JP3091466B2 - 薄膜の製造方法 - Google Patents
薄膜の製造方法Info
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- JP3091466B2 JP3091466B2 JP01195819A JP19581989A JP3091466B2 JP 3091466 B2 JP3091466 B2 JP 3091466B2 JP 01195819 A JP01195819 A JP 01195819A JP 19581989 A JP19581989 A JP 19581989A JP 3091466 B2 JP3091466 B2 JP 3091466B2
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- gas
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- inert gas
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明はシリコン等の半導体薄膜の製造方法に係り、
該薄膜の結晶化技術に関するものである。
該薄膜の結晶化技術に関するものである。
（ロ）従来の技術 例えば特開昭64−271号公報には内部に成膜室を有す
る真空容器と、該真空容器に接続する電子サイクロトロ
ン共鳴イオン源と、支持体保持手段と、前記電子サイク
ロトロン源に接続するマイクロ波発生源と、前記真空容
器を排気する排気手段と、ガス供給手段より成る電子サ
イクロトロン共鳴型（以下ECRという）プラズマCVD装置
であって、前記支持体保持手段を、前記イオン源から引
き出されるプラズマの引出し方向と並行になるように環
状配置するとともに、該支持体保持手段に、プラズマの
引出し方向と一致した磁界が形成しうるように磁石を付
加したことを特徴とするマイクロ波プラズマCVD装置が
開示されている。
る真空容器と、該真空容器に接続する電子サイクロトロ
ン共鳴イオン源と、支持体保持手段と、前記電子サイク
ロトロン源に接続するマイクロ波発生源と、前記真空容
器を排気する排気手段と、ガス供給手段より成る電子サ
イクロトロン共鳴型（以下ECRという）プラズマCVD装置
であって、前記支持体保持手段を、前記イオン源から引
き出されるプラズマの引出し方向と並行になるように環
状配置するとともに、該支持体保持手段に、プラズマの
引出し方向と一致した磁界が形成しうるように磁石を付
加したことを特徴とするマイクロ波プラズマCVD装置が
開示されている。
この例で支持体表面に形成される堆積膜は均一膜厚で
均質な堆積膜に形成できるものの、できた膜は非晶質な
部分を多分に含んでおり、結晶性が悪く、大面積の膜を
成長させることができないという問題点があった。
均質な堆積膜に形成できるものの、できた膜は非晶質な
部分を多分に含んでおり、結晶性が悪く、大面積の膜を
成長させることができないという問題点があった。
（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明が解決しようとする課題はECRイオン源を用い
たプラズマCVD法により所望の薄膜を形成する際に、形
成される薄膜の結晶性を向上させることである。
たプラズマCVD法により所望の薄膜を形成する際に、形
成される薄膜の結晶性を向上させることである。
（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、不活性ガスをECRイオン源によってイオン
化して放出し、この不活性ガスの構成原子イオンによっ
て反応性ガスをイオン化することにより該反応性ガスを
構成する原子からなる非晶質の薄膜を基板上に形成し、
当該基板上に形成された非晶質の薄膜に前記不活性ガス
と同じか或いは異なる不活性ガスの構成原子イオンを照
射することにより当該薄膜の結晶化を促進することを特
徴とする。
化して放出し、この不活性ガスの構成原子イオンによっ
て反応性ガスをイオン化することにより該反応性ガスを
構成する原子からなる非晶質の薄膜を基板上に形成し、
当該基板上に形成された非晶質の薄膜に前記不活性ガス
と同じか或いは異なる不活性ガスの構成原子イオンを照
射することにより当該薄膜の結晶化を促進することを特
徴とする。
（ホ）作用 ECRイオン源からの不活性ガスの構成原子イオンと、
該不活性ガス構成原子イオンによってイオン化された反
応性ガスの構成原子イオンとによって基板上に形成され
た薄膜に、イオンガンからの不活性ガスの構成原子イオ
ンを照射すると、前記薄膜の非晶質な部分の結晶化が促
進される。
該不活性ガス構成原子イオンによってイオン化された反
応性ガスの構成原子イオンとによって基板上に形成され
た薄膜に、イオンガンからの不活性ガスの構成原子イオ
ンを照射すると、前記薄膜の非晶質な部分の結晶化が促
進される。
（ヘ）実施例 以下本発明薄膜の製造装置を図面の一実施例に基づき
詳細に説明する。
詳細に説明する。
第１図は本発明装置の断面略図を示し、（１）は内部
にガラス製や金属製等の基板（２）を配置せしめた金属
製の成膜室、（３）は前記成膜室（１）に隣接して設け
られたECRキャビティ、（４）は前記キャビティ（３）
へマイクロ波を送るマイクロ波導波管、（５）は前記キ
ャビティ（３）へ励起ガスとしてArやHe等の不活性ガス
（図ではAr）を送る第１のガス管、（６）は前記キャビ
ティ（３）の内周囲に形成された空間部（７）に冷却水
H2Oを送る冷却管、（８）は前記キャビティ（３）の外
周囲に設置された電磁石コイルであり、該キャビティ
（３）内のマイクロ波により励起されたArガスイオン
（Ar+）或るいは電子（e-）にローレンツ力を与えて旋
回させながら前記成膜室（１）の方向へ進行させるため
のものである。
にガラス製や金属製等の基板（２）を配置せしめた金属
製の成膜室、（３）は前記成膜室（１）に隣接して設け
られたECRキャビティ、（４）は前記キャビティ（３）
へマイクロ波を送るマイクロ波導波管、（５）は前記キ
ャビティ（３）へ励起ガスとしてArやHe等の不活性ガス
（図ではAr）を送る第１のガス管、（６）は前記キャビ
ティ（３）の内周囲に形成された空間部（７）に冷却水
H2Oを送る冷却管、（８）は前記キャビティ（３）の外
周囲に設置された電磁石コイルであり、該キャビティ
（３）内のマイクロ波により励起されたArガスイオン
（Ar+）或るいは電子（e-）にローレンツ力を与えて旋
回させながら前記成膜室（１）の方向へ進行させるため
のものである。
そして前記キャビティ（３）、導波管（４）、コイル
（８）、第１ガス管（５）はECRイオン源を構成してい
る。
（８）、第１ガス管（５）はECRイオン源を構成してい
る。
（９）は前記キャビティ（３）と成膜室（１）との境
界に配設されたグリッドであり、該グリッド（９）に−
の電位を与えてやることにより前記Arイオンの進行速度
が加速される。又（10）は前記成膜室（１）の一側に設
けられて該成膜室（１）内の基板（２）にイオンビーム
を照射するホロカソード型イオンガン（直径3cmのもの
を使用）であり、該イオンガン（10）はフィラメント手
段（11）を有し、前記第１ガス管（５）から導入された
Arガス及び第２のガス管（12）から導入されたシランガ
ス（SiH4）から夫々Ar+及びSi+を作り、前記成膜室
（１）内の基板（１）上に照射する役目を担うものであ
る。又前記第２ガス管（12）は直接前記成膜室（１）に
もシランガスを供給することができる。
界に配設されたグリッドであり、該グリッド（９）に−
の電位を与えてやることにより前記Arイオンの進行速度
が加速される。又（10）は前記成膜室（１）の一側に設
けられて該成膜室（１）内の基板（２）にイオンビーム
を照射するホロカソード型イオンガン（直径3cmのもの
を使用）であり、該イオンガン（10）はフィラメント手
段（11）を有し、前記第１ガス管（５）から導入された
Arガス及び第２のガス管（12）から導入されたシランガ
ス（SiH4）から夫々Ar+及びSi+を作り、前記成膜室
（１）内の基板（１）上に照射する役目を担うものであ
る。又前記第２ガス管（12）は直接前記成膜室（１）に
もシランガスを供給することができる。
以上の構成を有する薄膜の製造装置を使ってSiの薄膜
を形成する場合の工程について以下に説明する。
を形成する場合の工程について以下に説明する。
第１ガス管（５）を介してキャビティ（３）内にArガ
スを約2SCCM導入し、該キャビティ（３）内のArガスに
導波管（４）を介してマイクロ波を印加すると同時にコ
イル（８）に電流を流してキャビティ（３）内に磁場を
形成すると、Arの一部がイオン化されてAr原子と、Ar+
と、e-と、が混在するプラズマ状態となり、Ar+が前記
磁場の働きにより旋回しながら背圧約１×10-6Torr以下
に設定されている成膜室（１）の方向へ進む。
スを約2SCCM導入し、該キャビティ（３）内のArガスに
導波管（４）を介してマイクロ波を印加すると同時にコ
イル（８）に電流を流してキャビティ（３）内に磁場を
形成すると、Arの一部がイオン化されてAr原子と、Ar+
と、e-と、が混在するプラズマ状態となり、Ar+が前記
磁場の働きにより旋回しながら背圧約１×10-6Torr以下
に設定されている成膜室（１）の方向へ進む。
そしてグリッド（９）の電場による吸引力を受けて前
記Ar+が成膜室（１）内基板（２）に形成される膜を損
傷しない程度の低エネルギーである約20eVのエネルギー
に加速された状態で飛び出す。
記Ar+が成膜室（１）内基板（２）に形成される膜を損
傷しない程度の低エネルギーである約20eVのエネルギー
に加速された状態で飛び出す。
前記成膜室（１）にはこの時同時に第２ガス管（12）
からSiH4ガスがこのまま約4SCCM導入されており、Ar+は
このSiH4に当ってこれをSi+とH+とに分解する。
からSiH4ガスがこのまま約4SCCM導入されており、Ar+は
このSiH4に当ってこれをSi+とH+とに分解する。
そして分解されたSi+は、成膜室（１）内の基板
（２）に照射され、該基板（２）表面にSiの薄膜が成膜
速度約100nm/min.にて積層される。
（２）に照射され、該基板（２）表面にSiの薄膜が成膜
速度約100nm/min.にて積層される。
尚、前記Ar+はSiの単結晶化には不要となるH+を基板
（２）から遠くへ弾き飛ばす役目も担っている。
（２）から遠くへ弾き飛ばす役目も担っている。
ところで上記キャビティ（３）から照射されるAr+の
エネルギーは形成された薄膜を損傷させない程度に低く
抑えられており、基板（２）上に形成された薄膜に到達
しても、これを単結晶化できる程のエネルギーではな
く、Si薄膜の結晶化率は極めて悪い。
エネルギーは形成された薄膜を損傷させない程度に低く
抑えられており、基板（２）上に形成された薄膜に到達
しても、これを単結晶化できる程のエネルギーではな
く、Si薄膜の結晶化率は極めて悪い。
そこで結晶化の程度を更に進めるため、ホロカソード
イオンガン（10）から高エネルギー（略100〜1000eV）
のAr+を前記基板（２）上のSi薄膜に照射し、Ar+による
Si薄膜へのイオン衝撃を行う。
イオンガン（10）から高エネルギー（略100〜1000eV）
のAr+を前記基板（２）上のSi薄膜に照射し、Ar+による
Si薄膜へのイオン衝撃を行う。
この方法を用いれば、一度形成された非晶質な部分を
多く含んだSi薄膜の結晶化を促進させることができる。
その結果第２図のＸ線回折図に示されるような（111）
面の配向性に優れた結晶化Si薄膜が得られる。
多く含んだSi薄膜の結晶化を促進させることができる。
その結果第２図のＸ線回折図に示されるような（111）
面の配向性に優れた結晶化Si薄膜が得られる。
尚、反応性ガスとして上記SiH4等のケイ素化合物の他
にN2等の窒素化合物、CH4等の炭化水素化合物を任意に
選択して用い、異なる薄膜を形成することができる。
にN2等の窒素化合物、CH4等の炭化水素化合物を任意に
選択して用い、異なる薄膜を形成することができる。
（ト）発明の効果 本発明は以上の説明の如く、不活性ガスをECRイオン
源によってイオン化して放出し、この不活性ガスの構成
原子イオンによって反応性ガスをイオン化することによ
り該反応性ガスを構成する原子からなる非晶質の薄膜を
基板上に形成し、当該基板上に形成された非晶質の薄膜
に前記不活性ガスと同じが或いは異なる不活性ガスの構
成原子イオンを照射することにより当該薄膜の結晶化を
促進する。この方法を用いて薄膜を形成すれば、従来結
晶性の悪かった薄膜の結晶化を促進させることができ、
大面積の薄膜を結晶成長させる際の良質の核を得ること
が可能となる効果が生まれる。
源によってイオン化して放出し、この不活性ガスの構成
原子イオンによって反応性ガスをイオン化することによ
り該反応性ガスを構成する原子からなる非晶質の薄膜を
基板上に形成し、当該基板上に形成された非晶質の薄膜
に前記不活性ガスと同じが或いは異なる不活性ガスの構
成原子イオンを照射することにより当該薄膜の結晶化を
促進する。この方法を用いて薄膜を形成すれば、従来結
晶性の悪かった薄膜の結晶化を促進させることができ、
大面積の薄膜を結晶成長させる際の良質の核を得ること
が可能となる効果が生まれる。
第１図は本発明薄膜の製造装置の一実施例を示す断面略
図、第２図は第１図の装置を用いて形成される薄膜のＸ
線回折図である。 （１）……成膜室、（２）……基板、 （３）……ECRキャビティ、 （４）……マイクロ波導波管、 （５）……第１ガス管、（12）……第２ガス管、 （10）……ホロカソードイオンガン。
図、第２図は第１図の装置を用いて形成される薄膜のＸ
線回折図である。 （１）……成膜室、（２）……基板、 （３）……ECRキャビティ、 （４）……マイクロ波導波管、 （５）……第１ガス管、（12）……第２ガス管、 （10）……ホロカソードイオンガン。
Claims (1)
- 【請求項１】不活性ガスをECRイオン源によってイオン
化して放出し、この不活性ガスの構成原子イオンによっ
て反応性ガスをイオン化することにより該反応性ガスを
構成する原子からなる非晶質の薄膜を基板上に形成し、
当該基板上に形成された非晶質の薄膜に前記不活性ガス
と同じか或いは異なる不活性ガスの構成原子イオンを照
射することにより当該薄膜の結晶化を促進することを特
徴とする薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01195819A JP3091466B2 (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01195819A JP3091466B2 (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0360025A JPH0360025A (ja) | 1991-03-15 |
| JP3091466B2 true JP3091466B2 (ja) | 2000-09-25 |
Family
ID=16347524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01195819A Expired - Fee Related JP3091466B2 (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3091466B2 (ja) |
-
1989
- 1989-07-27 JP JP01195819A patent/JP3091466B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0360025A (ja) | 1991-03-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |