JP3148910B2 - プラズマｃｖｄ成膜方法 - Google Patents
プラズマｃｖｄ成膜方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種アモルファスシリ
コン膜やＳｉＧｅX 膜、ＳｉＣX 膜、ＳｉＯX 膜等のケ
イ素化合物膜の成膜に適用されるプラズマＣＶＤ成膜方
法に関する。
コン膜やＳｉＧｅX 膜、ＳｉＣX 膜、ＳｉＯX 膜等のケ
イ素化合物膜の成膜に適用されるプラズマＣＶＤ成膜方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の膜の成膜には、例えば図
１に示すような、ガス導入系ａと排気系ｂが接続された
真空槽ｃ内に２個以上の電極ｄ、ｅを設け、その一方の
電極ｄに高周波電源ｆからマッチング回路ｉを介して高
周波電力を供給し、他方のトレイ形式のアース電位又は
バイアス電位の電極ｅ上に基板ｇを搭載した構成の装置
が使用されており、ガス導入系ａから導入される反応ガ
スとしては、シラン（ＳｉＨ4 、ＳｉＨ6 など）または
シランにホスフィン（ＰＨ3 ）、ボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）、
ゲルマン（ＧｅＨ4 ）、炭化水素（例えばＣＨ4 ）や酸
素を添加したガスが使用されている。該基板ｇに例えば
アモルファスシリコン膜を成膜する場合、該真空槽ｃ内
へ該ガス導入系ａを介してシランガスを反応ガスとして
導入し、その圧力が一定圧力に到達すると、高周波電源
ｆから電極ｄへ高周波電力を供給してこれら電極ｄ、ｅ
間にプラズマを発生させ、そのプラズマにより反応ガス
を分解して基板ｇへの成膜を行なっている。該高周波電
力には一般に１３．５６MHzが使用されているが、１MHZ
から５０MHz 程度が使用可能である。該基板ｇに堆積
するアモルファスシリコン膜の堆積速度を毎分３００オ
ングストローム以上に得ようとするには、高周波電源ｆ
からの投入電力を増加させねばならないが、投入電力の
増加に伴って気相重合が多くなり、基板以外の部分、特
に電極周囲での粉の発生が急激に増加する。この粉によ
り、成膜した膜のピンホールの発生、パーティクル増加
による最終デバイスの歩留り低下が起る。
１に示すような、ガス導入系ａと排気系ｂが接続された
真空槽ｃ内に２個以上の電極ｄ、ｅを設け、その一方の
電極ｄに高周波電源ｆからマッチング回路ｉを介して高
周波電力を供給し、他方のトレイ形式のアース電位又は
バイアス電位の電極ｅ上に基板ｇを搭載した構成の装置
が使用されており、ガス導入系ａから導入される反応ガ
スとしては、シラン（ＳｉＨ4 、ＳｉＨ6 など）または
シランにホスフィン（ＰＨ3 ）、ボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）、
ゲルマン（ＧｅＨ4 ）、炭化水素（例えばＣＨ4 ）や酸
素を添加したガスが使用されている。該基板ｇに例えば
アモルファスシリコン膜を成膜する場合、該真空槽ｃ内
へ該ガス導入系ａを介してシランガスを反応ガスとして
導入し、その圧力が一定圧力に到達すると、高周波電源
ｆから電極ｄへ高周波電力を供給してこれら電極ｄ、ｅ
間にプラズマを発生させ、そのプラズマにより反応ガス
を分解して基板ｇへの成膜を行なっている。該高周波電
力には一般に１３．５６MHzが使用されているが、１MHZ
から５０MHz 程度が使用可能である。該基板ｇに堆積
するアモルファスシリコン膜の堆積速度を毎分３００オ
ングストローム以上に得ようとするには、高周波電源ｆ
からの投入電力を増加させねばならないが、投入電力の
増加に伴って気相重合が多くなり、基板以外の部分、特
に電極周囲での粉の発生が急激に増加する。この粉によ
り、成膜した膜のピンホールの発生、パーティクル増加
による最終デバイスの歩留り低下が起る。
【０００３】粉の発生を抑制して高速成膜を行なう方法
として、図２のように高周波電力のＯＮ、ＯＦＦを繰り
返すパルス変調を行なう方法が提案されている（第４０
回応用物理学会関係連合講演会（１９９３年春季）３０
ａ−ＺＦ−４）。この方法により毎分２０００オングス
トロームの堆積速度までは粉の発生を抑えてａ−Ｓｉ：
Ｈ膜の成膜速度を増加させることが可能である。
として、図２のように高周波電力のＯＮ、ＯＦＦを繰り
返すパルス変調を行なう方法が提案されている（第４０
回応用物理学会関係連合講演会（１９９３年春季）３０
ａ−ＺＦ−４）。この方法により毎分２０００オングス
トロームの堆積速度までは粉の発生を抑えてａ−Ｓｉ：
Ｈ膜の成膜速度を増加させることが可能である。
【０００４】このパルス変調によりａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成
膜に伴う粉の発生が抑制されるメカニズムは次の通りで
ある。反応空間に導入されたＳｉＨ4 ガスはプラズマに
より分解されてＳｉＨ3 、ＳｉＨ2 のイオン及びラジカ
ルを発生する。ＳｉＨ3 ラジカル（以下、ラジカルには
記号＊を付す。）は成膜に寄与する部分であり、最も必
要とするラジカルである。しかし、同時に発生したＳｉ
Ｈ2 ＊は、分子半径が大きいため、ＳｉＨ2 ＊＋ＳｉＨ
4 ⇒Ｓｉ2 Ｈ6 ＊の気相反応を起す。さらに、Ｓｉ2 Ｈ
6 ＊はＳｉ3 Ｈ10＊となり、気相反応を繰り返し、粒径
が拡大して粉として認識されるようになる。投入電力を
増大すると、ＳｉＨ2 イオン及びラジカルの発生量が急
激に増大して粉の発生量が増加する。投入電力をパルス
変調してパルス放電とすると、ラジカルの粒径が拡大す
る前に放電が停止して反応空間のラジカルを全て排除す
るために、粒径が拡大することがなく粉の発生が抑制さ
れる。そのため、投入電力を増加して堆積速度を増加し
ても粉の発生量の少ないａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜が可能に
なる。
膜に伴う粉の発生が抑制されるメカニズムは次の通りで
ある。反応空間に導入されたＳｉＨ4 ガスはプラズマに
より分解されてＳｉＨ3 、ＳｉＨ2 のイオン及びラジカ
ルを発生する。ＳｉＨ3 ラジカル（以下、ラジカルには
記号＊を付す。）は成膜に寄与する部分であり、最も必
要とするラジカルである。しかし、同時に発生したＳｉ
Ｈ2 ＊は、分子半径が大きいため、ＳｉＨ2 ＊＋ＳｉＨ
4 ⇒Ｓｉ2 Ｈ6 ＊の気相反応を起す。さらに、Ｓｉ2 Ｈ
6 ＊はＳｉ3 Ｈ10＊となり、気相反応を繰り返し、粒径
が拡大して粉として認識されるようになる。投入電力を
増大すると、ＳｉＨ2 イオン及びラジカルの発生量が急
激に増大して粉の発生量が増加する。投入電力をパルス
変調してパルス放電とすると、ラジカルの粒径が拡大す
る前に放電が停止して反応空間のラジカルを全て排除す
るために、粒径が拡大することがなく粉の発生が抑制さ
れる。そのため、投入電力を増加して堆積速度を増加し
ても粉の発生量の少ないａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜が可能に
なる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにＯＮ−Ｏ
ＦＦのパルス放電でａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜する際に、デ
ューティー比（ＯＮ時間／（ＯＮ時間＋ＯＦＦ時間））
を低下していくと、得られた膜の明暗導電率が減少する
ことがある。これはＯＮの時に生成されたラジカルがＯ
ＦＦの時にも基板上に到達して成膜が行なわれるためで
ある。即ち、ＯＦＦの時にプラズマからエネルギーを受
けられないため、比較的低温で成膜する場合に明暗導電
率の低下が観測される。このような膜は光学的バンドギ
ャップも１．８以上と大きくなっている。
ＦＦのパルス放電でａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜する際に、デ
ューティー比（ＯＮ時間／（ＯＮ時間＋ＯＦＦ時間））
を低下していくと、得られた膜の明暗導電率が減少する
ことがある。これはＯＮの時に生成されたラジカルがＯ
ＦＦの時にも基板上に到達して成膜が行なわれるためで
ある。即ち、ＯＦＦの時にプラズマからエネルギーを受
けられないため、比較的低温で成膜する場合に明暗導電
率の低下が観測される。このような膜は光学的バンドギ
ャップも１．８以上と大きくなっている。
【０００６】本発明は、高周波電力をパルス変調して粉
の発生を抑制したまま比較的低温で明暗導電率の大きい
良質のアモルファスシリコン膜やケイ素化合物膜を成膜
できるプラズマＣＶＤ法を提供することを目的とするも
のである。
の発生を抑制したまま比較的低温で明暗導電率の大きい
良質のアモルファスシリコン膜やケイ素化合物膜を成膜
できるプラズマＣＶＤ法を提供することを目的とするも
のである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では、ガス導入系
と排気系が接続された真空槽内に２個以上の電極を設
け、その一方の電極に高周波電源から高周波電力を供給
し、他方の電極上に基板を搭載し、該真空槽内へ導入し
た反応ガスをこれら電極間に発生させたプラズマにより
分解して該基板に成膜する方法に於いて、成膜中に該高
周波電力を高低２段にパルス変動させ、該高周波電力の
低い方の値を、膜の堆積速度と成膜に伴い発生する粉の
発生量との関係から求めた粉の発生量の少ない堆積速度
となる電力値とすることにより、上記の目的を達成する
ようにした。該反応ガスとしてシランを導入して基板に
アモルファスシリコン膜を成膜する場合に於いては、上
記高周波電力の低い方の値を該アモルファスシリコン膜
の毎分の堆積速度が３００オングストローム以下になる
電力値とすることが好ましい。
と排気系が接続された真空槽内に２個以上の電極を設
け、その一方の電極に高周波電源から高周波電力を供給
し、他方の電極上に基板を搭載し、該真空槽内へ導入し
た反応ガスをこれら電極間に発生させたプラズマにより
分解して該基板に成膜する方法に於いて、成膜中に該高
周波電力を高低２段にパルス変動させ、該高周波電力の
低い方の値を、膜の堆積速度と成膜に伴い発生する粉の
発生量との関係から求めた粉の発生量の少ない堆積速度
となる電力値とすることにより、上記の目的を達成する
ようにした。該反応ガスとしてシランを導入して基板に
アモルファスシリコン膜を成膜する場合に於いては、上
記高周波電力の低い方の値を該アモルファスシリコン膜
の毎分の堆積速度が３００オングストローム以下になる
電力値とすることが好ましい。
【０００８】
【作用】高周波電力をＯＮとＯＦＦではなく、高低２段
にパルス変動させることにより、成膜に伴う粉の発生量
を高周波電力を増大させても事実上無視できる程度にな
るばかりでなく、高周波電力が投入され続けてプラズマ
エネルギーが与えられ続けるので比較的低温であっても
膜の特性は劣化せず良好な膜を高速で得ることができ
る。
にパルス変動させることにより、成膜に伴う粉の発生量
を高周波電力を増大させても事実上無視できる程度にな
るばかりでなく、高周波電力が投入され続けてプラズマ
エネルギーが与えられ続けるので比較的低温であっても
膜の特性は劣化せず良好な膜を高速で得ることができ
る。
【０００９】
【実施例】本発明の実施に使用したプラズマＣＶＤ装置
は図３に示す如くであり、ガス導入系１と排気系２が接
続された真空槽３内に２個以上の電極４、５を設け、そ
の一方の電極４に高周波電源６からマッチング回路７を
介して高周波電力を供給し、他方のトレイ形式のアース
電位又はバイアス電位の電極５上に基板８を搭載した構
成を有し、こうした構成は図１の従来の装置と略同様で
ある。該電極４は中空に形成され、その前面に多数の小
孔９を設けて該中空にガス導入系１から導入される反応
ガスや稀釈ガスをその対向位置に設けた電極５の基板８
の全面に向けてシャワー状に均一に噴出するようにし
た。該電極５は基板８を搬送するためのトレイを兼ね、
真空槽３から紙面に垂直な方向に図示してない適当な搬
送手段により真空バルブを介して搬出入される。１０は
基板８を加熱させるためのヒーター、１１はチムニーで
ある。
は図３に示す如くであり、ガス導入系１と排気系２が接
続された真空槽３内に２個以上の電極４、５を設け、そ
の一方の電極４に高周波電源６からマッチング回路７を
介して高周波電力を供給し、他方のトレイ形式のアース
電位又はバイアス電位の電極５上に基板８を搭載した構
成を有し、こうした構成は図１の従来の装置と略同様で
ある。該電極４は中空に形成され、その前面に多数の小
孔９を設けて該中空にガス導入系１から導入される反応
ガスや稀釈ガスをその対向位置に設けた電極５の基板８
の全面に向けてシャワー状に均一に噴出するようにし
た。該電極５は基板８を搬送するためのトレイを兼ね、
真空槽３から紙面に垂直な方向に図示してない適当な搬
送手段により真空バルブを介して搬出入される。１０は
基板８を加熱させるためのヒーター、１１はチムニーで
ある。
【００１０】以上の構成の装置で基板８にアモルファス
シリコン膜を堆積させる場合、該真空槽３内へ該ガス導
入系１を介してシラン（例えばＳｉＨ4 やＳｉ2 Ｈ6 ）
の反応ガスを導入し、その圧力が一定圧力に到達する
と、高周波電源６から電極４へ高周波電力を供給してこ
れら電極４、５間にプラズマを発生させ、そのプラズマ
により該反応ガスを分解して基板８へ堆積させるのであ
るが、その堆積速度を増大させるために高周波電力を増
大させると、前記したようにＳｉＨ2 イオン及びラジカ
ルの発生量が急激に増大して粉の発生量が増加し、更に
この発生量を抑制するために高周波電力をＯＮ−ＯＦＦ
したパルス変調にすると、前記したように明暗導電率が
低下し、光学的バンドギャップが大きくなってしまう不
都合をもたらすが、本発明に於いては、高周波電力を高
低２段にパルス変調して電極４に投入するものとし、こ
れにより前記した不都合を解消するようにした。
シリコン膜を堆積させる場合、該真空槽３内へ該ガス導
入系１を介してシラン（例えばＳｉＨ4 やＳｉ2 Ｈ6 ）
の反応ガスを導入し、その圧力が一定圧力に到達する
と、高周波電源６から電極４へ高周波電力を供給してこ
れら電極４、５間にプラズマを発生させ、そのプラズマ
により該反応ガスを分解して基板８へ堆積させるのであ
るが、その堆積速度を増大させるために高周波電力を増
大させると、前記したようにＳｉＨ2 イオン及びラジカ
ルの発生量が急激に増大して粉の発生量が増加し、更に
この発生量を抑制するために高周波電力をＯＮ−ＯＦＦ
したパルス変調にすると、前記したように明暗導電率が
低下し、光学的バンドギャップが大きくなってしまう不
都合をもたらすが、本発明に於いては、高周波電力を高
低２段にパルス変調して電極４に投入するものとし、こ
れにより前記した不都合を解消するようにした。
【００１１】これを更に説明すると、本発明では、高周
波電源６として通常の１３．５６MHz の高周波電力を図
４に示したように、例えばHIGHの時間を０．７msec、LO
W の時間を０．３msecに設定した高低２段のパルス変動
が得られるようにし、HIGHのときの投入電力を基板８に
例えば２０００オングストローム／min の堆積速度が得
られる電力とし、そのLOW のときの投入電力を例えば２
００オングストローム／min の堆積速度が得られる電力
とするもので、これを電極４に投入して強いプラズマ放
電と弱いプラズマ放電のパルス放電を発生させて基板８
に成膜を行なう。こうすることによって、成膜中は放電
が消滅せず強弱に変化して水素原子がＳｉのダングリン
グボンドを埋めるような拡散エネルギーを受けて成膜中
に膜中で拡散し、明暗導電率の低下もなく光学的バンド
ギャップの小さい良質の膜を成膜できる。
波電源６として通常の１３．５６MHz の高周波電力を図
４に示したように、例えばHIGHの時間を０．７msec、LO
W の時間を０．３msecに設定した高低２段のパルス変動
が得られるようにし、HIGHのときの投入電力を基板８に
例えば２０００オングストローム／min の堆積速度が得
られる電力とし、そのLOW のときの投入電力を例えば２
００オングストローム／min の堆積速度が得られる電力
とするもので、これを電極４に投入して強いプラズマ放
電と弱いプラズマ放電のパルス放電を発生させて基板８
に成膜を行なう。こうすることによって、成膜中は放電
が消滅せず強弱に変化して水素原子がＳｉのダングリン
グボンドを埋めるような拡散エネルギーを受けて成膜中
に膜中で拡散し、明暗導電率の低下もなく光学的バンド
ギャップの小さい良質の膜を成膜できる。
【００１２】本発明の具体的実施例を説明すると次の通
りである。
りである。
【００１３】まず、アモルファスシリコン膜の堆積速度
と粉の発生量の関係を把握する必要があるため、図３に
示した装置の真空槽３内を０．８Torrに排気してそこに
ＳｉＨ4 の反応ガスを１０００sccmの割合で流し、１
３．５６MHz の高周波電源６から電極４に連続的に変化
した即ちパルス変調してない高周波電力を投入してガラ
スの基板８に成膜した。堆積速度は、投入した高周波電
力の関数で表されるので、堆積速度を知ることにより投
入した高周波電力を知ることができる。この場合の堆積
速度と粉の発生量は図５に示した通りであった。粉の発
生量は、図３に示したように、チムニー１１の内面にガ
ラス板１２を設けてこれに付着した粉の量を電極５上の
基板８に所定の膜厚の成膜を終えた時点で秤で測定し
た。図５の縦軸は２０００オングストローム／min の堆
積速度条件で成膜したときの粉の量で規格化した。この
図５から、堆積速度が５００オングストローム／min 程
度からそれ以上になると急激に粉の発生量が増大するこ
とが分る。
と粉の発生量の関係を把握する必要があるため、図３に
示した装置の真空槽３内を０．８Torrに排気してそこに
ＳｉＨ4 の反応ガスを１０００sccmの割合で流し、１
３．５６MHz の高周波電源６から電極４に連続的に変化
した即ちパルス変調してない高周波電力を投入してガラ
スの基板８に成膜した。堆積速度は、投入した高周波電
力の関数で表されるので、堆積速度を知ることにより投
入した高周波電力を知ることができる。この場合の堆積
速度と粉の発生量は図５に示した通りであった。粉の発
生量は、図３に示したように、チムニー１１の内面にガ
ラス板１２を設けてこれに付着した粉の量を電極５上の
基板８に所定の膜厚の成膜を終えた時点で秤で測定し
た。図５の縦軸は２０００オングストローム／min の堆
積速度条件で成膜したときの粉の量で規格化した。この
図５から、堆積速度が５００オングストローム／min 程
度からそれ以上になると急激に粉の発生量が増大するこ
とが分る。
【００１４】次に、図３に示した装置の真空槽３内を
０．８Torrに排気してそこにＳｉＨ4の反応ガスを１０
００sccmの割合で流し、高周波電源６から電極４へ投入
する１３．５６MHZ の高周波電力を、堆積速度２０００
オングストローム／min となるHIGH電力と、各種に堆積
速度が変わるように各種の電力に変更したLOW 電力との
高低２段で且つ１KHz でHIGH時間を０．７msec、LOW 時
間を０．３msecに制御して電極５上のガラスの基板８に
本発明の方法で成膜を行なった。この場合の明暗導電率
比と粉の発生量及び堆積速度で表したLOW 電力の関係は
図６に示す如くであり、これより明らかなようにLOW 電
力が３００オングストローム／min の堆積速度以上にな
ると急激に粉の発生量が増大する。また、LOW 電力が２
００オングストローム／min より低いと明暗導電率比が
急激に減少して好ましくない膜になる。従って、高周波
電力をＯＮ−ＯＦＦするのではなく、高低２段にパルス
変動させ、LOW 電力を３００オングストローム／min の
堆積速度を得る電力値以下とすることにより、粉の発生
量を少なく抑制しながら、明暗導電率比を低下させるこ
となく高速で良質のａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜できる。尚、
HIGH時間とLOW 時間の比と高低２段のサイクルは、任意
である。
０．８Torrに排気してそこにＳｉＨ4の反応ガスを１０
００sccmの割合で流し、高周波電源６から電極４へ投入
する１３．５６MHZ の高周波電力を、堆積速度２０００
オングストローム／min となるHIGH電力と、各種に堆積
速度が変わるように各種の電力に変更したLOW 電力との
高低２段で且つ１KHz でHIGH時間を０．７msec、LOW 時
間を０．３msecに制御して電極５上のガラスの基板８に
本発明の方法で成膜を行なった。この場合の明暗導電率
比と粉の発生量及び堆積速度で表したLOW 電力の関係は
図６に示す如くであり、これより明らかなようにLOW 電
力が３００オングストローム／min の堆積速度以上にな
ると急激に粉の発生量が増大する。また、LOW 電力が２
００オングストローム／min より低いと明暗導電率比が
急激に減少して好ましくない膜になる。従って、高周波
電力をＯＮ−ＯＦＦするのではなく、高低２段にパルス
変動させ、LOW 電力を３００オングストローム／min の
堆積速度を得る電力値以下とすることにより、粉の発生
量を少なく抑制しながら、明暗導電率比を低下させるこ
となく高速で良質のａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜できる。尚、
HIGH時間とLOW 時間の比と高低２段のサイクルは、任意
である。
【００１５】プラズマＣＶＤで作成したａ−Ｓｉ：Ｈ膜
で１０6 台の明暗導電率比を得るためには、水素原子に
よってＳｉのダングリングボンドを埋める必要がある。
このためには、水素原子に或る程度のエネルギーを与え
て成膜中に膜中で拡散を行なわせる必要がある。このエ
ネルギーは、通常のプラズマＣＶＤでは、基板からの熱
エネルギーとプラズマからの輻射熱とイオン衝撃により
与えらている。また、このエネルギーはダングリングボ
ンドを埋める程度のエネルギーでよく、それ以上のエネ
ルギーを与えても明暗導電率は改善されない。逆に、良
好な明暗導電率を得るための最低限必要なエネルギー量
が存在する。従来の高周波電力をＯＮ−ＯＦＦする方法
では、デューティー比が７０％であるなら、ＯＦＦ時間
のためにプラズマからのエネルギーは７０％に減少し、
そのためエネルギー不足が生じて明暗導電率が低下した
ものと推定される。こうしたエネルギー不足を基板温度
の増大や反応ガスに水素ガスを添加してエッチング作用
により補充することも考えられるが、これはプロセスマ
ージンが狭くなるので好ましくない。これに対し、本発
明では、高周波電力の供給を完全にＯＦＦにするのでは
なく、LOW 電力とするために、弱いプラズマ放電が継続
され、この弱いプラズマから上記の水素原子が膜中で拡
散するエネルギーが補充され、ダングリングボンドが埋
められ、その結果低い温度でも暗導電率が低下しなくな
る。この弱いプラズマ放電のために、多少の粉の発生量
が増えるが、その量は図５から判断できるように僅かで
あり、量産工程上では無視できる範囲である。
で１０6 台の明暗導電率比を得るためには、水素原子に
よってＳｉのダングリングボンドを埋める必要がある。
このためには、水素原子に或る程度のエネルギーを与え
て成膜中に膜中で拡散を行なわせる必要がある。このエ
ネルギーは、通常のプラズマＣＶＤでは、基板からの熱
エネルギーとプラズマからの輻射熱とイオン衝撃により
与えらている。また、このエネルギーはダングリングボ
ンドを埋める程度のエネルギーでよく、それ以上のエネ
ルギーを与えても明暗導電率は改善されない。逆に、良
好な明暗導電率を得るための最低限必要なエネルギー量
が存在する。従来の高周波電力をＯＮ−ＯＦＦする方法
では、デューティー比が７０％であるなら、ＯＦＦ時間
のためにプラズマからのエネルギーは７０％に減少し、
そのためエネルギー不足が生じて明暗導電率が低下した
ものと推定される。こうしたエネルギー不足を基板温度
の増大や反応ガスに水素ガスを添加してエッチング作用
により補充することも考えられるが、これはプロセスマ
ージンが狭くなるので好ましくない。これに対し、本発
明では、高周波電力の供給を完全にＯＦＦにするのでは
なく、LOW 電力とするために、弱いプラズマ放電が継続
され、この弱いプラズマから上記の水素原子が膜中で拡
散するエネルギーが補充され、ダングリングボンドが埋
められ、その結果低い温度でも暗導電率が低下しなくな
る。この弱いプラズマ放電のために、多少の粉の発生量
が増えるが、その量は図５から判断できるように僅かで
あり、量産工程上では無視できる範囲である。
【００１６】尚、反応ガスのシランにホスフィン（ＰＨ
3 ）やボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を添加してａ−Ｓｉ：Ｈ膜に
リンやボロンをドープさせることもあるが、この場合に
も本発明の方法は適用できる。更に、反応ガスのシラン
にゲルマン（ＧｅＨ4 ）、炭化水素（例えばＣＨ4 ）、
や酸素を添加してＳｉＧｅX 膜、ＳｉＣX 膜やＳｉＯX
膜のプラズマＣＶＤ成膜も行なわれており、この場合に
も本発明方法を適用して粉の発生量を抑え且つ電気特性
の良い膜を高速で成膜することが可能である。
3 ）やボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を添加してａ−Ｓｉ：Ｈ膜に
リンやボロンをドープさせることもあるが、この場合に
も本発明の方法は適用できる。更に、反応ガスのシラン
にゲルマン（ＧｅＨ4 ）、炭化水素（例えばＣＨ4 ）、
や酸素を添加してＳｉＧｅX 膜、ＳｉＣX 膜やＳｉＯX
膜のプラズマＣＶＤ成膜も行なわれており、この場合に
も本発明方法を適用して粉の発生量を抑え且つ電気特性
の良い膜を高速で成膜することが可能である。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明によるときは、高周
波電力によるプラズマＣＶＤにより基板に成膜する方法
に於いて、成膜中に電極への高周波電力を高低２段にパ
ルス変動させ、該高周波電力の低い方の値を、膜の堆積
速度と成膜に伴い発生する粉の発生量との関係から求め
た粉の発生量の少ない堆積速度となる電力値としたの
で、成膜に伴なう粉の発生を抑制しながら高速で成膜を
行なえ、成膜中に高周波電力をＯＦＦとせずに低い値の
高周波電力を供給して弱いプラズマ放電を維持すること
により比較的低い温度で明暗導電率の低下のない良質な
膜を成膜できる効果があり、アモルファスシリコン膜を
成膜する場合には、該高周波電力の低い方の値を該アモ
ルファスシリコン膜の毎分の堆積速度が３００オングス
トローム以下になる電力値とすることにより粉の発生が
少なく高速で明暗導電率の良い膜を成膜できる等の効果
がある。
波電力によるプラズマＣＶＤにより基板に成膜する方法
に於いて、成膜中に電極への高周波電力を高低２段にパ
ルス変動させ、該高周波電力の低い方の値を、膜の堆積
速度と成膜に伴い発生する粉の発生量との関係から求め
た粉の発生量の少ない堆積速度となる電力値としたの
で、成膜に伴なう粉の発生を抑制しながら高速で成膜を
行なえ、成膜中に高周波電力をＯＦＦとせずに低い値の
高周波電力を供給して弱いプラズマ放電を維持すること
により比較的低い温度で明暗導電率の低下のない良質な
膜を成膜できる効果があり、アモルファスシリコン膜を
成膜する場合には、該高周波電力の低い方の値を該アモ
ルファスシリコン膜の毎分の堆積速度が３００オングス
トローム以下になる電力値とすることにより粉の発生が
少なく高速で明暗導電率の良い膜を成膜できる等の効果
がある。
【図１】 従来例の截断平面図
【図２】 従来の高周波電力のパルス変調状態の線図
【図３】 本発明の実施例の截断側面図
【図４】 本発明の方法による高周波電力のパルス変調
状態を示す線図
状態を示す線図
【図５】 堆積速度と規格化した粉の発生量との関係を
示す線図
示す線図
【図６】 高周波電力がLOW 電力のときの堆積速度と粉
の発生量及び明暗導電率比の関係を示す線図
の発生量及び明暗導電率比の関係を示す線図
１ ガス導入系 ２ 排気系 ３ 真空
槽 ４、５ 電極 ６ 高周波電源 ８ 基板
槽 ４、５ 電極 ６ 高周波電源 ８ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊東 一幸 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空 技術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 橋本 征典 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空 技術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 戸川 淳 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空 技術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 米▲崎▼ 武 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真 空技術株式会社内 (72)発明者 清水 康男 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真 空技術株式会社内 (72)発明者 一山 政博 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真 空技術株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−86831（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−230021（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−359515（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 C23C 16/50 H01L 21/31
Claims (2)
- 【請求項１】 ガス導入系と排気系が接続された真空槽
内に２個以上の電極を設け、その一方の電極に高周波電
源から高周波電力を供給し、他方の電極上に基板を搭載
し、該真空槽内へ導入した反応ガスをこれら電極間に発
生させたプラズマにより分解して該基板に成膜する方法
に於いて、成膜中に該高周波電力を高低２段にパルス変
動させ、該高周波電力の低い方の値を、膜の堆積速度と
成膜に伴い発生する粉の発生量との関係から求めた粉の
発生量の少ない堆積速度となる電力値とすることを特徴
とするプラズマＣＶＤ成膜方法。 - 【請求項２】 上記反応ガスとしてシランを導入して基
板にアモルファスシリコン膜を成膜する場合に於いて、
上記高周波電力の低い方の値を該アモルファスシリコン
膜の毎分の堆積速度が３００オングストローム以下にな
る電力値とすることを特徴とする請求項１に記載のプラ
ズマＣＶＤ成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21745393A JP3148910B2 (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | プラズマｃｖｄ成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21745393A JP3148910B2 (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | プラズマｃｖｄ成膜方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0774110A JPH0774110A (ja) | 1995-03-17 |
| JP3148910B2 true JP3148910B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=16704475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21745393A Expired - Lifetime JP3148910B2 (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | プラズマｃｖｄ成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3148910B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100356470B1 (ko) * | 1999-12-29 | 2002-10-18 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 고밀도 플라즈마막 형성 방법 |
| WO2007091891A1 (en) | 2006-02-09 | 2007-08-16 | Fujifilm Manufacturing Europe B.V. | Short pulse atmospheric pressure glow discharge method and apparatus |
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| ATE523067T1 (de) | 2008-02-08 | 2011-09-15 | Fujifilm Mfg Europe Bv | Verfahren zur herstellung einer mehrschichtigen stapelstruktur mit verbesserter wvtr- grenzeigenschaft |
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| JP2012517529A (ja) | 2009-02-12 | 2012-08-02 | フジフィルム・マニュファクチュアリング・ヨーロッパ・ベスローテン・フエンノートシャップ | ポリマー基材上の２層バリヤー |
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-
1993
- 1993-09-01 JP JP21745393A patent/JP3148910B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0774110A (ja) | 1995-03-17 |
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