JPS6278193A - Ｐ型単結晶薄膜の製造方法 - Google Patents
Ｐ型単結晶薄膜の製造方法Info
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- JPS6278193A JPS6278193A JP21517285A JP21517285A JPS6278193A JP S6278193 A JPS6278193 A JP S6278193A JP 21517285 A JP21517285 A JP 21517285A JP 21517285 A JP21517285 A JP 21517285A JP S6278193 A JPS6278193 A JP S6278193A
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- crystal thin
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- 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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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判決に関し、特にｐ型シリコン単
結晶薄膜の低温形成法に関する。
結晶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
、モノシランの熱Ｃ！ＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐ
ｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ：化学気相蒸着）１■
−―−−−−■■−レー鹸−−−■法では約１０００〜
１１００℃の高温が必要である。
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
、モノシランの熱Ｃ！ＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐ
ｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ：化学気相蒸着）１■
−―−−−−■■−レー鹸−−−■法では約１０００〜
１１００℃の高温が必要である。
筐た我々の検討等ではフルオロシランモジくハシシラン
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。
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−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６０
０℃以下の基板温度において、ｐ型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−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６０
０℃以下の基板温度において、ｐ型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ｌ族化合物及び好まし
くは水素からなる混合ガスを光分解（光ＣＶＤ）ｌ、、
て形成することを特徴とするｐ型単結晶薄膜の製造方法
である。
くは水素からなる混合ガスを光分解（光ＣＶＤ）ｌ、、
て形成することを特徴とするｐ型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ＳｉＨ４
−ｎＦｎ（ｎ＝１〜３の整数）又は５ｉ２Ｆ、が有用で
ある。またシランとしてはＳｉｒｎＨ２ｆｆｌ＋２（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。さらにｌ族化合物とし
てＢ２Ｈ６（ジボラン）が用いられる。
−ｎＦｎ（ｎ＝１〜３の整数）又は５ｉ２Ｆ、が有用で
ある。またシランとしてはＳｉｒｎＨ２ｆｆｌ＋２（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。さらにｌ族化合物とし
てＢ２Ｈ６（ジボラン）が用いられる。
また本発明では、特に好ましい態様としてｐ型単結晶薄
膜を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ェハーやサファイヤ等が
用いられる。
膜を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ェハーやサファイヤ等が
用いられる。
本発明における光分解は紫外線によるものが特に好まし
いが、光分解の増感反応を利用することもできる。
いが、光分解の増感反応を利用することもできる。
即ち本発明は、フルオロシラン、シラン、ｌ族化合物及
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ｐ型単結晶薄膜を形成する方法である。
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ｐ型単結晶薄膜を形成する方法である。
本発明においては、ｌ族化合物に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ｐ型単結晶薄膜
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、ｌ族化合物／シランの
比はｐ型単結晶薄膜の抵抗値により適宜決定される。通
常の半導体装置用途においてはこの比は１Ｘ １０−’
−Ｉ Ｘ １０″″３の範囲で充分であり、これより小
さくても充分低抵抗となる。またフルオロ・シラン／シ
ランの比；０．５〜５０、特に好１しくは１〜２０であ
る。水素／フルオロシランの比は２倍以上、特に好まし
くは５倍以上である。一方水素添加量を多くしすぎると
、ｐ型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１し
くけ５〜１５倍である。混合ガスの形成方法は、臨界的
な因子で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。なおｌ族化合物
は不安定なので通常、水素希釈された状態で使用される
。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。
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ｐ型単結晶薄膜
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、ｌ族化合物／シランの
比はｐ型単結晶薄膜の抵抗値により適宜決定される。通
常の半導体装置用途においてはこの比は１Ｘ １０−’
−Ｉ Ｘ １０″″３の範囲で充分であり、これより小
さくても充分低抵抗となる。またフルオロ・シラン／シ
ランの比；０．５〜５０、特に好１しくは１〜２０であ
る。水素／フルオロシランの比は２倍以上、特に好まし
くは５倍以上である。一方水素添加量を多くしすぎると
、ｐ型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１し
くけ５〜１５倍である。混合ガスの形成方法は、臨界的
な因子で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。なおｌ族化合物
は不安定なので通常、水素希釈された状態で使用される
。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、筐たは
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、筐たは
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、間接的な水銀増感法のみが
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５５℃と高く、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、間接的な水銀増感法のみが
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５５℃と高く、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ｐ型単結晶薄
膜を形成する温度が従来の光ＣＶＤ法に比較して極めて
低いことがあげられる。従来の光ＣＶＤ法においては６
００℃以上の温度が必要であるが本発明においては驚く
べきことに、実施例で示すように３００℃以下さらには
２００℃の基板温度で十分エピタキシャル成長ができる
ことである。
膜を形成する温度が従来の光ＣＶＤ法に比較して極めて
低いことがあげられる。従来の光ＣＶＤ法においては６
００℃以上の温度が必要であるが本発明においては驚く
べきことに、実施例で示すように３００℃以下さらには
２００℃の基板温度で十分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、成長速度をそれに応じて低下させる必要がある。
には、成長速度をそれに応じて低下させる必要がある。
成長速度が約０．１ Ｘ ／ ｓｅｃ以上の実用的な値
の場合には基板温度は約１００℃以上であればよい。
の場合には基板温度は約１００℃以上であればよい。
本発明において光分解時の混合ガス圧力や照射光強度は
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。
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ｐ型単結晶薄膜の成長速度に影響を与え
るものであり、前述の如く所望の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ｐ型単結晶薄膜をエ
ピタキシャル成長させることができる。
るものであり、前述の如く所望の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ｐ型単結晶薄膜をエ
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
手段を少なく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
手段を少なく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ｌ族化合物の流量比をｌＸ１０−’〜ｌＸ１０”
−”、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１０Ｔｏｒｒ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。筐た、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かできる。
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ｌ族化合物の流量比をｌＸ１０−’〜ｌＸ１０”
−”、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１０Ｔｏｒｒ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。筐た、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かできる。
本発明において得られるｐ型単結晶薄膜は基板の温度が
６００℃以下の低温においても形成されるものである。
６００℃以下の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。
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ｎ
型シリコンウェハー（１００）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。ついでジポラ
ン／ジシラン／ジフルオロシラン／水素管４×１０−５
／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２ Ｔｏｒｒ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、１３．１４及び１６はジシラン、ジ
ボラン、水素の導入管である。基体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 Ｘ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ｎ
型シリコンウェハー（１００）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。ついでジポラ
ン／ジシラン／ジフルオロシラン／水素管４×１０−５
／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２ Ｔｏｒｒ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、１３．１４及び１６はジシラン、ジ
ボラン、水素の導入管である。基体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 Ｘになった時に消灯する
。
膜厚を成膜時間で除したところの平均の成膜速度は約１
．２ Ｘ／ｓであった。
．２ Ｘ／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
の全くない鏡面であった。表面を反射電子線回折（ＲＨ
ＥＭ） ）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ｐ型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。
の全くない鏡面であった。表面を反射電子線回折（ＲＨ
ＥＭ） ）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ｐ型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ｐ型単結晶薄膜の比抵抗は約００６８Ω・ｃｍであっ
た。
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。
第１表
＊実施汐り１のジシラン流貢？１とした時の１直実施例
１０ 実施例１においてジシランのかわりにモノシラン（Ｓｉ
Ｈ４）を用いて行った。成膜速度は０．１７Ｘ／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
。抵抗率は約ａ、ａ”ｒｓΩ・（ｍであつ、 た。
１０ 実施例１においてジシランのかわりにモノシラン（Ｓｉ
Ｈ４）を用いて行った。成膜速度は０．１７Ｘ／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
。抵抗率は約ａ、ａ”ｒｓΩ・（ｍであつ、 た。
このように２００℃と低い基板温度でｐ型単結晶薄膜を
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。
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 (7)
- （１）フルオロシラン、シラン及びIII族化合物からな
る混合ガスを光分解して形成することを特徴とするｐ型
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＿２Ｈ＿６である特許請求の範囲第
（１）項記載のｐ型単結晶薄膜の製造方法。 - （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ｐ型単結晶
薄膜の製造方法。 - （４）III族化合物がＢ＿２Ｈ＿６である特許請求の範
囲第（１）項記載のｐ型単結晶薄膜の製造方法。 - （５）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ｐ型単結晶薄膜の製造方法。 - （６）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ｐ型単結晶薄膜の製造方法。 - （７）フルオロシラン、シラン、III族化合物及び水素
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ｐ型単結晶薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21517285A JPS6278193A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | Ｐ型単結晶薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21517285A JPS6278193A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | Ｐ型単結晶薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6278193A true JPS6278193A (ja) | 1987-04-10 |
| JPH0549637B2 JPH0549637B2 (ja) | 1993-07-26 |
Family
ID=16667849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21517285A Granted JPS6278193A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | Ｐ型単結晶薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6278193A (ja) |
-
1985
- 1985-09-30 JP JP21517285A patent/JPS6278193A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0549637B2 (ja) | 1993-07-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |