JPS6194320A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
- Publication number
- JPS6194320A JPS6194320A JP21671384A JP21671384A JPS6194320A JP S6194320 A JPS6194320 A JP S6194320A JP 21671384 A JP21671384 A JP 21671384A JP 21671384 A JP21671384 A JP 21671384A JP S6194320 A JPS6194320 A JP S6194320A
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- JP
- Japan
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- thin film
- electrode
- raw material
- substrate
- material gas
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- 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
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
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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】
産業上の利用分野
本発明は、真空装置内に原料ガスを導入し減圧状態に保
ち、外部から電界を加え、原料ガスをプラズマ分解する
事によって薄膜を形成する薄膜形成装置に関する。
ち、外部から電界を加え、原料ガスをプラズマ分解する
事によって薄膜を形成する薄膜形成装置に関する。
従来例の構成とその問題点
従来、原料ガスをプラズマ分解するいわゆるプラズマＣ
ＶＤ法は第１図のような装置構成のもとで行なわれる。
ＶＤ法は第１図のような装置構成のもとで行なわれる。
第１図において１１は真空に排気可能な真空室、１２は
真空ポンプ１３によって排気する排気口であり、１４は
例えばＳ ｉＨ４，ＣＨ４゜ＮＨ３，Ｈ２，５ｔＦ４．
Ｎ２．Ａｒ 、０２．等の原料ガラスボンベ１６よりガ
ス流量制御装置１６によって流量制御された原料ガスを
真空室１１に導入するガス導入口である。１７は電極を
兼ねた基板ホルダー、１８はガラス、ステンレス、シリ
コンウェハー等の基板である、基板１８および電極１７
はヒーター１９によって加熱される。９はヒータ１９を
加熱するためのヒータ電源である。１０は電極１９と対
向し、しかも電気的に絶縁がなされている電極である。
真空ポンプ１３によって排気する排気口であり、１４は
例えばＳ ｉＨ４，ＣＨ４゜ＮＨ３，Ｈ２，５ｔＦ４．
Ｎ２．Ａｒ 、０２．等の原料ガラスボンベ１６よりガ
ス流量制御装置１６によって流量制御された原料ガスを
真空室１１に導入するガス導入口である。１７は電極を
兼ねた基板ホルダー、１８はガラス、ステンレス、シリ
コンウェハー等の基板である、基板１８および電極１７
はヒーター１９によって加熱される。９はヒータ１９を
加熱するためのヒータ電源である。１０は電極１９と対
向し、しかも電気的に絶縁がなされている電極である。
排気口１２より真空室１１内を排気した後、ガス導入口
１４よシ例えば原料ガスとしてＳ Ｉ Ｈ４等を０．１
〜１０Ｔｏｒｒ程度の圧力まで導入する。この間、基板
１８はヒータ１９によって加熱されており１００〜４０
０’（：、程度の温度に保たれている。この後電源８に
より電極１０．１７の間に電界を加え、プラズマを発生
させ、例えば原料ガスのＳ Ｉ Ｈ４を分解すると、基
板１８上に非晶質あるいは多結晶７リコンが堆積させら
れる。一般に、堆積した膜の特性は原料ガスの種類、ガ
スの圧力。
１４よシ例えば原料ガスとしてＳ Ｉ Ｈ４等を０．１
〜１０Ｔｏｒｒ程度の圧力まで導入する。この間、基板
１８はヒータ１９によって加熱されており１００〜４０
０’（：、程度の温度に保たれている。この後電源８に
より電極１０．１７の間に電界を加え、プラズマを発生
させ、例えば原料ガスのＳ Ｉ Ｈ４を分解すると、基
板１８上に非晶質あるいは多結晶７リコンが堆積させら
れる。一般に、堆積した膜の特性は原料ガスの種類、ガ
スの圧力。
流量、プラズマを発生する際の放電電力、基板温度等に
よって決定されるが、生産性を良くするだめの堆積速度
を大きくする必要がある。その一般的な手法として放電
電力を大きくし、プラズマ分解を促進させる方法がある
。
よって決定されるが、生産性を良くするだめの堆積速度
を大きくする必要がある。その一般的な手法として放電
電力を大きくし、プラズマ分解を促進させる方法がある
。
しかしながら、ある程度までは放電電力を上げるにつれ
堆積速度も向上するが、堆積速度がある程度大きくなる
と、膜の特性も維持できなくなり、さらに放電電力を増
加させても堆積速度が頭打ちになってしまう。
堆積速度も向上するが、堆積速度がある程度大きくなる
と、膜の特性も維持できなくなり、さらに放電電力を増
加させても堆積速度が頭打ちになってしまう。
またその時、電極１０．１７間に印加された電。
界は、電極１０．１７間以外にもおよびプラズマが均一
に発生せず異常にプラズマ分解状態を作り、望み膜とは
全く異質な分解生成物を粉末状に生成するようになり、
後続のプラズマの発生の防げにもなり、真空装置内の汚
染にもつながる。特にＳ ｓ Ｈ４ガスを原料として非
晶質シリコン膜を堆積する場合、基板温度が１６０°Ｃ
〜２５０°Ｃ種度と比較的低く、そこへ大きな放電電力
を投入すると、基板ホルダ兼電極１７と対向する加熱さ
れていない電極１０の付近で低温状態でプラズマ分解す
るため、およびＳ ｚ Ｈ４等の分解で比熱の大きな水
素が発生するため基板表面温度が下がる。そのため多量
に水素を含んだしかも鎖状のポリマー生成物が堆積し、
本来得られるはずの非晶質シリコン膜の堆積速度は上が
らない。しかも非晶質シリコン堆積以上に消費されるＳ
ｉＨ４が多いので実流量は低下し、膜質の低下にも影
響している。
に発生せず異常にプラズマ分解状態を作り、望み膜とは
全く異質な分解生成物を粉末状に生成するようになり、
後続のプラズマの発生の防げにもなり、真空装置内の汚
染にもつながる。特にＳ ｓ Ｈ４ガスを原料として非
晶質シリコン膜を堆積する場合、基板温度が１６０°Ｃ
〜２５０°Ｃ種度と比較的低く、そこへ大きな放電電力
を投入すると、基板ホルダ兼電極１７と対向する加熱さ
れていない電極１０の付近で低温状態でプラズマ分解す
るため、およびＳ ｚ Ｈ４等の分解で比熱の大きな水
素が発生するため基板表面温度が下がる。そのため多量
に水素を含んだしかも鎖状のポリマー生成物が堆積し、
本来得られるはずの非晶質シリコン膜の堆積速度は上が
らない。しかも非晶質シリコン堆積以上に消費されるＳ
ｉＨ４が多いので実流量は低下し、膜質の低下にも影
響している。
発明の目的
問題点を低減し、特に放電電力増加により発生した水素
により基板表面の温度を下げないで、特性のすぐれた薄
膜を高速で作製可能な薄膜形成装置を提供するものであ
る。
により基板表面の温度を下げないで、特性のすぐれた薄
膜を高速で作製可能な薄膜形成装置を提供するものであ
る。
発明の構成
本発明は、真空装置内に原料ガスを導入し、外部より電
界を印加しプラズマ分解することによって薄膜を形成す
る薄膜形成装置において、ガス導入口を加熱様構付とし
かつ加熱機構付ガス導入口と基板加熱可能なホルダー兼
電極に対向するもう一方の電極とを兼用する構成とする
事により、原料ガスがプラズマ中に導入され分解堆積す
るまで、基板温度以下にならない様に加熱保温され続け
ることにより、大きな放電電力を投入した際も原料ガス
の異常分解を低減し、結果的に薄膜の高速堆積を実現す
る事が可能となる薄膜形成装置を提供するものである。
界を印加しプラズマ分解することによって薄膜を形成す
る薄膜形成装置において、ガス導入口を加熱様構付とし
かつ加熱機構付ガス導入口と基板加熱可能なホルダー兼
電極に対向するもう一方の電極とを兼用する構成とする
事により、原料ガスがプラズマ中に導入され分解堆積す
るまで、基板温度以下にならない様に加熱保温され続け
ることにより、大きな放電電力を投入した際も原料ガス
の異常分解を低減し、結果的に薄膜の高速堆積を実現す
る事が可能となる薄膜形成装置を提供するものである。
実施例の説明
以下、図面に基づき本発明の一実施例について説明する
。
。
第２図は本発明による薄膜形成装置の一構成例である。
第２図において２１は真空に排気可能な真空室、２２は
排気口、２３は真空排気ポンプ、２４は電極を兼ねた基
板ホルダー、２５はガラス。
排気口、２３は真空排気ポンプ、２４は電極を兼ねた基
板ホルダー、２５はガラス。
ステンレス、シリコンウェハー等の基板である。
基板２５および電極２４はヒータ２６によって加熱され
る。２７はそのヒータ２６の電源である。
る。２７はそのヒータ２６の電源である。
ここまでの装置構成は従来例と全く同様である。
２８は原料ガス導入口であり、ボンベ２９よりガス流量
制御装置３０流量制御された原料ガスは電極３２の内部
に組み込まれたガス加熱用ヒータ３１によって加熱保温
され電極間に導入される。ガス加熱用ヒータ３１は原料
ガスを加熱すると同時に、電極２４と対向する電極３２
そのものも加熱している。しだがって、電極３２から導
入されたガスは、真空中に導入されたことによって起こ
る断熱膨張によって冷えることなく電極２４に達する。
制御装置３０流量制御された原料ガスは電極３２の内部
に組み込まれたガス加熱用ヒータ３１によって加熱保温
され電極間に導入される。ガス加熱用ヒータ３１は原料
ガスを加熱すると同時に、電極２４と対向する電極３２
そのものも加熱している。しだがって、電極３２から導
入されたガスは、真空中に導入されたことによって起こ
る断熱膨張によって冷えることなく電極２４に達する。
Ｓ ｚＨ４等が分解した際発生する比熱の大きな水素お
よび水素化物も、本発明の装置では発生プラズマをサン
ドイッチした形で加熱しており、プラズマに分解された
ガスを有効に加熱している。なお３３はガス加熱ヒータ
３１の電源、３４はプラズマ発生用電源である。
よび水素化物も、本発明の装置では発生プラズマをサン
ドイッチした形で加熱しており、プラズマに分解された
ガスを有効に加熱している。なお３３はガス加熱ヒータ
３１の電源、３４はプラズマ発生用電源である。
以上のような構成の装置ては、従来と同様の手順で薄膜
を形成することができる。本発明にかかる第２図に示し
た薄膜形成装置によって薄膜を形成する際、放電電力を
増大させるとそれにつれ堆積速度が比較的容易に向上す
る。しだがって、従来の構成の装置で生じたような異常
なプラズマ分解の状態は生じず粉末状の分解生成物も非
常に少なく、原料ガスが有効に堆積に寄与するようにな
る。
を形成することができる。本発明にかかる第２図に示し
た薄膜形成装置によって薄膜を形成する際、放電電力を
増大させるとそれにつれ堆積速度が比較的容易に向上す
る。しだがって、従来の構成の装置で生じたような異常
なプラズマ分解の状態は生じず粉末状の分解生成物も非
常に少なく、原料ガスが有効に堆積に寄与するようにな
る。
第３図において■は、従来例で示しだ構成をもつ装置に
おける堆積速度と放電電力密度の関係９は本発明の構成
をもつ装置における堆積速度と放電電力密度の関係を、
ＳｉＨ４を原料ガスとして非晶質シリコン膜を堆積した
場合について示したものである。またθは従来例におけ
る放電電力密度と相対光伝導度の関係９は本発明の放電
電力密度と相対光伝導度の関係を示しだものである。
おける堆積速度と放電電力密度の関係９は本発明の構成
をもつ装置における堆積速度と放電電力密度の関係を、
ＳｉＨ４を原料ガスとして非晶質シリコン膜を堆積した
場合について示したものである。またθは従来例におけ
る放電電力密度と相対光伝導度の関係９は本発明の放電
電力密度と相対光伝導度の関係を示しだものである。
第３図かられかるように従来例では放電電力を増加させ
ても比較的早くから堆積速度が飽和傾向が見られるが、
本発明においては放電電力の増加に応じて堆積速度が増
加している。まだ膜質の一つの評価として光電気伝導度
を調べた所、放電電力に対して同じように減少してゆく
のがわかる。以上のことから結果的に同じ堆積速度のも
のでは本発明の方が光伝導塵が大きい。
ても比較的早くから堆積速度が飽和傾向が見られるが、
本発明においては放電電力の増加に応じて堆積速度が増
加している。まだ膜質の一つの評価として光電気伝導度
を調べた所、放電電力に対して同じように減少してゆく
のがわかる。以上のことから結果的に同じ堆積速度のも
のでは本発明の方が光伝導塵が大きい。
発明の′効果
本発明によれば、前述のように、原料ガスを予かしめ加
熱保温してプラズマ分解させ、さらに同時に放電電極を
全て加熱する事によって、比較的容易に、薄膜の特性を
悪化させる事なく高速製膜を行なうことが可能となシ、
産業上非常に有用なものである。
熱保温してプラズマ分解させ、さらに同時に放電電極を
全て加熱する事によって、比較的容易に、薄膜の特性を
悪化させる事なく高速製膜を行なうことが可能となシ、
産業上非常に有用なものである。
第１図は従来の薄膜形成装置の構成図、第２図は本発明
の一実施例による薄膜形成装置の構成図、第３図は従来
例における薄膜形成装置と本発明における薄膜形成装置
における場合の放電電力密度と堆積速度および放電電力
密度と相対光伝導度の関係を示しだ図である。 ２１・・・・・真空室、２４・・・・・・基板ホルダー
（電極）、２５・・・・・・基板、２８・・・・・・原
料ガス導入口、３１・・・・・・ヒータ、３２・・・・
・・電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図
の一実施例による薄膜形成装置の構成図、第３図は従来
例における薄膜形成装置と本発明における薄膜形成装置
における場合の放電電力密度と堆積速度および放電電力
密度と相対光伝導度の関係を示しだ図である。 ２１・・・・・真空室、２４・・・・・・基板ホルダー
（電極）、２５・・・・・・基板、２８・・・・・・原
料ガス導入口、３１・・・・・・ヒータ、３２・・・・
・・電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図
Claims (2)
- （１）真空装置内に原料ガスを導入し、外部より電界を
印加しプラズマ分解することによって薄膜を形成する薄
膜形成装置において、原料ガス導入口の近傍に加熱装置
が配されていることを特徴とする薄膜形成装置。 - （２）導入口が、基板の対向電極を兼用してなることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21671384A JPS6194320A (ja) | 1984-10-16 | 1984-10-16 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21671384A JPS6194320A (ja) | 1984-10-16 | 1984-10-16 | 薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6194320A true JPS6194320A (ja) | 1986-05-13 |
Family
ID=16692752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21671384A Pending JPS6194320A (ja) | 1984-10-16 | 1984-10-16 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6194320A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014525135A (ja) * | 2011-05-27 | 2014-09-25 | クリスタル・ソーラー・インコーポレーテッド | エピタキシャル堆積によるシリコンウェハ |
-
1984
- 1984-10-16 JP JP21671384A patent/JPS6194320A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014525135A (ja) * | 2011-05-27 | 2014-09-25 | クリスタル・ソーラー・インコーポレーテッド | エピタキシャル堆積によるシリコンウェハ |
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