JPS6278191A - 単結晶薄膜の製造方法 - Google Patents
単結晶薄膜の製造方法Info
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- JPS6278191A JPS6278191A JP21517085A JP21517085A JPS6278191A JP S6278191 A JPS6278191 A JP S6278191A JP 21517085 A JP21517085 A JP 21517085A JP 21517085 A JP21517085 A JP 21517085A JP S6278191 A JPS6278191 A JP S6278191A
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- crystal thin
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- fluorosilane
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
- B01J19/122—Incoherent waves
- B01J19/123—Ultra-violet light
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- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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】
〔技術分野〕
本発明は単結晶薄膜の製法に関し、特にシリコン単結晶
薄膜の低温形成法に関する。
薄膜の低温形成法に関する。
単結晶薄膜の低温形成法は半導体装置の高集積化を達成
する為に非常に重要な技術として注目されている。この
ために各種のアプローチがなされている。しかしながら
、たとえば、モノシランの熱ＣＶ Ｄ （Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ：化学気相
°蒸着）法では約１０００〜１１００℃の高温が必要で
ある。また我々の検討等ではフルオロシランもしくはジ
シランの光ＣＶＤ法では約６００〜７００℃の温度が必
要である。このように従来技術においてはまだまだ高温
が必要であり、必ずしも満足されうる低温形成の技術は
開発されていない。
する為に非常に重要な技術として注目されている。この
ために各種のアプローチがなされている。しかしながら
、たとえば、モノシランの熱ＣＶ Ｄ （Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ：化学気相
°蒸着）法では約１０００〜１１００℃の高温が必要で
ある。また我々の検討等ではフルオロシランもしくはジ
シランの光ＣＶＤ法では約６００〜７００℃の温度が必
要である。このように従来技術においてはまだまだ高温
が必要であり、必ずしも満足されうる低温形成の技術は
開発されていない。
本発明者らはフルオロシランの光分解（光ＣＶＤ法）に
より低抵抗の非晶質薄膜を得ることを先に提案（特願昭
６０−４９２３１号、特願昭６０−４９２３２号）した
。更に検討を進めた結果、驚くべきことにフルオロシラ
ンとシランの混合ガスを原料ガスとすることにより３０
０℃以下の基板温度において、単結晶シリコン薄膜が成
長することを見出したので、ここに開示するものである
。
より低抵抗の非晶質薄膜を得ることを先に提案（特願昭
６０−４９２３１号、特願昭６０−４９２３２号）した
。更に検討を進めた結果、驚くべきことにフルオロシラ
ンとシランの混合ガスを原料ガスとすることにより３０
０℃以下の基板温度において、単結晶シリコン薄膜が成
長することを見出したので、ここに開示するものである
。
本発明はフルオロシラン、シラン及び好ましくは水素か
らなる混合ガスを光分解（光ＣＶＤ ） して形成する
ことを特徴とする単結晶薄膜の製造方法である。
らなる混合ガスを光分解（光ＣＶＤ ） して形成する
ことを特徴とする単結晶薄膜の製造方法である。
本発明において使用するフルオロシランとしてはＳｉＨ
，ｎＦｎ（ｎ ＝ １〜３の整数）又はＳｉ２Ｆ６が特
に有用である。またシランとしてはＳ１ｍＨ２ｒｒｌ。
，ｎＦｎ（ｎ ＝ １〜３の整数）又はＳｉ２Ｆ６が特
に有用である。またシランとしてはＳ１ｍＨ２ｒｒｌ。
（ｍ＝１〜３の整数）で表わされるモノシラン、ジシラ
ン、トリシランが有効に用いられる。
ン、トリシランが有効に用いられる。
また本発明では、単結晶薄膜を特に好ましい態様として
単結晶基板上にエピタキシャル成長させるものであり、
該基板としてはシリコンウエノ・−やサファイヤ等が用
いられる。
単結晶基板上にエピタキシャル成長させるものであり、
該基板としてはシリコンウエノ・−やサファイヤ等が用
いられる。
もできる。
即ち本発明は、フルオロシラン、シラン及び好ましくは
水素からなる混合ガスを好ましくは紫外線の照射により
光分解し、低温に加熱された結晶性基板上に単結晶薄膜
を形成する方法である。
水素からなる混合ガスを好ましくは紫外線の照射により
光分解し、低温に加熱された結晶性基板上に単結晶薄膜
を形成する方法である。
本発明においては、フルオロシランとシランが共存する
状態で光ＣＶＤすることが不可欠であり、さらに好まし
くは、水素を混合したガスに紫外線を照射するものであ
る。混合ガス比については単結晶薄膜を形成する薄膜形
成装置への原料ガス供給流量（容量）比で表わすことが
できる。この比でいえば好ましい範囲はつぎの通りであ
る。すなわちフルオロシラン／シラン比＝０．５〜５０
１特に好ましくは１〜２０である。水素については好ま
しくは水素／フルオロシラン比は２倍以上、特に好まし
くは５倍以上である。水素添加量を多くしすぎると、単
結晶の成長速度が低下するので好ましい水素／フルオロ
シラン混合比は２〜２０倍であり、特に好ましくは５〜
１５倍である。混合ガスの形成方法は、臨界的な因子で
はなく特に限定されるものではない。たとえば、該形成
装置外であらかじめ混合したガスを導入することや、該
形成装置内で、上記の希釈度合を満足すべく水素を混合
することのいずれも有用である。勿論、水素希釈のフル
オロシランやシランを使用することは何ら支障がない。
状態で光ＣＶＤすることが不可欠であり、さらに好まし
くは、水素を混合したガスに紫外線を照射するものであ
る。混合ガス比については単結晶薄膜を形成する薄膜形
成装置への原料ガス供給流量（容量）比で表わすことが
できる。この比でいえば好ましい範囲はつぎの通りであ
る。すなわちフルオロシラン／シラン比＝０．５〜５０
１特に好ましくは１〜２０である。水素については好ま
しくは水素／フルオロシラン比は２倍以上、特に好まし
くは５倍以上である。水素添加量を多くしすぎると、単
結晶の成長速度が低下するので好ましい水素／フルオロ
シラン混合比は２〜２０倍であり、特に好ましくは５〜
１５倍である。混合ガスの形成方法は、臨界的な因子で
はなく特に限定されるものではない。たとえば、該形成
装置外であらかじめ混合したガスを導入することや、該
形成装置内で、上記の希釈度合を満足すべく水素を混合
することのいずれも有用である。勿論、水素希釈のフル
オロシランやシランを使用することは何ら支障がない。
本発明において光分解に用いる紫外線を発生する光源と
しては、臨界的な条件ではなく特に限定されるものでは
ない。具体的不例としては、水銀灯、希ガスランプ、水
銀−希ガスランプ、水素放電管等が用いられる。これら
の光源において、水銀灯の一種である低圧水銀灯を用い
ることが実用上便利である。光分解は直接的に、または
所望により増感剤を介して間接的に行うことができる。
しては、臨界的な条件ではなく特に限定されるものでは
ない。具体的不例としては、水銀灯、希ガスランプ、水
銀−希ガスランプ、水素放電管等が用いられる。これら
の光源において、水銀灯の一種である低圧水銀灯を用い
ることが実用上便利である。光分解は直接的に、または
所望により増感剤を介して間接的に行うことができる。
実用的な観点から水銀を増感剤とする水銀増感法が効果
的に用いられる。シランとして一般式におけるｍ＝１の
モノシランを用いる時には、水銀増感法のみが有効であ
る。ｍ＝２及びｍ＝３のジシラン及びトリシランは直接
及び間接のいずれの方法も有用である。トリシランは沸
点が５３℃と高（、室温では液体で存在するため何らか
の手段でガス化せねばならない。それ故、混合ガスの光
分解反応の観点からはシランとしてはジシラン（ｍ＝２
）が好ましい原料である。
的に用いられる。シランとして一般式におけるｍ＝１の
モノシランを用いる時には、水銀増感法のみが有効であ
る。ｍ＝２及びｍ＝３のジシラン及びトリシランは直接
及び間接のいずれの方法も有用である。トリシランは沸
点が５３℃と高（、室温では液体で存在するため何らか
の手段でガス化せねばならない。それ故、混合ガスの光
分解反応の観点からはシランとしてはジシラン（ｍ＝２
）が好ましい原料である。
さらに本発明のすぐれた特徴の一つとして単結晶薄膜を
形成する温度が従来の光ＣＶＤ法に比較して極めて低い
ことである。従来の光ＣＶＤ法においては６００℃以上
の温度が必要であるが、本発明においては篤（べきこと
に、実施例で示すように３００℃以下さらには２００℃
の基板温度でエピタキシャル成長ができることである。
形成する温度が従来の光ＣＶＤ法に比較して極めて低い
ことである。従来の光ＣＶＤ法においては６００℃以上
の温度が必要であるが、本発明においては篤（べきこと
に、実施例で示すように３００℃以下さらには２００℃
の基板温度でエピタキシャル成長ができることである。
成長温度はさらに低下させることができるが、この場合
には、それに応じて成長速度を低下させる必要がある。
には、それに応じて成長速度を低下させる必要がある。
成長速度が約０．１Ｘ／ｓｅｃ以上の実用的な値の場合
には基板温度は約１００℃以上であればよ（・。
には基板温度は約１００℃以上であればよ（・。
本発明において光分解時の混合ガス圧力や照射光強度に
ついては特に臨界的に限定される条件はない。また水銀
を増感剤として用いる場合には水銀溜の温度や水銀蒸気
を薄膜形成装置に移送するキャリヤーガスの流量等も特
に限定されるものではない。これらの条件は単結晶薄膜
の成長速度に影響を与えるものであり、前述の如く成長
速度に応じて基板温度を適宜変更することで効果的に単
結晶薄膜をエピタキシャル成長させることができる。
ついては特に臨界的に限定される条件はない。また水銀
を増感剤として用いる場合には水銀溜の温度や水銀蒸気
を薄膜形成装置に移送するキャリヤーガスの流量等も特
に限定されるものではない。これらの条件は単結晶薄膜
の成長速度に影響を与えるものであり、前述の如く成長
速度に応じて基板温度を適宜変更することで効果的に単
結晶薄膜をエピタキシャル成長させることができる。
〔発明を実施するための好ましい形態〕つぎに本発明の
実施の態様についてしるす。光透過窓、基板導入手段、
基板保持手段、基板加熱手段、ガス導入手段、真空排気
手段を少な（とも有する薄膜形成装置内に洗浄及び又は
エツチングにより表面を清浄にした単結晶材料の基板を
設置し真空排気下基板を１００〜４００℃に加熱する。
実施の態様についてしるす。光透過窓、基板導入手段、
基板保持手段、基板加熱手段、ガス導入手段、真空排気
手段を少な（とも有する薄膜形成装置内に洗浄及び又は
エツチングにより表面を清浄にした単結晶材料の基板を
設置し真空排気下基板を１００〜４００℃に加熱する。
原料ガスの導入にあたり、必要に応じてその一部を水銀
溜を経由させて該装置に導入する。原料ガスはシランに
対するフルオロシランの流量比を０，５〜５０とし、か
つフルオロシランに対する水素の流量比を２倍以上とし
て該装置に供給される。真空排気手段で該装置内の圧力
を１０ Ｔｏｒｒ以下として、低圧水銀ランプを点灯し
成膜を開始する。
溜を経由させて該装置に導入する。原料ガスはシランに
対するフルオロシランの流量比を０，５〜５０とし、か
つフルオロシランに対する水素の流量比を２倍以上とし
て該装置に供給される。真空排気手段で該装置内の圧力
を１０ Ｔｏｒｒ以下として、低圧水銀ランプを点灯し
成膜を開始する。
同ランプ点灯と共に薄膜の形成がはじまるので成膜速度
を考慮にいれて必要膜厚になる時間において同ランプを
消灯する。また、膜厚モニターによって膜厚を計測しつ
つ成膜時間を決めることもできる。該装置の光透過窓と
しては合成石英が適しているが、この窓に高沸点油を塗
布しておくことにより、光透過窓への膜形成を抑えるこ
とができる。
を考慮にいれて必要膜厚になる時間において同ランプを
消灯する。また、膜厚モニターによって膜厚を計測しつ
つ成膜時間を決めることもできる。該装置の光透過窓と
しては合成石英が適しているが、この窓に高沸点油を塗
布しておくことにより、光透過窓への膜形成を抑えるこ
とができる。
本発明において得られる単結晶薄膜は基板の温度が３０
０℃以下の低温さらには２００℃以下という低温におい
ても形成されるものである。高集積化のために、半導体
薄膜や半導体装置の低温形成技術が熱望されている半導
体装置の製造分野に対して、本発明は極めて有用な技術
を提供するものである。
０℃以下の低温さらには２００℃以下という低温におい
ても形成されるものである。高集積化のために、半導体
薄膜や半導体装置の低温形成技術が熱望されている半導
体装置の製造分野に対して、本発明は極めて有用な技術
を提供するものである。
以下実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。
実施例１
第１図に示すところの紫外光透過窓１、基板導入手段２
、基板保持手段３、基板加熱手段４、ガス導入手段５、
真空排気手段６を有す薄膜形成装置７を用いる。基板導
入手段２を用いて膜付のための基板８であるところのＰ
型シリコンウエノ・−（１，００）を基板保持手段に設
置する。真空排気手段で真空排気しつつ基板加熱手段に
より洗浄済の基板を２００℃に加熱した。なお、６′、
９′は基板導入取出室１５の排気手段である。ついでジ
シラン／ジフルオロシラン／水素を１／１５／１５０の
流量比で導入し、真空排気手段に設備されている調節弁
９で２Ｔｏｒｒの圧力に保持する。導管１０より導入さ
れるジフルオロシランの内の一部を約４０℃に加熱され
た水銀溜１１の上を通過させて導入する。なお、１３は
ジシラン、１４は水素の導入管である。基板の温度およ
び薄膜形成装置内の圧力が一定となった時低圧水銀ラン
プ１２を点灯し、膜厚が約６０００ Ａになった時に消
灯する。
、基板保持手段３、基板加熱手段４、ガス導入手段５、
真空排気手段６を有す薄膜形成装置７を用いる。基板導
入手段２を用いて膜付のための基板８であるところのＰ
型シリコンウエノ・−（１，００）を基板保持手段に設
置する。真空排気手段で真空排気しつつ基板加熱手段に
より洗浄済の基板を２００℃に加熱した。なお、６′、
９′は基板導入取出室１５の排気手段である。ついでジ
シラン／ジフルオロシラン／水素を１／１５／１５０の
流量比で導入し、真空排気手段に設備されている調節弁
９で２Ｔｏｒｒの圧力に保持する。導管１０より導入さ
れるジフルオロシランの内の一部を約４０℃に加熱され
た水銀溜１１の上を通過させて導入する。なお、１３は
ジシラン、１４は水素の導入管である。基板の温度およ
び薄膜形成装置内の圧力が一定となった時低圧水銀ラン
プ１２を点灯し、膜厚が約６０００ Ａになった時に消
灯する。
平均の成膜速度は１．０Ａ／ｓであった。冷却後基板を
取りだして観察したところ、基体面は曇りの全くな（・
鏡面であった。表面を反射電子線回折（ＲＨＥＥＤ ）
装置で観察して、基板と同一のラウェ斑点を得て該基板
面から単結晶薄膜がエピタキシャル成長していることを
確認した。本単結晶薄膜は極めて弱いｎ型であり、その
比抵抗は５０〜７０Ω・口であった。
取りだして観察したところ、基体面は曇りの全くな（・
鏡面であった。表面を反射電子線回折（ＲＨＥＥＤ ）
装置で観察して、基板と同一のラウェ斑点を得て該基板
面から単結晶薄膜がエピタキシャル成長していることを
確認した。本単結晶薄膜は極めて弱いｎ型であり、その
比抵抗は５０〜７０Ω・口であった。
実施例２〜９、比較例１，２
フルオロシランの種類と量を変更した他は実施例１に準
じて実施した。条件及び結果を第１表に記した。第１表
には比較のための例もあわせて示した。
じて実施した。条件及び結果を第１表に記した。第１表
には比較のための例もあわせて示した。
実施例１０
実施例１においてジシランのかわりにモノシラン（Ｓｉ
Ｈ，） を用いて行った。成膜速度は０．１５ Ｘ／
Ｓと低下したが電子線回折からエピタキシャル成長を確
認した。抵抗率は９０〜１２０Ω・儂であった。
Ｈ，） を用いて行った。成膜速度は０．１５ Ｘ／
Ｓと低下したが電子線回折からエピタキシャル成長を確
認した。抵抗率は９０〜１２０Ω・儂であった。
以上、実施例から明らかなごと＜２００’Ｃと低い基板
温度で単結晶薄膜を成長させることのできる本発明は半
導体装置の製造の低温化に極めて有効な発明である。
温度で単結晶薄膜を成長させることのできる本発明は半
導体装置の製造の低温化に極めて有効な発明である。
第１図は本発明を実施するために有用な薄膜形成装置の
縦断面を示す模式図である。
縦断面を示す模式図である。
Claims (6)
- （１）フルオロシラン及びシランからなる混合ガスを光
分解して形成することを特徴とする単結晶薄膜の製造方
法。 - （２）フルオロシランがＳｉＨ＿４＿−＿ｎＦ＿ｎ（ｎ
＝１〜３）又はＳｉ＿２Ｆ＿６である特許請求の範囲第
（１）項記載の方法。 - （３）シランがＳｉ＿ｍＨ＿２＿ｍ＿＋＿２（ｍ＝１〜
３）である特許請求の範囲第（１）項記載の方法。 - （４）結晶性基板上に形成される特許請求の範囲第（１
）項記載の方法。 - （５）光分解が紫外線の照射により行われる特許請求の
範囲第（１）項記載の方法。 - （６）フルオロシラン、シラン及び水素からなる混合ガ
スを紫外線の照射により光分解し、低温に加熱された結
晶性基板上に形成する特許請求の範囲第（１）項記載の
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21517085A JPS6278191A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21517085A JPS6278191A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6278191A true JPS6278191A (ja) | 1987-04-10 |
| JPH0547518B2 JPH0547518B2 (ja) | 1993-07-16 |
Family
ID=16667819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21517085A Granted JPS6278191A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6278191A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6330398A (ja) * | 1986-07-23 | 1988-02-09 | Toshiba Corp | エピタキシャル成長法 |
| JPH02225399A (ja) * | 1988-11-11 | 1990-09-07 | Fujitsu Ltd | エピタキシャル成長方法および成長装置 |
-
1985
- 1985-09-30 JP JP21517085A patent/JPS6278191A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6330398A (ja) * | 1986-07-23 | 1988-02-09 | Toshiba Corp | エピタキシャル成長法 |
| JPH0411516B2 (ja) * | 1986-07-23 | 1992-02-28 | ||
| JPH02225399A (ja) * | 1988-11-11 | 1990-09-07 | Fujitsu Ltd | エピタキシャル成長方法および成長装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0547518B2 (ja) | 1993-07-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |