JPS60200523A - シリコン薄膜の製造法 - Google Patents

シリコン薄膜の製造法

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JPS60200523A
JPS60200523A JP59056175A JP5617584A JPS60200523A JP S60200523 A JPS60200523 A JP S60200523A JP 59056175 A JP59056175 A JP 59056175A JP 5617584 A JP5617584 A JP 5617584A JP S60200523 A JPS60200523 A JP S60200523A
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Kazunobu Tanaka
田中　一宜
Akihisa Matsuda
彰久 松田
Kiyoshi Yanagii
楊井　清志
Makoto Toda
誠 戸田
Naomichi Kitsugi
木次　直道
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、プラズマ雰囲気下で任意の基板上にシリコン
薄膜を成膜する方法において高速製膜をｏＪ能にする新
規な方法に関するものである。
従来より、シリコンと水素あるいはハロケン原子を含む
ガスをプラズマ雰囲気下で反応させ、シリコン薄膜を形
成する方法は周知であり、用いる原料ガスとしてはシラ
ン、シラン−水素、シラン−希ガス、ジシラン、ジシラ
ン−水素、ジンラン−希ガス、テトラフルオロシラン−
水素、テトラフルオロシラン−シラン、テトラフルオロ
シラン−シラン−水素等の組み合せが知られている。
これらの原料ガスのうち、シランおよびジシラン系は得
られる膜が良好な光電特性を示し、また適度の製膜速度
であるため、現在これらのカスを用いる方法が主流とな
っている。しかしながらこれらのガスは空気中の酸素と
激しく反応し、通常光と炎を伴なって燃焼し、取扱いに
は細心の注意を要するものである。
一方、テトラフルオロシラン系のガスは原料ガスの取扱
い上の危険性が少なく、さらに得られるフッ素を含むシ
リコン膜はシリコン−フッ素の結合力の強さによシ、シ
ランおよびジシラン系のガスを原料として得られる膜と
比較して優れた熱安定性を有するとされている。しかし
ながら、テトラフルオロシラン系のガスを用いる製膜法
においては製膜速度がシラン系のガスと比較して著しく
小さいという問題点がある。
この点を改善するためには製膜条件を大電力密度（陰極
側プラズマ放電電力密度にしてＪ、ＯＷ／ｃｎ１以上）
および高いガス圧（約Ｉ　Ｔｏｒｒ以上）とすることが
必要とされている。大電力密度での放電においては、プ
ラズマが真空装置の壁に作用し、壁の吸着物、付着物ま
たは壁自体の構成元素を取シ込み、その結果得られるシ
リコン膜中にこれらの不純物が混入することとなシ、半
導体膜としての特性を著しく損なうものである。
さらに大電力密度を得るには大型の高周波電源を必要と
し、工業的製造においては望ましいものではない。
一方、高いガス圧での製膜においては、シリコン膜を生
成すると同時に多量の粉体を真空装置内に堆積し、安定
した製膜を続けることが困難なものである。
本発明は、かかる従来の製膜法の欠点を一掃するもので
あり、テトラフルオロシラン、シラン、ジシラン等の原
料に替え水素原子を有するフルオロシラン類を原料とし
て用いることで、安全性の高い製造工程と低電力密度で
シリコン薄膜を効率よく製造する方法を提供するもので
ある。
すなわち、本発明は、プラズマ雰囲気下で基板上にシリ
コン薄膜を形成させる方法において、少くとも原料の一
部として水素原子を有するフルオロシラン類を用いるこ
とを特徴とするシリコン薄膜の製造法である。
本発明で用い得る水素原子を有するフルオロシラン類と
しては８１．ＨＩＦ４イ（Ｘ＝３．２．１）、およびＳ
ｉ！ＨＹＦｓ−Ｙ（Ｙ＝５、今、３．２、りが挙げられ
る。
このうち、ＳｉＨＦ３、Ｓ　ｉ　ＨＩＦ、は不燃性でろ
ｉ）　、５ＩＨ３ｙは熱源に触れると燃焼を開始するも
のの、シラン、ジシランと比較し著し◇安全性の高いガ
スであ）、いずれについても工程管理上極めて有利であ
る。
また、これらのガスはいずれも同一条件のプラズマ雰囲
気下においては、テトラフルオロシランよシ著しく高い
製膜速度を有し、特にＳｉＨ３Ｆ　。
ＳｉＨ２２ｇはシランと比較してもかなシ高い製膜速度
を示し、ジシランと同程度あるいはそれ以上の高速製膜
を可能とするものである。
特に低電力密度においてこれらのガスの優位性は顕著で
あシ、例えば電力密度ｏ、ｏ３ｗ、ｚｉ、基　。
板温度５００℃、ガス圧力５０　ｍ　Ｔｏｒｒの条件に
おいて、シランガス１００％の場合、流量５．０５ＱＱ
Ｍで製膜速度が０．７９’ｌ／θｅｃであるのに対し、
８１Ｈ１，７１００％では流量２．５５００Ｍで２．ｏ
５Ｊｌ／ｓｅａと極めて高い製膜速度を有し、同様にＳ
ｉＨ，７２１００％においても流量２．５ＢＯＣＭで１
．０８Ｖ８ｅｃの製膜速度を示す。
一方、テトラフルオロシラン−水素混合ガス（シラン／
水素＝　５１５　）においては電力密度０　。１５　Ｖ
ＩＡｒ！、基板温度５００℃、ガス圧力ｓｏｏｍ’ｒｏ
ｒｒ。
流量１０．ＯＥ］ＣＣＭの厳しい条件においても製膜速
度は０．６１１／８θＣにしか過ぎず、特にシリコン膜
中にフッ素を導入する製膜においては、本発明方法の優
位性は格段のものである。
本発明方法によシ得られる膜は、その製膜条件によシ必
ずしもフッ素を含むものではない。
例えばＳｉＨ，Ｆ　１００％のガスを用い、流量２．５
）１０Ｃ！Ｍ　。
電力密度ｏ　、　０５　Ｗ７’ｃｒｌｔｓ　ガス圧力５
０ｍＴｏｒｒで基板温度の４００℃、■２００℃の条件
では、第１図に示すシリコン膜の赤外吸収スペクトルチ
ャートによル■ではシリコン−水素結合に由来する２０
００♂付近および６２５♂付近の吸収のみがみられ、■
では水素が導入され、フッ素は殆ど導入されてないこと
が確認できる。一方のでは、同様のシリコン−水素結合
に由来する吸収とともに、シリコン−フッ素結合に由来
する８００〜１０００ｆｉ’付近の吸収がみられ、水素
とともにフッ素もシリコン膜中に導入されていることが
確認できる。
このように本発明方法においては、膜中にフッ素を導入
することもしないことも可能であり、また導入量の制御
も製膜条件の制御によシ容易にできるものである。
本発明方法は、原料ガスの少くとも一部として水素原子
を有するフルオロシラン類を用いることで、特に低電力
密度条件下での製膜速度を可及的に増大できることが大
きな特徴であシ、使用態様として水素原子を有するフル
オロシラン類単独での使用、水素原子を有するフルオロ
シラン類相互の混合ガスの使用、あるいはこれらにさら
にシラン、ジシラン、デトラフルオロシラン、水素、ヘ
リウム、イ・オン、アルゴン等を添加し稀釈して使用し
てもよく、水素原子を有するフルオロシランを用いるこ
とによる所期の効果は前述のように十二分に達成できる
ものである。稀釈の割合は特に限定されないが、全体の
カス容積に対し、水素原子を有するフルオロシランが０
．００１以上であることが好ましい。
また、製膜条件としては、従来よジシラン、ジシラン等
を用いる場合の製膜条件と大略同様で十分であシ、プラ
ズマ雰囲気のガス圧力１ｍＴｏｒｒ−２０Ｔｏｒｒ、、
高周波電力密度０．０００１〜Ｉ　ＯＷ／、、ｆの広い
範囲で製膜可能である。
以下、実施例、比較例によシ本発明をより詳細に説明す
る。
実施例１〜１３、比較例１〜５ 第２図に示す装置を用いて製膜し、評価をおこなった。
マスフローメーター４．５を含めた全装置系を油回転ポ
ンプ１６および分子ターボポンプ１５によ、！１１１×
１０″’　ＴＯｒｒ以下の真空度まで排気し、次に原料
ガスボンベＩ、２．３のバルブを必要に応じて開き、所
定の流量に設定したマスフローコントローラー４および
／捷たは５を通して原料ガスを一定流量で真空容器７に
導入する。メインパルプ１１を操作して油回転ポツプ１
４、メカニカルブ°−スターポンプ１２によって真空容
器７内の真空度を真空計１３で監視しながら所定の圧力
に維持する。しかるのちに高周波電源６で電極８および
８１間に高周波電圧を印加してグロー放電をおこなわせ
る。基板９はヒーターｌＯで加熱された基台（図示しな
い）上に載置され、ヒーター１０で所定の温度に加熱さ
れ、この基板９上にシリコン薄膜が形成される。
かかる装置および製膜方法によシ各種原料、条件で成膜
をおこない、得られた膜の特性を条件とともに第１表に
示した。
この結果から明らかなごとく、本発明方法によれば安全
な装膜工程で製膜でき、低電力密度での高速製膜が可能
となる優れた利点を有するとともに得られるシリコン膜
は水素および／またはフッ素の含有量を調節でき、良好
な光電特性を示すものであ）、工業上神益するところ大
である。
【図面の簡単な説明】
第１図のＡは実施例９．Ｂは実施例７で得られた膜の赤
外スペクトルチャートを示す。 第２図は実施例、比較例で用いた装置の模式特許出願人
　工業技術院長　（ほか１名）復代理人　（工業技術院
長の復代理人）第１図 波　数　（Ｃイ１） 第１頁の続き ０発　明　者　戸　１）　誠 ＠発明者木次　直通 川越市野田町２−２０−６５ 所沢重上新井７３８−９

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （リ　プラズマ雰囲気下で基板上にシリコン薄膜を形成
    する方法において、少くとも原料の一部として水素原子
    を有するフルオロシラン類を用いることを特徴とするシ
    リコン薄膜の製造法。
JP59056175A 1984-03-26 1984-03-26 シリコン薄膜の製造法 Pending JPS60200523A (ja)

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