JP2000223421A

JP2000223421A - 成膜方法及びその装置

Info

Publication number: JP2000223421A
Application number: JP11021388A
Authority: JP
Inventors: Michio Arai; 道夫新井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】触媒ＣＶＤ法の特長を生かしながら、堆積種
（イオン、ラジカルなどの反応種）の運動エネルギーを
十二分にコントロールして、基板にダメージを与えるこ
となしに各種生成膜の膜質向上、生成膜の基板との密着
性向上、生成膜密度の向上、生成速度の向上、生成膜平
滑性の向上、ビアホールなどへの埋め込み性とステップ
カバレージの向上、基板温度の更なる低温化、生成膜の
ストレスコントロール等を可能とし、高品質膜を形成で
きる成膜方法と、この方法に用いる成膜装置を提供する
こと。【解決手段】シランガスなどの原料ガス４０を加熱さ
れたタングステンなどの触媒体４６に接触させ、これに
よって生成した堆積種又はその前駆体にＤＣ電圧４９を
印加し、これによるＤＣ電界を作用させて運動エネルギ
ーを与え、基板１上に多結晶シリコンなどの所定の膜を
気相成長させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多結晶シリコンな
どの所定の膜を気相成長させる成膜方法及びその装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、基板上に形成した多結晶シリコン
層をソース、ドレイン及びチャンネル領域に用いたＭＯ
ＳＦＥＴ（Metal-oxide-semiconductor field effect t
ransistor)である例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を
構成するに際し、上記多結晶シリコン層の化学的気相成
長法（ＣＶＤ：Chemical vapor deposition ）が採用さ
れている。

【０００３】こうした多結晶シリコン層などを通常のＣ
ＶＤにより成膜する場合、気相中で原料ガスの分解で生
成された堆積種（反応種）が基板に到達し、基板上で反
応を起こすことにより、膜生成が行なわれたり、あるい
は基板表面のごく近くの領域で反応し、基板上に堆積す
る。しかしながら、膜生成が行なわれたり、あるいは膜
がエピタキシャル成長するためには、反応種が基板表面
で泳動（マイグレーション）することが不可欠である。

【０００４】ＣＶＤ法として知られているプラズマＣＶ
Ｄ法では、このマイグレーション又は堆積種の運動エネ
ルギーをコントロールするために、高周波電界の作用下
で低周波バイアス電界を印加する２周波法を用いてい
る。また、イオンクラスタビーム（ＩＣＢ）法では、加
速電圧をコントロールしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の成膜方法はいずれも問題点を有しており、まず、プラ
ズマＣＶＤ法の場合は、プラズマを使用することから、
次の如き欠点を有している。

【０００６】（１）プラズマ電界の不均一性、ゆらぎ、
プラズマ誘起電荷等による基板上の電界不均一性が生
じ、これらによってトランジスタへのダメージ、ショー
ト等（ゲート酸化膜などのチャージアップ又は放電破
壊、配線間の放電など）が発生することがある。この現
象は、特に、プラズマのオン／オフ時に発生し易い傾向
にある。（２）プラズマからの発光による紫外線損傷の可能性が
ある。（３）大面積でのプラズマ放電が難しく、定在波の発生
もあり、均一性が得にくい。（４）装置が複雑でかつ高価であり、メンテナンスが繁
雑である。

【０００７】また、ＩＣＢ法も、加速電極の開口を通し
てクラスタイオンを基板上へ導いて衝突させるため、均
一性が得られ難く、大面積の成膜（大型基板への成膜）
も困難である。

【０００８】一方、特開昭６３−４０３１４号公報に示
された触媒ＣＶＤ法は、ガラス基板のような絶縁基板上
に、多結晶シリコン、窒化シリコン膜等を低温で形成し
得る優れたＣＶＤ法として注目を集めている。

【０００９】触媒ＣＶＤ法によれば、図１４に示すよう
に、シャワーヘッド４２として構成されたガス供給部か
らの例えばシランガス４０を成膜室４４内に導入し、加
熱されたタングステン等の金属触媒体４６（但し、この
加熱用の電源回路は図示省略）と接触させて触媒的に分
解し、高エネルギーをもつシリコン原子又は原子の集団
４０Ａを形成し、これをヒーター４１で加熱されたサセ
プタ４５に支持された基板１上に堆積させるので、通常
の熱ＣＶＤ法における堆積可能温度より低い低温の領域
で、しかもプラズマを用いることなしにシリコン膜を大
面積に堆積させることができる。

【００１０】このような触媒ＣＶＤ法は、基板温度、触
媒体温度、触媒体の位置（シャワーヘッド及び基板から
の距離）、真空度、原料ガス濃度、原料ガス流量等の比
較的少数の制御パラメーターで成膜をコントロールして
いる。これは、簡便な方法であることの証明であるが、
特に堆積種の運動量を気体分子運動論でしかコントロー
ルし得ない。つまり、マイグレーション又は堆積種の運
動エネルギーは真空中の熱エネルギーのみである。

【００１１】このため、種々の目的のために異なる材料
を堆積させる場合に、所望の性質に制御した膜を得よう
としても、各材料での最適条件が得られないことがあ
る。しかも、堆積種の運動量のコントロールが不十分で
あるために、特にアスペクト比の大きいビアホール（配
線間の接続用の貫通孔）に対する接続用金属の埋め込み
や、段差上のステップカバレージが不十分となり易い。
また、もっぱら熱エネルギーに依存しているために、低
温化する上で制約があり、耐熱性が低い例えばプラステ
ィックフィルム基板の使用が難しく、基板材質の選択の
自由度にも限度がある。

【００１２】そこで、本発明の目的は、上記の触媒ＣＶ
Ｄ法の特長を生かしながら、堆積種（イオン、ラジカル
などの反応種）の運動エネルギーを十二分にコントロー
ルして、基板にダメージを与えることなしに、目的とす
る膜材料が種々であっても常に十分（或いは最適）なＣ
ＶＤ条件を確実に実現し、また生成膜の基板との密着性
向上、生成膜密度の向上、生成速度の向上、生成膜平滑
性の向上、ビアホールなどへの埋め込み性とステップカ
バレージの向上、基板温度の更なる低温化、生成膜のス
トレスコントロール等を可能とし、高品質膜を形成でき
る成膜方法と、この方法に用いる成膜装置を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、原料ガ
スを加熱された触媒体に接触させ、これによって生成し
た堆積種又はその前駆体を基体上に導き、所定の膜を気
相成長させるに際し、前記原料ガスの供給手段と前記基
体との間の領域において、前記触媒体と対向電極との間
に電圧を印加して加速電界を形成する成膜方法に係るも
のである。

【００１４】また、本発明は、この成膜方法を実施する
装置として、原料ガス供給手段と；触媒体と；この触媒
体の加熱手段と；成膜されるべき基体を支持するサセプ
タと；前記原料ガス供給手段と前記サセプタとの間の領
域において、前記触媒体と対向電極との間に電圧を印加
して加速電界を形成する電圧印加手段と；を有する成膜
装置を提供するものである。

【００１５】また、本発明は、原料ガスを加熱された触
媒体に接触させ、これによって生成した堆積種又はその
前駆体を基体上に導き、所定の膜を気相成長させるに際
し、前記原料ガスの供給手段と前記基体との間の領域に
おいて前記触媒体と前記基体又は前記原料ガス供給手段
との間にガス通過性の電極を配し、この電極と前記基体
又は前記原料ガス供給手段との間に電圧を印加し、加速
電界を形成する成膜方法も提供するものである。

【００１６】更に、本発明は、この成膜方法を実施する
装置として、原料ガス供給手段と；触媒体と；この触媒
体の加熱手段と；成膜されるべき基体を支持するサセプ
タと；前記原料ガス供給手段と前記サセプタとの間の領
域において前記触媒体と前記サセプタ又は前記原料ガス
供給手段との間に配されたガス通過性の電極と；この電
極と前記サセプタ又は前記原料ガス供給手段との間に電
圧を印加する電圧印加手段と；を有する成膜装置を提供
するものである。

【００１７】本発明の成膜方法及びその装置によれば、
従来の触媒ＣＶＤ法の如く原料ガスを加熱された触媒体
に接触させ、これによって生成した堆積種又はその前駆
体を基体上に堆積させるに際し、触媒体と対向電極との
間、又は、ガス通過性の電極と基体（サセプタ）又は原
料ガス供給手段との間に電圧を印加して、加速電界を作
用させて運動エネルギーを与えているので、次に示すよ
うな顕著な作用効果が得られる。

【００１８】（１）堆積種又はその前駆体に対し、触媒
体の触媒作用とその熱エネルギーに加えて上記電圧によ
る加速電圧を与えるため、運動エネルギーが大きくな
り、かつ制御可能となって基体上に効率良く導けると共
に、基体上での泳動及び生成過程の膜中での拡散が十分
となる。従って、従来の触媒ＣＶＤ法に比べて、触媒体
で生成された堆積種（イオン、ラジカル等の反応種）の
運動エネルギーを電界で独立してコントロールできるた
め、種々の目的の膜材料であってもこれに対応した十分
（或いは最適）なＣＶＤ条件を常にコントロール性良く
実現でき、かつ、生成膜の基体との密着性向上、生成膜
密度の向上、生成膜均一性又は平滑性の向上、ビアホー
ルなどへの埋め込み性とステップカバレージの向上、基
体温度の更なる低温化、生成膜のストレスコントロール
等が可能となり、高品質膜（例えばバルクに近い物性の
シリコン膜や金属膜）が実現する。（２）プラズマの発生がないので、プラズマによるダメ
ージがなく、低ストレスの生成膜が得られる。（３）触媒体で生成された反応種（イオン、ラジカル
等）を電界で独立してコントロールし、効率良く基体上
に堆積できるので、原料ガスの利用効率が高く、生成速
度を早め、コストダウンを図れる。（４）プラズマＣＶＤ法に比べ、はるかにシンプルで安
価な装置が実現する。この場合、減圧下又は常圧下で操
作を行なえるが、減圧タイプよりも常圧タイプの方がよ
りシンプルで安価な装置が実現する。（５）常圧タイプでも上記の電界を加えるので、密度、
均一性、密着性のよい高品質膜が得られる。この場合
も、減圧タイプよりも常圧タイプの方がスループットが
大であり、生産性が高く、コストダウンが可能である。（６）基体温度を低温化しても堆積種の運動エネルギー
が大きいために、目的とする良質の膜が得られることか
ら、基体温度を更に低温化でき、従って大型で安価な絶
縁基板（ガラス基板、耐熱性樹脂基板等）を使用でき、
この点でもコストダウンが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の成膜方法及びその装置に
おいては、前記触媒体と前記対向電極（例えば前記基体
又は前記サセプタ、前記原料ガス供給手段、前記触媒体
と前記基体又は前記原料ガス供給手段との間に配したガ
ス通過性の電極）との間、或いは、前記基体（又は前記
サセプタ）又は前記原料ガス供給手段と前記触媒体との
間に配したガス通過性の電極と前記基体（又はサセプ
タ）又は前記原料ガス供給手段との間に、これらの間に
接続された電源により直流電圧を印加し、前記堆積種又
はその前駆体を前記基体の側へ指向させることが望まし
い。

【００２０】或いは、前記の印加する電圧は、直流電圧
に交流電圧を重畳させた電圧、又は交流電圧であっても
よい。

【００２１】本発明で印加する上記の電圧は、特に、パ
ッシェンの法則により決まるプラズマ発生電圧以下、例
えば１ｋＶ以下、数１０Ｖ以上とするのがよい。この場
合、直流電圧に交流電圧を重畳させると、微妙な電界変
化での運動エネルギーを反応種（イオン、ラジカル等）
に与えることができるため、上記した作用効果に加え
て、複雑な形状を有する基体表面（凹凸段差や高アスペ
クト比のビアホール等）にステップカバレージが良く、
均一で密着性及び密度の高い膜を形成できる。

【００２２】前記触媒体又は前記ガス通過性の電極はコ
イル状、メッシュ状又は多孔板状に形成してよく、また
ガス流に沿って複数個又は複数枚配設してよい。これに
よってガス流を効果的に形成しつつ、触媒体とガスとの
接触面積を増大させ、触媒反応を十分に生ぜしめ、また
加速電界を十分に形成することができる。

【００２３】本発明に基づく触媒ＣＶＤ法による上記の
気相成長は、具体的には、前記触媒体を８００〜２００
０℃の範囲であってその融点未満の温度に加熱し（例え
ば触媒体に通電してそれ自体の抵抗加熱によって加熱
し）、この加熱された触媒体により前記原料ガスの少な
くとも一部を触媒反応又は熱分解反応させて生成した前
記堆積種又はその前駆体を原料種として、室温〜５５０
℃に加熱した基板上に熱ＣＶＤ法によって薄膜を堆積さ
せるものである。

【００２４】ここで、触媒体の加熱温度が８００℃未満
であると、原料ガスの触媒反応又は熱分解反応が不十分
となって堆積速度が低下し易く、また２０００℃を超え
ると触媒体の構成材料が堆積膜中に混入して膜の電気的
特性を阻害し、膜質低下を生じ、また、触媒体の融点以
上の加熱は、その形態安定性が失われるので、回避する
のがよい。触媒体の加熱温度は、その構成材料の融点未
満であって１１００℃〜１８００℃であるのが好まし
い。

【００２５】また、基板温度は、室温〜５５０℃が好ま
しく、より好ましくは１５０〜５００℃とすれば、効率
的で高品質の成膜を行なえる。基板温度が５５０℃を超
えると、例えばアモルファスシリコン等の非晶質半導体
を成膜するときには、水素等が放散され、膜の電気的欠
陥が増大する傾向があり、また集積回路用のパッシベー
ション膜を成膜するときには、熱の影響によって不純物
のドーピング濃度分布が変化し易くなる。

【００２６】通常の熱ＣＶＤ法では、基板温度を約６０
０〜９００℃とする必要があるが、本発明に基づく成膜
では、プラズマや光励起を必要とせずに、上記のような
低温での熱ＣＶＤが可能となることが極めて有利であ
る。本発明に基づく触媒ＣＶＤ時の基板温度が上記した
ように低いため、基板、例えばガラス基板として、歪点
が４７０〜６７０℃と低いガラスを用いることができ
る。これは、安価で、薄板化が容易であり、大型化（１
ｍ²以上）が可能であり、また長尺ロール化されたガラ
ス板を作製できる。例えば、長尺ロール化ガラス板上
に、上記手法を用いて、薄膜を連続して又は非連続に作
製することができる。

【００２７】本発明による気相成長に使用する前記原料
ガスは、下記の（ａ）〜（ｏ）のいずれかであってよ
い。（ａ）水素化ケイ素又はその誘導体（ｂ）水素化ケイ素又はその誘導体と、水素、酸素、窒
素、ゲルマニウム、炭素又はスズを含有するガスとの混
合物（ｃ）水素化ケイ素又はその誘導体と、周期表第３族又
は第５族元素からなる不純物を含有するガスとの混合物（ｄ）水素化ケイ素又はその誘導体と、水素、酸素、窒
素、ゲルマニウム、炭素又はスズを含有するガスと、周
期表第３族又は第５族元素からなる不純物を含有するガ
スとの混合物（ｅ）アルミニウム化合物ガス（ｆ）アルミニウム化合物ガスと、水素又は酸素を含有
するガスとの混合物（ｇ）インジウム化合物ガス（ｈ）インジウム化合物ガスと、酸素を含有するガスと
の混合物（ｉ）高融点金属のフッ化物ガス、塩化物ガス又は有機
化合物ガス（ｊ）高融点金属のフッ化物ガス、塩化物ガス又は有機
化合物ガスと、水素化ケイ素又はその誘導体との混合物（ｋ）チタンの塩化物と、窒素及び／又は酸素を含有す
るガスとの混合物（ｌ）銅化合物ガス（ｍ）アルミニウム化合物ガスと、水素又は水素化合物
ガスと、水素化ケイ素又はその誘導体及び／又は銅化合
物ガスとの混合物（ｎ）炭化水素又はその誘導体（ｏ）炭化水素又はその誘導体と水素ガスとの混合物

【００２８】上記の如き原料ガスを使用することによっ
て、多結晶シリコン、単結晶シリコン、酸化シリコン、
不純物含有の酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シ
リコン、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化インジ
ウム、高融点金属、シリサイド、窒化及び／又は酸化チ
タン、銅、アルミニウム−シリコン又はアルミニウム−
シリコン−銅からなる薄膜を気相成長させることができ
る。

【００２９】また、タングステン、酸化トリウムを含有
するタングステン、モリブテン、白金、パラジウム、バ
ナジウム、シリコン、アルミナ、金属を付着したセラミ
ックス、及び炭化ケイ素からなる群より選ばれた少なく
とも１種の材料によって、前記触媒体を形成することが
できる。

【００３０】そして、前記原料ガスを供給する前に、前
記触媒体を水素ガス雰囲気中で加熱処理することが望ま
しい。これは、原料ガスの供給前に触媒体を加熱する
と、触媒体の構成材料が放出され、これが成膜された膜
中に混入することがあるが、触媒体を水素ガス雰囲気中
で加熱することによってそのような混入を解消すること
ができる。従って、成膜室内を水素ガスで充たした状態
で触媒体を加熱し、次いで水素ガスをキャリアガスとし
て原料ガスを供給することがよい。

【００３１】本発明は、シリコン半導体、シリコン半導
体集積回路装置、化合物半導体、化合物半導体集積回路
装置、炭化ケイ素半導体、炭化ケイ素半導体集積回路装
置、液晶表示装置、エレクトロルミネセンス表示装置、
プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、発光ポリマー
表示装置、発光ダイオード表示装置、ＣＣＤエリア／リ
ニアセンサ装置、ＭＯＳセンサ装置又は太陽電池装置用
の薄膜を形成するのに好適である。

【００３２】次に、本発明を好ましい実施の形態につい
て更に詳細に説明する。

【００３３】図１〜図８について、本発明の実施の形態
による成膜装置（触媒ＣＶＤ装置）を説明する。

【００３４】図１に示す実施の形態による触媒ＣＶＤ法
及びその装置は、図１４に示した従来の装置とは異なっ
て、シランガス等の原料ガス４０を加熱されたタングス
テン等の触媒体４６に接触させ、これによって生成した
堆積種５０（又はその前駆体）にグロー放電開始電圧以
下の電界を作用させて運動エネルギーを与え、基板上に
多結晶シリコン等の所定の膜を気相成長させるに際し、
基板１と触媒体４６との間にグロー放電開始電圧以下の
直流電圧（パッシェンの法則で決まる１ｋＶ以下の直流
電圧）４９を印加し、前記堆積種５０（又はその前駆
体）を基板１の側へ加速して指向させるものである。以
下、このようなＣＶＤをＤＣバイアス触媒ＣＶＤと称す
る。

【００３５】この成膜装置（ＤＣバイアス触媒ＣＶＤ装
置）によれば、従来の装置と同様に、水素化ケイ素（例
えばモノシラン）等の原料ガス４０（及び必要に応じて
Ｂ₂Ｈ₆やＰＨ₃などのドーピングガスも含む。）は供
給導管４１からシャワーヘッド４２の供給口４３を通し
て成膜室４４へ導入される。成膜室４４の内部には、ガ
ラス等の基板１を支持するためのサセプタ４５と、耐熱
性の良い（望ましくは触媒体４６と同じか或いはそれ以
上の融点を有する材質の）シャワーヘッド４２と、コイ
ル状のタングステン等の触媒体４６と、更には開閉可能
なシャッター（図示せず）とがそれぞれ配されている。
なお、図示省略したが、サセプタ４５と成膜室４４との
間には磁気シールが施されており、また、成膜室４４は
前工程を行なう前室に後続され、ターボ分子ポンプ等で
排気される。

【００３６】そして、基板１はサセプタ４５内又は外の
ヒーター線４１等の加熱手段で加熱され、また触媒体４
６は例えば抵抗線として融点以下（特に８００〜２００
０℃、タングステンの場合は約１６００〜１７００℃）
に加熱されて活性化される。触媒体４６の両端子は従来
の装置と同様に、直流又は交流の触媒体電源（図示省
略）に接続され、この電源からの通電により所定温度に
加熱される。ここで重要なことは、触媒体４６とサセプ
タ４５（従って、基板１）との間には、可変の直流電源
（１ｋＶ以下、例えば５００Ｖ）４９が接続され、１ｋ
Ｖ以下の直流バイアス電圧が印加されるようになってい
る。この場合、サセプタ４５は正極性であってよいが、
負極性としても差支えない。

【００３７】このＤＣバイアス触媒ＣＶＤ法を実施する
には、まず、成膜室４４内の雰囲気を窒素から水素に換
気（約１５〜２０分）してから約２００〜８００℃に昇
温すると共に、シャッターを開け、シランガス等の原料
ガス４０をシャワーヘッド４２の供給口から導入し、８
００〜２０００℃（例えば約１６５０℃）に加熱された
タングステン等の触媒体４６に接触させる。

【００３８】原料ガス４０の少なくとも一部は触媒体４
６と接触して触媒的に分解し、触媒分解反応または熱分
解反応によって、高エネルギーをもつシリコン等のイオ
ン、ラジカルの集団（即ち、堆積種又はその前駆体）を
形成する。こうして生成したイオン、ラジカル等の堆積
種５０（又はその前駆体）は、上記したグロー放電開始
電圧（約１ｋＶ）以下、例えば５００Ｖの直流電源４９
による直流電界の作用で電位勾配を生じ、これによる運
動エネルギーが与えられて基板１の側へ加速され、指向
され、室温〜５５０℃（例えば４００℃）に保持された
基板１上に多結晶シリコン等の所定の膜を気相成長させ
る。

【００３９】こうして、プラズマを発生することなく、
反応種（イオン、ラジカル等）に対し、触媒体４６の触
媒作用とその熱エネルギーに直流電界による加速エネル
ギーを加えた指向性の運動エネルギーを与えるので、原
料ガスを効率良く反応種に変えて、直流電界により基板
１上に均一に熱ＣＶＤで堆積することができる。この気
相成長においては、金属ヒーターとしての触媒体４６の
温度が高温になると、熱電子が放出されるが、これは真
空管のカソードに見られるものと同様の現象である。分
解した気体分子５０がこの電子の雲と相互作用して、よ
り高いエネルギー状態になるか、或いは荷電状態になる
ことが考えられる。従って、この反応系に上記の電界を
加えることによって電子の分布が変わり、また、気体分
子や分解した分子、原子など５０が荷電状態になった
後、上記の電界で加速されてより高いエネルギー状態に
なり、基板１に付着するものと考えられる。こういう系
において電界の大きさを制御すれば、基板１上に付着し
て堆積する薄膜が種々の材料であっても、その性質に応
じてＣＶＤ条件を制御して常に所望の（或いは最適な）
膜質のものを得ることができる。しかも、堆積種は基板
１上で泳動し、薄膜中で拡散するので、緻密でステップ
カバレージの良い平坦かつ均一な薄膜を形成できる。

【００４０】従って、本実施の形態によるＤＣバイアス
触媒ＣＶＤは、従来の触媒ＣＶＤのコントロールファク
タである基板温度、触媒体温度、触媒体の位置、原料ガ
ス濃度、原料ガス流量、真空度、原料ガス種類等に比
べ、独立した任意の直流電界で薄膜生成をコントロール
することを追加するのが特長である。このため、常に所
望の膜質の生成膜が得られ、また、生成膜の基板との密
着性をはじめ、生成膜密度、生成膜均一性又は平滑性、
ビアホールなどへの埋め込み性とステッップカバレージ
を向上させ、基板温度を一層低温化し、生成膜のストレ
スコントロール等が可能となり、高品質膜（例えばバル
クに近い物性のシリコン膜や金属膜）が得られる。しか
も、触媒体４６で生成された反応種（イオン、ラジカル
等）を直流電界で独立してコントロールし、効率良く基
板上に堆積できるので、原料ガスの利用効率が高く、生
成速度を早め、コストダウンを図れる。

【００４１】また、基板温度を低温化しても堆積種の運
動エネルギーが大きいために、目的とする良質の膜が得
られることから、基板温度を上記のように更に低温化で
き、大型で安価な絶縁基板（ガラス基板、耐熱性樹脂基
板等）を使用でき、この点でもコストダウンが可能とな
る。しかも、上記した反応種の加速のための電極とし
て、触媒体４６を兼用できるので、構造が簡略となる。

【００４２】また、勿論のことであるが、プラズマの発
生がないので、プラズマによるダメージがなく、低スト
レスの生成膜が得られると共に、プラズマＣＶＤ法に比
べ、はるかにシンプルで安価な装置が実現する。

【００４３】この場合、減圧下（例えば１０^-3〜数Ｔｏ
ｒｒ）又は常圧下で操作を行なえるが、減圧タイプより
も常圧タイプの方がよりシンプルで安価な装置が実現す
る。そして、常圧タイプでも上記の電界を加えるので、
密度、均一性、密着性のよい高品質膜が得られる。この
場合も、減圧タイプよりも常圧タイプの方がスループッ
トが大であり、生産性が高く、コストダウンが可能であ
る。

【００４４】減圧タイプの場合は、直流電圧は真空度
（原料ガス流量）や原料ガス種類等によって左右される
が、いずれにしても、グロー放電開始電圧以下の任意の
電圧に調整する必要がある。常圧タイプの場合は、放電
はしないが、原料ガス及び反応種の流れが膜厚及び膜質
に悪影響を及ぼさないように、基板上に排ガス流が接し
ないように排気を調整することが望ましい。

【００４５】上記のＣＶＤにおいて、触媒体４６による
副射熱のために、基板温度は上昇するが、上記したよう
に、必要に応じて基板加熱用ヒーター４１を設置してよ
い。また、触媒体４６はコイル状（これ以外にメッシ
ュ、多孔板状もよい。）としているが、更にガス流方向
に複数段（例えば２〜３段）として、ガスとの接触面積
を増やすのがよい。なお、このＣＶＤにおいて、基板１
をサセプタ４５の下面においてシャワーヘッド４２の上
方に配しているので、成膜室４４内で生じたパーティク
ルが落下して基板１又はその上の膜に付着することがな
い。

【００４６】図２に示す実施の形態によるＤＣバイアス
触媒ＣＶＤ装置は、シャワーヘッド４２と触媒体４６と
の間にグロー放電開始電圧以下の直流電圧（パッシェン
の法則で決まる１ｋＶ以下の直流電圧）４９を印加して
いること以外は、図１に示した装置と同様に、前記堆積
種５０（又はその前駆体）を基板１の側へ加速して指向
させるものである。

【００４７】従って、この例の場合も、図１の例と同様
の作用効果が得られる。なお、図１及び図２に示したバ
イアス電圧を組み合せ、触媒体４６と基板１との間、及
び触媒体４６とシャワーヘッド４２との間の双方に、バ
イアス電圧を印加してもよい（この場合は、シャワーヘ
ッド４２から基板１の側へ電界を増大又は減少させてよ
い）。

【００４８】図３に示す実施の形態によるＤＣバイアス
触媒ＣＶＤ装置は、反応種５０を加速するための電極を
シャワーヘッド４２と触媒体４６との間に配されたメッ
シュ電極５１としていることが特徴的である。即ち、シ
ャワーヘッド４２と触媒体４６との間に、ガス通過孔を
有するメッシュ電極５１を配し、このメッシュ電極５１
と触媒体４６との間に１ｋＶ以下のＤＣ電圧４９を印加
して、上述したと同様に、触媒体４６による原料ガスの
分解で生成した反応種（堆積種）に基板１の方向への運
動エネルギーを付与している。

【００４９】従って、上述した実施の形態と同様の作用
効果に加えて、予め設計、加工した加速電極をメッシュ
電極５１としてシャワーヘッド４２と触媒体４６との間
の間隙内に容易に挿入でき、また、加速電極を加速効率
を高める形状に予め加工した後に配設することができ
る。なお、メッシュ電極５１とシャワーヘッド４２は共
に、耐熱性の良い（望ましくは触媒体４６と同じか或い
はそれ以上の融点を有する材質）からなっているのがよ
い。

【００５０】図４に示す実施の形態によるＤＣバイアス
触媒ＣＶＤ装置は、反応種５０を加速するための電極を
基板１と触媒体４６との間に配されたメッシュ電極５１
としていることが特徴的である。即ち、基板１と触媒体
４６との間に、ガス通過孔を有するメッシュ電極５１を
配し、このメッシュ電極５１と触媒体４６との間に１ｋ
Ｖ以下のＤＣ電圧４９を印加して、図３の例と同様に、
触媒体４６による原料ガスの分解で生成した反応種（堆
積種）に基板１の方向への運動エネルギーを付与してい
る。

【００５１】従って、この例の場合も、図３の例と同様
の作用効果が得られる。なお、図３及び図４に示したバ
イアス電圧を組み合せ、触媒体４６と下部のメッシュ電
極５１との間、及び触媒体４６と上部のメッシュ電極５
１との間の双方に、バイアス電圧を印加してもよい（こ
の場合は、シャワーヘッド４２から基板１の側へ電界を
増大又は減少させてよい）。

【００５２】図５に示す実施の形態によるＤＣバイアス
触媒ＣＶＤ装置は、反応種５０を加速するための電極を
シャワーヘッド４２と触媒体４６との間に配されたメッ
シュ電極５１とし、このメッシュ電極５１と基板１との
間に１ｋＶ以下のＤＣ電圧４９を印加して、上述したと
同様に、触媒体４６による原料ガスの分解で生成した反
応種（堆積種）に基板１の方向への運動エネルギーを付
与している。

【００５３】従って、上述した実施の形態と同様の作用
効果に加えて、より広い領域にバイアス電界を形成して
いるために、加速作用が向上し、ガス流もスムーズにな
るものと考えられる。

【００５４】図６に示す実施の形態によるＤＣバイアス
触媒ＣＶＤ装置は、反応種５０を加速するための電極を
基板１と触媒体４６との間に配されたメッシュ電極５１
とし、このメッシュ電極５１とシャワーヘッド４２との
間に１ｋＶ以下のＤＣ電圧４９を印加して、図５の例と
同様に、触媒体４６による原料ガスの分解で生成した反
応種（堆積種）に基板１の方向への運動エネルギーを付
与している。

【００５５】従って、この例の場合も、図５の例と同様
の作用効果が得られる。なお、図５及び図６に示したバ
イアス電圧を組み合せ、メッシュ電極５１と基板１との
間、及びメッシュ電極５１とシャワーヘッド４２との間
の双方に、バイアス電圧を印加してもよい（この場合
は、シャワーヘッド４２から基板１の側へ電界を増大又
は減少させてよい）。

【００５６】図７に示す実施の形態によるＤＣバイアス
触媒ＣＶＤ装置は、反応種５０を加速するための電極を
基板１と触媒体４６との間に配されたメッシュ電極５１
とし、このメッシュ電極５１と基板１との間に１ｋＶ以
下のＤＣ電圧４９を印加して、上述したと同様に、触媒
体４６による原料ガスの分解で生成した反応種（堆積
種）に基板１の方向への運動エネルギーを付与してい
る。

【００５７】従って、上述した実施の形態と同様の作用
効果が得られる。

【００５８】図８に示す実施の形態によるＤＣバイアス
触媒ＣＶＤ装置は、反応種５０を加速するための電極を
シャワーヘッド４２と触媒体４６との間に配されたメッ
シュ電極５１とし、このメッシュ電極５１とシャワーヘ
ッド４２との間に１ｋＶ以下のＤＣ電圧４９を印加し
て、図７の例と同様に、触媒体４６による原料ガスの分
解で生成した反応種（堆積種）に基板１の方向への運動
エネルギーを付与している。

【００５９】従って、この例の場合も、図７の例と同様
の作用効果が得られる。なお、図７及び図８に示したバ
イアス電圧を組み合せ、メッシュ電極５１と基板１との
間、及びメッシュ電極５１とシャワーヘッド４２との間
の双方に、バイアス電圧を印加してもよい（この場合
は、シャワーヘッド４２から基板１の側へ電界を増大又
は減少させてよい）。

【００６０】なお、上述した各実施の形態における触媒
体４６、加速電極５１の形状は図９（Ａ）のコイル状の
他、図９（Ｂ）の多孔板状、図９（Ｃ）のメッシュ状と
してよい。このような形状は、ガス流を妨げることなし
に効率良く触媒作用、加速作用を発揮させるものであ
る。

【００６１】また、上述した各実施の形態では、基板１
をシャワーヘッド４２の上方に配したが、基板１をシャ
ワーヘッド４２の下方に配しても、基本的には、上述し
た実施の形態と同様の作用効果が得られる。その他、公
知のＣＶＤ装置と同様の構成において、本発明によるＤ
Ｃバイアス触媒ＣＶＤを適用してよい。

【００６２】また、上述した各実施の形態において、Ｄ
Ｃ電源４９に代えて、グロー放電開始電圧以下であって
直流電圧に交流電圧を重畳させた電圧（パッシェンの法
則で決まる１ｋＶ以下の電圧）を印加してもよい。これ
によって、前記堆積種又はその前駆体を基板の側へ指向
させると共に、微妙な電界変化での運動エネルギーを与
えることができる。これはＲＦ／ＤＣバイアス又はＡＣ
／ＤＣバイアス触媒ＣＶＤ法と称する。

【００６３】例えば、可変の直流電源（１ｋＶ以下、例
えば５００Ｖ）と高周波電源（１００〜２００Ｖ及び１
〜１００ＭＨｚ、例えば１５０Ｖ、１３．５６ＭＨｚ）
又は低周波電源（１００〜２００Ｖ及び１ＭＨｚ以下、
例えば１５０Ｖ、２６ｋＨｚ）とを並列接続した電源４
９を配設し、１ｋＶ以下の高周波又は低周波電圧重畳の
直流バイアス電圧を印加する。

【００６４】このＲＦ／ＤＣバイアス又はＡＣ／ＤＣバ
イアス触媒ＣＶＤ法によって、プラズマを発生すること
なく、反応種（イオン、ラジカル等）に対し、触媒体４
６の触媒作用とその熱エネルギーに（直流＋交流）電界
による電界変化を伴う加速エネルギーを加えた指向性の
運動エネルギーを与えるので、原料ガスを効率良く反応
種に変えて、（直流＋交流）電界により基板１上に均一
に熱ＣＶＤで堆積することができる。この堆積種は、上
述した実施の形態と同様に各種材料の成膜においても膜
質良く成膜されると共に、基板１上で泳動し、薄膜中で
拡散するので、複雑な形状を有する基板表面（超ＬＳＩ
（大規模集積回路）などの凹凸段差や高アスペクト比の
ビアホール等）に、緻密（高密度）でステップカバレー
ジの良い平坦かつ均一な薄膜（多結晶シリコン膜や、ア
ルミニウム配線、窒化シリコンなどの絶縁膜等）を密着
性良く形成できる。

【００６５】次に、上述した実施の形態による触媒ＣＶ
Ｄ法を用いたデバイス（例えばＭＯＳＴＦＴ）の製造例
を示す。ここでは、代表例として、図１のＤＣバイアス
触媒ＣＶＤ法を用いた例とするが、他の電界印加下での
触媒ＣＶＤ法とすることは勿論可能である。

【００６６】図１に示した成膜装置を用い、まず、図１
０の（１）に示すように、石英ガラス、結晶化ガラスな
どの絶縁基板１（歪点約４７０〜１４００℃、更には４
７０〜６７０℃、厚さ５０ミクロン〜数ｍｍ）の一主面
に、上述したＤＣバイアス触媒ＣＶＤ法（基板温度は室
温〜５５０℃、例えば４００℃、真空度は１０^-1〜１０
^-3Ｔｏｒｒ、例えば１０^-2Ｔｏｒｒ）によって、多結晶
シリコン膜７を数μｍ〜０．００５μｍ（例えば０．１
μｍ）の厚みに成長させる。

【００６７】この場合、成膜室４４内の雰囲気を窒素か
ら水素に換気（約１５〜２０分）してから成膜室４４内
の真空度を１０^-1〜１０^-3Ｔｏｒｒとし、例えば２００
ＳＣＣＭの流量で水素化ケイ素（例えばモノシラン）ガ
ス４０（及び必要に応じてＢ₂Ｈ₆や、ＰＨ₃などのド
ーピングガスも含む。）を供給導管４１からシャワーヘ
ッド４２の供給口４３を通して導入する。

【００６８】基板１は、サセプタ４５内のヒーター線５
１で室温〜５５０℃（例えば４００℃）に加熱し、また
触媒体４６は例えば抵抗線として融点以下（特に８００
〜２０００℃、例えばタングステン線を約１６５０℃）
に加熱して活性化する。更にシャッター４７を開け、原
料ガス４０を加熱されたタングステン等の触媒体４６に
接触させる。

【００６９】原料ガス４０の少なくとも一部は触媒体４
６と接触して触媒的に分解し、触媒分解反応または熱分
解反応によって、高エネルギーをもつシリコンイオン、
ラジカルの集団（即ち、堆積種又はその前駆体）を形成
する。こうして、生成したイオン、ラジカル等の堆積種
５０（又はその前駆体）にグロー放電開始電圧（約１ｋ
Ｖ）以下、例えば５００Ｖの直流電源４９による直流電
界を作用させて運動エネルギーを与え、基板１の側へ指
向させて、室温〜５５０℃（例えば４００℃）に保持さ
れた基板１上に多結晶シリコン膜７を気相成長させる。

【００７０】こうして、厚さが例えば０．１μｍ程度の
多結晶シリコン膜７を堆積させる。この堆積時間は成長
させる層厚から求め、また成長終了後は降温させ、水素
を窒素に換気し、基板１を取出す。

【００７１】そして次に、多結晶シリコン層７をチャン
ネル領域とするＭＯＳトランジスタ（ＴＦＴ）の作製を
行なう。

【００７２】即ち、図１０の（２）に示すように、例え
ば、熱酸化処理（９５０℃）、又は亜酸化窒素ガス（Ｎ
Ｏ₂）及びモノシランガス供給下での上記と同様のＤＣ
バイアス触媒ＣＶＤ法によって多結晶シリコン膜７の表
面に厚さ例えば３５０Åのゲート酸化膜８を形成する。
ＤＣバイアス触媒ＣＶＤ法でゲート酸化膜８を形成する
場合、基板温度及び触媒体温度、直流バイアス電圧は上
記したものと同様であるが、亜酸化窒素ガス（ＮＯ₂）
流量は２０ＳＣＣＭ、モノシランガス流量は５ＳＣＣＭ
としてよい。

【００７３】次いで、図１０の（３）に示すように、Ｎ
チャンネルＭＯＳトランジスタ用のチャンネル領域の不
純物濃度制御のために、ＰチャンネルＭＯＳトランジス
タ部をフォトレジスト９でマスクし、Ｐ型不純物イオン
（例えばＢ⁺）１０を例えば３０ｋＶで２．７×１０¹¹
ａｔｏｍｓ／ｃｍ²のドーズ量で打込み、多結晶シリコ
ン膜７の導電型をＰ型化した多結晶シリコン層１１とす
る。

【００７４】次いで、図１０の（４）に示すように、Ｐ
チャンネルＭＯＳトランジスタ用のチャンネル領域の不
純物濃度制御のために、今度はＮチャンネルＭＯＳトラ
ンジスタ部をフォトレジスト１２でマスクし、Ｎ型不純
物イオン（例えばＰ⁺）１３を例えば５０ｋＶで１×１
０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²のドーズ量で打込み、多結晶シ
リコン膜７のＰ型を補償した多結晶シリコン層１４とす
る。

【００７５】次いで、図１１の（５）に示すように、ゲ
ート電極材料としてのリンドープド多結晶シリコン膜１
５を例えば１０ＳＣＣＭのＰＨ₃（１％水素希釈）及び
２０ＳＣＣＭのモノシランガスの供給下での上記と同様
のＤＣバイアス触媒ＣＶＤ法（基板温度３００〜４００
℃）によって厚さ例えば４０００Åに堆積させる。

【００７６】次いで、図１１の（６）に示すように、フ
ォトレジスト１６を所定パターンに形成し、これをマス
クにして多結晶シリコン膜１５をゲート電極形状にパタ
ーニングし、更に、フォトレジスト１６の除去後に図１
１の（７）に示すように、例えば９００℃で６０分間、
Ｏ₂中での酸化処理でゲート多結晶シリコン膜１５の表
面に酸化膜１７を形成する。

【００７７】次いで、図１１の（８）に示すように、Ｐ
チャンネルＭＯＳトランジスタ部をフォトレジスト１８
でマスクし、Ｎ型不純物である例えばＡｓ⁺イオン１９
を例えば７０ｋＶで５×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ²のド
ーズ量でイオン注入し、９５０℃で４０分間、Ｎ₂中で
のアニールによって、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ
のＮ⁺型ソース領域２０及びドレイン領域２１をそれぞ
れ形成する。

【００７８】次いで、図１２の（９）に示すように、Ｎ
チャンネルＭＯＳトランジスタ部をフォトレジスト２２
でマスクし、Ｐ型不純物である例えばＢ⁺イオン２３を
例えば３０ｋＶで５×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ²のドー
ズ量でイオン注入し、９００℃で５分間、Ｎ₂中でのア
ニールによって、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタのＰ
⁺型ソース領域２４及びドレイン領域２５をそれぞれ形
成する。

【００７９】次いで、図１２の（１０）に示すように、
全面に上記したと同様のＤＣバイアス触媒ＣＶＤ法によ
って、２０ＳＣＣＭのＮＯ₂、５ＳＣＣＭのＳｉＨ₄供
給下でＳｉＯ₂膜２６を例えば７５０℃で５００Åの厚
みに、２０ＳＣＣＭのＮＨ₃、５ＳＣＣＭのＳｉＨ₄供
給下でＳｉＮ膜２７を例えば４２０℃で２０００Åの厚
みに積層し、更に、１０ＳＣＣＭのＢ₂Ｈ₆（１％水素
希釈）、１０ＳＣＣＭのＰＨ₃（１％水素希釈）、２０
ＳＣＣＭのＮＯ₂、５ＳＣＣＭのＳｉＨ₄供給下でボロ
ン及びリンドープドシリケートガラス（ＢＰＳＧ）膜２
８をリフロー膜として例えば４５０℃で６０００Åの厚
みに形成し、このＢＰＳＧ膜２８を例えば９００℃でＮ
₂中でリフローする。

【００８０】次いで、図１２の（１１）に示すように、
上記の絶縁膜の所定位置にコンタクト窓開けを行い、各
コンタクトホールを含む全面にアルミニウムなどの電極
材料をスパッタ法等で１５０℃で１μｍの厚みに堆積
し、これをパターニングして、ＰチャンネルＭＯＳＴＥ
Ｔ及びＮチャンネルＭＯＳＴＥＴのそれぞれのソース又
はドレイン電極２９（Ｓ又はＤ）とゲート取出し電極又
は配線３０（Ｇ）を形成し、トップゲート型の各ＭＯＳ
トランジスタを形成する。

【００８１】以上に述べた本発明の実施の形態は、本発
明の技術的思想に基づいて種々変形が可能である。

【００８２】例えば、上述した成膜条件や装置構成、使
用する原料ガスと成膜の種類などは様々に変更してよ
い。また、印加する電界は交流電界のみとしてもよい。

【００８３】図１３に示すように、上述した各実施の形
態において、使用する反応ガス（原料ガス）を種々に変
えて、対応する各種の薄膜を成膜することができる。こ
こでは、上述したＤＣバイアス、ＲＦ／ＤＣバイアス、
ＡＣ／ＤＣバイアスなどのいずれの触媒ＣＶＤ法も適用
可能である。

【００８４】使用する基板によっては、基板表面に単結
晶シリコンと格子整合の良い物質層（例えば結晶性サフ
ァイア層やスピネル構造体（例えばマグネシアスピネ
ル）（ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃）やフッ化カルシウム（Ｃａ
Ｆ₂）の層）を形成しておけば、これをシードにして本
発明の触媒ＣＶＤ法によって単結晶シリコンの堆積（エ
ピタキシャル成長）を低温で行なうことができるため、
歪点の比較的低いガラス基板やセラミックス基板などの
入手し易く、低コストで物性も良好な基板を用いること
ができ、基板の大型化が可能となり、また、結晶性サフ
ァイア層などは、様々な原子の拡散バリヤになるため、
ガラス基板からの不純物の拡散を抑制することができ
る。シリコン単結晶薄膜の電子移動度は、５４０ｃｍ²
／ｖ・ｓｅｃであって、単結晶シリコン基板並の大きな
値が得られるため、高速で大電流密度のトランジスタを
はじめ、高性能のダイオード、キャパシタ、抵抗等の半
導体素子、或いはこれらを集積した電子回路をガラス基
板等の上に作成することができる。

【００８５】

【発明の作用効果】本発明によれば、原料ガスを加熱さ
れた触媒体に接触させ、これによって生成した堆積種又
はその前駆体を基体上に堆積させるに際し、触媒体と対
向電極との間、又は、ガス通過性の電極と基体（サセプ
タ）又は原料ガス供給手段との間に電圧を印加して、加
速電界を作用させて運動エネルギーを与えているので、
次に示すような顕著な作用効果が得られる。

【００８６】（１）堆積種又はその前駆体に対し、触媒
体の触媒作用とその熱エネルギーに加えて上記電圧によ
る加速電圧を与えるため、運動エネルギーが大きくかつ
制御可能となって基体上に効率良く導けると共に、基体
上での泳動及び生成過程の膜中での拡散が十分となる。
従って、従来の触媒ＣＶＤ法に比べて、触媒体で生成さ
れた堆積種（イオン、ラジカル等の反応種）の運動エネ
ルギーを電界で独立してコントロールできるため、種々
の目的の膜材料であってもこれに対応した十分（或いは
最適）なＣＶＤ条件を常にコントロール性良く実現で
き、かつ、生成膜の基体との密着性向上、生成膜密度の
向上、生成膜均一性又は平滑性の向上、ビアホールなど
への埋め込み性とステップカバレージの向上、基体温度
の更なる低温化、生成膜のストレスコントロール等が可
能となり、高品質膜が実現する。（２）プラズマの発生がないので、プラズマによるダメ
ージがなく、低ストレスの生成膜が得られる。（３）触媒体で生成された反応種（イオン、ラジカル
等）を電界で独立してコントロールし、効率良く基体上
に堆積できるので、原料ガスの利用効率が高く、生成速
度を早め、コストダウンを図れる。（４）プラズマＣＶＤ法に比べ、はるかにシンプルで安
価な装置が実現する。（５）常圧タイプでも上記の電界を加えるので、密度、
均一性、密着性のよい高品質膜が得られる。（６）基体温度を低温化しても堆積種の運動エネルギー
が大きいために、目的とする良質の膜が得られることか
ら、基体温度を更に低温化でき、従って大型で安価な絶
縁基板（ガラス基板、耐熱性樹脂基板等）を使用でき、
この点でもコストダウンが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による触媒ＣＶＤ装置の概
略断面図である。

【図２】本発明の他の実施の形態による触媒ＣＶＤ装置
の要部の概略断面図である。

【図３】本発明の他の実施の形態による触媒ＣＶＤ装置
の要部の概略断面図である。

【図４】本発明の他の実施の形態による触媒ＣＶＤ装置
の要部の概略断面図である。

【図５】本発明の他の実施の形態による触媒ＣＶＤ装置
の要部の概略断面図である。

【図６】本発明の他の実施の形態による触媒ＣＶＤ装置
の要部の概略断面図である。

【図７】本発明の他の実施の形態による触媒ＣＶＤ装置
の要部の概略断面図である。

【図８】本発明の更に他の実施の形態による触媒ＣＶＤ
装置の要部の概略断面図である。

【図９】本発明の触媒ＣＶＤ装置に使用可能な触媒体又
は加速電極の概略斜視図である。

【図１０】同、触媒ＣＶＤ装置を用いたＭＯＳＴＦＴの
製造プロセスを工程順に示す断面図である。

【図１１】同、触媒ＣＶＤ装置を用いたＭＯＳＴＦＴの
製造プロセスを工程順に示す断面図である。

【図１２】同、触媒ＣＶＤ装置を用いたＭＯＳＴＦＴの
製造プロセスを工程順に示す断面図である。

【図１３】本発明の実施の形態による触媒ＣＶＤにおけ
る各種反応ガスと生成膜との組み合わせを示す図であ
る。

【図１４】従来の触媒ＣＶＤ装置の要部の概略断面図で
ある。

【符号の説明】

１…ガラスなどの基板、４０…原料ガス、４１…ヒータ
ー、４２…シャワーヘッド、４４…成膜室、４５…サセ
プタ、４６…触媒体、４９…電源、５０…堆積種、５１
…メッシュ電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K030 AA03 AA04 AA06 AA09 AA13 AA16 BA01 BA29 BA38 BA40 BA42 BA43 BA44 BB03 CA01 CA05 HA07 KA20 KA23 LA12 5F045 AA16 AB02 AB03 AB32 AB33 AB34 AC01 AD05 AD06 AD07 AD08 AD09 AE29 AF07 BB07 BB08 BB09 BB17 BB19 EB02 EB03 EF05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原料ガスを加熱された触媒体に接触さ
せ、これによって生成した堆積種又はその前駆体を基体
上に導き、所定の膜を気相成長させるに際し、前記原料
ガスの供給手段と前記基体との間の領域において、前記
触媒体と対向電極との間に電圧を印加して加速電界を形
成する成膜方法。
【請求項２】前記対向電極を前記基体とする、請求項
１に記載した成膜方法。
【請求項３】前記対向電極を前記原料ガス供給手段と
する、請求項１に記載した成膜方法。
【請求項４】前記対向電極を、前記触媒体と前記基体
又は前記原料ガス供給手段との間に配したガス通過性の
電極とする、請求項１に記載した成膜方法。
【請求項５】前記基体と前記対向電極との間に、直流
電圧、交流電圧、又は直流電圧に交流電圧を重畳させた
電圧を印加する、請求項１に記載した成膜方法。
【請求項６】前記触媒体又は前記ガス通過性の電極を
コイル状、メッシュ状又は多孔板状に形成する、請求項
１又は４に記載した成膜方法。
【請求項７】前記触媒体を８００〜２０００℃の範囲
であってその融点未満の温度に加熱し、この加熱された
触媒体により前記原料ガスの少なくとも一部を触媒反応
又は熱分解反応させて生成した前記堆積種又はその前駆
体を原料種として、室温〜５５０℃に加熱した基板上に
熱ＣＶＤ法によって薄膜を堆積させる、請求項１に記載
した成膜方法。
【請求項８】前記触媒体をそれ自体の抵抗加熱によっ
て加熱する、請求項７に記載した成膜方法。
【請求項９】タングステン、酸化トリウムを含有する
タングステン、モリブテン、白金、パラジウム、バナジ
ウム、シリコン、アルミナ、金属を付着したセラミック
ス、及び炭化ケイ素からなる群より選ばれた少なくとも
１種の材料によって、前記触媒体を形成する、請求項１
に記載した成膜方法。
【請求項１０】原料ガス供給手段と；触媒体と；この
触媒体の加熱手段と；成膜されるべき基体を支持するサ
セプタと；前記原料ガス供給手段と前記サセプタとの間
の領域において、前記触媒体と対向電極との間に電圧を
印加して加速電界を形成する電圧印加手段と；を有する
成膜装置。
【請求項１１】前記対向電極が前記サセプタである、
請求項１０に記載した成膜装置。
【請求項１２】前記対向電極が前記原料ガス供給手段
である、請求項１０に記載した成膜装置。
【請求項１３】前記対向電極が、前記触媒体と前記サ
セプタ又は前記原料ガス供給手段との間に配したガス通
過性の電極である、請求項１０に記載した成膜装置。
【請求項１４】前記触媒体と前記対向電極との間に、
直流電圧、交流電圧、又は直流電圧に交流電圧を重畳さ
せた電圧を印加する電源が接続されている、請求項１０
に記載した成膜装置。
【請求項１５】前記触媒体又は前記ガス通過性の電極
がコイル状、メッシュ状又は多孔板状に形成されてい
る、請求項１０又は１３に記載した成膜装置。
【請求項１６】前記触媒体が８００〜２０００℃の範
囲であってその融点未満の温度に加熱され、この加熱さ
れた触媒体により前記原料ガスの少なくとも一部を触媒
反応又は熱分解反応させて生成した堆積種又はその前駆
体を原料種として、室温〜５５０℃に加熱した基板上に
熱ＣＶＤ法によって薄膜が堆積される、請求項１０に記
載した成膜装置。
【請求項１７】前記触媒体がそれ自体の抵抗加熱によ
って加熱される、請求項１６に記載した成膜装置。
【請求項１８】タングステン、酸化トリウムを含有す
るタングステン、モリブテン、白金、パラジウム、バナ
ジウム、シリコン、アルミナ、金属を付着したセラミッ
クス、及び炭化ケイ素からなる群より選ばれた少なくと
も１種の材料によって、前記触媒体が形成されている、
請求項１０に記載した成膜装置。
【請求項１９】原料ガスを加熱された触媒体に接触さ
せ、これによって生成した堆積種又はその前駆体を基体
上に導き、所定の膜を気相成長させるに際し、前記原料
ガスの供給手段と前記基体との間の領域において前記触
媒体と前記基体又は前記原料ガス供給手段との間にガス
通過性の電極を配し、この電極と前記基体又は前記原料
ガス供給手段との間に電圧を印加し、加速電界を形成す
る成膜方法。
【請求項２０】前記ガス通過性の電極と前記基体又は
前記ガス供給手段との間に、直流電圧、交流電圧、又は
直流電圧に交流電圧を重畳させた電圧を印加する、請求
項１９に記載した成膜方法。
【請求項２１】前記触媒体又は前記ガス通過性の電極
をコイル状、メッシュ状又は多孔板状に形成する、請求
項１９に記載した成膜方法。前記対向電極が前記サセプ
タである、請求項１０に記載した成膜装置。
【請求項２２】前記触媒体を８００〜２０００℃の範
囲であってその融点未満の温度に加熱し、この加熱され
た触媒体により前記原料ガスの少なくとも一部を触媒反
応又は熱分解反応させて生成した前記堆積種又はその前
駆体を原料種として、室温〜５５０℃に加熱した基板上
に熱ＣＶＤ法によって薄膜を堆積させる、請求項１９に
記載した成膜方法。
【請求項２３】前記触媒体をそれ自体の抵抗加熱によ
って加熱する、請求項２２に記載した成膜方法。
【請求項２４】タングステン、酸化トリウムを含有す
るタングステン、モリブテン、白金、パラジウム、バナ
ジウム、シリコン、アルミナ、金属を付着したセラミッ
クス、及び炭化ケイ素からなる群より選ばれた少なくと
も１種の材料によって、前記触媒体を形成する、請求項
１９に記載した成膜方法。
【請求項２５】原料ガス供給手段と；触媒体と；この
触媒体の加熱手段と；成膜されるべき基体を支持するサ
セプタと；前記原料ガス供給手段と前記サセプタとの間
の領域において前記触媒体と前記サセプタ又は前記原料
ガス供給手段との間に配されたガス通過性の電極と；こ
の電極と前記サセプタ又は前記原料ガス供給手段との間
に電圧を印加する電圧印加手段と；を有する成膜装置。
【請求項２６】前記ガス通過性の電極と前記サセプタ
又は前記原料ガス供給手段との間に、直流電圧、交流電
圧、又は直流電圧に交流電圧を重畳させた電圧を印加す
る電源が接続されている、請求項２５に記載した成膜装
置。
【請求項２７】前記触媒体又は前記ガス通過性の電極
がコイル状、メッシュ状又は多孔板状に形成されてい
る、請求項２５に記載した成膜装置。
【請求項２８】前記触媒体が８００〜２０００℃の範
囲であってその融点未満の温度に加熱され、この加熱さ
れた触媒体により前記原料ガスの少なくとも一部を触媒
反応又は熱分解反応させて生成した堆積種又はその前駆
体を原料種として、室温〜５５０℃に加熱した基板上に
熱ＣＶＤ法によって薄膜が堆積される、請求項２５に記
載した成膜装置。
【請求項２９】前記触媒体がそれ自体の抵抗加熱によ
って加熱される、請求項２８に記載した成膜装置。
【請求項３０】タングステン、酸化トリウムを含有す
るタングステン、モリブテン、白金、パラジウム、バナ
ジウム、シリコン、アルミナ、金属を付着したセラミッ
クス、及び炭化ケイ素からなる群より選ばれた少なくと
も１種の材料によって、前記触媒体が形成されている、
請求項２５に記載した成膜装置。