JPH0325929B2 - - Google Patents

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JPH0325929B2
JPH0325929B2 JP55149026A JP14902680A JPH0325929B2 JP H0325929 B2 JPH0325929 B2 JP H0325929B2 JP 55149026 A JP55149026 A JP 55149026A JP 14902680 A JP14902680 A JP 14902680A JP H0325929 B2 JPH0325929 B2 JP H0325929B2
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JP
Japan
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film
substrate
gas
silane
reactor
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JP55149026A
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English (en)
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JPS5772317A (en
Inventor
Shunpei Yamazaki
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication of JPS5772317A publication Critical patent/JPS5772317A/ja
Publication of JPH0325929B2 publication Critical patent/JPH0325929B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/12Substrate holders or susceptors

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は気相法により半導体または絶縁体の被
膜を基板上に作製する方法に関する。
従来珪素を主成分とする被膜等に多結晶珪素被
膜(PCSという)を作製しようとした場合、気相
法特に減圧気相法が知られている。この減圧気相
法は本発明人の発明になるもので、特公昭51−
1389にすべて記されている。しかしこの減圧気相
法は多量の基板上に大面積に均一な膜厚の被膜を
作製しようとするものであつて、珪化物気体特に
シランを0.1〜10torrの減圧状態で熱分解により
基板上に形成させようとするもので、被膜の形成
に必要な温度は600〜900℃の高温であつた。しか
しこの高温処理は基板が半導体シリコンまたは珪
素の化合物である酸化珪素、窒化珪素等の耐熱セ
ラミツク材料にあつては許容されるが、基板がエ
ポキシ、ガラエポ等の有機物または熱膨張係数を
ある程度有するため大型のわれやすい基板(例え
ばガラス)、この基板上に導電性被膜をコーテイ
ングした基板またはポリイミド樹脂等のフレキシ
ブルフイルムを用いる場合にはきわめて大きな欠
点となつた。
また他方作製温度は室温〜300℃の低温である
が、一まいのみの基板でかつその上に形成された
被膜もきわめて不均質な膜厚を有する方法として
グロー放電法によるアモルフアス(非晶質)珪素
被膜(非晶質半導体を以下ASという)が知られ
ている。これは〜2cm□ または〜3cm□ の基板を
0.01〜10torr特に0.1〜1torrに減圧した水素雰囲
気に浸し珪化物気体特にシランをこの反応炉に導
入しかつその際基板を一方の電極上におき、その
上方に対抗電極をおいた平行平板型の反応装置を
用いたもので、その2つの電極間に誘導エネルギ
を加えることによりグロー放電させて活性化させ
さらにその活性または分解された珪化物を基板上
に被膜形成させるものである。
しかしかかる方法は2つの電極が反応炉内にあ
るため電極材料が被膜形成時にスパツタリングさ
れ、不純物として形成される被膜内に混入されて
しまう。
平行平板式であるため、多数の基板を同時形成
させようとすると、その電極面積をそれに比例し
て大きくしなければならず装置の大型化という欠
点に加えて放電が不均一に形成され、その結果被
膜が均一にできなくなつてしまうという大きな欠
点があつた。
前者の減圧多結晶半導体膜においてはその被膜
は単結晶と同じ緻密な結晶性を有し、かつ各粒の
粒界は結晶状の異方性のため界面準位を多く有す
る電気的絶縁性となつていた。このため高濃度に
不純物が添加されたP+またはN+型の半導体は作
り得ても、P,P-,I(真性)、N-,N型の半導
体を作ることは不可能であつた。また後者のグロ
ー放電法によるASは原子間距離も結晶配位もラ
ンダムであり、またさらにグロー放電法によるス
パツタ効果により原子密度も小さく、また空〓
(VOID)の多い抵抗率の高い半導体膜しかでき
なかつた。
しかし本発明はボイドの少ないまたは全くない
もので、スパツタ効果をきわめて少なくまたは除
去する方法であつて、かつ同一バツチに10〜300
枚の基板を設置できるため、従来の方法の10〜
300倍にまでその生産性が向上する。このように
多量生産が可能であり基板は10〜20cm□ の大面積
に±3%以内の均一度で均質に被膜を形成させる
こと、およびこの被膜の作製に必要な基板温度は
室温〜500℃で可能なことを大きな特徴としてい
る。
このため本発明はヘリユームまたはネオンより
なる不活性気体または水素よりなるキヤリアガス
のさらにこのプラズマ化された雰囲気に珪化物
(例えばシラン(SimHn m1、n4))また
ゲルマニユーム化物の反応性気体を導入し質量の
大きい反応性気体が電気エネルギのみを受けでき
るだけ運動エネルギを受けないようにしてその化
学的活性化または反応を基板より離れた位置で行
つたものである。
本発明はかかる活性または分解状態が0.3〜3
mもの長い飛翔距離を長時間(〜3分)も保持し
えることおよびこの飛翔中の活性生成物は反応管
内を自由にとびまわり反応ガスの流れに対し裏面
側にも表面と同様に均一に作りえるという実験事
実の発見に基づくものである。
さらに本発明はその活性状態の持続をこの反応
性気体を活性化またはイオン化したヘリユームま
たはネオンの如き不活性気体または水素でつつむ
ことにより保持しかつこのヘリユームまたはネオ
ンの如きキヤリアガスのプラズマエネルギを反応
性気体にうけわたし、その結果飛翔中に会合また
は重合状態の反応性気体をさらに反応化して結晶
化反応させるとともにそれらを被形成面上に均質
に被膜化させる作用を実験的に見出した。
以下に実施例を図面に従つて説明する。
実施例 1 基板は導体基板(ステンレス、チタン、窒化チ
タンその他の金属)、半導体(珪素、ゲルマニユ
ーム)、絶縁体(アルミナ、ガラス、エポキシ、
ポリイミド樹脂等の有機物、フレキシブルフイル
ム)または複合基板(絶縁基板上に酸化インジユ
ーム、ITO等の透明導電膜が形成されたもの、基
板上にPまたはN型の半導体が単層または多層に
形成されたもの)を用いた。本実施例のみならず
本発明のすべてにおいてこれらを総称して基板と
いう。もちろんこの基板は可曲性(フレキシブ
ル)であつても、また固い板であつてもよい。
第1図は鉛直方向と基板とのなす角θを0゜<θ
≦90゜の範囲内でボート(例えば石英)2上に隣
立させた場合の本発明に使用される反応装置の断
面図を示したものである。
基板は200μmの厚さの10cm□ を本実施例にお
いては用いた。この基板を反応炉3に封じた。こ
の反応炉はその外側に抵抗加熱によるヒータ4を
設置している。排気は13よりニードルバルブ1
4、ストツプバルブ15を経て、真性ポンプ16
によりなされる。反応性気体は8または9より反
応炉内の混合室17の基板より前方に離れた位置
の混合室17に導入させた。さらに水素、ヘリユ
ームの如き不活性気体11またはアンモニアの如
き窒化物気体または酸素の如き酸化物気体を12
より導入した。これらの気体よりなるキヤリアガ
スをマイクロ波発生源5よりの導波管内に設けら
れた活性化室7にて化学的に活性化または分解し
てイオン化させた。このプラズマ状態の発生のた
めマイクロ波誘導エネルギ5ここでは1〜10G
Hz、例えば2.46GHzのマイクロ波エネルギ源5
(1.3KW最大)により100W〜1KWの強い出力を
加えて化学的に活性化または分解させている。こ
の化学的な活性化は0.1〜100MHzの高周波をイン
ダクテイブ結合をして加えてもよい。しかし例え
ば13.56MHzに比べ本発明の2.46GHzはイオン化率
が104〜105倍も大きく、かつイオン化したキヤリ
アガスが電気エネルギのみであり運動エネルギを
少ししか受けないためスパツタ効果の防止に特に
有効であつた。
この活性化したキヤリアガスより電荷を反応性
気体に17の混合室部にて受け、さらにそれらは
壁面への衝突を防止した。またたとえ衝突しても
そこでの被膜化または核形成を防ぐため、その近
傍の壁面は水冷またはフロン冷却(〜−30℃)を
した。
反応炉3(混合化室17を含む)は10-4
10torr特に0.001〜5torrとした。
本実施例において、反応性気体は珪化物気体1
2に対してはシラン(SimHn)、ジクロールシラ
ン(SiH2Cl2)、トリクロールシラン(SiHCl3)、
四弗化シラン(SiF4)等があるが取り扱いが容易
なシラン(モノシラン(SiH4))またはポリシラ
ン(SimHn+2)または会合シラン(SimHn)を
総称してここではシランという)を用いた。この
シランを本発明においては10〜50%の濃度でヘリ
ユーム希釈のボンベとした。100%のシランを用
いてもよい。このボンベの圧力は通常より2〜4
倍も高圧であり、100%にて5気圧、50%にて10
気圧、10%にて100%圧として高圧での会合化、
重合化反応を促進させた。キヤリアガスが水素で
ある過剰水素雰囲気では水素希釈としてもよい。
本実施例においてはP型の不純物気体としてジ
ボラン15を用い、ボロンの濃度が被膜中で1×
1017cm-3〜1.0モル%(2×1020cm-3)の濃度にな
るように予めボンベ中にシランと同時に添加して
調整し、またN型の不純物気体としてフオスヒン
(PH3)を用いる場合には、リンの濃度が被膜中
で1×1017cm-3〜2.0モル%(4×1020cm-3)の濃
度になるように予めボンベ中にシランと同時に添
加して調整して用いた。アルシン(AsH3)であ
つてもよい。
第2図は本発明の第1図に示す反応炉内に被形
成面を有する基板を設置する方法に関するもので
ある。
第2図A一対をなす基板21,22を裏面を互
いに隣接せしめ、鉛直方向と基板とのなす角θを
0゜<θ≦90゜の範囲内でボート2上に配置し、重
力により裏面が互いに密接せしめるようにしたも
のである。このためボート2には斜方向に溝23
がきられ、そこに裏面を互いに接して装填されて
いる。かくすると基板の被形成面である表面に対
し被膜を均一に被着できると同時に裏面にはまつ
たく半導体膜が形成されない状態を作ることがで
きた。
第2図Aは20行のうちの一部である3行を配置
したものを5〜20列の一部である2列を示したも
のである。
斜めに配置するには前列が左斜めに配置してそ
の後後列は右斜めに配置して反応性気体の混合を
助長して均一度を高めてもよい。
ボートの製造上は同一斜め方向の方が作製しや
すかつた。
また被形成面をボート2表面に平行(基板をθ
=90゜)に裏面を互いに接せしめ、その各対間は
5〜10mmの間〓を設けて配置させてもよい。
第2図Bは反応炉26に対しボート2を水平方
向ではなく斜めに即ち、0゜<θ<90゜の範囲で基
板を配置させものである。加えて対をなす基板2
1,22に加えてダミーとして基板20を設け、
被形成面に対し反応炉の内壁、ボートの表面の面
積を少なくせしめたことを特徴としている。
かくすることにより、従来より公知の方法の基
板をθ=0に配置すると溝23の巾を被膜形成中
のボート及び基板の熱膨張を考慮して基板二枚の
厚さよりも0.2〜0.4mm巾広にするが、この巾広の
溝において一対をなす基板の裏面に「〓間」がで
き、被形成面の反対面に半導体膜を形成させてし
まう。本発明はかかる欠点を除いたもので、特に
光電変換装置の如く基板を透明なものとし裏面よ
り形成させる被膜である半導体に光照射を行おう
とした時、本発明は製造工程の簡略化によりその
工学的効果が大きい。
加えて本発明は従来より知られた平行平板型よ
りも量産効果を有する100〜300枚の基板の一主面
にのみ半導体膜等を選択的に形成し、かつそのた
めに製造工程を増加させることも必要なく、加え
て実質的な反応炉への充填密度を二倍にできると
いう特徴を有している。
反応系は最初容器の内壁に付着した酸素等を
800〜1200℃に5により真空加熱して除去し、そ
の後排気口側より基板1を装着したボート2を容
器3に入れた。この後この容器3を真空系8によ
り真空引きし、10-5torrにまでした。さらにしば
らくの間ヘリユームを11より流し、反応系をパ
ージした。またマイクロ波エネルギを活性化室7
に印加し、さらに反応性気体を8,9より必要量
導入して混合室17にてキヤリアガスよりの電荷
を受け完全に混合して反応炉3に導いた。かくす
るとシランのうち複数の近接した分子系の不対結
合手またはシランは活性化または分解して互いに
共有結合をし、エネルギ的に安定な結晶性を飛翔
中に得る。また逆に十分離れた不対結合手または
シランは同極性の電荷を受けると互いに離間し合
うことがわかつた。特にシランのうち会合分子
(associated molecule)または重合分子
(Polymerized molecule)はそれらのキヤリアガ
スより電気エネルギを受け、その全体が飛翔中に
より結晶化方向に移行する。
このシランに対しキヤリアガスを水素枯渇雰囲
気であるHeの如き不活性ガスによりシラン/He
=1/5〜1/1000とするとイオン化したヘリユ
ームより反応中のシランクラスタがエネルギを受
け、その結晶化傾向がさらに強まり、珪素の不対
結合手は互いに共有結合をすることが判明した。
そして形成される被膜は半球状、板状を有する塊
状のクラスタの積層した半導体膜さらにまたは被
形成面上で成長過程を有せしめると柱状のクラス
タ構造となつた半導体膜とすることができた。
またこの半導体膜を透過電子顕微鏡写真(加速
電圧200KV)にて見ると、その粒界がダイヤモ
ンド構造の単結晶粒子が複数個集合したいわゆる
多結晶珪素の如く明確な線状粒界とならず、境界
領域が5〜1000Åの巾で有しており、いわゆる結
晶粒界のみに不対結合手が必ずしも集中していな
いものと推定される。また塊状または柱状のクラ
スタはその径が100〜10000Åを有した平板状であ
るか半球状、または柱状であつて、特に基板の温
度が室温〜300℃にて平板状または半円状を有し、
200〜400℃でありかつマイクロ波エネルギまたは
高周波エネルギを2〜10倍の高出力にすることに
より飛翔中の結晶化反応および基板上の成長反応
を活性化を助長することにより本実験では50Å〜
10μmの有効径の柱状を有していた。
これらは電子線回析では巾広のリング状であ
り、同時に線状のリングを111,220,31
1結晶と推定されるパターンを示し、半結晶性で
あることが判明した。これは線状リングのみの緻
密な多結晶構造とは異なつており、またハローパ
ターンのみのアモルフアス構造でもないその中間
の半結晶性または非晶質のセミアモルフアス半導
体の構造であつた。
またこのシランに対しキヤリアガスを水素過剰
雰囲気である水素とすると、この活性化した水素
がシランの一部である珪素の不対結合手と結合
し、特に重合シランまたは会合シランをモノシラ
ンに代えて移行する。そのためアモルフアス化傾
向が強まり、クラスタの粒径を50〜500Åと小さ
くするかまたは不可能状態の非クラスタ状の半導
体被膜とすることができた。またたとえクラスタ
がTEM(透過電子顕微鏡)にて調べても、その境
界領域は10Å〜1μmを有し、境界が不明確であ
つた。
第3図は被膜の成長速度を示している。
図面において、曲線30は容量結合型高周波エ
ネルギを100W、マイクロ波を0W、反応炉内圧力
が0.05〜2torr、シラン/He=1/10〜1/50に
おいて得られた特性であり、同一条件でマイクロ
波出力のみを500Wとすると、曲線31が得られ
た。この場合、被膜の均一度に関しては第1図の
加熱炉の加熱部が60cmを有し、流れに平行に四列
各行10対20枚計80枚を同一バツチで形成したもの
である。
その場合ガスの流入口の最前列と最後列にて被
膜が±5〜10%(膜厚)を有し、また同一列にお
いては20枚の膜厚は±5%、一枚中の膜厚は±2
%以内の範囲で均一度を得ることができた。
以上より容量結合方式の本発明装置は50〜100
枚の多数の基板を同時に作製することにきわめて
有効であることが判明した。加えてキヤリアガス
にマイクロ波を加えることによりさらに被膜成長
速度が増加し、反応性気体の収集効果を30%より
70〜80%に向上させることができた。これは平行
平板型の反応炉の10〜20%に比べて反応炉内有効
面積が管壁の20〜100倍になり、トータルコスト
の低減に有効であつた。
第4図は本発明の容量結合プラズマ反応装置に
さらにマイクロ波発生源5を併用した第1図の装
置で得られた特性である。
図面において曲線40は基板温度300℃、容量
結合型周波出力100W、SimHn/He=0.03、反応
炉内圧力0.01〜0.05torrとさらにキヤリアガスで
あるHeにマイクロ波出力を0〜1000W加えた場
合の被膜成長速度を示す。
曲線41は高周波エネルギを加えずマイクロ波
出力のみを加えたものであり、被膜形成が出力に
比例して行い得ることがわかる。しかしこの場合
は被膜の均一度は反応炉の流れ方向において後方
が薄く、±15%になつてしまつた。
曲線42はSimHn/He=0.3、反応炉内圧力
0.5〜2torrとした時のもので、その他は曲線40
と同様の条件とした。
シランの濃度が高くかつ真空度が高いため反応
性ガスの飛翔中の反応時間も長く結果として被形
成速度が大きくなつた。
以上の実施例より明らかな如く、キヤリアガス
にのみマイクロ波を加えても、励起したキヤリア
ガスが混合室にてシランに電気エネルギを加える
間接励起が可能であることがわかつた。さらにそ
の結晶化は容量結合方式のみにおいては反応性気
体に十分キヤリアガスよりエネルギを加えるた
め、キヤリアガスにより十分希釈しさらに飛翔中
の結晶化反応に要する時間を長くしなければなら
なかつた。
しかしキヤリアガスに対し高周波の100倍の周
波数のマイクロ波エネルギを加えることによりそ
のガスの電離度は104〜105倍にもなるため、かか
るプラズマエネルギを反応性気体に十分与えるこ
とが可能であり、結果として低い真空度である
0.0001〜1torr特に0.001〜0.05torrにおいてもSAS
の膜を作ることが可能となつた。加えて真空度が
低いため、反応性気体の滞空時間が短く、その飛
翔速度が速くなり、結果として反応炉の流れ方向
において反応炉が1〜3mの長さにおいてもその
前方および後方の均一度を±3%以内(膜厚1μ
mを10cm□ に形成させるとした場合)にすること
が可能となり、その結果同一反応炉に100〜300枚
の基板を同時に設置できるため、安価に多量に
SAS半導体を作ることが可能となつた。
本発明の実施例であるヘリユームをキヤリアガ
スとして形成された被膜は温度が室温〜500℃と
いわゆる多結晶半導体構造とは異なり、セミアモ
ルフアス構造(Semi−amorphous,Quasi−
amorphous,Semi−crystal,Quasi−crystal)
の緻密構造の結晶と非晶質の中間構造を有してい
た。
また逆に水素においても100〜500℃のヘリユー
ムに比べて100〜200℃高温においては電子線回析
においては半結晶性を有しており、セミアモルフ
アス半導体を作るには基板のスパツタ効果を除去
することがきわめて重要であり、そのためには本
発明の質量の大きい珪素を間接的に活性化するこ
とが有効であつた。
この非単結晶構造は一般に多数の不対結合手が
あることが知られており、例えば本発明装置にお
いてキヤリアガスを窒素とした時、その再結合中
心の密度は1020〜1022cm-3と多い。またグロー放
電法を用いたASの公知の結果においても1018
1019cm-3を有していた。しかしこのキヤリアガス
をヘリユームまたは水素とすると、さらに基板の
すでに形成されたSASの表面の飛翔する新たな
るクラスタがスパツタ効果を極力除去した本発明
方法にはこれらのガス特にヘリユームは被膜中を
自由に動き得るため、不対結合手は活性化されそ
れぞれ共有結合して中和される効果があつた。こ
のため密度は5×1014〜5×1016cm-3を得ること
ができた。
本発明においてこの反応性気体を弗化珪素とす
るとさらにその再結合中心密度は1/3〜1/10に下
げることができた。本発明はその思想において飛
翔中に珪素の不対結合手同志を互いに共有結合せ
しめることおよび被形成面上に飛翔した珪素がす
でに形成された半導体膜をスパツタしてあらたな
不対結合手やボイドを発生させることを禁止する
ことを目的としている。このため形成された半導
体膜中の水素濃度はHeをキヤリアガスとすると
0.1〜10モル%であり、また水素をキヤリアガス
とすると20〜30モル%であり、He/H2を混合す
るとその中間の水素濃度を得ることができた。ま
たこの被膜を500℃に加熱しても10%以下代表的
には1%以下の密度上昇しかなく、いわゆる従来
のアモルフアス珪素が20〜30モル%の水素を含有
し500℃アニールにより20〜40%の高密度化をお
こすこととはきわめて異なる半導体膜であつた。
本発明装置および作製方法はSASを作ると同
様にP型、N型のSASを作り得るためP型また
はN型の半導体としての被膜を単層に作ること
も、PN接合、PIN接合、PNPN接合、PNPN…
…PN接合等を多量に自由に作ることもできた。
このため、本発明方法により作られた被膜は半導
体レーザ、発光素子さらにまたは太陽電池等の光
電変換素子への応用が可能となつた。もちろん
MIS型電界効果トランジスタまたは集積回路等に
も応用でき、大きな価値を有している。
第1図のマイクロ波のエネルギはマグネトロン
等を利用する。しかしさらに強いエネルギを出す
ため、工業生産においてはこの基板より離れた位
置での活性化を1〜500MHzの高周波誘導エネル
ギ源を誘導結合させて用いて実施してもよい。
本発明の実施例においては珪素を主体として記
した。しかしこのかわりにゲルマンを用いたゲル
マニユーム被膜としてもよく、またこの珪素に対
し窒素を添加してSi3N4-X(0≦X<4)または
キヤリアガスのアンモニアを反応性気体の10〜
100倍濃くして窒化珪素(Si3N4)、珪素にゲルマ
ニユームを添加してSixGe1-X(0<X<1)、ス
ズを添加してSixSn(0<X<1)、鉛を添加して
SixPb(0<X<1)、酸素を添加してSiO2-X(0
<X<2)の如き混合物を作製してもよいことは
いうまでもない。またこれらのXの値によつては
SiのみでなくGe、Sn等が形成されることもあり
得る。またこれらの半導体に対し、PまたはN型
の不純物を同時に混入させることも、その目的に
よつてなされ、特にP型の不純物としてBに加え
て導電性不純物のIn、Znを添加し、またN型の
不純物としてのPに加えてSb、TeまたはSeを添
加して不純物の活性度を向上させてもよい。
本発明においてキヤリアガスとしての不活性ガ
スはヘリユームまたはネオンに限定した。それは
ヘリユームの電離電圧が24.57eV、ネオンのそれ
が21.59eVであり、その他の不活性気体である
Ar,Kr,Nがその質量が大きいため基板表面を
スパツタ(損傷)させてしまうに加えて電離電圧
が10〜15eVと前二者に比べて大きい。この結果
このHeまたはNeのみが電離状態を長く持続し、
かつその所有する活性エネルギが大きい。その結
果被形成面にて反応生成物の被膜化に際し均一に
被膜化させ、かつ反応性気体の実質的な平均自由
工程を大きくさせているものと推定される。これ
らは実験事実より得られたもので、特にヘリユー
ムは本発明装置の如く大型の10〜30cm□ の基板上
に半導体被膜を均一に作製せんとした時、反応性
気体を離れた位置で活性に必要なチヤンバを実用
上許容できる程度に小さく作つておいても均一度
が高いという大きな特徴を有していた。
本発明において基板の温度は反応性気体の分解
温度(例えばシランでは550℃)より低い温度と
した。しかしそれより高くし500℃以上とし、単
結晶半導体を基板上にエピタキシヤル成長せしめ
てもよい。
また透明の導電性被膜としては酸化物ではなく
窒化物例えば窒化チタン、窒化タンタル、窒化ス
ズ、窒化インジユームまたはこれらの混合物等を
用いてもよい。この時は反応性気体として塩化物
のチタン、タンタル、スズ等とキヤリアガスとし
てアンモニアの如き窒化物気体またはそれに水
素、Heとを混合した気体とを反応させればよい。
基板においては実施例1に示したが、これは実
施例2においても同様であるが、これ以外に
GaAs、GaAlAs、BP、CdS等の化合物半導体で
あつてもよいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の被膜作製装置の実施例を示
す。第2図は本発明の被膜作製装置に設置する基
板の配置の実施例を示す。第3図は本発明の装置
による基板温度と被膜成長速度との関係を示す。
第4図は本発明のマイクロ波を加えて活性化また
は分解させた効果を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 マイクロ波で水素、ヘリユームまたはネオン
    よりなるキヤリアガスを励起した後、珪化物また
    はゲルマニユーム化物の反応性気体及びP型の不
    純物気体またはN型の不純物気体と上記キヤリア
    ガスとを混合させることにより基板上に半導体被
    膜を作製することを特徴とする被膜作製方法。 2 特許請求の範囲第1項において、P型の不純
    物気体としてジボランを用いた場合には、被膜中
    にホウ素が1017cm-3〜2×1020cm-3の濃度、N型
    の不純物気体としてフオスヒンを用いた場合に
    は、被膜中にリンが1017cm-3〜4×1020cm-3の濃
    度で含まれるように調整することを特徴とする被
    膜作製方法。 3 特許請求の範囲第1項においてP型の不純
    物、N型の不純物はボンベ中で予めシランと調整
    して用いたことを特徴とする被膜作製方法。
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