JPS61104614A - 堆積膜形成法 - Google Patents
堆積膜形成法Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業−Ｉ＝の利用分野〕
本発明は堆積膜、とりわけ機能性膜、殊に半導体デバイ
ス、電子写真用の感光デバイス、画像入力用のラインセ
ンサー、撮像デバイスなどを構成する非晶質乃至は結晶
質の堆積膜を製造するのに好適な堆積膜形成法に関する
。
ス、電子写真用の感光デバイス、画像入力用のラインセ
ンサー、撮像デバイスなどを構成する非晶質乃至は結晶
質の堆積膜を製造するのに好適な堆積膜形成法に関する
。
紫外光を照射して堆積材料元素を含むガスを光化学的に
分解し、ガスの解離により生ずる分子状、原子状等の活
性種を用いて基体１ユに堆ｖｉ膜を形成する光ＣＶＤ法
は、堆積膜の低温形成技術として知られている。
分解し、ガスの解離により生ずる分子状、原子状等の活
性種を用いて基体１ユに堆ｖｉ膜を形成する光ＣＶＤ法
は、堆積膜の低温形成技術として知られている。
例えばノンドープのあるいはドーピングされた水素化ア
モルファスシリコン等のシリコン膜を形成する光ＣＶＤ
法として、シラン（ＳｉＨ４）ガスを例えばフッ化アル
ゴン（ＡｒＦ）、フッ化クリプトン（Ｋ ｒ Ｆ）等の
エキシマレーザ−で直接分解する方法が試みられている
。
モルファスシリコン等のシリコン膜を形成する光ＣＶＤ
法として、シラン（ＳｉＨ４）ガスを例えばフッ化アル
ゴン（ＡｒＦ）、フッ化クリプトン（Ｋ ｒ Ｆ）等の
エキシマレーザ−で直接分解する方法が試みられている
。
ところが、この様な従来の光ＣＶＤ法には、実用上いく
つかの問題点があり、とりわけ■堆積を行なう反応室に
紫外光を導入するだめの窓に薄膜が堆積し、基体に光が
届かない、並びに、■基体に光が届いても、光吸収か効
率良く行なわれない、という２つの重要な問題がある。
つかの問題点があり、とりわけ■堆積を行なう反応室に
紫外光を導入するだめの窓に薄膜が堆積し、基体に光が
届かない、並びに、■基体に光が届いても、光吸収か効
率良く行なわれない、という２つの重要な問題がある。
このうち、■の問題点に対する対策としては、８４年度
春季応用物理学会において表されている様に、光源とし
てシランの吸光上限波長１７０ｎｍ（７，３ｅＶ相当）
より長波長（７）ＡｒＦエキシマレーザ−（波長１９３
ｎｍ）を用い、窓付近に対し基体伺近の光強度を飛躍的
に高める方法を採用することができる。この方法によれ
ば、シラン分子がＡｒＦエキシマレーザ−の光子（６，
４ｅＶ相当）を同時に２個吸収する所謂２光子吸収の反
応が支配的となり、窓伺近では１光子吸収反応が支配的
となる。この結果、シラン分子を解Ｎ、 木
、オし、
Ｓ＋Ｈ、Ｓ＋Ｈ７、Ｓｌ 、Ｈ＜室のＹ占性種を生成さ
せる反応のうち、閾値を与える５ｉＨ４−−→ＳｉＨ２
不 ＋Ｈ２ の応により活性種５ｉＨ７” を生成させるのに必要
な活性化エネルギー７．３ｅＶを超えるのは、２光子吸
収即ち基体伺近での反応の場合のみとなり、窓にはシリ
コン１１りが堆積しなくなる。
春季応用物理学会において表されている様に、光源とし
てシランの吸光上限波長１７０ｎｍ（７，３ｅＶ相当）
より長波長（７）ＡｒＦエキシマレーザ−（波長１９３
ｎｍ）を用い、窓付近に対し基体伺近の光強度を飛躍的
に高める方法を採用することができる。この方法によれ
ば、シラン分子がＡｒＦエキシマレーザ−の光子（６，
４ｅＶ相当）を同時に２個吸収する所謂２光子吸収の反
応が支配的となり、窓伺近では１光子吸収反応が支配的
となる。この結果、シラン分子を解Ｎ、 木
、オし、
Ｓ＋Ｈ、Ｓ＋Ｈ７、Ｓｌ 、Ｈ＜室のＹ占性種を生成さ
せる反応のうち、閾値を与える５ｉＨ４−−→ＳｉＨ２
不 ＋Ｈ２ の応により活性種５ｉＨ７” を生成させるのに必要
な活性化エネルギー７．３ｅＶを超えるのは、２光子吸
収即ち基体伺近での反応の場合のみとなり、窓にはシリ
コン１１りが堆積しなくなる。
しかし、このレーザー２光子吸収の方法では、前記■の
光吸収効率の問題点を解決することはできない。つまり
、レーザーによる２光子吸収の場合、ＳｉＨ，１等の堆
積材料元素を含むガスの励起エネルギー準位をＥ （ｎ
＝１，２，３ｅ・・）レーザーの光子エネルギーをＥ
とすると、Ｅ ＝２Ｅ ｎ Ｐ のときの限って共鳴吸収が起り、それ以外のエネルギー
準位での光吸収効率は低い。
光吸収効率の問題点を解決することはできない。つまり
、レーザーによる２光子吸収の場合、ＳｉＨ，１等の堆
積材料元素を含むガスの励起エネルギー準位をＥ （ｎ
＝１，２，３ｅ・・）レーザーの光子エネルギーをＥ
とすると、Ｅ ＝２Ｅ ｎ Ｐ のときの限って共鳴吸収が起り、それ以外のエネルギー
準位での光吸収効率は低い。
即ち、第２図に模式的に示しだ様に、活性化反応に要す
るエネルギーの低い方から、堆積材料元素を含むガスの
励起エネルギー準位をＥ、、Ｅ２ 、Ｅ３ 、Ｅ４等と
すると、例えばＥ３の準位に合せてレーザーのエネルギ
ーＥ を選択して２光子吸収を生起ｙせた場合、２Ｅ
≠Ｅ３の場合吸収効率は低く十分な堆積速度が得られな
かった。これは、２Ｅ をＥ＋ 、Ｅ２ 、Ｅ４の何れ
に合せた場合にも同様である。
るエネルギーの低い方から、堆積材料元素を含むガスの
励起エネルギー準位をＥ、、Ｅ２ 、Ｅ３ 、Ｅ４等と
すると、例えばＥ３の準位に合せてレーザーのエネルギ
ーＥ を選択して２光子吸収を生起ｙせた場合、２Ｅ
≠Ｅ３の場合吸収効率は低く十分な堆積速度が得られな
かった。これは、２Ｅ をＥ＋ 、Ｅ２ 、Ｅ４の何れ
に合せた場合にも同様である。
そこで、単色光であるレーザーに代えてＸｅランプの様
な連続多色光を光源として２光子吸収を起させることも
考えられるが、この場合はＸｅランプのみでは光諺の輝
度が低いため十分な増摩速度が得られなかった。
な連続多色光を光源として２光子吸収を起させることも
考えられるが、この場合はＸｅランプのみでは光諺の輝
度が低いため十分な増摩速度が得られなかった。
本発明の目的は、光ＣＶＤ法による従来の堆積膜形成法
が有していた−１−述の問題点を解消し、原料ガスへの
効率の良い光吸収を起し堆積速度を高めて堆積膜を形成
することのできる堆積膜形成法を提供することにある。
が有していた−１−述の問題点を解消し、原料ガスへの
効率の良い光吸収を起し堆積速度を高めて堆積膜を形成
することのできる堆積膜形成法を提供することにある。
上記目的は、紫外線を使用し光ＣＶＤ法によって堆積膜
を形成するに際し、光源として単色光であるレーザーと
連続多色光である放電灯とを個用し、これら光源からの
光を堆積膜を形成する基体上に収束・投光して堆積を行
なうことを特徴とする本発明の堆積膜形成法によって達
成される。
を形成するに際し、光源として単色光であるレーザーと
連続多色光である放電灯とを個用し、これら光源からの
光を堆積膜を形成する基体上に収束・投光して堆積を行
なうことを特徴とする本発明の堆積膜形成法によって達
成される。
本発明の堆積膜形成法によれば、形成する堆積膜の利用
目的に応じて原料ガスを適宜選択使用することにより、
堆積材料元素を１種又は２種以」二組合せた任意の所望
する化学組成の堆積膜を形成することができる。例えば
、ケイ素を堆積材料元素の１つとして形成される堆積膜
としては、水素化アモルファスシリコン膜、多結晶シリ
コン膜等のシリコン膜、アモルファスシリコンゲルマニ
ウム膜、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、炭化シリコ
ン膜等を挙げることができる。
目的に応じて原料ガスを適宜選択使用することにより、
堆積材料元素を１種又は２種以」二組合せた任意の所望
する化学組成の堆積膜を形成することができる。例えば
、ケイ素を堆積材料元素の１つとして形成される堆積膜
としては、水素化アモルファスシリコン膜、多結晶シリ
コン膜等のシリコン膜、アモルファスシリコンゲルマニ
ウム膜、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、炭化シリコ
ン膜等を挙げることができる。
以下、図面を参照して、シラン化合物を原料ガスとして
シリコン膜を形成する場合の実施例について述べる・ 第１図は、本発明方法に使用する堆積膜形成装置の１例
を説明するための模式図である。
シリコン膜を形成する場合の実施例について述べる・ 第１図は、本発明方法に使用する堆積膜形成装置の１例
を説明するための模式図である。
第１図中、ｌは堆積膜を形成するための反応室であり、
光を室内に導入するための石英窓２゜２．２を備えた密
閉容器３で囲繞されている。反応室１の内部には堆積膜
を形成きせるだめの基板４が収容されており、また室１
の内部にシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）
、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ１１）等のシラン化合物のガス
が封入されている。
光を室内に導入するための石英窓２゜２．２を備えた密
閉容器３で囲繞されている。反応室１の内部には堆積膜
を形成きせるだめの基板４が収容されており、また室１
の内部にシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）
、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ１１）等のシラン化合物のガス
が封入されている。
第１図中、５はレーザー光源、６，７は放電灯であり、
これら光源からの紫外光８，９．１０は、それぞれビー
ム整形光学系１１，１２．１３で整形され、石英窓２，
２．２を透過して基板４の所望部分乃至は全体に向けて
収束・投光される。レーザー５としては、紫外域に発振
波長を有するレーザーであれば使用可能であり、使用す
るシラン化合物の吸光波長帯、光子エネルギー量などを
考慮して適宜選択される。
これら光源からの紫外光８，９．１０は、それぞれビー
ム整形光学系１１，１２．１３で整形され、石英窓２，
２．２を透過して基板４の所望部分乃至は全体に向けて
収束・投光される。レーザー５としては、紫外域に発振
波長を有するレーザーであれば使用可能であり、使用す
るシラン化合物の吸光波長帯、光子エネルギー量などを
考慮して適宜選択される。
例えばシランよりも吸光波長帯が長波長側にずれている
ジシランを原料ガスとして用い２光子吸収により堆積膜
を形成させる場合、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）エキシ
マレーザ−（光子エネルギ−Ｅ ：４−９８ｅＶ相当
）、塩化キー１＝／７（ＸｅｃＩ）エキシマ１７−ザー
（Ｅ 二４．０３ｅＶ相当）、フッ化キセノン（Ｘｅ
Ｆ）エキシマレーザ−（Ｅ ：３．５ａｅＶ相当）等
が好適に用いられ、とりわけ、平均レーザー出力の高い
ＫｒＦエキシマレーザ−が好ましい。また放電灯６，７
としては、楕円ミラー内蔵型Ｘｅランプが賞用される。
ジシランを原料ガスとして用い２光子吸収により堆積膜
を形成させる場合、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）エキシ
マレーザ−（光子エネルギ−Ｅ ：４−９８ｅＶ相当
）、塩化キー１＝／７（ＸｅｃＩ）エキシマ１７−ザー
（Ｅ 二４．０３ｅＶ相当）、フッ化キセノン（Ｘｅ
Ｆ）エキシマレーザ−（Ｅ ：３．５ａｅＶ相当）等
が好適に用いられ、とりわけ、平均レーザー出力の高い
ＫｒＦエキシマレーザ−が好ましい。また放電灯６，７
としては、楕円ミラー内蔵型Ｘｅランプが賞用される。
かかるＫｒＦエキシマレーザ−５の光子エネルギーをＥ
、Ｘｅランプ６．７の光子エネルキーをＥ とし、ジシ
ラン分子を解離させるためｘ の活性化エネルギーの閾値をＥ とすると、ｔｈ Ｅ ＝４．９８ｅＶ Ｅ ≦６．２ｅＶ ｘ Ｅ ≧６．４ｅＶ ｔｈ である。
、Ｘｅランプ６．７の光子エネルキーをＥ とし、ジシ
ラン分子を解離させるためｘ の活性化エネルギーの閾値をＥ とすると、ｔｈ Ｅ ＝４．９８ｅＶ Ｅ ≦６．２ｅＶ ｘ Ｅ ≧６．４ｅＶ ｔｈ である。
ここで、光源５と光源６又は７とから各々１個ずつ光子
を吸収した場合、Ｘｅランプが連続光のため、 のどの領域のエネルギー準位へも励起可能となる。これ
を模式的に示すと、第２図の様になり、この場合、Ｅ
１（＝ Ｅ ） 、 Ｅ２ 、 Ｅ３ 、 Ｅ４ｈ ・・・等の各エネルギー準位へ共鳴吸収が起こり、効率
の良い光吸収により堆積速度を向」ニさせることができ
る。
を吸収した場合、Ｘｅランプが連続光のため、 のどの領域のエネルギー準位へも励起可能となる。これ
を模式的に示すと、第２図の様になり、この場合、Ｅ
１（＝ Ｅ ） 、 Ｅ２ 、 Ｅ３ 、 Ｅ４ｈ ・・・等の各エネルギー準位へ共鳴吸収が起こり、効率
の良い光吸収により堆積速度を向」ニさせることができ
る。
なお、この例の様にＥ はＥ ＜Ｅ の条件ｐ
ｐ ｔｈ を満たすことにより、光吸収の効率化及びレーザーによ
る１光子吸収の防止の点で好ましい。また、Ｅ につい
ても、これによる１光子吸収のｘ ＃響は微少なものであるが、好ましくはＥ くＸ Ｅ とするのが望ましい。
ｐ ｔｈ を満たすことにより、光吸収の効率化及びレーザーによ
る１光子吸収の防止の点で好ましい。また、Ｅ につい
ても、これによる１光子吸収のｘ ＃響は微少なものであるが、好ましくはＥ くＸ Ｅ とするのが望ましい。
ｔｈ
また、第１図に示した装置で、２個の楕円ミラー内蔵型
Ｘｅランプ６．７を用いたのは、入射光の強度を高め、
堆積速度を高める効果があるためであり、この効果につ
いては、「２光子吸収の遷移確率は２つの入射光強度の
積に比例するＪ （レーザー学会編「レーザーハンドブ
ック３６章化学への応用Ｊ ｐ７３９参照）といった知
見に裏付けられている。
Ｘｅランプ６．７を用いたのは、入射光の強度を高め、
堆積速度を高める効果があるためであり、この効果につ
いては、「２光子吸収の遷移確率は２つの入射光強度の
積に比例するＪ （レーザー学会編「レーザーハンドブ
ック３６章化学への応用Ｊ ｐ７３９参照）といった知
見に裏付けられている。
以上説明した、本発明の実施例を具体的に実施すると、
例えば原料ガスとしてジシラン（」・１入圧０、ＩＴｏ
ｒｒ）、 レーザーとして出力１００ｍＷ／ｃｍ２の
Ｋ ｒ Ｆ ｌ／−ザー、ＸｅランプとしてＩＫＷの楕
円ミラー内蔵Ｘｅランプを用い、白板ガラス基板（基板
温度８０℃）」−にシリコン膜を堆積させた場合、堆積
速度２５Ａ／ｓｅｅが得られる。
例えば原料ガスとしてジシラン（」・１入圧０、ＩＴｏ
ｒｒ）、 レーザーとして出力１００ｍＷ／ｃｍ２の
Ｋ ｒ Ｆ ｌ／−ザー、ＸｅランプとしてＩＫＷの楕
円ミラー内蔵Ｘｅランプを用い、白板ガラス基板（基板
温度８０℃）」−にシリコン膜を堆積させた場合、堆積
速度２５Ａ／ｓｅｅが得られる。
これと比較して、従来法により例えばＫｒＦレーザーに
よる２光子吸収を行なわせる以外は」−記具体的実施例
と同様にしてシリコン膜を堆積した場合の堆積速度は１
２Ａ／ｓｅｃである。
よる２光子吸収を行なわせる以外は」−記具体的実施例
と同様にしてシリコン膜を堆積した場合の堆積速度は１
２Ａ／ｓｅｃである。
本発明方法によれば、光ＣＶＤ法により高効率で紫外線
のエネルギーを使用して効率の良い堆積膜形成が行なえ
るため、例えば機能性膜、殊に半導体デバイス、電子写
真用の感光デバイス、画像入力用のラインセンサー、撮
像デバイスなどを構成するＪ１晶質乃至は結晶質の堆積
膜を製造するのに極めて右利である。
のエネルギーを使用して効率の良い堆積膜形成が行なえ
るため、例えば機能性膜、殊に半導体デバイス、電子写
真用の感光デバイス、画像入力用のラインセンサー、撮
像デバイスなどを構成するＪ１晶質乃至は結晶質の堆積
膜を製造するのに極めて右利である。
第１図は本発明方法に使用し得る堆積ｌり形成装置の１
例を説明するための模式図である。第２図は原料ガスの
励起エネルギー準位と紫外線の光子エネルギーとの対応
を説明するエネルギーチャ−１・を示した模式図である
。 １・・・反応室、２，２．２・・・窓、４・・・基板、
５・・・レーザー光源、６．７・Φ・放電灯、１１，１
２．１３・・・ビーム整形光学系、Ｅ ・・・し一ザー
の光子エネルギー、Ｅ ・・・放Ｘ 電灯の光子エネルギー。 代理人 弁理士 山 下 穣 平 Ｈ１恢→’ｙ −４＋憂□
例を説明するための模式図である。第２図は原料ガスの
励起エネルギー準位と紫外線の光子エネルギーとの対応
を説明するエネルギーチャ−１・を示した模式図である
。 １・・・反応室、２，２．２・・・窓、４・・・基板、
５・・・レーザー光源、６．７・Φ・放電灯、１１，１
２．１３・・・ビーム整形光学系、Ｅ ・・・し一ザー
の光子エネルギー、Ｅ ・・・放Ｘ 電灯の光子エネルギー。 代理人 弁理士 山 下 穣 平 Ｈ１恢→’ｙ −４＋憂□
Claims (4)
- （１）紫外線を使用し光ＣＶＤ法によって堆積膜を形成
するに際し、光源として単色光であるレーザーと連続多
色光である放電灯とを併用し、これら光源からの光を堆
積膜を形成する基体上に収束、投光して堆積を行なうこ
とを特徴とする堆積膜形成法。 - （２）レーザーの光子エネルギーＥ＿ｐが、原料ガスを
解離させて活性種を生成させるのに必要な活性化エネル
ギーの閾値Ｅ＿ｔ＿ｈに対し、Ｅ＿ｐ＜Ｅ＿ｔ＿ｈとな
る様にレーザー光源を選択使用する特許請求の範囲第（
１）項記載の堆積膜形成法。 - （３）原料ガスとしてジシラザン（Ｓｉ＿２Ｈ＿６）を
使用する場合に、レーザーとしてＫｒＦエキシマレーザ
ーを使用する特許請求の範囲第（２）項記載の堆積膜形
成法。 - （４）放電灯として楕円ミラー内蔵型Ｘｅランプを使用
する特許請求の範囲第（３）項記載の堆積膜形成法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59225836A JPS61104614A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 堆積膜形成法 |
| US06/792,258 US4626449A (en) | 1984-10-29 | 1985-10-28 | Method for forming deposition film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59225836A JPS61104614A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 堆積膜形成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61104614A true JPS61104614A (ja) | 1986-05-22 |
Family
ID=16835576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59225836A Pending JPS61104614A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 堆積膜形成法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4626449A (ja) |
| JP (1) | JPS61104614A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61274345A (ja) * | 1985-05-29 | 1986-12-04 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US4720395A (en) * | 1986-08-25 | 1988-01-19 | Anicon, Inc. | Low temperature silicon nitride CVD process |
| JPH0774452B2 (ja) * | 1986-11-27 | 1995-08-09 | キヤノン株式会社 | 光化学気相成長法による機能性堆積膜の形成方法 |
| US5308651A (en) * | 1986-12-25 | 1994-05-03 | Kawasaki Steel Corp. | Photochemical vapor deposition process |
| US4888203A (en) * | 1987-11-13 | 1989-12-19 | Massachusetts Institute Of Technology | Hydrolysis-induced vapor deposition of oxide films |
| US5310624A (en) * | 1988-01-29 | 1994-05-10 | Massachusetts Institute Of Technology | Integrated circuit micro-fabrication using dry lithographic processes |
| US5200388A (en) * | 1988-05-13 | 1993-04-06 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Metalorganic chemical vapor deposition of superconducting films |
| EP0909986A1 (en) * | 1990-09-26 | 1999-04-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Photolithographic processing method and apparatus |
| JP3073327B2 (ja) * | 1992-06-30 | 2000-08-07 | キヤノン株式会社 | 堆積膜形成方法 |
| EP0659911A1 (en) * | 1993-12-23 | 1995-06-28 | International Business Machines Corporation | Method to form a polycrystalline film on a substrate |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1900116C3 (de) * | 1969-01-02 | 1978-10-19 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Verfahren zum Herstellen hxxochreiner, aus Silicium bestehender einkristalliner Schichten |
| US4340617A (en) * | 1980-05-19 | 1982-07-20 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and apparatus for depositing a material on a surface |
| JPS582034A (ja) * | 1981-06-29 | 1983-01-07 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH07107190B2 (ja) * | 1984-03-30 | 1995-11-15 | キヤノン株式会社 | 光化学気相成長方法 |
| US4568565A (en) * | 1984-05-14 | 1986-02-04 | Allied Corporation | Light induced chemical vapor deposition of conductive titanium silicide films |
-
1984
- 1984-10-29 JP JP59225836A patent/JPS61104614A/ja active Pending
-
1985
- 1985-10-28 US US06/792,258 patent/US4626449A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4626449A (en) | 1986-12-02 |
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