排
気口５からの排気により調整する。
炭酸ガスレーザ光６は、炭酸ガスレーザ７から、9.6
μｍ帯のＰ（42）ライン（1025cm-1）、約0.5J/パル
ス、約100Hz、で出し、ビーム幅が基板Ｓより大きく且
つビーム厚さが約10mmとなるように光学系８で調整し、
ZnSe製の窓９から反応管１内に入れ、基板Ｓ上を基板Ｓ
の表面に並行に且つ基板Ｓの表面から約3mm離して通
す。ここでＰ（42）ラインを選定したのは、その波長を
光吸収用ガスで4bあるSiF4の光吸収特性に合わせたこと
による。
μｍ帯のＰ（42）ライン（1025cm-1）、約0.5J/パル
ス、約100Hz、で出し、ビーム幅が基板Ｓより大きく且
つビーム厚さが約10mmとなるように光学系８で調整し、
ZnSe製の窓９から反応管１内に入れ、基板Ｓ上を基板Ｓ
の表面に並行に且つ基板Ｓの表面から約3mm離して通
す。ここでＰ（42）ラインを選定したのは、その波長を
光吸収用ガスで4bあるSiF4の光吸収特性に合わせたこと
による。
さすれば、光吸収用ガス4bがレーザ光５を効率良く吸
収して原料ガス4aを高温に加熱し、原料ガス4aが分解し
てSiを生成し、そのSiが拡散により基板Ｓの表面に達し
て基板Ｓ上に成長する。この場合の成長速度は約0.5μm
/hである。
収して原料ガス4aを高温に加熱し、原料ガス4aが分解し
てSiを生成し、そのSiが拡散により基板Ｓの表面に達し
て基板Ｓ上に成長する。この場合の成長速度は約0.5μm
/hである。
通常のCVDで原料ガスにSiH4を用いてSiを成長する場
合の基板の温度が1000℃以上であることから、実施例の
成長は、従来の光CVDが目的としている基板の低温化を
達成している。
合の基板の温度が1000℃以上であることから、実施例の
成長は、従来の光CVDが目的としている基板の低温化を
達成している。
上述の説明から容易に理解されるように、本発明の成
長方法は、原料ガスの光吸収性を問題にする必要がない
ので、使用する光によって原料ガスの種類が制約されと
いうことがない。然も、その原料ガスが何であっても基
板の低温化を実現することができる。そして、成長圧力
が実施例（100Torr）に限定されないこと、原料ガスを
有機金属ガスにして（所謂、MOCVD）も良いことはいう
までもない。
長方法は、原料ガスの光吸収性を問題にする必要がない
ので、使用する光によって原料ガスの種類が制約されと
いうことがない。然も、その原料ガスが何であっても基
板の低温化を実現することができる。そして、成長圧力
が実施例（100Torr）に限定されないこと、原料ガスを
有機金属ガスにして（所謂、MOCVD）も良いことはいう
までもない。
また、本発明の成長方法は、注入エネルギの光エネル
ギへの変換効率に優れた経済的であり且つ高出力のもの
が得られ易い炭酸ガスレーザを利用することから、実施
が容易である。
ギへの変換効率に優れた経済的であり且つ高出力のもの
が得られ易い炭酸ガスレーザを利用することから、実施
が容易である。
なお、炭酸ガスレーザの発光波長と光吸収用ガス（実
施例の4b）の光吸収特性の整合性、及び化学的な安定性
から、光吸収用ガスとしてSF6やSiF2Cl2なども使用する
ことができる。
施例の4b）の光吸収特性の整合性、及び化学的な安定性
から、光吸収用ガスとしてSF6やSiF2Cl2なども使用する
ことができる。
以上説明したように本発明の構成によれば、基板上に
原料ガスの化学反応による生成物を成長させるに際して
光エネルギを利用する光CVDの方法において、使用する
光によって原料ガスの種類が制約されないようにするこ
とができて、成長時の基板温度を低くすることができる
光CVDの利用拡大を可能にさせる効果がある。
原料ガスの化学反応による生成物を成長させるに際して
光エネルギを利用する光CVDの方法において、使用する
光によって原料ガスの種類が制約されないようにするこ
とができて、成長時の基板温度を低くすることができる
光CVDの利用拡大を可能にさせる効果がある。
図は実施例を説明するための成長装置要部構成図、 である。 図において、 4aは原料ガス、 4bは光吸収用ガス、 ６は炭酸ガスレーザ光、 Ｓは基板、 である。
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に原料ガスの化学反応による生成物
を成長させるに際して光エネルギを利用する光化学気相
成長において、 原料ガスと共に、原料ガスより炭酸ガスレーザ光の吸収
が大きく且つ原料ガスより化学的に安定な光吸収用ガス
を基板に向けて供給し、炭酸ガスレーザ光を基板の横方
向から基板に当てることなく基板の表面近傍を通し、該
炭酸ガスレーザ光によって加熱された該光吸収用ガスに
より該原料ガスを加熱分解して基板上に成長せしめるこ
とを特徴とする光化学気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63187712A JP2586592B2 (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 光化学気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63187712A JP2586592B2 (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 光化学気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0238572A JPH0238572A (ja) | 1990-02-07 |
| JP2586592B2 true JP2586592B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=16210852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63187712A Expired - Lifetime JP2586592B2 (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 光化学気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2586592B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61113232A (ja) * | 1984-11-08 | 1986-05-31 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
| JPS63252419A (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-19 | Ricoh Co Ltd | 半導体基板の製造法 |
-
1988
- 1988-07-27 JP JP63187712A patent/JP2586592B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0238572A (ja) | 1990-02-07 |
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