JPH02211619A - Formation of functional deposited film by micro wave plasma cvd method - Google Patents

Formation of functional deposited film by micro wave plasma cvd method

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JPH02211619A
JPH02211619A JP1030971A JP3097189A JPH02211619A JP H02211619 A JPH02211619 A JP H02211619A JP 1030971 A JP1030971 A JP 1030971A JP 3097189 A JP3097189 A JP 3097189A JP H02211619 A JPH02211619 A JP H02211619A
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JP
Japan
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film
gas
deposited film
forming
microwave
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JP1030971A
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Tsutomu Murakami
勉 村上
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Canon Inc
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

PURPOSE:To enable stable mass-production of a functional deposited film of good reproducibility by providing a film formation space in connection with a plasma production chamber and by injecting micro wave energy into this film formation space. CONSTITUTION:Micro wave is introduced from a rectangular waveguide tube 201 into a plasma production chamber 203. Hydrogen gas, etc., introduced from a gas introduction port 210 is plasma-processed by electric field energy of micro wave and hydrogen atom in an excited state is produced. The produced hydrogen atom in the excited state is introduced through a metal mesh 209 into a film formation chamber 204, and collides with raw gas which is supplied from a gas introduction tube 205, thereby producing chemical reaction and forming a deposited film onto a substrate 207.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、機能性膜、ことに半導体デバイス、光起電力
素子、薄膜半導体素子、画像入力用のラインセンサー、
撮像デバイス、電子写真感光デバイス等の用途に有用な
半導体堆積膜の形成方法に関する。
[Detailed description of the invention] [Technical field to which the invention pertains] The present invention relates to a functional film, particularly a semiconductor device, a photovoltaic element, a thin film semiconductor element, a line sensor for image input,
The present invention relates to a method for forming a semiconductor deposited film useful for applications such as imaging devices and electrophotographic photosensitive devices.

〔従来技術の説明〕[Description of prior art]

半導体デバイス、光起電力素子、画像入力用ラインセン
サー、撮像デバイス、電子写真感光デバイス等に利用さ
れる半導体薄膜の形成については、所望される電気的特
性、物理的特性、適用対象の種類等の諸点に鑑みて相応
の成膜方法が採用されている。そしてそうした成膜方法
として、プラズマCVD法、反応性スパンタリング法、
イオンブレーティング法、光CVD法、熱CVD法、M
OCVD法、MBE法等が知られている。これら成膜方
法の中、プラズマCVD法は最も有効なものとして評価
され、広く採用されているところである。ところが該プ
ラズマCVD法には、解決を要するいくつかの問題が存
在する。即ち、プラズマCVD法により堆積膜を形成す
るについての反応プロセスは、いわゆるCVD法に比較
し゛(かなり複雑であり、その反応機構も不明な点が多
々ある。又、堆積膜形成の際のパラメーターは多く(例
えば、基板温度、導入ガスの流量と比、形成時の圧力、
高周波電力、電極構造、反応容器の構造、排気速度、プ
ラズマ発生方式など)、これらパラメーターを有機的関
係において設定する必要があるため、時にはプラズマが
不安定な状態になり、形成された堆積膜に著しい影をを
与えることがある。そのうえ、装置特有のパラメーター
を装置ごとに選定しなければならず、従って製造条件を
一般化することがむずかしいという問題がある。
Regarding the formation of semiconductor thin films used in semiconductor devices, photovoltaic elements, line sensors for image input, imaging devices, electrophotographic photosensitive devices, etc., the desired electrical properties, physical properties, type of application, etc. Appropriate film formation methods are adopted in view of various points. As such film forming methods, plasma CVD method, reactive sputtering method,
Ion blating method, photo CVD method, thermal CVD method, M
OCVD method, MBE method, etc. are known. Among these film-forming methods, the plasma CVD method has been evaluated as the most effective and has been widely adopted. However, the plasma CVD method has several problems that need to be solved. In other words, the reaction process for forming a deposited film by the plasma CVD method is considerably more complicated than that of the so-called CVD method, and the reaction mechanism is still unclear in many ways.Also, the parameters for forming the deposited film are many (e.g., substrate temperature, flow rates and ratios of introduced gases, pressure during formation,
(high-frequency power, electrode structure, reaction vessel structure, pumping speed, plasma generation method, etc.). Because these parameters need to be set in an organic relationship, the plasma may become unstable and the deposited film may deteriorate. May cast a significant shadow. Furthermore, there is a problem in that device-specific parameters must be selected for each device, making it difficult to generalize manufacturing conditions.

一方、近年各種電子デバイスに使用する堆積膜(機能性
堆積膜)について−は、大面積の均一膜で均一膜質のも
のが必要とされ、その量産が社会的要求としであるとこ
ろ、プラズマCVD法によりそうした大面積の堆積膜を
量産するとなると、そのための量産装置に多大な設備投
資が必要となり、またその量産のための管理項目も複雑
になり、管理許容幅も狭くなり、装置の調整も微妙であ
ることから、得られる堆積膜はコスト高のものになって
しまうという問題がある。
On the other hand, in recent years, deposited films (functional deposited films) used in various electronic devices are required to have uniform film quality over a large area, and mass production has become a social demand, and plasma CVD method Therefore, mass production of such large-area deposited films requires a large capital investment in mass production equipment, and the management items for mass production also become complex, the management tolerance narrows, and equipment adjustments are delicate. Therefore, there is a problem in that the resulting deposited film is expensive.

こうしたことから、上述のプラズマCVD法に代わり得
る方法であるとして、例えば特開昭6197813号公
報に見られるように、励起状態の水素ラジカルを成膜用
の原料ガス又はその活性化状態にしたものとを反応させ
て高堆積速度で成膜を行う方法、即ちHR−CV D法
(HydrogenRadical As5isted
CV D Method)、また、特開昭55−14.
1729号公報あるいは特開昭57133636号公報
に見られるように空洞共振器の周囲に電磁石を配置し、
マイクロ波を使用して、ECR(電子ザイクロトロン共
鳴)条件を成立させて高密度のプラズマを生成せしめて
成膜を効率的に行うようにする方法(以下、” E C
R法”という。)が提案されている。
For these reasons, as a method that can replace the above-mentioned plasma CVD method, for example, as seen in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6197813, hydrogen radicals in an excited state are used as a raw material gas for film formation or in an activated state. A method of forming a film at a high deposition rate by reacting with
CV D Method), and JP-A-55-14.
As seen in Publication No. 1729 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 57133636, an electromagnet is placed around the cavity resonator,
A method of efficiently forming a film by using microwaves to establish ECR (electron cyclotron resonance) conditions to generate high-density plasma (hereinafter referred to as "EC
``R method'') has been proposed.

そして、前記HR−CV D法及び前記ECR法はいず
れも上記プラズマCVD法に代わって、堆積膜の多量生
産に有効であるとして評価され、各種の研究がなされて
いるが、所望の堆積膜の定常的多量生産を可能ならしめ
るについては、いずれの方法の場合も解決すべき問題点
がいくつか存在する。
Both the HR-CVD method and the ECR method have been evaluated as effective for mass production of deposited films in place of the plasma CVD method, and various studies have been conducted. In order to enable steady mass production, there are several problems that need to be solved with either method.

即ち、両者の中で評価の高いHR−CV D法について
みるに、上述したように生成した励起状態の水素ラジカ
ルと成膜用の原料ガスもしくはその活性化状態のものと
を反応させて堆積膜を形成するものであるが、ある種の
成膜用の原料ガスについては水素ラジカルとの反応性は
著しく低く、したがって使用する成膜用の原料ガスに制
約があるという問題があることの他、成膜空間から離れ
たところで原料ガスを励起した後、活性化状態の原料ガ
スを成膜空間に輸送しようとする場合、その活性化状態
の寿命が短く成膜空間にはわずかな量しか到達しないと
いう問題もある。
In other words, in the HR-CVD method, which is highly evaluated among the two methods, the excited hydrogen radicals generated as described above are reacted with the raw material gas for film formation or its activated state to form a deposited film. However, the reactivity of some types of film-forming raw material gases with hydrogen radicals is extremely low, and there is a problem in that there are restrictions on the film-forming raw material gases that can be used. If you try to transport the activated source gas to the deposition space after exciting the source gas away from the deposition space, the activated state has a short lifetime and only a small amount reaches the deposition space. There is also the problem.

又、マイクロ波電源によって生成したマイクロ波には、
通常リップルが重畳されていてこのリップルのためプラ
ズマも不安定になり、ために得られる堆積膜は、特性が
劣ったり、特性にバラツキのあるものになってしまった
りするという問題がある。
In addition, the microwaves generated by the microwave power source have
Usually, ripples are superimposed, and these ripples cause the plasma to become unstable, resulting in a deposited film with poor or inconsistent properties.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、従来の堆積膜形成方法における上述の諸問題
を解決し、所望の特性を有し、且つ再現性のよい機能性
堆積膜の安定した量産を可能にするマイクロ波プラズマ
CVD法による機能性堆積膜の形成方法を提供すること
を主たる目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems in conventional deposited film forming methods, and provides functionality using a microwave plasma CVD method that enables stable mass production of functional deposited films with desired characteristics and good reproducibility. The main purpose of the present invention is to provide a method for forming a chemically deposited film.

本発明の他の目的は、水素原子の励起状態を容易ムこ制
御できて、0!−温での所望の機能性堆積膜の安定した
量産を可能にするマイクロ波プラズマCVD法による機
能性堆積膜の形成方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to easily control the excited state of a hydrogen atom, and to achieve zero! It is an object of the present invention to provide a method for forming a functional deposited film using a microwave plasma CVD method, which enables stable mass production of a desired functional deposited film at -temperature.

本発明の更なる目的は、励起状態の水素原子を、水素ガ
スまたは水素ガスと希ガスとの混合ガスを用いマイクロ
波立体回路中に2つのインピーダンス整合回路と一体化
した空洞共振器内に設けられたプラズマ生成室において
発生したマイクロ波プラズマにて生成し、且つ生成する
水素原子の励起状態を制御することにより、所望の特性
を有し、且つ再現性のよい機能性堆積膜の安定した量産
を可能にするマイクロ波プラズマCVD法による機能性
堆積膜の形成方法を提供することにある。
A further object of the present invention is to provide excited hydrogen atoms in a cavity resonator integrated with two impedance matching circuits in a microwave three-dimensional circuit using hydrogen gas or a mixture of hydrogen gas and a rare gas. By controlling the excited state of hydrogen atoms generated by microwave plasma generated in a plasma generation chamber, stable mass production of functional deposited films with desired characteristics and good reproducibility is possible. It is an object of the present invention to provide a method for forming a functional deposited film using a microwave plasma CVD method that enables the following.

〔発明の構成・効果〕[Structure and effects of the invention]

本発明者は、従来の堆積膜形成方法における上述の諸問
題を解決し、前記本発明の目的を達成すべく鋭意研究を
重ねたところ、マイクロ波立体回路中に2つのインピー
ダンス整合回路を一体化した空洞共振器内にプラズマ生
成室を設け、水素ガスまたは水素ガスとの混合ガスを用
いマイクロ波プラスマ放電を行う方法にあって、前記プ
ラズマ生成室に連接して成膜空間を設け、該成膜空間に
マイクロ波エネルギーを投入するようにしたところ、安
定して効率的に所望の機能性薄膜が形成できる知見を得
た。
The inventor of the present invention solved the above-mentioned problems in the conventional deposited film forming method and conducted extensive research to achieve the object of the present invention, and found that two impedance matching circuits were integrated into a three-dimensional microwave circuit. In this method, a plasma generation chamber is provided in a cavity resonator, and a microwave plasma discharge is performed using hydrogen gas or a gas mixture with hydrogen gas. By injecting microwave energy into the membrane space, we found that a desired functional thin film could be formed stably and efficiently.

本発明は、該知見に基づき更なる研究を重ねて完成する
に到ったものである。本発明の骨子は上述する内容のも
のである。
The present invention has been completed through further research based on this knowledge. The gist of the present invention is as described above.

即ち、基体上に堆積膜を形成するための成膜空間に、堆
積膜形成用の原料となる珪素を含む化合物(1)と必要
に応じて下記の一般式(1)で表される化合物(2)と
、さらに必要に応じ前記堆積膜を価電子制御し得る元素
を構成する要素として含む化合物(3)の各々を気体状
態で、前記成膜空間に導入し、これら化合物(1)、化
合物(2)及び化合物(3)を前記成膜空間内で活性化
し、同時に、これら化合物(1)、化合物(2)及び化
合物(3)のうち少なくとも一種と化学反応する励起状
態の水素原子を前記成膜空間とは異なる活性化空間にて
生成し、前記成膜空間に導入することによって前記基体
」二に堆積膜を形成する機能性堆積膜形成方法であって
、前記励起状態の水素原子を水素ガスまたは水素ガスと
希ガスとの混合ガスを用いマイクロ波立体回路中に2つ
のインピーダンス整合回路と一体化した空洞共振器内に
設けられたプラズマ生成室において発生したマイクロ波
プラズマにて生成し、且つ生成する水素原子の励起状態
を制御することを特徴とする堆積膜形成方法である。
That is, in a film forming space for forming a deposited film on a substrate, a silicon-containing compound (1) which is a raw material for forming a deposited film and, if necessary, a compound represented by the following general formula (1) ( 2) and, if necessary, a compound (3) containing an element capable of controlling valence electrons in the deposited film, each of which is introduced in a gaseous state into the film forming space, and these compound (1), the compound (2) and compound (3) in the film-forming space, and at the same time, hydrogen atoms in an excited state that chemically react with at least one of these compounds (1), (2), and (3) are activated in the film-forming space. A method for forming a functional deposited film, in which hydrogen atoms in an excited state are generated in an activation space different from a film-forming space, and are introduced into the film-forming space to form a deposited film on the substrate. Hydrogen gas or a mixture of hydrogen gas and rare gas is used to generate microwave plasma in a plasma generation chamber installed in a cavity resonator integrated with two impedance matching circuits in a three-dimensional microwave circuit. , and a deposited film forming method characterized by controlling the excited state of generated hydrogen atoms.

A a B b−−−−−−−−(I )(但し、Aは
、周期律表の第■族に属する元素の内珪素以外の元素を
示し、Bは、水素(H)、ハロゲン(X)、炭化水素基
の中から選ばれるものを示し、aは、Bの価数に等しい
かまたは整数倍の正の整数を示し、bは、正の整数を示
す。) なお、前記成膜室に投入するエネルギー及び前記プラズ
マ生成室に投入するエネルギーは、同一のマイクロ波電
源から電力分割器により2つに分割された一方のエネル
ギーを前記成膜室に投入し、他方のエネルギーを、前記
プラズマ生成室に投入して供給することにより前記マイ
クロ波電源によって生成されるマイクロ波の有するリッ
プルの成膜に対する悪影響を最小限に少なくすることが
できる。
A a B b---------(I) (However, A represents an element other than silicon among the elements belonging to Group II of the periodic table, and B represents hydrogen (H), halogen ( X) indicates one selected from hydrocarbon groups, a indicates a positive integer equal to or an integral multiple of the valence of B, and b indicates a positive integer). The energy input into the chamber and the energy input into the plasma generation chamber are divided into two from the same microwave power source by a power divider, and one energy is input into the deposition chamber, and the other energy is input into the plasma generation chamber. By supplying it to the plasma generation chamber, the adverse effect of ripples generated by the microwave generated by the microwave power source on film formation can be minimized.

本発明の堆積膜形成方法によれば、所望の機能性堆積膜
を形成するに際して、成膜空間内へ気体状態あるいは活
性化状態で前記(11の化合物と必要により前記(2)
更に必要により堆積膜の価電子を制御し得る元素を構成
要素として含む化合物(3)と、これらとは別にその励
起状態を制御された水素原子を導入し、それらを化学反
応せしめることによって基体上に機能性堆積膜が形成さ
れる。そしてその際、水素原子の励起状態を適宜制御す
ることにより形成される堆積膜の結晶性、含有水素量を
安定して再現性よく制御することができる。本発明にお
ける原子状水素の励起状態とは、水素ガスと希ガスとの
混合ガスのマイクロ波プラズマにおいて観察される発光
から決定されるものであって、具体的にはマイクロ波プ
ラズマからの発光を発光分光分析法にて測定し、原子状
水素(H)の発光ラインの内、Hoに帰属する656n
m及び11βに帰属する486nmの発光ラインに着目
し、両者の強度比(1−1工/Hβ)をもって励起状態
が決定される。所望の強度比(Hct/Hβ)が得られ
るようにするについては、前記空洞共振器内へのマイク
ロ波投入パワー、インピーダンス整合条件、水素ガス流
量又は水素ガスと希ガスとの混合流量比、全圧力のパラ
メーター中の一種以上のパラメーターを所定の値に制御
することにより行われる。
According to the deposited film forming method of the present invention, when forming a desired functional deposited film, the above-mentioned compound (11) and the above-mentioned (2) are added into the film-forming space in a gaseous state or an activated state.
Furthermore, if necessary, a compound (3) containing an element capable of controlling the valence electrons of the deposited film as a constituent and a hydrogen atom whose excited state is controlled separately from these are introduced, and by causing a chemical reaction between them, A functional deposited film is formed. At that time, by appropriately controlling the excited state of hydrogen atoms, the crystallinity and hydrogen content of the deposited film formed can be controlled stably and with good reproducibility. The excited state of atomic hydrogen in the present invention is determined from the light emission observed in microwave plasma of a mixed gas of hydrogen gas and rare gas, and specifically, the excited state of atomic hydrogen is determined from the light emission observed in microwave plasma of a mixed gas of hydrogen gas and rare gas. Among the emission lines of atomic hydrogen (H) measured by emission spectrometry, 656n attributed to Ho
Focusing on the 486 nm emission line belonging to m and 11β, the excited state is determined based on the intensity ratio of the two (1-1 e/Hβ). In order to obtain the desired intensity ratio (Hct/Hβ), the microwave input power into the cavity resonator, the impedance matching conditions, the hydrogen gas flow rate or the mixed flow ratio of hydrogen gas and rare gas, and the total This is done by controlling one or more pressure parameters to predetermined values.

本発明の方法においては、水素原子の励起状態を所望状
態に制御するには、11ct / Hβの強度比を好ま
しくは1/1〜1000/l最適には10/1〜500
/1に制御するのが望ましい。
In the method of the present invention, in order to control the excited state of hydrogen atoms to a desired state, the intensity ratio of 11ct/Hβ is preferably 1/1 to 1000/l and optimally 10/1 to 500.
It is desirable to control it to /1.

また、本発明の方法においては、Hct/Hβの強度比
を上述の範囲にし、特に基板の種類及び基板温度の組み
合わせが膜質などを決定する要因であって、これらを適
宜組み合わせることにより所望の膜質及び膜特性の堆積
膜が形成される。なお、前記強度比(H工/Hβ)の測
定は、発光分光光度計により行われる。
In addition, in the method of the present invention, the intensity ratio of Hct/Hβ is set within the above-mentioned range, and the combination of substrate type and substrate temperature is a factor that determines film quality, etc., and desired film quality can be achieved by appropriately combining these factors. A deposited film having film characteristics is formed. Note that the intensity ratio (H/Hβ) is measured using an emission spectrophotometer.

本発明の方法においては、マイクロ波プラズマのモニタ
ーは、全ガスの流れ方向に対し、化合物(1)、(2)
及び(3)のガス吹き出し手段よりも上流側の位置で行
われる。したがって、実質的に堆積膜の形成の行われな
いところにおいて、成膜開始からその終了まで安定して
モニターすることができる。
In the method of the present invention, the microwave plasma monitor monitors the compounds (1), (2) in the flow direction of all gases.
and (3) at a position upstream of the gas blowing means. Therefore, it is possible to stably monitor from the start of film formation to the end of film formation in a place where substantially no deposited film is formed.

本発明において使用される前記化合物(1)及び(2)
、また堆積膜の価電子を制御し得る元素を構成要素とし
て含む化合物(3)としては、成膜用の基体が作目 在する空間において、前記の励起状態の水素原子と分子
衝突を起こして化学反応を起こし、基体上に形成される
堆積膜の形成に寄与する化学種を生成するものが選択的
に使用される。
The above compounds (1) and (2) used in the present invention
In addition, the compound (3) containing an element capable of controlling the valence electrons of the deposited film is a compound (3) that causes molecular collisions with the excited hydrogen atoms in the space where the film-forming substrate is located. Those that cause a chemical reaction and produce chemical species that contribute to the formation of the deposited film formed on the substrate are selectively used.

本発明において前記化合物(1)及び(2)として、有
効に使用できるものとしては以下のものを挙げることが
できる。
In the present invention, the compounds (1) and (2) that can be effectively used include the following.

すなわち、本発明の方法により半導体性を有する周期律
表第■族の原子を含有する堆積膜を形成する場合、前記
珪素を含む化合物(11としては、例えば鎖状または環
状シラン化合物の水素原子の一部乃至全部をハロゲン原
子で置換した化合物が挙げられ、それらは例えば、5i
uYzu。z(uは1以上の整数、YはF、Cn、Br
またはIである。)で表される鎖状ハロゲン化珪素化合
物、S iv HX Y v (vは3以上の整数、Y
は前述の意味を有する。)で表される環状ハロゲン化珪
素化合物、S九Hxyu(u及びYは前述の意味を有す
る。
That is, when forming a deposited film containing semiconducting atoms of group Ⅰ of the periodic table by the method of the present invention, the silicon-containing compound (11 is, for example, a hydrogen atom of a chain or cyclic silane compound). Compounds partially or completely substituted with halogen atoms may be mentioned, such as 5i
uYzu. z (u is an integer of 1 or more, Y is F, Cn, Br
Or I. ), S iv HX Y v (v is an integer of 3 or more, Y
has the meaning given above. ), a cyclic silicon halide compound represented by S9Hxyu (u and Y have the above-mentioned meanings).

x十y=2u又は2u+2である。)で表される鎖状又
は環状化合物等である。
xy=2u or 2u+2. ) is a chain or cyclic compound represented by

これらの化合物の具体例は、例えば、SiH4+5iF
a + (SiFz)s + (SiFz)6.(Si
Fz)4゜5izF6,5i3FI]、SiHF3.5
iH2FzSizHzF4+5izH:+Fz、SiC
β4.. (S i Cj22) 51SiB r a
 、(SOB r 2)S I SiCII b + 
SiHCII :l+5iHBrz、5iHzCAz 
、5iCj!3F3等である。
Specific examples of these compounds include, for example, SiH4+5iF
a + (SiFz)s + (SiFz)6. (Si
Fz)4゜5izF6,5i3FI], SiHF3.5
iH2FzSizHzF4+5izH:+Fz, SiC
β4. .. (S i Cj22) 51SiB r a
, (SOB r 2)S I SiCII b +
SiHCII: l+5iHBrz, 5iHzCAz
,5iCj! 3F3 etc.

前記一般式(I)で表される前記化合物(2)としては
、周期律表の第■族に属する元素、具体的にはG e 
+  C、S u +  P bを構成原子として含む
化合物が挙げられる。それら化合物の中、Geを構成原
子として含む化合物としては、G e u Y z u
 +2(Uは1以上の整数、YばH,F、 C1!、 
BrおよびIより選択される少なくとも一種の元素であ
る。)で表される鎖状ゲルマンまたはハロゲン化ゲルマ
ニウム、GevY2.(vは3以上の整数、Yは前述の
意味を有する。)で表される環状ゲルマン、またはハロ
ゲン化ゲルマニウム、GeuHxYu(Uは1以上の整
数、YはF、 Cβ、Brまたは■より選択さる少なく
とも一種の元素、x十y−2uまたは2LI+2)で表
される鎖状または環状ゲルマニウム化合物及びアルキル
基などを有する有機ゲルマニウム化合物が挙げられる。
The compound (2) represented by the general formula (I) is an element belonging to Group Ⅰ of the periodic table, specifically, G e
Examples include compounds containing + C and S u + P b as constituent atoms. Among these compounds, compounds containing Ge as a constituent atom include G e u Y z u
+2 (U is an integer greater than or equal to 1, Y is H, F, C1!,
At least one element selected from Br and I. ), linear germane or germanium halide represented by GevY2. Cyclic germane represented by (v is an integer of 3 or more, Y has the above-mentioned meaning) or germanium halide, GeuHxYu (U is an integer of 1 or more, Y is selected from F, Cβ, Br, or ■ Examples include chain or cyclic germanium compounds represented by at least one element, xy-2u or 2LI+2), and organic germanium compounds having an alkyl group.

具体的には、これらの化合物は、例えば、GeHa+G
ezH6Ge3HB 、n  GeH+o 、t  G
etHHo 、GeHb +Ge5H+o+ GeN3
C(1、GeHzF2 、Ge(CH3)4゜Ge(C
zHs)4.0eCCbHs)a 、Ge(CH3)Z
Fz 。
Specifically, these compounds include, for example, GeHa+G
ezH6Ge3HB , n GeH+o , t G
etHHo, GeHb +Ge5H+o+ GeN3
C(1, GeHzF2, Ge(CH3)4゜Ge(C
zHs)4.0eCCbHs)a, Ge(CH3)Z
Fz.

GeFz 、GeF、+ +  GeS等である。These include GeFz, GeF, +GeS, etc.

また、Cを構成原子として含む化合物としては、例えば
鎖状または環状炭化水素化合物の水素原子の一部乃至全
部をハロゲン原子で置換した化合物、例えば、Cu Y
 2 u + 2 (uは1以上の整数、YはHF、 
Ca、Br及びIより選択される少なくとも1種の元素
である。)で表される化合物等が挙げられる。これら化
合物は、具体的には、例えば、CHa 、  CF4 
、(CF2)S 、(CF2)6.(CF2)4゜Cz
F6.C3F[l 、CHF:r l CHzFz 。
Examples of compounds containing C as a constituent atom include compounds in which part or all of the hydrogen atoms of a chain or cyclic hydrocarbon compound are replaced with halogen atoms, such as Cu Y
2 u + 2 (u is an integer greater than or equal to 1, Y is HF,
At least one element selected from Ca, Br and I. ) and the like. These compounds specifically include, for example, CHa, CF4
, (CF2)S, (CF2)6. (CF2) 4°Cz
F6. C3F[l, CHF: r l CHzFz.

C2H2F4 、  C2H3F3 、  CClla
 、(CCIIz)s。
C2H2F4, C2H3F3, CClla
, (CCIIz)s.

CBr、 (CBr2)s + CCn6 、CHCn
:+ 。
CBr, (CBr2)s + CCn6, CHCn
:+.

CHB r 21 CH2CII 21  CCj! 
s F *等である。
CHB r 21 CH2CII 21 CCj!
s F * etc.

化合物(11及び(2)については、上述の化合物を単
独でか、若しくは必要に応して2種類以上を用いること
ができる。
Regarding the compounds (11 and (2)), the above-mentioned compounds can be used alone, or two or more types can be used as necessary.

本発明の方法において、価電子制御剤となる成分を構成
要素として含む化合物(3)としては、常温常圧でガス
状態であるか、あるいは少なくとも堆積膜形成条件下で
気体であり、適宜の気化装置で容易に気化し得る化合物
を選択的に使用する。
In the method of the present invention, the compound (3) containing a component serving as a valence electron control agent is in a gaseous state at room temperature and normal pressure, or at least in a gaseous state under deposited film forming conditions, and is subjected to appropriate vaporization. Compounds that can be easily vaporized in the equipment are selectively used.

そしてそうした化合物(3)としては1、周期律表第■
族堆積膜を得る場合、周期律表第■、■族の元素を含む
化合物を有効なものとして挙げることができる。具体的
には■族を含む化合物としては、BX3 、B2H6、
B4H+o 、B5H95B5H++ 。
And such compound (3) is 1, which is number 1 in the periodic table.
When obtaining a group deposited film, compounds containing elements of groups 1 and 2 of the periodic table can be cited as effective. Specifically, the compounds containing group (■) include BX3, B2H6,
B4H+o, B5H95B5H++.

B b H+。、B(CH3)3 、B(CzHs)a
 、B6H,Z 。
B b H+. , B(CH3)3 , B(CzHs)a
,B6H,Z.

ArXs 、 A (1(CH,1)zC7!、  A
r(cH:1)3Aβ(OCHa) 2 Ca、Ar(
CH,)Cβ2.Ar(CzHs):+Aρ(OCzH
s)3.Ar(CHz)+Cn:+AlC4C4HJs
+AA(C3H7)s+Aβ(OC4H9) 3゜Ga
X3 、Ga(OCH3)3 + Ga(OCzHs)
3+Ga(OCiHq)i l ca(cH3:’3 
、GazHbGaH(CzHs)z 、Ga(OCzH
s)、(CzHs)z 。
ArXs, A (1(CH,1)zC7!, A
r(cH:1)3Aβ(OCHa)2Ca, Ar(
CH,)Cβ2. Ar(CzHs):+Aρ(OCzHs)
s)3. Ar(CHz)+Cn:+AlC4C4HJs
+AA(C3H7)s+Aβ(OC4H9) 3°Ga
X3 , Ga(OCH3)3 + Ga(OCzHs)
3+Ga(OCiHq)i l ca(cH3:'3
,GazHbGaH(CzHs)z ,Ga(OCzH
s), (CzHs)z.

In(CH:+)3. In(C3H7)、3+ 1n
(CaHq)*等である。またV族元素を含む化合物と
しては、NN3HN3.N2H5N:l 、N2H& 
、NHaN3゜px、、P(OCH3)! 、P(OC
zHs)+ 。
In(CH:+)3. In(C3H7), 3+ 1n
(CaHq)* etc. Moreover, as a compound containing a group V element, NN3HN3. N2H5N:l, N2H&
, NHaN3゜px,,P(OCH3)! ,P(OC
zHs)+.

P(C31−+7CI 、P(OCzHJs 、P(C
H3)3 。
P(C31-+7CI, P(OCzHJs, P(C
H3)3.

P(C2T(5)3 、 P(C3Hff)3 、  
P(C4H9)3 。
P(C2T(5)3, P(C3Hff)3,
P(C4H9)3.

P(OCH,)3.P(OC2H5):l 、P(OC
3Hff)3 。
P(OCH,)3. P(OC2H5):l, P(OC
3Hff)3.

P(OC4H9)ff 、P(SCN)+ 、PZH4
、PH3。
P(OC4H9)ff, P(SCN)+, PZH4
, PH3.

AsH3,ASX3. As(OCN3)31 AS(
OC2H3)3+AS(OC3H7)! + As(O
CaHq)++ As(CN3)3 +AS(C2H5
)3.As(C6H5)315bXa、 5b(OCN
3)3Sb(OC2H3):l、 5b(OC:lH?
)3.5b(OC4H9)3゜5b(CN3)z 、 
5b(C3H7)s 、 5b(C4HqL+等である
。なお、上記化合物の表示におけるXは、ハロゲン(F
、C(1,Br、I)を示す。
AsH3, ASX3. As(OCN3)31 AS(
OC2H3)3+AS(OC3H7)! + As(O
CaHq)++ As(CN3)3 +AS(C2H5
)3. As(C6H5)315bXa, 5b(OCN
3) 3Sb(OC2H3):l, 5b(OC:lH?
)3.5b(OC4H9)3゜5b(CN3)z,
5b(C3H7)s, 5b(C4HqL+, etc.).
, C(1,Br,I).

これら化合物(3)に属するものについても、上記化合
物(1)及び(2)の場合と同様で単独でかあるいは必
要に応して2種またはそれ以上を併用してもよい。
As with the above compounds (1) and (2), these compounds belonging to compound (3) may be used alone or in combination of two or more as necessary.

前記した原料物質が常温、常圧下で気体状態である場合
にはマスフローコントローラーなどによって成膜空間ま
たは活性化空間への導入量を制御し、液体状態である場
合は、Ar、Heなどの希ガスまたは水素ガスをキャリ
アーガスとして、必要に応じ温度制御が可能なバブラー
を用いてガス化し、また固体状態である場合は、Ar、
l−1eなどの希ガスまたは水素ガスをキャリアーガス
として加熱昇華炉を用いてガス化して、主にキャリアー
ガス流量と温度制御により導入量を制御する。
If the above-mentioned raw material is in a gaseous state at room temperature and normal pressure, the amount introduced into the film forming space or activation space is controlled by a mass flow controller, etc., and if it is in a liquid state, a rare gas such as Ar or He is used. Alternatively, hydrogen gas is used as a carrier gas and gasified using a bubbler that can control the temperature as necessary.If it is in a solid state, Ar,
A rare gas such as 1-1e or hydrogen gas is gasified as a carrier gas using a heating sublimation furnace, and the amount introduced is controlled mainly by controlling the carrier gas flow rate and temperature.

本発明の方法において使用される励起状態の水素原子は
、成膜空間で堆積膜を形成する際、同時に該成膜空間に
導入される堆積膜の主構成成分となる構成要素を含む前
記化合物(1)及び(2)又は/及び該化合物(1)の
励起状態又は/及び化合物(2)の励起状態と化学的に
相互作用する。その結果所望の基板上に所望の機能性を
有する周期律表■族堆積膜が従来と比較して低い温度で
容易に形成される。
The excited hydrogen atoms used in the method of the present invention are the compound ( 1) and (2) or/and chemically interacts with the excited state of the compound (1) or/and the excited state of the compound (2). As a result, a deposited film of group I of the periodic table having desired functionality can be easily formed on a desired substrate at a lower temperature than in the past.

本発明において、励起状態の水素原子を生成させるため
には、水素ガスまたは水素ガスと希ガスとの混合ガスが
用いられる。水素ガスのみではマイクロ波プラズマが安
定しなかったり、プラズマが生成しない場合には、希ガ
スを適宜混合させることが効果的である。
In the present invention, hydrogen gas or a mixed gas of hydrogen gas and a rare gas is used to generate excited hydrogen atoms. When microwave plasma is not stabilized or plasma is not generated using only hydrogen gas, it is effective to mix a rare gas as appropriate.

前記希ガスとしては、He、Ne、Ar、Kr+Xe、
Rnが好適なものとして挙げられる。
The rare gases include He, Ne, Ar, Kr+Xe,
Rn is preferred.

次に、本発明の方法は、以下に述べるように、マイクロ
波立体回路中に2つのインピーダンス整合回路と一体化
した空洞共振器構造を有するマイクロ波プラズマCVD
装置を使用することにより好適に実施される。
Next, the method of the present invention uses a microwave plasma CVD device having a cavity resonator structure integrated with two impedance matching circuits in a microwave three-dimensional circuit, as described below.
This is preferably carried out using a device.

まず、比較のために、従来のマイクロ波プラズマCVD
法による堆積膜形成方法について述べる。
First, for comparison, conventional microwave plasma CVD
The method for forming a deposited film using the method will be described below.

第2図は、従来のマイクロ波プラズマCVD法による堆
積膜形成方法を実施するについて使用する装置の典型例
の模式的説明図である。
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of a typical example of an apparatus used to carry out a deposited film forming method using a conventional microwave plasma CVD method.

第2図において、201は方形導波管、202はマイク
ロ波導入窓、203はプラズマ生成室、204は成膜室
、205,210はガス供給管、206は排気口、20
7は被処理体、208は被処理体保持具、209は金属
メツシュをそれぞれ表している。
In FIG. 2, 201 is a rectangular waveguide, 202 is a microwave introduction window, 203 is a plasma generation chamber, 204 is a film forming chamber, 205 and 210 are gas supply pipes, 206 is an exhaust port, 20
Reference numeral 7 represents an object to be processed, 208 a holder for the object to be processed, and 209 a metal mesh.

第2図に示すごとく、該装置はマイクロ波によるプラズ
マ生成室203と、プラズマにょる成膜室204とで構
成されており、プラズマ生成室203と成膜室204と
は金属メンシュ209で仕切られており、マイクロ波及
び荷電粒子が直接成膜室204に入り込まぬようそれら
の透過が制限されるようになっている。プラズマ生成室
203は、空洞共振器の構造とされており、方形導波管
201を伝播してきたマイクロ波は、石英、アルミナセ
ラミックス、テフロンなどの誘電体で構成されたマイク
ロ波導入窓202を介してプラズマ生成室203に導入
される。成膜室204内には被処理体(基体)207が
配置されており、ガス供給管205、及び、プラズマ生
成室203及び成膜室204を排気するための排気口2
06が備えられている。
As shown in FIG. 2, the apparatus is composed of a plasma generation chamber 203 using microwaves and a film formation chamber 204 using plasma. The transmission of microwaves and charged particles is restricted so that they do not directly enter the film forming chamber 204. The plasma generation chamber 203 has a cavity resonator structure, and the microwaves propagated through the rectangular waveguide 201 are passed through the microwave introduction window 202 made of a dielectric material such as quartz, alumina ceramics, or Teflon. and introduced into the plasma generation chamber 203. A processing object (substrate) 207 is arranged in the film forming chamber 204, and a gas supply pipe 205 and an exhaust port 2 for exhausting the plasma generation chamber 203 and the film forming chamber 204 are provided.
06 is provided.

第2図に示す装置を介しての成膜操作にあっては、方形
導波管201からプラズマ生成室203内にマイクロ波
が導入され、ガス導入口210から導入された水素ガス
などは前記マイクロ波の電界エネルギーによりプラズマ
化し、励起状態の水素原子を生成する。成膜室204内
には金属メ。
In the film formation operation using the apparatus shown in FIG. 2, microwaves are introduced into the plasma generation chamber 203 from the rectangular waveguide 201, and hydrogen gas etc. It turns into plasma due to the electric field energy of the waves and generates hydrogen atoms in an excited state. There is a metal film inside the film forming chamber 204.

シュ209を介して生成した励起状態の水素原子が導入
され、ガス導入管205より供給される原料ガスと1m
突して化学反応を生起し、基体207上への堆積膜の形
成がなされる。
The excited hydrogen atoms generated through the gas introduction pipe 209 are introduced, and the hydrogen atoms are separated from the raw material gas supplied from the gas introduction pipe 205 by 1 m.
A chemical reaction suddenly occurs, and a deposited film is formed on the substrate 207.

しかしながら、上記構成の従来のマイクロ波プラズマC
VD装置においては、方形導波管201と空洞共振器で
あるプラズマ生成室203とを締結すると、入力インピ
ーダンスが整合しないため、マイクロ波の電界エネルギ
ーは大部分が反射され、有効なエネルギー利用が行われ
ないという問題がある。
However, the conventional microwave plasma C with the above configuration
In the VD device, when the rectangular waveguide 201 and the plasma generation chamber 203, which is a cavity resonator, are connected, the input impedance is not matched, so most of the electric field energy of the microwave is reflected, and the energy cannot be used effectively. The problem is that it doesn't work.

上述した問題点を解決する手段として、本発明者は、プ
ラズマの有無またはプラズマ密度によらず空洞共振器と
して動作し得る構造とし、該空洞共振器内にプラズマ生
成室となるペルジャーを配設し、TMモードを励振させ
ることが効果的であることを見い出した。
As a means to solve the above-mentioned problems, the present inventor created a structure that can operate as a cavity resonator regardless of the presence or absence of plasma or the plasma density, and provided a Pelger serving as a plasma generation chamber within the cavity resonator. , found that it is effective to excite the TM mode.

具体的には、空洞共振器構造に於いて、空洞長可変プラ
ンジャーを設け、且つ第1図に示すがごとく方形導波管
の軸を直交するように締結すればよいことを見い出した
。更に、インピーダンス整合を行う場合には、前記空洞
長可変1ランジヤーとの組み合わせにおいて、方形導波
管と空洞共振器との接続部において、方形導波管と空洞
共振器との接続部に設けられた絞り、またはE−Hチュ
ーナーもしくはスリースタブチューナーのうちいずれか
1つを採用することが好ましいことが判った。
Specifically, we have found that it is sufficient to provide a variable cavity length plunger in the cavity resonator structure, and to connect the rectangular waveguide so that its axes are perpendicular to each other, as shown in FIG. Furthermore, in the case of impedance matching, in combination with the variable cavity length one lanzier, at the connection part between the rectangular waveguide and the cavity resonator, the impedance matching is performed. It has been found that it is preferable to employ either an E-H tuner or a three-stub tuner.

即ち、空洞共振器内に配設されるプラズマ生成のための
へルジャーを、マイクロ波透過性を有する材料で構成す
るようにする。具体的には、気密保持可能材料、例えば
石英、アルミナセラミックス、窒化ホウ素、窒化珪素、
炭化珪素、ベリリア、マグネシア、ジルコニア等のいわ
ゆるニューセラミックスで前記ペルジャーを形成する。
That is, the herger for plasma generation disposed within the cavity resonator is made of a material that is transparent to microwaves. Specifically, materials that can maintain airtightness, such as quartz, alumina ceramics, boron nitride, silicon nitride,
The Pelger is made of so-called new ceramics such as silicon carbide, beryllia, magnesia, and zirconia.

また、空洞長可変プランジャーは、該ペルジャーに対し
、マイクロ波導入側の即ち大気側に設ける。このように
すると、大気中で空洞長を変えることによりインピーダ
ンス整合が行えるため、プラズマの有無、又はプラズマ
密度の変化による空洞共振器条件の変化に対し容易に空
洞長を調整でき、再現性良く、安定してマイクロ波プラ
ズマを生起させることができる。
Further, the variable cavity length plunger is provided on the microwave introducing side, that is, on the atmosphere side, with respect to the Pel jar. In this way, impedance matching can be performed by changing the cavity length in the atmosphere, so the cavity length can be easily adjusted in response to changes in the cavity conditions due to the presence or absence of plasma or changes in plasma density, with good reproducibility. Microwave plasma can be generated stably.

この方法において、前記へルジャーと成膜空間との間に
設けられる金属メソシュは、空洞共振条件を成立させる
ための端面板としての役割りを有するが故にメソシュ径
は使用マイクロ波の管内波長に対し好ましくはλ/2以
下、最適にはλ/4以下であることが望ましい。
In this method, the metal mesh provided between the herger and the film-forming space has the role of an end plate to establish cavity resonance conditions, so the diameter of the metal mesh is adjusted to the wavelength of the microwave used. It is preferably λ/2 or less, most preferably λ/4 or less.

金属メソシュの形状としては、金網状、丸もしくは多角
形の穴加工を施した薄い金属板等が挙げられ、その構成
材料としては、Aβ、  Fe 、 Ni。
Examples of the shape of the metal mesh include a wire mesh shape, a thin metal plate with round or polygonal holes, and its constituent materials include Aβ, Fe, and Ni.

Ti 、Mo、W、Pt、Au、Ag、ステンレスなど
いわゆる金属単体で構成されてもよく、あるいは、メツ
キ、スパッタ、蒸着などにより前述した金属などの表面
処理がなされたガラス、セラミックスあるいは金属の複
合体であってもよい。
It may be composed of so-called single metals such as Ti, Mo, W, Pt, Au, Ag, and stainless steel, or it may be composed of glass, ceramics, or metal composites that have been surface-treated with the aforementioned metals by plating, sputtering, vapor deposition, etc. It may be the body.

更に、金属メソシュはへルジャー内で生成した励起状態
の水素原子を効率よく、均一に成膜空間内へ導入させる
ために穴径及び分布を変化させることが好ましい。この
時の全開口率は好ましくは10%以上、より好ましくは
20%以上、最適には30%以上であることが望ましい
Further, it is preferable that the hole diameter and distribution of the metal mesh are changed in order to efficiently and uniformly introduce the excited hydrogen atoms generated in the Herjar into the film forming space. The total aperture ratio at this time is preferably 10% or more, more preferably 20% or more, and optimally 30% or more.

さらに、膜厚分布及び膜特性の均一性を高めるために、
この発明においては化合物(1)及び(2)、必要に応
じ化合物(3)のガス吹き出し手段が重要である。具体
的には第1図に示すようにヘルジャー及び基板と同軸に
配置されたリングで形成されるガス吹き出しリングを用
いるのが好ましく該リングにはガスを放出するためのガ
ス吹き出し孔がおいている。該ガス吹き出し孔はガスが
均一に放出されるように所望に応じて設計される。本発
明において、水素ガスまたは水素ガスと希ガスとの混合
ガスのマイクロ波プラズマが安定して生起される条件及
び化合物(1)、(2)及び(3)の選択される種類及
び状態、そして所望される堆積膜の特性から成膜時に於
げる成膜空間の内圧は適宜決定されるが、好ましくは1
00〜I X 10−’Torrより好ましくは1(1
−5X 10−’Torr 、最適には1〜1×10−
3Torrとされるのが望ましい。
Furthermore, in order to improve the uniformity of film thickness distribution and film properties,
In this invention, gas blowing means for compounds (1) and (2) and, if necessary, compound (3), is important. Specifically, as shown in FIG. 1, it is preferable to use a gas blowing ring formed by a ring arranged coaxially with the herger and the substrate, and the ring has a gas blowing hole for releasing gas. . The gas outlet holes are designed as desired so that the gas is released uniformly. In the present invention, conditions for stably generating microwave plasma of hydrogen gas or a mixed gas of hydrogen gas and a rare gas, and selected types and states of compounds (1), (2) and (3); The internal pressure of the film-forming space during film-forming is determined as appropriate based on the desired characteristics of the deposited film, but is preferably 1.
00 to I
-5X 10-'Torr, optimally 1 to 1x10-
It is desirable that the pressure be set at 3 Torr.

上述した励起状態の水素原子の発生手段に基づいて本発
明者は更に鋭意検討を重ねた結果、前記空洞共振器構造
に連接して成膜室を設け、該成膜室に原料ガスを導入し
、これらの原料ガスを前記成膜室内で活性化することに
より良質の堆積膜が作製可能であり堆積速度も向上する
ことが判った。
Based on the above-mentioned means for generating hydrogen atoms in an excited state, the inventors of the present invention conducted further intensive studies, and as a result, provided a film-forming chamber connected to the cavity resonator structure, and introduced a raw material gas into the film-forming chamber. It has been found that by activating these source gases in the film forming chamber, a deposited film of good quality can be produced and the deposition rate can also be improved.

本発明において、化合物+1+、化合物(2)、化合物
(3)を活性化状態にするために成膜室に投入されるエ
ネルギーとしては熱、光、放電エネルギーなどが適宜選
択され用いられる。具体的には例えば、抵抗加熱、赤外
線加熱などによる熱エネルギーレーザー光、水銀ランプ
光、ハロゲン光などの光エネルギー、マイクロ波、RF
、低周波、DC等の放電エネルギーなどが用いられるが
とりわけマイクロ波放電エネルギーを用いることにより
良質の堆積膜が安定して再現性良く作られる。更に、マ
イクロ波電源に電力分割器を設はマイクロ波エネルギー
を分岐させ一方のエネルギーをプラズマ発生室に投入し
、他の一方は成膜室に投入することによりマイクロ波中
に含まれるリップルによらずに安定して成膜が可能とな
る。
In the present invention, heat, light, discharge energy, etc. are appropriately selected and used as the energy input into the film forming chamber to activate compound +1+, compound (2), and compound (3). Specifically, for example, thermal energy such as resistance heating, infrared heating, laser light, mercury lamp light, light energy such as halogen light, microwave, RF
, low frequency, DC discharge energy, etc. are used, and in particular, by using microwave discharge energy, a deposited film of good quality can be stably produced with good reproducibility. Furthermore, by installing a power splitter in the microwave power source, the microwave energy is split, and one side of the energy is input into the plasma generation chamber, and the other side is input into the film formation chamber, thereby reducing ripples contained in the microwave. This makes it possible to form a film stably without any problems.

本発明において、安定して空洞共振条件を成立させる上
で、マイクロ波発振器における発振様式は連続発振で、
好ましくは使用出力領域においてそのリンプル幅が30
%以内であることが望ましい。
In the present invention, in order to stably establish the cavity resonance condition, the oscillation mode in the microwave oscillator is continuous oscillation,
Preferably, the ripple width in the used output area is 30
It is desirable that it be within %.

本発明によれば、非晶質、結晶質を問わず任意の結晶性
の基板上に所望の結晶性を有する堆積膜を形成すること
ができる。
According to the present invention, a deposited film having desired crystallinity can be formed on any crystalline substrate, regardless of whether it is amorphous or crystalline.

以下に、本発明を実施するのに好適な堆積膜形成装置の
典型例を説明するが、本発明は該堆積膜形成装置により
限定されるものではない。
A typical example of a deposited film forming apparatus suitable for carrying out the present invention will be described below, but the present invention is not limited to this deposited film forming apparatus.

第1図は、本発明を実施するに当たり好適な堆積膜形成
装置の模式的概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a deposited film forming apparatus suitable for carrying out the present invention.

第1図において、101は円筒型空洞共振器であり、マ
イクロ波プラズマ生成室となるペルジャー102、金属
メソシュ103、空洞長可変プランジャー104、方形
導波管108及び絞り110を主構成部品として構成さ
れている。
In FIG. 1, 101 is a cylindrical cavity resonator, and its main components include a Pelger 102 serving as a microwave plasma generation chamber, a metal mesh 103, a variable cavity length plunger 104, a rectangular waveguide 108, and an aperture 110. has been done.

105は燐青銅性バネでプランジャー104と円筒型空
洞共振器101との接触を良好にするために設けられ、
異状放電を防止している。空洞長可変プランジャー10
4はモーター106及び変速ギア107によって、ペル
ジャー102に向かって移動させることができる。10
9はE−Hチューナーまたはスリースタブチューナーで
あり、本発明におけるマイクロ波立体回路を構成するイ
ンピーダンス整合回路の1つを構成し、他のインピーダ
ンス整合回路の1つである空洞長可変プランジャー10
4と対で用いられる。
105 is a phosphor bronze spring provided to improve the contact between the plunger 104 and the cylindrical cavity resonator 101;
Prevents abnormal discharge. Cavity length variable plunger 10
4 can be moved toward the Pelger 102 by a motor 106 and a transmission gear 107. 10
9 is an E-H tuner or a three-stub tuner, which constitutes one of the impedance matching circuits constituting the microwave three-dimensional circuit in the present invention, and a variable cavity length plunger 10 which is one of the other impedance matching circuits.
Used in pair with 4.

絞り110は方形導波管108と円筒型空洞共振器10
1との接続部に左右一対設けられており、各々独立の方
形導波管108の長手方向に円筒面に沿ってスライドで
きるようになっており、不図示の燐青銅性ハネにより円
筒型空洞共振器101との接触が保たれている。
The aperture 110 includes a rectangular waveguide 108 and a cylindrical cavity resonator 10.
A pair of left and right rectangular waveguides 108 are provided at the connection part with 1, and each independent rectangular waveguide 108 can be slid along the cylindrical surface in the longitudinal direction. Contact with the container 101 is maintained.

マイクロ波電源126によって発生したマイクロ波は、
導波管127を介して電力分割器128に電送され適当
な比率で電力が分割される。その後一方は円筒型空洞共
振器101に投入され、他の一方は成膜室116に投入
される。ガス導入管111からの水素ガスまたは水素ガ
スと希ガスとの混合ガスの吹き出し穴は金属メツシュを
通ってペルジャー102内に向けられており、ベルジャ
−102内に導入された水素ガスなどは空洞共振器10
1内に投入されたマイクロ波によりプラズマ化され、励
起状態の水素原子などを生成し、金属メソシュ103を
通じて成膜空間116内に導入される。成膜空間内の圧
力は圧力計125により測定される。
The microwave generated by the microwave power supply 126 is
The power is transmitted through a waveguide 127 to a power divider 128 and divided at an appropriate ratio. After that, one side is put into the cylindrical cavity resonator 101, and the other one is put into the film forming chamber 116. A blowout hole for hydrogen gas or a mixed gas of hydrogen gas and a rare gas from the gas introduction pipe 111 is directed into the bell jar 102 through a metal mesh, and the hydrogen gas etc. introduced into the bell jar 102 resonates in the cavity. vessel 10
The hydrogen atoms are turned into plasma by the microwaves injected into the metal mesh 103 , generate excited hydrogen atoms, and are introduced into the film forming space 116 through the metal mesh 103 . The pressure within the film forming space is measured by a pressure gauge 125.

成膜空間116内において、堆積膜形成用原料ガス吹き
出しリング112が基板118及び基板ホルダー119
との間に配設されている。
In the film forming space 116, a raw material gas blowing ring 112 for forming a deposited film is connected to a substrate 118 and a substrate holder 119.
is placed between.

ガス吹き出しリング112には、ガス吹き出し穴113
が設けられている。
The gas blowing ring 112 has a gas blowing hole 113.
is provided.

成膜空間116内に導入された堆積膜形成用原料ガスは
図中矢印方向に不図示の排気ポンプにより排気される。
The deposited film forming raw material gas introduced into the film forming space 116 is exhausted by an unillustrated exhaust pump in the direction of the arrow in the figure.

121はマイクロ波プラズマモニター用に設けられたボ
ートであり、集光用プローブ122が接続されている。
A boat 121 is provided for a microwave plasma monitor, and a light collecting probe 122 is connected thereto.

集光用プローブ122には石英ファイバー123が接続
され、更に不図示の分光器に接続され、発光分光分析が
行われる。124は成膜空間側でのプラズマモニター用
予備ポートである。
A quartz fiber 123 is connected to the light collecting probe 122, which is further connected to a spectrometer (not shown) to perform emission spectroscopic analysis. 124 is a spare port for plasma monitoring on the film forming space side.

本発明において、水素原子の励起状態を制御するには、
H,x/Hβの強度比と基板の種類及び基板温度の組み
合わせが膜質などを決定する要因であって、これらを適
宜組み合わせることにより所望の膜質及び膜特性が形成
される。
In the present invention, to control the excited state of hydrogen atoms,
The combination of the intensity ratio of H, x/Hβ, the type of substrate, and the substrate temperature is a factor that determines the film quality, and by appropriately combining these, desired film quality and film characteristics can be formed.

以上のところは、以下に述べる実験を介しての考察から
理解される。
The above points can be understood from consideration through experiments described below.

〔実験〕〔experiment〕

第1図の装置を用いて水素の励起状態、基板温度、基板
の種類について以下のような実験を行った。
Using the apparatus shown in FIG. 1, the following experiments were conducted regarding the excited state of hydrogen, substrate temperature, and type of substrate.

ガス供給管111よりH2ガスl Qsccm、 A 
rl 00sccmを供給し、方形導波管108からマ
イクロ波を投入した。基板118は面方位(1,10)
のシリコンウェハーとコーニング社7059ガラス基板
を用い、基板温度は250℃とした。
H2 gas l Qsccm from the gas supply pipe 111, A
rl 00 sccm was supplied, and microwaves were input from the rectangular waveguide 108. The substrate 118 has a plane orientation (1,10)
A silicon wafer and a Corning 7059 glass substrate were used, and the substrate temperature was 250°C.

方形導波管108より投入するマイクロ波パワーを50
Wから350Wまで変化させ、ペルジャー102に生成
したプラズマの発光を石英ファイバー123により不図
示の可視分光器に導いて、Hct及びHβをモニターし
た。
The microwave power input from the rectangular waveguide 108 is 50
The power was varied from W to 350 W, and the emission of plasma generated in the Pelger 102 was guided to a visible spectrometer (not shown) through a quartz fiber 123 to monitor Hct and Hβ.

方形導波管129より投入する投入パワーを100Wと
してガス供給管120から、S i F 4ガスを10
105eの流量で成膜空間116に供給した。
The power input from the rectangular waveguide 129 was 100 W, and 100% of S i F 4 gas was supplied from the gas supply pipe 120.
It was supplied to the film forming space 116 at a flow rate of 105e.

成膜空間116内の内圧は0.05 Torrとした。The internal pressure within the film forming space 116 was set to 0.05 Torr.

この状態で60分間保ち、基板118上に薄膜を堆積し
た。得られた試料の1部はX線回折法及び電子線回折法
(RHEED)により結晶性の評価を行った。また、試
料の1部は真空蒸着器を用い、抵抗加熱法によりくし形
アルミギャップ電極(長さ250μm、幅5鰭)を蒸着
し、印加電圧10■で暗電導度σdを測定し、その後H
eNeレーザー光(5mW)を照射して切電導度σpを
測定し、その比σp、/σdを求めた。また試料の膜厚
から堆積速度を求めた。
This state was maintained for 60 minutes, and a thin film was deposited on the substrate 118. A portion of the obtained sample was evaluated for crystallinity by X-ray diffraction and electron beam diffraction (RHEED). In addition, a comb-shaped aluminum gap electrode (250 μm in length, 5 fins in width) was deposited on a part of the sample by resistance heating using a vacuum evaporator, and the dark conductivity σd was measured at an applied voltage of 10 μm.
The cutting conductivity σp was measured by irradiating with eNe laser light (5 mW), and the ratio σp, /σd was determined. The deposition rate was also determined from the sample film thickness.

得られた結果を第3図及び第4図に示した。The results obtained are shown in FIGS. 3 and 4.

第3図はコーニング社7059基板上に堆積した試料の
成膜時の水素の励起状態の程度を示す■]工と■1βの
比Hct / Heに対し、切電導度σpと暗電ふ度σ
dの比σp/σd及び堆積速度をプロットしたものであ
る。この図によりHCt/Hβが1/1〜1000/1
の範囲であるときに電気特性が良好で、且つ堆積速度の
速い膜が得られ、特に10/1〜500/1の時により
良質な膜が得られることがわかった。なお試料はすべて
非晶質であった。
Figure 3 shows the degree of excited state of hydrogen during film formation in a sample deposited on a Corning 7059 substrate.
The ratio σp/σd of d and the deposition rate are plotted. This figure shows that HCt/Hβ is 1/1 to 1000/1.
It has been found that when the ratio is within the range of 10/1 to 500/1, a film with good electrical properties and a fast deposition rate can be obtained, and in particular, a film of better quality can be obtained when the ratio is between 10/1 and 500/1. Note that all the samples were amorphous.

次に第4図はシリコン基板上に堆積した試料のHcc/
Hβに対する堆積速度を示すものである。
Next, Figure 4 shows the Hcc/
It shows the deposition rate for Hβ.

また、第1表はH,/Hβの値と得られた試料のRHE
 E Dにより評価された結晶性との対応を示す。
Table 1 also shows the values of H, /Hβ and the RHE of the obtained samples.
The correspondence with the crystallinity evaluated by ED is shown.

第4図と表によりHct / Heの値が1/1〜10
00/1の範囲の時良質の結晶が得られ、しかも堆積速
度が速いことがわかった。
According to Figure 4 and the table, the value of Hct/He is 1/1 to 10.
It was found that when the ratio was within the range of 00/1, good quality crystals were obtained and the deposition rate was fast.

次に基板温度が堆積膜の結晶性に及ぼす影響を見るため
次に示す実験を行った。
Next, the following experiment was conducted to examine the effect of substrate temperature on the crystallinity of the deposited film.

上述したシリコン基板を用い、■]。/f(β比が20
0になるようにマイクロ波パワーを投入した。
[■] using the silicon substrate described above. /f (β ratio is 20
Microwave power was applied so that it became 0.

また基板温度は200°Cから350°Cまで変化させ
他の条件は上述した方法と同様にしてそれぞれ試料を作
製した。
Further, the substrate temperature was varied from 200°C to 350°C, and the other conditions were the same as in the above-mentioned method to prepare each sample.

得られた試料の結晶性をRHE E Dで観察し結果を
第2表に示した。この結果から基板温度は堆積膜の結晶
性に大きく影響を与えることがわかる。
The crystallinity of the obtained sample was observed using RHEED and the results are shown in Table 2. This result shows that the substrate temperature greatly affects the crystallinity of the deposited film.

以上の実験により本発明において、水素原子の励起状態
を制御するにはHa / Heの強度が好ましくは1/
1〜1000/1、より好ましくは10/1〜500/
1に制御されるのが望ましいことがわかった。
According to the above experiments, in the present invention, in order to control the excited state of hydrogen atoms, the intensity of Ha/He is preferably 1/
1-1000/1, more preferably 10/1-500/
It has been found that it is desirable to control it to 1.

〔実施例〕〔Example〕

以下に、本発明の堆積膜形成方法についての具体的実施
例を挙げて説明する。
The deposited film forming method of the present invention will be described below with reference to specific examples.

尚、本発明は本実施例に限定されるものではない。Note that the present invention is not limited to this example.

失施拠上 まず、φ150のコーニング社製#7059ガラス基板
118を、成膜空間116内の基板ホルダー119上に
設置し、不図示の排気ポンプにより排気し、成膜空間1
16内の圧力を1×1O−6Torrとした。更に、不
図示の基板温度コントローラーにより基板ホルダーを加
熱し、基板118の表面温度が250℃となるよう設定
した。
First, a Corning #7059 glass substrate 118 with a diameter of 150 mm is placed on the substrate holder 119 in the film forming space 116, and is evacuated using an exhaust pump (not shown).
The pressure inside 16 was set to 1×1O−6 Torr. Further, the substrate holder was heated by a substrate temperature controller (not shown), and the surface temperature of the substrate 118 was set to 250.degree.

基板表面温度が安定したところで、不図示のガスポンへ
よりH2ガス20sccm及びArガス200sccm
を混合させた状態でガス導入管111より石英製へルジ
ャー102内に導入し、引き続き不図示のガスボンへか
らSiF、ガスを10105e流しガス供給管120を
通じてガス吹き出しリング112より成膜空間116へ
導入した。このとき、成膜空間116内圧力はQ、 4
 Torrを保つよう自動圧力コントローラーにより制
御した。
When the substrate surface temperature stabilized, 20 sccm of H2 gas and 200 sccm of Ar gas were supplied to a gas pump (not shown).
The mixed state is introduced into the quartz herbal jar 102 through the gas introduction pipe 111, and then the SiF gas 10105e is passed through a gas cylinder (not shown) and introduced into the film forming space 116 through the gas supply pipe 120 through the gas blow ring 112. did. At this time, the pressure inside the film forming space 116 is Q, 4
It was controlled by an automatic pressure controller to maintain Torr.

基板118と金属メソシュ103との間隔は100in
とし、互いに平行となるよう設定した。
The distance between the substrate 118 and the metal mesh 103 is 100 inches.
and set them so that they are parallel to each other.

金属メソシュ103にはAff製で全口径φ150、φ
8の穴が一様に分布した開口率50%のパンチングボー
ドを用いた。ガス吹き出しリング112は第2図(al
に示す構成で、201a、201aに相当する穴径は1
.5 +uとし、穴径は均一なものを用いた。
The metal mesh 103 is made by Aff and has a total diameter of φ150, φ
A punching board with an aperture ratio of 50% in which 8 holes were uniformly distributed was used. The gas blowing ring 112 is shown in FIG.
In the configuration shown in , the hole diameter corresponding to 201a and 201a is 1
.. 5 + u, and the hole diameter was uniform.

続いて、連続発振式マイクロ波発振器126によりマイ
クロ波を生成し方形導波管127及び電力分割器128
を介して、マイクロ波を空洞共振器101内に投入した
。ただちに、空洞長可変プランジャー104をモーター
106及び変速ギア107にて動作し、不図示のマイク
ロ波立体回路中に設置されたパワーモニターによって計
測される反射電力/入射電力の比が最も小さくなる位置
に調整し、更に、絞り110の開度を調整して反射電力
/入射電力の比が最も小さくなる位置にした。再び空洞
長可変プランジャー104の位置、絞り110の開度を
微調する操作を繰り返し、反射電力/入射電力の比が最
も小さく、且つ入射電力−反射電力で表される実効入射
電力の値が100Wとなるよう言周整した。
Next, a continuous wave microwave oscillator 126 generates microwaves, and a rectangular waveguide 127 and a power divider 128
Microwaves were injected into the cavity resonator 101 via. Immediately, the variable cavity length plunger 104 is operated by the motor 106 and the variable speed gear 107 to a position where the ratio of reflected power/incident power measured by a power monitor installed in the microwave three-dimensional circuit (not shown) is the smallest. Further, the opening degree of the diaphragm 110 was adjusted to a position where the ratio of reflected power/incident power is the smallest. The operation of finely adjusting the position of the variable cavity length plunger 104 and the opening degree of the aperture 110 is repeated again until the ratio of reflected power/incident power is the smallest and the value of effective incident power expressed as incident power - reflected power is 100 W. I arranged the wording so that

この時点で、ボート121から観測される励起状態の水
素原子からの発光ライン■(。とHβの強度比(HCx
/Hβ)は50であった。
At this point, the intensity ratio of the emission line ■(.) and Hβ (HCx
/Hβ) was 50.

更に生成したマイクロ波を方形導波管129及び整合器
130を介して成膜室116内に投入した。直ちに、不
図示のマイクロ波立体回路中に設置されたパワーモニタ
ーによって計測される反射電力/入射電力の比が最も小
さくなるように整合器130を調整し、更に、絞り13
1の開度を調整して反射電力/入射電力の比が最も小さ
くなる位置にした。入射電力−反射電力で表される実効
入射電力の値が50Wとなるよう調整した。
Furthermore, the generated microwave was introduced into the film forming chamber 116 via the rectangular waveguide 129 and the matching device 130. Immediately, the matching device 130 is adjusted so that the ratio of reflected power/incident power measured by a power monitor installed in the microwave three-dimensional circuit (not shown) becomes the smallest, and then the aperture 13 is adjusted.
The opening degree of No. 1 was adjusted to the position where the ratio of reflected power/incident power was the smallest. Adjustment was made so that the value of effective incident power expressed as incident power minus reflected power was 50W.

ただちに励起状態の水素原子と5iFaとは化学反応を
生起し、基板1081に60分間で7.5μmの膜厚の
膜が形成された。基板を冷却した後取り出し試料No、
 1−1とした。
A chemical reaction immediately occurred between the hydrogen atoms in the excited state and 5iFa, and a film with a thickness of 7.5 μm was formed on the substrate 1081 in 60 minutes. After cooling the substrate, take out sample No.
The score was 1-1.

次に別の#7059基板を七ノl’ シHzガス流量を
20secm、成膜空間内の圧力を0.05 Torr
、基板温度を270℃と設定した以外は同じ操作で堆積
膜の形成を行った。このときの強度比T(、/Hβは1
00であった。60分間の堆積後基板を取り出し試料陽
1−2とした。
Next, another #7059 substrate was placed at a temperature of 70 cm, the gas flow rate was 20 sec, and the pressure in the film forming space was 0.05 Torr.
The deposited film was formed using the same procedure except that the substrate temperature was set at 270°C. At this time, the intensity ratio T(,/Hβ is 1
It was 00. After 60 minutes of deposition, the substrate was taken out and designated as sample 1-2.

更に、6インチn”Si  (110)ウェハーを基板
に用い、H2ガス流量を100secm、、A rガス
流量を50secmとし、成膜空間の圧力を0.01T
 orrとし、パンチングボードの開口率を30%とし
た以外は同じ操作で堆積膜の形成を行った。
Furthermore, a 6-inch n"Si (110) wafer was used as the substrate, the H2 gas flow rate was 100 sec, the Ar gas flow rate was 50 sec, and the pressure in the film forming space was 0.01 T.
The deposited film was formed using the same procedure except that the opening ratio of the punching board was changed to 30%.

このときの強度比I−■o/Hβは40であった。得ら
れた試料を階1−3とした。
The intensity ratio I-■o/Hβ at this time was 40. The obtained sample was designated as floor 1-3.

次に比較のため第2図の装置を用いて同様な成膜を以下
のようにして行い試料を炸裂した。
Next, for comparison, similar film formation was performed using the apparatus shown in FIG. 2 in the following manner, and the sample was exploded.

以下に述べる以外は前述した方法と同様にして成膜を行
った。
Film formation was performed in the same manner as described above except as described below.

φ150のコーニング社製#7059ガラス基板207
を、成膜空間204内の基板ホルダ208上に設置し、
不図示の排気ポンプにより排気し、成膜空間204内の
圧力をIX 10−6Torrとした。更に、不図示の
基板温度コントローラーにより基板ホルダーを加熱し、
基板207の表面温度が250℃となるよう設定した。
Corning #7059 glass substrate 207 with a diameter of 150 mm
is installed on the substrate holder 208 in the film forming space 204,
The vacuum was evacuated using an exhaust pump (not shown), and the pressure inside the film forming space 204 was set to IX 10-6 Torr. Furthermore, the substrate holder is heated by a substrate temperature controller (not shown),
The surface temperature of the substrate 207 was set to 250°C.

基板表面温度が安定したところで、不図示のガスボンへ
よりH2ガス20sccm及びArガス200sccm
を混合させた状態でガス導入管210よりプラズマ生成
室203内に導入し1、引き続き不図示のガスボンへか
らS IF 4ガスを10105eの流量でガス供給管
205に導入した。ガス供給管205には赤外線加熱炉
212が配設され活性化空間211内が700℃に保た
れ、S i Faガスを励起して、輸送空間205を介
して成膜空間204へ励起状態のSiF4ガスを導入し
た。
When the substrate surface temperature stabilized, 20 sccm of H2 gas and 200 sccm of Ar gas were supplied to a gas cylinder (not shown).
The mixed state was introduced into the plasma generation chamber 203 through the gas introduction pipe 210 1, and then SIF 4 gas was introduced into the gas supply pipe 205 from a gas cylinder (not shown) at a flow rate of 10105e. An infrared heating furnace 212 is disposed in the gas supply pipe 205, and the inside of the activation space 211 is maintained at 700° C. to excite SiFa gas and transfer SiF4 in an excited state to the film forming space 204 via the transport space 205. introduced gas.

このとき、成膜空間204内圧力はQ、 4 T or
rを保つよう自動圧力コントローラーにより制御した。
At this time, the pressure inside the film forming space 204 is Q, 4 Torr
It was controlled by an automatic pressure controller to maintain r.

続いて、不図示の連続発振式マイクロ波発振器によりマ
イクロ波を生成し方形導波管201及び不図示の整合器
を介して、マイクロ波をプラズマ生成室203内に投入
した。入射電力−反射電力で表される実効入射電力の値
が100Wとなるよう調整した。
Subsequently, a continuous wave microwave oscillator (not shown) generated microwaves, and the microwaves were introduced into the plasma generation chamber 203 via the rectangular waveguide 201 and a matching device (not shown). Adjustment was made so that the value of effective incident power expressed as incident power minus reflected power was 100W.

ただちに励起状態の水素原子とS i F aガスとは
化学反応を生成し、基板207上に60分間堆積を行っ
た。基板を冷却して取り出し試料隔14とした。更に前
述した方法と同様にして、H2ガス流量を2Qsccm
、成膜空間内の圧力を0.05Torr %基板温度を
270℃と設定した以外は同じ操作で堆積膜の形成を行
い、60分間の堆積後、基板を取り出し試料陽1−5と
した。最後に6インチn“Si  (110)ウェハー
を基板に用い、H2ガス流量を100secm= A 
rガス流量を50secmとし、成膜空間の圧力を0.
 OI Torrとし、パンチングボードの開口率30
%とした以外は同じ操作で堆積膜の形成を行い、得られ
た試料を阻1−6とした。
Immediately, the excited hydrogen atoms and the S i Fa gas generated a chemical reaction and were deposited on the substrate 207 for 60 minutes. The substrate was cooled and taken out to provide sample separation 14. Furthermore, in the same manner as described above, the H2 gas flow rate was increased to 2Qsccm.
A deposited film was formed using the same procedure except that the pressure in the film forming space was set to 0.05 Torr% and the substrate temperature was set to 270° C. After 60 minutes of deposition, the substrate was taken out and used as sample No. 1-5. Finally, a 6-inch n"Si (110) wafer was used as the substrate, and the H2 gas flow rate was 100 sec = A
The r gas flow rate was set to 50 seconds, and the pressure in the film forming space was set to 0.
OI Torr and punching board aperture ratio 30
A deposited film was formed using the same procedure except that the sample was designated as 1-6.

得られた各堆積膜試料についてTENCOR社製のアル
ファステップを用いて膜厚を測定し、堆積速度を算出し
た。またX線回折法及び電子線回折法(RHEED)に
より堆積膜の結晶の評価を行った。評価結果は第3表に
示すとおりであった。各試料のいずれの膜も均質なもの
であった。
The film thickness of each of the obtained deposited film samples was measured using Alpha Step manufactured by TENCOR, and the deposition rate was calculated. Furthermore, the crystals of the deposited film were evaluated by X-ray diffraction and electron beam diffraction (RHEED). The evaluation results were as shown in Table 3. All films of each sample were homogeneous.

また、試料点1−1及びl1hl−4の膜は、アモルフ
ァス膜であり、陽1−2及び陽1−5の膜は多結晶質膜
であり、そして隘1−3及び階1−6膜は、基板と平行
な面が(110)に近い配向を有するエピタキシャル膜
であることがそれぞれ確認された。
Furthermore, the films at sample points 1-1 and l1hl-4 are amorphous films, the films at sample points 1-2 and 1-5 are polycrystalline films, and the films at sample points 1-3 and 1-6 are polycrystalline films. It was confirmed that these were epitaxial films whose planes parallel to the substrate had an orientation close to (110).

また、各試料の1部を切り出し、2次イオン質量分析装
置(SIMS)にて組成分析を行い、膜組成と水素CI
()含有量を調べた。その結果を第3表に示した。なお
、H含有量については、試料歯1−1、試料点1−2、
試料歯1−3の順に少なくなっていることが判った。
In addition, a portion of each sample was cut out and analyzed using a secondary ion mass spectrometer (SIMS) to determine the film composition and hydrogen CI.
() The content was investigated. The results are shown in Table 3. Regarding the H content, sample tooth 1-1, sample point 1-2,
It was found that the number of teeth decreases in the order of sample teeth 1-3.

更に、各試料を真空蒸着器に入れ、公知の抵抗加熱法に
よりアルミニウムの211Iφドツト電極を蒸着し、ホ
ールモビリティ (μ)をVan  DerPauw法
により測定した。測定結果は第3表に示すとおりであっ
た。
Further, each sample was placed in a vacuum evaporator, a 211Iφ dot electrode of aluminum was deposited by a known resistance heating method, and the hole mobility (μ) was measured by the Van DerPauw method. The measurement results were as shown in Table 3.

なお、第1表に示した堆積速度及びホールモビリティの
それぞれの値は、いずれも相対比である。
Note that the values of deposition rate and hole mobility shown in Table 1 are relative ratios.

即ち、試料歯1−1については試料歯1−4に対する相
対比であり、試料点1−2については試料歯1〜5に対
する相対比であり、試料No、 1−3については試料
NlX1−6に対する相対比である。
That is, sample tooth 1-1 is a relative ratio to sample tooth 1-4, sample point 1-2 is a relative ratio to sample teeth 1-5, and sample No. 1-3 is a relative ratio to sample tooth 1-6. It is a relative ratio to

以上の他、試料点1−1、試料歯1−2及び試料点1−
3のそれぞれの膜について、11含有量及びホールモビ
リティの値の分布状態を調べたとごろ、いずれの場もそ
れら値のバラツキは±3%の範囲であり、良好であるこ
とが判った。
In addition to the above, sample point 1-1, sample tooth 1-2, and sample point 1-
When we investigated the distribution of 11 content and hole mobility values for each film of No. 3, it was found that the dispersion of these values was within ±3% in all cases, which was good.

以上の結果より本発明により容易に堆積膜の結晶性を制
御でき、且つ従来法よりも堆積速度が向上することがわ
かった。
From the above results, it was found that the crystallinity of the deposited film can be easily controlled by the present invention, and the deposition rate is improved compared to the conventional method.

去亀斑1 実施例1と同様の操作にて、以下に述べる条件でS i
 : G e : H: F膜の形成を行った。不図示
のガスポンへから3iF、ガスを10105e流し、不
図示の別のガスボンへからGeF4ガスの?J!を呈を
3 secmとして混合ガスをガス供給管120を通じ
てガス吹き出しリング112より成膜空間116へ導入
した。このとき、成膜空間116内圧力は0.6 Ta
rtを保つよう自動圧力コントローラーにより制御した
。連続発振式マイクロ波発振器126により実効入射型
カフ5Wのマイクロ波を空洞共振器101内に投入した
。この時点で、ポー1−121から観測される励起状態
の水素原子からの発光ラインの強度比(H工/Hβ)は
、30であった。
Melanoma 1 By the same operation as in Example 1, S i
:Ge:H:F film was formed. Flow 10105e of 3iF gas into a gas pump (not shown), and then flow GeF4 gas into another gas pump (not shown). J! The mixed gas was introduced into the film forming space 116 from the gas blow ring 112 through the gas supply pipe 120 with a velocity of 3 seconds. At this time, the pressure inside the film forming space 116 is 0.6 Ta
It was controlled by an automatic pressure controller to maintain rt. A continuous wave type microwave oscillator 126 injected microwaves with an effective incidence type cuff of 5 W into the cavity resonator 101 . At this point, the intensity ratio (H/Hβ) of the emission line from excited state hydrogen atoms observed from Po 1-121 was 30.

更に生成したマイクロ波を方形導波管129及び整合器
130を介して成膜室116内に30Wとなるよう投入
した以外は実施例1において試料N11l−1を作製し
た条件と同様の条件で成膜を行った。得られた試料を患
2−1とした。
Furthermore, the film was formed under the same conditions as those used for producing sample N11l-1 in Example 1, except that the generated microwave was injected into the film forming chamber 116 through the rectangular waveguide 129 and the matching box 130 to a power of 30 W. membrane was performed. The obtained sample was designated as patient 2-1.

次に、G e F aガスの流量を5 sccm、7 
sccm、10105cとした以外は上述した方法と同
様にして3回の成膜を行い得られた試料をそれぞれ階2
2.11k1.2−3、陽2−4とした。
Next, the flow rate of G e Fa gas was set to 5 sccm and 7 sccm.
The film was formed three times in the same manner as described above, except that sccm and 10105c were used.
2.11k1.2-3, positive 2-4.

得られた各堆積膜試料について膜厚分布を測定し、また
X線回折法及び電子線回折法(RHEED)により堆積
膜の結晶の評価を行った。各試料とも均一性がよく、ア
モルファス膜であることが確認された。
The film thickness distribution of each of the obtained deposited film samples was measured, and the crystals of the deposited film were evaluated by X-ray diffraction and electron beam diffraction (RHEED). Each sample had good uniformity and was confirmed to be an amorphous film.

また、各試料の1部を切り出し2次イオン質量分析器(
SIMS)にて組成分析を行いSiとGeの組成比を求
め更に、各試料について可視分光器により光吸収スペク
トルを測定して光学的ハンドギャップを求めた。各特性
はいずれも面内において約±2%以内の範囲内であった
。以上の結果を第4表に示した。この結果からガス流量
を変化させることでSiとGeの組成比を任意に変化さ
せることが可能であり、しかも光学的ハンドギャップも
制御できることが示された。
In addition, a portion of each sample was cut out and analyzed using a secondary ion mass spectrometer (
Composition analysis was performed using SIMS to determine the composition ratio of Si and Ge, and the optical hand gap was determined by measuring the optical absorption spectrum of each sample using a visible spectrometer. Each characteristic was within a range of approximately ±2% in the plane. The above results are shown in Table 4. This result shows that by changing the gas flow rate, it is possible to arbitrarily change the composition ratio of Si and Ge, and it is also possible to control the optical hand gap.

以上の結果より本発明により、容易に堆積膜の光学的膜
質が制御できることがわかった。
From the above results, it was found that the optical film quality of the deposited film can be easily controlled by the present invention.

尖旌拠主 実施例1と同様の操作にて、丁(2ガス50sccm、
マイクロ波投入パワーを200Wとし、以下に述べる条
件でS i : C: H: F膜の形成を行った。
In the same manner as in Example 1,
The microwave input power was 200 W, and the Si:C:H:F film was formed under the conditions described below.

基板はφ150の#7059ガラス基板を用い、5iz
F6ガス15secm; CHaHeガスsccmの流
量で成膜空間内に導入し、成膜空間内圧力を0.01T
 orrとし基板温度は260℃と設定した。ガス吹き
出しリング、金属メソシュ、基板位置は実施例1と同様
として60分間の成膜を行った。
The substrate is a #7059 glass substrate with a diameter of 150 mm.
F6 gas was introduced into the film forming space at a flow rate of 15 sec; CHaHe gas sccm, and the pressure inside the film forming space was set to 0.01 T.
orr and the substrate temperature was set at 260°C. The gas blow ring, metal mesh, and substrate positions were the same as in Example 1, and film formation was performed for 60 minutes.

次に、Heガスで10%に希釈したBFffガスを5 
secm加えた以外は上述した方法と同様にして成膜を
行った。成膜時のHct/Hβの比はともに180であ
った。得られた試料を嵐3−1及び嵐3−2とした。
Next, add 5% of BFff gas diluted to 10% with He gas.
The film was formed in the same manner as described above except that sec was added. Both Hct/Hβ ratios during film formation were 180. The obtained samples were named Arashi 3-1 and Arashi 3-2.

次に、H2ガスを100secmとし内圧を0.03T
 orrとした以外は試料階3−2と同様にして成膜を
行い得られた試料を陽3−3とした。
Next, the H2 gas was set at 100 sec and the internal pressure was set at 0.03 T.
The sample obtained by forming a film in the same manner as sample 3-2 except that orr was used was designated as positive 3-3.

次に第2図に示した装置を用いた以外は上述した方法と
同様に成膜を行い得られた試料をそれぞれNO3−4、
患3−5、患3−6とした。得られた試料について実施
例1と同様に結晶性とH含有量の評価を行い更に熱起電
力測定を行い伝導型を判定した。これとは別に各試料の
1部を切り出し、真空蒸着器に入れ、くし形アルミギャ
ップ電極(長さ250μm、幅5龍)を蒸着し、印加電
圧10Vで暗電導度を測定し、その後HeN eレーザ
ー光(5mW)を照射して門型導度を測定し暗電導度(
σd)と門型導度(σp)の比(σp/σd)を求めた
。その結果は第5表に示すとおりであった。
Next, films were formed in the same manner as described above except that the apparatus shown in Fig. 2 was used, and the obtained samples were respectively NO3-4 and NO3-4.
Patients were designated as patients 3-5 and 3-6. The obtained sample was evaluated for crystallinity and H content in the same manner as in Example 1, and further thermoelectromotive force was measured to determine the conductivity type. Separately, a portion of each sample was cut out, placed in a vacuum evaporator, a comb-shaped aluminum gap electrode (250 μm in length, 5 mm in width) was deposited, and the dark conductivity was measured with an applied voltage of 10 V, and then HeN e The gate conductivity was measured by irradiating laser light (5mW) and the dark conductivity (
The ratio (σp/σd) of the gate conductivity (σp) to the gate conductivity (σp) was determined. The results were as shown in Table 5.

なお、第5表に示したσp/σdの値及び堆積速度の値
はいずれも相対比である。
Note that both the values of σp/σd and the values of deposition rate shown in Table 5 are relative ratios.

即ち、試料N6.3−1については試料No、 3−4
に対する相対比であり、試料階3−2については試料阻
3−5に対する相対比であり、そして試料N113−3
については試料階3−6に対する相対比である。また、
試料歯3−1、No、 3−2、No、3−3、のそれ
ぞれについて、試料全面におけるH含有量、暗電導度σ
d、門型導度σpの値の分布状態を調べたところ、バラ
ツキはいずれも±3%の範囲内であり、良好な均一性を
することが判った。
That is, for sample N6.3-1, sample No. 3-4
Sample floor 3-2 is a relative ratio to sample floor 3-5, and sample N113-3 is a relative ratio to sample floor 3-5.
is the relative ratio to sample floor 3-6. Also,
For each of sample teeth 3-1, No. 3-2, No. 3-3, H content and dark conductivity σ on the entire surface of the sample.
When the distribution state of the values of d and portal conductivity σp was investigated, it was found that the variation was within ±3% in all cases, indicating good uniformity.

以上の結果より本発明により、容易に堆積膜の伝導型が
制御でき、また、電気的特性も制御可能であることがわ
かった。また従来の成膜方法に比較して成膜速度を向上
させることが可能であることがわかった。
From the above results, it was found that according to the present invention, the conductivity type of the deposited film can be easily controlled, and the electrical characteristics can also be controlled. It has also been found that the film formation rate can be improved compared to conventional film formation methods.

天hf!i[I14 実施例1において、堆積膜形成用原料化合物及び成膜条
件の1部を第6表に示したものに代えた以外は同様の操
作及び成膜条件で堆積膜の形成を行った。
Heaven hf! i[I14 A deposited film was formed using the same operations and film forming conditions as in Example 1, except that some of the raw material compounds for forming the deposited film and the film forming conditions were replaced with those shown in Table 6.

比較のため第2図の装置を使用して同様の操作で堆積膜
の形成を行った。得られた試料について実施例3と同様
の評価を行い、第1図の装置で作製した試料と第2図の
装置で作製した試料の比較を行ったところ第7表に示す
結果が得られた。
For comparison, a deposited film was formed in the same manner using the apparatus shown in FIG. The obtained samples were evaluated in the same manner as in Example 3, and the samples produced using the apparatus shown in Figure 1 and the samples produced using the apparatus shown in Figure 2 were compared, and the results shown in Table 7 were obtained. .

以上の結果より本発明により、容易に堆積膜の伝導型が
制御でき、また、従来の成膜方法に比較して電気的特性
が向上し、成膜速度も向上させることが可能であること
がわかった。
From the above results, it is possible to easily control the conductivity type of the deposited film according to the present invention, and it is also possible to improve the electrical characteristics and speed of film formation compared to conventional film formation methods. Understood.

第  1 表 ■・・・エピタキシャル ○・・・良好な結晶 △・・・多結晶 ×・・・アモルファス 第  2 表 ◎・・・エピタキシャル ○・・・良好な結晶 第 表 第 表 第 表 第 表 〔発明の効果の概要〕 上述した説明及び実施例から理解されるように、本発明
の堆積膜形成法によれば、形成される■族生導体薄膜の
膜特性、成膜速度が向上し、且つ所望の膜品質の薄膜が
安定して、再現性良く形成でき薄膜の生産性の向上並び
に量産化を容易に達成できる。
Table 1 ■...Epitaxial ○...Good crystal △...Polycrystalline ×...Amorphous Table 2 ◎...Epitaxial ○...Good crystal Table Table 1 Summary of Effects of the Invention] As understood from the above explanations and examples, according to the deposited film forming method of the present invention, the film characteristics and film formation rate of the group III bioconductor thin film to be formed are improved, and Thin films of desired film quality can be formed stably and with good reproducibility, and productivity and mass production of thin films can be easily achieved.

更に、堆積膜の形成に必要な基板温度を従来の堆積膜形
成法よりも低温化することができ、しかもこのことによ
り膜特性に悪影響を及ぼすことはない。また、水素原子
の励起状態や原料化合物の導入量を制御することにより
容易に膜質の制御が安定して、再現性良く達成される。
Furthermore, the substrate temperature required to form the deposited film can be lower than that of conventional deposited film formation methods, without adversely affecting film properties. Furthermore, by controlling the excited state of hydrogen atoms and the amount of introduced raw material compounds, film quality can be easily and stably controlled with good reproducibility.

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

第1図は、本発明を実施するに好適な堆積膜形成装置の
模式的透視概略図であり、第2図は従来のマイクロ波プ
ラズマCVD装置の模式的装置構成断面図である。第3
図は水素原子の発光強度比と電気特性及び堆積速度との
関係を示す図である。 第4図は水素原子の発光強度比と堆積速度との関係を示
す図である。 第1図について、101・・・円筒型空洞共振器、10
2・・・ヘルシャー、103・・・金属メソシュ、10
4・・・空洞長可変プランジャー、105・・・ハネ、
106・・・モーター、107・・・変速ギア、108
・・・方形導波管、109−E−Hチューナー、110
・・・絞り、111・・・ガス導入管、112・・・ガ
ス吹き出しリング、113・・・ガス吹き出し穴、11
6・・・成膜空間、117・・・輸送管、118・・・
基板、119・・・基板ボルダ−1120・・・ガス供
給パイプ、121・・・ボート、122・・・集光用プ
ローブ、+23・・・石英ファイバー、124・・・予
備ポート、125・・・圧力計、126・・・連続発振
式マイクロ波発振器、127・・・方形導波管、128
・・・電力分割器、129・・・方形導波管、130整
合器、131・・・絞り。 第2図について、201・・・方形導波管、202・・
・マイクロ波導入窓、203・・・プラズマ生成室、2
04・・・成膜室、205,210・・・ガス供給管、
206・・・排気口、207・・・被処理体、208・
・・被処理体保持具、 209・・・金属メツシュ、211 ・・・活性化空間、212・・・活性化エネルギー発生
手段。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a deposited film forming apparatus suitable for carrying out the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a conventional microwave plasma CVD apparatus. Third
The figure is a diagram showing the relationship between the emission intensity ratio of hydrogen atoms, electrical characteristics, and deposition rate. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the emission intensity ratio of hydrogen atoms and the deposition rate. Regarding FIG. 1, 101...Cylindrical cavity resonator, 10
2...Helscher, 103...Metal mesh, 10
4... Variable cavity length plunger, 105... Hane,
106...Motor, 107...Speed gear, 108
...Rectangular waveguide, 109-E-H tuner, 110
... Throttle, 111... Gas introduction pipe, 112... Gas blowing ring, 113... Gas blowing hole, 11
6... Film forming space, 117... Transport pipe, 118...
Substrate, 119... Substrate boulder - 1120... Gas supply pipe, 121... Boat, 122... Light focusing probe, +23... Quartz fiber, 124... Spare port, 125... Pressure gauge, 126...Continuous wave microwave oscillator, 127...Rectangular waveguide, 128
... Power divider, 129... Rectangular waveguide, 130 Matching device, 131... Aperture. Regarding Fig. 2, 201... rectangular waveguide, 202...
・Microwave introduction window, 203...Plasma generation chamber, 2
04... Film forming chamber, 205,210... Gas supply pipe,
206...Exhaust port, 207...Object to be processed, 208.
... Processing object holder, 209... Metal mesh, 211... Activation space, 212... Activation energy generation means.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基体上に堆積膜を形成するための成膜空間に、堆
積膜形成用の原料となる珪素を含む化合物(1)と必要
に応じて下記の一般式( I )で表される化合物(2)
と、さらに必要に応じ前記堆積膜を価電子制御し得る元
素を構成する要素として含む化合物(3)の各々を気体
状態で、前記成膜空間に導入し、これら化合物(1)、
化合物(2)及び化合物(3)を前記成膜空間内で活性
化し、同時に、これら化合物(1)、化合物(2)及び
化合物(3)のうち少なくとも一種と化学反応する励起
状態の水素原子を前記成膜空間とは異なる活性化空間に
て生成し、前記成膜空間に導入することによって前記基
体上に堆積膜を形成する機能性堆積膜形成方法であって
、前記励起状態の水素原子を、水素ガス又は水素ガスと
希ガスとの混合ガスを用いマイクロ波立体回路中に2つ
のインピーダンス整合回路と一体化した空洞共振器内に
設けられたプラズマ生成室において発生したマイクロ波
プラズマにて生成し、且つ、生成する水素原子の励起状
態を制御することを特徴とする機能性堆積膜形成方法。 AaBb………………( I ) (但し、Aは、周期律表の第IV族に属する元素の内珪素
以外の元素を示し、Bは、水素 (H)、ハロゲン(X)、炭化水素基の中から選ばれる
ものを示し、aは、Bの価数に 等しいかまたは整数倍の正の整数を示し、 bは、正の整数を示す。)
(1) A compound (1) containing silicon, which is a raw material for forming a deposited film, and, if necessary, a compound represented by the following general formula (I) in a film forming space for forming a deposited film on the substrate. (2)
and, if necessary, each of the compounds (3) containing an element constituting an element capable of controlling valence electrons in the deposited film is introduced in a gaseous state into the film forming space, and these compounds (1),
Compound (2) and compound (3) are activated in the film-forming space, and at the same time hydrogen atoms in an excited state that chemically react with at least one of these compounds (1), compound (2), and compound (3) are activated. A method for forming a functional deposited film in which hydrogen atoms in an excited state are generated in an activation space different from the film-forming space and are introduced into the film-forming space to form a deposited film on the substrate. , generated by microwave plasma generated in a plasma generation chamber installed in a cavity resonator integrated with two impedance matching circuits in a microwave three-dimensional circuit using hydrogen gas or a mixed gas of hydrogen gas and rare gas. A method for forming a functional deposited film, which further comprises controlling the excited state of generated hydrogen atoms. AaBb………………(I) (However, A indicates an element other than silicon among the elements belonging to Group IV of the periodic table, and B indicates hydrogen (H), halogen (X), hydrocarbon Indicates a group selected from the groups, a indicates a positive integer equal to or an integral multiple of the valence of B, and b indicates a positive integer.)
(2)マイクロ波電源から電力分割器により分割された
一方のエネルギーを前記成膜室に投入し、他方のエネル
ギーを、前記プラズマ生成室に投入することを特徴とす
る請求項1に記載の機能性堆積膜形成方法。
(2) The function according to claim 1, characterized in that one energy divided by a power divider from a microwave power source is input into the film forming chamber, and the other energy is input into the plasma generation chamber. method for forming a deposited film.
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