JPH0225574A - 堆積膜形成装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、気相成長法による機能性堆積膜の形成装置に
関する。より詳細には、本発明は、堆積膜の特性を組成
成分ごとに独立に制御でき、且つ大面積に形成可能な堆
積膜形成装置に関する。

〔従来技術の説明〕

堆積膜を大面積にわたり、低コストで形成することは、
光入力センサーデバイス、電子写真用の感光デバイス、
光起電力素子液晶駆動回路等の半導体デバイスを作成す
るにあたって、切に要求されていることである。

従来、気相成長法を用いた堆積膜形成にあっては、成膜
用原料ガスを分解するエネルギーとして、プラズマ、熱
、光等が用いられ、大面積の堆積膜を形成することがで
きるとされている。しかしながら、いずれにしろ成膜用
原料ガスとして、単一のガスを用いることはまれであり
、単一の組成の堆積膜を形成する場合であっても成膜用
の原料ガスの他に、希釈用のガスが用いられる。また、
複数の成分からなる堆積膜を気相成長法により形成する
場合、複数の成膜用原料ガスを予め混合して成膜室に導
入するのが一般的である。

ところがこのようにして行う従来の堆積膜形成方法にあ
っては以下のような問題点が存在する。

即ち、先ず、単一の組成の堆積膜を形成する場合であっ
ても、堆積膜の特性を向上させるためには、原料ガスと
希釈ガスの混合比をはじめとする各種の成膜のパラメー
タを最適化する必要があり、許容される成膜パラメータ
の条件範囲が比較的狭い範囲に限定される。また複数の
成分の堆積膜を形成する場合については、各膜構成成分
用の原料ガスは分解エネルギーのレベルに違いがあり、
従って成膜室に導入される成膜用の原料ガスの流量比等
の各種成膜パラメータは単一組成膜の堆積の場合より、
さらに限定される場合が多い、そして、堆積される膜の
膜質を低減させないように、前記流量比を変化させるこ
とがかなり難しいという問題もある。

更に、複数の成膜用原料ガスを分解する場合、関係する
諸条件を微妙に制御する必要があり、したがって制御可
能な膜特性及び膜組成の範囲も限定されたものであった
。

上述の問題点を解決するについて各成膜用原料ガスを独
立に活性化し、活性化後のそれらのガスを混合して相互
反応せしめて堆積膜を形成する方法が提案されている（
特開昭６１−１７９８６９号公報参照）、この堆積膜形
成法によれば、各成膜用ガスの活性化を独立に制御でき
ることから、単一の組成の膜の場合には膜特性の向上の
ための成膜パラメータが広範囲化でき、複数の組成の堆
積膜の場合には所望の組成成分比の堆積膜の膜質を落と
さずに広範囲の成膜パラメータで得ることができる。

ところが、該堆積膜形成法を用いた堆積膜形成装置は、
従来の混合ガスを用いた堆積膜形成法の装置に比べ、大
面積にわたって堆積膜を形成するには困難な点があった
。つまり、従来の混合ガスを用いた堆積膜形成法では、
混合ガスに対し、分解エネルギーを広範囲にわたって付
加することができれば、大面積化は比較的容易であった
のに対し、各成分ガスを独立に活性化して、堆積膜を形
成する方法では、活性化した後のガスを各々混合して、
堆積膜を形成するため、膜厚や膜質にムラができること
が多く、活性化されたガスを均一に大面積にわたって混
合して、堆積膜を形成するのは困難であった。具体的に
は第６図に示すような複数のノズルを用いたものや、リ
ング状の吹き出し口を用いたものが提案されているが、
いずれもノズルやリングとの距離で１ｌｆｉ厚や膜質に
ムラが生じ、大面積にわたって均一な膜質の堆積膜を形
成するためには十分ではなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前述の従来技術における問題点を解決
し、複数の成膜用ガスを独立に活性化して、混合させて
堆積膜を形成する方法を用いながら、なおかつ、大面積
にわたって均一な膜質の堆積膜を形成できる堆積膜形成
装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明者は、従来の堆積膜形成装置における前述の諸問
題を克服して上述の本発明の目的を達成すべくａ意研究
を重ねた結果、複数の成膜用原料ガスを、それぞれ各別
の棒状のマイクロ波伝達アンテナを備えた活性化空間に
おいて、該棒状アンテナに伝達されたマイクロ波の作用
により棒状アンテナのまわりでプラズマ状態に活性化し
、該活性化されたそれぞれの成膜用原料ガスを棒状アン
テナの長軸方向に対して垂直の方向に輸送し、該活性化
されたそれぞれの成膜用原料ガスを複数のガス導入口を
介して成膜空間に４人して混合し、活性化されたガスの
相互反応により基体上に堆積膜を形成せしめる装置にお
いて、該ガス導入口の形状及び各ガス導入口間の距離が
、基板上に形成される堆積膜の膜厚及び膜質に関係する
という知見を得た。

本発明は、該知見に基づいて更なる研究を続けた結果完
成せしめたものであり、その骨子とするところは２種又
はそれ以上の成膜用原料ガスをそれぞれ各別の活性化空
間において分解エネルギーを介して活性化し、該活性化
されたガスをそれぞれ各別のガス導入口を介して成膜空
間に導入して混合し、該成膜空間内に設置された基体の
表面近傍で活性化されたガスが相互反応して該基体上に
堆積膜が形成されるようにした堆積膜形成装置であって
、前記複数の活性化空間がそれぞれ棒状のマイクロ波伝
達アンテナを備えており、！１）状アンテナに伝達され
たマイクロ波によりそれぞれの成膜用原料ガスが棒状ア
ンテナのまわりでプラズマ状態に活性化され、かつ活性
化されたそれぞれのガスが棒状アンテナの長軸方向に対
して垂直の方向に輸送されるようにし、さらに、前記そ
れぞれのガス導入口を短軸に対する長軸の長さが少なく
とも２倍である長方形状または長円形状とするとともに
、該複数のガス導入口をその短軸の長さ以下の距離に近
接して平行に設置したことを特徴とする堆積膜形成装置
にある。

以下、図面を・用いて本発明について詳細に説明する。

第１図は本発明の堆積膜形成装置の基本的な一例の短軸
方向の断面略図である。１０１〜１０４はマイクロ波を
伝達するための棒状アンテナであり、導波管から棒状ア
ンテナにマイクロ波を伝達させて、棒状アンテナのまわ
りに成膜用原料ガスを放電させ、活性化する。ここで棒
状アンテナの材質は、ＳＵＳ、Ｎ１等の金属でも良いし
、あるいはｓｉｏ、ｌ　Ａｊ！ｇｏｓ等の誘電体であっ
ても良い、また、棒状アンテナの直径は材質、導波管の
径、成膜チャンバー全体の大きさによって適宜決定され
るが、１０Ｒ〜１００ｍが望ましい、また棒アンテナの
長さは、形成する堆積膜の面積により、所望に従って決
定される。このような棒状アンテナにマイクロ波を伝達
して、そのまわりにプラズマを発生させることにより、
マイクロ波によって大きな電力を投入でき、かつ長尺状
に均一に成膜用ガスを活性化することができる。

このようにしてそれぞれ各別に活性化した成膜用ガスを
長方形状あるいは長円形状であり短軸に対する長軸の長
さが２倍以上であり、短軸の長さ以下の距離に近接して
平行に設置された複数のガス導入口１）４〜１）７から
成膜空間に導入して混合し、相互反応により基体１）９
上に堆積膜を形成する。

第２図は、活性化したガスを成膜空間に導入するための
ガス導入口の形状を示した図である。ここで複数の長方
形状のガス導入口２０１〜２０４の短軸の長さをａ、長
軸の長さをｂ、各ガス導入口間の距離をＣとすると、ａ
：ｂ：ｃの比率によって、形成される堆積膜の膜厚及び
膜質の分布が変化することが判明した。

例えば、Ｈ２で１０％に希釈した５ｉＨ４（以下ＳｉＨ
４／Ｈｚと記す）とＨ□で５％に希釈したＧ（ＩＨ４（
以下ＧａＨ４／Ｈｚと記す）を別々にマイクロ波を印加
して活性化し、水素化アモルファス５ｉＧｓ　（以下ａ
−３ｊＧｅ：Ｈと略記する）を堆積した場合、ａ：ｂ：
ｃのとり方によっては、ａ−３ｉＧｅ：Ｈの膜組成にム
ラが生じる。第８図はガス導入口２１Ｏ１，２０３から
５ｉＨａの活性種を、ガス導入口２０２，２０４からＧ
ｅＨ，の活性種を導入した場合の堆積膜の組成比のムラ
の様子を示す、横軸はガス導入口の短軸方向の位置でＡ
ＢＣＤは第２図のガス導入口２０１〜２０４の位置に対
応している。縦軸はａ　−Ｓ　ｉ、Ｇｅ＋−ｘ　：　Ｈ
の組成比Ｘを示す。

ここで膜組成のムラをＸの変動中ΔＸで示すことにする
。（ただし、ＸはＸＭマイクロアナライザーによる測定
により決定した。）ｂ／ａ、ｃ／ａをそれぞれ変化させ
た装置で、同様の組成のａ−３ｉＧｅ：Ｈ膜を形成した
場合の組成比Ｘの変動中ΔＸは第９図、第１０図に示す
とおりであった。第９図、第１Ｏ図より明らかなように
ｂ　／　ａすなわち短軸の長さに対する長軸の長さの比
を２倍以上にとり、ｃ　／　ａすなわち短軸の長さに対
する各導入口間の距離の比を１倍以下にとることによっ
て、短軸方向の５１ｇＧ５＋−ｘｌｌｌの膜組成Ｘのバ
ラ・ンキΔＸが大巾に減少することかわった。

ここで、第９図でｂ　／　ａを変化させる場合には長軸
を２０１で一定にして、短軸の長さを変化させた。また
ｂ　／　ａを変化させる時ｃ　／　ａは１／２に固定し
た。またｃ　／　ａを変化させる場合は、ａ−２，５Ｃ
１ｌ、　　ｂ−２０ｅｓｉで一定とした。５ｆＨｎ　／
Ｈ２及びＧｅＨ，／Ｈｚの流量は、ａ−２０ｃｍ。

ｂ”２０ｃｍの場合５ｉＨａ　／Ｈｔ　、ＧｅＨａ　／
Ｈｚともに８００ａｃｃｍとし、ａを変化させた場合、
ａの変化に比例して流量を変化させた。成膜室の内圧は
２Ｑ　ｔｍ　Ｔｏｒｒで、印加するマイクロ波電力は、
５ｉＨｎ／Ｈ１側が８００Ｗ、ＧｅＨａ　／Ｈｚ側が３
００Ｗとした。また、ガス導入口と基板間の距離は８備
とした。ここでガス導入口と基板間の距離を例えば１６
ａ１と大きくすることによって、第９図の一点鎖線のグ
ラフのように膜組成のバラツキΔＸを小さくすることが
できるが、この場合堆積速度が、３ｃｍの場合に比べて
、１／４以下になってしまうため、ガス導入口と基板間
の距離を広げることによって、堆積膜の均一性を向上さ
せるのは実用的ではない。

以上の例は、５ｉＨａ／ＨｚとＧｅＨａ／Ｈｚを別々に
活性化し・、活性化したガスを混合して、反応させて、
ａ−３ｉＧｅ：Ｈ膜を堆積した場合のガス導入口の形状
及び配置と堆積膜の均一性の関係を示したものであるが
、ａ−５ｉＣ：Ｈ膜等の他の組成の堆積膜あるいは、単
一組成の堆積膜を形成する場合も、複数のガスを別々に
活性化する場合にはいずれの場合も前記の例と同様の結
果が得られた。

すなわち、長方形状あるいは長円形状のガス導入口の短
軸の長さに対する長軸の長さの比は、好ましくは２倍以
上、より好ましくは４倍以上、最適には８倍以上である
ことが望ましい、また短軸の長さに対する各ガス導入口
間の距離の比は好ましくは１倍以下、より好ましくは１
／２倍以下、最適には１／４倍以下であることが望まし
い。

このような形状及び配置にガス導入口を設置することに
より、堆積膜の均一性を大巾に向上させることが可能と
なった。ここで、ガス導入口の長軸方向の長さを所望の
値に定めることにより、所望の大きさに堆積膜の形成領
域を拡大することができる。また短軸の方向には、平行
に設置するガス導入口の数を増やすことによって、所望
の大きさに堆積膜の形成領域を拡大することができる。

したがって、複数の成膜用ガスを別々に活性化しながら
、所望の面積に均一に堆積膜を形成することが可能とな
った。

さらに、後に詳述する第５図に示す堆積膜形成装置のよ
うに、基体を短軸の方向に移動させることによって、短
軸の方向にさらに大きな面積に、連続的に堆積膜を形成
することが可能である。また、基体を移動させることに
よって短軸の方向の膜質の均一性もより一層向上させる
ことができる。

本発明の堆積膜形成装置により、複数の成膜用ガスを独
立に活性化することによって、複数の成膜用ガスの活性
化率を独立に制御し、堆積膜の膜質あるいは組成成分の
比率を膜質を悪化させることなく、広範囲にかつ微妙に
制御できるという利点を保ちながら、なおかつ大面積で
均一な堆積膜を形成することが可能となった。

ここで本発明の堆積膜形成装置に使用する複数の成膜用
ガスぼ２種類以上のものであり、前述の説明の成膜用ガ
スのようにそれぞれが混合ガスであっても良い、また本
発明は成膜用ガスの種類によって限定されるものではな
い。

また、長方形状あるいは長円形状のガス導入口を形成す
る仕切り仮１０５〜１０９は互いに平行であってもよい
し、平行でなくてもよい。また、その材質は、ＳＵＳあ
るいはＡ１等またはその上にＮｉ等をメツキしたもので
あってもよい。

さらに、マイクロ波を伝達する棒状アンテナは大電力を
投入するために、導波管に第７図に示すように垂直に取
り付け、成膜チャンバーとはＳｉｎｇ　、ＡｆｚＯｓ等
によって絶縁されていなければならない、また短軸方向
のガス導入口の数を増やす場合には、−本の導波管に複
数の棒状アンテナを取りつけることもできる。その場合
各棒状アンテナに配分する電力は棒状アンテナの導波管
に差し込む部分の長さで調整することができる。

また反射波は終端７０９，７１０及びチューナー７０７
．７０８でできるだけ少なくなるように調整する。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明についてさらに詳細に説明す
るが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではな
い。

ス玉ＬｆＬＬ 第３図及び第４図は、本発明の堆積膜形成装置の一例で
ある。

第３図において、３０１〜３０４はマイクロ波伝達用の
棒状アンテナであり、第４図においては、４０１〜４０
４にあたる、第４図４０５〜４０７の導波管から長さ３
２ｃｍの棒状アンテナ４０１〜４０４にマイクロ波を伝
達し、第３図に示すように棒状アンテナのまわりにプラ
ズマを起こして、成膜用ガスを活性化する。また第３図
の装置のもう一つの特徴は基板移送機構３０５によって
基板３０７を矢印の方向に往復して移動させることによ
り、第４図における長軸（α−α′）方向のみならず、
短軸（β−β′）方向にも大面積にわたって堆積膜を形
成できる点である。

以下、第３図・、第４図の堆積膜形成装置を用いて、ア
モルファスシリコンカーバイト膜（以下ａ−５ｉＣｒＨ
膜と略記する）を成膜した例を示す。

ガス導入管３０８及び３１）から、それぞれ夏（２を１
５０ｉｃｅ−とＡｒを３００ｓｅｃｓ導入し、棒状アン
テナ３０１及び３０４に導波管４０５からそれぞれ４０
０Ｗの２．４５ＧＨｚのマイクロ波を伝達して、しきり
板３１２と３１３及び３１５と３１６でしきられた空間
にプラズマを起こし、水素の活性種（以下Ｈ０と略記す
る）を生成した。同時にガス導入管３０９から、ＣＨ，
を１００ｓｃｃ−導入し、棒状アンテナ３０２に導波管
４０６から２００ＷＷのマイクロ波を伝達して、しきり
板３１３と３１４の間の空間にプラズマを起こし、ＣＨ
，の活性種を生成した。さらに同時にガス導入管３１０
からＳｉＦ４を１５０ｓｅｃ−とＡｒを２００ｓｅｃ−
導入し、棒状アンテナ３０３に導波管４０７から４００
Ｗのマイクロ波を伝達して、しきりＦｉ３１４と３１５
の間の空間にプラズマを発生させ、５ＩＦ４の活性種を
生成した。

そして、２ｃ１）Ｘ３５ｃｍの長方形ガス導入口３１７
．３２０からＨ”を１ｃｍＸ３５ｃｍのガス導入口３１
８からＣＨ４の活性種を１．５ｃｍＸ３５ｅ＊のガス導
入口３１９からＳ　ｉ　Ｆ　ａの活性種を成膜空間３２
１にそれぞれ導出して混合し、内圧８ｗＴｏｒｒで互い
に反応させて、赤外線ランプ３２２で２７０℃に加熱し
た３０Ｃ１ｌＸ３０備のガラス基香反３０６にａ−３ｉ
Ｃ：Ｈ膜を堆積した。ここで基板３０６は移送機構３０
５によって、第４図におけるβ−β′の方向に５　ａｓ
　／　ｓｅｃの速度で往復させた。

膜特性を評価した結果、膜厚は１．４μｍ、堆積レート
は２３．３人／ｓｅｃ　　σＦ　−１，６Ｘ　１０−’
Ω−’　ｅｌｍ　−’σ、＝７．８Ｘ１０−目Ω−’ｃ
ｓ−’、　Ｅｇｏｐｔ−２，ＯｅＶであった。また各特
性の基板面内のバラツキは、膜厚、ｌｏｇ　ｆ’ｐ　、
　ｌｏｇ　ｅ、ともに±ｌθ％以内、Ｅｇｏｐｔは±２
％以内であった０以上のごとく、本発明の堆積膜形成装
置を用いて、大面積にわたって均一に良質のａ−３ｉＣ
：Ｈｌｌｌを堆積できた。

また、Ｈ”とＳ　ｉ　Ｆ　ａの活性種とＣＨ，の活性種
の生成量をそれぞれ独立に制御できることから、ａ−３
ｉＣ：　Ｈ膜の組成成分比を変化させ、所望の光学的バ
ンドギャップの膜を、膜質を悪化させず、所望の堆積レ
ートで堆積させることが可能となった。

本実施例では、基板を短軸（β−β′）方向に往復移動
させることにより、長軸（α−α′）方向だけでなく、
短軸（β−β′）方向にも堆積膜形成領域を拡大できる
が、長軸（α−α′）方向の基板の長さはマイクロ波を
伝達する棒状アンテナの長さで決定され、短軸（β−β
′）方向の基板の長さは、往復移動させる際の移動距離
で決定され、どちらも所望に従って変化させることがで
きるので、所望に従って長軸（α−α′）方向及び短軸
（β−β′）方向に大面積の堆積膜形成領域を得ること
ができる。

また本実施例では、ａ−３ｉＣ：　ＨＷ４の形成を例に
挙げたが、もちろん他の組成の堆積膜を形成することも
できる。

さらにマイクロ波を伝達する棒状アンテナの数は本実施
例の数に限られず、さらに多数の棒状アンテナを用いて
もよい。

λ１班ｌ 第５図は、本発明の堆積膜形成装置の一例である。第５
図のマイクロ波によるプラズマの発生の方法は、第３図
、第４図と同じであるが、本実施例の特徴は湾曲させる
ことが可能な基板５０５をロールに巻きつけ連続的にロ
ール５０７から送り出して、堆積膜を形成しロール５０
６に巻きとることにより、第４図における短軸（β−β
′）方向に連続的に大面積に堆積膜を形成することがで
きる点にある。

第４図長軸（α−α′）方向には、棒状のマイクロ波ア
ンテナの長さを延長することにより、大面積化できるの
で、所望の幅で、所望の長さの領域に大面積に連続的に
堆積膜を形成できる。

以下第５図の堆積膜形成装置を用いて、アモルファスシ
リコンゲルマニウム膜（以下ａ−３ｉＧｅ：Ｈ膜と略記
する。）を堆積した例を示す。

ガス導入管５０８及び５！１から、それぞれ■（。

を１５０ｓｅｃｗとＡｒを４００ｓｃｃｍ導入し、棒状
アンテナ５０１及・び５０４に導波管４０５から、それ
ぞｈ４００Ｗの２．４５ＧＨｚのマイクロ波を伝達して
、しきり板５１２と５１３及び５１５と５１６でしきら
れた空間にプラズマを起こし、Ｈ”を生成した。同時に
ガス導入管５０９から、Ａｒで１０％に希釈したＧｅＦ
ａを３００ｉＧｅ階導入し゛、アンテナ５０２に導波管
４０６から１５０Ｗのマイクロ波を伝達して、しきり板
５１３と５１４の間の空間にプラズマを起こし、ＧｅＦ
ａの活性種を生成した。さらに同時にガス導入管５１０
から、５ＬＦａを２００ｓｃｅ−とＡｒを２００５ｃ（
ｓ導入し、アンテナ５０３に導波管４０７から３００Ｗ
のマイクロ波を伝達して、しきり板５１４と５１５の間
の空間にプラズマを発生させ、５ｔＦ４の活性種を生成
した。

そして、３ｃｍ＋Ｘ３５ａｌｌの長方形ガス導入口５１
７゜５２０からＨｌを１ｃｓＸ３５ａｓのガス導入口５
１ＢからＧｅＦｓの活性種と１，５ａａＸ３５ｅ＠のガ
ス導入口５１９からＳｉＦ、の活性種を成膜空間５２１
にそれぞれ導入して混合し、内圧５０ｍＴｏｒｒで互い
に反応させて、赤外線ランプ５２３で２４０℃に加熱し
た幅３０鴎のステンレス基板５０５を５ｅｓ／ｓｉｎの
速度で移動させながらａ−５ｉｄｅ：Ｈ膜を堆積した。

ここで湾曲させることが可能な基板５０５の例としては
、上記の他にアルミニウムまたは耐熱性のポリエステル
やポリイミド等を用いることができる。前記の条件でａ
−３ｉＧｅ：　Ｈｌｌを２４０℃に加熱したガラス基板
に堆積し、膜特性を評価した結果を第１表丸２に示した
。他のデータはＧｅＦａの流量及びＧｅＦａを活性化す
るマイクロ波の電力を変化させた場合の結果である。

第１表は、Ｇ　ｅ　Ｆ　４の活性化量を独立に制御する
ことによってａ−３ｉＧｅ：Ｈ膜の組成を変化させ、光
学的バンドギャップ（Ｅｇｏｐｔ）の異なる膜を作成し
た例である。５ｔＦｎとＧｅＦａの混合ガスをプラズマ
により分解する。従来の堆積膜形成法では、Ｅｇｏｐｔ
の小さいａ−３ｒ（ｚｅ：Ｈ膜を作成しようとすると、
光導電率（ｅ、）が低下し、暗導電率（σ１）が上昇し
て膜質が悪化することが多かったが、・本発明の装置で
は、Ｇ　ｅ　Ｆ　４の活性化を独立に制御できることに
より、Ｅｇｏｐｔの小さい５ｉＧｓ膜まで良好な膜質の
ものが容易に得られた。

また、Ｈｏの生成量及び５ｉＦｎの活性種の生成量をＧ
　ｅ　Ｆ　ａの活性種の生成量と同時に変化させること
により、はぼ同じＥｇｏｐｔで堆積レートの異なる堆積
膜形成を行うこともできた。

ここで堆積したａ−３ｉＧｅ：Ｈ膜の基板上の堆積速度
の分布は３％以内、５１ｇＧｅ＋−＋＋の組成比Ｘの分
布は２％以内、電気伝導度σの分布は５０％以内であっ
た。すなわち幅３０ａｍで所望の長さにわたって均一な
ａ−３ｉＧθ　：Ｈ膜を堆積できた。

以上のごとく、第５図の堆積膜形成装置により、大面積
にわたって均一にａ−３ｉＧｅ膜を形成できた。また、
Ｓ　＋　Ｆ　ａの活性種とＧ　ｅ　Ｆ　４の活性種の生
成量を独立に制御することにより、所望のバンドギャッ
プの良質なａ−３ｉＧｅ　　：ＨＩＩｇを所望の堆積レ
ートで容易に形成できた。

本実施例では、ａ−３ｉｄｅ　　：　８１）％の形成の
例を示したが、ガス種等を変更して複数の組成からなる
他の堆積膜を形成することもできる。

第　　１　　表 ス１」ｌ− 実施例２で示した第５図の装置を用いて、リンをドーピ
ングしたアモルファスシリコン膜（以下Ｐｄｏｐｅｄ　
ａ−３ｔ　　：　Ｈ膜と略記する。）を堆積した例を以
下に述べる。

ガス導入管５０８及び５１）から、それぞれＨｚを３０
０ｓｃｃ腸導入し、アンテナ５０１及び５０４に導波管
４０５からそれぞれ４００Ｗの２．４５ＧＨｚのマイク
ロ波を伝達して、しきり板５１２と５１３及び５１５と
５１６でしきられた空間にプラズマを起こし、Ｈｏを生
成した。同時にガス導入管５１０から、Ｓ　ｉ　Ｈ４を
３００ｓｃｃｍ＋導入し、アンテナ５０３に導波管４０
７から、３００Ｗのマイクロ波を伝達して、しきり板５
１４と５１５の間の空間にプラズマを起こし、ＳｉＨ４
の活性種を生成した。さらに同時にガス導入管５０９か
ら、Ｈｅで２５００ｐｐ−に希釈したｐＨｓを導入し、
アンテナ５０２に導波管４０６から１５０Ｗのマイクロ
波を伝達して、しきり板５１３と５１４の間の空間にプ
ラズマを発生させ、ＰＨ２の活性種を生成した。

生成したＨｏと５ｉＨａの活性種とＰＨｓの活性種を長
方形のガス導入口５１７〜５２０から成膜空間５２１に
導入して混合し、内圧１４ｍＴｏｒｒで反応させて、赤
外線ランプ５２３で２４０℃に加熱したステンレス基板
５０５を５ｃｍ／＠ｉｎの速度で移動させてＰｄｏｐｅ
ｄ　ａ−３ｔ　　：　Ｈ膜を堆積した。

前記と全く同じ条件で２４０℃に加熱したガラス基板に
Ｐｄｏｐｅｄ　ａ　−Ｓｉ　　：　ＨＩＩｇを堆積し、
膜特性を評価した結果、ＩＩＩ厚は平均１．６μｍ、堆
積レートは平均１７．８人／ｓｅａ、σｊ　−４，４Ｘ
　１０−”Ω−１億−グ、１．３Ｘ１０−”Ω−１）１
、活性化エネルギーΔＥ＝０．０８ｅＶ、Ｅｇ０９Ｌ−
１，７６ｅＶであった。

また各特性の基板面内の分布は膜厚は±５％以内、σ２
．σ６が±１５％以内で均一性は良好であった。

以上のごとく、第６図の堆積膜形成装置を用いて大面積
に均一で良質なＰｄｏｐｅｄ　ａ　−Ｓｉ　　：　Ｈ膜
を堆積できた。

また、５ｒＨａの活性種の生成量及びＰＨ３の活性種の
生成量を独立に制御できることから、Ｐｄｏｐｅｄ　ａ
−３ｔ　　：　Ｈ膜中のリンの濃度を所望に従って再現
性よ＜Ｉｌｍできた。

さらにＨｏ及び５ｉＨａの活性種の生成量を独立に制御
できる！ことから、アモルファスシリコン膜からマイク
ロクリスタルシリコン膜まで所望に従って容易に膜質を
ｗＩ？ｉでき、また堆積レートも所望に従って、膜質を
悪化させることなく制御できた。ここではＰｄｏｐｅｄ
　ａ−３ｉ　　：　Ｈｌｌの例を挙げたが、もちろんボ
ロンをドーピングしたｐ型のアモルファスシリコン膜等
地の組成の堆積膜を形成することもできる。

また以上の実施例では、合金系や不純物をドーピングし
た堆積膜の例を示したが、もちろんアモルファスシリコ
ン等の単一の組成の堆積膜も、容易に均一性よく大面積
に形成することができる。

（発明の効果〕 本発明の堆積膜形成装置は、複数の成膜用原料ガスをそ
れぞれ各別の棒状アンテナのまわりでマイクロ波の作用
により放電させて活性化し、棒状アンテナの長軸方向に
対して垂直方向に活性化した成膜用原料ガスを輸送し、
長方形状あるいは長円形状で短軸に対する長軸の長さが
２倍以上であり、短軸の長さ以下の距離に近接して平行
に設置された複数のガス導入口から成膜空間に導入して
混合し、活性化された成膜用原料ガスを相互反応させる
ようにすることにより、複数の成膜用原料ガスを独立に
活性化する利点を保ちつつ、なおかつ、大面積にわたり
均一な膜質の堆積膜を形成することが可能となつた。

すなわち、複数の成膜用原料ガスを独立に活性化するこ
とにより、各成膜用原料ガスの活性化率を独立に１）１
）？Ｈし、各活性種の生成量と反応を制御することによ
って形成する堆積膜の膜質および複数の組成成分からな
る堆積膜の場合は、その組成成分比を微妙に制御するこ
とが可能であり、原料ガスの選択性を広げ、成膜条件の
広範囲化をはかることができるという利点を保ちつつ、
なおかつ、複数の棒状アンテナにマイクロ波を伝達して
、そのまわりで成膜用原料ガスを放電させることにより
て、大電力を投入しながら広範囲で均一に成膜用ガスを
活性化することができ、さらに、長方形状あるいは長円
形状で短軸に対する長軸の長さが２倍以上であり、短軸
の長さ以下の距離に近接して平行に設置さ・れた複数の
ガス導入口から成膜空間に活性化された各々の成膜用ガ
スを導入して反応させることによって、低コストで大面
積にわたって、均一な膜質の堆積膜を形成することが可
能となった。

また短軸方向に基板を移動させることによって、広い幅
で所望の長さの大面積で均一な改質の堆積膜を形成する
ことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の堆積膜形成装置の基本的な一例の短軸
方向の断面略図である。 第２図は本発明の堆積膜形成装置のガス導入口の形状を
示す図である。 第３図は本発明の堆積膜形成装置の一例の短軸方向の断
面図である。 第４図は本発明の堆積膜形成装置の一例の内部の説明図
である。 第５図は本発明の堆積膜形成装置の一例の短軸方向の断
面図である。 第６図は従来の堆積膜形成装置の一例の概略図である。 第７図は第１図の堆積膜形成装置を上方から見た説明図
である。 第８図は本発明の堆積膜形成装置により形成した堆積膜
の第２図のガス導入口の位置に対応した組成比の分布の
グラフである。 第９図は本発明の堆積膜形成装置により、形成した堆積
膜の組成比の変動中とガス導入口の形状の関係を示すグ
ラフである。 第１０図は本発明の堆積膜形成装置により形成した堆積
膜の組成比の変動中とガス導入口の配置の関係を示すグ
ラフである。 第１図、第２図において、１０１〜１０４・・・マイク
ロ波伝達用棒状アンテナ、１０５〜１０９・・・仕切り
板、１）０〜１）３・・・ガス導入管、１）４〜１）７
・・・ガス導入口、１）８・・・成膜空間、１）９・・
・基板、１２０・・・基板ホルダー、１２１・・・基板
加熱用ヒーター、１２２・・・ガス排気口、１２３・・
・基板搬送口、２０１〜２０４・・・ガス導入口。 第３図において、３０１〜３０４・・・マイクロ波伝達
用棒状アンテナ、３０５・・・基板移送機構、３０６・
・・基板、３０７・・・基板ホルダー、３０８〜３１）
・・・ガス導入管、３１２〜３１６・・・仕切り板、３
１７〜３２０・・・ガス導入口、３２１・・・成膜空間
、３２２・・・赤外線ランプ、３２３．３２４・・・ゲ
ートバルブ基板搬送口、３２５・・・ガス排気口。 第４．　５．　６．　７図において、４０１〜４０４・
・・マイクロ波伝達用棒状アンテナ、４０５〜４０７・
・・導波管、４０８・・・成膜チャンバー４０９・・・
基板搬送口、４１Ｏ・・・ガス排気口、５０１〜５０４
・・・マイクロ波伝達用棒状アンテナ、５０５・・・基
板、５０６・・・基板巻き取りローラー５０７・・・基
板送り出しローラー、５０８〜５１）・・・ガス導入管
、５１２〜５１６・・・しきり板、５１７〜５２０・・
・ガス導出口、５２１・・・成膜空１堺、５２２・・・
ガス排気口、５２３・・・赤外線ランプ、５２４・・・
基板ロール搬出室、５２５・・・基板ロール搬入室、５
２６・・・基板冷却室、５２７・・・基板予備加熱室、
６０１〜６０３・・・活性種導入ノズル、６０４・・・
成膜空間、６０５・・・成膜チャンバー６０６・・・基
板、６０７・・・サセプター、６０８・・・ガス排気口
、７０１〜７０４・・・マイクロ波伝達用棒状アンテナ
、７０５，７０６・・・導波管、７０７゜７０８・・・
３スタブチユーナ、７０９，７１０・・・プランジャー
、７１），７１２・・・マイクロ波電源、７１３・・・
成膜チャンバー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２種又はそれ以上の成膜用原料ガスをそれぞれ各
   別の活性化空間において分解エネルギーを介して活性化
   し、該活性化されたガスをそれぞれ各別のガス導入口を
   介して成膜空間に導入して混合し、該成膜空間内に設置
   された基体の表面近傍で活性化されたガスが相互反応し
   て該基体上に堆積膜が形成されるようにした堆積膜形成
   装置であって、前記複数の活性化空間がそれぞれ棒状の
   マイクロ波伝達アンテナを備えており、該棒状アンテナ
   に伝達されたマイクロ波によりそれぞれの成膜用原料ガ
   スが棒状アンテナのまわりでプラズマ状態に活性化され
   、かつ活性化されたそれぞれのガスが棒状アンテナの長
   軸方向に対して垂直の方向に輸送されるようにし、さら
   に、前記それぞれのガス導入口を短軸に対する長軸の長
   さが少なくとも２倍である長方形状または長円形状とす
   るとともに、該複数のガス導入口をその短軸の長さ以下
   の距離に近接して平行に設置したことを特徴とする堆積
   膜形成装置。
2. （２）前記長方形状または長円形状のガス導入口の長軸
   方向に対して垂直方向に前記基体を移動させる手段を備
   えた請求項（１）に記載の堆積膜形成装置。