TWI327174B - Silicondot forming method - Google Patents

Description

1327174 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於當作使用於單一電子裝置等之電子裝置 材料或發光材料等使用的微小尺寸之矽點（所謂的奈米粒 子）之形成方法。 【先前技術】 作爲矽奈米粒子之形成方法，所知的有在惰性氣體中 使用準分子雷射等使矽加熱、蒸發而予以形成的物理性手 法，再者，又知有氣體中蒸發法（參照日本神奈川縣產業 技術綜合硏究所硏究報告No.9/2003第77至78頁）。後 者爲藉由高頻感應加熱或電弧放電取代雷射使矽加熱蒸發 的手法。 再者，也有在CVD處理室內導入材料氣體，於加熱 後之基板上形成矽奈米粒子之CVD法（參照日本專利 JP2004- 1 79658 A )。 於該方法中，經過在基板上形成用以生長矽奈米粒子 之晶核的工程，自該晶核使矽奈米予以生長。 但是，矽點是以在氧或氮等來執行終端處理爲佳。在 此「終端處理」是指使矽點耦合例如氧或是（及）氮，而 產生（Si-ο)耦合、（si-N)耦合或是（Si-0-N)耦合等 之處理。 藉由如此終端處理的氧或氮之耦合，即使在終端處理 前之矽點上，例如有懸鍵般之缺陷，亦發揮彌補此之功能 -5- 1327174 ，就矽點整體而言，形成實質上抑制缺陷之狀態。施予如 此終端處理之矽點當作電子裝置之材料使用時，提昇該裝 置所求取之特性。例如，當作發光元件材料使用時，提昇 該發光元件之發光亮度。 針對如此終端處理，於JP2〇〇4_83299A記載有以氧或 氮執行終端處理之矽奈米結晶構造體之形成方法。

[專利文獻1]日本JP2004- 1 79658A

[專利文獻2]日本JP2004-83299A

[非專利文獻1 ]日本神奈川縣產業技術綜合硏究所硏 究報告No.9/2003 77至78頁 【發明內容】 [發明所欲解決之課題] 但是，以往之矽點形成方法中，藉由照射雷射使矽予 以加熱蒸發之手法，是難以均勻控制能量密度而將雷射照 射至矽，難以使矽點之粒徑或密度分布一致。即使在氣體 中蒸發法中，由於矽之不均勻加熱’使矽點之粒徑或密度 分布難以一致。 再者，在上述CVD法中’爲了在基板上形成上述晶 核，必須將基板加熱至5 5 〇 °C以上’無法採用耐熱溫度低 之基板，基板材料之可選擇範圍則受到限制。 再者，記載於JP2004-83299A之矽奈米結晶構造體之 形成方法中，終端處理前之由奈米刻度厚之矽微結晶和非 晶質系所構成之矽薄膜形成’是以含有氫化矽氣體和氫氣 1327174 化矽氣體 電漿之狀 膜相同之 CVD法 分布均句 易執行終 果，發現 化，以該 可在低溫 成粒徑一 原子的發 發光強度 3.0以下 在 5 0 0 〇C 成粒徑在 結晶性的 之氣體之熱觸媒作用反應執行，或是以對含有 和氫氣之氣體施加高頻電場而形成電漿，並& 態下執行，包含有與先前所說明之先前結晶;^ 問題。 在此’本發明之課題是提供以比上述先前 較低溫，直接在矽點形成對象基體上，藉由密 地形成粒徑一致之矽點，而可以自該矽點取得 端處理之矽點的矽點形成方法。 [用以解決課題之手段] 本發明者爲了解決如此之課題精心硏究之 下述之事實。 即是’使濺鍍用氣體（例如氫氣）予以電漿 電漿化學濺鍍（反應性濺鍍）矽濺鍍靶材，依此 下直接於矽點形成對象基體上密度分布均勻地形 致之結晶性矽點。 例如，若以在電漿發光中波長在28 8nm之 光強度Si(28〇nm)和波長在484nm之氫原子 之比[Si(288nm) / H/3]爲 1.0 以下，更佳 或是0.5以下之電漿，來執行化學濺鍍時，即 以下之低溫，亦可以密度分布均勻地在基體上 20nm以下甚至10nm以下之範圍，粒徑爲一致 矽點。 如此之電漿形成是可以藉由於電漿形成區域導入濺鍍 1327174 用氣體（例如，氫氣），並對此施加高頻電力而執行。 再者，對以氫氣稀釋矽烷系氣體的氣體施加高頻電力 而將該氣體予以電漿化，該電漿若爲在電漿發光中，波長 在 288nm之矽原子的發光強度 Si( 2 8 8nm)和波長在 484nm之氫原子發光強度H/5之比[Si( 288nm) /H/S]爲 10.0以下，更佳爲3.0以下或是〇.5以下之電漿時，即使 在該電漿之狀態下’亦可在低溫下直接於矽點形成對象基 體上’密度分布均勻地形成粒徑一致之結晶性之矽點。 例如，可在5 0 0 °C以下之低溫，密度分布均勻地在基 體上形成粒徑在20nm以下甚至1 〇nm以下之範圍下粒徑 爲一致之結晶性的矽點。 亦可倂用藉由源自氫氣及矽烷氣體之電漿對矽濺鍍靶 材進行的化學濺鍍。 即使任一者中之矽點之「粒徑一致」除了是指各矽點 之粒徑皆爲相同或略相同之時外，也指即使矽點之粒徑有 參差不齊’但亦可將矽點之粒徑在實用上當作一致之時。 例如’也包含矽點之粒徑在特定範圍（例如20nm以下之 範圍或是10nm以下之範圍）內，或是當作大槪一致，在 實用上不會造成障礙之時，或矽點粒徑雖然分布在例如 5nm至6nm之範圍和8nm至llnm之範圍，但是以全體而 言’可以將矽點之粒徑當作大槪在特定範圍（例如1 0nm 以下之範圍）內一致’在實用上不會造成障礙之時等。即 是’矽點之「粒徑一致」由實用上之觀點來看，是指全體 可以說實質上爲一致之時。 -8 - 1327174 然後’將如此所形成之矽點，曝露於由含氧氣體及（ 或）含氮氣體所構成之電漿，依此可以容易取得以氧或氮 被終端處理之矽點。 1 ·針對矽點形成方法 本發明是根據如此之發現，提供大致區分成下述2種 類型之矽點形成方法。 [第1類型之矽點形成方法] 一種矽點形成方法，其包含：在矽點形成室內設置矽 濺鍍靶材的工程：矽點形成工程，是將矽點形成對象基體 配置在上述矽點形成室內，於該室內導入濺鏟用氣體，藉 由對該氣體施加高頻電力使該室內發生濺鏟用電漿，以該 電漿化學濺鍍上述矽濺鍍靶材，而在上述基體上形成矽點 :和終端處理工程，是在終端處理室內配置藉由上述矽點 形成工程形成有矽點之基體，於該終端處理室內導入自含 氧氣體及含氮氣體中所選出之至少一種的終端處理用氣體 ，並對該氣體施加高頻電力使發生終端處理用電漿，在該 終端處理用電漿之狀態下，將該基體上之矽點予以終端處 理。 [第2類型之矽點形成方法] 一種矽點形成方法’其包含：矽點形成工程，在配置 有矽點形成對象基體之矽點形成室內導入砂院系氣體及氫 -9- 1327174 氣’藉由對該些氣體施加高頻電力，使在該室內，發生電 漿發光中波長在288nm之矽原子的發光強度Si( 288nm) 和波長在484nm之氫原子之發光強度h/3之比[Si( 288nm )/ H0]爲10·0以下之矽點形成用電漿，在該電漿之狀態 下，於上述基體上形成矽點；和終端處理工程，是在終端 處理室內配置藉由上述矽點形成工程形成有矽點之基體， 於該終端處理室內導入自含氧氣體及含氮氣體中所選出之 至少一種的終端處理用氣體，並對該氣體施加高頻電力使 發生終端處理用電漿，在該終端處理用電漿之狀態下，將 該基體上之矽點予以終端處理。 (1)針對第1類型之矽點形成方法 第1類型之矽點形成方法中，在上述矽點形成室內設 置砍濺鍍之工程，是可以舉出下述3當作代表例。 (1 -1)在矽點形成室之內壁形成矽膜以作爲矽濺鍍 靶材。 即是，在上述矽形成室內設置矽濺鑛靶材之工程，是 藉由在上述矽點形成室內導入矽烷氣體及氫氣，對該些氣 體施加高頻電力，使該室內發生矽膜用電漿，藉由該電漿 在該室之內壁形成矽膜，將該矽膜當作上述矽濺鍍靶材。 在此，「矽點形成室之內壁」即使爲室壁亦可，即使 爲設置在室壁內側的內壁亦可，該些組合也亦可。 以下，將如此設置矽點靶材之矽點形成方法稱爲「第 1矽點形成方法」。 -10- 1327174 (1-2)使用在別室製作的矽濺鍍靶材。 此時，在上述矽點形成室內設置矽濺鍍靶材之工程是 包含：將靶材基板配置在靶材形成室內，在該靶材形成室 內導入矽烷系氣體及氫氣，藉由對該些氣體施加高頻電力 ’使該室內產生矽膜形成用電漿，依據該電漿在該該靶材 基板上形成矽膜而取得矽濺鍍靶材的靶材形成工程；和使 在上述靶材形成工程中所取得之矽濺鏟靶材不接觸外氣地 從上述靶材形成室搬入配置在上述矽點形成室內之工程。 以下，將如此設置矽濺鏟靶材之矽點形成方法稱爲「 第2矽點形成方法」。 (1-3)使用已製妥之矽濺鍍靶材。即是，在上述矽 點形成室內設置矽灘鍍靶材之工程是將已經製作的矽濺鍍 靶材’加裝配置於上述矽點形成室。 以下’將如此設置矽濺鍍靶材之矽點形成方法稱爲「 第3矽點形成方法」。 (2) 針對第2類型之矽點形成方法 如上述第2類型之矽點形成方法般，使用氫氣和矽烷 系氣體’在源自該些氣體之電漿的狀態下形成矽點之方法 稱爲「第4矽點形成方法」^ (3) 針對第丨 '第2類型之矽點形成方法 當藉由第1矽點形成方法之時，因可以在矽點形成室 之內壁形成成爲矽靶材之矽膜，故可以取得比將已製妥（ -11 - 1327174 例如市售的）之矽靶材加裝配置在矽點形成室之時面積更 大的靶材’依此可在基體的寬廣面積均勻形成矽點。 當藉由第1、2矽點形成方法時，可以採用不接觸外 氣之矽濺鍍靶材形成矽點，依此可以形成抑制無法預期之 雜質混入的矽點，並可在低溫（例如，基體溫度爲500。(： 以下之低溫）直接在矽點形成對象基體上密度分布均勻地 形成粒徑一致之結晶性的矽點。 即使在使用矽濺鍍靶材之第1、第2第3矽點形成方 法中之任一者’作爲上述濺鍍用氣體，以代表例而言，可 以舉出氫氣。即使氫氣混合有稀有氣體[(自氦（He)、 氖（Ne)、氬（Ar)、氪（Kr)及氙（Xe)中所選出之 至少1種氣體）亦可。 即是’即使在第1、第2第3之矽點形成方法中之任 一者’上述矽點形成工程是將當作濺鍍用氣體之氫氣導入 至配置有矽點形成對象基體之矽點形成室內，可藉由對該 氫氣施加高頻電力，使該真空腔室內發生電漿，以該電漿 化學濺鏟矽濺鍍靶材，在低溫下（例如基體溫度爲500t 以下之低溫）在矽點形成對象基體上直接以均勻密度形成 粒徑一致之結晶性的矽點。 例如，可在5 00°C以下之低溫，（換言之，例如將基 體溫度設爲500 °C以下），於上述基體上直接形成粒徑 2 0nm以下或是l〇nm以下之矽點。 第1、第2、第3之矽點形成方法中，在矽點形成工 程化學濺鍍矽靶材之濺鍍用電漿，是設爲在電漿發光中波 -12- 1327174 長在288nm之矽原子的發光強度Si( 288nm)和波長在 4 8 4nm之氫原子的發光強度H/3之比[Si(288nm) / 爲10.0以下之電漿爲佳，以設爲3.0以下之電漿爲更佳’ 即使設爲0.5以下之電漿亦可。 再者，針對在第1矽點形成方法中，用以在矽點形成 室之內壁形成當作矽濺鍍靶材之矽膜的矽膜形成用電漿（ 源自矽烷系氣體及氫氣之電漿），或在第2矽點形成方法 中，用以在靶材形成室中於靶材基板上形成矽膜之矽膜形 成用電漿（源自矽烷系氣體及氫氣之電漿），亦以在電漿 發光中波長在288nm之砂原子的發光強度Si( 288nm)和 波長在484nm之氫原子的發光強度HyS之比[Si( 288nm) / 爲10.0以下之電漿爲佳，以設爲3.0以下之電漿爲 更佳。即使爲〇 . 5以下之電漿亦可。 針對該理由於後敘述。 即使藉由第4砂點形成方法，可以在低溫（例如基體 溫度爲5 0 0 °C以下之低溫）直接於矽點形成對象基體上密 度分布均勻地形成粒徑一致之結晶性的矽點。 例如’可在500°C以下之低溫，（換言之，例如將基 體溫度設爲500°C以下），於上述基體上直接形成粒徑 20nm以下或是l〇nm以下之矽點。 在第4矽點形成方法中，即使在矽點形成室內配置砂 濺鍍靶材，倂用該靶材藉由電漿進行的化學濺鍍。 如此之矽濺鍍靶材是與上述第2矽點形成方法相同， 即使實施在靶材形成室內配置靶材基板，將矽院系氣體及 -13- 1327174 氫氣導入至該靶材形成室內，對該些氣體施加高頻電力， 依此使該室內發生矽膜形成用電漿，藉由該電漿在該靶材 基板上形成矽膜而取得濺鏟靶材之靶材形成工程；和不使 在讓述靶材形成工程中所取得之矽濺鍍靶材與外氣接觸， 從上述靶材形成室搬入配置至上述矽點形成室內，即使在 矽點形成室內設置矽濺鍍靶材亦可。 再者，即使在上述矽點形成室加裝配置已製妥之矽濺 鍍靶材亦可。 在自上述第1至第4之矽點形成方法中之任一者中， 矽點形成工程中，再者當作矽濺鍍靶材之矽膜形成中，當 將電漿中之發光強度比設爲[Si(288mn) / Η々]爲1〇.〇以 下時，該表示電漿中之氫原子基爲豐富。 第1方法中，用以當作矽濺鍍靶材在矽點形成室之內 壁形成矽膜的源自矽烷系氣體及氫氣之電漿形成中，當將 該電漿中之發光強度比[Si(288nm) / HyS]，設爲1〇.〇以 下，更佳爲3.0以下或是0.5以下之時，在室內壁或是祀 材基板上，以5 00 °C以下之低溫圓滑形成室合在矽點形成 對象基體上形成矽點之良質矽膜（矽濺鍍靶材）。 再者，即使在上述第1、第2及第3中之任一矽點形 成方法中，於矽點形成工程中，藉由將用以濺鍍矽濺鍍靶 材之電漿的發光強度比[Si(288nm) / H/3]’設爲1〇.〇以 下，更佳爲3.0以下或是0.5以下，則可以在500°C以下 之低溫，在基體上密度分布均勻地形成粒徑爲20nm以下 甚至1 Onm以下之範圍，粒徑一致之結晶性的矽點。 -14- 1327174 再者’即使在上述第4砂點形成方法中，亦在砂 成工程中，藉由將源自矽烷矽氣體及氫氣之電漿中之 光強度比[Si ( 288nm) / ]，設爲1〇·〇以下，更 3 . 〇以下或是0 · 5以下’則可以在5 0 0 °C以下之低溫， 體上均勻密度分布均勻地形成粒徑爲2〇11111以下甚至 以下之範圍，粒徑一致之結晶性的矽點。 即使在任一者矽點形成方法中，矽點形成工程是 述發光強度比比1 〇 · 〇大時，結晶粒（點）難以生長 體上產生較多非晶砂。依此，發光強度是以1 〇. 〇以 佳。又以形成粒徑小之矽點，且發光強度比爲3 . 〇以 更佳。即使0.5以下亦可。 但是，當發光強度比之値過小時，結晶粒（點） 長變慢’要取得所要之點粒徑則需花較長時間。又當 時’蝕刻效果比點之生長大，結晶粒則不生長。發光 比[Si ( 288nm ) / HyS]是取決於其他各種條件等，若 設爲〇. 1以上亦可。 即使在用以取得矽濺鍍靶之矽膜形成中，若爲控 膜形成用電漿中之發光強度比[Si (288 nm) / Ηβ]， 然取得其他各種條件等，但若設爲0.1以上亦可。 發光強度比[31(28811111 )/11沒]之値是藉由電漿 分光測量裝置測量例如各種基之發光光譜，根據該側 可以取得。再者，發光強度比[Si (288nm) / HyS]之 可以藉由控制施加於導入氣體之高頻電力（例如該頻 電力之大小）、矽點形成時（或是矽膜形成時）之室 點形 的發 佳爲 在基 1 0 nm 當上 ，基 下爲 下爲 之生 更小 強度 大槪 制矽 該雖 發光 結果 控制 率或 內氣 -15- 1327174 體壓、導入至室內之氣體（例如氫氣或是氫氣及矽烷系氣 體）之流量等。 當藉由上述第1、第2、第3之矽點形成方法（尤其 ，採用氫氣當作濺鍍用氣體之時），藉由以發光強度比[Si (288 nm) / HyS]爲10.0以下，更佳爲3.0以下或是0.5 以下之電漿，化學濺鍍矽濺鍍靶材，促進結晶核形成在基 體上，自該晶核生長矽點。 當藉由第4矽點形成方法時，矽烷系和氫氣被激發分 解而促進化學反應，促進結晶核形成在基體上，自該晶核 生長矽點。在第4方法中，當倂用矽濺鍍靶材藉由電漿進 行的化學濺鍍時，依據此亦在基體上促進結晶晶核形成。 如此促進結晶晶核形成，使矽點生長，故即使在事先 的矽點形成對象基體上不存在成爲懸鍵（dangling bonds )或階梯（step )等之晶核者，亦可以比較容易高密度形 成矽點生長用之晶核。再者，氫基或氫離子是比矽基或矽 離子豐富，針對晶核密度過大部分，藉由激發之氫原子或 氫分子和矽原子之化學反應，則繼續矽的脫離矽點之晶核 密度在基體上成爲高密度，且均勻化。 再者，雖然藉由電漿被分解激發之矽原子或矽基被晶 核附著，且藉由化學反應朝向矽點生長，但是該生長之時 ’由於氫基爲多，使得促進附著脫離之化學反應，晶核是 朝向結晶方位和晶粒一致之矽點生長。藉由上述，以高密 度且均勻分布在基體上形成結晶方位和粒徑一致之矽點。 本發明雖然是在矽點形成對象基體上，形成被終端處 -16- 1327174 理之微小粒徑矽點，例如20nm以下更佳爲粒徑1 0nm以 下之砂點，但是實際上要形成小粒徑之矽點則爲困難，雖 然不被限定’但應爲粒徑1 nm左右以上者。例如，可以例 示3nm至15nm左右之粒徑，更佳爲3nm至l〇nm左右之 粒徑》 本發明所涉及之矽點形成方法中之矽點形成工程，是 在500°C以下之低溫下（例如，將基體溫度設爲5 00。〇以 下），取決條件是以在4 0 0 °C以下之低溫下（換言之取決 條件是將基體溫度設爲400 °C以下），因可以在基體上形 成矽點’故僅有基體材料之選擇範圍變寬。例如，可在耐 熱溫度5 0 0 °C以下之便宜低熔點玻璃基板形成矽點。 本發明雖然爲在低溫下（代表性溫度5 0 0 °C以下）形 成矽點之發明’但是當矽點形成對象溫度過低時，因矽之 結晶化爲困難，故也取決於其他諸條件（例如，其中之一 爲基體之耐熱性）’但是以大槪1 0 0。(：以上或1 5 0。(：以上 或是200 °c之溫度（換言之將基體溫度設爲1〇0〇C以上或 15 0°C以上或是200°C )形成矽點爲佳。 如上述第4矽點形成方法般，於倂用矽烷系氣體和氫 氣當作用以取得矽點形成用電漿之氣體時，導入至上述真 空腔室內之氣體導入流量比（砂院系氣籠流量和氫氣流量 )，是可以例示1/200至1/30左右。當比1 /200更小時， 結晶粒（點）之生長變慢，要取得所要之點粒徑則需花較 長時間。又當更小時’結晶粒則不生長。當成爲比丨/3 〇 大時，結晶粒（點）難以生長，在基體上產生多非晶矽。 -17- 1327174 再者，例如將矽烷系氣體之導入流量設爲lsccm至 5sccm左右之時，[矽烷系氣體之導入流量（seem/真空腔 室容積（公升）是以1/200至1/30左右爲佳。此時，當比 1 /200小時，結晶粒（點）之生長變慢，要取得所要之點 粒徑則需花較長時間。又當更小時，結晶粒則不生長。當 成爲比1 /3 0大時’結晶粒（點）難以生長，在基體上產 生多非晶砂》 於上述第1至第4中之任一矽點形成方法中，矽點形 成時之（換言之，形成矽點形成用電漿時的）矽點形成室 內壓力皆可以例示在0.1 Pa至lO.OPa左右。 當比O.lPa低之時，當比1/200小時，結晶粒（點） 之生長變慢，要取得所要之點粒徑則需花較長時間。又當 更小時，結晶粒則不生長。當成爲比1 /3 0大時，結晶粒 (點）難以生長，在基體上產生多非晶矽。 如上述第2、第3之矽點形成方法般，再者，在第4 矽點形成方法中，如倂用矽濺鍍靶材之化學濺鍍之時般， 採用在矽點形成室外所取得之矽濺鍍靶材時，該矽濺鍍靶 材爲以矽爲主體之靶材，例如，可以舉出由單晶矽所構成 者、由多晶矽所構成者、由微晶矽所構成者、由非晶矽所 構成者、該些組合等。 再者，矽濺鍍靶材是因應所形成之矽點用途而可以適 當選擇不含雜質的矽濺鍍靶材、即使含有雜質該含有量也 盡量少的矽濺鍍靶材、藉由含有適量雜質表示特定電阻率 等的矽濺鍍靶材。 -18- 1327174 以不含有雜質之矽濺鍍靶材及即使含有雜質該含有量 也盡量少的矽濺鍍靶材之例，可以舉出磷（P)、硼（B) 及鍺（Ge)之各個含有量中之任一者被抑制成未滿1〇ppm 的矽濺鍍靶材。 表示特定電阻率之矽濺鍍靶材，可以舉出電阻率爲 〇·〇〇1Ω · cm至50Ω · Cm之矽濺鎪靶材。 在上述第2、第3之砂點形成方法或上述第4砂點形 成方法中’倂用矽濺鍍靶材之化學濺鍍，於將矽濺鍍靶材 加裝於矽點形成室內之時，該靶材對矽點形成室內之配置 ’雖然若爲該藉由電漿而被化學濺銨之配置即可，例如可 以舉出言著矽點形成室之內壁全部或是一部份而配置之情 形。即使與室內獨立配置亦可。即使倂用沿著室之內壁而 配置者和獨立配置者亦可。 在矽點形成室之內壁（沿著室壁本身、室壁之內側而 設置之內壁或是該些組合）形成矽膜而將此當作矽濺鍍祀 材’或將砂濺鍍耙材沿著室之內壁配置時，可以藉由加熱 矽點形成室加熱矽濺鍍靶材。加熱靶材時，比靶材爲室溫 之時更容易被濺鍍，依此容易高密度形成矽點。 可以舉出藉由電熱圈加熱器、加熱套等加熱而使砂擺 鍍靶材加熱至80°C以上之例。針對加熱溫度之上限，從經 濟上觀點等來看可以例示大槪300°C左右。於腔室使用〇 環（Ο-Ring )等之時，也有必須因應該些耐熱性使溫度成 爲比300°C低之溫度之情形。 在本發明所涉及之矽點形成方法中，對在矽點形成工 -19- 1327174 程中被導入至矽點形成室內之氣體，再者於使用靶材形成 室之時被導入至該室內之氣體，還有在終端工程中被導入 至終端處理工程之終端處理用氣體，各也使用施加高頻電 力之電極，作爲該各個電極是可以採用電感耦合型電極、 電容耦合中之任一者。當採用電感耦合型時，即使該配置 在室內亦可，配置在室外亦可。 針對配置在室內之電極，即使以含有鋁之電氣絕緣性 膜般之電氣絕緣性膜（例如，矽膜、氮化矽膜、氧化矽膜 、氧化鋁膜等）覆蓋，謀求維持高密度電漿，抑制因電極 表面濺鍍使雜質混入至矽點等。 於矽點形成室中採用電容耦合型電極之時，爲了不妨 礙矽點形成於基體，推薦將該電極對基體表面垂直配置（ 或可以說對包含有基體之矽點形成對象面之表面配置成垂 直姿勢）。 總之，當作用以形成電漿之高頻電力之頻率皆可以例 示使用比較便宜之13MHz左右至10 〇M Hz左右之範圍的頻 率。當成爲比100MHz局之商頻率時，電源成本變高，難 以取得於施加高頻電力時之匹配。 再者，總之高頻電力之電力密度（施加電力（W) /矽 點形成室容積（L:公升）是以5W/L至100W/L左右爲佳 。當比5 W/L小之時，基體上之矽成爲非晶矽，難以成爲 具有結晶矽之點。當比1 00W/L大之時，矽點形成對象基 體表面（例如’在矽晶圓上形成氧化矽膜之基體之該氧化 砂膜）之損傷變大。針對上限即使爲50W/L亦可。 -20- 1327174 於上述中之矽點形成方法中，即使在終端處理工程中 所使用之終端處理室兼當作上述矽點形成室亦可。再者， 即使與矽點形成室獨立亦可。 或是，即使爲連設於矽點形成室者亦可。當與終端處 理室兼用，或採用連設於矽點形成室之終端處理室時，則 可以抑制終端處理前之矽點之污染。 於將終端處理室連設於矽點形成室之時，該即使爲直 接性亦可，例如即使爲使設置有基體搬送裝置之基體搬送 室介於中間的連設亦可。 總之’在終端處理室之終端處理中，針對對終端處理 用氣體施加高頻放電電極，即使爲發生電容耦合型電漿之 電極亦可，發生電感耦合型電漿之電極亦可。 作爲終端處理用氣體是如上述般使用含氧氣體或（及 )含氮氣體，含氧氣體可以例示氧氣或氧化氮（n2o)氣 體，含氮氣體是可以例示氮氣或氨氣（nh3)。 2.矽點構造體 包含藉由以上說明的任一矽點形成方法所形成之矽點 的矽點構造體也含於本發明中。 [發明效果] 當藉由如上述般之本發明時，則可以提供一種以比起 以往之CVD法低溫’且密度分布均勻地在矽點形成對象 基體上直接形成粒徑一致之矽點，由該矽點可以容易取得 -21 - 1327174 被終端處理之矽點的矽點形成方法。 【實施方式】 以下’參照圖面針對本發明之實施型態予以說明。 [1 ]被終端處理之矽點之形成裝置之1例 第1圖是表示本發明所涉及之矽點形成方法之實施所 使用之矽點形成裝置之】例的槪略構成。 第1圖所示之裝置A是在板狀之矽點形成對象基體（ 即是’基板S )形成矽點，具備有矽點形成室1及終端處 理室1 00。 在砂點形成室1內設置基板支持器2，又在基板支持 器2之上方區域左右設置有一對放電電極3。各放電電極 3是經由匹配箱41而與放電用高頻電源4連接。電源4、 匹配箱41及電極3是構成高頻電力施加裝置。再者，室1 是連接有用以供給氫氣之氣體供給裝置5及用以供給將矽 含於組成中（具有矽原子）之矽烷系氣體的氣體供給裝置 6，並且連接有用以自室丨內排氣之排氣裝置7。於室1又 設置有用以計測在室1內所生成之電漿狀態之電漿發光分 光測量裝置8等。 矽烷系氣體除單矽烷（SiH〇之外，可以使用二矽烷 (Si2H6)、四氟化矽（SiF4)、四氯化矽（SiCl4)、二 氯矽烷（SiH2Cl2)等之氣體。 基板支持器2是具備有基板加熱用加熱器21。 -22- 1327174 電極3是在該內側面事先設置當作絕緣性膜發揮功能 之矽膜31。再者，室1之頂棚壁內面等室是事先設置有矽 濺鍍靶材30。 電極3皆以對被配置在基板支持器2上之後述矽點形 成對象基板S表面（正確而言，包含有基板S之面）垂直 之姿勢被配置。 矽濺鍍靶材30是可以因應欲形成之矽點用途等，採 用例如在可在市售取得之自下述（1)至（3)中所記載之 矽濺鍍靶材所選擇出者。 (1 )由單晶矽所構成之靶材、由多晶矽所構成之靶 材、由微晶矽所構成之靶材、由非晶矽所構成之靶材、由 該些兩種以上之組合所構成之靶材。 (2) 爲上述（1)記載之任一靶材，磷（P)、硼（B )及鍺（Ge)之各個含有量中之任一者被抑制成未滿10 ppm的矽濺鍍祀材。 (3) 爲上述（1)記載之任一靶材，表示特定電阻率 之矽濺鍍靶材（例如，電阻率爲0.001Ω · cm至50Ω . Cm之矽濺鍍靶材）。 電源4爲輸出可變之電源，例如，可以供給頻率60 MHz之高頻電力。並且，頻率不限於60MHz，例如可採用 從13.56MHz左右至100MHz左右範圍之頻率，或是該以 上之頻率" 室1及基板支持器2任一者皆接地。 氣體供給裝置5除氫氣源之外，也包含有省略圖式之 -23- 1327174 閥，執行流量調整之質量流量控制器等。 氣體供給裝置6在此是可以供給單矽烷（SiH4 )氣體 等之矽烷系氣體之裝置，除SiH4等之氣體源外，也包含 有省略圖式之閥、執行流量調整之質量流量控制器。 排氣裝置7除排氣泵之外，也包含有執行排氣流量調 整之電導閥等。 發光分光測量裝置8是可以檢測出由於氣體分解之生 成物的發光分光光譜，根據該檢測結果，可以求出發光強 度比[Si ( 288 nm) / H /3 ]。 當作如此發光分光測量裝置8之具體例，是如第2圖 所示般，可以舉出包含有從矽點形成室1內之電漿發光檢 測出波長在288nm之矽原子之發光強度Si ( 288nm)之分 光器81，和自該電漿發光檢測出波長在484nm之氫原子 的發光強度HyS的分光器82，和自以分光器81、82所檢 測出之發光強度Si( 2 8 8nm)和發光強度求出兩者之 比[81(28811111 )/}^]的運算部83。並且，亦可採用具有 過濾器之光檢測器，來取代分光器81' 82。 終端處理室100內是設置有基板支持器20及該支持 器上方之平板型高頻放電電極301。電極301是經由匹配 箱401連接高頻電源40。 再者，終端處理室100是連接有用以自該室排氣之排 氣裝置70，並且連接有將終端處理用氣體供給至室100內 之終端處理用氣體供給裝置9。 基板支持器20是如後述般，在矽點形成室1形成矽 -24- 1327174 點，支持被搬入室100之基板S，具有加熱該基板之加熱 器201。支持器20與室100皆被接地。 電源40是可以供給例如頻率13.56MHz之高頻電力的 輸出可變電源。並且，不需要限定於電源頻率13.56MHz 〇 電極301、匹配箱4〇1及電源40是對終端處理用氣體 施加高頻電力而構成用以形成終端處理用電漿之高頻電力 施加裝置。 排氣裝置70除排氣泵之外也包含執行排氣流量調整 之電導閥等。 終端處理用氣體供給裝置9於本例中，是可以將當作 終端處理用氣體之氧氣或是氮氣從噴嘴N供給至室100內 。氣體供給裝置9除氣體源之外，也包含有省略圖式之閥 、用以執行流量調整之質量流量控制器等。 終端處理室100是經由基板搬送室R而連設於矽點形 成室1。基板搬送室R和室1之間室設置有可開關之閘閥 VI，基板搬送室R和室1〇〇之間設置有可開關之閘閥V2 ’基板搬送室R內是設置有基板搬送機器人Rob。 [2]藉由裝置A而形成被終端處理之矽點 接著，針對藉由裝置A，形成以氧或氮執行終端處理 之矽點之例。 (2-1)矽點形成工程之實施 (2-1-1)砂點形成工程之1實施例（僅使用氫氣之例 -25- 1327174 矽點形成是將矽點形成室1內之壓力維持在O.lPa至 10. OP a之範圍的壓力下而執行。矽點形成室內壓力雖然省 略圖式，但可以藉由例如連接於該室之壓力感測器得知。 首先，於矽點形成之前，自室1以排氣裝置7開始排 氣。排氣裝置7中之電導閥（省略圖式）事先調整成考慮 到室1內上述矽點形成時之壓力O.lPa至lO.OPa的排氣量 〇 藉由排氣裝置7之運轉，室1內壓力爲事先所設定之 壓力或是比此低之時，則開始自氣體供給裝置5對室1內 導入氣氣’並且自電源4對電極3施加高頻電力，使所導 入之氫氣予以電漿化。 如此自所發生之氣體電漿，在發光分光測量裝置7算 出發光強度比[Si(288nm) / H/5]，是以該値朝0.1以上 10.0以下之範圍，更佳爲0.1以上3.0以下，或是〇·ΐ以 上〇_5以下之範圍之預定値（基準發光強度比）之方式， 決定高頻電力之大小、氫氣導入量、室1內壓力等。 針對高頻電力之大小，更以對電極3施加之高頻電力 之電力密度（施加電力（W:瓦）/室1之容積（L:公升 )收在5W/L至100W/L或是5W/L至50W/L之範圍的方 式來決定爲佳。 如此一來’決定矽點形成條件之後’依循該條件執行 矽點之形成。 在砂點形成中’在室1內之基板支持器2設置矽點形 -26- 1327174 成對象基體（於本例中基板）S，以加熱器21將該基板加 熱至500 °C以下之溫度’例如400 °C。再者，藉由排氣裝 置7之運轉將室1內維持用以形成矽點之壓力，並對室1 內自氣體供給裝置5導入氫氣，自電源4對放電電極3施 加高頻電力，使導入之氫氣予以電漿化。 如此使電漿發光中波長在288nm之矽原子的發光強度 Si(288nm)和波長在484之氫原子之發光強度H/3之比 [Si (288nm) / Η冷]爲0.1以上1〇.〇以下之範圍，更佳爲 0.1以上3.0以下，或是〇.1以上〇.5以下之範圍的上述基 準發光強度比或實質上該基準發光強度比之電漿予以發生 。然後’以該電漿化學濺鑛（反應性濺鍍）室1之頂棚壁 內面等之矽濺鍍靶材30，依此在基板S表面形成表示結 晶性之粒徑20nm以下之矽點。 (2-1-2)矽點形成工程之其他實施例（使用氫氣及矽 烷系氣體之例） 以上所說明之矽點形成中，雖然不使用氣體供給裝置 6中之矽烷系氣體，僅使用氫氣，但是即使將氫氣從氣體 供給裝置5供給至矽點形成室1內，並且也自氣體供給裝 置6導入矽烷系氣體而形成矽點亦可。再者，於採用矽烷 系氣體和氫氣之時，即使省略矽靶材30亦可以形成矽點 〇 於採用矽烷系氣體之時，不管使用或不使用矽靶材30 ，使電漿發光中波長在2 8 8nm之矽原子的發光強度Si( 288nm)和波長在484之氫原子之發光強度H/3之比[Si( -27- 1327174 288 nm) / H/3]爲0.1以上10.0以下之範圍，更佳爲〇」 以上3.0以下，或是0.1以上0.5以下之範圍的上述基準 發光強度比或實質上該基準發光強度比之電漿予以發生。 當不採用矽靶材30之時，在該電漿之狀態下可以在基板 S表面形成結晶性之粒徑20nm以下之矽點。 於採用矽濺鏟靶材30之時，可以倂用藉由電漿對在 室1之頂棚壁內面等之矽濺鍍靶材30進行的化學濺鑛而 在基板S表面形成表示結晶性之粒徑20nm以下之矽點。 總之，爲了執行矽點形成，使矽點形成室1內之壓力 維持O.lPa至lO.OPa之範圍，藉由發光分光測量裝置8, 算出發光強度比[Si ( 288nm) / ]，決定該値爲0.1以 上10.0以下之範圍，更佳爲0.1以上3.0以下，或是0.1 以上0.5以下之範圍之事先預定之値（基準發光強度比） 或是成爲實質上該基準發光強度比之高頻電力之大小、氫 氣及矽烷系氣體之各個導入量、室1內壓力等。 針對高頻電力之大小，更以對電極3施加之高頻電力 之電力密度（施加電力（W:瓦）/室1之容積（L:公升 )在5W/L至100W/L或是5W/L至50W/L之範圍的方式 予以決定，若在如此所決定之矽點形成條件之狀態下執行 矽點形成即可。 若將矽烷系氣體和氫氣的導入矽點形成室1內之導入 流量比（矽烷系氣體/氫氣流量）設爲1 /200至1/30之範 圍即可。再者，例如將矽烷系氣體之導入流量邵爲1 seem 至5sccm，將[砂院系氣體之導入流量（seem) /室1之容 -28- 1327174 積（公升）設爲1 /2 00至1/30即可。當將矽烷系氣體之導 流量設爲lsccm至5sccm左右之時，可以將例示150sccm 至2 00 seem以當作適當之氫氣導入量。 (2-2 )終端處理工程之實施 接著，將如此形成有矽點之基板搬入至終端處理室 1 〇〇而對該矽點施予氧終端處理或但終端處理。 此時，對室100搬入基板S，是打開閘閥V1，由機器 人Rob取出支持器2上之基板S，並拉入基板搬送室r內 ’關閉閘閥V 1，接著打開閘閥V2，藉由將該基板搭載於 室1〇〇內之支持器20而執行。之後，將機器可動部分拉 入基板搬送室R內，關閉閘閥V2，在室100實施終端處 理。 終端處理室100中之終端處理，是以加熱器201因應 所需將基板S加熱至適合於終端處理溫度之溫度。然後， 以排氣裝置70自終端處理室100內開始排氣，當室100 之內壓成爲比作爲目標之終端處理氣體壓低時，將終端處 理用氣體（本例中爲氧氣或氮氣）以特定量自終端處理用 氣體供給裝置9導入至室100內，並且自輸出可變電源4〇 對高頻放電電極301施加高頻電力，依此以電容耦合方式 使所導入之氣體予以電漿化。 在如此所發生之終端處理用電漿之狀態下’對基板S 上之矽點表面施予氧終端處理或是氮終端處理’取得被終 端處理之矽點。 當作如此之終端處理工程之終端壓力’雖然並不限定 -29- 1327174 於此，但是例如可以舉出0.2 Pa至7. OPa左右。 再者’終端工程中之基板的加熱溫度因意味著可以在 比較低溫下執行矽點形成’故考慮基板S之耐熱性，可以 例示自室溫至500°C左右之溫度範圍選擇之情形。 [3 ]電極之其他例 於以上說明之砂點形成裝置A中，雖然採用平板形狀 之電容耦合型電極當作電極，但是可以在矽點形成室1或 是（及）終端處理室100採用電感耦合型電極。電感親合 型電極之時，該可以採用棒狀、線圈狀等之各種形狀。針 對採用個數等也爲任意。 於在矽點形成室1採用電感耦合型電極之情況下，採 用矽濺銨靶材之時，則有在室內配置該電極之時，在室外 配置該電極之時，該矽濺鍍靶是可以沿著室之內壁面之全 面或是一部份而配置，或與室內獨立配置，或採用該些雙 方之配置。 再者，裝置A中，雖然省略加熱矽點形成室1之手段 (電熱圏加熱器、藉由熱媒之加熱套等）之圖式，但是爲 了促使矽濺鍍靶材之濺鑛，藉由如此之加熱手段加熱室1 ，即使矽濺鍍靶材加熱至8 0 °C以上亦可。 [4]發光強度比[Si ( 28 8nm) / Η召]控制之其他例 再者，於以上所說明之矽點形成工程中，輸出可變電 源4之輸出、藉由氫氣供給裝置5之氫氣供給量（或是藉 -30- 1327174 由氫氣供給裝置5之氫氣供給量及藉由矽烷系氣體供給裝 置6之矽烷系氣體供給量），及藉由排氣裝置7之排氣量 等的控制，是一面參照在發光分光測量裝置8所求出之發 光分強度比，一面執行手動操作。 但是，如第3圖所示般，即使將在發光分光測量裝置 8之運算部83所求出之發光強度比[Si ( 2 8 8nm ) / Η沒]輸 入至控制部8 0亦可。然後，當作如此之控制部8 0，即使 採用構成判斷自運算部83所輸入之發光強度比[Si ( 2 8 8nm ) / Η冷]是否爲事先所設定之基準發光強度比，當 不是在基準發光強度比之時，可以朝基準發光強度比，控 制上述輸出可變電源4之輸出、藉由氫氣供給裝置5之氫 氣供給量、藉由矽烷系氣體供給裝置6之矽烷系氣體供給 量及藉由排氣裝置7之排氣量中之至少一個的控制部亦可 〇 如此控制部8 0之具體例，可以舉出藉由控制排氣裝 置7之電導閥’控制該裝置7之排氣量，依此使矽點形成 室1內之氣體壓朝上述基準發光強度比達成而予以控制。 此時’針對輸出可變電源4之輸出、藉由氫氣供給裝 置5之氫氣供給量（或是藉由氫氣供給裝置5之氫氣供給 量及藉由砂院系氣體供給裝置6之矽烷系氣體供給量）及 藉由排氣裝置7之排氣量，若將取得基準發光強度或是接 近此之値’將事先以實驗等所求出之電源輸出、氫氣氣體 供給量（或是氫氣供給量及矽烷系氣體供給量）及排氣量 當初期値採用即可》 -31 - 叫 7174 於決定如此之決定値之時，排氣裝置7之排氣量也是 以砂點形成室1內之壓力限制在0.1 Pa至10.0Pa之範圍內 的方式來決定。例如’矽烷系氣體之導入流量設爲lsecm 至5sccm，將[矽烷系氣體之導入流量（sccm) /真空腔室 容積（公升）決定在1/2〇〇至1/30之範圍。 然後，針對電源4之輸出及藉由氫氣供給裝置5之氫 氣供給量（或是氫氣供給裝置5之氫氣供給量及矽烷系氣 體供給裝置6之矽烷系氣體供給量），若於之後也維持該 些初期値’並使排氣裝置7之排氣量朝向基準發光強度比 達成，使控制部8 0即可。 [5 ]矽濺鍍靶材之其他例 於以上所說明之矽點形成工程中，作爲矽濺鍍靶材， 是將在市售可取得之靶材加裝在矽點形成室。但是，藉由 接著不曝露於外氣之矽濺鏟靶材，則可形成更進一步抑制 不被預料之雜質混入的矽點。 即是，於上述之裝置A中，當初在矽點形成室1內， 還未配置基體S，導入氫氣和矽烷系氣體，在矽點形成室 1之內壁形成矽膜。於如此矽膜形成中，以外部加熱器加 熱室壁爲佳。之後，·在該室1內配置基體S，並將該內壁 上之矽膜當作濺鍍靶材，將該靶材如上述般，以源自氫氣 之電漿予以化學濺鍍而在基板S上形成矽點。 如此，即使在當作矽濺鍍靶材使用之矽膜之形成中， 爲了形成良質之矽膜，以將電漿中之發光強度比[Si ( -32- 1327174 288nm) / Η冷]維持於0.1以上1〇·〇以下之範圍，更佳爲 0.1以上3.0以下或是0_1以上〇.5以下之範圍而加以形成 爲佳。 再者，又以另外方法而言’即使採用第4圖所示之矽 點形成裝置之其他例Β，即使採用下述方法亦可。 即是，如第4圖所示般’將用以形成矽濺鍍靶材之靶 材形成室1 〇經由閘閥V而氣密性與外部隔絕之狀態下連 設於上述矽點形成室1。 在室10之支持器2’配置靶材基板Τ，在排氣裝置7’ 自該室內排氣，將該室之內壓維持特定成膜壓，並從氫氣 供給裝置5’和矽烷系氣體供給裝置6’將氫氣和系烷矽氣體 各導入該室內。並且，藉由對該些氣體自輸出可變電源4’ 經由匹配箱41’而施加高頻電力至腔室內電極3’，依此形 成電漿。藉由該電漿在以加熱器201’加熱後之靶材基板Τ 上形成矽膜。 第5圖是表示如此之靶材基板Τ和電極3(或是3’） 、室10內之加熱器201，、室1內之台SP、基板S等之位 置關係。雖然並不限定於此，但是在此之靶材基板Τ是如 第5圖所示般，爲了取得大面積之矽濺鍍靶材，爲門型彎 曲之基板。搬送裝置CV是可以不用使該基板Τ衝突至電 極等而予以搬送。搬送裝置CV若爲將基板SP搬入至矽 點形成室1內，且可以設置之裝置即可，例如可以採用具 有保持基板Τ而可以伸縮之機械臂的裝置。 室10中之靶材基板上的矽膜形成，爲了形成良質矽 -33- 1327174 膜，是將電漿中之發光強度比[Si ( 2 88nm ) / Η召]維持於 0.1以上10.0以下之範圍，更佳爲0.1以上3.0以下或是 0.1以上0.5以下之範圍而加以形成爲佳。 此時，矽點形成室10中電源4,之輸出、源自氫氣供 給裝置5’之氫氣供給量、源自矽烷系氣體供給裝置6’之矽 烷系氣體供給量，及排氣裝置7’之排氣量，若與在先前所 述之裝置Α中，使用氫氣和系烷系氣體而在基板s上形成 矽點之時相同地予以控制即可。即使手動控制亦可，即使 使用控制部自動性控制亦可。 並且’有關搬送裝置’是在矽點形成室1 0和矽點形 成室1之間’配置設置有基板搬送裝置之基板搬送室，經 由設置有該搬送裝置之基板搬送室的閘閥，即使各連設於 室10和室1亦可。 即使在室10中’使用高頻放電天線當作高頻放電電 極而使發生電感耦合型電漿亦可。 第4圖所示之裝置B中’雖然是使終端處理室1〇〇從 矽點形成室1獨立’但是即使如例如裝置A之情形，連設 於矽點形成室亦可。 [6]實驗 接著’針對被終端處理之矽點形成之實驗例予以說明 〇 (1)實驗例1(被氧終端處理之砂點形成） 使用第1圖所示之類型的矽點形成裝置。 -34- 1327174 (^1)砂點形成室中之矽點形成工程 不採用砂濺鍵靶材，使用氫氣和單矽烷氣體而在基板 上直接形成砂點。矽點形成條件是如下述般。 基板：以氧化膜（si〇2)覆蓋之矽晶圓 室容量：1 80公升 局頻電源：60MHz、6kW 電力密度：33 W/L 基板溫度：4 0 0 °C 室內壓：0.6Pa 矽烷導入量：3SCCm Si( 288nm) / Η β : 〇. 5 (1 -2 )終端處理室中之終端處理工程 基板溫度：4 0 0 °C 氧氣導入量·· lOOsccm 高頻電源：13.56MHz、lkW 終端處理壓：0.6Pa 處理時間：5分 以透過電子顯微鏡（TEM )觀測如此所取得之終端處 理矽點形成基板之剖面時，可確認出各個獨立被形成，且 均勻分布地被形成高密度狀態之粒徑一致的矽點。自TEM 像測定50個矽點之粒徑，求出該平均値之時則爲7nm， 確認出形成20nm以下更可以說l〇nm以下之粒徑的矽點 。點密度約爲11.4xl012個/cm2。第7圖是模式性表示在 基板S上形成有矽點SiD之矽點構造體例。 -35- 1327174 (2 )實驗例2 (形成被氧終端處理後的矽點） 使用第1圖所示之類型的矽點形成裝置。 (2-1 )矽點形成室中之矽點形成工程 使用氫氣和單矽烷氣體，也併用矽濺鍍靶材，在基板 上直接形成矽點。矽點形成條件是如下述般。 矽濺鍍靶材閘：非晶矽濺鍍靶材 基板：以氧化膜（Si02 )覆蓋之矽晶圓 室容量：1 80公升 高頻電源：60MHz、4kW 電力密度：22W/L 基板溫度：4 0 0 °C 室內壓：0.6Pa 砂院導入量：lsccm 氫導入量：150sccm Si ( 288nm ) / H yS ： 0.3 (2-2)終端處理室中之終端處理工程 基板溫度：4 0 0 °C 氧氣導入量：lOOsccm 高頻電源：13.56MHz、lkW 終端處理壓：〇.6Pa 處理時間：1分 以透過電子顯微鏡（TEM )觀測如此所取得之終端處 理矽點形成基板之剖面時，可確認出各個被獨立形成’且 -36- 1327174 均句分布地被形成商密度狀態之粒徑一'致的砂點。自TEM 像測定50個矽點之粒徑，求出該平均値之時則爲1 〇nm， 確認出形成20nm以下之矽點。點密度約爲ι〇χ1〇ΐ2個 (3 )實驗例3 (形成被氧終端處理之矽點） 使用第1圖所示之類型的矽點形成裝置。 (3 -1 )矽點形成室中之矽點形成工程 不採用矽烷系體，而使用氫氣和矽濺鍍靶材，在基板 上直接形成矽點。矽點形成條件是如下述般。

矽濺鍍靶材閘：單晶矽濺鍍靶材 基板：以氧化膜（Si02 )覆蓋之矽晶圓 室容量：180公升 高頻電源：60MHz、4kW 電力密度：22W/L 基板溫度：400°C 室內壓：0.6Pa 砂院導入量：Isccm 氫導入量：lOOsccm Si ( 2 8 8nm ) / Η β ： 0.2 (3-2)終端處理室中之終端處理工程 基板溫度：400°C 氧氣導入量：lOOsccm 高頻電源：1 3.56MHz、1 kW -37- 1327174 終端處理壓：0.6Pa 處理時間：1 0分 以透過電子顯微鏡（TEM )觀測如此所取得之終端處 理矽點形成基板之剖面時，可確認出各個被獨立形成，且 均勻分布地被形成高密度狀態之粒徑一致的矽點。自TEM 像測定5 0個矽點之粒徑，求出該平均値之時則爲5 nm， 確認出形成20nm以下之矽點更可以說l〇nm以下之矽點 。矽點密度約爲2.0x10 12個/cm2。 (4 )實驗例4 (形成被氧終端處理之矽點） 使用第1圖所示之類型的矽點形成裝置。 (4 -1 )矽點形成室中之矽點形成工程 首先’在砂點形成室1之內壁形成砂膜，接著將該砂 膜當作濺鍍靶材而形成矽點。矽膜形成條件及點形成條件 是如下述般。

矽膜形成條件 室內壁面積：約3m2 室容量：440公升 高頻電源：13.56MHz、10kW 電力密度：23 W/L 室內壁溫度：80°C (以設置於室1之內部的加熱器加 熱） 室內壓：0.67Pa 單砂院導入量：lOOsccm -38- 1327174 氫導入量：150sccm Si ( 288nm ) / Η β ： 2.0 點形成條件

基板：以氧化膜（Si02 )覆蓋之矽晶圓 室容量：440公升 高頻電源：13.56MHz、5kW 電力密度：1 1 W/L 室內壁溫度：80°C (以設置於室1之內部的加熱器加 熱） 基板溫度：43 0°C 室內壓：0.67Pa 氫導入量：15〇Sccm (不使用單矽烷氣體）

Si ( 288nm ) / Η β ： 1.5 (4·2 )終端處理室中之終端處理工程 基板溫度：400°C 氧氣導入量：lOOsccm 高頻電源：13.56MHz、lkW 終端處理壓：〇.6Pa 處理時間：5分 以透過電子顯微鏡（TEM )觀測如此所取得之終端處 理矽點形成基板之剖面時，可確認出各個被獨立形成，且 均勻分布地被形成高密度狀態之粒徑一致的矽點。小的點 爲5nm至6nm，大的爲9nm至llnm。自TEM像測定50 個矽點之粒徑，求出該平均値之時則爲8nm，確認出實質 -39- 1327174 形成10nm以下之矽點。矽點密度約爲7.3X1011個/cm2。 (5 )實驗例5 (形成被氧終端處理後之矽點） 使用第1圖所示之類型之矽點形成裝置 (5 -1 )矽點形成室中之矽點形成工程 首先，在矽點形成室1之內壁以實驗例4之矽膜形成 條件形成矽膜，接著，將該矽膜當作濺鍍靶材而形成矽點 。矽點形成條件除將室內壓力設爲1.34Pa，將Si( 28 8nm )/ Η石設爲2.5之外，其餘與實驗例4相同。 (5-2 )終端處理室中之終端處理工程 與實驗例4相同執行終端處理。 以透過電子顯微鏡（ΤΕΜ )觀測如此所取得之終端處 理矽點形成基板之剖面時，可確認出各個被獨立形成，且 均勻分布地被形成高密度狀態之粒徑一致的矽點。小的點 爲5nm至6nm，大的爲9nm至llnm。自ΤΕΜ像測定5〇 個矽點之粒徑，求出該平均値之時則爲1 〇nm，確認出實 質形成10nm以下之矽點。矽點密度約爲7.0χ1〇ιι個/em2 (6 )實驗例6 (形成被氧終端處理後之矽點） 使用第1圖所示之類型之矽點形成裝置 (1 )矽點形成室中之矽點形成工程 首先，在矽點形成室1之內壁以實驗例4之矽膜形成 條件形成矽膜’接著’將該矽膜當作濺鍍靶材而形成矽點 -40- 1327174 。砂點形成條件除將室內壓力設爲2 681>3，將si )/ HySgx爲4.6之外，其餘與實驗例4相同。 (6_2)終端處理室中之終端處理工程 與實驗例4相同執行終端處理。 以透過電子顯微鏡（TEM )觀測如此所取得二 理砂點形成基板之剖面時，可確認出各個被獨立开 均句分布地被形成高密度狀態之粒徑一致的矽點。 像測定5 0個矽點之粒徑，求出該平均値之時則爲 確認出實質形成20nm以下之矽點。矽點密度約 1011 個 /cm2 〇 (7 )實驗例7 (形成被氧終端處理後之矽點） 使用第1圖所示之類型之矽點形成裝置 (7-1)矽點形成室中之矽點形成工程 首先’在矽點形成室1之內壁以實驗例4之史 條件形成矽膜’接著，將該矽膜當作濺鍍靶材而充 。矽點形成條件除將室內壓力設爲6.70Pa，將Si )/ H0設爲8.2之外，其餘與實驗例4相同。 (7-2 )終端處理室中之終端處理工程 與實驗例4相同執行終端處理。 以透過電子顯微鏡（TEM )觀測如此所取得；2 理矽點形成基板之剖面時，可確認出各個被獨立1 均勻分布地被形成高密度狀態之粒徑一致的矽點。 像測定5 0個矽點之粒徑，求出該平均値之時則爲 確認出實質形成20nm以下之矽點。矽點密度約 (2 8 8 nm

:終端處 y成，且 自TEM 1 3 nm » 爲 6 · 5 X 7膜形成 ;成矽點 (2 8 8 n m -終端處 ;成，且 自T E Μ 1 6nm， 爲 6.1 χ -41 - 1327174 ΙΟ1 】個 /cm2。 除上述之外，針對使用第1圖之裝置，與實驗例1至 實驗例4之時相同形成矽點，予以終端處理，除使用氮氣 取代氧氣之外，其他亦與實驗1至實驗4之情形相同，以 透過電子顯微鏡（TEM )觀測如此所取得之終端處理矽點 形成基板之剖面時，可以取得與實驗例1至實驗例4之情 形各相同之觀測結果。 再者，針對由以上之實驗所取得之被終端處理之矽點 ，測定光致發光時，可以確認出高亮度。 [7]矽點形成裝置之又其他例 接著，針對在矽點形成室中，可以實施終端處理工程 之矽點形成裝置之例，參照第6圖予以說明。 第6圖所示之矽點形成裝置C是在第1圖所示之裝置 A中將矽點形成室1當作終端處理室而予以利用者。該裝 置C中，支持器2是經由絕緣構件11而被設置在室1， 並且被連接於切換開關SW。開關SW之一方的端子是被 接地，另一方之端子是經由匹配箱401而被連接於高頻電 源40。再者，可以藉由噴嘴N將終端處理氣體從終端處 理用氣體供給裝置9供給至室1內。 於第6圖中，對實質上與第1圖之裝置A之零件等相 同之零件賦予與第1圖之裝置相同的參照符號。 當藉由裝置C時，終端處理前之矽點形成工程中，藉 由開關SW之操作使支持器呈接地狀態，與裝置A之情形 -42- 1327174 相同’可以在基板s上形成矽點。終端處理工程中，藉由 開關SW之操作將支持器連接於電源4〇，使用終端處理用 氣體供給裝置9和該電源40而形成終端處理用電漿對 基板上之矽點施予終端處理。 並且’桌6圖之裝置C的終端處理工程中，以不擺鍍 砂濺鍍靶材30之方式’或是抑制成可以忽視程度之方式 ’調整高頻電力或室內壓爲佳。 [產業上之利用可行性] 本發明是可以利用於形成當作單一電子裝置等之電子 裝置材料或發光材料使用之微小粒徑的砂點。 【圖式簡單說明】 第1圖是表示本發明所涉及之矽點形成方法之實施所 使用之裝置之1例的槪略構成圖。 第2圖是表示電漿發光分光測量裝置例之方塊圖。 第3圖是執行排氣裝置之排氣量（矽點形成室內壓） 之控制等之電路例的方塊圖。 第4圖是表示矽點形成裝置之其他例的圖式。 S 5圖是表示形成矽膜之靶材基板和電極等之位置關 係圖。 第6圖是表示矽點形成裝置之又一其他例的圖式。 第7圖是模式性表示在實驗例所取得之矽點構造例之 圖式 -43- 1327174 【主要元件之符號說明】 A :矽點形成裝置 S :矽點形成對象基板 1 :矽點形成室 2 :基板支持板 2 1 :加熱器 3 :放電電極 31 :矽膜 30 :矽濺鍍靶材 4:放電用高頻電源 41 :匹配箱 5 :氫氣供給裝置 6 :矽烷系氣體供給裝置 7 :排氣裝置 8 :電漿發光分光測量裝置 81、82 :分光器 83 :運算部 8 0 :控制部 1 0 0 :終端處理室 20 :基板支持器 2 0 1 :加熱器 301 :放電電極 4 0 :筒頻電源 401 :匹配箱 -44 - 1327174 70 :排氣裝置 9 :終端處理用氣體供給裝置 R :基板搬送室

Rob :基板搬送機器人 V 1、V 2 :閘閥 B :矽點形成裝置 1 0 0 :靶材形成室 V :閘閥 2’ ：基板支持器 2 0 1 ’ ：加熱器 3 ’ ：電極 4 ’ ：電源 4 1，：匹配箱 5 ’ ：氫氣供給裝置 6’：矽烷系氣體供給裝置 7 ’ ：排氣裝置 T :靶材基板 SP :室1內之台 CV :搬送裝置 C :矽點形成裝置 1 1 :絕緣構件 S W :切換開關 -45-

Claims (1)

1327174 十、申請專利範圍 ι —種矽點形成方法，其特徵爲： 包含： 矽點形成工程，在配置有矽點形成對象 成室內導入矽烷系氣體及氫氣，藉由對該些 電力’使在該室內，發生電漿發光中波長在 子的發光強度Si(288nm)和波長在484nm 光強度Η冷之比[Si( 288nm) / H；S]爲10.0 成用電漿，在該電漿之狀態下，於上述基體 和 終端處理工程，是在終端處理室內配置 形成工程形成有矽點之基體，於該終端處理 氧氣體及含氮氣體中所選出之至少一種的終 ，並對該氣體施加高頻電力使發生終端處理 終端處理用電漿之狀態下，將該基體上之矽 理， 於上述矽點形成工程之前，在上述矽點 矽濺鍍靶材，在該矽點形成工程中倂用藉由 用電漿對該靶材進行的化學濺鍍。 2.如申請專利範圍第1項所記載之矽 其中上述矽點形成室是兼作上述終端處理室 3-如申請專利範圍第1項所記載之矽 其中，上述終端處理室是連設於上述矽點形 基體之矽點形 氣體施加高頻 2 8 8nm之砂原 之氫原子之發 以下之矽點形 上形成矽點； 藉由上述矽點 室內導入自含 端處理用氣體 用電漿’在該 點予以終端處 形成室內設置 上述矽點形成 點形成方法， 〇 點形成方法， 成室之室。 -46-