JP2013033806A - Semiconductor thin film manufacturing method and plasma cvd apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of forming a high quality semiconductor thin film and provide a plasma CVD apparatus achieving the manufacturing method.SOLUTION: A semiconductor thin film manufacturing method comprises: a process of decomposing a compound containing group 4 element atoms and hydrogen atoms into plasma and active species; and a process of depositing the active species on a substrate. In the decomposing process, plasma generation energy is intermittently supplied such that an idle period and a supply period is repeated, and the plasma generation energy temporarily varies in the supply period.

Description

本発明は、半導体薄膜の製造方法および製造装置に関し、特にシリコン薄膜太陽電池における水素化アモルファスシリコン薄膜の製造に用いられるプラズマ励起化学気相成長法を有する製造方法および製造装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor thin film manufacturing method and manufacturing apparatus, and more particularly to a manufacturing method and manufacturing apparatus having a plasma enhanced chemical vapor deposition method used for manufacturing a hydrogenated amorphous silicon thin film in a silicon thin film solar cell.

近年、水素化アモルファスシリコン膜は液晶表示デバイスにおける各表示画素のスイッチ素子や、太陽電池などに応用されている。水素化アモルファスシリコン膜を堆積させる方法としては、連続的な高周波放電を行わせてシラン系のガスを分解することで成膜するプラズマ励起化学気相成長法(以下、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法という。)が広く用いられている。   In recent years, hydrogenated amorphous silicon films have been applied to switching elements of display pixels in liquid crystal display devices, solar cells, and the like. As a method of depositing a hydrogenated amorphous silicon film, a plasma enhanced chemical vapor deposition (hereinafter referred to as “plasma CVD (chemical vapor deposition)”) is performed by decomposing a silane-based gas by performing continuous high-frequency discharge. Law is widely used.

この連続放電プラズマCVD法を拡張した薄膜形成法として、従来、高周波放電を間欠的に行わせて原料ガスを分解させるCVD法(以下、間欠放電プラズマCVD法という。)が提案されている。   As a thin film forming method that is an extension of this continuous discharge plasma CVD method, a CVD method (hereinafter, referred to as intermittent discharge plasma CVD method) in which source gas is decomposed by intermittently performing high frequency discharge has been proposed.

図9は、従来の間欠放電プラズマCVD装置100の概略を示す図である。図9を参照して、間欠放電プラズマCVD装置100は、反応室1とマッチング回路5と高周波電源3と、変調用電源4とを含む。間欠放電プラズマCVD装置100の高周波電源3では、ゲートパルス信号を入力することで発振状態と停止状態を高速で切り替えできる高周波発振器が用いられる。   FIG. 9 is a diagram showing an outline of a conventional intermittent discharge plasma CVD apparatus 100. Referring to FIG. 9, intermittent discharge plasma CVD apparatus 100 includes a reaction chamber 1, a matching circuit 5, a high frequency power supply 3, and a modulation power supply 4. The high frequency power supply 3 of the intermittent discharge plasma CVD apparatus 100 uses a high frequency oscillator that can switch between an oscillation state and a stop state at a high speed by inputting a gate pulse signal.

図10は、変調用電源4の出力信号とマッチング回路5の出力信号を示す図である。図10(A)、図10(B)に示されているように、横軸に時間が示され、縦軸に出力信号の振幅が示される。   FIG. 10 is a diagram illustrating an output signal of the modulation power supply 4 and an output signal of the matching circuit 5. As shown in FIGS. 10A and 10B, time is shown on the horizontal axis and the amplitude of the output signal is shown on the vertical axis.

図10(A)を参照して、変調用電源4の出力信号(間欠放電波形)である信号W1が示される。信号W1はゲートパルス信号であり、周期Tを有する。この信号W1の振幅は時刻0〜t1間においては0であり、時刻t1〜t2間(時間Ton1)においてはVを出力している。 Referring to FIG. 10A, signal W1 that is an output signal (intermittent discharge waveform) of modulation power supply 4 is shown. The signal W1 is a gate pulse signal and has a period T. The amplitude of this signal W1 is in between time 0~t1 0, and outputs the V 1 was in between times t1 to t2 (time T on1).

図10(B)を参照して、マッチング回路5の出力信号である信号W2が示される。この信号W2の振幅は、信号W1のオン・オフ状態に従い、時刻0〜t1間においては0であり、時刻t1〜t2間(時間Ton1)においてはVを出力する。 Referring to FIG. 10B, signal W2 that is an output signal of matching circuit 5 is shown. The amplitude of this signal W2 in accordance with the on-off state of the signal W1, in between times 0~t1 0, in between times t1 to t2 (time T on1) outputs the V 1.

間欠放電プラズマCVD装置100では、ゲートパルス波形を持つ信号W1がオンのとき(時刻t1〜t2間)に高周波電力が出力され放電を起こすオン状態と、ゲートパルス波形を持つ信号W1がオフのとき(時刻0〜t1間)に高周波電力を切り放電が休止するオフ状態とを繰り返す間欠的な高周波放電によって水素化アモルファスシリコン膜が堆積される。   In the intermittent discharge plasma CVD apparatus 100, when a signal W1 having a gate pulse waveform is on (between times t1 and t2), an on state in which high-frequency power is output and discharge occurs, and when a signal W1 having a gate pulse waveform is off A hydrogenated amorphous silicon film is deposited by intermittent high-frequency discharge that repeatedly turns off the high-frequency power and turns off the discharge during the period from time 0 to t1.

この間欠放電プラズマCVD法では、ゴミ発生の要因となるプラズマ中の活性ラジカルは、放電が休止するオフ状態で消滅するため、従来の連続放電プラズマCVD法に比べてゴミの発生を抑えられる。   In this intermittent discharge plasma CVD method, the active radicals in the plasma, which cause dust generation, disappear in the off state where the discharge stops, so that generation of dust can be suppressed as compared with the conventional continuous discharge plasma CVD method.

間欠放電プラズマCVD法については、特開平7−335560号公報(特許文献1)には、数百から数千ヘルツで変調した間欠放電成膜により放電中のゴミが2桁減少し、これらの変調周波数以外の領域での変調ではゴミ発生の抑制効果がないことが開示されている。さらに、40Hz以下の低い変調周波数では従来の連続放電の場合と同様、ゴミの発生が抑えられないことが開示されている。   Regarding the intermittent discharge plasma CVD method, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-335560 (Patent Document 1) discloses that the amount of dust during discharge is reduced by two orders of magnitude due to intermittent discharge film formation modulated at several hundred to several thousand hertz. It is disclosed that there is no effect of suppressing the generation of dust in the modulation in a region other than the frequency. Furthermore, it is disclosed that the generation of dust cannot be suppressed at a low modulation frequency of 40 Hz or less, as in the case of conventional continuous discharge.

またプラズマ中の活性ラジカル(例えば、Si−H)が水素化アモルファスシリコン薄膜中に取り込まれると、膜中のSi−H結合密度が増加する。しかし、水素化アモルファスシリコン薄膜中に含まれるSi−H結合は、欠陥密度などの膜質に影響し、膜の光導電率、及び光導電率と暗導電率の比(以下、SN比(Signal to Noise Ratio)という。)を低下させ、光半導体デバイスの性能を劣化させる。 Further, when active radicals (for example, Si—H 2 ) in the plasma are taken into the hydrogenated amorphous silicon thin film, the Si—H 2 bond density in the film increases. However, the Si—H 2 bond contained in the hydrogenated amorphous silicon thin film affects the film quality such as defect density, and the photoconductivity of the film and the ratio of photoconductivity to dark conductivity (hereinafter referred to as SN ratio (Signal)). to Noise Ratio))) and the performance of the optical semiconductor device is degraded.

間欠放電プラズマCVD法では、プラズマ中の活性ラジカルがオフ状態で消滅するため、従来の連続放電プラズマCVD法に比べて活性ラジカル(Si−Hなど)の膜への取り込みが少なくなり、高品質な水素化アモルファスシリコンの形成が可能となる。 In the intermittent discharge plasma CVD method, active radicals in the plasma are extinguished in an off state, so that active radicals (such as Si—H 2 ) are less taken into the film than in the conventional continuous discharge plasma CVD method, resulting in high quality. It is possible to form hydrogenated amorphous silicon.

特開平7−335560号公報JP-A-7-335560

液晶表示デバイスにおける各表示画素のスイッチ素子や、太陽電池などの量産プロセスにおいて、製造設備の投資コストの面から、プラズマCVD装置のスループット向上が重要であり、そのためには成膜速度の高速化技術開発が問題となっている。   In mass production processes such as switch elements for each display pixel in liquid crystal display devices and solar cells, it is important to improve the throughput of plasma CVD equipment from the viewpoint of investment cost of manufacturing equipment. Development is a problem.

この解決手段である間欠放電プラズマCVD法によって、ある程度良好な膜が得られているものの、間欠放電プラズマCVD法でさえも、製膜速度を速くすると膜質が劣化するという問題も存在する。   Although a satisfactory film is obtained to some extent by the intermittent discharge plasma CVD method, which is a solution to this problem, even the intermittent discharge plasma CVD method has a problem that the film quality deteriorates when the film forming speed is increased.

したがって高速成膜時でも高品質な水素化アモルファスシリコン膜の形成方法の開発が引き続き望まれている。   Therefore, development of a method for forming a high-quality hydrogenated amorphous silicon film is desired continuously even during high-speed film formation.

本発明の目的は、上記の課題を解決するためになされたものであり、活性ラジカルの発生を抑制し、太陽電池などの光半導体デバイスとしても十分活用できる高品質な半導体薄膜を形成する製造方法及びその製造方法を実現するプラズマCVD装置を提供することにある。   The object of the present invention was made to solve the above-mentioned problems, and a production method for forming a high-quality semiconductor thin film that suppresses generation of active radicals and can be sufficiently utilized as an optical semiconductor device such as a solar cell. And it is providing the plasma CVD apparatus which implement | achieves the manufacturing method.

この発明のある局面に係わる半導体薄膜の製造方法は、4族元素の原子と水素原子とを含む化合物をプラズマと活性種とに分解する工程と、活性種を基板上に堆積させる工程とを備え、分解する工程において、プラズマ生成エネルギーは休止期間と供給期間とを繰り返すように間欠的に供給され、プラズマ生成エネルギーは供給期間において時間的に変動する。   A method of manufacturing a semiconductor thin film according to an aspect of the present invention includes a step of decomposing a compound containing group 4 element atoms and hydrogen atoms into plasma and active species, and a step of depositing active species on a substrate. In the decomposition step, the plasma generation energy is intermittently supplied so as to repeat the pause period and the supply period, and the plasma generation energy fluctuates with time in the supply period.

好ましくは、プラズマ生成エネルギーは、電圧振幅の異なる2つのパルスが合成された信号に基づいて高周波電源によって発生される。   Preferably, the plasma generation energy is generated by a high frequency power source based on a signal obtained by combining two pulses having different voltage amplitudes.

この発明の別の局面に係わるプラズマCVD装置は、高周波電力発生手段と、基板配設部に配設された基板に処理を施す反応室とを備え、プラズマCVD装置は、反応室内において、4族元素の原子と水素原子とを含む化合物をプラズマと活性種とに分解し、活性種を基板上に堆積させ、高周波電力発生手段の出力を変調させるための基準信号であって電圧振幅の異なる2つのパルスが合成された間欠信号を発生する変調基準信号発生手段をさらに備える。   A plasma CVD apparatus according to another aspect of the present invention includes high-frequency power generation means and a reaction chamber that performs processing on a substrate disposed in a substrate disposition portion. A reference signal for decomposing a compound containing elemental atoms and hydrogen atoms into plasma and active species, depositing the active species on the substrate, and modulating the output of the high-frequency power generating means with different voltage amplitudes 2 It further comprises a modulation reference signal generating means for generating an intermittent signal in which two pulses are combined.

好ましくは、変調基準信号発生手段は、複数の間欠信号発生手段と、複数の間欠信号発生手段の各々から出力された出力信号を合成する信号合成手段とを含む。   Preferably, the modulation reference signal generation means includes a plurality of intermittent signal generation means and a signal synthesis means for synthesizing output signals output from each of the plurality of intermittent signal generation means.

好ましくは、複数の間欠信号発生手段の出力信号は、互いに同期しておりかつ同じ周期を有し、デューティー比が異なる。   Preferably, the output signals of the plurality of intermittent signal generating means are synchronized with each other, have the same period, and have different duty ratios.

好ましくは、複数の間欠信号発生手段の出力信号は、互いに同期しており、かつ複数の間欠信号発生手段の出力信号のうちの1つの周期の整数倍の周期であって互いに異なる周期を有し、かつデューティー比が異なる。   Preferably, the output signals of the plurality of intermittent signal generating means are synchronized with each other and have a period that is an integral multiple of one period of the output signals of the plurality of intermittent signal generating means and different from each other. And the duty ratio is different.

本発明の一実施例によれば、太陽電池などの光半導体デバイスとしても十分活用できる短時間に高品質な半導体薄膜を製造することができる。   According to one embodiment of the present invention, a high-quality semiconductor thin film can be produced in a short time that can be sufficiently utilized as an optical semiconductor device such as a solar cell.

容量結合型プラズマCVD装置100Aの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of 100 A of capacitive coupling type plasma CVD apparatuses. 実施の形態のプラズマCVD装置100Aで行なわれるプラズマ処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the plasma processing performed with the plasma CVD apparatus 100A of embodiment. 信号合成手段13から出力される変調用基準信号(間欠放電波形)W1Aとマッチング回路5から出力される変調高周波電力信号W2Aとを示す図である。It is a figure which shows the modulation | alteration reference signal (intermittent discharge waveform) W1A output from the signal synthetic | combination means 13, and the modulation | alteration high frequency electric power signal W2A output from the matching circuit 5. FIG. 信号合成手段13から出力される変調用基準信号W1Bとマッチング回路5から出力される変調高周波電力信号W2Bとを示す図である。It is a figure which shows the modulation | alteration reference signal W1B output from the signal synthetic | combination means 13, and the modulation | alteration high frequency electric power signal W2B output from the matching circuit 5. 信号合成手段13から出力される変調用基準信号W1Cとマッチング回路5から出力される変調高周波電力信号W2Cとを示す図である。It is a figure which shows the modulation | alteration reference signal W1C output from the signal synthetic | combination means 13, and the modulation | alteration high frequency electric power signal W2C output from the matching circuit 5. 図1の信号合成手段13からの出力信号W1Aを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the output signal W1A from the signal synthetic | combination means 13 of FIG. 図1の信号合成手段13からの出力信号W1Cを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the output signal W1C from the signal synthetic | combination means 13 of FIG. 実施の形態によって製膜された水素化アモルファスシリコン膜の特性と従来例によって製膜された水素化アモルファスシリコン膜の特性とを比較した表を示す図である。It is a figure which shows the table | surface which compared the characteristic of the hydrogenated amorphous silicon film formed by embodiment with the characteristic of the hydrogenated amorphous silicon film formed by the prior art example. 従来の間欠放電プラズマCVD装置100の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the conventional intermittent discharge plasma CVD apparatus 100. FIG. 変調用電源4の出力信号とマッチング回路5の出力信号を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an output signal of a modulation power supply 4 and an output signal of a matching circuit 5.

以下、本発明について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
[各実施の形態に共通する容量結合型プラズマCVD装置100Aの構成]
図1は、容量結合型プラズマCVD装置100Aの構成を示す図である。図1を参照して、プラズマCVD装置100Aは、反応室1と、高周波電源3と、変調基準信号発生手段4Aと、マッチング回路5を含む。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part in a figure, and the description is not repeated.
[Configuration of Capacitively Coupled Plasma CVD Apparatus 100A Common to Each Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a capacitively coupled plasma CVD apparatus 100A. Referring to FIG. 1, plasma CVD apparatus 100 </ b> A includes a reaction chamber 1, a high frequency power supply 3, a modulation reference signal generating unit 4 </ b> A, and a matching circuit 5.

反応室1は、カソード電極2と、アノード電極7と、基板6とを含む。反応室1は密閉可能な筐体から構成される。反応室1内に搬入された基板6は、反応室1内で、p型層、n型層を形成されることが可能となっている。カソード電極2およびアノード電極7は、反応室1内にそれぞれ設置され、平行平板型の電極構造を有する。   The reaction chamber 1 includes a cathode electrode 2, an anode electrode 7, and a substrate 6. The reaction chamber 1 is composed of a casing that can be sealed. The substrate 6 carried into the reaction chamber 1 can be formed with a p-type layer and an n-type layer in the reaction chamber 1. The cathode electrode 2 and the anode electrode 7 are respectively installed in the reaction chamber 1 and have a parallel plate type electrode structure.

カソード電極2およびアノード電極7の電極間距離は、所望の処理条件に従って決定され、たとえば1mmから40mmであることが好ましい。   The distance between the cathode electrode 2 and the anode electrode 7 is determined according to desired processing conditions, and is preferably 1 mm to 40 mm, for example.

カソード電極2に接続されたマッチング回路5と、マッチング回路5に接続された高周波電源3とは、反応室1外にそれぞれ設置される。カソード電極2に高周波電源3および変調用電源4がマッチング回路5を介して接続される。カソード電極2と基板6を固定したアノード電極7との間にプラズマが発生する。   The matching circuit 5 connected to the cathode electrode 2 and the high-frequency power source 3 connected to the matching circuit 5 are respectively installed outside the reaction chamber 1. A high frequency power source 3 and a modulation power source 4 are connected to the cathode electrode 2 via a matching circuit 5. Plasma is generated between the cathode electrode 2 and the anode electrode 7 to which the substrate 6 is fixed.

さらにプラズマCVD装置100Aにおいては、流量コントローラ(図示せず)は10sccmのシランガスと130sccmの水素ガスとを反応室1に流量制御しながら導入し(導入口を図示せず)、一定の流量割合で排気させ、反応室1内の圧力4.0Torrに維持する。   Further, in the plasma CVD apparatus 100A, a flow rate controller (not shown) introduces 10 sccm of silane gas and 130 sccm of hydrogen gas into the reaction chamber 1 while controlling the flow rate (the inlet is not shown), at a constant flow rate ratio. The pressure is evacuated and the pressure in the reaction chamber 1 is maintained at 4.0 Torr.

高周波電源3とマッチング回路5とは接続され、高周波電源3の出力信号は、マッチング回路5に与えられる。   The high frequency power supply 3 and the matching circuit 5 are connected, and the output signal of the high frequency power supply 3 is given to the matching circuit 5.

変調基準信号発生手段4Aは、間欠信号発生源9,11と、サーキュレータ10と、アイソレータ12と、信号合成手段13とを含む。変調基準信号発生手段4Aは、高周波電源3とマッチング回路5との間の接続ノードと接続される。間欠信号発生源9の出力がサーキュレータ10を介して信号合成手段13に与えられ、また、間欠信号発生源11からの出力がアイソレータ12を介して信号合成手段13に与えられる。   The modulation reference signal generation means 4A includes intermittent signal generation sources 9 and 11, a circulator 10, an isolator 12, and a signal synthesis means 13. The modulation reference signal generating means 4A is connected to a connection node between the high frequency power supply 3 and the matching circuit 5. The output of the intermittent signal generation source 9 is given to the signal synthesis means 13 via the circulator 10, and the output from the intermittent signal generation source 11 is given to the signal synthesis means 13 via the isolator 12.

信号合成手段13は、上記の出力信号を合成し、マッチング回路5に出力する。間欠信号発生源9,11から出力されたそれぞれの信号が信号合成手段13に与えられ、合成された信号がマッチング回路5の入力端子に与えられる。   The signal synthesizer 13 synthesizes the output signal and outputs it to the matching circuit 5. The respective signals output from the intermittent signal generation sources 9 and 11 are given to the signal synthesis means 13, and the synthesized signal is given to the input terminal of the matching circuit 5.

信号合成手段13と接地電位との間にアイソレータ12と間欠信号発生源11とが直列に接続される。また信号合成手段13と接地電位との間に間欠信号発生源9とサーキュレータ10とが直列に接続される。   The isolator 12 and the intermittent signal generation source 11 are connected in series between the signal synthesis means 13 and the ground potential. Further, the intermittent signal generation source 9 and the circulator 10 are connected in series between the signal synthesis means 13 and the ground potential.

間欠信号発生源9から出力された信号はサーキュレータ10を介して、信号合成手段13に入力される。サーキュレータ10は、信号合成手段13における反射信号が間欠信号発生源9へ影響を及ぼさないようにするために設置された回路手段である。なお、同様の機能を有する他の回路手段で代用しても構わない。また信号合成手段13における反射信号が小さく、間欠信号発生源9へ影響を及ぼさないならば、サーキュレータ10を省略しても構わない。   The signal output from the intermittent signal generation source 9 is input to the signal synthesis unit 13 via the circulator 10. The circulator 10 is a circuit means installed to prevent the reflected signal from the signal synthesizing means 13 from affecting the intermittent signal generation source 9. Note that other circuit means having the same function may be substituted. If the reflected signal in the signal synthesizing means 13 is small and does not affect the intermittent signal generation source 9, the circulator 10 may be omitted.

一方、間欠信号発生源11からの信号はアイソレータ12を介して、信号合成手段13に入力される。アイソレータ12は信号合成手段13における反射信号が間欠信号発生源11へ影響を及ぼさないようにするために設置された回路手段で、同様の機能を有する他の回路手段で代用しても構わない。また信号合成手段13における反射信号が小さく、間欠信号発生源11へ影響を及ぼさないならば、アイソレータ12を省略しても構わない。   On the other hand, the signal from the intermittent signal generation source 11 is input to the signal synthesis means 13 via the isolator 12. The isolator 12 is a circuit means installed so that the reflected signal in the signal synthesis means 13 does not affect the intermittent signal generation source 11, and other circuit means having the same function may be substituted. Further, the isolator 12 may be omitted if the reflected signal in the signal synthesizing means 13 is small and does not affect the intermittent signal generation source 11.

高周波電源3からの信号は、信号合成手段13からの間欠信号によって変調され、マッチング回路5に入力される。マッチング回路5からの出力信号はカソード電極2へ入力される。   The signal from the high frequency power source 3 is modulated by the intermittent signal from the signal synthesizing means 13 and input to the matching circuit 5. An output signal from the matching circuit 5 is input to the cathode electrode 2.

図2は、実施の形態のプラズマCVD装置100Aで行なわれるプラズマ処理を説明するためのフローチャートである。図2を参照して、まず、プラズマCVD処理を行うために、ステップS11において、反応室1に4族元素の原子と水素原子とを含む化合物のガスを注入する。   FIG. 2 is a flowchart for explaining the plasma processing performed in plasma CVD apparatus 100A of the embodiment. With reference to FIG. 2, first, in order to perform plasma CVD processing, in step S <b> 11, a gas of a compound containing group 4 element atoms and hydrogen atoms is injected into reaction chamber 1.

そして、ステップS12において、アノード電極7およびカソード電極2の間に電圧を印加する。この処理により、注入したガスは電離してプラズマ状態または活性種の状態に分離される。反応室1はプラズマまたは活性種の混合状態となる。   In step S12, a voltage is applied between the anode electrode 7 and the cathode electrode 2. By this treatment, the injected gas is ionized and separated into a plasma state or an active species state. The reaction chamber 1 is in a mixed state of plasma or active species.

そして、ステップS13において、アノード電極に設置している基板6に、活性種が基板6の表面および表面近傍で化学反応を起こし、基板6の表面上にアモルファスシリコン膜を生成する。   In step S <b> 13, the active species causes a chemical reaction on the surface of the substrate 6 and in the vicinity of the surface of the substrate 6 installed on the anode electrode, thereby generating an amorphous silicon film on the surface of the substrate 6.

このように、注入したガスをプラズマ状態と活性種の状態にすることにより、基板6の表面上に適切にアモルファスシリコン膜を生成させることが可能となる。
[実施の形態]
図3は、信号合成手段13から出力される変調用基準信号(間欠放電波形)W1Aとマッチング回路5から出力される変調高周波電力信号W2Aとを示す図である。図3を参照して、図3(A)、図3(B)に示されているように、横軸に時間が示され、縦軸に信号の振幅が示される。ここで、変調用基準信号(間欠放電波形)W1Aのオン・オフ状態により、変調高周波電力信号W2Aの出力信号が変調される。
In this way, it is possible to appropriately form an amorphous silicon film on the surface of the substrate 6 by setting the injected gas to a plasma state and an active species state.
[Embodiment]
FIG. 3 is a diagram showing a modulation reference signal (intermittent discharge waveform) W1A output from the signal synthesizing means 13 and a modulated high-frequency power signal W2A output from the matching circuit 5. Referring to FIG. 3, as shown in FIGS. 3A and 3B, time is shown on the horizontal axis and the amplitude of the signal is shown on the vertical axis. Here, the output signal of the modulated high-frequency power signal W2A is modulated by the on / off state of the modulation reference signal (intermittent discharge waveform) W1A.

図3(A)は、信号合成手段13から出力される変調用基準信号W1Aを示す図である。図3(A)を参照して、変調用電源信号W1Aは、周期Tの高低2段のパルス振幅を持つパルス信号である。時刻0〜t1間は振幅0のため、電力は供給されない。この時刻0〜t1間は、ゲートパルス信号である信号W1Aはオフ状態となる。時刻t1〜t12(時間Ton1)間は、一定の振幅Vの電力が供給され、時刻t12〜t2(時間Ton2)の間は、一定の振幅V(V>V)の電力が供給される。この時刻t1〜t2間は、ゲートパルス信号である信号W1Bはオン状態となる。信号W1Aは周期Tで上記のような電力供給を繰り返す。 FIG. 3A shows the modulation reference signal W1A output from the signal synthesis means 13. Referring to FIG. 3A, the modulation power supply signal W1A is a pulse signal having a two-stage pulse amplitude with a period T. Since the amplitude is 0 between time 0 and t1, no power is supplied. During this time 0 to t1, the signal W1A, which is a gate pulse signal, is in an off state. Time T1 to T12 (time T on1) during the constant power amplitude V 1 is supplied, during the time T12~t2 (time T on2), the power of the constant amplitude V 2 (V 2> V 1 ) Is supplied. Between times t1 and t2, the signal W1B, which is a gate pulse signal, is turned on. The signal W1A repeats the power supply as described above with a period T.

一方、図1の高周波電源3は発振周波数13.56MHzの高周波電力信号(図示せず)を出力する。この高周波電力信号について直流的にオン・オフの切り替えを一定周期で繰り返す。実施の形態では、間隔オン時間を0.5msec、オフ時間は2.0msecにそれぞれ設定する。   On the other hand, the high frequency power supply 3 in FIG. 1 outputs a high frequency power signal (not shown) having an oscillation frequency of 13.56 MHz. This high frequency power signal is repeatedly switched on and off in a DC manner at regular intervals. In the embodiment, the interval on time is set to 0.5 msec, and the off time is set to 2.0 msec.

次に、図3(B)は、マッチング回路5から出力される変調高周波電力信号W2Aを示す図である。図3(B)を参照して、信号W2Aは、マッチング回路5において、高周波電源3から出力されるオン時の高周波電力信号が変調用基準信号W1Aによって変調された変調高周波電力の信号を示す。   Next, FIG. 3B is a diagram showing the modulated high-frequency power signal W2A output from the matching circuit 5. Referring to FIG. 3B, a signal W2A indicates a modulated high-frequency power signal obtained by modulating the on-state high-frequency power signal output from the high-frequency power source 3 by the modulation reference signal W1A in the matching circuit 5.

この変調高周波電力はマッチング回路5を介してカソード電極2に供給される。これによりカソード電極2とアノード電極7との間の領域で電位差が生じ、注入されている気体が電離化しプラズマが発生する。このようにして、シランプラズマを両電極間に発生させることによって、基板6の表面上にa−Si:H膜(水素化アモルファスシリコン膜)を堆積させる。   This modulated high frequency power is supplied to the cathode electrode 2 via the matching circuit 5. As a result, a potential difference is generated in the region between the cathode electrode 2 and the anode electrode 7, and the injected gas is ionized to generate plasma. In this manner, an a-Si: H film (hydrogenated amorphous silicon film) is deposited on the surface of the substrate 6 by generating silane plasma between both electrodes.

実施の形態では、高周波電力を直流的にオン・オフ動作が一定周期で繰り返したが、プラズマ生成のための高周波電力を完全にオフ状態にせずとも、プラズマ生成のオン・オフを行うことができればよい。なお、実施の形態においては、基板温度を200℃に設定した。   In the embodiment, the on / off operation of the high frequency power in a DC manner is repeated at a constant cycle. However, if plasma generation can be turned on / off without completely turning off the high frequency power for plasma generation. Good. In the embodiment, the substrate temperature is set to 200.degree.

実施の形態の入力波形を用いることで、後に説明するように製膜時間が短縮でき高品質な水素化アモルファスシリコン膜を製膜することができる。   By using the input waveform of the embodiment, the film forming time can be shortened as described later, and a high-quality hydrogenated amorphous silicon film can be formed.

[実施の形態の変形例1]
実施の形態と比較しつつ、実施の形態の変形例1を説明する。以下の説明では、実施の形態と異なる部分のみについて説明し、実施の形態と同様な部分については、同一の符号を付して説明は繰り返さない。
[Modification 1 of Embodiment]
A modification 1 of the embodiment will be described in comparison with the embodiment. In the following description, only parts different from the embodiment will be described, and parts similar to those of the embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

図4は、信号合成手段13から出力される変調用基準信号W1Bとマッチング回路5から出力される変調高周波電力信号W2Bとを示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating the modulation reference signal W1B output from the signal synthesis unit 13 and the modulation high-frequency power signal W2B output from the matching circuit 5.

図4(A)は、信号合成手段13から出力される変調用基準信号W1Bを示す図である。図4(A)を参照して、変調用基準信号W1Bは、周期Tの高低2段のパルス振幅を持つパルス信号である。時刻0〜t1の間は振幅0のため、電力は供給されない。この時刻0〜t1間は、ゲートパルス信号である信号W1Bはオフ状態となる。時刻t1〜t12(時間Ton2)間は、一定の振幅Vの電力が供給され、時刻t12〜t2(時間Ton1)間は、一定の振幅V(V<V)の電力が供給される。この時刻t1〜t2間は、ゲートパルス信号である信号W1Bはオン状態となる。信号W1Bは周期Tで上記のような電力供給を繰り返す。 FIG. 4A shows the modulation reference signal W1B output from the signal synthesizing means 13. As shown in FIG. Referring to FIG. 4A, the modulation reference signal W1B is a pulse signal having a two-stage pulse amplitude with a period T. Since the amplitude is 0 between time 0 and t1, no power is supplied. Between time 0 and t1, the signal W1B, which is a gate pulse signal, is off. Time T1 to T12 (time T on2) during the constant power amplitude V 2 is supplied, the time T12~t2 (time T on1) between the power of the constant amplitude V 1 (V 1 <V 2 ) is Supplied. Between times t1 and t2, the signal W1B, which is a gate pulse signal, is turned on. The signal W1B repeats the power supply as described above with a period T.

一方、図1の高周波電源3は発振周波数13.56MHzの高周波電力信号(図示せず)を出力する。この高周波電力信号について直流的にオン・オフの切り替えが一定周期で繰り返される。   On the other hand, the high frequency power supply 3 in FIG. 1 outputs a high frequency power signal (not shown) having an oscillation frequency of 13.56 MHz. On / off switching of the high-frequency power signal is repeated in a constant cycle.

次に、図4(B)は、マッチング回路5から出力される変調高周波電力信号W2Bを示す図である。図4(B)を参照して、信号W2Bは、マッチング回路5において、高周波電源3から出力されるオン時の高周波電力信号が変調用基準信号W1Bによって変調された変調高周波電力の信号を示す。   Next, FIG. 4B is a diagram showing the modulated high-frequency power signal W2B output from the matching circuit 5. Referring to FIG. 4B, a signal W2B indicates a modulated high-frequency power signal obtained by modulating the on-state high-frequency power signal output from the high-frequency power source 3 by the modulation reference signal W1B in the matching circuit 5.

この変調高周波電力は、マッチング回路5を介してカソード電極2に供給される。これによりカソード電極2とアノード電極7との間の領域でプラズマが発生する。   This modulated high-frequency power is supplied to the cathode electrode 2 via the matching circuit 5. As a result, plasma is generated in the region between the cathode electrode 2 and the anode electrode 7.

実施の形態の変形例1の入力波形を用いることで、後に説明するように製膜時間が短縮でき高品質な水素化アモルファスシリコン膜を製膜することができる。   By using the input waveform of the first modification of the embodiment, the film forming time can be shortened and a high quality hydrogenated amorphous silicon film can be formed as will be described later.

[実施の形態の変形例2]
実施の形態と比較しつつ、実施の形態の変形例2を説明する。以下の説明では、実施の形態と異なる部分のみについて説明し、実施の形態と同様な部分については、同一の符号を付して説明は繰り返さない。
[Modification 2 of Embodiment]
A modification 2 of the embodiment will be described in comparison with the embodiment. In the following description, only parts different from the embodiment will be described, and parts similar to those of the embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

図5は、信号合成手段13から出力される変調用基準信号W1Cとマッチング回路5から出力される変調高周波電力信号W2Cとを示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing the modulation reference signal W1C output from the signal synthesis unit 13 and the modulation high-frequency power signal W2C output from the matching circuit 5.

図5(A)は、信号合成手段13から出力される変調用基準信号W1Cを示す図である。図5(A)を参照して、変調用基準信号W1Cは、周期Tの高低2段のパルス振幅を持つパルス信号である。時刻0〜tA1の間は振幅0のため、電力は供給されない。この時刻0〜tA1間は、ゲートパルス信号である信号W1Cはオフ状態となる。時刻tA1〜tA12(時間Ton11)の間は、一定の振幅Vの電力が供給され、時刻tA12〜tA2(時間Ton12)の間は、一定の振幅V(V>V)の電力が供給される。この時刻tA1〜tA2間は、ゲートパルス信号である信号W1Cはオン状態となる。 FIG. 5A is a diagram showing the modulation reference signal W1C output from the signal synthesis unit 13. As shown in FIG. Referring to FIG. 5A, the modulation reference signal W1C is a pulse signal having a two-stage pulse amplitude with a period T. Since the amplitude is 0 between time 0 and tA1, no power is supplied. Between time 0 and tA1, the signal W1C, which is a gate pulse signal, is off. During time tA1 to tA12 (time T on11 ), electric power having a constant amplitude V 1 is supplied, and during time tA12 to tA2 (time T on12 ), a constant amplitude V 2 (V 2 > V 1 ) is supplied. Power is supplied. During this time tA1 to tA2, the signal W1C which is a gate pulse signal is turned on.

時刻tA2〜tA3の間は振幅0のため、電力は供給されない。この時刻tA2〜tA3間は、ゲートパルス信号である信号W1Cはオフ状態となる。時刻tA3〜tA4(時間Ton11)間は、一定の振幅Vの電力が供給される。この時刻tA3〜tA4(時間Ton11+Ton12)間は、ゲートパルス信号である信号W1Cはオン状態となる。さらに信号W1Cは周期T12で上記のような電力供給を繰り返す。実施の形態の波形W1Aと比較すると、波形W1Bはオン状態に常に振幅V2を有さず、振幅Vは周期T12で出力される。 Since the amplitude is zero between the times tA2 and tA3, no power is supplied. During this time tA2 to tA3, the signal W1C, which is a gate pulse signal, is turned off. Time TA3~tA4 (time T ON11) during the constant power amplitude V 1 is supplied. During this time tA3 to tA4 (time T on11 + T on12 ), the signal W1C which is a gate pulse signal is in an on state. Further signal W1C repeats power supply as described above in the period T 12. Compared with waveforms W1A of the embodiment, the waveform W1B always no amplitude V2 to the ON state, the amplitude V 2 is output in the cycle T 12.

一方、図1の高周波電源3は発振周波数13.56MHzの高周波電力信号(図示せず)を出力する。この高周波電力信号について直流的にオン・オフの切り替えが一定周期で繰り返される。   On the other hand, the high frequency power supply 3 in FIG. 1 outputs a high frequency power signal (not shown) having an oscillation frequency of 13.56 MHz. On / off switching of the high-frequency power signal is repeated in a constant cycle.

図5(B)は、マッチング回路5から出力される変調高周波電力信号W2Cを示す図である。図5(B)を参照して、信号W2Cは、マッチング回路5において、高周波電源3から出力されるオン時の高周波電力信号が変調用基準信号W1Cによって変調された変調高周波電力の信号である。   FIG. 5B is a diagram showing the modulated high-frequency power signal W2C output from the matching circuit 5. Referring to FIG. 5B, the signal W2C is a signal of modulated high-frequency power obtained by modulating the on-state high-frequency power signal output from the high-frequency power supply 3 by the modulation reference signal W1C in the matching circuit 5.

この変調高周波電力は、マッチング回路5を介してカソード電極2に供給される。これによりカソード電極2とアノード電極7との間の領域でプラズマが発生する。   This modulated high-frequency power is supplied to the cathode electrode 2 via the matching circuit 5. As a result, plasma is generated in the region between the cathode electrode 2 and the anode electrode 7.

実施の形態の変形例2のように、波形W1Cのオン状態のときに常に高低2段のパルス電源が必要なく、一定の周期で高振幅V2のパルス電源が出力されていればよい。   As in the second modification of the embodiment, when the waveform W1C is in the ON state, it is not always necessary to provide a high and low two-stage pulse power supply, and it is only necessary to output a high amplitude V2 pulse power supply at a constant cycle.

実施の形態の変形例2の入力波形を用いることで、後に説明するように製膜時間が短縮でき高品質な水素化アモルファスシリコン膜を製膜することができる。
[実施の形態の信号合成手段13からの出力信号W1Aの生成方法]
実施の形態の信号合成手段13からの変調用基準信号(間欠放電波形)W1Aの生成方法について説明する。なお、実施の形態の変形例1の出力信号W1Bについても下記の同様な処理を行うことにより、生成することができるため、説明は繰り返さない。
By using the input waveform of the second modification of the embodiment, the film formation time can be shortened and a high quality hydrogenated amorphous silicon film can be formed as will be described later.
[Method for Generating Output Signal W1A from Signal Synthesizer 13 of Embodiment]
A method for generating the modulation reference signal (intermittent discharge waveform) W1A from the signal synthesis means 13 of the embodiment will be described. Note that the output signal W1B of the first modification of the embodiment can also be generated by performing the same processing as described below, and thus description thereof will not be repeated.

図6は、図1の信号合成手段13からの出力信号W1Aを説明するための図である。図6を参照して、図6(A)〜図6(C)には、各図の横軸に時間が示され、縦軸に出力信号の振幅が示される。   FIG. 6 is a diagram for explaining the output signal W1A from the signal synthesis unit 13 of FIG. Referring to FIG. 6, in FIGS. 6A to 6C, time is shown on the horizontal axis and the amplitude of the output signal is shown on the vertical axis.

図6(A)には間欠信号発生源9からの出力信号WX1が示され、図6(B)には間欠信号発生源11からの出力信号WY1が示され、図6(C)には図2(A)と同様の信号合成手段13からの出力信号W1Aが示される。   6A shows the output signal WX1 from the intermittent signal generation source 9, FIG. 6B shows the output signal WY1 from the intermittent signal generation source 11, and FIG. The output signal W1A from the signal synthesis means 13 similar to 2 (A) is shown.

ここで、図6(A)の出力信号WX1と図6(B)の出力信号WY1とは、同期しており、同じ周期Tを有している。一方、出力信号WX1の振幅(V)と比較し、出力信号WY1の振幅(V)は大きい。また、間欠信号発生源9からの出力信号Aのオン時間をTON1とし、間欠信号発生源11からの出力信号Bのオン時間をTON2とすると、TON1とTON1とはそれぞれ異なる時間を有する。 Here, the output signal WX1 in FIG. 6A and the output signal WY1 in FIG. 6B are synchronized and have the same period T. On the other hand, the amplitude (V 2 ) of the output signal WY1 is larger than the amplitude (V 1 ) of the output signal WX1. Moreover, the on-time of the output signal A from the intermittent signal source 9 and T ON1, when the on-time of the output signal B from the intermittent signal generator 11 and T ON2, the different times from T ON1 and T ON1 Have.

図1の信号合成手段13は、図6(A)の出力信号WX1と図6(B)の出力信号WY1とを合成し、図6(C)の出力信号W1Aを生成する。   1 synthesizes the output signal WX1 of FIG. 6A and the output signal WY1 of FIG. 6B to generate the output signal W1A of FIG. 6C.

この出力信号W1Aと図10(A)の変調用電源4の出力信号W1とは、間欠放電波形であるが、信号W1Aにおいてオン時における高低2段のパルス状の変動(V,V)があるのに対して、信号W1においてオン時は振幅Vが一定で振幅の変動がない点で異なる。 The output signal W1A and the output signal W1 of the modulation power supply 4 in FIG. 10A are intermittent discharge waveforms, but the pulse fluctuations (V 1 , V 2 ) of high and low in the signal W1A when the signal is on. relative is located, on the time the signal W1 differ in amplitude V 1 is no variation in the amplitude constant.

また、信号W1Aと信号W1とにおいて、パルス周波数及びデューティー比は同じである。信号W1Aの間欠放電におけるオン時の高振幅Vの継続時間は20usec(TON2)、オン時の低振幅Vの継続時間は480usec(TON1)、オフ時の継続時間は2msec(たとえば時刻0〜t1の間)である。また、オン時の高振幅Vの継続時間(TON2)よりもオン時の低振幅Vの継続時間(TON1)の方が長い。 Further, the pulse frequency and the duty ratio are the same between the signal W1A and the signal W1. The duration of the high amplitude V 2 at the ON time in the intermittent discharge of the signal W1A is 20usec (T ON2), duration 480usec (T ON1) of low amplitude V 1 of the time on, the duration of time off 2 msec (for example, time 0 to t1). Further, it high amplitude V 2 of the duration of the ON state (T ON2) low amplitude V 1 of the duration of the ON state than the (T ON1) is long.

一方、信号W1の間欠放電におけるオン時の振幅Vの継続時間は500usec、オフ時の継続時間は2msecである。 On the other hand, the duration of an amplitude V 1 of the time on the intermittent discharge of the signal W1 is 500Usec, the duration of the off is 2 msec.

図6(C)に示されるように実施の形態の変形例1における信号合成手段13からの変調用基準信号W1Aは、低振幅V1の出力信号WX1の次に高振幅V2の出力信号WY1が継続するという時系列になっているが、これに限られない。   As shown in FIG. 6C, the modulation reference signal W1A from the signal synthesizing unit 13 in the first modification of the embodiment continues the output signal WY1 having the high amplitude V2 next to the output signal WX1 having the low amplitude V1. It is time series to do, but is not limited to this.

たとえば、図3(A)に示されるように実施の形態の変形例1における信号合成手段13からの変調用基準信号W1Bの場合、すなわち、高振幅V2の出力信号の次に低振幅Vの出力信号が継続するという時系列でも同様の効果が得られる。 For example, if the modulation reference signal W1B from the signal synthesizing means 13 in the modified example 1 of the embodiment as shown in FIG. 3 (A), i.e., next to the low amplitude V 1 of the high amplitude V2 of the output signal The same effect can be obtained even when the output signal continues.

また、図示はしないが、高振幅Vの出力信号の前後に、低振幅Vの出力信号が分割されている場合、すなわち、低振幅Vの分割された一方の出力信号の次に高振幅Vの出力信号が継続し、その次に低振幅Vの分割された他方の出力信号が継続するという時系列でも同様な効果が得られる。
[実施の形態の変形例2の信号合成手段13からの出力信号W1Cの生成方法]
実施の形態の変形例2の信号合成手段13からの変調用基準信号(間欠放電波形)W1Cの生成方法について説明する。
Although not shown, when the output signal of the low amplitude V 1 is divided before and after the output signal of the high amplitude V 2 , that is, the output signal next to one of the divided output signals of the low amplitude V 1. continuing output signal amplitude V 2 is, same effects can be obtained in time series that continues other split portion of the output signal of the low-amplitude V 1 to the following.
[Method for Generating Output Signal W1C from Signal Synthesizer 13 of Modification 2 of Embodiment]
A method for generating the modulation reference signal (intermittent discharge waveform) W1C from the signal synthesizing unit 13 according to the second modification of the embodiment will be described.

図7は、図1の信号合成手段13からの出力信号W1Cを説明するための図である。図7を参照して、図7(A)〜図7(C)には、各図の横軸に時間が示され、縦軸に出力信号の振幅が示される。   FIG. 7 is a diagram for explaining the output signal W1C from the signal synthesis unit 13 of FIG. Referring to FIG. 7, in FIGS. 7A to 7C, time is shown on the horizontal axis of each figure, and the amplitude of the output signal is shown on the vertical axis.

図7(A)には間欠信号発生源9からの出力信号WX2が示され、図5(B)には間欠信号発生源11からの出力信号WY2が示され、図5(C)には図2(A)と同様の信号合成手段13からの出力信号W1Cが示される。   7A shows an output signal WX2 from the intermittent signal generation source 9, FIG. 5B shows an output signal WY2 from the intermittent signal generation source 11, and FIG. The output signal W1C from the signal synthesizing means 13 similar to 2 (A) is shown.

ここで、図7(A)の出力信号WX2と図7(B)の出力信号WY2とは、同期している。一方、周期については異なり、出力信号WY2の周期は、出力信号WX2の周期の整数倍(2倍)の関係にある。また、出力信号WX2の振幅(V)と比較し、出力信号WY2の振幅(V)は大きい。また、間欠信号発生源9からの出力信号Aのオン時間をTON11とし、間欠信号発生源11からの出力信号Bのオン時間をTON12とすると、TON11とTON12とはそれぞれ異なる時間を有する。 Here, the output signal WX2 in FIG. 7A and the output signal WY2 in FIG. 7B are synchronized. On the other hand, the period is different, and the period of the output signal WY2 is in an integer multiple (twice) of the period of the output signal WX2. Further, the amplitude (V 2 ) of the output signal WY2 is larger than the amplitude (V 1 ) of the output signal WX2. Further, if the ON time of the output signal A from the intermittent signal generation source 9 is T ON11 and the ON time of the output signal B from the intermittent signal generation source 11 is T ON12 , T ON11 and T ON12 have different times. Have.

図1の信号合成手段13は、図7(A)の出力信号WX2と図7(B)の出力信号WY2とを合成し、図7(C)の出力信号W1Cを生成する。   1 synthesizes the output signal WX2 of FIG. 7A and the output signal WY2 of FIG. 7B to generate an output signal W1C of FIG. 7C.

この出力信号W1Cと図10(A)の変調用電源4の出力信号W1とは、間欠放電波形であるが、信号W1Cにおいてオン時における高低2段のパルス状の変動(V,V)があるのに対して、信号W1においてオン時は振幅Vが一定で振幅の変動がない点で異なる。 The output signal W1C and the output signal W1 of the modulation power source 4 in FIG. 10A are intermittent discharge waveforms, but the pulse fluctuations (V 1 , V 2 ) of high and low two levels when the signal W1C is on. relative is located, on the time the signal W1 differ in amplitude V 1 is no variation in the amplitude constant.

また、信号W1Cと信号W1とにおいて、パルス周波数及びデューティー比は同じである。信号W1Cの間欠放電におけるオン時の高振幅Vの継続時間は40usec(TON12)、オン時の低振幅Vの合計時間は960usec(2TON11)、オフ時の合計時間は4msec(たとえば時刻tA2〜tA3の間と時刻tA4〜tA5の間の総和)である。また、オン時の高振幅Vの継続時間(TON12)よりもオン時の低振幅Vの継続時間(TON11)の方が長い。 Further, the pulse frequency and the duty ratio are the same in the signal W1C and the signal W1. The duration of the high amplitude V 2 at the ON time in the intermittent discharge of the signal W1C is 40usec (T ON12), the total time of low amplitude V 1 of the time on the 960usec (2T ON11), the total time during OFF 4 msec (for example, time Sum between tA2 and tA3 and between time tA4 and tA5). Further, it high amplitude V 2 of the duration of the ON state (T ON12) low amplitude V 1 of the duration of the ON state than the (T ON11) is long.

一方、信号W1の間欠放電におけるオン時の振幅Vの継続時間は500usec、オフ時の継続時間は2msecである。 On the other hand, the duration of an amplitude V 1 of the time on the intermittent discharge of the signal W1 is 500Usec, the duration of the off is 2 msec.

図7(C)に示されるように実施の形態の変形例2における信号合成手段13からの変調用基準信号W1Cがオン状態のときに、ある区間について低振幅Vの出力信号WX2の次に高振幅Vの出力信号WY2が継続するという時系列になっているが、これに限られない。 When the modulation reference signal W1C from the signal synthesizing means 13 in the second modification of the embodiment as shown in FIG. 7 (C) is on, the next output signal WX2 of low amplitude V 1 for a certain period It has become time-series that the output signal WY2 of high amplitude V 2 continues, but is not limited thereto.

次に、実施の形態とその変形例1、2を説明したが、従来例と比較しつつ、実施の形態の構成を取ることにより、製膜された水素化アモルファスシリコン膜の特性について説明を行う。   Next, the embodiment and its modifications 1 and 2 have been described. The characteristics of the hydrogenated amorphous silicon film formed by using the configuration of the embodiment will be described while comparing with the conventional example. .

図8は、実施の形態によって製膜された水素化アモルファスシリコン膜の特性と従来例によって製膜された水素化アモルファスシリコン膜の特性とを比較した表を示す図である。図8を参照して、実施の形態および従来例に対して、SiH結合とSiH結合の比(以下、SiH/SiHと略す。)、光導電率(σph)およびSN比の項目が比較される。さらに、実施の形態の図1の間欠放電波形W1Aにて製膜した水素化アモルファスシリコン薄膜および図10の従来の間欠放電波形W1にて製膜した水素化アモルファスシリコン薄膜のそれぞれの製膜速度も併記した。測定条件は、上述したように入力波形である間欠放電波形W1,W1A以外の条件については同一である。入力波形である間欠放電波形W1,W1A以外の条件、たとえば、プロセス条件(ガス流量、反応室1内の圧力、基板温度など)は全て同じである。 FIG. 8 is a diagram showing a table comparing the characteristics of the hydrogenated amorphous silicon film formed by the embodiment and the characteristics of the hydrogenated amorphous silicon film formed by the conventional example. Referring to FIG. 8, the items of the ratio of SiH 2 bond to SiH bond (hereinafter abbreviated as SiH 2 / SiH), photoconductivity (σph), and SN ratio are compared with the embodiment and the conventional example. Is done. Further, the film formation speeds of the hydrogenated amorphous silicon thin film formed by the intermittent discharge waveform W1A of FIG. 1 of the embodiment and the hydrogenated amorphous silicon thin film formed by the conventional intermittent discharge waveform W1 of FIG. Also written. The measurement conditions are the same for the conditions other than the intermittent discharge waveforms W1 and W1A that are input waveforms as described above. Conditions other than the intermittent discharge waveforms W1 and W1A that are input waveforms, for example, process conditions (gas flow rate, pressure in the reaction chamber 1, substrate temperature, etc.) are all the same.

比較項目であるSiH/SiHは、その値が小さいほど、水素化アモルファスシリコン膜中に含まれるSiHが少ないことを意味し、水素化アモルファスシリコン膜が高品質であることを示している。 SiH 2 / SiH, which is a comparative item, means that the smaller the value, the less SiH 2 contained in the hydrogenated amorphous silicon film, and the higher the quality of the hydrogenated amorphous silicon film.

比較項目である光導電率(σph)は、その値が大きいほど、水素化アモルファスシリコン膜中に含まれる欠陥密度が小さいことを意味し、水素化アモルファスシリコン膜が高品質であることを示している。   The photoconductivity (σph), which is a comparative item, means that the larger the value, the smaller the density of defects contained in the hydrogenated amorphous silicon film, indicating that the hydrogenated amorphous silicon film is of higher quality. Yes.

比較項目であるSN比は、光導電率(σph)と同様に、その値が大きいほど、アモルファスシリコン膜中に含まれる欠陥密度が小さいことを意味し、水素化アモルファスシリコン膜が高品質であることを示している。   Similar to the photoconductivity (σph), the SN ratio as a comparison item means that the larger the value, the smaller the density of defects contained in the amorphous silicon film, and the higher the quality of the hydrogenated amorphous silicon film. It is shown that.

実施の形態である間欠放電波形W1Aによって製膜された水素化アモルファスシリコン膜では、従来間欠放電波形W1にて製膜された水素化アモルファスシリコン膜に対して、Si−H結合は減少し、光導電率(σph)及びSN比は約5倍程度増加している。 In the hydrogenated amorphous silicon film formed by the intermittent discharge waveform W1A according to the embodiment, the Si—H 2 bond is reduced compared to the hydrogenated amorphous silicon film formed by the conventional intermittent discharge waveform W1, The photoconductivity (σph) and the SN ratio are increased by about 5 times.

一般に、製膜速度が小さいと膜質が改善される傾向にあるが、実施の形態である間欠放電波形W1Aにて製膜された水素化アモルファスシリコン膜は、従来の間欠放電波形W1にて製膜された水素化アモルファスシリコン膜に対して製膜速度が大きいにも関わらず、その膜質は良好であった。   In general, when the film forming speed is low, the film quality tends to be improved. However, the hydrogenated amorphous silicon film formed by the intermittent discharge waveform W1A according to the embodiment is formed by the conventional intermittent discharge waveform W1. The film quality was good in spite of the high film-forming speed of the hydrogenated amorphous silicon film.

従って、実施の形態の構成によって、従来の水素化アモルファスシリコン膜に比較して、製膜時間が短縮できかつ高品質の水素化アモルファスシリコン膜を提供することができる。上記の効果は、実施の形態の変形例1および変形例2についても達成でき、実施の形態と同様に高品質の水素化アモルファスシリコン膜を提供することができる。   Therefore, according to the configuration of the embodiment, it is possible to provide a high-quality hydrogenated amorphous silicon film that can shorten the film forming time as compared with the conventional hydrogenated amorphous silicon film. The above effects can also be achieved in Modification 1 and Modification 2 of the embodiment, and a high-quality hydrogenated amorphous silicon film can be provided as in the embodiment.

以上の実施の形態では、水素化アモルファスシリコン膜を例にとって説明してきたが、これに限ることなく、4族水素化合物を原科ガスとして作製される、狭バンドギャップのa−SiGe:H膜あるいは広バンドギャップのa−SiC:H膜などのアモルファスシリコン系合金膜の同種元素同士の高速化、高品質化にも有効である。   In the above embodiment, the hydrogenated amorphous silicon film has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a narrow bandgap a-SiGe: H film manufactured using a group 4 hydrogen compound as a raw gas or It is also effective in increasing the speed and quality of similar elements of amorphous silicon-based alloy films such as a wide band gap a-SiC: H films.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 反応室、2 カソード電極、3 高周波電源、4 変調用電源、4A 変調基準信号発生手段、5 マッチング回路、6 基板、7 アノード電極、9,11 間欠信号発生源、10 サーキュレータ、12 アイソレータ、13 信号合成手段、100,100A 容量結合型プラズマCVD装置。   1 reaction chamber, 2 cathode electrode, 3 high frequency power supply, 4 power supply for modulation, 4A modulation reference signal generating means, 5 matching circuit, 6 substrate, 7 anode electrode, 9, 11 intermittent signal generating source, 10 circulator, 12 isolator, 13 Signal synthesis means, 100, 100A capacitively coupled plasma CVD apparatus.

Claims (6)

半導体薄膜の製造方法であって、
4族元素の原子と水素原子とを含む化合物をプラズマと活性種とに分解する工程と、
前記活性種を基板上に堆積させる工程とを備え、
前記分解する工程において、プラズマ生成エネルギーは休止期間と供給期間とを繰り返すように間欠的に供給され、
前記プラズマ生成エネルギーは前記供給期間において時間的に変動する、半導体薄膜の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor thin film, comprising:
Decomposing a compound containing a group 4 element atom and a hydrogen atom into plasma and active species;
Depositing the active species on a substrate,
In the decomposing step, the plasma generation energy is intermittently supplied so as to repeat the pause period and the supply period,
The method for producing a semiconductor thin film, wherein the plasma generation energy varies with time in the supply period.
前記プラズマ生成エネルギーは、電圧振幅の異なる2つのパルスが合成された信号に基づいて高周波電源によって発生される、請求項1に記載の半導体薄膜の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor thin film according to claim 1, wherein the plasma generation energy is generated by a high-frequency power source based on a signal obtained by combining two pulses having different voltage amplitudes. プラズマCVD装置であって、
高周波電力発生手段と、
基板配設部に配設された基板に処理を施す反応室とを備え、
前記プラズマCVD装置は、前記反応室内において、4族元素の原子と水素原子とを含む化合物をプラズマと活性種とに分解し、前記活性種を基板上に堆積させ、
前記高周波電力発生手段の出力を変調させるための基準信号であって電圧振幅の異なる2つのパルスが合成された間欠信号を発生する変調基準信号発生手段をさらに備えるプラズマCVD装置。
A plasma CVD apparatus,
High-frequency power generation means;
A reaction chamber for processing the substrate disposed in the substrate disposition portion,
The plasma CVD apparatus decomposes a compound containing a group 4 element atom and a hydrogen atom into plasma and active species in the reaction chamber, and deposits the active species on a substrate.
A plasma CVD apparatus further comprising a modulation reference signal generation means for generating an intermittent signal, which is a reference signal for modulating the output of the high-frequency power generation means and is a combination of two pulses having different voltage amplitudes.
前記変調基準信号発生手段は、
複数の間欠信号発生手段と、
前記複数の間欠信号発生手段の各々から出力された出力信号を合成する信号合成手段とを含む、請求項3に記載のプラズマCVD装置。
The modulation reference signal generating means includes
A plurality of intermittent signal generating means;
The plasma CVD apparatus according to claim 3, further comprising: a signal synthesizing unit that synthesizes an output signal output from each of the plurality of intermittent signal generating units.
前記複数の間欠信号発生手段の出力信号は、互いに同期しておりかつ同じ周期を有し、デューティー比が異なる、請求項4に記載のプラズマCVD装置。   5. The plasma CVD apparatus according to claim 4, wherein output signals of the plurality of intermittent signal generating means are synchronized with each other, have the same period, and have different duty ratios. 前記複数の間欠信号発生手段の出力信号は、互いに同期しており、かつ前記複数の間欠信号発生手段の出力信号のうちの1つの周期の整数倍の周期であって互いに異なる周期を有し、かつデューティー比が異なる、請求項4に記載のプラズマCVD装置。   The output signals of the plurality of intermittent signal generation means are synchronized with each other and have a period that is an integral multiple of one period of the output signals of the plurality of intermittent signal generation means and different from each other, The plasma CVD apparatus according to claim 4, wherein the duty ratio is different.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015220418A (en) * 2014-05-21 2015-12-07 株式会社島津製作所 Thin film deposition device

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