JPH0459769B2 - - Google Patents
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- JPH0459769B2 JPH0459769B2 JP58142787A JP14278783A JPH0459769B2 JP H0459769 B2 JPH0459769 B2 JP H0459769B2 JP 58142787 A JP58142787 A JP 58142787A JP 14278783 A JP14278783 A JP 14278783A JP H0459769 B2 JPH0459769 B2 JP H0459769B2
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
-
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- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Power Engineering (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、準安定ガス状分子とガス状原料分
子との衝突時のエネルギーを利用する固体薄膜の
製造方法に関するものである。
子との衝突時のエネルギーを利用する固体薄膜の
製造方法に関するものである。
（従来技術とその問題点）
従来のガス状原料分子からの固体薄膜の製造方
法には下記、、の方法がある。
法には下記、、の方法がある。
ガス原料を加熱分解して分解生成物を基板上
に堆積させる熱CVD法。
に堆積させる熱CVD法。
グロー放電で作られたプラズマ中に原料ガス
を導入、分解し、基板上に堆積させるプラズマ
CVD法。
を導入、分解し、基板上に堆積させるプラズマ
CVD法。
原料ガスに光を照射し、光化学反応により分
解させ基板上に堆積させる光CVD法。
解させ基板上に堆積させる光CVD法。
上記およびにおいては、原料ガスに与える
エネルギーの幅が広いため、イオン種、ラジカル
種などの多種類の分解生成物が生じ、膜質の均質
化を阻害し膜成長速度を抑える。
エネルギーの幅が広いため、イオン種、ラジカル
種などの多種類の分解生成物が生じ、膜質の均質
化を阻害し膜成長速度を抑える。
また、上記においては、照射する光の波長を
選ぶことによつて、特定の分解生成物を選択的に
作り出すことができるが、極端紫外域を利用する
光源は種類が少なく、低出力なので利用範囲が極
めて限られてしまい反応槽内への光の導入が妨げ
られる等の欠点があつた。
選ぶことによつて、特定の分解生成物を選択的に
作り出すことができるが、極端紫外域を利用する
光源は種類が少なく、低出力なので利用範囲が極
めて限られてしまい反応槽内への光の導入が妨げ
られる等の欠点があつた。
（発明の目的）
この発明は、上記の欠点を解消するためになさ
れたもので、固有の高いエネルギーをもつ準安定
状態分子を反応に利用することによつて均質な固
体薄膜を得ることを目的とする。
れたもので、固有の高いエネルギーをもつ準安定
状態分子を反応に利用することによつて均質な固
体薄膜を得ることを目的とする。
（発明の概要）
この発明は、上記の目的を達成するため、固有
の励起エネルギーをもつ準安定状態のガス状分子
と原料ガス分子との反応によつて、原料分子に特
定の励起エネルギーを与えて分解させ、基板上に
分解生成物を堆積させるようにした固体薄膜の製
造方法である。
の励起エネルギーをもつ準安定状態のガス状分子
と原料ガス分子との反応によつて、原料分子に特
定の励起エネルギーを与えて分解させ、基板上に
分解生成物を堆積させるようにした固体薄膜の製
造方法である。
（発明の実施例）
以下、この発明の固体薄膜の製造方法の一実施
例を図面を参照しながら説明する。
例を図面を参照しながら説明する。
図において、１，２は第１、第２エネルギー源
となるガスＡおよびガスＢがそれぞれ充填された
容器、３はプラズマ発生のためのホローカソード
電極、４は前記ホローカソード電極３で発生した
光を集光する光学トラツプ、５は前記ホローカソ
ード電極３で発生した荷電子を集束するイオンコ
レクタ電極、６は準安定状態分子を取り出す準安
定状態生成装置、７は基板、８は前記基板７を発
熱させるヒータ、９は高真空排気装置、１０は大
排気量排気装置、１１は分子エネルギー交換のた
めの反応容器、１２，１３は前記反応容器１１内
の排気を制御するバルブ、１４は前記反応容器１
１内に注入する原料ガスＣの容器、１５は前記原
料ガスＣを制御するバルブ、１６，１７は前記エ
ネルギー源ガスＡ，Ｂを制御するバルブである。
となるガスＡおよびガスＢがそれぞれ充填された
容器、３はプラズマ発生のためのホローカソード
電極、４は前記ホローカソード電極３で発生した
光を集光する光学トラツプ、５は前記ホローカソ
ード電極３で発生した荷電子を集束するイオンコ
レクタ電極、６は準安定状態分子を取り出す準安
定状態生成装置、７は基板、８は前記基板７を発
熱させるヒータ、９は高真空排気装置、１０は大
排気量排気装置、１１は分子エネルギー交換のた
めの反応容器、１２，１３は前記反応容器１１内
の排気を制御するバルブ、１４は前記反応容器１
１内に注入する原料ガスＣの容器、１５は前記原
料ガスＣを制御するバルブ、１６，１７は前記エ
ネルギー源ガスＡ，Ｂを制御するバルブである。
次に動作について説明する。
まず、準安定状態分子について説明する。分子
は通常基底状態にあり、エネルギー的に安定であ
るが、プラズマ等の高エネルギーにさらされる
と、基底状態から励起され高エネルギー状態に持
ち上げられる。また、高エネルギー状態から順次
エネルギーの低い状態へ遷移していく中で、ある
確率で寿命の長い準安定状態になる分子を準安定
状態分子というものであり、また、分子が解裂し
た基底状態原子というラジカルとは異なるもので
ある（文献：Photo Chemistry Of Small
Molecules、Hideo Okabe.1978.p175および岩波
理化学辞典第３版、p1362参照）。
は通常基底状態にあり、エネルギー的に安定であ
るが、プラズマ等の高エネルギーにさらされる
と、基底状態から励起され高エネルギー状態に持
ち上げられる。また、高エネルギー状態から順次
エネルギーの低い状態へ遷移していく中で、ある
確率で寿命の長い準安定状態になる分子を準安定
状態分子というものであり、また、分子が解裂し
た基底状態原子というラジカルとは異なるもので
ある（文献：Photo Chemistry Of Small
Molecules、Hideo Okabe.1978.p175および岩波
理化学辞典第３版、p1362参照）。
エネルギーガス源として準安定状態になり得る
ガス、例えばHe、Ar、Xe、Kr等の他にO2、S2、
N2等のガスを使用する場合（文献：Reactive
Intermediates in the Gas Phase、Edited by
D.W.SETSER 1979.p152、p154参照）、ガスＡの
容器１およびガスＢの容器２をバルブ１６，１７
を介して接続する。
ガス、例えばHe、Ar、Xe、Kr等の他にO2、S2、
N2等のガスを使用する場合（文献：Reactive
Intermediates in the Gas Phase、Edited by
D.W.SETSER 1979.p152、p154参照）、ガスＡの
容器１およびガスＢの容器２をバルブ１６，１７
を介して接続する。
ガスＡはホローカソード電極３でグロー放電に
より励起されてガスイオンA1および準安定状態
のガスA2に分離する。ホローカソード電極３内
で発光した光は、光学トラツプ４で吸収され、イ
オン化したガスイオンA1はイオンコレクタ電極
５で取り除かれ、準安定状態ガスA2だけが反応
容器１１に導入される。ここで、準安定状態ガス
の励起エネルギーを変更する時はガスＢの容器２
より、ガスＢをバルブ１７を介して準安定状態生
成装置６内に混入させて、ガスＡによる準安定状
態からガスＢによる準安定状態へエネルギーを移
動させることによつて、準安定状態生成装置６内
を準安定状態のガスＢのみにすることができる。
より励起されてガスイオンA1および準安定状態
のガスA2に分離する。ホローカソード電極３内
で発光した光は、光学トラツプ４で吸収され、イ
オン化したガスイオンA1はイオンコレクタ電極
５で取り除かれ、準安定状態ガスA2だけが反応
容器１１に導入される。ここで、準安定状態ガス
の励起エネルギーを変更する時はガスＢの容器２
より、ガスＢをバルブ１７を介して準安定状態生
成装置６内に混入させて、ガスＡによる準安定状
態からガスＢによる準安定状態へエネルギーを移
動させることによつて、準安定状態生成装置６内
を準安定状態のガスＢのみにすることができる。
一方、反応容器１１内の基板７をヒータ８によ
り膜生長に最適な温度に加熱しておき、高真空排
気装置９により反応容器１１内を予め10-7torr.以
下の圧力まで排気された状態でバルブ１６を閉
じ、準安定状態のガスA2の分子を導入し、バル
ブ１７を開けて大排気量排気装置１０により10〜
1torr.の圧力になるようにバルブ１７により調節
した後に原料ガスＣを容器１４よりバルブ１５を
通じて反応容器１１に導入し、原料ガスＣと準安
定状態のガスA2の分子とを衝突させると原料ガ
スＣの分子は分解し基板７に堆積する。
り膜生長に最適な温度に加熱しておき、高真空排
気装置９により反応容器１１内を予め10-7torr.以
下の圧力まで排気された状態でバルブ１６を閉
じ、準安定状態のガスA2の分子を導入し、バル
ブ１７を開けて大排気量排気装置１０により10〜
1torr.の圧力になるようにバルブ１７により調節
した後に原料ガスＣを容器１４よりバルブ１５を
通じて反応容器１１に導入し、原料ガスＣと準安
定状態のガスA2の分子とを衝突させると原料ガ
スＣの分子は分解し基板７に堆積する。
次にこの発明の具体例(1)、(2)、(3)について説明
する。ここで、各具体例はいずれも下記条件のご
とく準安定状態生成装置６および反応容器１１内
を設定する。
する。ここで、各具体例はいずれも下記条件のご
とく準安定状態生成装置６および反応容器１１内
を設定する。
（条件）
反応容器１１の口径を３cm、反応容器１１内の
圧力を1torr.、大排気量排気装置１０の排気量
100m3／hr、ホローカソード電極３への印加電圧
を200〜250V、印加電流を１〜10ｍＡとする。
圧力を1torr.、大排気量排気装置１０の排気量
100m3／hr、ホローカソード電極３への印加電圧
を200〜250V、印加電流を１〜10ｍＡとする。
具体例 １
ガスＡとしてアルゴンガスを用い、ガスＢとし
てキセノンガスを用い、さらに原料ガスＣとして
シランガスを使用する。
てキセノンガスを用い、さらに原料ガスＣとして
シランガスを使用する。
上記条件の下でアルゴンの準安定状態分子を作
り、そこへキセノンガスを導入して8.2eVのエネ
ルギーをもつキセノンの準安定状態分子を準安定
状態生成装置６で発生させ、それを反応容器１１
に導入し、20ml／minの割合で原料ガスＣのシラ
ンガスを混入させると、250〜300℃に加熱した基
板７上に水素系アモルフアスシリコン膜が堆積し
た。
り、そこへキセノンガスを導入して8.2eVのエネ
ルギーをもつキセノンの準安定状態分子を準安定
状態生成装置６で発生させ、それを反応容器１１
に導入し、20ml／minの割合で原料ガスＣのシラ
ンガスを混入させると、250〜300℃に加熱した基
板７上に水素系アモルフアスシリコン膜が堆積し
た。
また、上記具体例１において、エネルギー源と
なるガスとしてアルゴンガスだけを使用し同様の
条件下で反応させると、11.5eVのエネルギーを
持つアルゴンガスの準安定状態分子が発生する。
発生したアルゴンガスの準安定状態分子と前記シ
ランガスを反応容器１１に混入させると、シラン
ガスはイオン化されて微結晶を含む水素系アモル
フアスシリコン膜が基板７上に堆積する。
なるガスとしてアルゴンガスだけを使用し同様の
条件下で反応させると、11.5eVのエネルギーを
持つアルゴンガスの準安定状態分子が発生する。
発生したアルゴンガスの準安定状態分子と前記シ
ランガスを反応容器１１に混入させると、シラン
ガスはイオン化されて微結晶を含む水素系アモル
フアスシリコン膜が基板７上に堆積する。
具体例 ２
ガスＡとしてアルゴンガス、ガスＢとして窒素
または酸素、原料ガスＣとしてシランガスを使用
する。
または酸素、原料ガスＣとしてシランガスを使用
する。
上記条件の下で反応させると、窒素または酸素
の準安定状態分子が発生する。発生した窒素また
は酸素の準安定状態分子とシランガスを反応容器
１１に混入させると、SixN1-xまたはSixO1-x薄膜
が基板７上に堆積した。
の準安定状態分子が発生する。発生した窒素また
は酸素の準安定状態分子とシランガスを反応容器
１１に混入させると、SixN1-xまたはSixO1-x薄膜
が基板７上に堆積した。
具体例 ３
上記具体例１の水素系アモルフアスシリコン膜
が基板７上に堆積した後に、さらにガスＡとして
アルゴンガス、ガスＢとして酸素を使用して上記
条件の下で反応させると、水素系アモルフアスシ
リコン膜の上にさらにSixO1-xの薄膜が堆積した。
すなわち、半導性の水素系アモルフアスシリコン
膜−絶縁体の酸化硅素膜の多層膜が作成された。
が基板７上に堆積した後に、さらにガスＡとして
アルゴンガス、ガスＢとして酸素を使用して上記
条件の下で反応させると、水素系アモルフアスシ
リコン膜の上にさらにSixO1-xの薄膜が堆積した。
すなわち、半導性の水素系アモルフアスシリコン
膜−絶縁体の酸化硅素膜の多層膜が作成された。
（発明の効果）
この発明の固体薄膜の製造方法によれば、プラ
ズマで分解されたエネルギー源となるガスの多種
類の分解生成物を光学的および電気的手段によつ
て除去し、レベルの揃つた高いエネルギーを持つ
準安定状態ガスを生成し、この高いエネルギーで
原料ガス分子を分解し堆積させるので薄膜の膜質
を均一にできる。さらに、作製過程のくり返しに
より固体薄膜を多層に形成することも容易にでき
る等の利点を有する。
ズマで分解されたエネルギー源となるガスの多種
類の分解生成物を光学的および電気的手段によつ
て除去し、レベルの揃つた高いエネルギーを持つ
準安定状態ガスを生成し、この高いエネルギーで
原料ガス分子を分解し堆積させるので薄膜の膜質
を均一にできる。さらに、作製過程のくり返しに
より固体薄膜を多層に形成することも容易にでき
る等の利点を有する。
図面はこの発明を実施するための装置の一例を
示す構成概略図である。 図中、１，２は第１、第２エネルギー源ガスが
充填された容器、３はホローカソード電極、４は
光学トラツプ、５はイオンコレクタ電極、６は準
安定状態生成装置、７は基板、８はヒータ、９は
高真空排気装置、１０は大排気量排気装置、１１
は反応容器、１２，１３はバルブ、１４は原料ガ
ス容器、１５，１６，１７はバルブである。
示す構成概略図である。 図中、１，２は第１、第２エネルギー源ガスが
充填された容器、３はホローカソード電極、４は
光学トラツプ、５はイオンコレクタ電極、６は準
安定状態生成装置、７は基板、８はヒータ、９は
高真空排気装置、１０は大排気量排気装置、１１
は反応容器、１２，１３はバルブ、１４は原料ガ
ス容器、１５，１６，１７はバルブである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ グロー放電で発生するプラズマでエネルギー
源となり、準安定状態になり得るガスを励起し、
この励起により発生した前記ガスのイオンおよび
光を除去して、高いエネルギーを持つ準安定状態
分子のみを取り出し、これを高真空の反応容器内
に導きこの反応容器内に導入された原料ガス分子
を前記高いエネルギーを持つ準安定状態分子との
反応により分解し加熱した基板上に前記原料ガス
分子の分解生成物を堆積させ固体薄膜を得ること
を特徴とする固体薄膜の製造方法。 ２ 高いエネルギーを持つ準安定状態分子は、第
１エネルギー源ガスをまず準安定状態分子に励起
し、この励起エネルギーを第２エネルギー源ガス
に与えて第２エネルギー源ガスの準安定状態分子
を作ることにより得ることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の固体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14278783A JPS6034013A (ja) | 1983-08-04 | 1983-08-04 | 固体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14278783A JPS6034013A (ja) | 1983-08-04 | 1983-08-04 | 固体薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6034013A JPS6034013A (ja) | 1985-02-21 |
| JPH0459769B2 true JPH0459769B2 (ja) | 1992-09-24 |
Family
ID=15323591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14278783A Granted JPS6034013A (ja) | 1983-08-04 | 1983-08-04 | 固体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6034013A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH064916B2 (ja) * | 1986-01-27 | 1994-01-19 | 新電元工業株式会社 | 気相より金属合金を堆積させる方法および装置 |
| JPS6446936A (en) * | 1987-08-17 | 1989-02-21 | Nippon Telegraph & Telephone | Growth method of thin film |
| JPH0735565Y2 (ja) * | 1990-06-12 | 1995-08-16 | 株式会社久電舎 | オーブン |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5362982A (en) * | 1976-11-17 | 1978-06-05 | Toshiba Corp | Plasma cvd apparatus |
| JPS5667538A (en) * | 1979-11-06 | 1981-06-06 | Fujitsu Ltd | Plasma oxidation method |
-
1983
- 1983-08-04 JP JP14278783A patent/JPS6034013A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5362982A (en) * | 1976-11-17 | 1978-06-05 | Toshiba Corp | Plasma cvd apparatus |
| JPS5667538A (en) * | 1979-11-06 | 1981-06-06 | Fujitsu Ltd | Plasma oxidation method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6034013A (ja) | 1985-02-21 |
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