JPH0459970A - 非晶質炭化ケイ素膜の形成方法 - 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、ｈ゛磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ法により
増大したエネルギーギャップのｈｏする非晶質炭化ケイ
素膜を効率よく形成する方法に関するものである。

［従来の技術］ ド非晶質炭化ケイ素膜は、非晶質シリコン系デバイスに
とって非常に重要なｐｒ　　ｎ接合層のワイドギャップ
材料として、例えば、薄膜太陽電池、イメージセンサ−
１薄膜ＬＥＤなどの受発光デバイスの特性向」二には不
可欠の材料である。またシリコン系のへテロバイポーラ
トランジスタのワイドギャップエミッタとしても注口さ
れている。

このような非晶質炭化ケイ素膜に求められる特性は、ワ
イドギャップならびに高導電率であるが、現在のところ
その特性は十分に満足するものには至っていない。これ
は主として、非晶質炭化ケイ素膜が、従来、高周波誘導
グロー放電によるプラズマＣＶＤ法によって作成されて
いることに起因している。すなわち、高周波誘導グロー
放電によるプラズマＣＶＤ法においては、ドーピング効
率が悪く高導電率の非晶質炭化ケイ素膜が作成できない
ものである。

ところで、非晶質炭化ケイ素のネットワーク中に微結晶
シリコンあるいは微結晶炭化ケイ素相を出現させ微結晶
化を図るにとにより、薄膜のワイキャップ化、高導電率
化を図ることができる。

このような薄膜の微結晶化は、高温度域において成膜す
ることにより行なうことかできるか、デバイス作製の点
から低温条件（３００℃以下）下において行なわれるこ
とか望まれる。

非晶質シリコン系薄膜の低温条件での微結晶化には水素
希釈法が常用されている。この方法は成長表面の活性な
ダングリングボンドを水素ラジカルでターミネートする
ことにより、表面に到達した膜堆積の前駆体が成長表面
の不安定サイトに容易に拡散し、膜のネッＩ・ワーク構
造構築の際、十分な緩和過程を経ることにより、結果と
して安定な相である微結晶相を出現させるというもので
ある。

しかしながら、従来の高周波グロー放電プラズマＣＶＤ
法において低温条件下で微結晶炭化ケイ素膜を作成しよ
うとしても、形成されるプラズマの密度が低く高活性水
素を膜表面に十分に供給できないため、微結晶炭化ケイ
素膜を形成し難く、また形成するために非常に水素希釈
量を多くすると、堆積速度が極めて遅くなり、実質的に
デバイス作製には不適である。

近年、プラズマに磁場を印加することにより、導波管に
より導かれたマイクロ波と磁場中での電子のサイクロト
ロン連動との間に共鳴を起し電離度を高める電子サイク
ロトロン連動ノ（以下ＥＣＲと称する。）プラズマＣＶ
Ｄ法が開発されている。

ここで石うＥＣＲ条件とは、使用するマイクロ波周波数
ωに対してプラズマ生成室内に次式の条件を満たす磁界
Ｂを設定した場合を冨う。

（υ＝　ｅ　Ｂ　／　ｍ　ｅ （なお、式中ｅは電ｆ・の電荷を、またｍｅは電ｒ質量
をそれぞれ示すものである。） 通常用いられるマイクロ波周波数２．４５ＧＨｚに対す
るＥＣＲ磁界は８７５Ｇである。

ＥＣＲプラズマＣＶＤ法は、低圧で高密度プラズマを生
成することができるので、薄膜形成の低温化、高速堆積
化に有利である。

このようなＥＣＲプラズマＣＶＤ法を利用して低ｄＪ条
件下において微結晶炭化ケイ素膜を形成した報告も既に
なされている（Ｔｃｅｈ、　Ｄｉ、　Ｉｎｔ’ｌ、　Ｐ
ＶＳＥＣ−３，ｐｐ、　１７１−１７４　　（１９８７
）　；Ｙ、　！Ｉａｔｔｏｒｉ　ａｔ　ａｌ）。この例
においては、プラズマ生成室に励起用ガスとしてＨ２を
１０〜５０ｓｅｃｍ導入し、電子サイクロトロン連動を
用いて励起されたプラズマがプラズマ流として試料室に
導入され、試料室側から４５人されたＳ　ｉ　Ｈ４、Ｃ
Ｈ４、ＰＨ３、Ｈ２が分解され、ガス圧として１０−４
〜１０−３の領域で、２５０〜３００℃に加熱された基
板−１−に成膜されている。堆積された膜は、エネルギ
ーギャップ２゜０ｅＶ以上、昭伝導度１０２Ｓ／ｃｍｌ
：達するドーピングされた良好な特性を発揮したとされ
ている。

しかしながら、ＥＣＲブラスマＣＶＤ法により」−記の
ごとき条件において炭化ケイ素膜を堆積させる場合、得
られる堆積膜のエネルギーギャップのより一層の増大を
望むことは輔しく、さらに成膜時の堆積速度も満足でき
るものとは石い輔いものであった。これは、一般に非晶
質炭化ケイ素膜のエネルギーギャップは膜中の炭素ａ白
°量の増大とともに増加するが、上記の条件によっては
プラズマ中での炭素活性種の生成が十分なものとならす
、膜中に多量に炭素原ｆ・を３白゛させることが難しい
ためであると考えられる。また堆積速度に関してもこの
ように膜構造を形成する炭素１皇ｒ〜の供給が十分なも
のとならないために向１−シないものと考えられる。

加えて、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法に関し多くの研究がな
されているにもかかわらず、」−記のごとき微結晶炭化
ケイ素膜に関する他の報告はなく、−船釣な堆積条件は
未だ確立されているとは言えないものである。さらに、
」−記の報告にあるような条件下で実際に我々が製１ｍ
を行なったところ、再現性が悪く、良好な特性を有する
薄膜の形成は困難であった。

［発明が解決しようとする課題］ 従って本発明は、有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ法に
より増大したエネルギーギャップを有する非晶質炭化ケ
イ素膜を効率よく形成する方法を提供することを目的と
するものである。さらに本発明は、高導電率を灯すると
同時にエネルギーギャップのより一層の増大化が図られ
た微結晶を含有する非晶質炭化ケイ素膜を低温条件下に
おいて形成する方法を提供することを目的とするもので
ある。

［課題を解決するための手段］ 」−記譜目的は、プラズマ生成室に励起用ガスおよびマ
イクロ波を導入し磁場を印加することによりプラズマを
生起させ、前記プラズマ生成室と接続している試料室に
前記プラズマを導入し、このようにして形成されるプラ
ズマ流にシリコン原子含有ガスおよび炭素原子含有ガス
を導入し、前記試料室内に設置された基板上にプラズマ
を照射して炭化ケイ素膜を形成する有磁場マイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法において、励起用ガスとしてＢ２を、シ
リコン原子含有ガスとしてＳｉＨ４を、また炭素１皇子
ａ＃ガスとしてＣＨ２＝ＣＨ２、ＣＨｍｍＣＨ１ＣＨ２
＝ＣＨ≡ＣＨ３、ＣＨ２＝Ｃ≡ＣＨ２およびＣＨ３Ｃ≡
ＣＨからなる群から選ばれたいずれかのものをそれぞれ
用いたことを特徴とする非晶質炭化ケイ素膜の形成方法
によって達成される。

本発明はさらに、使用される水素ガス量をシリコン原子
含有ガスおよび炭素原子含有ガスの量で割った水素希釈
率を５０倍（容量比）以上とし、また放電時のガス圧力
を２．５Ｘ１０−３Ｔｏｒｒ〜５．０ＸＩＯ−２Ｔｏ　
ｒ　ｒとしたことを特徴とする非晶質炭化ケイ素膜の形
成方法を示すものである。本発明はまた、基板温度が１
５０℃〜３００℃とされる非晶質炭化ケイ素膜の形成方
法を示すものである。本発明はさらに、シリコン原子Ａ
ｕガスとしてのＳｉＨ４には、ドーピングガスとしてＰ
Ｈ３またはＢ２　Ｈ６が０．１〜５容量％混合されてい
るものである非晶質炭化ケイ素膜の形成方法を示すもの
である。

［作用］ 前記したように非晶質炭化ケイ素膜のエネルギーギャッ
プは膜中の炭素含有量の増大と共に増加し、また膜の堆
積速度も成長面に供給される炭素原子量が増大すれば向
上するものと考えられる。

しかしながら、従来のＳｉＨ４とＣＨ４の混合ガス系の
プラズマにおいては、５ｉ）（４に比べてＣＨ４の分解
エネルギーが高いため、Ｓｉ関連の分解、励起種が、Ｃ
関連のものに比べて多くなり、炭素原子含有ガスとして
ＣＨ４を用いる限り膜の組成はどうしてもＳｉ含有量が
多くなってしまう。

Ｃ原子を２コ以」−含有する分子において不飽和結合を
有するものでは、Ｃ−π結合よりπ結合の結合エネルギ
ーが低いため、プラズマ中で電子衝撃を受けた際、π結
合に関与する電子状態の方が容易に励起状態になりやす
い、すなわちπ結合の方がＣ−π結合に比べて切れやす
い。

このため、ＳｉＨ４との混合ガス系のプラズマ中ではＣ
Ｈ４を用いる場合より不飽和炭化水素を用いる力が、分
解励起状態のＣ関連ラジカルがより一層増加するため膜
中へのＣ原子取込み量が増加することとなる。

本発明者らは、以」−の点を考慮した結果有磁場マイク
ロ波プラズマＣＶ　Ｄ３Ａによりエネルギーギャップの
より一層増大した非晶質炭化ケイ素膜をより効率よく得
るために、炭素原子ｐｆ１ガスとしてＣＨ４よりも分解
エネルギーの低いガス、すなわち、ＣＨ２＝ＣＨ２、Ｃ
Ｈ＝ＣＨ５ＣＨ２＝ＣＨ≡ＣＨ３、ＣＨ２＝Ｃ＝ＣＨ２
、ＣＨ３Ｃ＝ＣＨなどを用いることを発案したものであ
る。すなわち、これらの分解−エネルギーのより低いガ
スを用いれば、プラズマ中でより効率よく分解励起が生
じ、より多くの炭素原子が膜中に取込まれることとなり
、これによってエネルギーギャップの増大および堆積速
度の増大がもたらされるものとなるものである。

以下、本発明を実施態様に基づきより詳細に説明する。

第１図は本発明の微結晶を含有する非晶質炭化ケイ素膜
の形成方法において用いられるプラズマＣＶＤ処理装置
構成の一例を模式的に示すものである。

第１図に示すように本発明において用いられるプラズマ
ＣＶＤ処理装置は、励起用ガスを電子サイクロトロン共
鳴によってプラズマ化させるプラズマ生成室１と、この
プラズマ生成室１において発生したプラズマにより成膜
性ガスを分解、励起させ、基板３」−に薄膜の堆積を行
なう試料室２を白゛してお１つ、このプラズマ生成室１
と試料室２とはプラズマ引出し窓４を介して連通してい
る。プラズマ生成室１には励起用ガスを導入するための
励起用ガス導入手段５が接続されており、また前記プラ
ズマ引出し窓４と対向する壁面には、導波管６により伝
搬させるマイクロ波をプラズマ生成室１内に導入するた
めのマイクロ波導入窓７が設けられている。またプラズ
マ生成室１の周りには磁気回路８が配置されており、ブ
ラスマ生成至１内に磁界を形成することかできるように
なっている。一方、試料室２には、その内部に基板３を
載置するための試料台９が設けられ、さらに前記プラズ
マ引出し窓４に近接する位置に成膜性ガスを導入するた
めの成膜性ガス導入手段１０の導出部となるガス吹出し
リングユ１か配されている。また試Ｆｌ室２は排気系１
２に接続されている。

このような装置を用いてのＥＣＲブラスマＣＶＤ法の概
要を示すと、まず、プラズマ生成室１には導波管６によ
り導かれマイクロ波導入窓７を介してマイクロ波、例え
ば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導入されており、また
プラズマ生成室１内には磁気回路８により前記マイクロ
波の周波数に対する電子サイクロトロン共鳴磁界（２，
４５ＧＨｚに対しては８７５Ｇ）が印加されているため
に、励起用ガス導入手段５を通じてプラズマ生成室１に
導入された励起用ガスが電子サイクロトロン共鳴により
分解、励起してプラズマが生成される。このプラズマは
プラズマ引出し窓４を通して発散磁界によりプラズマ流
となって試ｌ′：１室２へと導かれ、成膜性ガス導入Ｔ
段１０を通じて試ｆ・１室２へと導入される成膜性ガス
と接触することにより成膜性ガスの分解、励起が起こり
膜形成の前駆体がプラズマ流中で生成され、試料台９１
−の基板３に到達することによって膜が形成するもので
ある。　本発明は、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法により非晶
質炭化ケイ素膜を形成するものであるが、得られる非晶
質炭化ケイ素膜のワイドギャップ化、高導電率化を図る
ためには、非晶質炭化ケイ素のネットワーク中に微結晶
シリコンあるいは微結晶炭化ケイ素膜を出現させ微結晶
化することが望ましく、さらにデバイス形成の面から低
温条件下で膜堆積を行なうことが望ましい。プラズマＣ
ＶＤ法により低温条件下で微キ１す晶を含−Ｈする炭化
ケイ素膜を形成するには、水素ラジカルが重要な働きを
有する。すなわち、前記したように薄膜の成長表面のｉ
Ｊ性なタンクリングポンドを水素ラジカルでターミネ−
１・することにより、表面に到達した膜堆積の前駆体が
成長表面の不安定サイトに容易に拡散し、膜のネットワ
ーク構造描築の際、十分な緩和過程を紅ることにより、
結果として安定な相である微結晶相を出現させるためで
ある。このため膜堆積は高水素希釈率において行なわれ
る。

本発明の非晶質炭化ゲイ素膜の形成り法において、電子
サイクロトロン共鳴により励起される励起用ガスとして
は、前記したように膜堆積を高水素希釈率とすることも
あってＨ２が用いられる。

しかして、本発明の非晶質炭化ケイ素膜の形成方法にお
いて、成膜性ガスの１つである炭素原子含有ガスとして
は、ＣＨ２＝ＣＨ２、ＣＨＩＣＨ。

ＣＨ２＝ＣＨ≡ＣＨ３、ＣＨ２＝Ｃ＝ＣＨ２およびＣＨ
３Ｃ≡ＣＨＣＨ４のいずれかを単独であるいは複数組合
せて用いる。なお、これらの炭素原子ｇ６−ガスのうち
特に好ましくはＣＨ＝ＣＨである。本発明において炭素
原子含有ガスとして用いられる上記の不飽和炭化水素は
いずれも従来炭素原子六角゛ガスとして用いられていた
ＣＨ４よりも分解エネルギーの低いものである。

また、もう１つの成膜性ガスであるシリコン原子含有ガ
スとしてはＳｉＨ４が用いられる。なお、得ようとする
炭化ケイ素膜をドーピングしようとする場合には、ドー
ピングガスとして例えばＰＨ３またはＢ２Ｈ６などを、
ＳｉＨ４ガスに０．１〜５容量％の割合で混入する。

本発明の非晶質炭化ケイ素の形成方法は、前記したよう
に高水素希釈率において行なわれることが望ましいが、
具体的には水素希釈率、すなわち、使用される水素ガス
量を成膜性ガス（シリコン原了含白−ガスおよび炭素原
子Ｎ　ｈ−ガス）の量で割った値が、５０倍（容量比）
以１−１より好ましくは７５〜９０倍程度とされること
が望ましい。すなわち、水素希釈率が５０倍以下である
と、薄膜の成長表面の活性なダングリングボンドをター
ミネートすることで成長膜内に微結晶シリコンないしは
微結晶炭化ケイ素膜を出現させるよう作用する水素ラジ
カルを１−分に薄膜の成長表面に供給することが困難と
なるためである。なお、水素希釈率が高い程、微結晶化
は容易となるが水素イオンないしは水素ラジカルによる
エツチング作用が強くなり、成膜速度が遅くなるために
、後述するガス圧によっても左右されるが水素希釈率は
通常１００倍程度までが適当である。

さらに本発明の非晶質炭化ケイ素膜の形成方法において
、前記したように得られる堆積膜のワイドギャップ化お
よび高導電率化を図るために非晶質炭化ケイ素のネット
ワーク中に微結晶シリコンあるいは微結晶炭化ケイ素膜
を出現させ微結晶化する場合、放電時のガス圧も極めて
重要なパラメーターとなる。すなわち、プラズマ中の水
素ラジカルは前記したように堆積膜の微結晶化に重要な
機能を果たす一方、ｈ′磁場マイクロ波によって励起さ
れた水素プラズマ中の水素イオンないしは水素ラジカル
は高活性であるためにエツチング作用が強く、このこと
が１３；Ｌ囚となって膜堆積の進行を阻害したり、膜質
の低下を招いたりする虞れがあるが、ガス圧を適当なも
のに保つことによってプラズマ中の粒子の運動性を制御
しこれらの不具合の発生を抑制することができるもので
ある。

この点に関し詳述すると、まずプラズマＣＶＤ装置には
マイクロ波導入用の石英窓が存在するが、０゛磁場マイ
クロ波によって励起された高活性な水素プラズマは、こ
の石英窓をエツチングし、プラズマ中には酸素が混入し
てしまう。微結晶をＡ白。

する非晶質炭化ケイ素膜は成長界面に酸素汚染があると
もはや作成できないものとなる。放電時のガス圧が低い
時は、平均自由工程が長いためマイクロ波導入窓近傍で
プラズマ中に混入した酸素が基板に到達する確率が大き
くなり、膜中の酸素含有量が増大し、微結晶炭化ケイ素
膜を作成できない。一方、放電時のガス圧が高い時は、
プラズマ中への酸素の混入はあるものの、平均自山王程
が短くなるために基板へ到達する酸素量は減少し、膜中
の酸素念白゛量は減少する。このため放電時のガス圧を
高く設定すると微結晶炭化ケイ素膜が堆積しやすくなる
ものである。

またガス圧が低い時は、゛１之均自山工程が長いために
、白“磁場マイクロ波によって励起された水素プラズマ
中に存在する水素イオンないしは水素ラジカルの基板に
照射される密度も増大する。このため低いガス圧では比
較的低い水素希釈率の時でもエツチング作用が堆積過程
を１１回るため膜は付層しない。逆に高いガス圧では水
素イオンないし水素ラジカルの密度が減少するため高い
水素希釈率でも膜堆積は起るものとなる。

さらに打磁場マイクロ波によって励起された水素プラズ
マ中に存在する水素イオンないし水素ラジカルなどの活
性種は堆積膜の膜質の再現性にも影響を与える。これは
プラズマＣＶＤ装置のブラズマ生成室内における前回ま
での成膜工程の残留付着膜の堆積履歴と関係する。前回
までの成膜工程の際の残留付着膜がプラズマ生成室の内
壁上に存在すると高活性な前記水素プラズマによる化学
スパッタリングによりエツチングされてしまう。

そして、残留付着膜成分がプラズマ中に混入し、一部は
基板表面に到達し堆積膜中に混入する。放電時のガス圧
が低い時は、甲、均白山工程が長いためエツチングされ
た残留付着膜成分が基板に到達する確率が大きくなる。

微結晶化薄膜を形成するためには、水素による高希釈を
行ない成膜性のガスは微量しか供給しない。このため、
基板表面に到達する膜形成前駆体のうち、成膜性ガスに
起因する分解励起種に対してブラスマ生成工内壁の残留
付層膜からの生成物の割合が無視できなくなり、膜物性
の再現性を確保することが難しくなるものである。

なお、何磁場マイクロ波によって励起されたプラズマを
用いたＣＶＤにおけるこれらの現象は本発明占らが初め
て見い出したものである。

このような観点から本発明の非晶質炭化ケイ素膜の形成
方法において、放電時のガス圧は２．５ＸＩＯ’　〜５
．０ＸＩＯ−２Ｔｏ　ｒ　ｒ、より好ましくは３．ｏｘ
ｌｏ−：３〜１．０ＸＩＯ−２Ｔｏｒｒとすることかｑ
（ましい。すなわち、放電１１＋ｔのガス圧が２．５Ｘ
ｌＯ’Ｔｏｒｒ未満であると、形成されたプラズマ中に
おける平均自由工程か長くなり、マイクロ波導入窓７近
傍でプラズマ中に混入した酸素が基板３」、に到達する
確率が高くなって膜中の酸素Ｓ′ｒ丁量が増大し微結晶
化が＋ｓｎ　′ニア′される紘゛れ、またプラズマ中の
水素イオンないしは水素ラジカルが基板３に照射される
密度か増大することによってこれらによるエッチンク過
程が堆ＪＮ　ｉｌＡ稈を−１回って膜か堆積されない眉
れ、さらにプラズマ＋１に混入した残留付層１１り成分
か基板３１−に到達する６゛ζ率が高くなって膜質の低
下をもたらすがｉ′イ１がいずれも人さくなるためであ
る。−ｈ＼放電１１，４のガス圧が５．ＣｌＸｌ０−２
Ｔｏｒｒを越えるものであると、電子サイクロトａ＞Ｊ
ｌ：鳴現象により励起分解して形成されるプラズマの安
定性が悪くなる虞れがあるためである。

なお、ここで言う真空度はバラトロン真空計を用いて測
定した値である。バラトロン真空計による表示を用いた
理由は以下に述べる通りである。

ＥＣＲＣＶＤ法によるプロセスの放電時のガス圧は１０
−４〜１Ｏ−３Ｔｏ　ｒ　ｒ域であるため、通常電離真
空計（Ｂ−Ａゲージ）の４（す定上限域であり、またバ
ラトロン真空計の測定下限域でもある。このためどちら
の真空＝１を用いるかによって真空度測定に差が生じる
。例えば２０００〜３０００Ω／Ｓ級のυＦ気能力を白
゛するポンプで水素を２００ＳＣＣｍ排気する際、Ｂ−
Ａケージとバラトロンでの指示値を比べると５〜６倍バ
ラトロンの真空度が高く、数ｍＴｏｒｒ〜十数ｍＴｏｒ
ｒの値となる。

この場合、Ｂ−Ａゲージでは、 １）ゲージ球のフィラメントに流れ込むイオン電流量が
無視できない。

２）電子が続けざまに２同局１−電離を行なう頻度が多
くなる ことから、このような真空域では正確な測定ができない
。

一−／−ｊ、バラトロン真空：１ては、機械的な変位を
測定していることから、この真空域ではＢ−Ａゲージよ
り正確である。

なお本発明の非晶質炭化ゲイ素膜の形成力法においては
、前記したように高水素希釈率とされるために、励起用
ガスとしてのＨ２流量は、成膜性ガスとしてのＳｉＨ４
およびＣＨ２≡ＣＨ２、ＣＨミＣＨＳＣＨ２＝ＣＨ≡Ｃ
Ｈ３、ＣＨ２＝Ｃ＝ＣＨ２およびＣＨ３Ｃ＝ＣＨなどの
流量と比較して非常に大きい。このためにプラズマ処理
装置内のガス圧は１リガスであるＨ２流量によって実質
的に決められる。

また、前記したように本発明の非晶質炭化ケイ素膜の形
成方法は、デバイス形成の面から低温条件下で行なわれ
ることが望ましいが、その温度域としては１６０℃〜３
００℃がＩ）ｆましい。なお、膜堆積時に基板３をこの
ような温度に加熱することによって膜成長表面での非晶
質炭化ケイ素のネットワーク形成反応を促進しより緻密
な膜を形成することができる。

以トは、本発明を微結晶を告白−する非晶質炭化ケイ素
膜の形成する場合を例にとり説明してきたが、本発明の
非晶質炭化ケイ素膜の形成方法は、このような微＊＋’
ｉ品化を行なう態祥に特に限定されるものではなく、微
結晶を含まない非晶質炭化ケイ素膜の形成においても同
様に適用可能であり、炭素原子含有ガスとしてＣＨ４に
代えて分解エネルギーの低い上記したような不飽和炭化
水素を用いることにより、エネルギーギャップの増大と
堆積速度の向上が望めるものとなる。

［実施例コ 以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。

第１図に模式するような構成を６する装置を用い、以下
に示す条件においてＳｉＣ膜を成膜させた。なお、本発
明に係わる実施例においては炭素原子含有ガスとしてＣ
２Ｈ２を、一方比較対照においてはＣＨ４を用い、その
他の条件は双方において同一とした。

マイクロ波周波数　　　　２．４５ＧＨｚマイクロ波出
力　　　　　３００Ｗ 磁気コイル電流　　　　　１６Ａ プラズマ生成室内磁界　　８７５Ｇ 基板温度　　　　　　　　３００℃ Ｈ２流量　　　　　　　　１９ＱｓｃｃｍＳｉＨ４（１
％ＰＨ３）流量　　　　１　、　２　ｓｅｃｍＣｙ　Ｈ
ｓまたはＣ，Ｈ＋流量　　　１　、　２　ｓｅｃｍ希釈
率　　　　　　　　　７９倍 ガス圧　　　　　　　　５　ｍＴｏｒｒ基板としては２
０Ｘ２０ＸＯ，３ｍｍの石英板を用い、堆積時間は約３
時間までとし、約２０００への膜を堆積した。

このようにして得られた膜の特性としてエネルギーギャ
ップＥ、および暗転導度σ、を凋べた。

また製膜時における膜の堆積速度Ｒ６゜、。も調べた。

得られた【、１１果を第１表に示す。なお、エネルギー
ギャップＥ１は透過率の７１１１１定より吸収係数を求
めタウ＃　ブロンｔ・［Ｔａｕｅ’ｓ　ｐｌｏｔコから
求めたものである。また、暗転導度σ、の測定について
は堆積膜の１−に約６００へのＡρを対向した櫛型状に
真空蒸着し、Ｃ０−ＰＬＡＮＥＲ型の電極を用いて行っ
たものである。

第１表 第１表に示す結果から明らかなように、炭素原子含有ガ
スとしてＣ２Ｈ２を使用した本発明の実施例において得
られた堆積膜と、炭素原子ａ白°ガスとしてＣＨ４を使
用した比較例において得られた堆積膜とでは、暗転導度
σ、に関しては共に良好な値を示しているが、エネルギ
ーギャップＥ。

および堆積速度Ｒｄｅ９１１に関しては実施例の堆積膜
の方が優れた値を示している。すなわち、炭素原子含有
ガスとしてＣＨ４に代えてＣ２Ｈ２を用いることにより
、高伝導度を保持したままエネルギーギャップの値およ
び堆積速度を増加させることができることが示された。

なお、実施例の堆積膜の方がエネルギーキャップが大き
いのは、ＣＨ４に比べてＣ２Ｈ２は分解エネルギーが低
いことからＥＣＲプラズマＣＶＤ法においてＣ２Ｈ２を
用いた）Ｊ゛か分解がより容易に生起し、より多くの炭
素原子・か１１．．５中に取込まれたためと考えられる
。また実施例の堆積膜のノｊか堆積速度が大きいことも
Ｃ２Ｈ２を用いた方が分解生成種が多いため膜＋７．Ｓ
造を作る炭素１皇子が増加しｆ二ｆ二めと考えられる。

さらに、炭素原予きｆｆガスとして本発明に係わるＣＨ
２＝ＣＨ２、ＣＨ２＝Ｃ＝ＣＨ２などを用いて微結晶化
炭化ケイ素膜を別途形成したが、これらの堆積膜におい
ても、上記実施例と同様にエネルギーギャップの値およ
び堆積速度の増力旧す１向が見られた。

［発明の効果］ 以−１−述べたように、本発明は白“磁場マイクロ波ブ
ラスマＣＶＤ法において非晶質炭化ケイ素膜を形成する
に際して、炭素原子ＳＦｉガスとしてＣＨ２＝ＣＨ２、
ＣＨヨＣＨ，ＣＨ２＝ＣＨ≡ＣＨ３、ＣＨ２＝Ｃ＝ＣＨ
２およびＣＨ３Ｃ＝ＣＨからなる７！Ｔから選ばれたい
ずれかのものを用いることを特徴とするものであるから
、得られる炭化ケイ素膜のエネルキーキャップのより一
層の増大化か図られることとなる。従って、例えばこの
炭化ケイ素膜を受発光デバイスの窓層に応用した際にデ
バイス特性を向１ユさせることかできるものである。

また上記のごときガスを用いることにより膜形成時の堆
積速度を増大することかできるため生産性の向上が望め
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の微結晶を含有する非晶質炭化ケイ素膜
の形成方法において用いられるプラズマＣＶＤ処理装置
構成の一例を模式的に示す図である。 １・・・プラズマ生成室、２・・・試料室、３・・・基
板、４・・プラズマ引出し窓、５・・・励起用ガス導入
手段、６・・・導波盾、７・・・マイクロ波導入窓、８
・・・磁気回路、９・・・試ｆｉ１台、１０・・・成膜
性ガス導入手段、 １１・・・ガス吹出しリンク、１２・・・排気系。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラズマ生成室に励起用ガスおよびマイクロ波を
   導入し磁場を印加することによりプラズマを生起させ、
   前記プラズマ生成室と接続している試料室に前記プラズ
   マを導入し、このようにして形成されるプラズマ流にシ
   リコン原子含有ガスおよび炭素原子含有ガスを導入し、
   前記試料室内に設置された基板上にプラズマを照射して
   炭化ケイ素膜を形成する有磁場マイクロ波プラズマＣＶ
   Ｄ法において、励起用ガスとしてＨ＿２を、シリコン原
   子含有ガスとしてＳｉＨ＿４を、また炭素原子含有ガス
   としてＣＨ＿２＝ＣＨ＿２、ＣＨ≡ＣＨ、ＣＨ＿２＝Ｃ
   Ｈ−ＣＨ＿３、ＣＨ＿２＝Ｃ＝ＣＨ＿２およびＣＨ＿３
   Ｃ≡ＣＨからなる群から選ばれたいずれかのものをそれ
   ぞれ用いたことを特徴とする非晶質炭化ケイ素膜の形成
   方法。
2. （２）使用される水素ガス量をシリコン原子含有ガスお
   よび炭素原子含有ガスの量で割った水素希釈率を５０倍
   （容量比）以上とし、また放電時のガス圧力を２．５×
   １０＾−＾３Ｔｏｒｒ〜５．０×１０＾−＾２Ｔｏｒｒ
   としたことを特徴とする請求項１に記載の非晶質炭化ケ
   イ素膜の形成方法。
3. （３）基板温度が１５０℃〜３００℃とされる請求項１
   または２に記載の非晶質炭化ケイ素膜の形成方法。
4. （４）シリコン原子含有ガスとしてのＳｉＨ＿４には、
   ドーピングガスとしてＰＨ＿３またはＢ＿２Ｈ＿６が０
   ．１〜５容量％混合されているものである請求項１〜３
   のいずれかに記載の微結晶を含有する非晶質炭化ケイ素
   膜の形成方法。