JPH0474432B2

JPH0474432B2 -

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Publication number: JPH0474432B2
Application number: JP60228080A
Authority: JP
Priority date: 1985-10-14
Filing date: 1985-10-14
Publication date: 1992-11-26
Also published as: JPS6289874A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、生成物気体に対しては、電子サイク
ロトロン共鳴と高周波または直流電界とを反応室
内の筒状枠内で同時に与えることにより、広い面
積を有する複数の基板の表面に、大きい被膜成長
速度で膜を形成させる薄膜形成方法に関するもの
である。

〔従来技術〕

気相反応による薄膜形成技術として、高周波ま
たは直流電界により反応性気体を活性体させるプ
ラズマCVD法（グロー放電CVD法）が知られて
いる。このプラズマCVD法は、従来の熱CVD法
に比べ、低温での被膜形成が可能である点で優れ
ている。

さらに、プラズマCDV法によつて形成された
アモルフアスシリコン半導体等は、同時に再結合
中心中和用の水素またはハロゲン元素を含有させ
ることができるため、良好なPIN、PN等の接合
が作られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記グロー放電CDV法においては、
被膜の形成速度がきわめて遅く、実用上その成長
速度を10〜50倍にすることが要求されていた。

また、サイクロトロン共鳴を用いたCVD法が
知られていた。このサイクロトロン共鳴を用いた
CVD法は、5000Å〜10μｍの厚さの膜が10〜100
Å／秒という高速度で形成される。

また、上記サイクロトロン共鳴を用いたCVD
法は、たとえば共鳴原子としてアルゴンを用い、
サイクロトロン共鳴させる周波数を2.45GHzとす
ると、875ガウスの強磁場が必要である。

しかし、この強磁場は、空心コイルが反応室の
一部を巻回するため、空心コイルが大きくなりが
ちであつた。

その結果、反応室の大きさには、限度があり、
励起気体を反応室内で大面積に広げることができ
ない。したがつて、３インチウエハ上においてす
らその平均的な膜厚の均一性は所定の厚さ±10％
を越えてしまうという欠点を有した。

また、反応室の一部を突出させたサイクロトロ
ン共鳴空間を設けたものがある。しかし、活性化
された不活性気体および／または非生成物気体を
減衰させないため、サイクロトロン共鳴空間と膜
を形成する基板の表面とは、接近させる必要があ
る。そのため、空心コイルを小型にするようなサ
イクロトロン共鳴空間ができなかつた。

また、反応室内において励起された生成物気体
は、反応室の壁にも付着して膜を形成する。特
に、反応室と加熱室とを隔離している壁の部分
は、反応室の中央部分よりも、温度が高いため生
成物が付着し易い。しかし、上記のように反応室
の壁に付着した生成物は、その量が多くなると、
垂れ下がりフレーク状になつて基板表面に落下す
る。そして、基板表面に落下したフレークは、基
板に形成される膜にピンホールを誘発する。

さらに、反応室の壁に付着した反応生成物の量
が多くなると、加熱室から発生する熱は、基板表
面の温度を所望の温度に上げることができなくな
る。前記反応室内の基板表面の温度低下は、膜形
成速度に影響を及ぼす。

本発明は、以上のような課題を解決するための
もので、サイクロトロン共鳴空間を巻回する空心
コイルは、小型でかつ大きい反応室を形成するこ
とができる薄膜形成方法を提供することを目的と
する。

また、本発明は、一度に多数の基板表面に良質
の膜を形成することができる薄膜形成方法を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本発明の薄膜形成
方法は、膜を基板１０の表面に形成する反応室１
と、前記基板１０の表面に対して平行な方向が長
くなるように反応室１から突設されたサイクロト
ロン共鳴空間２とを備え、前記反応室１において
サイクロトロン共鳴と電界とによつて得られるエ
ネルギーを同時に用いることにより、膜を基板１
０の表面に形成する薄膜形成方法であつて、上記
サイクロトロン共鳴空間２によつて活性化された
不活性気体および／または非生成物気体は、膜形
成領域に対して平行に供給され、上記活性化され
た不活性気体および／または非生成物気体と膜形
成領域に対して平行に供給される生成物気体と
は、膜を形成する基板１０の周囲で、かつ接しな
いように取り囲むように構成され、反応室１から
着脱自在に設けられた筒状枠３１内で混合されて
反応性気体となり、上記反応性気体は、基板１０
に対して平行になるように網状電極２０，２０′
から印加された電界によつてプラズマ化されて膜
を基板１０の表面に形成することを特徴とする。

また、本発明の薄膜形成方法は、平行で互いに
離間して筒状枠３１に設けられた前記基板ホルダ
ー１０′の両面に、基板１０の裏面が互いに密着
して取り付けられ、前記プラズマ化した反応性気
体を膜形成面に対して平行に流すことを特徴とす
る。

〔作用〕

反応室において、生成物気体は、不活性気体お
よび／または非生成物気体がサイクロトロン共鳴
空間によつて得た運動エネルギーを貰つて活性化
される。サイクロトロン共鳴空間は、膜を形成す
る基板の表面に対して、平行な方向が長くなるよ
うに反応室から突設されているため、サイクロト
ロン共鳴空間と前記基板の表面との距離が長くな
る。しかし、反応室において、不活性気体およ
び／または非生成物気体が生成物気体と混合され
ると共に、その膜形成面に沿つた方向に高周波ま
たは直流電界が印加されるので、生成物気体は、
電界のグロー放電によるエネルギーをさらに得て
活性化を持続させる。

また、サイクロトロン共鳴空間は、膜を形成す
る基板の表面に対して、平行な方向が長くなるよ
うに反応室から突設されいるため、空心コイル直
径を短くでき、安価な空心コイルが作られる。

さらに、反応室内には、基板と接しないように
基板の表面を取り囲む筒状枠が反応室と着脱自在
に配設されている。生成物気体およびサイクロト
ロン共鳴によつて不活性気体および／または非生
成物気体は、上記筒状枠と電界を印加する網状電
極との間に形成される空間で、しかも基板表面に
略等しい断面を有する空間内に、閉じ込められた
状態から網状電極を介して広がるため、広い面積
にわたり均一な膜が形成される。

また、生成物気体は、活性化されて基板表面に
膜を形成すると共に、前記筒状枠の壁にも付着す
る。しかし、筒状枠は、反応室と着脱自在に配設
されているため、反応室から取り出して、交換ま
たは洗浄される。

したがつて、筒状枠の壁に付着した生成物から
なるフレークは、基板表面に落下したり、あるい
は加熱室の温度を下げることがない。

〔実施例〕

本発明を実施するための具体例を挙げて説明す
る。

本実施例において、グロー放電用電源は、
13.56MHzの高周波電源を用い、この放電により
発生する反応性気体が膜形成面をスパツタしない
ように膜形成面と平行とするように電界を配設し
た。

さらに、サイクロトロン共鳴は、不活性気体お
よび／または非生成物気体（以下、本明細書にお
いて、非金属元素および／または非金属化合物気
体を単に「非生成物気体」と記載する。）を用い
る。不活性気体としては、アルゴンが代表的なも
のである。しかし、ヘリユーム、ネオン、クリプ
トンを用いてもよい。

非生成物気体として、酸素または酸素化合物気
体の場合は、酸素、酸化窒素（N₂O、NO、NO₂）、酸化炭
素（CO、CO₂）、水（H₂O）がある。

窒素または窒素化合物気体の場合は、窒素
（N₂）、アンモニア（NH₃）、ヒドラジン
（N₂H₄）、弗化窒素（NF₃、N₂F₆）がある。

または、これらにキヤリアガスまたは水素を混
合した気体が代表的なものである。

また、反応性気体としては、生成物気体（以
下、本明細書において、分解または反応をして固
体を生成する気体を単に「生成物気体」と記載す
る。）を用いる。

生成物気体として、珪素化合物気体の場合は、
SinH_22o+2（ｎ≦１）、SiFn（ｎ≧２）、SiHnF_4-o
（１≦ｎ≦４）がある。

ゲルマニユーム化合物の場合は、 GeH₄、GeF₄、GeHnF_4-o（ｎ＝１、２、３）があ
る。

アルミニユーム化合物の場合は、 Al（CH₃）₃、Al（C₂H₅）、AlCl₃がある。

ガリユーム化合物の場合は、 Ga（CH₃）₃、Ca（C₂H₅）₃がその代表的なものであ
る。

さらに、生成物気体は、添加物として他の生成
物気体であるB₂H₆、BF₃、PH₃、AsH₃等のドー
ピング用気体を加えることも有効である。

上記非生成物気体は、サイクロトロン共鳴によ
つて活性化されて、反応室に対して垂直方向に突
出するように連設されたサイクロトロン共鳴空間
から幕形成基地に向かつて垂直に供給される。そ
して、サイクロトロン共鳴によつて活性化された
非生成物は、上記反応室で生成物気体と混合さ
れ、サイクロトロン共鳴によつて得られた励起ネ
ルギーを生成物気体に移す。

その結果、生成物気体は、きわめて大きい電極
エネルギーを受けるため、活性化される。

また、反応室にグロー放電を誘起しておき、こ
の励起または反応状態の生成物気体は、反応室に
おける筒状枠と電界を印加する電極から構成され
る空間に広げられる。さらに、加熱室からの加熱
によつて、膜を形成する基板は、室温〜500℃の
温度で加熱され、その表面上に膜が形成される。

以下に実施例に従い本発明をさらに詳細に説明
する。

実施例１第１図は本発明のサイクロトロン共鳴型プラズ
マCVD装置の概要を示す。

第１図において、ステンレス容器１は、図の前
方または後方にゲイト弁（図示せず）を介してロ
ード室、アンロード室が設けられている。そし
て、このロード室およびアンロード室は、第１図
図示のステンレス容器１内に筒状枠３１を着脱可
能にするためのものである。筒状枠３１は、第１
図における紙面の後方から前方に向けて着脱でき
るような構成になつている。そして、図示されて
いないアンロード室において、基板１０は、基板
ホルダー１０によつて筒状枠３１内に取り付けら
れる。

基板１０が取り付けられた筒状枠３１は、反応
室１の中に移動する。

また、筒状枠３１には、その上下部分に固定さ
れた枠３１′が設けられている。さらに、前記筒
状枠３１の上下方向の反応室１には、不活性気体
および／または非生成物気体が拡散し易いバツフ
アー空間３０，３０′が設けられている。

筒状枠３１は、たとえば四方がステンレスまた
は、石英のような耐熱性絶縁体で取り囲まれ、反
応性気体はホモジナイザの役目を果たす上側網状
電極２０より下側網状電極２０′にのみ流れ、筒
状枠３１内の空間におけるグロー放電をステンレ
ス容器１′の内壁にまで広がらないような構造に
する。さらに、筒状枠３１内に配設されている基
板ホルダー１０′は、その両面に対して、基板１
０の主面へ膜が形成されるように対をなして設け
られている。

第１図において、10枚の基板は、５つの基板ホ
ルダー１０′によつて配設されている。そして、
筒状枠３１と上側網状電極２０および下側網状電
極２０′とによつて囲まれる空間が反応室１とな
る。

上記ステンレス容器１′の側部には、ハロゲン
ランプヒータ７を有する加熱室７′が設けられて
いる。加熱室７′における赤外線は、石英ガラス
からなる窓１９を通して筒状枠３１および筒状枠
３１内に配設されている基板１０を照射して加熱
する。

さらに、一対の上側および下側網状電極２０，
２０′には、13.56MHzの高周波または直流電界が
電源６によつて印加される。基板１０の膜形成面
は、この電界に平行になるように、反応室１内に
配置される。上記電界の印加方向は、第１図の方
向の代わりに、第１図の前方より後方に向かつ
て、基板１０の膜形成面に平行になるようにして
もよい。

また、非生成物気体は、ドービング系１３より
導入管１８を経て石英管２９で作られたサイクロ
トロン共鳴空間２に供給される。このサイクロト
ロン共鳴空間２には、その外周に巻回された空心
コイル５，５′によつて磁場が印加される。

同時に、サイクロトロン共鳴空間２には、マイ
クロ波発振器３からアナライザー４を経て、たと
えば2.45MHzのマイクロ波が供給される。

非生成物気体２１をアルゴンとすると、前記サ
イクロトロン共鳴空間２には、アルゴンの質量と
供給されるマイクロ波の周波数により決められた
磁場875ガウスが空心コイル５，５′に電流を流す
ことにより印加される。

このため、アルゴンガスは、前記磁場によりピ
ンチングすると同時にサイクロトロン共鳴し、十
分に励起した後に、ホモジナイザを兼ねた上側網
状電極２０の穴より反応室１へ放出される。

このサイクロトロン共鳴空間２の出口近傍に
は、生成物気体２２がドーピング系１３′の導入
管１６を経て複数のノズル１７から反応室１内に
放出される。その結果、生成物気体２２は、非生
成物気体２１の運動エネルギーを貰うことにより
励起され、活性化される。

そして、この活性化された不活性気体および／
または非生成物気体がサイクロトロン共鳴空間２
内に逆流しないように上側網状電極２０は、ホモ
ジナイザの役目を果たす。また、生成物気体と不
活性気体および／または非生成物気体とからなる
反応性気体は、上記一対の上側および下側網状電
極２０，２０′から電界が印加される。

その結果、サイクロトロン共鳴空間２と反応室
１との間には、実質的にバツフアー空間３０が形
成されており、サイクロトロン共鳴によつて活性
化された不活性気体および／または非生成物気体
２１が反応室１全体に降り注ぐようにしている。

すなわち、サイクロトロン共鳴空間２と膜形成
面とが離れていても、生成物気体には、サイクロ
トロン共鳴と電界とのエネルギーを同時にかけら
れるため、励起状態が持続する。

サイクロトロン共鳴のみによつて生成物気体を
励起するには、膜を形成する基板１０とサイクロ
トロン共鳴空間２端部との距離を短かくしなけれ
ばならず、被膜の厚さを不均一にする。

しかし、本実施例のように、生成物気体は、バ
ツフアー空間３０および上側網状電極２０が設け
られているため、反応室１で十分に広がり、サイ
クロトロン共鳴によつて活性化された不活性気体
および／または非生成物気体からエネルギーを得
る。

この時の反応室１およびサイクロトロン共鳴空
間２の圧力は、１〜10^-4torr、たとえば0.03〜
0.001torrとすることができた。この圧力は、排
気系１１のコントロールバルブ１４により図示さ
れていないターボポンプを併用して真空ポンプ９
の排気量を調整して行つた。

さらに、第１図において、サイクロトロン共鳴
によつて活性化された不活性気体および／また
は、非生成物気体を反応室１に十分広げるため、
一方の上側網状電極２０がホモジナイザの効果を
併用させ得る。そして、この上側網状電極２０の
孔より放出されるサイクロトロン共鳴空間２によ
つて励起された不活性および／または非生成物気
体２１とリング状ノズル１７から放出される生成
物気体２２とは、基板１０の表面に対応する広い
面積で混合させることができ、大きな面積にわた
り、膜を均一に得ることができた。

もちろん、上記上側網状電極２０を入れると、
この面への電子及び活性気体の衝突は避けられ
ず、結果として、そこでのエネルギー消費が起き
るため、成長速度の減少が見られる。そのため、
高い成長速度をより得んとする場合、成膜の均一
性を犠牲にして、上記上側網状電極２０は、除去
される。

基板１０上に膜が形成された後、成膜に使用さ
れなかつた不要気体は、周辺部の排気口から排気
系１１により排気される。

実験例１実験例１は、上記実施例１の装置を用い、アモ
ルフアスシリコン半導体膜を形成させたものであ
る。

すなわち、反応室１内の圧力0.003torr、ステ
ンレス容器１′の内寸法、高さ25cm、巾、奥行き
40cm、基板の大きさ20cm×30cm、枚数10枚を１回
のバツチ処理とする。

さらに、非生成物気体として導入管１８からア
ルゴンが200c.c.／分供給された。生成物気体とし
てモノシランが導入管１６から80c.c.／分供給され
た。

高周波エネルギーは、電源６から40Wの出力で
網状電極２０と２０′間に供給された。マイクロ
波は、2.45GHzの周波数で、200〜800Wの出力た
とえば、400Wでアナライザー４を介してサイク
ロトロン共鳴空間２に供給された。サイクロトロ
ン共鳴空間２に与えられる磁場の共鳴強度は、
875±100ガウスの範囲になるように、サイクロト
ロン共鳴空間２の外周に巻回された空心コイル
５，５′によつて調整された。

基板１０は、ガラス基板またはこの基板上に透
明導電膜が形成されたものを用いた。基板の膜形
成面上には、非単結晶半導体、たとえばアモルフ
アスシリコン半導体の薄膜が形成された。そし
て、当該薄膜の形成に関与されない不要気体は、
排気系１１から放出された。

上記薄膜の形成は、基板温度が250℃において、
膜形成速度が45Å／秒となつた。当該薄膜の形成
速度は、プラズマCVD法のみで得られる膜形成
速度1.5Å／秒に比べ30倍の速さである。

また、透明導電膜がテクスチヤー構造（凹凸構
造）を有しているが、この凸部をより凸状態とす
るため光電変換装置とする時、裏面をも凹凸とさ
せることができる。

サイクロトロン共鳴のみを用いて基板表面に薄
膜を形成した場合、形成される薄膜の縦方向の均
一性がまつたく保証されないのに対して、本実施
例の方法は、きわめて有利であつた。

本実施例の方法によつて得られたアモルフアス
シリコン半導体の薄膜の電気特性は、暗伝導度４
×10^-10（Ｓcm^-1）、光伝導度（AM1（100mW／cm²）
の条件下）６×10^-5（Ｓcm^-1）を得ることができ
た。これらの値は、これまで知られているプラズ
マCVD法におけるアモルフアスシリコン膜と同
様の特性であり、このアモルフアスシリコン膜を
PIN接合を有する光電変換装置に適用した際に、
高い光変換効率を得ることができた。

光電変換装置を作製する際に、まずＰ型に半導
体は、光CVD法または公知のグロー放電法によ
り形成された。さらに、前記Ｐ型の半導体の上
に、Ｉ型の半導体膜が0.7μｍの厚さで形成され
た。

最後に、Ｎ型の半導体は、前記Ｉ型の半導体膜
の上に、公知のグロー放電法または本実施例の方
法により形成された。

また、光電変換装置の作製は、多数のチヤンバ
を互いに連結したマルチチヤンバ方式とし、その
一部または全部にサイクロトロン共鳴型プラズマ
CVD法を用いると有効である。

たとえば、第１図に図示されていないロード室
には、膜形成用基板を内部に保持している筒状枠
３１が配設される。その後、このロード室は、第
１の反応容器に移設される。そして、この第１の
反応容器において、Ｐ型半導体がSixC_1-xで100〜
200Åの厚さに形成される。さらに、第１の反応
容器において、Ｐ型半導体が形成された基板を保
持したロード室は、図示されていない第２の反応
容器に移設される。第２の反応容器では、Ｐ型半
導体の上にＩ型半導体が本実施例のサイクロトロ
ン共鳴型プラズマCVD法により形成される。

さらに、Ｐ型半導体とＩ型半導体とが形成され
た基板を保持したロード室は、その隣りに設けら
れた第３の反応容器に移設される。第３の反応容
器では、Ｉ型は半導体の上に、Ｎ型の微結晶化し
た半導体が本実施例の方法によつて形成される。

一般に、グロー放電法によつて形成された薄膜
の中には、0.1〜0.01μｍの大きさのピンホールが
観察され易い。

しかし、本実施例のサイクロトロン共鳴型プラ
ズマCVD法では、形成された薄膜中に観測され
るピンホール数が、前記の場合と比較して、約1/
１０に減少（×100の暗視野にて平均１〜３ケ／視
野）させることができた。

また、生成物気体をモノシランの代わりに、ジ
シランまたはモノシランと、弗化シラン（Si₂F₆）
との混合気体とすると、薄膜成長速度は、さらに
向上する。

実験例２実験例２は、実施例１の装置を用いて窒化珪素
膜を作製した例である。

すなわち、実験例２は、実験例１に加えて、非
生成物気体であるアンモニアは、導入管１６から
導入する生成物気体であるシランの５倍の量を導
入管１８から加えた。

また、アンモニアは、生成物気体と共に、導入
管１６から供給し、導入管１８から非生成物気体
を供給した場合にも、実験例１と略同様な結果を
得た。

アンモニアを導入管１８から加える場合は、こ
のアンモニアを単独でサイクロトロン共鳴によつ
て励起された気体とする方法と、アンモニアと同
時にアルゴンを導入管１８から混合して導入し、
サイクロトロン共鳴によつて励起された気体とす
る方法とがある。実用上、アルゴンをサイクロト
ロン共鳴によつて励起する気体とする場合が適当
である。

アンモニアを用いる場合、上記アルゴンは、サ
イクロトロン共鳴によつて励起され、同じサイク
ロトロン共鳴空間２中でアンモニアと衝突し、こ
のアンモニアを十分に活性化させる。

このため、シランまたはジシランとアンモニ
ア、または弗化珪素および窒素に水素を混合させ
た気体を完全に活性化させることができる。

さらに、導入管１６より導入される生成物気体
には、モノシラン（SiH₄）、弗化珪素（Si₂F₆）、
またはジシラン（Si₂H₆）がある。それらの量そ
の他は、実験例１と同様である。その結果、基板
の膜形成面上には、窒化珪素膜がそれぞれ12Å／
秒、18Å／秒の成長速度で形成された。

上記条件で、プラズマCVD法のみとした場合
の成膜速度は、1.5Å／秒しか得られず、本実施
例は、その10倍以上の成長速度を得た。

界面準位をより少なくするには、膜の形成面上
に予め光CVD法で窒化珪素膜を50〜200Å形成
し、連続してサイクロトロン共鳴空間２にマイク
ロ波を加えて、サイクロトロン共鳴型プラズマ
CVDを行う二段被膜形成方法としてもよい。

実験例３実験例３は、酸化珪素膜の作製例である。実験
例２におけるアンモニアの代わりに一酸化二窒素
を窒素で希釈して用いた。

反応室１の圧力は、１×10^-3torrとして、基板
１０が酸化される程度を押さえるために低くし
た。

生成物気体としては、モノシラン、クロールシ
ラン（SiH₂Cl₂）を用いた。

上記条件で基板１０上に形成された酸化珪素膜
の成膜速度は、20Å／秒とすることができた。

実験例３においても、基板１０の凹部に回り込
む膜は、実験例２と同様に優れたものであつた。

実験例４実験例４は、窒化チタン膜の形成例である。生
成物気体として塩化チタンは、実験例２と同様
に、窒素または窒素化合物気体と珪素化合物気体
の代わりに、窒素で５倍に希釈して導入管１６を
へてノズル１７から反応室１に供給される。ま
た、窒素および水素の混合気体は、導入管１８か
らアルゴンと共に、反応室１に供給された。膜形
成面には、4000Åの膜厚が10分間のデイポジツシ
ヨンで形成された。

窒化チタン膜は、金属表面の耐摩耗性材料とし
て有効であり、硬度、光沢等は殆ど金属と同じ特
性を得ることができる。

以上の説明より明らかなごとく、本実施例にお
ける薄膜形成方法は、大面積の基板上に膜を形成
するにあたり、膜形成面の損傷をきわめて少なく
して任意の厚さの膜作製を同じ反応室１を用いて
成就させることができた。

本実施例は、プラズマCVD法に加えて、サイ
クロトロン共鳴を用いているため、大きい膜成長
速度を得ることができる。

また、本実施例において、第１図のノズル１７
より膜形成の前工程としてNF₃、H₂、N₂Oを導
入し、半導体素子の表面をフオトクリーニングを
行つた場合には、バツチ処理間の再現性が向上す
る。このフオトクリーニングに関し、半導体の表
面を活性水素のみでなく、弗素または塩素により
クリーニングを行い、酸化物、汚物の除去を行つ
てもよい。

本実施例の成膜方法は、半導体装置として光電
変換装置、発光素子、MIS−FET（電界効果半導
体装置）、SL素子（スーパーラテイス素子）、
HEMT素子等を作製する際に適用できる。

さらに、本実施例では、その他半導体レーザま
たは光集積回路に対しても有効である。

また、本実施例のサイクロトロン共鳴を用いた
プラズマCVD法に加えて、光源として低圧水銀
灯（185nｍの波長を有する）、さらにエキシマレ
ーザ（波長100〜400nｍ）、アルゴンレーザ、窒
素レーザ等を光を用いた光CVD法を併用しても
よいことはいうまでもない。

本実施例において、基板としては、シリコン半
導体、ガラス基板、ステンレス基板とし、−
化合物、たとえばGaAs、GaAlAs、InP、GaN
等を用いることができる。

本実施例において、反応生成物は、実験例に示
した以外に、金属Al、PSG（リンガラス）、BSG
（ホウ素ガラス）であつてもよい。

また、アモルフアス半導体は、Siのみならず
SiGe_1-x（０＜Ｘ＜１）、SiO_22-X（０＜Ｘ＜２）、
SixC_1-X（０＜Ｘ＜１）、Si₃N_4-X（０＜Ｘ＜４）で
あつてもよい。

本実施例である第１図は、基板１０に対して電
界を上方から下方に印加したが、紙面の後方から
前方に印加することもできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、サイクロトロン共鳴空間は、
膜を形成する基板の表面に対して、平行な方向が
長くなるように反応室から突設されたので、空心
コイルを小型にすることができ、安価な薄膜形成
方法を提供できる。

本発明によれば、サイクロトロン共鳴空間と膜
を形成する基板の表面との距離が離れていても、
サイクロトロン共鳴と電界によるプラズマグロー
放電とによつて不活性気体および／または非生成
物気体の活性化が持続する。

本発明によれば、反応室に保持された膜を形成
する基板に対して、平行にサイクロトロン共鳴空
間によつて励起された不活性気体および／または
非生成物気体と生成物気体とが供給されると共
に、筒状枠と網状電極との空間に、閉じ込められ
た状態から網状電極を介して広がるため、反応室
内の基板に対して広い範囲にわたつて均一な膜が
形成される。上記筒状枠の壁面は、清掃すること
によつて、常に平面であるため、網状電極を介し
て広がる励起された不活性気体および／または非
生成物気体と生成物気体との流れが規則正しくな
る。

すなわち、上記気体は、基板表面の一部分にお
いて、特定な流れとならないため、形成される膜
厚が均一になる。

また、本発明によれば、反応室内に膜を形成す
る基板を保持する筒状枠を反応室から着脱自在に
設けたので、反応容器の壁に付着した膜生成物が
落下した基板の品質を悪化させない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサイクロトロン共鳴型プラズ
マCVD装置の概要を示す図である。１……反応室、１′……ステンレス容器、２…
…サイクロトロン共鳴空間、３……マイクロ波発
振器、４……アナライザー、５，５′……空心コ
イル、６……電源、７……ハロゲンランプヒー
タ、９……真空ポンプ、１０……基板、１０′…
…基板ホルダー、１１……排気系、１２……本
体、１３，１３′……ドーピング系、１９……石
英窓、２０，２０′……網状電極、３０，３０′…
…バツフアー空間、３１，３１′……筒状枠。

Claims

【特許請求の範囲】１膜を基板の表面に形成する反応室と、前記基
板の表面に対して、平行な方向が長くなるように
反応室から突設されたサイクロトロン共鳴空間と
を備え、前記反応室においてサイクロトロン共鳴
と電界とによつて得られるエネルギーを同時に用
いることにより、膜を基板の表面に形成する薄膜
形成方法であつて、上記サイクロトロン共鳴空間によつて活性化さ
れた不活性気体および／または非生成物気体は、
膜形成領域に対して平行に供給され、上記活性化された不活性性気体および／または
非生成物気体と膜形成領域に対して平行に供給さ
れる生成物気体とは、膜を形成する基板の周囲
で、かつ接しないように取り囲むように構成さ
れ、反応室から着脱自在に設けられた筒上枠内で
混合されて反応性気体となり、上記反応気体は、基板に対して平行になるよう
に網状電極から印加された電界によつてプラズマ
化されて膜を基板の表面に形成することを特徴と
する薄膜形成方法。２平行で互いに離間して筒状枠に設けられた前
記基板ホルダーの両面に、基板の裏面が互いに密
着して取り付けられ、前記プラズマ化した反応性
気体を膜形成面に対して平行に流すことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成方法。