JPH0639702B2 - 堆積膜形成法 - Google Patents
堆積膜形成法Info
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- JPH0639702B2 JPH0639702B2 JP61085509A JP8550986A JPH0639702B2 JP H0639702 B2 JPH0639702 B2 JP H0639702B2 JP 61085509 A JP61085509 A JP 61085509A JP 8550986 A JP8550986 A JP 8550986A JP H0639702 B2 JPH0639702 B2 JP H0639702B2
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- C23C—COATING 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
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- C23C16/22—Chemical 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
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はシリコンを含有する堆積膜、とりわけ機能性
膜、殊に半導体デバイス、電子写真用の感光デバイス、
画像入力用のラインセンサー、撮像デバイスなどに用い
る多結晶状のシリコン含有堆積膜を形成するのに好適な
方法に関する。
膜、殊に半導体デバイス、電子写真用の感光デバイス、
画像入力用のラインセンサー、撮像デバイスなどに用い
る多結晶状のシリコン含有堆積膜を形成するのに好適な
方法に関する。
［従来の技術］ 例えば、アモルフアスシリコン膜の形成には、真空蒸着
法、プラズマＣＶＤ法、ＣＶＤ法、反応性スパツタリン
グ法、イオンプレーテイング法、光ＣＶＤ法などが試み
られており、一般的には、プラズマＣＶＤ法が広く用い
られ、企業化されている。
法、プラズマＣＶＤ法、ＣＶＤ法、反応性スパツタリン
グ法、イオンプレーテイング法、光ＣＶＤ法などが試み
られており、一般的には、プラズマＣＶＤ法が広く用い
られ、企業化されている。
而乍らアモルフアスシリコンで構成される堆積膜は電気
的、光学的特性及び、繰返し使用で疲労特性あるいは使
用環境特性、更には均一性、再現性を含めた生産性、量
産性の点において、更に総合的な特性の向上を図る余地
がある。
的、光学的特性及び、繰返し使用で疲労特性あるいは使
用環境特性、更には均一性、再現性を含めた生産性、量
産性の点において、更に総合的な特性の向上を図る余地
がある。
特に堆積膜の応用用途によっては、電気的特性、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らねばなら
ないため、プラズマＣＶＤ法によるアモルフアスシリコ
ン堆積膜の形成においては、量産装置に多大な設備投資
が必要となり、またその量産の為の管理項目も複雑にな
って、管理許容幅も狭くなり、装置の調整も微妙である
ことからこれらのことが、今後改善すべき問題点として
指摘されている。
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らねばなら
ないため、プラズマＣＶＤ法によるアモルフアスシリコ
ン堆積膜の形成においては、量産装置に多大な設備投資
が必要となり、またその量産の為の管理項目も複雑にな
って、管理許容幅も狭くなり、装置の調整も微妙である
ことからこれらのことが、今後改善すべき問題点として
指摘されている。
他方、多結晶堆積膜の形成に於ては、常圧ＣＶＤ法やＬ
ＰＣＶＤ法などが用いられているが高温を必要とし、従
って基板材料が限定される一方、結晶粒径の制御や粒界
に存在する欠陥の補償或いは結晶面を揃えることの困難
さなどから、実用可能な特性が得られない、大面積化が
難しい、均一な膜厚或いは膜質が得られない、再現性に
乏しい等の問題点が指摘されている。
ＰＣＶＤ法などが用いられているが高温を必要とし、従
って基板材料が限定される一方、結晶粒径の制御や粒界
に存在する欠陥の補償或いは結晶面を揃えることの困難
さなどから、実用可能な特性が得られない、大面積化が
難しい、均一な膜厚或いは膜質が得られない、再現性に
乏しい等の問題点が指摘されている。
又プラズマＣＶＤ法においては、常圧ＣＶＤ法やＬＰＣ
ＶＤ法に比べ基板の低温化が可能であるが、一方安定し
たプラズマを形成するために、反応装置の構造が限定さ
れ、しかもその他のパラメータ（導入ガス種、ガス流
量、圧力、高周波電力、排気速度等）も多く存在し、プ
ラズマに与える影響も各々大きい。従ってこれらのパラ
メータのわずかな変動及びその組み合わせによってプラ
ズマが微妙に変動し、堆積膜の均一性や電気的、光学的
特性に悪影響を及ぼすことが少なくなかった。さらにプ
ラズマ中に存在する電子やイオンの堆積膜に対する衝撃
によるダメージも大きく、膜特性を劣化させる要因の一
つとなっている。
ＶＤ法に比べ基板の低温化が可能であるが、一方安定し
たプラズマを形成するために、反応装置の構造が限定さ
れ、しかもその他のパラメータ（導入ガス種、ガス流
量、圧力、高周波電力、排気速度等）も多く存在し、プ
ラズマに与える影響も各々大きい。従ってこれらのパラ
メータのわずかな変動及びその組み合わせによってプラ
ズマが微妙に変動し、堆積膜の均一性や電気的、光学的
特性に悪影響を及ぼすことが少なくなかった。さらにプ
ラズマ中に存在する電子やイオンの堆積膜に対する衝撃
によるダメージも大きく、膜特性を劣化させる要因の一
つとなっている。
上述のごとく、現状ではアモルフアスシリコン膜、多結
晶シリコン膜の双方において、その形成方法に帰因する
問題点が存在しており、特に、堆積膜の電気的特性の向
上並びに安定性の面から多結晶シリコン膜の形成におい
て、その実用可能な特性、均一性安定性を維持しつつ、
低コストで大面積の多結晶シリコン膜を形成する方法を
開発することが望まれている。
晶シリコン膜の双方において、その形成方法に帰因する
問題点が存在しており、特に、堆積膜の電気的特性の向
上並びに安定性の面から多結晶シリコン膜の形成におい
て、その実用可能な特性、均一性安定性を維持しつつ、
低コストで大面積の多結晶シリコン膜を形成する方法を
開発することが望まれている。
前記解決策の一つとして光ＣＶＤ法があるが、従来の光
ＣＶＤ法では、多結晶堆積膜を制御性良く作成すること
が困難であり、結晶粒界の電気的特性が悪く、また面方
位あるいは結晶粒径の制御も困難であった。また光ＣＶ
Ｄ法では使用可能な原料ガスに限りがあった。
ＣＶＤ法では、多結晶堆積膜を制御性良く作成すること
が困難であり、結晶粒界の電気的特性が悪く、また面方
位あるいは結晶粒径の制御も困難であった。また光ＣＶ
Ｄ法では使用可能な原料ガスに限りがあった。
本発明は上述した常圧ＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法、プラズ
マＣＶＤ法及び光ＣＶＤ法の欠点を除去し、しかも従来
の形成方法によらない新規な多結晶堆積膜形成方法を提
供するものである。
マＣＶＤ法及び光ＣＶＤ法の欠点を除去し、しかも従来
の形成方法によらない新規な多結晶堆積膜形成方法を提
供するものである。
［発明の目的］ 本発明の目的は、形成される多結晶膜の諸特性、成膜速
度、再現性の向上及び膜品質の均一化を図りながら、膜
の大面積化に適し、膜の生産性の向上及び量産化を容易
に達成することのできる多結晶堆積膜形成法を提供する
ことにある。
度、再現性の向上及び膜品質の均一化を図りながら、膜
の大面積化に適し、膜の生産性の向上及び量産化を容易
に達成することのできる多結晶堆積膜形成法を提供する
ことにある。
［発明の概要］ 本発明の堆積膜形成法は、基体上に堆積膜を形成する為
の成膜空間内に、ケイ素とハロゲンを含む化合物を分解
することにより生成される活性種（Ａ）と、該活性種
（Ａ）と化学的相互作用をする、成膜用の化学物質より
生成される活性種（Ｂ）とを夫々別々に導入し、相互的
に化学反応させる事によって前記基体上に堆積膜を形成
するにあたって、前記基体上に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または促進し得る材料を
表面上に離散的に予め配しておき、該堆積膜に対してエ
ツチング作用を有するガスまたはその分解物を供給する
と共に、前記エツチング作用を有するガスまたはその分
解物に光エネルギーを照射して前記堆積膜に対するエツ
チング活性を選択的に増大せしめ、特定の面方位の結晶
成長を優先的に行うことで一定の結晶面方位を優先的に
有する結晶性堆積膜を形成することにある。
の成膜空間内に、ケイ素とハロゲンを含む化合物を分解
することにより生成される活性種（Ａ）と、該活性種
（Ａ）と化学的相互作用をする、成膜用の化学物質より
生成される活性種（Ｂ）とを夫々別々に導入し、相互的
に化学反応させる事によって前記基体上に堆積膜を形成
するにあたって、前記基体上に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または促進し得る材料を
表面上に離散的に予め配しておき、該堆積膜に対してエ
ツチング作用を有するガスまたはその分解物を供給する
と共に、前記エツチング作用を有するガスまたはその分
解物に光エネルギーを照射して前記堆積膜に対するエツ
チング活性を選択的に増大せしめ、特定の面方位の結晶
成長を優先的に行うことで一定の結晶面方位を優先的に
有する結晶性堆積膜を形成することにある。
又、本発明によれば、成膜空間の雰囲気温度、基体温度
を所望に従って任意に制御することにより、より安定し
たＣＶＤ法とすることができる。
を所望に従って任意に制御することにより、より安定し
たＣＶＤ法とすることができる。
更に、励起エネルギーは成膜用の基体近傍に到達した各
活性種に一様にあるいは選択的制御的に付与されるが、
光エネルギーを使用すれば、適宜の光学系を用いて基体
の全体に照射して堆積膜を形成することができるし、あ
るいは所望部分のみに選択的制御的に照射して部分的に
堆積膜を形成することができ、またレジスト等を使用し
て所定の図形部分のみに照射し堆積膜を形成できるなど
の便利さを有しているため、有利に用いられる。
活性種に一様にあるいは選択的制御的に付与されるが、
光エネルギーを使用すれば、適宜の光学系を用いて基体
の全体に照射して堆積膜を形成することができるし、あ
るいは所望部分のみに選択的制御的に照射して部分的に
堆積膜を形成することができ、またレジスト等を使用し
て所定の図形部分のみに照射し堆積膜を形成できるなど
の便利さを有しているため、有利に用いられる。
本発明の方法が従来のＣＶＤ法と違う点の１つは、あら
かじめ成膜空間とは異なる空間（以下、活性化空間とい
う）に於いて活性化された活性種を使う事である。この
ことにより、従来のＣＶＤ法より成膜速度を飛躍的に伸
ばすことができ、加えて堆積膜形成の際の基体温度も一
層の低温化を図ることが可能になり、膜品質の安定した
堆積膜を工業的に大量に、しかも低コストで提供でき
る。本発明では、成膜空間に導入される活性化空間
（Ａ）からの活性種（Ａ）は、生産性及び取扱い易さな
どの点から、その寿命が0.1秒以上、より好ましくは１
秒以上、最適には１０秒以上あるものが、所望に従って
選択されて使用され、この活性種（Ａ）の構成要素が成
膜空間で形成される堆積膜を構成する成分を構成するも
のとなる。又、成膜用の化学物質は、活性化空間（Ｂ）
に於いて活性化エネルギーの作用されて活性化されて、
成膜空間に導入され、同時に活性化空間（Ａ）から導入
され、形成される堆積膜の構成成分となる構成要素を含
む活性種（Ａ）と化学的に相互作用する。その結果、所
望の基体上に堆積膜が容易に形成される。
かじめ成膜空間とは異なる空間（以下、活性化空間とい
う）に於いて活性化された活性種を使う事である。この
ことにより、従来のＣＶＤ法より成膜速度を飛躍的に伸
ばすことができ、加えて堆積膜形成の際の基体温度も一
層の低温化を図ることが可能になり、膜品質の安定した
堆積膜を工業的に大量に、しかも低コストで提供でき
る。本発明では、成膜空間に導入される活性化空間
（Ａ）からの活性種（Ａ）は、生産性及び取扱い易さな
どの点から、その寿命が0.1秒以上、より好ましくは１
秒以上、最適には１０秒以上あるものが、所望に従って
選択されて使用され、この活性種（Ａ）の構成要素が成
膜空間で形成される堆積膜を構成する成分を構成するも
のとなる。又、成膜用の化学物質は、活性化空間（Ｂ）
に於いて活性化エネルギーの作用されて活性化されて、
成膜空間に導入され、同時に活性化空間（Ａ）から導入
され、形成される堆積膜の構成成分となる構成要素を含
む活性種（Ａ）と化学的に相互作用する。その結果、所
望の基体上に堆積膜が容易に形成される。
本発明が従来のＣＶＤ法と違う第２の点は、堆積膜の形
成と同時に、外部から導入されたエツチング活性あるい
は潜性エツチング活性を有するガスまたはその分解生成
物の、膜成長表面に於る、エツチング効果により結晶の
一定面方位を優先的に有する多結晶堆積膜を形成するこ
とが可能になった事である。即ち、シリコンの多結晶成
長時には、成長速度の面方位依存性がある。これは、膜
堆積方法や堆積条件により異なるが、本発明の方法では
（１，１，０）＞（１，１，１）＞（１，０，０）が優
勢である。この条件下でエツチングガスの種類や、エツ
チング条件を適当に選択することにより、より強い配向
性の（１，１，０）》（１，１，１）》（１，０，０）
条件を実現でき、ひいては（１，１，０）面のみに配向
した粒径の大きな堆積膜の形成が可能となる。
成と同時に、外部から導入されたエツチング活性あるい
は潜性エツチング活性を有するガスまたはその分解生成
物の、膜成長表面に於る、エツチング効果により結晶の
一定面方位を優先的に有する多結晶堆積膜を形成するこ
とが可能になった事である。即ち、シリコンの多結晶成
長時には、成長速度の面方位依存性がある。これは、膜
堆積方法や堆積条件により異なるが、本発明の方法では
（１，１，０）＞（１，１，１）＞（１，０，０）が優
勢である。この条件下でエツチングガスの種類や、エツ
チング条件を適当に選択することにより、より強い配向
性の（１，１，０）》（１，１，１）》（１，０，０）
条件を実現でき、ひいては（１，１，０）面のみに配向
した粒径の大きな堆積膜の形成が可能となる。
更に本発明では、前記膜成長表面に於るエツチング効果
をエツチング選択性をもたらす光エネルギー照射によっ
て支援している。即ちエツチングガスが光励起されエツ
チング活性を増し、特定方向の結晶成長を効率化してい
る。この光エネルギー照射は、成膜原料ガスに対するよ
りもエツチングガスに効率的に働くように選択すること
ができる。
をエツチング選択性をもたらす光エネルギー照射によっ
て支援している。即ちエツチングガスが光励起されエツ
チング活性を増し、特定方向の結晶成長を効率化してい
る。この光エネルギー照射は、成膜原料ガスに対するよ
りもエツチングガスに効率的に働くように選択すること
ができる。
さらに、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径を決定でき、適当な堆積
条件を選択するこで一定の粒径のみを有する多結晶シリ
コン膜を形成することが可能となる。
基体上に配することで結晶粒径を決定でき、適当な堆積
条件を選択するこで一定の粒径のみを有する多結晶シリ
コン膜を形成することが可能となる。
本発明において、活性化空間（Ａ）に導入されるケイ素
とハロゲンを含む化合物としては、例えば鎖状または環
状シラン化合物の水素原子の一部乃至全部をハロゲン原
子で置換した化合物が用いられ、具体的には、例えば、
ＳｉｕＹ２ｕ＋２（ｕは１以上の整数、ＹはＦ，Ｃｌ，
Ｂｒ及びＩより選択される少なくとも一種の元素であ
る。）で示される鎖状ハロゲン化ケイ素、ＳｉｖＹ２ｖ
（ｖは３以上の整数、Ｙは前述の意味を有する。）で示
される環状ハロゲン化ケイ素、ＳｉｕＨｘＹｙ（ｕ及び
Ｙは前述の意味を有する。ｘ＋ｙ＝２ｕ又は２ｕ＋２で
ある。）で示される鎖状又は環状化合物などが挙げられ
る。
とハロゲンを含む化合物としては、例えば鎖状または環
状シラン化合物の水素原子の一部乃至全部をハロゲン原
子で置換した化合物が用いられ、具体的には、例えば、
ＳｉｕＹ２ｕ＋２（ｕは１以上の整数、ＹはＦ，Ｃｌ，
Ｂｒ及びＩより選択される少なくとも一種の元素であ
る。）で示される鎖状ハロゲン化ケイ素、ＳｉｖＹ２ｖ
（ｖは３以上の整数、Ｙは前述の意味を有する。）で示
される環状ハロゲン化ケイ素、ＳｉｕＨｘＹｙ（ｕ及び
Ｙは前述の意味を有する。ｘ＋ｙ＝２ｕ又は２ｕ＋２で
ある。）で示される鎖状又は環状化合物などが挙げられ
る。
具体的には例えばＳｉＦ４，（ＳｉＦ２）５，（ＳｉＦ
２）６，（ＳｉＦ２）４，Ｓｉ２Ｆ６，Ｓｉ３Ｆ８，Ｓ
ｉＨＦ３，ＳｉＨ２Ｆ２，ＳｉＣｌ４，（ＳｉＣｌ２）
５，ＳｉＢｒ４，（ＳｉＢｒ２）５，Ｓｉ２Ｃｌ６，Ｓ
ｉ２Ｂｒ６，ＳｉＨＣｌ３，ＳｉＨ３Ｃｌ，ＳｉＨ２Ｃ
ｌ２，ＳｉＨＢｒ３，ＳｉＨｉ３，Ｓｉ２Ｃｌ３Ｆ３な
どのガス状態の又は容易にガス化し得るものが挙げられ
る。
２）６，（ＳｉＦ２）４，Ｓｉ２Ｆ６，Ｓｉ３Ｆ８，Ｓ
ｉＨＦ３，ＳｉＨ２Ｆ２，ＳｉＣｌ４，（ＳｉＣｌ２）
５，ＳｉＢｒ４，（ＳｉＢｒ２）５，Ｓｉ２Ｃｌ６，Ｓ
ｉ２Ｂｒ６，ＳｉＨＣｌ３，ＳｉＨ３Ｃｌ，ＳｉＨ２Ｃ
ｌ２，ＳｉＨＢｒ３，ＳｉＨｉ３，Ｓｉ２Ｃｌ３Ｆ３な
どのガス状態の又は容易にガス化し得るものが挙げられ
る。
活性種（Ａ）を生成させるためには、前記ケイ素とハロ
ゲンを含む化合物に加えて、必要に応じてケイ素単体等
他のケイ素化合物、水素、ハロゲン化合物（例えばＦ２
ガス、Ｃｌ２ガス、ガス化したＢｒ２，Ｉ２等）などを
併用することができる。
ゲンを含む化合物に加えて、必要に応じてケイ素単体等
他のケイ素化合物、水素、ハロゲン化合物（例えばＦ２
ガス、Ｃｌ２ガス、ガス化したＢｒ２，Ｉ２等）などを
併用することができる。
本発明において、活性化空間（Ａ）で活性種（Ａ）を生
成させる方法としては、各々の条件、装置を考慮してマ
イクロ波、ＲＦ、低周波、ＤＣ等の電気エネルギー、ヒ
ータ加熱、赤外線加熱等による熱エネルギー、光エネル
ギーなどの活性化エネルギーが使用される。
成させる方法としては、各々の条件、装置を考慮してマ
イクロ波、ＲＦ、低周波、ＤＣ等の電気エネルギー、ヒ
ータ加熱、赤外線加熱等による熱エネルギー、光エネル
ギーなどの活性化エネルギーが使用される。
上述したものに、活性化空間（Ａ）で熱，光，電気など
の励起エネルギーを加えることにより、活性種（Ａ）が
生成される。
の励起エネルギーを加えることにより、活性種（Ａ）が
生成される。
本発明の方法で用いられる活性化空間（Ｂ）に於いて、
活性種（Ｂ）を生成させる前記成膜用の化学物質として
は、水素ガス及び／又はハロゲン化合物（例えばＦ２ガ
ス、Ｃｌ２ガス、ガス化したＢｒ２、Ｉ２等）が有利に
用いられる。また、これらの成膜用の化学物質に加え
て、例えばヘリウム、アルゴン、ネオン等の不活性ガス
を用いることもできる。これらの成膜用の化学物質の複
数を用いる場合には、予め混合して活性化空間（Ｂ）内
にガス状態で導入することもできるし、あるいはこれら
の成膜用の化学物質をガス状態で夫々独立した供給源か
ら各個別に供給し、活性化空間（Ｂ）に導入することも
できるし、又夫々独立の活性化空間に導入して、夫々個
別に活性化することも出来る。
活性種（Ｂ）を生成させる前記成膜用の化学物質として
は、水素ガス及び／又はハロゲン化合物（例えばＦ２ガ
ス、Ｃｌ２ガス、ガス化したＢｒ２、Ｉ２等）が有利に
用いられる。また、これらの成膜用の化学物質に加え
て、例えばヘリウム、アルゴン、ネオン等の不活性ガス
を用いることもできる。これらの成膜用の化学物質の複
数を用いる場合には、予め混合して活性化空間（Ｂ）内
にガス状態で導入することもできるし、あるいはこれら
の成膜用の化学物質をガス状態で夫々独立した供給源か
ら各個別に供給し、活性化空間（Ｂ）に導入することも
できるし、又夫々独立の活性化空間に導入して、夫々個
別に活性化することも出来る。
本発明において、成膜空間に導入される前記活性種
（Ａ）と前記活性種（Ｂ）との量の割合は、成膜条件、
活性種の種類などで適宜所望に従って決められるが、好
ましくは１０：１〜１：１０（導入流量比）が適当であ
り、より好ましくは８：２〜４：６とされるのが望まし
い。
（Ａ）と前記活性種（Ｂ）との量の割合は、成膜条件、
活性種の種類などで適宜所望に従って決められるが、好
ましくは１０：１〜１：１０（導入流量比）が適当であ
り、より好ましくは８：２〜４：６とされるのが望まし
い。
ハロゲンを成分として含む化合物は、ガス状態で直接成
膜空間内に導入しても差支えないし、或いは、予め活性
化空間（Ａ）乃至は活性化空間（Ｂ）、又は第３の活性
化空間（Ｃ）で活性化してその後、成膜空間に導入する
こともできる。
膜空間内に導入しても差支えないし、或いは、予め活性
化空間（Ａ）乃至は活性化空間（Ｂ）、又は第３の活性
化空間（Ｃ）で活性化してその後、成膜空間に導入する
こともできる。
本発明におけるエツチング作用を有するガスまたは活性
種としては、Ｆ２，Ｃｌ２，ガス化したＢｒ２，Ｉ２な
どのハロゲン、ＣＨＦ３，ＣＦ４，Ｃ２Ｆ６，ＣＣ
ｌ４，ＣＢｒＦ３，ＣＣｌ２Ｆ２，ＣＣｌ３Ｆ，ＣＣｌ
Ｆ３，Ｃ２Ｃｌ２Ｆ４などのハロゲン化炭素、ＢＣ
ｌ３，ＢＦ３などのハロゲン化ホウ素をはじめとするＳ
Ｆ６，ＮＦ３，ＰＦ５，ＸｅＦ２などのハロゲン化物、
更にこれらのガスによるＦ＊，Ｃｌ＊などのラジカル、
ＣＦ３ ＋，ＣＣｌ３ ＋などのイオンが用いられる。これ
らは混合して用いることもできるし、膜に影響を及ぼさ
ない程度のＯ２，Ｈ２、その他ガスを添加してエツチン
グ特性をコントロールすることができる。
種としては、Ｆ２，Ｃｌ２，ガス化したＢｒ２，Ｉ２な
どのハロゲン、ＣＨＦ３，ＣＦ４，Ｃ２Ｆ６，ＣＣ
ｌ４，ＣＢｒＦ３，ＣＣｌ２Ｆ２，ＣＣｌ３Ｆ，ＣＣｌ
Ｆ３，Ｃ２Ｃｌ２Ｆ４などのハロゲン化炭素、ＢＣ
ｌ３，ＢＦ３などのハロゲン化ホウ素をはじめとするＳ
Ｆ６，ＮＦ３，ＰＦ５，ＸｅＦ２などのハロゲン化物、
更にこれらのガスによるＦ＊，Ｃｌ＊などのラジカル、
ＣＦ３ ＋，ＣＣｌ３ ＋などのイオンが用いられる。これ
らは混合して用いることもできるし、膜に影響を及ぼさ
ない程度のＯ２，Ｈ２、その他ガスを添加してエツチン
グ特性をコントロールすることができる。
これらのガスまたは活性種の膜面に於るエツチングへの
導入法としては、別にエツチング空間を配して成膜と交
互にくり返してもよいし、成膜空間中にエツチング活性
を有した状態で導入して、成膜と同時にエツチング作用
をさせて、結晶性膜の成長方向を限定するという効果を
与えて、本発明の目的を達してもよい。
導入法としては、別にエツチング空間を配して成膜と交
互にくり返してもよいし、成膜空間中にエツチング活性
を有した状態で導入して、成膜と同時にエツチング作用
をさせて、結晶性膜の成長方向を限定するという効果を
与えて、本発明の目的を達してもよい。
また本発明の方法により形成される堆積膜は、成膜中又
は成膜後に不純物元素でドーピングすることが可能であ
る。使用する不純物元素としては、ｐ型不純物として、
周期律表第III族Ａの元素、例えばＢ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉ
ｎ，Ｔｌ等が好適なものとして挙げられ、ｎ型不純物と
しては、周期律表第Ｖ族Ａの元素、例えばＰ，Ａｓ，Ｓ
ｂ，Ｂｉ等が好適なものとして挙げられるが、特にＢ，
Ｇａ，Ｐ，Ｓｂ等が最適である。ドーピングされる不純
物の量は、所望される電気的・光学的特性に応じて適宜
決定される。
は成膜後に不純物元素でドーピングすることが可能であ
る。使用する不純物元素としては、ｐ型不純物として、
周期律表第III族Ａの元素、例えばＢ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉ
ｎ，Ｔｌ等が好適なものとして挙げられ、ｎ型不純物と
しては、周期律表第Ｖ族Ａの元素、例えばＰ，Ａｓ，Ｓ
ｂ，Ｂｉ等が好適なものとして挙げられるが、特にＢ，
Ｇａ，Ｐ，Ｓｂ等が最適である。ドーピングされる不純
物の量は、所望される電気的・光学的特性に応じて適宜
決定される。
かかる不純物元素を成分として含む物質（不純物導入用
物質）としては、常温常圧でガス状態であるから、或は
少なくとも活性化条件下で気体であり、適宜の気化装置
で容易に気化し得る化合物を選択するものが好ましい。
この様な化合物としては、ＰＨ３，Ｐ２Ｈ４，ＰＦ３，
ＰＦ５，ＰＣｌ３，ＡｓＨ３，ＡｓＦ３，ＡｓＦ５，Ａ
ｓＣｌ３，ＳｂＨ３，ＳｂＦ５，ＳｉＨ３，ＢＦ３，Ｂ
Ｃｌ３，ＢＢｒ３，Ｂ２Ｈ６，Ｂ４Ｈ10，Ｂ５Ｈ９，Ｂ
５Ｈ11，Ｂ６Ｈ10，Ｂ６Ｈ12，ＡｌＣｌ３等を挙げるこ
とができる。不純物元素を含む化合物は、１種用いても
２種以上併用してもよい。
物質）としては、常温常圧でガス状態であるから、或は
少なくとも活性化条件下で気体であり、適宜の気化装置
で容易に気化し得る化合物を選択するものが好ましい。
この様な化合物としては、ＰＨ３，Ｐ２Ｈ４，ＰＦ３，
ＰＦ５，ＰＣｌ３，ＡｓＨ３，ＡｓＦ３，ＡｓＦ５，Ａ
ｓＣｌ３，ＳｂＨ３，ＳｂＦ５，ＳｉＨ３，ＢＦ３，Ｂ
Ｃｌ３，ＢＢｒ３，Ｂ２Ｈ６，Ｂ４Ｈ10，Ｂ５Ｈ９，Ｂ
５Ｈ11，Ｂ６Ｈ10，Ｂ６Ｈ12，ＡｌＣｌ３等を挙げるこ
とができる。不純物元素を含む化合物は、１種用いても
２種以上併用してもよい。
不純物元素を成分として含む化合物は、ガス状態で直接
成膜空間内に導入しても差支えないし、或いは、予め活
性化空間（Ａ）乃至は活性化空間（Ｂ）、又は第３の活
性化空間（Ｃ）で活性化してその後、成膜空間に導入す
ることもできる。
成膜空間内に導入しても差支えないし、或いは、予め活
性化空間（Ａ）乃至は活性化空間（Ｂ）、又は第３の活
性化空間（Ｃ）で活性化してその後、成膜空間に導入す
ることもできる。
本発明の方法において、所望の結晶質の堆積膜を選択的
に形成される為には、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
体表面に目的に応じた形で配置する必要がある。
に形成される為には、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
体表面に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
ピタキシヤル成長させることができる。
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
ピタキシヤ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。
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各
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することによって、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。
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することによって、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、シリコン単結晶
をシリコン酸化膜を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
基体上にシリコン単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。
をシリコン酸化膜を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
基体上にシリコン単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。
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の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。
いるか、きわめて近いこと。
故に、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，Ｙｂ，Ｍ
ｎ３Ｇａ，ＮｓＣｏＦ３，Ｎｉ３Ｓｎ，Ｆｅ３Ｃ，Ｎｉ
Ｔｅｘ（ｘ＜0.7），ＣｏＭｎＯ３，ＮｉＭｎＯ３，Ｍ
ａＺｎ３，ＣｕＣｌ，ＡｌＰ，Ｓｉなどが挙げられる。
さらに前述の２つの条件から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に限定
されるものではない。
を構成すべき材料としてはＧａＦ２，ＺｎＳ，Ｙｂ，Ｍ
ｎ３Ｇａ，ＮｓＣｏＦ３，Ｎｉ３Ｓｎ，Ｆｅ３Ｃ，Ｎｉ
Ｔｅｘ（ｘ＜0.7），ＣｏＭｎＯ３，ＮｉＭｎＯ３，Ｍ
ａＺｎ３，ＣｕＣｌ，ＡｌＰ，Ｓｉなどが挙げられる。
さらに前述の２つの条件から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ＳｉＯ２
膜上に、Ｓｉ３Ｎ４を離散的に配置したもの或いはＳｉ
３Ｎ４膜上をＳｉＯ２で覆い部分的に下地Ｓｉ３Ｎ４を
露出させたものが使用される。
膜上に、Ｓｉ３Ｎ４を離散的に配置したもの或いはＳｉ
３Ｎ４膜上をＳｉＯ２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Ｓｉ３Ｎ４上で生成し易く、Ｓ
ｉＯ２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
材料であれば非結晶・結晶質に依らず使用することが可
能である。
ｉＯ２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
材料であれば非結晶・結晶質に依らず使用することが可
能である。
次に図面を参照しながら、多結晶シリコン膜を堆積させ
る場合の本発明堆積膜形成法の一例を具体的に説明す
る。
る場合の本発明堆積膜形成法の一例を具体的に説明す
る。
第１図は本発明方法の実施される堆積膜形成装置の一例
の概略構成を示す部分断面図である。
の概略構成を示す部分断面図である。
第１図において１０１はその内部で多結晶シリコン膜の
堆積が行なわれる堆積室であり、堆積室１０１内は排気
管１２１を通して不図示の排気系に接続され、排気バル
ブ１２０によって堆積室１０１内を所望の圧力に保持す
ることができる。堆積室１０１の圧力は通常１０-5Ｔｏ
ｒｒ〜1.0Ｔｏｒｒ、好ましくは１０-4Ｔｏｒｒ〜1.0Ｔ
ｏｒｒに調整される。堆積室１０１には基体支持台１０
２上に所望の基体１０３が載置される。
堆積が行なわれる堆積室であり、堆積室１０１内は排気
管１２１を通して不図示の排気系に接続され、排気バル
ブ１２０によって堆積室１０１内を所望の圧力に保持す
ることができる。堆積室１０１の圧力は通常１０-5Ｔｏ
ｒｒ〜1.0Ｔｏｒｒ、好ましくは１０-4Ｔｏｒｒ〜1.0Ｔ
ｏｒｒに調整される。堆積室１０１には基体支持台１０
２上に所望の基体１０３が載置される。
１０４は基体加熱用のヒーターであり、導線１０５を介
して給電され、発熱する。基体温度は特に制限されない
が、本発明方法を実施するにあたっては、好ましくは１
００〜５００℃、より好ましくは１５０〜４００℃であ
ることが望ましい。
して給電され、発熱する。基体温度は特に制限されない
が、本発明方法を実施するにあたっては、好ましくは１
００〜５００℃、より好ましくは１５０〜４００℃であ
ることが望ましい。
１０６乃至１１１は、ガス供給源であり、ケイ素化合
物、及び必要に応じて用いられる水素、ハロゲン化合
物、不活性ガス、不純物元素を成分とする化合物の数に
応じて設けられる。原料化合物のうち液状のものを使用
する場合には、適宜の気化装置を具備させる。図中ガス
供給源１０６乃至１１１の符号にａを付したのは分岐
管、ｂを付したのは流量計、ｃを付したのは各流量計の
高圧側の圧力を計測する圧力計、ｄ又はｅを付したのは
各気体流量を調整するためのバルブである。１１２，１
２５，１２６は成膜空間へのガス導入管である。
物、及び必要に応じて用いられる水素、ハロゲン化合
物、不活性ガス、不純物元素を成分とする化合物の数に
応じて設けられる。原料化合物のうち液状のものを使用
する場合には、適宜の気化装置を具備させる。図中ガス
供給源１０６乃至１１１の符号にａを付したのは分岐
管、ｂを付したのは流量計、ｃを付したのは各流量計の
高圧側の圧力を計測する圧力計、ｄ又はｅを付したのは
各気体流量を調整するためのバルブである。１１２，１
２５，１２６は成膜空間へのガス導入管である。
１１７は光エネルギー発生装置であって、例えば水銀ラ
ンプ、キセノンランプ、炭酸ガスレーザー、アルゴンイ
オンレーザー、エキシマレーザー等が用いられる。
ンプ、キセノンランプ、炭酸ガスレーザー、アルゴンイ
オンレーザー、エキシマレーザー等が用いられる。
光エネルギー発生装置１１７から適宜の光学系を用いて
基体全体あるいは基体の所望部分に向けられた光１１８
は、矢印１１９の向きに流れている原料ガス等に照射さ
れ、成膜原料のガス等を励起し反応させる事によって基
体１０３の全体あるいは所望部分にＡ−Ｓｉの堆積膜を
形成する。
基体全体あるいは基体の所望部分に向けられた光１１８
は、矢印１１９の向きに流れている原料ガス等に照射さ
れ、成膜原料のガス等を励起し反応させる事によって基
体１０３の全体あるいは所望部分にＡ−Ｓｉの堆積膜を
形成する。
又、１１４，１２３は各々、活性種（Ａ）及び活性種
（Ｂ）を生起する活性化空間であり、１１３，１２２は
各々、活性種を生成させるためのマイクロ波プラズマ発
生装置である。
（Ｂ）を生起する活性化空間であり、１１３，１２２は
各々、活性種を生成させるためのマイクロ波プラズマ発
生装置である。
以下実施例を示し、本発明について更に詳細に説明す
る。
る。
（実施例１） 第１図に示す装置を用いて次の様にして本発明の方法に
よる堆積膜を形成した。
よる堆積膜を形成した。
基体１０３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、続いて、種々の薄膜堆積法（真空蒸着
法、スパツタリング法、プラズマ放電法、ＭＢＥ法、Ｃ
ＶＤ法等）によって基板の全面に酸化シリコン薄膜４０
２を堆積させる［同図（Ｂ）］。
０１を洗浄し、続いて、種々の薄膜堆積法（真空蒸着
法、スパツタリング法、プラズマ放電法、ＭＢＥ法、Ｃ
ＶＤ法等）によって基板の全面に酸化シリコン薄膜４０
２を堆積させる［同図（Ｂ）］。
続いて薄膜４０２上に電子線レジスト４０３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４０３を感光させ、現像によってホトレジ
スタ４０３を部分的に除去する［同図（Ｄ）］。
［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４０３を感光させ、現像によってホトレジ
スタ４０３を部分的に除去する［同図（Ｄ）］。
残留している電子線レジスト４０３をマスクとして酸化
シリコン薄膜４０２をエツチングし、所望パターンの薄
膜４０２を形成する［同図（Ｅ）］。
シリコン薄膜４０２をエツチングし、所望パターンの薄
膜４０２を形成する［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シリコンの基体を得
た。基体表面で露出したシリコン結晶の領域は直径約数
百Å、５μｍの間隔である。
間隔で酸化シリコン膜から露出したシリコンの基体を得
た。基体表面で露出したシリコン結晶の領域は直径約数
百Å、５μｍの間隔である。
次に不図示の排気装置により堆積室１０１内を排気し、
約１０-6Ｔｏｒｒに減圧した。ガス供給ボンベよりＨ２
ガス５０ｓｃｃｍをガス導入管１２５を介して活性化室
（Ｂ）１２３に導入した。活性化室（Ｂ）１２３内に導
入されたＨ２ガス等はマイクロ波プラズマ発生装置１２
２により活性化されて活性水素等とされ、導入管１２４
を通じて、活性水素等を成膜室１０１に導入した。
約１０-6Ｔｏｒｒに減圧した。ガス供給ボンベよりＨ２
ガス５０ｓｃｃｍをガス導入管１２５を介して活性化室
（Ｂ）１２３に導入した。活性化室（Ｂ）１２３内に導
入されたＨ２ガス等はマイクロ波プラズマ発生装置１２
２により活性化されて活性水素等とされ、導入管１２４
を通じて、活性水素等を成膜室１０１に導入した。
又、他方、活性化室（Ａ）１１４にＳｉＦ４ガス２０ｓ
ｃｃｍをガス導入管１１２を介して導入した。活性化室
（Ａ）１１４内に導入されたＳｉＦ４ガスはマイクロ波
プラズマ発生装置１１３により活性化されて導入管１１
２を通じて、成膜室１０１に導入した。
ｃｃｍをガス導入管１１２を介して導入した。活性化室
（Ａ）１１４内に導入されたＳｉＦ４ガスはマイクロ波
プラズマ発生装置１１３により活性化されて導入管１１
２を通じて、成膜室１０１に導入した。
さらに、エツチングガスとしてＦ２ガス１０ｓｃｃｍを
ガス導入管１２６を通じて成膜室１０１に導入した。
ガス導入管１２６を通じて成膜室１０１に導入した。
成膜室１０１内に圧力を0.02Ｔｏｒｒに保ちつつ１ＫＷ
Ｘｅランプからの光を、予めヒーター１０４によって３
５０℃に加熱された基体１０３に垂直に照射し、活性種
を相互的に化学反応させる事で多結晶シリコン膜を堆積
すると同時に、前記の光照射により、Ｆ２ガスを活性化
してＦ＊を生成し、結晶面によるエツチング速度の違い
を利用して、前記の多結晶シリコン膜を堆積と同時にエ
ツチングすることで一定の配向性の強い多結晶シリコン
膜を形成した。このとき、結晶面によるエツチング速度
の違いは（１，０，０）＞（１，１，１）＞（１，１，
０）であり、（１，１，０）面を主要な結晶面として有
する多結晶シリコン膜が形成された。すなわち形成され
た堆積膜をＸ線回折によって評価したところ、（１，
１，０）面を反映する結晶角（２θ）47.3度におけるピ
ーク強度が、各々（１，１，１）面、（１，０，０）面
を反映する結晶角（２θ）28.4度及び69.2度のピーク強
度に対して７〜１０倍の値を示した。
Ｘｅランプからの光を、予めヒーター１０４によって３
５０℃に加熱された基体１０３に垂直に照射し、活性種
を相互的に化学反応させる事で多結晶シリコン膜を堆積
すると同時に、前記の光照射により、Ｆ２ガスを活性化
してＦ＊を生成し、結晶面によるエツチング速度の違い
を利用して、前記の多結晶シリコン膜を堆積と同時にエ
ツチングすることで一定の配向性の強い多結晶シリコン
膜を形成した。このとき、結晶面によるエツチング速度
の違いは（１，０，０）＞（１，１，１）＞（１，１，
０）であり、（１，１，０）面を主要な結晶面として有
する多結晶シリコン膜が形成された。すなわち形成され
た堆積膜をＸ線回折によって評価したところ、（１，
１，０）面を反映する結晶角（２θ）47.3度におけるピ
ーク強度が、各々（１，１，１）面、（１，０，０）面
を反映する結晶角（２θ）28.4度及び69.2度のピーク強
度に対して７〜１０倍の値を示した。
基体１０３上に得られた結晶シリコン堆積膜の断面の模
式図を第４図（Ｆ）に示す。
式図を第４図（Ｆ）に示す。
結晶粒界４０５は、酸化シリコン層４０２の除かれた、
結晶基板４０１の露出部から等距離になるように結晶粒
４０４のサイズが決定されている。
結晶基板４０１の露出部から等距離になるように結晶粒
４０４のサイズが決定されている。
さらに、得られた各堆積膜試料について、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が確認された。さ
らに、透過型電子顕微鏡によって観察した結果、多結晶
シリコンの粒径は約５±0.2μｍであった。結晶粒径の
バラツキは基板全面にわたってほとんど無かった。
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が確認された。さ
らに、透過型電子顕微鏡によって観察した結果、多結晶
シリコンの粒径は約５±0.2μｍであった。結晶粒径の
バラツキは基板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ｔ±
４％以下であった。
ところ、平滑度は良好で波模様等が無く、膜厚ムラｔ±
４％以下であった。
次いで得られたノンドープの多結晶シリコン膜試料を蒸
着槽に入れ、真空度１０-5Ｔｏｒｒでクシ型のＡｌギヤ
ツプ電極（長さ２５０μ、５ｍｍ）を形成した後、印加
電圧１０Ｖで暗電流を測定し、暗電流σｄを求めて、多
結晶シリコン膜を評価した。
着槽に入れ、真空度１０-5Ｔｏｒｒでクシ型のＡｌギヤ
ツプ電極（長さ２５０μ、５ｍｍ）を形成した後、印加
電圧１０Ｖで暗電流を測定し、暗電流σｄを求めて、多
結晶シリコン膜を評価した。
上述の成膜条件並びに堆積膜の評価結果を各々第１表並
びに第２表に示す。
びに第２表に示す。
（実施例２） 基体１０３を第５図に示される工程で作成した。
まず、第５図（Ａ）に示される様な均一な材料からなる
基板５０６を洗浄し、続いて、ＣＶＤ法によって、基板
５０６全面にＡ−ＳｉＮ（アモルフアスＳｉＮ）薄膜５
０７を約２μｍの厚さで成膜させる［同図（Ｂ）］。
基板５０６を洗浄し、続いて、ＣＶＤ法によって、基板
５０６全面にＡ−ＳｉＮ（アモルフアスＳｉＮ）薄膜５
０７を約２μｍの厚さで成膜させる［同図（Ｂ）］。
続いてＡ−ＳｉＮ薄膜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−ＳｉＮの表面アニールを行な
い、Ａ−ＳｉＮ薄膜５０７の表面層〜１μｍの深さに亘
ってＣ−Ｓｉ３Ｎ４（結晶質Ｓｉ３Ｎ４）５０８を形成
する［同図（Ｃ）］。
てＮ２雰囲気中で上記Ａ−ＳｉＮの表面アニールを行な
い、Ａ−ＳｉＮ薄膜５０７の表面層〜１μｍの深さに亘
ってＣ−Ｓｉ３Ｎ４（結晶質Ｓｉ３Ｎ４）５０８を形成
する［同図（Ｃ）］。
この時レーザーは、ＡｒＦレーザー１９３ｎｍ、パルス
巾５０ｎｓｅｃ，平均パワー密度１００ｍＪ／cm2を用
い４０ｐｕ／ｓｅ照射した。続いて、このＣ−Ｓｉ３Ｎ
４２０８の表面をＯ２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ＳｉＯ２層５０９を形成
した［同図（Ｄ）］。
巾５０ｎｓｅｃ，平均パワー密度１００ｍＪ／cm2を用
い４０ｐｕ／ｓｅ照射した。続いて、このＣ−Ｓｉ３Ｎ
４２０８の表面をＯ２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ＳｉＯ２層５０９を形成
した［同図（Ｄ）］。
以上の工程によって、Ｃ−Ｓｉ３Ｎ４が定間隔で露出
し、他の部分がＳｉＯ２で覆われた基板１０３が形成さ
れた。基板表面で露出した。Ｃ−Ｓｉ３Ｎ４の領域は直
径約４Å，３μｍの間隔である。
し、他の部分がＳｉＯ２で覆われた基板１０３が形成さ
れた。基板表面で露出した。Ｃ−Ｓｉ３Ｎ４の領域は直
径約４Å，３μｍの間隔である。
さらにこの基体１０３を用いて実施例１と同様の条件で
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
行なった。
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
行なった。
この基板１０３上に得られた結晶シリコン堆積膜の断面
の模式図を第５図（Ｅ）に示す。
の模式図を第５図（Ｅ）に示す。
結晶粒界５０５はＳｉＯ２層５０９以外の、結晶基板５
０８の露出部から等距離になるように結晶粒５０４のサ
イズが決定されている。
０８の露出部から等距離になるように結晶粒５０４のサ
イズが決定されている。
さらに、得られた各堆積膜試料について、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、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板全面にわたって少なかった。
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、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板全面にわたって少なかった。
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ｔ±
４％以下であった。堆積膜の評価結果を第３表に示す。
ところ、平滑度は良好で波模様等が無く、膜厚ムラｔ±
４％以下であった。堆積膜の評価結果を第３表に示す。
（実施例３） ガス種及び流量を第４表のごとく変化させた以外は実施
例２と同等の条件で成膜した。評価結果を第５表に示
す。
例２と同等の条件で成膜した。評価結果を第５表に示
す。
（実施例４） 第６表に示す条件で活性化空間（Ａ）にドーピングガス
を導入した他は実施例１と同様の条件で成膜した。
を導入した他は実施例１と同様の条件で成膜した。
その評価結果を第７表に示す。
（実施例５） 第８表に示す条件で成膜空間にハロゲン含有ガスを導入
した他は実施例２と同様の条件で成膜した。
した他は実施例２と同様の条件で成膜した。
その評価結果を第９表に示す。
（実施例６） 活性化空間（Ａ）並びに活性化空間（Ｂ）における放電
電力を第１０表に示す様に変化させた他は実施例２と同
様の条件で成膜した。
電力を第１０表に示す様に変化させた他は実施例２と同
様の条件で成膜した。
その評価結果を第１１表に示す。
（実施例７） 基板温度を第１２表に示す様に変化させた他は実施例２
と同様の条件で成膜した。その評価結果を第１３表に示
す。
と同様の条件で成膜した。その評価結果を第１３表に示
す。
（実施例８） 内圧を第１４表に示す様に変化させた他は実施例２と同
様の条件で成膜した。その評価結果を第１５表に示す。
様の条件で成膜した。その評価結果を第１５表に示す。
（実施例９） 光源の出力を第１６表に示す様に変化させた他は実施例
２と同様の条件で成膜した。その評価結果を第１７表に
示す。
２と同様の条件で成膜した。その評価結果を第１７表に
示す。
（実施例１０） 第３図は本発明の堆積膜形成法で形成した多結晶シリコ
ンで構成される薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略
す）の構造を示す模式的な斜視部分図である。第３図に
示される多結晶シリコンＴＦＴ３００は、ガラス，セラ
ミツク等からなる基体３０６上に、ゲート電極３０１、
該ゲート電極３０１を覆う様に電気的な絶縁層３０４及
び多結晶シリコンからなる半導体層３０５を順次積層し
て形成され、半導体層３０５の面３０８上には並置的関
係で離隔されて、第１のｎ＋層３０７−１、第２の層ｎ
＋層３０７−２が設けられ、更に、第１のｎ＋層３０７
−１上にはソース電極３０２、第２のｎ＋層３０７−２
上にはドレイン電極３０３が各々設けられた構造を有し
た構成とされている。
ンで構成される薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略
す）の構造を示す模式的な斜視部分図である。第３図に
示される多結晶シリコンＴＦＴ３００は、ガラス，セラ
ミツク等からなる基体３０６上に、ゲート電極３０１、
該ゲート電極３０１を覆う様に電気的な絶縁層３０４及
び多結晶シリコンからなる半導体層３０５を順次積層し
て形成され、半導体層３０５の面３０８上には並置的関
係で離隔されて、第１のｎ＋層３０７−１、第２の層ｎ
＋層３０７−２が設けられ、更に、第１のｎ＋層３０７
−１上にはソース電極３０２、第２のｎ＋層３０７−２
上にはドレイン電極３０３が各々設けられた構造を有し
た構成とされている。
半導体層３０５上の表面（グリーンサーフエス）３０８
に接触して設けられる第１のｎ＋層３０７−１及び第２
のｎ＋層３０７−２は、半導体層３０５を形成した後、
該層表面３０８を大気又は酸素に晒すことなく形成され
るものである。なお、ソース電極３０２とドレイン電極
３０３との間の距離Ｌが５０μ、ソース電極３０２、及
びドレイン電極３０３の長さＺが１０ｍｍである。本実
施例における基体３０６上に設けられた絶縁層３０４は
実施例２と同等の工程によって形成された。すなわち、
基体３０６上にあらかじめゲート電極３０１を設け、そ
の後基体３０６全面にＣＶＤ法によってＡ−ＳｉＮ薄膜
を約２μｍの厚さで成膜させる。続いてＡ−ＳｉＮ薄膜
上にレーザーアニール装置によってＮ２雰囲気中で上記
Ａ−ＳｉＮの表面アニールを行ない、Ａ−ＳｉＮ薄膜の
表面層〜１μｍの深さに亘ってＣ−Ｓｉ３Ｎ４を形成す
る。続いてこのＣ−Ｓｉ３Ｎ４の表面をＯ２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Ｓ
ｉＯ２層を形成した。以上の工程によってＣ−Ｓｉ３Ｎ
４が定間隔で露出し、他の部分がＳｉＯ２でおおわれた
基体が形成された。基体表面で露出したＣ−Ｓｉ３Ｎ４
の領域は直径約４Åで３μｍの間隔である。
に接触して設けられる第１のｎ＋層３０７−１及び第２
のｎ＋層３０７−２は、半導体層３０５を形成した後、
該層表面３０８を大気又は酸素に晒すことなく形成され
るものである。なお、ソース電極３０２とドレイン電極
３０３との間の距離Ｌが５０μ、ソース電極３０２、及
びドレイン電極３０３の長さＺが１０ｍｍである。本実
施例における基体３０６上に設けられた絶縁層３０４は
実施例２と同等の工程によって形成された。すなわち、
基体３０６上にあらかじめゲート電極３０１を設け、そ
の後基体３０６全面にＣＶＤ法によってＡ−ＳｉＮ薄膜
を約２μｍの厚さで成膜させる。続いてＡ−ＳｉＮ薄膜
上にレーザーアニール装置によってＮ２雰囲気中で上記
Ａ−ＳｉＮの表面アニールを行ない、Ａ−ＳｉＮ薄膜の
表面層〜１μｍの深さに亘ってＣ−Ｓｉ３Ｎ４を形成す
る。続いてこのＣ−Ｓｉ３Ｎ４の表面をＯ２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Ｓ
ｉＯ２層を形成した。以上の工程によってＣ−Ｓｉ３Ｎ
４が定間隔で露出し、他の部分がＳｉＯ２でおおわれた
基体が形成された。基体表面で露出したＣ−Ｓｉ３Ｎ４
の領域は直径約４Åで３μｍの間隔である。
本実施例における半導体３０５はサンプルNo.２，３−
２と同様の条件で成膜した。
２と同様の条件で成膜した。
ドレイン電極を接地し、ソース電極、ゲート電極に電
圧を変化させながら加えた時の特性を測定した。
圧を変化させながら加えた時の特性を測定した。
ドレイン電極ＩＤ−ドレイン電圧ＶＤ特性ではNo.２，
３−２両者とも良好な飽和特性が得られていてゲート電
圧１０Ｖドレイン電圧１０Ｖで５×１０-3Ａの高い電流
が得られている。ゲート電圧ＶＧを変化させてドレイン
電流ＩＤを測定した結果より得られたＴＦＴ特性を第１
８表に示す。
３−２両者とも良好な飽和特性が得られていてゲート電
圧１０Ｖドレイン電圧１０Ｖで５×１０-3Ａの高い電流
が得られている。ゲート電圧ＶＧを変化させてドレイン
電流ＩＤを測定した結果より得られたＴＦＴ特性を第１
８表に示す。
以上より、得られた多結晶シリコン膜を用いたＴＦＴは
良好な特性を示すことが判明した。
良好な特性を示すことが判明した。
なお各ＴＦＴの半導体層は１０−１が２と１０−２が３
−２と同等の成膜条件で形成した。
−２と同等の成膜条件で形成した。
＜発明の効果＞ 以上本発明により、非常に配向性の高いグレインサイズ
の大きな膜が作成することができた。上記の配向性の高
い膜を用いた薄膜トランジスタは高い移動度を有し、デ
イスプレイやセンサーの駆動用として充分に機能するこ
とができる。
の大きな膜が作成することができた。上記の配向性の高
い膜を用いた薄膜トランジスタは高い移動度を有し、デ
イスプレイやセンサーの駆動用として充分に機能するこ
とができる。
第１図は本発明堆積膜形成装置の断面図である。 １０１……堆積室 １０２……基体 １０３……堆積膜 １０４……基体加熱用ヒーター １０６〜１１１……ガス供給源 １１４……活性化室（Ａ） １２３……活性化室（Ｂ） １１７……光エネルギー発生装置 第２図は本発明方法により堆積膜の形成された基体の平
面図である。 ２０１……基体 ２０２……堆積膜 第３図は本発明方法により形成された薄膜トランジスタ
の斜視部分図である。 ３００……薄膜トランジスタ ３０１……ゲート電極 ３０２……ソース電極 ３０３……ドレイン電極 ３０４……絶縁層 ３０５……半導体層 ３０６……基体 ３０７−１……ｎ＋層 ３０７−２……ｎ＋層 ３０８……表面 第４図並びに第５図は本発明に係る基板作成工程図であ
る。 ４０１……結晶基板 ４０２……酸化シリコン層 ４０３……ホトレジスト ４０４，５０４……シリコン結晶粒 ４０５，５０５……結晶粒界 ５０６……基板 ５０７……Ａ−ＳｉＮ ５０８……Ｃ−Ｓｉ３Ｎ４ ５０９……ＳｉＯ２
面図である。 ２０１……基体 ２０２……堆積膜 第３図は本発明方法により形成された薄膜トランジスタ
の斜視部分図である。 ３００……薄膜トランジスタ ３０１……ゲート電極 ３０２……ソース電極 ３０３……ドレイン電極 ３０４……絶縁層 ３０５……半導体層 ３０６……基体 ３０７−１……ｎ＋層 ３０７−２……ｎ＋層 ３０８……表面 第４図並びに第５図は本発明に係る基板作成工程図であ
る。 ４０１……結晶基板 ４０２……酸化シリコン層 ４０３……ホトレジスト ４０４，５０４……シリコン結晶粒 ４０５，５０５……結晶粒界 ５０６……基板 ５０７……Ａ−ＳｉＮ ５０８……Ｃ−Ｓｉ３Ｎ４ ５０９……ＳｉＯ２
Claims (1)
- 【請求項１】基体上に堆積膜を形成する為の成膜空間内
に、ケイ素とハロゲンを含む化合物を分解することによ
り生成される活性種（Ａ）と、該活性種（Ａ）と化学的
相互作用をする、成膜用の化学物質より生成される活性
種（Ｂ）とを夫々別々に導入し、相互的に化学反応させ
る事によって前記基体上に堆積膜を形成するにあたっ
て、前記基体上に堆積膜の結晶核となる材料乃至は結晶
核が選択的に形成または促進し得る材料を表面上に離散
的に予め配しておき、該堆積膜に対してエツチング作用
を有するガスまたはその分解物を供給すると共に、前記
エツチング作用を有するガスまたはその分解物に光エネ
ルギーを照射して前記堆積膜に対するエツチング活性を
選択的に増大せしめ、特定の面方位の結晶成長を優先的
に行うことを特徴とする堆積膜形成法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61085509A JPH0639702B2 (ja) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | 堆積膜形成法 |
| AU71440/87A AU597349B2 (en) | 1986-04-14 | 1987-04-13 | Process for forming deposited film |
| CA000534572A CA1333041C (en) | 1986-04-14 | 1987-04-13 | Process for forming deposited film |
| EP87303270A EP0243074B1 (en) | 1986-04-14 | 1987-04-14 | Process for forming deposited film |
| DE87303270T DE3784547T2 (de) | 1986-04-14 | 1987-04-14 | Herstellungsverfahren einer niedergeschlagenen Schicht. |
| AT87303270T ATE86795T1 (de) | 1986-04-14 | 1987-04-14 | Herstellungsverfahren einer niedergeschlagenen schicht. |
| US07/262,233 US4918028A (en) | 1986-04-14 | 1988-10-21 | Process for photo-assisted epitaxial growth using remote plasma with in-situ etching |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61085509A JPH0639702B2 (ja) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | 堆積膜形成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62240768A JPS62240768A (ja) | 1987-10-21 |
| JPH0639702B2 true JPH0639702B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=13860900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61085509A Expired - Lifetime JPH0639702B2 (ja) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | 堆積膜形成法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0243074B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0639702B2 (ja) |
| AT (1) | ATE86795T1 (ja) |
| AU (1) | AU597349B2 (ja) |
| CA (1) | CA1333041C (ja) |
| DE (1) | DE3784547T2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0241317B1 (en) * | 1986-04-11 | 1993-03-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for forming deposited film |
| CA1333040C (en) * | 1986-04-11 | 1994-11-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for forming deposited film |
| DE3786364T2 (de) * | 1986-04-14 | 1993-11-18 | Canon Kk | Verfahren zur Herstellung einer niedergeschlagenen Schicht. |
| JPH0639703B2 (ja) * | 1986-04-15 | 1994-05-25 | キヤノン株式会社 | 堆積膜形成法 |
| DE3883878T2 (de) * | 1987-07-16 | 1994-01-05 | Texas Instruments Inc | Behandlungsapparat und Verfahren. |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4637127A (en) * | 1981-07-07 | 1987-01-20 | Nippon Electric Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device |
| US4522662A (en) * | 1983-08-12 | 1985-06-11 | Hewlett-Packard Company | CVD lateral epitaxial growth of silicon over insulators |
| DE3429899A1 (de) * | 1983-08-16 | 1985-03-07 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | Verfahren zur bildung eines abscheidungsfilms |
| US4578142A (en) * | 1984-05-10 | 1986-03-25 | Rca Corporation | Method for growing monocrystalline silicon through mask layer |
| EP0241317B1 (en) * | 1986-04-11 | 1993-03-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for forming deposited film |
| CA1333040C (en) * | 1986-04-11 | 1994-11-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for forming deposited film |
| DE3786364T2 (de) * | 1986-04-14 | 1993-11-18 | Canon Kk | Verfahren zur Herstellung einer niedergeschlagenen Schicht. |
| JPH0639703B2 (ja) * | 1986-04-15 | 1994-05-25 | キヤノン株式会社 | 堆積膜形成法 |
-
1986
- 1986-04-14 JP JP61085509A patent/JPH0639702B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-04-13 CA CA000534572A patent/CA1333041C/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-04-13 AU AU71440/87A patent/AU597349B2/en not_active Ceased
- 1987-04-14 EP EP87303270A patent/EP0243074B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-04-14 AT AT87303270T patent/ATE86795T1/de not_active IP Right Cessation
- 1987-04-14 DE DE87303270T patent/DE3784547T2/de not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1333041C (en) | 1994-11-15 |
| DE3784547T2 (de) | 1993-09-30 |
| JPS62240768A (ja) | 1987-10-21 |
| DE3784547D1 (de) | 1993-04-15 |
| AU7144087A (en) | 1987-10-15 |
| EP0243074A3 (en) | 1989-02-08 |
| AU597349B2 (en) | 1990-05-31 |
| EP0243074B1 (en) | 1993-03-10 |
| ATE86795T1 (de) | 1993-03-15 |
| EP0243074A2 (en) | 1987-10-28 |
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