JPS60124816A - 薄膜成長方法 - Google Patents
薄膜成長方法Info
- Publication number
- JPS60124816A JPS60124816A JP23232383A JP23232383A JPS60124816A JP S60124816 A JPS60124816 A JP S60124816A JP 23232383 A JP23232383 A JP 23232383A JP 23232383 A JP23232383 A JP 23232383A JP S60124816 A JPS60124816 A JP S60124816A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- laser beam
- nozzle
- molecular flow
- thin film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は薄膜成長方法にかかり、とくに半導体集積回路
の化学気相成長（ＣＶＤ）法に関するものである。
の化学気相成長（ＣＶＤ）法に関するものである。
最近のＣＶＤ技術においてはプラズマ放電を利用する方
法が広範に採用されている。しかしながう７’ラズマ放
電は高周波電界によってプラズマ状態を作るので、反応
場には励起原子あるいは分子、イオン、ラジカル、電子
および輻射線が混在し、その反応過程は複雑であり、反
応機構の解明および制御は難かしく、更に荷電粒子、輻
射線による損傷も問題となる。
法が広範に採用されている。しかしながう７’ラズマ放
電は高周波電界によってプラズマ状態を作るので、反応
場には励起原子あるいは分子、イオン、ラジカル、電子
および輻射線が混在し、その反応過程は複雑であり、反
応機構の解明および制御は難かしく、更に荷電粒子、輻
射線による損傷も問題となる。
以上の問題を解決するために光ＣＶＤ技術が開発されて
いる。しかしながらｅＶＤに使用されるＳ ｉ Ｈ４等
の反応性ガスは短波長に吸収端を持つため光源として用
いることのできるものは低圧水銀灯などに限られており
、しかもその光量は小さい。
いる。しかしながらｅＶＤに使用されるＳ ｉ Ｈ４等
の反応性ガスは短波長に吸収端を持つため光源として用
いることのできるものは低圧水銀灯などに限られており
、しかもその光量は小さい。
また反応容器も短波長の光を透過する窓材を使用する必
要があるがその透過率は低い。さらに光源あるいは窓材
への付着物も光量を減少させるおそれがある。
要があるがその透過率は低い。さらに光源あるいは窓材
への付着物も光量を減少させるおそれがある。
本発明の目的は上記の問題点を解決するため新規のＣＶ
Ｄ法を提供するものである。
Ｄ法を提供するものである。
本発明の構成はＣＶＤソースガス噴出用ノズルとソース
ガス照射用のレーザーからなる。レーザー光照射により
ソースガスを特定の状態に励起して分解し、ＣＶＤに必
要なラジカル等少数の活性種のみを選択的に生成する。
ガス照射用のレーザーからなる。レーザー光照射により
ソースガスを特定の状態に励起して分解し、ＣＶＤに必
要なラジカル等少数の活性種のみを選択的に生成する。
生成した活性種は被膜する基板表面に達し、低温でＣＶ
Ｄすることができる。その際輻射線および荷電粒子の損
傷は少なく反応経路は単純化され、気相中の活性種−被
膜する基板物質表面間の反応機構の解明および制呻が容
易になる。また適当なドーピングガス例えばＢ、Ｈ，や
ＰＨ，などをソースガスに混入させ分解すれば任意の量
のドーピング可能である。さらに分子流は方向および流
速が一定であり、ＣＶＤする領域も制瞬しやすく、被膜
する基板物質面上以外に堆積する世は小ない。
Ｄすることができる。その際輻射線および荷電粒子の損
傷は少なく反応経路は単純化され、気相中の活性種−被
膜する基板物質表面間の反応機構の解明および制呻が容
易になる。また適当なドーピングガス例えばＢ、Ｈ，や
ＰＨ，などをソースガスに混入させ分解すれば任意の量
のドーピング可能である。さらに分子流は方向および流
速が一定であり、ＣＶＤする領域も制瞬しやすく、被膜
する基板物質面上以外に堆積する世は小ない。
一方、レーザ光による励起の場合、十分に強い光源が得
られるので多光子（主ＶＣ２光子）励起によっても十分
反応が進行する。したがって多光子励起分解を利用すれ
ば窓材として短波長まで透過する物質は必要としない。
られるので多光子（主ＶＣ２光子）励起によっても十分
反応が進行する。したがって多光子励起分解を利用すれ
ば窓材として短波長まで透過する物質は必要としない。
さらに最近はレーザー光の短パルス化が進み、ピコ秒ハ
ルス発生も容易になり、サブピコ秒レーザーも出現して
いる。このような短パルス光を交差させ、交差した領域
のみで２光子励起を行い、活性種を作れば微少領域のＣ
ＶＤも可能になる。
ルス発生も容易になり、サブピコ秒レーザーも出現して
いる。このような短パルス光を交差させ、交差した領域
のみで２光子励起を行い、活性種を作れば微少領域のＣ
ＶＤも可能になる。
交差する位置あるいはｔｉ ＣＶ Ｄ物質を平行移動さ
せれば任意の場所にＣＶＤ物質を平行移動させれば任意
の場所にＣＶＤを行うことかできる。この方法はソース
ガスを分子流にせず、バッチにしても可能であり、この
場合も（１）微少領ｇ Ｖｃ ＣＶ Ｄする、（２）窓
剤を短波長透過する必要がない、（３）反応容器の汚染
が少ないという長所を有する。
せれば任意の場所にＣＶＤ物質を平行移動させれば任意
の場所にＣＶＤを行うことかできる。この方法はソース
ガスを分子流にせず、バッチにしても可能であり、この
場合も（１）微少領ｇ Ｖｃ ＣＶ Ｄする、（２）窓
剤を短波長透過する必要がない、（３）反応容器の汚染
が少ないという長所を有する。
斯くのごとく本発明は分子流とレーザー光照射を特徴と
するが、次にその原理について述べる。
するが、次にその原理について述べる。
室索あるいはヘリウムなどの不活性ガスを担体として反
応性ガスをノズルから噴出させたとぎ、気体分子の平均
自由行程がノズルの１径より充分小さけれは該分子は２
体衝突を繰り返し、しだいに並進速度の揃った分子流が
得られる。すると並進速度の分散が小さくなるための分
子間の衝突は起きにくくなる。さらに分子の並進温度の
減少に伴い、各分子内回転、および振動温度も減少して
くる。すると赤外線領域および紫外、可視領域の吸収ス
ペクトルはホットバンドが抑えられ、非常に簡単なスペ
クトルとなりそれぞれの吸収線の巾も狭（なる。したが
って種々の不純物が混入しても吸収線を容易に分離でき
、特定の分子のみを励起そして分解しやすくなる。
応性ガスをノズルから噴出させたとぎ、気体分子の平均
自由行程がノズルの１径より充分小さけれは該分子は２
体衝突を繰り返し、しだいに並進速度の揃った分子流が
得られる。すると並進速度の分散が小さくなるための分
子間の衝突は起きにくくなる。さらに分子の並進温度の
減少に伴い、各分子内回転、および振動温度も減少して
くる。すると赤外線領域および紫外、可視領域の吸収ス
ペクトルはホットバンドが抑えられ、非常に簡単なスペ
クトルとなりそれぞれの吸収線の巾も狭（なる。したが
って種々の不純物が混入しても吸収線を容易に分離でき
、特定の分子のみを励起そして分解しやすくなる。
上述の分子流に高出力の赤外あるいは可視、紫外線レー
ザーを照射することによってソースガスを分解する。分
解して生成したラジカル等の反応性種は方向および流速
一定の担体ガスによって運ばれるため、ＣＶＤが起こる
範囲を規定できる。
ザーを照射することによってソースガスを分解する。分
解して生成したラジカル等の反応性種は方向および流速
一定の担体ガスによって運ばれるため、ＣＶＤが起こる
範囲を規定できる。
すなわち本薄膜成長方法は以下のような特徴を５−
有する。
（１） ： ＣＶ Ｄガスを分子流にすることにより、
並進速度と方向を揃え、ＣＶＤする領域を規定すること
ができる。したがって被Ｃ’Ｖ Ｄ表面以外への堆積は
小さい。
並進速度と方向を揃え、ＣＶＤする領域を規定すること
ができる。したがって被Ｃ’Ｖ Ｄ表面以外への堆積は
小さい。
（２）：ソースガスの吸収スペクトルはホットバンドが
減少するので単純化され、不純物が混入した場合でも選
択的にソースガスのみを光励起できる。
減少するので単純化され、不純物が混入した場合でも選
択的にソースガスのみを光励起できる。
（３）：現在のところ高出力レーザーはパルス出力のも
のが多いが、このパルス光に同期したパルス状の噴流を
用いれば反応室の真空度を保つために高い排気能力を有
するポンプ系は必要ではない。
のが多いが、このパルス光に同期したパルス状の噴流を
用いれば反応室の真空度を保つために高い排気能力を有
するポンプ系は必要ではない。
（４）：短パルスレーザ−を交差させその領域での２光
子励起を行えば微少領域のみのＣＶＤが可能である。
子励起を行えば微少領域のみのＣＶＤが可能である。
（５）：プラズマＣＶＤにおける輻射、荷電粒子による
損傷は少なく、また比較的低温で反応が進行する。さら
に反応経路はプラズマ中と較べ単６一 純であり劃−じやすい。
損傷は少なく、また比較的低温で反応が進行する。さら
に反応経路はプラズマ中と較べ単６一 純であり劃−じやすい。
（６）：分解して生成した活性種が双極子モーメントを
持つ場合、分子流に一定方向の電場あるいは磁場をかけ
活性種の方向を揃えることができる。
持つ場合、分子流に一定方向の電場あるいは磁場をかけ
活性種の方向を揃えることができる。
以下、図を用いて実施例にもとづぎ本発明の説明を行う
。
。
ここではシラン、ＳｉＨ４をソースガスとしＫｒＦエキ
シマレーザ−を励起光諒として用いた場合を例として取
り上げる。
シマレーザ−を励起光諒として用いた場合を例として取
り上げる。
ＫｒＦ４レーザーは発振波長２４８知ｎ１半値巾数十Ｐ
Ｓ〜数１８．１パルスあたりのエネルギー、約３００〜
４００ｍＪの強力なレーサー光を発振する。
Ｓ〜数１８．１パルスあたりのエネルギー、約３００〜
４００ｍＪの強力なレーサー光を発振する。
また８ｉ）（４は吸収波長１６０慴より短波長であり、
２４８龍の光はほとんど吸収しないが２光子吸収が起こ
る強度にすると容易に光分解する。
２４８龍の光はほとんど吸収しないが２光子吸収が起こ
る強度にすると容易に光分解する。
ヘリウム等の担体ガスとソースガスＳｉＨ＋を適当な圧
力、例えばヘリウム、１００ ｔｏ）”ｔ’、 ＳｉＨ
４，５ｔＯｒ？にして１０１〜１０’−’ ｔｏ？）’
程反の真空度を保った反応室１０１へ導入し、ノズル１
０２より噴出させる。ここで反応室１０１はノズルを有
する部位、レーザー光を照射する部位、および試料１０
３を固定する部位からなり、排気系１０４より脱気され
る。さらにレーザー光を透過する窓１０５およびスキマ
ー１０６をＭしている。
力、例えばヘリウム、１００ ｔｏ）”ｔ’、 ＳｉＨ
４，５ｔＯｒ？にして１０１〜１０’−’ ｔｏ？）’
程反の真空度を保った反応室１０１へ導入し、ノズル１
０２より噴出させる。ここで反応室１０１はノズルを有
する部位、レーザー光を照射する部位、および試料１０
３を固定する部位からなり、排気系１０４より脱気され
る。さらにレーザー光を透過する窓１０５およびスキマ
ー１０６をＭしている。
該ノズルは周波数５〜１０Ｈｚでエキシマレーザー１０
７の光出力と同期して適当な時間開くようにする。これ
は遅延時間を任意に選べるパルス発生器１０８、ノズル
のバルブ制（財）装置、１０９を用いて行う。ノズルの
口径は数龍〜１ｃｒｒＬ程度とする。すると８ｉＨ＋の
紫外線領域の吸収スペクトルは比較的簡単になり、また
流速の分数も少ない。
７の光出力と同期して適当な時間開くようにする。これ
は遅延時間を任意に選べるパルス発生器１０８、ノズル
のバルブ制（財）装置、１０９を用いて行う。ノズルの
口径は数龍〜１ｃｒｒＬ程度とする。すると８ｉＨ＋の
紫外線領域の吸収スペクトルは比較的簡単になり、また
流速の分数も少ない。
斯くして得られた分子流をパルス巾〜ｌｎｓ。
出力〜３０ｏｍ、ｒのエキシマレーザ−１１０７でノズ
ルから１〜３ｃｒｒＬの位置で照射する。そのときレン
ズ１１０を用いてレーザー光を集光する。またレーサー
光はパワモニターによって制（財）サレる。
ルから１〜３ｃｒｒＬの位置で照射する。そのときレン
ズ１１０を用いてレーザー光を集光する。またレーサー
光はパワモニターによって制（財）サレる。
光照射により、照射領域中にあるＳｉＨ，のほとんどは
光分解され主にＳｉＯｘおよび８ｉＨラジカルを生成す
る。ここで生成した両ラジカルは担体ガスとともに試料
面上に達し、堆積する。
光分解され主にＳｉＯｘおよび８ｉＨラジカルを生成す
る。ここで生成した両ラジカルは担体ガスとともに試料
面上に達し、堆積する。
本例ではレーザー光を一方向からレンズを用いて集光し
ているが、異なる２方向から分子流中で交差させ光分解
してもよい。その際短パルス元を用いれば微少領域のＣ
ＶＤが可能である。
ているが、異なる２方向から分子流中で交差させ光分解
してもよい。その際短パルス元を用いれば微少領域のＣ
ＶＤが可能である。
さらに、主な活性種である８ｉＨｇ ＋ ＳｉＨラジカ
ルは対称軸方向に双極子モーメントを有している。
ルは対称軸方向に双極子モーメントを有している。
したがって均一電磁場を分子流に印加することによって
ラジカルの配向を任意に制御しうる。これより界面との
反応性の高く、堆積速度の高い配向を選べる。
ラジカルの配向を任意に制御しうる。これより界面との
反応性の高く、堆積速度の高い配向を選べる。
以上、ＣＶＤソースガスとして８ｉＨ，をとりあげて述
べたがその他のソースガスをＣＶＤする場合も、レーザ
ー光の発振波長を適当に選べば同様に適用できる。
べたがその他のソースガスをＣＶＤする場合も、レーザ
ー光の発振波長を適当に選べば同様に適用できる。
またＮ、０ガスと８ ｉＨ，ガスより８ｉ０．膜を堆積
させるというような複数のソースガスを用いる場合でも
、 （１）：混合ガスの分子流に単一波長のレーザー光で同
時に分解する。
させるというような複数のソースガスを用いる場合でも
、 （１）：混合ガスの分子流に単一波長のレーザー光で同
時に分解する。
９−
（２）：混合ガスの分子流に複数の波長のレーザー光で
同時に分解する。
同時に分解する。
（３）：それぞれのガスを流す複数の分子流を１点に向
は噴出させ、各分子流を適当な発振波長を持つレーザー
光で照射分解する。ことによって微少領域へのＣＶＤが
可能である。
は噴出させ、各分子流を適当な発振波長を持つレーザー
光で照射分解する。ことによって微少領域へのＣＶＤが
可能である。
分子流とレーザー光照射を特徴とする本薄膜成長方法は
微少な領域のＣＶＤを可能にし、プラズマＣＶＤのよう
な輻射、およびイオンによる損傷も少なくまた制御も容
易である。
微少な領域のＣＶＤを可能にし、プラズマＣＶＤのよう
な輻射、およびイオンによる損傷も少なくまた制御も容
易である。
第１図は本発明の実施例に用いられる装置の概略図であ
る。 １０１・・・・・・反応室、１０２・旧・・ノズル、１
０３・・・・・・試料、１０４・・・・・・排気系、１
０５・旧・・レーザー光を透過する窓、１０６・・・
スキマー、１０７・・・・・・レーザー、１０８・・・
・・・パルス発生Ｌ１０９・・・・・・ノズルのパルプ
制御装置、１１ｏ・・・・・・レンズ。
る。 １０１・・・・・・反応室、１０２・旧・・ノズル、１
０３・・・・・・試料、１０４・・・・・・排気系、１
０５・旧・・レーザー光を透過する窓、１０６・・・
スキマー、１０７・・・・・・レーザー、１０８・・・
・・・パルス発生Ｌ１０９・・・・・・ノズルのパルプ
制御装置、１１ｏ・・・・・・レンズ。
Claims (3)
- （１）化学気相成長膜形成に用いる反応性ガスを並進速
度の揃った分子流にし、核分子流にレーザー光を照射す
ることにより該反応性ガスの少くとも一部を活性化し、
ガスの活性種を含んだ分子流を基板物質面上にふきつけ
膜の化学気相成長を行うことを特徴とする薄膜成長方法
。 - （２）レーザー光を短パルス光とし、そのパルス光を二
つ以上の異なる方向から被膜する基板物質面上で交差さ
せ、交差した領域の反応性ガスのみを多光子励起分解し
て活性種を作り、膜の気相成長を行うことを特徴とする
特許請求の範囲第（１）項記載の薄膜成長方法。 - （３）レーザー光照射後の分子流に電磁場を印加し、双
極子モーメントを有する活性種の配向を揃えて膜の気相
成長を行うことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
記載の薄膜成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23232383A JPS60124816A (ja) | 1983-12-09 | 1983-12-09 | 薄膜成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23232383A JPS60124816A (ja) | 1983-12-09 | 1983-12-09 | 薄膜成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60124816A true JPS60124816A (ja) | 1985-07-03 |
Family
ID=16937395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23232383A Pending JPS60124816A (ja) | 1983-12-09 | 1983-12-09 | 薄膜成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60124816A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63177414A (ja) * | 1987-01-19 | 1988-07-21 | Hitachi Ltd | 薄膜形成方法及びその装置 |
-
1983
- 1983-12-09 JP JP23232383A patent/JPS60124816A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63177414A (ja) * | 1987-01-19 | 1988-07-21 | Hitachi Ltd | 薄膜形成方法及びその装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4716852A (en) | Apparatus for thin film formation using photo-induced chemical reaction | |
| US4624736A (en) | Laser/plasma chemical processing of substrates | |
| US5490896A (en) | Photomask or a light shielding member having a light transmitting portion and a light shielding portion | |
| US5154945A (en) | Methods using lasers to produce deposition of diamond thin films on substrates | |
| US5108543A (en) | Method of surface treatment | |
| JPS631097B2 (ja) | ||
| US6489587B2 (en) | Fabrication method of erbium-doped silicon nano-size dots | |
| JPS60124816A (ja) | 薄膜成長方法 | |
| JPH07105350B2 (ja) | 光反応装置 | |
| JPS62128528A (ja) | レ−ザ表面処理装置 | |
| JPH0480116B2 (ja) | ||
| JPS595621A (ja) | 薄膜形成方法 | |
| JPS59163831A (ja) | 半導体装置の製造方法及びその製造装置 | |
| JPS62243315A (ja) | 光反応方法および装置 | |
| JPS59205720A (ja) | エツチング装置 | |
| JPS60167316A (ja) | 被膜の形成方法 | |
| JPS6272114A (ja) | ラジカルビ−ム光ｃｖｄ装置 | |
| JP2667930B2 (ja) | 微細加工方法及び装置 | |
| JPS63114972A (ja) | 光化学反応利用装置 | |
| JPS6197912A (ja) | Ｃｖｄ装置 | |
| JPS6386880A (ja) | 光化学反応利用装置 | |
| JPS60236215A (ja) | レ−ザｃｖｄ方法 | |
| JPS5940523A (ja) | 半導体薄膜の製造方法 | |
| JPS61219129A (ja) | シンクロトロン放射光による光化学気相蒸着法 | |
| JPS61183920A (ja) | レ−ザまたは光による半導体、金属の加工装置 |