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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JPS5772317A (en
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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
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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

【発明の詳现な説明】 本発明は気盞法により半導䜓たたは絶瞁䜓の被
膜を基板䞊に䜜補する方法に関する。
埓来珪玠を䞻成分ずする被膜等に倚結晶珪玠被
膜PCSずいうを䜜補しようずした堎合、気盞
法特に枛圧気盞法が知られおいる。この枛圧気盞
法は本発明人の発明になるもので、特公昭51−
1389にすべお蚘されおいる。しかしこの枛圧気盞
法は倚量の基板䞊に倧面積に均䞀な膜厚の被膜を
䜜補しようずするものであ぀お、珪化物気䜓特に
シランを0.1〜10torrの枛圧状態で熱分解により
基板䞊に圢成させようずするもので、被膜の圢成
に必芁な枩床は600〜900℃の高枩であ぀た。しか
しこの高枩凊理は基板が半導䜓シリコンたたは珪
玠の化合物である酞化珪玠、窒化珪玠等の耐熱セ
ラミツク材料にあ぀おは蚱容されるが、基板が゚
ポキシ、ガラ゚ポ等の有機物たたは熱膚匵係数を
ある皋床有するため倧型のわれやすい基板䟋え
ばガラス、この基板䞊に導電性被膜をコヌテむ
ングした基板たたはポリむミド暹脂等のフレキシ
ブルフむルムを甚いる堎合にはきわめお倧きな欠
点ずな぀た。
たた他方䜜補枩床は宀枩〜300℃の䜎枩である
が、䞀たいのみの基板でか぀その䞊に圢成された
被膜もきわめお䞍均質な膜厚を有する方法ずしお
グロヌ攟電法によるアモルフアス非晶質珪玠
被膜非晶質半導䜓を以䞋ASずいうが知られ
おいる。これは〜cm□ たたは〜cm□ の基板を
0.01〜10torr特に0.1〜1torrに枛圧した氎玠雰囲
気に浞し珪化物気䜓特にシランをこの反応炉に導
入しか぀その際基板を䞀方の電極䞊におき、その
䞊方に察抗電極をおいた平行平板型の反応装眮を
甚いたもので、その぀の電極間に誘導゚ネルギ
を加えるこずによりグロヌ攟電させお掻性化させ
さらにその掻性たたは分解された珪化物を基板䞊
に被膜圢成させるものである。
しかしかかる方法は぀の電極が反応炉内にあ
るため電極材料が被膜圢成時にスパツタリングさ
れ、䞍玔物ずしお圢成される被膜内に混入されお
したう。
平行平板匏であるため、倚数の基板を同時圢成
させようずするず、その電極面積をそれに比䟋し
お倧きくしなければならず装眮の倧型化ずいう欠
点に加えお攟電が䞍均䞀に圢成され、その結果被
膜が均䞀にできなくな぀おしたうずいう倧きな欠
点があ぀た。
前者の枛圧倚結晶半導䜓膜においおはその被膜
は単結晶ず同じ緻密な結晶性を有し、か぀各粒の
粒界は結晶状の異方性のため界面準䜍を倚く有す
る電気的絶瞁性ずな぀おいた。このため高濃床に
䞍玔物が添加されたP+たたはN+型の半導䜓は䜜
り埗おも、P-真性、N-型の半導
䜓を䜜るこずは䞍可胜であ぀た。たた埌者のグロ
ヌ攟電法によるASは原子間距離も結晶配䜍もラ
ンダムであり、たたさらにグロヌ攟電法によるス
パツタ効果により原子密床も小さく、たた空〓
VOIDの倚い抵抗率の高い半導䜓膜しかでき
なか぀た。
しかし本発明はボむドの少ないたたは党くない
もので、スパツタ効果をきわめお少なくたたは陀
去する方法であ぀お、か぀同䞀バツチに10〜300
枚の基板を蚭眮できるため、埓来の方法の10〜
300倍にたでその生産性が向䞊する。このように
倚量生産が可胜であり基板は10〜20cm□ の倧面積
に±以内の均䞀床で均質に被膜を圢成させる
こず、およびこの被膜の䜜補に必芁な基板枩床は
宀枩〜500℃で可胜なこずを倧きな特城ずしおい
る。
このため本発明はヘリナヌムたたはネオンより
なる䞍掻性気䜓たたは氎玠よりなるキダリアガス
のさらにこのプラズマ化された雰囲気に珪化物
䟋えばシランSimHn 、たた
ゲルマニナヌム化物の反応性気䜓を導入し質量の
倧きい反応性気䜓が電気゚ネルギのみを受けでき
るだけ運動゚ネルギを受けないようにしおその化
孊的掻性化たたは反応を基板より離れた䜍眮で行
぀たものである。
本発明はかかる掻性たたは分解状態が0.3〜
もの長い飛翔距離を長時間〜分も保持し
えるこずおよびこの飛翔䞭の掻性生成物は反応管
内を自由にずびたわり反応ガスの流れに察し裏面
偎にも衚面ず同様に均䞀に䜜りえるずいう実隓事
実の発芋に基づくものである。
さらに本発明はその掻性状態の持続をこの反応
性気䜓を掻性化たたはむオン化したヘリナヌムた
たはネオンの劂き䞍掻性気䜓たたは氎玠で぀぀む
こずにより保持しか぀このヘリナヌムたたはネオ
ンの劂きキダリアガスのプラズマ゚ネルギを反応
性気䜓にうけわたし、その結果飛翔䞭に䌚合たた
は重合状態の反応性気䜓をさらに反応化しお結晶
化反応させるずずもにそれらを被圢成面䞊に均質
に被膜化させる䜜甚を実隓的に芋出した。
以䞋に実斜䟋を図面に埓぀お説明する。
実斜䟋  基板は導䜓基板ステンレス、チタン、窒化チ
タンその他の金属、半導䜓珪玠、ゲルマニナ
ヌム、絶瞁䜓アルミナ、ガラス、゚ポキシ、
ポリむミド暹脂等の有機物、フレキシブルフむル
ムたたは耇合基板絶瞁基板䞊に酞化むンゞナ
ヌム、ITO等の透明導電膜が圢成されたもの、基
板䞊にたたは型の半導䜓が単局たたは倚局に
圢成されたものを甚いた。本実斜䟋のみならず
本発明のすべおにおいおこれらを総称しお基板ず
いう。もちろんこの基板は可曲性フレキシブ
ルであ぀おも、たた固い板であ぀おもよい。
第図は鉛盎方向ず基板ずのなす角Ξを0゜Ξ
≩90゜の範囲内でボヌト䟋えば石英䞊に隣
立させた堎合の本発明に䜿甚される反応装眮の断
面図を瀺したものである。
基板は200Όの厚さの10cm□ を本実斜䟋にお
いおは甚いた。この基板を反応炉に封じた。こ
の反応炉はその倖偎に抵抗加熱によるヒヌタを
蚭眮しおいる。排気はよりニヌドルバルブ
、ストツプバルブを経お、真性ポンプ
によりなされる。反応性気䜓はたたはより反
応炉内の混合宀の基板より前方に離れた䜍眮
の混合宀に導入させた。さらに氎玠、ヘリナ
ヌムの劂き䞍掻性気䜓たたはアンモニアの劂
き窒化物気䜓たたは酞玠の劂き酞化物気䜓を
より導入した。これらの気䜓よりなるキダリアガ
スをマむクロ波発生源よりの導波管内に蚭けら
れた掻性化宀にお化孊的に掻性化たたは分解し
おむオン化させた。このプラズマ状態の発生のた
めマむクロ波誘導゚ネルギここでは〜10G
Hz、䟋えば2.46GHzのマむクロ波゚ネルギ源
1.3KW最倧により100W〜1KWの匷い出力を
加えお化孊的に掻性化たたは分解させおいる。こ
の化孊的な掻性化は0.1〜100MHzの高呚波をむン
ダクテむブ結合をしお加えおもよい。しかし䟋え
ば13.56MHzに比べ本発明の2.46GHzはむオン化率
が104〜105倍も倧きく、か぀むオン化したキダリ
アガスが電気゚ネルギのみであり運動゚ネルギを
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぀た。
この掻性化したキダリアガスより電荷を反応性
気䜓にの混合宀郚にお受け、さらにそれらは
壁面ぞの衝突を防止した。たたたずえ衝突しおも
そこでの被膜化たたは栞圢成を防ぐため、その近
傍の壁面は氎冷たたはフロン冷华〜−30℃を
した。
反応炉混合化宀を含むは10-4〜
10torr特に0.001〜5torrずした。
本実斜䟋においお、反応性気䜓は珪化物気䜓
に察しおはシランSimHn、ゞクロヌルシラ
ンSiH2Cl2、トリクロヌルシランSiHCl3、
四北化シランSiF4等があるが取り扱いが容易
なシランモノシランSiH4たたはポリシラ
ンSimHn+2たたは䌚合シランSimHnを
総称しおここではシランずいうを甚いた。この
シランを本発明においおは10〜50の濃床でヘリ
ナヌム垌釈のボンベずした。100のシランを甚
いおもよい。このボンベの圧力は通垞より〜
倍も高圧であり、100にお気圧、50にお10
気圧、10にお100圧ずしお高圧での䌚合化、
重合化反応を促進させた。キダリアガスが氎玠で
ある過剰氎玠雰囲気では氎玠垌釈ずしおもよい。
本実斜䟋においおは型の䞍玔物気䜓ずしおゞ
ボランを甚い、ボロンの濃床が被膜䞭で×
1017cm-3〜1.0モル×1020cm-3の濃床にな
るように予めボンベ䞭にシランず同時に添加しお
調敎し、たた型の䞍玔物気䜓ずしおフオスヒン
PH3を甚いる堎合には、リンの濃床が被膜䞭
で×1017cm-3〜2.0モル×1020cm-3の濃
床になるように予めボンベ䞭にシランず同時に添
加しお調敎しお甚いた。アルシンAsH3であ
぀おもよい。
第図は本発明の第図に瀺す反応炉内に被圢
成面を有する基板を蚭眮する方法に関するもので
ある。
第図䞀察をなす基板を裏面を互
いに隣接せしめ、鉛盎方向ず基板ずのなす角Ξを
0゜Ξ≊90゜の範囲内でボヌト䞊に配眮し、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。このためボヌトには斜方向に溝
がきられ、そこに裏面を互いに接しお装填されお
いる。かくするず基板の被圢成面である衚面に察
し被膜を均䞀に被着できるず同時に裏面にはた぀
たく半導䜓膜が圢成されない状態を䜜るこずがで
きた。
第図は20行のうちの䞀郚である行を配眮
したものを〜20列の䞀郚である列を瀺したも
のである。
斜めに配眮するには前列が巊斜めに配眮しおそ
の埌埌列は右斜めに配眮しお反応性気䜓の混合を
助長しお均䞀床を高めおもよい。
ボヌトの補造䞊は同䞀斜め方向の方が䜜補しや
すか぀た。
たた被圢成面をボヌト衚面に平行基板をΞ
90゜に裏面を互いに接せしめ、その各察間は
〜10mmの間〓を蚭けお配眮させおもよい。
第図は反応炉に察しボヌトを氎平方
向ではなく斜めに即ち、0゜Ξ90゜の範囲で基
板を配眮させものである。加えお察をなす基板
に加えおダミヌずしお基板を蚭け、
被圢成面に察し反応炉の内壁、ボヌトの衚面の面
積を少なくせしめたこずを特城ずしおいる。
かくするこずにより、埓来より公知の方法の基
板をΞに配眮するず溝の巟を被膜圢成䞭
のボヌト及び基板の熱膚匵を考慮しお基板二枚の
厚さよりも0.2〜0.4mm巟広にするが、この巟広の
溝においお䞀察をなす基板の裏面に「〓間」がで
き、被圢成面の反察面に半導䜓膜を圢成させおし
たう。本発明はかかる欠点を陀いたもので、特に
光電倉換装眮の劂く基板を透明なものずし裏面よ
り圢成させる被膜である半導䜓に光照射を行おう
ずした時、本発明は補造工皋の簡略化によりその
工孊的効果が倧きい。
加えお本発明は埓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枚の基板の䞀䞻面
にのみ半導䜓膜等を遞択的に圢成し、か぀そのた
めに補造工皋を増加させるこずも必芁なく、加え
お実質的な反応炉ぞの充填密床を二倍にできるず
いう特城を有しおいる。
反応系は最初容噚の内壁に付着した酞玠等を
800〜1200℃ににより真空加熱しお陀去し、そ
の埌排気口偎より基板を装着したボヌトを容
噚に入れた。この埌この容噚を真空系によ
り真空匕きし、10-5torrにたでした。さらにしば
らくの間ヘリナヌムをより流し、反応系をパ
ヌゞした。たたマむクロ波゚ネルギを掻性化宀
に印加し、さらに反応性気䜓をより必芁量
導入しお混合宀におキダリアガスよりの電荷
を受け完党に混合しお反応炉に導いた。かくす
るずシランのうち耇数の近接した分子系の䞍察結
合手たたはシランは掻性化たたは分解しお互いに
共有結合をし、゚ネルギ的に安定な結晶性を飛翔
䞭に埗る。たた逆に十分離れた䞍察結合手たたは
シランは同極性の電荷を受けるず互いに離間し合
うこずがわか぀た。特にシランのうち䌚合分子
associated moleculeたたは重合分子
Polymerized moleculeはそれらのキダリアガ
スより電気゚ネルギを受け、その党䜓が飛翔䞭に
より結晶化方向に移行する。
このシランに察しキダリアガスを氎玠枯枇雰囲
気であるHeの劂き䞍掻性ガスによりシランHe
〜1000ずするずむオン化したヘリナ
ヌムより反応䞭のシランクラスタが゚ネルギを受
け、その結晶化傟向がさらに匷たり、珪玠の䞍察
結合手は互いに共有結合をするこずが刀明した。
そしお圢成される被膜は半球状、板状を有する塊
状のクラスタの積局した半導䜓膜さらにたたは被
圢成面䞊で成長過皋を有せしめるず柱状のクラス
タ構造ずな぀た半導䜓膜ずするこずができた。
たたこの半導䜓膜を透過電子顕埮鏡写真加速
電圧200KVにお芋るず、その粒界がダむダモ
ンド構造の単結晶粒子が耇数個集合したいわゆる
倚結晶珪玠の劂く明確な線状粒界ずならず、境界
領域が〜1000Åの巟で有しおおり、いわゆる結
晶粒界のみに䞍察結合手が必ずしも集䞭しおいな
いものず掚定される。たた塊状たたは柱状のクラ
スタはその埄が100〜10000Åを有した平板状であ
るか半球状、たたは柱状であ぀お、特に基板の枩
床が宀枩〜300℃にお平板状たたは半円状を有し、
200〜400℃でありか぀マむクロ波゚ネルギたたは
高呚波゚ネルギを〜10倍の高出力にするこずに
より飛翔䞭の結晶化反応および基板䞊の成長反応
を掻性化を助長するこずにより本実隓では50Å〜
10Όの有効埄の柱状を有しおいた。
これらは電子線回析では巟広のリング状であ
り、同時に線状のリングを
結晶ず掚定されるパタヌンを瀺し、半結晶性で
あるこずが刀明した。これは線状リングのみの緻
密な倚結晶構造ずは異な぀おおり、たたハロヌパ
タヌンのみのアモルフアス構造でもないその䞭間
の半結晶性たたは非晶質のセミアモルフアス半導
䜓の構造であ぀た。
たたこのシランに察しキダリアガスを氎玠過剰
雰囲気である氎玠ずするず、この掻性化した氎玠
がシランの䞀郚である珪玠の䞍察結合手ず結合
し、特に重合シランたたは䌚合シランをモノシラ
ンに代えお移行する。そのためアモルフアス化傟
向が匷たり、クラスタの粒埄を50〜500Åず小さ
くするかたたは䞍可胜状態の非クラスタ状の半導
䜓被膜ずするこずができた。たたたずえクラスタ
がTEM透過電子顕埮鏡にお調べおも、その境
界領域は10Å〜1Όを有し、境界が䞍明確であ
぀た。
第図は被膜の成長速床を瀺しおいる。
図面においお、曲線は容量結合型高呚波゚
ネルギを100W、マむクロ波を0W、反応炉内圧力
が0.05〜2torr、シランHe10〜50に
おいお埗られた特性であり、同䞀条件でマむクロ
波出力のみを500Wずするず、曲線が埗られ
た。この堎合、被膜の均䞀床に関しおは第図の
加熱炉の加熱郚が60cmを有し、流れに平行に四列
各行10察20枚蚈80枚を同䞀バツチで圢成したもの
である。
その堎合ガスの流入口の最前列ず最埌列にお被
膜が±〜10膜厚を有し、たた同䞀列にお
いおは20枚の膜厚は±、䞀枚䞭の膜厚は±
以内の範囲で均䞀床を埗るこずができた。
以䞊より容量結合方匏の本発明装眮は50〜100
枚の倚数の基板を同時に䜜補するこずにきわめお
有効であるこずが刀明した。加えおキダリアガス
にマむクロ波を加えるこずによりさらに被膜成長
速床が増加し、反応性気䜓の収集効果を30より
70〜80に向䞊させるこずができた。これは平行
平板型の反応炉の10〜20に比べお反応炉内有効
面積が管壁の20〜100倍になり、トヌタルコスト
の䜎枛に有効であ぀た。
第図は本発明の容量結合プラズマ反応装眮に
さらにマむクロ波発生源を䜵甚した第図の装
眮で埗られた特性である。
図面においお曲線は基板枩床300℃、容量
結合型呚波出力100W、SimHnHe0.03、反応
炉内圧力0.01〜0.05torrずさらにキダリアガスで
あるHeにマむクロ波出力を〜1000W加えた堎
合の被膜成長速床を瀺す。
曲線は高呚波゚ネルギを加えずマむクロ波
出力のみを加えたものであり、被膜圢成が出力に
比䟋しお行い埗るこずがわかる。しかしこの堎合
は被膜の均䞀床は反応炉の流れ方向においお埌方
が薄く、±15にな぀おした぀た。
曲線はSimHnHe0.3、反応炉内圧力
0.5〜2torrずした時のもので、その他は曲線
ず同様の条件ずした。
シランの濃床が高くか぀真空床が高いため反応
性ガスの飛翔䞭の反応時間も長く結果ずしお被圢
成速床が倧きくな぀た。
以䞊の実斜䟋より明らかな劂く、キダリアガス
にのみマむクロ波を加えおも、励起したキダリア
ガスが混合宀におシランに電気゚ネルギを加える
間接励起が可胜であるこずがわか぀た。さらにそ
の結晶化は容量結合方匏のみにおいおは反応性気
䜓に十分キダリアガスより゚ネルギを加えるた
め、キダリアガスにより十分垌釈しさらに飛翔䞭
の結晶化反応に芁する時間を長くしなければなら
なか぀た。
しかしキダリアガスに察し高呚波の100倍の呚
波数のマむクロ波゚ネルギを加えるこずによりそ
のガスの電離床は104〜105倍にもなるため、かか
るプラズマ゚ネルギを反応性気䜓に十分䞎えるこ
ずが可胜であり、結果ずしお䜎い真空床である
0.0001〜1torr特に0.001〜0.05torrにおいおもSAS
の膜を䜜るこずが可胜ずな぀た。加えお真空床が
䜎いため、反応性気䜓の滞空時間が短く、その飛
翔速床が速くなり、結果ずしお反応炉の流れ方向
においお反応炉が〜の長さにおいおもその
前方および埌方の均䞀床を±以内膜厚1ÎŒ
を10cm□ に圢成させるずした堎合にするこず
が可胜ずなり、その結果同䞀反応炉に100〜300枚
の基板を同時に蚭眮できるため、安䟡に倚量に
SAS半導䜓を䜜るこずが可胜ずな぀た。
本発明の実斜䟋であるヘリナヌムをキダリアガ
スずしお圢成された被膜は枩床が宀枩〜500℃ず
いわゆる倚結晶半導䜓構造ずは異なり、セミアモ
ルフアス構造Semi−amorphousQuasi−
amorphousSemi−crystalQuasi−crystal
の緻密構造の結晶ず非晶質の䞭間構造を有しおい
た。
たた逆に氎玠においおも100〜500℃のヘリナヌ
ムに比べお100〜200℃高枩においおは電子線回析
においおは半結晶性を有しおおり、セミアモルフ
アス半導䜓を䜜るには基板のスパツタ効果を陀去
するこずがきわめお重芁であり、そのためには本
発明の質量の倧きい珪玠を間接的に掻性化するこ
ずが有効であ぀た。
この非単結晶構造は䞀般に倚数の䞍察結合手が
あるこずが知られおおり、䟋えば本発明装眮にお
いおキダリアガスを窒玠ずした時、その再結合䞭
心の密床は1020〜1022cm-3ず倚い。たたグロヌ攟
電法を甚いたASの公知の結果においおも1018〜
1019cm-3を有しおいた。しかしこのキダリアガス
をヘリナヌムたたは氎玠ずするず、さらに基板の
すでに圢成されたSASの衚面の飛翔する新たな
るクラスタがスパツタ効果を極力陀去した本発明
方法にはこれらのガス特にヘリナヌムは被膜䞭を
自由に動き埗るため、䞍察結合手は掻性化されそ
れぞれ共有結合しお䞭和される効果があ぀た。こ
のため密床は×1014〜×1016cm-3を埗るこず
ができた。
本発明においおこの反応性気䜓を北化珪玠ずす
るずさらにその再結合䞭心密床は1/3〜1/10に䞋
げるこずができた。本発明はその思想においお飛
翔䞭に珪玠の䞍察結合手同志を互いに共有結合せ
しめるこずおよび被圢成面䞊に飛翔した珪玠がす
でに圢成された半導䜓膜をスパツタしおあらたな
䞍察結合手やボむドを発生させるこずを犁止する
こずを目的ずしおいる。このため圢成された半導
䜓膜䞭の氎玠濃床はHeをキダリアガスずするず
0.1〜10モルであり、たた氎玠をキダリアガス
ずするず20〜30モルであり、HeH2を混合す
るずその䞭間の氎玠濃床を埗るこずができた。た
たこの被膜を500℃に加熱しおも10以䞋代衚的
には以䞋の密床䞊昇しかなく、いわゆる埓来
のアモルフアス珪玠が20〜30モルの氎玠を含有
し500℃アニヌルにより20〜40の高密床化をお
こすこずずはきわめお異なる半導䜓膜であ぀た。
本発明装眮および䜜補方法はSASを䜜るず同
様に型、型のSASを䜜り埗るため型たた
は型の半導䜓ずしおの被膜を単局に䜜るこず
も、PN接合、PIN接合、PNPN接合、PNPN


PN接合等を倚量に自由に䜜るこずもできた。
このため、本発明方法により䜜られた被膜は半導
䜓レヌザ、発光玠子さらにたたは倪陜電池等の光
電倉換玠子ぞの応甚が可胜ずな぀た。もちろん
MIS型電界効果トランゞスタたたは集積回路等に
も応甚でき、倧きな䟡倀を有しおいる。
第図のマむクロ波の゚ネルギはマグネトロン
等を利甚する。しかしさらに匷い゚ネルギを出す
ため、工業生産においおはこの基板より離れた䜍
眮での掻性化を〜500MHzの高呚波誘導゚ネル
ギ源を誘導結合させお甚いお実斜しおもよい。
本発明の実斜䟋においおは珪玠を䞻䜓ずしお蚘
した。しかしこのかわりにゲルマンを甚いたゲル
マニナヌム被膜ずしおもよく、たたこの珪玠に察
し窒玠を添加しおSi3N4-X≊たたは
キダリアガスのアンモニアを反応性気䜓の10〜
100倍濃くしお窒化珪玠Si3N4、珪玠にゲルマ
ニナヌムを添加しおSixGe1-X、ス
ズを添加しおSixSn、鉛を添加しお
SixPb、酞玠を添加しおSiO2-X
の劂き混合物を䜜補しおもよいこずは
いうたでもない。たたこれらのの倀によ぀おは
SiのみでなくGe、Sn等が圢成されるこずもあり
埗る。たたこれらの半導䜓に察し、たたは型
の䞍玔物を同時に混入させるこずも、その目的に
よ぀おなされ、特に型の䞍玔物ずしおに加え
お導電性䞍玔物のIn、Znを添加し、たた型の
䞍玔物ずしおのに加えおSb、TeたたはSeを添
加しお䞍玔物の掻性床を向䞊させおもよい。
本発明においおキダリアガスずしおの䞍掻性ガ
スはヘリナヌムたたはネオンに限定した。それは
ヘリナヌムの電離電圧が24.57eV、ネオンのそれ
が21.59eVであり、その他の䞍掻性気䜓である
ArKrがその質量が倧きいため基板衚面を
スパツタ損傷させおしたうに加えお電離電圧
が10〜15eVず前二者に比べお倧きい。この結果
このHeたたはNeのみが電離状態を長く持続し、
か぀その所有する掻性゚ネルギが倧きい。その結
果被圢成面にお反応生成物の被膜化に際し均䞀に
被膜化させ、か぀反応性気䜓の実質的な平均自由
工皋を倧きくさせおいるものず掚定される。これ
らは実隓事実より埗られたもので、特にヘリナヌ
ムは本発明装眮の劂く倧型の10〜30cm□ の基板䞊
に半導䜓被膜を均䞀に䜜補せんずした時、反応性
気䜓を離れた䜍眮で掻性に必芁なチダンバを実甚
䞊蚱容できる皋床に小さく䜜぀おおいおも均䞀床
が高いずいう倧きな特城を有しおいた。
本発明においお基板の枩床は反応性気䜓の分解
枩床䟋えばシランでは550℃より䜎い枩床ず
した。しかしそれより高くし500℃以䞊ずし、単
結晶半導䜓を基板䞊に゚ピタキシダル成長せしめ
おもよい。
たた透明の導電性被膜ずしおは酞化物ではなく
窒化物䟋えば窒化チタン、窒化タンタル、窒化ス
ズ、窒化むンゞナヌムたたはこれらの混合物等を
甚いおもよい。この時は反応性気䜓ずしお塩化物
のチタン、タンタル、スズ等ずキダリアガスずし
おアンモニアの劂き窒化物気䜓たたはそれに氎
玠、Heずを混合した気䜓ずを反応させればよい。
基板においおは実斜䟋に瀺したが、これは実
斜䟋においおも同様であるが、これ以倖に
GaAs、GaAlAs、BP、CdS等の化合物半導䜓で
あ぀おもよいこずはいうたでもない。
【図面の簡単な説明】
第図は本発明の被膜䜜補装眮の実斜䟋を瀺
す。第図は本発明の被膜䜜補装眮に蚭眮する基
板の配眮の実斜䟋を瀺す。第図は本発明の装眮
による基板枩床ず被膜成長速床ずの関係を瀺す。
第図は本発明のマむクロ波を加えお掻性化たた
は分解させた効果を瀺す。

Claims (1)

  1. 【特蚱請求の範囲】  マむクロ波で氎玠、ヘリナヌムたたはネオン
    よりなるキダリアガスを励起した埌、珪化物たた
    はゲルマニナヌム化物の反応性気䜓及び型の䞍
    玔物気䜓たたは型の䞍玔物気䜓ず䞊蚘キダリア
    ガスずを混合させるこずにより基板䞊に半導䜓被
    膜を䜜補するこずを特城ずする被膜䜜補方法。  特蚱請求の範囲第項においお、型の䞍玔
    物気䜓ずしおゞボランを甚いた堎合には、被膜䞭
    にホり玠が1017cm-3〜×1020cm-3の濃床、型
    の䞍玔物気䜓ずしおフオスヒンを甚いた堎合に
    は、被膜䞭にリンが1017cm-3〜×1020cm-3の濃
    床で含たれるように調敎するこずを特城ずする被
    膜䜜補方法。  特蚱請求の範囲第項においお型の䞍玔
    物、型の䞍玔物はボンベ䞭で予めシランず調敎
    しお甚いたこずを特城ずする被膜䜜補方法。
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