JPS628517A - 化合物薄膜の形成方法 - Google Patents
化合物薄膜の形成方法Info
- Publication number
- JPS628517A JPS628517A JP14752585A JP14752585A JPS628517A JP S628517 A JPS628517 A JP S628517A JP 14752585 A JP14752585 A JP 14752585A JP 14752585 A JP14752585 A JP 14752585A JP S628517 A JPS628517 A JP S628517A
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- Japan
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- group
- thin film
- elements
- compound
- substrate
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- Pending
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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】
産業上の利用分野
本発明は化合物薄膜の形成方法に関し、とりわけ窒化物
、リン化物、ヒ化物、酸化物、硫化物。
、リン化物、ヒ化物、酸化物、硫化物。
し
心づ化物、およびテルル化物の薄膜の形成方法に関する
。
。
従来の技術
従来、窒化物、リン化物、ヒ化物、酸化物、硫化物、セ
レン化物、あるいはテルル化物の薄膜は、真空蒸着法や
スパッタリング法により形成されていた（特開昭５６−
１０６３９０号公報、特公昭５７−４５０３７号公報参
照）。例えば真空蒸着法を用いて硫化カルシウムの薄膜
を形成する場合、硫化カルシウムの焼結体に電子ビーム
を照射し、加熱蒸発させて基板上て硫化カルシウムの薄
膜を形成するものである。また例えばスパッタリング法
を用いて酸化タンタルの薄膜を形成する場合、タンタル
金属や酸化タンタル焼結ターゲットを用いて、アルゴン
と酸素を含む雰囲気中でスパッタリングを行う。
レン化物、あるいはテルル化物の薄膜は、真空蒸着法や
スパッタリング法により形成されていた（特開昭５６−
１０６３９０号公報、特公昭５７−４５０３７号公報参
照）。例えば真空蒸着法を用いて硫化カルシウムの薄膜
を形成する場合、硫化カルシウムの焼結体に電子ビーム
を照射し、加熱蒸発させて基板上て硫化カルシウムの薄
膜を形成するものである。また例えばスパッタリング法
を用いて酸化タンタルの薄膜を形成する場合、タンタル
金属や酸化タンタル焼結ターゲットを用いて、アルゴン
と酸素を含む雰囲気中でスパッタリングを行う。
発明が解決しようとする問題点
従来の技術を用いて、窒化物、リン化物、と化物、酸化
物、硫化物、セレン化物、あるいはテルル化物の薄膜を
形成した場合、例えば真空蒸着法で形成したこれらの化
合物薄膜は組成比のずれを生ずるという問題点があった
。また例えばスパッタリング法を用いた場合、ピンホー
ルが生じゃすいことや成膜速度が遅いという問題点があ
った。
物、硫化物、セレン化物、あるいはテルル化物の薄膜を
形成した場合、例えば真空蒸着法で形成したこれらの化
合物薄膜は組成比のずれを生ずるという問題点があった
。また例えばスパッタリング法を用いた場合、ピンホー
ルが生じゃすいことや成膜速度が遅いという問題点があ
った。
本発明の目的は、前記問題点を解決した組成比が精密に
保持され、結晶性の優れた薄膜を大きな成膜速度で形成
する方法を提供することである。
保持され、結晶性の優れた薄膜を大きな成膜速度で形成
する方法を提供することである。
問題点を解決するための手段
−窒素、リン、ヒ素、酸素、硫黄、セレン、およびテル
ルからなる第１グループのうち、少なくとも１種以上か
らなるガス、あるいは前記第１グループから選ばれた元
素と水素または塩素との化合物からなるガスを、電子サ
イクロトロン共鳴法によシプラズマ化し、１０ トール
以下の真空中に保持された基板の表面に照射しながら、
金属元素。
ルからなる第１グループのうち、少なくとも１種以上か
らなるガス、あるいは前記第１グループから選ばれた元
素と水素または塩素との化合物からなるガスを、電子サ
イクロトロン共鳴法によシプラズマ化し、１０ トール
以下の真空中に保持された基板の表面に照射しながら、
金属元素。
ホウ素、珪素、およびゲルマニウムから成る第２グルー
プのうち少なくとも１種以上、あるいは前記第１グルー
プから選ばれた元素と前記第２グループから選ばれた元
素との化合物からなる物質を、少なくとも１つ以上の加
熱蒸発源を用いて加熱蒸発させ、前記基板上に前記第１
グループのうち少なくとも１種以上と、前記第２グルー
プのうち少なくとも１種以上とからなる化合物薄膜を形
成する。
プのうち少なくとも１種以上、あるいは前記第１グルー
プから選ばれた元素と前記第２グループから選ばれた元
素との化合物からなる物質を、少なくとも１つ以上の加
熱蒸発源を用いて加熱蒸発させ、前記基板上に前記第１
グループのうち少なくとも１種以上と、前記第２グルー
プのうち少なくとも１種以上とからなる化合物薄膜を形
成する。
作 用
前記手段は以下に示す特徴を有するため、前記問題点が
解決できるものと考えられる。
解決できるものと考えられる。
（１） １０ Ｔｏｒｒ以下の高真空中で薄膜を形
成するため、従来のＣＶＤ法に比較して不純物による汚
染が少ない。
成するため、従来のＣＶＤ法に比較して不純物による汚
染が少ない。
し）電子サイクロトロン共鳴法によれば、ガスのイオン
化効率が高く、エネルギの均一なイオンを大量に基板に
照射でき、前記第１グループの元素と前記第２グループ
の元素との反応を促進することができる。
化効率が高く、エネルギの均一なイオンを大量に基板に
照射でき、前記第１グループの元素と前記第２グループ
の元素との反応を促進することができる。
（３）前記第２グループの元素は、熱的に蒸発させるた
め、スパッタリング法よシ成膜速度を大きくすることが
できる。
め、スパッタリング法よシ成膜速度を大きくすることが
できる。
（禰 電子サイクロトロン共鳴法によシ、ガスのイオン
化を行うため、従来のイオン源と異なシイオン化室の壁
材を、石英などの反応性ガスに対して安定な材料を選択
することができ、イオる。
化を行うため、従来のイオン源と異なシイオン化室の壁
材を、石英などの反応性ガスに対して安定な材料を選択
することができ、イオる。
ン化室の壁材などからの汚染を防ぐことができ実施例
図は本発明を実施するための薄膜形成装置の１つの構成
を示す。真空容器１には、電子サイクロトロン共鳴（Ｅ
ＣＲ）法によるプラズマを発生させるための、石英製イ
オン化室２．磁場発生用コイル３．２．４５ＧＨｚのマ
イクロ波発振器４、およびプラズマ化しようとするガス
のガス導入口５が設けられている。このガス導入口５よ
シ、窒素。
を示す。真空容器１には、電子サイクロトロン共鳴（Ｅ
ＣＲ）法によるプラズマを発生させるための、石英製イ
オン化室２．磁場発生用コイル３．２．４５ＧＨｚのマ
イクロ波発振器４、およびプラズマ化しようとするガス
のガス導入口５が設けられている。このガス導入口５よ
シ、窒素。
リン、ヒ素、酸素、硫黄、セレン、テルルやこれらの水
素化物などのガスを、イオン化室２へ導入し、ＥＣＲ法
によりプラズマ化し、そのプラズマを基板１３の表面に
照射するものである。さらに真空容器１内には、金属元
素、ホウ素、珪素、あるいはゲルマニウムなどからなる
物質や、これら第１グループと前記第２グループの元素
との化合物を蒸発させるための、抵抗加熱蒸着用ポート
８゜電子ビーム蒸着用ハース６、および電子銃７などが
設けられている。
素化物などのガスを、イオン化室２へ導入し、ＥＣＲ法
によりプラズマ化し、そのプラズマを基板１３の表面に
照射するものである。さらに真空容器１内には、金属元
素、ホウ素、珪素、あるいはゲルマニウムなどからなる
物質や、これら第１グループと前記第２グループの元素
との化合物を蒸発させるための、抵抗加熱蒸着用ポート
８゜電子ビーム蒸着用ハース６、および電子銃７などが
設けられている。
この装置を用いてフッ化セリウムを添加した硫化カルシ
ウム（Ｃａ Ｓ ： Ｃｅ Ｆ ３）螢光体膜を以下の
ように形成した。電子ビーム蒸着用ハース６に蒸発物質
９としてＣａＳの焼結体を入れ、抵抗加熱蒸着用ポート
８には蒸着物質１０−３としてＣｅ Ｆ ｓ焼結体を入
れた。真空容器１を１０ トールの真空にし、これらの
蒸着物質９，１０−３をそれぞれ加熱蒸発させ、ＣａＳ
、およびＣｅ Ｆ ｓの基板表面での蒸着速度がそれぞ
れ１０００人／分、および１０人／分となるようにした
。またガス導入口５から硫化水素（Ｈ２Ｓ）ガスを５ｍ
１１分の流量で導入し、マイクロ波出力を１５０Ｗ、イ
オン化室２の磁束密度を８７５ガウスとして、Ｈ２Ｓを
プラズマ化した。
ウム（Ｃａ Ｓ ： Ｃｅ Ｆ ３）螢光体膜を以下の
ように形成した。電子ビーム蒸着用ハース６に蒸発物質
９としてＣａＳの焼結体を入れ、抵抗加熱蒸着用ポート
８には蒸着物質１０−３としてＣｅ Ｆ ｓ焼結体を入
れた。真空容器１を１０ トールの真空にし、これらの
蒸着物質９，１０−３をそれぞれ加熱蒸発させ、ＣａＳ
、およびＣｅ Ｆ ｓの基板表面での蒸着速度がそれぞ
れ１０００人／分、および１０人／分となるようにした
。またガス導入口５から硫化水素（Ｈ２Ｓ）ガスを５ｍ
１１分の流量で導入し、マイクロ波出力を１５０Ｗ、イ
オン化室２の磁束密度を８７５ガウスとして、Ｈ２Ｓを
プラズマ化した。
基板ホールダ１２によシ基板１３の温度を３００’Ｃに
保持し、シャッター１１を同時に開くことによシ蒸着を
開始した。５分間の蒸着により約ｓｏｏ。
保持し、シャッター１１を同時に開くことによシ蒸着を
開始した。５分間の蒸着により約ｓｏｏ。
人のＣａＳ：ＣａＦ３螢光体膜を形成した。このように
形成した膜は組成比も正確に保たれていることが化合分
析により判明した。この薄膜を用いて二重絶縁層タイプ
のＫＬ素子を形成したところ、ＥＣＲ７’；７ズマを照
射せずに形成たＣａｂ：ＣｅＦ３螢光体膜を用いたＥＬ
素子と比較して、電圧に対する輝度の立ち上がりが急峻
で、輝度が高いＥＬ素子が形成できることが判った。
形成した膜は組成比も正確に保たれていることが化合分
析により判明した。この薄膜を用いて二重絶縁層タイプ
のＫＬ素子を形成したところ、ＥＣＲ７’；７ズマを照
射せずに形成たＣａｂ：ＣｅＦ３螢光体膜を用いたＥＬ
素子と比較して、電圧に対する輝度の立ち上がりが急峻
で、輝度が高いＥＬ素子が形成できることが判った。
また酸化タンタル（Ｔ ａ ２０５ ）の薄膜は以下の
ように形成した。電子ビーム蒸着層ノ）−ス６に、蒸発
物質９としてメンタル金属を入れた。真空容器を５Ｘ１
０．−５ ）−ルの真空にし、電子ビームによりタンタ
ルを加熱蒸発させた。またガス導入口５から酸素ガスを
ｓ ｍｌ ７分の流量で導入し、マイクロ波出力を１５
０Ｗ、イオン化室２の磁束密度を８７６ガウスとして酸
素ガスをプラズマ化した基板１３の温度を２ｏＯ℃に保
持した後、シャッター１１を同時に開くことにより蒸着
を開始し、１分間に２０ｏＯ人の厚さのＴａ２０６の薄
膜を形成することができた。このＴａ２ｏ６の薄膜は比
誘電率、および絶縁破壊耐圧がそれぞれ、２４および３
ｘ １０−３ Ｖ／ｃｄ であシ、通常の酸素ガス
中のＴａ −の活性蒸着により得られたＴ ａ ２０
ｓ薄膜よシ耐圧が２倍程度大きかった。またＴａ２０
５の焼結体ターゲットや、Ｔａの金属ターゲットを用い
たスパッタリング法により形成する場合に比較して、成
膜速度を６〜２０倍大きくすることができた。
ように形成した。電子ビーム蒸着層ノ）−ス６に、蒸発
物質９としてメンタル金属を入れた。真空容器を５Ｘ１
０．−５ ）−ルの真空にし、電子ビームによりタンタ
ルを加熱蒸発させた。またガス導入口５から酸素ガスを
ｓ ｍｌ ７分の流量で導入し、マイクロ波出力を１５
０Ｗ、イオン化室２の磁束密度を８７６ガウスとして酸
素ガスをプラズマ化した基板１３の温度を２ｏＯ℃に保
持した後、シャッター１１を同時に開くことにより蒸着
を開始し、１分間に２０ｏＯ人の厚さのＴａ２０６の薄
膜を形成することができた。このＴａ２ｏ６の薄膜は比
誘電率、および絶縁破壊耐圧がそれぞれ、２４および３
ｘ １０−３ Ｖ／ｃｄ であシ、通常の酸素ガス
中のＴａ −の活性蒸着により得られたＴ ａ ２０
ｓ薄膜よシ耐圧が２倍程度大きかった。またＴａ２０
５の焼結体ターゲットや、Ｔａの金属ターゲットを用い
たスパッタリング法により形成する場合に比較して、成
膜速度を６〜２０倍大きくすることができた。
以上の実施例で説明した薄膜以外に、プラズマ化した窒
素ガスを用いて窒化珪素や窒化チタンなどを、ＰＨ３ガ
スを用いてリン化インジウムやリン化ガリウムなどを、
Ａ ｓ Ｈｓガスを用いて比化ガリウムや、ヒ化インジ
ウムなどを、Ｈ２Ｓ ｅガスを用いてセレン化亜鉛やセ
レン化カドミウムなどを再現性よく薄膜化することがで
きた。これらの薄膜は従来の蒸着法やスパッタリング法
で形成した薄膜に比較して、結晶性、エツチング速度、
成膜速度などの点で優れていることが判明した。この製
法は特に第１グループの元素が欠乏しやすいような化合
物、つまり第１グループの元素の蒸気圧が、第２グルー
プの元素の蒸気圧よりも高い元素の組み合わせからなる
化合物、たとえば、窒化物、酸化物、硫化物、リン化物
などの薄膜の形成に、おいて前記の点で特に効果的であ
った。
素ガスを用いて窒化珪素や窒化チタンなどを、ＰＨ３ガ
スを用いてリン化インジウムやリン化ガリウムなどを、
Ａ ｓ Ｈｓガスを用いて比化ガリウムや、ヒ化インジ
ウムなどを、Ｈ２Ｓ ｅガスを用いてセレン化亜鉛やセ
レン化カドミウムなどを再現性よく薄膜化することがで
きた。これらの薄膜は従来の蒸着法やスパッタリング法
で形成した薄膜に比較して、結晶性、エツチング速度、
成膜速度などの点で優れていることが判明した。この製
法は特に第１グループの元素が欠乏しやすいような化合
物、つまり第１グループの元素の蒸気圧が、第２グルー
プの元素の蒸気圧よりも高い元素の組み合わせからなる
化合物、たとえば、窒化物、酸化物、硫化物、リン化物
などの薄膜の形成に、おいて前記の点で特に効果的であ
った。
実施例においては、加熱蒸発のための手段として、抵抗
加熱蒸発や電子ビーム加熱蒸発を用いた場合について説
明したが、誘導加熱蒸発を用いても同じ効果が得られた
。またプラズマ化して基板表面に照射した第１グループ
の元素の蒸気圧が１０−’）−ル以上になるような温度
に基板を保持して薄膜形成を開始することにより、よシ
組成比や結晶性の優れた薄膜を形成することができた。
加熱蒸発や電子ビーム加熱蒸発を用いた場合について説
明したが、誘導加熱蒸発を用いても同じ効果が得られた
。またプラズマ化して基板表面に照射した第１グループ
の元素の蒸気圧が１０−’）−ル以上になるような温度
に基板を保持して薄膜形成を開始することにより、よシ
組成比や結晶性の優れた薄膜を形成することができた。
発明の効果
本発明の製法によれば大きい成膜速度で、不純物による
汚染が少なく、組成比が正確に保持された、結晶性に優
れた薄膜を形成することができ実用的価値は大きい。
汚染が少なく、組成比が正確に保持された、結晶性に優
れた薄膜を形成することができ実用的価値は大きい。
図は本発明を実施するための薄膜形成装置の構成例を示
す断面図である。 １・・・・・・真空容器、２・・・・・・石英製イオン
化室、３・・・・・・コイル、４・・・・・・マイクロ
波発振器、５・・・・・・ガス導入口、６・・・・・・
電子ビーム蒸着用ハース、７・・・・・・電子銃、８・
・・・・・抵抗加熱蒸着用ポート、９，１０・・・・・
・蒸発物質、１１・・・・・・シャッタ、１２・・・・
・・基板ホールダ、１３・・・・・・基板。
す断面図である。 １・・・・・・真空容器、２・・・・・・石英製イオン
化室、３・・・・・・コイル、４・・・・・・マイクロ
波発振器、５・・・・・・ガス導入口、６・・・・・・
電子ビーム蒸着用ハース、７・・・・・・電子銃、８・
・・・・・抵抗加熱蒸着用ポート、９，１０・・・・・
・蒸発物質、１１・・・・・・シャッタ、１２・・・・
・・基板ホールダ、１３・・・・・・基板。
Claims (4)
- （１）窒素、リン、ヒ素、酸素、硫黄、セレン、および
テルルからなる第１グループより選ばれた、少なくとも
１種からなるガス、あるいは第１グループから選ばれた
元素と水素または塩素との化合物からなるガスを、電子
サイクロトロン共鳴法によりプラズマ化し、１０＾−＾
３トール以下の真空中に保持された基板の表面に照射し
ながら、金属元素、ホウ素、珪素、およびゲルマニウム
からなる第２グループより選ばれた少なくとも１種から
なる物質、あるいは前記第１グループと前記第２グルー
プからそれぞれ選ばれた元素を組み合わせた化合物から
なる物質を、少なくとも１つの加熱蒸発源を用いて加熱
蒸発させ、前記基板上に前記第１グループのうち少なく
とも１種と、前記第２グループのうち少なくとも１種と
からなる薄膜を形成することを特徴とする化合物薄膜の
形成方法。 - （２）物質を加熱蒸発させる手段が抵抗加熱蒸発、電子
ビーム加熱蒸発、あるいは誘導加熱蒸発であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の化合物薄膜の形
成方法。 - （３）第１グループの元素の蒸気圧が、第２グループの
元素の蒸気圧よりも高い元素の組み合わせからなる化合
物を形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の化合物薄膜の形成方法。 - （４）プラズマ化して基板表面に照射した第１グループ
の元素の蒸気圧が１０＾−＾４トール以上になるような
温度に基板を保持しながら薄膜を形成することを特徴と
する特許請求の範囲第１項又は第４項に記載の化合物薄
膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14752585A JPS628517A (ja) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | 化合物薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14752585A JPS628517A (ja) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | 化合物薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS628517A true JPS628517A (ja) | 1987-01-16 |
Family
ID=15432284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14752585A Pending JPS628517A (ja) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | 化合物薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS628517A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH025513A (ja) * | 1988-06-24 | 1990-01-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体薄膜の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5984420A (ja) * | 1982-09-30 | 1984-05-16 | ウエスタ−ン・エレクトリツク・カムパニ−・インコ−ポレ−テツド | 基板を覆う多成分材料を含む物品を生産する方法 |
| JPS61135126A (ja) * | 1984-12-06 | 1986-06-23 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
-
1985
- 1985-07-04 JP JP14752585A patent/JPS628517A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5984420A (ja) * | 1982-09-30 | 1984-05-16 | ウエスタ−ン・エレクトリツク・カムパニ−・インコ−ポレ−テツド | 基板を覆う多成分材料を含む物品を生産する方法 |
| JPS61135126A (ja) * | 1984-12-06 | 1986-06-23 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH025513A (ja) * | 1988-06-24 | 1990-01-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体薄膜の製造方法 |
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