JPS62243766A - 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はシリコンを含有する堆積膜、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、撮影デバイスなどに用いる
多結晶状のシリコン含有塩81sを形成するのに好適な
方法に関する。
、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、撮影デバイスなどに用いる
多結晶状のシリコン含有塩81sを形成するのに好適な
方法に関する。
例えば、アモルファスシリコン膜の形成には、真空蒸着
法、プラズマCVD法、CVD法1反応性スパッタリン
グ法、イオンブレーティング法、光CVD法などが試み
られており。
法、プラズマCVD法、CVD法1反応性スパッタリン
グ法、イオンブレーティング法、光CVD法などが試み
られており。
一般的にはプラズマCVD法が広く用いられ。
企業化されている。
面下らアモルファスシリコンで構成される堆積膜は電気
的、光学的特性及び、繰返し使用での疲労特性あるいは
使用環境特性、更には均一性、再現性を含めた生産性、
量産性の点において、更に総合的な特性の向上を図る余
地がある。
的、光学的特性及び、繰返し使用での疲労特性あるいは
使用環境特性、更には均一性、再現性を含めた生産性、
量産性の点において、更に総合的な特性の向上を図る余
地がある。
特に堆積膜の応用用途によっては、電気的特性、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r&膜によって再現性のある量産化を図らねばな
らないため、プラズマCVD法によるアモルファスシリ
コン堆積膜の形成においては、量産装置に多大な設備投
資が必要となり、またその量産のための管理項目も複雑
になって管理許容幅も狭くなり、装置の調整も微妙であ
ることから、これらのことが今後改善すべき問題点とし
て指摘されている。
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r&膜によって再現性のある量産化を図らねばな
らないため、プラズマCVD法によるアモルファスシリ
コン堆積膜の形成においては、量産装置に多大な設備投
資が必要となり、またその量産のための管理項目も複雑
になって管理許容幅も狭くなり、装置の調整も微妙であ
ることから、これらのことが今後改善すべき問題点とし
て指摘されている。
他方、多結晶堆a膜の形成においては常圧CVD法やI
、PCVD法などが用いられているが高温を必要とし、
従って基板材料が限定される一方結晶粒径の制御や粒界
に存在する欠陥の補償あるいは結晶面を揃えることの困
難さなどから、実用可能な特性が得られない、大面積化
が難しい、均一な膜厚あるいは膜質が得られない、再現
性に乏しい等の問題点が指摘されている。
、PCVD法などが用いられているが高温を必要とし、
従って基板材料が限定される一方結晶粒径の制御や粒界
に存在する欠陥の補償あるいは結晶面を揃えることの困
難さなどから、実用可能な特性が得られない、大面積化
が難しい、均一な膜厚あるいは膜質が得られない、再現
性に乏しい等の問題点が指摘されている。
又プラズマCVD法においては、常圧CVD法やLPC
VD法に比べ基板の低温化が可能であるが、一方安定し
たプラズマを形成するために反応装置の構造が限定され
、しかもその他のパラメータ(導入ガス種、ガス流量、
圧力、高周波電力、排気速度等)も多く存在し、プラズ
マに与える影響も各々大きい、従ってこれらのパラメー
タのわずかな変動及びその組み合わせによってプラズマ
が微妙に変動し、堆積膜の均一性や電気的、光学的特性
に悪影響を及ぼすことが少なくなかった。さらにプラズ
マ中に存在する電子やイオンの堆ayJに対する衝撃に
よるダメージも大きく、膜特性を劣化させる要因の一つ
となっている。
VD法に比べ基板の低温化が可能であるが、一方安定し
たプラズマを形成するために反応装置の構造が限定され
、しかもその他のパラメータ(導入ガス種、ガス流量、
圧力、高周波電力、排気速度等)も多く存在し、プラズ
マに与える影響も各々大きい、従ってこれらのパラメー
タのわずかな変動及びその組み合わせによってプラズマ
が微妙に変動し、堆積膜の均一性や電気的、光学的特性
に悪影響を及ぼすことが少なくなかった。さらにプラズ
マ中に存在する電子やイオンの堆ayJに対する衝撃に
よるダメージも大きく、膜特性を劣化させる要因の一つ
となっている。
上述のごとく、現状ではアモルファスシリコン膜、多結
晶シリコン膜の双方において、その形成方法に帰因する
問題点が存在しており、特に堆v1mの電気的特性の向
上並びに安定性の面から多結晶シリコン膜の形成におい
て、その実用可能な特性、均一性、安定性を維持しつつ
、低コストで大面積の多結晶シリコン膜を形成する方法
を開発することが望まれている。
晶シリコン膜の双方において、その形成方法に帰因する
問題点が存在しており、特に堆v1mの電気的特性の向
上並びに安定性の面から多結晶シリコン膜の形成におい
て、その実用可能な特性、均一性、安定性を維持しつつ
、低コストで大面積の多結晶シリコン膜を形成する方法
を開発することが望まれている。
前記解決策の一つとして光CVD法があるが、従来の光
CVD法では多結晶堆a膜を制御性良く作成することが
困難であり、結晶粒界の電気的特性が悪く、また面方位
あるいは結晶粒径の制御も困難であった。また光CVD
法では使用可能な原料ガスに限りがあった。
CVD法では多結晶堆a膜を制御性良く作成することが
困難であり、結晶粒界の電気的特性が悪く、また面方位
あるいは結晶粒径の制御も困難であった。また光CVD
法では使用可能な原料ガスに限りがあった。
発明では上述した常圧CVD法、LPCVD法、プラズ
マCVD法および光CVD法の欠点を除去し、しかも従
来の形成法によらない新規な多結晶堆!!1膜形成法を
提供するものである。
マCVD法および光CVD法の欠点を除去し、しかも従
来の形成法によらない新規な多結晶堆!!1膜形成法を
提供するものである。
本発明の目的は、形成される多結晶膜の膜特性、成膜速
度、再現性の向上及び膜品質の均一化を図りながら、膜
の大面積化に適し、膜の生産性の向上、及び量産化を容
易に達成することのできる多結晶堆積膜形成法を提供す
ることにある。
度、再現性の向上及び膜品質の均一化を図りながら、膜
の大面積化に適し、膜の生産性の向上、及び量産化を容
易に達成することのできる多結晶堆積膜形成法を提供す
ることにある。
本発明の堆vtWA形成法は、基体上に堆積膜を形成す
る為の成膜空間内に、ケイ素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)とを夫々別々に導入し、相互的に
化学反応させる事によって前記基体上に堆積膜を形成す
るにあたって、前記基体として結晶配向性表面を有する
基体を用い、該堆aSに対してエツチング作用を有する
ガスまたはその分解物を供給すると共に、前記エツチン
グ作用を有するガスまたはその分解物に光エネルギーを
照射して前記堆積膜に対するエツチング活性を選択的に
増大せしめ、特定の面方位の結晶成長を優先的に行うこ
とで前記基体表面の配向に対応した一定の結晶面方位を
優先的に有する結晶性堆積膜を形成する!バにある。
る為の成膜空間内に、ケイ素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)とを夫々別々に導入し、相互的に
化学反応させる事によって前記基体上に堆積膜を形成す
るにあたって、前記基体として結晶配向性表面を有する
基体を用い、該堆aSに対してエツチング作用を有する
ガスまたはその分解物を供給すると共に、前記エツチン
グ作用を有するガスまたはその分解物に光エネルギーを
照射して前記堆積膜に対するエツチング活性を選択的に
増大せしめ、特定の面方位の結晶成長を優先的に行うこ
とで前記基体表面の配向に対応した一定の結晶面方位を
優先的に有する結晶性堆積膜を形成する!バにある。
又1本発明によれば、成膜空間の雰囲気気温度、基体温
度を所望に従って任意に制御することにより、より安定
したCVD法とすることができる。
度を所望に従って任意に制御することにより、より安定
したCVD法とすることができる。
更に、励起エネルギーは成膜用の基体近傍に91達した
各活性種に一様にあるいは選択的、1tIIJ御的に行
手されるが、光エネルギーを使用すれば、適宜の光学系
を用いて基体の全体に照射して堆積膜を形成することが
できるし、あるいは所望部分のみに選択的制御的に照射
して部分的に堆積膜を形成することができ、またレジス
ト等を使用して所定の図形部分のみに照射し堆積膜を形
成できるなどの便利さを有しているため、有利に用いら
れる。
各活性種に一様にあるいは選択的、1tIIJ御的に行
手されるが、光エネルギーを使用すれば、適宜の光学系
を用いて基体の全体に照射して堆積膜を形成することが
できるし、あるいは所望部分のみに選択的制御的に照射
して部分的に堆積膜を形成することができ、またレジス
ト等を使用して所定の図形部分のみに照射し堆積膜を形
成できるなどの便利さを有しているため、有利に用いら
れる。
本発明の方法が従来のCVD法と違う点に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事である。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、加えて堆a膜形成の際の基体温度も一
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、しかも低コストで提供できる
0本発明では、成膜空間に導入される活性化空間(A)
からの活性種(A)は、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、より好ましくは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
されて使用され、この活性種(A)の構成要素が成膜空
間で形成される堆積膜を構成する成分を構成するものと
なる。又、成膜用の化学物質は、活性化学f!i (B
)に於いて活性化エネルギーを作用されて活性化されて
、成膜空間に導入され、同時に活性化空間(A)から導
入され、形成される堆ag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、
所望の基体上に堆Jlt 82が容易に形成される。
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事である。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、加えて堆a膜形成の際の基体温度も一
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、しかも低コストで提供できる
0本発明では、成膜空間に導入される活性化空間(A)
からの活性種(A)は、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、より好ましくは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
されて使用され、この活性種(A)の構成要素が成膜空
間で形成される堆積膜を構成する成分を構成するものと
なる。又、成膜用の化学物質は、活性化学f!i (B
)に於いて活性化エネルギーを作用されて活性化されて
、成膜空間に導入され、同時に活性化空間(A)から導
入され、形成される堆ag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、
所望の基体上に堆Jlt 82が容易に形成される。
本発明が従来のCVD法と違う第2の点は。
堆積膜の形成と同時に外部から導入されたエツチング活
性あるいは潜在エツチング活性を有するガス又はその分
解生成物の膜成長表面に於るエツチング効果により、結
晶の一定面方位を優先的に有する多結1堆8!膜を形成
する事が可能になった事である。即ち、シリコンの多結
晶成長時には成長速度の面方位依存性がある。これは膜
堆積方法や堆積条件により異なるが、本発明の方法では
(1,1,0)>(1,1,1)>(1,0,0)が優
勢である。この条件下でエツチングガスの種類や、エツ
チング条件を適当に選択することにより、より強い配向
性の(1,1,0)>> (1,1,1)>> (
1゜0.0)条件を実現でき、ひいては(1、1。
性あるいは潜在エツチング活性を有するガス又はその分
解生成物の膜成長表面に於るエツチング効果により、結
晶の一定面方位を優先的に有する多結1堆8!膜を形成
する事が可能になった事である。即ち、シリコンの多結
晶成長時には成長速度の面方位依存性がある。これは膜
堆積方法や堆積条件により異なるが、本発明の方法では
(1,1,0)>(1,1,1)>(1,0,0)が優
勢である。この条件下でエツチングガスの種類や、エツ
チング条件を適当に選択することにより、より強い配向
性の(1,1,0)>> (1,1,1)>> (
1゜0.0)条件を実現でき、ひいては(1、1。
O)面のみに配向した粒径の大きな堆a膜の形成が可能
となる。
となる。
更に本発明では、前記堆IIi膜成長表面に於るエツチ
ング効果をエツチング選択性をもたらす光エネルギー照
射によって支援している。即ちエツチングガスが光励起
されエツチング活性を増し、特定方向の結晶成長を効率
化している。
ング効果をエツチング選択性をもたらす光エネルギー照
射によって支援している。即ちエツチングガスが光励起
されエツチング活性を増し、特定方向の結晶成長を効率
化している。
この光エネルギー照射は成膜原料ガスに対するよりもエ
ツチングガスに効率的に働くように選択することができ
る。
ツチングガスに効率的に働くように選択することができ
る。
さらに1本9.rfJの堆Jl[形成法は前記基体表面
が配向性を有る基体を用いることで結晶粒径を決定でき
、適当な堆積条件を選択することで一定の粒径のみを有
する多結晶シリコン膜を形成することが可能となる。
が配向性を有る基体を用いることで結晶粒径を決定でき
、適当な堆積条件を選択することで一定の粒径のみを有
する多結晶シリコン膜を形成することが可能となる。
本発明の特徴である結晶配向性を有する基体材料として
は、異なる物質の基体上に結晶成長させる為に次の様な
条件が必要である。つまり1、 1体表面の結晶材料の
格子定数が堆!ii膜の格子定数と一致しているか、き
わめて近いこと。
は、異なる物質の基体上に結晶成長させる為に次の様な
条件が必要である。つまり1、 1体表面の結晶材料の
格子定数が堆!ii膜の格子定数と一致しているか、き
わめて近いこと。
2、 基体表面の結晶材料と堆積膜の熱膨張係数が一致
しているか、!!わめて近いこと。
しているか、!!わめて近いこと。
故に、特に結晶質Siの堆Ili膜を得る為に適当な基
体の表面を構成すべき材料としてはCaF 2 、 Z
n S 、 Y b 、 M n 3 G a 、
N a COF3 、Ni3Sn、Fe5C,NiTe
x。
体の表面を構成すべき材料としてはCaF 2 、 Z
n S 、 Y b 、 M n 3 G a 、
N a COF3 、Ni3Sn、Fe5C,NiTe
x。
(x<0.7)、C□MnO3、NiMnO3。
MaZn3 、CuCjL、AffiP、Sfなどが挙
げられるが、前述の2つの条件から外れた場合でも堆積
条件を適切に選ぶことによって結晶質の堆積膜を得るこ
とが可能であり、上述の材料に限定されるものではない
。
げられるが、前述の2つの条件から外れた場合でも堆積
条件を適切に選ぶことによって結晶質の堆積膜を得るこ
とが可能であり、上述の材料に限定されるものではない
。
本発明において、活性化空間(A)に導入されるケイ素
とハロゲンを含む化合物としては、例えば鎖状または環
状シラン化合物の水素原子の一部ないし全部をハロゲン
原子で置換した化合物が用いられ、具体的には1例えば
5iuYzu+2(uは1以上の整数、YはF、C1゜
Br及びIよりも選択される少なくとも一種の元素であ
る。)で示される鎖状ハロゲン化ケイ素、5ivYzv
(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ケイg、S i uHXYY (
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。
とハロゲンを含む化合物としては、例えば鎖状または環
状シラン化合物の水素原子の一部ないし全部をハロゲン
原子で置換した化合物が用いられ、具体的には1例えば
5iuYzu+2(uは1以上の整数、YはF、C1゜
Br及びIよりも選択される少なくとも一種の元素であ
る。)で示される鎖状ハロゲン化ケイ素、5ivYzv
(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ケイg、S i uHXYY (
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5iF−4,(SiF2)5゜(S
iF 2) s、(SiFz)+、5izFa。
iF 2) s、(SiFz)+、5izFa。
5i3FB、5iHF 8 、SiH2F 2 。
5iC14、(SiC12)5.SiBr4゜(SiB
r2) s、5i2CJ16,5i2Br6゜5iH
C交 3,5il(3C文 、5iH2C見 2 。
r2) s、5i2CJ16,5i2Br6゜5iH
C交 3,5il(3C文 、5iH2C見 2 。
5iHBr3,5iHi3.5i2CJ13F3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。
ガス状態の又は容易にガス化し得るものが挙げられる。
活性種(A)を生成させるためには、前記ケイ素とハロ
ゲンを含む化合物に加えて、必要に応じてケイ素単体等
他のケイ素化合物、水素、ハロゲン化合物(例えばF2
ガス、C12ガス、ガス化したBr2、I2等)などを
併用することができる。
ゲンを含む化合物に加えて、必要に応じてケイ素単体等
他のケイ素化合物、水素、ハロゲン化合物(例えばF2
ガス、C12ガス、ガス化したBr2、I2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)で活性種(A)を生
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、DC等の電気エネルギー、ヒ
ータ加熱、赤外線加熱等によるエネルギー、光エネルギ
ーなどの活性化エネルギーが使用される。
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、DC等の電気エネルギー、ヒ
ータ加熱、赤外線加熱等によるエネルギー、光エネルギ
ーなどの活性化エネルギーが使用される。
上述したものに、活性化空間(A)で熱、光、電気など
の励起エネルギーを加えることにより、活性種(A)が
生成される。
の励起エネルギーを加えることにより、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、C12ガス、ガス化したBr2、I2等)が有利に
用いられる。また、こられらの成膜用の化学物質に加え
て1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
にガス状態で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ガス状態で夫々独立した供給源か
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出来る。
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、C12ガス、ガス化したBr2、I2等)が有利に
用いられる。また、こられらの成膜用の化学物質に加え
て1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
にガス状態で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ガス状態で夫々独立した供給源か
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出来る。
本発明において、成膜空間に導入される前記活性種(A
)と前記活性種(B)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10:l〜1:10(導入流量比)が適当であり、
より好ましくは8:2〜4:6とされるのが望ましい、
ハロゲンを成分として含む化合物は、ガス状態で直接成
膜空間内に導入しても差支えないし、或いは、予め活性
化空間(A)乃至は活性化空間(B)、又は第3の活性
化空間(C)で活性化して、その後、成膜空間に導入す
ることもできる。
)と前記活性種(B)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10:l〜1:10(導入流量比)が適当であり、
より好ましくは8:2〜4:6とされるのが望ましい、
ハロゲンを成分として含む化合物は、ガス状態で直接成
膜空間内に導入しても差支えないし、或いは、予め活性
化空間(A)乃至は活性化空間(B)、又は第3の活性
化空間(C)で活性化して、その後、成膜空間に導入す
ることもできる。
本発明におけるエツチング作用を有するガスまたは活性
種としては、F2.C見2.ガス化したBr2.I2な
ど17) ハロゲ7.CHF3 。
種としては、F2.C見2.ガス化したBr2.I2な
ど17) ハロゲ7.CHF3 。
CF4.C2F6.CCfL4.CBrF3゜CCl2
F2 、CCl3F、CClF3 、C2C12F4な
どのハロゲン化炭素、BCl3 。
F2 、CCl3F、CClF3 、C2C12F4な
どのハロゲン化炭素、BCl3 。
BF3などのハロゲン化ホウ素をはじめとするSF6
、NF3 、PF5 、XeF2など(7) ハロゲン
化物、更にこれらのガスによるF*、C1*などのラジ
カル、CF3+、CC文3+などのイオンが用いられる
。これは混合して用いることもできるし、膜に影響を及
ぼさない程度の02、)(2、その他ガスを添加してエ
ツチング特性をコントロールすることができる。
、NF3 、PF5 、XeF2など(7) ハロゲン
化物、更にこれらのガスによるF*、C1*などのラジ
カル、CF3+、CC文3+などのイオンが用いられる
。これは混合して用いることもできるし、膜に影響を及
ぼさない程度の02、)(2、その他ガスを添加してエ
ツチング特性をコントロールすることができる。
これらのガスまたは活性種の膜面に於るエツチングへの
導入法としては、別にエツチング空間を配して成nりと
交互にくり返してもよいし、成膜空間中にエツチング活
性を有した状態で導入して成膜と同時にエツチング作用
をさせて結晶性膜の成長方向を限定するという効果を与
えて、本発明の目的を達してもよい。
導入法としては、別にエツチング空間を配して成nりと
交互にくり返してもよいし、成膜空間中にエツチング活
性を有した状態で導入して成膜と同時にエツチング作用
をさせて結晶性膜の成長方向を限定するという効果を与
えて、本発明の目的を達してもよい。
また本発明の方法により形成される堆vK膜は、成膜中
また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1周期律表第m族Aの元素、例えば、B、Ai、Ga
、In。
また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1周期律表第m族Aの元素、例えば、B、Ai、Ga
、In。
1文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V族Aの元素、例えばP、As、Sb、
Bi等が好適なものとして挙げられるが、特にB、Ga
、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
ら、或は少なくとも活性化条件下で気体であり、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、PH3,P2)(4,
PF3゜PF5 、PCC10、AsH3、AsF3
、AsF5.AsCl3.5bl(3,SbF5.Si
H3、BF3 、BCjL3.BBr3.B2H6゜B
4HIO,B5H9、BsHll、BaHlo。
は、周期律表第V族Aの元素、例えばP、As、Sb、
Bi等が好適なものとして挙げられるが、特にB、Ga
、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
ら、或は少なくとも活性化条件下で気体であり、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、PH3,P2)(4,
PF3゜PF5 、PCC10、AsH3、AsF3
、AsF5.AsCl3.5bl(3,SbF5.Si
H3、BF3 、BCjL3.BBr3.B2H6゜B
4HIO,B5H9、BsHll、BaHlo。
BaH12,AiC文3′:JP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2種以上併
用してもよい。
。不純物元素を含む化合物は、1種用いても2種以上併
用してもよい。
不純物元素を成分として含む化合物は、ガス状態で直接
成膜空間内に導入しても差支えないし、或いは、予め活
性化空間(A)乃至は活性化空間(B)、又は第3の活
性化空間(C)で活性化してその後、成膜空間に導入す
ることもできる。
成膜空間内に導入しても差支えないし、或いは、予め活
性化空間(A)乃至は活性化空間(B)、又は第3の活
性化空間(C)で活性化してその後、成膜空間に導入す
ることもできる。
次に図面を参照しながら、多結晶シリコン膜を堆積させ
る場合の本発明堆a11!形成法の一例を具体的に説明
する。
る場合の本発明堆a11!形成法の一例を具体的に説明
する。
第1図は本発明方法の実施される堆積膜形成装置の一例
の概略構成を示す部分断面図である。
の概略構成を示す部分断面図である。
第1図において101はその内部で多結晶シリコン膜の
堆積が行われる堆積室であり、堆積室lot内は排気管
121を通して不図示の排気系に接続され、排気バルブ
120によって堆積室101内を所望の圧力に保持する
事ができる。堆積室lotの圧力は通常1O−5Tor
r〜1.0Torr、好ましくは1O−4Torr〜0
.1Torrに調整される。堆積室101には基本支持
台102上に所望の基本103が載置される。
堆積が行われる堆積室であり、堆積室lot内は排気管
121を通して不図示の排気系に接続され、排気バルブ
120によって堆積室101内を所望の圧力に保持する
事ができる。堆積室lotの圧力は通常1O−5Tor
r〜1.0Torr、好ましくは1O−4Torr〜0
.1Torrに調整される。堆積室101には基本支持
台102上に所望の基本103が載置される。
104は基本加熱用のヒータであり、導線105を介し
て給電され、発熱する。基体温度は特に制限されないが
、本発明方法を実施するにあたっては、好ましくは10
0〜500℃。
て給電され、発熱する。基体温度は特に制限されないが
、本発明方法を実施するにあたっては、好ましくは10
0〜500℃。
より好ましくは150〜400℃であることが望ましい
。
。
106乃至1 llは、ガス供給源であり、ケイ素化合
物、及び必要に応じて用いられる水素、ハロゲン化合物
、不活性ガス、不純物見、素を成分とする化合物の数に
応じて設けられる。
物、及び必要に応じて用いられる水素、ハロゲン化合物
、不活性ガス、不純物見、素を成分とする化合物の数に
応じて設けられる。
原料化合物のうち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せる0図中ガス供給rA106乃至
illの符号にaを付したのは分岐管、bを付したのは
流量計、Cを付したのは各流量計の高圧側の圧力を計測
する圧力計。
の気化装置を具備させる0図中ガス供給rA106乃至
illの符号にaを付したのは分岐管、bを付したのは
流量計、Cを付したのは各流量計の高圧側の圧力を計測
する圧力計。
d又はeを付したのは各気体流量を調整するためのバル
ブである。112,125,126は成膜空間へのガス
導入管である。
ブである。112,125,126は成膜空間へのガス
導入管である。
117は光エネルギー発生装置であって、例えば水源ラ
ンプ、キセノンランプ、炭酸ガスレーザー、アルゴンイ
オンレーザ−、エキシマレーザ−等が用いられる。
ンプ、キセノンランプ、炭酸ガスレーザー、アルゴンイ
オンレーザ−、エキシマレーザ−等が用いられる。
光エネルギー発生装置117から適宜の光学系を用いて
基体全体あるいは基体の所望部分に向けられた光118
は、矢印119の向きに流れている原料ガス等に照射さ
れ、成IIU原料のガス等を励起し反応させる事によっ
て基体103の全体あるいは所望部分にA−3iの堆積
膜を形成する。
基体全体あるいは基体の所望部分に向けられた光118
は、矢印119の向きに流れている原料ガス等に照射さ
れ、成IIU原料のガス等を励起し反応させる事によっ
て基体103の全体あるいは所望部分にA−3iの堆積
膜を形成する。
又、114,123は各々活性種(A)及び活性種(B
)を生起する活性化空間であり、113.122は各々
活性種を生成させるためのマイクロ波プラズマ発生装置
である。
)を生起する活性化空間であり、113.122は各々
活性種を生成させるためのマイクロ波プラズマ発生装置
である。
以下実施例を示し、本発明について更に詳細に説明する
が、本発明はこれら実施例によって限定されるものでは
ない。
が、本発明はこれら実施例によって限定されるものでは
ない。
〔実施例1〕
基体として4cmX4cmのCaFzl結晶基板(但し
く110)に配向)を用い第1図の装置を用いて該基板
上に多結晶シリコン膜を形成した。即ち、該基体103
を支持台102上に載置し、排気装置を用いて堆積室l
ot内を排気し約1O−6Torrに減圧した。ガス供
給用ボンベ106よりF2ガス50sc ス導入管125を介して活性化室(B)123に導入し
た。活性化室(B)123内に導入されたF2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
活性水素等とされ、導入管124を通じて,活性水素等
をr&膜室101に導入した。
く110)に配向)を用い第1図の装置を用いて該基板
上に多結晶シリコン膜を形成した。即ち、該基体103
を支持台102上に載置し、排気装置を用いて堆積室l
ot内を排気し約1O−6Torrに減圧した。ガス供
給用ボンベ106よりF2ガス50sc ス導入管125を介して活性化室(B)123に導入し
た。活性化室(B)123内に導入されたF2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
活性水素等とされ、導入管124を通じて,活性水素等
をr&膜室101に導入した。
又、他方、活性化室(A)114にSiF4ガス20s
ccmをガス導入管112を介して導入した.活性化室
(A)114内に入導入されたSiF4ガスはマイクロ
波プラズマ発生装置113により活性化されて導入管1
12を通じて成膜室101に導入した.さらに、エツチ
ングガスとしてF2ガス12secmをガス導入管12
6を通じて成膜室101に導入した。
ccmをガス導入管112を介して導入した.活性化室
(A)114内に入導入されたSiF4ガスはマイクロ
波プラズマ発生装置113により活性化されて導入管1
12を通じて成膜室101に導入した.さらに、エツチ
ングガスとしてF2ガス12secmをガス導入管12
6を通じて成膜室101に導入した。
成膜室lot内の圧力を0.02Torrに保ちつつ1
KWXeランプからの光を,予めヒータ104によって
280℃に加熱された基体103に垂直に照射し、活性
種を相互的に化学反応させることで多結晶シリコン膜を
堆積すると同時に、前記の光照射によりF2ガスを活性
化してF*を生成し、結晶面によるエツチング速度の違
いを利用して,前記の多結晶シリコン膜を堆積と同時に
エツチングすることで一定の配向性の強い多結晶シリコ
ン膜を形成した.この時、結晶面によるエツチングガス
の違いは(1,0.0)>(1,1.1)>(1,1。
KWXeランプからの光を,予めヒータ104によって
280℃に加熱された基体103に垂直に照射し、活性
種を相互的に化学反応させることで多結晶シリコン膜を
堆積すると同時に、前記の光照射によりF2ガスを活性
化してF*を生成し、結晶面によるエツチング速度の違
いを利用して,前記の多結晶シリコン膜を堆積と同時に
エツチングすることで一定の配向性の強い多結晶シリコ
ン膜を形成した.この時、結晶面によるエツチングガス
の違いは(1,0.0)>(1,1.1)>(1,1。
0)であり(1,1.0)面を主要な結晶面として有す
る多結晶シリコン膜が形成された.すなわち形成された
堆積膜をX線回折によって評価したところ、(1,1.
0)面を反映する結晶角(2θ)47.3度におけるピ
ーク強度が各々(1 、 1 、 1)面、(’1,0
.0)面を反映する結晶角(20)28.4度及び69
.2度のピーク強度に対して700〜 oo倍の値を示
した.さらに透過型電子顕微鏡によって観察したところ
結晶粒径は1.5ILmであった。
る多結晶シリコン膜が形成された.すなわち形成された
堆積膜をX線回折によって評価したところ、(1,1.
0)面を反映する結晶角(2θ)47.3度におけるピ
ーク強度が各々(1 、 1 、 1)面、(’1,0
.0)面を反映する結晶角(20)28.4度及び69
.2度のピーク強度に対して700〜 oo倍の値を示
した.さらに透過型電子顕微鏡によって観察したところ
結晶粒径は1.5ILmであった。
又,前記堆積膜をFT−I Rによって分析したところ
2000cm−1近傍に弱いピークが認められ,水素含
有量は0.19原子%であった。
2000cm−1近傍に弱いピークが認められ,水素含
有量は0.19原子%であった。
上述の成膜条件並びに堆!膜の評価結果を各々第1表並
びに第2表に示す。
びに第2表に示す。
(実施例2)
ガス種及び流量を第3表のごとく変化させた以外は実施
例1と同等の条件で成膜した。評価結果を第4表に示す
。
例1と同等の条件で成膜した。評価結果を第4表に示す
。
〔実施例3〕
基体としては4cmX3cmのZnS単結晶基板(但し
水平面に対しく110)に配向)を用い(実施例1)同
様に第5表に示す作製条件の下で作製したところ第6表
に示す良質な多結晶シリコン膜が形成された。
水平面に対しく110)に配向)を用い(実施例1)同
様に第5表に示す作製条件の下で作製したところ第6表
に示す良質な多結晶シリコン膜が形成された。
以下、実施例4.5に基体としてそれぞれZn5l結晶
(100)配向、ZnS単結晶(l l 1)配向を用
いて良質な多結晶シリコン膜を形成し、その作製条件及
び諸特性をそれぞれ7,8,9.toにまとめた。
(100)配向、ZnS単結晶(l l 1)配向を用
いて良質な多結晶シリコン膜を形成し、その作製条件及
び諸特性をそれぞれ7,8,9.toにまとめた。
以上本発明により非常に配向性の高いグレインサイズの
大きな膜が作成することができた。
大きな膜が作成することができた。
上記の配向性の高い膜を用いた薄膜トランジスタは高い
移動度を有し、ディスプレイやセンサの駆動用として充
分に機能することができる。
移動度を有し、ディスプレイやセンサの駆動用として充
分に機能することができる。
第1図は本発明堆81M形成装置の断面図である。
lot・・・堆積室、
102・・・基体。
103・・・堆積膜、
104・・・基体加熱用ヒーター、
106〜ill・・・ガス供給源、
114・・・活性化室(A)。
123・・・活性化室(B)。
117・・・光エネルギー発生装詮。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 基体上に堆積膜を形成する為の成膜空間内 に、ケイ素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)とを夫々別々に導入し、相互的に化学反応させ
る事によって前記基体上に堆積膜を形成するにあたって
、前記基体として結晶配向性表面を有する基体を用い、
該堆積膜に対してエッチング作用を有するガスまたはそ
の分解物を供給すると共に、前記エッチング作用を有す
るガスまたはその分解物に光エネルギーを照射して前記
堆積膜に対するエッチング活性を選択的に増大せしめ、
特定の面方位の結晶成長を優先的に行うことを特徴とす
る堆積膜形成法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8682486A JPS62243766A (ja) | 1986-04-15 | 1986-04-15 | 堆積膜形成法 |
DE87303273T DE3786364T2 (de) | 1986-04-14 | 1987-04-14 | Verfahren zur Herstellung einer niedergeschlagenen Schicht. |
EP87303273A EP0242182B1 (en) | 1986-04-14 | 1987-04-14 | Process for forming deposited film |
US08/060,508 US5439844A (en) | 1986-04-14 | 1993-05-12 | Process for forming deposited film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8682486A JPS62243766A (ja) | 1986-04-15 | 1986-04-15 | 堆積膜形成法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62243766A true JPS62243766A (ja) | 1987-10-24 |
Family
ID=13897556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8682486A Pending JPS62243766A (ja) | 1986-04-14 | 1986-04-15 | 堆積膜形成法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62243766A (ja) |
-
1986
- 1986-04-15 JP JP8682486A patent/JPS62243766A/ja active Pending
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