JP3123656B2 - 半導体膜作製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低温工程によってＰ型
またはＮ型の半導体すなわち一導電型を有する半導体膜
を得る方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】低温工程によって、一導電型を有する半
導体を得る方法としては、イオン打ち込み法によるも
の、スパッタ法によるもの等が知られている。

【０００３】しかしながらイオン打ち込み法による方法
は、生産性において問題があり、またスパッタ法による
方法は、２００℃以下の低温で行え、しかも生産性にも
優れるという特徴を備えるが、成膜された半導体膜の電
気的特性が低く（例えばスパッタによって得た半導体膜
を用いて作ったデバイスの電気的特性が低い）実用にな
らなかった。

【０００４】従来スパッタ法によってＰ型またはＮ型の
半導体膜を得る方法としては、例えば一導電型の珪素膜
を得ようとするならば単結晶シリコンに一導電型を付与
する不純物を添加したターゲットを用いて、アルゴンの
みを用いた雰囲気中においてスパッタリングをするか、
Ｐ型またはＮ型を付与する不純物が添加されていない単
結晶シリコンターゲットを用いて一導電型付与する元素
を含んだ反応ガス（例えばフォスヒン）を添加したアル
ゴン雰囲気中でスパッタリングをするのが公知の方法で
あると考えられている。しかし従来の方法においては１
０^-5（Ωcm）^-1以上の導電率を有するＰ型またはＮ型の
半導体膜を得ることができなかった。これはＰ型または
Ｎ型の導電型を付与する不純物が半導体中で置換してド
ナーまたはアクセプターとならないからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、低温で成膜
でき、生産性にも優れたスパッタ法を用いて導電率の高
い一導電型を有する半導体膜を作製することを発明の課
題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、水素を含んだ
アルゴンのごとき不活性雰囲気中の水素の分圧比が好ま
しくは３０％以上である雰囲気中で、Ｐ型またはＮ型の
一導電型を付与する元素であるIII価またはＶ価の元素
が好ましくは１×１０¹⁷cm^-3以上添加された単結晶また
は多結晶の半導体ターゲットを用いたスパッタリングに
よる成膜であって、この成膜の際、基板の温度を200 ℃
以下とすることによって導電率が高く、結晶性の高いＰ
型またはＮ型の一導電型を有する半導体膜を作製するこ
とを特徴とする半導体膜の作製方法である。

【０００７】本発明の特徴は、３００℃以下の成膜温度
（基板温度）において、単結晶または多結晶のシリコン
ターゲットに導電率が１００（Ωcm）^-1〜０．１（Ωc
m）^-1となるように一導電型を付与する不純物であるIII
価またはＶ価の元素を添加したターゲットを用いて、水
素を含む雰囲気中においてスパッタリングによって成膜
を行い、さらにこのスパッタリングの際に基板温度を２
００℃以下好ましくは１５０℃以下とすることを特徴と
する。これは図２に示す実験結果に基づくものである。
図２はターゲットにアンチモン（Ｓｂ）を抵抗率が２〜
３ｋΩとなるように添加した単結晶シリコンを用い、水
素とアルゴンの混合雰囲気の圧力をＰ_H ＝０．５pa、投
入RFパワー４００Ｗ、水素の圧力Ｐ_T を水素分圧（Ｐ_H
／Ｐ_T ）３０％となるようにした成膜条件において、図
１に示すマグネトロン型RFスパッタ装置を用いて、スパ
ッタ成膜を行い、その後不活性気体中において６００
℃、７２hrの熱アニールを行ったＮ型珪素半導体膜にお
ける成膜温度とＸＲＤ強度の関係を示したものである。
この図を見ると成膜温度が２００℃以上になると熱アニ
ール後のＮ型珪素半導体膜の結晶性がほとんどないこと
がわかる。

【０００８】また、図３には成膜温度と前記熱アニール
後のＮ型珪素半導体膜の導電率の関係を示したグラフを
示す。この図を見ると成膜温度が低い方が導電率が高い
ことがわかる。図３はターゲットの導電率が０．６（Ω
cm）^-1となるようにアンチモンを添加した単結晶シリコ
ンターゲットを用い、圧力０．５paの水素とアルゴンの
混合雰囲気中において、水素分圧比５０％、RFパワー４
００Ｗの条件で成膜した場合における基板温度と導電率
の関係を示したグラフである。

【０００９】図２において示される傾向は以下のモデル
によって説明することができる。本実施例におけるスパ
ッタリングによって得られる珪素膜は、スパッタ時にお
いて水素が多量に存在している雰囲気において、スパッ
タリングされるので、ターゲットを構成する元素は、原
子が数十から数十万のクラスタとなってターゲットから
飛び出しクラスタが水素プラズマ中を飛翔する間にクラ
スタの不対結合手が水素によって中和され、このクラス
タは基板に到達する。この際、ターゲット中において、
Ｐ型またはＮ型の導電型を付与する不純物は、アクセプ
タまたはドナーとして作用しているので、前記基板に向
かって飛翔中のクラスタ中においてもアクセプタまたは
ドナーとなっている。そのためこのクラスタが基板に到
達し珪素膜を形成した場合、前記Ｐ型またはＮ型の導電
型を付与する不純物は、アクセプタまたはドナーとして
スパッタリングによって成膜された膜中において作用す
るという特徴を有する。

【００１０】不対結合手が水素によって中和されたクラ
スタがターゲットから基板に到達する際において、成膜
時の温度が高いと珪素クラスタの不対結合手を中和して
いる水素が離れてしまい基板上において、クラスタ同士
が結合することができず秩序を構成することができな
い。従って２００度以上の雰囲気中において成膜された
珪素膜を熱アニールした場合、より秩序性の高い状態に
なろうとすることができず結果としてＸＲＤ強度がでな
いのである。これに対して、成膜時の温度が低い場合に
は前記スパッタリングされた粒子である珪素のクラスタ
が基板上において、水素を介して結合する。その結果比
較的高い秩序状態が実現される。この膜を４５０度から
７００度の温度で熱アニールすることによって水素を介
して結合している珪素クラスタが珪素原子同士の結合に
なり、より高い秩序状態に移行し、存在する珪素により
互いの結合がなされるため、珪素同志は互いにひっぱり
あう。結晶としてもレ−ザラマン分光により測定する
と、図５に示すように単結晶の珪素のピ−ク５２１cm^-1
より低周波側にシフトしたピ−クが観察される。この５
２１cm^-1より低周波側にシフトしたピ−クは、弱い格子
歪みを有した結晶性の状態を示している。またその見掛
け上の粒径は半値巾から計算すると、５０〜５００Åと
マイクロクリスタルのようになっているが、実際はこの
結晶性の高い領域は多数あってクラスタ構造を有し、そ
の各クラスタ間は互いに珪素同志で結合（アンカリン
グ）がされたセミアモルファス構造の被膜を形成させる
ことができる。したがって成膜温度の低い状態（１５０
℃以下の雰囲気）のスパッタリングによって得られた珪
素膜はその秩序性が熱アニールによってさらに助長され
るのに対して、基板温度の高い状態で成膜された膜は前
述の通り初めから秩序性を有せず熱アニールしても各ク
ラスタ間が互いに珪素同志で結合（アンカリング) がさ
れたセミアモルファス構造の被膜を形成させることがで
きず、ＸＲＤのピークもほとんどでないのである。

【００１１】以上のことより水素を含んだ不活性気体の
雰囲気中において、一導電型を付与する不純物を添加し
たターゲットを用いたスパッタリングによって一導電型
を有する半導体膜を作製する際には、スパッタ時におけ
る基板温度を２００℃以下好ましくは１５０℃以下にす
るとよいことが結論できる。

【００１２】本発明の構成は、珪素半導体に限らず他の
半導体に適用できることはいうまでもない。例えば、一
導電型を付与する不純物（例えばボロン、リン等のIII
価、Ｖ価の元素）が添加されたシリコン（珪素）とゲル
マニウムのターゲットを同時に用いることによって、一
導電型を有するSi_x Ge_1-x の半導体膜を得ることができ
る。この場合、それぞれのターゲットの面積を変えるこ
とで、半導体膜の組成比を変えることができるという別
の特徴を有する。この思想によれば、さらに複数のター
ゲットを同時に用いることでさらに複雑な組成比を有す
る半導体膜を得るこができる。

【００１３】

【実施例１】本実施例は、図１に示すマグネトロン型RF
スッパッタ装置を用いてＮ型珪素半導体膜をガラス基板
上に酸化珪素膜を１０００Åの厚さに設けた上に作製す
るものである。以下図１に示すマグネトロン型RFスパッ
タ装置について説明する。以下図１のマグネトロン型RF
スパッタ装置の概略を説明する。

【００１４】図１において、(12)は基板、(13)は必要に
応じて回転することのできるホルダー、(14)は基板加熱
用のヒーター、(15)はガス導入系、(17)はガス導入系の
バルブ、(18)はガス供給系例えば水素が充填されたボン
ベである。この図１においては一種類のガス供給系しか
記載されていないが、その他必要に応じてアルゴン、フ
ォスヒン、ジボラン、窒素等のガス供給系を備えてもよ
く、この際ガス導入系を複数設け同時に反応室内にガス
を導入できるようにしてもよい。また、(19)は高周波電
源(13.56MHz)であり、(20)は高周波マッチング装置であ
り、(21)は必要に応じて回転する永久磁石(22)を円形上
に設けたマグネトロン部分である。

【００１５】さらに(23)はスパッタ粒子（スパッタされ
た原子やクラスタ、イオン等）が基板に到達しないよう
にするためのシャッターである。このシャッター(23)は
スパッタリング開始直後に不純物がスパッタ粒子となっ
て基板に到達するのを防ぐものであるが、必要に応じて
スパッタ粒子が被形成面に到達しないように用いること
ができる。(24)はターゲットである。ターゲットは必要
に応じて不純物元素例えばリン、ボロン、弗素その他ハ
ロゲン元素等を混入させることにより不純物がドーピン
グされた薄膜を成膜することができる。(25)はガス排気
系であり、(26)はターボ分子ポンプ、(27)は油回転ポン
プである。また(28),(29) は排気系のバルブである。さ
らに(34)はさらに高い高真空状態や特定の不純物を排気
するためにクライオポンプ(31)、回転ポンプ(33)を備え
た排気系(34)を備えている。なお(30),(32) はこの排気
系(34)のバルブである。

【００１６】このうちクライオポンプが設けられた排気
系(34)は主として、成膜前の高真空排気に用いられ、１
０^-10Torr 程度まで反応室を排気でき、反応室内に吸着
している気体や分子を排気することができる。特に成膜
前の高真空排気は膜中に含まれる酸素、炭素、窒素の不
純物量を減らすことに対して有効である。

【００１７】本実施例においては、基板(12)の加熱はヒ
ーター(14)によって行ったが、赤外線ランプで行っても
よい。

【００１８】本実施例において、ターゲットは一導電型
を付与する不純物であるアンチモンが添加された抵抗率
ρ＝0.6OΩcmである溶融シリコンターゲットを用いた
が、他の一導電型を付与する不純物例えばＮ型であれば
As、Sb、Ｐ型であればＢを用いることができることはい
うまでもない。またターゲットの導電率を熱アニール等
の方法でできるだけ高くすることは効果がある。成膜条
件は、水素とアルゴンの混合雰囲気中において、水素分
圧をパラメータとし、成膜温度１５０℃、圧力０．５p
a、RFパワー４００Ｗで、膜厚２０００Åの厚さにガラ
ス基板上に成膜した。

【００１９】図４に本実施例において得られたＮ型半導
体膜の導電率σ（Ωcm）^-1と成膜時の雰囲気中における
水素の体積％との関係を示す。図４を見ると、スパッタ
リング時における水素分圧が30％以上でσ＝１０^-2（Ω
cm）^-1以上の値が得られていることがわかる。

【００２０】また図５に本実施例において得られたラマ
ンスペクトルを示す。図中に示すように水素分圧Ｐ_H を
全圧であるＰ_T に対して大きくすると単結晶性珪素のピ
ークである５２１cm^-1より低いところに鋭いピークが生
じることがわかる。

【００２１】一般にσ＝１０^-1（Ωcm）^-1以上の値を得
ることができば、絶縁ゲイト型電界効果トランジスタの
ソース、ドレイン領域として十分に実用になる。このこ
とを考えると、水素が添加された不活性雰囲気中におけ
るスパッタリングによって得られた一導電型を有する珪
素膜（この場合はＮ型珪素膜）は大面積に成膜すること
ができるので、従来の不純物イオンドーピング等に比
べ、経済性を備えると同時に電気的特性に優れた一導電
型を有する半導体膜であるといえる。

【００２２】このスパッタリングによって得られた膜の
導電率がターゲットの導電率の1 ／１００〜１／３の
値、すなわち０．１（Ωcm）^-1以上の導電率を有するＰ
型またはＮ型の半導体を得ることができることは有用で
ある。

【００２３】また本発明の構成において、基板は接地
（アース）されていてもよいが、基板に対するイオンの
スッパッタリングの影響を小さくするために基板（一般
的にはガラス基板、シリコン基板等が用いられる）を電
気的にフローティング、すなわち周囲から絶縁状態にす
るとよい。

【００２４】本実施例においては、アンチモンの添加さ
れたターゲットを用いてＮ型の珪素半導体膜を基板上に
作製したが、スパッタリング成膜に用いるターゲットに
は、Ｎ型の導電型を付与する不純物であれば、リン(P)
、砒素(As)、アンチモン(Sb)等のＶ価の元素を、Ｐ型
の導電体を付与する不純物であればボロン(B) 、アルミ
(Al)等のIII価の元素が添加された単結晶または多結晶
シリコンターゲットを用いることができる。また単結晶
または多結晶の半導体ターゲットとしては、珪素すなわ
ちシリコンを用いるのみでなく成膜される半導体膜によ
って、Ge、Se、や化合物半導体例えばガリウム砒素、ガ
リウムアンチモン等を用いてもよい。

【００２５】本発明の構成において、成膜後の一導電型
を有する半導体膜に７００℃以下の温度で熱アニールを
行ってもよい。

【００２６】従来はスパッタ法やＣＶＤ法によって得た
一導電型を有する半導体膜を熱アニールすることによっ
て得ていた１０^-2（Ωcm）^-1以上の導電率を低温（１５
０℃以下) でスパッタリングすることによって得ること
ができることは、本発明の大きな特徴である。このこと
は、図５に示す成膜直後のアニールしていない本発明方
法によって得たＮ型半導体膜のラマンスペクトルをみれ
ば明らかである。図５を見ると、水素の分圧が50％の雰
囲気中におけるスパッタリングによって得たＮ型半導体
膜のラマンスペクトルは、単結晶珪素(c-Si)のピークで
ある５２１cm^-1より波数が低いところに結晶性を示すピ
ークが表れていることがわかる。

【００２７】本実施例においては、図１に示すマグネト
ロン型RFスパッタ装置に示されている排気系(34)に備え
られているクライオポンプを用いることによって特定の
不純物例えば酸素、炭素、窒素を選択的に排気すること
は、スパッタ成膜される半導体膜の膜質を高めるために
大きな効果がある。例えば一導電型を付与する不純物が
添加されたＰ型またはＮ型の半導体膜の膜中にアクセプ
ターまたはドナーとして寄与する不純物以外に酸素、炭
素、窒素の不純物が存在すると、その半導体膜を用いて
デバイスを作製した時のデバイスの性能に悪い影響を与
える。例えば太陽電池を構成する半導体層に酸素元素が
混入すると変換効率や耐久性の劣化を招くことがある。
よってこれら酸素、炭素、窒素等の不純物を効率よく排
気することによって、半導体膜にたいする悪影響を防止
することができる。

【００２８】本実施例において用いた図１に示されるス
パッタ装置に備えられている吸着ポンプであるクライオ
ポンプを用いることによって酸素、炭素、窒素等の不純
物からなる分子を効率よく排気することができる。例え
ば本実施例において、ターボ分子ポンプが備えられてい
る排気系(25)のみを用いて成膜を行った場合、形成され
た膜中に含まれる酸素濃度はSIMS（二次イオン質量分
析) 法によると、３×１０¹⁹cm^-3程度であったが、同じ
成膜圧力でもクライオポンプが備えられた排気系(34)を
併用することによって形成された膜中に含まれる酸素濃
度は６×１０¹⁸cm^-3とすることができた。また形成され
た被膜中の炭素濃度は３×１０¹⁶cm^-3を得ることがで
き、水素は４×１０²⁰cm^-3であり、珪素４×１０²²cm^-3
として比較すると１原子％であった。

【００２９】本発明の構成においては、２．５pa程度の
比較的高い成膜圧力がよいことがデータとして得られて
いるので、超高真空状態での成膜を行うのは不適格であ
る。よって、前述したように酸素、炭素、窒素を吸着分
子として排気することのできるクライオポンプの使用は
顕著な効果を有する。さらに本発明においてはアルゴン
のごとき不活性気体と水素の混合雰囲気中において、ス
パッタリングによって成膜をするので、最も問題となる
不純物である酸素が水素と結合して分子となって反応空
間内に存在する。よって前述のごとくクライオポンプを
用いると効率よくこの酸素と水素から成る分子を排気す
ることができる。さらに本発明の構成のようにＰ型また
はＮ型の導電型に寄与する不純物（例えばリン、アンチ
モン）を含有しなければならない半導体膜を形成する場
合、反応ガスを用いたＣＶＤ法等の気相成長法において
は、気相中に導電型に寄与する不純物を添加せねばなら
ないので、必然的に不要な不純物が混入してしまう問題
がある。このような問題を解決する方法としては極めて
純度の高い反応ガスを用いて特殊な反応炉を用いる方法
があるが、コストの問題と生産性の悪さが問題となる。

【００３０】以上のことより本実施例のように、ターボ
分子ポンプ、クライオポンプを併用し、反応ガスを用い
ない水素を含有した不活性雰囲気中におけるスパッタリ
ングによって半導体膜、とくに一導電型を付与するIII
価、Ｖ価の元素を含んだ半導体膜を作製する方法は、成
膜される半導体膜中の不要な不純物である酸素、炭素、
窒素を効率よくに排気でき、しかも究めて低コストで生
産性に優れた方法であるといえる。

【００３１】本発明の構成において、成膜後のＮ型の半
導体膜に７００℃以下の温度で熱アニールを行ってもよ
い。

【００３２】本発明においては、ターゲットとして単結
晶、多結晶の半導体ターゲットを用い、そのターゲット
中にＰ型またはＮ型の導電型を付与する不純物であるII
I価またはＶ価の不純物を１００％イオン化した状態、
すなわち完全にIII価またはＶ価の不純物をアクセプタ
またはドナーとして置換せしめているので、このターゲ
ットを水素を含む雰囲気中においてスパッタリングする
ことによって前記不純物がその内部でアクセプタまたは
ドナーとして置換されているクラスタが基板に向かって
飛翔し水素プラズマによって不対結合手を中和しつつ基
板に到達するので、スパッタリングによって成膜される
半導体膜中における前記III価またはＶ価の不純物が高
いイオン化率を有し、これら不純物がアクセプタまたは
ドナーとして置換せしめ、イオン化率を高めることがで
きた。

【００３３】本発明の構成は、珪素半導体に限らず他の
半導体に適用できることはいうまでもない。例えば、一
導電型を付与する不純物が添加されたシリコン（珪素）
とゲルマニウムのターゲットを同時に用いることによっ
て、一導電型を有するSi_x Ge_1-x の半導体膜を得ること
ができる。この場合、それぞれのターゲットの面積を変
えることで、半導体膜の組成比を変えることができる。
この思想によれば、さらに複数のターゲットを同時に用
いることでさらに複雑な組成比を有する半導体膜を得る
こができる。

【００３４】またスパッタリング時において、その雰囲
気中にハロゲン元素を添加し、水素と同様にスパッタ原
子のクラスタの不対結合手を中和するためにNF₃ 等を
０．１〜１０％程度添加してもよい。

【００３５】

【実施例２】本実施例は、図１に示すマグネトロン型RF
スパッタ装置を用いてボロン(B) が添加されたＰ型のSi
_x Ge_1-x の半導体膜を得たものである。本実施例におい
ては、マグネトロン型RFスパッタ装置を用いて圧力２．
５pa、RFパワー２００Ｗ、基板温度１００℃で、水素分
圧比８０％の水素とアルゴンの混合雰囲気下においてス
パッタリングを行い、その後６００℃、７２時間の熱ア
ニールを行ったＮ型のSi_x Ge_1-x 半導体膜である。なお
シリコン、ゲルマニウムの単結晶ターゲットはリンが１
×１０¹⁷cm^-3以上含まれた溶融基板を同面積づつ複数分
散して配置し、さらに基板側を遊星回転によって回転さ
せることによって基板上に形成されるＮ型のSi_x Ge_1-x
半導体膜の均一性を高めた。

【００３６】本実施例においてもシリコンおよびゲルマ
ニウムの単結晶ターゲット中のボロンがアクセプターと
して置換されているので、本発明の特徴であるターゲッ
トの導電率の１／１００〜１／３の導電率を有するＰ型
の半導体を作製することができる。

【００３７】反応圧力を２．５paと高くしたのは、本発
明者の行った図６に示す実験結果に基づくものである。
図６は成膜後に６００℃、７２時間の熱アニールを行っ
たＮ型の珪素半導体膜の成膜時の圧力とＸＲＤ強度（IT
ENSITY）との関係を示したものである。図６のデータが
得られた成膜条件は、単結晶または多結晶のシリコンタ
ーゲット中にリンをターゲットの抵抗率が２〜３ＫΩcm
になるように添加したものを用い、成膜温度は１５０
℃、RFパワーは４００Ｗ、雰囲気は水素分圧比（P_T／
P_T）が３０％の水素とアルゴンの混合雰囲気中である。
そして成膜後不活性雰囲気中において６００℃、７２時
間の熱アニールを行ったものである。図６より反応圧力
は２．５pa程度の方が、高い結晶性を示していることが
わかる。

【００３８】RFパワーを２００Ｗとしたのは、図７に示
す実験結果に基づくものである。図７に示されるデータ
は、前記図６において示される作製条件と同様な条件に
おいて、成膜圧力を０．５paとした場合における成膜時
の投入パワーとＸＲＤの強度（ITENSITY）との関係をし
めしたものである。図７よりスパッタリング時の投入パ
ワーは２００Ｗ程度の比較的低い値の方が半導体膜の結
晶性が高いことがわかる。

【００３９】本実施例において、基板温度を１００℃と
したのは、本発明の構成である２００℃以下の基板温度
で成膜することによって、膜質を高めた効果を示す図２
に示す実験結果に基づくものである。図２に示されるデ
ータは図５に示される場合と同様な作製条件において、
基板温度と得られた膜のＸＲＤ強度の関係を示したもの
である。この図２を見ると、成膜温度（この場合は基板
温度）は１００℃以上では、熱アニール後の膜の結晶性
が低くなるのに対して、100 ℃以下で成膜した場合は、
熱アニール後の膜の結晶性が高いことがわかる。これは
前述したように、低温で成膜するとスパッタされた珪素
のクラスタが雰囲気中の水素によって結合し、さらに熱
アニールによって珪素クラスタ同士の結合を形成するた
め、熱アニールを行ってもその結晶性が保存、助長され
るためである。

【００４０】本実施例においてもターゲットの導電率を
高くすることで、スパッタ膜の導電率を高くすることが
できる。これは、前述したようにターゲット中において
アクセプターまたはドナーとなった不純物は、水素を含
む雰囲気中におけるスパッタリングにおいて成膜された
膜中で、高いイオン化率で存在し、アクセプターまたは
ドナーとして置換されるため、ターゲットの導電率の１
／１００〜１／３という高い導電率を有するＰ型または
Ｎ型の半導体膜を得ることができるからである。

【００４１】

【実施例３】本実施例は、実施例２と同様な条件によっ
て、Si_x C_1-X、（０≦Ｘ≦１）のリンが混入したＮ型半
導体膜を得たものである。本実施例においては、珪素と
炭素のターゲットを細かく分散して配置し、かつその量
を変えることで化学量論比をかえることができる。この
場合、作製される膜の均一度を増すためにターゲットま
たは基板を回転させた。

【００４２】なお本明細書中における実施例において
は、一導電型を半導体に対し付与する元素であるアンチ
モン、リン、ボロン等が添加されたターゲットを用いた
が、これら不純物が添加されていないSi、Ge、Si_x Ge
_1-X 、Si_x C_1-X、（０＜Ｘ＜１）等のターゲットを用い
て、Si、Ge、Si_x Ge_1-X 、Si_x C_1-X、（０≦Ｘ＜１）等
の半導体膜を作製してもよいことはいうまでもない。

【００４３】

【発明の効果】本発明の構成である、一導電型を有する
不純物を添加した半導体ターゲットを用い、水素を含む
不活性雰囲気中の水素の分圧が３０％以上の雰囲気中に
おいて、２００℃以下の基板温度でスパッタリングを行
うことによって導電率の高い一導電型を有する半導体膜
を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実現するために用いたスパッタ
装置の例を示す。

【図２】本発明の方法によって得られたＮ型珪素半導体
膜の成膜温度とＸＲＤ強度の関係の例を示す。

【図３】本発明の方法によって得られたＮ型珪素半導体
膜の導電率と成膜時の基板温度の関係の例を示す。

【図４】本発明の方法によって得られたＮ型珪素半導体
膜の導電率と成膜時の水素分圧の関係の例を示す。

【図５】本発明の方法によって得られたＮ型珪素半導体
膜のラマンスペクトルの例を示す。

【図６】本発明の方法によって得られたＮ型珪素半導体
膜の成膜圧力とＸＲＤ強度の関係の例を示す。

【図７】本発明の方法によって得られたＮ型珪素半導体
膜の成膜時における投入RFパワーとＸＲＤ強度の関係の
例を示す。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−194620（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−180072（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−91627（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−312962（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−276616（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−61918（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−232116（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水素の分圧が全圧に対して３０％以上で
   ある雰囲気中で半導体ターゲットをスパッタリングして
   基板上に半導体膜を作製し、 前記スパッタリングによって得た半導体膜を４５０℃以
   上７００℃以下の温度でアニールして前記半導体膜の結
   晶性を助長する半導体膜作製方法であって、 前記スパッタリングを行う際に前記基板の温度を２００
   ℃以下とし、 前記半導体ターゲットとして単結晶または多結晶のSi、
   Ge、Si _x Ge _1-X （０＜Ｘ＜１）またはSi _x C _1-X （０≦Ｘ
   ＜１）を用いる ことを特徴とする半導体膜作製方法。
2. 【請求項２】 水素の分圧が全圧に対して３０％以上で
   ある雰囲気中で半導体ターゲットをスパッタリングして
   基板上に酸素濃度が３×１０¹⁹ｃｍ^-3以下の半導体膜を
   作製し、 前記スパッタリングによって得た半導体膜を４５０℃以
   上７００℃以下の温度でアニールして前記半導体膜の結
   晶性を助長する半導体膜作製方法であって、 前記スパッタリングを行う際に前記基板の温度を２００
   ℃以下とし、 前記半導体ターゲットとして単結晶または多結晶のSi、
   Ge、Si _x Ge _1-X （０＜Ｘ＜１）またはSi _x C _1-X （０≦Ｘ
   ＜１）を用いる ことを特徴とする半導体膜作製方法。
3. 【請求項３】 水素の分圧が全圧に対して３０％以上で
   ある雰囲気中で半導体ターゲットをスパッタリングして
   基板上に半導体膜を作製し、 前記スパッタリングによって得た半導体膜を４５０℃以
   上７００℃以下の温度でアニールして前記半導体膜の結
   晶性を助長する半導体膜作製方法であって、 前記スパッタリングを行う際に前記基板をフローティン
   グ状態とし、かつ前記基板の温度を２００℃以下とし、 前記半導体ターゲットとして単結晶または多結晶のSi、
   Ge、Si _x Ge _1-X （０＜Ｘ＜１）またはSi _x C _1-X （０≦Ｘ
   ＜１）を用いる ことを特徴とする半導体膜作製方法。