JP2890029B2 - 被膜形成装置及び被膜形成方法 - Google Patents
被膜形成装置及び被膜形成方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、1×10-2torr以
下に保持された複数の反応容器が互いに連結して設けら
れたマルチチャンバ方式の電子サイクロトロン共鳴を利
用して、被膜を形成する方法に関する。 【0002】本発明は複数の反応容器間にゲート弁を設
けることなく筒状空間を有せしめ、実質的に複数の被膜
間の不純物等が被膜形成の際、互いに混入することを少
なくまたは除去した被膜作製方法に関する。 【0003】 【従来の技術】気相反応による薄膜形成技術として、高
周波または直流電界により反応性気体を活性にさせるグ
ロ−放電のみを利用したプラズマCVD法が知られてい
る。この方法は、従来の熱CVD法に比べ、低温での被
膜形成が可能である点で優れている。 【0004】さらに形成されている被膜がアモルファス
シリコン半導体等においては同時に再結合中心中和用の
水素またはハロゲン元素を含有させることができるた
め、良好なPI、NIまたはPN接合を作り得る。 【0005】しかし、かかるグロ−放電CVD法におい
ては、被膜の形成速度がきわめて遅く、実用上その成長
速度を10〜500倍にすることが求められていた。 【0006】他方、10-2〜10-5torrのいわゆる
1×10-2torr以下の高真空に保持する圧力で被膜
形成がなされる電子サイクロトロン共鳴を用いたCVD
法が知られている。この方法は5000Å(オングスト
ローム)〜10μもの厚い膜厚の被膜形成を10〜10
0Å(オングストローム)/秒と高速度で行い得る。し
かし複数の被膜を異なった反応空間で形成するに際し、
第1の反応空間で第1の被膜を形成後、この被膜表面を
大気に触れさせることなく第2の反応空間に移設し、第
1の被膜上に第2の被膜を積層するいわゆるマルチチャ
ンバ方式は知られていないばかりか、かかる方式におい
て、被膜形成中第1の反応空間と第2の反応空間の間を
ゲ−ト弁でしきることなく実施する試みもない。また、
この電子サイクロトロン共鳴を用いた被膜形成方法にお
いて、水素またはハロゲン元素が添加されたSix C
1-x (0<X<1) の形成例も、微結晶またはセミアモ
ルファス構造のPまたはN型のシリコン半導体を形成し
た例も知られていない。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの問題
を解決するため、アルゴン等の非生成物気体の活性化を
サイクロトロン共鳴を用いて行う。そしてその結果発生
した電子または活性化気体により生成物気体を構成する
反応性気体の活性化、分解または反応を行なわしめて、
その前工程で基板上に形成されている第1の被膜上に第
2の被膜をこの表面にグロー放電CVDで生じ得るスパ
ッタ(損傷)効果を軽減または除去して積層する。さら
に必要に応じこの第2の被膜上に第3の被膜を同様にし
て積層する方法に関する。 【0008】本発明は半導体層をサイクロトロン共鳴を
用いて形成する際、その前工程で形成された被膜の被形
成面を大気に触れさせることなくこの表面を1×10-2
以下好ましくは1×10-3torr以下の真空度で保持
しつつ移設し、この被形成面上に第2の被膜を形成す
る。その結果、複数の半導体層の境界でお互いの材料が
混合することなく、またその境界領域に低級酸化物また
は低級窒化物のバリア層が形成されることを防いでい
る。 【0009】さらに本発明はこの電子サイクロトロン共
鳴を用いた気相被膜形成方法(以下ECR CVD法と
いう)に加えて、反応空間を筒状空間とし、この活性反
応性気体がこの筒状空間よりもれて隣の反応室空間に混
入することを防いでいる。このため本発明は高周波また
は直流電界を併用し、共鳴エネルギーの共鳴がなくなっ
た後も反応性気体の活性状態を筒状空間内で十分持続す
るようにプラズマ放電エネルギを反応性気体に与える。
さらに被膜形成中または被膜形成前後の基板の移設を広
域ターボ分子ポンプによる排気と同時に実施する。 【00010】 【課題を解決するための手段】本発明の半導体チャネル
及び該半導体チャネルに隣接した絶縁層を有する薄膜型
絶縁ゲイトFETを作製する方法においては、互いに遮
断された第1の反応室と第2の反応室を有する多室形C
VD堆積装置を設け、該多室形CVD堆積装置の第1の
反応室において、第1の反応性ガスを供給することによ
り、酸素または窒素を含む絶縁層を形成し、該多室形C
VD堆積装置の第2の反応室において、第2の反応性ガ
スを供給することにより、前記絶縁層に隣接してチャネ
ル形成用の非単結晶半導体層を形成し、第1の反応室で
は前記絶縁層のみが形成され、且つ第2の反応室では前
記非単結晶半導体層のみが形成されるようにする。ま
た、他の面からみれば、互いに遮断された第1の反応室
と第2の反応室を有する多室形CVD堆積装置を設け、
該多室形CVD堆積装置の第1の反応室において、第1
の反応性ガスを供給することにより、チャネル形成用の
非単結晶半導体層を形成し、該多室形CVD堆積装置の
第2の反応室において、第2の反応性ガスを供給するこ
とにより、前記非単結晶半導体層に隣接して、酸素また
は窒素を含む絶縁層を形成し、第1の反応室では前記非
単結晶半導体層のみが形成され、且つ第2の反応室では
前記絶縁層のみが形成されるようにする。 【00011】 【作用】するとこのECR技術により形成される反応空
間の圧力は1×10-2〜5×10-5、特に好ましくは1
×10-3〜1×10-4torrとこれまで作られてきた
プラズマグロー放電法による圧力(0.1〜0.5to
rr)よりも1桁以上も低い反応をするため、1つの反
応工程より次の反応工程に移す際、反応容器内における
残留不純物ガスが少ない。このため従来グロ−放電プラ
ズマCVD法で知られる如く、PまたはN型の半導体層
を形成した後、次の半導体層を形成する前工程として、
それぞれの被膜が互いに混入してしまうことを防ぐため
に被膜形成後それぞれの反応空間を十分真空引きをし、
その後それぞれの反応空間を仕切っているゲ−ト弁を開
くという工程を必要としない。そのため第1の被膜が例
えばPまたはN型の第1の非単結晶半導体被膜であった
場合、この被膜の形成後、単に反応性気体導入を中止す
るのみで、その隣に位置する第2の反応空間へ被形成面
を有する基板を移設させることができ、工業的なスル−
プットを著しく向上させることができる。 【00012】例えばアモルファスシリコン半導体を直
接励起型のグロー放電プラズマCVD法のみで形成せん
とする場合は、その成長速度は1Å(オングストロー
ム)/ 秒であり、かつマルチチャンバ方式における1つ
の反応室より隣の反応室に移すに際し、それぞれの反応
空間を10-5〜10-6torrの高真空引きをする。し
かし、本発明のECRを用いたマルチチャンバ方式にお
いては、1つの反応空間より他の反応空間に基板を連続
的にまたは実質的に連続的に移設することが可能とな
る。 【00013】さらに、本発明において、PまたはN型
の半導体層が形成された面上にECR法にてI型半導体
層(真性または実質的に真性またはPまたはN型の半導
体層よりも十分不純物濃度の低い半導体層)を形成する
と、このI型半導体層の形成に際しスパッタ作用がない
ため、きわめて急峻なPIまたはNI接合界面を形成す
ることができる。その結果、本発明方法で作られたPI
N接合を用いて光電変換装置を作製すると、きわめて高
変換効率を期待できる。実験的にも1.05cm2 にて
12.9%の変換効率を得ることができた。 【0010】さらにサイクロトロン共鳴は不活性気体ま
たは非生成物気体( 分解または反応をしてもそれ自体は
気体しか生じない気体) を用いる。不活性気体としては
アルゴンが代表的なものである。しかしヘリュ−ム、ネ
オン、クリプトンを用い、さらにまた、添加物としてS
ix O2-x (0≦x<2)、Si3 N4-x (0<x<を
形するために不活性気体に加えて微量のO、Nを添加し
て用いてもよい。 【0011】また反応性気体としては生成物気体( 分解
または反応をして固体を生成する気体) を用いる。この
生成物気体としては、珪化物気体はSin H2n+2(n≧
1)、SiFn (n≧2)、SiHn F4-n (1<n<
4)、, ゲルマニュ−ム化物はGeH4 、GeF4 、G
eHn F4-n (n=1、2、3)、Si(CH3 )nH
4-n (n=1、2、3、4)、SnCl4 、SnF2 、
SnF2 、SnF4 がその代表的なものである。さら
に、添加物として生成物気体に他の生成物気体であるB
2 H6 、BF3 またはPH3 、AsH3 等のドーピング
用気体を加えることによりP型の半導体およびN型の半
導体を形成した。 【0012】これらの非生成物気体をサイクロトロン共
鳴をさせて活性化せしめ、この共鳴領域より外部の反応
空間で生成物気体と混合し、励起エネルギを生成物気体
に移す。すると生成物気体はきわめて大きい電磁エネル
ギを受けるため、生成物気体をほぼ100%活性化させ
ることができ、かつ自らがそのエネルギを運動エネルギ
ではなく内在する活性化エネルギとして保持できる。さ
らに室温〜700℃の温度で基板を加熱することによ
り、この基板上の被形成面上に被膜を形成させることが
できる。 【0013】以下に実施例に従い本発明を示す。 【0014】 【実施例1】図1は本発明のサイクロトロン共鳴型プラ
ズマCVD 装置の概要を示す。 【0015】図面において、ステンレス反応容器
(1’)は前方または後方にゲイト弁( 図示せず) を介
してロ−ド室、アンロ−ド室を設けている。そしてこの
ロ−ド室より図1の反応容器内に筒状空間を構成する枠
構造( 四方をステンレス金属または絶縁体で取り囲み活
性状態の反応性気体がこの外側の容器内壁にまで広がっ
てフレ−クの発生原因とならないようにする構造)(3
1)、(31’)を有する。さらに、この枠構造内に配
設されている基板ホルダ(10’)及びその両面に主面
に被膜形成されるようにして基板(10)を対をなして
設けている。図面では10枚の基板を5つのホルダ(1
0’)に配設している。そして容器(1’)の筒状空間
を反応空間(1)として設けている。この容器(1’)
側部には、ハロゲンランプヒ−タ(7)を有する加熱室
(7’)を設けている。石英窓(19)を通して赤外線
を枠構造及び基板(10)に照射し加熱する。さらに、
必要に応じグロー放電をも併設し得るため、この容器
(1’)の内側の上部及び下部に一対の網状電極(2
3)(23’)を有せしめ、ここに高周波または直流電
源(6)より13.56MHzまたは直流の電界を加え
る。 【0016】また非生成物気体を(18)より共鳴空間
(2)に供給する。この共鳴空間(2)はその外側に空
心コイル(ここではヘルムホルツコイルとして用いた)
(5)、(5’)を配し磁場を加える。この内側に冷却
管(12)を配している。同時にマイクロ波発振器
(3)によりアナライザ−(4)を経て、例えば2.4
5GHzのマイクロ波が石英窓(29)より共鳴空間
(2)に供給される。この空間では共鳴を起こすべく非
生成物気体としてアルゴンを(18)より加える。そし
て、その質量、周波数により決められた磁場( 例えば8
75ガウス) が空心コイル(5)、(5’)により加え
られる。 【0017】このため、アルゴンガスが励起して磁場に
よりピンチングすると同時に共鳴し、十分励起した後に
反応空間(1)へ電子および励起したアルゴンガスとし
て放出(21)される。この共鳴空間(2)の出口には
生成物気体がド−ピング系(13)より(16)を経て
複数のノズル(17)より反応空間内に放出(22)さ
れる。その結果、生成物気体(22)は電子および励起
気体(21)により励起され、活性化する。そしてこの
活性化した気体が共鳴空間(2)に逆流しないように絶
縁物のホモジナイザ(20)を設けて注意をした。加えて一
対の電極(23)(23’)により生じた高周波電界が
同時にこれら反応性気体に加えられる。 【0018】その結果、共鳴空間(2)と反応空間との
間には実質的にバッファ空間(30)を有し、反応空間
全体に電子および励起気体(21)が降り注ぐようにし
て放出させている。 【0019】すなわち共鳴空間と被形成面とが十分離れ
ていても( 一般的には20〜80cm)反応性気体の励
起状態を持続させることができるように努めた。( サイ
クロトロン共鳴のみを用いる場合は基板と共鳴空間端部
との距離が5〜15cmと短く、被膜の厚さの不均一性
を誘発する。) 【0020】また反応性気体を十分反応空間(1)で広
げ、かつサイクトロン共鳴をさせるため、反応空間
(1)、共鳴空間(2)の圧力を1×10-3〜1×10
-4torr例えば3×10-4torrとした。この圧力
はタ−ボ分子ポンプ(14)を併用して排気系(11)
のコントロ−ルバルブ(15)により真空ポンプ(9)
の排気量を調整して行った。 【0021】 【実験例1】この実験例は実施例1を用い、アモルファ
スシリコン膜を形成させたものである。 【0022】すなわち反応空間、高さ30cm、幅・奥
行き各35cmを有し、反応容器の内寸法は高さ40c
m、幅・奥行き各50cm、基板(20cm×30c
m、10枚)を1バッチとする。さらに、この反応空間
の圧力を3×10-4torrとし、非生成物気体として
(18)よりアルゴンを200cc/分で供給した。加
えてモノシランを(16)より80cc/分で供給し
た。真性の半導体とするため、B2 H6 /SiH 4を
0.1〜10PPM同時に添加してもよい。 【0023】移動の高周波エネルギは(6)より40W
の出力を用いて供給した。マイクロ波は2.45GHz
の周波数を有し、200〜800Wの出力例えば300
Wで供給した。磁場(五)、(五’)の共鳴強度は87
5±100ガウスの範囲で共鳴するように調整した。 【0024】基板(10)はガラス基板またはこの基板
上に透明導電膜が形成されたものを用いた。この被形成
面上に非単結晶半導体例えばアモルファスシリコン半導
体を形成し、不要気体を排気系(11)より放出した。
すると基板温度が250℃において被膜形成速度45Å
/秒を得ることができた。この速度はプラズマCVDの
みで得られる1.5Å(オングストローム)/秒に比べ
30倍の速さである。 【0025】この不純物をまったく添加していない場合
のアモルファスシリコン膜の電気特性として暗伝導度4
×10-10 (Scm-1)、光伝導度(AM1(100m
W/cm2 )の条件下)6×10-5(Scm-1)を得る
ことができた。この値は、これまで知られているプラズ
マCVD法におけるアモルファスシリコン膜と同様の特
性であり、PIN接合を有する光電変換装置のI型半導
体層としても用い得、光電変換装置とした場合も同様の
高い変換効率を期待することができ得る。 【0026】 【実験例2】図1のECR装置において、P型Six C
1-x (0<X<1)を非単結晶半導体を形成することを
試みた。 【0027】すなわち、アルゴンを共鳴空間に励起し生
成物全体である反応性気体としてH2 Si(CH3 )2
/SiH4 =1/7とし、B2 H6 /SiH4 =5/1
000とした。するとECRのマイクロ波出力が300
W、圧力3×10-4torr、基板温度180℃にし、
光学的Eg=2.4eV電気伝導度3×10-6(Scm
-1)を得ることができた。 【0028】その他は実験例1と同様である。 【0029】 【実験例3】図1のECR装置を用いてSix O
2-x (0≦x<2)またはSi3 N4-x (0≦x<4)
を形成した。 【0030】共鳴空間に酸素または窒素をアルゴンガス
とともに導入した。更に(10)よりSiH4 を導入し
た。すると、シランと酸素または窒素との比に従って、
Six O2-x (0≦x<2)またはSi3 N4-x (0≦
x<4)のxの値を決定することができる。x=0と
し、SiO2 、Si3 N4 を形成する場合は、酸素また
は窒素はアルゴンと等量導入すればよかった。その他は
実験例1と同じである。 【0031】 【実験例4】図1のECR装置を用いてN型微結晶化非
単結晶半導体を形成することを試みた。すなわち、Si
H4 /H2 =1/5〜1/40、例えば1/30、PH
3 /SiH4 =1/100とした。ECR出力400
W、圧力3×10-4torr、基板温度250℃とし
た。すると光学的なEg=1.65eV、電気電導度5
0(Scm-1)を得ることができた。特にECR方式に
おいては、マイクロ波出力を大きくしても基板に対する
スパッタ効果がないため、平均粒径が大きく100〜3
00Å(オングストローム)を有するより多結晶化しや
すく、結果として結晶化度もグロ−放電プラズマCVD
法において約50%であるものを70%にまで高めるこ
とが可能となった。さらに希釈する水素の量を比較する
と、グロ−放電法とプラズマCVD法においてはSiH
4 /H2 =1/80〜1/300と大きく水素で希釈し
たが、ECR法においてはSiH4 /H2 =1/5〜1
/40においても十分な微結晶構造を有する半導体を作
ることができた。その他は実験例1と同様である。 【0032】 【実施例2】この実施例は、図1を用いて試みられた実
施例1(実験例1〜4)を一体化し、マルチチャンバ方
式としたものである。 【0033】このマルチチャンバ方式に関しては、本発
明人の出願による特許( USP4,505,950〔1
985.3.19〕、USP4,492,716〔19
85.1.8〕) にすでに明らかである。しかし、この
実施例では、特にこのマルチチャンバ方式とECR法と
を一体化せしめ、そこに従来以上に優れたマルチチャン
バ方式を得ることができた。図2に従い本発明を記す。 【0034】図2は系I、II、III、IV、Vを示
す。ここではロ−ド室(系I, I')、第1の被膜、例
えばP型半導体形成用反応系(系II)、第2の被膜例
えばI型半導体形成用反応室(系III)、第3の被膜
例えばN型半導体形成用反応系(系IV)、アンロ−ド
系(系V, V' )を有し、複数の被膜の積層構造を有せ
しめるための被膜の作製例である。そして例えばPIN
接合を積層体として得ることがてきる。 【0035】各系の室は(1'-1'),(1'-1),(1'-2),・・・
(1'-5),(1'-5')をそれぞれ有し、特に(1-2),(1-3),(1-
4) は反応空間を構成している。またロ−ド側の空間と
して(1-1'),(1-1)を有し、またアンロ−ド側の空間とし
て(1-5),(1-5')を有する。ド−ピング系(13-2),(13-3),
(13-4)を有する。さらに排気系(11)としてタ−ボ分子ポ
ンプ(14-1),(14-2),・・・(14-5)、真空ポンプ(9-1),(9
-2),・・・(9-5) を有する。系(I’)、(V’)はロ
ード、アンロード室であり、これらの図示は省略してい
る。 【0036】ECR用マイクロ波は系II、III、I
Vの少なくとも1つここではすべてに対し(8-2),(8-3),
(8-4) として設けられ、ヘルムホルツコイル(5-2),(5'-
2),・・として加えられている。そして共鳴空間(2-2),
(2-3),(2-4) を有し、アルゴンガスまたはこれと非生成
物気体との混合ガス(18-2),(18-3),(18-4)として加えら
れている。 【0037】それぞれのチャンバ(1-1) と(1-2) の間に
はバッファ空間(25-2)が設けられ、また(1-2) と(1-3)
との間にはバッファ空間(25-3)が、また(1-3) と(1-4)
との間にはバッファ空間(25-4)、さらに(1-4) と(1-5)
との間にバッファ空間(25-5)を有する。これらのバッフ
ァ空間は基板(10)および基板ホルダ(筒状空間を構成す
る枠構造体)(31)が所定のチャンバ(反応容器)にて被
膜形成後隣のチャンバへの移設を容易にし、また被膜形
成中において1つの空間の不純物、反応生成物が隣の反
応空間に混入しないよう気体の平均自由工程より巾広と
し、実質的にそれぞれの反応空間(1-1),・・・(1-5) を
互いに離間させている。さらにロ−ド室(1-1')とロ−ド
バッファ室(1-1) 間のゲ−ト弁(25-1)、アンロ−ドバッ
ファ室(1-5) とアンロ−ド室(1-5')間のゲ−ト弁(25-6)
は基板、基板ホルダのロ−ド、アンロ−ドの際、大気が
反応空間(1-2) ・・・(1-4) に混入しないようにさせ
た。 【0038】さらにこの系II、III、IVの被膜形
成はPIN接合を有する光電変換装置を作らんとする場
合は、それぞれ実験例2、実験例1および実験例3に対
応する。 【0039】さらにこの各被膜を各チャンバ(1-2),(1-
3),(1-4) で形成してしまった後、このECR CVD
法においては生成物気体の供給を止める。そしてマイク
ロ波エネルギの供給を停止する。さらに非生成物気体の
アルゴンを供給し続け、または一時的に停止した後それ
までの系を被膜形成時と同様に十分に連続真空引きせし
め続け、基板(10)および膜構造を有する基板ホルダ(31)
とを移動機構( 図面では省略) により隣の反応室に移動
している。 【0040】かかる工程のみによっても、PI接合界面ま
たNI接合界面における不純物の混合はこれまでのグロ−
放電プラズマCVD 法に比べきわめて少ないことが判明し
た。 【0041】そのため、光電変換装置としての変換効率
12.9%(1.05cm2)( 開放電圧0.92V,短絡電流密度18.4mA
/cm2 曲線因子0.76) を得ることができた。 【0042】かかる高効率を得ることができた理由とし
て、ECR CVD法においては被膜形成に関し被形成
面を反応性気体がスパッタしないためであると推定され
る。さらに被膜形成時の圧力がグロ−放電プラズマで知
られる如く、0.1 〜0.5torrの1/100 またはそれ以下の
1×10-3〜1×10-5torr例えば3×10-4torrであること
である。その結果、反応性気体の導入を止めると、これ
までのグロ−放電プラズマCVD 法に比べ1/100 以下の時
間で不純物、活性反応性気体のタ−ボポンプによるチャ
ンバ等よりの脱ガス化が可能となったことである。 【0043】 【実施例3】この実施例は薄膜型絶縁ゲイト型電界効果
半導体装置の作製方法に用いるもので、実施例2におい
て系IIの反応区間で半導体膜を形成し、その上に系I
IIにて窒化珪素膜(Si3N4) を形成する。さらに系IV
にて酸化珪素(SiO2)を形成したものである。それぞれの
被膜の形成は実施例1における実験例1,2 および3に従
った。 【0044】かくして基板上に半導体膜、さらにその上
に2層のゲイト絶縁膜を積層して設ける。 【0045】さらにかかる構造とするとそれぞれの反応
区間に真空ゲ−ト弁を設けるマルチチャンバ方式に比べ
てゲ−ト弁を2ケも省略することができるため、製造装
置として低価格化を期待できる。1つのチャンバより隣
のチャンバへの移設も3分以内に行うことができ、スル
−プットを向上させることができる等の大きな特徴を有
する。 以上の本発明の実施例において、さらにその変
形として、まずP型の半導体を光CVD 法または公知のグ
ロ−放電プラズマCVD 法により形成する。さらにI型の
半導体膜をECR CVD 法により0.7 μ形成した。最後にN
型の微結晶化した半導体をECR CVD 法により形成するこ
とも有効である。 【0046】 【発明の効果】一般にグロ−放電法では0.1 〜0.01μの
大きさのピンホ−ルが被膜中に観察されやすいが、本発
明のサイクロトロン共鳴型プラズマCVD 装置ではこのピ
ンホ−ル数は約1/10に減少( ×100 の暗視野にて平均1
〜3ケ/視野)させることができた。 【0047】本発明はマルチチャンバ方式にてECR CVD
法をそれぞれのチャンバで行った。そのため従来公知の
グロ−放電法やプラズマを用いたマルチチャンバ方式に
比べて多量生産が可能となり、かつ形成された被膜中の
PIまたはNI接合界面も急峻となり、また被膜形成速度が
大きいためI層中に不本意に混入する酸素、窒素の量を
それぞれ5×1018cm-3以下とすることができるようにな
った。 【0048】サイクロトロン共鳴を用いているため、大
きい被膜成長速度を得ることができる。 【0049】半導体装置としてPIN または NIP接合を有
する光電変換装置、発光素子MIS.FET(電界効果半導体装
置),SL発光素子( ス−パ−ラティス素子) とし得る。さ
らに、その応用として、その他半導体レ−ザまたは光集
積回路に対しても本発明は有効である。 【0050】また本発明のサイクロトロン共鳴を用いた
プラズマCVD 法に加えて、光源として低圧水銀灯(185nm
の波長を有する) さらにはエキシマレ−ザ( 波長100 〜
400nm), アルゴンレ−ザ、窒素レ−ザ等の光を用いて光
CVD 作用をも併用してよいことはいうまでもない。 【0051】生成物気体をモノシランでなくジシランま
たはモノシランと弗化シラン(Si2F6) の混合気体とする
と、さらに被膜成長速度の向上を期待できる。 【0052】本発明において、基板としてはシリコン半
導体、ガラス基板、プラスチック基板、ステンレス基板
とし、またはこれらの上に電極が設けられた構造を用い
得る。 【0053】また形成されるアモルファス半導体もSiの
みならず、SixGe1-x (0<X<1),SixSn1-x(0<X<1),CxGe1-x
(0<X<1) またはそれらの真性または実質的に真性、Pま
たはN型の半導体であってもよい。
下に保持された複数の反応容器が互いに連結して設けら
れたマルチチャンバ方式の電子サイクロトロン共鳴を利
用して、被膜を形成する方法に関する。 【0002】本発明は複数の反応容器間にゲート弁を設
けることなく筒状空間を有せしめ、実質的に複数の被膜
間の不純物等が被膜形成の際、互いに混入することを少
なくまたは除去した被膜作製方法に関する。 【0003】 【従来の技術】気相反応による薄膜形成技術として、高
周波または直流電界により反応性気体を活性にさせるグ
ロ−放電のみを利用したプラズマCVD法が知られてい
る。この方法は、従来の熱CVD法に比べ、低温での被
膜形成が可能である点で優れている。 【0004】さらに形成されている被膜がアモルファス
シリコン半導体等においては同時に再結合中心中和用の
水素またはハロゲン元素を含有させることができるた
め、良好なPI、NIまたはPN接合を作り得る。 【0005】しかし、かかるグロ−放電CVD法におい
ては、被膜の形成速度がきわめて遅く、実用上その成長
速度を10〜500倍にすることが求められていた。 【0006】他方、10-2〜10-5torrのいわゆる
1×10-2torr以下の高真空に保持する圧力で被膜
形成がなされる電子サイクロトロン共鳴を用いたCVD
法が知られている。この方法は5000Å(オングスト
ローム)〜10μもの厚い膜厚の被膜形成を10〜10
0Å(オングストローム)/秒と高速度で行い得る。し
かし複数の被膜を異なった反応空間で形成するに際し、
第1の反応空間で第1の被膜を形成後、この被膜表面を
大気に触れさせることなく第2の反応空間に移設し、第
1の被膜上に第2の被膜を積層するいわゆるマルチチャ
ンバ方式は知られていないばかりか、かかる方式におい
て、被膜形成中第1の反応空間と第2の反応空間の間を
ゲ−ト弁でしきることなく実施する試みもない。また、
この電子サイクロトロン共鳴を用いた被膜形成方法にお
いて、水素またはハロゲン元素が添加されたSix C
1-x (0<X<1) の形成例も、微結晶またはセミアモ
ルファス構造のPまたはN型のシリコン半導体を形成し
た例も知られていない。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの問題
を解決するため、アルゴン等の非生成物気体の活性化を
サイクロトロン共鳴を用いて行う。そしてその結果発生
した電子または活性化気体により生成物気体を構成する
反応性気体の活性化、分解または反応を行なわしめて、
その前工程で基板上に形成されている第1の被膜上に第
2の被膜をこの表面にグロー放電CVDで生じ得るスパ
ッタ(損傷)効果を軽減または除去して積層する。さら
に必要に応じこの第2の被膜上に第3の被膜を同様にし
て積層する方法に関する。 【0008】本発明は半導体層をサイクロトロン共鳴を
用いて形成する際、その前工程で形成された被膜の被形
成面を大気に触れさせることなくこの表面を1×10-2
以下好ましくは1×10-3torr以下の真空度で保持
しつつ移設し、この被形成面上に第2の被膜を形成す
る。その結果、複数の半導体層の境界でお互いの材料が
混合することなく、またその境界領域に低級酸化物また
は低級窒化物のバリア層が形成されることを防いでい
る。 【0009】さらに本発明はこの電子サイクロトロン共
鳴を用いた気相被膜形成方法(以下ECR CVD法と
いう)に加えて、反応空間を筒状空間とし、この活性反
応性気体がこの筒状空間よりもれて隣の反応室空間に混
入することを防いでいる。このため本発明は高周波また
は直流電界を併用し、共鳴エネルギーの共鳴がなくなっ
た後も反応性気体の活性状態を筒状空間内で十分持続す
るようにプラズマ放電エネルギを反応性気体に与える。
さらに被膜形成中または被膜形成前後の基板の移設を広
域ターボ分子ポンプによる排気と同時に実施する。 【00010】 【課題を解決するための手段】本発明の半導体チャネル
及び該半導体チャネルに隣接した絶縁層を有する薄膜型
絶縁ゲイトFETを作製する方法においては、互いに遮
断された第1の反応室と第2の反応室を有する多室形C
VD堆積装置を設け、該多室形CVD堆積装置の第1の
反応室において、第1の反応性ガスを供給することによ
り、酸素または窒素を含む絶縁層を形成し、該多室形C
VD堆積装置の第2の反応室において、第2の反応性ガ
スを供給することにより、前記絶縁層に隣接してチャネ
ル形成用の非単結晶半導体層を形成し、第1の反応室で
は前記絶縁層のみが形成され、且つ第2の反応室では前
記非単結晶半導体層のみが形成されるようにする。ま
た、他の面からみれば、互いに遮断された第1の反応室
と第2の反応室を有する多室形CVD堆積装置を設け、
該多室形CVD堆積装置の第1の反応室において、第1
の反応性ガスを供給することにより、チャネル形成用の
非単結晶半導体層を形成し、該多室形CVD堆積装置の
第2の反応室において、第2の反応性ガスを供給するこ
とにより、前記非単結晶半導体層に隣接して、酸素また
は窒素を含む絶縁層を形成し、第1の反応室では前記非
単結晶半導体層のみが形成され、且つ第2の反応室では
前記絶縁層のみが形成されるようにする。 【00011】 【作用】するとこのECR技術により形成される反応空
間の圧力は1×10-2〜5×10-5、特に好ましくは1
×10-3〜1×10-4torrとこれまで作られてきた
プラズマグロー放電法による圧力(0.1〜0.5to
rr)よりも1桁以上も低い反応をするため、1つの反
応工程より次の反応工程に移す際、反応容器内における
残留不純物ガスが少ない。このため従来グロ−放電プラ
ズマCVD法で知られる如く、PまたはN型の半導体層
を形成した後、次の半導体層を形成する前工程として、
それぞれの被膜が互いに混入してしまうことを防ぐため
に被膜形成後それぞれの反応空間を十分真空引きをし、
その後それぞれの反応空間を仕切っているゲ−ト弁を開
くという工程を必要としない。そのため第1の被膜が例
えばPまたはN型の第1の非単結晶半導体被膜であった
場合、この被膜の形成後、単に反応性気体導入を中止す
るのみで、その隣に位置する第2の反応空間へ被形成面
を有する基板を移設させることができ、工業的なスル−
プットを著しく向上させることができる。 【00012】例えばアモルファスシリコン半導体を直
接励起型のグロー放電プラズマCVD法のみで形成せん
とする場合は、その成長速度は1Å(オングストロー
ム)/ 秒であり、かつマルチチャンバ方式における1つ
の反応室より隣の反応室に移すに際し、それぞれの反応
空間を10-5〜10-6torrの高真空引きをする。し
かし、本発明のECRを用いたマルチチャンバ方式にお
いては、1つの反応空間より他の反応空間に基板を連続
的にまたは実質的に連続的に移設することが可能とな
る。 【00013】さらに、本発明において、PまたはN型
の半導体層が形成された面上にECR法にてI型半導体
層(真性または実質的に真性またはPまたはN型の半導
体層よりも十分不純物濃度の低い半導体層)を形成する
と、このI型半導体層の形成に際しスパッタ作用がない
ため、きわめて急峻なPIまたはNI接合界面を形成す
ることができる。その結果、本発明方法で作られたPI
N接合を用いて光電変換装置を作製すると、きわめて高
変換効率を期待できる。実験的にも1.05cm2 にて
12.9%の変換効率を得ることができた。 【0010】さらにサイクロトロン共鳴は不活性気体ま
たは非生成物気体( 分解または反応をしてもそれ自体は
気体しか生じない気体) を用いる。不活性気体としては
アルゴンが代表的なものである。しかしヘリュ−ム、ネ
オン、クリプトンを用い、さらにまた、添加物としてS
ix O2-x (0≦x<2)、Si3 N4-x (0<x<を
形するために不活性気体に加えて微量のO、Nを添加し
て用いてもよい。 【0011】また反応性気体としては生成物気体( 分解
または反応をして固体を生成する気体) を用いる。この
生成物気体としては、珪化物気体はSin H2n+2(n≧
1)、SiFn (n≧2)、SiHn F4-n (1<n<
4)、, ゲルマニュ−ム化物はGeH4 、GeF4 、G
eHn F4-n (n=1、2、3)、Si(CH3 )nH
4-n (n=1、2、3、4)、SnCl4 、SnF2 、
SnF2 、SnF4 がその代表的なものである。さら
に、添加物として生成物気体に他の生成物気体であるB
2 H6 、BF3 またはPH3 、AsH3 等のドーピング
用気体を加えることによりP型の半導体およびN型の半
導体を形成した。 【0012】これらの非生成物気体をサイクロトロン共
鳴をさせて活性化せしめ、この共鳴領域より外部の反応
空間で生成物気体と混合し、励起エネルギを生成物気体
に移す。すると生成物気体はきわめて大きい電磁エネル
ギを受けるため、生成物気体をほぼ100%活性化させ
ることができ、かつ自らがそのエネルギを運動エネルギ
ではなく内在する活性化エネルギとして保持できる。さ
らに室温〜700℃の温度で基板を加熱することによ
り、この基板上の被形成面上に被膜を形成させることが
できる。 【0013】以下に実施例に従い本発明を示す。 【0014】 【実施例1】図1は本発明のサイクロトロン共鳴型プラ
ズマCVD 装置の概要を示す。 【0015】図面において、ステンレス反応容器
(1’)は前方または後方にゲイト弁( 図示せず) を介
してロ−ド室、アンロ−ド室を設けている。そしてこの
ロ−ド室より図1の反応容器内に筒状空間を構成する枠
構造( 四方をステンレス金属または絶縁体で取り囲み活
性状態の反応性気体がこの外側の容器内壁にまで広がっ
てフレ−クの発生原因とならないようにする構造)(3
1)、(31’)を有する。さらに、この枠構造内に配
設されている基板ホルダ(10’)及びその両面に主面
に被膜形成されるようにして基板(10)を対をなして
設けている。図面では10枚の基板を5つのホルダ(1
0’)に配設している。そして容器(1’)の筒状空間
を反応空間(1)として設けている。この容器(1’)
側部には、ハロゲンランプヒ−タ(7)を有する加熱室
(7’)を設けている。石英窓(19)を通して赤外線
を枠構造及び基板(10)に照射し加熱する。さらに、
必要に応じグロー放電をも併設し得るため、この容器
(1’)の内側の上部及び下部に一対の網状電極(2
3)(23’)を有せしめ、ここに高周波または直流電
源(6)より13.56MHzまたは直流の電界を加え
る。 【0016】また非生成物気体を(18)より共鳴空間
(2)に供給する。この共鳴空間(2)はその外側に空
心コイル(ここではヘルムホルツコイルとして用いた)
(5)、(5’)を配し磁場を加える。この内側に冷却
管(12)を配している。同時にマイクロ波発振器
(3)によりアナライザ−(4)を経て、例えば2.4
5GHzのマイクロ波が石英窓(29)より共鳴空間
(2)に供給される。この空間では共鳴を起こすべく非
生成物気体としてアルゴンを(18)より加える。そし
て、その質量、周波数により決められた磁場( 例えば8
75ガウス) が空心コイル(5)、(5’)により加え
られる。 【0017】このため、アルゴンガスが励起して磁場に
よりピンチングすると同時に共鳴し、十分励起した後に
反応空間(1)へ電子および励起したアルゴンガスとし
て放出(21)される。この共鳴空間(2)の出口には
生成物気体がド−ピング系(13)より(16)を経て
複数のノズル(17)より反応空間内に放出(22)さ
れる。その結果、生成物気体(22)は電子および励起
気体(21)により励起され、活性化する。そしてこの
活性化した気体が共鳴空間(2)に逆流しないように絶
縁物のホモジナイザ(20)を設けて注意をした。加えて一
対の電極(23)(23’)により生じた高周波電界が
同時にこれら反応性気体に加えられる。 【0018】その結果、共鳴空間(2)と反応空間との
間には実質的にバッファ空間(30)を有し、反応空間
全体に電子および励起気体(21)が降り注ぐようにし
て放出させている。 【0019】すなわち共鳴空間と被形成面とが十分離れ
ていても( 一般的には20〜80cm)反応性気体の励
起状態を持続させることができるように努めた。( サイ
クロトロン共鳴のみを用いる場合は基板と共鳴空間端部
との距離が5〜15cmと短く、被膜の厚さの不均一性
を誘発する。) 【0020】また反応性気体を十分反応空間(1)で広
げ、かつサイクトロン共鳴をさせるため、反応空間
(1)、共鳴空間(2)の圧力を1×10-3〜1×10
-4torr例えば3×10-4torrとした。この圧力
はタ−ボ分子ポンプ(14)を併用して排気系(11)
のコントロ−ルバルブ(15)により真空ポンプ(9)
の排気量を調整して行った。 【0021】 【実験例1】この実験例は実施例1を用い、アモルファ
スシリコン膜を形成させたものである。 【0022】すなわち反応空間、高さ30cm、幅・奥
行き各35cmを有し、反応容器の内寸法は高さ40c
m、幅・奥行き各50cm、基板(20cm×30c
m、10枚)を1バッチとする。さらに、この反応空間
の圧力を3×10-4torrとし、非生成物気体として
(18)よりアルゴンを200cc/分で供給した。加
えてモノシランを(16)より80cc/分で供給し
た。真性の半導体とするため、B2 H6 /SiH 4を
0.1〜10PPM同時に添加してもよい。 【0023】移動の高周波エネルギは(6)より40W
の出力を用いて供給した。マイクロ波は2.45GHz
の周波数を有し、200〜800Wの出力例えば300
Wで供給した。磁場(五)、(五’)の共鳴強度は87
5±100ガウスの範囲で共鳴するように調整した。 【0024】基板(10)はガラス基板またはこの基板
上に透明導電膜が形成されたものを用いた。この被形成
面上に非単結晶半導体例えばアモルファスシリコン半導
体を形成し、不要気体を排気系(11)より放出した。
すると基板温度が250℃において被膜形成速度45Å
/秒を得ることができた。この速度はプラズマCVDの
みで得られる1.5Å(オングストローム)/秒に比べ
30倍の速さである。 【0025】この不純物をまったく添加していない場合
のアモルファスシリコン膜の電気特性として暗伝導度4
×10-10 (Scm-1)、光伝導度(AM1(100m
W/cm2 )の条件下)6×10-5(Scm-1)を得る
ことができた。この値は、これまで知られているプラズ
マCVD法におけるアモルファスシリコン膜と同様の特
性であり、PIN接合を有する光電変換装置のI型半導
体層としても用い得、光電変換装置とした場合も同様の
高い変換効率を期待することができ得る。 【0026】 【実験例2】図1のECR装置において、P型Six C
1-x (0<X<1)を非単結晶半導体を形成することを
試みた。 【0027】すなわち、アルゴンを共鳴空間に励起し生
成物全体である反応性気体としてH2 Si(CH3 )2
/SiH4 =1/7とし、B2 H6 /SiH4 =5/1
000とした。するとECRのマイクロ波出力が300
W、圧力3×10-4torr、基板温度180℃にし、
光学的Eg=2.4eV電気伝導度3×10-6(Scm
-1)を得ることができた。 【0028】その他は実験例1と同様である。 【0029】 【実験例3】図1のECR装置を用いてSix O
2-x (0≦x<2)またはSi3 N4-x (0≦x<4)
を形成した。 【0030】共鳴空間に酸素または窒素をアルゴンガス
とともに導入した。更に(10)よりSiH4 を導入し
た。すると、シランと酸素または窒素との比に従って、
Six O2-x (0≦x<2)またはSi3 N4-x (0≦
x<4)のxの値を決定することができる。x=0と
し、SiO2 、Si3 N4 を形成する場合は、酸素また
は窒素はアルゴンと等量導入すればよかった。その他は
実験例1と同じである。 【0031】 【実験例4】図1のECR装置を用いてN型微結晶化非
単結晶半導体を形成することを試みた。すなわち、Si
H4 /H2 =1/5〜1/40、例えば1/30、PH
3 /SiH4 =1/100とした。ECR出力400
W、圧力3×10-4torr、基板温度250℃とし
た。すると光学的なEg=1.65eV、電気電導度5
0(Scm-1)を得ることができた。特にECR方式に
おいては、マイクロ波出力を大きくしても基板に対する
スパッタ効果がないため、平均粒径が大きく100〜3
00Å(オングストローム)を有するより多結晶化しや
すく、結果として結晶化度もグロ−放電プラズマCVD
法において約50%であるものを70%にまで高めるこ
とが可能となった。さらに希釈する水素の量を比較する
と、グロ−放電法とプラズマCVD法においてはSiH
4 /H2 =1/80〜1/300と大きく水素で希釈し
たが、ECR法においてはSiH4 /H2 =1/5〜1
/40においても十分な微結晶構造を有する半導体を作
ることができた。その他は実験例1と同様である。 【0032】 【実施例2】この実施例は、図1を用いて試みられた実
施例1(実験例1〜4)を一体化し、マルチチャンバ方
式としたものである。 【0033】このマルチチャンバ方式に関しては、本発
明人の出願による特許( USP4,505,950〔1
985.3.19〕、USP4,492,716〔19
85.1.8〕) にすでに明らかである。しかし、この
実施例では、特にこのマルチチャンバ方式とECR法と
を一体化せしめ、そこに従来以上に優れたマルチチャン
バ方式を得ることができた。図2に従い本発明を記す。 【0034】図2は系I、II、III、IV、Vを示
す。ここではロ−ド室(系I, I')、第1の被膜、例
えばP型半導体形成用反応系(系II)、第2の被膜例
えばI型半導体形成用反応室(系III)、第3の被膜
例えばN型半導体形成用反応系(系IV)、アンロ−ド
系(系V, V' )を有し、複数の被膜の積層構造を有せ
しめるための被膜の作製例である。そして例えばPIN
接合を積層体として得ることがてきる。 【0035】各系の室は(1'-1'),(1'-1),(1'-2),・・・
(1'-5),(1'-5')をそれぞれ有し、特に(1-2),(1-3),(1-
4) は反応空間を構成している。またロ−ド側の空間と
して(1-1'),(1-1)を有し、またアンロ−ド側の空間とし
て(1-5),(1-5')を有する。ド−ピング系(13-2),(13-3),
(13-4)を有する。さらに排気系(11)としてタ−ボ分子ポ
ンプ(14-1),(14-2),・・・(14-5)、真空ポンプ(9-1),(9
-2),・・・(9-5) を有する。系(I’)、(V’)はロ
ード、アンロード室であり、これらの図示は省略してい
る。 【0036】ECR用マイクロ波は系II、III、I
Vの少なくとも1つここではすべてに対し(8-2),(8-3),
(8-4) として設けられ、ヘルムホルツコイル(5-2),(5'-
2),・・として加えられている。そして共鳴空間(2-2),
(2-3),(2-4) を有し、アルゴンガスまたはこれと非生成
物気体との混合ガス(18-2),(18-3),(18-4)として加えら
れている。 【0037】それぞれのチャンバ(1-1) と(1-2) の間に
はバッファ空間(25-2)が設けられ、また(1-2) と(1-3)
との間にはバッファ空間(25-3)が、また(1-3) と(1-4)
との間にはバッファ空間(25-4)、さらに(1-4) と(1-5)
との間にバッファ空間(25-5)を有する。これらのバッフ
ァ空間は基板(10)および基板ホルダ(筒状空間を構成す
る枠構造体)(31)が所定のチャンバ(反応容器)にて被
膜形成後隣のチャンバへの移設を容易にし、また被膜形
成中において1つの空間の不純物、反応生成物が隣の反
応空間に混入しないよう気体の平均自由工程より巾広と
し、実質的にそれぞれの反応空間(1-1),・・・(1-5) を
互いに離間させている。さらにロ−ド室(1-1')とロ−ド
バッファ室(1-1) 間のゲ−ト弁(25-1)、アンロ−ドバッ
ファ室(1-5) とアンロ−ド室(1-5')間のゲ−ト弁(25-6)
は基板、基板ホルダのロ−ド、アンロ−ドの際、大気が
反応空間(1-2) ・・・(1-4) に混入しないようにさせ
た。 【0038】さらにこの系II、III、IVの被膜形
成はPIN接合を有する光電変換装置を作らんとする場
合は、それぞれ実験例2、実験例1および実験例3に対
応する。 【0039】さらにこの各被膜を各チャンバ(1-2),(1-
3),(1-4) で形成してしまった後、このECR CVD
法においては生成物気体の供給を止める。そしてマイク
ロ波エネルギの供給を停止する。さらに非生成物気体の
アルゴンを供給し続け、または一時的に停止した後それ
までの系を被膜形成時と同様に十分に連続真空引きせし
め続け、基板(10)および膜構造を有する基板ホルダ(31)
とを移動機構( 図面では省略) により隣の反応室に移動
している。 【0040】かかる工程のみによっても、PI接合界面ま
たNI接合界面における不純物の混合はこれまでのグロ−
放電プラズマCVD 法に比べきわめて少ないことが判明し
た。 【0041】そのため、光電変換装置としての変換効率
12.9%(1.05cm2)( 開放電圧0.92V,短絡電流密度18.4mA
/cm2 曲線因子0.76) を得ることができた。 【0042】かかる高効率を得ることができた理由とし
て、ECR CVD法においては被膜形成に関し被形成
面を反応性気体がスパッタしないためであると推定され
る。さらに被膜形成時の圧力がグロ−放電プラズマで知
られる如く、0.1 〜0.5torrの1/100 またはそれ以下の
1×10-3〜1×10-5torr例えば3×10-4torrであること
である。その結果、反応性気体の導入を止めると、これ
までのグロ−放電プラズマCVD 法に比べ1/100 以下の時
間で不純物、活性反応性気体のタ−ボポンプによるチャ
ンバ等よりの脱ガス化が可能となったことである。 【0043】 【実施例3】この実施例は薄膜型絶縁ゲイト型電界効果
半導体装置の作製方法に用いるもので、実施例2におい
て系IIの反応区間で半導体膜を形成し、その上に系I
IIにて窒化珪素膜(Si3N4) を形成する。さらに系IV
にて酸化珪素(SiO2)を形成したものである。それぞれの
被膜の形成は実施例1における実験例1,2 および3に従
った。 【0044】かくして基板上に半導体膜、さらにその上
に2層のゲイト絶縁膜を積層して設ける。 【0045】さらにかかる構造とするとそれぞれの反応
区間に真空ゲ−ト弁を設けるマルチチャンバ方式に比べ
てゲ−ト弁を2ケも省略することができるため、製造装
置として低価格化を期待できる。1つのチャンバより隣
のチャンバへの移設も3分以内に行うことができ、スル
−プットを向上させることができる等の大きな特徴を有
する。 以上の本発明の実施例において、さらにその変
形として、まずP型の半導体を光CVD 法または公知のグ
ロ−放電プラズマCVD 法により形成する。さらにI型の
半導体膜をECR CVD 法により0.7 μ形成した。最後にN
型の微結晶化した半導体をECR CVD 法により形成するこ
とも有効である。 【0046】 【発明の効果】一般にグロ−放電法では0.1 〜0.01μの
大きさのピンホ−ルが被膜中に観察されやすいが、本発
明のサイクロトロン共鳴型プラズマCVD 装置ではこのピ
ンホ−ル数は約1/10に減少( ×100 の暗視野にて平均1
〜3ケ/視野)させることができた。 【0047】本発明はマルチチャンバ方式にてECR CVD
法をそれぞれのチャンバで行った。そのため従来公知の
グロ−放電法やプラズマを用いたマルチチャンバ方式に
比べて多量生産が可能となり、かつ形成された被膜中の
PIまたはNI接合界面も急峻となり、また被膜形成速度が
大きいためI層中に不本意に混入する酸素、窒素の量を
それぞれ5×1018cm-3以下とすることができるようにな
った。 【0048】サイクロトロン共鳴を用いているため、大
きい被膜成長速度を得ることができる。 【0049】半導体装置としてPIN または NIP接合を有
する光電変換装置、発光素子MIS.FET(電界効果半導体装
置),SL発光素子( ス−パ−ラティス素子) とし得る。さ
らに、その応用として、その他半導体レ−ザまたは光集
積回路に対しても本発明は有効である。 【0050】また本発明のサイクロトロン共鳴を用いた
プラズマCVD 法に加えて、光源として低圧水銀灯(185nm
の波長を有する) さらにはエキシマレ−ザ( 波長100 〜
400nm), アルゴンレ−ザ、窒素レ−ザ等の光を用いて光
CVD 作用をも併用してよいことはいうまでもない。 【0051】生成物気体をモノシランでなくジシランま
たはモノシランと弗化シラン(Si2F6) の混合気体とする
と、さらに被膜成長速度の向上を期待できる。 【0052】本発明において、基板としてはシリコン半
導体、ガラス基板、プラスチック基板、ステンレス基板
とし、またはこれらの上に電極が設けられた構造を用い
得る。 【0053】また形成されるアモルファス半導体もSiの
みならず、SixGe1-x (0<X<1),SixSn1-x(0<X<1),CxGe1-x
(0<X<1) またはそれらの真性または実質的に真性、Pま
たはN型の半導体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のサイクロトロン共鳴型プラズマCV
D装置を示す。 【図2】 本発明のサイクロトロン共鳴型プラズマCV
D装置を示す。 【符号の説明】 1 反応空間 1’ステンレス反応容器 2 共鳴空間 3 マイクロ波発振器 4 アナライザー 5、5’ 空心コイル 6 高周波または直流電源 7 ハロゲンランプヒータ 7’ 加熱室 9 真空ポンプ 10 基板 10’ 基板ホルダ 11 排気系 12 冷却管 13 ドーピング系 14 ターボポンプ 15 コントロールバルブ 18 非生成物気体 19 石英窓 20 ホモジナイザ 21 励起気体 22 生成物気体 23、23’ 網状電極 29 石英窓 30 バッファ空間 31、31’ 枠構造
D装置を示す。 【図2】 本発明のサイクロトロン共鳴型プラズマCV
D装置を示す。 【符号の説明】 1 反応空間 1’ステンレス反応容器 2 共鳴空間 3 マイクロ波発振器 4 アナライザー 5、5’ 空心コイル 6 高周波または直流電源 7 ハロゲンランプヒータ 7’ 加熱室 9 真空ポンプ 10 基板 10’ 基板ホルダ 11 排気系 12 冷却管 13 ドーピング系 14 ターボポンプ 15 コントロールバルブ 18 非生成物気体 19 石英窓 20 ホモジナイザ 21 励起気体 22 生成物気体 23、23’ 網状電極 29 石英窓 30 バッファ空間 31、31’ 枠構造
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 1.バッファ空間を介して連結された第1の反応室と第
2の反応室とを有し、電子サイクロトロン共鳴を用いて
被膜を形成する被膜形成装置であって、前記バッファ空間と前記第1及び第2の反応室との間に
はゲート弁が設けられておらず、 前記バッファ空間によ
って各反応室は互いに離間され、かつ反応生成物の互い
の反応室への混入が防止され、 各反応室は排気手段を独立に有し、該排気手段は、前記
反応室に接続されたターボ分子ポンプと、調節弁を介し
て前記ターボ分子ポンプに接続された真空ポンプとを有
することを特徴とする被膜形成装置。 2.バッファ空間を介して互いに連結された第1の反応
室と第2の反応室を有する被膜形成装置であって、 各反応室は、排気手段と、電子サイクロトロン共鳴を発
生させる共鳴空間と、反応空間と、前記共鳴空間に気体
を供給する第1の気体供給手段と、前記反応空間に気体
を供給する第2の気体供給手段と、前記共鳴空間にマイ
ロク波を導入するマイクロ波導入手段と、電子サイクロ
トロン共鳴を前記共鳴空間内につくり出すための磁場を
印加する磁場印加手段と、前記反応空間内に設けられた
基板保持手段と、を独立に有し、前記バッファ空間と前記第1及び第2の反応室との間に
はゲート弁が設けられておらず、 前記バッファ空間によ
って各反応空間は互いに離間され、かつ互いの反応空間
への反応生成物の混入が防止され、 前記排気手段は、各反応室に接続されたターボ分子ポン
プと、調節弁を介して前記ターボ分子ポンプに接続され
た真空ポンプとを有することを特徴とする被膜形成装
置。 3.請求項2において、前記第1の反応室又は前記第2
の反応室の少なくとも一方の反応室は、前記反応空間に
光を照射するための光源を有することを特徴とする被膜
形成装置。 4.請求項2において、前記第1の反応室又は前記第2
の反応室の少なくとも一方の反応室は、前記反応空間に
設けられた一対の対向する電極と、前記一対の対向する
電極に高周波電界または直流電界を形成するための電源
と、を有することを特徴とする被膜形成装置。 5.バッファ空間を介して連結され、排気手段を独立に
有する第1の反応室と第2の反応室とにおいて、電子サ
イクロトロン共鳴を用いて被膜を形成する方法であっ
て、前記バッファ空間と前記第1及び第2の反応室との間に
はゲート弁を設けず、 前記バッファ空間により互いの反
応室を離間して、互いの反応室への反応生成物の混入を
防ぐようにし、各反応室では、前記排気手段によって排
気しつつ、電子サイクロトロン共鳴を用いて各反応室内
に配置された基板の被処理面に被膜を形成し、 各反応室間で前記基板を移送する際は、前記基板を前記
バッファ空間を通過させて移送し、 前記排気手段は、前記反応容器に接続されたターボ分子
ポンプと、調節弁を介して前記ターボ分子ポンプに接続
された真空ポンプとを有し、前記調節弁により前記真空
ポンプの排気量を制御することを特徴とする被膜形成方
法。 6.請求項5において、前記第1の反応室又は第2の反
応室の少なくとも一方の反応室において、前記反応室に
光を照射しつつ、被膜を形成することを特徴とする被膜
形成方法。 7.請求項5において、前記第1の反応室又は第2の反
応室の少なくとも一方の反応室には、一対の対向する電
極が設けられ、前記一対の対向する電極間に高周波電界
または直流電界を形成しつつ、被膜を形成することを特
徴とする被膜形成方法。 8.請求項5において、各反応室において、前記排気手
段によって1×10−3〜1×10−4torrの圧力
に排気しつつ、被膜を形成することを特徴とする被膜形
成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8097479A JP2890029B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 被膜形成装置及び被膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8097479A JP2890029B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 被膜形成装置及び被膜形成方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5163240A Division JP2564754B2 (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 絶縁ゲイト型電界効果半導体装置の作製方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10236206A Division JP3088703B2 (ja) | 1998-08-24 | 1998-08-24 | 薄膜型半導体装置の作製方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08293474A JPH08293474A (ja) | 1996-11-05 |
JP2890029B2 true JP2890029B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=14193430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8097479A Expired - Lifetime JP2890029B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 被膜形成装置及び被膜形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2890029B2 (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4492716A (en) | 1979-08-16 | 1985-01-08 | Shunpei Yamazaki | Method of making non-crystalline semiconductor layer |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0132408A3 (en) * | 1983-07-26 | 1986-04-16 | Jim Auclair | Method and apparatus for growing layers or producing coatings on a substrate |
JPS60138909A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-23 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 気相反応被膜作製装置および作製方法 |
JPS60170234A (ja) * | 1984-02-15 | 1985-09-03 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 気相反応装置および気相反応被膜作製方法 |
JPH0766911B2 (ja) * | 1985-11-18 | 1995-07-19 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 被膜形成方法 |
-
1996
- 1996-03-27 JP JP8097479A patent/JP2890029B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4492716A (en) | 1979-08-16 | 1985-01-08 | Shunpei Yamazaki | Method of making non-crystalline semiconductor layer |
US4505950A (en) | 1979-08-16 | 1985-03-19 | Shunpei Yamazaki | Method of manufacturing a multiple-layer, non-single-crystalline semiconductor on a substrate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08293474A (ja) | 1996-11-05 |
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