JPH0225575A - 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】 Ｃ発明の属する技術分野） 本発明は、気相成長法によるａ脂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ｆｉＩＩ！形成性にあって
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、成膜用原料ガスど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泪いられるこ
とが多い、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、複数の成膜用の原料ガスを予め
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
っては以下の様な問題点が存在する０ｗｊ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アリ、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２！■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、各成膜用原料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を膜質
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−成性の装置に比べ、
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＠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膜厚やｌＩ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、複数の成膜用原料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ζ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。

〔発明の構成及び作用〕

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鋭意研究
を重ねた結果、複数の成膜用原料ガスを、それぞれ各別
の触媒作用を有する金属材料を用いたフィラメントを備
えた活性化空間において、該フィラメントへの通電によ
る発熱作用により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該フィラメントの長軸
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
空間に導入して混合し、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触媒作用を存する金
属材料を用いたフィラメントを備えており、該フィラメ
ント間への通電による発熱作用により、それぞれの成膜
用原料ガスが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前記フィラメントの長軸方向に対
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７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断面
図であり、１０１〜１０８は長尺状のフィラメントであ
り、らせん状に巻いである。フィラメント全体の長さは
、形成する堆積膜の面積により所望に従って決定される
。また巻き径及び巻き数もフィラメントの長さ、装置全
体の大きさによって通した値が異なるが、巻き径は直径
３〜３゜鰭、巻き数は１回／ｃｍ〜２ｏ回／国が望まし
い。

長尺状のフィラメント１０１−１０８を発熱させること
によって成膜用原料ガスを活性化し、活性化したガスを
該フィラメントの長軸方向と垂直方向に輸送することに
よって、ガスの活性種を長尺状に広範囲にわたって均一
に成膜空間に導入することができる。

また、フィラメントを第１図の装置のように、ガスの輸
送方向に対して複数本並べることもできる。それによっ
て成膜用原料ガスの活性化効率を上げることができる。

フィラメントの材質は■Ａ、ＶＡ、ＶＩＡ、■Ａ族の遷
移金属元素であるＣＩ”、Ｈｆ　、Ｌａ、Ｍｏ、Ｎｂ、
Ｒｅ、Ｔａ、Ｔｃ。

Ｔｉ　、　　Ｖ、　Ｗ、　　Ｚｒ又は■族元素のＰｄ、
ＰＬ。

Ｒｈ、Ｉｒなどより選ばれる。上記の元素のうち耐熱性
、耐反応性などから、好適にはＭｏ　、　Ｔａ　。

Ｗ、Ｐｄ　、Ｐｔが、最適にはＷが選ばれる。

フィラメントの形状については、前記の様なコイルであ
っても良いし、又板状であっても、又、メツシュの形状
であっても同様の効果が得られる。

板状の場合には、コイル状と同様に所望のヒーターの温
度が得られる様に考慮して仮の厚さ、板の巾及び形状板
の材質及びその抵抗値を選び、電圧をかけて流れた電流
に対してＪｏｕｌθ熱が発生して加熱、反応が可能とな
るようにする。メソシュの形状の場合も板状の場合と同
様である。

上記の板状及びメツシュ状のフィラメントの全体の大き
さはガス導入口の形状によって決められる。又、コイル
と同様にガスの輸送方向に対して複数本ならべることも
できる。

フィラメントの温度については、上記の様にフィラメン
トと各種のガスとの反応性、耐熱性などを考慮して選ば
れるが一般的には８００’Ｃ〜２０００℃の範囲より選
ばれる。

次に長尺状の領域に活性化した複数のガスを輸送して、
長方形状あるいは長円形状のガス導入口１１３〜１１６
から、成膜空間に導入する。この場合にガス導入口の形
状が形成する堆積膜の均一性に大きく影響する。

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ａ５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の比率にょヮ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５ｒＨ
ａ　／Ｈ’ｚ　と記ず）とＨ２で５％に希釈したＧｅ１
１ａ　　（以下ＧｅＨａ　／　Ｈｚと記す）を別々にフ
ィラメントの発熱エネルギーによって活性化し、水素化
アモルファスＳ　１ｔｅ（以下ａ−３ｉＧｅ：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　　５ｉＧｅ：Ｈの膜組成にムラが生じる。第７
図はガス導入口２０１．２０３から５ｉＨａＯ）活性種
を、ガス導入０２０２，２０４からＧｅ１４ａ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、ＡＢＣＤ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　１ｘＧｅ＋−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Ｘ線マイクロアナライザーによる測
定により決定した。）ｂ／ａ、ｅ／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８図、第９図に示す
とおりであった。

第８図、第９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Ｓ
＋ｗＧｆ３ｒ−ｗＷｌのＨ＆ｌＩ成ＸのバラツキΔＸが
大巾に減少することがわった。ただし、第８図でｂ　／
　ａを変化させる場合には長軸を８ｃ１１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、ａｗ’ｌｃｓ、ｂ
−８ｃｍで一定とした＊　Ｓ　Ｉ　Ｈ４／　Ｈｚ及びＧ
　ｅ　Ｈａ　／　Ｈ・ｚの流量は、ａ−ｇｃｓ、ｂ−８
ｃｍの場合Ｓ目（４／Ｈ１゜ＧｅＨ，／Ｈ，ともに２０
０ａａｃｍとし、ａを変化させた場合、１の変化に比例
して流量を変化させた。

成膜室の内圧は０．６　Ｔｏｒｒで、フィラメントは全
長８１、巻き径５−１壱き敗５回／ｃ１１で５ｉＨｉ／
Ｈ，側が１７００℃、ＧｅＨ＊／Ｈｔ側が１５００℃と
なるようにｉｔ流を流した。また、ガス導入口と基板間
の距離は５ａａとした。ここでガス導入口と基板間の距
離を例えば１０ｃ１１と大きくすることによって、第８
図の一点ａｉｍ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５儂
の場合に比べて、Ｌ／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！３１
１１１の均一性を向上させるのは実用的ではない。

以上の例は、５ｉｌ（４／ＨｚとＧｅＨａ　／　Ｈ＊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　　ＳｉＣ：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、複数の成膜用原料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、複数の成膜用原料ガス
を独立に活性化することによって、複数の成膜用原料ガ
スの活性化率を独立に制御し、堆積膜の膜質あるいは組
戊戒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
原料ガスは２１１１１以上のものであり、前述の説明の
成膜用原料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原料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
仕切り板１２３〜１２７は互いに平行であっもよいし、
平行でなくてもよい、またその材質はＳＵＳあるいはＭ
ｏ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。

またガス導入口とフィラメントの位置の距離は成膜用原
料ガスの種類、流量、圧力等によって好適な位置が異な
るが、０〜１００ｎの間であることが望ましい、活性種
の寿命の短い成膜用原料ガスの場合は、活性種の寿命の
長い成膜用原料ガスの場合よりもこの距離を短くするこ
とが望ましい。

〔実施例〕

以下、実施例を用いて本発明をより詳しく説明するが、
本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。

ス１１上 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図は堆積膜形成装置の断面図であり、第４図
は第３図のフィラメントの部分を上方から見た図である
。複数の成膜用原料ガスは、別々のフィラメントで活性
化され、各フィラメントは、ステンレスあるいはモリブ
デン等の仕切り板で区切られ、各成膜用原料ガスが混合
しないようになっている。また本実施例では、長軸（α
−α′）方向に長い長方形のガス導出口を短軸（β−β
′）方向に多数ならべることによって長軸（α−α′）
方向のみならず、短軸（β−β′）方向にも堆積膜の形
成領域を拡大できた。

以下、第３図及び第４図の堆積膜形成装置を用いて、リ
ンをドーピングしたｎ型のアモルファスシリコン膜（以
下Ｐ　−ｄｏｐｅｄ　ａ　−Ｓｉ　：　Ｈ膜と略記する
。）を堆積した例を示す。

ガス導入管３１１，３１４，３１７．３２０から、それ
ぞれＨ２を２００ｓｃｃ＋ｗ導入し、長さ２０口、巻き
径１００、巻き数４回／ａｓのフィラメント３０１．３
０４．３０７，３１０をそれぞれ１８００℃に加熱し、
Ｈ２の活性種を生成した。また同時にガス導入管３１２
，３１５．３１８からそれぞれＨｅで２０％に希釈した
Ｓ　ｉ　Ｈａを１５０　ｓｅｃｍ導入し、長さ２０ａｓ
、巻き径７ｆｉ、巻き数５回／ｃ１１のフィラメント３
０２，３０５．３０８を１６００℃に加熱し、Ｓ　ｉ　
Ｈａの活性種を生成した。さらに同時にガス導入管３１
３，３１６，３１９からそれぞれＨｅで２０００ｐｐ−
に希釈したＰＨ３を８０３ＣＣ１１導入し、長さ２０ｃ
＋ａ、巻き径５ｆｌ、巻き数８回／ｃｓのフィラメント
３０３．．３０６，３０９を１６００℃に加熱し、ＰＨ
ｆｆの活性種を生成した。

そして仕切り板で区切られた２ｃｍＸ２Ｑｃｍのガス導
入口からＨｚの活性種を、１．５　ｃ！ＩＸ　２０　ａ
ｓのガス導入口からＳ目（４の活性種をｌ　ｃａｍ　Ｘ
　２０　ｃｓのガス導入口からＰＨ，の活性種を成膜空
間９２４に導き、内圧０．７　Ｔｏｒｒで混合して各活
性種と反応させ、赤外線ランプ３２３で２８０’ｅに加
熱した２０ｃｌＩＸ２０（Ｊの基板３２１の上にＰ　−
ｄｏｐｅｄａ−３ｔ：Ｈ膜を堆積した。

基板をガラス基板を用いて堆積したＰ　−ｄｏｐｅｄａ
−５ｉ：Ｈ膜の特性を評価したところ、膜厚は０．８．
ｃ＋ｍ、堆ＩＭレート４．４人／ｓｅｃ　、　　ｅ、　
−４，ＢＸＩＯ−’Ω−’　（Ｊ　−’、σａ　＝４．
７　Ｘ　１０−’Ω−’　ｃｍ　−’活性化エネルギー
ΔＥ　−０，０８ｅＶ、　Ｅｇｏｐｔ−］、・７５ｅＶ
であった。また、各特性の基板面内の分布は、膜厚が±
２％以内、σ２．σ４ともに±１５％以内で均一性は良
好であった。

以上のどと（、第３図及び第４図の堆積膜形成装置を用
いて大面積に均一で良質なＰ　−ｄｏｐｅｄ　ａ−３ｉ
：Ｈ１ｌ！を堆積できた。また、５ｉＨａ（Ｄ活性種の
生成量及びＰＨｆｆの活性種の生成量を独立に制御でき
ることから、Ｐ　−ｄｏｐｅｄ　ａ−３ｉ　：　Ｈ膜中
のリンの１度を所望に従って再現性よく制御できた。

さらにＨ２の活性種及びＳ　ｉ　Ｈａ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
易に膜質を制御でき、また堆積レートも所望に従ってＭ
’ｌｔを悪化させることなく制御πできた。ここでは、
Ｐ　−ｄｏｐｅｄ　ａ　−Ｓｔ　：　Ｈ膜の例を挙げた
が、もちろんボロンをドーピングしたｐ型のアモルファ
スシリコン膜や合金系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。

ス遣１１ 第５図は本発明の堆積膜形成装置の一例である。

５０１〜５０７はフィラメントであり、成膜用原料ガス
の励起方法は実施例１と同様である。第５図の堆積膜形
成装置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５１７から送り出して
堆積膜を形成し、ロール５１８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。また、第４
図長軸（α−α′）方向には、フィラメントの長さを変
えることにより、所望の堆積膜形成領域が得られること
から、第５図の装置により、所望の幅で所望の長さの大
面積の領域に連続的に堆積膜を形成することができる。

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［（以下ａ−３ｉＧｅ：Ｈ膜と略
記する。）を堆積した例を述べる。

ガス導入［５０８，５１１，５１４から、それぞれＨｚ
を２５０５ｃｃｔａ導入し、長さ２０ｃ＋ｉ、ｔ！き径
８ｆｉ、巻き数５回／ｃｓのフィラメント５０１゜５０
４．５０７をそれぞれ１８００℃に加熱し、Ｈ２の活性
種を生成した。また同時にガス導入管５０９．５１２か
らそれぞれ５ｉｔＦｈを２００ｓｃｃｍ導入し、長さ２
０（Ｊ、巻き径６ｎ＋、Ｓき数６回／（２）のフィラメ
ント５０２，５０５を１６００℃に加熱し、Ｓｉ、Ｆｈ
の活性種を生成した。さらに同時にガス導入管５１０．
５１３からそれぞれＨｅで５％に希釈したＧｅＦａを１
ｏｏｓｃｃ翔導入し、長さ２０ｃｍ、巻き径４ｆｉ、巻
き数８回／ｃｓのフィラメント５０３．５０６を１６０
０℃に加熱し、ＧｅＦａの活性種を生成した。

そして仕切り板で区切られた２値×２０ａｌｌの長方形
のガス導入口から上述の方法で生成したＨｔの活性種を
１，５ｃｍＸ２Ｑｃｓのガス導入口からＳ　ｉ　ｚ　Ｆ
　ｂの活性種を１ｃｍＸ２０ａｍのガス導入口からＧｅ
Ｆａの活性種を謄膜空間５１５に導き、内圧０．４　Ｔ
ｏｒｒで混合して各活性種と反応させ、赤外線ランプ５
１９で２５０℃に加熱したステンレス基板５１６を５ｃ
ｎ／ｗｉｎの速度で移動させながらａ−５ｉＧｅ：　Ｈ
ｉ％を堆積した。ここで湾曲させることが可能な基板５
１６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
。前記の条件でロールを動かさずにａ−３ｉＧｅ：Ｈ膜
を２５０℃に加熱した２０ｃｍＸ２０ｃｍのガラス基板
に堆積し、膜特性を評価した結果を第１表隘２に示した
。

他のデータはＧｅＦｓの流量及びＧ　ｅ　Ｆ　ａを活性
化するフィラメントの温度を変化させた場合の結果であ
る。

第１表は、ＧｅＦａ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ａ　５ｉｚＦｈとＧｅＦ４の混合ガスを分解する、
従来の堆積膜形成法では、Ｅｇｏｐｔの小さいａ−３ｉ
Ｇｅ：Ｈ膜を作成しようとすると、光導電率（σ、）が
低下し、暗導電率（σ、）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ＧｅＦ４の活性化を
独立に制御できることにより、Ｅｇｏｐｔの小さい５ｉ
Ｇｅ膜まで、良好なＩＦＪ質のものが容易に得られた。

また、Ｈｚの活性種の生成量及び５ｉｚＦｉ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−８＋Ｇｅ：Ｈ膜の基板上の堆積速度
の分布は３％以内、Ｓ　Ｉ　ＨＧ　１３　ｌ−１１の組
成比Ｘの分布は２％以内、電気伝導度σの分布は４０％
以内であった。すなわち幅３０ｃｍで所望の長さにわた
って均一なａ−３ｉＧｅ：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−５ｉＧｅ膜を形成できた。また、
５ｔｚＦｈの活性種とＧｅＦ４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−５ｉＧｅ：Ｈ膜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−３ｉＧｅ：Ｈ膜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 λ町１１走 第５図の堆積膜形成装置を用いて、アモルファスシリコ
ンカーバイト膜（以下ａ−３ｉＣ：Ｈ膜と略記する。）
を堆積した例を述べる。

ガス導入管５０８．５１１．５１４から、それぞれＨ２
を２５０ａｃｃ−導入し、フィラメント５０１゜５０４
．５０７をそれぞれ１８００℃に加熱し、Ｈ８の活性種
を生成した。また同時にガス導入管５０９．５１２から
それぞれＳｉＪ’４を１５０ｓｃｃｍ導入し、フィラメ
ント５０２．５０５を１６００℃に加熱し、ＳｔよＦ、
の活性種を生成した。さらに同時にガス導入管５１０．
５１３からそれぞれＣＨ，をｌ　００ｓｃｃｍ導入し、
フィラメント５０３゜５０６を１７００℃に加熱し、Ｃ
Ｈａの活性種を生成した。

そして仕切り板で区切られた長方形のガス導入口から上
述の方法で生成したＨ８活性種及び５４ｔＦｈの活性種
及びＣＨａの活性種を成膜空間５１５に導き、内圧０．
３Ｔｏｒｒで混合して、各活性種と反応させ、赤外線ラ
ンプ５１９で２８０℃に加熱したステンレス基板５１Ｇ
を４ｃｍ／ｓ＋ｆｎの速度で多動させなからａ−３ｉＣ
：Ｈ膜を堆積した。前記と同様の条件で、ロールを動か
さずにａＳｉＣ膜を２８０℃に加熱した２０値×２０ｃ
１１のガラス基板に堆積した結果、堆積速度８．９人／
ｓｅｅ　、　Ｅｇｏｐｔ＝　１．９５　ｅ　Ｖ、σ＃−
１．８Ｘ１０−’Ω−１１−１、σ、＋　−８，３Ｘ　
１０−”Ω−＋１−１であった。ここで堆積したａ　　
ＳｉＣ：Ｈ膜の基板上の堆積速度の分布は３．５％以内
、５ｉｘＣ＋−ｘ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、幅３０ｃｍで所望の長さ
にわたって均一なａ−３ｉＣ：Ｈ膜を形成できた。

以上のごとく、本発明の堆積膜形成装置を用い−６大面
積にわたって均一に良質のａ−５ｉＣ：ｌ（膜を堆積で
きた。またＨ２の活性種と５ｉｒＦ＊の活性種とＣ１］
、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−３ｉＣ：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ａ−３ｉＣ：Ｈ膜を、膜質を悪
化させることなく、所望の堆積速度で堆積させることが
できた。

以上にあげた実施例は、不純物をドーピングした堆積膜
あるいは合金系の堆積膜を形成した例であるが、もちろ
ん、本発明の堆積膜形成装置を用いて、単一の組成の堆
積膜を大面積に均一に形成することもできる。

〔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
れぞれ各別に長尺状の発熱したフィラメントによって活
性化し、活性化された各々の成膜用原料ガスをフィラメ
ントの長軸方向に対して垂直方向に輸送して長方形状あ
るいは長円形状で旬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に反応させるようす
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π
の堆積膜を形成することが可能となった。

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制御し
、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へ 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ｆ１工点を保ちつつなおかつ、長尺状のフィラメント
の長軸と垂直方向に成膜用原料ガスを輸送することによ
って、活性種を長尺状に広範囲にわたって均一に生成し
、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活性化
された各々の成膜用原料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膜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例の短軸方向の
断面図である。 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図は第３図の堆積膜形成装置の内部を上方から見た
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８図は本発明の堆積膜形成装置により形成したｔｆｆ
ｌ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９図は本発明の堆積膜形成装置により形成した堆ｉｌ
ｌ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１．２図において、１０１〜１０８・・・フィシ＼ メント、１０９〜１１２・・・ガス導入管、１１３〜１
１６・・・ガス導入口、１１７・・・成膜空間、１１８
・・・基板、１１９・・・基板ホルダー、１２０・・・
基板加熱用ヒーター、１２１・・・ガス排気口、１２２
・・・基板搬送口、１２３〜１２７・・・仕切り板、２
ｉ〜２０４・・・ガス導入口。 第３図において、３０１〜３１０・・・フィラメント、
３１１〜３２０・・・ガス導入管、　３２１・・・基板
、３２２・・・基板ホルダー、３２３・・・赤外線ラン
プ、３２４・・・成膜空間、３２５・・・基板搬送機構
、３２６・・・ガス排気口、３２７．３２８・・・基板
搬送口。 第４．５．６図において、４０１〜４１０・・・フィラ
メント、４１１〜４２１・・・仕切り板、５０１〜５０
７・・・タングステンフィラメント、５０８〜５１４・
・・ガス導入管、５１５・・・成膜空間、５１６・・・
基板、５１７・・・基板送り出しローラー、５１Ｂ・・
・基板巻き取りローラー、５１９・・・赤外線ランプ、
５２０・・・ガス排気口、５２１・・・基板ローラー搬
入室、５２２・・・基板ローラー搬出室、５２３・・・
予備加熱室、５２４・・・基板冷却室、６０１〜６０３
・・・活性種導入ノズル、６０４・・・成膜空間、６０
５・・・成膜チャンバー、・６０６・・・基板、６０７
・・・サセプター、６０８・・・ガス排気口。 第 図 第 図 第 図 α 第 第 図 第 図 第 図 ハ し 第 図

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触媒作
   用を有する金属材料を用いたフィラメントを備えており
   、該フィラメントへの通電による発熱作用によりそれぞ
   れの成膜用原料ガスが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前記フィラメントの長軸
   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。