JPH1055971A - 半導体薄膜の堆積方法 - Google Patents
半導体薄膜の堆積方法Info
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- JPH1055971A JPH1055971A JP12518297A JP12518297A JPH1055971A JP H1055971 A JPH1055971 A JP H1055971A JP 12518297 A JP12518297 A JP 12518297A JP 12518297 A JP12518297 A JP 12518297A JP H1055971 A JPH1055971 A JP H1055971A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、半導体薄膜の堆積方法において、
熱ＣＶＤの長所を生かし、かつ堆積速度を増加させるこ
とを目的とする。 【解決手段】 加熱された基板表面へ原料ガスと、要す
ればキャリアガスを供給し、シリコンまたはゲルマニウ
ムまたは炭素またはこれらの任意の混合薄膜を熱ＣＶＤ
により堆積する熱ＣＶＤを用いた半導体薄膜の堆積方法
において、熱ＣＶＤする前に、基板上へ励起水素を含む
プラズマを供給する。その後、基板を外気にさらすこと
なく加熱して原料ガスを供給して熱ＣＶＤすることによ
り、半導体薄膜を堆積する。
熱ＣＶＤの長所を生かし、かつ堆積速度を増加させるこ
とを目的とする。 【解決手段】 加熱された基板表面へ原料ガスと、要す
ればキャリアガスを供給し、シリコンまたはゲルマニウ
ムまたは炭素またはこれらの任意の混合薄膜を熱ＣＶＤ
により堆積する熱ＣＶＤを用いた半導体薄膜の堆積方法
において、熱ＣＶＤする前に、基板上へ励起水素を含む
プラズマを供給する。その後、基板を外気にさらすこと
なく加熱して原料ガスを供給して熱ＣＶＤすることによ
り、半導体薄膜を堆積する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体薄膜の堆積方法に
関し、特に熱を用いてガス原料から半導体薄膜を堆積す
る方法の改良に関する。
関し、特に熱を用いてガス原料から半導体薄膜を堆積す
る方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、熱を用いてガス原料からシリコン
薄膜を堆積する方法の１つとしてシラン系ガスからのア
モルファスシリコン、結晶（多結晶も含む）シリコン薄
膜の堆積技術が知られている。シラン系ガスの場合はモ
ノシラン（ＳｉＨ4）の場合５００℃以上、ジシラン
（Ｓｉ2Ｈ6）の場合は４２５℃以上、トリシラン（Ｓｉ
3Ｈ8）の場合は４００℃以上が実質成膜の温度である
が、これらの温度では通常１時間に１０００オングスト
ローム程度の堆積速度であり、実用的にはさらに５０℃
以上、高温の堆積温度を必要としていた。このように高
温における成膜は使用する基板の種類に制限を来し、特
にガラス基板は使用できなくなる。さらに光導電度はプ
ラズマを利用して堆積した膜に比べて２桁以上小さかっ
た。しかし一方、熱ＣＶＤアモルファスシリコンは光劣
化が少ないなど、優れた特性も有していた。
薄膜を堆積する方法の１つとしてシラン系ガスからのア
モルファスシリコン、結晶（多結晶も含む）シリコン薄
膜の堆積技術が知られている。シラン系ガスの場合はモ
ノシラン（ＳｉＨ4）の場合５００℃以上、ジシラン
（Ｓｉ2Ｈ6）の場合は４２５℃以上、トリシラン（Ｓｉ
3Ｈ8）の場合は４００℃以上が実質成膜の温度である
が、これらの温度では通常１時間に１０００オングスト
ローム程度の堆積速度であり、実用的にはさらに５０℃
以上、高温の堆積温度を必要としていた。このように高
温における成膜は使用する基板の種類に制限を来し、特
にガラス基板は使用できなくなる。さらに光導電度はプ
ラズマを利用して堆積した膜に比べて２桁以上小さかっ
た。しかし一方、熱ＣＶＤアモルファスシリコンは光劣
化が少ないなど、優れた特性も有していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって、熱ＣＶＤ
の長所を生かし、かつ堆積速度の速い半導体薄膜の堆積
方法および光電特性の改善方法が望まれていた。この問
題はゲルマニウム薄膜、炭素を含んだシリコン薄膜につ
いても同様であった。
の長所を生かし、かつ堆積速度の速い半導体薄膜の堆積
方法および光電特性の改善方法が望まれていた。この問
題はゲルマニウム薄膜、炭素を含んだシリコン薄膜につ
いても同様であった。
【０００４】光電特性は、シリコン、ゲルマニウム、炭
素などの未結合手等の欠陥に水素を結合させることで改
善されることが知られている。しかし熱ＣＶＤによって
薄膜を成膜した後、成膜装置から一度外気へ取り出し
て、これを水素プラズマにあてても光電導度の改善はほ
とんど見られなかった。
素などの未結合手等の欠陥に水素を結合させることで改
善されることが知られている。しかし熱ＣＶＤによって
薄膜を成膜した後、成膜装置から一度外気へ取り出し
て、これを水素プラズマにあてても光電導度の改善はほ
とんど見られなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、加熱された基
板表面へ少なくとも原料ガスを供給し、シリコンまたは
ゲルマニウムまたは炭素またはこれらの任意の混合薄膜
を熱ＣＶＤにより堆積する半導体薄膜の堆積方法におい
て、基板上へ励起水素を含むプラズマを供給した後に、
前記基板を外気にさらすことなく加熱して原料ガスを供
給して熱ＣＶＤすることを特徴とする。これによって、
本発明は、薄膜の光導電度を改善し、堆積速度を増加さ
せることが可能となる。
板表面へ少なくとも原料ガスを供給し、シリコンまたは
ゲルマニウムまたは炭素またはこれらの任意の混合薄膜
を熱ＣＶＤにより堆積する半導体薄膜の堆積方法におい
て、基板上へ励起水素を含むプラズマを供給した後に、
前記基板を外気にさらすことなく加熱して原料ガスを供
給して熱ＣＶＤすることを特徴とする。これによって、
本発明は、薄膜の光導電度を改善し、堆積速度を増加さ
せることが可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図１を参
照して説明する。図１は、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）を用い
た熱ＣＶＤ装置であり、図示したように、石英チャンバ
ー１内にサセプタ２を設け、このサセプタ２の上へ基板
３、３’を載せて、赤外ランプ４から赤外線を照射して
サセプタ２および基板３、３’を加熱するように設計さ
れている。５は反射ミラーである。基板３、３’の温度
はサセプタ２に挿入された熱電対６により検出され、熱
電対６の信号を制御装置７へ供給し、制御装置７はこの
信号の大小によりランプに供給する電力を調節して、最
終的には基板３、３’の温度を調節するようになってい
る。また、石英チャンバー１はステンレスフランジ８に
よって真空シールされ、接続した真空ポンプ９で減圧す
ることができる。基板の表面には、ガス混合装置１０よ
り予め設定された（複数の）ガスが流量を調節されて供
給される。
照して説明する。図１は、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）を用い
た熱ＣＶＤ装置であり、図示したように、石英チャンバ
ー１内にサセプタ２を設け、このサセプタ２の上へ基板
３、３’を載せて、赤外ランプ４から赤外線を照射して
サセプタ２および基板３、３’を加熱するように設計さ
れている。５は反射ミラーである。基板３、３’の温度
はサセプタ２に挿入された熱電対６により検出され、熱
電対６の信号を制御装置７へ供給し、制御装置７はこの
信号の大小によりランプに供給する電力を調節して、最
終的には基板３、３’の温度を調節するようになってい
る。また、石英チャンバー１はステンレスフランジ８に
よって真空シールされ、接続した真空ポンプ９で減圧す
ることができる。基板の表面には、ガス混合装置１０よ
り予め設定された（複数の）ガスが流量を調節されて供
給される。
【０００７】石英チャンバー１内には石英１１でシール
ドされた放電電極１２が挿入され、この電極へスイッチ
１３を有する交流電極１４から交流電圧が印加され、チ
ャンバー１内が１０Torr以下の減圧となると電極周辺で
プラズマ放電が生じる。
ドされた放電電極１２が挿入され、この電極へスイッチ
１３を有する交流電極１４から交流電圧が印加され、チ
ャンバー１内が１０Torr以下の減圧となると電極周辺で
プラズマ放電が生じる。
【０００８】このような熱ＣＶＤ装置を用い、励起水素
を基板上へ供給した後に、原料ガスとしてジシラン（Ｓ
ｉ2Ｈ6）を、かつキャリアガスとして水素を用いて、シ
リコン薄膜を堆積する例を示す。
を基板上へ供給した後に、原料ガスとしてジシラン（Ｓ
ｉ2Ｈ6）を、かつキャリアガスとして水素を用いて、シ
リコン薄膜を堆積する例を示す。
【０００９】まず、図示したＳｉＣコートサセプタ２の
上へ石英基板３と結晶シリコン基板３’（結合水素量測
定用）を載せて、水素を４０〜４５sccm導入してチャン
バー圧を約０．６Torrに調節した。ＳＷ１３をＯＮとし
て、交流電圧を放電電極に印かし、４０Ｗの交流電力で
水素プラズマを発生させ、５分間励起水素を基板上に供
給する（このとき、基板はすでに４２５℃に加熱されて
いる）。
上へ石英基板３と結晶シリコン基板３’（結合水素量測
定用）を載せて、水素を４０〜４５sccm導入してチャン
バー圧を約０．６Torrに調節した。ＳＷ１３をＯＮとし
て、交流電圧を放電電極に印かし、４０Ｗの交流電力で
水素プラズマを発生させ、５分間励起水素を基板上に供
給する（このとき、基板はすでに４２５℃に加熱されて
いる）。
【００１０】この後Ｓｉ2Ｈ6を流してチャンバー圧を１
０Torrとし、４２５℃に加熱された基板上へＳｉ2Ｈ6を
供給した。得られたシリコン薄膜の堆積速度は７０〜４
０オングストローム／分であり、励起水素供給後３分か
ら１０分までは堆積速度には上述の範囲内の変化しかな
かった。しかし、これらの堆積速度は同一装置で励起水
素を予め基板に供給しない通常の熱ＣＶＤを行ったとき
の堆積速度の５〜３倍であった。シリコン薄膜の堆積時
の原料ガスをＳｉ2Ｈ6’１２sccm＋Ｈ2（キャリアガ
ス）４０sccmとし、堆積温度を４４０℃とすると、堆積
速度改善率は１．７〜２倍となった。
０Torrとし、４２５℃に加熱された基板上へＳｉ2Ｈ6を
供給した。得られたシリコン薄膜の堆積速度は７０〜４
０オングストローム／分であり、励起水素供給後３分か
ら１０分までは堆積速度には上述の範囲内の変化しかな
かった。しかし、これらの堆積速度は同一装置で励起水
素を予め基板に供給しない通常の熱ＣＶＤを行ったとき
の堆積速度の５〜３倍であった。シリコン薄膜の堆積時
の原料ガスをＳｉ2Ｈ6’１２sccm＋Ｈ2（キャリアガ
ス）４０sccmとし、堆積温度を４４０℃とすると、堆積
速度改善率は１．７〜２倍となった。
【００１１】なお、励起水素は減圧チャンバー内に水素
を導入して、チャンバー内または外に設けられた２つの
電極の間に直流、交流電圧を印加して水素プラズマを形
成し、このプラズマを基板表面に導いてもよい。水素プ
ラズマはチャンバーを絶縁性の材料で形成した部分を作
り、その部分からインダクティブな結合で交流を結合し
ても、絶縁材料部分からマイクロ波を導入しても形成す
ることができる。プラズマは基板を含む空間で作られて
も、別の空間で作られてもよい。さらに減圧チャンバー
内に水素を導入して、この水素に電子線、Ｘ線を照射し
て励起水素を形成してもよい。さらに水素に遠紫外線を
照射するか励起Ｈｇガスと混合するかして励起水素を作
ることもできる（この場合は常圧でもよい。）いずれの
場合も、プラズマ放電部分に金属電極等不純物原子、叉
は分子の放出しやすい材料を直接にプラズマに接触する
ように配置すると、これらの不純物も励起水素と共に膜
中に導入され膜質の向上が得られないので、石英等で金
属部分をシールドする必要がある。
を導入して、チャンバー内または外に設けられた２つの
電極の間に直流、交流電圧を印加して水素プラズマを形
成し、このプラズマを基板表面に導いてもよい。水素プ
ラズマはチャンバーを絶縁性の材料で形成した部分を作
り、その部分からインダクティブな結合で交流を結合し
ても、絶縁材料部分からマイクロ波を導入しても形成す
ることができる。プラズマは基板を含む空間で作られて
も、別の空間で作られてもよい。さらに減圧チャンバー
内に水素を導入して、この水素に電子線、Ｘ線を照射し
て励起水素を形成してもよい。さらに水素に遠紫外線を
照射するか励起Ｈｇガスと混合するかして励起水素を作
ることもできる（この場合は常圧でもよい。）いずれの
場合も、プラズマ放電部分に金属電極等不純物原子、叉
は分子の放出しやすい材料を直接にプラズマに接触する
ように配置すると、これらの不純物も励起水素と共に膜
中に導入され膜質の向上が得られないので、石英等で金
属部分をシールドする必要がある。
【００１２】また、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）を原料ガスと
してシリコン薄膜を堆積した例について説明したが、モ
ノシラン（ＳｉＨ4），トリシラン（Ｓｉ2Ｈ8）その他
のシラン系ガス、シリコンにアルキル基が結合したガス
を用いることもできる。
してシリコン薄膜を堆積した例について説明したが、モ
ノシラン（ＳｉＨ4），トリシラン（Ｓｉ2Ｈ8）その他
のシラン系ガス、シリコンにアルキル基が結合したガス
を用いることもできる。
【００１３】ゲルマニウムの堆積のためには、ゲルマン
系（ＧｅＨ4、Ｇｅ2Ｈ6・・・）ガスおよびこの水素の
いくつかを弗素に置換したガスを用いればよい。水素の
全部を弗素に置換した原料ガスに対してはシラン系のガ
スを混合して、ゲルマニウム主体の薄膜を堆積すること
ができる。
系（ＧｅＨ4、Ｇｅ2Ｈ6・・・）ガスおよびこの水素の
いくつかを弗素に置換したガスを用いればよい。水素の
全部を弗素に置換した原料ガスに対してはシラン系のガ
スを混合して、ゲルマニウム主体の薄膜を堆積すること
ができる。
【００１４】メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）等
の炭化水素を原料ガスとして同様の方法で炭素膜を堆積
することができる。
の炭化水素を原料ガスとして同様の方法で炭素膜を堆積
することができる。
【００１５】さらに上述したシラン系ガス、ゲルマン系
ガス、アルキル・シラン系ガス等の原料ガスを混合し
て、シリコン、ゲルマニウム、炭素をそれぞれ任意の割
合で混合した薄膜を、上述同様に堆積できる。
ガス、アルキル・シラン系ガス等の原料ガスを混合し
て、シリコン、ゲルマニウム、炭素をそれぞれ任意の割
合で混合した薄膜を、上述同様に堆積できる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 (1) 基板上へ励起水素を含むプラズマを供給すること
により、次工程で堆積される薄膜の欠陥部分への水素結
合のためと推測できるが、有効に光電特性（光導電度）
を改善することができた。 (2) 光学バンドギャップは１．６ｅＶ程度に小さくで
き、それだけ長波長光の変換が可能である。 (3) 光劣化が熱ＣＶＤ膜と同様小さい。 (4) 従来の熱ＣＶＤより低温でも堆積速度が改善され
るという効果を生じた。
により、次工程で堆積される薄膜の欠陥部分への水素結
合のためと推測できるが、有効に光電特性（光導電度）
を改善することができた。 (2) 光学バンドギャップは１．６ｅＶ程度に小さくで
き、それだけ長波長光の変換が可能である。 (3) 光劣化が熱ＣＶＤ膜と同様小さい。 (4) 従来の熱ＣＶＤより低温でも堆積速度が改善され
るという効果を生じた。
【図１】本発明に用いるＣＶＤ装置の概要を示す図であ
る。
る。
１ 石英チャンバー ２ サセプタ ３ 石英基板 ３’ 結晶シリコン基板 ４ 赤外ランプ ６ 熱電対 ７ 制御装置 １０ ガス混合装置 １２ 放電電極 １４ 交流電極
Claims (1)
- 【請求項１】 加熱された基板表面へ少なくとも原料ガ
スを供給し、シリコンまたはゲルマニウムまたは炭素ま
たはこれらの任意の混合薄膜を熱ＣＶＤにより堆積する
半導体薄膜の堆積方法において、 基板上へ励起水素を含むプラズマを供給する工程と、 前記プラズマ供給工程の後に、前記基板を外気にさらす
ことなく加熱して原料ガスを供給して熱ＣＶＤする工程
と、からなることをことを特徴とする半導体薄膜の堆積
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09125182A JP3084395B2 (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 半導体薄膜の堆積方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09125182A JP3084395B2 (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 半導体薄膜の堆積方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27793889A Division JPH03139824A (ja) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | 半導体薄膜の堆積方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1055971A true JPH1055971A (ja) | 1998-02-24 |
| JP3084395B2 JP3084395B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=14903939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09125182A Expired - Lifetime JP3084395B2 (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 半導体薄膜の堆積方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3084395B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008098668A (ja) * | 2001-02-12 | 2008-04-24 | Asm America Inc | 半導体膜の改良された堆積方法 |
| US8921205B2 (en) | 2002-08-14 | 2014-12-30 | Asm America, Inc. | Deposition of amorphous silicon-containing films |
| CN112981375A (zh) * | 2019-12-18 | 2021-06-18 | 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 | 镀膜设备及其镀膜方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3696588B2 (ja) | 2002-10-18 | 2005-09-21 | 株式会社日立製作所 | 電源装置 |
-
1997
- 1997-05-15 JP JP09125182A patent/JP3084395B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008098668A (ja) * | 2001-02-12 | 2008-04-24 | Asm America Inc | 半導体膜の改良された堆積方法 |
| US8921205B2 (en) | 2002-08-14 | 2014-12-30 | Asm America, Inc. | Deposition of amorphous silicon-containing films |
| CN112981375A (zh) * | 2019-12-18 | 2021-06-18 | 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 | 镀膜设备及其镀膜方法 |
| CN112981375B (zh) * | 2019-12-18 | 2023-09-22 | 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 | 镀膜设备及其镀膜方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3084395B2 (ja) | 2000-09-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |