JPS6256571A - 光励起薄膜形成方法 - Google Patents
光励起薄膜形成方法Info
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- JPS6256571A JPS6256571A JP19701985A JP19701985A JPS6256571A JP S6256571 A JPS6256571 A JP S6256571A JP 19701985 A JP19701985 A JP 19701985A JP 19701985 A JP19701985 A JP 19701985A JP S6256571 A JPS6256571 A JP S6256571A
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Landscapes
- 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、絶縁体や半導体の基板上に絶縁体や半導体、
および金属の薄膜を形成する方法に関する。
および金属の薄膜を形成する方法に関する。
薄膜形成は各種デバイスや装置コンポーネントを製作す
るために不可欠な技術である。通常は、ち密で付着力が
大きい、あるいは結晶性に優れて□いるといったいわゆ
る良質の薄膜を得るためには、物理蒸着、化学的堆積（
ＣＶＤ）のどちらの方法を用いる場合でも基板をある程
度加熱する必要がある。特にＣＶＤでは、供給化合物ガ
スの分解を誘起する友め必然的に基板を加熱することに
なる。
るために不可欠な技術である。通常は、ち密で付着力が
大きい、あるいは結晶性に優れて□いるといったいわゆ
る良質の薄膜を得るためには、物理蒸着、化学的堆積（
ＣＶＤ）のどちらの方法を用いる場合でも基板をある程
度加熱する必要がある。特にＣＶＤでは、供給化合物ガ
スの分解を誘起する友め必然的に基板を加熱することに
なる。
しかし最近になって、熱的損傷によるデバイス特性の劣
化等を防止する目的から、薄膜形成をできるだけ低温下
において行うための技術の研究開発が盛んになりでいる
。
化等を防止する目的から、薄膜形成をできるだけ低温下
において行うための技術の研究開発が盛んになりでいる
。
低温薄膜形成技術で注目されてＡる方法の一つに光照射
を利用するＣＶＤがある。この方法では供給化置物ガス
の分解を主に紫外域の光を用いて行う。従って、供給化
合物ガスの分解を行うために基板加熱を行う心象はなく
なる。しかし、この場合通常は、堆積薄膜を構成する原
子あるいは分子の配列にまで光のエネルギーが有効に利
用さｔする訳ではないので、ち密な良質の膜を得るため
にはやはりある程度以上の温度に基板を加熱しなければ
ならずそれほどプロセスの低温化は図れなかった０ 以上に述べたような光照射による供給化合物ガスの分解
を利用したＣＶＤ４’ご五って薄ｊ林形成金行った例に
ついては、たとえばジョンソン（Ｊｏｈｎｓｏｎ）とシ
ュリー（５ｃｈｌｉｅ）による、アプライド・フィツク
ス・レターズ（Ａｐｐｌ Ｐｈｙｓ Ｌｅｔｔ ）
誌の１９８２年、！４０巻、９号の７９８頁から７８
０頁にわたって掲載された論文の中で述べられている。
を利用するＣＶＤがある。この方法では供給化置物ガス
の分解を主に紫外域の光を用いて行う。従って、供給化
合物ガスの分解を行うために基板加熱を行う心象はなく
なる。しかし、この場合通常は、堆積薄膜を構成する原
子あるいは分子の配列にまで光のエネルギーが有効に利
用さｔする訳ではないので、ち密な良質の膜を得るため
にはやはりある程度以上の温度に基板を加熱しなければ
ならずそれほどプロセスの低温化は図れなかった０ 以上に述べたような光照射による供給化合物ガスの分解
を利用したＣＶＤ４’ご五って薄ｊ林形成金行った例に
ついては、たとえばジョンソン（Ｊｏｈｎｓｏｎ）とシ
ュリー（５ｃｈｌｉｅ）による、アプライド・フィツク
ス・レターズ（Ａｐｐｌ Ｐｈｙｓ Ｌｅｔｔ ）
誌の１９８２年、！４０巻、９号の７９８頁から７８
０頁にわたって掲載された論文の中で述べられている。
この論文の例では、紫外線ランプ光によるＺｎ（ＣＨり
！およびＳｅ （ＣＨｓ ） ｔの光化学分解を利用し
てＺｎ 、 ＳｅおよびｚｎＳｅの低温ＣＶＤを行って
いるが、堆積した膜は粒子の集合状の質の悪いものであ
ることが示されている。
！およびＳｅ （ＣＨｓ ） ｔの光化学分解を利用し
てＺｎ 、 ＳｅおよびｚｎＳｅの低温ＣＶＤを行って
いるが、堆積した膜は粒子の集合状の質の悪いものであ
ることが示されている。
この発明の目的は、上述した従来法の欠点を除去した、
絶縁体や半導体、金属の薄膜の光照射を利用する新しい
裏作方法を提供することにある。
絶縁体や半導体、金属の薄膜の光照射を利用する新しい
裏作方法を提供することにある。
本発明は、試料基板上への薄膜形成中に、試料基板へ光
を照射することにより共鳴光散乱を誘起することを特徴
としている。
を照射することにより共鳴光散乱を誘起することを特徴
としている。
本発明を用いれば、試料基板上への薄膜形成中に、薄膜
のバンドギャップエネルギーとほぼ等しいエネルギーを
有する光を照射して共鳴、光散乱を誘起することにより
、低温でもち密で付着強度が大きく、また結−品性に優
れた銹電体や半導体金属の薄膜を得ることができる。
のバンドギャップエネルギーとほぼ等しいエネルギーを
有する光を照射して共鳴、光散乱を誘起することにより
、低温でもち密で付着強度が大きく、また結−品性に優
れた銹電体や半導体金属の薄膜を得ることができる。
この発明は、共鳴光散乱現象の結果薄膜の表面近傍に局
在して励起されるフォノン、即ち固体の格子振動により
薄膜を構成する原子２分子をエネルギー的に安定な位置
に動かすことができるという新しい知見に基づいている
。良質の換を得るために通常は基板全体を数百℃に加熱
するが、これは固体中の原子列あるいは分子列のランダ
ムな振動を励起することによって堆積した膜中の原子。
在して励起されるフォノン、即ち固体の格子振動により
薄膜を構成する原子２分子をエネルギー的に安定な位置
に動かすことができるという新しい知見に基づいている
。良質の換を得るために通常は基板全体を数百℃に加熱
するが、これは固体中の原子列あるいは分子列のランダ
ムな振動を励起することによって堆積した膜中の原子。
分子をエネルギー的に安定な位ｉｔで動かすことに他な
らない。本発明による方法では、原子列。
らない。本発明による方法では、原子列。
分子列の熱的感動を励起する代わりに光照射に↓り堆積
した薄膜自身の表面近傍でのみ原子列あるいは分子列の
規則正しい振動を、勃起することによって膜中の原子２
分子をエネルギー的に安定な位置に動かす。
した薄膜自身の表面近傍でのみ原子列あるいは分子列の
規則正しい振動を、勃起することによって膜中の原子２
分子をエネルギー的に安定な位置に動かす。
第２図は共鳴光散乱の原理を説明するための図であり、
ＣｄＳにおける縦光学（ＬＯ）７オノンによるラマン散
乱断面積の入射光エネルギー依存性を示している。図中
の曲線１２１はバンドギャップエネルギーが２．５７
ｅＶのＣｄＳ結晶の（１００）而に対してレーザ光を垂
直に入射させた場合の。
ＣｄＳにおける縦光学（ＬＯ）７オノンによるラマン散
乱断面積の入射光エネルギー依存性を示している。図中
の曲線１２１はバンドギャップエネルギーが２．５７
ｅＶのＣｄＳ結晶の（１００）而に対してレーザ光を垂
直に入射させた場合の。
３７、８ ｍｅＶのエネルギーを持つＬＯフォノンによ
る後方ラマン散乱の散乱断面積をエキシトンの効果を考
慮して理論的に求めたものであるが、実験結果とも良く
一致することが確かめられている。
る後方ラマン散乱の散乱断面積をエキシトンの効果を考
慮して理論的に求めたものであるが、実験結果とも良く
一致することが確かめられている。
この図によれば、入射するレーザ光の光子エネルギーが
′ゝンドギャップエネルギーとほぼ等しくなるとラマン
散乱断面積は数桁も大きくなることを示している。つま
り入射光のエネルギーをバンドギャップエネルギーに共
鳴させることによって、ラマン散乱の強さを著しく増大
させ一定の波数ベクトルヲ持ったフォノンを効率よく励
起することができる。しかも、このような条件下ではレ
ーザ光は基板表面から１００朋程度までしか侵入しない
ので、フォノンは表面近傍でのみ励起される。
′ゝンドギャップエネルギーとほぼ等しくなるとラマン
散乱断面積は数桁も大きくなることを示している。つま
り入射光のエネルギーをバンドギャップエネルギーに共
鳴させることによって、ラマン散乱の強さを著しく増大
させ一定の波数ベクトルヲ持ったフォノンを効率よく励
起することができる。しかも、このような条件下ではレ
ーザ光は基板表面から１００朋程度までしか侵入しない
ので、フォノンは表面近傍でのみ励起される。
バンドギャップエネルギーよりも大きな光子エネルギー
を有する非常に強力なレーザ光を照射した場合にもバン
ド間遷移に基づく吸収とその後の電子のエネルギー緩和
によってフォノンは生成される。しかし、このフォノン
は連続的な極めて多くの波数ベクトルにわたって分布し
ており、これは通常の加熱の効果に他ならない。
を有する非常に強力なレーザ光を照射した場合にもバン
ド間遷移に基づく吸収とその後の電子のエネルギー緩和
によってフォノンは生成される。しかし、このフォノン
は連続的な極めて多くの波数ベクトルにわたって分布し
ており、これは通常の加熱の効果に他ならない。
なお、固体中では広義のラマン散乱に音響フォノンによ
るブリユアン散乱も含まれるが、一般には光学フォノン
の関与するラマン散乱効果の方が大きい。
るブリユアン散乱も含まれるが、一般には光学フォノン
の関与するラマン散乱効果の方が大きい。
次に、この発明の実施例について図を参照しながら詳細
な説明を行う。
な説明を行う。
第１図は、この発明を適用した一実施例の模式的構成を
示すものである。レーザ装置】１から発射されたレーザ
光１２は真空チャンバ２１の窓２２を通して真空チャン
バー２１円に設置された試料基板３１に照射される。真
空チャンバ２１内はターボモレキエラボンプ４１とロー
タリポンプ４２とによって高真空状態に保たれる。試料
基板３１はヒータ２３に固定されている。蒸着ボート２
４内に置かれた蒸着材料３２は真空中で加熱されること
によシ蒸気となり、マスク２５全通して試料基板３１に
蒸着される。支持端子２６は蒸着ボート２４を保持し通
電加熱するためのものである。
示すものである。レーザ装置】１から発射されたレーザ
光１２は真空チャンバ２１の窓２２を通して真空チャン
バー２１円に設置された試料基板３１に照射される。真
空チャンバ２１内はターボモレキエラボンプ４１とロー
タリポンプ４２とによって高真空状態に保たれる。試料
基板３１はヒータ２３に固定されている。蒸着ボート２
４内に置かれた蒸着材料３２は真空中で加熱されること
によシ蒸気となり、マスク２５全通して試料基板３１に
蒸着される。支持端子２６は蒸着ボート２４を保持し通
電加熱するためのものである。
レーザ光１２を試料基板３１に照射した状態で蒸着を行
い蒸着膜３３が形成され始めると、あらかじめレーザ光
１２の波長を蒸着膜３３のバンドギャップエネルギーに
同調しておくことによって共鳴光散乱を誘起することが
できる。共鳴光散乱の誘起は、散乱光１３を分光してモ
ニタすることによって判断することができる。
い蒸着膜３３が形成され始めると、あらかじめレーザ光
１２の波長を蒸着膜３３のバンドギャップエネルギーに
同調しておくことによって共鳴光散乱を誘起することが
できる。共鳴光散乱の誘起は、散乱光１３を分光してモ
ニタすることによって判断することができる。
本実施例においては、レーザ袈［１１としてパルス出力
の色素レーザを用い、レーザ光１２として波長４８３．
５ｎの発振出力光を用いた。試料基板３１にはＣｄＳの
単結晶を用い、その（１００）面にホモエピタキシャル
成長を行うために蒸着材料３２にもＣｄＳの粉末を使用
した。レーザ光のパルス幅は約Ｉｏｎｓであるが、レー
ザ光による表面の加熱を１０’０程縦に抑えるため試料
、！！：叛３１の表面でのピーク照射強度は１００ 阜
Ｖ−” とし５０Ｈｚのパルス繰り返しで約１ ｃｍ”
の領域を照射するようにした。蒸着ｒ−Ｐは試料基板３
１の温度を１５０°Ｃに、また蒸着ボート２４の温度を
９００℃に設定して蒸着速度を毎分的１０ｎｍとし、約
０．５μｍの厚みまで蒸着を行った。蒸着膜３３を反射
型開エネルギー電子線回折（ＲＨＩＤ）およびＸ線回折
を用いて評価した結果、蒸着膜３３はエピタキシャル成
長をしていることが確認された。上記の例ではレーザ光
１２の波長はＣｄＳ単結晶のバンドギャップエネルギー
に共鳴するように選んでいるが、レーザ光１２の波長を
この共鳴条件から大きくはずしたり、また全く光照射を
行わずに同様の蒸着を行っｔ場合には、試料基板３１の
温度を２５０°Ｃ以上にしないとエピタキシャル成長は
生じなかったＯ 本実施例においては、原料ガスの光化学分解の効果等を
除去し試料基板表面に吸着し几原子や分子の配列への光
照射効果を明確にするために真空蒸着という手段を用い
たが、本発明がＣＶＤ法による薄膜形成においても適用
できることは明らかである。また、真空蒸着という範祷
においても１個または複数個の蒸着セルを用いて行うい
わゆる分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）にも本発明
を適用することができる。また、本実施例では試料基板
と同一種の半導体薄膜の蒸着を行っ之が、特にエピタキ
シャル成長を目的としなければ試料基板と蒸着膜を全く
異種のものに選んでもよく。
の色素レーザを用い、レーザ光１２として波長４８３．
５ｎの発振出力光を用いた。試料基板３１にはＣｄＳの
単結晶を用い、その（１００）面にホモエピタキシャル
成長を行うために蒸着材料３２にもＣｄＳの粉末を使用
した。レーザ光のパルス幅は約Ｉｏｎｓであるが、レー
ザ光による表面の加熱を１０’０程縦に抑えるため試料
、！！：叛３１の表面でのピーク照射強度は１００ 阜
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の領域を照射するようにした。蒸着ｒ−Ｐは試料基板３
１の温度を１５０°Ｃに、また蒸着ボート２４の温度を
９００℃に設定して蒸着速度を毎分的１０ｎｍとし、約
０．５μｍの厚みまで蒸着を行った。蒸着膜３３を反射
型開エネルギー電子線回折（ＲＨＩＤ）およびＸ線回折
を用いて評価した結果、蒸着膜３３はエピタキシャル成
長をしていることが確認された。上記の例ではレーザ光
１２の波長はＣｄＳ単結晶のバンドギャップエネルギー
に共鳴するように選んでいるが、レーザ光１２の波長を
この共鳴条件から大きくはずしたり、また全く光照射を
行わずに同様の蒸着を行っｔ場合には、試料基板３１の
温度を２５０°Ｃ以上にしないとエピタキシャル成長は
生じなかったＯ 本実施例においては、原料ガスの光化学分解の効果等を
除去し試料基板表面に吸着し几原子や分子の配列への光
照射効果を明確にするために真空蒸着という手段を用い
たが、本発明がＣＶＤ法による薄膜形成においても適用
できることは明らかである。また、真空蒸着という範祷
においても１個または複数個の蒸着セルを用いて行うい
わゆる分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）にも本発明
を適用することができる。また、本実施例では試料基板
と同一種の半導体薄膜の蒸着を行っ之が、特にエピタキ
シャル成長を目的としなければ試料基板と蒸着膜を全く
異種のものに選んでもよく。
格子整合を考える必要もない。さらに、蒸着膜は半導体
はかやでなく、誘電体や金属であっても良く、この時も
目的に曾致したレーザ光の波長を選べば良い。
はかやでなく、誘電体や金属であっても良く、この時も
目的に曾致したレーザ光の波長を選べば良い。
以上に述べ友ように、本発明を用いればレーザ光によっ
て薄膜の形成中に、薄膜中で共鳴光散乱を誘起すること
で、低温で高品質の薄膜を形成することができる。
て薄膜の形成中に、薄膜中で共鳴光散乱を誘起すること
で、低温で高品質の薄膜を形成することができる。
第１図は、本発明を適用した一実施例の模式的構成図、
第２図は、共鳴光散乱を説明するための、ラマン散乱断
面積の入射光エネルギー依存性を示す図である。 １１・・・・・・レーザ装置、１２・・・・・・レーザ
光、１３・・・・・・散乱光、２１・・・・・・真空チ
ャンバ、２２・・・・・・窓、２３・・・・・・ヒータ
、２４・・・・・・蒸着ボート％ ２５・・・・・・マ
スク％ ２６・・・・・・支持端子、３１・・・・・・
試料基板、３２・・・・・・蒸着材料、３３・・・・・
・蒸着膜、４１・・・・・・ターボモレキュツボング、
４２・・団・ロータリーポンプ０ ・′−２ 代理人 弁理士 内 原 （、ヨ第２２図
第２図は、共鳴光散乱を説明するための、ラマン散乱断
面積の入射光エネルギー依存性を示す図である。 １１・・・・・・レーザ装置、１２・・・・・・レーザ
光、１３・・・・・・散乱光、２１・・・・・・真空チ
ャンバ、２２・・・・・・窓、２３・・・・・・ヒータ
、２４・・・・・・蒸着ボート％ ２５・・・・・・マ
スク％ ２６・・・・・・支持端子、３１・・・・・・
試料基板、３２・・・・・・蒸着材料、３３・・・・・
・蒸着膜、４１・・・・・・ターボモレキュツボング、
４２・・団・ロータリーポンプ０ ・′−２ 代理人 弁理士 内 原 （、ヨ第２２図
Claims (1)
- 試料基板上への薄膜形成中に、該試料基板へ光を照射す
ることにより薄膜中で共鳴光散乱を誘起することを特徴
とする光励起薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19701985A JPS6256571A (ja) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | 光励起薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19701985A JPS6256571A (ja) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | 光励起薄膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6256571A true JPS6256571A (ja) | 1987-03-12 |
Family
ID=16367418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19701985A Pending JPS6256571A (ja) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | 光励起薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6256571A (ja) |
-
1985
- 1985-09-05 JP JP19701985A patent/JPS6256571A/ja active Pending
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