JPH0639703B2 - 堆積膜形成法 - Google Patents
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- JPH0639703B2 JPH0639703B2 JP61086826A JP8682686A JPH0639703B2 JP H0639703 B2 JPH0639703 B2 JP H0639703B2 JP 61086826 A JP61086826 A JP 61086826A JP 8682686 A JP8682686 A JP 8682686A JP H0639703 B2 JPH0639703 B2 JP H0639703B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業の属する分野〕 本発明はシリコンを含有する堆積膜、とりわけ機能成
膜、殊に半導体デバイス、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シリ
コンの堆積膜を形成するのに好適な方法に関する。
膜、殊に半導体デバイス、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シリ
コンの堆積膜を形成するのに好適な方法に関する。
従来の技術としては絶縁体基体上の多結晶又は非晶質半
導体層にエネルギービームを照射して粗大粒の多結晶又
は単結晶半導体層を形成する方法が提案されている。例
えば、シリコン基板をＳｉＯ２又はＳｉＮ等の絶縁膜で
おおってその上に多結晶層を減圧ＣＶＤ法、常法ＣＶＤ
法、プラズマＣＶＤ法等により被着し、これを連続ビー
ムのレーザー光又は電子線により照射アニールすること
により粗大粒の多結晶又は単結晶シリコン層を製造する
ことができる。しかし従来の方法では多結晶シリコンの
結晶粒径や結晶粒の位置を制御することが困難であり結
晶面方位についても制御することが困難であった。この
ため半導体基板上に素子を形成する半導体装置において
その特性のバラツキと信頼性に問題があった。
導体層にエネルギービームを照射して粗大粒の多結晶又
は単結晶半導体層を形成する方法が提案されている。例
えば、シリコン基板をＳｉＯ２又はＳｉＮ等の絶縁膜で
おおってその上に多結晶層を減圧ＣＶＤ法、常法ＣＶＤ
法、プラズマＣＶＤ法等により被着し、これを連続ビー
ムのレーザー光又は電子線により照射アニールすること
により粗大粒の多結晶又は単結晶シリコン層を製造する
ことができる。しかし従来の方法では多結晶シリコンの
結晶粒径や結晶粒の位置を制御することが困難であり結
晶面方位についても制御することが困難であった。この
ため半導体基板上に素子を形成する半導体装置において
その特性のバラツキと信頼性に問題があった。
従来技術のうちの１つには絶縁体膜表面に規則的な溝
（グレーテイング）を形成したのち多結晶又はアモルフ
アスシリコン層を被着し、これをアニールして結晶粒の
大きな多結晶又は単結晶化する方法（グラフオエピタキ
シー法）もあるが、この場合にも再現性に乏しいもので
ありかつ結晶面方位を制御するに至らなかった。このた
め、上述の問題点を解決すべく新規な膜堆積法が望まれ
ていた。
（グレーテイング）を形成したのち多結晶又はアモルフ
アスシリコン層を被着し、これをアニールして結晶粒の
大きな多結晶又は単結晶化する方法（グラフオエピタキ
シー法）もあるが、この場合にも再現性に乏しいもので
ありかつ結晶面方位を制御するに至らなかった。このた
め、上述の問題点を解決すべく新規な膜堆積法が望まれ
ていた。
本発明は上述した欠点を除去すると同時に従来の形成方
法によらない新規な多結晶膜形成法を提供するものであ
る。
法によらない新規な多結晶膜形成法を提供するものであ
る。
本発明の目的は、上記の問題点を解決するために為され
たもので結晶面方位のそろった良質の多結晶膜を得るこ
とのできる新しい多結晶膜形成法を用い、該形成法の堆
積の以前に、基体上に予め集束した光或いはマイクロ波
等の電磁波又は電子線等を含むエネルギービームを照射
して、前記基体上に於ける結晶核発生の位置を限定し、
多結晶の結晶粒径を制御しながら堆積することを特徴と
する多結晶堆積膜形成法を提供するものである。
たもので結晶面方位のそろった良質の多結晶膜を得るこ
とのできる新しい多結晶膜形成法を用い、該形成法の堆
積の以前に、基体上に予め集束した光或いはマイクロ波
等の電磁波又は電子線等を含むエネルギービームを照射
して、前記基体上に於ける結晶核発生の位置を限定し、
多結晶の結晶粒径を制御しながら堆積することを特徴と
する多結晶堆積膜形成法を提供するものである。
本発明に於いては、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、化学反応させる事
によって前記基体上に堆積膜を形成するにあたって、予
め前記基体に集束した光又は電磁波或いは電子線を含む
エネルギービームを照射して前記基体上に於ける結晶核
発生もしくは促進する部分を離散的に形成しておき、前
記堆積膜に対してエツチング作用を有するガス又はその
活性種を堆積膜表面に供給して、前記堆積膜表面に該エ
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
先的に行うことが可能となる。
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、化学反応させる事
によって前記基体上に堆積膜を形成するにあたって、予
め前記基体に集束した光又は電磁波或いは電子線を含む
エネルギービームを照射して前記基体上に於ける結晶核
発生もしくは促進する部分を離散的に形成しておき、前
記堆積膜に対してエツチング作用を有するガス又はその
活性種を堆積膜表面に供給して、前記堆積膜表面に該エ
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
先的に行うことが可能となる。
まず、基体上に予め結晶核発生の位置を限定する方法に
ついて説明し、次に、前記基体を用い結晶面方位（配向
性）および、多結晶の粒径を制御しうる本発明による多
結晶膜形成について説明する。
ついて説明し、次に、前記基体を用い結晶面方位（配向
性）および、多結晶の粒径を制御しうる本発明による多
結晶膜形成について説明する。
前記に於ける基体上に結晶核発生の位置を限定する方法
とは、ｉ）基体上に集束した光或いはマイクロ波等の電
磁波又は電子線等を含むエネルギービームを局所的にス
ポツト状で照射することにより、基体上に局所的に堆積
膜を堆積させたり、或いは、ii）基体を局所的にエツチ
ングし基体表面上に凹凸をつけたり、或いは、iii）局
所的にスポツト状で照射されるエネルギービームにより
基体表面の一部を結晶化させたり、或いは、iv）基体表
面の吸着特性や化学活性を変化させる異性化などを誘起
させる方法、即ち基体上に表面エネルギー的に又は物理
的に局所性を持たせうる方法である。具体的には、ｉ）
基体上に局所的に堆積膜を形成させる方法としては、集
束した光或いはマイクロ波等の電磁波又は電子線等を含
むエネルギービームによりＣｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏ
ｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎをする反応性ガスを反応容器
内に入れ基体上に局所的にスポツト状で上記エネルギー
ビームを照射することにより基体上に堆積膜を局所的に
堆積する。ii）基体を局所的にエツチングする方法とし
ては、上記反応性ガスの代りに反応性エツチングガスを
反応容器内に入れることにより局所的に基体表面上に凹
凸をつける。又は、基体上にポジ型レジストを塗布して
おき、上記エネルギービームを局所的に照射して上記基
体表面上に凹凸をつける。iii），iv）、局所的にスポ
ツト状で結晶化或いは異性化する方法としては、基体上
に予め既知の方法例えばＲＦグロー放電法、真空蒸着
法、スパツター法又は光ＣＶＤ法等によりアモルフアス
薄膜を堆積しておき後に、局所的に上記エネルギービー
ムを照射することにより結晶化する方法又は、基体上に
予め有機化合物の薄膜を単分子累積法（ＬＢ法）、気相
吸着法、液相吸着法等の界面吸着法や電解重合法、蒸着
法又はスパツタ法等により堆積した後に、局所的に上記
エネルギービームを照射することにより異性化或いは結
晶化する方法である。或いは高分子材料基体上に上記エ
ネルギービームを局所的に照射することにより異性化し
て、核発生ケ所とすることも可能である。
とは、ｉ）基体上に集束した光或いはマイクロ波等の電
磁波又は電子線等を含むエネルギービームを局所的にス
ポツト状で照射することにより、基体上に局所的に堆積
膜を堆積させたり、或いは、ii）基体を局所的にエツチ
ングし基体表面上に凹凸をつけたり、或いは、iii）局
所的にスポツト状で照射されるエネルギービームにより
基体表面の一部を結晶化させたり、或いは、iv）基体表
面の吸着特性や化学活性を変化させる異性化などを誘起
させる方法、即ち基体上に表面エネルギー的に又は物理
的に局所性を持たせうる方法である。具体的には、ｉ）
基体上に局所的に堆積膜を形成させる方法としては、集
束した光或いはマイクロ波等の電磁波又は電子線等を含
むエネルギービームによりＣｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏ
ｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎをする反応性ガスを反応容器
内に入れ基体上に局所的にスポツト状で上記エネルギー
ビームを照射することにより基体上に堆積膜を局所的に
堆積する。ii）基体を局所的にエツチングする方法とし
ては、上記反応性ガスの代りに反応性エツチングガスを
反応容器内に入れることにより局所的に基体表面上に凹
凸をつける。又は、基体上にポジ型レジストを塗布して
おき、上記エネルギービームを局所的に照射して上記基
体表面上に凹凸をつける。iii），iv）、局所的にスポ
ツト状で結晶化或いは異性化する方法としては、基体上
に予め既知の方法例えばＲＦグロー放電法、真空蒸着
法、スパツター法又は光ＣＶＤ法等によりアモルフアス
薄膜を堆積しておき後に、局所的に上記エネルギービー
ムを照射することにより結晶化する方法又は、基体上に
予め有機化合物の薄膜を単分子累積法（ＬＢ法）、気相
吸着法、液相吸着法等の界面吸着法や電解重合法、蒸着
法又はスパツタ法等により堆積した後に、局所的に上記
エネルギービームを照射することにより異性化或いは結
晶化する方法である。或いは高分子材料基体上に上記エ
ネルギービームを局所的に照射することにより異性化し
て、核発生ケ所とすることも可能である。
次に上記方法により基体上に予め結晶核発生の位置を限
定した基体を用い配向性および多結晶の粒径を制御しう
る多結晶膜形成法について説明する。
定した基体を用い配向性および多結晶の粒径を制御しう
る多結晶膜形成法について説明する。
本発明の方法では堆積膜を形成するための成膜空間に於
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、化学的相互作用を生起させるた
め、形成される堆積膜はプラズマによる生成されたイオ
ンによるスパツタリングや電子等の悪影響を受けない。
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、化学的相互作用を生起させるた
め、形成される堆積膜はプラズマによる生成されたイオ
ンによるスパツタリングや電子等の悪影響を受けない。
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。
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。
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。これ
により、従来のＣＶＤ法より成膜速度を飛躍的に伸ばし
たり、又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、加えて外部から導入したエツチン
グ作用を有するガス又はその分解種のエツチング効果に
より結晶の一定面方位のみをもった膜、即ち配向性の強
くかつグレインサイズのそろった良質の膜の堆積が可能
となった。
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。これ
により、従来のＣＶＤ法より成膜速度を飛躍的に伸ばし
たり、又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、加えて外部から導入したエツチン
グ作用を有するガス又はその分解種のエツチング効果に
より結晶の一定面方位のみをもった膜、即ち配向性の強
くかつグレインサイズのそろった良質の膜の堆積が可能
となった。
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
性化エネルギーの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。
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
性化エネルギーの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。
本発明の堆積膜形成法では、前記化学的相互作用によっ
て基本的な膜堆積が行われるが、同時に働くエツチング
ガスのエツチング作用によって、基体或いは基体上に既
に成長した膜との成長性が選択される。即ち基体と膜と
の結合が比較的強い場合には、その部分が選択的に膜成
長を実現することになる。したがって基板上に化学的な
活性や吸着性の異なる部分があると、その配置に従って
結晶性の膜を成長させることが可能となる。Ｓｉの多結
晶成長時には成長速度の面方位依存性がある。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
（１１０）＞（１１１）＞（１００）が優勢である。こ
の条件下でエツチングガスの種類条件を適当に選択する
ことにより、より強い配向性の（１１０）＞＞（１１
１）＞＞（１００）条件を実現出来、ひいては（１１
０）面のみに配向したグレンサイズのそろった多結晶膜
の堆積膜が可能となる。もちろん条件により配向面方位
の制御も可能である。
て基本的な膜堆積が行われるが、同時に働くエツチング
ガスのエツチング作用によって、基体或いは基体上に既
に成長した膜との成長性が選択される。即ち基体と膜と
の結合が比較的強い場合には、その部分が選択的に膜成
長を実現することになる。したがって基板上に化学的な
活性や吸着性の異なる部分があると、その配置に従って
結晶性の膜を成長させることが可能となる。Ｓｉの多結
晶成長時には成長速度の面方位依存性がある。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
（１１０）＞（１１１）＞（１００）が優勢である。こ
の条件下でエツチングガスの種類条件を適当に選択する
ことにより、より強い配向性の（１１０）＞＞（１１
１）＞＞（１００）条件を実現出来、ひいては（１１
０）面のみに配向したグレンサイズのそろった多結晶膜
の堆積膜が可能となる。もちろん条件により配向面方位
の制御も可能である。
本発明に於いて、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Ｓ
ｉｕＹ２ｕ＋２（ｕは１以上の整数、ＹはＦ，Ｃｌ，Ｂ
ｒ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、ＳｉｖＹ２ｖ
（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。
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Ｓ
ｉｕＹ２ｕ＋２（ｕは１以上の整数、ＹはＦ，Ｃｌ，Ｂ
ｒ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、ＳｉｖＹ２ｖ
（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。
具体的には、例えば、 ＳｉＦ４，（ＳｉＦ２）５，（ＳｉＦ２）６，（ＳｉＦ
２）４，Ｓｉ２Ｆ６，Ｓｉ３Ｆ８，ＳｉＨＦ３，ＳｉＨ
２Ｆ２，ＳｉＣｌ４，（ＳｉＣｌ２）５，ＳｉＢｒ４，
（ＳｉＢｒ２）５，Ｓｉ２Ｃｌ６，Ｓｉ２Ｂｒ６，Ｓｉ
ＨＣｌ３，ＳｉＨ３Ｃｌ，ＳｉＨ２Ｃｌ２，ＳｉＨＢｒ
３，ＳｉＨｉ３，Ｓｉ２Ｃｌ３Ｆ３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。
２）４，Ｓｉ２Ｆ６，Ｓｉ３Ｆ８，ＳｉＨＦ３，ＳｉＨ
２Ｆ２，ＳｉＣｌ４，（ＳｉＣｌ２）５，ＳｉＢｒ４，
（ＳｉＢｒ２）５，Ｓｉ２Ｃｌ６，Ｓｉ２Ｂｒ６，Ｓｉ
ＨＣｌ３，ＳｉＨ３Ｃｌ，ＳｉＨ２Ｃｌ２，ＳｉＨＢｒ
３，ＳｉＨｉ３，Ｓｉ２Ｃｌ３Ｆ３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。
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Ｆ２
ガス、Ｃｌ２ガス、ガス化したＢｒ２，Ｉ２等）などを
併用することができる。
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Ｆ２
ガス、Ｃｌ２ガス、ガス化したＢｒ２，Ｉ２等）などを
併用することができる。
本発明に於いて、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。
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。
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。
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。
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Ｆ２ガ
ス，Ｃｌ２ガス，ガス化したＢｒ２，Ｉ２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、或いはこれらの
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。
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Ｆ２ガ
ス，Ｃｌ２ガス，ガス化したＢｒ２，Ｉ２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、或いはこれらの
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。
本発明に於いて、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。
（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。
上記方法により堆積された多結晶半導体膜はその結晶の
位置および形状、結晶面方位、結晶粒径を限定すること
ができ、上記半導体基板上に素子を形成する半導体装置
に於いて、その特性のバラツキを抑え、信頼性、生産性
を上げることが可能となった。
位置および形状、結晶面方位、結晶粒径を限定すること
ができ、上記半導体基板上に素子を形成する半導体装置
に於いて、その特性のバラツキを抑え、信頼性、生産性
を上げることが可能となった。
以下図面を用いて本発明による実施例について説明す
る。
る。
まず多結晶膜の形成装置について説明する。
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。
の概略構成を示す部分断面図である。
第１図に於いて、１０１はその内部でシリコン薄膜の堆
積が行なわれる堆積室であり、堆積室１０１内は排気口
１０６を通して不図示の排気系に接続され、堆積室１０
１内を所望の圧力に保持することができる。堆積室１０
１には励起種（Ａ）であるＳｉとハロゲンを含むラジカ
ルの導入管１０２と励起種（Ｂ）である水素ラジカルの
導入管１０３がそれぞれ１対の組になって設けられてい
る。各ラジカルの導入管の先は作用室１０８，１０８′
の所で太く、又出口１０９，１０９′で細くなってい
る。堆積室１０１内にはローラー１１０により紙面に垂
直な方向に往復移動可能な様に基体支持体１０４が保持
されている。そして該支持体１０４上には堆積用の基体
１０５が保持されている。出口１０９，１０９′より出
た各ラジカルは堆積室１０１内の基体近傍で混合し反応
して基体上で膜を形成する。
積が行なわれる堆積室であり、堆積室１０１内は排気口
１０６を通して不図示の排気系に接続され、堆積室１０
１内を所望の圧力に保持することができる。堆積室１０
１には励起種（Ａ）であるＳｉとハロゲンを含むラジカ
ルの導入管１０２と励起種（Ｂ）である水素ラジカルの
導入管１０３がそれぞれ１対の組になって設けられてい
る。各ラジカルの導入管の先は作用室１０８，１０８′
の所で太く、又出口１０９，１０９′で細くなってい
る。堆積室１０１内にはローラー１１０により紙面に垂
直な方向に往復移動可能な様に基体支持体１０４が保持
されている。そして該支持体１０４上には堆積用の基体
１０５が保持されている。出口１０９，１０９′より出
た各ラジカルは堆積室１０１内の基体近傍で混合し反応
して基体上で膜を形成する。
シリコンとハロゲンとを含むラジカルと水素ラジカルと
は、それぞれ図示しない加熱炉或いはプラズマ室等のラ
ジカル生成部に於いてそれぞれの原料ガスから生成せし
められた後に、それぞれ導入管１０２，１０３から作用
室１０８，１０８′内に導入される。その量は加熱炉又
はプラズマ室よりガスソース側のマスフローコントロー
ラーによって制御される。ローラー１１０は基板１０５
が紙面に垂直方向に長い場合に、上記ローラーを用いて
基板を移動させて基板上全面にシリコン薄膜を堆積する
のに供せられる。
は、それぞれ図示しない加熱炉或いはプラズマ室等のラ
ジカル生成部に於いてそれぞれの原料ガスから生成せし
められた後に、それぞれ導入管１０２，１０３から作用
室１０８，１０８′内に導入される。その量は加熱炉又
はプラズマ室よりガスソース側のマスフローコントロー
ラーによって制御される。ローラー１１０は基板１０５
が紙面に垂直方向に長い場合に、上記ローラーを用いて
基板を移動させて基板上全面にシリコン薄膜を堆積する
のに供せられる。
〔実施例１〕 まず第２図のように第１図の装置を応用した装置にてガ
ラス基板を核づけ室２１４におき石英窓２１５を通して
波長１９３ｎｍパルス幅２０ｎｓｅｃのＡｒＦエキシマ
レーザーを光学系を用いることによりレーザースポツト
径約１０μｍにしぼり８Ｗ／cm2で８０パルス、２５０
℃に保ったガラス基板に照射した。その際反応性ガスと
してＳｉ２Ｈ６、５０ｓｃｃｍを流し圧力を５Ｔｏｒｒ
としてアモルフアスシリコン膜を１μｍ間隔で製膜し
た。（第３図）このように結晶核発生の位置を予め限定
できた試料を反応室２１３に搬送して多結晶膜を堆積し
た。
ラス基板を核づけ室２１４におき石英窓２１５を通して
波長１９３ｎｍパルス幅２０ｎｓｅｃのＡｒＦエキシマ
レーザーを光学系を用いることによりレーザースポツト
径約１０μｍにしぼり８Ｗ／cm2で８０パルス、２５０
℃に保ったガラス基板に照射した。その際反応性ガスと
してＳｉ２Ｈ６、５０ｓｃｃｍを流し圧力を５Ｔｏｒｒ
としてアモルフアスシリコン膜を１μｍ間隔で製膜し
た。（第３図）このように結晶核発生の位置を予め限定
できた試料を反応室２１３に搬送して多結晶膜を堆積し
た。
堆積は、シリコンとハロゲンを含むラジカルの形成用の
原料ガスとしてＳｉＦ４ガスを用い、これを１１００℃
に保った反応炉に流入させ分解した後、導入管２０２か
ら作用室２０８へ放出すると同時、Ｈ２ガスを導入管２
０３に流入せしめ該導入管２０３に2.45ＧＨｚのマイク
ロ波を0.8Ｗ／cm2のパワーで導入しＨ２を分解させ作用
室２０８へ放出し、更に同時に導入管２１１よりエツチ
ングガスであるＸｅＦ２を基板２０５に向けて供給して
行った。基板温度は３００℃に保った。
原料ガスとしてＳｉＦ４ガスを用い、これを１１００℃
に保った反応炉に流入させ分解した後、導入管２０２か
ら作用室２０８へ放出すると同時、Ｈ２ガスを導入管２
０３に流入せしめ該導入管２０３に2.45ＧＨｚのマイク
ロ波を0.8Ｗ／cm2のパワーで導入しＨ２を分解させ作用
室２０８へ放出し、更に同時に導入管２１１よりエツチ
ングガスであるＸｅＦ２を基板２０５に向けて供給して
行った。基板温度は３００℃に保った。
この時、エツチングガスと原料ガスの量比を流量比に於
いてＸｅＦ２ガスの流量（ｓｃｃｍ）／ＳｉＦ４ガスの
流量（ｓｃｃｍ）の比で５／１００，１０／１００，１
５／１００，２０／１００，３０／１００と変えて、各
々１時間、圧力0.5Ｔｏｒｒに維持したところ表１のよ
うな特性の膜が堆積した。グレイン・サイズは透過型電
子顕微鏡を用いて測定した。この中でモビリテイ測定で
最もよい値を示したサンプルNo.３について表２の実施
例１としてモビリテイ測定値を示す。対比として一様表
面を有する石英基板上に本発明によらず形成した多結晶
Ｓｉ膜についての測定をＲで示した。これでわかるよう
に本発明によれば配向性がよく、ばらつきの少ない良好
な特性の膜が得られることがわかる。
いてＸｅＦ２ガスの流量（ｓｃｃｍ）／ＳｉＦ４ガスの
流量（ｓｃｃｍ）の比で５／１００，１０／１００，１
５／１００，２０／１００，３０／１００と変えて、各
々１時間、圧力0.5Ｔｏｒｒに維持したところ表１のよ
うな特性の膜が堆積した。グレイン・サイズは透過型電
子顕微鏡を用いて測定した。この中でモビリテイ測定で
最もよい値を示したサンプルNo.３について表２の実施
例１としてモビリテイ測定値を示す。対比として一様表
面を有する石英基板上に本発明によらず形成した多結晶
Ｓｉ膜についての測定をＲで示した。これでわかるよう
に本発明によれば配向性がよく、ばらつきの少ない良好
な特性の膜が得られることがわかる。
〔実施例２〕 実施例１と全く同じ条件で反応性ガスとしてＳｉ２Ｈ６
３ｓｃｃｍ、ＮＨ３１００ｓｃｃｍを流し圧力を１０Ｔ
ｏｒｒとしてアモルフアスチツ化シリコン膜をスポツト
状で基体上に形成し、実施例１と同様の方法で多結晶膜
を堆積した。それぞれ表２，表３に示す。
３ｓｃｃｍ、ＮＨ３１００ｓｃｃｍを流し圧力を１０Ｔ
ｏｒｒとしてアモルフアスチツ化シリコン膜をスポツト
状で基体上に形成し、実施例１と同様の方法で多結晶膜
を堆積した。それぞれ表２，表３に示す。
〔実施例３〕 核づけ形成にあたり実施例１と全く同じ条件で反応性ガ
スとしてＮＨ３２００ｓｃｃｍを流し圧力を５０Ｔｏｒ
ｒとしてアモルフアスチツ化シリコン膜を得、この上に
実施例１と同じ条件で堆積した多結晶膜の特性はそれぞ
れ表２，表３に示す。
スとしてＮＨ３２００ｓｃｃｍを流し圧力を５０Ｔｏｒ
ｒとしてアモルフアスチツ化シリコン膜を得、この上に
実施例１と同じ条件で堆積した多結晶膜の特性はそれぞ
れ表２，表３に示す。
〔実施例４〕 実施例１と全く同じ条件でアモルフアスシリコン膜をス
ポツト状で得た後更にＡｒＦエキシマレーザーのみを１
００パルスあてスポツト状の結晶化したシリコン膜を得
た。この上に堆積した多結晶膜の特性はそれぞれ表２，
表３に示す。
ポツト状で得た後更にＡｒＦエキシマレーザーのみを１
００パルスあてスポツト状の結晶化したシリコン膜を得
た。この上に堆積した多結晶膜の特性はそれぞれ表２，
表３に示す。
〔実施例５〕 核づけ形成に際し実施例１と全く同じ条件で核発生部形
成用の反応性ガスとして反応性エツチングガスＦ２を流
し圧力を５Ｔｏｒｒとしてガラス基板上にスポツト状に
エツチングを行なった。このようにして第４図のように
形成された基体を用いて実施例と同じ条件で堆積した多
結晶膜の特性をそれぞれ表２，表３に示す。
成用の反応性ガスとして反応性エツチングガスＦ２を流
し圧力を５Ｔｏｒｒとしてガラス基板上にスポツト状に
エツチングを行なった。このようにして第４図のように
形成された基体を用いて実施例と同じ条件で堆積した多
結晶膜の特性をそれぞれ表２，表３に示す。
〔実施例６〕 第５図に示した電子線照射装置に、ポジ型レジストであ
るポリ−メチルメタクリレート（Ｐ−ＭＭＡ）をスピナ
ー塗布しプレベーク等すませたガラス基板（コーニング
社製＃７０５９）を入れた後、電子線照射を行なった。
電子銃５０１から出た電子は偏向電極５０３ａ，５０３
ｂと制御電極５０２ａ，５０２ｂとによって基板５０５
上に電子の加速収束ビームを照射する。加速電圧５Ｋｅ
Ｖでビーム電流３ｍＡで絞った電子ビームを前記基体５
０５に照射し0.1μｍ径のスポツト状のパターンを0.1μ
ｍ間隔で真空度１０-5Ｔｏｒｒ中で作製した。第６図前
記基体を用い実施例１と全く同じ条件で多結晶膜を作製
した。前記堆積膜の特性を表２，３に示す。
るポリ−メチルメタクリレート（Ｐ−ＭＭＡ）をスピナ
ー塗布しプレベーク等すませたガラス基板（コーニング
社製＃７０５９）を入れた後、電子線照射を行なった。
電子銃５０１から出た電子は偏向電極５０３ａ，５０３
ｂと制御電極５０２ａ，５０２ｂとによって基板５０５
上に電子の加速収束ビームを照射する。加速電圧５Ｋｅ
Ｖでビーム電流３ｍＡで絞った電子ビームを前記基体５
０５に照射し0.1μｍ径のスポツト状のパターンを0.1μ
ｍ間隔で真空度１０-5Ｔｏｒｒ中で作製した。第６図前
記基体を用い実施例１と全く同じ条件で多結晶膜を作製
した。前記堆積膜の特性を表２，３に示す。
〔実施例７〕 予め既知の方法例えばＲＦグロー放電法、スパツタ法、
蒸着法等により又は光ＣＶＤ法によりガラス基体上にア
モルフアスシリコン薄膜を生成し、前記基体上に、結晶
核形成のために実施例１で用いた条件で反応性ガスを流
さずレーザーパルス数を１５０とし局所アニールを行い
局所的に結晶化を行なった。これを基体として用いて多
結晶膜を堆積した。前記堆積膜の特性を表２，３に示
す。
蒸着法等により又は光ＣＶＤ法によりガラス基体上にア
モルフアスシリコン薄膜を生成し、前記基体上に、結晶
核形成のために実施例１で用いた条件で反応性ガスを流
さずレーザーパルス数を１５０とし局所アニールを行い
局所的に結晶化を行なった。これを基体として用いて多
結晶膜を堆積した。前記堆積膜の特性を表２，３に示
す。
〔実施例８〕 ガラス基板（コーニング社製＃７０５９）上にＬＢ法で
ジアセチレン薄膜を１１層堆積し基体とした。まず、基
板を超純水にて洗浄し油性分を除去した後水中に侵せき
した後、クロロホルムにジアセチレンを溶解し５×１０
-3ｍｏｌ／の濃度にしたものを数滴滴下し、液面の圧
力を加えた後、その圧力を保持しながら１ｃｍ／ｍｉｎ
の速度で基板を上下して１１層の膜を堆積する。次に上
記の膜に集束したＵＶ光（２５４ｎｍ）を１０ｍＷ／cm
2の強度で照射し局所的に重合をさせて基板を作成し
た。この基板を用いて実施例１と同一条件で堆積した多
結晶膜の特性はそれぞれ表２，３に示す。
ジアセチレン薄膜を１１層堆積し基体とした。まず、基
板を超純水にて洗浄し油性分を除去した後水中に侵せき
した後、クロロホルムにジアセチレンを溶解し５×１０
-3ｍｏｌ／の濃度にしたものを数滴滴下し、液面の圧
力を加えた後、その圧力を保持しながら１ｃｍ／ｍｉｎ
の速度で基板を上下して１１層の膜を堆積する。次に上
記の膜に集束したＵＶ光（２５４ｎｍ）を１０ｍＷ／cm
2の強度で照射し局所的に重合をさせて基板を作成し
た。この基板を用いて実施例１と同一条件で堆積した多
結晶膜の特性はそれぞれ表２，３に示す。
以上本発明により、非常に配向性の高い、結晶粒の位置
やサイズの大きさを限定する膜を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ー
は高い移動度を有し、かつ、デバイス間のバラツキにつ
いても抑えることができ、デイスプレイやサンサーの駆
動用として充分な機能と信頼性を有することができる。
やサイズの大きさを限定する膜を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ー
は高い移動度を有し、かつ、デバイス間のバラツキにつ
いても抑えることができ、デイスプレイやサンサーの駆
動用として充分な機能と信頼性を有することができる。
第１図及び第２図は、夫々本発明に係わる堆積膜形成装
置の模式的説明図、第３図乃至第６図は、本発明に係わ
る工程を説明する為の模式的説明図である。 １０１……膜堆積室 １０２……シリコンとハロゲンを含むラジカル導入管 １０３……水素ラジカルの導入管 １０４……基板支持台 １０５……基板 １０６……排気口 １０８，１０８′……作用室 １０９，１０９′……励起種出口 １１０……ローラー １１１……エツチングガス導入管 ２０２……ガス導入管 ２０３……ガス導入管 ２０８……作用室 ２１３……反応室 ２１４……核づけ室 ２１５……石英窓 ３０１……基体 ３０２……結晶核 ４０１……基体 ６０１……基体 ６０２……レジスト ５０１……電子銃 ５０２ａ，５０２ｂ……制御電極 ５０３ａ，５０３ｂ……偏向電極 ５０４ａ，５０４ｂ……制御電極 ５０５……基体
置の模式的説明図、第３図乃至第６図は、本発明に係わ
る工程を説明する為の模式的説明図である。 １０１……膜堆積室 １０２……シリコンとハロゲンを含むラジカル導入管 １０３……水素ラジカルの導入管 １０４……基板支持台 １０５……基板 １０６……排気口 １０８，１０８′……作用室 １０９，１０９′……励起種出口 １１０……ローラー １１１……エツチングガス導入管 ２０２……ガス導入管 ２０３……ガス導入管 ２０８……作用室 ２１３……反応室 ２１４……核づけ室 ２１５……石英窓 ３０１……基体 ３０２……結晶核 ４０１……基体 ６０１……基体 ６０２……レジスト ５０１……電子銃 ５０２ａ，５０２ｂ……制御電極 ５０３ａ，５０３ｂ……偏向電極 ５０４ａ，５０４ｂ……制御電極 ５０５……基体
Claims (1)
- 【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、化学反応させる事によっ
て前記基体上に堆積膜を形成するにあたって、予め前記
基体に集束した光又は電磁波或いは電子線を含むエネル
ギービームを照射して前記基体上に於ける結晶核発生も
しくは促進する部分を離散的に形成しておき、前記堆積
膜に対してエツチング作用を有するガス又はその活性種
を堆積膜表面に供給して、前記堆積膜表面に該エツチン
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。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61086826A JPH0639703B2 (ja) | 1986-04-15 | 1986-04-15 | 堆積膜形成法 |
| AU71515/87A AU598247B2 (en) | 1986-04-15 | 1987-04-14 | Process for forming deposited film |
| AT87303341T ATE86794T1 (de) | 1986-04-15 | 1987-04-15 | Verfahren zur herstellung einer niedergeschlagenen schicht. |
| CA000534808A CA1292662C (en) | 1986-04-15 | 1987-04-15 | Process for forming deposited film |
| EP87303341A EP0242207B1 (en) | 1986-04-15 | 1987-04-15 | Process for forming deposited film |
| DE87303341T DE3784541T2 (de) | 1986-04-15 | 1987-04-15 | Verfahren zur Herstellung einer niedergeschlagenen Schicht. |
| ES87303341T ES2054666T3 (es) | 1986-04-15 | 1987-04-15 | Procedimiento para formar una pelicula depositada. |
| US07/363,309 US4942058A (en) | 1986-04-15 | 1989-06-08 | Process for forming deposited film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61086826A JPH0639703B2 (ja) | 1986-04-15 | 1986-04-15 | 堆積膜形成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62243768A JPS62243768A (ja) | 1987-10-24 |
| JPH0639703B2 true JPH0639703B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=13897615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61086826A Expired - Lifetime JPH0639703B2 (ja) | 1986-04-15 | 1986-04-15 | 堆積膜形成法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4942058A (ja) |
| EP (1) | EP0242207B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0639703B2 (ja) |
| AT (1) | ATE86794T1 (ja) |
| AU (1) | AU598247B2 (ja) |
| CA (1) | CA1292662C (ja) |
| DE (1) | DE3784541T2 (ja) |
| ES (1) | ES2054666T3 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CA1333040C (en) * | 1986-04-11 | 1994-11-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for forming deposited film |
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