JPH07161646A - 多結晶膜作成方法 - Google Patents
多結晶膜作成方法Info
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- JPH07161646A JPH07161646A JP31182193A JP31182193A JPH07161646A JP H07161646 A JPH07161646 A JP H07161646A JP 31182193 A JP31182193 A JP 31182193A JP 31182193 A JP31182193 A JP 31182193A JP H07161646 A JPH07161646 A JP H07161646A
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】反応ガスを気相反応させて多結晶膜を作成する
場合の多結晶膜の粒子均一性を向上させて、多結晶膜そ
のものの均一性を向上させる。 【構成】反応ガス及びキャリアガスをガス反応室内でプ
ラズマ反応させて微粒子を得る。この微粒子をキャリア
ガスにより基板上に吹きつける。微粒子はその表面性と
質量のバランスにより５〜５０ｎｍと一定したもののみ
が基板上に付着する。よって基板上には粒子均一性の良
い膜のみが堆積するため、得られた多結晶膜は均一性の
高いものとなる。
場合の多結晶膜の粒子均一性を向上させて、多結晶膜そ
のものの均一性を向上させる。 【構成】反応ガス及びキャリアガスをガス反応室内でプ
ラズマ反応させて微粒子を得る。この微粒子をキャリア
ガスにより基板上に吹きつける。微粒子はその表面性と
質量のバランスにより５〜５０ｎｍと一定したもののみ
が基板上に付着する。よって基板上には粒子均一性の良
い膜のみが堆積するため、得られた多結晶膜は均一性の
高いものとなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多結晶膜作成方法に関
し、特に精度の良好な多結晶膜の作成方法に関する。
し、特に精度の良好な多結晶膜の作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の気相反応多結晶膜は、図２に示す
ような製造装置に用いて行なわれる。この装置は、反応
系を外空間と遮断する反応室１、反応室内の反応ガスの
濃度を適度な値にするためのキャリアガス（水素、アル
ゴン等）を反応室１内に導入するキャリアガス導入管
２、多結晶膜の材料となる反応ガス（ポリシリコンの場
合は、シラン、ジシラン等）を反応室１内に導入する反
応ガス導入管３、多結晶膜の堆積を受ける基板５、この
基板５の温度分布を一様にして支持するサセプタ４、高
周波誘導によりサセプタ４及び基板５を加熱する高周波
誘導コイル６、及び反応室１内の圧力の一定に保ち反応
済ガス等を反応室１外に排気する排気系７を有してい
る。
ような製造装置に用いて行なわれる。この装置は、反応
系を外空間と遮断する反応室１、反応室内の反応ガスの
濃度を適度な値にするためのキャリアガス（水素、アル
ゴン等）を反応室１内に導入するキャリアガス導入管
２、多結晶膜の材料となる反応ガス（ポリシリコンの場
合は、シラン、ジシラン等）を反応室１内に導入する反
応ガス導入管３、多結晶膜の堆積を受ける基板５、この
基板５の温度分布を一様にして支持するサセプタ４、高
周波誘導によりサセプタ４及び基板５を加熱する高周波
誘導コイル６、及び反応室１内の圧力の一定に保ち反応
済ガス等を反応室１外に排気する排気系７を有してい
る。
【０００３】次に、作成方法について具体的に説明す
る。まず、反応室内にキャリアガス（例えばアルゴン）
と反応ガス（例えばシラン）をキャリアガス導入管２及
び反応ガス導入管３より、それぞれ導入する。この時、
キャリアガスであるアルゴンに対するシランの濃度は
０．５〜５．０％程度とする。反応室１内の圧力は取扱
いの簡便さのため、常圧（約７６０Ｔｏｒｒ：１００ｋ
Ｐａ）とする。ここで高周波誘導コイル６に高周波（１
０〜２０ＭＨｚ程度）電力を印加し、サセプタ４及び基
板５を３００℃〜６００℃程度に加熱する。この加熱さ
れた基板５により反応ガス（シラン）が熱分解を起こし
て、基板５上に多結晶シリコン膜が堆積される。
る。まず、反応室内にキャリアガス（例えばアルゴン）
と反応ガス（例えばシラン）をキャリアガス導入管２及
び反応ガス導入管３より、それぞれ導入する。この時、
キャリアガスであるアルゴンに対するシランの濃度は
０．５〜５．０％程度とする。反応室１内の圧力は取扱
いの簡便さのため、常圧（約７６０Ｔｏｒｒ：１００ｋ
Ｐａ）とする。ここで高周波誘導コイル６に高周波（１
０〜２０ＭＨｚ程度）電力を印加し、サセプタ４及び基
板５を３００℃〜６００℃程度に加熱する。この加熱さ
れた基板５により反応ガス（シラン）が熱分解を起こし
て、基板５上に多結晶シリコン膜が堆積される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来の気相反応多
結晶膜作成方法では、ある一定の濃度の反応ガスが存在
する雰囲気の中に、加熱された基板を置くことにより、
反応ガスの熱分解とその物質の自然結晶可現象を利用し
ているため、多結晶膜中の結晶粒子の大きさは様々であ
り一様であるといえない状態となっている。また結晶粒
子どうしの境界条件も、双晶状態や、アモルファス状態
の制御がされていないため、多結晶膜の状態はプロセス
条件によって大きく左右され、同一のプロセス条件であ
っても不安定な要素を数多く持っていた。また、同一基
板の面内の特性でも均一性の低い膜しか作成できないと
いう問題点があった。
結晶膜作成方法では、ある一定の濃度の反応ガスが存在
する雰囲気の中に、加熱された基板を置くことにより、
反応ガスの熱分解とその物質の自然結晶可現象を利用し
ているため、多結晶膜中の結晶粒子の大きさは様々であ
り一様であるといえない状態となっている。また結晶粒
子どうしの境界条件も、双晶状態や、アモルファス状態
の制御がされていないため、多結晶膜の状態はプロセス
条件によって大きく左右され、同一のプロセス条件であ
っても不安定な要素を数多く持っていた。また、同一基
板の面内の特性でも均一性の低い膜しか作成できないと
いう問題点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の気相反応多結晶
膜作成方法は、マイクロ波共振、または高周波誘導法に
よるプラズマによって反応ガスを分解し多結晶膜の材料
となる微粒子を作成するガス反応室と、この微粒子を高
速なキャリアガス流にのせて基板に吹き付け、粒子の慣
性衝突、反射、質量による重力作用、キャリアガスによ
る拡散作用等により、ほぼ一定の粒子を基板上に堆積さ
せるノズル部とを備えている。
膜作成方法は、マイクロ波共振、または高周波誘導法に
よるプラズマによって反応ガスを分解し多結晶膜の材料
となる微粒子を作成するガス反応室と、この微粒子を高
速なキャリアガス流にのせて基板に吹き付け、粒子の慣
性衝突、反射、質量による重力作用、キャリアガスによ
る拡散作用等により、ほぼ一定の粒子を基板上に堆積さ
せるノズル部とを備えている。
【０００６】
【実施例】次に、本発明について図面を参照しながら説
明する。
明する。
【０００７】図１は、本発明の一実施例の気相反応多結
晶膜作成に用いる成膜装置の概略図である。この装置
は、主に、互いに接続されたガス反応室１０及び反応室
１からなる。ガス反応室１０には、反応ガスが導入され
る反応ガス導入管３、キャリアガスが導入されるキャリ
アガス導入管２、ドープガスが導入されるドープガス導
入管１１が上方に接続され、ガス反応室１０に導入され
た反応ガスをプラズマ状態にする目的で高周波誘導コイ
ル９が巻かれている。ガス反応室１０の下方はノズル８
となっており、ここでさらに下方に設けられた反応室１
につながっている。反応室１内にはサセプタ４が設けら
れ、その上には、多結晶膜がその表面に形成される基板
５が搭載される。反応室１の下方には排気系７が接続さ
れている。さらに、サセプタ４及び基板５を取り囲むよ
うな高さで加熱用の高周波誘導コイル６が、反応室１の
周りを巻いている。
晶膜作成に用いる成膜装置の概略図である。この装置
は、主に、互いに接続されたガス反応室１０及び反応室
１からなる。ガス反応室１０には、反応ガスが導入され
る反応ガス導入管３、キャリアガスが導入されるキャリ
アガス導入管２、ドープガスが導入されるドープガス導
入管１１が上方に接続され、ガス反応室１０に導入され
た反応ガスをプラズマ状態にする目的で高周波誘導コイ
ル９が巻かれている。ガス反応室１０の下方はノズル８
となっており、ここでさらに下方に設けられた反応室１
につながっている。反応室１内にはサセプタ４が設けら
れ、その上には、多結晶膜がその表面に形成される基板
５が搭載される。反応室１の下方には排気系７が接続さ
れている。さらに、サセプタ４及び基板５を取り囲むよ
うな高さで加熱用の高周波誘導コイル６が、反応室１の
周りを巻いている。
【０００８】次に、この装置を用いて、多結晶膜として
多結晶シリコン膜を基板５の表面に形成するための方法
を説明する。
多結晶シリコン膜を基板５の表面に形成するための方法
を説明する。
【０００９】まず、ガス反応室１０内にシラン（ＳｉＨ
4 ）等の反応ガスとアルゴン（Ａｒ）等のキャリアガス
を、それぞれ反応ガス導入管３及びキャリアガス導入管
２より導入する。この時、キャリアガスに対する反応ガ
スの濃度は、０．０１〜０．１％程度とする。次にプラ
ズマ発生用の高周波誘導コイル９に１０〜２０ＭＨｚ程
度の高周波を印加し、ガス反応室１０内にプラズマ状態
を誘導する。このガス反応室１０内のプラズマにより、
シラン等の反応ガスが分解され、自然結晶化により、様
々な大きさのシリコン微粒子が発生する。このシリコン
微粒子を大流量のアルゴンガスに乗せてノズル８によっ
て基板５に吹き付ける。ノズルの形状は、キャリアガス
が基板５に一様に吹き付けられるように広く取るか、ま
たは回転する等基板５との関係が周期的に可動できるよ
うにする。基板５及びサセプタ４は加熱用の高周波誘導
コイル６により加熱される。基板の温度は室温でも構わ
ないが、１５０〜２５０℃程度に加熱した方が膜の付着
性及び膜質が良好となる。なおプラズマ発生用の高周波
誘導コイル９に印加する高周波電力は、加熱用の高周波
誘導コイル６に印加する高周波電力の約１０〜２００倍
程度である。反応室１内の圧力は排気系７により、０．
１〜１０．０Ｔｏｒｒ程度にしておく。キャリアガスの
流量は反応室１内の圧力が約１．０Ｔｏｒｒの場合、１
０〜１００ＳＬＭとする。ガス反応室１０で発生したシ
リコン粒子はこのキャリアガス流によって基板５に吹き
付けられる。このシリコン粒子の内、粒径の大きいもの
は慣性衝突による反射及び散乱により、また、粒径の小
さいものはガス流による拡散により基板に付着しないた
め、基板上には粒径が約５〜５０ｎｍの粒子のみが堆積
する。この現象が発生する理由は、この程度の大きさの
粒子が、粒子の表面エネルギーによる物質付着性と表面
反応性、及び質量とのバランスにより、基板に付着し易
くなるためでる。
4 ）等の反応ガスとアルゴン（Ａｒ）等のキャリアガス
を、それぞれ反応ガス導入管３及びキャリアガス導入管
２より導入する。この時、キャリアガスに対する反応ガ
スの濃度は、０．０１〜０．１％程度とする。次にプラ
ズマ発生用の高周波誘導コイル９に１０〜２０ＭＨｚ程
度の高周波を印加し、ガス反応室１０内にプラズマ状態
を誘導する。このガス反応室１０内のプラズマにより、
シラン等の反応ガスが分解され、自然結晶化により、様
々な大きさのシリコン微粒子が発生する。このシリコン
微粒子を大流量のアルゴンガスに乗せてノズル８によっ
て基板５に吹き付ける。ノズルの形状は、キャリアガス
が基板５に一様に吹き付けられるように広く取るか、ま
たは回転する等基板５との関係が周期的に可動できるよ
うにする。基板５及びサセプタ４は加熱用の高周波誘導
コイル６により加熱される。基板の温度は室温でも構わ
ないが、１５０〜２５０℃程度に加熱した方が膜の付着
性及び膜質が良好となる。なおプラズマ発生用の高周波
誘導コイル９に印加する高周波電力は、加熱用の高周波
誘導コイル６に印加する高周波電力の約１０〜２００倍
程度である。反応室１内の圧力は排気系７により、０．
１〜１０．０Ｔｏｒｒ程度にしておく。キャリアガスの
流量は反応室１内の圧力が約１．０Ｔｏｒｒの場合、１
０〜１００ＳＬＭとする。ガス反応室１０で発生したシ
リコン粒子はこのキャリアガス流によって基板５に吹き
付けられる。このシリコン粒子の内、粒径の大きいもの
は慣性衝突による反射及び散乱により、また、粒径の小
さいものはガス流による拡散により基板に付着しないた
め、基板上には粒径が約５〜５０ｎｍの粒子のみが堆積
する。この現象が発生する理由は、この程度の大きさの
粒子が、粒子の表面エネルギーによる物質付着性と表面
反応性、及び質量とのバランスにより、基板に付着し易
くなるためでる。
【００１０】図１では、基板５に対し、上からキャリア
ガスを吹き付けているが、これを他の方向、例えば横か
ら、また下からキャリアガスを基板５に引きつける（図
１の上下を逆にするとこうなる）と、重力による粒子選
択性がより向上する。
ガスを吹き付けているが、これを他の方向、例えば横か
ら、また下からキャリアガスを基板５に引きつける（図
１の上下を逆にするとこうなる）と、重力による粒子選
択性がより向上する。
【００１１】これによって基板５上に堆積される粒子
は、粒径が５〜５０ｎｍの粒子が主となり、従来の気相
反応多結晶作成方法に比べ粒径がそろっており、また粒
子の生成条件も同一であるため、多結晶膜中の境界条件
も良くそろったものとなる。よって得られた多結晶シリ
コン膜は、従来の方法によって作成したものに比べ均一
性が１０〜１００倍程度向上する。また、ドープガス導
入管１１より、ホスフィン等のドーピングガスを導入す
ることにより、ドープドポリシリコン膜の作成も可能で
ある。
は、粒径が５〜５０ｎｍの粒子が主となり、従来の気相
反応多結晶作成方法に比べ粒径がそろっており、また粒
子の生成条件も同一であるため、多結晶膜中の境界条件
も良くそろったものとなる。よって得られた多結晶シリ
コン膜は、従来の方法によって作成したものに比べ均一
性が１０〜１００倍程度向上する。また、ドープガス導
入管１１より、ホスフィン等のドーピングガスを導入す
ることにより、ドープドポリシリコン膜の作成も可能で
ある。
【００１２】この方法で多結晶シリコンの抵抗を作成す
ると、抵抗の加工精度が２〜３倍向上し、抵抗精度は１
０〜２０倍程度向上させることができる。
ると、抵抗の加工精度が２〜３倍向上し、抵抗精度は１
０〜２０倍程度向上させることができる。
【００１３】本発明は、様々な変更が可能である。例え
ば図１の装置と同じものを用い、表面段差の大きい基板
に吹き付ける事によって、表面段差を小さくすることが
できる。基板方面の段差を小さくするためにシリコン酸
化膜を堆積させる場合は、反応ガスとしてシランと酸素
を用い、キャリアガスにはアルゴンを用いると良い。こ
の場合基板に吹き付けられた粒子は、基板上の表面段差
の部分でいわいる「吹き溜まり」の様な現象を起こして
堆積し易くなるため、基板上の表面段差を小さくする事
が可能となる。
ば図１の装置と同じものを用い、表面段差の大きい基板
に吹き付ける事によって、表面段差を小さくすることが
できる。基板方面の段差を小さくするためにシリコン酸
化膜を堆積させる場合は、反応ガスとしてシランと酸素
を用い、キャリアガスにはアルゴンを用いると良い。こ
の場合基板に吹き付けられた粒子は、基板上の表面段差
の部分でいわいる「吹き溜まり」の様な現象を起こして
堆積し易くなるため、基板上の表面段差を小さくする事
が可能となる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明はプラズマ
中の反応により生成した微粒子をキャリアガスにより基
板に吹き付けることにより、多結晶膜の粒径及び境界条
件の均一性がはかられ、多結晶膜の均一性を従来の方法
のものに比べ１０〜１００倍程度向上させる事が可能で
ある。
中の反応により生成した微粒子をキャリアガスにより基
板に吹き付けることにより、多結晶膜の粒径及び境界条
件の均一性がはかられ、多結晶膜の均一性を従来の方法
のものに比べ１０〜１００倍程度向上させる事が可能で
ある。
【図１】本発明の一実施例の気相反応多結晶作成に用い
る装置の概略図。
る装置の概略図。
【図２】従来の気相反応多結晶作成方法に用いる装置の
概略図。
概略図。
１ 反応室 ２ キャリアガス導入管 ３ 反応ガス導入管 ４ サセプタ ５ 基板 ６ 高周波誘導コイル（加熱用） ７ 排気系 ８ ノズル ９ 高周波誘導コイル（プラズマ用） １０ ガス反応室 １１ ドープガス導入管
Claims (3)
- 【請求項１】 マイクロ波共振、または高周波誘導法に
よるプラズマによって反応ガスを分解し多結晶膜の材料
となる微粒子を作成し、この微粒子をキャリアガス流に
のせて基板に吹き付けることを特徴とする多結晶膜作成
方法。 - 【請求項２】 前記微粒子を前記基板の表面に吹き付け
るときに、前記基板が加熱されていることを特徴とする
請求項１記載の多結晶膜作成方法。 - 【請求項３】 前記微粒子は前記基板の下方から吹き付
けられることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
多結晶膜作成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31182193A JPH07161646A (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 多結晶膜作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31182193A JPH07161646A (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 多結晶膜作成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07161646A true JPH07161646A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=18021813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31182193A Pending JPH07161646A (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 多結晶膜作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07161646A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007247014A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Ulvac Japan Ltd | プラズマｃｖｄ装置および成膜方法 |
| CN114031082A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-02-11 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 | 一种感应等离子热解硅烷制备纳米硅粉的方法 |
Citations (7)
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| JPS62167885A (ja) * | 1986-11-19 | 1987-07-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 炭素被膜を有する複合体の作製方法 |
| JPH01100920A (ja) * | 1987-10-14 | 1989-04-19 | Canon Inc | プラズマ生成物を用いた基体処理装置 |
| JPH02163379A (ja) * | 1988-12-16 | 1990-06-22 | Anelva Corp | 薄膜作製方法および装置 |
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| JPH03122996A (ja) * | 1989-10-04 | 1991-05-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | プラズマ装置 |
| JPH05105584A (ja) * | 1991-10-18 | 1993-04-27 | Tokai Carbon Co Ltd | 合成ダイヤモンド析出用基体の温度調整法 |
-
1993
- 1993-12-13 JP JP31182193A patent/JPH07161646A/ja active Pending
Patent Citations (7)
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