JPH0151050B2 - - Google Patents

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JPH0151050B2
JPH0151050B2 JP58015829A JP1582983A JPH0151050B2 JP H0151050 B2 JPH0151050 B2 JP H0151050B2 JP 58015829 A JP58015829 A JP 58015829A JP 1582983 A JP1582983 A JP 1582983A JP H0151050 B2 JPH0151050 B2 JP H0151050B2
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JP
Japan
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mask
substrate
thin film
amorphous silicon
atoms
Prior art date
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JP58015829A
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Japanese (ja)
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JPS59141219A (en
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Takeshi Nakamura
Toshihisa Hamano
Mario Fuse
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59141219A publication Critical patent/JPS59141219A/en
Publication of JPH0151050B2 publication Critical patent/JPH0151050B2/ja
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    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02524Group 14 semiconducting materials
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    • H01L21/02639Preparation of substrate for selective deposition

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、薄膜の作製方法に関する。 一般に、密着型イメージセンサあるいは太陽電
池等の光電材料にはアモルフアスシリコンが盛ん
に用いられている。 第1図はアモルフアスシリコンを用いて作製し
たイメージセンサの断面図を示す。これは、基板
1の表面にアモルフアスシリコン膜2が形成され
て、上部電極3および下部電極4を設置した構造
となつている。この種のアモルフアスシリコンの
着膜の方法としてCVD(化学反応を伴う気相成
長)法による膜形成に放電を加味したいわゆるプ
ラズマCVD法あるいはスパツタリング法などが
ある。これらの方法で、基板の所望の部分にのみ
アモルフアスシリコンを着膜させるには、フオト
リソグラフイとエツチングを用いる方法、あるい
はマスクを用いる方法等がある。このフオトリソ
グラフイとエツチングを用いる方法は、前記プラ
ズマCVD法あるいはスパツタリング法などによ
つて、一度は基板の全面にわたつてアモルフアス
シリコンを着膜させた後、該アモルフアスシリコ
ン膜の不要部分をフオトリソグラフイとエツチン
グによつて取り除くものである。また、マスクを
用いる方法は、基板にマスクを装着して、はじめ
から該基板の所望の部分のみにアモルフアスシリ
コンを着膜させるものである。 第2図はマスクを用いてスパツタリング法によ
りアモルフアスシリコン膜を作製する装置の主要
部分を示した断面図である。同図において、アル
ゴンで満たされた真空室5内にアモルフアスシリ
コンを着膜させる基板6に対峙して、シリコン原
子を放出するターゲツト7が置かれている。ま
た、第3図に示すように基板6にはマスク8が装
着されている。このマスク8は基板6に作製すべ
きアモルフアスシリコン膜の形状に対応した開口
部8aを有する。さらに基板6の側は液体ヘリウ
ムあるいは液体窒素で冷却されている。このよう
な状態で、基板6の側とターゲツト7の側に適宜
の電圧を加えると、イオン化したアルゴン粒子が
ターゲツト7に衝突し、その衝撃でシリコン原子
Aが放出され、マスク8および基板6上にアモル
フアスシリコンが着膜する。さらに、マスク8を
除去することによつて基板6に所望形状のアモル
フアスシリコン膜が形成される。 ところで、マスク8の材料としては、従来ステ
ンレスが多く用いられていたが、当然のことなが
らターゲツト7から放出されたシリコン原子Aは
マスク8にも衝突し、該マスク8から原子Bが放
出される。このマスク8から放出された原子Bは
基板6に形成されつつあるアモルフアスシリコン
膜中に不純物として取り込まれる。このため、上
述した装置によつて前記第1図に示したようなイ
メージセンサを作製すると、前記アモルフアスシ
リコン膜中に取り込まれた不純物が原因となつ
て、該イメージセンサの諸特性の劣化、さらに欠
陥を生じるという問題があつた。 本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、
形成される薄膜中に不純物が取り込まれることを
極力抑えるように薄膜の作製方法を提供すること
を目的とする。 ところで、固体からの原子の放出は、基本的に
はスパツタリング法にあつてはスパツタイオン
が、あるいはプラズマCVD法にあつてはプラズ
マ物質中のイオンまたはラジカル(遊離基)が固
体に衝突し、その衝撃によつて該固体の表面の原
子をたたき出すことによつて行なわれる。この場
合、イオンによる固体原子のスパツタレート(固
体への入射イオン1個当たりによつて放出される
原子の数)は、イオンの種類、イオンの持つ運動
エネルギー、イオンの入射角、および固体の原子
間の結合エネルギーに依存するものである。 したがつて、スパツタレートの小さい物質を材
料としたマスクを用いることによつて不純物を含
まない薄膜を作製することができる。そこで本発
明では、ステンレスよりもスパツタレートの小さ
い材料をマスクの材料として使用し、薄膜中への
不純物の混入を防ぐようにする。 以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。 第4図は本発明に係る薄膜の作製方法を適用し
てアモルフアスシリコン膜を作製した一実施例を
示す。なお、第4図において第2図と同様の機能
を果たす部分については同一の符号を用いてい
る。 アルゴンガスで満たされた真空室5内にはアモ
ルフアスシリコンを着膜させる基板6と該基板6
に対峙してスパツタイオンを放出するターゲツト
7が配設されている。また、基板6には、適宜形
状の開口部9aを有するマスク9が装着されてい
る。このマスク9はアルゴンガス雰囲気中におい
て、スパツタレートが小さく、かつ比較的安価に
入手可能なものとして、タングステン(W)、タ
ンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、およびガラス
等があるが、本実施例ではタングステンを用いて
いる。なお、基板6の側は液体ヘリウムあるいは
液体窒素などによつて冷却されている。以上のよ
うな状態で基板6の側とターゲツト7の側に適宜
の電圧を加えると、ターゲツト7からシリコン原
子Aが放出され、マスク9および基板6上にアモ
ルフアスシリコンが着膜する。さらに、マスク9
を除去することによつて基板6に所望形状のアモ
ルフアスシリコン膜が形成される。 次に、従来のステンレスおよび本発明によるタ
ングステンをマスクの材料としてそれぞれ用いア
モルフアスシリコン膜を形成し、適宜の方法によ
つて電極を配設してイメージセンサを作製し、該
作製したイメージセンサについて欠陥の発生数を
求めた結果について説明する。作製したイメージ
センサは前記第1図に示したサンドウイツチ構造
のイメージセンサで、これを基板上に多数
(1056)個配設したものを各々3サンプルずつ作
製し、該サンプルについて一つ一つ欠陥の発生有
無をチエツクし、欠陥の発生個数を調べた。その
結果を第1表に示す。
The present invention relates to a method for producing a thin film. Generally, amorphous silicon is widely used in photoelectric materials such as contact image sensors and solar cells. FIG. 1 shows a cross-sectional view of an image sensor manufactured using amorphous silicon. This has a structure in which an amorphous silicon film 2 is formed on the surface of a substrate 1, and an upper electrode 3 and a lower electrode 4 are provided. Methods for depositing this type of amorphous silicon include the so-called plasma CVD method or sputtering method, which incorporates discharge into film formation by CVD (vapor phase growth accompanied by chemical reactions). To deposit amorphous silicon only on desired portions of the substrate using these methods, there are methods using photolithography and etching, methods using a mask, and the like. In this method using photolithography and etching, amorphous silicon is deposited over the entire surface of the substrate by the plasma CVD method or sputtering method, and then unnecessary parts of the amorphous silicon film are removed. It is removed by photolithography and etching. Further, in the method using a mask, a mask is attached to a substrate and amorphous silicon is deposited only on desired portions of the substrate from the beginning. FIG. 2 is a sectional view showing the main parts of an apparatus for producing an amorphous silicon film by sputtering using a mask. In the figure, a target 7 for emitting silicon atoms is placed in a vacuum chamber 5 filled with argon, facing a substrate 6 on which amorphous silicon is to be deposited. Further, as shown in FIG. 3, a mask 8 is attached to the substrate 6. This mask 8 has an opening 8a corresponding to the shape of the amorphous silicon film to be formed on the substrate 6. Further, the substrate 6 side is cooled with liquid helium or liquid nitrogen. In this state, when an appropriate voltage is applied to the substrate 6 side and the target 7 side, ionized argon particles collide with the target 7, and the impact releases silicon atoms A, causing them to form on the mask 8 and substrate 6. Amorphous silicon is deposited on the surface. Furthermore, by removing the mask 8, an amorphous silicon film having a desired shape is formed on the substrate 6. By the way, stainless steel has traditionally been widely used as the material for the mask 8, but as a matter of course, silicon atoms A released from the target 7 also collide with the mask 8, and atoms B are released from the mask 8. . Atoms B emitted from this mask 8 are incorporated into the amorphous silicon film being formed on the substrate 6 as impurities. Therefore, when an image sensor as shown in FIG. 1 is manufactured using the above-described apparatus, impurities incorporated into the amorphous silicon film cause deterioration of various characteristics of the image sensor. There was also the problem of defects occurring. The present invention was made in view of the above circumstances, and
It is an object of the present invention to provide a method for producing a thin film so as to suppress as much as possible the incorporation of impurities into the formed thin film. By the way, the release of atoms from a solid is basically caused by the impact of sputtering ions in the sputtering method or ions or radicals in the plasma material colliding with the solid in the plasma CVD method. This is done by knocking out atoms on the surface of the solid. In this case, the sputter rate of solid atoms by ions (the number of atoms ejected by each ion incident on the solid) depends on the type of ion, the kinetic energy of the ion, the angle of incidence of the ion, and the distance between atoms in the solid. It depends on the binding energy of Therefore, by using a mask made of a substance with a small sputter rate, a thin film containing no impurities can be produced. Therefore, in the present invention, a material with a smaller sputter rate than stainless steel is used as the mask material to prevent impurities from entering the thin film. Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 4 shows an example in which an amorphous silicon film was manufactured by applying the thin film manufacturing method according to the present invention. In FIG. 4, the same reference numerals are used for parts that perform the same functions as in FIG. 2. A vacuum chamber 5 filled with argon gas contains a substrate 6 on which amorphous silicon is deposited, and the substrate 6
A target 7 that emits spatter ions is disposed facing the target. Further, a mask 9 having an appropriately shaped opening 9a is attached to the substrate 6. This mask 9 is made of tungsten (W), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), glass, etc., which have a small sputter rate in an argon gas atmosphere and are available at relatively low cost. uses tungsten. Note that the substrate 6 side is cooled with liquid helium, liquid nitrogen, or the like. When a suitable voltage is applied to the substrate 6 side and the target 7 side in the above state, silicon atoms A are emitted from the target 7, and amorphous silicon is deposited on the mask 9 and the substrate 6. Furthermore, mask 9
By removing this, an amorphous silicon film having a desired shape is formed on the substrate 6. Next, an amorphous silicon film is formed using conventional stainless steel and tungsten according to the present invention as mask materials, and electrodes are provided by an appropriate method to produce an image sensor. The results of determining the number of defects will be explained. The fabricated image sensor had a sandwich structure as shown in Fig. 1, and three samples of each (1056) pieces of this were arranged on a substrate were fabricated, and each sample was inspected for defects one by one. The presence or absence of defects was checked and the number of defects generated was investigated. The results are shown in Table 1.

【表】 第1表から明らかなように、タングステンをマ
スクとして用いた場合はイメージセンサの欠陥の
発生は全くみられない。 また、マスク材料としてタンタルを用いた他の
実施例について説明する。これは、前述した実施
例と同様に、従来のステンレスおよび本発明によ
るタンタルをマスク材料としてイメージセンサを
作製し(第1図参照)、それぞれのイメージセン
サについて欠陥の発生数を求めたもので、前記第
1図に示したイメージセンサをステンレスおよび
タンタルをマスクとして用いて、基板上に多数
(1056)個配設したものを各々3サンプルずつ作
製し、該サンプルについて一つ一つ欠陥の発生有
無をチエツクし、欠陥の発生個数を調べた。その
結果を第2表に示す。
[Table] As is clear from Table 1, when tungsten is used as a mask, no defects are observed in the image sensor. Further, another example using tantalum as the mask material will be described. Similar to the above-mentioned example, image sensors were manufactured using conventional stainless steel and tantalum according to the present invention as mask materials (see Figure 1), and the number of defects was determined for each image sensor. A large number (1056) of the image sensors shown in FIG. 1 were arranged on a substrate using stainless steel and tantalum as a mask, and three samples of each were prepared, and each sample was examined for defects one by one. was checked to determine the number of defects. The results are shown in Table 2.

【表】 第2表から明らかなように、タンタルをマスク
材料としてイメージセンサを作製した場合は該イ
メージセンサの欠陥発生数はステンレスをマスク
材料とした場合に比べて、非常に少ないことがわ
かる。 なお、本実施例では、スパツタリング法による
薄膜の作製方法について説明したが、これに限ら
ず他の方法、例えばプラズマCVD法によつても
本実施例と同様の効果がある。 また、作製する薄膜はアモルフアスシリコンに
限らず他の薄膜を作製してもよい。 以上説明したように本発明によれば、スパツタ
リング法あるいはプラズマCVD法等によつて所
望形状の薄膜を作製する場合、スパツタレートの
小さい材料をマスク材料として使用するので、不
純物の混入の少ない薄膜を作製することができ
る。
[Table] As is clear from Table 2, when an image sensor is manufactured using tantalum as a mask material, the number of defects in the image sensor is much smaller than when stainless steel is used as a mask material. In this example, a method for manufacturing a thin film using a sputtering method has been described, but the method is not limited to this, and the same effects as in this example can be obtained by using other methods, such as plasma CVD. Further, the thin film to be produced is not limited to amorphous silicon, but other thin films may be produced. As explained above, according to the present invention, when producing a thin film with a desired shape by sputtering method, plasma CVD method, etc., a material with a small sputter rate is used as a mask material, so a thin film with less contamination of impurities can be produced. can do.

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

第1図はイメージセンサの断面図、第2図はス
テンレスをマスクとして用いたアモルフアスシリ
コン膜の作製装置、第3図は第2図の基板6にマ
スク8を装着した状態を示す平面図、第4図は本
発明に係る薄膜の作製方法を適用した薄膜の作製
装置を示す。 1,6……基板、2……アモルフアスシリコン
膜、3,4……電極、5……真空室、7……ター
ゲツト、8,9……マスク。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an image sensor, FIG. 2 is an amorphous silicon film manufacturing apparatus using stainless steel as a mask, and FIG. 3 is a plan view showing a state in which a mask 8 is attached to a substrate 6 in FIG. 2. FIG. 4 shows a thin film manufacturing apparatus to which the thin film manufacturing method according to the present invention is applied. 1, 6... Substrate, 2... Amorphous silicon film, 3, 4... Electrode, 5... Vacuum chamber, 7... Target, 8, 9... Mask.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 基板上にマスクを装着し、スパツタ原子を前
記基板上に付着させた後、前記マスク材を除去
し、前記基板上に所望形状の薄膜を形成する薄膜
の作製方法において、前記マスクの材料としてス
テンレスよりもスパツタレートの小さい材料を使
用し、薄膜中への不純物の混入を防止するように
したことを特徴とする薄膜の作製方法。 2 前記マスクの材料は、タングステンである特
許請求の範囲第1項記載の薄膜の作製方法。 3 前記マスクの材料は、タンタルである特許請
求の範囲第1項記載の薄膜の作製方法。
[Scope of Claims] 1. A method for producing a thin film, in which a mask is mounted on a substrate, sputtered atoms are attached to the substrate, and then the mask material is removed to form a thin film in a desired shape on the substrate. . A method for producing a thin film, characterized in that a material with a smaller sputter rate than stainless steel is used as the material of the mask to prevent impurities from entering the thin film. 2. The thin film manufacturing method according to claim 1, wherein the material of the mask is tungsten. 3. The thin film manufacturing method according to claim 1, wherein the material of the mask is tantalum.
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