JP2816943B2 - プラズマ気相反応方法 - Google Patents
プラズマ気相反応方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、平行平板型の電極方
式を用いたプラズマ気相反応方法（以下単にＰＣＶＤ方
法という）に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来よりプラズマ気相反応装置として、
図１（Ａ）に示すような平行平板型のものが知られてい
る。 【０００３】図１（Ａ）に示すような構成においては、
基板（１）上の被形成面を陰極（カソード）または陽極
（アノード）上またはこれらの電極のごく近傍に発生す
る陰極暗部または陽極暗部に配置し、成膜を行なう。 【０００４】図１には、減圧容器（４）内に配置された
平行平板型の一対の電極（２），（３）、電極（３）上
に配置された基板（３）、高周波電源（１０）、ガス供
給系（７）、排気系（８）、排気系（８）を構成するバ
ルブ（１１）、圧力調整バルブ（１２）、真空ポンプ
（１３）が記載されている。 【０００５】さらに、一対の電極（２），（３）から印
加される高周波電界の電気力線（５）、この電気力線
（５）に直交する等電位面（１５｝が示されている。図
１に示すプラズマ気相反応装置においては、（７）から
供給される反応ガスが（６）で示されるように電極
（２）から反応室内に供給され、電極間においてプラズ
マ化されることによって、他方の基板（１）の被形成面
上に被膜形成される。一般に（１０）から供給される高
周波としては、１３．５６ＭＨｚが用いられる。かかる
従来の方法においては、電気力線（５）は被形成面に垂
直に加わるため、被形成面をスパッタ（損傷）してしま
う。図１（Ｂ）は図１（Ａ）の電極の一方（２）に対し
針状電極（９）を互いに離間して配設したものである。 【０００６】図１（Ｂ）に示す例は、電極（２）の大き
さを５０ｃｍ×５０ｃｍとし、電極（２），（３）の間
隔を４ｃｍ、針状電極の長さを１ｃｍ、針状電極の間隔
を５ｃｍとした例である。かかる構成をとった場合、電
気力線は針状電極より分散し、ひろがる方向に分布する
ことになるが、基板（１）に対しては垂直に電気力線が
加わることになる。このため、針状電極（９）を用いる
ことによって、放電開始を容易にする等の特長をそれな
りに有しながらも、被膜の膜質、被膜成長速度を特に向
上させるものではなかった。 【０００７】また、上記従来より公知の方式において
は、電極（３）の面積の大きさよりも被形成面の面積を
大きくすることができないという欠点もあった。このた
め、アモルファス・シリコンを含む非単結晶半導体をＰ
ＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法）により作製せんとする
時、その基板１ｃｍ２あたりの製造価格が１円以上と高
価となり、太陽電池等の製作コスト低減の障害となって
いた。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、複数の基板
を同時に処理することができ、しかも成膜における被膜
成長速度が大きいプラズマ気相反応方法を提供すること
を目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は、一対の平行平
板電極の一方の電極には、反応空間に向かって拡大して
いる複数の開孔または複数の開溝が設けられているプラ
ズマ気相反応装置を用いたプラズマ気相反応方法におい
て、 前記一方の電極に高周波電力を供給し、且つ、前記
複数の開孔または複数の開溝から反応性気体を前記反応
空間に放出させて、前記反応空間に配設された基板表面
に成膜することを特徴とする。上記構成において、反応
空間というのは、一対に平行平板電極の間において生じ
るプラズマ反応空間のことである。本発明は、電極に反
応空間に向かって拡大している複数の開孔または複数の
開溝を設けることによって、これら開孔または開溝が設
けられた領域に電気力線を集中させ、この領域に高輝度
放電が起きる。さらに、前記開孔または開溝から反応性
気体を反応空間内に放出させて、より効率的に気相反応
を行わしめることができる。 【００１０】 【作用】電極に前記開孔または開溝を設けることによ
り、この開孔または開溝が設けられた領域において、電
気力線を集中させることができ、プラズマを必要な反応
空間に集中させることができる。 【００１１】 【実施例】〔実施例１〕 以下、本発明を利用した実施例を示す。本実施例は一対
の平行平板電極の間に形成されう陽光柱にて反応を行
い、多量生産を行うものである。しかし陽光柱方式を一
般に用いた場合、陽光柱部分が大きく空間に広がるた
め、被形成面近傍でのプラズマ密度が減少し、結果とし
て暗部を用いる方式とおなじ程度の被膜成長速度しか得
られないという欠点を有する。そこで、本発明を利用す
ることにより、陽光柱を収束（しまらせる）せしめ、即
ち、放電プラズマのひろがりを押さえ、さらに基板が配
置されている中央部でのプラズマ密度を増加させ、被膜
成長速度を増加させんとした例が本実施例の構成であ
る。 【００１２】本実施例におけるプラズマ気相反応装置の
概要を図２に示す。図２に示すプラズマ気相反応装置
は、プラズマ・グロー放電の陽光柱を用いて成膜を行な
う方式の装置である。本実施例においては、一対の平行
平板電極（２），（３）の間に放電を行なわせることに
よって形成される陽光柱領域に、被形成面を有する複数
の基板を平行に互いに離間して配設し、かかる被形成面
上に被膜を形成する。基板は、（１），（１｀）で示さ
れるように背中合わせになった２枚を一組として、複数
離間して反応空間内に設けられている。なお、かかる陽
光柱を用いたＰＣＶＤ法に関しては、本発明人の出願に
なる特許願５７−１６３７２９，５７−１６３７３０
（プラズマ気相反応装置）（昭和５７年９月２０日出
願）に記されている。また、図２に示すプラズマ気相反
応装置の他部の構造については、前記した本発明人の特
許願に準じる。 【００１３】図面において、平行平板型に設けられた一
対の上側電極（２）、下側電極（３）が配置され、上側
電極（２）と下側電極（３）との間において放電を起こ
させることによって形成される陽光柱領域（２５）に、
被形成面を有する基板（１），（１′）が裏面を密接さ
せて、その面を上側電極（２）下側電極（３）に対して
垂直にして配置させた様子が示されている。なお、本実
施例においては、この基板を石英カゴで取り囲む形状を
有せしめてある。また、反応生成物の排気は下側フード
（２２）を経て排気（２４）させる。そしてこの構成に
おいては、上側電極（２）と下側電極（３）との間にお
いて放電が行なわれると、電気力線（５）は、基板
（１）、（１′）の表面に平行に発生することになる。
反応性気体は、反応性気体供給口（２３）より石英フー
ド（２１）に至り、上側電極（２）の前記開孔または開
溝を通って放出され陽光柱領域（５）に至る。前記一対
を為す上側電極（２）、下側電極（３）には外部より高
周波エネルギが供給され、これら電極（２）、（３）間
において放電が行なわれる。本実施例においては、電極
として２５ｃｍφ（電極間隔１５ｃｍ）または７０ｃｍ
×７０ｃｍ（電極間隔３５ｃｍ）のものを用いた。さら
に、この電極に本発明の構成である下側電極（３）に開
孔または開溝（１４）が形成されている。 【００１４】この開孔または開溝（１４）の存在する領
域には、電気力線が集中するので、高輝度のグロー放電
領域が形成される。即ち、前記一対の電極（２）、
（３）から印加される高周波電界によって、（２７），
（２８）で示される部分において第１のグロー放電が行
なわれ、前記開孔または開溝（１４）が存在する領域に
電気力線が集中して高輝度の第２のグロー放電が行なわ
れる。本実施例においては、前記下側電極（３）には単
に開孔または開溝（０．５〜３ｃｍ例えば約１ｃｍφま
たは約１ｃｍ巾）が形成されているに過ぎない。また上
側電極（２）には、反応空間に向かって拡大している曲
面（１６）を有せしめることにより、反応空間に対して
凹状の形状を有せしめた開孔または開溝が形成されてい
る。 【００１５】本実施例においては、図２に示すように下
側電極（３）に単なる開孔または開溝を設け、上側電極
（２）に反応空間に対して凹状の形状を有する開孔また
は開溝を設けることにより、電気力線（５）が領域（１
７），（１８）において収束し、高密度電束領域を形成
する構成とした。その結果、陽光柱（２５）の横方向へ
の広がり（プラズマの分散）を（３５）で示すように抑
えることができ、電極中央部の領域（２０）にプラズマ
を集中させることができる。そして基板が配設された領
域にプラズマを集中させることで、被膜成長速度を向上
させることができる。 【００１６】例えば、図２に示すプラズマ気相反応装置
において、電極を２５ｃｍφ、電極間隔１５ｃｍとし
て、基板を１０ｃｍ角６枚を配設（延べ面積６００ｃｍ
２）し、成膜条件を、 成膜用反応性気体 １００％シラン 反応圧力 ０．１ｔｏｒｒ 放電出力 ３０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） とした場合、被膜成長速度を４〜６Å／秒とすることが
できた。一方、上記条件において、前記開孔または開溝
（１４）を有しない電極を用いたプラズマ気相反応装置
を用いて被膜形成を行なった場合、被膜成長速度は１〜
２Å／秒であった。即ち、前記開孔または開溝（１４）
を各電極に数ケ所設けるのみで被膜成長速度を２〜３倍
に増加させることが可能になった。本実施例のプラズマ
気相反応装置は、基板を複数配置することができるの
で、図１に示すような従来の方式に比較して５〜１０倍
の基板を処理することができる。 【００１７】しかもそれに加えて、上記のように被膜成
長速度を高くすることができるので、生産性の向上とを
果たす意味からは２重に優れたものである。さらに加え
て、陽光柱が収束することの結果、この陽光柱領域のプ
ラズマが反応炉の内壁をスパッタし、この内壁に吸着し
ている水、付着物の不純物を活性化して被膜内に取り込
み、その膜質を劣化させる可能性をさらに少なくするこ
とができるという点を考慮すると、三重にすぐれたもの
である。 【００１８】〔実施例２〕 本実施例は、図２に示すプラズマ気相反応装置を用い
て、珪素の被膜を形成した場合の例である。図面におい
て、下側電極（３）に高輝度プラズマ放電領域が３箇
所、上側に４箇所設けらている。基板（１），（１′）
は石英ホルダ内に配設され、この冶具が３〜５回／分で
回転している。 【００１９】 以下に成膜条件を示す。 成膜用反応性気体 シラン（３０ｃｃ／分） 基板温度 ２１０℃ 反応圧力 ０．１ｔｏｒｒ， 放電出力 ３０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 本実施例においては、５０００Åの厚さに成膜を行なう
のに２０分を要し、被膜成長速度は４．１Å／秒である
ことが結論される。一方、同様の成膜を、前記開孔また
は開溝（１４）を有しない電極を用いたプラズマ気相反
応装置を用いて被膜形成を行った場合、被膜成長速度は
１．３Å／秒であった。 【００２０】また、基板の配設されている石英ホルダの
外側空間には何等放電が見られず、反応容器のステンレ
ス壁面をスパッタし、水等の不純物を混入させる可能性
が少ないことも確認された。本実施例においては、基板
として、１０ｃｍ×１０ｃｍのものを６枚配設して成膜
を行なった。また、反応性気体の収率（被膜となる成分
／供給される気体等）も図１（Ａ）に示す成膜装置に比
較して８倍近くを得ることができた。この反応性気体の
収率は、図２において前記開孔または開溝（１４）を設
けない場合に比べて約２倍であった。 【００２１】〔実施例３〕 本実施例は、図２に示すプラズマ気相反応装置を用い
て、ＳｉｘＣ１−ｘ（０＜ｘ＜１）で示される炭化珪素
の被膜を作製した例である。本実施例においては、原料
ガスとして、メタン（ＣＨ４）とシラン（ＳｉＨ４）と
を１：１の割合で混合した反応性気体を用い、反応圧力
を０．１ｔｏｒｒとし、放電出力３０Ｗ（１３．５６Ｍ
Ｈｚ）にてＳｉｘＣ１−ｘ（０＜ｘ＜１）の被膜を作製
した。結果被膜成長速度は４．８Å／秒であった。一
方、上記条件において、前記開孔または開溝（１４）を
有しない電極を用いたプラズマ気相反応装置を用いて被
膜形成を行なった場合、被膜成長速度は１．７Å／秒で
あった。本実施例においても、図２の（１７），（１
８）で示されるような高輝度プラズマ放電が開溝部にお
いて観察された。そしてかかる局部放電がない場合に比
べて、炭化珪素となるＳｉ−Ｃ結合が多量にあり、化学
的エッチングが起こっても、固い緻密な膜を得ることが
できた。 【００２２】 【発明の効果】以上説明したように本発明は、電極に開
孔または開溝を設けることで、被膜形成速度を向上させ
ることが可能となった。従って本発明により、効率の良
いプラズマ気相反応を起こさせることができるという効
果を有する。また本発明の実施例は非単結晶Ｓｉ，また
ＳｉｘＣ１−ｘであるが、シランとゲルマンを用いてＳ
ｉｘＧｅ１−ｘ（０＜ｘ＜１）を、シランと塩化スズと
を用いてＳｉｘＳｎ１−ｘ（０＜ｘ＜１）を、ＡｌをＡ
ｌＣｌ３により、またＳｉ３Ｎ４をＳｉＨ４とＮＨ３と
により、ＳｉＯ２をＳｉＨ４とＮ２Ｏとにより形成する
場合にも本発明は応用できる。 【００２３】また、本発明方法によって得られる半導体
膜中に水素またはハロゲン元素に加えてＢまたはＰを添
加してＰ型またはＮ型とすることも可能である。加え
て、本発明方法に併用して、７００ｎｍ以下の紫外光ま
たは８μｍ以上の赤外光を照射したプラズマ気相法とし
ても本発明方法は有効である。
式を用いたプラズマ気相反応方法（以下単にＰＣＶＤ方
法という）に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来よりプラズマ気相反応装置として、
図１（Ａ）に示すような平行平板型のものが知られてい
る。 【０００３】図１（Ａ）に示すような構成においては、
基板（１）上の被形成面を陰極（カソード）または陽極
（アノード）上またはこれらの電極のごく近傍に発生す
る陰極暗部または陽極暗部に配置し、成膜を行なう。 【０００４】図１には、減圧容器（４）内に配置された
平行平板型の一対の電極（２），（３）、電極（３）上
に配置された基板（３）、高周波電源（１０）、ガス供
給系（７）、排気系（８）、排気系（８）を構成するバ
ルブ（１１）、圧力調整バルブ（１２）、真空ポンプ
（１３）が記載されている。 【０００５】さらに、一対の電極（２），（３）から印
加される高周波電界の電気力線（５）、この電気力線
（５）に直交する等電位面（１５｝が示されている。図
１に示すプラズマ気相反応装置においては、（７）から
供給される反応ガスが（６）で示されるように電極
（２）から反応室内に供給され、電極間においてプラズ
マ化されることによって、他方の基板（１）の被形成面
上に被膜形成される。一般に（１０）から供給される高
周波としては、１３．５６ＭＨｚが用いられる。かかる
従来の方法においては、電気力線（５）は被形成面に垂
直に加わるため、被形成面をスパッタ（損傷）してしま
う。図１（Ｂ）は図１（Ａ）の電極の一方（２）に対し
針状電極（９）を互いに離間して配設したものである。 【０００６】図１（Ｂ）に示す例は、電極（２）の大き
さを５０ｃｍ×５０ｃｍとし、電極（２），（３）の間
隔を４ｃｍ、針状電極の長さを１ｃｍ、針状電極の間隔
を５ｃｍとした例である。かかる構成をとった場合、電
気力線は針状電極より分散し、ひろがる方向に分布する
ことになるが、基板（１）に対しては垂直に電気力線が
加わることになる。このため、針状電極（９）を用いる
ことによって、放電開始を容易にする等の特長をそれな
りに有しながらも、被膜の膜質、被膜成長速度を特に向
上させるものではなかった。 【０００７】また、上記従来より公知の方式において
は、電極（３）の面積の大きさよりも被形成面の面積を
大きくすることができないという欠点もあった。このた
め、アモルファス・シリコンを含む非単結晶半導体をＰ
ＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法）により作製せんとする
時、その基板１ｃｍ２あたりの製造価格が１円以上と高
価となり、太陽電池等の製作コスト低減の障害となって
いた。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、複数の基板
を同時に処理することができ、しかも成膜における被膜
成長速度が大きいプラズマ気相反応方法を提供すること
を目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は、一対の平行平
板電極の一方の電極には、反応空間に向かって拡大して
いる複数の開孔または複数の開溝が設けられているプラ
ズマ気相反応装置を用いたプラズマ気相反応方法におい
て、 前記一方の電極に高周波電力を供給し、且つ、前記
複数の開孔または複数の開溝から反応性気体を前記反応
空間に放出させて、前記反応空間に配設された基板表面
に成膜することを特徴とする。上記構成において、反応
空間というのは、一対に平行平板電極の間において生じ
るプラズマ反応空間のことである。本発明は、電極に反
応空間に向かって拡大している複数の開孔または複数の
開溝を設けることによって、これら開孔または開溝が設
けられた領域に電気力線を集中させ、この領域に高輝度
放電が起きる。さらに、前記開孔または開溝から反応性
気体を反応空間内に放出させて、より効率的に気相反応
を行わしめることができる。 【００１０】 【作用】電極に前記開孔または開溝を設けることによ
り、この開孔または開溝が設けられた領域において、電
気力線を集中させることができ、プラズマを必要な反応
空間に集中させることができる。 【００１１】 【実施例】〔実施例１〕 以下、本発明を利用した実施例を示す。本実施例は一対
の平行平板電極の間に形成されう陽光柱にて反応を行
い、多量生産を行うものである。しかし陽光柱方式を一
般に用いた場合、陽光柱部分が大きく空間に広がるた
め、被形成面近傍でのプラズマ密度が減少し、結果とし
て暗部を用いる方式とおなじ程度の被膜成長速度しか得
られないという欠点を有する。そこで、本発明を利用す
ることにより、陽光柱を収束（しまらせる）せしめ、即
ち、放電プラズマのひろがりを押さえ、さらに基板が配
置されている中央部でのプラズマ密度を増加させ、被膜
成長速度を増加させんとした例が本実施例の構成であ
る。 【００１２】本実施例におけるプラズマ気相反応装置の
概要を図２に示す。図２に示すプラズマ気相反応装置
は、プラズマ・グロー放電の陽光柱を用いて成膜を行な
う方式の装置である。本実施例においては、一対の平行
平板電極（２），（３）の間に放電を行なわせることに
よって形成される陽光柱領域に、被形成面を有する複数
の基板を平行に互いに離間して配設し、かかる被形成面
上に被膜を形成する。基板は、（１），（１｀）で示さ
れるように背中合わせになった２枚を一組として、複数
離間して反応空間内に設けられている。なお、かかる陽
光柱を用いたＰＣＶＤ法に関しては、本発明人の出願に
なる特許願５７−１６３７２９，５７−１６３７３０
（プラズマ気相反応装置）（昭和５７年９月２０日出
願）に記されている。また、図２に示すプラズマ気相反
応装置の他部の構造については、前記した本発明人の特
許願に準じる。 【００１３】図面において、平行平板型に設けられた一
対の上側電極（２）、下側電極（３）が配置され、上側
電極（２）と下側電極（３）との間において放電を起こ
させることによって形成される陽光柱領域（２５）に、
被形成面を有する基板（１），（１′）が裏面を密接さ
せて、その面を上側電極（２）下側電極（３）に対して
垂直にして配置させた様子が示されている。なお、本実
施例においては、この基板を石英カゴで取り囲む形状を
有せしめてある。また、反応生成物の排気は下側フード
（２２）を経て排気（２４）させる。そしてこの構成に
おいては、上側電極（２）と下側電極（３）との間にお
いて放電が行なわれると、電気力線（５）は、基板
（１）、（１′）の表面に平行に発生することになる。
反応性気体は、反応性気体供給口（２３）より石英フー
ド（２１）に至り、上側電極（２）の前記開孔または開
溝を通って放出され陽光柱領域（５）に至る。前記一対
を為す上側電極（２）、下側電極（３）には外部より高
周波エネルギが供給され、これら電極（２）、（３）間
において放電が行なわれる。本実施例においては、電極
として２５ｃｍφ（電極間隔１５ｃｍ）または７０ｃｍ
×７０ｃｍ（電極間隔３５ｃｍ）のものを用いた。さら
に、この電極に本発明の構成である下側電極（３）に開
孔または開溝（１４）が形成されている。 【００１４】この開孔または開溝（１４）の存在する領
域には、電気力線が集中するので、高輝度のグロー放電
領域が形成される。即ち、前記一対の電極（２）、
（３）から印加される高周波電界によって、（２７），
（２８）で示される部分において第１のグロー放電が行
なわれ、前記開孔または開溝（１４）が存在する領域に
電気力線が集中して高輝度の第２のグロー放電が行なわ
れる。本実施例においては、前記下側電極（３）には単
に開孔または開溝（０．５〜３ｃｍ例えば約１ｃｍφま
たは約１ｃｍ巾）が形成されているに過ぎない。また上
側電極（２）には、反応空間に向かって拡大している曲
面（１６）を有せしめることにより、反応空間に対して
凹状の形状を有せしめた開孔または開溝が形成されてい
る。 【００１５】本実施例においては、図２に示すように下
側電極（３）に単なる開孔または開溝を設け、上側電極
（２）に反応空間に対して凹状の形状を有する開孔また
は開溝を設けることにより、電気力線（５）が領域（１
７），（１８）において収束し、高密度電束領域を形成
する構成とした。その結果、陽光柱（２５）の横方向へ
の広がり（プラズマの分散）を（３５）で示すように抑
えることができ、電極中央部の領域（２０）にプラズマ
を集中させることができる。そして基板が配設された領
域にプラズマを集中させることで、被膜成長速度を向上
させることができる。 【００１６】例えば、図２に示すプラズマ気相反応装置
において、電極を２５ｃｍφ、電極間隔１５ｃｍとし
て、基板を１０ｃｍ角６枚を配設（延べ面積６００ｃｍ
２）し、成膜条件を、 成膜用反応性気体 １００％シラン 反応圧力 ０．１ｔｏｒｒ 放電出力 ３０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） とした場合、被膜成長速度を４〜６Å／秒とすることが
できた。一方、上記条件において、前記開孔または開溝
（１４）を有しない電極を用いたプラズマ気相反応装置
を用いて被膜形成を行なった場合、被膜成長速度は１〜
２Å／秒であった。即ち、前記開孔または開溝（１４）
を各電極に数ケ所設けるのみで被膜成長速度を２〜３倍
に増加させることが可能になった。本実施例のプラズマ
気相反応装置は、基板を複数配置することができるの
で、図１に示すような従来の方式に比較して５〜１０倍
の基板を処理することができる。 【００１７】しかもそれに加えて、上記のように被膜成
長速度を高くすることができるので、生産性の向上とを
果たす意味からは２重に優れたものである。さらに加え
て、陽光柱が収束することの結果、この陽光柱領域のプ
ラズマが反応炉の内壁をスパッタし、この内壁に吸着し
ている水、付着物の不純物を活性化して被膜内に取り込
み、その膜質を劣化させる可能性をさらに少なくするこ
とができるという点を考慮すると、三重にすぐれたもの
である。 【００１８】〔実施例２〕 本実施例は、図２に示すプラズマ気相反応装置を用い
て、珪素の被膜を形成した場合の例である。図面におい
て、下側電極（３）に高輝度プラズマ放電領域が３箇
所、上側に４箇所設けらている。基板（１），（１′）
は石英ホルダ内に配設され、この冶具が３〜５回／分で
回転している。 【００１９】 以下に成膜条件を示す。 成膜用反応性気体 シラン（３０ｃｃ／分） 基板温度 ２１０℃ 反応圧力 ０．１ｔｏｒｒ， 放電出力 ３０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 本実施例においては、５０００Åの厚さに成膜を行なう
のに２０分を要し、被膜成長速度は４．１Å／秒である
ことが結論される。一方、同様の成膜を、前記開孔また
は開溝（１４）を有しない電極を用いたプラズマ気相反
応装置を用いて被膜形成を行った場合、被膜成長速度は
１．３Å／秒であった。 【００２０】また、基板の配設されている石英ホルダの
外側空間には何等放電が見られず、反応容器のステンレ
ス壁面をスパッタし、水等の不純物を混入させる可能性
が少ないことも確認された。本実施例においては、基板
として、１０ｃｍ×１０ｃｍのものを６枚配設して成膜
を行なった。また、反応性気体の収率（被膜となる成分
／供給される気体等）も図１（Ａ）に示す成膜装置に比
較して８倍近くを得ることができた。この反応性気体の
収率は、図２において前記開孔または開溝（１４）を設
けない場合に比べて約２倍であった。 【００２１】〔実施例３〕 本実施例は、図２に示すプラズマ気相反応装置を用い
て、ＳｉｘＣ１−ｘ（０＜ｘ＜１）で示される炭化珪素
の被膜を作製した例である。本実施例においては、原料
ガスとして、メタン（ＣＨ４）とシラン（ＳｉＨ４）と
を１：１の割合で混合した反応性気体を用い、反応圧力
を０．１ｔｏｒｒとし、放電出力３０Ｗ（１３．５６Ｍ
Ｈｚ）にてＳｉｘＣ１−ｘ（０＜ｘ＜１）の被膜を作製
した。結果被膜成長速度は４．８Å／秒であった。一
方、上記条件において、前記開孔または開溝（１４）を
有しない電極を用いたプラズマ気相反応装置を用いて被
膜形成を行なった場合、被膜成長速度は１．７Å／秒で
あった。本実施例においても、図２の（１７），（１
８）で示されるような高輝度プラズマ放電が開溝部にお
いて観察された。そしてかかる局部放電がない場合に比
べて、炭化珪素となるＳｉ−Ｃ結合が多量にあり、化学
的エッチングが起こっても、固い緻密な膜を得ることが
できた。 【００２２】 【発明の効果】以上説明したように本発明は、電極に開
孔または開溝を設けることで、被膜形成速度を向上させ
ることが可能となった。従って本発明により、効率の良
いプラズマ気相反応を起こさせることができるという効
果を有する。また本発明の実施例は非単結晶Ｓｉ，また
ＳｉｘＣ１−ｘであるが、シランとゲルマンを用いてＳ
ｉｘＧｅ１−ｘ（０＜ｘ＜１）を、シランと塩化スズと
を用いてＳｉｘＳｎ１−ｘ（０＜ｘ＜１）を、ＡｌをＡ
ｌＣｌ３により、またＳｉ３Ｎ４をＳｉＨ４とＮＨ３と
により、ＳｉＯ２をＳｉＨ４とＮ２Ｏとにより形成する
場合にも本発明は応用できる。 【００２３】また、本発明方法によって得られる半導体
膜中に水素またはハロゲン元素に加えてＢまたはＰを添
加してＰ型またはＮ型とすることも可能である。加え
て、本発明方法に併用して、７００ｎｍ以下の紫外光ま
たは８μｍ以上の赤外光を照射したプラズマ気相法とし
ても本発明方法は有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のプラズマ気相反応装置を示す。
【図２】 実施例のプラズマ気相反応装置の概要を示
す。 【符号の説明】 ２、３・・電極 ５・・電気力線 １５・・等電位面
８・・排気系１０・・高周波電源 １１・・バルブ ９
・・針状電極 ２１・・石英フード２０・・平等電界が
形成される領域 １４・・開溝 ２５・・陽光柱領域
す。 【符号の説明】 ２、３・・電極 ５・・電気力線 １５・・等電位面
８・・排気系１０・・高周波電源 １１・・バルブ ９
・・針状電極 ２１・・石英フード２０・・平等電界が
形成される領域 １４・・開溝 ２５・・陽光柱領域
フロントページの続き
(72)発明者 浦田 一男
東京都世田谷区北烏山７丁目21番21号
株式会社半導体エネルギー研究所内
(72)発明者 篠原 久人
東京都世田谷区北烏山７丁目21番21号
株式会社半導体エネルギー研究所内
(56)参考文献 特開 昭58−39017（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−200572（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−71027（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−71930（ＪＰ，Ａ)
実開 昭56−40660（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭57−48627（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．一対の平板状電極の一方の電極には、反応空間に向
かって拡大している複数の開孔または複数の開溝が設け
られているプラズマ気相反応装置を用いたプラズマ気相
反応方法において、 前記一方の電極に高周波電力を供給し、前記複数の開孔または前記複数の開溝が設けられた領域
の反応空間に前記一対の平板状電極から加えられる電界
の電気力線を集中させ、 且つ、前記複数の開孔または前記複数の開溝から反応性
気体を反応空間内に放出させて、前記反応空間に配設さ
れた基板表面に成膜することを特徴とするプラズマ気相
反応方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6284147A JP2816943B2 (ja) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | プラズマ気相反応方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6284147A JP2816943B2 (ja) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | プラズマ気相反応方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58145264A Division JPS6037118A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | プラズマ気相反応方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07193017A JPH07193017A (ja) | 1995-07-28 |
| JP2816943B2 true JP2816943B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=17674785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6284147A Expired - Lifetime JP2816943B2 (ja) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | プラズマ気相反応方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2816943B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9177761B2 (en) | 2009-08-25 | 2015-11-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Plasma CVD apparatus, method for forming microcrystalline semiconductor film and method for manufacturing semiconductor device |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2805441B2 (ja) * | 1994-07-22 | 1998-09-30 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | プラズマ気相反応装置およびプラズマエッチング方法 |
| KR20110021654A (ko) | 2009-08-25 | 2011-03-04 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 미결정 반도체막의 제조방법, 및 반도체장치의 제조방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4426274A (en) * | 1981-06-02 | 1984-01-17 | International Business Machines Corporation | Reactive ion etching apparatus with interlaced perforated anode |
| JPS5839017A (ja) * | 1981-09-01 | 1983-03-07 | Kokusai Electric Co Ltd | 半導体基板における化学気相生成装置 |
| JP2805441B2 (ja) * | 1994-07-22 | 1998-09-30 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | プラズマ気相反応装置およびプラズマエッチング方法 |
-
1994
- 1994-10-25 JP JP6284147A patent/JP2816943B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9177761B2 (en) | 2009-08-25 | 2015-11-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Plasma CVD apparatus, method for forming microcrystalline semiconductor film and method for manufacturing semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07193017A (ja) | 1995-07-28 |
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