JP2616759B2 - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
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- thin film
- forming
- reaction chamber
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 『発明の利用分野』 本発明は、光化学反応または光化学反応とプラズマ化
学反応とを併用した方法により薄膜形成を実施する方法
であって、III−Ｖ化合物半導体の表面に、プラズマの
損傷を与えることなく十分な膜厚の非酸化物被膜を形成
することにより、パッシベイション膜、反射防止膜等を
形成せしめたCVD（気相反応）方法に関する。
学反応とを併用した方法により薄膜形成を実施する方法
であって、III−Ｖ化合物半導体の表面に、プラズマの
損傷を与えることなく十分な膜厚の非酸化物被膜を形成
することにより、パッシベイション膜、反射防止膜等を
形成せしめたCVD（気相反応）方法に関する。
『従来技術』 気相反応による薄膜形成技術として、光エネルギによ
り反応性気体を活性にさせる光CVD法が知られている。
この方法は、従来の熱CVD法またはプラズマCVD法に比
べ、低温での被膜形成が可能であるに加えて、被形成面
に損傷を与えないという点で優れたものである。
り反応性気体を活性にさせる光CVD法が知られている。
この方法は、従来の熱CVD法またはプラズマCVD法に比
べ、低温での被膜形成が可能であるに加えて、被形成面
に損傷を与えないという点で優れたものである。
しかし、かかる光CVD法においては、紫外光が照射さ
れる窓にも被膜形成がなされるため、被形成面上には10
0〜300Åの厚さしか形成させることができなかった。
れる窓にも被膜形成がなされるため、被形成面上には10
0〜300Åの厚さしか形成させることができなかった。
他方、プラズマCVD法が知られている。この方法は500
0Å〜１μもの厚い膜厚の被膜形成を行い得るが、下地
の基板に損傷を与えてしまうことが知られている。
0Å〜１μもの厚い膜厚の被膜形成を行い得るが、下地
の基板に損傷を与えてしまうことが知られている。
このため、半導体装置特にIII−Ｖ化合物のごとく半
導体自体がきわめて柔らかく、損傷を受けやすい材料に
あっては、プラズマCVD法はまったく用いることができ
なかった。
導体自体がきわめて柔らかく、損傷を受けやすい材料に
あっては、プラズマCVD法はまったく用いることができ
なかった。
『問題を解決するための手段』 本発明はこれらの問題を解決するため、III−Ｖ化合
物半導体の表面に対し、非酸化物である窒化物被膜を光
CVD法で形成した。さらにこの光CVD法で形成した被膜の
厚さが不十分の場合は、同じ反応炉にてその上面にプラ
ズマCVD法により第２に被膜を形成したものである。こ
の場合、プラズマCVD法で形成しても、予めその下に非
酸化物被膜が100Å以上の厚さに形成されているため、I
II−Ｖ化合物半導体の結晶性に対し、損傷を与えないと
いう特長を有する。
物半導体の表面に対し、非酸化物である窒化物被膜を光
CVD法で形成した。さらにこの光CVD法で形成した被膜の
厚さが不十分の場合は、同じ反応炉にてその上面にプラ
ズマCVD法により第２に被膜を形成したものである。こ
の場合、プラズマCVD法で形成しても、予めその下に非
酸化物被膜が100Å以上の厚さに形成されているため、I
II−Ｖ化合物半導体の結晶性に対し、損傷を与えないと
いう特長を有する。
『作用』 さらに本発明方法においては、III−Ｖ化合物半導体
例えばGaAsにおいて、その表面に窒化物被膜例えば窒化
珪素または窒化アルミニュームを形成している。そのた
め、この被膜はAsに対しマスク作用を有するため、外部
に砒素を放出しない。また、これら窒化物被膜は、水、
ナトリューム等に対し、十分なブロックを作用を有し、
GaAs表面を酸化して酸化砒素等の不安定な化合物を作る
ことがないとう特長を有する。特にこの光CVD法による
非酸化物被膜は、150〜250℃の温度で形成するため、光
CVD法で被膜形成をしている時、基板それ自体の結晶構
造に変化が生ずる等の欠点がないという特長を有する。
『実施例』 以下に本発明の実施例を第１図に従って記す。
例えばGaAsにおいて、その表面に窒化物被膜例えば窒化
珪素または窒化アルミニュームを形成している。そのた
め、この被膜はAsに対しマスク作用を有するため、外部
に砒素を放出しない。また、これら窒化物被膜は、水、
ナトリューム等に対し、十分なブロックを作用を有し、
GaAs表面を酸化して酸化砒素等の不安定な化合物を作る
ことがないとう特長を有する。特にこの光CVD法による
非酸化物被膜は、150〜250℃の温度で形成するため、光
CVD法で被膜形成をしている時、基板それ自体の結晶構
造に変化が生ずる等の欠点がないという特長を有する。
『実施例』 以下に本発明の実施例を第１図に従って記す。
第１図はGaAs単結晶半導体（１）がＮ+PP+構造を有し
て設けられている。
て設けられている。
即ちＰ+型のGaAs基板上にＰ型半導体を約５μの厚さ
にエピタキシャル成長させた。さらに1000〜2000Åの厚
さにＮ+層をエピタキシャル最長させた。この基板は光
電変換装置として有効である。さらにこの上に金を真空
蒸着法により3000Åの厚さに形成させ、電極（２）とし
た。この１つのセルの真性の面積は0.25cm2（5mm□）で
ある。
にエピタキシャル成長させた。さらに1000〜2000Åの厚
さにＮ+層をエピタキシャル最長させた。この基板は光
電変換装置として有効である。さらにこの上に金を真空
蒸着法により3000Åの厚さに形成させ、電極（２）とし
た。この１つのセルの真性の面積は0.25cm2（5mm□）で
ある。
この後、第２図に示す光CVD法により窒化物薄膜
（３）を形成し、さらにその後プラズマCVD法により他
の窒化物薄膜を連続して（大気に触れさせることなく）
形成する方法により窒化珪素被膜を形成させた。
（３）を形成し、さらにその後プラズマCVD法により他
の窒化物薄膜を連続して（大気に触れさせることなく）
形成する方法により窒化珪素被膜を形成させた。
第２図に示す光CVD及びプラズマCVD装置を用いた。そ
の概要を以下に示す。
の概要を以下に示す。
被形成面を有する基板（１）は、150〜250℃、例えば
200℃の温度に保たれたホルダ（１′）に保持され、反
応室（20）内のハロゲンヒータ（32）（上面を水冷（3
1））に近接して設けられている。反応室（20），紫外
光源が配設された光源室（35）及びヒータ（３）が配設
された加熱室（11）は、それぞれの圧力を10torr以下の
概略同一の真空度に保持した。このために反応に支障の
ない気体（窒素、アルゴンまたはアンモニア）を（28）
より（12）に供給し、または（12′）より排気すること
により成就した。また透光性遮蔽板である石英窓（10）
により、光源室（35）と反応室（20）とが仕切られてい
る。この窓（10）の上側にはノズル（14）が設けられ、
アンモニア（NH3），弗化窒素（NF3）用のノズル（1
4″）が噴出口を下向き（窓向き）に、またシラン（Sin
H2n+2），メチルアルミニューム（Al(CH3)3）用のノズ
ル（14′）が噴出口（14′）を上向き（基板向き）に設
けている。このノズル（14）はプラズマCVD工程および
プラズマエッチ工程における高周波電源（15）の一方の
電極となっている。
200℃の温度に保たれたホルダ（１′）に保持され、反
応室（20）内のハロゲンヒータ（32）（上面を水冷（3
1））に近接して設けられている。反応室（20），紫外
光源が配設された光源室（35）及びヒータ（３）が配設
された加熱室（11）は、それぞれの圧力を10torr以下の
概略同一の真空度に保持した。このために反応に支障の
ない気体（窒素、アルゴンまたはアンモニア）を（28）
より（12）に供給し、または（12′）より排気すること
により成就した。また透光性遮蔽板である石英窓（10）
により、光源室（35）と反応室（20）とが仕切られてい
る。この窓（10）の上側にはノズル（14）が設けられ、
アンモニア（NH3），弗化窒素（NF3）用のノズル（1
4″）が噴出口を下向き（窓向き）に、またシラン（Sin
H2n+2），メチルアルミニューム（Al(CH3)3）用のノズ
ル（14′）が噴出口（14′）を上向き（基板向き）に設
けている。このノズル（14）はプラズマCVD工程および
プラズマエッチ工程における高周波電源（15）の一方の
電極となっている。
光源室の排気に際し逆流による反応性気体の光源室ま
での混入防止のためヒータ（29）を配設した。
での混入防止のためヒータ（29）を配設した。
これにより反応性気体のうちの分解後固体となる成分
をトラップし気体のみの逆入とさせた。
をトラップし気体のみの逆入とさせた。
移動に関し、圧力差が生じないようにしたロード・ロ
ック方式を用いた。まず、予備室（34）にて基板
（１），ホルダ（１′）を挿入・配設し、真空引きをし
た後、ゲート弁（36）を開とし、反応室（20）に移し、
またゲート弁（36）を閉として、反応室（20），予備室
（34）を互いに仕切った。ドーピング系（７）は，バル
ブ（22），流量計（21）よりなり、反応後固体生成物を
形成させる反応性気体は（23），（24）より、また反応
後気体生成物は（25），（26）より反応室（２）へ供給
させた。反応室の圧力制御は、コントロールバルブ（1
7）を経てターボ分子ポンプ（大阪真空製PG550を使用）
（18），ロータリーポンプ（19）を経て排気させた。
ック方式を用いた。まず、予備室（34）にて基板
（１），ホルダ（１′）を挿入・配設し、真空引きをし
た後、ゲート弁（36）を開とし、反応室（20）に移し、
またゲート弁（36）を閉として、反応室（20），予備室
（34）を互いに仕切った。ドーピング系（７）は，バル
ブ（22），流量計（21）よりなり、反応後固体生成物を
形成させる反応性気体は（23），（24）より、また反応
後気体生成物は（25），（26）より反応室（２）へ供給
させた。反応室の圧力制御は、コントロールバルブ（1
7）を経てターボ分子ポンプ（大阪真空製PG550を使用）
（18），ロータリーポンプ（19）を経て排気させた。
排気系（８）はコック（20）により予備室を真空引き
をする際はそちら側を開とし、反応室側を閉とする。ま
た反応室を真空引きする際は反応室を開とし、予備室側
を閉とした。
をする際はそちら側を開とし、反応室側を閉とする。ま
た反応室を真空引きする際は反応室を開とし、予備室側
を閉とした。
かくして基板を反応室に図示の如く挿着した。この反
応室の真空度は10-7torr以下とした。この後（28）より
アルゴンを導入しさらに反応性気体を（７）より反応室
に導入して被膜形成を行った。
応室の真空度は10-7torr以下とした。この後（28）より
アルゴンを導入しさらに反応性気体を（７）より反応室
に導入して被膜形成を行った。
反応用光源は低圧水銀灯（９）とし、水冷（31′）を
設けた。その紫外光源は、低圧水銀灯（185nm,254nmの
波長を発光する発光長40cm、照射強度20mW/cm2，ランプ
電力40W）ランプ数16本である。
設けた。その紫外光源は、低圧水銀灯（185nm,254nmの
波長を発光する発光長40cm、照射強度20mW/cm2，ランプ
電力40W）ランプ数16本である。
この紫外光は、透光性遮蔽板である石英（10）を経て
反応室（20）の基板（１）の被形成面上を照射する。
反応室（20）の基板（１）の被形成面上を照射する。
ヒータ（32）は反応室の上側に位置した「ディポジッ
ション・アップ」方式とし、フレークが被形成面に付着
してピンホールの原因を作ることを避けた。
ション・アップ」方式とし、フレークが被形成面に付着
してピンホールの原因を作ることを避けた。
紫外光源も真空下に保持された光源室と反応室とを囲
んだステンレス容器内に真空に保持されている。このた
め、図面の場合の被形成有効面積は30cm×30cmであり、
直径５インチの基板（１）５枚がホルダ（１′）に配設
され得る構成とし、基板の温度はハロゲンヒータ（32）
により加熱し、室温〜500℃までの所定の温度とした。
んだステンレス容器内に真空に保持されている。このた
め、図面の場合の被形成有効面積は30cm×30cmであり、
直径５インチの基板（１）５枚がホルダ（１′）に配設
され得る構成とし、基板の温度はハロゲンヒータ（32）
により加熱し、室温〜500℃までの所定の温度とした。
さらに、本発明による具体例を以下の実験例１〜３に
示す。
示す。
実験例１・・・・・GaAs基板上のシリコン窒化膜の形成
例 前記したＮ+PP+型のGaAs単結晶半導体を基板として用
いた。
例 前記したＮ+PP+型のGaAs単結晶半導体を基板として用
いた。
反応性気体としてアンモニアを（25）より30cc/分，
ジシランを（23）より8cc/分で供給し、基板温度は150
〜250℃とした。基板は直径２インチのウエハ５枚とし
た。反応室（２）内圧力は3.0torrとした。12分の反応
で200Åの膜厚の窒化珪素膜が形成された。その被膜形
成速度は17Å／分であった。この後プラズマCVD法を行
った。即ちこの反応室において紫外光の照射を継続また
はオフとした後同じ反応性気体を流し、圧力調整バルブ
（17）により0.1torrとした。即ち反応室内を大気圧に
することなく、また酸素（空気）の混入をさせることな
く保持し、（15）より13.56MHzの高周波（出力20W）を
加えた。すると、同じ反応性気体（但し圧力0.1torr）
にて2.1Å／秒を反射防止膜として必要な500Åを光CVD
法で作られた200Åの被膜上に積層（合計700Å）して形
成した。
ジシランを（23）より8cc/分で供給し、基板温度は150
〜250℃とした。基板は直径２インチのウエハ５枚とし
た。反応室（２）内圧力は3.0torrとした。12分の反応
で200Åの膜厚の窒化珪素膜が形成された。その被膜形
成速度は17Å／分であった。この後プラズマCVD法を行
った。即ちこの反応室において紫外光の照射を継続また
はオフとした後同じ反応性気体を流し、圧力調整バルブ
（17）により0.1torrとした。即ち反応室内を大気圧に
することなく、また酸素（空気）の混入をさせることな
く保持し、（15）より13.56MHzの高周波（出力20W）を
加えた。すると、同じ反応性気体（但し圧力0.1torr）
にて2.1Å／秒を反射防止膜として必要な500Åを光CVD
法で作られた200Åの被膜上に積層（合計700Å）して形
成した。
得られた特性は以下の通りである。
面積 0.25cm2 開放電圧 0.970V 短絡電流 24.5mA/cm2 曲線因子 0.85 変換効率 20.20％ もし本発明の光CVD法を用いずに、プラズマCVD法のみ
によって上記と同様の薄膜形成を行った場合、得られた
装置の変換効率は８％程度しか得られない。このことか
ら、GaAs化合物半導体において、その表面に光CVD法を
用いた窒化珪素膜を形成することの有効性が確認され
る。
によって上記と同様の薄膜形成を行った場合、得られた
装置の変換効率は８％程度しか得られない。このことか
ら、GaAs化合物半導体において、その表面に光CVD法を
用いた窒化珪素膜を形成することの有効性が確認され
る。
実験例２・・窒化アルミニューム膜の形成例 本実験例では、メチルアルミニューム（Al(CH3)3）を
（23）より、キャリアガスの水素を（24）より供給し
た。また、アンモニアを（27）より供給した。
（23）より、キャリアガスの水素を（24）より供給し
た。また、アンモニアを（27）より供給した。
そして、150〜250℃に加熱した被形成面に700Åの膜
厚を60分間のディポジッションで形成させることができ
た。
厚を60分間のディポジッションで形成させることができ
た。
この場合、窒化アルミニューム（AlN）のエネルギバ
ンド巾が6eVを有するため、たとえ窓（第２図（10））
に形成されても紫外光のブロッキング層とならず、反射
防止膜に必要な膜厚を光CVD法のみで形成させることが
可能となった。
ンド巾が6eVを有するため、たとえ窓（第２図（10））
に形成されても紫外光のブロッキング層とならず、反射
防止膜に必要な膜厚を光CVD法のみで形成させることが
可能となった。
AlNを形成した場合、変換効率は20.1％（AM1 100mW/c
m2）（開放電圧0.98V,短絡電流25.0mA/cm2，曲線因子0.
82）を得ることができ、窒化珪素と殆ど同じ特性を得る
ことができた。
m2）（開放電圧0.98V,短絡電流25.0mA/cm2，曲線因子0.
82）を得ることができ、窒化珪素と殆ど同じ特性を得る
ことができた。
『効果』 本発明は、以上の説明より明らかなごとく、大面積の
基板上に被膜を形成するにあたり、被形成面の損傷をな
くして任意の厚さの被膜作製を同じ反応室を用いて成就
させることができた。
基板上に被膜を形成するにあたり、被形成面の損傷をな
くして任意の厚さの被膜作製を同じ反応室を用いて成就
させることができた。
また光源として低圧水銀灯ではなくエキシマレーザ
（波長100〜400nm），アルゴンレーザ、窒素レーザ等を
用いてもよいことはいうまでもない。
（波長100〜400nm），アルゴンレーザ、窒素レーザ等を
用いてもよいことはいうまでもない。
本発明において、III−Ｖ化合物としてGaAsでなく、G
aAlAs,InP,GaN等他のIII−Ｖ化合物半導体であっても同
様に有効である。
aAlAs,InP,GaN等他のIII−Ｖ化合物半導体であっても同
様に有効である。
本発明において窒化アルミとして、Al(CH3)3とNH3と
によるAlNを用いるのでもよい。またSi2H6とNH3によるS
i3N4を用いるのでもよい。
によるAlNを用いるのでもよい。またSi2H6とNH3によるS
i3N4を用いるのでもよい。
また本発明は実施例に示すように光電変換装置に用い
るのみでなく、光IC用のパッシベイション膜に用いるこ
とも有効である。
るのみでなく、光IC用のパッシベイション膜に用いるこ
とも有効である。
第１図はIII−Ｖ化合物を用いた半導体装置を示す。 第２図は本実施例に用いたCVD装置を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】Asを含有するIII−Ｖ化合物半導体上に150
℃〜250℃の温度の光化学反応によって窒化珪素薄膜ま
たは窒化アルミニューム薄膜によるパッシベーション膜
を形成すること を特徴とする薄膜形成方法。 - 【請求項２】Asを含有するIII−Ｖ化合物半導体上に150
℃〜250℃の温度の光化学反応によって第１の薄膜とし
て窒化珪素または窒化アルミニュームを形成する工程
と、 前記第１の薄膜上に前記第１の薄膜と同一反応生成物よ
りなる第２の薄膜をプラズマ気相反応により形成する工
程とを有し、 前記２つの工程によってパッシベーション膜を形成する
ことを特徴とする薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55085A JP2616759B2 (ja) | 1985-01-07 | 1985-01-07 | 薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55085A JP2616759B2 (ja) | 1985-01-07 | 1985-01-07 | 薄膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61159724A JPS61159724A (ja) | 1986-07-19 |
| JP2616759B2 true JP2616759B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=11476827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55085A Expired - Lifetime JP2616759B2 (ja) | 1985-01-07 | 1985-01-07 | 薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2616759B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0666263B2 (ja) * | 1985-12-16 | 1994-08-24 | 日本電気株式会社 | Ｉｉｉ−ｖ化合物半導体／絶縁体／ｉｉｉ−ｖ化合物半導体積層構造 |
-
1985
- 1985-01-07 JP JP55085A patent/JP2616759B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61159724A (ja) | 1986-07-19 |
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