JPS6317221B2 - - Google Patents
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- JPS6317221B2 JPS6317221B2 JP55106128A JP10612880A JPS6317221B2 JP S6317221 B2 JPS6317221 B2 JP S6317221B2 JP 55106128 A JP55106128 A JP 55106128A JP 10612880 A JP10612880 A JP 10612880A JP S6317221 B2 JPS6317221 B2 JP S6317221B2
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- electrode group
- substrate
- container
- plasma cvd
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3404—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
- H10P14/3411—Silicon, silicon germanium or germanium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
- C23C16/4587—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially vertically
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/24—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
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- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は改良されたプラズマCVD法に関する。
本発明の第１の目的はプラズマCVD装置の真空
槽の一主面の面積に比べ、薄膜を堆積する基板の
有効面積を大ならしめ、生産性の向上したプラズ
マCVD法を提供するにある。本発明の第２の目
的は基板の有効面積を大としながらも基板にそつ
ての原料ガスの流路長の改善により、基板上の膜
厚・膜質の均一性の向上したプラズマCVD法を
提供するにある。本発明の第３の目的は原料ガス
の供給法およびプラズマ発生領域の改善により原
料ガス利用効率の向上したプラズマCVD法の提
供にある。本発明の第４の目的は放電励起電力印
加法の改良により、安定な接続放電を維持するこ
とのできるプラズマCVD法を提供するにある。
本発明の第１の目的はプラズマCVD装置の真空
槽の一主面の面積に比べ、薄膜を堆積する基板の
有効面積を大ならしめ、生産性の向上したプラズ
マCVD法を提供するにある。本発明の第２の目
的は基板の有効面積を大としながらも基板にそつ
ての原料ガスの流路長の改善により、基板上の膜
厚・膜質の均一性の向上したプラズマCVD法を
提供するにある。本発明の第３の目的は原料ガス
の供給法およびプラズマ発生領域の改善により原
料ガス利用効率の向上したプラズマCVD法の提
供にある。本発明の第４の目的は放電励起電力印
加法の改良により、安定な接続放電を維持するこ
とのできるプラズマCVD法を提供するにある。
プラズマCVD法はいわゆる熱分解によるCVD
法に比べ、基板温度を低温に保ちながら、酸化物
や窒化物等の化合物薄膜、SiやGe等のアモルフ
アス薄膜等を成長させる技術として注目されてい
る。従来のプラズマCVD法では、温度制御可能
なほぼ平面に近い基板ホルダー上に、基板をその
表面がほぼ同一平面上に並ぶような状態で配置し
ていた。このため、薄膜が成長する基板の有効表
面積は、基板ホルダーの主面の面積に比べて小な
る状態であつた。さらに一回のCVDプロセス当
りの基板数を増加して大面積上に一度に薄膜を形
成するような形式の装置では、基板ホルダーの主
面をほぼ水平に配置し、このホルダー上に基板を
載せる形式が用いられていた。この方法では、プ
ラズマCVDの過程で発生した微粉が基板上に落
下し、この微粉のため、形成された薄膜にかなり
高い密度でピンホールが発生するという欠点があ
つた。また同様の大面積の装置では基板ホルダー
の主面の面積が大きくなり、基板表面にそつて原
料ガスの流れの距離が長くなるため、ガス流路の
上流側と下流側とではガス組成が変化し、形成し
た膜の特性や膜厚が変化する等の欠点があつた。
さらに従来の方法では、低真空に保持されたプラ
ズマCVD反応室のほぼ全域にプラズマが発生し、
基板表面上のみでなく、反応室内壁のほぼ全面に
薄膜が形成されていた。このような状態では、原
料ガスの利用効率を高くすることは不可能で、た
かだか数％の程度であつた。
法に比べ、基板温度を低温に保ちながら、酸化物
や窒化物等の化合物薄膜、SiやGe等のアモルフ
アス薄膜等を成長させる技術として注目されてい
る。従来のプラズマCVD法では、温度制御可能
なほぼ平面に近い基板ホルダー上に、基板をその
表面がほぼ同一平面上に並ぶような状態で配置し
ていた。このため、薄膜が成長する基板の有効表
面積は、基板ホルダーの主面の面積に比べて小な
る状態であつた。さらに一回のCVDプロセス当
りの基板数を増加して大面積上に一度に薄膜を形
成するような形式の装置では、基板ホルダーの主
面をほぼ水平に配置し、このホルダー上に基板を
載せる形式が用いられていた。この方法では、プ
ラズマCVDの過程で発生した微粉が基板上に落
下し、この微粉のため、形成された薄膜にかなり
高い密度でピンホールが発生するという欠点があ
つた。また同様の大面積の装置では基板ホルダー
の主面の面積が大きくなり、基板表面にそつて原
料ガスの流れの距離が長くなるため、ガス流路の
上流側と下流側とではガス組成が変化し、形成し
た膜の特性や膜厚が変化する等の欠点があつた。
さらに従来の方法では、低真空に保持されたプラ
ズマCVD反応室のほぼ全域にプラズマが発生し、
基板表面上のみでなく、反応室内壁のほぼ全面に
薄膜が形成されていた。このような状態では、原
料ガスの利用効率を高くすることは不可能で、た
かだか数％の程度であつた。
本発明によれば従来法のこれらの欠点を解決す
ることができる。以下、本発明の方法について詳
細に説明する。
ることができる。以下、本発明の方法について詳
細に説明する。
第１図に本発明の一実施態様の要部を模式的に
示す。
示す。
第１図ａは基板ホルダーおよび基板の配置を示
す斜視図である。複数の基板１，１′，１″………
が、相互にほぼ平行に配置され、温度制御された
基板保持盤２，２′，２″………に密接して保持さ
れている。保持盤２，２′，２″………等は相互の
位置関係を必要に応じて一定に保持し得る形態に
構成されており、その相互の位置を一定に保持す
る部分３，３′，３″………が原料ガスの流れをい
ちぢるしく妨げぬよう、それぞれにたとえば多数
の透孔４が穿設されている。
す斜視図である。複数の基板１，１′，１″………
が、相互にほぼ平行に配置され、温度制御された
基板保持盤２，２′，２″………に密接して保持さ
れている。保持盤２，２′，２″………等は相互の
位置関係を必要に応じて一定に保持し得る形態に
構成されており、その相互の位置を一定に保持す
る部分３，３′，３″………が原料ガスの流れをい
ちぢるしく妨げぬよう、それぞれにたとえば多数
の透孔４が穿設されている。
第１図ｂは基板１，１′，１″………および基板
保持盤２，２′，２″………を第１の電極とし、第
２の電極にガス導入機能をもたせた場合の横断面
図を示す。原料ガスは、ガス導入管により第２の
電極６により形成される中空部分７に導かれ、中
空部分で十分に拡散したのち、板材８の小孔群よ
り第１の電極と第２の電極により囲まれた反応領
域に放出される。
保持盤２，２′，２″………を第１の電極とし、第
２の電極にガス導入機能をもたせた場合の横断面
図を示す。原料ガスは、ガス導入管により第２の
電極６により形成される中空部分７に導かれ、中
空部分で十分に拡散したのち、板材８の小孔群よ
り第１の電極と第２の電極により囲まれた反応領
域に放出される。
第１の電極を陰極に第２の電極を陽極としてプ
ラズマを励起するならば、プラズマは主に保持盤
２と２′、２′と２″等との間の中空領域でのみ発
生する。したがつて、保持盤２，２′，２″………
の表面に基板１，１′，１″………の表面にのみ所
望の反応物による膜が形成され、第２の電極の表
面や、第１、第２の電極を内包する真空容器（図
示せず）の内壁等には膜はほとんど付着しない。
このため、原料ガスの利用効率が向上する。
ラズマを励起するならば、プラズマは主に保持盤
２と２′、２′と２″等との間の中空領域でのみ発
生する。したがつて、保持盤２，２′，２″………
の表面に基板１，１′，１″………の表面にのみ所
望の反応物による膜が形成され、第２の電極の表
面や、第１、第２の電極を内包する真空容器（図
示せず）の内壁等には膜はほとんど付着しない。
このため、原料ガスの利用効率が向上する。
第１図の基板配置をとるならば基板の総面積SS
はｎ・ｈ・L2で与えられる（ただしｎは基板枚
数）。一方、基板保持盤による凹凸を除いた盤の
主面の面積はL1・L2であるが、パラメータｎと
ｈを適当に選ぶことによりnhL2≫L1L2とするこ
とが十分に可能である。したがつて、上述のよう
な構成をとるならば、一回のプラズマCVDプロ
セス当りの薄膜の堆積面積を真空容器の一主面の
面積より大巾に大きくすることができ、生産性が
大巾に向上する。
はｎ・ｈ・L2で与えられる（ただしｎは基板枚
数）。一方、基板保持盤による凹凸を除いた盤の
主面の面積はL1・L2であるが、パラメータｎと
ｈを適当に選ぶことによりnhL2≫L1L2とするこ
とが十分に可能である。したがつて、上述のよう
な構成をとるならば、一回のプラズマCVDプロ
セス当りの薄膜の堆積面積を真空容器の一主面の
面積より大巾に大きくすることができ、生産性が
大巾に向上する。
さらにプラズマCVDプロセスでは、基板以外
の表面上にも固形物が形成され、これが微粉とな
り、基板上に付着すれば、堆積膜のピンホールの
原因となる。第１図に示した実施例のように基板
をほぼ垂直に配置するならば、これらの微粉が基
板上に付着する確率は顕著に減少する。このため
ピンホール密度の低い良質膜を形成することがで
きる。
の表面上にも固形物が形成され、これが微粉とな
り、基板上に付着すれば、堆積膜のピンホールの
原因となる。第１図に示した実施例のように基板
をほぼ垂直に配置するならば、これらの微粉が基
板上に付着する確率は顕著に減少する。このため
ピンホール密度の低い良質膜を形成することがで
きる。
さらに第１図ｂのような原料ガスの供給法を採
用すれば、原料ガスの基板にそつての流れの距離
はｈとわずかである。このため、原料ガスの流れ
の上流側と下流側での原料ガス組成の変化が少な
くなり、膜厚や膜質等の特性変化の少ない良質膜
を堆積することができる。
用すれば、原料ガスの基板にそつての流れの距離
はｈとわずかである。このため、原料ガスの流れ
の上流側と下流側での原料ガス組成の変化が少な
くなり、膜厚や膜質等の特性変化の少ない良質膜
を堆積することができる。
第２図には原料ガスの供給系、プラズマ励起用
電力印加系をも含めた実施例を示す。図におい
て、各々の容器９に蓄えられていた各原料ガスは
各々の流量制御装置１０により流量が制御され、
導入パプ５に導かれ、空間７で拡散したのち、小
孔群を有する板材８から反応室内に放出され、基
板１のそれぞれの表面にそつて流れた後、透孔４
を通過し、排気口１１より排出される。こうして
真空容器１２内の圧力は10-2〜101Torr程度の範
囲に保持される。
電力印加系をも含めた実施例を示す。図におい
て、各々の容器９に蓄えられていた各原料ガスは
各々の流量制御装置１０により流量が制御され、
導入パプ５に導かれ、空間７で拡散したのち、小
孔群を有する板材８から反応室内に放出され、基
板１のそれぞれの表面にそつて流れた後、透孔４
を通過し、排気口１１より排出される。こうして
真空容器１２内の圧力は10-2〜101Torr程度の範
囲に保持される。
プラズマ励起電力は、ガス拡散のための容器を
兼ねる陽極６と、基板１、保持盤２（これらを陰
極とする）との間に電源１３により印加される。
１４は放電電流を安定化するための装置であり、
定電流装置またはパルス整形装置である。１５は
真空容器の電位（VB）を陽極電位（VA）と陰極
電位（VC）の中間の状態に保持するためのバイ
アス電圧印加装置であり、グロー放電を安定して
維持する上で顕著な効果を有する。
兼ねる陽極６と、基板１、保持盤２（これらを陰
極とする）との間に電源１３により印加される。
１４は放電電流を安定化するための装置であり、
定電流装置またはパルス整形装置である。１５は
真空容器の電位（VB）を陽極電位（VA）と陰極
電位（VC）の中間の状態に保持するためのバイ
アス電圧印加装置であり、グロー放電を安定して
維持する上で顕著な効果を有する。
第３図は上述した第２図に示すような平行平板
の陰極を有するグロー放電装置と、単板陰極を有
するグロー放電装置の放電電流と印加電圧との関
係を示す。図の曲線２０，２１は0.6TorrのH2中
での放電特性であり、前者は本発明の平行平板陰
極を有する装置の、後者は従来の単板陰極を有す
る装置のものである。また、曲線２２，２３は
各々本発明及び従来装置のArガス中での放電特
性を示す。図から明らかなように、本発明によれ
ば放電電圧を下げられる上に、ガスの種類による
放電特性の差が減少するという長所を有する。さ
らに電圧に対する電流の立上りが急峻であり、か
つ低電圧で高電流が流れるために、放電発生域は
陰極と陽極間および陰極の間隙部のみに限定さ
れ、これらの電極と真空容器の器壁との間での放
電が発生するようなことはない。したがつて、安
定な持続グロー放電を維持することができる。さ
らに第３図の曲線２０，２２等の立上りの急峻さ
は、陰極間隔の関数であるため、このパラメータ
を適宜設定することにより、放電電圧を変更する
ことが可能となる。このことは陰極降下電圧を制
御する可能性をさらに高めるものであり、グロー
放電法で製作されたアモルフアスシリコン（ａ・
Si）の特性が、製作時のプラズマの基板間印加ポ
テンシヤルにより変化する事実が判明しているた
め、良質膜を製作するための新パラメータを導入
するとの観点から新しい長所を付加するものであ
る。
の陰極を有するグロー放電装置と、単板陰極を有
するグロー放電装置の放電電流と印加電圧との関
係を示す。図の曲線２０，２１は0.6TorrのH2中
での放電特性であり、前者は本発明の平行平板陰
極を有する装置の、後者は従来の単板陰極を有す
る装置のものである。また、曲線２２，２３は
各々本発明及び従来装置のArガス中での放電特
性を示す。図から明らかなように、本発明によれ
ば放電電圧を下げられる上に、ガスの種類による
放電特性の差が減少するという長所を有する。さ
らに電圧に対する電流の立上りが急峻であり、か
つ低電圧で高電流が流れるために、放電発生域は
陰極と陽極間および陰極の間隙部のみに限定さ
れ、これらの電極と真空容器の器壁との間での放
電が発生するようなことはない。したがつて、安
定な持続グロー放電を維持することができる。さ
らに第３図の曲線２０，２２等の立上りの急峻さ
は、陰極間隔の関数であるため、このパラメータ
を適宜設定することにより、放電電圧を変更する
ことが可能となる。このことは陰極降下電圧を制
御する可能性をさらに高めるものであり、グロー
放電法で製作されたアモルフアスシリコン（ａ・
Si）の特性が、製作時のプラズマの基板間印加ポ
テンシヤルにより変化する事実が判明しているた
め、良質膜を製作するための新パラメータを導入
するとの観点から新しい長所を付加するものであ
る。
第４図に本発明を実施するのに適当な陰極・陽
極配置および原料ガス導入法の例を模式的に示
す。
極配置および原料ガス導入法の例を模式的に示
す。
第４図ａは陰極２，２′………の配置に座標軸
を定義したものであり、平行平板陰極をＸ・Ｙ平
面に平行に、Ｚ方向に一定の間隔をもたせて配置
する。
を定義したものであり、平行平板陰極をＸ・Ｙ平
面に平行に、Ｚ方向に一定の間隔をもたせて配置
する。
第４図ｂは陰極・陽極配置およびガス導入系の
基本的な配置例の一つを示すものである。ここで
は小孔群を有する陽極板から放電域に導入された
原料ガスは全体として−Ｙ方向に流れる。その他
の項については、第１図ｂに関する説明において
既に詳述した。第４図ｃ，ｄは、陰極板を囲むよ
うに陽極板２６およびメツシユ状陽極板２８等を
付加した例である。陽極板２６，２８等の付加の
効果は原料ガスの流れを安定化させるとともに、
放電の均一化に役立つことである。
基本的な配置例の一つを示すものである。ここで
は小孔群を有する陽極板から放電域に導入された
原料ガスは全体として−Ｙ方向に流れる。その他
の項については、第１図ｂに関する説明において
既に詳述した。第４図ｃ，ｄは、陰極板を囲むよ
うに陽極板２６およびメツシユ状陽極板２８等を
付加した例である。陽極板２６，２８等の付加の
効果は原料ガスの流れを安定化させるとともに、
放電の均一化に役立つことである。
本発明を実施するに当り第４図に例示した平行
に配置された極板２，２′………の群より構成さ
れる第１の電極群を陰極に、これと対向する電極
８，２６，２８等を陽極となるように電圧を印加
ればよい。このためには、(a) 安定化された直
流、(b) 一方向に電圧振巾を有するパルス、(c)
交流を全波または半波整流した脈流等を用いるこ
とができる。さらに(d) 低周波交流をそのまま両
電極間に印加してもよく、(e) 高周波交流を第１
の電極群に印加し、第２の電極を一定電位（たと
えばアース電位）に保持してもよい。(d)の場合は
第３図の電流−電圧特性により、自動的に第１の
電極群が実質上負電極となる。また(e)の場合は高
周波電界を印加した電極が自動的に負となる。
に配置された極板２，２′………の群より構成さ
れる第１の電極群を陰極に、これと対向する電極
８，２６，２８等を陽極となるように電圧を印加
ればよい。このためには、(a) 安定化された直
流、(b) 一方向に電圧振巾を有するパルス、(c)
交流を全波または半波整流した脈流等を用いるこ
とができる。さらに(d) 低周波交流をそのまま両
電極間に印加してもよく、(e) 高周波交流を第１
の電極群に印加し、第２の電極を一定電位（たと
えばアース電位）に保持してもよい。(d)の場合は
第３図の電流−電圧特性により、自動的に第１の
電極群が実質上負電極となる。また(e)の場合は高
周波電界を印加した電極が自動的に負となる。
次に、本発明の実施例について、詳細に説明す
る。
る。
実施例 １
器壁断面の内部形状が60cm角を有する真空装置
中に、L1＝L2＝50cm、ｈ＝15cm（第１図参照）、
陰極間間隔2.5cm、基板を含むヒータ部の厚さ１
cmとした平行平板陰極を有するグロー放電装置を
作製した。この装置は、片面を鏡面研磨した面積
50×10cm2、厚さ0.3mmのステンレススチール基板
を28枚設置し得るものである。この装置にHeで
稀釈した20％SiH4を導入し、基板温度270℃で直
流グロー放電分解を行ない、ａ・Siを堆積した。
本装置では10μｍ／時間の高速で堆積することが
できた。また、10分で1μｍ厚を堆積したのち、
膜厚分布を観察すると、陰極板の外周部より約２
cm程度の部分はニユートンリングによる干渉色の
模様が認められたが、これより中央部では干渉色
は一定であり、広い面積にわたり膜厚が一定に制
御されることがわかつた。さらに基板上に付着し
たａ・Si量と、堆積に用いたSiH4ガス量とから、
SiH4ガスの利用率は５％以上と見積られた。こ
の利用率は従来の装置のものに比べて２倍以上増
加している。
中に、L1＝L2＝50cm、ｈ＝15cm（第１図参照）、
陰極間間隔2.5cm、基板を含むヒータ部の厚さ１
cmとした平行平板陰極を有するグロー放電装置を
作製した。この装置は、片面を鏡面研磨した面積
50×10cm2、厚さ0.3mmのステンレススチール基板
を28枚設置し得るものである。この装置にHeで
稀釈した20％SiH4を導入し、基板温度270℃で直
流グロー放電分解を行ない、ａ・Siを堆積した。
本装置では10μｍ／時間の高速で堆積することが
できた。また、10分で1μｍ厚を堆積したのち、
膜厚分布を観察すると、陰極板の外周部より約２
cm程度の部分はニユートンリングによる干渉色の
模様が認められたが、これより中央部では干渉色
は一定であり、広い面積にわたり膜厚が一定に制
御されることがわかつた。さらに基板上に付着し
たａ・Si量と、堆積に用いたSiH4ガス量とから、
SiH4ガスの利用率は５％以上と見積られた。こ
の利用率は従来の装置のものに比べて２倍以上増
加している。
本実施例の装置の器壁断面積は60×60cm2すなわ
ち3600cm2である。従来型の単板陰極と陽極を有す
るグロー放電装置では１度の堆積工程当り、堆積
の可能面積は上記面積以下に限定される。一方、
本実施例によれば基板の総面積SSは 10cm×50cm×28＝14000cm2 となり、器壁断面積に比べても約3.9倍となる。
したがつて１堆積当りの取扱い基板面積が飛躍的
に上昇し、生産性が大巾に向上する。
ち3600cm2である。従来型の単板陰極と陽極を有す
るグロー放電装置では１度の堆積工程当り、堆積
の可能面積は上記面積以下に限定される。一方、
本実施例によれば基板の総面積SSは 10cm×50cm×28＝14000cm2 となり、器壁断面積に比べても約3.9倍となる。
したがつて１堆積当りの取扱い基板面積が飛躍的
に上昇し、生産性が大巾に向上する。
本実施例でａ・Siを堆積した基板の１枚を取出
し、堆積膜上の付着微粒子を慎重に観察したとこ
ろ、上記面積の基板において、数個の付着物しか
認められなかつた。一方単板の陰極を水平に設置
し、この上に基板を保持して、従来法のグロー放
電分解を行なつた試料では、かなり高密度（１cm2
に数個）の微粉末の付着が肉眼で認められた。
し、堆積膜上の付着微粒子を慎重に観察したとこ
ろ、上記面積の基板において、数個の付着物しか
認められなかつた。一方単板の陰極を水平に設置
し、この上に基板を保持して、従来法のグロー放
電分解を行なつた試料では、かなり高密度（１cm2
に数個）の微粉末の付着が肉眼で認められた。
実施例 ２
第２図に示した構成の装置を用いて、ステンレ
ス鋼、ガラス、表面に透明電導膜の付着したガラ
スおよび両面研磨高純度シリコンウエハーをそれ
ぞれ基板として、基板温度270℃においてシラン
の直流グロー放電分解によりａ・Si膜を成長させ
た。どの基板の上にも十分な付着強度をもつ緻密
で均一なａ・Si膜の成長が認められた。
ス鋼、ガラス、表面に透明電導膜の付着したガラ
スおよび両面研磨高純度シリコンウエハーをそれ
ぞれ基板として、基板温度270℃においてシラン
の直流グロー放電分解によりａ・Si膜を成長させ
た。どの基板の上にも十分な付着強度をもつ緻密
で均一なａ・Si膜の成長が認められた。
両面研磨シリコンウエハーを基板とする試料の
赤外線吸収の測定より、2000cm-1および640cm-1
の吸収は認められたが、2100cm-1、890cm-1およ
び850cm-1の吸収は認められなかつた。この結果
より、本発明の方法で作製したａ・Si膜中にはSi
−Ｈの結合は有するが、SiH2やこれの連続した
鎖すなわち（SiH）o等の結合はほとんど存在しな
いことが認められた。
赤外線吸収の測定より、2000cm-1および640cm-1
の吸収は認められたが、2100cm-1、890cm-1およ
び850cm-1の吸収は認められなかつた。この結果
より、本発明の方法で作製したａ・Si膜中にはSi
−Ｈの結合は有するが、SiH2やこれの連続した
鎖すなわち（SiH）o等の結合はほとんど存在しな
いことが認められた。
ガラスを基板とする試料の可視光透過率の測定
結果より計算された易動度ギヤツプ巾Egは1.6eV
から1.7eVの範囲にあつた。これは基板温度を同
一として従来の高周波放電法で成長させた膜の
Eg1.8eVに比べて減少しており、太陽電池用光
電変換層としては好ましい性質を有することが判
明した。
結果より計算された易動度ギヤツプ巾Egは1.6eV
から1.7eVの範囲にあつた。これは基板温度を同
一として従来の高周波放電法で成長させた膜の
Eg1.8eVに比べて減少しており、太陽電池用光
電変換層としては好ましい性質を有することが判
明した。
上記と同様にして、ガラスを基板とする試料
に、電極間隔0.2mm、電極長15mmの平行金属電極
を蒸着法により形成した。この試料の両電極間に
電圧を印加して電流値を測定することにより、暗
抵抗率が1010〜1011Ω・cmの範囲にあり、500ル
クス螢光燈光照射下の光電導時の抵抗率が106
Ω・cmのオーダーにあることがわかつた。これは
従来の高周波放電法にするａ・Siのそれぞれ対応
する特性が、109〜1010Ω・cmおよび107Ω・cmで
あるのに比べると、暗時の抵抗および光照射下で
の光電導度がそれぞれ約１桁増加していることを
示しており、光導電膜としてきわめて優れた性質
を有することが認められた。
に、電極間隔0.2mm、電極長15mmの平行金属電極
を蒸着法により形成した。この試料の両電極間に
電圧を印加して電流値を測定することにより、暗
抵抗率が1010〜1011Ω・cmの範囲にあり、500ル
クス螢光燈光照射下の光電導時の抵抗率が106
Ω・cmのオーダーにあることがわかつた。これは
従来の高周波放電法にするａ・Siのそれぞれ対応
する特性が、109〜1010Ω・cmおよび107Ω・cmで
あるのに比べると、暗時の抵抗および光照射下で
の光電導度がそれぞれ約１桁増加していることを
示しており、光導電膜としてきわめて優れた性質
を有することが認められた。
実施例 ３
第２図に示す本発明方法により、ステンレス鋼
および表面に透明導電膜の付着したガラスを基板
として、p+・ｉ・n+層の順に３層の膜を270℃に
おいて成長させた。次いでガラス基板上に成長さ
せた膜についてはn+層の上に10×10mm2のAl電極
を蒸着法により形成し、ダイオードを作製した。
また、ステンレス鋼基板上に製作した膜について
はn+層上に10×10mm2の金半透膜を形成し、ダイ
オードとした。
および表面に透明導電膜の付着したガラスを基板
として、p+・ｉ・n+層の順に３層の膜を270℃に
おいて成長させた。次いでガラス基板上に成長さ
せた膜についてはn+層の上に10×10mm2のAl電極
を蒸着法により形成し、ダイオードを作製した。
また、ステンレス鋼基板上に製作した膜について
はn+層上に10×10mm2の金半透膜を形成し、ダイ
オードとした。
第５図はガラス基板上に製作したダイオードに
ガラス側から光を入射させたときの短絡光電流の
波長依存性を示す。曲線３０は本発明の方法によ
り製作した試料の、また曲線３１は従来の高周波
放電によるグロー分解法による同様の構造をもつ
ダイオードの分光短絡光電流特性を示す。図の曲
線３２は量子効率50％に対応する電流値を示す。
図から明らかなように、本発明の方法によるダイ
オードは、従来法に比べて波長600〜750nｍの間
でいちじるしい量子効率の向上が見られるととも
に、波長600nｍ以下においても高い効率を示し
ている。
ガラス側から光を入射させたときの短絡光電流の
波長依存性を示す。曲線３０は本発明の方法によ
り製作した試料の、また曲線３１は従来の高周波
放電によるグロー分解法による同様の構造をもつ
ダイオードの分光短絡光電流特性を示す。図の曲
線３２は量子効率50％に対応する電流値を示す。
図から明らかなように、本発明の方法によるダイ
オードは、従来法に比べて波長600〜750nｍの間
でいちじるしい量子効率の向上が見られるととも
に、波長600nｍ以下においても高い効率を示し
ている。
第６図は上記したダイオードにハロゲンランプ
からの白色光を入射させた場合の短絡光電流と入
射光量の関係を示す。入射光量の対数と光電流の
対数は直線関係にあり、その勾配は0.98であり、
両者はほぼ比例関係にあることがわかる。
からの白色光を入射させた場合の短絡光電流と入
射光量の関係を示す。入射光量の対数と光電流の
対数は直線関係にあり、その勾配は0.98であり、
両者はほぼ比例関係にあることがわかる。
第７図は同一ロツトにおいて試作した試料の一
定照射光量下における短絡光電流と開放端電圧の
関係を示す図である。図の黒丸はガラス基板上に
製作したダイオードにガラス側から光を入射させ
た場合の特性を、白丸はステンレス鋼基板上に製
作した試料の金半透膜を通してn+層側から光を
入射させた場合の特性をそれぞれ示す。各々12セ
ル計24セルを１度に製作したが、１個の不良もな
く特性のよくそろつた光起電力素子を得ることが
できた。
定照射光量下における短絡光電流と開放端電圧の
関係を示す図である。図の黒丸はガラス基板上に
製作したダイオードにガラス側から光を入射させ
た場合の特性を、白丸はステンレス鋼基板上に製
作した試料の金半透膜を通してn+層側から光を
入射させた場合の特性をそれぞれ示す。各々12セ
ル計24セルを１度に製作したが、１個の不良もな
く特性のよくそろつた光起電力素子を得ることが
できた。
以上詳細に説明したように、本発明の方法によ
れば、 (1) 使用するプラズマCVD装置の一主面の断面
積に比べて、膜厚を堆積する基板の有効面積を
大ならしめ、生産性の向上したプラズマCVD
法を得ることができ、 (2) 基板の有効面積を大としながらも、基板にそ
つての原料ガスの流れ方の改善により、基板面
上の広い面積にわたり特性のそろつた薄膜を堆
積できる等の優れた効果を得ることができ、工
業上の価値大なるものがある。
れば、 (1) 使用するプラズマCVD装置の一主面の断面
積に比べて、膜厚を堆積する基板の有効面積を
大ならしめ、生産性の向上したプラズマCVD
法を得ることができ、 (2) 基板の有効面積を大としながらも、基板にそ
つての原料ガスの流れ方の改善により、基板面
上の広い面積にわたり特性のそろつた薄膜を堆
積できる等の優れた効果を得ることができ、工
業上の価値大なるものがある。
第１図ａ，ｂ、および第２図は本発明を実施す
るための装置の構成例を模式的に示す図である。
第３図は本発明の装置、従来型装置での印加電圧
と放電電流の関係を示す図である。第４図ａ，
ｂ，ｃ，ｄは本発明の装置における陰極と陽極の
配置を模式的に示す図である。第５図は本発明の
方法と従来法によりそれぞれ作製したダイオード
の短絡光電流の波長依存性を対比させて示す図、
第６図はこのダイオードの入射光量を短絡光電流
との関係を示す図である。第７図は本発明の方法
と従来法でそれぞれ作製したダイオードの特性の
ばらつきを対比させて示す図である。 １，１′，１″、……基板、２，２′，２″、……
基板保持盤、３，３′，３″、……基板保持盤の位
置を保持するための部分、４……透孔、５……ガ
ス導入管、６……陽極、７……ガス拡散のための
空間、８……小さな透孔を有する板材、９……原
料ガス容器、１０……流量制御装置、１１……排
気口、１２……真空容器、１３……電源、１４…
…放電電流安定化装置、１５……バイアス電圧印
加装置。
るための装置の構成例を模式的に示す図である。
第３図は本発明の装置、従来型装置での印加電圧
と放電電流の関係を示す図である。第４図ａ，
ｂ，ｃ，ｄは本発明の装置における陰極と陽極の
配置を模式的に示す図である。第５図は本発明の
方法と従来法によりそれぞれ作製したダイオード
の短絡光電流の波長依存性を対比させて示す図、
第６図はこのダイオードの入射光量を短絡光電流
との関係を示す図である。第７図は本発明の方法
と従来法でそれぞれ作製したダイオードの特性の
ばらつきを対比させて示す図である。 １，１′，１″、……基板、２，２′，２″、……
基板保持盤、３，３′，３″、……基板保持盤の位
置を保持するための部分、４……透孔、５……ガ
ス導入管、６……陽極、７……ガス拡散のための
空間、８……小さな透孔を有する板材、９……原
料ガス容器、１０……流量制御装置、１１……排
気口、１２……真空容器、１３……電源、１４…
…放電電流安定化装置、１５……バイアス電圧印
加装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 相互に実質上一定間隔で配置された第１の電
極群と、この第１の電極群と対向する第２の電極
との間を減圧状態となし、これら両電極間に電圧
を印加しつつ原料ガスを導入し、前記両電極間お
よび前記第１の電極群の間隙にグロー放電プラズ
マを誘起し、前記第１の電極群の表面に設置され
た基板上に原料ガスの分解生成物による薄膜を堆
積させることを特徴とするプラズマCVD法。 ２ 第２の電極に対し、第１の電極群が実質上陰
極となる電圧を印加することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のプラズマCVD法。 ３ 気密保持可能な容器中へ原料ガスを導入する
装置、前記容器中の圧力を減圧状態に保持するた
めの排気装置、前記容器内に実質上一定間隔で相
互に平行に配置された基板を保持するための第１
の電極群、この第１の電極群と対向させて前記容
器内に配置された第２の電極、および、前記の第
１の電極群と第２の電極との間に電圧を印加する
ための電源を有し、前記第１の電極群と前記第２
の電極との間および前記第１の電極群の間隙にグ
ロー放電プラズマを誘起させるよう構成してなる
ことを特徴とするプラズマCVD装置。 ４ 電源が、第２の電極に対して、第１の電極群
が実質上負極となるよう接続されていることを特
徴とする特許請求の範囲第３項記載のプラズマ
CVD装置。 ５ 気密保持可能な容器器壁の電位が、第１の電
極群の電位と第２の電極の電位との間に保持され
ることを特徴とする特許請求の範囲第３項または
第４項記載のプラズマCVD装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10612880A JPS5731130A (en) | 1980-07-31 | 1980-07-31 | Method and device for plasma chemical vapour deposition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10612880A JPS5731130A (en) | 1980-07-31 | 1980-07-31 | Method and device for plasma chemical vapour deposition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5731130A JPS5731130A (en) | 1982-02-19 |
| JPS6317221B2 true JPS6317221B2 (ja) | 1988-04-13 |
Family
ID=14425772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10612880A Granted JPS5731130A (en) | 1980-07-31 | 1980-07-31 | Method and device for plasma chemical vapour deposition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5731130A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100337740C (zh) * | 2004-06-15 | 2007-09-19 | 刘文泉 | 结晶型二氧化钛光触媒及其合成方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5916328A (ja) * | 1982-07-19 | 1984-01-27 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応装置 |
| JPH0422349Y2 (ja) * | 1985-11-20 | 1992-05-21 | ||
| JPH01157520A (ja) * | 1988-11-18 | 1989-06-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応方法 |
| DE102020112641A1 (de) | 2020-05-11 | 2021-11-11 | Hanwha Q Cells Gmbh | Haltevorrichtung und Verwendung der Haltevorrichtung |
-
1980
- 1980-07-31 JP JP10612880A patent/JPS5731130A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100337740C (zh) * | 2004-06-15 | 2007-09-19 | 刘文泉 | 结晶型二氧化钛光触媒及其合成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5731130A (en) | 1982-02-19 |
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