JPS59141218A - Manufacture of thin film - Google Patents

Manufacture of thin film

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JPS59141218A
JPS59141218A JP58015830A JP1583083A JPS59141218A JP S59141218 A JPS59141218 A JP S59141218A JP 58015830 A JP58015830 A JP 58015830A JP 1583083 A JP1583083 A JP 1583083A JP S59141218 A JPS59141218 A JP S59141218A
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JP
Japan
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substrate
atoms
amorphous silicon
mask
thin film
Prior art date
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Pending
Application number
JP58015830A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Nakamura
毅 中村
Toshihisa Hamano
浜野 利久
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59141218A publication Critical patent/JPS59141218A/en
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367Substrates
    • H01L21/0237Materials
    • H01L21/02373Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02381Silicon, silicon germanium, germanium
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    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/02631Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation

Abstract

PURPOSE:To prevent a thin film to be formed on a substrate from inclusion of impurities by a method wherein a material consisting of atoms the same with the sputtering atoms or a material mainly consisting of atoms the same with the sputtering atoms is used as the material of the surface of a mask equipped to the substrate. CONSTITUTION:A substrate 6 to be adhered with an amorphous silicon film, and a target 7 to emit sputtering ions and confronting with the substrate 6 are arranged in a vacuum chamber 5 filled up with argon gas. Moreover, a mask 8 is equipped to the substrate 6 on the target 7 side. An amorphous silicon film 9 is formed on the mask 8 extending over the whole surface of the target 7 side excluding an opening part. The sides of the substrate 6 are cooled by liquid helium, etc. When a proper voltage is applied to the substrate 6 side and the target 7 side in such a condition, silicon atoms A are emitted from the target 7, and amorphous silicon films are adhered on the amorphous silicon film 9 and on the substrate 6. After then, by removing the mask 8, the amorphous silicon film of the desired shape is formed on the substrate 6.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、薄膜の作製方法に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a method for producing a thin film.

一般に密着型イメージセンサあるいは大場電池等の光電
材料としてアモルファスシリコンが盛んに用いられてい
る。
Generally, amorphous silicon is widely used as a photoelectric material for contact image sensors, Ohba batteries, and the like.

第1図はアモルファスシリコンを用いて作製したイメー
ジセンサの断面図を示す、これは、基板lの表面にアモ
ルファスシリコン膜2が形成され、上部電極3および下
部電極4を設置した構造となっている。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of an image sensor fabricated using amorphous silicon. This has a structure in which an amorphous silicon film 2 is formed on the surface of a substrate 1, and an upper electrode 3 and a lower electrode 4 are provided. .

この種のアモルファスシリコンの着膜の方法としてOV
D (化学反応を伴う気相成長)法による膜形成に放電
を加味したいわゆるプラズマOVD法、あるいはスパッ
タリング法などがある。これらの方法で、基板の所望の
部分にのみアモルファスシリコンを着膜させるKは、フ
ォトリソグラフイとエツチングを用いる方法あるいはマ
スクを用いる方法等がある。このフォトリソグラフィと
エツチングを用いる方法は、前記プラズマOVD法ある
いはスパッタリング法などによって、一度は基板の全面
にわたってアモルファスシリコンを着膜させた後、該ア
モルファスシリコン膜の不要部分をフォトリングラフィ
とエツチングによって取り除くものである。また、マス
クを用いる方法は、基板にマスクを貼付して、はじめか
ら該基板の所望の部分のみにアモルファスシリコンを着
膜させるものである。
OV is a method for depositing this type of amorphous silicon film.
There are the so-called plasma OVD method, in which discharge is added to film formation by the D (vapor phase growth accompanied by chemical reaction) method, and the sputtering method. These methods can be used to deposit amorphous silicon only on desired portions of the substrate, such as using photolithography and etching or using a mask. This method using photolithography and etching involves depositing an amorphous silicon film over the entire surface of the substrate by the plasma OVD method or sputtering method, and then removing unnecessary portions of the amorphous silicon film by photolithography and etching. It is something. Further, in the method using a mask, a mask is attached to a substrate and amorphous silicon is deposited only on desired portions of the substrate from the beginning.

第2図はマスクを用いてスパッタリング法によりアモル
ファスシリコン膜を作製する装置の主要部分を示した断
面図である。同図において、アルゴンで満たされた真空
室5内にアモルファスシリコンを着脱させる基板6に対
峙して、シリコン原子を放出するターゲット7が置かれ
ている。また、第3図に示すように基板6にはマスク8
が装着されている。このマスク8は基板6に作製すべき
アモルファスシリコン膜の形状に対応した開口部8aが
設けられている。さらに、基板6の側は液体ヘリウムや
液体窒素で冷却されている。このような状態で、基板6
の側とターゲット7の側に適宜の電圧な加えると、イオ
ン化したアルゴン粒子がターゲット7に衝突し、その衝
撃でシリコン原子Aが放出され、マスク8および基板6
上にアモルファスシリコンが着膜する。さらに、マスク
8を除去することによって基板6に所望形状のアモルフ
ァスシリコン膜が形成される。
FIG. 2 is a sectional view showing the main parts of an apparatus for producing an amorphous silicon film by sputtering using a mask. In the figure, a target 7 for emitting silicon atoms is placed in a vacuum chamber 5 filled with argon, facing a substrate 6 on which amorphous silicon is attached and detached. Further, as shown in FIG. 3, a mask 8 is provided on the substrate 6.
is installed. This mask 8 is provided with an opening 8a corresponding to the shape of the amorphous silicon film to be formed on the substrate 6. Further, the substrate 6 side is cooled with liquid helium or liquid nitrogen. In this state, the board 6
When an appropriate voltage is applied to the side of the mask 8 and the side of the target 7, ionized argon particles collide with the target 7, and the impact releases silicon atoms A, causing the mask 8 and the substrate 6 to
Amorphous silicon is deposited on top. Furthermore, by removing the mask 8, an amorphous silicon film having a desired shape is formed on the substrate 6.

ところで、マスク8の材料としては、従来ステンレスが
多く用いられていたが、当然のことながらターゲット7
から放出されたシリコン原子ムは、マスク8にも衝突し
、該マスク8から原子Bが放出される。このマスク8か
ら放出された原子Bは基板6に形成されつつあるアモル
ファスシリコン膜中に不純物として取り込まれる。この
ため、上述したマスクを用いた方法によって前記第1図
に示したようなイメージセンサを作製すると、前記アモ
ルファスシリコン膜(3) 中に取り込まれた不純物が原因となって、該イメージセ
ンナの緒特性の劣化、さらに欠陥を生じるという問題が
あった。なお、アモルファスシリコン膜に限らず、上記
マスクを用いた方法で薄膜を形成する場合には、その薄
膜にマスク材から放出される原子が混入するため、スパ
ッタ原子のみからなる純粋な薄膜を形成することが困難
であった。
By the way, stainless steel has traditionally been widely used as the material for the mask 8, but as a matter of course, the material for the target 7
The silicon atoms emitted from the mask also collide with the mask 8, and atoms B are emitted from the mask 8. Atoms B emitted from this mask 8 are incorporated into the amorphous silicon film being formed on the substrate 6 as impurities. Therefore, when an image sensor as shown in FIG. 1 is manufactured by the method using the above-mentioned mask, impurities incorporated into the amorphous silicon film (3) cause the image sensor's original appearance. There was a problem of deterioration of characteristics and generation of defects. Note that when forming a thin film, not only an amorphous silicon film, by the method using the above mask, atoms emitted from the mask material are mixed into the thin film, so a pure thin film consisting only of sputtered atoms is formed. It was difficult.

本発明は上記実情Kfaみてなされたもので、基板上に
形成される薄膜中に該薄膜に対する不純物の混入を極力
防ぐような薄膜の作製方法を提供することを目的とする
The present invention has been made in view of the above-mentioned actual situation Kfa, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a thin film that can prevent impurities from being mixed into the thin film formed on a substrate as much as possible.

そこで本発明では、予めマスクのスパッタ原子が衝突す
る側の少な(とも表面全体にわたってスパッタ原子と同
一の原子からなる材料あるいはスパッタ原子と同一の原
子を主構成要素とする材料によって薄膜を形成し、これ
を用いて基板上に形成される薄膜に該薄膜に対する不純
物が取り込まれないようKする。
Therefore, in the present invention, a thin film is formed in advance on the side of the mask where the sputtered atoms collide (both over the entire surface) with a material made of the same atoms as the sputtered atoms, or a material whose main constituent is the same atoms as the sputtered atoms, This is used to prevent impurities from being incorporated into the thin film formed on the substrate.

以下、本発明の□一実施例を添付図面を参照しく4 ) て詳細に説明する。Hereinafter, please refer to the attached drawings for an embodiment of the present invention 4) This will be explained in detail.

第4図は本発明に係る薄膜の作製方法を適用してアモル
ファスシリコン膜な作製した一実施例を示す。なお、第
4図において第2図と同様の機能を果たす部分について
は同一の符号を用いている。
FIG. 4 shows an example in which an amorphous silicon film was manufactured by applying the thin film manufacturing method according to the present invention. In FIG. 4, the same reference numerals are used for parts that perform the same functions as in FIG. 2.

アルゴンガスで満たされた真空室5内にはアモルファス
シリコン1着膜させる基板6と該基板6に対峙してスパ
ッタイオンを放出するターゲット7が配設されている。
In a vacuum chamber 5 filled with argon gas, a substrate 6 on which amorphous silicon 1 is deposited and a target 7 facing the substrate 6 and emitting sputtering ions are disposed.

また、基板6には該ターゲット7側に適宜形状の開口部
8aを有するマスクが装着されている。このマスク8は
、予め開口部3aを除くターゲット7側の全面にわたっ
て約5001の厚さでアモルファスシリコン膜9が形成
され【いる、なお、基板6の側は液体ヘリウムあるいは
液体窒素などによって冷却されている1以上のような状
態で基板6の側とターゲット7の側に適宜の電圧を加え
ると、ターゲット7からシリコン原子ムが放出され、ア
モルファスシリコン膜9および基板6上にアモルファス
シリコンカ着膜する。サラに、マスク8を除去すること
によって基板6に所望形状のアモルファスシリコン膜が
形成される。
Further, a mask having an appropriately shaped opening 8a on the target 7 side is attached to the substrate 6. This mask 8 has an amorphous silicon film 9 formed in advance with a thickness of about 500 mm over the entire surface of the target 7 side excluding the opening 3a.The substrate 6 side is cooled with liquid helium, liquid nitrogen, etc. When an appropriate voltage is applied to the substrate 6 side and the target 7 side in the above state, silicon atoms are emitted from the target 7 and an amorphous silicon film is deposited on the amorphous silicon film 9 and the substrate 6. . By gently removing the mask 8, an amorphous silicon film having a desired shape is formed on the substrate 6.

次に、従来のステンレスおよび本発明によるアモルファ
スシリコンを着膜したステンレスをマスクとしてそれぞ
れ用いアモルファスシリコン膜を形成し、適宜の方法に
よって電極を配設してイメージセンサを作製し、該作製
したイメージセンサについて欠陥の発生数を求めた結果
について説明する。作製したイメージセンサは前記第1
図に示したサンドウィッチ構造のイメージセンサで、こ
れを基板上に多数(1056)個配役したものを各帽子
ンブルづつ作製し、該サンプルについて一つ一つ欠陥の
発生有無をチェックし、欠陥の発生個数を調べた。その
結果を第1表に示す。
Next, an amorphous silicon film is formed using conventional stainless steel and stainless steel coated with amorphous silicon according to the present invention as a mask, and electrodes are provided by an appropriate method to produce an image sensor. We will explain the results of determining the number of defects that occur. The produced image sensor is
A large number (1056) of the sandwich-structured image sensors shown in the figure were placed on a substrate and each sample was fabricated, and the samples were checked one by one for the occurrence of defects. I checked the number. The results are shown in Table 1.

第1表から明らかなように、アモルファスシリコンを着
膜したステンレスのマスクラ用いた場合は、イメージセ
ンサの欠陥の発生は非常に少ない。また、上記実施例で
は、ステンレスのマスク表面にアモルファスシリコン膜
を形成したが、これに限らず窒化シリコン(81sN+
)あるいは酸化シリコン(EliO,)などスパッタ原
子と同一の原子を含む材料を用いてもよい。
As is clear from Table 1, when a stainless steel masker coated with amorphous silicon is used, there are very few defects in the image sensor. Further, in the above embodiment, an amorphous silicon film was formed on the surface of a stainless steel mask, but the film is not limited to this.
) or silicon oxide (EliO, ), a material containing the same atoms as sputtered atoms may be used.

なお、本実施例ではスパッタリング法によって基板上に
所望形状のアモルファスシリコン膜を形成したがプラズ
マOVD法を用いて形成してもよい。
In this embodiment, the amorphous silicon film having a desired shape was formed on the substrate by sputtering, but it may also be formed by plasma OVD.

また、基板上に形成する薄膜はアモルファスシリコン膜
に限らず、本発明による方法によって適宜材質の薄膜を
作製することができる。
Further, the thin film formed on the substrate is not limited to an amorphous silicon film, and a thin film of any suitable material can be formed by the method according to the present invention.

また、スパッタ原子と同一の原子からなる材料またはス
パッタ原子と同一の原子を含む材料をステンレス等のマ
スク表面に形成して薄膜を形成する以外に、マスクその
ものをスパッタ原子と同一の原子からなる材料またはス
パッタ原〔7) 子と同一の原子を含む材料によって形成してもよい。
In addition to forming a thin film by forming a material made of the same atoms as the sputtered atoms or a material containing the same atoms as the sputtered atoms on the surface of a mask such as stainless steel, the mask itself can be made of a material made of the same atoms as the sputtered atoms. Alternatively, it may be formed of a material containing the same atoms as the sputter source [7].

以上、説明したように本発明によれば基板に装着したマ
スクの少なくともその表面の材料としてスパッタ原子と
同一の原子からなる材料またはスパッタ原子と同一の原
子を主構成要素とする材料を使用することKよって、基
板上に形成される薄膜に該薄膜に対する不純物の混入を
防ぐことができる。
As described above, according to the present invention, a material consisting of the same atoms as sputtered atoms or a material whose main constituent is the same atoms as sputtered atoms is used as the material for at least the surface of the mask attached to the substrate. Therefore, it is possible to prevent impurities from being mixed into the thin film formed on the substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はイメージセンサの断面図、第2図はステンレス
をマスクとして用いたアモルファスシリコン膜の作製装
置、第3図は第2図の基板6にマスク8をかぶせた状態
を示す平面図、第4図は本発明に係るアモルファスシリ
コン膜の作製方法を適用したアモルファスシリコン膜の
作製装置の断面図を示す。 1.6・・・i板、2.9・・・アモルファスシリコン
膜13.4・・・電極、5・・・真空室、7・・・ター
ゲット、8・・・マスク。 (8) 第1図 第2図
FIG. 1 is a cross-sectional view of an image sensor, FIG. 2 is an amorphous silicon film manufacturing apparatus using stainless steel as a mask, FIG. FIG. 4 shows a cross-sectional view of an amorphous silicon film manufacturing apparatus to which the amorphous silicon film manufacturing method according to the present invention is applied. 1.6... i-plate, 2.9... amorphous silicon film 13.4... electrode, 5... vacuum chamber, 7... target, 8... mask. (8) Figure 1 Figure 2

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板上にマスクを装着し、スパッタ原子を前記基
板上に付着させた後、前記マスク材を除去し、前記基板
上に所望形状の薄膜を形成する薄膜の作製方法において
、前記マスクの少なくともその表面の材料として前記ス
パッタ原子と同一の原子からなる材料またはスパッタ原
子と同一の原子を主構成要素とする材料を使用し、薄膜
中に不純物の混入を防止するようにしたことを特徴とす
る薄膜の作製方法。
(1) A method for producing a thin film in which a mask is mounted on a substrate, sputtered atoms are attached to the substrate, and then the mask material is removed to form a thin film in a desired shape on the substrate. A material made of the same atoms as the sputtered atoms or a material whose main constituent is the same atoms as the sputtered atoms is used at least as a material for the surface thereof, thereby preventing impurities from being mixed into the thin film. A method for producing thin films.
(2)前記スパッタ原子と同一の原子を主構成要素とす
る材料は、アモルファスシリコンである特許請求の範囲
第(1)項記載の薄膜の作製方法。
(2) The method for producing a thin film according to claim (1), wherein the material whose main constituent is the same atom as the sputtered atom is amorphous silicon.
(3)前記スパッタ原子と同一の原子を主構成要素とす
る材料は、窒化シリコンである特許請求の範囲第(1)
項記載の薄膜の作製方法。
(3) The material mainly composed of the same atoms as the sputtered atoms is silicon nitride.
A method for producing a thin film described in Section 1.
(4)前記スパッタ原子と同一の原子を主構成要素とす
る材料は、二酸化シリコンである特許請求の範囲第(1
)項記載の薄膜の作製方法。
(4) The material whose main constituent is the same atom as the sputtered atom is silicon dioxide.
) The method for producing the thin film described in item 2.
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