JPS63143809A - 薄膜形成用装置 - 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】 ［技術分野］ 本発明は、高周波放電による薄膜形成用装置に関し、と
くに、被形成物上に均一に薄膜形成を行うに適した成膜
装置に関する。

［従来技術およびその問題点］ 従来、高周波放電による薄膜形成装置は、例えば第２図
に模式的に示したようなものであって、薄膜、たとえば
アモルファス太陽電池、感光体、薄膜半導体装置などに
用いられるアモルファスシリコン膜やアモルファスシリ
コンカーバイド膜などの形成に利用されてきた。しかし
ながら、複雑な形状の被形成物はもちろん板状物のよう
な単純な形状のものでも大面積になると被形成物上に均
一に薄膜形成を行うことは困難であった。この困難さを
解消するために放電電極を被形成物に比してきわめて大
きくすることが試みられた。しかしながら、被形成物が
放電中にあるためか放電の乱れを解消することができず
、大面積の被形成物はともかく複雑形状の被形成物上の
均一形成は未だ満足のいくものではなかった。

また、当然のことながら、この方法では薄膜形成装置が
きわめて太き（なり低コスト化の要請にも応えることが
できなかった。さらに、第２図に示したように、放電電
極２゛、と間にメツシュ杖第３を極４を用いることも試
みられたが、この方法においては薄膜形成速度が極めて
低下するという問題があった。

本発明者は先に、ジシランから高速でアモルファスシリ
コン膜を形成する技術を提案した。また、ジシランは易
分解性であるが、易反応性でもある。このために原料ジ
シランが多く存在する条件では分解生成物と原料ジシラ
ンとの間の反応が主体となり、膜の光電変換特性が低下
することを本発明者は見出した。この結果、ジシランや
ゲルマンのような易分解性であるが、易反応性でもある
原料を用いる場合においては、得られる薄膜は光＠　変
ｊＪ＆装置の用途に対して、未だ、満足される特性は得
られていない。

［基本的着想］ 本発明者は高周波放電過程を詳細に検討した結果、高周
波放電を均一に保持することおよび被形成物により該放
電を乱さないことに、均一成膜の重要なポイントが・あ
ることを見出した。さらに、高周波印加電極の近傍にお
いてジシラン等の原料がきわめて少なくなることをも見
出した。

本発明はかかる知見に基づいて成されるに到ったもので
ある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は高周波放電を均一に保持することおよび
被形成物により該放電を乱すことなく、原料ガスの存在
量の低減を可能にする薄膜形成用装置を提供することで
あり、また、被形成物上に高成膜速度で高品質膜を均一
に形成できる薄膜形成用装置を提供することである。

［発明の開示］ すな、わち、本発明は、（１）原料、ガス導入手段、真
空排気手段および加熱手段を有する薄膜形成室内に、グ
ロー放電を生ぜしめるべ（高周波電源に接続された電極
対を対抗配置してなるＴＩＪｒＦＩＪ形成用装置にして
、該電極対の少な（とも一方の電極はガス状物質の透過
を可能にする導電性の電極、好ましくは網状物構造であ
ると共に該網状電極には高周波電力が印加され、且つ薄
膜が形成さるべき被形成物は、該電極対の外側で、該網
状透過電極側に並行配置されてなることを特徴とする薄
膜形成用装置である。

該高周波が印加された網状物の電極（以下においてガス
透過電極と称す）はインピーダンス整合を可能にするた
めのインピーダンス整合回路に接続されているものであ
る。該ガス透過電極とａｌｌｌｌの被形成物との間隔は
調節可能であり、特に好ましくは、この間隔を一定に維
持することである。

一定の間隔を保持させるために、ガス透過電極の表面形
状と薄膜の被形成物の表面形状とをほぼ等しくすること
はきわめて有効である。

本発明て使用する綱状物としては、網目の目開きが０．
２〜２．０−　　であり、線径０．１〜１１１１Ｉ程度
の高導電性の物質で構成されるものである。ガス透過電
極の材質として好ましいものはシリコンのエツチングに
実用上に耐える材質のもの、たとえばアルミニウム、ス
テンレススチール、タングステンやタンタルのようなも
のである。

ガス透過電極に対向配置された他方の電極（以下対極と
称す）は好ましくはその表面形状はガス透過電極の表面
形状と同様のものである。対極の材質は導電性の金属で
ある。

原料ガスの供給方法は特に限られるものではなく、プラ
ズマ中に任意の原料供給手段Ｃ：より行われる。特に該
対極２を第１図に示すように、原料ガス供給手段として
利用し、この対・極を通して原料ガスを供給するのは好
ましい示例である。

本発明においては、薄膜形成表面近くに存在する原料ガ
スを極力少な（することにポイントの一つがあるところ
、本発明者等は原料ガスの分解は高周波印加電極の近傍
でもっとも激しく生じることを見いだしたのである。こ
のため、原料ガスがプラズマ中から高周波印加電極を経
由して薄膜形成表面に到達することが望まれる。すなわ
ち、プラズマ中に供給された原料ガスをガス透過電極を
経由して薄膜の被形成物の表面に到達させるように成膜
装置を構成することが本発明においては重要な要件とな
る。

ガス透過電極と薄膜の被形成物との間隔は薄膜の形成速
度を支配するものであるから、この間隔を被形成物の何
れの位置においても一定になるようにしておけば、薄膜
の形成速度を場所によらず一定にすることができ、該被
形成物の形状や大きさを問わず均一な厚みで高品質の薄
膜を形成することができるのである。なお、該間隔は該
被形成物の形状に応じて調整される。この時、ガス透過
電極は被形成物の形状に応じた形状に適宜形成すること
が便利である。たとえば、被形成物の表面形状が平面で
あれば、ガス透過電極も平面に形成され、その間隔は適
宜選択されるのである。また、該被形成物の表面形状に
凹凸があれば、ガス透過電極もそれに合わせて凹凸に形
成されればよいのである。

被形成物とガス透過電極の間隔の調整方法としては、任
意の調整方法を採用することが出来、き（に限定されな
い、該間隔が小さくなりすぎるとガス透過電極の形状が
被形成物に写し出されるので好ましくない、従って、該
間隔は少な（ともｌａｍ、好ましくは２麟−以上、さら
に好ましくは４ｓ＋ｍ以上あることである。一方、この
間隔が大きすぎると一旦分解された原料ガスが反応をお
こし結合するので、得られる１ｉｌｌｌの電気的特性は
低下することになる。この間隔は放電電力に依存して変
化するが１００ｍ５以内好ましくは５０ＩＩｌｌｌＩ以
内である。

本発明に用いうる原料ガスとは、３１ａｌｔｍ＊ｇ　（
ｎ＝１．２．３・−・・・−−−−一−−・−・−）な
どのシランガスであり、０．１．２および３はそれぞれ
モノシラン、ジシラン、トリシランに該当する。またＳ
ｉＨ＊Ｆ４−ｘ（Ｘ−０，１，２，３）やＳｉＪ、Ｆい
ｙ（ｙ・０．１．２．３．５）　）で表わされるフッ化
シラン；ゲルマン（ＧｅＨａ）やＧｅｔｌｚＦ４−ｚ　
（２・０．１．２．３　）で表わされるフッ化ゲルマン
などももちろん、本発明の原料ガスとして用いることが
できる。これらの原料ガスを用いることによりフッ素含
有シリコンや５ｉＧｅ合金を容易に形成することができ
る。さらに炭素含有化合物や窒素含有化合物をシランガ
スとともに用いることにより炭素や窒素を含有するシリ
コン薄膜を形成することもできる。なお、これらの半導
体薄膜を形成するにさいして、ボロンやリンのように価
電子を制御する元素の化合物を併用することにより、そ
れぞれ、Ｐ型およびＮ型の半導体ｍ膜を形成することが
できる。また、シランガスをはじめとするこれらの原料
ガスは希釈しない状態で用いることができるが、水素や
ヘリウムで希釈して用いることも、放電状態の安定性が
高まり好ましいことである。

本発明において薄膜が形成さるべき被形成物（以下基体
と称す）は特に限定されるものではな（、たとえば、絶
縁性または導電性、透明または不透明のいずれでもよい
、基本的にはガラス、アルミナ、シリコン、ステンレス
スチール、アルミニウム、モリブデンなどの非金属、半
導体、金属はもとより、耐熱性の高分子等の物質で形成
されるフィルムあるいは板状の材料等を基体として有効
に用いることができる。

なお、本発明を利用して光電変換素子の如き半導体装置
を製造することも可能であるが、その場合は、基体に導
電性を付与する必要がある。これがためには、導電性の
基体を用いるが、あるいは絶縁性の基体上に導電性薄膜
を形成した基体を用いればよいことは、当業者には容易
に理解出来ることである。かかる導電性薄膜を形成する
材料としては、アルミニウム、モリブデン、ニクロム、
酸化インジウム、酸化錫、ステンレススチールなどのｉ
ＷＭまたは薄板などが有効に用いられる。また、基体が
光の入射側に用いられるならばその基体は透明の必要が
あるがこれ以外にはなんらの制限はない。

［発明を実施するための好ましい形態］本発明において
、薄膜形成装置は、原料ガス導入手段、真空排気手段お
よび加熱手段を有する薄膜形成室内に、グロー放電を生
ぜしめるべく高周波ｉ！源に接続された電極対を対抗配
置してなる薄膜形成装置にして、該電極対の少なくとも
一方の電極はガス状物質の透過を可能にする構造例えば
導電性の綱状物構造であると共に該網状電極には高周波
電力が印加され、且つ薄膜が形成さるべき被形成物は、
該電極対の外側で、該透過電極側に並行配置されたもの
である。

しかして、高周波電源として１００ＫＨｚ〜２０ＭＨｚ
の発振周波数を有する電源を用いて、インピーダンスマ
ツチング回路を介して該膜形成装置の放電電極に接続す
る。膜の形成は、圧力０．００１〜１０Ｔｏｒｒ、放電
電極の間隔を１〜１００ｍ５　、基体は、室温〜５００
℃までの範囲において加熱され、放ａｔ力密度０．０１
〜ＩＷ／ｃｍ”程度で行われる。

［実施例１〜７］ 第１図に示す如く、薄膜形成室ｌに基体加熱手段６、真
空排気手段１０、基体保持手段を兼ねる基体搬送手段７
および容量結合型の電極対、すなわち、０，５鳳−の目
開きで線径０．５ａｌｌｌの網目状のガス透過電極３と
原料ガス導入手段９を有する対極２を有する薄膜形成装
置を用いた。電極３はインピーダンスマツチング回路を
介して１３．５６　ＭＨｚの発振周波数を有する高周波
電源８に接続されているものである。原料ガス導入手段
によりジシランを３０５ＣＣＨの流量で供給し、真空排
気手段で排気しつつ、膜形成室の圧力を０．６Ｔｏｒｒ
に調整する０周波数を第１表に示すように適宜選択した
後で、高周波電力を３０−印加し、グロー放電を開始す
る。基体搬送手段により膜形成室にガラス基体を搬送し
、アモルファスシリコン膜の形成を開始する６本実施例
においては基体と網目状電極との間隔を１〜１００−一
の範囲で変更した。基体は膜形成中２５０°Ｃに維持さ
れた。一定時間の膜付けを終了した後、基体搬送手段で
基体を膜形成室から取出した。

得られたアモルファスシリコン膜について膜厚、光導重
度および暗導電度を測定した。この結果を第−表に示し
た。高速成膜条件においても膜質の均一性にすぐれ、か
つ光電変換特性も良好であることが明らかである。

［産業上の利用可能性〕 以上の実施例から明らかなように、本発明の装第−表 置を使用すれば、高成膜速度を維持しながら、かつ光ｉ
ｔ特性に優れているアモルファスシリコン膜を得ること
が出来ることが明らかであり、本発明は薄膜半導体の形
成においてきわめて有用というべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のｇＩＭ形成用装置を示す模式図であり
、基体は対向する電極外でかつガス透過電極側に存在す
る。第２図は従来の薄膜形成用装置を示す模式図であり
、基体は対向する電極間に存在する。 図において、 １−・・−・薄膜形成室、２・−・・・一対極、２°、
２′−・・・・・放ｉｔ極、３・−・−・ガス透過電極
、４・−・・・−メツシュ状第３電極、５・−・・・・
−均熱板、６−・・・−・・基体加熱手段をそれぞれ示
す。 特許出願人　三井東圧化学株式会社 図面の′＞７ 図面 °第２図 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和６１年特許願第２９０５７８号 ２、発明の名称 薄膜形成用装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所　東京都千代田区霞が関三丁目２番５号４、補正命
令の日時 昭和６２年２月２４日（発送）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）原料ガス導入手段、真空排気手段および加熱手段
   を有する薄膜形成室内に、グロー放電を生ぜしめるべく
   高周波電源に接続された電極対を対抗配置してなる薄膜
   形成用装置にして、該電極対の少なくとも一方の電極は
   ガス状物質の透過を可能にする導電性の網状物構造であ
   ると共に該網状電極には高周波電力が印加され、且つ薄
   膜が形成さるべき被形成物は、該電極対の外側で、該網
   状透過電極側に並行配置されてなることを特徴とする薄
   膜形成用装置。
2. （２）網状透過電極と薄膜が形成さるべき被形成物との
   間隔を調節可能に構成してなる特許請求の範囲第１項記
   載の薄膜形成用装置。
3. （３）網状透過電極と薄膜が形成さるべき被形成物との
   間隔は一定の間隔を保持してなる特許請求の範囲第１項
   記載の薄膜形成用装置。
4. （４）網状透過電極の表面形状と薄膜が形成さるべき被
   形成物の表面形状とをほぼ等しくして一定の間隔を保持
   させる特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成用装置。