JPS6345371A - 堆積膜形成法 - Google Patents

堆積膜形成法

Info

Publication number
JPS6345371A
JPS6345371A JP62067334A JP6733487A JPS6345371A JP S6345371 A JPS6345371 A JP S6345371A JP 62067334 A JP62067334 A JP 62067334A JP 6733487 A JP6733487 A JP 6733487A JP S6345371 A JPS6345371 A JP S6345371A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
deposited film
forming
substrate
raw material
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP62067334A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH08973B2 (ja
Inventor
Fukateru Matsuyama
深照 松山
Yutaka Hirai
裕 平井
Masao Ueki
上木 将雄
Akira Sakai
明 酒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to AU70770/87A priority Critical patent/AU7077087A/en
Priority to EP19870302781 priority patent/EP0240305B1/en
Priority to DE19873783632 priority patent/DE3783632T2/de
Publication of JPS6345371A publication Critical patent/JPS6345371A/ja
Priority to AU70237/91A priority patent/AU632204B2/en
Priority to US08/415,580 priority patent/US5593497A/en
Publication of JPH08973B2 publication Critical patent/JPH08973B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/24Deposition of silicon only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/452Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/18Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367Substrates
    • H01L21/0237Materials
    • H01L21/02373Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02381Silicon, silicon germanium, germanium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439Materials
    • H01L21/02488Insulating materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02524Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532Silicon, silicon germanium, germanium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/0262Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/02636Selective deposition, e.g. simultaneous growth of mono- and non-monocrystalline semiconductor materials
    • H01L21/02639Preparation of substrate for selective deposition
    • H01L21/02642Mask materials other than SiO2 or SiN
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/02636Selective deposition, e.g. simultaneous growth of mono- and non-monocrystalline semiconductor materials
    • H01L21/02647Lateral overgrowth
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00Components
    • F04C2240/60Shafts
    • F04C2240/603Shafts with internal channels for fluid distribution, e.g. hollow shaft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (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。

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、殊に半導体デイバイス。
光学的画像人力装置用の光入力センサーディバイス、電
子写真用の感光デイバイス等の電子デイバイスの用途に
有用な半導体性の膜を得るに有用な堆積膜形成法に関す
る。
(従来の技術の説明及び問題点〕 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視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(H)やハロゲン原子
(X)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rNON−3i (H,
X)Jと略記し、その中でも殊に悲晶買シリコンを示す
場合にはrA−3i (H,X)J、多結晶質シリコン
を示す場合にはrpo、Qy−3i (H,X)J 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−Si(H,X)の概略のものであるこ
とはいうまでもない。〕の形成には、真空蒸着法、プラ
ズマCVD法、熱CVD法1反応スパッタリング法、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法が至的なものとして用
いられ、企業化もされているところである。
丙午ら、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おける反応プロセスは、
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、導入ガスの流料と比2形成
時の圧力、高周波電力、電極構造1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9を与えることが少なくなかった。そのうえ製置特
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、成膜用の基体の配されている成
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
ってプラズマを生成させるため、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、堆積膜の結晶化の条件が狭く、
し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、II−Vi族及び
III −V族の半導体等のエピタキシャル堆積膜の形
成には、大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(一般にエピタキシーの厳密な
定義としては、単結晶上へその阜結晶軸と結晶軸のそろ
った単結晶を成長させることであるが、本明細書中では
やや広義にエピタキシーを解釈することにし、単結晶基
板上への成長に限られるものではない。)。
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ピタキシャル
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、そしてまた大面積化が困難であること及
び量産性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
について純度の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、基体温度を還元反応
又は熱分解反応が起る程度以上の高温に加熱する必要が
あり、したがって基体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
純物による汚染が惹起されやすく、ドーピングの制御性
が悪いなどの欠点を有している。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
ある量産化を図るという要望があるところ、そうした要
望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。
〔発明の目的〕 本発明の主たる目的は、省エネルギー化を図ると同時に
膜品質の管理が容易で大面積に亘って所望の特性を均一
に有し、半導体特性に優れた結晶質の堆積膜が得られる
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、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
の堆積膜を簡便にして効率的に形成できる堆積膜形成法
を提供することにある。
(問題を解決する為の手段) 本発明は、本発明者らが上述の各種問題を解決して前記
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、堆積膜形成用の気体状原料物質(1)
と該原料物質(1)に酸化作用をする性質を有する気体
状ハロゲン系酸化剤(II)のいずれか一方である原料
物質(A)を、堆積膜を形成する為の結晶核となる材料
又は結晶核が選択的に形成され得る材料を表面上に離散
的に有する基体が予め配されている成膜空間内に導入し
て前記基体表面に吸着させて吸着層(1)を形成する工
程(A)、他方である原料(B)を前記成膜空間内に導
入して前記吸着層(1)での表面反応を起させて結晶貿
堆積服(1)を形成する工程(B)とを少なくとも一回
行うことを含むことを特徴とする堆積膜形成法である。
(作 用) 前記構成の本発明の堆積膜形成法は、堆積膜形成用の原
料ガスに放電エネルギー等を作用させてプラズマ放電を
形成する従来のプラズマCVD法に代えて、気体状ハロ
ゲン系酸化剤を用いることによりプラズマ反応を介する
ことなく堆積膜を形成することを1つの特徴としており
、このことにより成膜中のエツチングあるいは異常放電
等による悪影舌を受けることがないという利点を有して
いるものである。
また、本発明の堆積膜形成法は、気体状原料物質とこれ
に酸化作用を及ぼす気体状ハロゲン系酸化剤とのどちら
か一方を基体表面に吸着させて吸着層を形成した上で他
方を導入することにより、基体上に極薄い堆積膜を形成
することをもう一つの特徴としており、このことにより
膜厚が均一で且つ膜質の均一な堆積膜が得られるという
利点がある。
また、本発明の堆積膜形成法は、堆積膜の構成元素とな
る気体状原料物質と気体状ハロゲン系酸化剤との酸化還
元反応を利用し、堆積に高温を必要としない為、熱によ
る構造の乱れがなく、生産時に於ける加熱設備とその稼
動に伴なう経費が不用であり、デバイスの低コスト化が
可能である。そして耐熱性に依らない高範囲な基体材料
の選択が可能となる。
また、本発明の堆積膜形成法は、気体状原料物質とその
気体状ハロゲン系酸化剤の反応が吸着分子に関して進行
させ堆積膜とする為、基体の形状、大きさに依らず大面
積化が可能であると同時に、原料もごくわずかであり成
膜空間を小さくできる為、収率を飛曜的に向上させるこ
とが出来る。
また、本発明の堆積膜形成法は、結晶成長の核を任意に
基体上に配することで結晶粒の大きさを決定でき、目的
に合わせた特性の結晶質の堆積膜を所望の領域に堆積す
ることが出来る。
又、前述のごとき構成の本発明の堆積膜形成法によれば
、堆積膜形成における省エネルギー化を図ると同時に、
膜品質の管理が容易で大面積に亘って均一なV質及び特
性を有する良好な結晶質の堆積膜の形成が可能となる。
更に生産性及び量産性に優れ、高品質で電気的、光学的
、半導体的等の諸特性に優れた結晶質の堆積膜を効率的
に得ることができる。
本発明の堆積膜形成法に於いて、使用される堆積膜形成
用の気体状原料物質(以下、「気体状原料物質(I)」
とする)は、気体状ハロゲン系酸化剤(以下、「ハロゲ
ン系酸化剤(11)Jとする)との接触により酸化作用
をうけるものであり、目的とする堆積膜の種類、特性、
用途等によって所望に従って適宜選択される。本発明の
方法に於いては、上記の気体状原料物質(I)及びハロ
ゲン系酸化剤(11)は、導入される際に気体状となっ
ているものであればよく、通常の場合、気体であっても
液体であってもあるいは固体であってもよい。気体状原
料物質(I)あるいはハロゲン系酸化剤(11)が通常
状態において液体又は固体である場合には、Ar。
He、N2.N2等のキャリアーガスを使用し、必要に
応じて加熱しながらバブリングを行って、成膜空間内に
気体状原料物質(1)又はハロゲン系酸化剤(11)を
気体状として導入して基体上に吸着層を形成し、次いで
他方を気体状で導入する。
この際、上記気体状原料物質(1)又はハロゲン系酸化
剤(II)の導入圧は、キャリアーガスの流量あるいは
気体状原料物質(1)及びハロゲン系酸化剤(II )
の蒸気圧を調節することにより設定される。気体状原料
物質(I)あるいはハロゲン系酸化剤(11)が通常状
態で気体である場合には、必要に応じてAr、He、N
2.82等のキャリアーガスによって希釈して導入する
こともできる。
本発明の方法に於いて使用される気体状原料物質(I)
としては、例えば周期律表第1V族に属するシリコンの
堆積膜を得るのであれば、直鎖状及び分岐状の鎖状シラ
ン化合物、環状シラン化合物等を有効なものとして挙げ
ることができる。
その様な気体状原料物質(1)と成り得るものとしては
、具体的には、直鎖状シラン(ヒ合物としてはS in
 H2n、2(n=1.2,3,4,5゜6,7.8)
、分岐状鎖状シラン化合物としては5iH3SiH(S
iH3)SiH2SiH3、環状シラン化合物としては
S in H2n (n = 3 。
4.5.6)等が挙げられる。
勿論、これ等のシリコン系化合物は1種のみならず2種
以上混合して使用することもできる。
本発明の方法に於いて使用されるハロゲン系酸化剤(I
t)は、成膜空間内に導入される際気体状とされ、同時
に堆積膜形成用の気体状原料物質(1)に接触するだけ
で効果的に酸化作用をする性質を有するもので、F2.
Cu、、Br2゜12、Cu F等のハロゲンガスを有
効なものとして挙げることができる。
これ等の気体状原料物質(1)又はハロゲン系酸化剤(
11)のいずれか一方が先ず気体状で堆積膜形成用の基
体が配されている成膜空間に所望の流量と供給圧を与え
られて導入されて前記基体上に吸着層が形成され、次い
で他方が所望の時間後に所望の流量と供給圧を与えられ
て導入されることで、両者が前記吸着層表面で衝突する
ことで表面化学反応を生起し、前記ハロゲン系酸化剤(
II)が前記気体状原料物質に酸化作用をして、成膜す
る堆積nλの結晶核となる材料乃至は結晶核が選択的に
形成し得る材料を表面上に離散的に有する基体上で堆積
膜が作成される。この様な本発明の堆積膜形成プロセス
はより効率良く、より省エネルギー化で進行し、膜全面
に亘って所望の良好な物理特性を有する堆積膜が従来よ
りも低い基体温度で形成される。
本発明の方法に於いては、堆積膜形成プロセスが円滑に
進行し高品質で所望の物理特性を有する膜が形成される
べく、成膜因子としての堆積膜形成用の原料物質(1)
及びハロゲン系酸化剤(II)の種類と組み合せ、反応
時の圧力、流ミ。
成膜空間内圧、基体の種類、吸着時の圧力、ガスの流型
、吸着温度と成膜温度(基体温度及び雰囲気温度)が所
望に応じて適時選択される。これ等の成膜因子は有機的
に関連し単独で決定されるものではなく、相互関連の下
に夫々に応じて決定される。本発明の方法に於いて、成
膜空間に導入される堆積膜形成用の気体状原料物質(l
と気体状ハロゲン系酸化剤(11)との吸着と反応のプ
ロセスは、上記成膜因子のうち関連する成膜因子との関
係に於いて適宜所望に従って決められる。
本発明の堆積膜形成法に於ける基体上への吸着層形成工
程の条件は適宜設定されるものである。
固体表面上への気体分子の吸着には分子間力が存在し、
原子価エネルギーによる化学吸着の方か、分数エネルギ
ー(ファンデアワールス力に対応)による物理吸着より
も、その分子間力が大きい。
又、物理吸着が多層吸着となり易いのに対して、化学吸
着は単分子層吸着なので均質な薄膜堆積を制御するには
、最終的にも化学吸着の形態となるのが好ましい。
しかしながら、本発明に於いて吸着層を設ける過程から
堆積膜形成の過程に於いては、気体分子の物理吸着と化
学吸着が複雑に関連していると考えられ、必ずしも吸着
の形態にこだわるものではない。一方この吸着状態を決
定しているのは、吸着分子の種類と固体表面の種類及び
表面状態さらに制御因子としての温度、圧力であり、少
なくても反応を所望の堆積膜が得られる様これらの制御
因子を決定する必要がある。
つまり、吸着から反応までの間に真空チャンバー内の圧
力が低すぎると物理吸着の状態から脱離が起り易くなり
、温度が高すぎると化学吸着の状態から解離吸着となり
易く、所望の堆積膜に適した反応過程を選択しなけらは
ならない。
本発明の堆積膜形成の1サイクル〔吸着層の形成工程(
A)と該吸着層と原料物質との反応による堆積膜形成工
程(B)〕に於いては、基体表面上に均一に所望される
堆積膜が形成される前の工程として次の工程がある。原
料物質Aを成膜空間内に導入、基体上に適当量吸着させ
て吸着層を形成する工程(第一の工程:工程(A))、
さらにその原料物XAの吸着層を残留させ且つ余分な原
料物質Aを排出させる工程(第二の工程)である。これ
等の工程を行う際の圧力は前述の理由から適宜設定され
、第一の工程の圧力としては吸着を充分進行させる為に
より高い方が良いが、好ましくは1 x 10−7〜1
0To r r。
より好ましくはlXl0−’〜ITorrが望ましい。
第二の工程の圧力としては、余分な原料Aを排出する為
より低い方が良いが、好ましくはI X 10−10〜
i To r r、より好ましくは1 x 10−9〜
1 x 10−2To r rが好ましい。
さらに、本発明の堆積膜形成の1サイクルはこれに引き
続き原料Bを成膜空間に導入し、基板上の吸着層と表面
反応を起こさせて堆積膜を形成する工程(第三の工程:
工程(B))、次にこの時堆積膜以外に生成した副生成
物を成膜空間から排気する工程(第四の工程)から成る
。第三の工程の反応時の圧力としては原料物iA、Bの
接触を確率的に高める為より高い方が良いが、反応性を
考慮して適宜所望に応じて最終値は決定される。
第三の工程の圧力として好ましくはlXl0−’〜10
 T o r r 、より好ましくはlXl0−’〜1
Torrとされるのが望ましい。
第四の工程の圧力としては、lXl0−12〜ITor
rが好ましい。
本発明に於いては、前記の工程(A)と工程(B)とが
少なくとも一回行われるものであるが、場合によっては
工程(A)と工程(B)とをこの順で繰り返し必要回数
行っても良い。その場合、工程(A)と工程(B)の夫
々の時間は、サイクル毎に同じでも異なっていても良い
本発明の方法において、所望の結晶質の堆積膜を選択的
に形成させる為には、あらかじめ成膜する堆積膜の結晶
核となる材料乃至結晶核が選択的に形成し得る材料を基
体表面の目的に応じた形で配置する必要がある。
前者の場合には、単結晶基体を部分的に非晶質薄膜で覆
ったものを基体として用いるか或いは単結晶粒子を基体
上に配することで、単結晶基体の露出部分か或いは単結
晶粒子が結晶核となって、単結晶と同一の材料を選択的
にエピタキシャル成長させることができる。
また、成膜条件と結晶核となる結晶材料の種類、を適宜
選ぶことにより、異なる種類の結晶質の堆積膜を選択的
に成膜することができる。
後者の場合には、堆積面材料の種類による堆積材料の核
形成密度の差を利用して、基体上に所望のパターンで異
種材料を離散的に配置におくことによって、選択的に所
望の結晶質の堆積膜を成膜することができる。
前者の場合に用いられる基体としては、シリコン車結晶
をシリコン酸化膜で覆って選択的に下地シリコン単結晶
を露出したもの、或いはシリコン結晶の成長性の小さい
基体上にシリコン車結晶粒子を配置したものが使用され
る。さらに前述の様にこのシリコン結晶の代わりにシリ
コンと異なる種類の結晶を核として使用できるが、これ
らの結晶の材料には次の様な条件が必要である。
1、 基体表面の結晶材料の格子定数が堆積膜の格子定
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、きわめて近いこと。
故に、例えば結晶質Siの堆積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GaF2.ZnS、Y
b、Mn3Ga、NaC0F3 、N i3 Sn、F
e5C,N 1Tex(x<0.7)、CoMnO3,
NiMnO3゜MaZn3.CuCJ] Aj2p、S
iなどが挙げられる。
さらに前述の2つの条件から略の外れた場合でも、堆積
条件をより適切に選ぶことによって結晶質の堆積膜を得
ることも可能であり、本発明の堆積膜形成法は上述の材
料のみに限定されるものではない。
後者の場合に用いられる基体としては、例えば5in2
膜上にSi3N4を離散的に配貨したもの、或いはSi
、N4膜上をSiO□で覆い部分的に下地Si3N4を
露出させたものが使用される。
これはシリコン結晶核がSi、N4上で生成し易く、S
in、上で生成し難い性質を利用したもので、本発明の
堆積膜形成法に於いては核形成の生成に難易差を有する
材料であれば非晶買。
結晶質に依らず使用することが可能である。
成膜時の基体温度(TS )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。
(実施例) 以下、実施例を用いて本発明の方法をより詳しく説明す
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。
S1図は本発明の堆積膜形成法を具現するに好適な装置
の1実施例を示すものである。
第1図に示す堆積膜形成装置は、装置本体。
排気系及びガス供給系の3つに大別される。
装置本体には、成膜空間が設けられている。
101〜108は夫々、成膜する際に使用されるガス充
填されているボンベ、Iota〜108aは夫々ガス供
給パイプ、101b〜108bは夫々各ボンベからのガ
スの’(K ’!調整用のマスフローコントローラー、
101c〜108Cはそれぞれガス圧力計、101d〜
108d及び101e 〜108eは夫々バルブ、10
1f〜108fは夫々対応するガスボンベ内の圧力を示
す圧力計である。
120は真空チャンバーであって、上部にガス導入用の
配管が設けられ、配管の下流に反応空間が形成される構
造を有し、且っ該配のガス導入口に対向して、基体11
8が設置される様に基体ホールダー112が設けられた
成膜空間が形成される構造を有する。ガス導入用の配管
は三配蓋構造となっており、中よりガスボンベ101.
102よりのガスが導入される第1のガス導入管109
.ガスボンベ103〜105よりのガスが導入される第
2のガス導入間110及びガスボンベ106〜108よ
りのガスが導入される第3のガス導入管111を有する
各導入管へのボンベからのガスの供給は、ガス供給パイ
プライン123〜125によって夫々なされる。
各ガス導入管、各ガス供給パイプライン及び真空チャン
バー120は、メイン真空バルブ119を介して不図示
の真空排気装置により真空排気される。
基板118は基体ホルダー112を上、下。
X、Y方向に移動されることによって各ガス導入管から
の位置を自由に設定することができる。
本発明の方法の場合、この基板とガス導入管のガス導入
口の距離は、形成される堆積膜の種類及びその所望され
る特性、ガス流量、真空チャンバーの内圧等を考慮して
適切な状態になる様に決められるが、好ましくは数mm
〜20cm、より好ましくは5mm〜15cm程度とす
るのが望ましい。
130は原料Aのガス分子を基板118上に吸着しやす
くする為の冷却パイプであり、流量コントローラ131
に接続されている。冷却は吸着している第一、第二の工
程の他成膜中。
成膜後にも用いることができる。
113は基板118を成膜時に適当な温度に加熱したり
、或は成膜前に基体118を予備加熱したり、更には成
膜後、膜をアニールする為に加熱する基板加熱用ヒータ
である。
基板加熱用ヒータ113は、導線114を介して電源1
15により電力が供給される。
116は基板温度(Ts)の温度を測定する為の熱電対
で温度表示装置117に電気的に接続されている。
126.127は液体原料用バブラーであり、液体の堆
積膜形成用原料物質128,129を詰めて用いる。堆
積膜形成用原料物質が通常状態の場合に気体であるとき
は液体原料用バブラーを用いる必要はない。
実施例1 第1図に示す成膜装設を用いて、次の様にし本発明の方
法による堆積膜を作成した。
ボンベ101に充填されているSiH4ガスを流量40
secmでガス導入管109より、ボンベ106に充填
されているF2ガスを流出60secm、ボンへ107
に充填されているHeガスを流量120 s e c 
mでガス導入管111より真空チャンバー120内に導
入した。
本実施例では液体原料用バブラー126,127は使用
しなかった。
基体118は第2図に示される工程で作成した。
まず、第2図(A)に示すような多結晶シリコン基板2
01を洗浄し、続いてスパッタリング法(この場合、ス
パッタリング法の他に種々の薄膜堆積法、例えば真空蒸
着法、プラズマ放電法、MBE法、CVD法等も採用さ
′れる)によって基板1の全面に酸化シリコン薄膜20
2を堆積させた[同図(B)コ。
続いて薄膜202上に電子線レジスト層203を塗布し
[同図(C)]、所望パターンのホストマスクを用いて
電子線レジスト層203を感光させ、現像によって電子
線レジスト層203を部分的に除去した[同図(D)]
残留している電子線レジスト203Aをマスクとして酸
化シリコン1lli202をエツチングし、所望パター
ンを有する薄膜202Aを形成した[同図(E)]。
以上の工程によって、多結晶シリコンのある結晶面が定
間隔で酸化シリコン膜から露光した基体118を得た。
基体118の表面で露出したシリコン結晶の領域は50
0μm幅、300μmの間隔であった。
次に、不図示の排気装置によって真空チャンバー120
を充分ベーキングして5X10−9Torrまで引く。
ボンベ101に充填されているSiH4ガスを流量4s
ecmを排気バルブ119を調整することによりQ、1
mTorr/ s e cの排気速度に保持した状態で
真空チャンバー120へガス導入管109を通して0.
3sec間流した。続いてバルブ101dを閉じ、S 
i H4ガスの供給を止め、排気バルブ119を開き真
空度0.0ITorrになるよう調整した状態で2se
c間保持した。
ボンベ107に充填されているF2ガス(Heで10%
に希釈)を4secmをガス導入管111より真空チャ
ンバー120内に導入した。
この時の排気速度は排気バルブ119を調整して0.8
mTorr/secであり、この状態を5sec保持し
た後、バルブ107aを閉じF2ガス供給を止め、排気
バルブ119を開いて真空度0.004Torrになる
よう調整した状態で3sec保持した。
以上の操作を4200回繰り返し約4600人の5さの
結晶シリコン堆積膜204が得られた。
基体1・18上に得られた結晶シリコン堆積膜204の
断面の模式図を第2図(F)に示す。
第2図(F)に於いて205は結晶粒界を示す。
さらに得られた各試料を用いて、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。多
結晶質膜であることが確認され、この多結晶シリコンの
粒径は約250μ±20μmであった。結晶粒径のバラ
ツキは基体全面にわたって均一であった。
又、走査型電子顕微鏡により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はt±
4%以下であった。また、作成された資料の結晶Si堆
積膜の移動度及び導電率をVan  der  Pau
w法により測定した処、それぞれ250 (am/V−
see)。
5x 10−’(S−cm−’)であった。
実施例2 基体118を第3図に示される工程で作成し。
た。
まず、第3図(A)に示される様な略々均一な組成材料
からなるガラス基板301を洗浄し、続いて熱CVD法
によって基板301全面にアモルファスS i N (
、A−S i N)薄膜302を約2μmの厚さで成膜
させた[同図(B)]。
続いて上記A−3iN薄膜302上にレーザーアニール
装置に依ってN2雰囲気中で上記A−3iN薄膜302
の表面アニールを行ない、A−3iN薄膜302の表面
層(〜1μmの深さ)に結晶質S i3 N4  (C
S i3 N4 )303を形成した[同図(C)]。
この時レしザーは、Ar−CWレーザー4880人スス
キャン速度25cm/sec、エネルギー10Wで照射
した。続いてこのC−3i3N4層303の表面を02
:囲気中で上記レーザーアニール装置によって走査し、
選択的に5in2層304を形成した[同図(D)コ。
以上の工程によって、C3i3N4層303Aが定間隔
で露出し、他の部分が5i02層304で覆われた基体
118が形成された。
基体表面で露出したc−3i、N4層303Aの領域は
300μm幅で200μmの間隔であった。
さらにこの基体118を用いて実施例1と同様に第1図
に示される装置によって結晶質シリコンの堆積を行った
まず、不図示の排気装置によって真空チャンバー120
を充分ベーキングして5X10−’Torrまで引いた
。ボンベ101に充填されているSiH4ガスを流量5
secmを排気バルブ119を調整することにより0.
1mTorr/ s e cの排気速度に保持した状態
で真空チャンバー120へガス導入管109を通して0
.3sec間流した。続いてバルブ101dを閉じSi
H,ガスの供給を止め、排気バルブ119を開き、真空
度0.ITorrになるよう調整した状態で2sec間
保持した。
ボンベ107に充填されているF2ガス(Heで10%
に希釈)を6secmをガス導入管111より真空チャ
ンバー120内に導入した。
この時の排気速度は排気バルブ119を調整して0.8
mTo r r/s e cであり、この状態を5se
c保持した後、バルブ107aを閉じF2ガスの供給を
止め、排気バルブ119を開いて真空度0.0ITor
rになるよう調整した状態で4sec保持した・ 以上の操作を4500回繰り返し約2.3μの厚さの結
晶シリコン堆積膜305が得られた。
この基体118上に得られた結晶シリコン堆積膜305
の断面のい模式図を第3図(F)に示す。
第3図(F)に於ける306は結晶粒界を示す。
さらに得られた各試料を用いて、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、多
結晶質シリコン膜である事が確認された。さらにシュラ
−(Scherrar)法で求めた多結晶シリコンの粒
径は約120±25μmであった。結晶粒径のバラツキ
は基体全面にわたってほとんど均一であった。
又、走査型電子顕微鏡により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、膜厚ムラは±
4%以下であった。また、得られた試料の多結晶St堆
積模の8勤度導電率をVan’  der  Pauw
Q去により(量定した処、それぞれ120 (cm/V
 −s ec)。
9xlO−’(S−am−’)であった。
実施例3 第1図に示す成膜装置を用いて次の様にし、本発明の方
法による堆積膜を作成した。
ボンベ101に充填されているS i H,ガスを流量
40secmでガラス導入管109より、ボンベ106
に充填されているF2ガスを流量60secm、ボンベ
107に充填されているeガスを流量120secmで
ガス導入管111より真空チャンバー120内に導入し
た。
本実施例では液体原料用バブラー126.127は使用
しなかった。
基本118は第4図に示される工程で作成した。
まず、第4図(A)に示すような多結晶シリコン基板4
01を洗浄し、読いてスパッタリング法(この場合、ス
パッタリング法の他に種々の簿服堆積法、例えば真空蒸
着法、プラズマ放電法。
MBE法、CVD法等も採用される)によって基板40
1の全面に非晶質S i 02薄膜402を堆積させた
[同図(B)1゜次に、該5in2薄膜402上に非晶
質のSi3N4簿膜403を堆積させた[同図(C)コ
続いてSi3N4薄膜403上に電子線レジスト層40
4を塗布し[同図(D)]、所望パターンのホトマスク
を用いて電子線レジスト層404を感光させ、現像によ
って電子線レジスト層404を部分的に除去した[同図
(E)]。
残留している電子線レジスト層404Aをマスクとして
5isNa薄膜403をエツチングし、所望パターンの
Si3N4薄膜403Aを形成した[同図(F)]。
以上の工程によって、Sin2層402の表面が定間隔
でSi3Nm薄膜402から露出した部分402Aを有
する基体118を得た。
上記St、N、薄膜403Aは、5in2薄膜402上
に、200μm幅で200μmの間隔で配された。
次に、不図示の排気装置によって真空チャンバー120
を充分ベーキングして5X10−9Torrまで引いた
。ボンベ101に充填されているSiH4ガスを流−i
 4 s e c mで排気バルブ119を調整するこ
とにより、0.1mTorr/ s e cの排気速度
に保持した状態で真空チャンバー120へガス導入管1
09を通して0.3sec間流した。続いてパルプ10
1dを閉じ、S i H4ガスの供給を止め、排気バル
ブ119を開き真空度0.0ITorrになるよう調整
した状態で2sec間保持した。
ボンベ107に充填されているF2ガス(Heで10%
希釈)を流量4secmでガス導入管111より真空チ
ャンバー120内に導入した。
この時の排気速度は排気バルブ119を調整して0.8
mTorr/secであり、この状態を5sec保持し
た後、バルブ107aを閉じF2ガスの供給を止め、排
気バルブ119を開いて真空度0.004Torrにな
るよう調整した状態で3sec保持した。
以上の操作を10000回繰り返し約3.0μの厚さの
結晶シリコン体積膜405が得られた。
基体118上に得られた結晶シリコン体積膜405の断
面の模式図を第4図(G)に示す。
次に、得られた各試料を用いてX線回折法及び電子線回
折法によりシリコン堆積膜の結晶性の評価を行ったとこ
ろ、多結晶質シリコン膜であることが確認された。さら
にシュラ−(Scherrar)法で求めた多結晶シリ
コンの粒径は約40±0.5μmであった。結晶粒径の
バラツキは基体全体にわたってほとんど均一であった。
又、走査型電子顕微鏡により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、膜厚ムラは±
4%以下であった。また作成された資料の結晶Si堆積
膜の移動度、導電率をVan  der  Pauw法
により測定した処、それぞれ300 (cm/V・5e
c)、9x10−6(S −c m−’)であった。
実施例4 基体118を第4図に示される工程で作成した。
まず、第4図(A)に示される様な均一な組成材料から
なるガラス基板401を洗浄し、続いてプラズマCVD
法によってSiH4ガスとN H3ガスを使用して基板
401全面に非晶質のSiN:H薄膜402を約2μm
の厚さで成膜させた[同図(B)コ。
続いて上記SiN:H薄膜402上にスパッターリング
法によって非晶質の5in2薄膜404を500人厚に
形成したし同図(C)]。
続いて、Sin、薄膜403上に電子線レジスト層40
4を塗布し[同図(D)]、所望パターンのホトマスク
を用いて電子線レジスト層404を露光し現像すること
で、電子線レジスト層404を部分的に除去した[同図
(E)]。残留している電子線レジスト層404Aをマ
スクとして5i02薄膜403をエツチングし、所望パ
ターンのSiO2薄膜4.03Aを形成した[同図CF
)コ。
以上の工程によってSi3N4層が定間隔で露出した部
分402Aを有し、他の部分がSiO□層403Aで覆
われた基体118が形成された。基体118の表面に露
出したSt、N、層402Aの領域は、約300μm幅
で280μm間隔で配された。
次に、この基体118を用いて実施例3と同様に第1図
に示される装置によって結晶質シリコンの堆積を行った
まず、不図示の排気装置によって真空チャンバー120
を充分ベーキングして5X10−’Torrまで引いた
。ボンベ101に充填されているS i H,ガスを、
流量5secmを排気バルブ119を調整することによ
りO,inT o r r / s e cの排気速度
に保持した状態で真空チャンバー120へガス導入管1
09を通して0.3sec間流した。続いてバルブ10
1dを閉じ、SiH4ガスの供給を止め、排気バルブ1
19を開き、真空度0.ITorrになるよう調整した
状態で2sec間保持した。。
ボンベ107に充填されているF2ガス(Heで10%
に希釈)を6eacmをガス導入管111より真空チャ
ンバー120内に導入した。
この時の排気速度は排気バルブ119を調整して0.8
mTorr/secであり、この状態を5sec保持し
た後、バルブ107aを閉じF2ガスの供給を止め、排
気バルブ119を開いて真空度0.0ITorrになる
よう調整した状態で4sec保持した。
以上の操作を7000回繰り返し約2.8μの厚さの結
晶シリコン堆積膜405が得られた。
この基体118上に得られた結晶シリコン堆積膜405
の断面の模式図を第4図(G)に示す。
さらに、得られた各試料を用いて、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、
多結晶質シリコン膜である事が確認され、その粒径は約
90±7μmであった。
結晶粒径のバラツキは基体全面にわんってほとんど均一
であった。
又、走査型電子顕微鏡により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、膜厚ムラは±
4%以下であった。また得られた試料の多結晶Si堆積
膜の!多動度、導電率をVan  der  Pauw
法により測定した処、それぞれ150(cm/V・5e
a)、4X10−’(S−cm−’)であった。
実施例5 第1図に示す成膜装置を用いて次の様にし、本発明の方
法による堆積膜を作成した。
ボンベ101に充填されているS i H4ガスを流量
40secmでガス導入管109より、ボンベ106に
充填されているF2ガスを流量60sccm、ボンベ1
07に充填されているHeガスを流量120 s c 
c mでガス導入管111より真空チャンバー120内
に導入した。
本実施例では液体原料用バブラー126 、 127は
使用しなかった。
基体118は第5図に示される工程で作成した。
まず、第5図(A)に示すような多結晶シリコン基板5
01を洗浄し、続いてスパッタリング法(この場合スパ
ッタリング法の他に種々の薄膜堆積法、例えば真空蒸着
法、プラズマ放電法。
MBE法、CVD法等も採用される)によって基板40
1の全面に酸化シリコン薄膜502を堆積させた[同図
(B)コ。
続いて、薄膜502上に電子線レジスト層503を塗布
し[同図(C)] 、所望パターンのホトマスクを用い
て電子線レジスト層503を感光させ、現像によって電
子線レジスト層503を部分的に除去した[同図(D)
]。
残留している電子線レジスト層503Aをマスクとして
酸化シリコン薄膜502をエツチングし、所望パターン
を有する薄膜502Aを形成した[同図(E)]。
以上の工程によって、多結晶シリコンのある結晶面が定
間隔で酸化シリコン膜から露出した部分501Aを有す
る基体118を得た。基体118の表面で露出したシリ
コン結晶501Aの領域は、直径約数画人、5μmの間
隔であった。
次に、不図示の排気装萱によって真空チャンバー120
を充分ベーキングして5X10−9Torrまで引く。
ボンへ101に充填されているS i H4ガスを、流
量4 s e c mを排気バルブ119を調整するこ
とにより0.1mTorr/ s e cの排気速度に
保持した状態で真空チャンバー120へガス導入管10
9を通して0,3sec間流した。続いてバルブ101
dを閉じ、SiH4ガスの供給を止め、排気バルブ11
9を開き真空度0.0ITorrになるよう調整した状
態で2sec間保持した。
ボンへ107に充填されているF2ガス(Heで10%
に希釈)を4eacmをガス導入管111より真空チャ
ンバー120内に導入した。
この時の排気速度は排気バルブ119を調整して0.8
mTorr/secであり、この状態を5sec保持し
た後、バルブ107aを閉じF2ガスの供給を止め、排
気バルブ119を問いて真空度o、004Torrにな
るよう調整した状態で3sec保持した。
以上の操作を4200回繰り返し、約4600人の厚さ
の結晶シリコン堆積膜505が得られた。
基体118上に得られた結晶シリコン堆積膜505の断
面の模式図を第2図(F)に示す。
結晶粒界505は、酸化シリコン層の除かれた、結晶基
板501の露出部501Aから等距離になるように結晶
粒のサイズが決定されていた。
さらに、得られた各試料を用いて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、多
結晶質シリコン膜であることか確認された。さらにシュ
ラ−(Scherrar)法で求めた多結晶シリコンの
粒径は約5±0.2μmであった。結晶粒径のバラツキ
は基体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、膜厚ムラは±
4%以下であった。また作成された資料の結晶Si堆積
膜の移動度、導電率をVan  der  Pauwi
去により1tll1足した処、それぞれ300(cm/
V・5ea)、9x10−’(S−cm−’)であった
実施例6 基体118を第6図に示される工程で作成した。
まず、第6図(A)に示される様な均一な材料からなる
ガラス基板601を洗浄し、続いて熱CVD法によって
、基@601全面にアモルファスS iN (A−3i
N)薄膜602を約2μmの厚さで成膜させた[同図(
B)]。
続いて上記A−3iN薄膜602上に、レーザーアニー
ル装置に依ってN2雰囲気中で上記A  5iNi膜6
02の表面アニールを行い、A  S IN薄膜602
の表面層(〜1μmの深さ)に結晶TτS i3 H4
(C−S i3 H4)603を形成した[同図(C)
]。
この時レしザーは、Ar−CWレーザー488O人、ス
キャン速度2.5cm/sec、エネルギー10Wで照
射した。続いて、このC−5i3H4層603の表面を
02雰囲気中で上記レーザーアニール装置によって走査
し、選択的に5i02層604を形成シタ[同図(D)
コ。
以上の工程によって、C−3i3H4層が定間隔で露出
した部分603Aを有し、他の部分が5i02層604
で覆われた基体118が形成された。基体118の表面
で露出したC−3i。
N4層603Aの領域は直径約4人、3μmの間隔であ
った。
さらに、この基体118を用いて実施例5と同様に第1
図に示される装着によって結晶質シリコンの堆積を行っ
た。
まず、不図示の排気装習によって真空チャンバー120
を充分ベーキングして5:<1O−9Torrまで引い
た。ボンへ101に充填されているS i H4ガスを
、流量5secmを排気バルブ119を調整することに
よつ0.1mT o r r / s e cの排気計
度に保持した状態で真空チャンバー120へガス導入管
109を通して0.3sec間流した。続いてバルブ1
01dを閉じ、S i H4ガスの供給を止め、排気バ
ルブ119を開き、真空度0.ITorrになるよう調
整した状態で2sec間保持した。
ボンベ107に充填されているF2ガス(Heで10%
に希釈)を6secmをガス導入管111より真空チャ
ンバー120内に導入した。
この時の排気速度は排気バルブ119を調整して0.8
mTorr/secであり、この状態を5sec保持し
た後バルブ107aを閉じ、F2ガスの供給を止め、排
気バルブ119を開いて真空度0.0ITorrになる
よう調整した状態で4sec保持した。
以上の操作を4500回繰り返し、約5000人の厚さ
の結晶シリコン堆積膜605が得られた。
この基体118上に得られた結晶シリコン堆積@505
の断面の模式図を第2図(F)に示す。
結晶粒界606は5i02層604以外の、結晶基板6
01の露出部603Aから等距離になるように結晶粒の
サイズが決定されていた。
さらに、得られた各試料を用いて、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、
多結晶質シリコン膜である事が確認された。さらにシュ
ラ−(Scherrar)法で求めた多結晶シリコンの
粒径は約3±0.5μmであった。結晶粒径のバラツキ
は基体全面にわたってほとんどなかった。
又、走査型電子顕微鏡により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、膜厚ムラは±
4%以下であった。また得られた試料の多結晶Si堆積
膜の移動度をVan  der  Pauw法により測
定した処、150  (cm/V−sec)、4xlO
−6(S・cm−’)であった。
(発明の効果〕 本発明の堆積膜形成法は、気体状原料物質と基体状ハロ
ゲン系酸化剤とを接触せしめるのみで堆積膜を生成する
ことができ、外部からの反応励起エネルギーを特に必要
としないという利点を有しており、そのため基体温度の
低温化を図ることも可能となるものである。又あらかじ
め堆積膜の結晶核となる材料乃至は結晶核が選択的に形
成し得る材料を基板表面上所望の位置に配置できる為、
任意の結晶質の堆積膜が形成できる。更に省エネルギー
化を図ると同時に膜品質の管理が容易で、大面積に亘っ
て均一な膜質及び特性を有する結晶質の堆積膜を得るこ
とができる。また更に、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の優れた結晶質の膜を簡
単に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に用いた成膜装置の模式的概略
図である。 第2図乃至第6図は夫々本発明に係る基体作成工程図で
ある。図において、 101〜i 08−−−−−−−−−ガスボンへ101
a〜108 a−−−−−ガスの導入管101b〜10
8 b−−−−−マスフロメーター101c〜108 
c−−−−−ガス圧力計101d 〜108d及び10
1e 〜108e−−−−−バルブ 101f〜108 f−−−−一圧力計109.110
,111,123〜125−−−−−ガス導入管 112−−−−−−−−−−−一−−−−−基体ホルダ
ー113−−−−−−−−−−−−−−−−一基板加熱
用ヒーター116−−−−−−−−−−−−−−−−−
基板温度モニター用熱電対、 117−−−−−−−−−−−−−−−−一温度表示装
置118−−−−−−−−一−−−−−−−−基体11
9−−一−−−−−−−−−−−−−−真空排気バルブ
120−−−−−−−−−−−−−−−−一真空チャン
バー121−−−−−−−−−−−−−−−−一基体ホ
ルダー支持部材

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)堆積膜形成用の気体状原料物質( I )と該原料
    物質( I )に酸化作用をする性質を有する気体状ハロ
    ゲン系酸化剤(II)のいずれか一方である原料物質(A
    )を、堆積膜を形成する為の結晶核となる材料又は該結
    晶核が選択的に形成され得る材料を表面上に離散的に有
    する基体が予め配されている成膜空間内に導入して前記
    基体表面に吸着させて吸着層( I )を形成する工程(
    A)、他方である原料物質(B)を前記成膜空間内に導
    入して前記吸着層( I )での表面反応を起させて結晶
    質の堆積膜( I )を形成する工程(B)とを少なくと
    も一回行うことを含む事を特徴とする堆積膜形成法。
  2. (2)前記吸着層( I )は、前記気体状ハロゲン系酸
    化剤(II)を前記基体表面に吸着させて形成される特許
    請求の範囲第(1)項に記載の堆積膜形成法。
  3. (3)前記吸着層( I )は、前記気体状原料物質( I
    )を前記基体表面に吸着させて形成される特許請求の
    範囲第(1)項に記載の堆積膜形成法。
  4. (4)前記堆積膜を形成する工程(B)の後に、該工程
    (B)で形成された堆積膜( I )上に前記原料物質(
    A)を供給して吸着させて吸着層(II)を形成し、次い
    で該吸着層(II)上に前記原料物質(B)を供給して表
    面反応を起させて堆積膜(II)を形成する工程を少なく
    とも一回行う特許請求の範囲第(1)項に記載の堆積膜
    形成法。
  5. (5)前記気体状原料物質( I )が、鎖状シラン化合
    物である特許請求の範囲第(1)項に記載された堆積膜
    形成法。
  6. (6)前記鎖状シラン化合物が、直鎖状シラン化合物で
    ある特許請求の範囲第(5)項に記載された堆積膜形成
    法。
  7. (7)前記直鎖状シラン化合物が、一般式Si_nH_
    2_n_+_2(nは1〜8の整数)で示される特許請
    求の範囲第(6)項に記載された堆積膜形成法。
  8. (8)前記鎖状シラン化合物が、分岐状鎖状シラン化合
    物である特許請求の範囲第(5)項に記載された堆積膜
    形成法。
  9. (9)前記気体状原料物質( I )が、硅素の環状構造
    を有するシラン化合物である特許請求の範囲第(1)項
    に記載された堆積膜形成法。
  10. (10)前記気体状ハロゲン系酸化剤(II)が、ハロゲ
    ンガスを含む特許請求の範囲第(1)項に記載された堆
    積膜形成法。
  11. (11)前記気体状ハロゲン系酸化剤が、弗素ガスを含
    む特許請求の範囲第(1)項に記載された堆積膜形成法
  12. (12)前記気体状ハロゲン系酸化剤(II)が、塩素ガ
    スを含む特許請求の範囲第(1)項に記載された堆積膜
    形成法。
  13. (13)前記気体状ハロゲン系酸化剤(II)が、弗素原
    子を構成成分として含むガスである特許請求の範囲第(
    1)項に記載された堆積膜形成法。
JP62067334A 1986-03-31 1987-03-20 堆積膜形成法 Expired - Fee Related JPH08973B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU70770/87A AU7077087A (en) 1986-03-31 1987-03-30 Forming a deposited film
EP19870302781 EP0240305B1 (en) 1986-03-31 1987-03-31 Method for forming a deposited film
DE19873783632 DE3783632T2 (de) 1986-03-31 1987-03-31 Herstellungsverfahren einer niedergeschlagenen schicht.
AU70237/91A AU632204B2 (en) 1986-03-31 1991-02-04 Method for forming a deposited film
US08/415,580 US5593497A (en) 1986-03-31 1995-04-03 Method for forming a deposited film

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7309386 1986-03-31
JP61-73093 1986-03-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6345371A true JPS6345371A (ja) 1988-02-26
JPH08973B2 JPH08973B2 (ja) 1996-01-10

Family

ID=13508374

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62067334A Expired - Fee Related JPH08973B2 (ja) 1986-03-31 1987-03-20 堆積膜形成法
JP62067335A Expired - Fee Related JP2670442B2 (ja) 1986-03-31 1987-03-20 結晶の形成方法
JP62067336A Expired - Fee Related JP2662396B2 (ja) 1986-03-31 1987-03-20 結晶性堆積膜の形成方法

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62067335A Expired - Fee Related JP2670442B2 (ja) 1986-03-31 1987-03-20 結晶の形成方法
JP62067336A Expired - Fee Related JP2662396B2 (ja) 1986-03-31 1987-03-20 結晶性堆積膜の形成方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US5593497A (ja)
JP (3) JPH08973B2 (ja)
CA (1) CA1320102C (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0365464A (ja) * 1989-08-01 1991-03-20 Nippondenso Co Ltd アンチスキッド制御装置

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950013784B1 (ko) 1990-11-20 1995-11-16 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 겐큐쇼 반도체 전계효과 트랜지스터 및 그 제조방법과 박막트랜지스터
US5849601A (en) * 1990-12-25 1998-12-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electro-optical device and method for manufacturing the same
US7081938B1 (en) 1993-12-03 2006-07-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electro-optical device and method for manufacturing the same
US6027960A (en) 1995-10-25 2000-02-22 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser annealing method and laser annealing device
US6368733B1 (en) * 1998-08-06 2002-04-09 Showa Denko K.K. ELO semiconductor substrate
JP3542014B2 (ja) * 1998-09-21 2004-07-14 セントラル硝子株式会社 単結晶または多結晶含有非晶質材料の作製方法及びその非晶質材料
JP3007971B1 (ja) * 1999-03-01 2000-02-14 東京大学長 単結晶薄膜の形成方法
US7132309B2 (en) 2003-04-22 2006-11-07 Chien-Min Sung Semiconductor-on-diamond devices and methods of forming
US6814130B2 (en) * 2000-10-13 2004-11-09 Chien-Min Sung Methods of making diamond tools using reverse casting of chemical vapor deposition
KR100385947B1 (ko) * 2000-12-06 2003-06-02 삼성전자주식회사 원자층 증착 방법에 의한 박막 형성 방법
US7087504B2 (en) * 2001-05-18 2006-08-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device by irradiating with a laser beam
EP2140945B1 (en) * 2003-04-15 2012-08-15 Nippon Soda Co., Ltd. Method for producing organic thin film
FR2864109B1 (fr) * 2003-12-23 2006-07-21 Commissariat Energie Atomique Croissance organisee de nano-structures
US7329319B2 (en) * 2004-11-10 2008-02-12 Illinois Institute Of Technology Method for producing crystals and screening crystallization conditions
US7619347B1 (en) 2005-05-24 2009-11-17 Rf Micro Devices, Inc. Layer acoustic wave device and method of making the same
US7408286B1 (en) * 2007-01-17 2008-08-05 Rf Micro Devices, Inc. Piezoelectric substrate for a saw device
US8490260B1 (en) * 2007-01-17 2013-07-23 Rf Micro Devices, Inc. Method of manufacturing SAW device substrates
US7846767B1 (en) 2007-09-06 2010-12-07 Chien-Min Sung Semiconductor-on-diamond devices and associated methods
FR2925220B1 (fr) * 2007-12-14 2010-01-08 Univ Paris Sud Procede d'hetero epitaxie localisee sur dielectrique, en particulier de germanium sur silicium oxyde, et procede et systeme de realisation d'une base de fabrication de circuit integre homogene ou heterogene
US7989325B2 (en) * 2009-01-13 2011-08-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing crystalline semiconductor film and method for manufacturing thin film transistor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6092475A (ja) * 1983-10-25 1985-05-24 Anelva Corp 光化学的薄膜製造方法および装置

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3346414A (en) * 1964-01-28 1967-10-10 Bell Telephone Labor Inc Vapor-liquid-solid crystal growth technique
US3493431A (en) * 1966-11-25 1970-02-03 Bell Telephone Labor Inc Vapor-liquid-solid crystal growth technique
US3620833A (en) * 1966-12-23 1971-11-16 Texas Instruments Inc Integrated circuit fabrication
US3580732A (en) * 1968-01-15 1971-05-25 Ibm Method of growing single crystals
UST954009I4 (en) * 1973-03-24 1977-01-04 International Business Machines Corporation Method for the thermal oxidation of silicon with added chlorine
US3892608A (en) * 1974-02-28 1975-07-01 Motorola Inc Method for filling grooves and moats used on semiconductor devices
US4007294A (en) * 1974-06-06 1977-02-08 Rca Corporation Method of treating a layer of silicon dioxide
JPS5373072A (en) * 1976-12-13 1978-06-29 Sony Corp Formation of oxidized film
JPS5550636A (en) * 1978-10-09 1980-04-12 Hitachi Ltd Preparation of semiconductor device
JPS5571695A (en) * 1978-11-22 1980-05-29 Hitachi Ltd Production of epitaxial-grown wafer
US4402771A (en) * 1979-03-02 1983-09-06 Westinghouse Electric Corp. Substrate for silicon solar cells
US4239788A (en) * 1979-06-15 1980-12-16 Martin Marietta Corporation Method for the production of semiconductor devices using electron beam delineation
JPS5624925A (en) * 1979-08-08 1981-03-10 Hitachi Ltd Selective growth of silicon
NL8220051A (nl) * 1981-02-04 1983-01-03 Western Electric Co Werkwijze voor het vormen van een monokristallijn halfgeleidergebied op een isolatiefilm.
US4371421A (en) * 1981-04-16 1983-02-01 Massachusetts Institute Of Technology Lateral epitaxial growth by seeded solidification
JPS6046074B2 (ja) * 1981-06-30 1985-10-14 日本電信電話株式会社 半導体結晶成長方法
JPS5856322A (ja) * 1981-09-29 1983-04-04 Nec Corp 半導体基板の製造方法
JPS5856321A (ja) * 1981-09-29 1983-04-04 Nec Corp 半導体基板の製造方法
US4637127A (en) * 1981-07-07 1987-01-20 Nippon Electric Co., Ltd. Method for manufacturing a semiconductor device
US4490208A (en) * 1981-07-08 1984-12-25 Agency Of Industrial Science And Technology Method of producing thin films of silicon
JPS58116739A (ja) * 1981-12-29 1983-07-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 膜多結晶体の粒子サイズの制御方法
JPS6050757B2 (ja) * 1982-01-12 1985-11-09 松下電器産業株式会社 単結晶膜の製造方法
US4462847A (en) * 1982-06-21 1984-07-31 Texas Instruments Incorporated Fabrication of dielectrically isolated microelectronic semiconductor circuits utilizing selective growth by low pressure vapor deposition
US4473598A (en) * 1982-06-30 1984-09-25 International Business Machines Corporation Method of filling trenches with silicon and structures
JPS5969495A (ja) * 1982-10-13 1984-04-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> シリコン単結晶膜の形成方法
JPS59169918A (ja) * 1983-03-14 1984-09-26 Showa Denko Kk ダイヤモンド合成法
US4522662A (en) * 1983-08-12 1985-06-11 Hewlett-Packard Company CVD lateral epitaxial growth of silicon over insulators
JPS6086096A (ja) * 1983-10-18 1985-05-15 Natl Inst For Res In Inorg Mater 膜状ダイヤモンドの析出法
JPS612317A (ja) * 1984-06-15 1986-01-08 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法
JPH0766909B2 (ja) * 1984-07-26 1995-07-19 新技術事業団 元素半導体単結晶薄膜の成長法
US4657603A (en) * 1984-10-10 1987-04-14 Siemens Aktiengesellschaft Method for the manufacture of gallium arsenide thin film solar cells
US4592792A (en) * 1985-01-23 1986-06-03 Rca Corporation Method for forming uniformly thick selective epitaxial silicon
JPS61190923A (ja) * 1985-02-19 1986-08-25 Canon Inc 堆積膜形成法
JPS61190926A (ja) * 1985-02-19 1986-08-25 Canon Inc 堆積膜形成法
JPS61190925A (ja) * 1985-02-19 1986-08-25 Canon Inc 堆積膜形成法
JPH0633846B2 (ja) * 1985-09-11 1994-05-02 株式会社日本ピスコ 流体器具取付金具
CA1315614C (en) * 1985-10-23 1993-04-06 Shunichi Ishihara Method for forming deposited film
JPH0645886B2 (ja) * 1985-12-16 1994-06-15 キヤノン株式会社 堆積膜形成法
JPH0647730B2 (ja) * 1985-12-25 1994-06-22 キヤノン株式会社 堆積膜形成法
JP2566914B2 (ja) * 1985-12-28 1996-12-25 キヤノン株式会社 薄膜半導体素子及びその形成法
US4801474A (en) * 1986-01-14 1989-01-31 Canon Kabushiki Kaisha Method for forming thin film multi-layer structure member
US4671970A (en) * 1986-02-05 1987-06-09 Ncr Corporation Trench filling and planarization process
US4800173A (en) * 1986-02-20 1989-01-24 Canon Kabushiki Kaisha Process for preparing Si or Ge epitaxial film using fluorine oxidant

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6092475A (ja) * 1983-10-25 1985-05-24 Anelva Corp 光化学的薄膜製造方法および装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0365464A (ja) * 1989-08-01 1991-03-20 Nippondenso Co Ltd アンチスキッド制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6344717A (ja) 1988-02-25
JP2670442B2 (ja) 1997-10-29
US5593497A (en) 1997-01-14
US5846320A (en) 1998-12-08
JPH08973B2 (ja) 1996-01-10
JP2662396B2 (ja) 1997-10-08
CA1320102C (en) 1993-07-13
JPS6344718A (ja) 1988-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS6345371A (ja) 堆積膜形成法
US9218962B2 (en) Low temperature epitaxy of a semiconductor alloy including silicon and germanium employing a high order silane precursor
JPS58130517A (ja) 単結晶薄膜の製造方法
JPS6364993A (ja) 元素半導体単結晶薄膜の成長方法
JPH02258689A (ja) 結晶質薄膜の形成方法
EP0241204B1 (en) Method for forming crystalline deposited film
US4877650A (en) Method for forming deposited film
JP2022510159A (ja) ダイヤモンド基板の製造方法
JP2005236080A (ja) シリコンナノ結晶構造体の作製方法及び作製装置
US4873125A (en) Method for forming deposited film
AU632204B2 (en) Method for forming a deposited film
JPH0647735B2 (ja) 堆積膜形成法
JPS63282274A (ja) 化学的気相成長装置およびその使用方法
CN115354392B (zh) 一种大尺寸单晶二硫化钼的制备方法
CN113380603B (zh) 高硼组分二维iii族多元氮化物混合晶体及其制备方法
JPS62186527A (ja) 堆積膜形成法
JPH02281614A (ja) 多結晶シリコン薄膜の製造方法
JPS62228472A (ja) 堆積膜形成法
JPS6369220A (ja) 4族半導体薄膜の製造方法
JPH0427116A (ja) 半導体異種接合を形成する方法
JPS62193243A (ja) 堆積膜形成法
KR100738659B1 (ko) 니켈 할로겐 화합물 분위기를 이용한 다결정 규소박막의제조방법
JPH06177055A (ja) 多結晶シリコン層の製造方法
JPS62193242A (ja) 堆積膜形成法
JPS62199014A (ja) 堆積膜形成法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees