JPS62243767A - 堆積膜形成法 - Google Patents
堆積膜形成法Info
- Publication number
- JPS62243767A JPS62243767A JP8682586A JP8682586A JPS62243767A JP S62243767 A JPS62243767 A JP S62243767A JP 8682586 A JP8682586 A JP 8682586A JP 8682586 A JP8682586 A JP 8682586A JP S62243767 A JPS62243767 A JP S62243767A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- polycrystalline
- substrate
- deposited film
- forming
- Prior art date
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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。
め要約のデータは記録されません。
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ate性
膜殊に半導体デバイス、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シリコン又
は単結晶シリコンの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、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シリコン又
は単結晶シリコンの堆積膜を形成するのに好適な方法に
関する。
従来の多結晶シリコンの形成法としては、主トシテ、常
圧CVD法、LPCVD法1、プラズマCVD法などが
あり、これらの方法で作成した多結晶膜の結晶の粒径を
拡大するかあるいは単結晶化させる方法としては、レー
ザ電子ビーム等の闇討あるいはフラッシュランプ、線状
ヒータ等による加熱等の7二一ル手段によって、多結晶
膜の一部を溶融し、溶融部分を移動させながら、再結晶
化させる、ラテラル、シーディングエピタキシーと呼ば
れるものがある。
圧CVD法、LPCVD法1、プラズマCVD法などが
あり、これらの方法で作成した多結晶膜の結晶の粒径を
拡大するかあるいは単結晶化させる方法としては、レー
ザ電子ビーム等の闇討あるいはフラッシュランプ、線状
ヒータ等による加熱等の7二一ル手段によって、多結晶
膜の一部を溶融し、溶融部分を移動させながら、再結晶
化させる、ラテラル、シーディングエピタキシーと呼ば
れるものがある。
しかし、従来の多結晶形成法では、結晶粒径の制御や粒
界に存在する欠陥の補償、あるいは結晶面を揃えること
が困難であるため、前述のアニールにおいて高エネルギ
ーで溶融させる必要があった。そのため、堆積した時点
で平坦であった膜でも、溶融−固化に伴う体積変化によ
り表面に凹凸が生じ、LSIなどの半導体装置に応用す
る点で問題がある。また、下地基板に絶縁膜衛堆積し、
その上に多結晶シリコンの層を形成する場合や、基板上
にトランジスタなどの素子を形成してから前述の7ニー
ル処理をする場合等、高エネルギーの溶融に伴ない下地
基板あるいは絶縁膜あるいは下地基板に形成した素子等
に熱的損傷を与えたり、不純物が拡散したりする問題が
ある。
界に存在する欠陥の補償、あるいは結晶面を揃えること
が困難であるため、前述のアニールにおいて高エネルギ
ーで溶融させる必要があった。そのため、堆積した時点
で平坦であった膜でも、溶融−固化に伴う体積変化によ
り表面に凹凸が生じ、LSIなどの半導体装置に応用す
る点で問題がある。また、下地基板に絶縁膜衛堆積し、
その上に多結晶シリコンの層を形成する場合や、基板上
にトランジスタなどの素子を形成してから前述の7ニー
ル処理をする場合等、高エネルギーの溶融に伴ない下地
基板あるいは絶縁膜あるいは下地基板に形成した素子等
に熱的損傷を与えたり、不純物が拡散したりする問題が
ある。
したがって、従来の多結晶膜形成法で作成した膜を従来
の7ニール方法で多結晶の粒径を拡大するかあるいは単
結晶化した場合、LSI等の半導体装置に応用するには
多くの困難な点がある。
の7ニール方法で多結晶の粒径を拡大するかあるいは単
結晶化した場合、LSI等の半導体装置に応用するには
多くの困難な点がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、配向性のそろった良質の多結晶膜を得
られる新しい多結晶膜形成法を用い、該形成法の堆積の
前期あるいは堆積中あるいは堆桔後に堆積膜に光あるい
はマイクロ波等の電磁波または電子線等の輻射線を照射
するかまたは熱を加えることによって、従来のアニール
技術よりも低エネルギーで多結晶の粒径の拡大あるいは
単結晶化を行ない、従来の7ニール技術の欠点をなくし
て1表面を平坦にし、下地基板等の熱的損傷や不純物拡
散をおさえて容易に多結晶の粒径の拡大あるいは単結晶
化する方法を提供することにある。
られる新しい多結晶膜形成法を用い、該形成法の堆積の
前期あるいは堆積中あるいは堆桔後に堆積膜に光あるい
はマイクロ波等の電磁波または電子線等の輻射線を照射
するかまたは熱を加えることによって、従来のアニール
技術よりも低エネルギーで多結晶の粒径の拡大あるいは
単結晶化を行ない、従来の7ニール技術の欠点をなくし
て1表面を平坦にし、下地基板等の熱的損傷や不純物拡
散をおさえて容易に多結晶の粒径の拡大あるいは単結晶
化する方法を提供することにある。
本発明の堆積膜形成法は基体温度保持手段によって所定
の温度に保持された基体上に堆積膜′ 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化学物質より生成され
る活性N (B)とを、夫々別々に導入し化学反応させ
ることによって前記基体上に堆積膜を形成するにあたっ
て、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し、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に増大せしめると共に
、前記基体温度保持手段とは別の膜加熱手段による格子
の再配列を施すことで、特定の面方位の結晶成長を優先
的に行って、堆積膜を形成することにある。
の温度に保持された基体上に堆積膜′ 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化学物質より生成され
る活性N (B)とを、夫々別々に導入し化学反応させ
ることによって前記基体上に堆積膜を形成するにあたっ
て、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し、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に増大せしめると共に
、前記基体温度保持手段とは別の膜加熱手段による格子
の再配列を施すことで、特定の面方位の結晶成長を優先
的に行って、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0
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、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。
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0
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、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)に於て活性
化エネルギーを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が、同時に1反応系に存在す
るハロゲン含有ガス、及び/又はハロゲン含有活性種の
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。すな
わち、シリコンの多結晶成長時には、成長速度の面方位
使存性がある。これは、M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、l
、l)> (1,0,0)が優勢である。
化エネルギーを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が、同時に1反応系に存在す
るハロゲン含有ガス、及び/又はハロゲン含有活性種の
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。すな
わち、シリコンの多結晶成長時には、成長速度の面方位
使存性がある。これは、M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、l
、l)> (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
街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。もちろん条件に
より配向方位の制御も可能である。
街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。もちろん条件に
より配向方位の制御も可能である。
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。
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、たとえば、5iuY2u+2 (uは1以上
の整数、YはF、CIL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
、5fvY2v(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、S i
+IH)cYy (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。
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、たとえば、5iuY2u+2 (uは1以上
の整数、YはF、CIL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
、5fvY2v(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、S i
+IH)cYy (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゜
(S 1F2)5 、(S 1F2)a 。
(S 1F2) 4.S 12Fa 、5i3Fa 。
SiHF3.SiH2F2.5iC1a。
(S 1ciL2)s 、SiBr4゜(SiBr2)
s、Si 2CjLa。
s、Si 2CjLa。
5i2Br 6.5i)icj13.5iH3cjL。
5iH2CJ12,5iHBr3,5iHi3 。
5L2C13F3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。
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、C12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、C12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、装置な考慮してマ
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、装置な考慮してマ
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。
上述し声ものに、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。
性種(A)が生成される。
本発明の方法で用いれらる活性化空間(B)に於て、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、C1z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
1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。
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、C1z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
1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6成膜中間に導入される前記活性M (
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: l〜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: l〜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
賎空間内に導入しても差支えないし、或は、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。
賎空間内に導入しても差支えないし、或は、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 、C12、ガス死重たBrz、I2
などの/\ロゲン、 CI(Fa 。
種としては、F2 、C12、ガス死重たBrz、I2
などの/\ロゲン、 CI(Fa 。
CFa、CzFa、CCJl+、CBrFa。
CCIりF2.CCC10F 、 CC皇F、、C2C
l2Fmなどのハロゲン化炭素、BCC20BF2など
のハロゲン化ホウ素をはじめとするSF6 、NF3
、PF5 、X6Fzなどのハロゲン化物、更にこれら
のガスによるFm。
l2Fmなどのハロゲン化炭素、BCC20BF2など
のハロゲン化ホウ素をはじめとするSF6 、NF3
、PF5 、X6Fzなどのハロゲン化物、更にこれら
のガスによるFm。
C1’gなどのラジカル、CFJ÷、CCJl+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02.I2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。
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02.I2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、dllll膜中間中ツチング
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1本発明の目的を連してもよい。
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、dllll膜中間中ツチング
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1本発明の目的を連してもよい。
次に、前述の多結晶膜堆積法において、(1)4Mの前
期あるいは(2)堆積中あるいは(3)堆#a後に准積
膜を光あるいはマイクロ波等の電磁波または電子線等の
輻射線を照射するかまたは熱を加えることによって、多
結晶の結晶粒径を増大させ、あるいは単結晶化する作用
について説明する。
期あるいは(2)堆積中あるいは(3)堆#a後に准積
膜を光あるいはマイクロ波等の電磁波または電子線等の
輻射線を照射するかまたは熱を加えることによって、多
結晶の結晶粒径を増大させ、あるいは単結晶化する作用
について説明する。
前記において、(1)の堆積の前期とは、前記堆積法に
よって2000人望ましくは1000Å以下の極〈薄い
膜を堆積した後の時点であす、2000人望ましくは1
000Å以下の膜を堆積した時点で堆積を申止し、光あ
るいはマイクロ波等の電磁波または電子線等の輻射線を
照射するかまたは熱を加えることによって。
よって2000人望ましくは1000Å以下の極〈薄い
膜を堆積した後の時点であす、2000人望ましくは1
000Å以下の膜を堆積した時点で堆積を申止し、光あ
るいはマイクロ波等の電磁波または電子線等の輻射線を
照射するかまたは熱を加えることによって。
2000Å以下望ましくはtoooÅ以下の掻く薄い膜
の多結晶の粒径を拡大するかまたは単結晶化し、配向面
のそろった下地膜を作成する。その後前記堆積法により
、下地膜の配向面にそろった配向性のよい堆積を行なう
ことにより、所望の膜厚で膜全体にわたり、多結晶膜の
粒径の拡大もしくは単結晶化が可能となる。以とのよう
に1000Å以下の極く薄い暎に輻射線を照射または加
熱することにより、従来よりも低いエネルギーで多結晶
の粒径の拡大もしくは単結晶化ができ5発熱量も少ない
ので下地基板等に与える損傷または不純物拡散も従来よ
りおさえることができる。また、前記処理した極く薄く
下地−のとに堆積することにより、膜表面を平坦にする
ことができる。
の多結晶の粒径を拡大するかまたは単結晶化し、配向面
のそろった下地膜を作成する。その後前記堆積法により
、下地膜の配向面にそろった配向性のよい堆積を行なう
ことにより、所望の膜厚で膜全体にわたり、多結晶膜の
粒径の拡大もしくは単結晶化が可能となる。以とのよう
に1000Å以下の極く薄い暎に輻射線を照射または加
熱することにより、従来よりも低いエネルギーで多結晶
の粒径の拡大もしくは単結晶化ができ5発熱量も少ない
ので下地基板等に与える損傷または不純物拡散も従来よ
りおさえることができる。また、前記処理した極く薄く
下地−のとに堆積することにより、膜表面を平坦にする
ことができる。
次に(2)の堆積中とは、前記多結晶−堆積法の堆積と
同時に光あるいはザイクロ波等の電磁波または電子線等
の輻射線を照射するかまたは熱を加えることであり、堆
積している膜の表面層のみを前記処理することにより、
従来よりも低エネルギーで多結晶の粒径の拡大もしくは
単結晶化が可能となる。したがって、発熱量が少なく、
下地基板等に与える損傷、不純物拡散も少なく1表面も
平坦にできる。さらに前記堆積法で使用するハロゲンあ
るいはハロゲンの化合物又はその励起種により、膜中の
ダングリングボンドの終端に寄与しない余分な水素が引
き抜かれることにより、結晶粒径が拡大し、結晶粒界の
ダングリングボンドがハロゲンの原子又は水素により効
果的に終端されることにより。
同時に光あるいはザイクロ波等の電磁波または電子線等
の輻射線を照射するかまたは熱を加えることであり、堆
積している膜の表面層のみを前記処理することにより、
従来よりも低エネルギーで多結晶の粒径の拡大もしくは
単結晶化が可能となる。したがって、発熱量が少なく、
下地基板等に与える損傷、不純物拡散も少なく1表面も
平坦にできる。さらに前記堆積法で使用するハロゲンあ
るいはハロゲンの化合物又はその励起種により、膜中の
ダングリングボンドの終端に寄与しない余分な水素が引
き抜かれることにより、結晶粒径が拡大し、結晶粒界の
ダングリングボンドがハロゲンの原子又は水素により効
果的に終端されることにより。
結晶粒界の電気的特性が向上し、結果として膜全体の電
気的特性が向上する。
気的特性が向上する。
最後に(3)の堆積後とは、前記多結晶膜堆積法による
堆積終了後の時点であり、該時点で光あるいはマイクロ
波等の電磁波または電子線等の輻射線を照射するかまた
は熱を加えることによって、多結晶の粒径を拡大するか
もしくは単結晶化することができる。ここで前記堆積法
により堆積した多結晶膜が配向面のそろった多結晶I9
であり、膜中の水素濃度が低いことから、従来よりも低
いエネルギーで前記処理をして、多結晶の粒径を拡大す
るかもしくは単結晶化することができる。したがって発
熱量が少なく下地基板等に与える損傷、不純物拡散も少
なく表面も平坦にできる。
堆積終了後の時点であり、該時点で光あるいはマイクロ
波等の電磁波または電子線等の輻射線を照射するかまた
は熱を加えることによって、多結晶の粒径を拡大するか
もしくは単結晶化することができる。ここで前記堆積法
により堆積した多結晶膜が配向面のそろった多結晶I9
であり、膜中の水素濃度が低いことから、従来よりも低
いエネルギーで前記処理をして、多結晶の粒径を拡大す
るかもしくは単結晶化することができる。したがって発
熱量が少なく下地基板等に与える損傷、不純物拡散も少
なく表面も平坦にできる。
以上説明したすべての方法は、いずれも、絶縁膜をつけ
た基板上に多結晶を成長させるのに特に有効である。
た基板上に多結晶を成長させるのに特に有効である。
以下実施例を示し、本発明について更に詳細に説明する
。
。
まず、多結晶膜堆積法の例を説明する。
基体として平板状のガラス基板(コーニング社製#70
59)を用い第1図の装置を用いて該基板上に多結晶シ
リコン膜を形成した。すなわち、基体(#7059)1
03を支持台102上に載置し、排気装置を用いて堆積
室101内を排気し、約104Torrに減圧した。ガ
ス供給用ポンベ106よりH2ガス50sccmをガス
導入管125を介して活性化−室CB)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122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。
59)を用い第1図の装置を用いて該基板上に多結晶シ
リコン膜を形成した。すなわち、基体(#7059)1
03を支持台102上に載置し、排気装置を用いて堆積
室101内を排気し、約104Torrに減圧した。ガ
ス供給用ポンベ106よりH2ガス50sccmをガス
導入管125を介して活性化−室CB)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122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20secm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112を通じて、成
膜室101に導入した。
化室(A)114にSiF4ガス20secm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112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10105c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内の圧力を0.02Torrに保チつつ1
KWXeランプからの光を、あらかじめヒーター104
によって350℃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ことで多結晶シリ
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。この時、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、
l 、 O)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(20)28.4度及び69.
2度のピーク強度に対して10〜15倍の値を示した。
KWXeランプからの光を、あらかじめヒーター104
によって350℃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ことで多結晶シリ
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。この時、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、
l 、 O)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(20)28.4度及び69.
2度のピーク強度に対して10〜15倍の値を示した。
さらに透過型電子顕微鏡によって観察したところ、結晶
粒径は2100人で分析したところ、2000cm−1
近傍に弱いピークが認められ、水素含有量は0.2原子
%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1O−5Torr
でクシ型のA1ギャップ電極(長さ250終1幅5mm
)を形成した後、印加電圧10Vで暗電流を測定し、暗
導電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。
粒径は2100人で分析したところ、2000cm−1
近傍に弱いピークが認められ、水素含有量は0.2原子
%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1O−5Torr
でクシ型のA1ギャップ電極(長さ250終1幅5mm
)を形成した後、印加電圧10Vで暗電流を測定し、暗
導電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。
次に前述の多結晶膜形成法の前期において、光あるいは
マイクロ波等の電磁波または電子線等の輻射線の照射ま
たは加熱を行なう実施例を示す。
マイクロ波等の電磁波または電子線等の輻射線の照射ま
たは加熱を行なう実施例を示す。
(実施例1)
まず第2図のようにガラス基板11の上に前述の多結晶
膜堆積法により、前述の堆積条件のうち、表1の条件で
、多結晶[912を1000人堆積した。
膜堆積法により、前述の堆積条件のうち、表1の条件で
、多結晶[912を1000人堆積した。
次に!93図のようにXeランプをArイオンレーザに
置き変え、基板温度200℃で0.2TorrのH2中
でArイオンレーザを用いて。
置き変え、基板温度200℃で0.2TorrのH2中
でArイオンレーザを用いて。
石英窓301を通し、IWの出力で試料上のビーム径5
0gmで走査速度50cm/secで走査のピッチ35
gmで7ニールを行なった結果、結晶粒径は平均210
0人から平均2amに拡大した。またX線回折測定によ
れば(220)の配向面のピークの強度が5倍以上増大
した。
0gmで走査速度50cm/secで走査のピッチ35
gmで7ニールを行なった結果、結晶粒径は平均210
0人から平均2amに拡大した。またX線回折測定によ
れば(220)の配向面のピークの強度が5倍以上増大
した。
4 C,t−7−1174iL 7 悠A r Iナソ
l/ −4−*Xeランプにもどし、前述と同じ表1の
条件で多結晶膜を4000人堆積した。これを第4図に
示す、その結果平均3ILm以上の粒径の多結晶膜が得
られた。膜表面は凹凸の差が100Å以下の平担さであ
り、トリアドモビリティを測定した結果330 crn
″/vIISであった。
l/ −4−*Xeランプにもどし、前述と同じ表1の
条件で多結晶膜を4000人堆積した。これを第4図に
示す、その結果平均3ILm以上の粒径の多結晶膜が得
られた。膜表面は凹凸の差が100Å以下の平担さであ
り、トリアドモビリティを測定した結果330 crn
″/vIISであった。
(実施例2)
実施例1と全く同じ条件で1000人の多結晶8112
を堆積し、Xeランプをはずして波長193nm、パル
ス幅30nsecのArFzキシマレーザーを210
m J / c rn’ テ100パルス、250℃に
保った試料に照射した。その結果、多結晶膜の粒径は平
均14m以上に成長した0次に実施例1と同じ条件で多
結晶膜を4000人堆積した結果、膜表面の凹凸80Å
以下、平均粒径1.5gm以上、移動度180Cゴ/V
・Sの多結晶膜が得られた。
を堆積し、Xeランプをはずして波長193nm、パル
ス幅30nsecのArFzキシマレーザーを210
m J / c rn’ テ100パルス、250℃に
保った試料に照射した。その結果、多結晶膜の粒径は平
均14m以上に成長した0次に実施例1と同じ条件で多
結晶膜を4000人堆積した結果、膜表面の凹凸80Å
以下、平均粒径1.5gm以上、移動度180Cゴ/V
・Sの多結晶膜が得られた。
次に、多結晶膜の堆積中に堆積膜を光あるいはマイクロ
液等の電磁波または電子線等の輻射線を照射するかまた
は熱を加える実施例を示す。
液等の電磁波または電子線等の輻射線を照射するかまた
は熱を加える実施例を示す。
(実施例3)
第1図の実験装置においてXeランプ501と同時にハ
ロゲンランプ502を取りつけ、基板上にローラーによ
る移動方向と垂直の巾1mm以下の直線状にハロゲンラ
ンプ光を集光する。これを第5図に示す。
ロゲンランプ502を取りつけ、基板上にローラーによ
る移動方向と垂直の巾1mm以下の直線状にハロゲンラ
ンプ光を集光する。これを第5図に示す。
第5図の装置を用い、実施例1の表1と同条件で多結晶
膜を堆積する。このとき、堆積と同時にハロゲンランプ
502を照射し、ローラーにより試料を2mm/sec
で移動させた。このときハロゲンランプ光が集光された
試料表面の温度は600℃であった。
膜を堆積する。このとき、堆積と同時にハロゲンランプ
502を照射し、ローラーにより試料を2mm/sec
で移動させた。このときハロゲンランプ光が集光された
試料表面の温度は600℃であった。
以上の方法でローラーにより試料を往復移動させて多結
晶膜を5000人堆積した。
晶膜を5000人堆積した。
その結果、平均3gmの粒重粒径の多結晶膜が得られ表
面の凹凸は100Å以下で、移動度は380crn”/
v*sであった。
面の凹凸は100Å以下で、移動度は380crn”/
v*sであった。
(実施例4)
第1図の実験装置において基板表面から3mmのキヨリ
に、ローラーによる試料の移動方向と垂直に、ダンゲス
テン線状ヒーターを配置する。
に、ローラーによる試料の移動方向と垂直に、ダンゲス
テン線状ヒーターを配置する。
線状ヒーターを850″Cに加熱し、ローラーにより試
料を1.5mm/secで移動させながら、実施例1の
表1と同条件で5000大の多結晶膜を堆積させた。そ
の結果、結晶粒径は平均2Bm、表面の凹凸は100Å
以下、移動度は290cm”/v*sであった。
料を1.5mm/secで移動させながら、実施例1の
表1と同条件で5000大の多結晶膜を堆積させた。そ
の結果、結晶粒径は平均2Bm、表面の凹凸は100Å
以下、移動度は290cm”/v*sであった。
最後に多結晶膜形成膜後に、光あるいはマイクロ波等の
電磁波または電子線等の輻射線の照射または加熱を行な
う実施例を示す。
電磁波または電子線等の輻射線の照射または加熱を行な
う実施例を示す。
(実施例5)
実施例1の表1と全く同じ条件で、soo。
人の多結晶Siをガラス基板上に形成した。
堆積終了後試料を第6図の電子線照射装置にうつした。
電子銃Solから出た電子は偏向電極603a、bと制
御電極602a、b。
御電極602a、b。
604a、bとによって試料上に電子の加速収束ビーム
を照射する。
を照射する。
加速電圧7KVでビーム電流2mA、 ビーム径1
oo=に絞った電子ビームを350”0の基板温度に保
った試料に照射し、走査速度400mm/Sec、行送
りピッチ50終で1O−7の減圧中で走査したところ、
結晶粒径が平均1終m表面の凹凸200Å以下移動度1
60crn”/V・Sの多結晶膜が得られた。
oo=に絞った電子ビームを350”0の基板温度に保
った試料に照射し、走査速度400mm/Sec、行送
りピッチ50終で1O−7の減圧中で走査したところ、
結晶粒径が平均1終m表面の凹凸200Å以下移動度1
60crn”/V・Sの多結晶膜が得られた。
(実施例6)
実施例1の表1と全く同一じ条件で5000人の多結晶
Siをガラス基板上に形成し、0.1Torrの水素ガ
ス中で第7図のように下部固定ヒーター701上に試料
702をのせ上部可動ヒーター703をl mm/ s
e cで移動させる。このとき下部固定ヒーターを6
00℃に1部可動ヒーターを1100℃に上部可動ヒー
ターと試料表面のキョリは2mmにした。その結果、平
均結晶粒径1g、m以上1表面の凹凸tSOÅ以下、移
動度180 cm″/ v * sの多結晶膜が得られ
た。
Siをガラス基板上に形成し、0.1Torrの水素ガ
ス中で第7図のように下部固定ヒーター701上に試料
702をのせ上部可動ヒーター703をl mm/ s
e cで移動させる。このとき下部固定ヒーターを6
00℃に1部可動ヒーターを1100℃に上部可動ヒー
ターと試料表面のキョリは2mmにした。その結果、平
均結晶粒径1g、m以上1表面の凹凸tSOÅ以下、移
動度180 cm″/ v * sの多結晶膜が得られ
た。
以[−の実施例ではガラス基板上に多結晶Si膜を成長
させたものであるが、ガラス基板上にグロー放電法等で
窒化シリコン膜、醸化シリコン膜等の絶縁膜を形成し、
絶1&膜上に多結晶5illlを成長させることも可能
である。また堆積後に7ニールする場合は、TPTなど
の素子を形成した後に、半導体通路部のみをレーザーア
ニール電子ビームアニールなどを行なうことも可能であ
る。
させたものであるが、ガラス基板上にグロー放電法等で
窒化シリコン膜、醸化シリコン膜等の絶縁膜を形成し、
絶1&膜上に多結晶5illlを成長させることも可能
である。また堆積後に7ニールする場合は、TPTなど
の素子を形成した後に、半導体通路部のみをレーザーア
ニール電子ビームアニールなどを行なうことも可能であ
る。
もちろん成膜条件各種アニール方法1条件などは以上の
実施例に限られるものではない。
実施例に限られるものではない。
、 結晶の一定面方位を持つ膜のみを優先的に堆積する
ことを特徴とする多結晶堆積膜形成法において、該形成
法の堆積前期あるいは堆積中あるいは堆積後に堆agを
光あるいはマイクロ波等の電磁波または電子線等の輻射
線を照射するかまたは熱を加えることによって、多結晶
の結晶粒径を従来方法より低エネルギーで拡大すること
ができる。
ことを特徴とする多結晶堆積膜形成法において、該形成
法の堆積前期あるいは堆積中あるいは堆積後に堆agを
光あるいはマイクロ波等の電磁波または電子線等の輻射
線を照射するかまたは熱を加えることによって、多結晶
の結晶粒径を従来方法より低エネルギーで拡大すること
ができる。
そのため、膜表面が平坦で下地基板等の熱的損傷や不純
物拡散をおさえて、移動度その他102−−−一基体 103−−−一堆11を膜 104−−−一基体加熱用ヒーター 106〜111−−−−ガス供給源 114−−−一活性化室(A) 123−−−一活性化室(B) 117−−−−光エネルギー発生装置 11−−−−−−ガラス基板 12−一−−−−1000人の多結晶Si堆8!膜13
−−−−4000人の多結晶Si堆積膜301−−−
一石英窓 302−−−一基板ホルダー 501−−−−X eランプ 502−−−−ハロゲンランプ 503−−−一可動式基板ホルダー 601−−−一電子銃 (502a、b−−−一制御電極 603a、b−−−一偏向電極 604a、b−一−−制御電極 701−−−一下部固定ヒーター 702−−−一試料
物拡散をおさえて、移動度その他102−−−一基体 103−−−一堆11を膜 104−−−一基体加熱用ヒーター 106〜111−−−−ガス供給源 114−−−一活性化室(A) 123−−−一活性化室(B) 117−−−−光エネルギー発生装置 11−−−−−−ガラス基板 12−一−−−−1000人の多結晶Si堆8!膜13
−−−−4000人の多結晶Si堆積膜301−−−
一石英窓 302−−−一基板ホルダー 501−−−−X eランプ 502−−−−ハロゲンランプ 503−−−一可動式基板ホルダー 601−−−一電子銃 (502a、b−−−一制御電極 603a、b−−−一偏向電極 604a、b−一−−制御電極 701−−−一下部固定ヒーター 702−−−一試料
Claims (1)
- 基体温度保持手段によって所定の温度に保持された基体
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
々に導入し化学反応させることによって前記基体上に堆
積膜を形成するにあたって、該堆積膜に対してエッチン
グ作用を有するガスまたはその分解物を供給し、前記エ
ッ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ッチング活性を選
択に増大せしめると共に、前記基体温度保持手段とは別
の膜加熱手段による格子の再配列を施すことにより特定
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 (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8682586A JPS62243767A (ja) | 1986-04-15 | 1986-04-15 | 堆積膜形成法 |
| DE87303225T DE3784537T2 (de) | 1986-04-11 | 1987-04-13 | Herstellungsverfahren einer niedergeschlagenen Schicht. |
| EP87303225A EP0241317B1 (en) | 1986-04-11 | 1987-04-13 | Process for forming deposited film |
| AT87303225T ATE86793T1 (de) | 1986-04-11 | 1987-04-13 | Herstellungsverfahren einer niedergeschlagenen schicht. |
| US08/396,065 US5591492A (en) | 1986-04-11 | 1995-02-28 | Process for forming and etching a film to effect specific crystal growth from activated species |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8682586A JPS62243767A (ja) | 1986-04-15 | 1986-04-15 | 堆積膜形成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62243767A true JPS62243767A (ja) | 1987-10-24 |
Family
ID=13897587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8682586A Pending JPS62243767A (ja) | 1986-04-11 | 1986-04-15 | 堆積膜形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62243767A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4010595A1 (de) * | 1989-03-31 | 1990-10-04 | Canon Kk | Verfahren zur bildung eines kristallinen films |
-
1986
- 1986-04-15 JP JP8682586A patent/JPS62243767A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4010595A1 (de) * | 1989-03-31 | 1990-10-04 | Canon Kk | Verfahren zur bildung eines kristallinen films |
| US5213997A (en) * | 1989-03-31 | 1993-05-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for forming crystalline film employing localized heating of the substrate |
| US5795396A (en) * | 1989-03-31 | 1998-08-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus for forming crystalline film |
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