JP2547741B2 - 堆積膜製造装置 - Google Patents
堆積膜製造装置Info
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- JP2547741B2 JP2547741B2 JP61202019A JP20201986A JP2547741B2 JP 2547741 B2 JP2547741 B2 JP 2547741B2 JP 61202019 A JP61202019 A JP 61202019A JP 20201986 A JP20201986 A JP 20201986A JP 2547741 B2 JP2547741 B2 JP 2547741B2
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- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G5/00—Recording-members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat or to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
- G03G5/02—Charge-receiving layers
- G03G5/04—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
- G03G5/08—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
- G03G5/082—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic and not being incorporated in a bonding material, e.g. vacuum deposited
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する分野〕 本発明は堆積膜、とりわけ機能性膜、殊に半導体デバ
イス、光−電気エネルギー変換器（太陽電池、感光体ド
ラム、イメージセンサ等）、あるいは光起電力素子など
に用いる、非晶質、または結晶質の堆積膜を形成するの
に好適な装置に関する。
イス、光−電気エネルギー変換器（太陽電池、感光体ド
ラム、イメージセンサ等）、あるいは光起電力素子など
に用いる、非晶質、または結晶質の堆積膜を形成するの
に好適な装置に関する。
通常、低温におけるシリコン（Si）膜の形成は、プラ
ズマCVD法，光CVD法，等の各種CVD法，真空蒸着法，反
応スパツタリング法，イオンプレーテイング法などが試
みられており、一般にはプラズマCVD法が広く用いら
れ、企業化されている。
ズマCVD法，光CVD法，等の各種CVD法，真空蒸着法，反
応スパツタリング法，イオンプレーテイング法などが試
みられており、一般にはプラズマCVD法が広く用いら
れ、企業化されている。
プラズマCVD法で得られる堆積膜の多くはアモルフア
スシリコン（Ａ−Si）であり、電気的、光学的特性及び
繰り返し使用での疲労特性、あるいは、均一性、量産性
の点において更に総合的な特性の向上を図る余地があ
る。またプラズマCVD法では低温でガラス基板上に良質
なポリシリコン膜を堆積させることは困難である。
スシリコン（Ａ−Si）であり、電気的、光学的特性及び
繰り返し使用での疲労特性、あるいは、均一性、量産性
の点において更に総合的な特性の向上を図る余地があ
る。またプラズマCVD法では低温でガラス基板上に良質
なポリシリコン膜を堆積させることは困難である。
従来から一般化されているプラズマCVD法によるシリ
コン堆積膜の形成に於ての反応プロセスは、従来のCVD
法に比較してかなり複雑であり、その反応機構も不明な
点が少なくなかった。又、その堆積膜の形成パラメータ
ーも多く（例えば、基体温度，導入ガスの流量と比，形
成時の圧力、高周波電力，電極構造，反応容器の構造，
排気速度，プラズマ発生式など）これらの多くのパラメ
ータの組み合せによるため、時にはプラズマが不安定な
状態になり、形成された堆積膜に著しい悪影響を与える
ことが少なくなかった。そのうえ、装置特有のパラメー
ターを装置ごとに選定しなければならず、したがって製
造条件を一般化することがむずかしいというのが実状で
あった。
コン堆積膜の形成に於ての反応プロセスは、従来のCVD
法に比較してかなり複雑であり、その反応機構も不明な
点が少なくなかった。又、その堆積膜の形成パラメータ
ーも多く（例えば、基体温度，導入ガスの流量と比，形
成時の圧力、高周波電力，電極構造，反応容器の構造，
排気速度，プラズマ発生式など）これらの多くのパラメ
ータの組み合せによるため、時にはプラズマが不安定な
状態になり、形成された堆積膜に著しい悪影響を与える
ことが少なくなかった。そのうえ、装置特有のパラメー
ターを装置ごとに選定しなければならず、したがって製
造条件を一般化することがむずかしいというのが実状で
あった。
以上のように反応機構に不明な点が多いプラズマCVD
法にかわるものとして複数のガスを成膜空間に導入する
と共に、そのうちのいくつかのガスを予め光、熱、プラ
ズマ等のエネルギーによて活性化しておき成膜空間に配
された基体上に膜を堆積するというHR−CVDが提案され
ている（特開昭60−41047）。
法にかわるものとして複数のガスを成膜空間に導入する
と共に、そのうちのいくつかのガスを予め光、熱、プラ
ズマ等のエネルギーによて活性化しておき成膜空間に配
された基体上に膜を堆積するというHR−CVDが提案され
ている（特開昭60−41047）。
斯る発明に依れば、例えばアモルフアスシリコン（Ａ
−Si）膜を形成する場合、前駆体であるSiF2ガスと活性
種であるＨ＊（水素ラジカル）を会合せしめて基体上に
Ａ−Siを成膜するという方法がとられる。
−Si）膜を形成する場合、前駆体であるSiF2ガスと活性
種であるＨ＊（水素ラジカル）を会合せしめて基体上に
Ａ−Siを成膜するという方法がとられる。
とりわけこの方法の有利な点はＨ＊の濃度によりアモ
ルフアスの一形態である微結晶相を含むSi膜から多結晶
のSi（polg−Si）まで作成可能であるということであ
る。
ルフアスの一形態である微結晶相を含むSi膜から多結晶
のSi（polg−Si）まで作成可能であるということであ
る。
しかしながら従来のHR−CVD法では第３図に示すよう
に前駆体と活性種を別々の空間で作って会合するためお
よび／又は前駆体と活性種の寿命が異なるため同一成膜
空間内で均一な膜を得ることが困難であった。
に前駆体と活性種を別々の空間で作って会合するためお
よび／又は前駆体と活性種の寿命が異なるため同一成膜
空間内で均一な膜を得ることが困難であった。
以上の如く、低温で得られるシリコン膜の形成に於
て、その実用可能な特性、均一性を維持させながら、堆
積膜の形成方法を開発することが切望されている。
て、その実用可能な特性、均一性を維持させながら、堆
積膜の形成方法を開発することが切望されている。
これ等のことは他の機能性膜、例えば窒化シリコン
膜、炭化シリコン膜、酸化シリコン膜あるいはシリコン
ゲルマニウム膜（Si−Ge）等においても各々同様のこと
がいえる。
膜、炭化シリコン膜、酸化シリコン膜あるいはシリコン
ゲルマニウム膜（Si−Ge）等においても各々同様のこと
がいえる。
本発明の目的は形成される膜の特性、成膜速度、再現
性の向上及び膜品質の均一化を図りながら膜の大面積化
に適し、膜の生産性の向上及び量産化を容易に達成でき
る堆積膜製造装置を提供することにある。
性の向上及び膜品質の均一化を図りながら膜の大面積化
に適し、膜の生産性の向上及び量産化を容易に達成でき
る堆積膜製造装置を提供することにある。
本発明は、基板上に堆積膜を形成するための成膜空間
を有する成膜室、導入された堆積膜形成用原料ガスに活
性エネルギーを付与することによって、前駆体を生じさ
せる分解空間を有する分解炉、該前駆体を前記成膜空間
に接続する会合空間に導く第１の輸送管、並びに該第１
の輸送管及び前記会合空間を内部に配置させ、且つ前記
成膜空間に接続する外管によって構成した第２の輸送管
を有し、該第２の輸送管に活性種生成用ガスを導入さ
せ、該活性種生成用ガスに活性エネルギーを付与し、該
活性エネルギーの付与によって生じた活性種が前記会合
空間で前記前駆体と会合する様に、該活性種を該会合空
間に導き、該会合空間で会合したガスを前記成膜空間に
導く様になした堆積膜製造装置に、特徴がある。
を有する成膜室、導入された堆積膜形成用原料ガスに活
性エネルギーを付与することによって、前駆体を生じさ
せる分解空間を有する分解炉、該前駆体を前記成膜空間
に接続する会合空間に導く第１の輸送管、並びに該第１
の輸送管及び前記会合空間を内部に配置させ、且つ前記
成膜空間に接続する外管によって構成した第２の輸送管
を有し、該第２の輸送管に活性種生成用ガスを導入さ
せ、該活性種生成用ガスに活性エネルギーを付与し、該
活性エネルギーの付与によって生じた活性種が前記会合
空間で前記前駆体と会合する様に、該活性種を該会合空
間に導き、該会合空間で会合したガスを前記成膜空間に
導く様になした堆積膜製造装置に、特徴がある。
以下本発明を詳細に説明する。
本発明における活性会合型のCVDとは、導入ガスが会
合される以前に放電エネルギー及び／又は熱エネルギ
ー、及び／又は光エネルギー等のエネルギーの吸収ある
いは触媒作用のような化学的相互作用により適宜励起さ
れていることを特徴としている。即ち予め励起されたガ
スが化学反応を担う活性種を含み、膜堆積を行うもので
ある。
合される以前に放電エネルギー及び／又は熱エネルギ
ー、及び／又は光エネルギー等のエネルギーの吸収ある
いは触媒作用のような化学的相互作用により適宜励起さ
れていることを特徴としている。即ち予め励起されたガ
スが化学反応を担う活性種を含み、膜堆積を行うもので
ある。
尚、本発明での「前駆体」とは、形成される堆積膜の
原料には成り得るものを云う。「活性種」とは、前記前
駆体と化学的相互作用を起して例えば前駆体にエネルギ
ーを与えたり、前駆体と化学的に反応したりして、前駆
体をより効率よく堆積膜が形成出来る状態にする役目に
荷うものを云う。従って、活性種としては、形成される
堆積膜を構成する構成要素に成る構成要素を含んでいて
も良く、あるいはその様な構成要素を含んでいなくても
良い。
原料には成り得るものを云う。「活性種」とは、前記前
駆体と化学的相互作用を起して例えば前駆体にエネルギ
ーを与えたり、前駆体と化学的に反応したりして、前駆
体をより効率よく堆積膜が形成出来る状態にする役目に
荷うものを云う。従って、活性種としては、形成される
堆積膜を構成する構成要素に成る構成要素を含んでいて
も良く、あるいはその様な構成要素を含んでいなくても
良い。
上述の活性会合型のCVDを詳細に説明する。
通常活性会合型のCVDではハロゲン及び／又は水素を
含む堆積膜形成用の原料となる前駆体と、堆積膜形成用
原料ガスと化学反応する、及び／又は前記前駆体と化学
反応をする活性種が少くとも用いられる。特に活性種と
して、水素ラジカル（・Ｈ）が重要な働きをする活性会
合型のCVDをHR−CVDとよぶ。
含む堆積膜形成用の原料となる前駆体と、堆積膜形成用
原料ガスと化学反応する、及び／又は前記前駆体と化学
反応をする活性種が少くとも用いられる。特に活性種と
して、水素ラジカル（・Ｈ）が重要な働きをする活性会
合型のCVDをHR−CVDとよぶ。
本発明に於いて、成膜用に用いられるハロゲン及び／
又は水素をその分子内に含む堆積膜形成用原料ガスとし
ては、ケイ素を主骨格とする化合物、炭素を主骨格とす
る化合物、ゲルマニウムを主骨格とする化合物及び水
素、フツ素、塩素、フツ化水素、フツ化塩素、塩化水素
等が挙げられる。
又は水素をその分子内に含む堆積膜形成用原料ガスとし
ては、ケイ素を主骨格とする化合物、炭素を主骨格とす
る化合物、ゲルマニウムを主骨格とする化合物及び水
素、フツ素、塩素、フツ化水素、フツ化塩素、塩化水素
等が挙げられる。
これらの化合物はそれぞれ単独で用いても、また適宜
必要に応じて併用しても差支えない。
必要に応じて併用しても差支えない。
ケイ素を主骨格とする化合物としては、例えば鎖状ま
たは環状シラン化合物の水素原子の一部ないし全部をハ
ロゲン原子で置換した化合物が用いられ、具体的には例
えば、SiuY2u+2（ｕは１以上の整数、ＹはF,Cl,Brおよ
びＩより選択される少なくとも１種の元素である。）で
示される鎖状ハロゲン化ケイ素、SivY2v（ｖは３以上の
整数、Ｙは前述の意味を有する。）で示される環状ハロ
ゲン化ケイ素、SiuHxYy（ｕおよびＹは前述の意味を有
する。ｘ＋ｙ＝2uまたは2u＋2uである。）で示される鎖
状または環状化合物などが挙げられる。
たは環状シラン化合物の水素原子の一部ないし全部をハ
ロゲン原子で置換した化合物が用いられ、具体的には例
えば、SiuY2u+2（ｕは１以上の整数、ＹはF,Cl,Brおよ
びＩより選択される少なくとも１種の元素である。）で
示される鎖状ハロゲン化ケイ素、SivY2v（ｖは３以上の
整数、Ｙは前述の意味を有する。）で示される環状ハロ
ゲン化ケイ素、SiuHxYy（ｕおよびＹは前述の意味を有
する。ｘ＋ｙ＝2uまたは2u＋2uである。）で示される鎖
状または環状化合物などが挙げられる。
具体的には例えば、SiF4,（SiF2）5,（SiF2）6,（SiF
2）4,Si2F6,Si3F8,SiHF3,SiH2F2,SiCl4,（SiCl2）5,SiB
r4,（SiBr2）5,Si2Cl6,Si2Br6,SiHCl3,SiHBr3,SiHI3,Si
2Cl3F3などのガス状態の又は容易にガス化し得るものが
挙げられる。
2）4,Si2F6,Si3F8,SiHF3,SiH2F2,SiCl4,（SiCl2）5,SiB
r4,（SiBr2）5,Si2Cl6,Si2Br6,SiHCl3,SiHBr3,SiHI3,Si
2Cl3F3などのガス状態の又は容易にガス化し得るものが
挙げられる。
これらのケイ素化合物は、１種用いても２種以上を併
用してもよい。
用してもよい。
また、炭素を主骨格とする化合物としては、例えば鎖
状または環状炭化水素化合物の水素原子の一部ないし全
部をハロゲン原子で置換した化合物が用いられ、具体的
には、例えばCuY2u+2（ｕは１以上の整数、ＹはF,Cl,Br
およびＩより選択される少なくとも１種の元素であ
る。）で示される鎖状ハロゲン化炭素、CvY2v（ｖは３
以上の整数、Ｙは前述の意味を有する。）で示される環
状ハロゲン化ケイ素、CuHxYy（ｕおよびＹは前述の意味
を有する。ｘ＋ｙ＝2uまたは2u＋2uである。）で示され
る鎖状又は環状化合物などが挙げられる。
状または環状炭化水素化合物の水素原子の一部ないし全
部をハロゲン原子で置換した化合物が用いられ、具体的
には、例えばCuY2u+2（ｕは１以上の整数、ＹはF,Cl,Br
およびＩより選択される少なくとも１種の元素であ
る。）で示される鎖状ハロゲン化炭素、CvY2v（ｖは３
以上の整数、Ｙは前述の意味を有する。）で示される環
状ハロゲン化ケイ素、CuHxYy（ｕおよびＹは前述の意味
を有する。ｘ＋ｙ＝2uまたは2u＋2uである。）で示され
る鎖状又は環状化合物などが挙げられる。
具体的には例えば、CF4,（CF2）5,（CF2）6,（C
F2）4,C2F6,C3F8,CHF3,CH2F2,CCl4,（CCl2）5,CBr4（CB
r2）5,C2Cl6,C2Br6,CHCl3,CHI3,C2Cl3F3などのガス状態
のまたは容易にガス化し得るものが挙げられる。
F2）4,C2F6,C3F8,CHF3,CH2F2,CCl4,（CCl2）5,CBr4（CB
r2）5,C2Cl6,C2Br6,CHCl3,CHI3,C2Cl3F3などのガス状態
のまたは容易にガス化し得るものが挙げられる。
これらの炭素化合物は、１種用いても２種以上を併用
してもよい。
してもよい。
また、ゲルマニウムを主骨格とする化合物としては、
例えば鎖状又は環状水素化ゲルマニウム化合物の水素原
子の一部乃至全部をハロゲン原子で置換した化合物が用
いられ、具体的には、例えば、GeuY2u+2（ｕは１以上の
整数、ＹはF,Cl,Br及びＩより選択される少なくとも１
種の元素である。）で示される鎖状ハロゲン化ゲルマニ
ウムGevY2v（ｖは３以上の整数、Ｙは前述の意味を有す
る。）で示される環状ハロゲン化ゲルマニウム、GeuHxY
y（ｕ及びＹは前述の意味を有する。ｘ＋ｙ＝2u又は2u
＋2uである。）で示される鎖状又は環状化合物などが挙
げられる。
例えば鎖状又は環状水素化ゲルマニウム化合物の水素原
子の一部乃至全部をハロゲン原子で置換した化合物が用
いられ、具体的には、例えば、GeuY2u+2（ｕは１以上の
整数、ＹはF,Cl,Br及びＩより選択される少なくとも１
種の元素である。）で示される鎖状ハロゲン化ゲルマニ
ウムGevY2v（ｖは３以上の整数、Ｙは前述の意味を有す
る。）で示される環状ハロゲン化ゲルマニウム、GeuHxY
y（ｕ及びＹは前述の意味を有する。ｘ＋ｙ＝2u又は2u
＋2uである。）で示される鎖状又は環状化合物などが挙
げられる。
具体的には例えばGeF4,（GeF2）5,（GeF2）6,（Ge
F2）4,Ge2F6,Ge3F8,GeHF3,GeH2F2,GeCl4（GeCl2）5,GeB
r4,（GeBr2）5,Ge2Cl6,Ge2Br6,GeHCl3,GeHBr3,GeHI3,Ge
2Cl3F3などのガス状態の又は容易にガス化し得るものが
挙げられる。
F2）4,Ge2F6,Ge3F8,GeHF3,GeH2F2,GeCl4（GeCl2）5,GeB
r4,（GeBr2）5,Ge2Cl6,Ge2Br6,GeHCl3,GeHBr3,GeHI3,Ge
2Cl3F3などのガス状態の又は容易にガス化し得るものが
挙げられる。
本発明の装置により形成される堆積膜は、成膜中又は
成膜後に不純物元素でドーピングする事が可能である。
使用する不純物元素としては、ｐ型不純物として、周期
律表第III族Ａの元素、例えばB,Al,Ga,In,Tl等が好適な
ものとして挙げられ、ｎ型不純物としては周期律表第Ｖ
族Ａの元素、例えばP,As,Sb,Bi等が好適なものとして挙
げられるが、特にAs,P,Sb等が最適である。ドーピング
される不純物の量は、所望される電気的・光学的特性に
応じて適宜決定される。
成膜後に不純物元素でドーピングする事が可能である。
使用する不純物元素としては、ｐ型不純物として、周期
律表第III族Ａの元素、例えばB,Al,Ga,In,Tl等が好適な
ものとして挙げられ、ｎ型不純物としては周期律表第Ｖ
族Ａの元素、例えばP,As,Sb,Bi等が好適なものとして挙
げられるが、特にAs,P,Sb等が最適である。ドーピング
される不純物の量は、所望される電気的・光学的特性に
応じて適宜決定される。
かかる不純物元素を成分として含む物質（不純物導入
用物質）としては、常温常圧でガス状態であるか、ある
いは少なくとも堆積膜形成条件下で気体であり、適宜の
気化装置で容易に気化し得る化合物を選択するのが好ま
しい。このような化合物としては、PH3,P2H4,PF3,PF5,P
Cl3,AsH3,AsF3,AsF5,AsCl3,SbH3,SbF5,BF3,BCl3,BBr3,B
2H6,B4H10,B5H9,B5H11,B6H10,B6H12等を挙げることがで
きる。
用物質）としては、常温常圧でガス状態であるか、ある
いは少なくとも堆積膜形成条件下で気体であり、適宜の
気化装置で容易に気化し得る化合物を選択するのが好ま
しい。このような化合物としては、PH3,P2H4,PF3,PF5,P
Cl3,AsH3,AsF3,AsF5,AsCl3,SbH3,SbF5,BF3,BCl3,BBr3,B
2H6,B4H10,B5H9,B5H11,B6H10,B6H12等を挙げることがで
きる。
不純物元素を含む化合物は、１種用いても２種以上併
用してもよい。
用してもよい。
不純物元素を成分として含む化合物は、ガス状態で直
接、或いは成膜用の原料ガスと混合して成膜空間内に導
入しても差支えない。
接、或いは成膜用の原料ガスと混合して成膜空間内に導
入しても差支えない。
前記原料ガス及び／又は原料ガスの分解生成物であり
かつ、堆積膜形成用の原料である前駆体と化学反応をす
る活性種を生成せしめるには、水素、ハロゲン化合物
（例えばF2ガス、Clガス、ガス化したBr2、ガス化したI
2、HFガス、HClガス、ガス化したHBr、XeF2等）の少な
くとも１種以上用いるが、必要に応じて不活性ガス（H
e,Ar,Ne,Kr,Xe等）あるいは原料ガスとして前掲した化
合物の中から１種以上の化合物に分解空間（Ｃ）におい
て分解エネルギーの付与することにより行われる。
かつ、堆積膜形成用の原料である前駆体と化学反応をす
る活性種を生成せしめるには、水素、ハロゲン化合物
（例えばF2ガス、Clガス、ガス化したBr2、ガス化したI
2、HFガス、HClガス、ガス化したHBr、XeF2等）の少な
くとも１種以上用いるが、必要に応じて不活性ガス（H
e,Ar,Ne,Kr,Xe等）あるいは原料ガスとして前掲した化
合物の中から１種以上の化合物に分解空間（Ｃ）におい
て分解エネルギーの付与することにより行われる。
以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明による堆積膜形成装置の実施例の概略
的構成図である。
的構成図である。
第１図において、101は成膜室であり支持台102上に所
望の基体103が載置されている。
望の基体103が載置されている。
本発明の方法によれば基体103の温度を低くすること
が可能であるため、ポリエステル、ポリエチレン、ポリ
カーボネート、セルローズアセテート、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレ
ン、ポリアミド等の合成樹脂のフイルム又はシート、ガ
ラス、等を用いることが可能である。もちろん、金属、
合金、シリコン、ゲルマニウム、GaAsあるいはセラミツ
クス等も使用できることは言うまでもない。
が可能であるため、ポリエステル、ポリエチレン、ポリ
カーボネート、セルローズアセテート、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレ
ン、ポリアミド等の合成樹脂のフイルム又はシート、ガ
ラス、等を用いることが可能である。もちろん、金属、
合金、シリコン、ゲルマニウム、GaAsあるいはセラミツ
クス等も使用できることは言うまでもない。
104は基体加熱用ヒーターであり、導線105を介して給
電され、発熱する。該ヒーター104は成膜前に気体103を
加熱処理したり、成膜後に形成された膜の特性を一層向
上させる為にアニール処理したり、又、必要に応じて成
膜中に基体103を加熱する際に使用される。
電され、発熱する。該ヒーター104は成膜前に気体103を
加熱処理したり、成膜後に形成された膜の特性を一層向
上させる為にアニール処理したり、又、必要に応じて成
膜中に基体103を加熱する際に使用される。
本発明装置を実施するにあたって、基体を加熱する場
合には、基体加熱温度は好ましくは30〜450℃、より好
ましくは50〜350℃であることが望ましい。106は温度を
モニタする熱電対である。
合には、基体加熱温度は好ましくは30〜450℃、より好
ましくは50〜350℃であることが望ましい。106は温度を
モニタする熱電対である。
107は不図示の排気系に接続されており、ターボ分子
ポンプ、メカニカルブースターポンプおよびロータリー
ポンプ（不図示）により排気可能となっている。
ポンプ、メカニカルブースターポンプおよびロータリー
ポンプ（不図示）により排気可能となっている。
108は原料ガス供給管であり、図には示されていない
が、各種原料ガスおよび必要な場合はキヤリヤーガスが
各マスフローコントローラーにより所望の流量に制御さ
れて供給される。原料ガスは赤外線イメージ炉109で励
起され前駆体を生成する。すなわち、炉109内部の管
が、原料ガスの分解空間（Ｂ）を成す。さらに前駆体を
含む原料ガスは前駆体輸送管110を通し会合空間（Ｄ）
に放出される。
が、各種原料ガスおよび必要な場合はキヤリヤーガスが
各マスフローコントローラーにより所望の流量に制御さ
れて供給される。原料ガスは赤外線イメージ炉109で励
起され前駆体を生成する。すなわち、炉109内部の管
が、原料ガスの分解空間（Ｂ）を成す。さらに前駆体を
含む原料ガスは前駆体輸送管110を通し会合空間（Ｄ）
に放出される。
また111は外管であり、外管内で活性種の励起空間
（Ｃ）および前駆体と活性種の会合する空間（Ｄ）の大
部分を形成する。112は活性種生成用ガスおよび必要な
場合は励起用及び／又はキヤリヤーガスの供給管であり
図には示されていないがマスフローコントローラーによ
り、それぞれ所望の流量に調整された後外管111内に導
入される。
（Ｃ）および前駆体と活性種の会合する空間（Ｄ）の大
部分を形成する。112は活性種生成用ガスおよび必要な
場合は励起用及び／又はキヤリヤーガスの供給管であり
図には示されていないがマスフローコントローラーによ
り、それぞれ所望の流量に調整された後外管111内に導
入される。
113は活性化エネルギー導入管であり、第１図の実施
例では、マイクロ波発振器114から発生させたマイクロ
波を導波管115からエネルギーが供給され分解・励起空
間（Ｃ）で活性種が生成される。
例では、マイクロ波発振器114から発生させたマイクロ
波を導波管115からエネルギーが供給され分解・励起空
間（Ｃ）で活性種が生成される。
本発明では前記前駆体輸送管が活性種が生成される外
管111内の活性種の励起空間（Ｃ）中を生成直後の活性
種と接触しないように通過し会合空間（Ｄ）で初めて、
前駆体と活性種が接触して化学反応が進行することを特
徴としている。
管111内の活性種の励起空間（Ｃ）中を生成直後の活性
種と接触しないように通過し会合空間（Ｄ）で初めて、
前駆体と活性種が接触して化学反応が進行することを特
徴としている。
上記のような方法で形成されたSiF2,SiFHのような前
駆体とＨ＊のような活性種は会合空間（Ｄ）で均一に会
合し、かつ化学反応を起こし、成膜空間（Ａ）中にある
基体103上に所望の堆積膜が形成される。
駆体とＨ＊のような活性種は会合空間（Ｄ）で均一に会
合し、かつ化学反応を起こし、成膜空間（Ａ）中にある
基体103上に所望の堆積膜が形成される。
以下に本発明の具体的実施例を示す。
〔実施例１〕 第１図に示した装置を用い以下の操作によりＡ−Si膜
を作成した。
を作成した。
先ず基体103として、コーニング7059ガラスを用い、
支持台102上に載置し、排気装置（不図示）を用いて成
膜室101内を排気し、10-6Torrに減圧した。基板加熱用
ヒーター313によりコーニング7059ガラス基板を250℃に
加熱した。
支持台102上に載置し、排気装置（不図示）を用いて成
膜室101内を排気し、10-6Torrに減圧した。基板加熱用
ヒーター313によりコーニング7059ガラス基板を250℃に
加熱した。
そこで供給管108を通じて不図示のボンベからSi2F6を
20SCCM導入した。その際炉109の温度をあらかじめ650℃
に加熱しておいた。
20SCCM導入した。その際炉109の温度をあらかじめ650℃
に加熱しておいた。
他方ガス供給管112からH2ガスを80SCCMおよびArガス
を40SCCM外管111内に導入した。一方排気系107にある不
図示のメカニカルブースターポンプの回転数を調整して
バラトロン真空計116で0.5Torrに保持した。次にマイク
ロ波のパワーを220W投入し、外管111内にプラズマを発
生させ活性種であるＨ＊を発生させた。
を40SCCM外管111内に導入した。一方排気系107にある不
図示のメカニカルブースターポンプの回転数を調整して
バラトロン真空計116で0.5Torrに保持した。次にマイク
ロ波のパワーを220W投入し、外管111内にプラズマを発
生させ活性種であるＨ＊を発生させた。
一方、あらかじめ650℃に加熱した赤外線イメージ炉1
09内を通過したSi2F6ガスは分解され、SiF2 ＊のような
前駆体を生成する。SiF2 ＊は寿命が長いラジカルであり
内径が4mmφという細い前駆体輸送管110中を通過させる
ことができた。この前駆体とＨ＊が化学反応をし、基体
103上に堆積膜を形成した。
09内を通過したSi2F6ガスは分解され、SiF2 ＊のような
前駆体を生成する。SiF2 ＊は寿命が長いラジカルであり
内径が4mmφという細い前駆体輸送管110中を通過させる
ことができた。この前駆体とＨ＊が化学反応をし、基体
103上に堆積膜を形成した。
上記方法で得られたＡ−Si:H（:F）膜は、外管111の
内径が40mmφであるにもかかわらず、基体103上80mmφ
の範囲内で膜厚分布が±10％以下、暗電導率（σｄ）、
ημτ、活性化エネルギー（Ea）、光学的バンドギヤツ
プ（Egopt）等の特性のバラツキが±５％以下になって
いた。
内径が40mmφであるにもかかわらず、基体103上80mmφ
の範囲内で膜厚分布が±10％以下、暗電導率（σｄ）、
ημτ、活性化エネルギー（Ea）、光学的バンドギヤツ
プ（Egopt）等の特性のバラツキが±５％以下になって
いた。
〔実施例２〕 第１図に示した装置を用い以下の操作によりＡ−Siの
一形態である微結晶相を含むSi（μＸ−Si）膜を形成し
た。
一形態である微結晶相を含むSi（μＸ−Si）膜を形成し
た。
実施例１と同様な方法で、Si2F6ガスを10SCCM、H2ガ
ス流量を120SCCM、Arガス流量を40SCCMとし、成膜室101
内の圧力を0.2Torrに調整した。マイクロ波のパワーを2
40W投入して成膜を行った。
ス流量を120SCCM、Arガス流量を40SCCMとし、成膜室101
内の圧力を0.2Torrに調整した。マイクロ波のパワーを2
40W投入して成膜を行った。
上記方法で得られたSi膜はラマンスペクトルが465cm
-1からシフトしており、約50Åの微結晶相を含むＡ−S
i:H（:F）膜である事がわかった。
-1からシフトしており、約50Åの微結晶相を含むＡ−S
i:H（:F）膜である事がわかった。
また、Si2F6ガスを10SCCM、SiF4で５％に希釈したPF5
ガスを30SCCMを原料ガス供給管108から供給し、一方H2
ガスを150SCCM、Arガス流量を40SCCMをガス供給管112か
ら外管111に供給した。次に成膜室101内の圧力を0.15To
rrに調整した。マイクロ波のパワーを240Wに投入してｎ
型のＡ−Si:H（:F）膜を成膜した。このｎ型Ａ−Si:
H（:F）膜はラマンスペクトルTEM観察の結果50〜100Å
の微結晶相を含んでいた。堆積膜の特性はσｄ＝1.2〔S
/cm〕、Ea＝0.06eV、Egopt＝1.9eVであり、それぞれの
バラツキは、50mmφの範囲内で±５％以内であった。
ガスを30SCCMを原料ガス供給管108から供給し、一方H2
ガスを150SCCM、Arガス流量を40SCCMをガス供給管112か
ら外管111に供給した。次に成膜室101内の圧力を0.15To
rrに調整した。マイクロ波のパワーを240Wに投入してｎ
型のＡ−Si:H（:F）膜を成膜した。このｎ型Ａ−Si:
H（:F）膜はラマンスペクトルTEM観察の結果50〜100Å
の微結晶相を含んでいた。堆積膜の特性はσｄ＝1.2〔S
/cm〕、Ea＝0.06eV、Egopt＝1.9eVであり、それぞれの
バラツキは、50mmφの範囲内で±５％以内であった。
さらに、Si2F6ガスを10SCCM、SiF4で５％に希釈したB
F3を40SCCMを原料ガス供給管108から供給し、H2ガスを1
50SCCM、Arガス流量40SCCMをガス供給管から外管111に
供給した。次に成膜室101内の圧力を0.15Torrに調整し
て、マイクロ波のパワーを240W投入して、ｐ型のＡ−S
i:H（:F）膜を成膜した。このｐ型のＡ−Si:H（:F）膜
は微結晶相を含んでおり、堆積膜の特性は、σｄ＝1.0
〔S/cm〕、Ea＝0.05eV、Egopt＝2.0eVであり50mmφの範
囲内でバラツキが±５％以内と均一性も良好であった。
F3を40SCCMを原料ガス供給管108から供給し、H2ガスを1
50SCCM、Arガス流量40SCCMをガス供給管から外管111に
供給した。次に成膜室101内の圧力を0.15Torrに調整し
て、マイクロ波のパワーを240W投入して、ｐ型のＡ−S
i:H（:F）膜を成膜した。このｐ型のＡ−Si:H（:F）膜
は微結晶相を含んでおり、堆積膜の特性は、σｄ＝1.0
〔S/cm〕、Ea＝0.05eV、Egopt＝2.0eVであり50mmφの範
囲内でバラツキが±５％以内と均一性も良好であった。
〔実施例３〕 第１図に示した装置を用い以下の操作により多結晶シ
リコン（ポリSi）膜を形成した。
リコン（ポリSi）膜を形成した。
実施例１と同様な方法でSi2F6ガスを5SCCM、H2ガス流
量を200SCCM、Arガス流量を50SCCMとし、成膜室101内の
圧力を0.04Torrに調整した。
量を200SCCM、Arガス流量を50SCCMとし、成膜室101内の
圧力を0.04Torrに調整した。
次にマイクロ波のパワーを270W投入してシリコン膜を
成膜を行った。
成膜を行った。
上記方法で得られたSi膜はTEM観察の結果70mmφの範
囲内でグレインザイズが3000Å以上のポリSiであった。
囲内でグレインザイズが3000Å以上のポリSiであった。
さらに基体103をシリコンウエハを用いた場合、基板
温度250℃という低温でエピタキシヤル成長をした。（1
11）面のシリコンウエハを用いて上記条件で成膜をした
後、RHEEDのパターンより、エピタキシヤル成長である
ことを確認した。
温度250℃という低温でエピタキシヤル成長をした。（1
11）面のシリコンウエハを用いて上記条件で成膜をした
後、RHEEDのパターンより、エピタキシヤル成長である
ことを確認した。
〔実施例４〕 第１図に示した装置を用い、以下の操作によりＡ−Si
Ge膜を形成した。
Ge膜を形成した。
Si2F6ガス流量を20SCCM、Ge2F6ガス流量を2SCCMとし
同時に原料ガス供給管108から供給し、一方H2ガスを80S
CCM、Arガス流量を40SCCMをガス供給管112から外管111
に供給した。次に成膜室内の圧力を0.5Torrに調整し
て、マイクロ波のパワーを220W投入して成膜を行った。
同時に原料ガス供給管108から供給し、一方H2ガスを80S
CCM、Arガス流量を40SCCMをガス供給管112から外管111
に供給した。次に成膜室内の圧力を0.5Torrに調整し
て、マイクロ波のパワーを220W投入して成膜を行った。
上記方法で得られたＡ−Si:Ge:H（:F）膜は、70mmφ
の範囲内でEgoptが1.40eV（±２％）と光学的バンドギ
ヤツプ幅の狭い膜が得られた。
の範囲内でEgoptが1.40eV（±２％）と光学的バンドギ
ヤツプ幅の狭い膜が得られた。
〔実施例５〕 第１図に示した装置を用い、以下の如き操作によって
第２図の（ａ），（ｂ）に示した太陽電池を作製した。
第２図の（ａ），（ｂ）に示した太陽電池を作製した。
基体203はSUS−304であり上に反射金属膜204としてAg
を2000Å蒸着した。
を2000Å蒸着した。
まず、上記Agを蒸着したSUS基体を第１図に示した装
置に載置し、実施例２の条件でｎ型のμＸ−si膜を100
Å、実施例１の条件でＡ−Si:H（:F）膜を5000Å、さら
に実施例２の条件でｐ型のμＸ−Si膜を100Å積層し
た。次にITO膜を約700Å酸素雰囲気中で蒸着した。次に
5mm間隔の導電ペーストを塗布して25.4mm×25.4mm角の
太陽電池のサブモジユールを９個作成した。この素子を
（ａ）とする。
置に載置し、実施例２の条件でｎ型のμＸ−si膜を100
Å、実施例１の条件でＡ−Si:H（:F）膜を5000Å、さら
に実施例２の条件でｐ型のμＸ−Si膜を100Å積層し
た。次にITO膜を約700Å酸素雰囲気中で蒸着した。次に
5mm間隔の導電ペーストを塗布して25.4mm×25.4mm角の
太陽電池のサブモジユールを９個作成した。この素子を
（ａ）とする。
また、上記方法と同様にして第２図（ｂ）に示したタ
ンデム構造の太陽電池（ｂ）を作成した。210のＡ−Si:
Ge:H（:F）層は、実施例４の条件で2000Å堆積させた。
またＡ−Si:H（:F）層206は3000Åとした。
ンデム構造の太陽電池（ｂ）を作成した。210のＡ−Si:
Ge:H（:F）層は、実施例４の条件で2000Å堆積させた。
またＡ−Si:H（:F）層206は3000Åとした。
また参考例として同様の基体（203）を用い、第３図
に示した従来のHR−CVD装置を用いて第２図（ａ）に示
した構造と同様の太陽電池を作成した。この素子を
（ｃ）とする。
に示した従来のHR−CVD装置を用いて第２図（ａ）に示
した構造と同様の太陽電池を作成した。この素子を
（ｃ）とする。
第１表に上記太陽電池（ａ），（ｂ），（ｃ）の評価
結果を示した。変換効率の平均値は25.4mm×25.4mm角の
サブモジユール９個の平均値であるが、本実施例を用い
た素子（ａ），（ｂ）共にバラツキが±7.4％以下であ
ることが認められた。
結果を示した。変換効率の平均値は25.4mm×25.4mm角の
サブモジユール９個の平均値であるが、本実施例を用い
た素子（ａ），（ｂ）共にバラツキが±7.4％以下であ
ることが認められた。
〔発明の効果〕 本発明の堆積膜製造装置によれば広い面積にわたり品
質の良い堆積膜を均一に形成することが容易になり、再
現性良く高効率で堆積膜を形成することができる。
質の良い堆積膜を均一に形成することが容易になり、再
現性良く高効率で堆積膜を形成することができる。
また基体の温度が250℃以下という低い温度でポリシ
リコンの堆積膜を得ることができ、膜形成条件の管理の
簡素化および膜の量産化を容易に達成することができ
る。
リコンの堆積膜を得ることができ、膜形成条件の管理の
簡素化および膜の量産化を容易に達成することができ
る。
第１図は本発明を実施するための堆積膜形成装置であ
る。 第２図は本実施例で用いた太陽電池の構造を示す図であ
る。 第３図は従来のHR−CVD法による堆積膜形成装置であ
る。 101,301……反応室 102,302……基体支持台 103,303……基体 104,304……基体加熱用ヒーター 105,305……導線 106,306……熱電対 107,307……排気系 108,308……原料ガス導入管 109,309……赤外線イメージ炉 110……前駆体輸送管 111……外管 112,312……ガス供給管 113,313……活性化エネルギー導入管 114,314……マイクロ波発振器 115,315……マイクロ波導波管 116,316……真空計 203……SUS基体 204……反射金属膜層 205−1,205−２……ｎ型−μＸ−Si層 206……Ａ−Si:H（:F）層 207−1,207−２……ｐ型−μＸ−Si層 208……ITO層 209……導電ペースト 210……Ａ−Si:Ge:H（:F）
る。 第２図は本実施例で用いた太陽電池の構造を示す図であ
る。 第３図は従来のHR−CVD法による堆積膜形成装置であ
る。 101,301……反応室 102,302……基体支持台 103,303……基体 104,304……基体加熱用ヒーター 105,305……導線 106,306……熱電対 107,307……排気系 108,308……原料ガス導入管 109,309……赤外線イメージ炉 110……前駆体輸送管 111……外管 112,312……ガス供給管 113,313……活性化エネルギー導入管 114,314……マイクロ波発振器 115,315……マイクロ波導波管 116,316……真空計 203……SUS基体 204……反射金属膜層 205−1,205−２……ｎ型−μＸ−Si層 206……Ａ−Si:H（:F）層 207−1,207−２……ｐ型−μＸ−Si層 208……ITO層 209……導電ペースト 210……Ａ−Si:Ge:H（:F）
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に堆積膜を形成するための成膜空間
を有する成膜室、導入された堆積膜形成用原料ガスに活
性エネルギーを付与することによって、前駆体を生じさ
せる分解空間を有する分解炉、該前駆体を前記成膜空間
を接続する会合空間に導く第１の輸送管、並びに該第１
の輸送管及び前記会合空間を内部に配置させ、且つ前記
成膜空間に接続する外管によって構成した第２の輸送管
を有し、該第２の輸送管に活性種生成用ガスを導入さ
せ、該活性種生成用ガスに活性エネルギーを付与し、該
活性エネルギーの付与によって生じた活性種が前記会合
空間で前記前駆体と会合する様に、該活性種を該会合空
間に導き、該会合空間で会合したガスを前記成膜空間に
導く様になしたことを特徴とする堆積膜製造装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61202019A JP2547741B2 (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 | 堆積膜製造装置 |
| US07/639,410 US5126169A (en) | 1986-08-28 | 1991-01-10 | Process for forming a deposited film from two mutually reactive active species |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61202019A JP2547741B2 (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 | 堆積膜製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6357778A JPS6357778A (ja) | 1988-03-12 |
| JP2547741B2 true JP2547741B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=16450574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61202019A Expired - Fee Related JP2547741B2 (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 | 堆積膜製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2547741B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2845383B2 (ja) * | 1991-02-20 | 1999-01-13 | キヤノン株式会社 | 光起電力素子 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6041047A (ja) * | 1983-08-16 | 1985-03-04 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
-
1986
- 1986-08-28 JP JP61202019A patent/JP2547741B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6357778A (ja) | 1988-03-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |