JPH01172295A - Production of silicon crystalline thin film by epitaxial growth - Google Patents
Production of silicon crystalline thin film by epitaxial growthInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はバイポーラトランジスタ等の半導体に利用し得
るシリコン結晶薄膜の製造方法に関し、特にエピタキシ
ャル成長させたシリコン結晶薄膜の製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method of manufacturing a silicon crystal thin film that can be used for semiconductors such as bipolar transistors, and particularly to a method of manufacturing an epitaxially grown silicon crystal thin film.
（従来の技術）
従来、バイポーラトランジスタ、バイポーラＩＣ５ＭＯ
３，ＬＳ Ｉメモリー等の半導体の製造におけるエピタ
キシャル成長方法としてＣＶＤ法が一般的である。この
ＣＶＤ法によれば、例えば「最新ＬＳＩプロセス技術」
（前田和夫著、工業調査会、１８９〜２０９頁、１９
８３年）に記載されているように、比較的低温でシリコ
ンのエピタキシャル成長が可能な５ｉ−１，系を用いた
封管法の場合でも、結晶の成長温度は９００℃以上であ
る。又、近年結晶の成長温度を下げるために、原料に５
ｉｚＨ６等の低温で分解する材料を使用する傾向がある
が、この場合でも成長温度を８００℃以下とすることは
難しく、ＣＶＤ法によりシリコン薄膜を基板上に形成す
る場合には、シリコン原子を含有した原料等の反応ガス
や基板温度を８００〜１２００℃に設定、保持する必要
があった。(Conventional technology) Conventionally, bipolar transistor, bipolar IC5MO
3. CVD is a common epitaxial growth method in the manufacture of semiconductors such as LSI memories. According to this CVD method, for example, "the latest LSI process technology"
(Written by Kazuo Maeda, Kogyo Kenkyukai, pp. 189-209, 19
As described in 1983), even in the case of the sealed tube method using the 5i-1 system, which allows epitaxial growth of silicon at relatively low temperatures, the crystal growth temperature is 900° C. or higher. In addition, in recent years, in order to lower the crystal growth temperature, 5% has been added to the raw material.
There is a tendency to use materials that decompose at low temperatures, such as izH6, but even in this case it is difficult to keep the growth temperature below 800°C, and when forming a silicon thin film on a substrate by CVD, it is difficult to use materials that contain silicon atoms. It was necessary to set and maintain the reaction gas such as the raw material and the substrate temperature at 800 to 1200°C.
他方、シリコン原子を含有した原料等の反応ガスを使用
し基板上の温度を８００℃以下としてシリコン薄膜を形
成した例として特開昭５８−１７２２１７号が挙げられ
る。On the other hand, JP-A-58-172217 is an example of forming a silicon thin film using a reactive gas such as a raw material containing silicon atoms and keeping the temperature on the substrate at 800 DEG C. or lower.
しかしながら、この発明は反応室の温度を４００〜９０
０℃に保持して、シラン化合物を含む反応ガスから熱分
解ＣＶＤ法により多結晶シリコン膜を形成せしめるもの
であり、伝熱効率の悪い反応ガスを上記温度に加熱する
ため、大量の熱エネルギーを必要とする他、加熱、冷却
にかなりの時間を要するのみならず、シリコンのエピタ
キシャル成長を実現することはできない。However, this invention reduces the temperature of the reaction chamber to 400-900°C.
A polycrystalline silicon film is formed by thermal decomposition CVD from a reaction gas containing a silane compound while maintaining the temperature at 0°C. A large amount of thermal energy is required to heat the reaction gas, which has poor heat transfer efficiency, to the above temperature. In addition, not only does heating and cooling take a considerable amount of time, but epitaxial growth of silicon cannot be realized.
又、特開昭６１−６５４２１号公報においてはプラズマ
化学気相堆積装置が提案されており、この装置によれば
、通常、基板の温度として５００℃程度でシリコン薄膜
が形成し得る旨記載されている。しかしながら、この公
報に開示された発明は基板加熱器の消費電力の低減化を
趣旨とするものであり、同公報３頁右上欄〜左下欄の記
載から、基板表面温度５００℃１反応ガス流量３００ｃ
ｃＺ分、真空度ＩＴｏｒｒにてアモルファスシリコン薄
膜が上記提案の装置により形成されると推定されるもの
の、シリコンのエピタキシャル成長の可能性についての
示唆は全くない。Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-65421 proposes a plasma chemical vapor deposition apparatus, and states that this apparatus can normally form a silicon thin film at a substrate temperature of about 500°C. There is. However, the purpose of the invention disclosed in this publication is to reduce the power consumption of the substrate heater, and from the description in the upper right column to lower left column on page 3 of the publication, it is clear that the substrate surface temperature is 500°C, the reaction gas flow rate is 300°C.
Although it is presumed that an amorphous silicon thin film is formed by the above-mentioned proposed apparatus at a vacuum degree of ITorr for cZ, there is no suggestion at all about the possibility of epitaxial growth of silicon.
ところが最近、容量結合型ＲＦプラズマＣＶＤ装置を用
い、ＳｉＨイと５ｉＨｚＦｚの混合系のグロー放電分解
を行って、約２００ ’Ｃ程度の低温で（１００）Ｓｔ
単結晶基板上に表面状態の良好なＳｉ単結晶を成長させ
ることができることが見い出された（１９８７春季応用
物理学会予稿集２９ａ−Ｃ−５）。However, recently, a capacitively coupled RF plasma CVD device was used to perform glow discharge decomposition of a mixed system of SiH and 5iHzFz, and (100)St was decomposed at a low temperature of about 200'C.
It has been found that a Si single crystal with a good surface condition can be grown on a single crystal substrate (1987 Spring Proceedings of the Japan Society of Applied Physics 29a-C-5).
（発明が解決しようとする問題点）
本発明者等は、かかる優れた方法を更に発展させるべく
鋭意検討した結果、３ｉＨ２Ｆｚガスはシリコン結晶の
成膜原料であると同時にエツチング性を有するために、
高品質なエピタキシャル成長膜を得るための反応ガスの
制御を難しくしている事を見い出すと共に、従来ａ−３
ｉ ： Ｈの成膜に使用していたＳｉＨ，とＳｉＦ４の
混合系を大量の水素で希釈することにより、極めて良好
な結果を得ることができることを見い出し、本発明に到
着した。(Problems to be Solved by the Invention) As a result of intensive studies to further develop this excellent method, the present inventors found that since 3iH2Fz gas is a raw material for silicon crystal film formation and has etching properties,
In addition to discovering that it is difficult to control the reaction gas to obtain a high-quality epitaxially grown film, we also discovered that conventional a-3
The inventors have discovered that very good results can be obtained by diluting the mixed system of SiH and SiF4 used to form the i:H film with a large amount of hydrogen, and have arrived at the present invention.
従って本発明の第１の目的は、基板温度が３００℃以下
の低温でエピタキシャル成長を行わしめ、高品質のシリ
コン単結晶膜を得るための方法を提供することにある。Therefore, a first object of the present invention is to provide a method for obtaining a high quality silicon single crystal film by performing epitaxial growth at a low substrate temperature of 300° C. or lower.
本発明の第２の目的は、シリコン膜の成膜とエツチング
を制御しつつ、低温でシリコンのエピタキシャル成長を
行わしめるための方法を提供することにある。A second object of the present invention is to provide a method for epitaxially growing silicon at low temperatures while controlling the formation and etching of the silicon film.
（問題を解決するための手段）
本発明の上記の諸口的は、プラズマＣＶＤ装置を用いて
、シリコン原子を有する原料を含有した反応ガスをプラ
ズマ化し、加熱基板上にシリコンをエピタキシャル成長
せしめる方法において、該反応ガスとして、シリコン薄
膜の成膜性ガスとしての５ｆＨ４及び／又はＳ １ ｚ
Ｈｂ 、エツチング性ガスとしての５ｉＦａ及び／又
は５ｉｚＦ６並びに水素ガスを混合した約０．５−１０
Ｔｏｒｒの圧力の混合ガスを使用し、水素ガスの量を前
記成膜性ガスの量に対して約３０〜３００倍とすると共
に、前記エツチング性ガスの量を成膜性ガスの量の約５
〜１００倍とし、反応室内に前記反応ガスを供給して電
力密度約０．３〜２．５Ｗ／ｃｆｌｌの高周波によって
プラズマを発生せしめ、約１００〜３００℃の間の一定
温度に維持した基板上にシリコン結晶薄膜を形成せしめ
ることを特徴とするエピタキシャル成長によるシリコン
薄膜の製造力１ユ
本発明において使用する成膜性ガスとしてのＳｉＨ，及
び／又は５ｉ２Ｈ，は、シリコン膜を形成せしめるため
の原料ガスである。しかしながらこの原料を用いても従
来法によってはシリコンのエピタキシャル成長をせしめ
ることはできず、エピタキシャル成長させるためには、
本発明で示される特別の成膜条件を具備する事が必要で
ある。(Means for Solving the Problems) The above-mentioned aspects of the present invention provide a method for epitaxially growing silicon on a heated substrate by turning a reactive gas containing a raw material having silicon atoms into plasma using a plasma CVD apparatus. The reaction gas is 5fH4 and/or S 1 z as a film-forming gas for silicon thin film.
About 0.5-10 Hb, 5iFa and/or 5izF6 as etching gas and hydrogen gas mixed
Using a mixed gas at a pressure of Torr, the amount of hydrogen gas is about 30 to 300 times the amount of the film-forming gas, and the amount of the etching gas is about 5 times the amount of the film-forming gas.
~100 times as high, the reaction gas was supplied into the reaction chamber, plasma was generated by high frequency power with a power density of about 0.3 to 2.5 W/cfll, and the temperature was maintained at a constant temperature of about 100 to 300°C. SiH and/or 5i2H as a film-forming gas used in the present invention is a raw material gas for forming a silicon film. It is. However, even with this raw material, it is not possible to grow silicon epitaxially using conventional methods, and in order to achieve epitaxial growth,
It is necessary to meet the special film forming conditions shown in the present invention.
一方、本発明で使用するＳ ｉＦ ａ及び／又は５ｉ２
Ｆ、はプラズマ条件下においてシリコンのエツチングを
することのできる弗素原子を放出するエツチング性のガ
スであり、エツチングによって基板表面を常に清浄に保
ちつつ、前記成膜性ガスに基づくシリコン結晶を形成せ
しめる点に本発明の最大の特徴がある。即ち、プラズマ
中の弗素原子は、■成長膜中の不純物の除去、■成長膜
中の水素除去、■気相中のシランの重合防止の機能を有
すると考えられる。このような弗素原子の機能を利用し
て、成膜とエツチングをバランスさせながらシリコンの
エピタキシャル成長をさせるために、本発明においては
上記エツチング性ガスを前記成膜性ガスの約５〜１００
倍、好ましくは１０〜５０倍とすると共に、希釈ガスと
して水素ガスを成膜性ガスの約３０〜３００倍使用する
。このように、エツチング性ガス及び水素ガスを成膜性
ガスに対して多量に使用することは、本発明の大きな特
徴である。エツチング性ガスが成膜性ガスの５倍以下で
あると、基板表面をシリコンがエピタキシャル成長し易
いように、常に最良の状態に保つことができな′い一方
、１００倍以上としては、エツチング速度が大きくなり
すぎてエピタキシャル薄膜が成長しない。又、水素ガス
が成膜性ガスの３０倍以下では、後述する成膜性Ｓｉ原
子の基板表面での移動が不十分となり、エピタキシャル
成長がし難くなる一方、３００倍以上とした場合には、
シリコン原子の濃度が低くなり過ぎエピタキシャル薄膜
の形成速度が遅くなり過ぎるので好ましくない。On the other hand, S iFa and/or 5i2 used in the present invention
F is an etching gas that releases fluorine atoms capable of etching silicon under plasma conditions, and forms silicon crystals based on the film-forming gas while keeping the substrate surface always clean through etching. This is the most important feature of the present invention. That is, the fluorine atoms in the plasma are considered to have the following functions: (1) removing impurities from the grown film, (2) removing hydrogen from the grown film, and (2) preventing polymerization of silane in the gas phase. In order to perform epitaxial growth of silicon while balancing film formation and etching by utilizing the function of fluorine atoms, in the present invention, the etching gas is used at a concentration of about 5 to 100% of the film forming gas.
The hydrogen gas is used as a diluent gas about 30 to 300 times as much as the film-forming gas. As described above, it is a major feature of the present invention that the etching gas and hydrogen gas are used in larger amounts than the film forming gas. If the etching gas is less than 5 times the film-forming gas, the substrate surface cannot always be kept in the best condition to facilitate epitaxial growth of silicon, while if it is 100 times or more, the etching rate will decrease. It becomes too large to grow an epitaxial thin film. Furthermore, if the hydrogen gas is less than 30 times the film-forming gas, the movement of film-forming Si atoms, which will be described later, on the substrate surface will be insufficient, making it difficult to perform epitaxial growth, while if the hydrogen gas is 300 times or more,
This is not preferable because the concentration of silicon atoms becomes too low and the formation rate of the epitaxial thin film becomes too slow.
本発明においては、上記の条件を満たした約０、 ５Ｔ
ｏ ｒ ｒ 〜１０Ｔｏ ｒ ｒの圧力の反応ガスを、
電力密度約０．３〜２．５Ｗ／ＣＩ＋１の高周波によっ
てプラズマ化し、約１００℃〜３００℃の間の一定温度
に維持した基板上にシリコン結晶薄膜を形成せしめる。In the present invention, approximately 0.5T that satisfies the above conditions is used.
The reaction gas at a pressure of o r r ~10 Tor r,
A silicon crystal thin film is formed on a substrate maintained at a constant temperature of about 100° C. to 300° C. by turning it into plasma using a high frequency wave with a power density of about 0.3 to 2.5 W/CI+1.
（作用）
以上の構成により、基板表面は常に水素を吸着し、水素
によって表面が覆われた状態にすることができる。この
ように水素によって覆われた基板表面に成膜性の前駆体
（ＳｉＨ，等）が飛来すると、前駆体は直ちに基板表面
に付着することはできず基板表面に沿って移動する。十
分に表面を移動することのできた前駆体は、エネルギー
的に最も安定なサイトに落ち着くことになり、このよう
にして結晶構造が形成される。又、弗素ガスによるエツ
チングの速度はアモルファスシリコンに対する方が、結
晶シリコンに対する場合より大きいから、基板上にアモ
ルファスシリコンが堆積してもすぐに取り除かれ、結晶
シリコンのみが堆積していくことになる。しかも、前記
の如く、成膜性の前駆体は表面移動を十分に行う結果、
最も安定なサイトに順次落ち着くために結局基板上には
シリコンがエピタキシャル成長をすることになる。(Function) With the above configuration, the substrate surface always adsorbs hydrogen and can be covered with hydrogen. When a film-forming precursor (SiH, etc.) flies onto the substrate surface covered with hydrogen in this manner, the precursor cannot immediately adhere to the substrate surface but moves along the substrate surface. Precursors that are able to move sufficiently across the surface settle on the energetically most stable sites, thus forming a crystal structure. Furthermore, since the rate of etching with fluorine gas is higher for amorphous silicon than for crystalline silicon, even if amorphous silicon is deposited on the substrate, it is quickly removed and only crystalline silicon is deposited. Moreover, as mentioned above, as a result of sufficient surface movement of the film-forming precursor,
Silicon eventually grows epitaxially on the substrate because it gradually settles on the most stable sites.
上記の如く、成膜性前駆体に表面移動を行わせシリコン
のエピタキシャル成長を実現するためには基板温度を約
１００℃〜３００℃の間に保つ必要がある。基板温度が
１００℃°より低いと、エピタキシャル成長速度が極端
に遅くなるので現実的でない。基板温度が３００℃より
高くなると、基 −板表面の水素吸着が不十分となる
ために、エピタキシャル成長の品質が悪化する。As mentioned above, in order to cause the film-forming precursor to move on the surface and realize epitaxial growth of silicon, it is necessary to maintain the substrate temperature between about 100° C. and 300° C. If the substrate temperature is lower than 100°C, the epitaxial growth rate will be extremely slow, which is not practical. When the substrate temperature is higher than 300°C, the quality of epitaxial growth deteriorates because hydrogen adsorption on the substrate surface becomes insufficient.
又、プラズマを発生させるための電力密度及び反応ガス
の圧力は、基板に到着する原子やイオンの運動エネルギ
ーに影響し、従ってエピタキシャル成長の品質にも影響
する。In addition, the power density and pressure of the reactant gas for generating the plasma affect the kinetic energy of atoms and ions arriving at the substrate, and therefore the quality of epitaxial growth.
電力密度が０． ３Ｗ／ｃｉｌ！以下では、反応ガスの
圧力を十分低下させなければならないので成膜速度が遅
＜２．５Ｗ／ＣＩ＋１以上では、エピタキシャル成長の
品質を高く維持することができないので好ましくない。Power density is 0. 3W/cil! In the following, since the pressure of the reaction gas must be sufficiently lowered, it is not preferable that the film formation rate is slow<2.5 W/CI+1 or more, since the quality of epitaxial growth cannot be maintained at a high level.
反応ガスの圧力が０．５Ｔｏｒｒ以下であるとエピタキ
シャル成長速度が遅く、又Ｉ ＱＴｏ ｒ ｒ以上では
放電状態が安定しないので好ましくない。If the pressure of the reaction gas is less than 0.5 Torr, the epitaxial growth rate will be slow, and if it is more than IQTorr, the discharge state will not be stable, which is not preferable.
本発明の方法は、従来エピタキシャル成長が行われてい
たあらゆる分野、例えば、パイボーラトランジスタ、バ
イポーラＴ Ｃ，ＭＯＳ、、ＬＳ Ｉメモリー等の半導
体素子を初め、太陽電池の製造等に応用することができ
る。The method of the present invention can be applied to all fields where epitaxial growth has conventionally been performed, such as semiconductor devices such as pibolar transistors, bipolar TCs, MOSs, and LSI memories, as well as the production of solar cells. .
（発明の効果）
本発明においては、低温の基板上に低電力でシリコンの
エピタキシャル成長を行わせるので、製品あたりのエネ
ルギーコストを下げることができるのみならず、基板の
加熱・冷却についやす時間も大幅に短縮できるので、生
産効率が高くなり、製品コストを下げることができる。(Effects of the invention) In the present invention, silicon is epitaxially grown on a low-temperature substrate with low power, so not only can the energy cost per product be lowered, but the time required for heating and cooling the substrate can also be significantly reduced. This increases production efficiency and reduces product costs.
又、基板の受ける熱的歪みも小さいので、使用する基板
の品質の管理中を緩和することもできる。Further, since the thermal distortion that the substrate receives is small, it is also possible to ease the quality control of the substrate used.
（実施例）
以下に本発明を実施例に従って更に詳述するが、本発明
はこれによって限定されるものではない。(Examples) The present invention will be described in more detail below according to Examples, but the present invention is not limited thereto.
実施例１゜
予め、ｌＸｌ０−”Ｔｏｒｒの高真空にした反応室内に
、５ｉＨａ ：５ｉＦａ ：Ｈｚ＝１：３０：１２
０の混合ガスを反応ガスとして１１００５ＣＣで供給し
反応ガスの圧力を２．５Ｔｏｒｒに調整した。次いでこ
の反応ガスを１３．５６ＭＨ２の高周波電源を用いて、
電力密度１． ３１ Ｗ／ｃ＋ｆｌでプラズマ化し、２
００℃に加熱されたガラス基板上に（ａ）５００人、（
ｂ）２０００人及び（ｃ）１．６μｍの厚さとなる迄シ
リコン結晶薄膜を形成させた。Example 1 5iHa:5iFa:Hz = 1:30:12 was placed in a reaction chamber that had been made to have a high vacuum of 1X10-'' Torr in advance.
0 mixed gas was supplied as a reaction gas at 11005 CC, and the pressure of the reaction gas was adjusted to 2.5 Torr. Next, this reaction gas was heated using a 13.56MH2 high frequency power source.
Power density1. 31 W/c+fl to plasma, 2
(a) 500 people, (
b) A silicon crystal thin film was formed to a thickness of 2,000 and (c) 1.6 μm.
上記の如くして得られた（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の各
試料につき、反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）によっ
てシリコン結晶薄膜の評価を行った所、いずれの場合も
良好な単結晶であることが判明した（第１図〜第３図）
。これは、本発明の方法によって、シリコンのエピタキ
シャル成長が行われた事を実証するものである。The silicon crystal thin films of each of the samples (a), (b), and (c) obtained as described above were evaluated by reflection high-energy electron diffraction (RHEED). It turned out to be a crystal (Figures 1 to 3)
. This proves that epitaxial growth of silicon was performed by the method of the present invention.
実施例２゜
実施例１の成膜条件におけるＳｉＦ＜／ＳｉＨ，の比率
を変化させて得られた膜についてラマン半値幅を測定し
た。ラマン半値幅のＳ ｉ Ｆ ａ／ＳｉＨ，依存性は
第４図に示す通りであり、この成膜条件においては、Ｓ
ｉＦ、／ＳｉＨ，の比が約５〜１００で特に艮好な結果
が得られることが明らかである。Example 2 The Raman half-width of the films obtained by changing the ratio of SiF</SiH under the film forming conditions of Example 1 was measured. The dependence of the Raman half-width on S i F a /SiH is shown in FIG.
It is clear that particularly good results are obtained with a ratio of iF, /SiH, of about 5 to 100.
実施例３゜
実施例１の成膜条件における基板温度を変化させて得ら
れた膜についてラマン半値幅を測定した。Example 3 The Raman half-width of a film obtained by changing the substrate temperature under the film forming conditions of Example 1 was measured.
ラマン半値幅の基板温度依存性は第５図に示す通りであ
り、この成膜条件においては、基板温度が約１００〜３
００℃で良好な結果が得られることが明らかである。The dependence of the Raman half-value width on the substrate temperature is shown in Figure 5, and under these film forming conditions, the substrate temperature is approximately 100 to 3
It is clear that good results are obtained at 00°C.
実施例４゜
実施例１の成膜条件における電力密度を変化させて得ら
れた膜についてラマン半値幅を測定した。Example 4 The Raman half-width of the films obtained by changing the power density under the film forming conditions of Example 1 was measured.
ラマン半値幅の電力密度依存性は第６図に示す通りであ
り、この成膜条件においては、電力密度が約０．３〜２
．５Ｗ／ｃｍ”で良好な結果が得られることが明らかで
ある。The power density dependence of the Raman half-width is as shown in Figure 6, and under these film forming conditions, the power density is approximately 0.3 to 2.
．． It is clear that good results are obtained with 5 W/cm''.
実施例５゜
実施例１の成膜条件におけるＨ２／ＳｉＨ４の比率を変
化させた。この場合の成膜速度のＨ２／ＳｉＨ，依存性
は第７図に示す通り、直線的であり、Ｈ，／ＳｉＨ４が
３００を越えると成膜速度が遅くなり過ぎ実用的でない
ことが明らかである。Example 5 The H2/SiH4 ratio under the film forming conditions of Example 1 was varied. In this case, the dependence of the film formation rate on H2/SiH is linear, as shown in Figure 7, and it is clear that when H,/SiH4 exceeds 300, the film formation rate becomes too slow to be practical. .
尚、Ｈ，／ＳｉＨ，が３０以下では、エピタキシャル成
長のみならず、非晶質シリコンも堆積を始めるので好ま
しくない。It should be noted that if H,/SiH, is less than 30, not only epitaxial growth but also amorphous silicon starts to be deposited, which is not preferable.
実施例６゜
実施例１の成膜条件における反応ガスの圧力を変化させ
た。この場合の成膜速度の圧力依存性は第８図に示す如
くであり、圧力が０．５Ｔｏｒｒ以下では成膜速度が遅
すぎて実用的でない事が明らかである。圧力が１０Ｔｏ
ｒ ｒを越えると放電が安定しないので好ましくない
。Example 6 The pressure of the reaction gas under the film forming conditions of Example 1 was varied. The pressure dependence of the film formation rate in this case is as shown in FIG. 8, and it is clear that if the pressure is less than 0.5 Torr, the film formation rate is too slow to be practical. Pressure is 10To
If it exceeds r, the discharge will not be stable, which is not preferable.
実施例７゜
本発明の方法によって得られるシリコンのエピタキシャ
ル薄膜の電気的特性を測定するために、第９図に示すシ
ョットキーダイオードを作製した。Example 7 In order to measure the electrical characteristics of a silicon epitaxial thin film obtained by the method of the present invention, a Schottky diode shown in FIG. 9 was fabricated.
基板としては、Ｎタイプで抵抗率０．００１５Ω／ ｃ
ｖａの低抵抗シリコン基板を用い、実施例１と同一の条
件で厚さ１０μのノンドープエピタキシャル薄膜を形成
させた。The substrate is N type with a resistivity of 0.0015Ω/c.
A non-doped epitaxial thin film with a thickness of 10 μm was formed under the same conditions as in Example 1 using a va low resistance silicon substrate.
得られたダイオードの整流特性は、第１０図に示す如く
順方向電流の立ち上がりは急峻であり、ｎ値は約１．１
であった。又、印加電圧０．５ｖにおける整流比は６桁
強ちあった。これらの特性は、理想的な結晶シリコンシ
ョットキーダイオードの特性とよく一致するものであり
、本発明によって成長するエピタキシャル薄膜の品質が
極めて良好であることを実証するものである。As shown in Fig. 10, the rectification characteristics of the obtained diode are such that the forward current rises steeply, and the n value is approximately 1.1.
Met. Furthermore, the rectification ratio at an applied voltage of 0.5 V was greater than 6 orders of magnitude. These characteristics closely match those of an ideal crystalline silicon Schottky diode, and demonstrate that the quality of the epitaxial thin film grown by the present invention is extremely good.
実施例８゜
実施例２で得られたショットキーダイオードを用いてｃ
’−ｖ法によりエピタキシャル薄膜中の欠陥密度Ｎｄを
測定した所、Ｎｄは約５Ｘ１０”個／Ｃ−と極めて良好
であることが実証された。Example 8 Using the Schottky diode obtained in Example 2, c
When the defect density Nd in the epitaxial thin film was measured by the '-v method, it was verified that the defect density Nd was approximately 5 x 10'' pieces/C-, which was extremely good.
第１図〜第３図は、実施例１で作製したエピタキシャル
膜のＲＨＥＥＤによる回折図である。
第１図は膜厚５００人、第２図は２０００人、第３図は
１．６μｍの場合である。
第４図はラマン半値幅とＳ ｉ Ｆ ａ ／ Ｓ ｉ
）（４の比率との関係を示すグラフである。
第５図はラマン半値幅と基板温度との関係を示すグラフ
である。
第６図はラマン半値幅と放電時の電力密度との関係を示
すグラフである。
第７図は、成膜速度のＨ，／５ｉＨａ依存性を示すグラ
フである。
第８図は、成膜速度の反応ガス圧力依存性を示すグラフ
である。
第９図は、実施例２で作製したショットキーダイオード
の概念図である。図中、符号１は基板、２はエピタキシ
ャル膜、３はインジウム電極、４は金電極を表す。
第１０図は、実施例２で作製したエピタキシャル膜の整
流特性を表わす。図中、・印は電圧を順方向に印加した
場合であり、Ｏ印は逆方向に印加した場合である。
特許出願人 東亜燃料工業株式会社1 to 3 are RHEED diffraction diagrams of the epitaxial film produced in Example 1. FIG. 1 shows the case where the film thickness is 500, FIG. 2 shows the case where the film thickness is 2000, and FIG. 3 shows the case where the film thickness is 1.6 μm. Figure 4 shows Raman half-width and S i Fa / S i
) (This is a graph showing the relationship between the ratio of 4. Figure 5 is a graph showing the relationship between the Raman half-width and the substrate temperature. Figure 6 is a graph showing the relationship between the Raman half-width and the power density during discharge. FIG. 7 is a graph showing the dependence of the film formation rate on H,/5iHa. FIG. 8 is a graph showing the dependence of the film formation rate on reaction gas pressure. 10 is a conceptual diagram of a Schottky diode manufactured in Example 2. In the figure, reference numeral 1 represents a substrate, 2 represents an epitaxial film, 3 represents an indium electrode, and 4 represents a gold electrode. The rectification characteristics of the fabricated epitaxial film are shown. In the figure, the symbol * indicates the case where the voltage is applied in the forward direction, and the symbol O indicates the case where the voltage is applied in the reverse direction. Patent applicant: Toa Fuel Industries Co., Ltd.
Claims (1)
する原料を含有した反応ガスをプラズマ化し、加熱基板
上にシリコンをエピタキシャル成長せしめる方法におい
て、該反応ガスとして、シリコン薄膜の成膜性ガスとし
てのＳｉＨ＿４及び／又はＳｉ＿２Ｈ＿６、エッチング
性ガスとしてのＳｉＦ＿４及び／又はＳｉ＿２Ｆ＿６並
びに水素ガスを混合した約０．５−１０Ｔｏｒｒの圧力
の混合ガスを使用し、水素ガスの量を前記成膜性ガスの
量に対して約３０〜３００倍とすると共に、前記エッチ
ング性ガスの量を成膜性ガスの量の約５〜１００倍とし
、反応室内に前記反応ガスを供給して電力密度約０．３
〜２．５Ｗ／ｃｍ＾２の高周波によってプラズマを発生
せしめ、約１００〜３００℃の間の一定温度に維持した
基板上にシリコン結晶薄膜を形成せしめることを特徴と
するエピタキシャル成長によるシリコン薄膜の製造方法
。(1) In a method of epitaxially growing silicon on a heated substrate by turning a reactive gas containing a raw material containing silicon atoms into plasma using a plasma CVD apparatus, the reactive gas is SiH_4 as a film-forming gas for a silicon thin film. and/or Si_2H_6, SiF_4 and/or Si_2F_6 as an etching gas, and hydrogen gas at a pressure of about 0.5-10 Torr, and the amount of hydrogen gas is adjusted to the amount of the film-forming gas. At the same time, the amount of the etching gas is set to be about 5 to 100 times the amount of the film forming gas, and the reaction gas is supplied into the reaction chamber to achieve a power density of about 0.3.
A method for producing a silicon thin film by epitaxial growth, characterized by generating plasma using a high frequency of ~2.5 W/cm^2 and forming a silicon crystal thin film on a substrate maintained at a constant temperature between about 100 and 300°C. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32994487A JPH01172295A (en) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | Production of silicon crystalline thin film by epitaxial growth |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32994487A JPH01172295A (en) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | Production of silicon crystalline thin film by epitaxial growth |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01172295A true JPH01172295A (en) | 1989-07-07 |
Family
ID=18227008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32994487A Pending JPH01172295A (en) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | Production of silicon crystalline thin film by epitaxial growth |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01172295A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100634659B1 (en) * | 1999-03-08 | 2006-10-16 | 스피드팜 가부시키가이샤 | A processing method of silicon epitaxial growth wafer and a processing apparatus thereof |
-
1987
- 1987-12-28 JP JP32994487A patent/JPH01172295A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100634659B1 (en) * | 1999-03-08 | 2006-10-16 | 스피드팜 가부시키가이샤 | A processing method of silicon epitaxial growth wafer and a processing apparatus thereof |
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