JPH06204142A - 熱ｃｖｄによるシリコン結晶膜の製造方法 - Google Patents
熱ｃｖｄによるシリコン結晶膜の製造方法Info
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- JPH06204142A JPH06204142A JP34776592A JP34776592A JPH06204142A JP H06204142 A JPH06204142 A JP H06204142A JP 34776592 A JP34776592 A JP 34776592A JP 34776592 A JP34776592 A JP 34776592A JP H06204142 A JPH06204142 A JP H06204142A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高真空な製膜装置を適用せずに従来より低温
条件で良質なシリコン結晶膜を製膜できる熱ＣＶＤによ
るシリコン結晶膜の製法を提供すること。 【構成】 真空に設定された製膜室１１内にＳｉＨ4 、
ＳｉＨ2Ｆ2、Ａｒの混合を供給し、６５０℃に加熱され
たシリコン単結晶基板１４上にエピタキシャルシリコン
薄膜を連続的に製膜する方法。そしてＳｉＨ2Ｆ2は熱フ
ィラメント２０が配置された基板近傍の高温領域で熱分
解され易いと共に、ＳｉＨ4 のラジカル成分によりその
分解が促進されるためこの領域に高濃度のフッ素系ラジ
カルが偏在している。従って、基板上若しくは成長中の
シリコン膜に混入された不純物はこのフッ素系ラジカル
のエッチング作用を受けて除去されるため、上記熱フィ
ラメントと相乗して基板加熱温度の低減が図れる。他
方、基板から離れた温度分布の低い領域ではＳｉＨ4 に
較べてＳｉＨ2Ｆ2は熱分解され難いため、フッ素系ラジ
カルの腐食作用等に起因した浮遊異物の発生も抑制する
ことが可能となる。
条件で良質なシリコン結晶膜を製膜できる熱ＣＶＤによ
るシリコン結晶膜の製法を提供すること。 【構成】 真空に設定された製膜室１１内にＳｉＨ4 、
ＳｉＨ2Ｆ2、Ａｒの混合を供給し、６５０℃に加熱され
たシリコン単結晶基板１４上にエピタキシャルシリコン
薄膜を連続的に製膜する方法。そしてＳｉＨ2Ｆ2は熱フ
ィラメント２０が配置された基板近傍の高温領域で熱分
解され易いと共に、ＳｉＨ4 のラジカル成分によりその
分解が促進されるためこの領域に高濃度のフッ素系ラジ
カルが偏在している。従って、基板上若しくは成長中の
シリコン膜に混入された不純物はこのフッ素系ラジカル
のエッチング作用を受けて除去されるため、上記熱フィ
ラメントと相乗して基板加熱温度の低減が図れる。他
方、基板から離れた温度分布の低い領域ではＳｉＨ4 に
較べてＳｉＨ2Ｆ2は熱分解され難いため、フッ素系ラジ
カルの腐食作用等に起因した浮遊異物の発生も抑制する
ことが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタや太
陽電池等に利用されるシリコン結晶膜の製造方法に係
り、特に、高真空な製膜装置を適用することなく従来よ
り低温条件で良質なシリコン結晶膜を製膜できる熱ＣＶ
Ｄによるシリコン結晶膜の製造方法に関するものであ
る。
陽電池等に利用されるシリコン結晶膜の製造方法に係
り、特に、高真空な製膜装置を適用することなく従来よ
り低温条件で良質なシリコン結晶膜を製膜できる熱ＣＶ
Ｄによるシリコン結晶膜の製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】熱ＣＶＤ法によるシリコン結晶膜の製造
方法として、従来、特開昭５８−１７２２１７号公報に
記載された方法が知られている。
方法として、従来、特開昭５８−１７２２１７号公報に
記載された方法が知られている。
【０００３】すなわち、この製造方法は、基板を配置し
た製膜室内にシラン化合物より成る製膜ガスを供給し、
この製膜ガスを加熱された上記基板近傍で熱分解させて
この基板上にシリコン結晶膜を製膜する方法であった。
た製膜室内にシラン化合物より成る製膜ガスを供給し、
この製膜ガスを加熱された上記基板近傍で熱分解させて
この基板上にシリコン結晶膜を製膜する方法であった。
【０００４】ところで、この方法において、上記製膜ガ
ス内に含まれる不純物や製膜ガスの熱分解に起因して発
生した不純物等のシリコン結晶膜内への混入を防止する
ためには、上記基板を９００℃以上の温度に加熱し基板
上若しくは成長中のシリコン膜に混入された上記不純物
を熱分解させて取除くことを要し、この基板加熱に多量
の熱エネルギーが必要となる欠点があった。
ス内に含まれる不純物や製膜ガスの熱分解に起因して発
生した不純物等のシリコン結晶膜内への混入を防止する
ためには、上記基板を９００℃以上の温度に加熱し基板
上若しくは成長中のシリコン膜に混入された上記不純物
を熱分解させて取除くことを要し、この基板加熱に多量
の熱エネルギーが必要となる欠点があった。
【０００５】一方、製膜開始前における製膜室内の真空
度を高めこれにより製膜室内の不純物を可及的に除去し
て投入する熱エネルギーの低減を図った方法も提案され
ているが、この方法の実施に当たっては製膜室内を高真
空に設定できる高価な製膜装置が必要になるため、その
分、シリコン結晶膜の製造コストが割高になってしまう
欠点があった。
度を高めこれにより製膜室内の不純物を可及的に除去し
て投入する熱エネルギーの低減を図った方法も提案され
ているが、この方法の実施に当たっては製膜室内を高真
空に設定できる高価な製膜装置が必要になるため、その
分、シリコン結晶膜の製造コストが割高になってしまう
欠点があった。
【０００６】このため、最近、低温条件でシリコン結晶
膜を製造できるプラズマＣＶＤ法が注目されている（例
えば、特開昭６３−１５７８７２号公報、特開昭６３−
１７５４１７号公報参照）。すなわち、これ等公報に開
示されている方法は、製膜室内にシリコン原子、ハロゲ
ン原子、及び、水素原子を含有する原料ガスを供給し、
かつ、この原料ガスをプラズマ化すると共に基板上で反
応させてシリコン結晶膜を製膜する方法で、プラズマ化
されたハロゲン原子のエッチング作用により基板上若し
くは成長中のシリコン膜に混入された不純物が除去され
るため熱ＣＶＤ法に較べて低温条件での製膜が可能とな
る方法であった。
膜を製造できるプラズマＣＶＤ法が注目されている（例
えば、特開昭６３−１５７８７２号公報、特開昭６３−
１７５４１７号公報参照）。すなわち、これ等公報に開
示されている方法は、製膜室内にシリコン原子、ハロゲ
ン原子、及び、水素原子を含有する原料ガスを供給し、
かつ、この原料ガスをプラズマ化すると共に基板上で反
応させてシリコン結晶膜を製膜する方法で、プラズマ化
されたハロゲン原子のエッチング作用により基板上若し
くは成長中のシリコン膜に混入された不純物が除去され
るため熱ＣＶＤ法に較べて低温条件での製膜が可能とな
る方法であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このプラズマ
ＣＶＤ法においては上述したように低温製膜が可能にな
る反面、製膜工程中において粉状の浮遊異物が製膜室内
に多量に発生し易く、この浮遊異物が製膜途上のシリコ
ン結晶膜内に混入されてその膜特性を劣化させてしまう
問題点があった。
ＣＶＤ法においては上述したように低温製膜が可能にな
る反面、製膜工程中において粉状の浮遊異物が製膜室内
に多量に発生し易く、この浮遊異物が製膜途上のシリコ
ン結晶膜内に混入されてその膜特性を劣化させてしまう
問題点があった。
【０００８】すなわち、このプラズマＣＶＤ法において
は製膜室内のプラズマ形成領域にプラズマ化された原料
ガスが一様に分布しかつこのプラズマ化された原料ガス
は励起状態にあるため、製膜室内の任意の空間において
原料ガスが互いに反応してシリコンの粉状体を生成した
り、基板以外の部位すなわち製膜室の内壁面においてプ
ラズマ化された原料ガスが反応してシリコンが析出しこ
れが粉状体となって剥離する等粉状の浮遊異物が多量に
発生し易い状態にあり、かつ、上記ハロゲン原子のエッ
チング作用により製膜室の内壁面や内部治具表面も腐食
され易くこの腐食面が剥離して上記浮遊異物に加わるこ
とになる。
は製膜室内のプラズマ形成領域にプラズマ化された原料
ガスが一様に分布しかつこのプラズマ化された原料ガス
は励起状態にあるため、製膜室内の任意の空間において
原料ガスが互いに反応してシリコンの粉状体を生成した
り、基板以外の部位すなわち製膜室の内壁面においてプ
ラズマ化された原料ガスが反応してシリコンが析出しこ
れが粉状体となって剥離する等粉状の浮遊異物が多量に
発生し易い状態にあり、かつ、上記ハロゲン原子のエッ
チング作用により製膜室の内壁面や内部治具表面も腐食
され易くこの腐食面が剥離して上記浮遊異物に加わるこ
とになる。
【０００９】このように、プラズマＣＶＤ法においては
低温製膜が可能になる反面、製膜工程中に粉状の浮遊異
物が製膜室内に多量に発生し易くこれが成長中のシリコ
ン結晶膜内に混入されてその膜特性を劣化させてしまう
欠点があり、プラズマＣＶＤ法では良質なシリコン結晶
膜を製造し難い問題点があった。
低温製膜が可能になる反面、製膜工程中に粉状の浮遊異
物が製膜室内に多量に発生し易くこれが成長中のシリコ
ン結晶膜内に混入されてその膜特性を劣化させてしまう
欠点があり、プラズマＣＶＤ法では良質なシリコン結晶
膜を製造し難い問題点があった。
【００１０】また、このプラズマＣＶＤ法においてはそ
の実施に当たりプラズマ形成手段を備えた高価な製膜装
置が必要になるため、高真空な製膜装置を適用した上記
熱ＣＶＤ法と同様にシリコン結晶膜の製造コストが割高
になる問題点があった。
の実施に当たりプラズマ形成手段を備えた高価な製膜装
置が必要になるため、高真空な製膜装置を適用した上記
熱ＣＶＤ法と同様にシリコン結晶膜の製造コストが割高
になる問題点があった。
【００１１】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、高真空な製膜装
置を適用することなく従来より低温条件で浮遊異物等の
混入のない良質なシリコン結晶膜を製造できる熱ＣＶＤ
によるシリコン結晶膜の製造方法を提供することにあ
る。
れたもので、その課題とするところは、高真空な製膜装
置を適用することなく従来より低温条件で浮遊異物等の
混入のない良質なシリコン結晶膜を製造できる熱ＣＶＤ
によるシリコン結晶膜の製造方法を提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】このような技術的背景の
下、本発明者は上記プラズマＣＶＤ法におけるハロゲン
原子のエッチング作用に着目し、水素化硅素を主成分と
する製膜ガスに対しこれより熱分解温度が高いＳｉＨ2
Ｆ2等のフッ素化シランガスを配合させた熱ＣＶＤ法の
改良を試みたところ基板加熱温度の低減が図れることを
見出だし本発明を完成するに至ったものである。
下、本発明者は上記プラズマＣＶＤ法におけるハロゲン
原子のエッチング作用に着目し、水素化硅素を主成分と
する製膜ガスに対しこれより熱分解温度が高いＳｉＨ2
Ｆ2等のフッ素化シランガスを配合させた熱ＣＶＤ法の
改良を試みたところ基板加熱温度の低減が図れることを
見出だし本発明を完成するに至ったものである。
【００１３】すなわち請求項１に係る発明は、基板を配
置した製膜室内に水素化珪素を主成分とする製膜ガスを
供給し、この製膜ガスを加熱された上記基板近傍で熱分
解させてこの基板上にシリコン結晶膜を製膜する熱ＣＶ
Ｄによるシリコン結晶膜の製造方法を前提とし、上記製
膜室内の基板近傍の空間部位に上記基板全面が覆われる
ように網状の発熱部材を配置し、かつ、上記製膜室内に
供給される製膜ガスにＳｉＨmＦ4-m（但し、ｍは１〜
３）で示されるフッ素化シランガスを配合させると共
に、基板近傍において上記フッ素化シランガスの熱分解
により生じたフッ素系ラジカル、及び、熱分解された製
膜ガスのラジカル成分が上記フッ素化シランガスと反応
して生じたフッ素系ラジカルをエッチング成分として作
用させながら上記基板上にシリコン結晶膜を製膜するこ
とを特徴とするものである。
置した製膜室内に水素化珪素を主成分とする製膜ガスを
供給し、この製膜ガスを加熱された上記基板近傍で熱分
解させてこの基板上にシリコン結晶膜を製膜する熱ＣＶ
Ｄによるシリコン結晶膜の製造方法を前提とし、上記製
膜室内の基板近傍の空間部位に上記基板全面が覆われる
ように網状の発熱部材を配置し、かつ、上記製膜室内に
供給される製膜ガスにＳｉＨmＦ4-m（但し、ｍは１〜
３）で示されるフッ素化シランガスを配合させると共
に、基板近傍において上記フッ素化シランガスの熱分解
により生じたフッ素系ラジカル、及び、熱分解された製
膜ガスのラジカル成分が上記フッ素化シランガスと反応
して生じたフッ素系ラジカルをエッチング成分として作
用させながら上記基板上にシリコン結晶膜を製膜するこ
とを特徴とするものである。
【００１４】そして、この請求項１に係る発明において
はハロゲン原子を放出するガスとして上記製膜ガスより
その熱分解温度が高いフッ素化シランガスを適用してい
るため、製膜室内の基板から離れた温度分布の低い領域
においては上記製膜ガスに較べてこのフッ素化シランガ
スの熱分解が起り難く、その分、この領域のフッ素系ラ
ジカル濃度は低い状態になっている。
はハロゲン原子を放出するガスとして上記製膜ガスより
その熱分解温度が高いフッ素化シランガスを適用してい
るため、製膜室内の基板から離れた温度分布の低い領域
においては上記製膜ガスに較べてこのフッ素化シランガ
スの熱分解が起り難く、その分、この領域のフッ素系ラ
ジカル濃度は低い状態になっている。
【００１５】従って、上記プラズマＣＶＤ法に較べて製
膜室内の任意の空間において上記製膜ガスがフッ素系ラ
ジカルと反応してシリコン粉状体を生成したり、あるい
は、製膜室の内壁面や内部治具表面が上記フッ素系ラジ
カルの作用を受けて腐食される可能性が低いため、ハロ
ゲン原子を放出するフッ素化シランガスを適用している
にも拘らず製膜室内における浮遊異物の発生を防止する
ことが可能となる。
膜室内の任意の空間において上記製膜ガスがフッ素系ラ
ジカルと反応してシリコン粉状体を生成したり、あるい
は、製膜室の内壁面や内部治具表面が上記フッ素系ラジ
カルの作用を受けて腐食される可能性が低いため、ハロ
ゲン原子を放出するフッ素化シランガスを適用している
にも拘らず製膜室内における浮遊異物の発生を防止する
ことが可能となる。
【００１６】一方、上記ＳｉＨ2Ｆ2等のフッ素化シラン
ガスは網状の発熱部材が配置された基板近傍の高温領域
において熱分解を受け易いと共に、同じくこの領域にお
いて熱分解された製膜ガスのラジカル成分（ＳｉＨx ラ
ジカル、Ｈ系ラジカル等）との反応によりその分解が促
進されるため、基板近傍領域に高濃度のフッ素系ラジカ
ルが偏在することになる。
ガスは網状の発熱部材が配置された基板近傍の高温領域
において熱分解を受け易いと共に、同じくこの領域にお
いて熱分解された製膜ガスのラジカル成分（ＳｉＨx ラ
ジカル、Ｈ系ラジカル等）との反応によりその分解が促
進されるため、基板近傍領域に高濃度のフッ素系ラジカ
ルが偏在することになる。
【００１７】従って、基板上若しくは成長中のシリコン
膜に混入された不純物のみが上記フッ素系ラジカルによ
り選択的にエッチングされて取除かれることになるた
め、その分、高真空な製膜装置を適用することなく基板
加熱温度の低減が図れる。
膜に混入された不純物のみが上記フッ素系ラジカルによ
り選択的にエッチングされて取除かれることになるた
め、その分、高真空な製膜装置を適用することなく基板
加熱温度の低減が図れる。
【００１８】尚、熱ＣＶＤ法においては製膜室内の真空
度を製膜処理中略一定に維持するため、その下流側にお
いて継続して排気処理を行っておりエッチング作用に供
されたフッ素系ラジカルあるいは余剰のフッ素系ラジカ
ルはこの排気処理により製膜室から外部へ排除されてい
る。
度を製膜処理中略一定に維持するため、その下流側にお
いて継続して排気処理を行っておりエッチング作用に供
されたフッ素系ラジカルあるいは余剰のフッ素系ラジカ
ルはこの排気処理により製膜室から外部へ排除されてい
る。
【００１９】また、上記基板近傍の空間部位には網状の
発熱部材が配置されており、この発熱部材が発する熱エ
ネルギーの作用により基板近傍領域においては製膜ガス
の熱分解が従来法に較べて著しく促進されているため、
上記フッ素系ラジカルのエッチング作用と相乗して上記
基板加熱温度を更に低減させることが可能となる。
発熱部材が配置されており、この発熱部材が発する熱エ
ネルギーの作用により基板近傍領域においては製膜ガス
の熱分解が従来法に較べて著しく促進されているため、
上記フッ素系ラジカルのエッチング作用と相乗して上記
基板加熱温度を更に低減させることが可能となる。
【００２０】このような技術的手段において上記製膜ガ
スの主要部を構成する水素化珪素としては、ＳｉＨ4 、
Ｓｉ2Ｈ6 、及び、Ｓｉ3Ｈ8 等が適用できる。尚、この
製膜ガス内に水素ガスを添加してもよい。この水素系ラ
ジカルも上記ＳｉＨ2Ｆ2等のフッ素化シランガスと反応
してその熱分解を促進させるからである。
スの主要部を構成する水素化珪素としては、ＳｉＨ4 、
Ｓｉ2Ｈ6 、及び、Ｓｉ3Ｈ8 等が適用できる。尚、この
製膜ガス内に水素ガスを添加してもよい。この水素系ラ
ジカルも上記ＳｉＨ2Ｆ2等のフッ素化シランガスと反応
してその熱分解を促進させるからである。
【００２１】また、上記製膜ガス中に希釈ガスとして、
ヘリウム、ネオン、アルゴン等の不活性ガスを加えるこ
とが望ましい。
ヘリウム、ネオン、アルゴン等の不活性ガスを加えるこ
とが望ましい。
【００２２】次に、基板近傍の空間部位に配置される上
記発熱部材とは、基板全面を覆うように配置されてもシ
リコン結晶膜の製膜に支障を来さないような形状を備
え、かつ、上記製膜ガスを基板近傍領域で熱分解させる
程度に発熱する材料で構成されているもので、具体例と
して、タングステン、トリウムタングステン等から成る
網状の熱フィラメントが挙げられる。
記発熱部材とは、基板全面を覆うように配置されてもシ
リコン結晶膜の製膜に支障を来さないような形状を備
え、かつ、上記製膜ガスを基板近傍領域で熱分解させる
程度に発熱する材料で構成されているもので、具体例と
して、タングステン、トリウムタングステン等から成る
網状の熱フィラメントが挙げられる。
【００２３】そして、水素化珪素、ＳｉＨmＦ4-mで示さ
れるフッ素化シランガス、及び、希釈ガスとしてのアル
ゴン等の配合割合を、例えば、その容積比で１：１：６
程度に設定して原料ガスとし、これを製膜室内に導入す
ると共に、加熱された基板近傍で熱分解させてこの基板
上にシリコン結晶膜を製膜する方法である。
れるフッ素化シランガス、及び、希釈ガスとしてのアル
ゴン等の配合割合を、例えば、その容積比で１：１：６
程度に設定して原料ガスとし、これを製膜室内に導入す
ると共に、加熱された基板近傍で熱分解させてこの基板
上にシリコン結晶膜を製膜する方法である。
【００２４】尚、上記基板としては任意の耐熱性材料が
適用でき、例えば、シリコン単結晶基板を適用した場合
にはシリコン単結晶膜が求められ、また、ガラス基板、
セラミックス基板、金属基板、炭素系基板等シリコン単
結晶基板以外の基板を適用した場合にはシリコン多結晶
膜が求められる。
適用でき、例えば、シリコン単結晶基板を適用した場合
にはシリコン単結晶膜が求められ、また、ガラス基板、
セラミックス基板、金属基板、炭素系基板等シリコン単
結晶基板以外の基板を適用した場合にはシリコン多結晶
膜が求められる。
【００２５】このように、この発明においては製膜開始
前における製膜室の真空度をこの製膜室内に不純物が若
干残留する程度（１０-5Ｔｏｒｒ程度）に設定し、か
つ、その基板加熱温度を６００〜７００℃程度の低温条
件に設定しても、上記フッ素系ラジカルのエッチング作
用により不純物は選択的に除去され、また、浮遊異物の
発生も少なくシリコン膜内への混入が起こり難いため、
シリコン結晶膜の膜特性に悪影響を及ぼす可能性がほと
んどない。
前における製膜室の真空度をこの製膜室内に不純物が若
干残留する程度（１０-5Ｔｏｒｒ程度）に設定し、か
つ、その基板加熱温度を６００〜７００℃程度の低温条
件に設定しても、上記フッ素系ラジカルのエッチング作
用により不純物は選択的に除去され、また、浮遊異物の
発生も少なくシリコン膜内への混入が起こり難いため、
シリコン結晶膜の膜特性に悪影響を及ぼす可能性がほと
んどない。
【００２６】従って、高真空に設定できる高価な製膜装
置を適用することなく従来より低温条件で良質なシリコ
ン結晶膜を製造できる利点を有している。
置を適用することなく従来より低温条件で良質なシリコ
ン結晶膜を製造できる利点を有している。
【００２７】
【作用】請求項１に係る発明によれば、製膜室内の基板
近傍の空間部位に上記基板全面が覆われるように網状の
発熱部材を配置し、かつ、上記製膜室内に供給される製
膜ガスにＳｉＨmＦ4-m（但し、ｍは１〜３）で示される
フッ素化シランガスを配合させると共に、基板近傍にお
いて上記フッ素化シランガスの熱分解により生じたフッ
素系ラジカル、及び、熱分解された製膜ガスのラジカル
成分が上記フッ素化シランガスと反応して生じたフッ素
系ラジカルをエッチング成分として作用させながら上記
基板上にシリコン結晶膜を製膜することを特徴としてい
る。
近傍の空間部位に上記基板全面が覆われるように網状の
発熱部材を配置し、かつ、上記製膜室内に供給される製
膜ガスにＳｉＨmＦ4-m（但し、ｍは１〜３）で示される
フッ素化シランガスを配合させると共に、基板近傍にお
いて上記フッ素化シランガスの熱分解により生じたフッ
素系ラジカル、及び、熱分解された製膜ガスのラジカル
成分が上記フッ素化シランガスと反応して生じたフッ素
系ラジカルをエッチング成分として作用させながら上記
基板上にシリコン結晶膜を製膜することを特徴としてい
る。
【００２８】そして、ハロゲン原子を放出するガスとし
て上記製膜ガスよりその熱分解温度が高いフッ素化シラ
ンガスを適用しており、製膜室内の基板から離れた温度
分布の低い領域においては上記製膜ガスに較べてこのフ
ッ素化シランガスの熱分解が起り難くフッ素系ラジカル
濃度は低い状態になっているため、上記プラズマＣＶＤ
法に較べて製膜室内の任意の空間において製膜ガスがフ
ッ素系ラジカルと反応してシリコン粉状体を生成した
り、あるいは、製膜室の内壁面や内部治具表面が上記フ
ッ素系ラジカルの作用を受けて腐食される可能性が低く
なり、ハロゲン原子を放出するフッ素化シランガスを適
用しているにも拘らず製膜室内における浮遊異物の発生
を防止することが可能となる。
て上記製膜ガスよりその熱分解温度が高いフッ素化シラ
ンガスを適用しており、製膜室内の基板から離れた温度
分布の低い領域においては上記製膜ガスに較べてこのフ
ッ素化シランガスの熱分解が起り難くフッ素系ラジカル
濃度は低い状態になっているため、上記プラズマＣＶＤ
法に較べて製膜室内の任意の空間において製膜ガスがフ
ッ素系ラジカルと反応してシリコン粉状体を生成した
り、あるいは、製膜室の内壁面や内部治具表面が上記フ
ッ素系ラジカルの作用を受けて腐食される可能性が低く
なり、ハロゲン原子を放出するフッ素化シランガスを適
用しているにも拘らず製膜室内における浮遊異物の発生
を防止することが可能となる。
【００２９】また、上記フッ素化シランガスは網状の発
熱部材が配置された基板近傍の高温領域において熱分解
を受け易いと共に、同じくこの領域において熱分解され
た製膜ガスのラジカル成分（ＳｉＨx ラジカル、Ｈ系ラ
ジカル等）との反応によりその分解が促進され、従っ
て、基板近傍領域に高濃度のフッ素系ラジカルが偏在す
ることになるため、基板上若しくは成長中のシリコン膜
に混入された不純物のみを選択的にエッチングすること
ができ、その分、高真空な製膜装置を適用することなく
基板加熱温度の低減を図ることが可能となる。
熱部材が配置された基板近傍の高温領域において熱分解
を受け易いと共に、同じくこの領域において熱分解され
た製膜ガスのラジカル成分（ＳｉＨx ラジカル、Ｈ系ラ
ジカル等）との反応によりその分解が促進され、従っ
て、基板近傍領域に高濃度のフッ素系ラジカルが偏在す
ることになるため、基板上若しくは成長中のシリコン膜
に混入された不純物のみを選択的にエッチングすること
ができ、その分、高真空な製膜装置を適用することなく
基板加熱温度の低減を図ることが可能となる。
【００３０】更に、上記基板近傍の空間部位には網状の
発熱部材が配置されこの発熱部材が発する熱エネルギー
の作用により基板近傍領域においては製膜ガスの熱分解
が著しく促進されているため、上記フッ素系ラジカルの
エッチング作用と相乗して基板加熱温度を著しく低減さ
せることが可能となる。
発熱部材が配置されこの発熱部材が発する熱エネルギー
の作用により基板近傍領域においては製膜ガスの熱分解
が著しく促進されているため、上記フッ素系ラジカルの
エッチング作用と相乗して基板加熱温度を著しく低減さ
せることが可能となる。
【００３１】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
るが本発明はこれ等実施例によって限定されるものでは
ない。
るが本発明はこれ等実施例によって限定されるものでは
ない。
【００３２】尚、図１は実施例で適用された熱ＣＶＤ装
置の概略構成を示した説明図で、図中１１は密閉された
製膜室、１３はヒータ１５が組込まれた基板ホルダー、
１４はこの基板ホルダー１３に取付けられた基板、１
６、１７は原料ガスの供給源、１８は調圧弁１９を介し
製膜室１１に接続された減圧ポンプ、及び、２０は基板
１４近傍の空間部位に配置されたタングステンの熱フィ
ラメントをそれぞれ示している。
置の概略構成を示した説明図で、図中１１は密閉された
製膜室、１３はヒータ１５が組込まれた基板ホルダー、
１４はこの基板ホルダー１３に取付けられた基板、１
６、１７は原料ガスの供給源、１８は調圧弁１９を介し
製膜室１１に接続された減圧ポンプ、及び、２０は基板
１４近傍の空間部位に配置されたタングステンの熱フィ
ラメントをそれぞれ示している。
【００３３】［実施例１］予め、１×１０-5Ｔｏｒｒの
真空にした製膜室１１内にＳｉＨ4 、ＳｉＨ2Ｆ2、及
び、アルゴンの混合ガス（ガス比率は容積比でＳｉ
Ｈ4：ＳｉＨ2Ｆ2：アルゴン＝１：１：６である）を原
料ガスとして８０ＳＣＣＭで供給し、かつ、原料ガスの
圧力を０．１Ｔｏｒｒに調整した状態で６５０℃に加熱
されたシリコン単結晶基板上にエピタキシャルシリコン
薄膜を連続的に製膜し、膜厚１μｍのエピタキシャルシ
リコン薄膜を製造した。
真空にした製膜室１１内にＳｉＨ4 、ＳｉＨ2Ｆ2、及
び、アルゴンの混合ガス（ガス比率は容積比でＳｉ
Ｈ4：ＳｉＨ2Ｆ2：アルゴン＝１：１：６である）を原
料ガスとして８０ＳＣＣＭで供給し、かつ、原料ガスの
圧力を０．１Ｔｏｒｒに調整した状態で６５０℃に加熱
されたシリコン単結晶基板上にエピタキシャルシリコン
薄膜を連続的に製膜し、膜厚１μｍのエピタキシャルシ
リコン薄膜を製造した。
【００３４】そして、得られた薄膜についてラマン分光
分析を行ったところ、５２０ｃｍ-1の位置に半値巾３．
５ｃｍ-1の結晶シリコンに基づく非常にシャープなスペ
クトルが観測された。
分析を行ったところ、５２０ｃｍ-1の位置に半値巾３．
５ｃｍ-1の結晶シリコンに基づく非常にシャープなスペ
クトルが観測された。
【００３５】また、求められたエピタキシャルシリコン
薄膜内の欠陥密度を測定したところ、結晶性が良好と評
価される１０5 〜１０6 （ ／ｃｍ2 ）程度の値を示す
と共に、不純物の混入も極めて少なかった。
薄膜内の欠陥密度を測定したところ、結晶性が良好と評
価される１０5 〜１０6 （ ／ｃｍ2 ）程度の値を示す
と共に、不純物の混入も極めて少なかった。
【００３６】更に、反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）
によってシリコン結晶薄膜の評価を行ったところ、スト
リークパターンと菊池ラインが観測され良好な単結晶で
あることが確認された。
によってシリコン結晶薄膜の評価を行ったところ、スト
リークパターンと菊池ラインが観測され良好な単結晶で
あることが確認された。
【００３７】この薄膜の比抵抗は０．１〜１Ω・ｃｍで
あり、電子移動度をファンデアポー法を適用したホール
効果測定装置により求めたところ５００〜６００ｃｍ2
／Ｖ・Ｓであった。
あり、電子移動度をファンデアポー法を適用したホール
効果測定装置により求めたところ５００〜６００ｃｍ2
／Ｖ・Ｓであった。
【００３８】［実施例２］予め、１×１０-5Ｔｏｒｒの
真空にした製膜室１１内にＳｉＨ4 、ＳｉＨ2Ｆ2、
Ｈ2 、及び、アルゴンの混合ガス（ガス比率は容積比で
ＳｉＨ4：ＳｉＨ2Ｆ2：Ｈ2 ：アルゴン＝１：１：１：
５である）を原料ガスとして８０ＳＣＣＭで供給し、か
つ、原料ガスの圧力を０．１Ｔｏｒｒに調整した状態で
６５０℃に加熱されたガラス基板上にシリコン多結晶膜
を連続的に製膜し、膜厚１μｍのシリコン多結晶膜を製
造した。
真空にした製膜室１１内にＳｉＨ4 、ＳｉＨ2Ｆ2、
Ｈ2 、及び、アルゴンの混合ガス（ガス比率は容積比で
ＳｉＨ4：ＳｉＨ2Ｆ2：Ｈ2 ：アルゴン＝１：１：１：
５である）を原料ガスとして８０ＳＣＣＭで供給し、か
つ、原料ガスの圧力を０．１Ｔｏｒｒに調整した状態で
６５０℃に加熱されたガラス基板上にシリコン多結晶膜
を連続的に製膜し、膜厚１μｍのシリコン多結晶膜を製
造した。
【００３９】尚、比較例としてプラズマＣＶＤ法により
同様のシリコン多結晶膜を製造したところ実施例に係る
シリコン多結晶膜の膜特性が格段に優れていた。
同様のシリコン多結晶膜を製造したところ実施例に係る
シリコン多結晶膜の膜特性が格段に優れていた。
【００４０】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、製膜室内
の基板から離れた温度分布の低い領域においては製膜ガ
スに較べてフッ素化シランガスの熱分解が起り難くフッ
素系ラジカル濃度は低い状態になっているため、プラズ
マＣＶＤ法に較べて製膜室内の任意の空間において製膜
ガスがフッ素系ラジカルと反応してシリコン粉状体を生
成したり、あるいは、製膜室の内壁面や内部治具表面が
上記フッ素系ラジカルの作用を受けて腐食される可能性
が低くなり、ハロゲン原子を放出するフッ素化シランガ
スを適用しているにも拘らず製膜室内における浮遊異物
の発生を防止することが可能となる。
の基板から離れた温度分布の低い領域においては製膜ガ
スに較べてフッ素化シランガスの熱分解が起り難くフッ
素系ラジカル濃度は低い状態になっているため、プラズ
マＣＶＤ法に較べて製膜室内の任意の空間において製膜
ガスがフッ素系ラジカルと反応してシリコン粉状体を生
成したり、あるいは、製膜室の内壁面や内部治具表面が
上記フッ素系ラジカルの作用を受けて腐食される可能性
が低くなり、ハロゲン原子を放出するフッ素化シランガ
スを適用しているにも拘らず製膜室内における浮遊異物
の発生を防止することが可能となる。
【００４１】また、上記フッ素化シランガスは網状の発
熱部材が配置された基板近傍の高温領域において熱分解
を受け易いと共に、同じくこの領域において熱分解され
た製膜ガスのラジカル成分（ＳｉＨx ラジカル、Ｈ系ラ
ジカル等）との反応によりその分解が促進されることか
ら基板近傍領域に高濃度のフッ素系ラジカルが偏在する
ことになるため、基板上若しくは成長中のシリコン膜に
混入された不純物のみを選択的にエッチングすることが
でき、その分、高真空な製膜装置を適用することなく基
板加熱温度の低減を図ることが可能となる。
熱部材が配置された基板近傍の高温領域において熱分解
を受け易いと共に、同じくこの領域において熱分解され
た製膜ガスのラジカル成分（ＳｉＨx ラジカル、Ｈ系ラ
ジカル等）との反応によりその分解が促進されることか
ら基板近傍領域に高濃度のフッ素系ラジカルが偏在する
ことになるため、基板上若しくは成長中のシリコン膜に
混入された不純物のみを選択的にエッチングすることが
でき、その分、高真空な製膜装置を適用することなく基
板加熱温度の低減を図ることが可能となる。
【００４２】更に、上記基板近傍の空間部位には網状の
発熱部材が配置されこの発熱部材が発する熱エネルギー
の作用により基板近傍領域においては製膜ガスの熱分解
が著しく促進されているため、上記フッ素系ラジカルの
エッチング作用と相乗して基板加熱温度を著しく低減さ
せることが可能となる。
発熱部材が配置されこの発熱部材が発する熱エネルギー
の作用により基板近傍領域においては製膜ガスの熱分解
が著しく促進されているため、上記フッ素系ラジカルの
エッチング作用と相乗して基板加熱温度を著しく低減さ
せることが可能となる。
【００４３】従って、高真空な熱ＣＶＤ装置を適用する
ことなく従来より低温条件で浮遊異物等の混入のない良
質なシリコン結晶膜を製造できる効果を有している。
ことなく従来より低温条件で浮遊異物等の混入のない良
質なシリコン結晶膜を製造できる効果を有している。
【図１】実施例において適用された熱ＣＶＤ装置の概略
構成説明図。
構成説明図。
１１ 製膜室 １３ 基板ホルダー １４ 基板 １５ ヒータ １６ 原料ガス供給源 １７ 原料ガス供給源 １８ 減圧ポンプ １９ 調圧弁 ２０ 熱フィラメント
Claims (1)
- 【請求項１】基板を配置した製膜室内に水素化珪素を主
成分とする製膜ガスを供給し、この製膜ガスを加熱され
た上記基板近傍で熱分解させてこの基板上にシリコン結
晶膜を製膜する熱ＣＶＤによるシリコン結晶膜の製造方
法において、 上記製膜室内の基板近傍の空間部位に上記基板全面が覆
われるように網状の発熱部材を配置し、かつ、上記製膜
室内に供給される製膜ガスにＳｉＨmＦ4-m（但し、ｍは
１〜３）で示されるフッ素化シランガスを配合させると
共に、基板近傍において上記フッ素化シランガスの熱分
解により生じたフッ素系ラジカル、及び、熱分解された
製膜ガスのラジカル成分が上記フッ素化シランガスと反
応して生じたフッ素系ラジカルをエッチング成分として
作用させながら上記基板上にシリコン結晶膜を製膜する
ことを特徴とする熱ＣＶＤによるシリコン結晶膜の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34776592A JPH06204142A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 熱ｃｖｄによるシリコン結晶膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34776592A JPH06204142A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 熱ｃｖｄによるシリコン結晶膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06204142A true JPH06204142A (ja) | 1994-07-22 |
Family
ID=18392428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34776592A Pending JPH06204142A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 熱ｃｖｄによるシリコン結晶膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06204142A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8324498B2 (en) | 2008-03-05 | 2012-12-04 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Method of forming crystalline layer, and thin film solar cell and method of fabricating the solar cell adopting the method of forming crystalline layer |
| US8324071B2 (en) | 2009-01-23 | 2012-12-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for forming silicon film, method for forming pn junction and pn junction formed using the same |
-
1992
- 1992-12-28 JP JP34776592A patent/JPH06204142A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8324498B2 (en) | 2008-03-05 | 2012-12-04 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Method of forming crystalline layer, and thin film solar cell and method of fabricating the solar cell adopting the method of forming crystalline layer |
| US8324071B2 (en) | 2009-01-23 | 2012-12-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for forming silicon film, method for forming pn junction and pn junction formed using the same |
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