JPS5856249B2 - プラズマ反応による薄膜の製造方法 - Google Patents
プラズマ反応による薄膜の製造方法Info
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- JPS5856249B2 JPS5856249B2 JP11034178A JP11034178A JPS5856249B2 JP S5856249 B2 JPS5856249 B2 JP S5856249B2 JP 11034178 A JP11034178 A JP 11034178A JP 11034178 A JP11034178 A JP 11034178A JP S5856249 B2 JPS5856249 B2 JP S5856249B2
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- gas
- thin films
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
- C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
- C23C16/5096—Flat-bed apparatus
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はプラズマ反応による薄膜の製造方法に関し、エ
ツチング成分を加えたプラズマ反応による気相薄膜析出
方法を提供するものである。
ツチング成分を加えたプラズマ反応による気相薄膜析出
方法を提供するものである。
金属、半導体、絶縁体などの薄膜を得るために、従来は
気相成分を高温で熱分解や還元の反応によって下地表面
に薄層を析出させる化学蒸着法または気相エピタキシャ
ル成長方法が広くおこなわれている。
気相成分を高温で熱分解や還元の反応によって下地表面
に薄層を析出させる化学蒸着法または気相エピタキシャ
ル成長方法が広くおこなわれている。
これに対して気体プラズマ反応による薄膜の析出方法が
新しく開発された。
新しく開発された。
このプラズマ反応法は原料ガスを減圧下で電界を加えて
エネルギーを与えるもので、従来の化学蒸着法のように
高温に加熱する必要がなく、高融点材料の薄膜析出にお
いても室温程度のごく低温で析出が可能であり、下地の
種類や表面の凹凸形状に関係なく強固な接着力の薄膜が
均一に析出できるなどの多くの利点を有しており広い実
用化が期待される。
エネルギーを与えるもので、従来の化学蒸着法のように
高温に加熱する必要がなく、高融点材料の薄膜析出にお
いても室温程度のごく低温で析出が可能であり、下地の
種類や表面の凹凸形状に関係なく強固な接着力の薄膜が
均一に析出できるなどの多くの利点を有しており広い実
用化が期待される。
しかしながらかかる利点を有する反面、プラズマ反応に
よる薄膜析出方法は低温での析出であるがために析出し
た薄膜の密度が小さかったり、硬度が小さかったりして
、従来の化学蒸着法による薄膜にくらべて、本質的な欠
点がある。
よる薄膜析出方法は低温での析出であるがために析出し
た薄膜の密度が小さかったり、硬度が小さかったりして
、従来の化学蒸着法による薄膜にくらべて、本質的な欠
点がある。
とくに張やＳｉなどの半導体材料の結晶性薄膜の析出の
場合には結晶の完全性が劣り、ホール移動度が低いこと
、不純物濃度が下げられないことなどから半導体素子に
は実用されていない。
場合には結晶の完全性が劣り、ホール移動度が低いこと
、不純物濃度が下げられないことなどから半導体素子に
は実用されていない。
またＳｉ３Ｎ４や、ＳｉＯ２などの絶縁性材料において
もこの方法では密度が低すぎたり、溶解速度が大きすぎ
たり下地との歪のためにクラックを生じたりして通常の
化学蒸着法のものにくらべて実用には不都合が多かった
。
もこの方法では密度が低すぎたり、溶解速度が大きすぎ
たり下地との歪のためにクラックを生じたりして通常の
化学蒸着法のものにくらべて実用には不都合が多かった
。
本発明は従来のプラズマ反応による薄膜形成法の欠点を
除去した新しい方法を提供するもので、析出すべき薄膜
をエツチングする働きをもった成分を導入しながら、プ
ラズマ反応による薄膜の析出をおこなうことに特徴があ
る。
除去した新しい方法を提供するもので、析出すべき薄膜
をエツチングする働きをもった成分を導入しながら、プ
ラズマ反応による薄膜の析出をおこなうことに特徴があ
る。
従来のプラズマ反応による析出法では電界によって活性
化された反応性の粒子が相当に加速されて下地基板に衝
突して析出がおこるが、下地温度が低いために、析出反
応は熱平衡とはかなりかけはなれた状態でおこる。
化された反応性の粒子が相当に加速されて下地基板に衝
突して析出がおこるが、下地温度が低いために、析出反
応は熱平衡とはかなりかけはなれた状態でおこる。
そのために得られる薄膜中の原子は不自然な状態で高速
に堆積されるので結晶欠陥が発生しやすく、シかもプラ
ズマ照射による損傷のために、通常の化学蒸着法による
薄膜とは異質のものになりやすい。
に堆積されるので結晶欠陥が発生しやすく、シかもプラ
ズマ照射による損傷のために、通常の化学蒸着法による
薄膜とは異質のものになりやすい。
また低温での析出のために下地基板の吸着ガスや原料ガ
ス中の不純物による析出粒子の汚染をまぬがれることが
出来ず、これが薄膜の品質低下の原因となる。
ス中の不純物による析出粒子の汚染をまぬがれることが
出来ず、これが薄膜の品質低下の原因となる。
本発明はかかる問題点を考慮してなされたもので、プラ
ズマ中で活性化された粒子を汚染されることなく下地に
到達させ、かつ清浄な下地基板上での析出をおこなうた
めに、析出すべき薄膜とその成分に対してエツチング作
用をもつ成分を間欠的あるいは薄膜形成用の成分とを交
互に加えるものであって、従来のプラズマ反応による薄
膜析出法の低温析出や均一析出などの利点をそこなうこ
となく、析出薄膜の品質の大幅な改善をはかることがで
きる。
ズマ中で活性化された粒子を汚染されることなく下地に
到達させ、かつ清浄な下地基板上での析出をおこなうた
めに、析出すべき薄膜とその成分に対してエツチング作
用をもつ成分を間欠的あるいは薄膜形成用の成分とを交
互に加えるものであって、従来のプラズマ反応による薄
膜析出法の低温析出や均一析出などの利点をそこなうこ
となく、析出薄膜の品質の大幅な改善をはかることがで
きる。
ところで本発明で用いられるエツチング作用をもつ成分
としてはＣＦ４．ＣＣＡ、、ＳＦ６．ＣＡ２゜ＣＨ２Ｃ
ｌ２などのハロゲン化合物が適している。
としてはＣＦ４．ＣＣＡ、、ＳＦ６．ＣＡ２゜ＣＨ２Ｃ
ｌ２などのハロゲン化合物が適している。
以下実例によって本発明の方法について説明する。
例Ｉ
Ｓｉの場合
面積が約２０００ＣｆＬで間隔が２ｃｒｒＬの平行平板
電極型のプラズマ反応析出装置を用い、先ずこの装置内
を排気速度１０００１／ｍｉｎの回転式真空ポンプで排
気して真空度を０．０５ Ｔｏｒｒにする。
電極型のプラズマ反応析出装置を用い、先ずこの装置内
を排気速度１０００１／ｍｉｎの回転式真空ポンプで排
気して真空度を０．０５ Ｔｏｒｒにする。
次にＳｉ基板を３００℃に加熱し、ＳｉＨ４ガスを２０
Ｃｅ／ｍｉｎの流量で導入する。
Ｃｅ／ｍｉｎの流量で導入する。
同時にＣＦ４ガスを０．５ＱＣ／ｗｉｎの流量で導入す
る。
る。
１３．５６ ＭＨｚの高周波を平行電極板に加え高周波
出力を１．５ＫＷに保持すると、Ｓｉ基板上に２００人
／緬の析出速度でＳｉ結晶が析出する。
出力を１．５ＫＷに保持すると、Ｓｉ基板上に２００人
／緬の析出速度でＳｉ結晶が析出する。
ここでＳｉＨ４がＳｉ薄膜の原料ガスでＣＦ４がシリコ
ンに対してエツチング作用をもつガスである。
ンに対してエツチング作用をもつガスである。
エツチングガス（ＣＦ４）のＳｉ用ガス（ＳｉＨ４）に
対する流量比は１１５０〜１／１００が適当である。
対する流量比は１１５０〜１／１００が適当である。
ＣＦ４の比率がこれより少ないとエツチング効果が少な
く、逆に多すぎるとＳｉの析出速度が著しく小さくなる
。
く、逆に多すぎるとＳｉの析出速度が著しく小さくなる
。
ＣＦ４添加のない場合にくらべて、上記濃度のＣＦ４
を添加したときのＳｉ結晶薄膜の密度は犬で、不純物濃
度は小であった。
を添加したときのＳｉ結晶薄膜の密度は犬で、不純物濃
度は小であった。
ＣＦ４ガスの導入を５秒毎に１秒間だけおこなう間欠的
な方法で効果があった。
な方法で効果があった。
例２
Ｇｅの場合
例１と同様の装置において、真空度を０．０３Ｔｏｒｒ
にした後、原料ガスＧｅＨ４を５ＱＣＣ／ｍｉｎ、エツ
チングガスＣＦ２Ｃｔ２を０．８ｃｃ／ｍｉｎの流量で
導入し、高周波出力をｓ ｏ ｏｗとした。
にした後、原料ガスＧｅＨ４を５ＱＣＣ／ｍｉｎ、エツ
チングガスＣＦ２Ｃｔ２を０．８ｃｃ／ｍｉｎの流量で
導入し、高周波出力をｓ ｏ ｏｗとした。
３５０℃に加熱したＧｅ結晶基板上およびガラス基板上
にはＧｅ結晶薄膜が２００人／ｙｎｉｎの速度で析出し
た。
にはＧｅ結晶薄膜が２００人／ｙｎｉｎの速度で析出し
た。
Ｇｅ基板上の薄膜は単結晶膜であり、ガラス基板上では
多結晶膜であった。
多結晶膜であった。
Ｇｅ単結晶膜は通常の化学蒸着膜と同程度の電気的性質
を示し、不純物濃度１０１５ＧＩｒＬ−３でホール移動
度は３０００ｃ７４／■・ｓｅｃであった。
を示し、不純物濃度１０１５ＧＩｒＬ−３でホール移動
度は３０００ｃ７４／■・ｓｅｃであった。
例３
Ｓ ｉ３Ｎ４の場合
例１と同様の装置において、真空度を０．０３Ｔｏｒｒ
にした後、Ｓｉ基板を４００℃に加熱してＳｉＨ４ガス
１ｏｃｃ／緬、ＮＨ３ガス５０ｃｃ／緬の流量で導入し
た。
にした後、Ｓｉ基板を４００℃に加熱してＳｉＨ４ガス
１ｏｃｃ／緬、ＮＨ３ガス５０ｃｃ／緬の流量で導入し
た。
さらにエツチングガスＣＦ４を０．２ＣＣ／ｍｉｎの流
量で導入し、高周波出力を７００Ｗとした。
量で導入し、高周波出力を７００Ｗとした。
Ｓｉ基板上にはＳｉ３Ｎ４薄膜が８０人／論の析出速度
で均一な膜厚に析出できた。
で均一な膜厚に析出できた。
この薄膜の屈折率は２．１、弗化水素−弗化アンモニウ
ム溶液によるエツチング速度は２００λ／閣でエツチン
グガスＣＦ４ を加えないで同条件で析出したＳ ｉ３
Ｎ４膜の屈折率１．９、エツチング速度５００人／ｍ１
ｙｒとくらべて、すぐれていた。
ム溶液によるエツチング速度は２００λ／閣でエツチン
グガスＣＦ４ を加えないで同条件で析出したＳ ｉ３
Ｎ４膜の屈折率１．９、エツチング速度５００人／ｍ１
ｙｒとくらべて、すぐれていた。
エツチングガスＣＦ４の流量は０．８〜０．０５ ＣＣ
７論の範囲が適していた。
７論の範囲が適していた。
エツチングガスの導入は１秒おきに１秒間の導入で効果
があった。
があった。
以上の例かられかるように、プラズマ反応による析出に
おいて、析出物にエツチング作用をする成分を導入する
ことにより、反応系や反応粒子の清浄作用により、析出
薄膜の性質が大幅に改善できた。
おいて、析出物にエツチング作用をする成分を導入する
ことにより、反応系や反応粒子の清浄作用により、析出
薄膜の性質が大幅に改善できた。
この方式は例示した材料にかぎらず、金属、半導体、誘
電体、磁性体などの薄膜形成にも適用できる。
電体、磁性体などの薄膜形成にも適用できる。
Claims (1)
- １ 真空中で下地表面上に気体プラズマ反応を用いて薄
膜形成をおこなうにあたり、薄膜形成用の化学成分を連
続的または間欠的に作用させるとともに、形成する薄膜
に対してエツチングの働きを有し、前記薄膜形成用の化
学成分とは独立した化学成分を間欠的または前記薄膜形
成用の化学成分と交互に作用させることを特徴とするプ
ラズマ反応による薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11034178A JPS5856249B2 (ja) | 1978-09-07 | 1978-09-07 | プラズマ反応による薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11034178A JPS5856249B2 (ja) | 1978-09-07 | 1978-09-07 | プラズマ反応による薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5536980A JPS5536980A (en) | 1980-03-14 |
| JPS5856249B2 true JPS5856249B2 (ja) | 1983-12-14 |
Family
ID=14533289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11034178A Expired JPS5856249B2 (ja) | 1978-09-07 | 1978-09-07 | プラズマ反応による薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5856249B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5856325A (ja) * | 1981-09-29 | 1983-04-04 | Fujitsu Ltd | プラズマｃｖｄ膜形成方法 |
| GB2111534A (en) * | 1981-12-16 | 1983-07-06 | Energy Conversion Devices Inc | Making photoresponsive amorphous alloys and devices by reactive plasma sputtering |
| JPS58128727A (ja) * | 1982-01-27 | 1983-08-01 | Nippon Denso Co Ltd | 薄膜の形成方法 |
| DE3421739A1 (de) * | 1984-06-12 | 1985-12-12 | Battelle-Institut E.V., 6000 Frankfurt | Verfahren zur herstellung von diamantartigen kohlenstoffschichten |
| JPS6362238A (ja) * | 1986-09-02 | 1988-03-18 | Toshiba Corp | 薄膜堆積方法 |
| JPH01168864A (ja) * | 1987-12-23 | 1989-07-04 | Anelva Corp | 金属膜の成膜方法 |
| JP3220992B2 (ja) * | 1991-01-22 | 2001-10-22 | ソニー株式会社 | ドライエッチング方法 |
| JP3094470B2 (ja) * | 1991-01-22 | 2000-10-03 | ソニー株式会社 | ドライエッチング方法 |
-
1978
- 1978-09-07 JP JP11034178A patent/JPS5856249B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5536980A (en) | 1980-03-14 |
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