JPH0573830B2 - - Google Patents

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JPH0573830B2
JPH0573830B2 JP14526783A JP14526783A JPH0573830B2 JP H0573830 B2 JPH0573830 B2 JP H0573830B2 JP 14526783 A JP14526783 A JP 14526783A JP 14526783 A JP14526783 A JP 14526783A JP H0573830 B2 JPH0573830 B2 JP H0573830B2
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JP
Japan
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reactive gas
film
temperature
reduced pressure
polysilane
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JP14526783A
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English (en)
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JPS6036662A (ja
Inventor
Shunpei Yamazaki
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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    • 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

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、低温減圧気相法(LT CVD法と
いう)によりポリシランを主成分とする被膜を作
製する方法に関する。
この発明は反応性気体のポリシランを370〜650
℃の温度に加熱し、分解するとともに、被形成面
を150〜350℃の温度に保持することにより、水素
が再結合中心中和剤として添加されたアモルフア
ス構造を含む珪素を主成分とする非単結晶半導体
を作製する方法に関する。
この発明はモノシランを含むシランの反応性気
体を用いてLT CVDを行うに際し、同時に300n
m以下の波長の紫外光を被形成面または反応性気
体に照射することにより、反応性気体を高密度化
し、さらにその被膜形成速度を大きくすることを
特徴としている。即ち、光CVD法とLT CVD法
とを併用することを特徴としている。
この発明は、プラズマCVD法を用いた場合に
観察される被膜形成表面をスパツタ(損傷)する
ことなく、加えて実質的な被膜成長速度を高速度
化せしめることを特徴としている。
従来、減圧気相法(以下CVD法という)は、
反応炉内を減圧下とし、被形成面を有する基板が
最も温度が高く、反応性気体の温度がそれに比べ
て等しいまたは低い方法であつた。
その一例として、本発明人による発明(特公昭
51−1389多結晶半導体被膜の形成方法、特公昭57
−49133半導体被膜の形成方法、特公昭53−14518
窒化珪素被膜の作製方法、特公昭53−33667半導
体装置作製方法、特公昭56−52877酸化珪素被膜
の作製方法)が知られている。
しかし本発明方法はこれらとは逆に、被形成面
の温度が反応性気体の温度に比べて低い温度とし
ていることを特徴とする低温気相反応方法に関す
る。さらに本発明は反応性気体として、ポリシラ
ンを用いたLT CVD法またはシランを用いた光
エネルギ併用のLT CVD法を特徴とし、その結
果、被形成面の温度を150〜350℃とすることによ
り形成される半導体被膜中には1〜15atom%の
濃度に水素が添加されていることをその構成要件
とし、半導体被膜の形成に関し、被形成面をスパ
ツタ(損傷)させることなく、50Å/分以上の高
い被膜成長速度を得たものである。
以下に図面に従つて本発明を記す。
第1図は本発明に用いられた横型CVD装置の
概要を示す。
図面において、反応系10は石英反応炉2、
300nm以下の波長の光、例えば185nm、254nm
の光エネルギを供給する水銀灯9、反応性気体を
加熱する外部加熱を行う抵抗加熱炉3、被膜が石
英上にコートされないようにする油膜48、被形
成面を有する基板1、基板ホルダ4、ホルダの温
度を所定の温度とする冷却媒体の供給源5、流量
計6、ノズル8にて作製した。
基板1を所定の温度150〜350℃に冷却した後、
真空ポンプ7にて外部に放出している。
この図面では冷却媒体として窒素を用いた。ガ
ス系20は26よりポリシラン(主成分をジシラ
ン〔Si2H6〕とする)またはシラン一般にはモノ
シラン(SiH4)を流量計29、バルブ28を経
て加えた。またキヤリアガスまたはパージ用ガス
である水素を27より供給した。
排気系30はバルブ13を経て真空ポンプ12
により排気する。
第2図は第1図の反応炉でLT CVD法にて作
製した場合の被膜成長速度を示す。
図面において、被膜面の温度と被膜成長速度と
の関係を示す。曲線15は空間の温度370℃、さ
らに500℃16、570℃17、650℃18をそれぞ
れ有している。この場合ジシランは5c.c./分であ
り、圧力は160torr以下の減圧下ここでは10〜
0.5torr特に2torrとした。これをジシランではな
くモノシラン(SiH4)を用いると、曲線14が
得られるのみであつた。実用上の被膜成長速度
(50Å/分以上)を水素を含有する400℃以下、好
ましくは350〜150℃の温度で有せしめることは不
可能であつた。
他方、本発明に示されるごとく、ポリシランを
用いることは、被膜成長速度を50Å/分〜150
Å/分と実用上可能な範囲で行うことができ、き
わめて有効であることが判明した。
第2図において、反応空間の温度をそれぞれ
650℃(曲線18)、570℃(曲線17)、470℃
(曲線16)、370℃(曲線15)として各曲線が
得られた。
さらに被形成面の温度を150℃以下とすると、
形成されるものが被膜に加えてフレークが混在し
て、実用上半導体の特性を得ることができなかつ
た。かかる反応温度に対し、300nm以下の波長
を有する紫外光(5〜500mW/cm2例えば250m
W/cm2)を照射して、フオトLT CVDとして実
施した。すると被膜成長速度をモノシランを用い
た場合でも曲線14より曲線24にさらに向上さ
せることができた。さらに重要なことは、形成さ
れた被膜の電気特性に見られる。即ち、第1図に
示すごとく、紫外光(254nm、185nm)を照射
すると、そのシリコン膜の不純物を添加していな
い場合であつても、AM1(100mW/cm2)にて8
×104(Ωcm)-1、暗伝導度3×1011(Ωcm)-1を得る
ことができた。紫外光を照射しない場合は、1×
104(Ωcm)-1と1×1010(Ωcm)-1であつた。即ちフ
オトセンシテイビテイを1桁以上向上させること
が判明した。
これを紫外光を併用してポリシランの反応性気
体とする場合も6桁のフオトセンシテイビテイを
得ることができた。
本発明方法において、その不純物の含有量を
SIMS(カメラ社製3F型)およびFTIR(フーリエ
型赤外線分量器)で調べると、その中にある酸素
は5×1017cm-3以下であり、炭素は5×1017cm-3
以下であつた。これは本発明方法においては、不
純物として水または炭化水素がかかる温度でジシ
ランと反応せず、結果としてその反応生成物とし
ての酸化珪素、炭化珪素を被膜中に取り込まない
ためと推定される。
このことはPCVD法(プラズマ気相反応法)と
比べた場合、その不純物混入の程度が一般には1
〜20×1019cm-3であることを考えると、出発材料
の純度に対し、工業的な余裕を有せしめることが
できることが判明した。
また紫外光を照射した場合、反応性気体がモノ
シランであつても、その被膜成長速度が第2図曲
線14より曲線24に変成することが可能となつ
た。このため、光エネルギは1KW出力(基板面
積2×20cm2(40cm2)250mW/cm2)であつた。
水銀励起法を用いることなく、シランを分解す
ることが370〜650℃の温度の熱エネルギを併用す
ることにより可能となつたことは、きわめて工業
的効果が大きい。特にポリシランは1g当たり1
万〜2万円するに対し、モノシランは1g当たり
100〜130円であることを考えると、反応に光エネ
ルギを必要としても工業的採算ベースにのるもの
と推定される。
また本発明方法において、反応性気体として
LT CVD法においては、ポリシランを用いたこ
と、または光エネルギを併用してLT CVD法に
おいてはモノシランまたはポリシランを用いたこ
とを特徴としている。しかしかかる本発明方法を
実施する際これらは価または価の不純物であ
るジボランまたはフオスヒンを同時に添加したP
またはN型の水素の添加されたシリコン半導体を
形成してもよい。
本発明において、8μ以上の遠赤外特にSi−Hの
共鳴吸収が起きる10〜13μの波長において0.1〜
1W/cmの光エネルギを加えることも紫外光照射
と同様に有効である。
さらにシリコン半導体の添加物としてフオスヒ
ン、メタン、ゲルマンに添加して、SixC1-x(0<
x<1)、Si3N4-x(0<x<4)、SixGe1-x(0<
x<1)を作ることは可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に用いた装置の概要を示す。第
2図は本発明方法で得られた被膜成長速度の特性
を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 減圧下にポリシランを主成分とする反応性気
    体を導入し、被形成面に水素が添加された非単結
    晶珪素を主成分とする被膜を作製するに際し、前
    記反応性気体のポリシランを370〜650℃の温度に
    加熱するとともに、前記被膜表面は150〜350℃に
    保持させたことを特徴とする減圧気相法。 2 減圧下にシランを主成分とする反応性気体を
    導入し、被形成面に水素が添加された非単結晶珪
    素を主成分とする被膜を作製するに際し、前記反
    応性気体のシランを370〜650℃の温度に加熱する
    とともに、前記被膜表面は150〜350℃に保持さ
    せ、さらに加えて300nm以下の波長の紫外光ま
    たは8μ以上の遠赤外光の光エネルギを被形成面
    または反応性気体に照射することを特徴とする減
    圧気相法。
JP14526783A 1983-08-08 1983-08-08 減圧気相法 Granted JPS6036662A (ja)

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JP3121131B2 (ja) * 1991-08-09 2000-12-25 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 低温高圧のシリコン蒸着方法
US9443730B2 (en) 2014-07-18 2016-09-13 Asm Ip Holding B.V. Process for forming silicon-filled openings with a reduced occurrence of voids
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US10460932B2 (en) 2017-03-31 2019-10-29 Asm Ip Holding B.V. Semiconductor device with amorphous silicon filled gaps and methods for forming

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JPS6036662A (ja) 1985-02-25

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