JPS62154723A - Thin film vapor growth by light irradiation - Google Patents

Thin film vapor growth by light irradiation

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JPS62154723A
JPS62154723A JP29274585A JP29274585A JPS62154723A JP S62154723 A JPS62154723 A JP S62154723A JP 29274585 A JP29274585 A JP 29274585A JP 29274585 A JP29274585 A JP 29274585A JP S62154723 A JPS62154723 A JP S62154723A
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JP
Japan
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light
thin film
irradiated
light irradiation
sih4
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Application number
JP29274585A
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Japanese (ja)
Inventor
Michio Ogami
大上 三千男
Noboru Akiyama
登 秋山
Takaya Suzuki
誉也 鈴木
Masahiro Okamura
岡村 昌弘
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To grow single crystal Si, polycrystalline Si, thin film of amorphous Si etc. or compound thin film containing Si at low temperature by a method wherein SiH4 is irradiated with light in the region of vacuum ultraviolet radiation to be photodissociated efficiently and then the gas containing silane ion produced by the photodissociation is used for film formation. CONSTITUTION:When SiH4 is irradiated with light in the region of vacuum ultraviolet radiation, SiH4 is photodissociated simultaneously subject to photoionizing reaction and the fragments produced by this reaction are composed of Si such as Si, SiH2+, SiH3+ etc. and silane ion effective for film formation. The wavelength range is 500-1,050Angstrom . For example, an Si wafer 109 is heated up to 700-800 deg.C to be irradiated horizontally to 109 surface with the spectral light with wavelength of 800-1,000Angstrom . The light on the Si wafer 109 surface is beams 2mm long in the vertical direction and 6mm wide in the horizontal direction to the wafer surface. Resultantly, an Si with excellent quality even at low temperature is epitaxially grown on the part irradiated with the beams better than on the part not irradiated with the beams.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は光照射による薄膜の気相成長法に係り、特に5
iHiの真空紫外光の光解離反応によって生成する解離
フラグメントイオンを含むガスを用いてSiあるいはS
iを含む化合物薄膜を形成するに好適な薄膜の気相成長
法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a method of vapor phase growth of thin films by light irradiation, and in particular,
Si or S
The present invention relates to a method of vapor phase growth of a thin film suitable for forming a thin film of a compound containing i.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

光励起反応を用いて、Siを気相成長法させる方法とし
て、従来、H2をキャリアガス、Si(、Q+を原料ガ
スとし、水銀ランプを照射してエピタキシャル成長させ
る方法がある。またSiO2膜を光励起プロセスにより
気相成長させる方法としては1反応ガスとしてSiH4
とN z Oの混合ガスを用い、水銀ランプあるいはA
rFのエキシマレーザを照射して成長させる方法、ある
いは反応ガスとして5izH6と02の混合ガスを用い
、Hgランプで光照射して膜を堆積する方法などが提案
されている。
Conventionally, as a method for growing Si using a photoexcitation reaction using a vapor phase growth method, there is a method in which H2 is used as a carrier gas, Si(, Q+ is used as a raw material gas, and epitaxial growth is performed by irradiating a mercury lamp. As a method for vapor phase growth, SiH4 is used as one reaction gas.
and N z O using a mercury lamp or A
A method of growing the film by irradiating it with an rF excimer laser, or a method of depositing a film by irradiating it with an Hg lamp using a mixed gas of 5izH6 and 02 as a reactive gas has been proposed.

低圧水銀ランプの波長は1849Å以上、A r F 
The wavelength of low-pressure mercury lamp is 1849 Å or more, A r F
.

KrFのエキシマレーザでも波長は1930人、 24
90人で比較的波長は長く、照射するエネルギーが小さ
いため、SiH4の光吸収が少なく、分解反応が進まな
い。また、光エネルギーが小さいため、分解した生成種
は中性分子である。
Even for KrF excimer laser, the wavelength is 1930, 24
90 people, the wavelength is relatively long and the irradiation energy is small, so SiH4 absorbs little light and the decomposition reaction does not proceed. Furthermore, since the light energy is small, the decomposed species are neutral molecules.

従って、膜の形成(気相成長)速度が遅く、良質の膜が
得られない問題があった。
Therefore, there was a problem that the rate of film formation (vapor phase growth) was slow and a high quality film could not be obtained.

なお、これらの従来技術を示すものとして、下記の文献
がある。
Note that the following documents are available as examples of these conventional techniques.

1)電子通信学会誌且ユ(9)P991〜997(19
84)  rエキシマレーザの半導体プロセスへの応用
」 2)電気学会予稿集EDD−84−61(1984゜7
)「光CVD膜」 3)第22回半導体専門講習会予稿集(1984,8。
1) Journal of the Institute of Electronics and Communication Engineers (9) P991-997 (19
84) Application of r-excimer laser to semiconductor process” 2) Proceedings of the Institute of Electrical Engineers of Japan EDD-84-61 (1984゜7
) "Photo-CVD film" 3) Proceedings of the 22nd Semiconductor Specialized Seminar (1984, August).

20)「シリコン膜の光CVDJ 〔発明の目的〕 本発明の目的は、5iHiに真空紫外域の光を照射して
効率良く光解離させ、光解離によって生成するシランイ
オンを含むガスを用いて単結晶Si、多結晶Si、アモ
ルファスSi等の薄膜、あるいはSiを含む化合物薄膜
を低温で成長させる方法を提供することにある。
20) “Optical CVDJ of silicon film [Object of the invention] The object of the present invention is to efficiently photodissociate 5iHi by irradiating it with light in the vacuum ultraviolet region, and to perform monolithic CVDJ using a gas containing silane ions generated by the photodissociation. An object of the present invention is to provide a method for growing thin films of crystalline Si, polycrystalline Si, amorphous Si, etc., or compound thin films containing Si at low temperatures.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

SiH4の紫外の吸収は1100−1600人にあり、
1470人では、a)  S iHi +h v  (
1470人)→5iHz +2H,b)SiHa  十
hν (1470人)→SiH+Hの反応がおこること
は、従来知られている。SiHの光励起反応を用いて、
Siの薄膜やSiを含む化合物の薄膜を堆積する場合。
The ultraviolet absorption of SiH4 is between 1100 and 1600.
For 1470 people, a) S iHi + h v (
It is conventionally known that the following reaction occurs: 1470 people) → 5iHz +2H, b) SiHa 10hν (1470 people) → SiH+H. Using photoexcitation reaction of SiH,
When depositing a thin film of Si or a thin film of a compound containing Si.

5iI−I4を光で分解することが必要である。単結晶
Siや多結晶Siを堆積する場合、分解した生成物はさ
らに基板表面において反応が進まなくてはならない。従
来、SiHaを用いて光励起CVDでは、SiH をC
Oz レーザにより熱振動励起して分解する方法が知ら
れているが、この方法ではSiHの分解のみであるため
堆積する薄膜はアモルファスの膜である。
It is necessary to decompose 5iI-I4 with light. When depositing single crystal Si or polycrystalline Si, the decomposed products must undergo further reaction on the substrate surface. Conventionally, in photo-excited CVD using SiHa, SiH is converted into C
A method of decomposition by thermal vibrational excitation using an Oz laser is known, but since this method only decomposes SiH, the deposited thin film is an amorphous film.

本発明者等は、単結晶Si、多結晶si、アモルファス
Si、およびSiを含む化合物の薄膜を。
The inventors have developed thin films of single crystal Si, polycrystalline Si, amorphous Si, and compounds containing Si.

SiHaから光励起反応により成長させるため。To grow from SiHa by photoexcitation reaction.

SiHaの光解離の基本的な性質を5OR(S ync
hrotron Orbital Radiation
 、シンクロトロン放射光)を用いて調べた。その結果
、51g4に真空紫外域の光を照射するとSiH4が光
解離するとともに光イオン化反応がおこり、この反応に
よって生成するフラグメントが、Sin。
The basic properties of photodissociation of SiHa are 5OR (Sync
hrotron Orbital Radiation
, synchrotron radiation). As a result, when 51g4 is irradiated with light in the vacuum ultraviolet region, SiH4 is photodissociated and a photoionization reaction occurs, and the fragments produced by this reaction are Sin.

S i Hz+、 S i Ha+などのSiとシラン
イオンであり、これらのイオンが膜形成に顕著な効果が
あることがわかった。波長範囲は500〜1050人で
あり2通常、このような真空紫外域では波長が連続した
光源がないため測定ができないが、光源としてSORを
用いることにより測定が可能となった。測定には、SO
Rビームを前置鏡、瀬谷、波岡分光器、後置鏡からなる
光学系で分光し、分光した光により以下の測定をおこな
った。使用した凹面回折格子(B ausch & L
 omb社製)は曲率半径998.4mm、刻線数24
00 Q / m+mである0分光した光は、進行方向
に直交する断面が約2 mm X10III11である
。光の進行の直下に、内径が0.5Illlφのステン
レスパイプで出来たノズルから分光器後Ti鏡などの光
学系の真空度は5X10−9Torr以下、Time 
of Flightの質量分析測定室の到達真空度が5
 X 10−9Torr 、測定時の圧力は2 X 1
0−6Torrであった。第3図は、S i H4の光
イオン化断面積の波長依存性である。曲線Aは光イオン
化で生成した全イオンのイオン化断面積1曲線B、C,
DはTime of Flightスペクトル(第4図
)で分離したフラグメントイオンのイオン化断面積であ
り、それぞれSiH”+S i Hz+、 S i÷の
イオン化断面積の波長依存性を示している。すなわち、
5iHiに1050Å以下の光を照射すると、以下のよ
うに光解離すると同時に光イオン化反応がおこり、解離
によって生成するフラグメントイオンが、SiH÷+ 
S iH2+tSi+であることがわかった。
These are Si and silane ions such as S i Hz+ and S i Ha+, and it was found that these ions have a remarkable effect on film formation. The wavelength range is from 500 to 1,050 people.2Normally, measurements cannot be performed in such a vacuum ultraviolet region because there is no light source with continuous wavelengths, but measurements have become possible by using SOR as a light source. For measurement, S.O.
The R beam was separated into spectra by an optical system consisting of a front mirror, a Seya spectrometer, a Namioka spectrometer, and a rear mirror, and the following measurements were performed using the separated light. The concave diffraction grating used (Bausch & L.
(manufactured by omb) has a radius of curvature of 998.4 mm and the number of scored lines is 24.
The 0-minute light of 00 Q/m+m has a cross section perpendicular to the traveling direction of approximately 2 mm x 10III11. Immediately below the progress of the light, from a nozzle made of a stainless steel pipe with an inner diameter of 0.5 Illlφ, the vacuum level of the optical system such as a Ti mirror after the spectrometer is 5 x 10-9 Torr or less, and the time
The ultimate vacuum level of the mass spectrometry measurement chamber of Flight is 5
X 10-9 Torr, the pressure at the time of measurement is 2 X 1
It was 0-6 Torr. FIG. 3 shows the wavelength dependence of the photoionization cross section of S i H4. Curve A is the ionization cross section of all ions generated by photoionization. Curves B, C,
D is the ionization cross section of the fragment ion separated in the time of flight spectrum (Figure 4), and shows the wavelength dependence of the ionization cross section of SiH"+S i Hz+ and S i ÷, respectively. That is,
When 5iHi is irradiated with light of 1050 Å or less, a photoionization reaction occurs at the same time as photodissociation as shown below, and the fragment ions generated by dissociation are SiH÷+
It was found that S iH2+tSi+.

S i H4+ h v−+S i Hs++H+ e
−→5iHz++Hz+e− 8iHa +h v+S i++2Hz+e−SiH+
、 S iHz+、 S i+のA ppaavenc
aP otantialはそれぞれ、12.2sV、1
1.6eV、13.OeV であり、S i Had、
 S i Hz+。
S i H4+ h v-+S i Hs++ H+ e
-→5iHz++Hz+e- 8iHa +h v+S i++2Hz+e-SiH+
, S iHz+, A ppaavenc of S i+
aP otantial are 12.2 sV and 1, respectively.
1.6eV, 13. OeV, S i Had,
S i Hz+.

Si膜の光イオン化断面積はいずれも波長が850−1
ooo人の領域で大きくなる。このように光イオン化反
応で生成したシランイオンは中性のシラン分子が存在す
ると、さらに以下の例のように2次反応が生じ、中性分
子のイオン化、解離1分解の反応が連鎖的にひきおこる
The photoionization cross section of the Si film has a wavelength of 850-1 in both cases.
ooo It grows in the realm of humans. In the presence of neutral silane molecules, the silane ions generated by the photoionization reaction will undergo a secondary reaction as shown in the example below, causing a chain reaction of ionization, dissociation, and decomposition of the neutral molecules. It happens.

S i Hz++ S i H4→S i zHz4+
 2 H2S1Hz++SiH番 → S  i  z
H+++ HzS i Ha++ S i H4→5i
2H+s++HS i H!++ S i Ha→S 
i Had S i HadS  i Hs++ S 
 i H番 →S  i H4+ S  i Hadこ
れらの光解離したイオンおよび電子は、基板表面におけ
る表面反応に寄与し、本発明により、SiH4の光解離
反応を用いてSi膜を形成した場合、結晶性の良い膜が
得られる。またこれらのイオンと電子は反応装置の中に
電場あるいは磁場がないため、従来のいわゆるプラズマ
CVDのように、イオンの基板への加速によるダメージ
がない。
S i Hz++ S i H4→S i zHz4+
2 H2S1Hz++SiH number → S i z
H+++ HzS i Ha++ S i H4→5i
2H+s++HS i H! ++ S i Ha→S
i HadS i HadS i Hs++ S
i H number → S i H4+ S i Had These photodissociated ions and electrons contribute to the surface reaction on the substrate surface, and when a Si film is formed using the photodissociation reaction of SiH4 according to the present invention, crystallinity A good film can be obtained. Furthermore, since there is no electric or magnetic field in the reaction apparatus for these ions and electrons, there is no damage to the substrate due to acceleration of the ions, unlike in conventional so-called plasma CVD.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、図面を参照して実施例に基いて本発明を詳述する
。第1図は、シンクロトロン軌道放射光を光源として真
空紫外の光をとりこみ、SiHを光イオン化して基板上
に膜を堆積する装置の概略である。101はストレジ・
リングからの放射光源と、分光器および膜の気相成長室
とを隔離する遮断バルブ、102は前[鏡、103は入
射スリット、104は凹面回折格子からなる瀬谷、波間
分光器、105は出射スリット、106はトロイダルミ
ラー(後置鏡)である。107はS i H4ガスの導
入口、108は膜の成長室5109は膜を堆積する基板
(Siウェハ)、110は基板。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus that takes in vacuum ultraviolet light using synchrotron orbital radiation as a light source, photo-ionizes SiH, and deposits a film on a substrate. 101 is storage
102 is a front mirror, 103 is an entrance slit, 104 is a Seya wave spectrometer consisting of a concave diffraction grating, and 105 is an output light source, which isolates the radiation source from the ring from the spectrometer and the film vapor growth chamber. The slit 106 is a toroidal mirror (rear mirror). 107 is an inlet for SiH4 gas, 108 is a film growth chamber 5109, a substrate (Si wafer) on which a film is deposited, and 110 is a substrate.

109を加熱するヒータである。装置のうち前置fi1
02のチャンバはターボ分子ポンプで2×10″″’T
orrに、分光器104のチャンバはイオンポンプで5
×10″″’Torrに、後置鏡106はチャンバはタ
ーボ分子ポンプで5 X 10−OTorrの真空度に
保たれている。また成長室108と後置鏡106のチャ
ンバはこの間にあるポンプにより差動排気する。膜の成
長室108は、膜の気相成長時の圧力は1〜100 T
orrである。
This is a heater that heats 109. Prefix fi1 in the device
02 chamber is a turbo molecular pump with 2×10''T
orr, the chamber of the spectrometer 104 is powered by an ion pump.
The chamber of the rear mirror 106 is maintained at a vacuum level of 5 x 10-OTorr by a turbo molecular pump. Further, the growth chamber 108 and the chamber of the rear mirror 106 are differentially evacuated by a pump located between them. The film growth chamber 108 has a pressure of 1 to 100 T during vapor phase growth of the film.
It is orr.

上記の説明した装置においてSiウェハ109を700
〜800℃に加熱し、800−1000人の波長の分光
した光をSiウェハは109面に水平に照射した。Si
ウェハ109面上における光は。
In the apparatus described above, the Si wafer 109 is
The Si wafer was heated to ~800° C., and 109 sides of the Si wafer were irradiated horizontally with light having a wavelength of 800 to 1,000. Si
The light on the wafer 109 surface is:

ウェハ面に垂直方向が2IOI11、水平方向が6mm
の幅のビームである。この結果、ビームを照射した部分
には、ビームが照射されていない部分に比べて、低温に
おいても高品質のSiがエピタキシャル成長した。
2IOI11 perpendicular to the wafer surface, 6mm horizontally
The width of the beam is . As a result, higher quality Si was epitaxially grown in the beam-irradiated portions than in the beam-unirradiated portions even at lower temperatures.

上記の例では、放射光を分光して照射したが。In the above example, the synchrotron radiation is divided and irradiated.

分光せずに、SiH4が光イオン化する波長域の光源を
そのまま照射してもよい、SiHの光イオン化の波長域
は500−1100人に広がっている。
A light source in the wavelength range in which SiH4 is photoionized may be directly irradiated without spectroscopy.The wavelength range for photoionization of SiH extends from 500 to 1100 people.

上記の波長域を含む光で同じ光源を用いるならば分光す
るよりも分光しない光を用いた方が良い。
If the same light source is used for light including the above-mentioned wavelength range, it is better to use light that is not separated into lights rather than separated into lights.

特に光の強度が/JNさい場合には分光しない光を用い
た方がSiH+の光解離によって生成するシランイオン
の生成効率が大きく、成長速度が大きくなる。
In particular, when the light intensity is /JN low, the use of non-spectral light increases the production efficiency of silane ions generated by photodissociation of SiH+ and increases the growth rate.

上記の例では、Siウェハ上に単結晶Siを形成したが
、Siウエハノ@度を500−700’Cにすれば多結
晶Siが、また200−500℃にすればアモルファス
シリコンが形成される。
In the above example, monocrystalline Si was formed on the Si wafer, but polycrystalline Si is formed when the temperature of the Si wafer is set to 500-700'C, and amorphous silicon is formed when the temperature is set to 200-500'C.

本発明ではSiHガスを用いて膜の気相成長をする場合
、照射する光の波長を限定しているが、5iHiと他の
反応ガスと混合して用いる場合には、他の反応ガスの光
解離や分解、およびS i H4とSiH4の光解離フ
ラグメントと他の反応ガスとの光反応を促進する波長域
の光を相乗することができる。
In the present invention, when performing vapor phase growth of a film using SiH gas, the wavelength of the irradiated light is limited, but when using a mixture of 5iHi and other reactive gases, the wavelength of the irradiated light is limited. Light in a wavelength range that promotes dissociation, decomposition, and photoreaction between the photodissociated fragments of S i H4 and SiH4 and other reactive gases can be synergized.

例えば5iHi とN20 からSiO2膜を形成する
場合には、5iHiの光イオン化に必要な1050Å以
下の波長の光と、N20の分解に必要な低圧水銀燈の1
849人やKrの共鳴線1236人近傍の光を相乗して
照射することができる。またS i H4とCH4ガス
からSiC膜を形成する場合には、CH4ガスの光分解
に必要なKrの共鳴線1236人近傍の光、あるいはC
Hhガスの光イオン化(光解離)に必要な950Å以下
の光を相乗して照射しても良い。
For example, when forming a SiO2 film from 5iHi and N20, the light with a wavelength of 1050 Å or less required for photoionization of 5iHi and the low pressure mercury lamp required for decomposition of N20 are used.
It is possible to synergistically irradiate light in the vicinity of 849 people and the Kr resonance line 1236 people. In addition, when forming a SiC film from S i H4 and CH4 gas, light near the Kr resonance line 1236 necessary for photodecomposition of CH4 gas or C
Light of 950 Å or less, which is necessary for photoionization (photodissociation) of Hh gas, may be irradiated in combination.

第2図は、HeあるいはNeの放電管を光源とし、Si
H+を光イオン化して基板上に膜を堆積する装置の概略
である。201,202はいずれも放電管の冷却用ファ
ン、203は陰極、204は陽極で、いずれもAQある
いはNiv!の放電電極である。205は石英管からな
るπ型放電管で、206はHaあるいはNe放電ガスの
導入用バルブ、2o7は放電ガスの排気口、208はπ
型放電管205の外壁の冷却用水の取入れ口、209は
放電用のトランス、210はスライドトランスである。
Figure 2 shows a light source using a He or Ne discharge tube and a Si
1 is a schematic diagram of an apparatus for photoionizing H+ to deposit a film on a substrate. Both 201 and 202 are fans for cooling the discharge tube, 203 is a cathode, and 204 is an anode, and both are AQ or Niv! This is a discharge electrode. 205 is a π-type discharge tube made of a quartz tube, 206 is a valve for introducing Ha or Ne discharge gas, 2o7 is a discharge gas exhaust port, and 208 is a π-type discharge tube.
A cooling water intake is provided on the outer wall of the discharge tube 205, 209 is a discharge transformer, and 210 is a slide transformer.

π型放電管205の放電ガスの圧力は、I−1eで4O
−60Torr、Neでは約300 Torrである。
The pressure of the discharge gas in the π-type discharge tube 205 is 4O at I-1e.
-60 Torr, and about 300 Torr for Ne.

211はSiH4ガスの導入口、212は基板(Siウ
ェハ)、213は基板加熱用のヒータである。膜の成長
室214とπ型放電管205はこの間にあるターボ分子
ポンプで差動排気する。
211 is an inlet for SiH4 gas, 212 is a substrate (Si wafer), and 213 is a heater for heating the substrate. The film growth chamber 214 and the π-type discharge tube 205 are differentially pumped by a turbo molecular pump located therebetween.

膜の成長室214自体もターボ分子ポンプで排気され、
膜の気相成長時の圧力は1〜100 Torrである上
記の装置において、Heを放電ガスとした場合、680
人および850人付近に極大をもち、600−1100
人の領域の連続帯の発光スペクトルを有している。上記
の装置においてSiウェハ212を700〜800℃に
加熱し、He放電管205からの発光を照射して、3i
H4の分解により、SiをSiウェハ212上に気相成
長させた。この結果、Hs放電管205からの発光を照
射することにより、光を照射しない場合に比べて低温で
Siがエピタキシー成長した。
The film growth chamber 214 itself is also evacuated by a turbo molecular pump,
In the above apparatus in which the pressure during vapor phase growth of the film is 1 to 100 Torr, when He is used as the discharge gas, the pressure is 680 Torr.
600-1100, with a maximum around 850 people and 600-1100 people.
It has an emission spectrum with a continuous band in the human region. In the above apparatus, the Si wafer 212 is heated to 700 to 800°C and irradiated with light emitted from the He discharge tube 205 to provide 3i
By decomposing H4, Si was grown in a vapor phase on the Si wafer 212. As a result, by irradiating the light emitted from the Hs discharge tube 205, Si epitaxially grew at a lower temperature than when no light was irradiated.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、良質Si単結晶、Si多結晶などを低
温で形成することができるので、LSIのサブミクロン
プロセスに適用でき、LSIの高集積化、高機能化の効
果が生じる。また、Si多結晶、アモルファスシリコン
を低温形成、高速成長が可能なため、液晶アクティブマ
トリクス基板として安価なガラス基板を用いることがで
きるので、アクティブマトリクス基板を低コストで形成
することができる。
According to the present invention, high-quality Si single crystals, Si polycrystals, etc. can be formed at low temperatures, so it can be applied to submicron processes for LSIs, resulting in higher integration and higher functionality of LSIs. Furthermore, since polycrystalline Si and amorphous silicon can be formed at low temperatures and grown at high speed, inexpensive glass substrates can be used as liquid crystal active matrix substrates, so active matrix substrates can be formed at low cost.

また、照射する光のビームを絞ることにより、膜成長の
直接描画が可能であることで、LSIや新生導体素子の
高機能化の効果がある。
Furthermore, by narrowing down the irradiated light beam, it is possible to directly write film growth, which has the effect of increasing the functionality of LSIs and new conductor elements.

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

第1図は、本発明の一実施例を示しており、シンクロト
ロン放射光を光源とした光照射による膜の成長装置の概
要の説明図、第2図は、本発明の他の実施例を示してお
りHeあるいはNe放電管の発光光源を用いた光照射に
よる膜成長装置の概要の説明図、第3図は、SiH4の
光イオ、ン化断面積の波長依存性を示す図、第4図は、
S i i−14の光イオン化のtime of fl
ightスペクトルを示す図である。 101・・・シンクロトロン放射光源との遮断バルブ、
102・・・前置鏡、103・・・入射スリット、10
4・・・回折格子、105・・・出射スリット、106
・・・後1i!鏡(トロイダルミラー)、107・・・
SiH番あるいはその混合ガスの導入口、108・・・
膜の成長奉 /In 隼 2 図 20’/
FIG. 1 shows one embodiment of the present invention, and is an explanatory diagram of the outline of a film growth apparatus by light irradiation using synchrotron radiation light as a light source. FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. Figure 3 is a diagram showing the wavelength dependence of the photoionization cross section of SiH4, The diagram is
Time of fl of photoionization of S i i-14
It is a figure which shows the light spectrum. 101...Shutoff valve for synchrotron radiation light source,
102... front mirror, 103... entrance slit, 10
4... Diffraction grating, 105... Output slit, 106
...1i left! Mirror (Toroidal Mirror), 107...
SiH number or its mixed gas inlet, 108...
Membrane Growth /In Hayabusa 2 Figure 20'/

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、モノシランガスに光を照射してSiあるいはSiを
含む化合物の薄膜を形成する方法において、照射する5
00〜1050Åの波長の光の吸収によつてモノシラン
ガスの光解離および光イオン化反応をおこし、光解離・
光イオン化によつて生成するシラン分子およびシランイ
オンを含むガスを基体上に導いて薄膜を形成する光照射
による薄膜気相成長法。 2、特許請求の範囲第1項において、850〜1000
Åの光を照射し、光の照射によつて解離するSi+、S
iH+、SiH_2+、SiH_3+の生成シランイオ
ンおよびこれらのシランイオンを含むガスを基体上に導
いて薄膜を形成する光照射による薄膜気相成長法。 3、特許請求の範囲第1項において、シランイオンを含
むガスをSi基体上に導いてSi単結晶薄膜を形成する
光照射による薄膜気相成長法。 4、特許請求の範囲第1項において、シンクロトロン放
射光あるいは希ガスの放電管より得られる光をモノシラ
ンガスに照射し薄膜を形成する光照射による薄膜気相成
長法。
[Claims] 1. In a method of forming a thin film of Si or a compound containing Si by irradiating monosilane gas with light, the irradiating 5
Absorption of light with a wavelength of 00 to 1050 Å causes photodissociation and photoionization reactions of monosilane gas, resulting in photodissociation and photoionization.
A thin film vapor phase growth method using light irradiation, in which a gas containing silane molecules and silane ions produced by photoionization is guided onto a substrate to form a thin film. 2. In claim 1, 850 to 1000
irradiated with light of Å, and Si+, S dissociated by light irradiation.
A thin film vapor phase growth method using light irradiation in which silane ions generated by iH+, SiH_2+, and SiH_3+ and a gas containing these silane ions are introduced onto a substrate to form a thin film. 3. A thin film vapor phase growth method using light irradiation, in which a gas containing silane ions is introduced onto a Si substrate to form a Si single crystal thin film, as set forth in claim 1. 4. A thin film vapor phase growth method using light irradiation according to claim 1, in which monosilane gas is irradiated with synchrotron radiation light or light obtained from a rare gas discharge tube to form a thin film.
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