JPH0291928A - 気相成長方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 光照射による化学気相成長（光ＣＶＤ）法に関し。

基板上に低汚染で効率よく成膜ができるようにすること
を目的とし。

基板上に反応ガスを導入し且つ光を照射して該基板上に
成膜するに際し、該基板を加熱した後室温以下の温度に
冷却した状態で反応ガスを流し。

光照射を行うように構成する。又は、光照射窓（１０）
と排気口（８）を持つ反応室（１）と、該排気口に接続
する排気系と、゛核反応室内に設けられて被成長基板を
載せる基板ホルダ（３）と、該基板ホルダの加熱手段（
４）と、該基板ホルダの冷却手段（５）と、該反応室内
に設けられて該基板ホルダを覆う主反応室（１２）と、
該基板ホルダ上において該主反応室を開閉するバルブ（
１３）と、該主反応室に導入する反応ガス導入管（１４
）と、該主反応室より導出し排気系に接続する反応ガス
導出管（１５）と。

該反応ガス導出管の途中に設けられた反応ガス導出バル
ブ（１５Ａ）とを有するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光ＣＶＤ方法及びその装置に関する。

半導体デバイス作製に、半導体基板上に光ＣＶＯにより
薄膜を形成するプロセスが用いられているが、近年、電
子蓄積リングよりのシンクロトロン放射（ＳＯＲ）光を
光源として用いた光ＣＶＤ法が開発されている。

〔従来の技術〕

ＳＯＲＯＲ光査源いた光ＣＶＤ法は気相分子を短波長光
（１０〜２００ｎｍ）で内殻電子を励起させ、活性化さ
せた後、薄膜を形成させるもので、短波長で且つ間強度
の光源により反応が促進されることから、半導体プロセ
スの将来技術として注目されている。

更に、　ＳＯＲ光ＣＶＤ法は従来のＣＶＤ法に比べて、
低温で、低汚染のプロセスが可能である。

〔発明が解決しようとする課題〕

光ＣＶＤ法においては、基板表面を活性化するため、基
板加熱を行うのが通例であった。ところが基板温度を上
げると１表面に吸着した反応分子は脱離する方向へと進
む。

反応分子と基板表面とが接触し、固着することにより反
応は進むが１反応分子が脱離する方向へと進むと９反応
が阻害され成膜が困難となる。

本発明はＳＯＲ光ＣＶＤ法において、低汚染で効率よく
成膜ができる方法及び装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題の解決は、基板上に反応ガスを導入し且つ光を
照射して該基板上に成膜するに際し、該基板を加熱した
後室温以下の温度に冷却した状態で反応ガスを流し、光
照射を行う気相成長方法により、又は、光照射窓（１０
）と排気口（８）を持つ反応室（１）と、該排気口に接
続する排気系と、該反応室内に設けられて被成長基板を
載せる基板ホルダ（３）と、該基板ホルダの加熱手段（
４）と、該基板ホルダの冷却手段（５）と、該反応室内
に設けられて該基板ホルダを覆う主反応室（１２）と、
該基板ホルダ上において該主反応室を開閉するバルブ（
１３）と、該主反応室に導入する反応ガス導入管（１４
）と、該主反応室より導出し排気系に接続する反応ガス
導出管（１５）と、該反応ガス導出管の途中に設けられ
た反応ガス導出バルブ（１５＾）とを有する気相成長装
置により達成される。

〔作用〕

本発明は基板を一旦加熱して表面を活性化した後、従来
のＣＶＤ法とは逆に液体窒素等で冷却して基板表面に反
応ガスを積極的に吸着させたところで光を照射するよう
にして反応促進をはかったものである。

例えば、モノシラン（ＳｉＨ，）ガスに珪素（Ｓｉ）の
内殻電子を励起させるレベルの短波長光１）を照射する
と、　ＳｉＨ２，５ｉｌ（３，５ｉＨＩＳｉＨ等の活性
中間体を生じながら、多数の反応過程が連鎖的に起こり
、壁面にＳｔが堆積する。

＝般に光による分子の励起状態の寿命はＩＱ−Ｉ　２秒
といわれ、上記の反応は爆発的に起こる２）従って、基
板表面付近のガスの濃度が高い方が堆積反応は効果的に
起こると考えられる。

基板表面に吸着した５ｉｌ１４がＳｉ膜となるまでの反
応過程は１次のようであると考えられる３）ＳｉＨ４＋
　ｈν→５ｉＨｚ”２　Ｈ＋Ｈ＋５ｉ１１．→　１１□
＋５ｉｌ１３゜Ｓｉｎ、＋ｗａｌｌ−＋　５ｏｌｉｄ　
。

１）　　Ｓｔの軌道電子のエネルギ準位は次のとおりで
ある。

２ｐ　　：　　　９９　ｅＶ　（１３ｎｍ）２ｓ　　：
　　　１５０　ｅＶ　（８，３ｎｍ）ｉｓ　　：　　１
８３９　ｅＶ　（０，６９ｎｍ）２）、３）　　日本電
子工業振興協会。

新電子材料に関する調査研究報告ｘｎ 光励起プロセス技術調査報告２゜ 〔実施例〕 第１図は本発明の方法の一実施例を説明する光ＣＶＤ装
置の模式図である。

図において、１は反応室、２は被成長基板、３は基板ホ
ルダ、４は基板加熱用ヒータ、５は基板冷却用配管、６
は反応ガス導入管、７は反応ガスシャワー、８は排気口
、９はゲートバルブ、１０は光照射窓でＳＯＲ光導入０
．１１はＳＯＲ光である。

装置は光源側と反応室側とがＳＯＲ光導入口ｌＯを介し
て差動排気系を構成している。又、排気系は図示されな
いが、メカニカルブースタポンプとロータリポンプで構
成される。

基板ホルダ３はヒータ４により加熱でき、配管５に液体
窒素等を流して冷却できるようになっている。

まず、被成長基板２として１例えばＳｉ基板を基板ホル
ダ３上に置き、５００〜６００℃に加熱して表面に吸着
しているガスを飛ばして除去する。

その後、液体窒素を配管５に流し基板２を冷却する。

次いで、　ＳｉＨ４ガスを反応ガス導入管６に微量流す
と、冷却された基板２の表面にＳｉＨ４が吸着される。

この状態で、　ＳＯＲＯＲ光査１板２の上に照射して、
基板２上にＳｉ薄膜を形成する。

この時の成長条件は次のとおりである。

５ｉｔ１４ガスの流量　：　　１０　ＳＣＣＭ程度。

反応室内のガス圧：数Ｔｏｒｒ＋ ＳＯＲ光の強度　　： フォトン数１０”／ｓｅｃ　ｍｒａｄ”　ｍＡ成長速度
　　　　：　１０〜１００　ｎ＋＋＋／ｍｉｎ。

第２図は本発明の光ＣＶＤ装置の一実施例を説明する模
式図である。

図において１図番１〜５及び８〜１１は第１図と同様で
ある。

１２は主反応室、１３は基板上に設けられ主反応室を開
閉する電磁バルブ、１４は主反応室へ導入する反応ガス
導入管、１４＾は反応ガス導入バルブ、１５は主反応室
より排気系に導出する反応ガス導出管。

１５＾は反応ガス導出バルブである。

この例では１反応室１内において基板ホルダ３を覆うよ
うにして主反応室１２を設け、ガスの反応域を狭くした
ものである。

この装置は、基板を冷却してガスを吸着した後に主反応
室１２内の残留ガスをバルブ１５Ａを開いて引ききるこ
とを特徴としている。

その後、電磁バルブ１３を開いてＳＯＲＯＲ光査１射し
て基板２上にＳｉ薄膜を形成する。

この装置の利点は１次のようである。

■　反応ガスによる差動排気系の汚染を従来より低減で
きる。

■　反応室が狭いため８反応ガスの流量が少なくてすむ
。

■　反応ガスで主反応室が汚染されても、交換が簡単で
ある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、基板上に低汚染で
効率よく成膜ができる。

又、主反応室を設けた装置は２反応ガスの低消費、低汚
染等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の一実施例を説明する光ＣＶＤ装
置の模式図。 第２図は本発明の光ＣＶＤ装置の一実施例を説明する模
式図である。 図において。 １は反応室、　　　　　２は被成長基板。 ３は基板ホルダ、　　　４は基板加熱用ヒータ。 ５は基板冷却用配管、６は反応ガス導入管。 ７は反応ガスシャワー ８は排気口、　　　　　９はゲートバルブ。 １０は光照射窓でＳＯＲ光導入口。 １１はＳＯＲ光、１２は主反応室。 １３は主反応室を開閉する電磁バルブ。 １４は主反応室へ導入する反応ガス導入管。 １４＾は反応ガス導入バルブ。 １５は主反応室より導出する反応ガス導出管。 １５Ａ は反応ガス導出バルブ 桐去０突杷卆臣説朗マる装置の模式２ ％式％

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に反応ガスを導入し、且つ光を照射して該
   基板上に成膜するに際し、該基板を加熱した後、室温以
   下の温度に冷却した状態で反応ガスを流し、光照射を行
   うことを特徴とする気相成長方法。
2. （２）光照射窓（１０）と排気口（８）を持つ反応室（
   １）と、該排気口に接続する排気系と、該反応室内に設
   けられて被成長基板を載せる基板ホルダ（３）と、該基
   板ホルダの加熱手段（４）と、該基板ホルダの冷却手段
   （５）と、該反応室内に設けられて該基板ホルダを覆う
   主反応室（１２）と、該基板ホルダ上において該主反応
   室を開閉するバルブ（１３）と、該主反応室に導入する
   反応ガス導入管（１４）と、該主反応室より導出し排気
   系に接続する反応ガス導出管（１５）と、該反応ガス導
   出管の途中に設けられた反応ガス導出バルブ（１５Ａ）
   とを有することを特徴とする気相成長装置。