JPH0544818B2 - - Google Patents
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- JPH0544818B2 JPH0544818B2 JP59036045A JP3604584A JPH0544818B2 JP H0544818 B2 JPH0544818 B2 JP H0544818B2 JP 59036045 A JP59036045 A JP 59036045A JP 3604584 A JP3604584 A JP 3604584A JP H0544818 B2 JPH0544818 B2 JP H0544818B2
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- Japan
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- reaction vessel
- reaction
- gas
- light
- film
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3404—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
- H10P14/3411—Silicon, silicon germanium or germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/24—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
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- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3438—Doping during depositing
- H10P14/3441—Conductivity type
- H10P14/3442—N-type
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は光励起気相化学反応による薄膜形成装
置に係り、特に量産性、作業性の優れた薄膜形成
装置に関する。
置に係り、特に量産性、作業性の優れた薄膜形成
装置に関する。
気相反応による薄膜形成法の１つとして光エネ
ルギーにより反応を活性化させる方法（以下光
CVD法と記す）が知られている。熱エネルギー
やプラズマ等による反応の活性化に比べて、光エ
ネルギーによる活性化は反応の低温化が可能あ
り、また電気磁気や加速荷電粒子によるダメージ
がなく安定した薄膜形成が可能あるため広い範囲
の応用が考えられている。光エネルギーとしては
レーザ光、水銀ランプ、ハロゲンセンプ、重水素
ランプ等が知られている。これらのうちで反応の
活性化に適した波長、強度、照射面積、取扱い易
さ等の観点で水銀ランプが用いられることが多
い。特に励起光として低圧水銀ランプの共鳴線を
用い、原料に水銀蒸気を添加し増感作用を利用し
た反応は効率が良いため広く用いられている。
ルギーにより反応を活性化させる方法（以下光
CVD法と記す）が知られている。熱エネルギー
やプラズマ等による反応の活性化に比べて、光エ
ネルギーによる活性化は反応の低温化が可能あ
り、また電気磁気や加速荷電粒子によるダメージ
がなく安定した薄膜形成が可能あるため広い範囲
の応用が考えられている。光エネルギーとしては
レーザ光、水銀ランプ、ハロゲンセンプ、重水素
ランプ等が知られている。これらのうちで反応の
活性化に適した波長、強度、照射面積、取扱い易
さ等の観点で水銀ランプが用いられることが多
い。特に励起光として低圧水銀ランプの共鳴線を
用い、原料に水銀蒸気を添加し増感作用を利用し
た反応は効率が良いため広く用いられている。
従来の光CVD法による薄膜形成装置を第１図
に示す。装置は大別して、反応系１０、反応ガス
供給系２０、排気系３０の三部分から成り立つて
いる。
に示す。装置は大別して、反応系１０、反応ガス
供給系２０、排気系３０の三部分から成り立つて
いる。
反応系１０は、反応容器１１、励起光源１３、
基板支持台１４及びその加熱源１５から成る。反
応容器１１には透明石英等の励起光を透過する光
入射窓１２が具備されている。反応容器１１内の
基板支持台１４上に被膜形成基板、例えばシリコ
ンウエハ１６を並べ、シリコンウエハ１６表面に
ほぼ垂直に励起光を照射している。加熱源１５は
抵抗加熱ヒーターや赤外線ランプ等が用いられて
いる。
基板支持台１４及びその加熱源１５から成る。反
応容器１１には透明石英等の励起光を透過する光
入射窓１２が具備されている。反応容器１１内の
基板支持台１４上に被膜形成基板、例えばシリコ
ンウエハ１６を並べ、シリコンウエハ１６表面に
ほぼ垂直に励起光を照射している。加熱源１５は
抵抗加熱ヒーターや赤外線ランプ等が用いられて
いる。
反応ガス供給系２０は、モノシラン（SiH4）、
酸素（O2）、アンモニア（NH3）、亜酸化窒素
（N2O）、ホスフイン（PH3）等の原料ガスが流量
計２１を通して、ヒドラジン（N2H4）等の液体
原料はキヤリアガスを用いて反応容器１１に供給
される。また、、増感剤としての水銀蒸気は恒温
槽内の水銀蒸発器２２に反応ガス又はその他のキ
ヤリアガスを流すことにより反応容器１１に供給
される。
酸素（O2）、アンモニア（NH3）、亜酸化窒素
（N2O）、ホスフイン（PH3）等の原料ガスが流量
計２１を通して、ヒドラジン（N2H4）等の液体
原料はキヤリアガスを用いて反応容器１１に供給
される。また、、増感剤としての水銀蒸気は恒温
槽内の水銀蒸発器２２に反応ガス又はその他のキ
ヤリアガスを流すことにより反応容器１１に供給
される。
排気系３０は、反応容器１１内のガスの置換及
び反応時の雰囲気の圧力調整のためロータリーポ
ンプ、ブースターポンプ等の排気装置３１が用い
られている。また、未反応ガスや反応生成物のト
ラツプや除去装置３２が付加されている。
び反応時の雰囲気の圧力調整のためロータリーポ
ンプ、ブースターポンプ等の排気装置３１が用い
られている。また、未反応ガスや反応生成物のト
ラツプや除去装置３２が付加されている。
ここで問題となるのは、反応系１０の部分で次
の点である。
の点である。
反応容器１１の励起光入射窓１２の内面にも膜
が堆積し、励起光の透過率が悪くなる。光化学反
応の速度即ち膜堆積速度は励起光の強度に比例す
るので、励起光の透過率が低下すると膜堆積速度
は減少し、更には反応が停止し所望の膜厚が得ら
れなくなつてしまう。
が堆積し、励起光の透過率が悪くなる。光化学反
応の速度即ち膜堆積速度は励起光の強度に比例す
るので、励起光の透過率が低下すると膜堆積速度
は減少し、更には反応が停止し所望の膜厚が得ら
れなくなつてしまう。
本発明の目的は、反応容器の光入射窓内面に不
所望な被膜が形成されることを防止し、これによ
つて作業性量産性のよい薄膜形成装置を提供する
にある。
所望な被膜が形成されることを防止し、これによ
つて作業性量産性のよい薄膜形成装置を提供する
にある。
本発明の特徴は、反応容器の光入射窓の内面に
不活性なガスを吹きかけ、光入射窓内面に膜堆積
に寄与する原料ガスが接触することを防止した薄
膜形成装置にある。
不活性なガスを吹きかけ、光入射窓内面に膜堆積
に寄与する原料ガスが接触することを防止した薄
膜形成装置にある。
以下本発明を実施例により詳細に説明する。
第２図は、本発明装置の一実施例、反応容器内
に堆積物を生じない不活性なガスの供給ノズルを
設け光入射窓の内面に不活性なガスを吹きつける
ように構成されている。第１図と同一箇所は同一
符号で示してある。反応容器１１はステンレス製
で大きさ直径200mm、高さ80mmの円形箱型で、透
明石英製、特に真空紫外光の短波長光の透過率の
よい合成石英製の光入射窓１２が設けられてい
る。基板支持台１４はアルミニウム製で堆積膜厚
を均一にするため外部より回転させることができ
る。加熱源１５は温度調整器付きの抵抗加熱ヒー
ターで基板１６を所望の温度に保持できる。励起
光源１３は低圧水銀ランプで波長185nｍ及び
254nｍの共鳴線を放射する。図面には省略した
がランプハウスと反応容器１１の光入射窓１２の
間は窒素ガスで置換し、光の吸収特にオゾンの発
生を防止している。
に堆積物を生じない不活性なガスの供給ノズルを
設け光入射窓の内面に不活性なガスを吹きつける
ように構成されている。第１図と同一箇所は同一
符号で示してある。反応容器１１はステンレス製
で大きさ直径200mm、高さ80mmの円形箱型で、透
明石英製、特に真空紫外光の短波長光の透過率の
よい合成石英製の光入射窓１２が設けられてい
る。基板支持台１４はアルミニウム製で堆積膜厚
を均一にするため外部より回転させることができ
る。加熱源１５は温度調整器付きの抵抗加熱ヒー
ターで基板１６を所望の温度に保持できる。励起
光源１３は低圧水銀ランプで波長185nｍ及び
254nｍの共鳴線を放射する。図面には省略した
がランプハウスと反応容器１１の光入射窓１２の
間は窒素ガスで置換し、光の吸収特にオゾンの発
生を防止している。
ガス供給系は第１図に示したものに更にもう一
つのガス供給ノズル１７を設け、水素、ハロゲン
及びその水素化物、窒素、アルゴンやヘリウム等
の不活性稀ガスの１つ又は混合ガスを供給できる
ようにした。この追加されたガス供給ノズルは直
径1/4インチのステンレス製パイプを光入射窓の
内面近傍にリング状に配置し、光入射窓に向つて
直径0.25mmのガス噴出孔が複数個設けられてい
る。
つのガス供給ノズル１７を設け、水素、ハロゲン
及びその水素化物、窒素、アルゴンやヘリウム等
の不活性稀ガスの１つ又は混合ガスを供給できる
ようにした。この追加されたガス供給ノズルは直
径1/4インチのステンレス製パイプを光入射窓の
内面近傍にリング状に配置し、光入射窓に向つて
直径0.25mmのガス噴出孔が複数個設けられてい
る。
排気系は排気速度950／minのロータリーポ
ンプと排気速度100m3／ｈのメカニカルブースタ
ーポンプを併用した。
ンプと排気速度100m3／ｈのメカニカルブースタ
ーポンプを併用した。
実験例 １
（シリコン膜の形成例）
原料ガスとしてモノシラン８ml／minを38℃に
保つた水銀蒸発器２２（水銀の蒸気圧５×
10-3Torr）を通して反応容器１１に供給する。
被膜形成基板１６は直径３インチのシリコンウエ
ハであり、基板温度は200℃に設定した。光入射
窓への膜堆積防止用の不活性ガスノズル１７には
水素400ml／minを供給した。反応容器１１内の
圧力は1.55Torrである。20分間の反応で2700〜
3200Åの膜が堆積し、平均膜堆積速度は約150
Å／minである。光入射窓内面へ不活性なガス
（本実験例では水素）を吹きつけない場合には、
光入射窓内面にもアモルフアスシリコン膜が堆積
し、数分以内で光入射窓が褐色にくもり励起光の
透過が阻止され反応が進行しなくなり、数100Å
以上の膜厚を得ることはできない。
保つた水銀蒸発器２２（水銀の蒸気圧５×
10-3Torr）を通して反応容器１１に供給する。
被膜形成基板１６は直径３インチのシリコンウエ
ハであり、基板温度は200℃に設定した。光入射
窓への膜堆積防止用の不活性ガスノズル１７には
水素400ml／minを供給した。反応容器１１内の
圧力は1.55Torrである。20分間の反応で2700〜
3200Åの膜が堆積し、平均膜堆積速度は約150
Å／minである。光入射窓内面へ不活性なガス
（本実験例では水素）を吹きつけない場合には、
光入射窓内面にもアモルフアスシリコン膜が堆積
し、数分以内で光入射窓が褐色にくもり励起光の
透過が阻止され反応が進行しなくなり、数100Å
以上の膜厚を得ることはできない。
実験例 ２
（シリコン膜の形成例(2)）
反応ガスとして５％モノシランと95％窒素の混
合ガス500ml／minを水銀蒸発器２２を通して反
応容器１１に供給する。光入射窓１２への膜堆積
防止用のガスノズル１７には塩化水素100ml／
minと窒素200ml／minの混合ガスを供給する。
基板上への膜堆積用の原流ガスと光入射窓内面へ
の膜堆積防止用のガスの混合を防ぎ両者の効率を
良くするため、両者の間に石英製のルーバー１８
（うろこ板）を設置した。ルーバー１８の板は厚
さ100μｍ、長さ６mm、間隔４mm、設定角度は励
起光の照射を妨げず、かつ両者のガスのコンダク
タンスが小さくなる様に基板面に垂直、即ち励起
光速に平行とした。排ガスは大気圧下に放出し
た。他の反応条件は実験例１の場合と同じであ
る。１時間の反応で約4000Åのアモルフアスシリ
コン膜が堆積できた。平均膜堆積速度は67Å／
minと実験例１や従来例に比べて劣るが、大気圧
下で操作でき、光入射窓１２のくもりが全くない
厚い膜を形成できる利点がある。ここで、塩化水
素ガスは、モノシランと光入射窓の直接接触を防
ぐのみでなく、光入射窓内面に不所望に堆積した
アモルフアスシリコンのエツチング作用も有して
おり、光入射窓のくもり防止には極めて効果的で
ある。
合ガス500ml／minを水銀蒸発器２２を通して反
応容器１１に供給する。光入射窓１２への膜堆積
防止用のガスノズル１７には塩化水素100ml／
minと窒素200ml／minの混合ガスを供給する。
基板上への膜堆積用の原流ガスと光入射窓内面へ
の膜堆積防止用のガスの混合を防ぎ両者の効率を
良くするため、両者の間に石英製のルーバー１８
（うろこ板）を設置した。ルーバー１８の板は厚
さ100μｍ、長さ６mm、間隔４mm、設定角度は励
起光の照射を妨げず、かつ両者のガスのコンダク
タンスが小さくなる様に基板面に垂直、即ち励起
光速に平行とした。排ガスは大気圧下に放出し
た。他の反応条件は実験例１の場合と同じであ
る。１時間の反応で約4000Åのアモルフアスシリ
コン膜が堆積できた。平均膜堆積速度は67Å／
minと実験例１や従来例に比べて劣るが、大気圧
下で操作でき、光入射窓１２のくもりが全くない
厚い膜を形成できる利点がある。ここで、塩化水
素ガスは、モノシランと光入射窓の直接接触を防
ぐのみでなく、光入射窓内面に不所望に堆積した
アモルフアスシリコンのエツチング作用も有して
おり、光入射窓のくもり防止には極めて効果的で
ある。
実験例 ３
（シリコン酸化膜の形成）
原料ガスとして５％モノシランと95％窒素の混
合ガス500ml／minを水銀蒸発器２２を通して、
及び亜酸化窒素250ml／minを反応容器１１に供
給する。基板１６は加熱していないが、水銀ラン
プ１３照射により60〜70℃に昇温する。光入射窓
１２内面への膜堆積防止用の不活性なガスとして
窒素2000ml／minを供給する。反応容器内の圧力
は大気圧である。シリコン酸化膜の形成におい
て、純粋にシリコン酸化物が膜状に形成されれば
光入射窓のくもりは発生しないが、シリコン走化
物の微粒子が付着した場合には入射光を散乱させ
励起光強度を低下させる。特に大気圧下で膜堆積
速度が大きい反応の場合にはこの傾向が大きい。
このため光入射窓内面に堆積物を生じない不活性
なガスの吹きかけが効果的となる。約15分の反応
で1μｍのシリコン酸化膜が形成できた。
合ガス500ml／minを水銀蒸発器２２を通して、
及び亜酸化窒素250ml／minを反応容器１１に供
給する。基板１６は加熱していないが、水銀ラン
プ１３照射により60〜70℃に昇温する。光入射窓
１２内面への膜堆積防止用の不活性なガスとして
窒素2000ml／minを供給する。反応容器内の圧力
は大気圧である。シリコン酸化膜の形成におい
て、純粋にシリコン酸化物が膜状に形成されれば
光入射窓のくもりは発生しないが、シリコン走化
物の微粒子が付着した場合には入射光を散乱させ
励起光強度を低下させる。特に大気圧下で膜堆積
速度が大きい反応の場合にはこの傾向が大きい。
このため光入射窓内面に堆積物を生じない不活性
なガスの吹きかけが効果的となる。約15分の反応
で1μｍのシリコン酸化膜が形成できた。
実験例 ４
（シリコン窒化膜の形成）
原料ガスとしてシリコンモノシラン８ml／min
及びアンモニア72ml／minを水銀蒸発器２２を通
して反応容器１１に供給する。基板１６は200℃
に加熱した。光入射窓１２内面への堆積防止用の
不活性なガスとしてヘリウム300ml／minを供給
する。反応容器内の圧力は３〜4Torrある。30分
間の反応2200〜2700Åの膜が堆積し、平均膜堆積
速度は約70〜90Å／minである。光入射窓内面に
不活性なガスを吹きかけない場合には約15分で反
応は停止し最大1000〜1500Å以上の膜厚を得るこ
とは困難である。
及びアンモニア72ml／minを水銀蒸発器２２を通
して反応容器１１に供給する。基板１６は200℃
に加熱した。光入射窓１２内面への堆積防止用の
不活性なガスとしてヘリウム300ml／minを供給
する。反応容器内の圧力は３〜4Torrある。30分
間の反応2200〜2700Åの膜が堆積し、平均膜堆積
速度は約70〜90Å／minである。光入射窓内面に
不活性なガスを吹きかけない場合には約15分で反
応は停止し最大1000〜1500Å以上の膜厚を得るこ
とは困難である。
以上、シリコン及びその化合物の薄膜形成につ
いて詳述したが、、更にこれらに燐やボロン等の
ドーパンドを添加した場合、又は他の材料、例え
ば化合物半導体、金属及びその酸化物・炭化物・
窒化物等の薄膜形成についても同様に本発明を用
いることがきる。
いて詳述したが、、更にこれらに燐やボロン等の
ドーパンドを添加した場合、又は他の材料、例え
ば化合物半導体、金属及びその酸化物・炭化物・
窒化物等の薄膜形成についても同様に本発明を用
いることがきる。
光入射窓内面に堆積物を生じない不活性なガス
としては、窒素やアルゴン等の光吸収断面積又は
消光断面積がほとん反応しないガスのみならず、
ハロゲンやその水素化物のように堆積物と反応し
てエツチングする性質を有するガスを用いること
がきる。特に後者の場合には、原料ガスとの混合
を少なくするためにルーバ等のコンダクタンスの
制御板や差動排気システムが有効である。
としては、窒素やアルゴン等の光吸収断面積又は
消光断面積がほとん反応しないガスのみならず、
ハロゲンやその水素化物のように堆積物と反応し
てエツチングする性質を有するガスを用いること
がきる。特に後者の場合には、原料ガスとの混合
を少なくするためにルーバ等のコンダクタンスの
制御板や差動排気システムが有効である。
本発明によれば、光CVD法において反応容器
の光入射窓内面に生ずる不所望の被膜形成や微粒
子の付着が防止でき、膜堆積速度が大きくかつ厚
い膜を形成できる。このため作業性、量産性のよ
い光CVD装置が開発できた。
の光入射窓内面に生ずる不所望の被膜形成や微粒
子の付着が防止でき、膜堆積速度が大きくかつ厚
い膜を形成できる。このため作業性、量産性のよ
い光CVD装置が開発できた。
第１図は従来の光CVD装置の概略図、第２図
は本発明による光CVD装置の概略図である。 １１……反応容器、１２……光入射窓、１３…
…励起光源、１４……基板支持台、１５……加熱
装置、１６……基板、１７……光入射窓くもり防
止用ガスノズル、１８……ルーバー。
は本発明による光CVD装置の概略図である。 １１……反応容器、１２……光入射窓、１３…
…励起光源、１４……基板支持台、１５……加熱
装置、１６……基板、１７……光入射窓くもり防
止用ガスノズル、１８……ルーバー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (a) 選択された波長の光を入射する窓を有す
る反応容器と、 (b) 反応容器内にあつて薄膜を形成する基板を載
置する面が入射光に対し略直角をなす基板支持
台と、 (c) 基板を所定温度に加熱する温度調節機能を有
する加熱手段と、 (d) 反応容器内に反応ガスを案内する手段、 (e) 反応容器から排ガスを排気し反応容器内の圧
力を調整する手段と、、 (f) 反応容器の光を入射する窓の内面に不活性ガ
スを吹き付ける手段と、 (g) 反応容器内の支持台とガスを吹き付ける手段
との間に配置した光を入射する方向と略平行を
なす〓間を有するルーバーと、 を具備することを特徴とする光励起気相化学反応
を用いた薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59036045A JPS60182128A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59036045A JPS60182128A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60182128A JPS60182128A (ja) | 1985-09-17 |
| JPH0544818B2 true JPH0544818B2 (ja) | 1993-07-07 |
Family
ID=12458736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59036045A Granted JPS60182128A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60182128A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3025837U (ja) * | 1995-06-09 | 1996-06-25 | 佐々木通商株式会社 | トレイを兼ねるコーヒーパック等の函 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5436621Y2 (ja) * | 1975-09-11 | 1979-11-05 | ||
| JPS52127065A (en) * | 1976-04-16 | 1977-10-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Gas phase growing method of semiconductor and its device |
| JPS58119336A (ja) * | 1982-01-08 | 1983-07-15 | Ushio Inc | 光反応蒸着装置 |
-
1984
- 1984-02-29 JP JP59036045A patent/JPS60182128A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3025837U (ja) * | 1995-06-09 | 1996-06-25 | 佐々木通商株式会社 | トレイを兼ねるコーヒーパック等の函 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60182128A (ja) | 1985-09-17 |
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