JPS6050168A - 光cvdによる固体薄膜の製造方法 - Google Patents

光cvdによる固体薄膜の製造方法

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JPS6050168A
JPS6050168A JP15755483A JP15755483A JPS6050168A JP S6050168 A JPS6050168 A JP S6050168A JP 15755483 A JP15755483 A JP 15755483A JP 15755483 A JP15755483 A JP 15755483A JP S6050168 A JPS6050168 A JP S6050168A
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圭弘 浜川
Masanori Okuyama
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/48Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明に、シリコンなどの半導体なとの固体薄膜を製造
するための、いわゆる光CVD(Chemi−cal 
Vapor Deposition)による固体薄膜の
製造方法に関する。
先行技術では、基板上にシリコンを気相成長させるため
に、反応容器内にSiH4とO2やN2Oとの混合ガス
を供給している。反応容器に設けられた光通過窓には、
反応容器外に配置されている水銀ランプなどのような光
源からの光が導かれ、この光は基板上に導かれる。
このような先行技術では、気相成長反応中にSiO2が
光通過窓に付着し、その光通過窓を介する光源からの光
量が減少する。そのため、効率よくSiO2を基板上に
気相成長することが困難となった。
本発明の目的は、効率よく長期間にわたって基板上への
半導体などの固体薄膜を安定にかつ効率的に気相成長す
ることができるように改良された光CVDによる固体薄
膜の製造方法を提供することである。
第1図は本発明の一実施例の断面図であり、第2図はそ
の簡略化した平面図である。反応容器1は、励起用光を
通過するためのCaF2などから成る通過窓2を有して
おり、この通貨窓2を介する光源としての重水素ランプ
3からの短波長光は、シリコンウエハである基板4上に
達することができる。反応容器1内では、光通過窓2か
ら離れた反応容器1内の位置で、かつ気相成長すべき基
板4の近傍に、反応のための第1ガスが管路5からノズ
ル6によって供給される。この反応ガスは、SiH41
0mo1%と、それを希釈する90mol%のN2とか
ら成ってもよい。光通過窓2近傍には、管路7から第2
ガスとしてのO2が導かれ、ノズル8から光通過窓2に
向けて噴射される。基板4はヒータ9によって加熱され
る。反応容器1は、たとえば石英ガラス、ステンレス鋼
などから成ってもよい。管路5からの反応ガスと管路7
からのO2との流量比は、たとえば、0.6:1〜1:
1程度であってもよい。
ノズル8は開口8aに形成されており、この開口8aに
は管路7からO2が供給される。管路7から開口8aに
供給される部分には整流体7aが設けらており、これに
よって半径方向内方に向けられたノズル8からは、はぼ
等しい流量でO2が噴射される。もう1つのノズル6も
同様にして開口6aに接続され、この開口6aには前述
のように管路5から反応ガスが供給される。
重水素ランプ3は200mmよりも短い短波長帯をもつ
光を発生する。O2は、第3図に示されるように、この
ような短波長帯、たとえば135〜170mm付近にお
いて大きな吸収スペクトルを有する。したがって、重水
素ランプを用いてO2を効率よく励起させることができ
、したがって基板4上へのSiO2の気相成長を比較的
低温度で行なうことかできるようになる。
第4図は本発明の他の実施例の断面図であり、この例は
前述の実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符
を付する。注目すべきは、基板4側の第1室12と光通
過窓2側の第2室11とを隔壁13によって仕切る。こ
の隔壁13には、励起された反応ガスを導くための、か
つ光通過窓2からの励起用光を基板4に導くことができ
てもよい通過孔14が形成されている。第1室12は、
反応ガスであるSiH4とN2との混合ガスがノズル6
から供給される。第2室11にはもう1つの反応ガスで
ある02が、第1室12に導かれる反応ガスよりも高い
圧力でノズル8から供給される。
このような構成によれば、第2室11において励起され
たオゾンは通過孔14から第1室12に流れて、光CV
D反応が促進される。このとき、ノズル6からの反応ガ
スは、第2室11に流れることは少ない。したがって、
光通過窓2にSiO2などが付着して重水素ランプ3か
らの光量が減少するおそれは少ない。
第5図は本発明の他の実施例の系統図である。
前述の実施例の対応する部分には同一の参照符を付する
。管路16からは、O2が供給される。この酸素02は
励起室17において短波長光を発生する重水素ランプ1
8によって、励起酸素O3となる。この励起酸素O3は
管路19から管路7を経て、反応容器1内のノズル8か
ら反応室内に供給される。管路5からは、ノズル6に反
応ガスが供給される。光通過窓2には、短波長光を発生
する光源、たとえは水銀ランプ、キセノンランプ、エキ
ンマレーガ、水銀キセノンランプなどの光源20が設け
られる。
励起室17では、酸素の吸収スペクトルが良好な短波長
光を発生する重水素ランプ18によって励起酸素O3が
作られる。この励起酸素O3は、その寿命が長くしかも
長波長発光の吸収スペクトルを第6図のように有してい
る。したがって、反応容器1内では、この励起酸素O3
が長波長光の光源20によって励起される。このように
して、効率よくO2を励起して光CVDによって、基板
4上に半導体薄膜を堆積することができる。
第7図は本発明の原理を示すエネルギ伝達図である。こ
の図を参照して光CVD反応において反応のための第1
ガスの光励起エネルギをE1とすると励起状態から再結
合放射するエネルギE1をもち、かつそのエネルギE1
への励起に必要な別のエネルギE2に対して大きな吸収
係斂を持つ第2ガスを準備し、光CVDの第1ガスと励
起エネルギE1に持つ光源11のほかに励起エネルギE
2を持つ光源12と第2ガスを同時に介在させて光CV
Dの第1ガスの分解効率を格段と早めることができるよ
うになる。
第8図は本発明の詳細な説明するための他のエネルギ伝
達図である。この図を参照して、光CVD反応において
第2ガスがI3および14などの複数の光源によって二
段階以上励起され、03*などの高エネルギの励起状態
のガスを作りこの高エネルギ励起状態のガスと第1ガス
との直接化学反応によって、光CVD反応のための第1
ガスの分解および反応効率を格段と早めることができる
以上のように本発明によれば、光通過孔をくもらせるこ
となく、したがって光源からの光量を減衰させることな
く、長期間にわたり効率よく安定に半導体などの固体薄
膜を気相成長することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図に本発明の一実施例の断面図、第2図は第1図に
示された実施例の平面図の簡略化した図、第3図はO2
の吸収スペクトルを示すグラフ、第4図は本発明の他の
実施例の断面図、第5図は本発明のさらに他の実施例の
断面図、第6図はオゾンの吸収スペクトルを示すグラフ
、第7図は本発明の原料を示すエネルギ伝達図、第8図
は本発明の他の原料の励起を示すエネルギー伝達図であ
る。 1…反応容器、2…光通過窓、3、18…重水素ランプ
、4…基板、5、7、16、19…管路、6、8…ノズ
ル、9…ヒータ、11…第2室、12…第1室、13…
隔壁、14…光通過孔、17…励起室、20…長波長光
源 第3図 波長(A+

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光源からの励起用光を通過する反応容器の通過窓
    から離れた反応容器内の位置で、かつ気相成長すべき基
    板の近傍に、形成すべき固体薄膜に含まれる原子を有す
    る第1のガスを導き、第1ガス以外の第2ガスを通過窓
    付近に導くことを特徴とする光CVDによる固体薄膜の
    製造方法。
  2. (2)反応容器内を、光通過窓側の第1室と、基板側の
    第2室とに隔壁によって仕切り、この隔壁には光通過窓
    からの励起用光音基板に導く光通過孔を形成し、第2室
    には反応のための第1ガスを導き、第1室には第2室よ
    りも高い圧力で第2ガスを導くことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の光CVDによる固体薄膜の製造方
    法。
  3. (3)光CVD反応においで反応のための第1ガスの光
    励起エネルギをE1とすると、励起状態から再結合放射
    するエネルギE1をもち、かつそのエネルギE1への励
    起に必要な別のエネルギーE2に対して大きな吸収係数
    を持つ第2ガスを準備し、光CVDの第1ガスと励起エ
    ネルギE1を持つ光源I1のほかに励起エネルギE2を
    もつ光源I2ど第2ガスを同時に介在させて光CVDの
    第1ガスの分解効率を格段と早めることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の光CVDによる固体薄膜の製
    造方法。
  4. (4)光CVD反応において第2ガスが複数の光源によ
    って二段階以上励起され、高エネルギの励起状態のガス
    を作り、この高エネルギ励起状態のガスと第1ガスとの
    直接化学反応によって光CVD反応のための第1ガスの
    分解および反応効率を格段と早めることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の光CVDによる固体薄膜の製
    造方法。
  5. (5)光源は重水素ランプであることを特徴とする特許
    請求の範囲第3項または第4項記載の光CVDによる固
    体薄膜の製造方法。
  6. (6)反応ガスはSiH4であり、O2を短波長ランプ
    で励起し、その励起酸素O3を長波長光を発生する光源
    によって励起して反応ガス以外のガスとして反応容器に
    導くようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第5項
    記載の光CVDによる固体薄膜の製造方法。
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