[发明专利]硅点形成方法及装置以及带硅点和绝缘膜的基板的形成方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及用作电子器件材料或发光材料等的微小尺寸的硅点(所谓硅纳米粒子)的形成方法及装置。本发明还涉及可用于MOS型电容器、MOS型FET等半导体器件的重叠硅点和绝缘膜而形成的带硅点和绝缘膜的基板的形成方法及装置。

背景技术

作为硅点的形成方法，已知用准分子激光等在惰性气体中加热硅而使其蒸发来形成的物理方法，还已知气体中蒸镀法(参照神奈川县产业技术综合研究所研究报告第9期/200377～78页)。后者是通过高频感应加热或电弧放电代替激光来加热硅而使其蒸发的方法。

此外，例如日本专利特开2004-179658号公报中记载有如下的方法：作为材料气体，依次向CVD处理室内导入甲硅烷和二氯甲硅烷，在加热了的基板上形成硅点。该方法中，经过在基板上形成用于硅点生长的核的工序，由该核生长成硅点。

然而，通过激光照射加热硅而使其蒸发的方法中，难以在控制能量密度均匀的情况下对硅照射激光，不易统一硅点的粒径和分布密度。

在气体中蒸镀法中，发生硅的不均匀的加热，因此难以统一硅点的粒径和分布密度。

此外，采用所述的CVD法的硅点的形成中，在基板上形成作为硅点生长的基础的核时，必须将基板加热至550℃以上的高温，无法采用耐热温度低的基板，因此基板材料的选择范围被缩小。另外，如果在高热下形成硅点，则存在例如硅点表面的Si-H键断裂而产生缺陷或硅点相互聚集等不良影响。

由于这些问题，为了在较低温度下形成硅点，也正在研究采用等离子 体CVD法的硅点形成方法及装置。

对于绝缘性膜的形成，已知例如使作为绝缘性膜形成对象的基板热氧化而形成绝缘性的热氧化膜的方法(例如在800℃～900℃左右的高温下使硅基板热氧化而形成绝缘性的氧化硅膜的方法)(例如参照所述日本专利特开2004-179658号公报)，但该方法中无法采用耐热温度低的基板，因此基板材料的选择范围被缩小。

但是，还已知采用将绝缘膜形成用的气体等离子体化，基于该等离子体在基板上于较低温度下形成绝缘膜的等离子体CVD法的绝缘膜形成方法。

在这里，对于等离子体CVD法而言，很早以前就已知使用平行平板电极生成电容耦合型等离子体的方法，但该方法在使电极大型化方面存在极限，不适宜用来在大面积的基板上实施膜形成等的等离子体处理，所以目前如下的方法受到关注：在等离子体生成室的外侧或内侧设置天线，对该天线施加高频电力，从而由等离子体生成室内的气体生成电感耦合等离子体。

从可以使投入电力的利用效率提高等角度来看，在等离子体生成室内配置有天线的内部天线型的电感耦合等离子体CVD装置特别受到关注。该类型的等离子体CVD装置记载于例如日本专利特开2001-35697号公报中。

日本专利特开2001-35697号公报中还记载了如下的内容：如果使用内部天线，则伴随投入高频电力的增加所产生的等离子体的高密度化，天线导体的静电耦合引起的等离子体电位的上升变得显著，容易在等离子体生成室内发生异常放电，离子加速能量因等离子体电位的上升而变大，形成于基板上的物体可能会发生等离子体损伤，所以重要的是施加的高频电压的低工作电压化，因此需要降低天线的电感。

并且，记载了如下的内容：为了抑制伴随天线大型化的电感增加，天线以在不环绕的状态下终止的线状导体构成平面结构(二维结构)，藉此可以降低天线电感。

非专利文献1：神奈川县产业技术综合研究所研究报告第9期/200377～78页

专利文献1：日本专利特开2004-179658号公报

专利文献2：日本专利特开2001-35697号公报

发明的揭示

然而，即使为了在较低温度下也可以形成硅点或绝缘膜而采用等离子体CVD法，或者为了使投入电力的利用效率提高等目的而采用使用配置于等离子体生成室内的天线的电感耦合等离子体CVD法，又或者为了在抑制自该内部天线的异常放电以及等离子体对被处理基板和形成于其上的硅点或绝缘膜造成的损伤的同时，生成高密度等离子体来形成所需的硅点或绝缘膜，采用经低电感化的天线，也都仍然存在问题。

即，根据本发明人的研究，等离子体并不是在激发后立即达到稳定的状态，在激发后存在不稳定的状态，也会发生异常放电，从开始激发等离子体至稳定化为止需要时间，而且即使使用同一等离子体CVD装置并使气体导入量、投入电力等等离子体生成条件相同，该至稳定化为止所需的时间在每次等离子体激发中也会有所不同。