JPH09213638A - 半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
半導体薄膜の製造方法Info
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- JPH09213638A JPH09213638A JP1606496A JP1606496A JPH09213638A JP H09213638 A JPH09213638 A JP H09213638A JP 1606496 A JP1606496 A JP 1606496A JP 1606496 A JP1606496 A JP 1606496A JP H09213638 A JPH09213638 A JP H09213638A
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Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温における圧力の測定及び高圧の測定がで
き、かつ、高いゲージ率を有する半導体薄膜の製造方法
を提供する。 【解決手段】 ドーピング濃度が小さくなるにしたが
い、ゲージ率Ｇは大きくなるが、電導率σは小さくなる
傾向にある。ここで、ドーピング濃度が１％以上ではゲ
ージ率Ｇが小さくなり、感圧抵抗材料としてのメリット
がなくなり、また、ドーピング濃度が０．０１％以下で
は導電率σが小さくなりすぎてデバイスとしての使用が
困難になる。従って、フォスフィン流量：シラン流量は
１０2〜１０4の範囲である。また、高いゲージ率Ｇを得
るためには、半導体薄膜はアモルファス状態ではなく、
微結晶状態にする必要があり、微結晶シリコン形成のた
めには、シラン流量：水素流量を１：８０以上にする必
要がある。
き、かつ、高いゲージ率を有する半導体薄膜の製造方法
を提供する。 【解決手段】 ドーピング濃度が小さくなるにしたが
い、ゲージ率Ｇは大きくなるが、電導率σは小さくなる
傾向にある。ここで、ドーピング濃度が１％以上ではゲ
ージ率Ｇが小さくなり、感圧抵抗材料としてのメリット
がなくなり、また、ドーピング濃度が０．０１％以下で
は導電率σが小さくなりすぎてデバイスとしての使用が
困難になる。従って、フォスフィン流量：シラン流量は
１０2〜１０4の範囲である。また、高いゲージ率Ｇを得
るためには、半導体薄膜はアモルファス状態ではなく、
微結晶状態にする必要があり、微結晶シリコン形成のた
めには、シラン流量：水素流量を１：８０以上にする必
要がある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体圧力センサ
等の感圧抵抗材料として用いられる半導体薄膜の製造方
法に関するものである。
等の感圧抵抗材料として用いられる半導体薄膜の製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体圧力センサは、単結晶シリ
コン基板表面にボロン（Ｂ）等の不純物をイオン注入，
熱拡散してピエゾ抵抗体を形成するとともに、基板の裏
面から水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等のエッチャン
トにより異方性エッチングを行うことにより、中央部に
凹部を形成して支持部及びダイヤフラムを形成すること
により作製されていた。
コン基板表面にボロン（Ｂ）等の不純物をイオン注入，
熱拡散してピエゾ抵抗体を形成するとともに、基板の裏
面から水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等のエッチャン
トにより異方性エッチングを行うことにより、中央部に
凹部を形成して支持部及びダイヤフラムを形成すること
により作製されていた。
【０００３】しかし、上述のような単結晶シリコン基板
を用いた半導体圧力センサでは、ピエゾ抵抗体と基板と
の絶縁分離をｐｎ接合により行っているため、１５０℃
以上の高温における測定ができないことや、ダイヤフラ
ムとしてシリコンを使用しているため、高圧の測定がで
きない等の問題があった。
を用いた半導体圧力センサでは、ピエゾ抵抗体と基板と
の絶縁分離をｐｎ接合により行っているため、１５０℃
以上の高温における測定ができないことや、ダイヤフラ
ムとしてシリコンを使用しているため、高圧の測定がで
きない等の問題があった。
【０００４】この問題を解決するため、シリコンや金属
等で形成されたダイヤフラム上に、ＳｉＯ2等の絶縁膜
を解して半導体薄膜を成膜し、この半導体薄膜を加工し
てピエゾ抵抗体を作製するタイプの半導体圧力センサが
検討されている。このような半導体圧力センサにおける
絶縁膜上に形成される半導体薄膜として、シラン（Ｓｉ
Ｈ4）やジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）等を原料ガスとして用い
たプラズマＣＶＤ法によって成膜した、アモルファスシ
リコン薄膜や微結晶シリコン薄膜等が検討されている。
等で形成されたダイヤフラム上に、ＳｉＯ2等の絶縁膜
を解して半導体薄膜を成膜し、この半導体薄膜を加工し
てピエゾ抵抗体を作製するタイプの半導体圧力センサが
検討されている。このような半導体圧力センサにおける
絶縁膜上に形成される半導体薄膜として、シラン（Ｓｉ
Ｈ4）やジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）等を原料ガスとして用い
たプラズマＣＶＤ法によって成膜した、アモルファスシ
リコン薄膜や微結晶シリコン薄膜等が検討されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、一般に、ア
モルファスシリコン薄膜のゲージ率は１０〜２０程度で
あり、単結晶シリコンのゲージ率が１００〜２００程度
であるのと比べると１桁小さい。
モルファスシリコン薄膜のゲージ率は１０〜２０程度で
あり、単結晶シリコンのゲージ率が１００〜２００程度
であるのと比べると１桁小さい。
【０００６】従って、アモルファスシリコン薄膜を半導
体圧力センサの感圧抵抗材料として用いた場合、センサ
感度が小さくなるという問題があった。
体圧力センサの感圧抵抗材料として用いた場合、センサ
感度が小さくなるという問題があった。
【０００７】また、アモルファス相中に微結晶相を含む
ことによりゲージ率の向上が期待できる微結晶シリコン
薄膜においても、ゲージ率は２０〜３０程度であり、単
結晶シリコンに比べると非常に小さい値である。
ことによりゲージ率の向上が期待できる微結晶シリコン
薄膜においても、ゲージ率は２０〜３０程度であり、単
結晶シリコンに比べると非常に小さい値である。
【０００８】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、高温における圧力の
測定及び高圧の測定ができ、かつ、高いゲージ率を有す
る半導体薄膜の製造方法を提供することにある。
であり、その目的とするところは、高温における圧力の
測定及び高圧の測定ができ、かつ、高いゲージ率を有す
る半導体薄膜の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
原料ガスとしてシラン（ＳｉＨ4），希釈ガスとして水
素（Ｈ2），ドーピング用ガスとしてフォスフィン（Ｐ
Ｈ3）を用いたプラズマＣＶＤ法による半導体薄膜の製
造方法において、シラン流量：水素流量が１：８０以
上，フォスフィン流量：シラン流量が１：１０2〜１：
１０4の範囲であることを特徴とするものである。
原料ガスとしてシラン（ＳｉＨ4），希釈ガスとして水
素（Ｈ2），ドーピング用ガスとしてフォスフィン（Ｐ
Ｈ3）を用いたプラズマＣＶＤ法による半導体薄膜の製
造方法において、シラン流量：水素流量が１：８０以
上，フォスフィン流量：シラン流量が１：１０2〜１：
１０4の範囲であることを特徴とするものである。
【００１０】
＝実施形態１＝ 以下、本発明の一実施形態について説明する。プラズマ
ＣＶＤ法により単結晶シリコン基板上に、以下の条件で
シリコン薄膜の成膜を行った。 シラン（ＳｉＨ4）流量：水素（Ｈ2）流量 １：８０ フォスフィン（ＰＨ3）流量：シラン（ＳｉＨ4）流量 １：１０００ チャンバー内圧力 ０．７Ｔｏｒｒ 基板温度 ２５０℃ 放電パワー密度 ０．１１Ｗ／ｃｍ2 次に、上記の条件で成膜したシリコン薄膜のゲージ率を
求めるために、フォトリソグラフィ工程を用いてシリコ
ン薄膜を１ｍｍ×０．５ｍｍの大きさに加工し、この両
端にクロム（Ｃｒ）電極を蒸着法により成膜し歪みゲー
ジを形成する。そして、この歪みゲージに４．４×１０
-4の歪みを加えた時の抵抗値変化よりゲージ率Ｇを求め
ると、−５１となる。
ＣＶＤ法により単結晶シリコン基板上に、以下の条件で
シリコン薄膜の成膜を行った。 シラン（ＳｉＨ4）流量：水素（Ｈ2）流量 １：８０ フォスフィン（ＰＨ3）流量：シラン（ＳｉＨ4）流量 １：１０００ チャンバー内圧力 ０．７Ｔｏｒｒ 基板温度 ２５０℃ 放電パワー密度 ０．１１Ｗ／ｃｍ2 次に、上記の条件で成膜したシリコン薄膜のゲージ率を
求めるために、フォトリソグラフィ工程を用いてシリコ
ン薄膜を１ｍｍ×０．５ｍｍの大きさに加工し、この両
端にクロム（Ｃｒ）電極を蒸着法により成膜し歪みゲー
ジを形成する。そして、この歪みゲージに４．４×１０
-4の歪みを加えた時の抵抗値変化よりゲージ率Ｇを求め
ると、−５１となる。
【００１１】＝実施形態２＝ プラズマＣＶＤ法により単結晶シリコン基板上に、実施
形態１よりもドーピング濃度が低い以下の条件でシリコ
ン薄膜の成膜を行った。 シラン（ＳｉＨ4）流量：水素（Ｈ2）流量 １：８０ フォスフィン（ＰＨ3）流量：シラン（ＳｉＨ4）流量 １：１００００ チャンバー内圧力 ０．７Ｔｏｒｒ 基板温度 ２５０℃ 放電パワー密度 ０．１１Ｗ／ｃｍ2 そして、実施形態１の場合と同様にして、上記の条件で
成膜したシリコン薄膜のゲージ率Ｇを求めると−６７と
なる。
形態１よりもドーピング濃度が低い以下の条件でシリコ
ン薄膜の成膜を行った。 シラン（ＳｉＨ4）流量：水素（Ｈ2）流量 １：８０ フォスフィン（ＰＨ3）流量：シラン（ＳｉＨ4）流量 １：１００００ チャンバー内圧力 ０．７Ｔｏｒｒ 基板温度 ２５０℃ 放電パワー密度 ０．１１Ｗ／ｃｍ2 そして、実施形態１の場合と同様にして、上記の条件で
成膜したシリコン薄膜のゲージ率Ｇを求めると−６７と
なる。
【００１２】ここで、図１は、実施形態１，実施形態２
及びドーピング濃度（フォスフィン流量：シラン流量）
を１％として成膜を行ったシリコン薄膜の、ドーピング
濃度とゲージ率Ｇ及び導電率σの関係を示す特性図であ
る。図１より、ドーピング濃度が小さくなるにしたが
い、ゲージ率Ｇは大きくなるが、電導率σは小さくなる
傾向にある。
及びドーピング濃度（フォスフィン流量：シラン流量）
を１％として成膜を行ったシリコン薄膜の、ドーピング
濃度とゲージ率Ｇ及び導電率σの関係を示す特性図であ
る。図１より、ドーピング濃度が小さくなるにしたが
い、ゲージ率Ｇは大きくなるが、電導率σは小さくなる
傾向にある。
【００１３】ここで、ドーピング濃度が１％以上ではゲ
ージ率Ｇが小さくなり、感圧抵抗材料としてのメリット
がなくなり、また、ドーピング濃度が０．０１％以下で
は導電率σが小さくなりすぎてデバイスとしての使用が
困難になる。
ージ率Ｇが小さくなり、感圧抵抗材料としてのメリット
がなくなり、また、ドーピング濃度が０．０１％以下で
は導電率σが小さくなりすぎてデバイスとしての使用が
困難になる。
【００１４】従って、フォスフィン（ＰＨ3）流量：シ
ラン（ＳｉＨ4）流量は１：１０2〜１：１０4の範囲で
ある。
ラン（ＳｉＨ4）流量は１：１０2〜１：１０4の範囲で
ある。
【００１５】また、高いゲージ率Ｇを得るためには、半
導体薄膜はアモルファス状態ではなく、微結晶状態にす
る必要があり、微結晶シリコン形成のためには、シラン
（ＳｉＨ4）流量：水素（Ｈ2）流量を１：８０以上にす
る必要がある。
導体薄膜はアモルファス状態ではなく、微結晶状態にす
る必要があり、微結晶シリコン形成のためには、シラン
（ＳｉＨ4）流量：水素（Ｈ2）流量を１：８０以上にす
る必要がある。
【００１６】更に、微結晶シリコン形成のためには、一
定値以上の放電パワー密度が必要であるが、あまり放電
パワー密度が高すぎると反対にエッチング等の効果によ
り微結晶化が妨げられることがある。
定値以上の放電パワー密度が必要であるが、あまり放電
パワー密度が高すぎると反対にエッチング等の効果によ
り微結晶化が妨げられることがある。
【００１７】従って、放電パワー密度は０．１Ｗ／ｃｍ
2以上であることが望ましい。以上の実施形態１，２及
び図１より、シラン流量：水素流量が１：８０以上，フ
ォスフィン流量：シラン流量が１：１０2〜１：１０4の
範囲でプラズマＣＶＤ法により半導体薄膜を成膜するこ
とにより、半導体圧力センサ等の感圧抵抗材料として用
いた場合、センサの高感度化を図ることが可能な半導体
薄膜を得ることができる。
2以上であることが望ましい。以上の実施形態１，２及
び図１より、シラン流量：水素流量が１：８０以上，フ
ォスフィン流量：シラン流量が１：１０2〜１：１０4の
範囲でプラズマＣＶＤ法により半導体薄膜を成膜するこ
とにより、半導体圧力センサ等の感圧抵抗材料として用
いた場合、センサの高感度化を図ることが可能な半導体
薄膜を得ることができる。
【００１８】
【発明の効果】請求項１記載の発明は、原料ガスとして
シラン（ＳｉＨ4），希釈ガスとして水素（Ｈ2），ドー
ピング用ガスとしてフォスフィン（ＰＨ3）を用いたプ
ラズマＣＶＤ法による半導体薄膜の製造方法において、
シラン流量：水素流量が１：８０以上，フォスフィン流
量：シラン流量が１：１０2〜１：１０4の範囲でプラズ
マＣＶＤ法により半導体薄膜を成膜することにより、半
導体圧力センサ等の感圧抵抗材料として用いた場合、セ
ンサの高感度化を図ることが可能な半導体薄膜を得るこ
とができ、高温における圧力の測定及び高圧の測定がで
き、かつ、高いゲージ率を有する半導体薄膜の製造方法
を提供することができた。
シラン（ＳｉＨ4），希釈ガスとして水素（Ｈ2），ドー
ピング用ガスとしてフォスフィン（ＰＨ3）を用いたプ
ラズマＣＶＤ法による半導体薄膜の製造方法において、
シラン流量：水素流量が１：８０以上，フォスフィン流
量：シラン流量が１：１０2〜１：１０4の範囲でプラズ
マＣＶＤ法により半導体薄膜を成膜することにより、半
導体圧力センサ等の感圧抵抗材料として用いた場合、セ
ンサの高感度化を図ることが可能な半導体薄膜を得るこ
とができ、高温における圧力の測定及び高圧の測定がで
き、かつ、高いゲージ率を有する半導体薄膜の製造方法
を提供することができた。
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマＣＶＤ法に
より成膜したシリコン薄膜のドーピング濃度とゲージ率
及び導電率の関係を示す特性図である。
より成膜したシリコン薄膜のドーピング濃度とゲージ率
及び導電率の関係を示す特性図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年３月２９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】この問題を解決するため、シリコンや金属
等で形成されたダイヤフラム上に、ＳｉＯ2等の絶縁膜
を介して半導体薄膜を成膜し、この半導体薄膜を加工し
てピエゾ抵抗体を作製するタイプの半導体圧力センサが
検討されている。このような半導体圧力センサにおける
絶縁膜上に形成される半導体薄膜として、シラン（Ｓｉ
Ｈ4）やジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）等を原料ガスとして用い
たプラズマＣＶＤ法によって成膜した、アモルファスシ
リコン薄膜や微結晶シリコン薄膜等が検討されている。
等で形成されたダイヤフラム上に、ＳｉＯ2等の絶縁膜
を介して半導体薄膜を成膜し、この半導体薄膜を加工し
てピエゾ抵抗体を作製するタイプの半導体圧力センサが
検討されている。このような半導体圧力センサにおける
絶縁膜上に形成される半導体薄膜として、シラン（Ｓｉ
Ｈ4）やジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）等を原料ガスとして用い
たプラズマＣＶＤ法によって成膜した、アモルファスシ
リコン薄膜や微結晶シリコン薄膜等が検討されている。
Claims (1)
- 【請求項１】 原料ガスとしてシラン（ＳｉＨ4），希
釈ガスとして水素（Ｈ2），ドーピング用ガスとしてフ
ォスフィン（ＰＨ3）を用いたプラズマＣＶＤ法による
半導体薄膜の製造方法において、シラン流量：水素流量
が１：８０以上，フォスフィン流量：シラン流量が１：
１０2〜１：１０4の範囲であることを特徴とする半導体
薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1606496A JPH09213638A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1606496A JPH09213638A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 半導体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09213638A true JPH09213638A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=11906155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1606496A Pending JPH09213638A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09213638A (ja) |
-
1996
- 1996-01-31 JP JP1606496A patent/JPH09213638A/ja active Pending
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