JPH0458174B2 - - Google Patents
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- JPH0458174B2 JPH0458174B2 JP58092497A JP9249783A JPH0458174B2 JP H0458174 B2 JPH0458174 B2 JP H0458174B2 JP 58092497 A JP58092497 A JP 58092497A JP 9249783 A JP9249783 A JP 9249783A JP H0458174 B2 JPH0458174 B2 JP H0458174B2
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- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
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Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本発明は蒸着による被膜形成方法に関するもの
である。
近時、硅素の水素化合物気体に水銀蒸気を混入
した光化学反応性ガスを反応容器内に充填すると
ともにそこに基板を配置し、反応容器外より水銀
ランプの波長253.7nm、184.9nmの紫外線を照射
し、水銀の光増感反応により基板上にアモルフア
スシリコン(以下a−Siと云う)を堆積させた
り、更には酸素分子や窒素分子を含むガスを添加
することにより二酸化硅素や窒化シリコンの絶縁
膜や保護膜を堆積させることが研究されている。
(公開特許公報昭54−163792、日経エレクトロニ
クス、1982年2月15日号)
しかし、この方法で形成されたa−Siや二酸化
硅素、窒化硅素などの被膜をマイクロエレクトロ
ニクス回路の形成プロセスに適用する際に、光増
感剤として使用した水銀が悪影響を及ぼす問題点
があつた。
そこで最近では、水銀光増感剤を使用せずに、
ジシランからなる光化学反応性ガスに低圧水銀灯
の波長184.9nmの紫外線を照射することにより直
接光分解し、a−Siを基板上に堆積させる方法が
発表されている。(Jap.J.Appl.phys.22(1983)
L46)この方法で形成された被膜は、前述の水銀
の悪影響を除去することができるが、しかしなが
らその被膜形成速度はa−Siの場合で0.025nm/
秒程度と遅く、実用化には程遠いものである。
そこで本発明の目的は、マイクロエレクトロク
ス回路の形成プロセスに適用した際に水銀の悪影
響のないa−Siや二酸化硅素、窒化硅素などの被
膜を実用化可能な、十分に早い速度で形成する方
法を提供するものである。そしてその構成は、放
電エネルギーをQ(Joule)、有効放電体積をV
(cm3)、電流半値巾をt(m sec)とした時、Q/
V・t≧10Joule/cm3・m secに制御して、この
条件下でアルゴン、キセノン、クリプトン、ネオ
ンから選ばれた紫外線放射用放電ガスを閃光発光
せしめ、この閃光を光化学反応性ガスに照射し
て、光化学反応性ガスの分解生成物よりなる膜を
基板に形成させることを特徴とするものである。
以下に図面に基いて本発明の実施例のいくつか
を説明する。
第1図において、閃光放電灯1はその両端に電
極2が配設され、その中央部の下方にフツ化リチ
ウムからなる窓3が設けられている。各数値の一
例をあげればこの閃光放電灯1の電極2,2間距
離Lが10cm、管路径Dは1cmであり、従つて有効
放電体積はπ/4・D2・L=8cm3であつて、電
源としては、放電用コンデンサーの容量が
200μF、放電電圧が2200V、従つて放電エネルギ
ーがQ=480Jouleであり、尖高電流値の1/2の
高さにおける時間巾である電流半値巾が0.2m・
secに制御されて放電される。閃光放電灯1内部
には紫外線放射用放電ガスが封入されており、そ
の空間が閃光発光する放電領域4を構成してい
る。一方、反応容器5内の中央部には支持台6に
支持されて基板7が配置されており、反応容器5
の一方からシランやジシランからなる光化学反応
性ガスGが供給され、基板7は光化学反応性ガス
Gによつて覆れた状態となつている。そして反応
容器5の中央部上方にはフツ化リチウムからなる
窓8が設けられているが、この窓8は閃光放電灯
1の窓3と距離dだけ離間して対向しており、閃
光放電により発生する紫外線が窓3,8を透過し
て基板7に照射されるようになつている。従つて
光化学反応性ガスが反応領域9である反応容器5
内部で光分解されてその生成物が基板7上に堆積
されて被膜が形成される。閃光放電灯1内に放電
ガスとしてキセノンガスを1500Torrの圧力で封
入している場合は可視光以外にも180.0nm以下の
紫外線が強く放射され、シランやジシランは効率
よく光分解されて基板7上におよそ0.1nm/1回
の速度で被膜が形成される。従つて閃光発光のサ
イクルを3〜5回/秒程度にすると、被膜形成速
度はおよそ0.3〜0.5nm/秒となり、水銀光増感剤
を使用しない前述の従来例に比べて10〜20倍の大
きな速度が得られ、十分に実用に供し得る。
ところで、閃光発光において、紫外線の放射量
は、Q/V・tに依存するので、Q/V・tを要因とし
てとらえ、十分な被膜形成速度が得られるよう
に、Q/V・tも十分に大きな値を採用することが
良い。種々の実験によれば、放電ガスがアルゴ
ン、キセノン、クリプトン、ネオンの場合は、2
×10Joule/cm3・m sec以上が好ましいが、
10Jule/cm3・m sec以上でも十分な効果を得る
ことができる。
次にこれらの放電ガスにおいて、ある放電条件
で放射される紫外線の一例をあげれば、アルゴン
では、Q=140Joule,t=0.2m sec、電圧7KV
にて波長120〜140nmの紫外線が、クリプトンで
は、Q=70Joule,t=0.2m sec、電圧5KVにて
波長130〜150nmの紫外線が、キセノンでは前記
のクリプトンと同条件で波長140〜170nmの紫外
線が、それぞれ強く放射された。そしていずれの
場合も、1秒間に1〜5回のサイクルで閃光発光
させたのでa−Siの被膜は0.1〜1.0nm/秒の範囲
の速度で形成された。
更にまた、放電ガスの種類を異ならせた6種類
の閃光放電灯を閃光発光させて、Q/Vtの値と
波長が200nm以下の紫外線の関係を調べた結果を
第4図に示す。第4図でプロツトした記号と放電
ガスの組合せ(重量%で表示)との関係は第1表
に示すとおりであり、封入圧力はいずれも
350Toorである。
The present invention relates to a method of forming a film by vapor deposition. Recently, a reaction vessel was filled with a photochemically reactive gas consisting of silicon hydrogen compound gas mixed with mercury vapor, a substrate was placed there, and ultraviolet rays at wavelengths of 253.7 nm and 184.9 nm from a mercury lamp were irradiated from outside the reaction vessel. However, by depositing amorphous silicon (hereinafter referred to as a-Si) on the substrate through the photosensitization reaction of mercury, and by adding gases containing oxygen molecules and nitrogen molecules, insulation of silicon dioxide and silicon nitride can be improved. Depositing films and protective films is being investigated.
(Publication of Patent Publication No. 54-163792, Nikkei Electronics, February 15, 1982 issue) However, the coatings formed by this method, such as a-Si, silicon dioxide, silicon nitride, etc., cannot be applied to the process of forming microelectronic circuits. At the time, there was a problem that the mercury used as a photosensitizer had an adverse effect. Therefore, recently, without using mercury photosensitizer,
A method has been announced in which a photochemically reactive gas consisting of disilane is directly photodecomposed by irradiating it with ultraviolet light with a wavelength of 184.9 nm from a low-pressure mercury lamp, and a-Si is deposited on a substrate. (Jap.J.Appl.phys. 22 (1983)
L46) The film formed by this method can eliminate the harmful effects of mercury mentioned above, however, the film formation rate is 0.025 nm/
It is slow, about seconds, and is far from practical use. Therefore, the purpose of the present invention is to form a film made of a-Si, silicon dioxide, silicon nitride, etc. without the adverse effects of mercury at a sufficiently fast rate for practical use when applied to the formation process of microelectronic circuits. It provides: The configuration is that the discharge energy is Q (Joule) and the effective discharge volume is V.
(cm 3 ), current half width is t (m sec), Q/
Under these conditions, a discharge gas for ultraviolet radiation selected from argon, xenon, krypton, and neon is emitted as a flash by controlling V・t≧10Joule/cm 3・m sec, and the photochemically reactive gas is irradiated with this flash. The method is characterized in that a film made of a decomposition product of a photochemically reactive gas is formed on the substrate. Some embodiments of the present invention will be described below based on the drawings. In FIG. 1, a flash discharge lamp 1 is provided with electrodes 2 at both ends thereof, and a window 3 made of lithium fluoride is provided below the central portion thereof. To give an example of each numerical value, the distance L between the electrodes 2 and 2 of this flash discharge lamp 1 is 10 cm, the pipe diameter D is 1 cm, and therefore the effective discharge volume is π/4・D 2・L=8cm 3 Therefore, as a power source, the capacity of the discharge capacitor is
200μF, the discharge voltage is 2200V, therefore the discharge energy is Q = 480Joule, and the current half-width, which is the time width at the height of 1/2 of the peak high current value, is 0.2m.
Discharge is controlled by sec. A discharge gas for ultraviolet radiation is sealed inside the flash discharge lamp 1, and the space constitutes a discharge region 4 in which flash light is emitted. On the other hand, a substrate 7 is disposed in the center of the reaction vessel 5 while being supported by a support stand 6.
A photochemically reactive gas G consisting of silane or disilane is supplied from one side of the substrate 7, and the substrate 7 is covered with the photochemically reactive gas G. A window 8 made of lithium fluoride is provided above the center of the reaction vessel 5, and this window 8 faces the window 3 of the flash discharge lamp 1 at a distance d. The generated ultraviolet rays pass through the windows 3 and 8 and are irradiated onto the substrate 7. Therefore, the reaction vessel 5 in which the photochemically reactive gas is the reaction zone 9
The product is photodecomposed internally and deposited on the substrate 7 to form a film. When xenon gas is sealed as a discharge gas in the flash discharge lamp 1 at a pressure of 1500 Torr, in addition to visible light, ultraviolet rays of 180.0 nm or less are strongly emitted, and silane and disilane are efficiently photodecomposed and deposited on the substrate 7. A film is formed at a rate of approximately 0.1 nm/time. Therefore, if the flash emission cycle is set to about 3 to 5 times/second, the film formation rate will be approximately 0.3 to 0.5 nm/second, which is 10 to 20 times faster than the above-mentioned conventional example that does not use a mercury photosensitizer. A high speed can be obtained and it can be put to practical use. By the way, in flashlight emission, the amount of ultraviolet radiation depends on Q/V・t, so consider Q/V・t as a factor and make sure that Q/V・t is also sufficient so that a sufficient film formation rate can be obtained. It is better to adopt a large value for . According to various experiments, when the discharge gas is argon, xenon, krypton, or neon, 2
×10Joule/cm 3・m sec or more is preferable, but
Sufficient effects can be obtained even at 10Jule/cm 3 m sec or more. Next, to give an example of ultraviolet rays emitted under certain discharge conditions in these discharge gases, for argon, Q = 140 Joule, t = 0.2 m sec, voltage 7 KV
For krypton, ultraviolet rays with a wavelength of 120 to 140 nm are generated at Q = 70 Joule, t = 0.2 m sec, and a voltage of 5 KV. For xenon, ultraviolet rays with a wavelength of 140 to 170 nm are generated under the same conditions as for krypton. were radiated strongly. In each case, the a-Si film was formed at a rate in the range of 0.1 to 1.0 nm/sec because the flash light was emitted at a cycle of 1 to 5 times per second. Furthermore, the relationship between the Q/Vt value and ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less was investigated by flashing six types of flash discharge lamps using different types of discharge gas, and the results are shown in FIG. The relationship between the symbols plotted in Figure 4 and the discharge gas combinations (expressed in weight%) is shown in Table 1.
It is 350Toor.
【表】
この6種類の閃光放電灯の光を、波長が165〜
180nmの紫外線を透過する多層膜フイルター(米
国Acton社製)を介してデイテクター(浜松フオ
トニクス社製R376光電管)で受光し、その強度
を相対値で表示しているが、これから明らかなよ
うに、Q/Vtの値が10J/cm3・m sec以上、こ
とに20J/cm3・m sec以上になると、波長が
200nm以下の紫外線強度が大きくなることが分か
る。
ところで、紫外線は空気中での透過度が極めて
悪いため、第1図に示す実施例では窓3と窓8の
間隙dは出来るだけ小さい方が良く、実質上d=
0になるように近接させてある。従つて他の実施
例として第2図に示すように、放電領域4と反応
領域9とを一つの反応容器5内に設けると更に効
率を上げることができる。この実施例では放電領
域4と反応領域9とがフツ化リチウムの窓3を有
する区画板10で区画されているが、窓3はシー
ル15を介して締付金具16によりフランジ17
間に挟圧保持されており、締付金具16をゆるめ
ることにより窓3を交換できるようになつてい
る。これは第1図に示す実施例では窓8の内面に
もa−Siが堆積して紫外線の透過を阻害すること
があるためであり、窓3を交換自在として、これ
にa−Siが堆積すると交換し、常に紫外線が容易
に透過し得る状態にすることができる。ところ
で、有効放電体積Vの計算は、第1図の実施例の
ように放電領域4が閃光放電灯1単体で構成され
ているときは、単純にπ/4・D2・Lで試算す
ることができるが、第2図の実施例のように反応
容器5に電極2を配設して放電領域4を構成した
場合は、電極2,2間の放電軸線の可視光の強度
が1/10に減衰する軸線に対して直角方向の距離
を放電半径として計算すればよい。但し、この放
電半径は軸線上の位置によつて異るのでその平均
値を採用する。一般に市販されている直管状の閃
光放電灯では放電半径は発光管内面にて規定され
ているので、上記の可視光が1/10に減衰する平
均距離を直管状閃光放電灯の半径と近似的に同一
にみなすことができる。
次に第3図は更に別の実施例を示すが、この実
施例では閃光発光する放電領域と光化学反応性ガ
スが光分解する反応領域とが区画されることな
く、従つて閃光発光がフツ化リチウムの窓などの
物体を透過することなく光化学反応性ガスを直射
するようにしたものである。第3図において、ス
テンレス製の反応容器5の上面中央に第1ガスパ
イプ11が、そして上面の両端近傍に2本の第2
ガスパイプ12がそれぞれ設けられており、第1
ガスパイプ11からシランやジシランなどの光化
学反応性ガスが、そして第2ガスパイプ12から
紫外線放射用放電ガスが供給される。反応容器5
の側面上方には一対の電極2が対向して配設さ
れ、電極2,2間の空間が放電領域4であるとと
もに反応領域9となつているが、電極2近傍の第
2ガスパイプ12から吹き出た放電ガスが光化学
反応性ガスと混合して放電領域4に所定量充満さ
れ、真空ポンプ13によつて反応容器5外に排出
される。更に、電極2の近傍には第3ガスパイプ
14が設けられ、電極保護用ガスが供給されるよ
うになつている。そして放電領域4の中央にはア
ルミナ製の支持台6が上下動可能に配設され、こ
の上に被膜が形成される基板7が載置される。
上記構成の装置における操作例を示すと、基板
7は厚さ1mm、直径100mmのガラス板であつて、
第1ガスパイプ11からシランガスを2c.c./分、
第2ガスパイプ12から放電ガスとしてクリプト
ンガスを20c.c./分の流量で供給し、電極2をタン
グステンで構成し、Q=3000Joule,t=0.05m
sec,V=2650cm3、即ちQ/V・t=23Joule/
cm3・m secに制御して、電流5A、電圧3KV、3
回/秒の放電条件で閃光放電させると、基板7は
放電のプラズマ中に取り囲まれ、その表面には約
1分間で35nmの厚さのa−Siが堆積する。つま
り、約0.6nm/秒の被膜形成速度で基板7上にa
−Siの膜を形成することができる。
ところでこの実施例ではクリプトン放電からの
123.6nmの放射光によつてシランが効率よく光分
解される訳であるが、シラン自体も放電に寄与
し、この放電によつてもa−Siの膜が形成される
ことが知られている。しかし、クリプトン放電を
利用することなく、シラン自体の放電のみによつ
て被膜を形成する場合は、供給エネルギーが平均
電力で3.4W/cm3のときの被膜形成速度は0.1nm/
秒程度であり、クリプトン放電を利用する本実施
例では供給エネルギーが平均電力で3.4W/cm3で
被膜形成速度は0.6nm/秒であつて、約6倍向上
することが分る。
次に、光化学反応性ガスが光分解して生成され
るa−Siは、放電よつて生じる電子やイオンの平
均自由行程内で基板7以外の場所にも堆積する
が、長時間にわたつて装置を作動させると電極2
にも堆積し、電極2の性能を劣化させることがあ
るため、電極2の近傍に設けられた電極保護用ガ
ス供給機構である第3ガスパイプ14より保護用
ガスが吹き出され、これにより基板2への接近を
抑制するようになつている。もつとも、第3ガス
パイプ14を設けることなく、第2ガスパイプ1
2からの放電ガスが電極保護用ガスを兼ねように
電極2の近傍から吹き出して放電領域4に拡がる
ようにしてもよい。
他の実施例を述べるならば、光化学反応性ガス
として、シランやジシランを選び、そのガス中
に、更に、燐化水素、もしくは硼化水素もしくは
砒化水素を微量混入させておけばa−Siの被膜
に、硼素や、燐、砒素をドープしたものも得られ
る。
上記実施例は、いづれも太陽電池や半導体素子
に利用されるa−Siや、或は、他の元素がドープ
された被膜形成であるが、窒化硅素や二酸化硅素
のような絶縁膜の形成もできる。例えば、第1ガ
スパイプ11からシランを2c.c./分、ヒドラシン
を5c.c./分の流量で混合して流し、第2ガスパイ
プ12から紫外線放射用放電ガスとしてクリプト
ンガスを20c.c./分の流量で流し、Q=3000Joule,
t=0.05m sec,V=2650cm3、即ちQ/V・t=
22.6に制御して、3回/秒のサイクルで閃光放電
させると放電領域4中に配置された基板7には窒
化硅素の被膜が約1.5nm/秒の速度で形成され
る。このとき供給エネルギーは3.4W/cm3であつ
てインプツトされたエネルギーから考えてその被
膜形成速度は非常に優れたものである。そしてヒ
ドラジンの他に窒素、アンモニア、窒素酸化物な
ども使用できる。
同様に、二酸化硅素のような絶縁被膜を形成す
る場合は、例えば第1ガスパイプ11よりシラン
を2c.c./分の流量で、第2ガスパイプ12より
N2Oガスを4c.c./分の流量で流して同様に閃光
放電すればよい。この様に光化学反応性ガス中に
窒素成分や酸素成分を添加したときに、もしこれ
らの成分が電極を劣化させる場合には電極保護用
ガスを流すか、もしくは閃光発光する放電領域4
と光分解する反応領域9とを区画した第1図や第
2図に例示した方法を採用すればよい。
なお、本実施例は被膜形成速度が大きい長所を
有するが、閃光放電の際に生じるイオンや電子が
被膜に取込まれて被膜特性を低下させることがあ
り、このような低下が問題となる場合は、被膜形
成速度を多少犠性にしても、光化学反応性ガスと
基板7との距離をイオンや電子の平均自由行程よ
りも十分大きく取れば良い。
以上幾つかの実施例に基いて説明したように、
本発明は、紫外線を効率よく放射するように放電
ガスを、アルゴン、キセノン、クリプトン、ネオ
ンから選び、放電エネルギーをQ Joule、有効
放電体積をVcm3、電流半値巾をtm secとしたと
きQ/V・t≧10Joule/cm3・m secの如く制御
して発光せしめ、該紫外線の閃光を光化学反応性
ガスに照射し、該反応性ガスの反応生成物よりな
る膜を基板に形成させるものであつて、マイクロ
エレクトロクス回路の形成プロセスに適用しても
水銀の悪影響がない被膜を非常に大きな速度で形
成できる被膜形成方法を提供することができる。
なお、本発明は、放電領域と反応領域を区画し
た特許請求の範囲第3項記載の方法、および両領
域を電子やイオンの平均自由行程よりも十分に分
離した第5項記載の方法において水銀を微量添加
することを除外するものではない。[Table] The wavelength of the light from these six types of flash discharge lamps ranges from 165 to
The light is received by a detector (R376 phototube manufactured by Hamamatsu Photonics) through a multilayer film filter (manufactured by Acton, USA) that transmits 180 nm ultraviolet light, and its intensity is displayed as a relative value. /Vt value is 10J/cm 3 m sec or more, especially 20J/cm 3 m sec or more, the wavelength
It can be seen that the intensity of ultraviolet light below 200 nm increases. By the way, since the transmittance of ultraviolet rays in the air is extremely poor, in the embodiment shown in FIG.
They are placed close together so that it becomes 0. Therefore, as another embodiment, as shown in FIG. 2, the efficiency can be further improved by providing the discharge region 4 and the reaction region 9 in one reaction vessel 5. In this embodiment, the discharge region 4 and the reaction region 9 are separated by a partition plate 10 having a window 3 made of lithium fluoride.
The window 3 is held under pressure in between, and the window 3 can be replaced by loosening the fastening fitting 16. This is because, in the embodiment shown in FIG. 1, a-Si is deposited on the inner surface of the window 8, which may obstruct the transmission of ultraviolet rays. Then, you can replace it and keep it in a state where ultraviolet rays can easily pass through it. By the way, when calculating the effective discharge volume V, when the discharge area 4 is composed of a single flash discharge lamp 1 as in the embodiment shown in FIG. 1, simply calculate it using π/4・D 2・L. However, when the discharge area 4 is configured by disposing the electrode 2 in the reaction vessel 5 as in the embodiment shown in FIG. The distance in the direction perpendicular to the axis where the attenuation occurs can be calculated as the discharge radius. However, since this discharge radius differs depending on the position on the axis, its average value is adopted. In general commercially available straight tube flash discharge lamps, the discharge radius is defined by the inner surface of the arc tube, so the average distance at which visible light is attenuated to 1/10 can be approximated as the radius of the straight tube flash discharge lamp. can be regarded as the same. Next, FIG. 3 shows still another embodiment, but in this embodiment, the discharge region where flash light is emitted and the reaction region where the photochemically reactive gas is photodecomposed are not separated, so that flash light emission is normalized. This allows the photochemically reactive gas to be directly irradiated without passing through objects such as lithium windows. In FIG. 3, a first gas pipe 11 is located at the center of the top surface of a stainless steel reaction vessel 5, and two second gas pipes are located near both ends of the top surface.
Gas pipes 12 are provided respectively, and a first gas pipe 12 is provided.
A photochemically reactive gas such as silane or disilane is supplied from a gas pipe 11, and a discharge gas for ultraviolet radiation is supplied from a second gas pipe 12. Reaction container 5
A pair of electrodes 2 are disposed facing each other on the upper side of the electrode 2, and the space between the electrodes 2 and 2 serves as a discharge region 4 and a reaction region 9. The discharge gas mixed with the photochemically reactive gas fills the discharge region 4 in a predetermined amount, and is discharged to the outside of the reaction vessel 5 by the vacuum pump 13. Furthermore, a third gas pipe 14 is provided in the vicinity of the electrode 2 to supply electrode protection gas. In the center of the discharge region 4, an alumina support 6 is arranged to be movable up and down, and a substrate 7 on which a coating is to be formed is placed. To show an example of operation in the apparatus having the above configuration, the substrate 7 is a glass plate with a thickness of 1 mm and a diameter of 100 mm,
Silane gas is supplied from the first gas pipe 11 at 2 c.c./min.
Krypton gas is supplied as a discharge gas from the second gas pipe 12 at a flow rate of 20c.c./min, the electrode 2 is made of tungsten, Q=3000Joule, t=0.05m
sec, V=2650cm 3 , that is, Q/V・t=23Joule/
Controlled to cm 3・m sec, current 5A, voltage 3KV, 3
When the flash discharge is performed under the conditions of discharge times/second, the substrate 7 is surrounded by the plasma of the discharge, and a-Si with a thickness of 35 nm is deposited on its surface in about 1 minute. In other words, a
-A film of Si can be formed. By the way, in this example, the krypton discharge
Although silane is efficiently photodecomposed by 123.6 nm synchrotron radiation, silane itself also contributes to the discharge, and it is known that this discharge also forms an a-Si film. . However, when forming a film only by the discharge of silane itself without using krypton discharge, the film formation rate is 0.1 nm/cm when the supplied energy is 3.4 W/cm 3 in average power.
In this example using krypton discharge, the average power supplied is 3.4 W/cm 3 and the film formation rate is 0.6 nm/sec, which is an improvement of about 6 times. Next, the a-Si produced by photodecomposition of the photochemically reactive gas is deposited in places other than the substrate 7 within the mean free path of electrons and ions generated by the discharge, but if the a-Si is deposited in a place other than the substrate 7, When activated, electrode 2
Protective gas is blown out from the third gas pipe 14, which is an electrode protective gas supply mechanism provided near the electrode 2, and thereby deposits on the substrate 2. It has come to restrict the approach of people. However, without providing the third gas pipe 14, the second gas pipe 1
The discharge gas from the electrode 2 may also be blown out from the vicinity of the electrode 2 and spread to the discharge region 4 so as to serve as electrode protection gas. To describe another example, if silane or disilane is selected as the photochemically reactive gas and a trace amount of hydrogen phosphide, hydrogen boride, or hydrogen arsenide is further mixed into the gas, a-Si can be Films doped with boron, phosphorus, or arsenic are also available. The above embodiments are all about the formation of films doped with a-Si or other elements used in solar cells and semiconductor devices, but the formation of insulating films such as silicon nitride and silicon dioxide is also possible. can. For example, silane is mixed and flowed at a flow rate of 2 c.c./min and hydracine is mixed at a flow rate of 5 c.c./min from the first gas pipe 11, and krypton gas is flowed at a flow rate of 20 c.c./min from the second gas pipe 12 as a discharge gas for ultraviolet radiation. Flow at a flow rate of /min, Q=3000Joule,
t=0.05m sec, V=2650cm 3 , that is, Q/V・t=
22.6 and flash discharge is performed at a cycle of 3 times/second, a silicon nitride film is formed on the substrate 7 disposed in the discharge region 4 at a rate of about 1.5 nm/second. At this time, the supplied energy was 3.4 W/cm 3 , and considering the input energy, the film formation rate was very excellent. In addition to hydrazine, nitrogen, ammonia, nitrogen oxide, etc. can also be used. Similarly, when forming an insulating film such as silicon dioxide, for example, silane is supplied from the first gas pipe 11 at a flow rate of 2 c.c./min and from the second gas pipe 12.
A similar flash discharge may be performed by flowing N 2 O gas at a flow rate of 4 c.c./min. When nitrogen and oxygen components are added to the photochemically reactive gas in this way, if these components deteriorate the electrode, an electrode protection gas should be flowed or a discharge region 4 that emits flash light should be used.
The method illustrated in FIG. 1 and FIG. 2, in which a reaction region 9 for photodecomposition and a reaction region 9 for photodecomposition are partitioned, may be adopted. Although this example has the advantage of high film formation speed, ions and electrons generated during flash discharge may be incorporated into the film and deteriorate the film properties, and if such a reduction becomes a problem. In this case, the distance between the photochemically reactive gas and the substrate 7 should be made sufficiently larger than the mean free path of ions and electrons, even if the film formation speed is sacrificed to some extent. As explained above based on several examples,
In the present invention, the discharge gas is selected from argon, xenon, krypton, and neon so as to efficiently radiate ultraviolet rays, and Q/ It emits light under control such that V・t≧10Joule/cm 3・m sec, irradiates a photochemically reactive gas with a flash of the ultraviolet light, and forms a film made of a reaction product of the reactive gas on the substrate. Furthermore, it is possible to provide a film forming method that can form a film at a very high speed without the adverse effects of mercury even when applied to a process for forming a microelectronic circuit. The present invention provides a method according to claim 3, in which a discharge region and a reaction region are separated, and a method described in claim 5, in which both regions are separated by a distance greater than the mean free path of electrons or ions. This does not exclude the addition of trace amounts of.
第1図、第2図、第3図はいずれも本発明の実
施例に使用される装置の断面図、第4図はデータ
の説明図である。
1……閃光放電灯、2……電極、3,8……
窓、4……放電領域、5……反応容器、7……基
板、9……反応領域、10……区画板、11……
第1ガスパイプ、12……第2ガスパイプ、13
……真空ポンプ、14……第3ガスパイプ(電極
保護用ガス供給機構)。
FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 3 are all sectional views of an apparatus used in an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an explanatory diagram of data. 1... Flash discharge lamp, 2... Electrode, 3, 8...
Window, 4...Discharge area, 5...Reaction container, 7...Substrate, 9...Reaction area, 10...Dividing plate, 11...
First gas pipe, 12...Second gas pipe, 13
...Vacuum pump, 14...Third gas pipe (electrode protection gas supply mechanism).
Claims (1)
をV(cm3)、電流半値巾をt(m sec)とした時、 Q/Vt≧10Joule/cm3・m sec に制御して、この条件下でアルゴン、キセノン、
クリプトン、ネオンから選ばれた紫外線放射用放
電ガスを閃光発光せしめ、この閃光を光化学反応
性ガスに照射して、光化学反応性ガスの分解生成
物よりなる膜を基板に形成させることを特徴とす
る被膜形成方法。 2 前記閃光が物体によつてさえぎられることな
く光化学反応性ガスを直射するよう構成された容
器内で発光される特許請求の範囲第1項記載の被
膜形成方法。 3 閃光発光する放電領域を含む空間と、光化学
反応性ガスが光分解する反応領域を含む空間とが
区画されている特許請求の範囲第1項記載の被膜
形成方法。 4 前記光化学反応性ガスと基板とが有効放電体
積内もしくはその近傍に位置した特許請求の範囲
第2項記載の被膜形成方法。 5 同一容器内に放電領域と基板が配置される反
応領域とを設け、両領域の間を閃光発光にともな
つて生ずる電子やイオンの平均自由行程よりも十
分に離れてなる特許請求の範囲第2項記載の被膜
形成方法。 6 電極近傍に電極保護用ガス供給機構が設けら
れて、そこより保護用ガスが供給される特許請求
の範囲第2項記載の被膜形成方法。 7 前記光化学反応性ガスがシリコンの水素化合
物を含む特許請求の範囲第1項記載の被膜形成方
法。 8 前記放電ガス中に、更に、砒素、燐、硼素の
内から選ばれた化合物の少なくとも一種を含む特
許請求の範囲第1項記載の被膜形成方法。 9 前記光化学反応性ガス中に更に窒素もしくは
アンモニアもしくは窒素酸化物を含む特許請求の
範囲第7項記載の被膜形成方法。 10 前記光化学反応性ガスが、シリコンの水素
化合物と酸素もしくは酸素の化合物を含む特許請
求の範囲第3項もしくは第6項記載の被膜形成方
法。 11 前記シリコンの水素化合物がシランもしく
はジシランである特許請求の範囲第7項記載の被
膜形成方法。 12 砒素、燐、硼素の化合物が夫々砒化水素、
燐化水素、硼化水素である特許請求の範囲第8項
記載の被膜形成方法。 13 前記放電ガスに水銀が含まれている特許請
求の範囲第3項または第5項記載の被膜形成方
法。[Claims] 1. When discharge energy is Q (Joule), effective discharge volume is V (cm 3 ), and current half width is t (m sec), Q/Vt≧10Joule/cm 3 m sec. Under these conditions, argon, xenon,
It is characterized by flashing a discharge gas for ultraviolet radiation selected from krypton and neon, and irradiating a photochemically reactive gas with the flash to form a film made of a decomposition product of the photochemically reactive gas on a substrate. Film formation method. 2. The film forming method according to claim 1, wherein the flash is emitted within a container configured to directly irradiate the photochemically reactive gas without being blocked by an object. 3. The film forming method according to claim 1, wherein a space containing a discharge region that emits flash light and a space containing a reaction region where a photochemically reactive gas is photodecomposed are separated. 4. The film forming method according to claim 2, wherein the photochemically reactive gas and the substrate are located within or near the effective discharge volume. 5. A discharge region and a reaction region in which a substrate is arranged are provided in the same container, and the distance between the two regions is sufficiently greater than the mean free path of electrons and ions generated due to flash light emission. The method for forming a film according to item 2. 6. The film forming method according to claim 2, wherein an electrode protective gas supply mechanism is provided near the electrode, and the protective gas is supplied from there. 7. The film forming method according to claim 1, wherein the photochemically reactive gas contains a hydrogen compound of silicon. 8. The film forming method according to claim 1, wherein the discharge gas further contains at least one compound selected from arsenic, phosphorus, and boron. 9. The film forming method according to claim 7, wherein the photochemically reactive gas further contains nitrogen, ammonia, or nitrogen oxide. 10. The film forming method according to claim 3 or 6, wherein the photochemically reactive gas contains a hydrogen compound of silicon and oxygen or a compound of oxygen. 11. The film forming method according to claim 7, wherein the silicon hydrogen compound is silane or disilane. 12 Compounds of arsenic, phosphorus, and boron are hydrogen arsenide,
9. The method for forming a film according to claim 8, wherein hydrogen phosphide or hydrogen boride is used. 13. The film forming method according to claim 3 or 5, wherein the discharge gas contains mercury.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58092497A JPS59218722A (en) | 1983-05-27 | 1983-05-27 | Method for formation of film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58092497A JPS59218722A (en) | 1983-05-27 | 1983-05-27 | Method for formation of film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59218722A JPS59218722A (en) | 1984-12-10 |
| JPH0458174B2 true JPH0458174B2 (en) | 1992-09-16 |
Family
ID=14055934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58092497A Granted JPS59218722A (en) | 1983-05-27 | 1983-05-27 | Method for formation of film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59218722A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI365519B (en) * | 2003-12-19 | 2012-06-01 | Mattson Tech Canada Inc | Apparatuses and methods for suppressing thermally induced motion of a workpiece |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56108231A (en) * | 1980-02-01 | 1981-08-27 | Ushio Inc | Annealing method of semiconductor wafer |
-
1983
- 1983-05-27 JP JP58092497A patent/JPS59218722A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59218722A (en) | 1984-12-10 |
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