JPH0811829B2 - マイクロ波プラズマｃｖｄ法による機能性堆積膜形成装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマｃｖｄ法による機能性堆積膜形成装置Info
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- JPH0811829B2 JPH0811829B2 JP62073551A JP7355187A JPH0811829B2 JP H0811829 B2 JPH0811829 B2 JP H0811829B2 JP 62073551 A JP62073551 A JP 62073551A JP 7355187 A JP7355187 A JP 7355187A JP H0811829 B2 JPH0811829 B2 JP H0811829B2
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- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
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- G03G5/02—Charge-receiving layers
- G03G5/04—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
- G03G5/08—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、基体上に堆積膜、とりわけ機能性膜、特に
半導体デイバイス、電子写真用感光デイバイス、画像入
力用ラインセンサー、撮像デイバイス、光起電力素子等
に用いるアモルファス半導体等の機能性堆積膜をマイク
ロ波プラズマCVD法により形成する装置に関する。
半導体デイバイス、電子写真用感光デイバイス、画像入
力用ラインセンサー、撮像デイバイス、光起電力素子等
に用いるアモルファス半導体等の機能性堆積膜をマイク
ロ波プラズマCVD法により形成する装置に関する。
従来、半導体デイバイス、電子写真用感光デイバイ
ス、画像入力用ラインセンサー、撮像デイバイス、光起
電力素子、その他各種のエレクトロニクス素子、光学素
子等に用いる素子部材として、アモリファスシリコン、
例えば水素又は／及びハロゲン（例えばフッ素、塩素
等）で補償されたアモルファスシリコン（以下、「Ａ−
Si（H,X）」と記す。）等のアモルファス半導体等の堆
積膜が提案され、その中のいくつかは実用に付されてい
る。
ス、画像入力用ラインセンサー、撮像デイバイス、光起
電力素子、その他各種のエレクトロニクス素子、光学素
子等に用いる素子部材として、アモリファスシリコン、
例えば水素又は／及びハロゲン（例えばフッ素、塩素
等）で補償されたアモルファスシリコン（以下、「Ａ−
Si（H,X）」と記す。）等のアモルファス半導体等の堆
積膜が提案され、その中のいくつかは実用に付されてい
る。
そして、こうした堆積膜は、プラズマCVD法、即ち、
原料ガスを直流又は高周波、マイクロ波、グロー放電に
よって分解し、ガラス、石英、ステンレス、アルミニウ
ムなどの基体上に薄膜状の堆積膜を形成する方法により
形成されることが知られており、そのための装置も各種
提案されている。
原料ガスを直流又は高周波、マイクロ波、グロー放電に
よって分解し、ガラス、石英、ステンレス、アルミニウ
ムなどの基体上に薄膜状の堆積膜を形成する方法により
形成されることが知られており、そのための装置も各種
提案されている。
ところで近年、マイクロ波を使用するプラズマCVD法
（以下、「MW−PCVD法」と表記する。）が注目され、そ
のための装置がいくつか提案されていて、MW−PCVD法に
よる前述した堆積膜の工業的規模での生産がはかられて
来ている。そうした従来提案されているMW−PCVD法によ
る装置は、代表的には第３図の断面略図で示される装置
構成のものである。
（以下、「MW−PCVD法」と表記する。）が注目され、そ
のための装置がいくつか提案されていて、MW−PCVD法に
よる前述した堆積膜の工業的規模での生産がはかられて
来ている。そうした従来提案されているMW−PCVD法によ
る装置は、代表的には第３図の断面略図で示される装置
構成のものである。
第３図において、301は反応容器全体、302は真空容
器、303はマイクロ波導入窓（石英、アルミナセラミッ
クス等製）、304はマイクロ波導波路、305はマイクロ波
電源、306は図示しない排気装置にバルブ（図示せず）
を介して連通する排気管、307は図示しない原料ガス供
給源に連通する原料ガス供給管、308は基体加熱ヒータ
ー310を内蔵する基体ホルダー、309は基体、311はプラ
ズマ発生領域、312はマイクロ波、313はバルブをそれぞ
れ示す。なお、真空容器302は放電トリガー等を用いる
ことなく自励放電にて放電を開始せしめるため、該マイ
クロ波電源305の発振周波数に共振するような空洞共振
器構造とするのが一般的である。
器、303はマイクロ波導入窓（石英、アルミナセラミッ
クス等製）、304はマイクロ波導波路、305はマイクロ波
電源、306は図示しない排気装置にバルブ（図示せず）
を介して連通する排気管、307は図示しない原料ガス供
給源に連通する原料ガス供給管、308は基体加熱ヒータ
ー310を内蔵する基体ホルダー、309は基体、311はプラ
ズマ発生領域、312はマイクロ波、313はバルブをそれぞ
れ示す。なお、真空容器302は放電トリガー等を用いる
ことなく自励放電にて放電を開始せしめるため、該マイ
クロ波電源305の発振周波数に共振するような空洞共振
器構造とするのが一般的である。
そしてこうした装置による堆積膜の形成は次のように
して行われる。即ち、真空容器302内部を、排気管306を
介して真空排気すると共に、基体309を基体加熱ヒータ
ー310により所定温度に加熱、保持する。次に、原料ガ
ス供給管307を介して、例えばアモルファスシリコン堆
積膜を形成する場合であれば、シランガス、水素ガス等
の原料ガスが該原料ガス供給管に開口させられた複数の
ガス放出孔を通して真空容器302内に放出される。これ
と同時併行的に、マイクロ波電源305から周波数500MH2
以上の、好ましくは2.45GH2のマイクロ波312を発生し、
該マイクロ波は、導波部304を通り誘電体窓303を介して
真空容器302内に導入される。かくして、真空容器302内
の導入原料ガスは、マイクロ波のエネルギーにより励起
されて解離し、中性ラジカル粒子、イオン粒子、電子等
が生成され、それ等が相互に反応し、基体309の表面に
堆積膜が形成される。
して行われる。即ち、真空容器302内部を、排気管306を
介して真空排気すると共に、基体309を基体加熱ヒータ
ー310により所定温度に加熱、保持する。次に、原料ガ
ス供給管307を介して、例えばアモルファスシリコン堆
積膜を形成する場合であれば、シランガス、水素ガス等
の原料ガスが該原料ガス供給管に開口させられた複数の
ガス放出孔を通して真空容器302内に放出される。これ
と同時併行的に、マイクロ波電源305から周波数500MH2
以上の、好ましくは2.45GH2のマイクロ波312を発生し、
該マイクロ波は、導波部304を通り誘電体窓303を介して
真空容器302内に導入される。かくして、真空容器302内
の導入原料ガスは、マイクロ波のエネルギーにより励起
されて解離し、中性ラジカル粒子、イオン粒子、電子等
が生成され、それ等が相互に反応し、基体309の表面に
堆積膜が形成される。
ところが、上述の装置により堆積膜を形成する場合、
真空容器302内に発生したプラズマが、基体表面に達成
するため、基体上に形成される堆積膜は時としてプラズ
マによる損傷を受け、形成される堆積膜の膜質及び特性
に好ましくない影響を及ぼすことがあることが判明し
た。
真空容器302内に発生したプラズマが、基体表面に達成
するため、基体上に形成される堆積膜は時としてプラズ
マによる損傷を受け、形成される堆積膜の膜質及び特性
に好ましくない影響を及ぼすことがあることが判明し
た。
本発明はプラズマによる堆積膜の損傷をなくすべく検
討を重ねたところ、真空容器をプラズマ室と成膜室とに
分け、両者の間にマイクロ波を反射するが活性種を通過
せしめる細孔を有する反射板を設けることにより解決し
うることを見い出した。第４図に示す装置はそうした装
置の１つを模式的に示す断面略図である。
討を重ねたところ、真空容器をプラズマ室と成膜室とに
分け、両者の間にマイクロ波を反射するが活性種を通過
せしめる細孔を有する反射板を設けることにより解決し
うることを見い出した。第４図に示す装置はそうした装
置の１つを模式的に示す断面略図である。
第４図において401はマイクロ波空洞共振器構造とな
っているプラズマ室、402は成膜室、403は多数の細孔を
有する金属板（パンチングメタル）よりなるマイクロ波
反射板、404はマイクロ波導入窓、405は導波管、406は
ガス導入口、407は排気口、408は被成膜用基体、409は
基体保持台、410は基体加熱ヒーターを示す。
っているプラズマ室、402は成膜室、403は多数の細孔を
有する金属板（パンチングメタル）よりなるマイクロ波
反射板、404はマイクロ波導入窓、405は導波管、406は
ガス導入口、407は排気口、408は被成膜用基体、409は
基体保持台、410は基体加熱ヒーターを示す。
こうした従来の堆積膜形成装置における堆積膜形成は
以下のようにして行われる。
以下のようにして行われる。
即ち、プラズマ室401及び成膜室402を排気口407より
真空排気するとともに基体408を該基体保持台409の中に
内蔵されたヒーター410により所定温度に加熱保持す
る。次にガス導入口より原料ガスをプラズマ室401に導
入するとともに、導波管405、マイクロ波導入窓404を介
してマイクロ波をプラズマ室401に導入する。プラズマ
室401内に入射したマイクロ波は、該プラズマ室壁、お
よびマイクロ波反射板403よりなるマイクロ波空洞共振
器内で増幅され、かくしてプラズマが生起される。前記
プラズマにより生成された活性種はマイクロ波反射板40
3の細孔を通り、成膜室402内に入り化学的相互作用をも
たらし、基体408上に堆積され、機能性膜を得る。この
際、マイクロ波反射板403により前記プラズマはプラズ
マ室401内に閉じ込められ、基体408は該プラズマによる
損傷を受けない。
真空排気するとともに基体408を該基体保持台409の中に
内蔵されたヒーター410により所定温度に加熱保持す
る。次にガス導入口より原料ガスをプラズマ室401に導
入するとともに、導波管405、マイクロ波導入窓404を介
してマイクロ波をプラズマ室401に導入する。プラズマ
室401内に入射したマイクロ波は、該プラズマ室壁、お
よびマイクロ波反射板403よりなるマイクロ波空洞共振
器内で増幅され、かくしてプラズマが生起される。前記
プラズマにより生成された活性種はマイクロ波反射板40
3の細孔を通り、成膜室402内に入り化学的相互作用をも
たらし、基体408上に堆積され、機能性膜を得る。この
際、マイクロ波反射板403により前記プラズマはプラズ
マ室401内に閉じ込められ、基体408は該プラズマによる
損傷を受けない。
しかしながら、上記の従来の堆積膜形成装置において
は、プラズマ室401内で生起する前記プラズマによって
生じた活性種の多くはプラズマ室401内で反応して、該
反応生成物の大部分はプラズマ室401の内壁にマイクロ
波導入窓４およびマイクロ波反射板に付着し、該マイク
ロ波反射板403の細孔を通り抜け得たわずかの活性種お
よび反応生成物だけしか成膜に関与しない。即ち、原料
ガスの利用効率は非常に低いという問題があった。
は、プラズマ室401内で生起する前記プラズマによって
生じた活性種の多くはプラズマ室401内で反応して、該
反応生成物の大部分はプラズマ室401の内壁にマイクロ
波導入窓４およびマイクロ波反射板に付着し、該マイク
ロ波反射板403の細孔を通り抜け得たわずかの活性種お
よび反応生成物だけしか成膜に関与しない。即ち、原料
ガスの利用効率は非常に低いという問題があった。
また前記のごとく、プラズマ室401の内壁、マイクロ
波導入窓404,およびマイクロ波反射板403に付着した反
応生成物は、マイクロ波の伝送効率を下げるとともにマ
イクロ波を吸収し、マイクロ波がプラズマに効率よく吸
収されなくなり、放電強度の低下がみられ、極端な場
合、放電そのものが維持できなくなるといった問題点が
あった。
波導入窓404,およびマイクロ波反射板403に付着した反
応生成物は、マイクロ波の伝送効率を下げるとともにマ
イクロ波を吸収し、マイクロ波がプラズマに効率よく吸
収されなくなり、放電強度の低下がみられ、極端な場
合、放電そのものが維持できなくなるといった問題点が
あった。
本発明は、上述のごときMW−PCVD法による機能性堆積
膜形成装置における上述の諸問題を克服して、半導体デ
バイス、電子写真用感光体デイバイス、画像入力用ライ
ンセンサー、撮像デイバイス、光起電力素子、その他の
各種エレクトロニクス素子、光学素子等に用いる素子部
材としての機能性堆積膜を、MW−PCVD法により定常的に
高効率で形成することを可能にする装置を提供すること
を目的とするものである。
膜形成装置における上述の諸問題を克服して、半導体デ
バイス、電子写真用感光体デイバイス、画像入力用ライ
ンセンサー、撮像デイバイス、光起電力素子、その他の
各種エレクトロニクス素子、光学素子等に用いる素子部
材としての機能性堆積膜を、MW−PCVD法により定常的に
高効率で形成することを可能にする装置を提供すること
を目的とするものである。
即ち、本発明の目的は、MW−PCVD法による機能性堆積
膜形成装置において、プラズマによる堆積膜の損傷をな
くすとともに、原料ガスの利用効率を大きくし、良質な
堆積膜を定常的に形成しうる装置を提供することにあ
る。
膜形成装置において、プラズマによる堆積膜の損傷をな
くすとともに、原料ガスの利用効率を大きくし、良質な
堆積膜を定常的に形成しうる装置を提供することにあ
る。
本発明者は、MW−PCVD法による堆積膜形成装置におけ
る上述の諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成すべ
く本発明者が鋭意研究を重ねたところ、プラズマ室内に
原料ガスは分離するがマイクロ波は透過しうる誘電体か
らなる隔壁を配置し、該隔壁で分離された別々の空間
に、プラズマにより生成するその活性種が単体では反応
しないがお互いに反応して機能性堆積膜を形成する複数
種の原料ガスを夫々導入して活性種を生成せしめること
により解決しうるという知見を得た。
る上述の諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成すべ
く本発明者が鋭意研究を重ねたところ、プラズマ室内に
原料ガスは分離するがマイクロ波は透過しうる誘電体か
らなる隔壁を配置し、該隔壁で分離された別々の空間
に、プラズマにより生成するその活性種が単体では反応
しないがお互いに反応して機能性堆積膜を形成する複数
種の原料ガスを夫々導入して活性種を生成せしめること
により解決しうるという知見を得た。
本発明のMW−PVCD法による堆積膜形成装置は、該知見
に基づいて完成せしめたものであり、マイクロ波導入窓
を介して導入したマイクロ波によりプラズマを発生せし
めて活性種を生成せしめるプラズマ室と、該プラズマ室
を原料ガスを供給する手段と、機能性堆積膜形成用基体
を内蔵する成膜室と、該成膜室内に排気する手段と、前
記プラズマ室と前記成膜室との間に配置された、マイク
ロ波を反射するが前記活性種を通過せしめる細孔を有す
る反射板とからなるマイクロ波プラズマCVD法により機
能性堆積膜を形成するための装置であって、前記プラズ
マ室を空洞共振器構造とし、かつ、前記プラズマ室内に
原料ガスは分離するがマイクロ波は透過しうる誘電体か
らなる隔壁を配置することにより、プラズマにより生成
するその活性種が単体では反応しないが、お互いに反応
して機能性堆積膜を形成する複数種の原料ガスを夫々前
記隔壁で分離された別々の空間に導入して活性種を生成
せしめるようにしたことを特徴とするものである。
に基づいて完成せしめたものであり、マイクロ波導入窓
を介して導入したマイクロ波によりプラズマを発生せし
めて活性種を生成せしめるプラズマ室と、該プラズマ室
を原料ガスを供給する手段と、機能性堆積膜形成用基体
を内蔵する成膜室と、該成膜室内に排気する手段と、前
記プラズマ室と前記成膜室との間に配置された、マイク
ロ波を反射するが前記活性種を通過せしめる細孔を有す
る反射板とからなるマイクロ波プラズマCVD法により機
能性堆積膜を形成するための装置であって、前記プラズ
マ室を空洞共振器構造とし、かつ、前記プラズマ室内に
原料ガスは分離するがマイクロ波は透過しうる誘電体か
らなる隔壁を配置することにより、プラズマにより生成
するその活性種が単体では反応しないが、お互いに反応
して機能性堆積膜を形成する複数種の原料ガスを夫々前
記隔壁で分離された別々の空間に導入して活性種を生成
せしめるようにしたことを特徴とするものである。
以下、本発明のMW−PCVD法による機能性堆積膜形成装
置を図面の実施例により、更に詳しく説明するが、本発
明はこれによって限定されるものではない。
置を図面の実施例により、更に詳しく説明するが、本発
明はこれによって限定されるものではない。
第１図は、本発明のMW−PCVD法による機能性堆積膜形
成装置の典型的一例を模式的に示す断面略図である。
成装置の典型的一例を模式的に示す断面略図である。
第１図において、101はマイクロ波空洞共振器構造と
なっているプラズマ室、102は成膜室、103は多数の細孔
を有する金属板（パンチングメタル）よりなるマイクロ
波反射板、104はマイクロ波導入窓、105は導波管、106
a,106bはガス導入口、107は排気口、108は機能性堆積膜
形成用基体、109は基体保持台、110は基体加熱用ヒータ
ー、111はプラズマ室101に配置されたガス分離壁をそれ
ぞれ示している。該装置による機能性堆積膜の形成は以
下のようにする。
なっているプラズマ室、102は成膜室、103は多数の細孔
を有する金属板（パンチングメタル）よりなるマイクロ
波反射板、104はマイクロ波導入窓、105は導波管、106
a,106bはガス導入口、107は排気口、108は機能性堆積膜
形成用基体、109は基体保持台、110は基体加熱用ヒータ
ー、111はプラズマ室101に配置されたガス分離壁をそれ
ぞれ示している。該装置による機能性堆積膜の形成は以
下のようにする。
即ち、まずガス導入口106a,106bからそれぞれ原料ガ
スA,原料ガスＢをプラズマ室１に導入する。この際原料
ガスＡ、原料ガスＢはそれぞれのガスの励起によって生
じる活性種A,活性種Ｂがそれ自身では反応しないが、該
活性種A,該活性種Ｂの混合によって互いに反応して堆積
膜を得ることができるものとする。前記ガス導入口より
前記プラズマ室に導入された原料ガスA,原料ガスＢは、
該プラズマ室内に設けられたガス分離壁111により互い
に分離されている。次に導波管105、マイクロ波導入窓1
04より前記プラズマ室にマイクロ波を導入させる。導入
されたマイクロ波は誘電体物質より成るガス分離壁111
を自由に通過し、マイクロ波空洞共振器構造になってい
る前記プラズマ室内にマイクロ波エネルギーが蓄積され
る。かくして前記プラズマ室内のガス分離壁で隔てられ
た各室を夫々別々にプラズマが生起する。前記プラズマ
によって生成した前記活性種Ａ、活性種Ｂは、前記の如
くプラズマ室内では前記ガス分離壁111により分離され
ており、該プラズマ室内で反応により活性種A,活性種Ｂ
を失うことなく、マイクロ波反射板103に設けた細孔を
通り成膜室102内に入射する。かくして前記成膜室102に
入射した活性種Ａおよび活性種Ｂは該成膜室内で相互拡
散し、活性種Ａと活性種Ｂの化学的作用により、基体保
持台109上に配置されたヒータ110により所定温度に加熱
された基体108上に堆積膜を生じる。
スA,原料ガスＢをプラズマ室１に導入する。この際原料
ガスＡ、原料ガスＢはそれぞれのガスの励起によって生
じる活性種A,活性種Ｂがそれ自身では反応しないが、該
活性種A,該活性種Ｂの混合によって互いに反応して堆積
膜を得ることができるものとする。前記ガス導入口より
前記プラズマ室に導入された原料ガスA,原料ガスＢは、
該プラズマ室内に設けられたガス分離壁111により互い
に分離されている。次に導波管105、マイクロ波導入窓1
04より前記プラズマ室にマイクロ波を導入させる。導入
されたマイクロ波は誘電体物質より成るガス分離壁111
を自由に通過し、マイクロ波空洞共振器構造になってい
る前記プラズマ室内にマイクロ波エネルギーが蓄積され
る。かくして前記プラズマ室内のガス分離壁で隔てられ
た各室を夫々別々にプラズマが生起する。前記プラズマ
によって生成した前記活性種Ａ、活性種Ｂは、前記の如
くプラズマ室内では前記ガス分離壁111により分離され
ており、該プラズマ室内で反応により活性種A,活性種Ｂ
を失うことなく、マイクロ波反射板103に設けた細孔を
通り成膜室102内に入射する。かくして前記成膜室102に
入射した活性種Ａおよび活性種Ｂは該成膜室内で相互拡
散し、活性種Ａと活性種Ｂの化学的作用により、基体保
持台109上に配置されたヒータ110により所定温度に加熱
された基体108上に堆積膜を生じる。
第１図の実施例装置では、マイクロ波反射板103は、
アルミ材等のパンチング板を使用したが、使用するガス
の種類に応じて、耐食性、電気伝導度等を考慮して選択
することができる。金属板の代わりにカーボン板や、絶
縁板に金属膜をコーティングしたものでも良い。又、特
に耐食性が必要となる場合には、金属板にテフロンコー
ティングや、セラミックコーティングした物を使用する
事もできる。
アルミ材等のパンチング板を使用したが、使用するガス
の種類に応じて、耐食性、電気伝導度等を考慮して選択
することができる。金属板の代わりにカーボン板や、絶
縁板に金属膜をコーティングしたものでも良い。又、特
に耐食性が必要となる場合には、金属板にテフロンコー
ティングや、セラミックコーティングした物を使用する
事もできる。
また、プラズマ室101に設けられるガス分離壁111の形
状及びその数は、特に限定されるものではなく、使用す
る原料ガスの種類に応じて適宜決定されるものである。
第２図はガス分離壁の具体例を示す。第２（イ）図はガ
ス分離癖111が同軸円筒状に複数個設置され、原料ガス
A,原料ガスＢを交互に導入する構造になっている。第２
（ロ）図はガス分離壁111が、大きな円筒の内部な小さ
な円筒を並列に設置し、小さな円筒の内部に原料ガスＡ
を、小さな円筒の外部と大きな円筒の内部の間のすきま
に原料ガスＢを導入する構造となっている。３種以上の
原料ガスを用いる場合は、前記ガス導入口を３以上と
し、該ガス導入口に接続され前記ガス分離壁に囲まれた
空間を少なくとも３以上とすればよい。
状及びその数は、特に限定されるものではなく、使用す
る原料ガスの種類に応じて適宜決定されるものである。
第２図はガス分離壁の具体例を示す。第２（イ）図はガ
ス分離癖111が同軸円筒状に複数個設置され、原料ガス
A,原料ガスＢを交互に導入する構造になっている。第２
（ロ）図はガス分離壁111が、大きな円筒の内部な小さ
な円筒を並列に設置し、小さな円筒の内部に原料ガスＡ
を、小さな円筒の外部と大きな円筒の内部の間のすきま
に原料ガスＢを導入する構造となっている。３種以上の
原料ガスを用いる場合は、前記ガス導入口を３以上と
し、該ガス導入口に接続され前記ガス分離壁に囲まれた
空間を少なくとも３以上とすればよい。
本発明の装置により堆積膜を形成するについて使用さ
れる原料ガスは、高周波またはマイクロ波のエネルギー
により励起種化し、化学的相互作用して基体表面上に所
期の堆積膜を形成する類のものであれば何れのものであ
っても採用することができるが、例えばＡ−Si（H,X）
膜を形成する場合であれば、原料ガスＡとしてケイ素に
水素、ハロゲン、あるいは炭化水素等が結合したシラン
類及びハロゲン化シラン類等のガス、原料ガスＢとして
水素ガス又は水素ガスとアルゴンガスの混合ガスを用い
ることができる。さらに、Ａ−Si（H,X）膜はｐ型不純
物元素又はｎ型不純物元素をドーピングすることが可能
であり、これ等の不純物元素を構成成分として含有する
原料ガスを、単独で、あるいは前述の原料ガスＡ又はガ
スＢと混合して用いることができる。
れる原料ガスは、高周波またはマイクロ波のエネルギー
により励起種化し、化学的相互作用して基体表面上に所
期の堆積膜を形成する類のものであれば何れのものであ
っても採用することができるが、例えばＡ−Si（H,X）
膜を形成する場合であれば、原料ガスＡとしてケイ素に
水素、ハロゲン、あるいは炭化水素等が結合したシラン
類及びハロゲン化シラン類等のガス、原料ガスＢとして
水素ガス又は水素ガスとアルゴンガスの混合ガスを用い
ることができる。さらに、Ａ−Si（H,X）膜はｐ型不純
物元素又はｎ型不純物元素をドーピングすることが可能
であり、これ等の不純物元素を構成成分として含有する
原料ガスを、単独で、あるいは前述の原料ガスＡ又はガ
スＢと混合して用いることができる。
また基体については、導電性のものであっても、半導
電性のものであっても、あるいは電気絶縁性のものであ
ってもよく、具体的には金属、セラミックス、ガラス等
が挙げられる。そして成膜操作時の基体温度は、特に制
限されないが、30〜450℃の範囲とするのが一般的であ
り、好ましくは50〜350℃である。
電性のものであっても、あるいは電気絶縁性のものであ
ってもよく、具体的には金属、セラミックス、ガラス等
が挙げられる。そして成膜操作時の基体温度は、特に制
限されないが、30〜450℃の範囲とするのが一般的であ
り、好ましくは50〜350℃である。
また、堆積膜を形成するにあたっては、原料ガスを導
入する前にプラズマ室及び成膜室内の圧力を５×10-6To
rr以下、好ましくは１×10-6Torr以下とし、原料ガスを
導入した時にはプラズマ室及び成膜室内の圧力を１×10
-2〜1Torr、好ましくは５×10-2〜1Torrとするのが望ま
しい。
入する前にプラズマ室及び成膜室内の圧力を５×10-6To
rr以下、好ましくは１×10-6Torr以下とし、原料ガスを
導入した時にはプラズマ室及び成膜室内の圧力を１×10
-2〜1Torr、好ましくは５×10-2〜1Torrとするのが望ま
しい。
以下、第１図に示す本発明の装置を用いた機能性堆積
膜の形成について、実施例を用いて具体的に説明する
が、本発明はこれらによって限定されるものではない。
膜の形成について、実施例を用いて具体的に説明する
が、本発明はこれらによって限定されるものではない。
実施例１ 本例においては、プラズマ室は内径を80mmφ、長さを
130mmとすることによりマイクロ波空洞共振器となっ
た。なお、論理値では、内径が80mmφの場合、長さは13
8mmとなるが、プラズマ室内に石英製のガラス分離壁を
挿入したために理論値からずれている。
130mmとすることによりマイクロ波空洞共振器となっ
た。なお、論理値では、内径が80mmφの場合、長さは13
8mmとなるが、プラズマ室内に石英製のガラス分離壁を
挿入したために理論値からずれている。
まず、プラズマ室101及び成膜室102を、排気口107を
介して真空排気するとともに、基体保持台109に内蔵さ
れたヒーター110により所定温度に加熱保持した。
介して真空排気するとともに、基体保持台109に内蔵さ
れたヒーター110により所定温度に加熱保持した。
こうしたところへ、原料ガスＡとしてSiF4ガス50scc
m、原料ガスＢとしてH2ガス30sccmを夫々別々のガス分
離壁111で囲まれた空間に導入し、真空度４×10-3Torr
の条件下で、周波数2.45GHzのマイクロ波電力150Wを投
入してプラズマを発生させ、基体108上にＡ−Si:H:F堆
積膜を形成した。この際放電はきわめて安定しており、
一時間経過しても放電強度の変化はみられず、また放電
終了後プラズマ室内壁およびガス分離壁への膜の付着は
みられなかった。また、堆積したアモルファスシリコン
膜を調べたところ、前記従来の装置の場合と比較して、
10〜100倍の堆積速度の向上がみられた。さらに前述の
ごとき放電の安定性に付随して、再現性も飛躍的に向上
された。
m、原料ガスＢとしてH2ガス30sccmを夫々別々のガス分
離壁111で囲まれた空間に導入し、真空度４×10-3Torr
の条件下で、周波数2.45GHzのマイクロ波電力150Wを投
入してプラズマを発生させ、基体108上にＡ−Si:H:F堆
積膜を形成した。この際放電はきわめて安定しており、
一時間経過しても放電強度の変化はみられず、また放電
終了後プラズマ室内壁およびガス分離壁への膜の付着は
みられなかった。また、堆積したアモルファスシリコン
膜を調べたところ、前記従来の装置の場合と比較して、
10〜100倍の堆積速度の向上がみられた。さらに前述の
ごとき放電の安定性に付随して、再現性も飛躍的に向上
された。
実施例２ 本実施例においては、３つのガス導入口（ａ），
（ｂ），（ｃ）を有し、プラズマ室内では夫々別々に分
離されている装置を作成し、原料ガスＡとしてGeF4/SiF
4＝1/10,5sccm、原料ガスＢとしてSiF4,45sccm、原料ガ
スＣとしてH230sccmを用いた以外はすべて実施例１と同
様にして基体上にＡ−Si:Ge:H:F堆積膜を形成した。な
お、本実施例においては原料ガスＡとしてGeF4とSiF4の
混合ガスを用いたが、夫々の活性種は互いに反応するこ
とはないので、この場合ガスでも問題ない。
（ｂ），（ｃ）を有し、プラズマ室内では夫々別々に分
離されている装置を作成し、原料ガスＡとしてGeF4/SiF
4＝1/10,5sccm、原料ガスＢとしてSiF4,45sccm、原料ガ
スＣとしてH230sccmを用いた以外はすべて実施例１と同
様にして基体上にＡ−Si:Ge:H:F堆積膜を形成した。な
お、本実施例においては原料ガスＡとしてGeF4とSiF4の
混合ガスを用いたが、夫々の活性種は互いに反応するこ
とはないので、この場合ガスでも問題ない。
本実施例においても前記実施例と同様に、放電は安定
であり、放電強度も変化はなく、プラズマ室内壁および
ガス分離室への膜の付着もみられず堆積速度も前記従来
の装置の場合と比較して10〜100倍向上した。
であり、放電強度も変化はなく、プラズマ室内壁および
ガス分離室への膜の付着もみられず堆積速度も前記従来
の装置の場合と比較して10〜100倍向上した。
さらに膜質においても前記従来の装置で同様の実験を
行った場合、GeF4から生成した活性種であるGeFn（ｎ＝
0,1,2,3）ラジカルは極めて活性であり、プラズマ室内
にてほとんど反応してプラズマ室内壁に付着してしま
い、成膜室内の基体には少量のＡ−Si:H:Fしか堆積せ
ず、希望の膜質のものが得られなかったのに対して特性
の良いＡ−Si:Ge:H:Fが得られた。
行った場合、GeF4から生成した活性種であるGeFn（ｎ＝
0,1,2,3）ラジカルは極めて活性であり、プラズマ室内
にてほとんど反応してプラズマ室内壁に付着してしま
い、成膜室内の基体には少量のＡ−Si:H:Fしか堆積せ
ず、希望の膜質のものが得られなかったのに対して特性
の良いＡ−Si:Ge:H:Fが得られた。
本発明のMW−PCVD法による機能性堆積膜形成装置は、
２つ以上のガス導入口を設けるとともにプラズマ室内に
ガス分離壁を設け、２種以上の原料ガスを夫々別々に導
入し、プラズマの生起により、夫々別々に活性種を生成
させることによって、放電安定化、マイクロ波電力の効
率的利用、膜堆積速度の向上、原料ガスの高効率利用、
再現性の向上を成しとげることができるものである。
２つ以上のガス導入口を設けるとともにプラズマ室内に
ガス分離壁を設け、２種以上の原料ガスを夫々別々に導
入し、プラズマの生起により、夫々別々に活性種を生成
させることによって、放電安定化、マイクロ波電力の効
率的利用、膜堆積速度の向上、原料ガスの高効率利用、
再現性の向上を成しとげることができるものである。
第１図は、本発明のMW−PCVD法による機能性堆積膜形成
装置の典型例を示す断面略図、第２図は、第１図に示す
装置におけるガス分離壁の例を示す透視略図である。第
３図は、従来のMW−PCVD法による機能性堆積膜形成装置
の断面略図、第４図はプラズマ室及び成膜室を有するMW
−PCVD法による機能性堆積膜形成装置の１例を示す断面
略図である。 第1,2および４図において、101,401……プラズマ室、10
2,402……成膜室、103,403……マイクロ波反射板、104,
404……マイクロ波導入窓、105,405……導波管、106a,1
06b,406……ガス導入口、107,407……排気口、108,408
……基体、109,409……基体保持台、110,410……加熱用
ヒーター、111……ガス分離壁。 第３図において、301……反応容器、302……真空容器、
303……マイクロ波導入窓、304……導波管、305……マ
イクロ波発振器、306……排気管、307……原料ガス供給
管、307′……原料ガス放出孔、308……基体保持板、30
9……基体、310……ヒーター、311……プラズマ発生領
域、312……マイクロ波、313……バルブ。
装置の典型例を示す断面略図、第２図は、第１図に示す
装置におけるガス分離壁の例を示す透視略図である。第
３図は、従来のMW−PCVD法による機能性堆積膜形成装置
の断面略図、第４図はプラズマ室及び成膜室を有するMW
−PCVD法による機能性堆積膜形成装置の１例を示す断面
略図である。 第1,2および４図において、101,401……プラズマ室、10
2,402……成膜室、103,403……マイクロ波反射板、104,
404……マイクロ波導入窓、105,405……導波管、106a,1
06b,406……ガス導入口、107,407……排気口、108,408
……基体、109,409……基体保持台、110,410……加熱用
ヒーター、111……ガス分離壁。 第３図において、301……反応容器、302……真空容器、
303……マイクロ波導入窓、304……導波管、305……マ
イクロ波発振器、306……排気管、307……原料ガス供給
管、307′……原料ガス放出孔、308……基体保持板、30
9……基体、310……ヒーター、311……プラズマ発生領
域、312……マイクロ波、313……バルブ。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/04
Claims (1)
- 【請求項１】マイクロ波導入窓を介して導入したマイク
ロ波によりプラズマを発生せしめて活性種を生成せしめ
るプラズマ室と、該プラズマ室に原料ガスを供給する手
段と、機能性堆積膜形成用基体を内蔵する成膜室と、該
成膜室内を排気する手段と、前記プラズマ室と前記成膜
室との間に配置された、マイクロ波を反射するが前記活
性種を通過せしめる細孔を有する反射板とからなるマイ
クロ波プラズマCVD法により機能性堆積膜を形成するた
めの装置であって、前記プラズマ室を空洞共振器構造と
し、かつ、前記プラズマ室内に原料ガスは分離するがマ
イクロ波は透過しうる誘導体からなる隔壁を配置するこ
とにより、プラズマにより生成するその活性種が単体で
は反応しないが、お互いに反応して機能性堆積膜を形成
する複数種の原料ガスを夫々前記隔壁で分離された別々
の空間に導入して活性種を生成せしめるようにしたこと
を特徴とするプラズマCVD法による機能性堆積膜形成装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62073551A JPH0811829B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | マイクロ波プラズマｃｖｄ法による機能性堆積膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62073551A JPH0811829B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | マイクロ波プラズマｃｖｄ法による機能性堆積膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63241173A JPS63241173A (ja) | 1988-10-06 |
| JPH0811829B2 true JPH0811829B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=13521486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62073551A Expired - Fee Related JPH0811829B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | マイクロ波プラズマｃｖｄ法による機能性堆積膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0811829B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5252134A (en) * | 1991-05-31 | 1993-10-12 | Stauffer Craig M | Integrated delivery system for chemical vapor from non-gaseous sources for semiconductor processing |
| JP4654176B2 (ja) * | 1996-02-22 | 2011-03-16 | 住友精密工業株式会社 | 誘導結合プラズマ・リアクタ |
-
1987
- 1987-03-27 JP JP62073551A patent/JPH0811829B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63241173A (ja) | 1988-10-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |