JPS62186527A

JPS62186527A - 堆積膜形成法

Info

Publication number: JPS62186527A
Application number: JP2790586A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kanai; 正博金井; Toshimichi Oda; 小田　俊理; Isamu Shimizu; 勇清水
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-02-13
Filing date: 1986-02-13
Publication date: 1987-08-14

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】〔発明の属する技術分野〕本発明は、機能性膜、殊に半導体デバイス、光学的画像
入力装置用の光入力センザーデバイス、電子写真用感光
デバイス等の電子デバイスの用途に有用な半導体性結晶
質堆積膜の形成法に関する。

〔従来の技術の説明〕

従来、機能性膜、殊に結晶質の半導体膜は、所望される
物理的特性や用途等の観点から個々に適した成膜方法が
採用されている。

例えば、必要に応じて、水素原子（Ｉ（）やハロゲン原
子（力等の補償剤で不対電子が補償された非晶質や多結
晶質の非単結晶シリコン〔以後ｌＮ０Ｎ−５ｉ（Ｈ，Ｘ
）　Ｊと略記し、その中でも殊に非晶質シリコンを示す
場合には「ａ−ｓｉ（Ｈ，ｘ）　Ｊ、多結晶質シリコン
を示す場合には「ｐｏｌｙ−８ｉ（Ｈ。

Ｘ）」と記す。〕膜等のシリコン系堆積膜〔尚、俗に言
う微結晶シリコンは、ａ−８ｉ（Ｈ，Ｘ）の範嗜のもの
であることは云うまでもない。〕の形成には、真空蒸着
法、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、反応スパッタリン
グ法、イオンプレーディング法、光ＣＶＤ法などが試み
られており、一般的には、プラズマＣＶＤ法が至適なモ
ノトして用いられ、企業化もされているところである。

百年ら、従来から一般化されているプラズマＣＶＤ法に
よるシリコン系堆積膜の形成に於ての反応プロセスは、
従来のＣＶＤ法に比較してかなり複雑であり、その反応
機構も不明な点が多々ある。又、その堆積膜の形成パラ
メーターも、例えば、基体温度、導入ガスの流量と比、
形成時の圧力、高周波電力、電極構造、反応容器の構造
、排気の速度、プラズマ発生方式など多くあり、これら
の多くのパラメータの組み合せによるため、時にはプラ
ズマが不安定な状態になり、形成された堆積膜に著しい
悪影響を与えることが少なくなかった。そのうえ、装置
特有のパラメータを装置ごとに選定しなければならず、
したがって製造条件を一般化することがむずかしいとい
うのが実状であった。

又、プラズマＣＶＤ法において結晶質のシリコン系堆積
膜を形成する場合には、成膜用の基板の配されている成
膜空間に於いて高出力の高周波或いはマイクロ波等によ
ってプラズマｔｌ成させるため、これにより発生する電
子や多数のイオン種が成膜過程に於いて膜にダメージを
与え膜品質の低下、膜品質の不均一化をもたらしてしま
ったりする。その上に、堆積膜の結晶化の条件が狭く、
シたがって特性の安定した多結晶質の堆積膜を生産する
ことは困難とされている。

ところで、シリコン、ゲルマニウム等のエピタキシャル
堆積膜の形成には、犬きく分けて気相エピタキシー及び
液相エピタキシーが用いられている。

液相エピタキシーは、溶かして液体にした金属の溶媒中
に半導体用の原料を高温で過飽和状態まで溶解させ、溶
液を冷却させることにより基板上に半導体結晶を析出さ
せる方法である。

この方法によると、結晶は各種のエピタキシー技術の中
で最も熱平衡に近い状態で作成される為完全性の高い結
晶が得られる反面、量産性が悪く、表面状態が悪い為、
薄くかつ厚さが均一なエビタキンヤル層を必要とする光
デバイスなどでは、デバイス製作上の歩留りや、デバイ
スの特性に影響を及ぼす等の問題をともなうことから、
あまり用いられてはいない。

他方、気相エピタキシーは真空蒸着法、スパッタリング
法などの物理的方法又は金属塩化物の水素還元法、有機
金属又は金属水素化物の熱分解法などの化学的方法等に
より試みられている。中でも真空蒸着法の一種である分
子線エピタキシー・は超高真空下でのドライプロセスで
ある為、結晶の高純度化、低温成長が可能であり、組成
や濃度の制御性が良く、比較的平坦な堆積膜が得られる
という利点があるが、成膜装置に甚大な費用がかかるこ
とに加えて、表面欠陥密度が大きいこと、そして分子線
の指向性の有効な制御法が未開発であり、そ１−でまた
大面積化６一が困難であること及び量産化があまり良くないなど多く
の問題があることから企業化されるには至っていない。

金属塩化物の水素還元法あるいは有機金属又は金属水素
化物の熱分解法は、一般的にはハライドＣＶＤ法、ハイ
ドライドＣＶＤ法、ＭＯ−ＣＶＤ法と呼ばれるものであ
り、これらについては、成膜装置が比較的容易に作製で
き、原料とされる金属塩化物、金属水素化物及び有機金
属の純度について高いものが容易に入手出来るようにな
ったことから、現在では幅広く研究され各種デバイスへ
の応用も検討されている。

丙午ら、これらの方法にあっては基板温度を還元反応又
は熱分解反応が起こる程度の高温に加熱する必要があり
、したがって基板材料の選択範囲が制限され、又原料の
分解が不十分であると炭素あるいはハロゲン等の不純物
による汚染か惹起しゃすぐ、ドーピング制御性が悪いな
どの欠点を有ｊ〜でいる。そしてまた、堆積膜の応用用
途によっては、大面積化、膜厚均一化、膜品質の均一性
を十分満足させしかも高速成膜によって再現性のある量
産化を図る必要があるところ、そうした必要性を満足す
る、実用可能な特性を維持しながらの量産化を可能にす
る技術は未だ確立されていないのが実情である。

こうしたところで、シリコン、ゲルマニウムの多結晶質
又はエピタキシャル堆積膜の形成において、所望する堆
積膜の膜質によって本質的に堆積膜の形成法を変える必
要があり、すなわち、所望する堆積膜の種類によって所
定の生産装置が必要とされ、したがって生産コストがか
さみ、更に種々の膜質の堆積膜を積層させて半導体デバ
イスを作成する場合には、デバイスの生産装置への移送
を伴なうことから、界面特性に悪影響が生じてしまうな
ど、種々の解決を要する問題が残されている。

こうしたことから、その実用可能な特性、均一性を維持
させながら、低コストな装置で種々の膜質の堆積膜を安
定して量産できる堆積膜形成法を開発することが切望さ
れている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述した種々の堆積膜形成法の各種問
題点を排除して上記要望に応えると共に、従来の形成方
法によらない新規な結晶質の堆積膜形成法を提供するこ
とにある。

本発明の他の目的は、形成される膜の緒特性、成膜速度
、再現性の向上を図りながら、膜品質の管理が容易で大
面積に亘って均一特性の価電子制御剤がドーピングされ
た半導体性の結晶質堆積膜を得ることの出来る堆積膜形
成法を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、生産性、量産性に優れ、高品
質で電気的、光学的、半導体的等の物理特性に優れた結
晶質の堆積膜が簡便に得られる堆積膜形成法を提供する
ことにある。

〔発明の構成〕

本発明は、本発明者らが、上述の各種問題点を解決して
前記本発明の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果完
成をみたものであり、加熱保持された基板上に堆積膜を
形成する為の成膜空間内に、シリコンあるいはゲルマニ
ウムとハロゲンを含む化合物を分解することにより生成
される活性種（Ａ）と、該活性種（Ａ）と化学的相互作
用をする成膜用の化学物質より生成される活性種（Ｂ）
とを夫々別に導入し、これらを化学反応させることによ
って、前記基板上にシリコンあるいはゲルマニウム堆積
膜を形成する方法であって、前記成膜空間内部又は前記
成膜空間外部に配設された励起エネルギー発生手段を介
して、堆積されつつある前記堆積膜を熱処理しながら結
晶質のシリコンあるかはゲルマニウムの堆積膜を形成す
ることを特徴とする堆積膜形成法である。

そして、本発明方法によると、堆積膜形成用の原料を励
起し活性化させるためのエネルギーとして、プラズマ、
熱、光などの励起エネルギーヲ用いるが、シリコンある
いはゲルマニウムとハロゲンを含む化合物を分解するこ
とにより生成される活性種（Ａ）と成膜用の化学物質よ
り生成される活性種ＣＢ）との共存下に於いて化学的相
−１０＝互作用を生起させて堆積膜を形成させるとともに、堆積
されつつある堆積膜を成膜空間内部又は成膜空間外部に
配設された励起エネルギー発生手段を介して熱処理する
ことにより、従来よりもより一層の低い基板温度で、且
つ、基板の種類に限定されることなく結晶質の堆積膜の
効率的形成が可能である。

本発明において使用される励起エネルギー発生手段より
発生さね、るエネルギーの種類は熱又は光エネルギーで
あり、熱エネルギーは光エネルギーから転換されたもの
であってもよい。又、光エネルギーは電磁エネルギーを
も含むものである。

基板表面に照射する熱又は光エネルギーの種類、単位時
間あたりの照射量、照射時間等を変化させることにより
堆積膜の膜質を多結晶質から単結晶質まで任意にコント
ロー・ルすることが出来る。

励起エネルギーの照射は、適宜手段を採用して行うこと
ができるが、例えば、Ａｒ　％ルビー、Ｙ　Ａ　Ｇ　、
エギシマ等のレーザー、電子線やイオン線、高出力ラン
プ、高出力ヒーター等から発せられる励起エネルギーを
パルス状に、あるいはＣＷ定走査より、又は堆積膜の熱
的時定数より長い時間照射する方法が挙げら力、る。

ところで本発明の方法が従来のＣＶＤ法から区別される
点の１つは、あらかじめ成膜空間とは異なる空間（以下
、「活性化空間」という。）に於いて活性化された活性
種を使うことである。

このことにより、従来のＣＶＤ法より成膜速度を飛躍的
に伸ばすことができ、加えて結晶質の堆積膜形成の際の
基板温度も一層の低温化を図ることが可能になり、膜品
質の安定した堆積膜を工業的に大量に、［７かも低コス
トで提供できる。

本発明の方法においては、成膜空間に導入される活性化
空間（Ａ）からの活性種（Ａ）Ｉｌｄ、生産性及び取扱
い易さなどの点から、その寿命が０．１秒以上、より好
捷しくは１秒以上、最適には１０秒以上あるものが、所
望に従って選択使用され、この活性種（Ａ）の構成要素
が成膜空間で形成させる堆積膜を構成する成分と々る。

又、成膜用の化学物質は、活性化空間（Ｂ）に於いて活
性化エネルギーが作用されて活性化されて成膜空間に導
入され、堆積膜を形成する際、同時に活性化空間（Ａ）
から導入され、形成される堆積膜の構成成分となる構成
要素を含む活性種（Ａ）と化学的に相互作用する。その
結果、所望の基体上に所望の結晶質の堆積膜が容易に形
成されるところとなる。

本発明の方法において、活性化空間（Ａ）に導入される
シリコンとハロゲンを含む化合物としては、例えば鎖状
又は環状水素化ケイ素化合物の水素原子の一部乃至全部
をノ・ロゲン原子で置換した化合物が用いられ、具体的
には、例えば、５ｉｕＹｚｕ＋２（ｕは１以上の整数、
ＹはＦ、ＣＬ。

１３ｒ及び■より選択される少なくとも一種の元素であ
る。）で示される鎖状ノ・ロゲン化ケイ素、５ｉｖＹ２
ｖ　（Ｖは３以上の整数、　ＹＦｉ前述の意味を有する
。）で示される環状ハロゲン化ケイ素８ｉｕＨＸＹｙ　
（ｕ及びＹは前述の意味を有する。

ｘ＋ｙ＝２ｕ　又は２ｕ＋２である。）で示される鎖状
又は環状化合物などが挙げられる。

具体的には例えばＳｉＦ４、（ＳｉＦ２）５、（ＳｉＦ
、＋）ｓ、（ＳｉＦ２）４、Ｓｉ２Ｆ６．５ｉａＦａ、
Ｓ’４ＦＩＯ％　　５ＩＨＦ３．５ｉＨ２Ｆｚ、５ＩＨ
３ＦＸＳｔＣ４４、（ＳｉＣ１ｚ）ｓ、ＳｉＢｒ４、（
ＳｉＢｒ２）ｓ、　　５ｉ２Ｃｔ６％　５ｔ３Ｃムｓ　
ＳｉｚＢｒｇｓ　５ｉ３Ｂｒ８ＸＳｉＨＣ４３，５ｉＨ
２Ｃｔ２．５ｉＨＢｒ３．５ｉＨ２Ｂｒｚ、５ｉＨＩ３
、ＳｉＨ＋ｈ、５ｉｚＨ３Ｆ３、Ｓ　ｔ　２ＣＡ３Ｆ３
などのガス状態の又は容易にガス化し得るものが挙げら
れる。

これらのケイ素化合物は、１種用いても２種以上を併用
してもよい。

寸た、ゲルマニウムと・・ロゲンを含む化合物と１−で
は、例えば鎖状又は環状水素化ゲルマニウム化合物の水
素の一部乃至全部をノ＼ロゲン原子で置換した化合物が
用いられ、具体的には、例えばＧ”ｕＹ２ｕ＋２、（Ｕ
は１以上の整数、ＹはＦ、Ｃ１％　Ｂｒ及び■より選択
される少なくとも一種の元素である。）で示される鎖状
・・ロゲン化ゲルマニウム、ＧｅｖＹ２ｖ　（ｖは３以
上の整数、Ｙは前述の意味を有する。）で示される環状
ハロゲン化ゲルマニウム、Ｇｅ　ｕＨｘＹ’ｙ　（ｕ　
及ヒＹ　ｕ前述の意味を有する。ｘ＋ｙ＝ｚｕ又は２ｕ
＋２である。）で示される鎖状又は環状化合物などが挙
げられる。

具体的には例えばＧｅＦ４、（ＧｅＦ２）　ｓ、（Ｇｅ
Ｆ２）６、（ＧｅＦｚ）４．　Ｇｅ＋Ｆａ、　ＧｅａＦ
ｓ、　ＧｅＨＦａ、　　ＧｅＨｚＦ２゜ＧｅＨａＦ　、
　ＧｅＣ／４、（ＧｅＣｌ２）　ｓ、Ｑｅ１３ｒ４、（
ＧｅＢｒｚ）ｓ、Ｇｅ２Ｃｔ６、Ｑｅ　２Ｂｒ　６、Ｇ
ｅ２Ｃｔ６、ＱｅＨＢｒ３、ＧｅＨＩ　３、Ｇｅ２Ｈ３
Ｆ３、Ｇｅ　２Ｃｔ３Ｆ３などのガス状態の又は容易に
ガス化し得るものが挙げられる。

これらのゲルマニウム化合物は１種用いても２種以上を
併用してもよい。

活性種（Ａ）を生成させるためには、例えば前記シリコ
ンとハロゲンを含む化合物の活性種（Ａ）を生成させる
場合には、この化合物に加えて、必要ニ応じてシリコン
単体等信のシリコン化合物、水素、ハロゲン化合物、例
えばＦ２ガス、Ｃｌ−２ガス、ガス化したＢｒ２、■２
等などを併用することができる。

本発明において、活性化空間（Ａ）及び（Ｂ）で活性種
（（転）及び（Ｂ）を夫々生成させる方法としては各々
の条件、装置を考慮してマイクロ波、ＲＦ、低周波、Ｄ
Ｃ等の電気エネルギー、ヒーター加熱、赤外線加熱等に
よる熱エネルギー、光エネルギーなどの励起エネルギー
が使用される。別法として所望により上記励起エネルギ
ーに加えて適宜の触媒の添加又はそれとの接触を行って
も良い。この場合、前述したシリコンあるいはゲルマニ
ウムとハロゲンを含む化合物に、活性化空間（Ａ）で熱
、光、放電などの励起エネルギーを加えることにより、
所望により触媒の作用下で活性種（Ａ）が生成される。

本発明の方法で用いられる、活性化空間（Ｂ）に於いて
活性種（Ｂ）を生成させる前記成膜用の化学物質として
は、水素ガス及び／又はハロゲン化合物（例えばＦ２ガ
ス、Ｃｔ２ガス、ガス化したＢｒ２、■２等）が有利に
用いられる。また、これらの成膜用の化学物質に加えて
、例えばヘリウム、アルゴン、ネオン等の不活性ガスを
用いることもできる。これらの成膜用の化学物質の複数
を用いる場合には、予め混合して活性化空間（Ｂ）内に
導入することもできるし、あるいはこれらの成膜用の化
学物質を夫々独立した供給系から各個別に供給し、活性
化空間（Ｂ）に導入することもできるし、又夫々独立の
活性化空間に導入して、夫々個別に活性化することもで
きる。

本発明の方法において、成膜空間に導入される前記活性
種（Ｂ）と前記活性種（Ａ）との量の割合は、成膜条件
、活性種の種類などで適宜所望に従って決められるが、
好ましくは２０：１〜１：２０（導入流量比）が適当で
あり、より好ましくは１０　：　１〜１　：　１０とす
るのが望まし込。

また本発明の方法により形成される堆積膜は成膜中又は
成膜後に不純物元素でドーピングすることが可能である
。使用する不純物元素としては、ｐ型不純物として、周
期律表第■族Ａの元素、例えばＢ％　Ａｔ％　Ｇａ、　
Ｉｎ、　Ｔｔ等が好適なものとして挙げられ、ｎ型不純
物としては、周期律表第■族Ａの元素、例えばＰ　１Ａ
ｓ　ＳＳｂ％Ｂｉ等が好適なものとして挙げられるが、
特にＢ１Ｇａ、Ｐ、Ｓｂ等が最適である。ドーピングさ
れる不純物の量は、所望される電気的・光学的特性に応
じて適宜決定される。

かかる不純物元素を成分として含む物質（不純物導入用
物質）としては、常温常圧でガス状態であるか、あるい
は少なくとも活性化条件下で気体になり、適宜の気化装
置で容易に気化し得る化合物を選択するのが好ましい。

この様な化合物としてはＰＨｓ、Ｐ２Ｈ４、ＰＦａ、Ｐ
Ｆｓ、ＰＣＡ３、Ａ８Ｈ３、Ａ８Ｆｓ、ＡｓＦ５、ｈｓ
ｃｔ３、ＳｂＨ３，５ｂＦｓ、Ｓ　ｉ　Ｈａ、　　−Ｂ
Ｆ３％　ＢＣｌ２．　Ｂ１３ｒ３．　Ｂ２Ｈ６％　Ｂ４
Ｈ１Ｏ％　Ｂ５Ｈ９％　ＢｌＩＨ１１％Ｂ６ＨＩＯ，Ｂ
６Ｈ１２、Ａｔｃｔ３等を挙げることができる。

不純物元素を含む化合物は、１種用いてもあるいは２種
以上併用してもよい。

不純物導入用物質は、活性化空間（ハ又は／及び活性化
空間（Ｂ）に、活性種（Ａ）及び活性種（Ｂ）の夫々を
生成する各物質と共に導入されて活性化してもよいし、
或いは、活性化空間（ハ及び活性化空間（Ｂ）とは別の
第３の活性化空間（Ｃ）に於いて活性化されてもよい。

不純物導入用物質と前述の活性化エネルギーを適宜選択
して採用することができる。不純物導入用物質を活性化
して生成される活性種（ＰＮ）は、活性種（Ａ）又は／
及び活性種（Ｂ）と予め混合されて、又は独立に成膜空
間に導入される。

本発明の方法において、良品質のエピタキシャル膜を形
成させる為にはＳｉ又はＧａＡＳ等の単結晶基板を用い
ることが好ま（−いが、成膜条件を適宜選択することに
より、ｐＯｌｙ−８ｌ（多結晶シリコン）、ガラス又は
ａ−８ｉ（アモルファスシリコン）等の非単結晶基板あ
るいはザファイア結晶等の絶縁物基板を使用１２、その
基板上にもエピタキシャル膜を形成させることができる
。

成膜時の基板温度（ＴＳ）とｉ〜では、形成する堆積膜
の種類及び用いる基板の種類により適宜設定される。

第１図は本発明の堆積膜形成法を具現するに好適な装置
の模式的概略図を示すものである。

第１図において、１０１は成膜室であり、内部の基板支
持台１０２上に所望の基板１０３が載置されでいる。基
板支持台】０２は成膜中にＸＹ方向に移動することがで
きる。

１０４ハ基板加熱用のヒーターであり、該ヒーター１０
４は、成膜処理前に基板１０４を加熱処理したり、成膜
中に基板を加熱保持したり、成膜後に形成された膜の特
性を一層向上させる為にアニール処理１〜たりする際に
使用され、導線１０５を介して給電され、発熱する。

１０６乃至１０９１１７ｊ：、ガス供給系であり、成膜
用の化学物質、及び必要に応じて用いら力、る不活性ガ
ス、不純物元素を成分とする化合物の数に応じて設けら
れる。こね、ら原料化合物のうち標準状態に於いて液状
のものを使用する場合には、適宜の気化装置を具備さぜ
ろ。

図中、ガス供給系１０６乃至１０９の符号にａをイ」シ
たのは分岐管、ｂを付１〜だのは流量計、Ｃを伺したの
は各流量計の高圧側の川、力を計測する圧力計、ｄ又は
ｅを伺し７たのは各気体流叶を調整するだめのバルブで
ある。１２３ｉｄ活性種（Ｂ）を生成する為の活性化室
（Ｂ）であり、活性化室１２３の周りには活性種（Ｂ）
を生成させる為の励起エネルギーを発生するマイクロ波
プラズマ発生装置１２２が設けられている。ガス導入管
１１０より供給、される活性種（Ｂ）生成用の原料ガス
は、活性化室（Ｂ）１２３内において活性化され、生じ
た活性種（Ｂ’）ｌｄ導入管１２４を通じて成膜室１０
１内に導入される。１１１はガス圧力計である。

図中、１１２は活性化室（Ａ）、１１３は赤外線加熱炉
、１１４は固体８１粒、１１５は活性種の原料となる気
体状態のシリコンとハロゲンを含む化合物の導入管であ
り、活性化室（Ａ）１１２で生成された活性種（Ａ）Ｕ
導入管１１６を介して成膜室１０１内に導入される。ま
た、ＳｉのかわりにＧｅを構成原子とする堆積膜を形成
する場合には、１１４を固体Ｇｅ粒停音えればよい。

矢印１１７の向きに流れている各活性種は、化学的に相
互作用することによって基板１−０３の全体あるいは所
望部分にシリコンあるいはゲルマニウムの堆積膜を形成
する。また、図中、１１９−２１＝は排気バルブ、そして１２０ば、排気管である。

１１８は励起エネルギー−発生装置であり、堆積されつ
つある堆積膜を熱処理するために用いられ、励起エネル
ギーを基板１０３の方向に向って発生せ１．める。

〔実施例〕

以下、実施例により、本発明を更に詳しく説明するが、
本発明はこれらの実施例により限定されるものではない
。

実施例１先ず、石英製（１０ｔＭ×１０ｍ）基板１０３を支持台
１０２上に載置（〜、排気装置（不図示）を用いて成膜
室１０１内を排気し、約１０−’　Ｔｏｒｒに減圧した
。次いで、基板加熱用ヒーター１０４により基板１０３
を３５０℃に加熱保持した基板温度が安定した後、ガス
供給用ボンベ１０６より　Ｈ２ガスＺｏｏ　ｓｃｃｍ及
びガス供給用ボンベ１０７よりＢ２Ｈ６ガス（１５００
ｐｐｍ水素ガス希釈）　３　ｓｅｃｍをガス導入管１１
０を介して活性化室（Ｂ）１２３に導入Ｉ−た。

活性化室（ＢＭ２３内に導入されたＨ２ガス等はマイク
ロ波プラズマ発生装置１２２により活性化されて活性化
水素等とされ、導入管１２４を通じて、活性化水素等を
成膜室１０１に導入した。

また、他方活性化室（Ａ）１１２に固体８１粒１１４を
詰めて、赤外線加熱炉１１３により加熱し、　約１１０
０℃に保ちＳｉを赤熱状態とし、そこへ導入管１１５を
通じて、不図示のボンベより、５ｉＦ２カスを３０ｓｅ
ｃｍで吹込むことにより、活性種（Ａ）としての５ｊＦ
２”を生成させ、該ＳｉＦ２”を導入管１１６を経て、
成膜室１０１へ導入した。

このようにして、成膜空間１０１内の内圧を０．４Ｔｏ
ｒｒに保ちつつ、シリコンの堆積膜を形成した。

成膜開始と同時に、成膜室１０１の上部に設置したルビ
ーレーザー（波長６９４ｎｍ、　　ビーム径１０■）よ
り、エネルギー密度ＩＪ／ｄｌ、パルス幅４０　ｎＳで
レーザー光を基板表面に照射し、又、基板ホルダーをＸ
Ｙ方向に１ｎし′ｓｅｃの速度で走査し約３０分間成膜
を行った。（第１表試料Ｎ１１）同様に、Ｂ２Ｈ６ガス
の流量を３Ｑｓｃｃｍ。

３００　ｓｅｃｍと変化させ成膜を行った。（第１表試
料Ｎ１１２．１−３）次に、ルビーレーザーよりのエネルギー密度を２　Ｊ、
に−に変えた以外は同じ成膜条件で成膜を行った。（第
１表試料Ｎ１１−４．１−５．１−６）得られた各堆積
膜試料について、Ｘ線回折法及び電子線回折法により堆
積膜の結晶性の評価を行ったところ、試料Ｎｎ１−１．
１−２．１−３は多結晶質シリコン膜、試料隘１−４．
１−５．１−６は基板と平行な表面が（１００）面に近
い配向を有するエピタキシャルシリコン膜であることが
確認された。さらに、シュラ−（５ｃｈｅｒｒａｒ　）
法で求めた多結晶シリコンの粒径は各々約４μｍであっ
た。結晶粒径のバラツキは基板全面にわたってほとんど
無かった。

又、走査型電子顕微鏡により各試料の表面状態を観察し
たところ、平滑度は良好で波模様等が無く、膜厚ムラも
±５チ以下であった。膜厚はいずれの試料も７μｍであ
った。

次いで、各試料の室温でのドーピング特性をｖａｎ　ｄ
ｅｒ　ｐａｕｗ法により評価したところ、第１表に示す
結果が得られた。これよりいずれの試料も良好なｐ型の
ドーピングが行われることがわかった。

実施例２実施例１において、石英製基板のかわりにｐ　４−型Ｓ
ｉ単結晶基板を用い、さらにＢ２Ｈ６ガスのかわりにガ
ス供給用ボンベ１０８に充填されているＰＨ３ガス（２
０００ｐｐｍ　Ｈ２ガス希釈）を流量、４ｓｅｃｍ　、
　５０　ｓｅｃｍ　、　２５０　ｓｅｃｍでそれぞれ導
入し°た以外は同じ成嘆条件で堆積膜を形成し、得られ
た各堆積膜の室温でのドーピング特性をｖａｎ　ｄｅｒ
　Ｐａｕｗ法により評価したところ第２表に示す結果が
得られた。これより、良好なｎ型のドーピングが行われ
ることがわかった。

実施例１と同様、ルビーレーザーからのエネルギー密度
を変化させる試料ｆｆ１２−１．２−２．２−３で多結
晶質シリコン及び試料Ｍ２−４．２−５．２−６でエピ
タキシャルシリコン膜の形成が行われることが確認され
た。

実施例３実施例１において、石英製基板のかわりにＡ１２０３基
板を用い、ＳｉＦ４のかわりに、ガス供給用ボンベ１０
９に充填されているＧｅ　Ｆ４を流量４０ｓｃｃｍで活
性化室（Ａ）１１２に導入し、高周波プラズマ発生装置
１１３により活性化１〜、活性種（にとしてのＧｅＦ２
≠等を生成せしめ、該ＧｅＦ２’等を導入管１１６を経
て成膜室へ導入した。また、Ｈ２ガス流量を１２０　ｓ
ｅｃｍとし、基板温度を１８０℃とした。更にまた、ル
ビーレーザーのかわりに、・・ロゲンランプを用い基板
表面に照射１〜なから成膜を行った。

試料ｌＩｌ＆１３−１．３−２．３−３では、ランプパ
ワー４．ＯｋＷ、試料１’１＆１３−４．３−５．３−
６では、ランプパワー１８ｋＷで、約４５秒間隔で照射
を行った。成膜時間は２０分間で、各試料とも４μｍの
膜厚の堆積膜を得た。

得られた各堆積膜試料について、Ｘ線回折法及び電子回
折法により堆積膜の結晶性の評価を行ったところ、試料
Ｍ３−１．３−２．３−３は、多結晶質ゲルマニウム膜
、試料１’！ｘ３−４．３−５．３−６は、基板と平行
な表面が（１００）面に近い配向を有するエビタギシャ
ルゲルマ、：ニウム膜であることが確認された。

更に、シュラ−（５ｅｈｅｒｒａｒ　）法で求めた多結
晶ゲルマニウムの粒径は約５．５μｍであった。結晶粒
径のバラツキは、基板全面にわたってほとんどなかった
。

寸た、走査型電子顕微鏡により各試料の表面状態を観察
したところ、平滑度は良好で波模様等がなく、膜厚ムラ
も±５チ以下であった。

得られた各試料の室温でのドーピング特性をｖａｎ、　
ｄｅｒ　ｐａｕｗ法により評価したところ、第３表に示
す結果が得られた。これより、良好なｎ型のドーピング
が行われることがわかった。

又、ハロゲンランプパワーを変化させることにより多結
晶質及びエピタキシャルゲルマニウム膜の形成が行われ
ることを確認（〜だ。

実施例４実施例３において、Ａｔ２０３基板をｐ＋型ＱａＡ８単
結晶基板に変え、ＧｅＦ４ガス流量を５Ｑｓｃｃｍとし
、Ｂ２Ｈ６ガス（１５００ｐｐｍ　Ｈ２ガス希釈）ノカ
ワリに、ＰＨ３ガス（２０００ｐｐｍ　Ｈｚガス希釈）
を、　３ｓｅｃｍ、　　４０　ｓｅｃｍ、　２００　ｓ
ｅｃｍとした以外は、同じ成膜条件で堆積膜を形成した
。

得られた各試料の室温でのドーピング特性をｖａｎ　ｄ
ｅｒ　Ｐａｕｗ法により評価したところ、第４表に示す
結果が得られた。これよ゛す、良好なｎ型のドーピング
が行われることがわかった。

又、ハロゲンランプパワーを変化させることにより多結
晶質及びエピタキシャルゲルマニウム膜の形成が行われ
ることを確認した。

〔発明の効果〕

本発明の堆積膜形成法によると、基板を低温に維持した
状態で、シリコン、ゲルマニウムの結晶質の堆積膜を高
速度で形成することができる。また、本発明の堆積膜形
成法は、優れた再現性を有していて、この方法により形
成される堆積膜は、均質にして均一厚であって、優れた
特性を有するものである。更に本発明の堆積膜形成法は
、低温処理操作で目的を達成できることから工程の短縮
化が可能であり、成膜の大面積化を可能にすると共に、
堆積膜製品の生産性の向上並びに量産化を可能にする。

更にまた、本発明の堆積膜形成法によると、膜品質を低
下させることなく、ドーピング特性の良い結晶質の堆積
膜を得ることができ、加えて、例えば成膜条件を適宜選
択することにより非単結晶基板上にもエピタキシャル堆
積膜を成膜することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例で用いた本発明の方法を実施するための
装置の構成を説明するための模式的概略図である。図において、１０１・・・成膜室、１０３・・・基板、１０４・・・
基板加熱用ヒーター、１０６　、１０７　、１０８　、
１０９・・・ガス供給系、１１２・・・活性化室（Ａ）
、１１３・・・赤外線加熱炉又は高周波プラズマ発生装
置、１１６　、１２４・・・導入管、１１８・・・励起
エネルギー発生装置、１２２・・・マイクロ波プラズマ
発生装置、１２３・・・活性化室（Ｂ）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）加熱保持された基板上に堆積膜を形成する為の成
膜空間内に、シリコン或いはゲルマニウムとハロゲンを
含む化合物を分解することにより生成される活性種と、
該活性種と化学的相互作用をする成膜用の化学物質より
生成される活性種とを夫々別に導入し、これらを化学反
応させる事によつて、前記基板上にシリコン或いはゲル
マニウムの堆積膜を形成する堆積膜形成法であつて、前
記成膜空間内部又は前記成膜空間外部に配設された励起
エネルギー発生手段を介して、堆積されつつある前記堆
積膜を熱処理しながら結晶質のシリコン或いはゲルマニ
ウムの堆積膜を形成することを特徴とする堆積膜形成法
。
（２）前記励起エネルギー発生手段が熱エネルギー発生
手段である特許請求の範囲第１項に記載の堆積膜形成法
。
（３）前記励起エネルギー発生手段が光エネルギー発生
手段である特許請求の範囲第１項に記載の堆積膜形成法
。
（４）前記結晶質の堆積膜が多結晶質の堆積膜である特
許請求の範囲第１項に記載の堆積膜形成法。
（５）前記結晶質の堆積膜がエピタキシャル堆積膜であ
る特許請求の範囲第１項に記載の堆積膜形成法。
（６）前記シリコン或いはゲルマニウムの結晶質堆積膜
が周期律表第IIIＡ族又は第ＶＡ族に属する元素で価電
子制御されることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の堆積膜形成法。
（７）前記周期律表IIIＡ族元素が、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、
Ｉｎの中から選ばれるものである特許請求の範囲第６項
に記載の堆積膜形成法。
（８）前記周期律表ＶＡ族元素がＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂの
中から選ばれるものである特許請求の範囲第６項に記載
の堆積膜形成法。