JPH0639700B2 - Deposited film formation method - Google Patents

Deposited film formation method

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JPH0639700B2
JPH0639700B2 JP8550686A JP8550686A JPH0639700B2 JP H0639700 B2 JPH0639700 B2 JP H0639700B2 JP 8550686 A JP8550686 A JP 8550686A JP 8550686 A JP8550686 A JP 8550686A JP H0639700 B2 JPH0639700 B2 JP H0639700B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する分野〕 本発明はシリコンを含有する堆積膜、とりわけ機能性
膜、殊に半導体デバイス、電子写真用の感光デバイス、
画像入力用のラインセンサー、撮像デバイスなどに用い
る多結晶状のシリコン含有堆積膜を形成するのに好適な
方法に関する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a silicon-containing deposited film, especially a functional film, particularly a semiconductor device, a photosensitive device for electrophotography,
The present invention relates to a method suitable for forming a polycrystalline silicon-containing deposited film used in a line sensor for image input, an imaging device, and the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

例えば、アモルフアスシリコン膜の形成には、真空蒸着
法、プラズマCVD法、CVD法、反応性スパツタリン
グ法、イオンプレーテイング法、光CVD法などが試み
られており、一般的には、プラズマCVD法が広く用い
られ、企業化されている。
For example, a vacuum vapor deposition method, a plasma CVD method, a CVD method, a reactive sputtering method, an ion plating method, an optical CVD method, or the like has been attempted to form an amorphous silicon film, and in general, a plasma CVD method is used. Is widely used and commercialized.

而乍らアモルフアスシリコンで構成される堆積膜は電気
的、光学的特性及び、繰返し使用での疲労特性あるいは
使用環境特性、更には均一性、再現性を含めた生産性、
量産性の点において、更に総合的な特性の向上を図る余
地がある。
In addition, the deposited film composed of amorphous silicon has electrical and optical characteristics, fatigue characteristics after repeated use or environmental characteristics of use, and further productivity including uniformity and reproducibility.
In terms of mass productivity, there is room for further improvement in overall characteristics.

特に、堆積膜の応用用途によっては、電気的特性,大面
積化,膜厚均一化,膜品質の均一性を十分満足させ、し
かも高速成膜によって再現性のある量産化を図ねばなら
ないため、プラズマCVD法によるアモルフアスシリコ
ン堆積膜の形成においては、量産装置に多大な設備投資
が必要となり、またその量産の為の管理項目も複雑にな
って、管理許容幅も狭くなり、装置の調整も微妙である
ことからこれらのことが、今後改善すべき問題点として
指摘されている。
In particular, depending on the application of the deposited film, electrical characteristics, large area, uniform film thickness, and uniform film quality must be fully satisfied, and high-speed film formation must achieve reproducible mass production. In forming an amorphous silicon deposited film by the plasma CVD method, a large amount of capital investment is required for a mass production device, and the management items for the mass production are complicated, the management allowable range is narrowed, and the adjustment of the device is also required. Since these are subtle, these are pointed out as problems to be improved in the future.

他方、多結晶堆積膜の形成においては、常圧CVD法や
LPCVD法などが用いられているが高温を必要とし、
従って高融点の基板材料に限定される一方、結晶粒径の
制御や粒界に存在する欠陥の補償あるいは結晶面を揃え
ることの困難さなどから、実用可能な特性が得られな
い、大面積化が難しい、均一な膜厚あるいは膜質が得ら
れない、再現性に乏しい等の問題点が指摘されている。
On the other hand, atmospheric pressure CVD method, LPCVD method and the like are used for forming the polycrystalline deposited film, but high temperature is required,
Therefore, while it is limited to high melting point substrate materials, practical properties cannot be obtained due to difficulty in controlling crystal grain size, compensating for defects existing at grain boundaries, or aligning crystal faces, etc. It has been pointed out that there are problems such as difficulty in obtaining, uniform film thickness or film quality, and poor reproducibility.

又、プラズマCVD法においては、常圧CVD法やLP
CVD法に比べ基板の低温化が可能であるが、一方安定
したプラズマを形成するために、反応装置の構造が限定
され、しかもその他のパラメータ(導入ガス種、ガス流
量、圧力、高周波電力、排気速度等)も多く存在し、プ
ラズマに与える影響も各々大きい。従ってこれらのパラ
メータのわずかな変動及びその組み合わせによってプラ
ズマが微妙に変動し、堆積膜の均一性や電気的、光学的
特性に悪影響を及ぼすことが少なくなかった。さらにプ
ラズマ中に存在する電子やイオンの堆積膜に対する衝撃
によるダメージも大きく、膜特性を劣化させる要因の一
つとなっている。
In the plasma CVD method, atmospheric pressure CVD method and LP
Although the temperature of the substrate can be lowered as compared with the CVD method, on the other hand, the structure of the reactor is limited to form a stable plasma, and other parameters (introduced gas species, gas flow rate, pressure, high frequency power, exhaust gas) There are many velocities, etc., and each has a great influence on the plasma. Therefore, it is not uncommon for the plasma to be subtly fluctuated by a slight fluctuation of these parameters or a combination thereof, which adversely affects the uniformity of the deposited film and the electrical and optical characteristics. Further, the damage of the deposited film of electrons and ions existing in the plasma to the deposited film is also large, which is one of the factors that deteriorate the film characteristics.

上述のごとく、現状ではアモルフアスシリコン膜、多結
晶シリコン膜の双方において、その形成方法に帰因する
問題点が存在しており、特に、堆積膜の電気的特性の向
上並びに安定性の面から多結晶シリコン膜の形成におい
て、その実用可能な特性、均一性、安定性を維持しつ
つ、低コストで大面積の多結晶シリコン膜を形成する方
法を開発することが望まれている。
As described above, at present, both amorphous silicon films and polycrystalline silicon films have problems attributable to the formation method thereof, and particularly from the viewpoint of improving the electrical characteristics and stability of the deposited film. In forming a polycrystalline silicon film, it is desired to develop a method for forming a large-area polycrystalline silicon film at low cost while maintaining its practicable characteristics, uniformity, and stability.

本発明は上述した、常圧CVD法,LPCVD法,プラ
ズマCVD法の欠点を除去し、しかも従来の形成方法に
よらない新規な多結晶堆積膜形成方法を提供するもので
ある。
The present invention provides a novel method for forming a polycrystalline deposited film which eliminates the above-mentioned drawbacks of the atmospheric pressure CVD method, the LPCVD method and the plasma CVD method, and which does not rely on the conventional forming method.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は、形成される多結晶膜の諸特性,成膜速
度,再現性の向上及び膜品質の均一化を図りながら、膜
の大面積化に適し、膜の生産性の向上、及び量産化を容
易に達成することのできる多結晶堆積膜形成法を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to improve various characteristics of a polycrystalline film to be formed, film forming rate, reproducibility, and uniform film quality, and is suitable for increasing the area of the film, improving the productivity of the film, and It is an object of the present invention to provide a method for forming a polycrystalline deposited film that can easily achieve mass production.

前記目的を達するための本発明は、基体上に堆積膜を形
成する為の成膜空間内に、ケイ素とハロゲンを含む化合
物を分解することにより生成される活性種(A)と、該
活性種(A)と化学的相互作用をする成膜用化学物質に
より生成される活性種(B)とを夫々別々に導入し、化
学反応させることによって前記基体上に堆積膜を形成す
る堆積膜形成法に於て、前記基体として結晶配向性表面
を有する基体を用い、前記堆積膜の形成の際に、前記堆
積膜に対してエツチング作用を有するガスまたはその活
性種を堆積膜成長表面に供給して、前記堆積膜の表面に
エツチング作用を施すことで特定の面方位の結晶成長を
優先的に行うことを特徴とした膜形成法である。
Means for Solving the Problems The present invention for attaining the above-mentioned object is to provide an active species (A) produced by decomposing a compound containing silicon and halogen in a film forming space for forming a deposited film on a substrate, and the active species (A). A deposition film forming method for forming a deposition film on the substrate by separately introducing (A) and the active species (B) generated by a film-forming chemical substance that chemically interacts with each other and chemically reacting them. In this case, a substrate having a crystallographically oriented surface is used as the substrate, and a gas having an etching action on the deposited film or its active species is supplied to the deposited film growth surface when the deposited film is formed. The film forming method is characterized by preferentially performing crystal growth in a specific plane orientation by applying an etching action to the surface of the deposited film.

本発明においては多結晶堆積膜を形成するための成膜空
間においてプラズマを生起させる代りに、ケイ素とハロ
ゲンを含む化合物を分解することにより生成される活性
種(A)と該活性種(A)と化学的相互作用をする成膜
用の化学物質より生成される活性種(B)との共存下に
於いて、これ等による化学的相互作用を生起させ、表面
が結晶配向性を有する基体上に多結晶堆積膜が形成する
と同時に、ハロゲン含有ガス及び/又はハロゲンを含む
活性種によって前記多結晶堆積膜をエツチングすること
で前記基体上の配向に対応した一定の結晶面方位を優先
的に有する多結晶堆積膜を形成する事が可能となる。
In the present invention, an active species (A) generated by decomposing a compound containing silicon and a halogen and the active species (A) instead of generating plasma in a film formation space for forming a polycrystalline deposited film In the presence of an active species (B) generated from a film-forming chemical substance that chemically interacts with the above, a chemical interaction is caused by these substances on a substrate having a crystallographic orientation. At the same time that a polycrystalline deposited film is formed on the substrate, the polycrystalline deposited film is etched by a halogen-containing gas and / or an active species containing a halogen to preferentially have a certain crystal plane orientation corresponding to the orientation on the substrate. It becomes possible to form a polycrystalline deposited film.

又、本発明によれば、成膜空間の雰囲気温度、基体温度
を所望に従って任意に制御することにより、より安定し
たCVD法とすることができる。
Further, according to the present invention, a more stable CVD method can be realized by arbitrarily controlling the atmospheric temperature of the film forming space and the substrate temperature as desired.

本発明の方法が従来のCVD法と違う点の1つは、あら
かじめ成膜空間とは異なる空間(以下、活性化空間とい
う)に於いて活性化された活性種を使う事である。この
ことにより、従来のCVD法より成膜速度を飛躍的に伸
ばすことができ、加えて堆積膜形成の際の基体温度も一
層の低温化を図ることが可能になり、膜品質の安定した
堆積膜を工業的に大量に、しかも低コストで提供でき
る。本発明では、成膜空間に導入される活性化空間
(A)からの活性種(A)は、生産性及び取扱い易さな
どの点から、その寿命が0.1秒以上、より好ましくは1
秒以上、最適には10秒以上あるものが、所望に従って
選択されて使用され、この活性種(A)の構成要素が成
膜空間で形成される堆積膜を構成する成分を構成するも
のとなる。又、成膜用の化学物質は、活性化空間(B)
に於いて活性化エネルギーを作用されて活性化されて、
成膜空間に導入され堆積膜を形成する際、同時に活性化
空間(A)から導入され、形成される堆積膜の構成成分
となる構成要素を含む活性種(A)と化学的に相互作用
する。その結果、所望の基体上に堆積膜が容易に形成さ
れる。
One of the differences between the method of the present invention and the conventional CVD method is that the activated species previously activated in a space different from the film formation space (hereinafter referred to as an activation space) are used. As a result, it is possible to dramatically increase the film formation rate as compared with the conventional CVD method, and it is also possible to further lower the substrate temperature during the formation of the deposited film, and the deposition with stable film quality can be achieved. Membranes can be provided industrially in large quantities and at low cost. In the present invention, the active species (A) from the activation space (A) introduced into the film formation space has a life of 0.1 seconds or more, more preferably 1 or more, from the viewpoints of productivity and easiness of handling.
Those that are not less than 10 seconds and optimally not less than 10 seconds are selected and used as desired, and the constituents of this active species (A) constitute the constituents of the deposited film formed in the film formation space. . Also, the chemical substance for film formation is the activation space (B).
Is activated by activation energy,
When being introduced into the film formation space to form a deposited film, at the same time, it chemically interacts with the active species (A) which is introduced from the activation space (A) and includes a constituent element which is a constituent component of the deposited film formed. . As a result, a deposited film is easily formed on the desired substrate.

さらに本発明のもう1つの特徴は同時に、膜成長表面に
供給されたハロゲン乃至ハロゲン化合物で代表されるエ
ツチング活性をもつガスまたはその活性種のエツチング
効果により、結晶の一定面方位を優先的に有する多結晶
堆積膜を形成することが可能となり、さらに前記基体表
面が配向性を有する基体を用いることにより秀れた多結
晶堆積膜を形成することが可能になることである。これ
は、膜堆積方法や堆積条件により異なるが、本発明の方
法では特に(1,1,0),(1,1,1)および
(1,0,0)が優勢である。基体表面の配向性、エツ
チングガスの種類や、エツチング条件を適当に選択する
ことにより、より強い配向性をもつ多結晶を堆積させる
条件を実現でき、基体表面の配向のみに配向した粒径の
大きな堆積膜の形成が可能となる。
Further, another feature of the present invention is that at the same time, a constant plane orientation of the crystal is preferentially provided by the etching effect of a gas having an etching activity represented by a halogen or a halogen compound supplied to the film growth surface or its active species. It is possible to form a polycrystalline deposited film, and it is possible to form an excellent polycrystalline deposited film by using a substrate whose surface has an orientation. Although this depends on the film deposition method and deposition conditions, (1,1,0), (1,1,1) and (1,0,0) are particularly dominant in the method of the present invention. By properly selecting the orientation of the substrate surface, the type of etching gas, and the etching conditions, it is possible to realize the conditions for depositing a polycrystal having a stronger orientation, and to achieve a large grain size oriented only to the orientation of the substrate surface. It is possible to form a deposited film.

本発明の特徴である結晶配向性を有する基体材料として
は、異なる物質の基体上に結晶成長させる為に次の様な
条件が必要である。つまり 1.基体表面の結晶材料の格子定数が堆積膜の格子定数
と一致しているか、きわめて近いこと。
As the substrate material having the crystal orientation, which is a feature of the present invention, the following conditions are necessary for crystal growth on substrates of different substances. That is, 1. The lattice constant of the crystalline material on the surface of the substrate matches or is very close to the lattice constant of the deposited film.

2.基体表面の結晶材料と堆積膜の熱膨張係数が一致し
ているか、きわめて近いこと。
2. The thermal expansion coefficients of the crystalline material on the substrate surface and the deposited film are the same or very close.

故に、特に結晶質Siの堆積膜を得る為に適当な基体の
表面を構成すべき材料としては、CaF,ZnS,Y
b,MnGa,NaCoF,NiSn,Fe
C,NiTex(x<0.7),CoMnO,NiM
nO,MaZn,CuCl,AlP,Siなどが挙
げられるが、前述の2つの条件から外れた場合でも堆積
条件を適切に選ぶことによって結晶質の堆積膜を得るこ
とが可能であり、上述の材料に限定されるものではな
い。
Therefore, CaF 2 , ZnS, Y is particularly suitable as a material for forming the surface of the substrate in order to obtain a deposited film of crystalline Si.
b, Mn 3 Ga, NaCoF 3 , Ni 3 Sn, Fe
3 C, NiTex (x <0.7), CoMnO 3 , NiM
Although nO 3 , MaZn 3 , CuCl, AlP, Si and the like can be mentioned, it is possible to obtain a crystalline deposited film by appropriately selecting the deposition conditions even when the above two conditions are deviated. The material is not limited.

本発明において、活性化空間(A)に導入されるケイ素
とハロゲンを含む化合物としては、例えば鎖状または環
状シラン化合物の水素原子の一部乃至全部をハロゲン原
子で置換した化合物が用いられ、具体的には、例えば、
SiuY+2(uは1以上の整数、YはF,Cl,
Br及びIより選択される少なくとも一種の元素であ
る。)で示される鎖状ハロゲン化ケイ素、SivY
(vは3以上の整数、Yは前述の意味を有する。)で示
される環状ハロゲン化ケイ素、SiuHxYy(u及び
Yは前述の意味を有する。x+y=2u又は2u+2で
ある。)で示される鎖状又は環状化合物などが挙げられ
る。
In the present invention, as the compound containing silicon and halogen introduced into the activation space (A), for example, a compound obtained by substituting a part or all of hydrogen atoms of a chain or cyclic silane compound with a halogen atom is used. For example,
SiuY 2 u +2 (u is an integer of 1 or more, Y is F, Cl,
It is at least one element selected from Br and I. ), A chain silicon halide represented by SivY 2 v
(V is an integer of 3 or more, Y has the above-mentioned meaning), and a chain represented by SiuHxYy (u and Y have the above-mentioned meaning. X + y = 2u or 2u + 2). Examples include a ring-shaped or cyclic compound.

具体的には、例えば、SiF, (SiF,(SiF, (SiF,Si,Si, SiHF,SiH,SiCl, (SiCl,SiBr, (SiBr,SiCl,SiBr, SiHCl,SiHCl,SiHCl, SiHBr,SiHi,SiCl などのガス状態の又は容易にガス化し得るものが挙げら
れる。
Specifically, for example, SiF 4 , (SiF 2 ) 5 , (SiF 2 ) 6 , (SiF 2 ) 4 , Si 2 F 6 , Si 3 F 8 , SiHF 3 , SiH 2 F 2 , SiCl 4 , ( SiCl 2 ) 5 , SiBr 4 , (SiBr 2 ) 5 , Si 2 Cl 6 , Si 2 Br 6 , SiHCl 3 , SiH 3 Cl, SiH 2 Cl 2 , SiHBr 3 , SiHi 3 , Si 2 Cl 3 F 3, etc. Examples include those in a gas state or easily gasified.

活性種(A)を生成させるためには、前記ケイ素とハロ
ゲンを含む化合物に加えて、必要に応じてケイ素単体等
他のケイ素化合物、水素、ハロゲン化合物(例えばF
ガス、Clガス、ガス化したBr,I等)などを
併用することができる。
In order to generate the active species (A), in addition to the compound containing silicon and halogen, if necessary, other silicon compounds such as silicon simple substance, hydrogen, and halogen compounds (for example, F 2
Gas, Cl 2 gas, gasified Br 2 , I 2, etc.) can be used together.

本発明において、活性化空間(A)で活性種(A)を生
成させる方法としては、各々の条件、装置を考慮してマ
イクロ波,RF,低周波,DC等の電気エネルギー,ヒ
ータ加熱,赤外線加熱等による熱エネルギー,光エネル
ギーなどの活性化エネルギーが使用される。
In the present invention, as a method for generating the active species (A) in the activation space (A), microwave, RF, low frequency, electric energy such as DC, heater heating, infrared rays are taken into consideration in consideration of each condition and device. Activation energy such as heat energy and light energy due to heating is used.

上述したものに、活性化空間(A)で熱、光,電気など
の励起エネルギーを加えることにより、活性種(A)が
生成される。
Activated species (A) are generated by applying excitation energy such as heat, light, or electricity to the above-mentioned substances in the activation space (A).

本発明の方法で用いられる活性化空間(B)に於いて、
活性種(B)を生成させる前記成膜用の化学物質として
は、水素ガス及び/又はハロゲン化合物(例えばF
ス、Clガス、ガス化したBr,I等)が有利に
用いられる。また、これらの成膜用の化学物質に加え
て、例えばヘリウム,アルゴン,ネオン等の不活性ガス
を用いることもできる。これらの成膜用の化学物質の複
数を用いる場合には、予め混合して活性化空間(B)内
にガス状態で導入することもできるし、あるいはこれら
の成膜用の化学物質をガス状態で夫々独立した供給源か
ら各個別に供給し、活性化空間(B)に導入することも
できるし、又夫々独立の活性化空間に導入して、夫々個
別に活性化することも出来る。
In the activation space (B) used in the method of the present invention,
Hydrogen gas and / or a halogen compound (for example, F 2 gas, Cl 2 gas, gasified Br 2 , I 2 etc.) is advantageously used as the chemical substance for forming the film to generate the active species (B). . Further, in addition to these chemical substances for film formation, for example, an inert gas such as helium, argon or neon can be used. When a plurality of these film-forming chemical substances are used, they can be mixed in advance and introduced into the activation space (B) in a gas state, or these film-forming chemical substances can be introduced into a gas state. It is also possible to separately supply each from an independent supply source and introduce them into the activation space (B), or to each independent activation space and activate each individually.

本発明において、成膜空間に導入される前記活性種
(A)と前記活性種(B)との量の割合は、成膜条件、
活性種の種類などで適宜所望に従って決められるが、好
ましくは10:1〜1:10(導入流量比)が適当であ
り、より好ましくは8:2〜4:6とされるのが望まし
い。
In the present invention, the ratio of the amount of the active species (A) and the amount of the active species (B) introduced into the film forming space depends on the film forming conditions,
The type of active species and the like are appropriately determined as desired, but 10: 1 to 1:10 (introduction flow rate ratio) is suitable, and more preferably 8: 2 to 4: 6.

さらに本発明の方法においては、成膜と同時にあるいは
殆んど同時に、エツチングが行なわれる。すなわち、エ
ツチング活性を初めから有するガスを導入するか、ある
いは、潜在エツチング性を有するガスに電気エネルギ
ー、熱エネルギー、光エネルギーなどによって分解し、
エツチング活性を有するガス及び活性種等を生成せしめ
て、基体上に形成しつつある堆積膜をエツチングする。
この時、多結晶堆積膜に対するエツチング速度は結晶面
によって異なり、堆積膜形成時のガス種、流量(比)、
基板温度等を適宜選択することによって基板表面の配向
性に対応する配向面を選択的に成膜することが可能であ
る。
Further, in the method of the present invention, etching is performed at the same time as or almost at the same time as film formation. That is, a gas having an etching activity from the beginning is introduced, or a gas having a latent etching property is decomposed by electric energy, thermal energy, light energy, etc.,
A gas having an etching activity, an active species and the like are generated to etch the deposited film which is being formed on the substrate.
At this time, the etching rate for the polycrystalline deposited film differs depending on the crystal plane, and the gas species, flow rate (ratio), and
By appropriately selecting the substrate temperature and the like, it is possible to selectively form an orientation plane corresponding to the orientation of the substrate surface.

本発明におけるエツチング作用を有するガスまたは活性
種としては、F,Cl、ガス化したBr,I
どのハロゲン、CHF,CF,C,CC
,CBrF,CCl,CClF,CCl
,CClなどのハロゲン化炭素、BC
,BFなどのハロゲン化ホウ素をはじめとするS
,NF,PFなどのハロゲン化物、更にこれら
のガスによるF,Clなどのラジカル,CF
CCl 、などのイオンが用いられる。これらは混合
して用いることもできるし、膜に影響を及ぼさない程度
のO,H、その他ガスを添加してエツチング特性を
コントロールすることができる。
Examples of the gas or active species having an etching action in the present invention include F 2 , Cl 2 , halogenated gas such as Br 2 , I 2 , CHF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , CC.
l 4 , CBrF 3 , CCl 2 F 2 , CCl 3 F, CCl
F 3 , C 2 Cl 2 F 4 and other halogenated carbons, BC
S, including boron halides such as l 3 and BF 3.
Halides such as F 6 , NF 3 and PF 5 , radicals such as F * and Cl * by these gases, CF 3 + ,
Ions such as CCl 3 + are used. These can be mixed and used, or the etching characteristics can be controlled by adding O 2 , H 2 , and other gases to the extent that they do not affect the film.

これらのガスまたは活性種の膜面に於るエツチングへの
導入法としては、別にエツチング空間を配して成膜と交
互にくり返してもよいし、成膜空間中にエツチング活性
を有した状態で導入して、成膜と同時にエツチング作用
をさせて、結晶性膜の成長方向を限定するという効果を
与えて、本発明の目的を達してもよい。
As a method of introducing these gases or active species into the etching on the film surface, an etching space may be separately provided and the process may be repeated alternately with the film formation, or in a state where the film formation space has etching activity. The object of the present invention may be achieved by introducing it, and effecting an etching action at the same time as the film formation to limit the growth direction of the crystalline film.

また本発明の方法により形成される堆積膜は、成膜中又
は成膜後に不純物元素でドーピングすることが可能であ
る。使用する不純物元素としては、p型不純物として周
期律表第III族Aの元素、例えばB,Al,Ga,I
n,Tl等が好適なものとして挙げられ、n型不純物と
しては、周期律表第V族Aの元素、例えばP,As,S
b,Bi等が好適なものとして挙げられるが、特にB,
Ga,P,Sb等が最適である。ドーピングされる不純
物の量は、所望される電気的・光学的特性に応じて適宜
決定される。
The deposited film formed by the method of the present invention can be doped with an impurity element during or after film formation. As an impurity element to be used, an element of Group III A of the periodic table such as B, Al, Ga, I is used as a p-type impurity.
Preferred examples thereof include n, Tl, and the like. Examples of the n-type impurities include elements of Group A of the periodic table, such as P, As, S.
Suitable examples include b and Bi, but especially B and
Ga, P, Sb, etc. are optimal. The amount of impurities to be doped is appropriately determined according to desired electrical / optical characteristics.

かかる不純物元素を成分として含む物質(不純物導入用
物質)としては、常温常圧でガス状態であるから、ある
いは少なくとも活性化条件下で気体であり、適宜の気化
装置で容易に気化し得る化合物を選択するのが好まし
い。この様な化合物としては、PH,P,PF
,PF,PCl,AsH,AsF,As
,AsCl,SbH,SbF,SiH,B
,BCl,BBr,B,B10,B
,B11,B10,B12,AlCl等を
挙げることができる。不純物元素を含む化合物は、1種
用いても2種以上併用してもよい。
As the substance containing such an impurity element as a component (impurity introducing substance), a compound that is in a gas state at room temperature and atmospheric pressure or is a gas at least under activation conditions and can be easily vaporized by an appropriate vaporizer is used. It is preferable to select it. Examples of such compounds include PH 3 , P 2 H 4 and PF.
3 , PF 5 , PCl 3 , AsH 3 , AsF 3 , As
F 5, AsCl 3, SbH 3 , SbF 5, SiH 3, B
F 3, BCl 3, BBr 3 , B 2 H 6, B 4 H 10, B 5
H 9, B 5 H 11, B 6 H 10, B 6 H 12, AlCl 3 and the like. The compound containing an impurity element may be used alone or in combination of two or more.

不純物元素を成分として含む化合物は、ガス状態で直接
成膜空間内に導入しても差支えないし、或いは、予め活
性化空間(A)乃至は活性化空間(B)、又は第3の活
性化空間(C)で活性化してその後、成膜空間に導入す
ることもできる。
The compound containing the impurity element as a component may be directly introduced into the film formation space in a gas state, or the activation space (A) or the activation space (B) or the third activation space may be previously introduced. It can be activated in (C) and then introduced into the film formation space.

次に図面を参照しながら、多結晶シリコン膜を堆積させ
る場合の本発明堆積膜形成法の一例を具体的に説明す
る。
Next, an example of the deposited film forming method of the present invention for depositing a polycrystalline silicon film will be specifically described with reference to the drawings.

第1図は本発明方法の実施される堆積膜形成装置の一例
の概略構成を示す部分断面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a schematic configuration of an example of a deposited film forming apparatus for carrying out the method of the present invention.

第1図において101はその内部で多結晶シリコン膜の
堆積が行なわれる堆積室であり、堆積室101内は排気
管121を通して不図示の排気系に接続され、排気バル
ブ120によって堆積室101内を所望の圧力に保持す
ることができる。堆積室101の圧力は通常10-5To
rr〜1.0Torr、好ましくは10-4Torr〜0.1T
orrに調整される。堆積室101には基体支持台10
2上に所望の基体103が載置される。
In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a deposition chamber in which a polycrystalline silicon film is deposited. The inside of the deposition chamber 101 is connected to an exhaust system (not shown) through an exhaust pipe 121, and an exhaust valve 120 is used to move the inside of the deposition chamber 101. It can be maintained at the desired pressure. The pressure in the deposition chamber 101 is usually 10 −5 To
rr to 1.0 Torr, preferably 10 −4 Torr to 0.1T
adjusted to orr. The substrate support 10 is provided in the deposition chamber 101.
A desired substrate 103 is placed on the substrate 2.

104は基体加熱用のヒーターであり、導線105を介
して給電され、発熱する。基体温度は特に制限されない
が、本発明方法を実施するにあたっては、好ましくは1
00〜500℃、より好ましくは150〜400℃であ
ることが望ましい。
Reference numeral 104 denotes a heater for heating the substrate, which is supplied with power via the conductor wire 105 to generate heat. Although the substrate temperature is not particularly limited, it is preferably 1 in carrying out the method of the present invention.
It is desirable that the temperature is from 00 to 500 ° C, more preferably from 150 to 400 ° C.

106乃至111は、ガス供給源であり、ケイ素化合
物、及び必要に応じて用いられる水素、ハロゲン化合
物、不活性ガス、不純物元素を成分とする化合物の数に
応じて設けられる。原料化合物のうち液状のものを使用
する場合には、適宜の気化装置を具備させる。図中ガス
供給源106乃至111の符合にaを付したのは分岐
管、bを付したのは流量計、cを付したのは各流量計の
高圧側の圧力を計測する圧力計、d又はeを付したのは
各気体流量を調整するためのバルブである。112,1
25,126は成膜空間へのガス導入管である。
Reference numerals 106 to 111 denote gas supply sources, which are provided according to the number of silicon compounds and, if necessary, hydrogen, halogen compounds, inert gases, and compounds containing impurity elements as components. When using a liquid one of the raw material compounds, an appropriate vaporizer is provided. In the figure, the gas supply sources 106 to 111 are denoted by a in the form of a branch pipe, b is denoted by a flow meter, c is denoted by a pressure gauge for measuring the pressure on the high pressure side of each flow meter, d Alternatively, a valve denoted by e is a valve for adjusting each gas flow rate. 112,1
Reference numerals 25 and 126 are gas introduction pipes to the film formation space.

又、114、123は各々、活性種(A)及び活性種
(B)を生起する活性化空間であり、113,122は
各々、活性種を生成させるためのマイクロ波プラズマ発
生装置である。
Further, 114 and 123 are activation spaces for generating active species (A) and active species (B), respectively, and 113 and 122 are microwave plasma generators for generating active species.

116,117,118および119は活性種(A)及
び活性種(B)もしくはこれらの化学反応によって生成
された物質の流れを示す。
Reference numerals 116, 117, 118 and 119 represent flows of the active species (A) and the active species (B) or substances produced by their chemical reaction.

以下実施例を示し、本発明について更に詳細に説明する
が、本発明はこれら実施例によって限定されるものでは
ない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

(実施例1) 基体として4cm×4cmのCaF単結晶基板(但し
(110)に配向)も用い第1図の装置を用いて該基板
上に多結晶シリコン膜を形成した。すなわち、該基体1
03を支持台102上に載置し、排気装置を用いて堆積
室101内を排気し、約10-6Torrに減圧した。ガ
ス供給用ボンベ106よりHガス45sccmをガス
導入管125を介して活性化室(B)123に導入し
た。活性化室(B)123内に導入されたHガス等は
マイクロ波プラズマ発生装置122により活性化されて
活性水素等とされ、導入管124を通じて、活性水素等
を成膜室101に導入した。
Example 1 A 4 cm × 4 cm CaF 2 single crystal substrate (however, oriented to (110)) was used as a substrate, and a polycrystalline silicon film was formed on the substrate using the apparatus shown in FIG. That is, the base 1
03 was placed on the support base 102, the inside of the deposition chamber 101 was evacuated by using an exhaust device, and the pressure was reduced to about 10 −6 Torr. 45 sccm of H 2 gas was introduced into the activation chamber (B) 123 from the gas supply cylinder 106 through the gas introduction pipe 125. The H 2 gas or the like introduced into the activation chamber (B) 123 is activated by the microwave plasma generator 122 into active hydrogen or the like, and the active hydrogen or the like is introduced into the film forming chamber 101 through the introduction pipe 124. .

又、他方、活性化室(A)114にSiFガス25s
ccm導入した。活性化室(A)114内に導入された
SiFガスはマイクロ波プラズマ発生装置113によ
り活性化されてSiFを起源とする活性種が導入管1
12を通じて、成膜室101に導入される。さらにF
ガス15sccmをガス導入管126を通じて成膜室1
01に導入した。
On the other hand, in the activation chamber (A) 114, SiF 4 gas 25s
ccm was introduced. The SiF 4 gas introduced into the activation chamber (A) 114 is activated by the microwave plasma generator 113, and activated species originating from SiF 4 are introduced into the introduction pipe 1
It is introduced into the film forming chamber 101 through 12. Further F 2
15 sccm of gas is introduced into the film forming chamber 1 through the gas introducing pipe 126.
01 introduced.

成膜室101内の圧力を0.02Torrに保ち、あらかじ
めヒーター104によって基体103を350℃に加熱
した。ハロゲン系物質によるエツチング速度の違いを利
用して、前記の多結晶シリコン膜を堆積と同時にエツチ
ングすることで一定の配向性の強い多結晶シリコン膜を
形成した。この時、結晶面によるエツチング速度の違い
は(1,0,0)>(1,1,1)>(1,1,0)で
あり、(1,1,0)面を主要な結晶面として有する多
結晶シリコン膜が形成された。すなわち形成された堆積
膜をX線回折によって評価したとこる、(1,1,0)
面を反映する結晶角(2θ)47.3度におけるピーク強度
が、各々(1,1,1)面、(1,0,0)面を反映す
る結晶角(2θ)28.4度及び69.2度のピーク強度に対し
て500〜∞倍の値を示した。さらに透過型電子顕微鏡
によって観察したところ、結晶粒径は1.2μmであっ
た。
The pressure in the film forming chamber 101 was maintained at 0.02 Torr, and the substrate 103 was previously heated to 350 ° C. by the heater 104. By utilizing the difference in etching speed depending on the halogen-based material, the above-mentioned polycrystalline silicon film was etched at the same time as the deposition, thereby forming a polycrystalline silicon film having a certain strong orientation. At this time, the difference in etching speed depending on the crystal plane is (1,0,0)>(1,1,1)> (1,1,0), and the (1,1,0) plane is the main crystal plane. As a result, a polycrystalline silicon film having is formed. That is, the formed deposited film was evaluated by X-ray diffraction, (1,1,0)
The peak intensities at the crystal angle (2θ) 47.3 degrees reflecting the planes are the crystal angles (2θ) 28.4 degrees and 69.2 degrees reflecting the (1,1,1) plane and the (1,0,0) plane, respectively. The value was 500 to ∞ times. Further, when observed by a transmission electron microscope, the crystal grain size was 1.2 μm.

又、前記堆積膜をFT−IRによって分析したところ、
2000cm-1近傍に弱いピークが認められ、水素含有
量は0.2原子%であった。
When the deposited film was analyzed by FT-IR,
A weak peak was observed near 2000 cm −1 and the hydrogen content was 0.2 atom%.

上述の成膜条件並びに堆積膜の評価結果を各々第1表並
びに第2表に示す。
The above-mentioned film forming conditions and the evaluation results of the deposited film are shown in Table 1 and Table 2, respectively.

(実施例2) ガス種及び流量を第3表のごとく変化させ、ガス導入管
から別にエツチング性ガスを導入し実施例1と同等の条
件で成膜した。評価結果を第4表に示す。
(Example 2) The film type and the flow rate were changed as shown in Table 3, and an etching gas was separately introduced from the gas introduction pipe to form a film under the same conditions as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 4.

(実施例3) 基体として4cm×3cmのZnS単結晶基板(但し水
平面に対し(110)に配向)を用い(実施例1)同様
に第5表に示す作製条件の下で作製したところ第6表に
示す良質な多結晶シリコン膜が形成された。
(Example 3) A ZnS single crystal substrate of 4 cm x 3 cm (however, oriented to (110) with respect to the horizontal plane) was used as a substrate (Example 1). A good quality polycrystalline silicon film shown in the table was formed.

以下、実施例4,5に基体としてそれぞれ、ZnS多結
晶(110)配向、ZnS多結晶(111)配向を用い
て良質な多結晶シリコン膜を形成しその作製条件及び諸
特性をそれぞれ第7,8表、第9,10表にまとめた。
Hereinafter, in Examples 4 and 5, a high-quality polycrystalline silicon film was formed by using ZnS polycrystal (110) orientation and ZnS polycrystal (111) orientation as substrates, and the production conditions and various characteristics thereof are respectively described in Section 7, It is summarized in Table 8 and Tables 9 and 10.

(発明の効果) 以上本発明により、非常に配向性の高いダレインサイズ
の大きな膜が作成することができた。上記の配向性の高
い膜を用いた薄膜トランジスタは高い移動度を有し、デ
イスプレイやセンサーの駆動用として充分な機能するこ
とができる。
(Effect of the Invention) As described above, according to the present invention, a film having a very high orientation and a large dahrain size can be formed. The thin film transistor using the above-mentioned highly oriented film has a high mobility and can sufficiently function for driving a display or a sensor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明堆積膜形成装置の断面図である。 101……堆積室 102……基体 103……堆積膜 104……基体加熱用ヒーター 106〜111……ガス供給源 114……活性化室(A) 123……活性化室(B) FIG. 1 is a sectional view of the deposited film forming apparatus of the present invention. 101 ... Deposition chamber 102 ... Substrate 103 ... Deposition film 104 ... Substrate heating heaters 106-111 ... Gas supply source 114 ... Activation chamber (A) 123 ... Activation chamber (B)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基体上に堆積膜を形成する為の成膜空間内
に、ケイ素とハロゲンを含む化合物を分解することによ
り生成される活性種(A)と、該活性種(A)と化学的
相互作用をする成膜用化学物質より生成される活性種
(B)とを夫々別々に導入し、化学反応させることによ
って前記基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成法に於
て、前記基体として結晶配向性表面を有する基体を用
い、前記堆積膜の形成の際に、前記堆積膜に対してエツ
チング作用を有するガスまたはその活性種を堆積膜成長
表面に供給して、前記堆積膜の表面にエツチング作用を
施すことで特定の面方位の結晶成長を優先的に行うこと
を特徴とする堆積膜形成法。
1. An active species (A) produced by decomposing a compound containing silicon and a halogen in a film forming space for forming a deposited film on a substrate, and the active species (A) and a chemistry. The active species (B) generated from the film-forming chemical substance that interacts with each other separately and chemically react with each other to form a deposited film on the substrate. When a substrate having a crystallographically oriented surface is used as the substrate, a gas having an etching action on the deposited film or its active species is supplied to the deposited film growth surface during formation of the deposited film to A deposited film forming method characterized by preferentially performing crystal growth in a specific plane orientation by applying an etching action to the surface.
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