JPS6367721A - アモルフアス炭素半導体膜の製造方法 - Google Patents
アモルフアス炭素半導体膜の製造方法Info
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- JPS6367721A JPS6367721A JP21186186A JP21186186A JPS6367721A JP S6367721 A JPS6367721 A JP S6367721A JP 21186186 A JP21186186 A JP 21186186A JP 21186186 A JP21186186 A JP 21186186A JP S6367721 A JPS6367721 A JP S6367721A
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Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ、産業上の利用分野
この発明は、アモルファス炭素半導体膜の製造方法に関
する。
する。
Ｂ０発明の概要
この発明は、ターゲット電極にグラファイトを用いて反
応性スパッタリングを行なう方法において、 スパッタガスを水素ガスと窒素ガスの混合気体となし、
その混合比（８り ）を１．０〜５０ ｖｏｔ。
応性スパッタリングを行なう方法において、 スパッタガスを水素ガスと窒素ガスの混合気体となし、
その混合比（８り ）を１．０〜５０ ｖｏｔ。
Ｈ２＋Ｎ２
チ、スパッタガスの全圧（ＰＨ２＋Ｎ２）を１．３〜６
６５Ｐａ としたことＫより、 堆積基板に加熱や損傷を与えることがなく、膜質のコン
トロールも容易となし、しかも牛導体化し易い抵抗値を
備えたアモルファス炭素半導体膜のＭ造を可能としたも
のである。
６５Ｐａ としたことＫより、 堆積基板に加熱や損傷を与えることがなく、膜質のコン
トロールも容易となし、しかも牛導体化し易い抵抗値を
備えたアモルファス炭素半導体膜のＭ造を可能としたも
のである。
Ｃ１従来の技術
従来、ダイヤモンド状炭素薄ちるいはアモルフ了ス炭素
薄膜の製造方法と、しては、イオンビーム法、プラズマ
ＣＶＤ法などが知られている。
薄膜の製造方法と、しては、イオンビーム法、プラズマ
ＣＶＤ法などが知られている。
また、近年炭素薄膜の新しい作製法として、グラファイ
トを水素ガスおるいは水素とその他のガスとの混合ガス
でスパッタする方法が行なわれている。
トを水素ガスおるいは水素とその他のガスとの混合ガス
でスパッタする方法が行なわれている。
Ｄ１発明が解決しようとする問題点
しかしながら、このような従来の方法にあっては、以下
のような問題点を有している。
のような問題点を有している。
（イ） イオンビーム法にあっては、基板にイオンビー
ムを照射するため、界面に構造欠陥が生じ易く、有機材
料や半導体などのイオンビームに侵され易い行方上には
膜形成が困難であった。
ムを照射するため、界面に構造欠陥が生じ易く、有機材
料や半導体などのイオンビームに侵され易い行方上には
膜形成が困難であった。
（ロ） プラズマＣＶＤ法にあっては、基板が直接プラ
ズマに晒されることによυ、損傷を受は易く膜質を上げ
るには、基板温度を２００℃以上にする必要が有シ、用
途に制限を受は易い。
ズマに晒されることによυ、損傷を受は易く膜質を上げ
るには、基板温度を２００℃以上にする必要が有シ、用
途に制限を受は易い。
６） グラファイトをスパッタする方法にあっては、
非常に良質な炭素薄膜を形成出来るが、半導体化炭素薄
膜の真性半導体膜として考えた場合、用途によっては、
抵抗が大き過ぎる。
非常に良質な炭素薄膜を形成出来るが、半導体化炭素薄
膜の真性半導体膜として考えた場合、用途によっては、
抵抗が大き過ぎる。
本発明は、このような従来の諸問題に着詫作されたもの
であって、堆積基板に加熱や損傷を与えることがなく、
膜質のコントロールも容易となし、しかも半導体化し易
い抵抗値を備えたアモルファス炭素半導体膜を得んとす
るものである。
であって、堆積基板に加熱や損傷を与えることがなく、
膜質のコントロールも容易となし、しかも半導体化し易
い抵抗値を備えたアモルファス炭素半導体膜を得んとす
るものである。
Ｅ６問題点を解決するための手段
本発明は、ターゲット電極にグラファイトを用いたスパ
ッタリング装置の真空室に水素ガスとΩ素ガスの混合気
体でなるスパッタガスを導入し、その水素ガスと窒素ガ
スの混合比（Ｎ８□２＋Ｎ２）を１〜５０ ｖｏｔ、％
にｙＡ製し、且つ該混合気体の全圧（ＰＨ２＋Ｎ２）を
１．３〜６６５ Ｐａ とした状態で、反応性スパッタ
リングを行なうことを、その構成としている。
ッタリング装置の真空室に水素ガスとΩ素ガスの混合気
体でなるスパッタガスを導入し、その水素ガスと窒素ガ
スの混合比（Ｎ８□２＋Ｎ２）を１〜５０ ｖｏｔ、％
にｙＡ製し、且つ該混合気体の全圧（ＰＨ２＋Ｎ２）を
１．３〜６６５ Ｐａ とした状態で、反応性スパッタ
リングを行なうことを、その構成としている。
１８作用
水素ガスは、スパッタすることによジターゲットである
グラファイトのＣと結合してＣ−Ｈｆｌ［となり、この
Ｃ−Ｈｇは、堆積基板に付着し成膜を行なう。また、窒
素ガスは、スパッタ用ガスを混合されたことによシ、バ
ンド端の局在準位を減少して、成膜されたアモルファス
炭素膜の抵抗を小さくする作用がある。
グラファイトのＣと結合してＣ−Ｈｆｌ［となり、この
Ｃ−Ｈｇは、堆積基板に付着し成膜を行なう。また、窒
素ガスは、スパッタ用ガスを混合されたことによシ、バ
ンド端の局在準位を減少して、成膜されたアモルファス
炭素膜の抵抗を小さくする作用がある。
Ｇ、実施例
以下、本発明に係るアモルファス炭素半導体膜の製造方
法を図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
法を図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
先ず、本発明に用いられたスパッタリング装置を第１図
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
同図中の符号１は真空室、２はスパッタソースガス導入
管、３は排気管であって、図示しない真空ポンプに接続
されている。４は接地電位の電子引抜き対向電極、５は
ターゲット電極であり、マツチングボックス６を介して
高周波（Ｒ，Ｆ、）電源７に接続されている。８ａ、８
ｂは、真空室１内でかつプラズマによる励起ソースのト
ランスポートする領域よシ外側に配置した堆積基板であ
シ、８ｃは、対向電極４に配置した堆積基板でおる。
管、３は排気管であって、図示しない真空ポンプに接続
されている。４は接地電位の電子引抜き対向電極、５は
ターゲット電極であり、マツチングボックス６を介して
高周波（Ｒ，Ｆ、）電源７に接続されている。８ａ、８
ｂは、真空室１内でかつプラズマによる励起ソースのト
ランスポートする領域よシ外側に配置した堆積基板であ
シ、８ｃは、対向電極４に配置した堆積基板でおる。
なお、同図中、Ａ部、Ｂ部、０部は、Ｘ空室１内を概念
的に分けた領域を示したものであって、Ａ部は曲ｉａで
囲まれた範囲を示し、両電極間及びその周辺に発生して
いるプラズマ状態の領域であシ、この領域ではターゲッ
ト電極５から発生したＣ 、 ＣＭ 、 ＣＨ２、ＣＭ
５ 、 ＣＨＩＩ、 Ｃ２Ｈ１ｌ 、 Ｃ２Ｈ６等の粒
子が存在している。
的に分けた領域を示したものであって、Ａ部は曲ｉａで
囲まれた範囲を示し、両電極間及びその周辺に発生して
いるプラズマ状態の領域であシ、この領域ではターゲッ
ト電極５から発生したＣ 、 ＣＭ 、 ＣＨ２、ＣＭ
５ 、 ＣＨＩＩ、 Ｃ２Ｈ１ｌ 、 Ｃ２Ｈ６等の粒
子が存在している。
Ｂ部は、曲線すで囲まれる、Ａ部を除いた範囲を示し、
プラズマ中に存在する上記の粒子がトランスポートする
領域であって、その速度は雰囲気ガスの圧力及び電極間
電圧によって決定される。
プラズマ中に存在する上記の粒子がトランスポートする
領域であって、その速度は雰囲気ガスの圧力及び電極間
電圧によって決定される。
Ｃ部は、真空室１内のＡ、Ｂ部を除いた範囲を示し、上
記の粒子がトランスポートされて、真空室１内壁に配置
した堆積基板８にソフトにデボジツションする領域であ
る。
記の粒子がトランスポートされて、真空室１内壁に配置
した堆積基板８にソフトにデボジツションする領域であ
る。
か＼る構成のスパッタ装置を用いて、本実施例では、以
下の条件をを設定してスパッタを行なっている。
下の条件をを設定してスパッタを行なっている。
即ち、グラファイトターゲットを炭素ターゲット電極５
に設置し、堆積基板８ａを真空室１上部壁寄９に、堆積
基板８ｂを真空室１側壁寄シに、堆積基板８ｃを対向電
極４に配置した。
に設置し、堆積基板８ａを真空室１上部壁寄９に、堆積
基板８ｂを真空室１側壁寄シに、堆積基板８ｃを対向電
極４に配置した。
そして、真空室１内を１．３３Ｘ１０−’Ｐａ （ＩＱ
−７Ｔｏｒｒ）まで減圧し、Ｎ２ ／Ｈ２＋Ｎ２が１ｏ
ｖｏｔ、％の混合ガスを６７ Ｐ＆ （０，５Ｔａｒｔ
）となるまで導入する。
−７Ｔｏｒｒ）まで減圧し、Ｎ２ ／Ｈ２＋Ｎ２が１ｏ
ｖｏｔ、％の混合ガスを６７ Ｐ＆ （０，５Ｔａｒｔ
）となるまで導入する。
次に、真空室１内のガス圧力（ＰＨ２＋Ｎ２ ）が安定
した後、高周波（１３，５６ＭＨ２） １！力を６．８
Ｗ／ｃｍに設定し、５時間スパッタを行なった。
した後、高周波（１３，５６ＭＨ２） １！力を６．８
Ｗ／ｃｍに設定し、５時間スパッタを行なった。
その結果、各セツティング位置の堆積基板８ａ。
８ｂ、８ｃ上に形成された炭素薄膜の特性を下表に示す
。なお、比較のため、窒素ガス（Ｎ２）を混合しない場
合の特性も表右欄に示す。
。なお、比較のため、窒素ガス（Ｎ２）を混合しない場
合の特性も表右欄に示す。
上記の表で明らかにされる通シ、窒素ガスを水素ガス中
に１０ ｖｏ４％の割合で混合した場合、電気抵抗率が
、水素ガスのみをスパッタ用ガスとした場合に比し、と
もに低下する結果が得られた。
に１０ ｖｏ４％の割合で混合した場合、電気抵抗率が
、水素ガスのみをスパッタ用ガスとした場合に比し、と
もに低下する結果が得られた。
第２図は、真空室１上部壁に配置した堆積基板８ａ上に
形成された炭素薄膜の赤外吸収スペクトル（線イ）と、
水素ガスのみでスパッタした試料の赤外吸収スペクトル
（綜口）を示すグラフでちる。
形成された炭素薄膜の赤外吸収スペクトル（線イ）と、
水素ガスのみでスパッタした試料の赤外吸収スペクトル
（綜口）を示すグラフでちる。
同図に示されるように、窒素ガスと水素ガスの混合ガス
存在下でのスパッタで作製された炭素薄膜のＳＰ５結合
のＣ−Ｈ伸縮振動による吸収は、線−〇スペクトルよシ
減少しているが、ＳＦ３（３０２５ｃｍ−’に出る吸収
）結合は、はとんど見られない。
存在下でのスパッタで作製された炭素薄膜のＳＰ５結合
のＣ−Ｈ伸縮振動による吸収は、線−〇スペクトルよシ
減少しているが、ＳＦ３（３０２５ｃｍ−’に出る吸収
）結合は、はとんど見られない。
また、窒素に基づ（Ｎ−Ｈ（３３５０〜３３００ｃｒｎ
−’ ）やＣ−Ｎ（２８２０〜、２７６０ｃｒｎ−１）
のシグナルも見られなかった。
−’ ）やＣ−Ｎ（２８２０〜、２７６０ｃｒｎ−１）
のシグナルも見られなかった。
また、第３図は、光学バンドギャップ（Ｅｇｏ）を求め
るために測定した吸収係数（α）をフォトンエネルギー
に対して（αｈν） 対ｈν（ｈニブランク定数、シ：
光の振動数）の形でプロットしたものである。
るために測定した吸収係数（α）をフォトンエネルギー
に対して（αｈν） 対ｈν（ｈニブランク定数、シ：
光の振動数）の形でプロットしたものである。
第２図と同様に線イは、本実施例に係る炭素薄膜の特性
を、線口は、水素ガスのみに依る炭素薄膜の特性を示し
ている。
を、線口は、水素ガスのみに依る炭素薄膜の特性を示し
ている。
同図に依れば、線イの特性は、線口の特性よシＥｇｏ以
下のフォトンエネルギーでの吸収が減少している。これ
は、スパッタ、用ガス（スパッタソースガス）に窒素ガ
スを混合することによって、バンド端の局在準位が減少
することを意味し、この事が抵抗を小さくする要因の１
つと考えられる。
下のフォトンエネルギーでの吸収が減少している。これ
は、スパッタ、用ガス（スパッタソースガス）に窒素ガ
スを混合することによって、バンド端の局在準位が減少
することを意味し、この事が抵抗を小さくする要因の１
つと考えられる。
さらに、第４図は、ＰＨ２＋Ｎ２ （”３’ｓ。＋Ｎ２
を１ ｖｏ４チとする。）を１．３Ｐａ〜２６７Ｐｍま
で変えて測定した抵抗率ρと光学バンドギャップＥｇｏ
との関係を示すグラフであシ、第５図は、ＰＨ２＋Ｎ２
を６７ＰａとしてＮ５／１！２＋Ｎ２を１ ｖｏＬ％〜
５０ ｖｏ４ ％ と変えた時のρとＥｇｏとの関係を
示している。
を１ ｖｏ４チとする。）を１．３Ｐａ〜２６７Ｐｍま
で変えて測定した抵抗率ρと光学バンドギャップＥｇｏ
との関係を示すグラフであシ、第５図は、ＰＨ２＋Ｎ２
を６７ＰａとしてＮ５／１！２＋Ｎ２を１ ｖｏＬ％〜
５０ ｖｏ４ ％ と変えた時のρとＥｇｏとの関係を
示している。
以上よシ、この方法で作製された炭素薄膜は、Ｅｇｏ
＝ １．８ ａＶ以上のワイドギャップを保持しながら
、ρ＝ｌＯ〜１０ Ω・ｍの比較的低い抵抗値であシ
、且つＳＰ２結合をほとんど含ま々いアモルファス炭素
真性（１ｎｔｒｉｎｓｉｃ ）半導体膜であることが明
らかとなる。
＝ １．８ ａＶ以上のワイドギャップを保持しながら
、ρ＝ｌＯ〜１０ Ω・ｍの比較的低い抵抗値であシ
、且つＳＰ２結合をほとんど含ま々いアモルファス炭素
真性（１ｎｔｒｉｎｓｉｃ ）半導体膜であることが明
らかとなる。
なお、ＰＨ２，Ｎ２が１．３Ｐａ以下では、Ｅｇｏが低
すぎ、６６５ Ｐａ Ｃ５，ＯＴａｒｔ ）を越えると
、抵抗は下らにボイド（ｖｏｉｄ）などの欠陥が生じ易
くなシ思わしくなく、従って、ＰＨ＋Ｎ は、１．３
Ｐａ〜６６５Ｐａ。
すぎ、６６５ Ｐａ Ｃ５，ＯＴａｒｔ ）を越えると
、抵抗は下らにボイド（ｖｏｉｄ）などの欠陥が生じ易
くなシ思わしくなく、従って、ＰＨ＋Ｎ は、１．３
Ｐａ〜６６５Ｐａ。
水素ガスに対する窒素ガス濃度は、１〜５０ ｖｏ４チ
が望ましい。
が望ましい。
以上、実施例について説明したが、本発明に係るアモル
ファス炭素半導体膜の製造方法においては、スパッタリ
ング装置の構造並びにスパッタ電力１時間等が上記実施
例の方法に限られるものではなく、また、堆積基板のセ
ツティング位置も上記実施例において設定された位置に
限られるものではない。
ファス炭素半導体膜の製造方法においては、スパッタリ
ング装置の構造並びにスパッタ電力１時間等が上記実施
例の方法に限られるものではなく、また、堆積基板のセ
ツティング位置も上記実施例において設定された位置に
限られるものではない。
Ｈ０発明の効果
以上の説明で明らかなように１この発明に係るアモルフ
ァス炭素半導体膜の製造方法にあっては、水素ガスと窒
素ガスとの混合ガスを所定の条件で用いたことによシ、 （ｆ） Ｅｇ ＝ ｔ、ｓ ｅＶ以上のワイドギャッ
プを保持する。
ァス炭素半導体膜の製造方法にあっては、水素ガスと窒
素ガスとの混合ガスを所定の条件で用いたことによシ、 （ｆ） Ｅｇ ＝ ｔ、ｓ ｅＶ以上のワイドギャッ
プを保持する。
（ロ） バンド端近傍の局在準位が少ない。
（ハ） ρ＝１０７〜１０１０Ω・口のエクストリンシ
ック（ｅｘｔｒｉｎｓｉｃ ）半導体化し易い抵抗値。
ック（ｅｘｔｒｉｎｓｉｃ ）半導体化し易い抵抗値。
以上の（イ）、（ロ）、（ハ）を備えたイントリンシッ
ク（１ｎｔｒｉｎｓｉｃ ）アモルファス炭素半導体膜
の作製が可能となる効果がある。
ク（１ｎｔｒｉｎｓｉｃ ）アモルファス炭素半導体膜
の作製が可能となる効果がある。
また、Ｃ−Ｃのｓｐ結合をほとんど含まず、従来の炭素
膜より抵抗値が小さい炭素膜の作製を可能とする効果が
ある。
膜より抵抗値が小さい炭素膜の作製を可能とする効果が
ある。
さらに、堆積基板を、プラズマ状態の位置やトランスポ
ート領域を外れた位置に配置すれば、イオンビームによ
る表面損傷を防止出来、またプラズマに晒されることに
よる損傷、膜質の低下、堆積基板の温度上昇を防止出来
る効果がある。
ート領域を外れた位置に配置すれば、イオンビームによ
る表面損傷を防止出来、またプラズマに晒されることに
よる損傷、膜質の低下、堆積基板の温度上昇を防止出来
る効果がある。
第１図は、本発明に係るアモルファス炭素半導体膜の製
造方法の実施例に用いられたスパッタリング装置を示す
概略説明図、第２図は、赤外吸収スペクトルを示すグラ
フ、第３図は、（αｈν）０°５とｈνとの関係を示す
グラフ、第４図は、抵抗率ρ、光学バンドギャップ’Ｅ
ｇｏのガス圧依存性を示すグラフ、第５図は、抵抗率ρ
と光学バンドギャップＥｇｏの窒素濃度依存性を示すグ
ラフである。 １・・・真窒室、５・・・ターゲント電極。 第１図 恣・零←ｇ珂；二用いニスバ／り１１７・グー匿（第２
図 逝夕）−４３（ｇスヘ・クトクル１示１り／７−７３３
ＣＫ） ３１００ ２９００
２７００ ２５（Ｘ）鑞 友 （ａｍ
） 第３図 （αｈＶ ）ｏ、ｓと ｈｖ ヒ０関称ｉ爪１グラフ
フィトンエキルギ゛−（ｅＶ） 第４図 ＰＨ２＋Ｎ２ （Ｔｏｒｒ）
造方法の実施例に用いられたスパッタリング装置を示す
概略説明図、第２図は、赤外吸収スペクトルを示すグラ
フ、第３図は、（αｈν）０°５とｈνとの関係を示す
グラフ、第４図は、抵抗率ρ、光学バンドギャップ’Ｅ
ｇｏのガス圧依存性を示すグラフ、第５図は、抵抗率ρ
と光学バンドギャップＥｇｏの窒素濃度依存性を示すグ
ラフである。 １・・・真窒室、５・・・ターゲント電極。 第１図 恣・零←ｇ珂；二用いニスバ／り１１７・グー匿（第２
図 逝夕）−４３（ｇスヘ・クトクル１示１り／７−７３３
ＣＫ） ３１００ ２９００
２７００ ２５（Ｘ）鑞 友 （ａｍ
） 第３図 （αｈＶ ）ｏ、ｓと ｈｖ ヒ０関称ｉ爪１グラフ
フィトンエキルギ゛−（ｅＶ） 第４図 ＰＨ２＋Ｎ２ （Ｔｏｒｒ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ターゲット電極にグラファイトを用いたスパツタリング
装置の真空室に水素ガスと窒素ガスの混合気体でなるス
パッタガスを導入し、その水素ガスと窒素ガスの混合比
（Ｎ＾２／Ｈ＿２＋Ｎ＿２）を１〜５０ｖｏｌ． ％に調製し、且つ該混合気体の全圧（Ｐ＿Ｈ＿＿２＿＋
＿Ｎ＿＿２）を１．３〜６６５Ｐａとした状態で、反応
性スパッタリングを行なうことを特徴とするアモルファ
ス炭素半導体膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21186186A JPS6367721A (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | アモルフアス炭素半導体膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21186186A JPS6367721A (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | アモルフアス炭素半導体膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6367721A true JPS6367721A (ja) | 1988-03-26 |
Family
ID=16612819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21186186A Pending JPS6367721A (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | アモルフアス炭素半導体膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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