JP2003282443A - パルス電源とパルス放電スパッタによる多結晶シリコン膜気相合成法並びに多結晶シリコン膜気相合成装置 - Google Patents
パルス電源とパルス放電スパッタによる多結晶シリコン膜気相合成法並びに多結晶シリコン膜気相合成装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シランガスを用いずに簡易な装置による高
圧ガスでの安定な放電が可能な、パルス放電スパッタに
よる多結晶シリコン膜気相合成法と多結晶シリコン膜気
相合成装置およびそれに用いるパルス電源を提供する。 【解決手段】 直流電源と、その出力を断続させるイ
ンテリジェントパワーモジュールと、パルス発信器と、
高圧トランスと、抵抗および高圧トランスの高圧側から
の電圧を放電するためのダイオードを備えてなり、高圧
トランスの低圧側で電流を断続させ、高圧側で放電に必
要な高い電圧を発生させ、トランスの大きなインダクタ
ンスと回路に挿入した抵抗による過渡現象を利用して、
アーク放電になるような急激な電流の増加を抑えるよう
になしたパルス電源（１）により、０．１Ｔｏｒｒ以上
のガス圧力でのパルス放電を行い、このパルス放電によ
りスパッタを行い多結晶シリコン膜の気相合成を行う。
圧ガスでの安定な放電が可能な、パルス放電スパッタに
よる多結晶シリコン膜気相合成法と多結晶シリコン膜気
相合成装置およびそれに用いるパルス電源を提供する。 【解決手段】 直流電源と、その出力を断続させるイ
ンテリジェントパワーモジュールと、パルス発信器と、
高圧トランスと、抵抗および高圧トランスの高圧側から
の電圧を放電するためのダイオードを備えてなり、高圧
トランスの低圧側で電流を断続させ、高圧側で放電に必
要な高い電圧を発生させ、トランスの大きなインダクタ
ンスと回路に挿入した抵抗による過渡現象を利用して、
アーク放電になるような急激な電流の増加を抑えるよう
になしたパルス電源（１）により、０．１Ｔｏｒｒ以上
のガス圧力でのパルス放電を行い、このパルス放電によ
りスパッタを行い多結晶シリコン膜の気相合成を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、パルス放
電スパッタによる多結晶シリコン膜気相合成法と多結晶
シリコン膜気相合成装置およびそれに用いるパルス電源
に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明
は、薄膜トランジスタや太陽電池の材料として有望な多
結晶シリコン膜の気相合成方法であって、高いガス圧力
での安定な放電が可能な、パルス放電スパッタによる多
結晶シリコン膜気相合成法と多結晶シリコン膜気相合成
装置およびそれに用いるパルス電源に関するものであ
る。
電スパッタによる多結晶シリコン膜気相合成法と多結晶
シリコン膜気相合成装置およびそれに用いるパルス電源
に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明
は、薄膜トランジスタや太陽電池の材料として有望な多
結晶シリコン膜の気相合成方法であって、高いガス圧力
での安定な放電が可能な、パルス放電スパッタによる多
結晶シリコン膜気相合成法と多結晶シリコン膜気相合成
装置およびそれに用いるパルス電源に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術とその課題】近年、薄膜トランジスタや太
陽電池の材料として用いられる多結晶シリコン薄膜の作
製法が注目されている。多結晶シリコン薄膜の作製法と
してこれまで報告されている方法としては、シランと水
素の混合ガスを放電によりプラズマ状態にして分解する
プラズマ化学気相成長法によって基板上に非晶質シリコ
ン膜を堆積し、その非晶質シリコン膜に対し、加熱もし
くはレーザ照射を行うことによって結晶化させる方法が
よく知られている。しかしながら、シランガスは発火し
やすい危険なガスであるため、使用する装置が高価にな
り、環境問題の観点からも好ましい方法とは言えなかっ
た。そのため、シランガスを使用しない多結晶シリコン
膜の作製法が求められていた。
陽電池の材料として用いられる多結晶シリコン薄膜の作
製法が注目されている。多結晶シリコン薄膜の作製法と
してこれまで報告されている方法としては、シランと水
素の混合ガスを放電によりプラズマ状態にして分解する
プラズマ化学気相成長法によって基板上に非晶質シリコ
ン膜を堆積し、その非晶質シリコン膜に対し、加熱もし
くはレーザ照射を行うことによって結晶化させる方法が
よく知られている。しかしながら、シランガスは発火し
やすい危険なガスであるため、使用する装置が高価にな
り、環境問題の観点からも好ましい方法とは言えなかっ
た。そのため、シランガスを使用しない多結晶シリコン
膜の作製法が求められていた。
【０００３】そこでシランガスを使用しない多結晶シリ
コン膜の作製法として、水素ガスあるいは水素とアルゴ
ンガスの混合ガスを使用したスパッタ法が考えられてお
り、この場合、水素ガスあるいは水素とアルゴンガスの
混合ガスによるスパッタで非晶質シリコン膜を作製する
ことができ、ガス圧力を高くすることにより非晶質シリ
コン膜が微結晶化する傾向が見られるということが分か
っている。しかしながら、通常の連続放電でのスパッタ
法では高いガス圧力にした場合アーク放電が発生し安定
な放電が行えないため、０．１Ｔｏｒｒ以上の高いガス
圧力にすることは不可能であった。
コン膜の作製法として、水素ガスあるいは水素とアルゴ
ンガスの混合ガスを使用したスパッタ法が考えられてお
り、この場合、水素ガスあるいは水素とアルゴンガスの
混合ガスによるスパッタで非晶質シリコン膜を作製する
ことができ、ガス圧力を高くすることにより非晶質シリ
コン膜が微結晶化する傾向が見られるということが分か
っている。しかしながら、通常の連続放電でのスパッタ
法では高いガス圧力にした場合アーク放電が発生し安定
な放電が行えないため、０．１Ｔｏｒｒ以上の高いガス
圧力にすることは不可能であった。
【０００４】そこで、この出願の発明は以上のとおりの
事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を
解消し、危険なガスであるシランガスを用いずに簡易な
装置による高圧ガスでの安定な放電が可能な、パルス放
電スパッタによる多結晶シリコン膜気相合成法と多結晶
シリコン膜気相合成装置およびそれに用いるパルス電源
を提供することを課題としている。
事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を
解消し、危険なガスであるシランガスを用いずに簡易な
装置による高圧ガスでの安定な放電が可能な、パルス放
電スパッタによる多結晶シリコン膜気相合成法と多結晶
シリコン膜気相合成装置およびそれに用いるパルス電源
を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、まず第１には、パルス放
電スパッタに用いるパルス電源であって、直流電源と、
その出力を断続させるインテリジェントパワーモジュー
ルと、パルス発信器と、高圧トランスと、抵抗および高
圧トランスの高圧側からの電圧を放電するためのダイオ
ードを備えてなり、高圧トランスの低圧側で電流を断続
させ、高圧側で放電に必要な高い電圧を発生させ、高圧
トランスの大きなインダクタンスと回路に挿入した抵抗
による過渡現象を利用して、アーク放電になるような急
激な電流の増加を抑えるようになしたことを特徴とする
パルス電源を提供する。
の課題を解決するものとして、まず第１には、パルス放
電スパッタに用いるパルス電源であって、直流電源と、
その出力を断続させるインテリジェントパワーモジュー
ルと、パルス発信器と、高圧トランスと、抵抗および高
圧トランスの高圧側からの電圧を放電するためのダイオ
ードを備えてなり、高圧トランスの低圧側で電流を断続
させ、高圧側で放電に必要な高い電圧を発生させ、高圧
トランスの大きなインダクタンスと回路に挿入した抵抗
による過渡現象を利用して、アーク放電になるような急
激な電流の増加を抑えるようになしたことを特徴とする
パルス電源を提供する。
【０００６】第２には、この出願の発明は、スパッタに
より多結晶シリコン膜を気相合成する方法であって、直
流電源と、その出力を断続させるインテリジェントパワ
ーモジュールと、パルス発信器と、高圧トランスと、抵
抗および高圧トランスの高圧側からの電圧を放電するた
めのダイオードを備えてなり、高圧トランスの低圧側で
電流を断続させ、高圧側で放電に必要な高い電圧を発生
させ、トランスの大きなインダクタンスと回路に挿入し
た抵抗による過渡現象を利用して、アーク放電になるよ
うな急激な電流の増加を抑えるようになしたパルス電源
により、０．１Ｔｏｒｒ以上のガス圧力でのパルス放電
を行い、このパルス放電により陽極と陰極のターゲット
間に電圧を印加することによってスパッタを行うことを
特徴とするパルス放電スパッタによる多結晶シリコン膜
気相合成法を提供する。
より多結晶シリコン膜を気相合成する方法であって、直
流電源と、その出力を断続させるインテリジェントパワ
ーモジュールと、パルス発信器と、高圧トランスと、抵
抗および高圧トランスの高圧側からの電圧を放電するた
めのダイオードを備えてなり、高圧トランスの低圧側で
電流を断続させ、高圧側で放電に必要な高い電圧を発生
させ、トランスの大きなインダクタンスと回路に挿入し
た抵抗による過渡現象を利用して、アーク放電になるよ
うな急激な電流の増加を抑えるようになしたパルス電源
により、０．１Ｔｏｒｒ以上のガス圧力でのパルス放電
を行い、このパルス放電により陽極と陰極のターゲット
間に電圧を印加することによってスパッタを行うことを
特徴とするパルス放電スパッタによる多結晶シリコン膜
気相合成法を提供する。
【０００７】さらに、第３には、第２の発明において、
パルス化した各周期の放電時間と放電停止時間をインテ
リジェントパワーモジュールとパルス発信器で変化させ
ることを特徴とするパルス放電スパッタによる多結晶シ
リコン膜気相合成法を提供する。
パルス化した各周期の放電時間と放電停止時間をインテ
リジェントパワーモジュールとパルス発信器で変化させ
ることを特徴とするパルス放電スパッタによる多結晶シ
リコン膜気相合成法を提供する。
【０００８】また、第４には、第２または３の発明にお
いて、陽極を線状とし、陰極のターゲットを面状とする
ことを特徴とするパルス放電スパッタによる多結晶シリ
コン膜気相合成法を提供する。
いて、陽極を線状とし、陰極のターゲットを面状とする
ことを特徴とするパルス放電スパッタによる多結晶シリ
コン膜気相合成法を提供する。
【０００９】また、第５には、第２ないし４のいずれか
の発明のパルス放電スパッタによる多結晶シリコン膜気
相合成法を行う装置であって、 １）直流電源と、その出力を断続させるインテリジェン
トパワーモジュールと、パルス発信器と、高圧トランス
と、抵抗および高圧トランスの高圧側からの電圧を放電
するためのダイオードを備えてなり、高圧トランスの低
圧側で電流を断続させ、高圧側で放電に必要な高い電圧
を発生させ、トランスの大きなインダクタンスと回路に
挿入した抵抗による過渡現象を利用して、アーク放電に
なるような急激な電流の増加を抑えるようになしたパル
ス電源、 ２）陽極、 ３）ターゲット、 ４）スパッタが行われる反応室、 ５）反応室内を排気する真空ポンプ、 ６）水素ガス導入装置、 ７）基板、 を備えてなることを特徴とするパルス放電スパッタによ
る多結晶シリコン膜気相合成装置をも提供する。
の発明のパルス放電スパッタによる多結晶シリコン膜気
相合成法を行う装置であって、 １）直流電源と、その出力を断続させるインテリジェン
トパワーモジュールと、パルス発信器と、高圧トランス
と、抵抗および高圧トランスの高圧側からの電圧を放電
するためのダイオードを備えてなり、高圧トランスの低
圧側で電流を断続させ、高圧側で放電に必要な高い電圧
を発生させ、トランスの大きなインダクタンスと回路に
挿入した抵抗による過渡現象を利用して、アーク放電に
なるような急激な電流の増加を抑えるようになしたパル
ス電源、 ２）陽極、 ３）ターゲット、 ４）スパッタが行われる反応室、 ５）反応室内を排気する真空ポンプ、 ６）水素ガス導入装置、 ７）基板、 を備えてなることを特徴とするパルス放電スパッタによ
る多結晶シリコン膜気相合成装置をも提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】この出願の発明のパルス電源は、
直流電源と、その出力を断続させるインテリジェントパ
ワーモジュールと、パルス発信器と、高圧トランスと、
抵抗および高圧トランスの高圧側からの電圧を放電する
ためのダイオードを備えるものである。
直流電源と、その出力を断続させるインテリジェントパ
ワーモジュールと、パルス発信器と、高圧トランスと、
抵抗および高圧トランスの高圧側からの電圧を放電する
ためのダイオードを備えるものである。
【００１１】この出願の発明のパルス電源は上記のよう
な構成であることから、このパルス電源内において、高
圧トランスの低圧側で電流を断続させ、高圧側で放電に
必要な高い電圧を発生させ、高圧トランスの大きなイン
ダクタンスと回路に挿入した抵抗による過渡現象を利用
して、アーク放電になるような急激な電流の増加を抑え
ることができ、０．１Ｔｏｒｒ以上の高圧ガスでのパル
ス放電が可能となる。
な構成であることから、このパルス電源内において、高
圧トランスの低圧側で電流を断続させ、高圧側で放電に
必要な高い電圧を発生させ、高圧トランスの大きなイン
ダクタンスと回路に挿入した抵抗による過渡現象を利用
して、アーク放電になるような急激な電流の増加を抑え
ることができ、０．１Ｔｏｒｒ以上の高圧ガスでのパル
ス放電が可能となる。
【００１２】また、この出願の発明のパルス放電スパッ
タによる多結晶シリコン膜気相合成法はスパッタにより
多結晶シリコン膜を気相合成する方法であって、上記に
示したパルス電源により、０．１Ｔｏｒｒ以上の高いガ
ス圧力でのパルス放電を行い、このパルス放電により陽
極と陰極のターゲット間に電圧を印加することによって
スパッタを行うことが可能となり、安定した多結晶シリ
コン膜を気相合成することができる。
タによる多結晶シリコン膜気相合成法はスパッタにより
多結晶シリコン膜を気相合成する方法であって、上記に
示したパルス電源により、０．１Ｔｏｒｒ以上の高いガ
ス圧力でのパルス放電を行い、このパルス放電により陽
極と陰極のターゲット間に電圧を印加することによって
スパッタを行うことが可能となり、安定した多結晶シリ
コン膜を気相合成することができる。
【００１３】また、この出願の発明のパルス放電スパッ
タによる多結晶シリコン膜気相合成法ではパルス放電を
行っているため、放電開始時や放電停止後の現象を制御
し、作製された膜の結晶性を良くすることができ、また
目的に応じて膜質を制御することができることから、連
続放電では得られない様々な効果が期待できる。
タによる多結晶シリコン膜気相合成法ではパルス放電を
行っているため、放電開始時や放電停止後の現象を制御
し、作製された膜の結晶性を良くすることができ、また
目的に応じて膜質を制御することができることから、連
続放電では得られない様々な効果が期待できる。
【００１４】さらに、原料に危険なガスであるシランガ
スを使用する必要がなく、従来法に比べて簡易な装置で
の成膜が可能となり、装置の低コスト化が可能となる。
スを使用する必要がなく、従来法に比べて簡易な装置で
の成膜が可能となり、装置の低コスト化が可能となる。
【００１５】またこのとき、パルス化した各周期の放電
時間と放電停止時間をインテリジェントパワーモジュー
ルとパルス発信器で変化させることにより、放電の波形
とスパッタの状態を変化させ、作製された試料の微細構
造を制御させることができ、陽極を線状とし、陰極のタ
ーゲットを面状とすることにより、ターゲット上のプラ
ズマの広がりをガス圧力や放電波形により変化させるよ
うになすことも可能である。
時間と放電停止時間をインテリジェントパワーモジュー
ルとパルス発信器で変化させることにより、放電の波形
とスパッタの状態を変化させ、作製された試料の微細構
造を制御させることができ、陽極を線状とし、陰極のタ
ーゲットを面状とすることにより、ターゲット上のプラ
ズマの広がりをガス圧力や放電波形により変化させるよ
うになすことも可能である。
【００１６】さらにまた、上記のようなパルス放電スパ
ッタによる多結晶シリコン膜気相合成法は、１）直流電
源と、その出力を断続させるインテリジェントパワーモ
ジュールと、パルス発信器と、高圧トランスと、抵抗お
よび高圧トランスの高圧側からの電圧を放電するための
ダイオードを備えてなり、高圧トランスの低圧側で電流
を断続させ、高圧側で放電に必要な高い電圧を発生さ
せ、トランスの大きなインダクタンスと回路に挿入した
抵抗による過渡現象を利用して、アーク放電になるよう
な急激な電流の増加を抑えるようになしたパルス電源、
２）タングステン線などからなる陽極、３）シリコンウ
ェファなどからなるターゲット、４）スパッタが行われ
る反応室、５）反応室内を排気する真空ポンプ、６）水
素ガス導入装置、７）スパッタにより多結晶シリコン膜
が成膜される基板を備えてなるパルス放電スパッタによ
る多結晶シリコン膜気相合成装置によって実施すること
ができる。
ッタによる多結晶シリコン膜気相合成法は、１）直流電
源と、その出力を断続させるインテリジェントパワーモ
ジュールと、パルス発信器と、高圧トランスと、抵抗お
よび高圧トランスの高圧側からの電圧を放電するための
ダイオードを備えてなり、高圧トランスの低圧側で電流
を断続させ、高圧側で放電に必要な高い電圧を発生さ
せ、トランスの大きなインダクタンスと回路に挿入した
抵抗による過渡現象を利用して、アーク放電になるよう
な急激な電流の増加を抑えるようになしたパルス電源、
２）タングステン線などからなる陽極、３）シリコンウ
ェファなどからなるターゲット、４）スパッタが行われ
る反応室、５）反応室内を排気する真空ポンプ、６）水
素ガス導入装置、７）スパッタにより多結晶シリコン膜
が成膜される基板を備えてなるパルス放電スパッタによ
る多結晶シリコン膜気相合成装置によって実施すること
ができる。
【００１７】以下、添付した図面に沿って実施例を示
し、この出願の発明の実施の形態についてさらに詳しく
説明する。もちろん、この発明は以下の例に限定される
ものではなく、細部については様々な態様が可能である
ことは言うまでもない。
し、この出願の発明の実施の形態についてさらに詳しく
説明する。もちろん、この発明は以下の例に限定される
ものではなく、細部については様々な態様が可能である
ことは言うまでもない。
【００１８】
【実施例】＜実施例１＞図１にこの出願の発明のパルス
電源の構成の一例を示す。
電源の構成の一例を示す。
【００１９】この例でのパルス電源（１）は、直流電源
（２）と、その出力を断続させるインテリジェントパワ
ーモジュール（３）と、パルス発信器（４）と、抵抗
（５）と、高圧トランス（６）および高圧トランス
（６）の高圧側からの電圧を放電するためのダイオード
（７）を備えている。
（２）と、その出力を断続させるインテリジェントパワ
ーモジュール（３）と、パルス発信器（４）と、抵抗
（５）と、高圧トランス（６）および高圧トランス
（６）の高圧側からの電圧を放電するためのダイオード
（７）を備えている。
【００２０】このパルス電源（１）においては、出力電
圧を０から約１００Ｖまで変化させることのできる直流
電源（２）の出力を、インテリジェントパワーモジュー
ル（ＩＰＭ）（３）で断続し、高圧トランス（６）の低
圧側に加える。断続させるときのＯＮとＯＦＦの時間
は、パルス発信器（４）により広範囲に変化できるよう
にしてある。高圧トランスの高圧側の電圧を、ダイオー
ド（７）を通してスパッタ装置の放電電極に加えて放電
させる。
圧を０から約１００Ｖまで変化させることのできる直流
電源（２）の出力を、インテリジェントパワーモジュー
ル（ＩＰＭ）（３）で断続し、高圧トランス（６）の低
圧側に加える。断続させるときのＯＮとＯＦＦの時間
は、パルス発信器（４）により広範囲に変化できるよう
にしてある。高圧トランスの高圧側の電圧を、ダイオー
ド（７）を通してスパッタ装置の放電電極に加えて放電
させる。
【００２１】高圧トランス（６）の低圧側に挿入した抵
抗（５）の値を変化させることにより、高圧トランス
（６）のインダクタンスと抵抗（５）による過渡現象を
変化させ、図３に示すような、放電電流の立ち上がりの
形状を変化させることができる。
抗（５）の値を変化させることにより、高圧トランス
（６）のインダクタンスと抵抗（５）による過渡現象を
変化させ、図３に示すような、放電電流の立ち上がりの
形状を変化させることができる。
【００２２】次に試料を作製するための多結晶シリコン
膜気相合成装置の構成の一例を図２に示す。この多結晶
シリコン膜気相合成装置（８）は主にパルス電源
（１）、反応室（９）、および反応室（９）を真空にす
るための真空排気ポンプ（１０）、排気バルブ（１
１）、パルス電源（１）から反応室（９）に挿入される
タングステンからなる陽極（１２）、ターゲット（１
３）、基板（１４）並びに基板ホルダ（１５）、ターゲ
ット（１３）を冷却するための冷却水導入装置（１６）
および水素供給源（１７）と水素ガスを設定した量で供
給するマスフローコンローラ（１８）と反応ガス導入バ
ルブ（１９）からなる水素ガス導入装置（２０）を備え
ている。
膜気相合成装置の構成の一例を図２に示す。この多結晶
シリコン膜気相合成装置（８）は主にパルス電源
（１）、反応室（９）、および反応室（９）を真空にす
るための真空排気ポンプ（１０）、排気バルブ（１
１）、パルス電源（１）から反応室（９）に挿入される
タングステンからなる陽極（１２）、ターゲット（１
３）、基板（１４）並びに基板ホルダ（１５）、ターゲ
ット（１３）を冷却するための冷却水導入装置（１６）
および水素供給源（１７）と水素ガスを設定した量で供
給するマスフローコンローラ（１８）と反応ガス導入バ
ルブ（１９）からなる水素ガス導入装置（２０）を備え
ている。
【００２３】この多結晶シリコン膜気相合成装置（８）
を用いた多結晶シリコン膜気相合成方法の手順として
は、まず反応室（９）を真空排気ポンプ（１０）で真空
にした後、排気バルブ（１１）を閉め、次に反応ガス導
入バルブ（１９）を開け、マスフローコントローラ（１
８）で設定した量の水素ガス（２１）を水素供給源（１
７）から反応室（８）へと導入する。本実験では水素ガ
ス（２１）の圧力を約１３Ｔｏｒｒとし、流量は１０Ｃ
ＣＭとした。
を用いた多結晶シリコン膜気相合成方法の手順として
は、まず反応室（９）を真空排気ポンプ（１０）で真空
にした後、排気バルブ（１１）を閉め、次に反応ガス導
入バルブ（１９）を開け、マスフローコントローラ（１
８）で設定した量の水素ガス（２１）を水素供給源（１
７）から反応室（８）へと導入する。本実験では水素ガ
ス（２１）の圧力を約１３Ｔｏｒｒとし、流量は１０Ｃ
ＣＭとした。
【００２４】パルス放電は、図１で説明したパルス電源
（１）を使用し、直径１ｍｍのタングステン線からなる
陽極（１２）と陰極である直径約１０ｃｍの円板状のＳ
ｉウェファからなるＳｉターゲット（１３）の間で行
い、電極間距離（ｄ）は約１０ｍｍとした。多結晶シリ
コン膜を堆積させる基板（１４）はＳｉターゲット（１
３）から約２．５ｃｍ（図２中のｈ）上に配置した。
（１）を使用し、直径１ｍｍのタングステン線からなる
陽極（１２）と陰極である直径約１０ｃｍの円板状のＳ
ｉウェファからなるＳｉターゲット（１３）の間で行
い、電極間距離（ｄ）は約１０ｍｍとした。多結晶シリ
コン膜を堆積させる基板（１４）はＳｉターゲット（１
３）から約２．５ｃｍ（図２中のｈ）上に配置した。
【００２５】図３に放電中のパルス発信器の波形（ａ）
と、電極間の放電電圧（ｂ）および電流（ｃ）の波形の
例を示す。
と、電極間の放電電圧（ｂ）および電流（ｃ）の波形の
例を示す。
【００２６】図４に示した試料の作製では、図３中の各
周期の放電時間（Ｔｄ）を０．３５ｍｓ、放電停止時間
（Ｔｈ）を２ｍｓとした。このとき、放電開始電圧（Ｖ
ｐ）は約２０００Ｖ、放電中の電圧（Ｖｇ）は約５００
Ｖ、パルス電源の電圧をＯＦＦにしてから放電電圧およ
び放電電流がほぼ０になる時間（Ｔａ）は約０．３５ｍ
ｓであった。放電電流のピーク値（Ｉｐ）はパルス電源
（１）の出力を調節し、０．８Ａとなるようにした。
周期の放電時間（Ｔｄ）を０．３５ｍｓ、放電停止時間
（Ｔｈ）を２ｍｓとした。このとき、放電開始電圧（Ｖ
ｐ）は約２０００Ｖ、放電中の電圧（Ｖｇ）は約５００
Ｖ、パルス電源の電圧をＯＦＦにしてから放電電圧およ
び放電電流がほぼ０になる時間（Ｔａ）は約０．３５ｍ
ｓであった。放電電流のピーク値（Ｉｐ）はパルス電源
（１）の出力を調節し、０．８Ａとなるようにした。
【００２７】なお、放電電圧と放電電流の波形が方形波
にならず、図３に示すようになるのは高圧トランス
（６）のインダクタンスと抵抗（５）に起因する過渡現
象によるものであり、図１に示したパルス電源（１）の
回路中に挿入した抵抗（５）の値によっても波形を変え
ることができる。
にならず、図３に示すようになるのは高圧トランス
（６）のインダクタンスと抵抗（５）に起因する過渡現
象によるものであり、図１に示したパルス電源（１）の
回路中に挿入した抵抗（５）の値によっても波形を変え
ることができる。
【００２８】図４にこの作製条件で、約２時間ＫＢｒ上
に成膜し、ＫＢｒを水で溶かして膜のみとした試料の
（ａ）透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）像と（ｂ）電子線回折
（ＴＥＤ）像とを示す。ＴＥＭ像に見られるように粒状
に結晶が成長し、ＴＥＤ像のリングがスポット状になっ
ていることから、かなり結晶性の良い粒子が成長してい
ることが分かる。
に成膜し、ＫＢｒを水で溶かして膜のみとした試料の
（ａ）透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）像と（ｂ）電子線回折
（ＴＥＤ）像とを示す。ＴＥＭ像に見られるように粒状
に結晶が成長し、ＴＥＤ像のリングがスポット状になっ
ていることから、かなり結晶性の良い粒子が成長してい
ることが分かる。
【００２９】なお、基板の加熱は行っておらず、試料は
常温近くで成膜されている。また、通常のスライドガラ
ス上にも赤茶色の同様な膜が成長した。
常温近くで成膜されている。また、通常のスライドガラ
ス上にも赤茶色の同様な膜が成長した。
【００３０】
【発明の効果】液晶ディスプレーや太陽電池に使用され
ている非晶質シリコン膜を、非晶質より特性が良くなる
多結晶膜に置き換える開発が行われており多結晶シリコ
ン膜の作製方法が強く求められているが、この出願の発
明の多結晶シリコン膜気相合成法によって、原料に危険
なガスであるシランガスを使用せず、簡易な装置により
常温近くで多結晶シリコン膜を得ることのできる、コス
ト的にも有利な安定したパルス放電スパッタによる多結
晶シリコン膜気相合成法が提供され、これにより液晶デ
ィスプレーや太陽電池などの分野への大きな効果が期待
できる。
ている非晶質シリコン膜を、非晶質より特性が良くなる
多結晶膜に置き換える開発が行われており多結晶シリコ
ン膜の作製方法が強く求められているが、この出願の発
明の多結晶シリコン膜気相合成法によって、原料に危険
なガスであるシランガスを使用せず、簡易な装置により
常温近くで多結晶シリコン膜を得ることのできる、コス
ト的にも有利な安定したパルス放電スパッタによる多結
晶シリコン膜気相合成法が提供され、これにより液晶デ
ィスプレーや太陽電池などの分野への大きな効果が期待
できる。
【図１】実施例におけるパルス電源の構成を例示した概
念図である。
念図である。
【図２】実施例におけるパルス放電スパッタによる多結
晶シリコン膜気相合成装置の構成を例示した概念図であ
る。
晶シリコン膜気相合成装置の構成を例示した概念図であ
る。
【図３】実施例における放電中のパルス発信器の波形
（ａ）と、電極間の放電電圧（ｂ）および電流（ｃ）の
波形の例を示すグラフである。
（ａ）と、電極間の放電電圧（ｂ）および電流（ｃ）の
波形の例を示すグラフである。
【図４】実施例において作製した多結晶シリコン膜の透
過電子顕微鏡像と電子線回折像である。
過電子顕微鏡像と電子線回折像である。
１ パルス電源
２ 直流電源
３ インテリジェントパワーモジュール
４ パルス発信器
５ 抵抗
６ 高圧トランス
７ ダイオード
８ 多結晶シリコン膜気相合成装置
９ 反応室
１０ 真空排気ポンプ
１１ 排気バルブ
１２ 陽極
１３ Ｓｉターゲット
１４ 基板
１５ 基板ホルダ
１６ 冷却水導入装置
１７ 水素供給源
１８ マスフローコンローラ
１９ 反応ガス導入バルブ
２０ 水素ガス導入装置
２１ 水素ガス
Claims (5)
- 【請求項１】 パルス放電スパッタに用いるパルス電源
であって、直流電源と、その出力を断続させるインテリ
ジェントパワーモジュールと、パルス発信器と、高圧ト
ランスと、抵抗および高圧トランスの高圧側からの電圧
を放電するためのダイオードを備えてなり、高圧トラン
スの低圧側で電流を断続させ、高圧側で放電に必要な高
い電圧を発生させ、高圧トランスの大きなインダクタン
スと回路に挿入した抵抗による過渡現象を利用して、ア
ーク放電になるような急激な電流の増加を抑えるように
なしたことを特徴とするパルス電源。 - 【請求項２】 スパッタにより多結晶シリコン膜を気相
合成する方法であって、直流電源と、その出力を断続さ
せるインテリジェントパワーモジュールと、パルス発信
器と、高圧トランスと、抵抗および高圧トランスの高圧
側からの電圧を放電するためのダイオードを備えてな
り、高圧トランスの低圧側で電流を断続させ、高圧側で
放電に必要な高い電圧を発生させ、トランスの大きなイ
ンダクタンスと回路に挿入した抵抗による過渡現象を利
用して、アーク放電になるような急激な電流の増加を抑
えるようになしたパルス電源により、０．１Ｔｏｒｒ以
上のガス圧力でのパルス放電を行い、このパルス放電に
より陽極と陰極のターゲット間に電圧を印加することに
よってスパッタを行うことを特徴とするパルス放電スパ
ッタによる多結晶シリコン膜気相合成法。 - 【請求項３】 パルス化した各周期の放電時間と放電停
止時間をインテリジェントパワーモジュールとパルス発
信器で変化させることを特徴とする請求項２に記載のパ
ルス放電スパッタによる多結晶シリコン膜気相合成法。 - 【請求項４】 陽極を線状とし、陰極のターゲットを面
状とすることを特徴とする請求項２または３に記載のパ
ルス放電スパッタによる多結晶シリコン膜気相合成法。 - 【請求項５】 請求項２ないし４のいずれかに記載のパ
ルス放電スパッタによる多結晶シリコン膜気相合成法を
行う装置であって、 １）直流電源と、その出力を断続させるインテリジェン
トパワーモジュールと、パルス発信器と、高圧トランス
と、抵抗および高圧トランスの高圧側からの電圧を放電
するためのダイオードを備えてなり、高圧トランスの低
圧側で電流を断続させ、高圧側で放電に必要な高い電圧
を発生させ、トランスの大きなインダクタンスと回路に
挿入した抵抗による過渡現象を利用して、アーク放電に
なるような急激な電流の増加を抑えるようになしたパル
ス電源、 ２）陽極、 ３）ターゲット、 ４）スパッタが行われる反応室、 ５）反応室内を排気する真空ポンプ、 ６）水素ガス導入装置、 ７）基板、 を備えてなることを特徴とするパルス放電スパッタによ
る多結晶シリコン膜気相合成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002089943A JP3878874B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | パルス電源とパルス放電スパッタによる多結晶シリコン膜気相合成法並びに多結晶シリコン膜気相合成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002089943A JP3878874B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | パルス電源とパルス放電スパッタによる多結晶シリコン膜気相合成法並びに多結晶シリコン膜気相合成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003282443A true JP2003282443A (ja) | 2003-10-03 |
| JP3878874B2 JP3878874B2 (ja) | 2007-02-07 |
Family
ID=29235368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002089943A Expired - Fee Related JP3878874B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | パルス電源とパルス放電スパッタによる多結晶シリコン膜気相合成法並びに多結晶シリコン膜気相合成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3878874B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100704488B1 (ko) | 2006-03-14 | 2007-04-09 | 한국전기연구원 | 충격파 발생 방전회로 및 스파크 갭 스위치의 수명연장방법 |
| WO2008072390A1 (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-19 | Osaka Industrial Promotion Organization | プラズマ生成装置およびプラズマ生成方法 |
| JPWO2018008310A1 (ja) * | 2016-07-08 | 2019-01-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | プラズマ放電装置及び空気清浄機 |
-
2002
- 2002-03-27 JP JP2002089943A patent/JP3878874B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100704488B1 (ko) | 2006-03-14 | 2007-04-09 | 한국전기연구원 | 충격파 발생 방전회로 및 스파크 갭 스위치의 수명연장방법 |
| WO2008072390A1 (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-19 | Osaka Industrial Promotion Organization | プラズマ生成装置およびプラズマ生成方法 |
| JPWO2008072390A1 (ja) * | 2006-12-12 | 2010-03-25 | 財団法人大阪産業振興機構 | プラズマ生成装置およびプラズマ生成方法 |
| JP4677530B2 (ja) * | 2006-12-12 | 2011-04-27 | 国立大学法人大阪大学 | プラズマ生成装置およびプラズマ生成方法 |
| US8232729B2 (en) | 2006-12-12 | 2012-07-31 | Osaka University | Plasma producing apparatus and method of plasma production |
| JPWO2018008310A1 (ja) * | 2016-07-08 | 2019-01-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | プラズマ放電装置及び空気清浄機 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3878874B2 (ja) | 2007-02-07 |
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