JP3499284B2 - プラズマＣＶＤによるａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜方法 - Google Patents
プラズマＣＶＤによるａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光センサー、Ｘ線セン
サー、複写機の感光体ドラム、電界放射型薄膜ディスプ
レー、液晶ディスプレーや液晶プロジェクター等に用い
られるａ−Ｓｉ：Ｈ膜、或いはドープトａ−Ｓｉ：Ｈ膜
をプラズマＣＶＤ法により成膜する方法に関する。
サー、複写機の感光体ドラム、電界放射型薄膜ディスプ
レー、液晶ディスプレーや液晶プロジェクター等に用い
られるａ−Ｓｉ：Ｈ膜、或いはドープトａ−Ｓｉ：Ｈ膜
をプラズマＣＶＤ法により成膜する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば複写機の感光体ドラムに
は、数μmから数十μmの比較的厚いａ−Ｓｉ：Ｈ膜が必
要とされており、この厚膜の成膜はプラズマＣＶＤ(Che
mical Vapor Deposition) 法で行なわれている。一般的
には、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、該ガ
ス導入系から真空槽内へ導入したＳｉＨ4 又はＳｉ2 Ｈ
6 の反応ガスをこれら電極間に発生させたプラズマによ
り分解して加熱した該基板にａ−Ｓｉ：Ｈ膜を形成する
プラズマＣＶＤ法が採られている。
は、数μmから数十μmの比較的厚いａ−Ｓｉ：Ｈ膜が必
要とされており、この厚膜の成膜はプラズマＣＶＤ(Che
mical Vapor Deposition) 法で行なわれている。一般的
には、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、該ガ
ス導入系から真空槽内へ導入したＳｉＨ4 又はＳｉ2 Ｈ
6 の反応ガスをこれら電極間に発生させたプラズマによ
り分解して加熱した該基板にａ−Ｓｉ：Ｈ膜を形成する
プラズマＣＶＤ法が採られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】プラズマＣＶＤによる
成膜速度は 100〜300 オングストローム／min であり、
前記の厚さに成膜するには長時間が必要である。これ以
上に成膜速度を速めると、気相重合による粉が多く発生
して良質のａ−Ｓｉ：Ｈ膜が得られなくなる。一方、膜
の表面は、 100オングストローム／min の成膜速度で厚
さ10μmに成膜した場合表面の凹凸が激しくなり、平滑
な表面を得ることが困難である。膜表面の凹凸は各デバ
イスの幾つかの特性を低下させるので、平滑であること
が望ましい。例えば、液晶プロジェクターに適用した場
合、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜表面の凹凸により電場が乱れて液晶
が白濁し、画面のコントラスが低下する。
成膜速度は 100〜300 オングストローム／min であり、
前記の厚さに成膜するには長時間が必要である。これ以
上に成膜速度を速めると、気相重合による粉が多く発生
して良質のａ−Ｓｉ：Ｈ膜が得られなくなる。一方、膜
の表面は、 100オングストローム／min の成膜速度で厚
さ10μmに成膜した場合表面の凹凸が激しくなり、平滑
な表面を得ることが困難である。膜表面の凹凸は各デバ
イスの幾つかの特性を低下させるので、平滑であること
が望ましい。例えば、液晶プロジェクターに適用した場
合、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜表面の凹凸により電場が乱れて液晶
が白濁し、画面のコントラスが低下する。
【０００４】また、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成長モデルについ
ては多くの研究が行われ、数多くの発表がなされてい
る。しかし、その殆どは 200オングストローム／min 以
下の成膜速度での領域である。また、パルス放電を行っ
た際の影響についての報告例は希であり、成膜された膜
の電気特性、応力については殆ど知られていない。まし
てや1000オングストローム／min 以上の成膜速度でパル
ス放電を利用した例は皆無である。
ては多くの研究が行われ、数多くの発表がなされてい
る。しかし、その殆どは 200オングストローム／min 以
下の成膜速度での領域である。また、パルス放電を行っ
た際の影響についての報告例は希であり、成膜された膜
の電気特性、応力については殆ど知られていない。まし
てや1000オングストローム／min 以上の成膜速度でパル
ス放電を利用した例は皆無である。
【０００５】本発明者らの研究、実験によるとａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜を 500オングストローム／min 以上の高速成膜
すると非常に大きな圧縮応力を示すのが一般的である。
現象としては基板／電極間距離を増加する、装置内の圧
力を増加する、ＲＦパワーを低下する、の３通りで膜の
応力を低下させることが可能である。この３通りの方法
は全て成膜中の基板表面へのプラズマ照射を低減するこ
とを伴っている。即ち、高速成膜を行った場合は、成膜
中にプラズマ中のイオンで膜表面がたたかれてエネルギ
ーをもらうことにより緻密な膜となり、圧縮応力が増加
するものと推測される。
ｉ：Ｈ膜を 500オングストローム／min 以上の高速成膜
すると非常に大きな圧縮応力を示すのが一般的である。
現象としては基板／電極間距離を増加する、装置内の圧
力を増加する、ＲＦパワーを低下する、の３通りで膜の
応力を低下させることが可能である。この３通りの方法
は全て成膜中の基板表面へのプラズマ照射を低減するこ
とを伴っている。即ち、高速成膜を行った場合は、成膜
中にプラズマ中のイオンで膜表面がたたかれてエネルギ
ーをもらうことにより緻密な膜となり、圧縮応力が増加
するものと推測される。
【０００６】しかし、上記の膜の応力低減方法は以下の
ような欠点を伴う、 基板／電極間の距離増加……膜厚分布の劣化、粉の
発生、 装置内の圧力の増加……粉の発生、 ＲＦパワーの低減……成膜速度の低下。
ような欠点を伴う、 基板／電極間の距離増加……膜厚分布の劣化、粉の
発生、 装置内の圧力の増加……粉の発生、 ＲＦパワーの低減……成膜速度の低下。
【０００７】本発明は、粉の発生を抑制して平滑で良質
なａ−Ｓｉ：Ｈ膜をプラズマＣＶＤにより迅速に形成す
る方法を提案することを目的とするものである。
なａ−Ｓｉ：Ｈ膜をプラズマＣＶＤにより迅速に形成す
る方法を提案することを目的とするものである。
【０００８】
【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周波数 27.12MHz の
高周波電力を供給し、他方の電極上に基板を搭載し、該
排気系で圧力を 0.6 〜 0.8torr に調整した真空槽内へ該ガ
ス導入系から導入したＳｉＨ4 又はＳｉ2 Ｈ6 の反応ガ
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
加熱した該基板にａ−Ｓｉ：Ｈ膜を形成する方法に於い
て、該高周波電力を1000オングストローム／min 以上の
平均成膜速度でａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜するように調整
し、該高周波電力をパルス変調しながらａ−Ｓｉ：Ｈ膜
を成膜することにより、上記の目的を達成するようにし
た。
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周波数 27.12MHz の
高周波電力を供給し、他方の電極上に基板を搭載し、該
排気系で圧力を 0.6 〜 0.8torr に調整した真空槽内へ該ガ
ス導入系から導入したＳｉＨ4 又はＳｉ2 Ｈ6 の反応ガ
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
加熱した該基板にａ−Ｓｉ：Ｈ膜を形成する方法に於い
て、該高周波電力を1000オングストローム／min 以上の
平均成膜速度でａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜するように調整
し、該高周波電力をパルス変調しながらａ−Ｓｉ：Ｈ膜
を成膜することにより、上記の目的を達成するようにし
た。
【０００９】 また、前記高周波電力の周波数を1MHz〜
50MHz としてもよい。
50MHz としてもよい。
【００１０】
【作用】真空槽内の圧力と反応ガスの導入量を調整する
と共に高周波電力を1000オングストローム／min 以上の
平均成膜速度でａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜するように調整
し、該高周波電力を完全なON／OFF の繰り返しや、HIGH
／LOW の繰り返しでパルス変調しながら加熱した基板に
成膜を行なう。一般に、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を高速で成膜す
るために高周波電力を増大させると、ＳｉＨ2 のイオン
やラジカルが発生してこれが気相反応により粒径の大き
なクラスターに成長していき、このクラスターが黄色い
粉となり、或いは膜中に取込まれて表面の凹凸発生の原
因となるが、本発明の如く高周波電力をパルス変調する
ことにより、ＳｉＨ2 ラジカルが気相重合して粒径を増
大させる前に放電が止まり或いは弱まるので、反応空間
中のＳｉＨ2 ラジカルやさらに大きなクラスターが排出
又は消滅し、粒径の拡大を抑制でき、粉の発生を抑制し
て高速で平坦なａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜できる。
と共に高周波電力を1000オングストローム／min 以上の
平均成膜速度でａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜するように調整
し、該高周波電力を完全なON／OFF の繰り返しや、HIGH
／LOW の繰り返しでパルス変調しながら加熱した基板に
成膜を行なう。一般に、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を高速で成膜す
るために高周波電力を増大させると、ＳｉＨ2 のイオン
やラジカルが発生してこれが気相反応により粒径の大き
なクラスターに成長していき、このクラスターが黄色い
粉となり、或いは膜中に取込まれて表面の凹凸発生の原
因となるが、本発明の如く高周波電力をパルス変調する
ことにより、ＳｉＨ2 ラジカルが気相重合して粒径を増
大させる前に放電が止まり或いは弱まるので、反応空間
中のＳｉＨ2 ラジカルやさらに大きなクラスターが排出
又は消滅し、粒径の拡大を抑制でき、粉の発生を抑制し
て高速で平坦なａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜できる。
【００１１】一般にプラズマ放電を行なった際のプラズ
マ密度は電源周波数の２乗に比例する。即ち、反応律則
領域で成膜を行なうａ−Ｓｉ：Ｈ膜の場合には、同一の
成膜速度を得るための投入電力は周波数が例えば27.12M
Hzの場合は13.56MHzの場合に比べて１／４でよい。一
方、プラズマのイオン衝撃は投入電力に比例するので、
同一成膜速度の場合は周波数、例えば13.56MHzを27.12M
Hzに変更することにより投入電力は１／４となり、これ
に伴ってイオン衝撃は１／４となる。これにより膜の応
力が緩和され、高速成膜を行なっても低応力のａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜を得ることができる。
マ密度は電源周波数の２乗に比例する。即ち、反応律則
領域で成膜を行なうａ−Ｓｉ：Ｈ膜の場合には、同一の
成膜速度を得るための投入電力は周波数が例えば27.12M
Hzの場合は13.56MHzの場合に比べて１／４でよい。一
方、プラズマのイオン衝撃は投入電力に比例するので、
同一成膜速度の場合は周波数、例えば13.56MHzを27.12M
Hzに変更することにより投入電力は１／４となり、これ
に伴ってイオン衝撃は１／４となる。これにより膜の応
力が緩和され、高速成膜を行なっても低応力のａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜を得ることができる。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例を別紙図面に基づき説明する
と、図１は本発明の実施に使用したデポアップ形の平行
平板型プラズマＣＶＤ装置の截断側面図であり、その符
号１はガスボンベ等のガス源に接続されたガス導入系２
と真空ポンプに接続された排気系３を有する真空槽を示
す。該真空槽１内には２個の平板状の電極４、５が対向
して設けられ、その一方の電極４に外部の高周波電源６
を接続し、他方の電極５上に成膜が施される基板７を搭
載する。該一方の電極４は、その前面にシャワープレー
ト８を備えた中空の電極で構成され、その中空部に前記
ガス導入系２を接続して該シャワープレート８に設けた
多数のガス噴出口９から均一に反応ガスを噴出させるよ
うにした。また、他方の電極５はトレイ状に構成され、
図示しないチェーンやロボットアーム等の搬送手段によ
り図面の垂直方向へ該真空槽１の側壁に設けた真空バル
ブを介して出入れされる。該電極５は成膜中はアース電
位に維持される。１０は基板７を加熱するために電極５
の背後に設けたヒーター、１１はアースシールド、１２
はチムニー、１３は電極４に供給する高周波電力をパル
ス変調させる変調器、１４は粉の発生を測定するための
サブストレートである。
と、図１は本発明の実施に使用したデポアップ形の平行
平板型プラズマＣＶＤ装置の截断側面図であり、その符
号１はガスボンベ等のガス源に接続されたガス導入系２
と真空ポンプに接続された排気系３を有する真空槽を示
す。該真空槽１内には２個の平板状の電極４、５が対向
して設けられ、その一方の電極４に外部の高周波電源６
を接続し、他方の電極５上に成膜が施される基板７を搭
載する。該一方の電極４は、その前面にシャワープレー
ト８を備えた中空の電極で構成され、その中空部に前記
ガス導入系２を接続して該シャワープレート８に設けた
多数のガス噴出口９から均一に反応ガスを噴出させるよ
うにした。また、他方の電極５はトレイ状に構成され、
図示しないチェーンやロボットアーム等の搬送手段によ
り図面の垂直方向へ該真空槽１の側壁に設けた真空バル
ブを介して出入れされる。該電極５は成膜中はアース電
位に維持される。１０は基板７を加熱するために電極５
の背後に設けたヒーター、１１はアースシールド、１２
はチムニー、１３は電極４に供給する高周波電力をパル
ス変調させる変調器、１４は粉の発生を測定するための
サブストレートである。
【００１３】該ガス導入系２には、ＳｉＨ4 又はＳｉ2
Ｈ6 の反応ガスが導入され、この反応ガスにはＣＨ4 、
Ｃ2 Ｈ6 、ＰＨ3 、Ｂ2 Ｈ6 、ＧｅＨ4 のいずれかを添
加し、或いはＨ2 、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのいずれか
を添加して希釈するようにしてもよい。
Ｈ6 の反応ガスが導入され、この反応ガスにはＣＨ4 、
Ｃ2 Ｈ6 、ＰＨ3 、Ｂ2 Ｈ6 、ＧｅＨ4 のいずれかを添
加し、或いはＨ2 、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのいずれか
を添加して希釈するようにしてもよい。
【００１４】以上の装置構成は、従来のプラズマＣＶＤ
装置の構成と略同様であり、該真空槽１内へ導入した反
応ガスを電極４、５間に発生するプラズマにより分解し
て基板７にａ−Ｓｉ：Ｈを成膜することも従来と同様で
あるが、短時間で成膜するために高周波電源６の電力を
大きくして成膜速度を速めると、前記したように粉が発
生するのみならず膜の表面の凹凸が激しくなって好まし
くない。本発明では1000オングストローム／min 以上の
平均成膜速度が得られる大きな高周波電力を電極４に供
給し、これをパルス変調することによって、粉の発生が
減少し平滑な表面を有するａ−Ｓｉ：Ｈ膜の迅速な成膜
が可能になる。
装置の構成と略同様であり、該真空槽１内へ導入した反
応ガスを電極４、５間に発生するプラズマにより分解し
て基板７にａ−Ｓｉ：Ｈを成膜することも従来と同様で
あるが、短時間で成膜するために高周波電源６の電力を
大きくして成膜速度を速めると、前記したように粉が発
生するのみならず膜の表面の凹凸が激しくなって好まし
くない。本発明では1000オングストローム／min 以上の
平均成膜速度が得られる大きな高周波電力を電極４に供
給し、これをパルス変調することによって、粉の発生が
減少し平滑な表面を有するａ−Ｓｉ：Ｈ膜の迅速な成膜
が可能になる。
【００１５】本発明の場合、高周波電源６には1MHz〜50
MHz の周波数で、従来では成膜中に粉が発生する例えば
500オングストローム／min を越えるａ−Ｓｉ：Ｈ膜の
成膜としては大きな電力を供給し、変調器１３で例えば
50Hz〜100kHzの変調周期でON/OFF 或いはHIGH／LOW の
パルス変調を行なう。もし、HIGH／LOW のパルス変調を
行なうならば、そのLOW のときの成膜速度が 300オング
ストローム／min 以下になるように電力を調整する。高
周波電力をパルス変調することにより、大きな電力でプ
ラズマ放電で反応空間中に発生したＳｉＨ2 ラジカルや
クラスターが、その放電が停止したとき或いは弱まった
ときに排出され又は消滅し、これにより粉の発生が抑制
され膜に大きな粒径のクラスターが取込まれることが少
なくなるので、平滑な膜を速い成膜速度で成膜できる。
ON／OFF のパルス変調を行なうときは、そのデューティ
ー比（ON／(ON+OFF)）を低下させると、成膜速度も低下
するため、投入電力を増加させることにより平均的成膜
速度を一定に保つようにする。
MHz の周波数で、従来では成膜中に粉が発生する例えば
500オングストローム／min を越えるａ−Ｓｉ：Ｈ膜の
成膜としては大きな電力を供給し、変調器１３で例えば
50Hz〜100kHzの変調周期でON/OFF 或いはHIGH／LOW の
パルス変調を行なう。もし、HIGH／LOW のパルス変調を
行なうならば、そのLOW のときの成膜速度が 300オング
ストローム／min 以下になるように電力を調整する。高
周波電力をパルス変調することにより、大きな電力でプ
ラズマ放電で反応空間中に発生したＳｉＨ2 ラジカルや
クラスターが、その放電が停止したとき或いは弱まった
ときに排出され又は消滅し、これにより粉の発生が抑制
され膜に大きな粒径のクラスターが取込まれることが少
なくなるので、平滑な膜を速い成膜速度で成膜できる。
ON／OFF のパルス変調を行なうときは、そのデューティ
ー比（ON／(ON+OFF)）を低下させると、成膜速度も低下
するため、投入電力を増加させることにより平均的成膜
速度を一定に保つようにする。
【００１６】なお、変調周期を50Hz〜100kHzとする理由
は、電極４、５間の放電空間の距離が通常20mm程度であ
り、圧力がプラズマＣＶＤの標準の 1Torrである場合、
１ミリｓｅｃ程度で全てのラジカルがどちらかの電極に
到達して消滅するので、放電停止時間は１ミリｓｅｃが
目安になり、これによりデューティー比５０％とすれば
変調周期が50Hzになり、100kHz以上ではＯＦＦ時間が短
すぎ、粉の発生が抑制されないからである。
は、電極４、５間の放電空間の距離が通常20mm程度であ
り、圧力がプラズマＣＶＤの標準の 1Torrである場合、
１ミリｓｅｃ程度で全てのラジカルがどちらかの電極に
到達して消滅するので、放電停止時間は１ミリｓｅｃが
目安になり、これによりデューティー比５０％とすれば
変調周期が50Hzになり、100kHz以上ではＯＦＦ時間が短
すぎ、粉の発生が抑制されないからである。
【００１７】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。
【００１８】実施例１
この実施例では、図１に示す装置により基板７に20μm
の厚いａ−Ｓｉ：Ｈ膜を2000オングストローム／min の
成膜速度で成膜することを目的とした。電極５に基板７
を搭載し、これをヒーター１０により 280℃に加熱す
る。真空槽１内を0.8Torr の圧力に排気系３で調整し、
ガス導入系２からＳｉＨ4 ガスを500sccmの割合で流れ
るように導入した。高周波電源６には13.56MHz、 500〜
1000Ｗの能力のものを使用し、これを1kHzの変調周期で
ON／OFF するパルス変調するように調整した。デューテ
ィー比が低下すると成膜速度も低下するので、高周波電
力を増大させて2000オングストローム／min の成膜速度
を維持するようにした。
の厚いａ−Ｓｉ：Ｈ膜を2000オングストローム／min の
成膜速度で成膜することを目的とした。電極５に基板７
を搭載し、これをヒーター１０により 280℃に加熱す
る。真空槽１内を0.8Torr の圧力に排気系３で調整し、
ガス導入系２からＳｉＨ4 ガスを500sccmの割合で流れ
るように導入した。高周波電源６には13.56MHz、 500〜
1000Ｗの能力のものを使用し、これを1kHzの変調周期で
ON／OFF するパルス変調するように調整した。デューテ
ィー比が低下すると成膜速度も低下するので、高周波電
力を増大させて2000オングストローム／min の成膜速度
を維持するようにした。
【００１９】基板７に成膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の表面
荒さ（Ｒａ）とデューティー比の関係は図２の曲線Ａの
ようになった。これのデューティー比 100％は従来の連
続放電の成膜状態に相当する。表面荒さ（Ｒａ）は触針
式段差計にて測定した。図２より明らかなように、連続
放電（デューティー比 100％）では4500オングストロー
ム程度の凹凸があるが、デューティー比50％以下では10
00オングストローム程度に減少した。また、粉の発生状
況を知るために、チムニー１２の内側にサブストレート
１４を設けて測定した。連続放電では3mg 程度の粉の発
生があったが、デューティー比70％以下になると粉は１
／100 程度に減少した。
荒さ（Ｒａ）とデューティー比の関係は図２の曲線Ａの
ようになった。これのデューティー比 100％は従来の連
続放電の成膜状態に相当する。表面荒さ（Ｒａ）は触針
式段差計にて測定した。図２より明らかなように、連続
放電（デューティー比 100％）では4500オングストロー
ム程度の凹凸があるが、デューティー比50％以下では10
00オングストローム程度に減少した。また、粉の発生状
況を知るために、チムニー１２の内側にサブストレート
１４を設けて測定した。連続放電では3mg 程度の粉の発
生があったが、デューティー比70％以下になると粉は１
／100 程度に減少した。
【００２０】更に、前記実施例１において、上記の装置
で高周波電力を500WのHIGHと150WのLOW とにパルス変調
し、平均成膜速度を1000オングストローム／min とし
た。この場合の表面荒さは、連続放電のときが2500オン
グストロームであるのに対し、デューティー比が50％以
下になると 730オングストロームに低下し、粉の発生も
少なくなった。
で高周波電力を500WのHIGHと150WのLOW とにパルス変調
し、平均成膜速度を1000オングストローム／min とし
た。この場合の表面荒さは、連続放電のときが2500オン
グストロームであるのに対し、デューティー比が50％以
下になると 730オングストロームに低下し、粉の発生も
少なくなった。
【００２１】実施例２
この実施例では、図１に示す装置により基板７に10μm
の厚いａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜する際、真空槽１内の圧力
を変化させた場合における圧力とａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜
速度との関係、および圧力と成膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜
の応力との関係を調べることを目的とした。電極５にガ
ラス製（コーニング社製、商品名7059）基板７を搭載
し、これをヒーター１０により 270℃に加熱する。真空
槽１内を 0.2〜1.2Torr の圧力範囲に排気系３で調整
し、ガス導入系２からＳｉＨ4 ガスを500sccm の割合で
流れるように導入した。高周波電源６には周波数13.56M
Hzで、400Wの能力のものを使用し、これを1kHzの変調周
期でデューティー比50％のON／OFF するパルス変調する
ように調整した。また、基板／電極間距離（Ｅ／Ｓ）を
20mmとした。そして、真空槽１内の圧力とａ−Ｓｉ：Ｈ
膜の成膜速度との関係、および該圧力と成膜されたａ−
Ｓｉ：Ｈ膜の応力との関係を調べた。尚、デューティー
比 100％とは従来の連続放電の成膜状態を指す。
の厚いａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜する際、真空槽１内の圧力
を変化させた場合における圧力とａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜
速度との関係、および圧力と成膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜
の応力との関係を調べることを目的とした。電極５にガ
ラス製（コーニング社製、商品名7059）基板７を搭載
し、これをヒーター１０により 270℃に加熱する。真空
槽１内を 0.2〜1.2Torr の圧力範囲に排気系３で調整
し、ガス導入系２からＳｉＨ4 ガスを500sccm の割合で
流れるように導入した。高周波電源６には周波数13.56M
Hzで、400Wの能力のものを使用し、これを1kHzの変調周
期でデューティー比50％のON／OFF するパルス変調する
ように調整した。また、基板／電極間距離（Ｅ／Ｓ）を
20mmとした。そして、真空槽１内の圧力とａ−Ｓｉ：Ｈ
膜の成膜速度との関係、および該圧力と成膜されたａ−
Ｓｉ：Ｈ膜の応力との関係を調べた。尚、デューティー
比 100％とは従来の連続放電の成膜状態を指す。
【００２２】真空槽１内の圧力と基板７に成膜されるａ
−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜速度との関係は図３の曲線Ｂのよう
になった。また、真空槽１内の圧力と基板７に成膜され
たａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力との関係は図４の曲線Ｅのよう
になった。
−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜速度との関係は図３の曲線Ｂのよう
になった。また、真空槽１内の圧力と基板７に成膜され
たａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力との関係は図４の曲線Ｅのよう
になった。
【００２３】また、圧力が1.0Torr におけるａ−Ｓｉ：
Ｈ膜の成膜後の粉の発生状況と、基板に成膜されたａ−
Ｓｉ：Ｈ膜の表面荒さを前記実施例１と同様の方法で測
定したところ、同圧力における連続放電（デューティー
比 100％）のときは2.9mg 程度の粉の発生があり、ま
た、膜の表面荒さは3500オングストローム程度の凹凸が
あるのに対し、粉の発生は１／200 程度に減少し、膜の
表面荒さは1160オングストローム程度に低下した。
Ｈ膜の成膜後の粉の発生状況と、基板に成膜されたａ−
Ｓｉ：Ｈ膜の表面荒さを前記実施例１と同様の方法で測
定したところ、同圧力における連続放電（デューティー
比 100％）のときは2.9mg 程度の粉の発生があり、ま
た、膜の表面荒さは3500オングストローム程度の凹凸が
あるのに対し、粉の発生は１／200 程度に減少し、膜の
表面荒さは1160オングストローム程度に低下した。
【００２４】尚、圧力100Torr で、連続放電（デューテ
ィー比 100％）のときの成膜速度は2100オングストロー
ム／min であり、成膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力は−
500MPaであった。
ィー比 100％）のときの成膜速度は2100オングストロー
ム／min であり、成膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力は−
500MPaであった。
【００２５】実施例３
高周波電源６に周波数27.12MHzで、100Wの能力のものを
使用した以外は前記実施例２と同様の方法で基板７にａ
−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜した。そして、真空槽１内の圧力と
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜速度との関係、および該圧力と成
膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力との関係を調べた。
使用した以外は前記実施例２と同様の方法で基板７にａ
−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜した。そして、真空槽１内の圧力と
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜速度との関係、および該圧力と成
膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力との関係を調べた。
【００２６】真空槽１内の圧力と基板７に成膜されるａ
−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜速度との関係は図３の曲線Ｃのよう
になった。また、真空槽１内の圧力と基板７に成膜され
たａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力との関係は図４の曲線Ｆのよう
になった。
−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜速度との関係は図３の曲線Ｃのよう
になった。また、真空槽１内の圧力と基板７に成膜され
たａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力との関係は図４の曲線Ｆのよう
になった。
【００２７】また、圧力が1.0Torr におけるａ−Ｓｉ：
Ｈ膜の成膜後の粉の発生状況と、基板に成膜されたａ−
Ｓｉ：Ｈ膜の表面荒さを前記実施例１と同様の方法で測
定したところ、同圧力における連続放電（デューティー
比 100％）のときは2.3mg 程度の粉の発生があり、ま
た、膜の表面荒さは3100オングストローム程度の凹凸が
あるのに対し、粉の発生は１／200 程度に減少し、膜の
表面荒さは 920オングストローム程度に低下した。
Ｈ膜の成膜後の粉の発生状況と、基板に成膜されたａ−
Ｓｉ：Ｈ膜の表面荒さを前記実施例１と同様の方法で測
定したところ、同圧力における連続放電（デューティー
比 100％）のときは2.3mg 程度の粉の発生があり、ま
た、膜の表面荒さは3100オングストローム程度の凹凸が
あるのに対し、粉の発生は１／200 程度に減少し、膜の
表面荒さは 920オングストローム程度に低下した。
【００２８】尚、圧力1.0Torr で、連続放電（デューテ
ィー比 100％）のときの成膜速度は2000オングストロー
ム／min であり、成膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力は-3
20MPa であった。
ィー比 100％）のときの成膜速度は2000オングストロー
ム／min であり、成膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力は-3
20MPa であった。
【００２９】更に、前記実施例３において、真空槽１内
の圧力を1.0Torr とし、高周波電力（周波数27.12MHz）
をデューティー比50％の 100ＷのHGIHと 30ＷのLOW と
にパルス変調して基板にａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜したとこ
ろ、この場合の平均成膜速度は1200オングストローム／
min であり、また、膜の応力は-150MPa であり、膜の表
面荒さは連続放電のときの3100オングストロームに対
し、1300オングストロームに低下し、粉の発生も少なか
った。
の圧力を1.0Torr とし、高周波電力（周波数27.12MHz）
をデューティー比50％の 100ＷのHGIHと 30ＷのLOW と
にパルス変調して基板にａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜したとこ
ろ、この場合の平均成膜速度は1200オングストローム／
min であり、また、膜の応力は-150MPa であり、膜の表
面荒さは連続放電のときの3100オングストロームに対
し、1300オングストロームに低下し、粉の発生も少なか
った。
【００３０】実施例４
高周波電源６に周波数40.68MHzで、50W の能力のものを
使用した以外は前記実施例２と同様の方法で基板７にａ
−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜した。そして、真空槽１内の圧力と
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜速度との関係、および該圧力と成
膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力との関係を調べた。
使用した以外は前記実施例２と同様の方法で基板７にａ
−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜した。そして、真空槽１内の圧力と
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜速度との関係、および該圧力と成
膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力との関係を調べた。
【００３１】真空槽１内の圧力と基板７に成膜されるａ
−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜速度との関係は図３の曲線Ｄのよう
になった。また、真空槽１内の圧力と基板７に成膜され
たａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力との関係は図４の曲線Ｇのよう
になった。
−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜速度との関係は図３の曲線Ｄのよう
になった。また、真空槽１内の圧力と基板７に成膜され
たａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力との関係は図４の曲線Ｇのよう
になった。
【００３２】また、圧力が1.0Torr におけるａ−Ｓｉ：
Ｈ膜の成膜後の粉の発生状況と、基板に成膜されたａ−
Ｓｉ：Ｈ膜の表面荒さを前記実施例１と同様の方法で測
定したところ、同圧力における連続放電（デューティー
比 100％）のときは2.1mg 程度の粉の発生があり、ま
た、膜の表面荒さは2900オングストローム程度の凹凸が
あるのに対し、粉の発生は１／100 程度に減少し、膜の
表面荒さは 700オングストローム程度に低下した。
Ｈ膜の成膜後の粉の発生状況と、基板に成膜されたａ−
Ｓｉ：Ｈ膜の表面荒さを前記実施例１と同様の方法で測
定したところ、同圧力における連続放電（デューティー
比 100％）のときは2.1mg 程度の粉の発生があり、ま
た、膜の表面荒さは2900オングストローム程度の凹凸が
あるのに対し、粉の発生は１／100 程度に減少し、膜の
表面荒さは 700オングストローム程度に低下した。
【００３３】尚、圧力1.0Torr で、連続放電（デューテ
ィー比 100％）のときの成膜速度は2200オングストロー
ム／min であり、成膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力は-5
0MPaであった。
ィー比 100％）のときの成膜速度は2200オングストロー
ム／min であり、成膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力は-5
0MPaであった。
【００３４】更に、前記実施例４において、真空槽１内
の圧力を1.0Torr とし、高周波電力（周波数40.68MHz）
をデューティー比50％の50ＷのHGIHと13ＷのLOW とにパ
ルス変調して基板にａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜したところ、
この場合の平均成膜速度は1200オングストローム／min
であり、また、膜の応力は＋30MPa であり、膜の表面荒
さは連続放電のときの2900オングストロームに対し、 8
00オングストロームに低下し、粉の発生も少なかった。
の圧力を1.0Torr とし、高周波電力（周波数40.68MHz）
をデューティー比50％の50ＷのHGIHと13ＷのLOW とにパ
ルス変調して基板にａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜したところ、
この場合の平均成膜速度は1200オングストローム／min
であり、また、膜の応力は＋30MPa であり、膜の表面荒
さは連続放電のときの2900オングストロームに対し、 8
00オングストロームに低下し、粉の発生も少なかった。
【００３５】図３より明らかなように、真空槽１内の圧
力が低くなるにしたがい成膜速度も低下した。これによ
り成膜速度1000オングストローム／min で基板に成膜す
る際は、例えば真空槽１内の圧力を 1.0Torrとした場合
は、周波数13.56MHzでは投入電力は400Wでよく、周波数
27.12MHzでは投入電力は周波数13.56MHzの１／４の100W
でよく、また、周波数40.68MHzでは投入電力は周波数1
3.56MHzの１／８の50Wでよいことになる。尚、周波数4
0.68MHzでは投入電力は理論的には周波数13.56MHzの１
／９だが、高周波による損失のため１／８になってい
る。
力が低くなるにしたがい成膜速度も低下した。これによ
り成膜速度1000オングストローム／min で基板に成膜す
る際は、例えば真空槽１内の圧力を 1.0Torrとした場合
は、周波数13.56MHzでは投入電力は400Wでよく、周波数
27.12MHzでは投入電力は周波数13.56MHzの１／４の100W
でよく、また、周波数40.68MHzでは投入電力は周波数1
3.56MHzの１／８の50Wでよいことになる。尚、周波数4
0.68MHzでは投入電力は理論的には周波数13.56MHzの１
／９だが、高周波による損失のため１／８になってい
る。
【００３６】また、図４より明らかなように、成膜され
たａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力は圧力に比例して減少する。こ
れにより 0〜-200MPa の実用的応力のａ−Ｓｉ：Ｈ膜を
基板に成膜する際は、周波数13.56MHzでは真空槽１内の
圧力を0.9Torr 以上で行なえばよく、周波数27.12MHzで
は圧力を 0.6〜0.8Torr で行なえばよく、また、周波数
40.68MHzでは圧力 0.4〜0.65Torrで成膜を行なえばよい
ことになる。ただし、この圧力範囲は他の条件がかわれ
ば、当然それに伴って変化する。
たａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力は圧力に比例して減少する。こ
れにより 0〜-200MPa の実用的応力のａ−Ｓｉ：Ｈ膜を
基板に成膜する際は、周波数13.56MHzでは真空槽１内の
圧力を0.9Torr 以上で行なえばよく、周波数27.12MHzで
は圧力を 0.6〜0.8Torr で行なえばよく、また、周波数
40.68MHzでは圧力 0.4〜0.65Torrで成膜を行なえばよい
ことになる。ただし、この圧力範囲は他の条件がかわれ
ば、当然それに伴って変化する。
【００３７】更に、パルス変調を行ないながらプラズマ
ＣＶＤにより成膜するようにしているため、粉の発生も
従来の連続放電に比べて１／２００程度に少なくなり、
また、基板に成膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の表面荒さも従
来の連続放電に比べて極めて小さくなった。
ＣＶＤにより成膜するようにしているため、粉の発生も
従来の連続放電に比べて１／２００程度に少なくなり、
また、基板に成膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の表面荒さも従
来の連続放電に比べて極めて小さくなった。
【００３８】従って、これら実施例２、３、４の結果か
ら明らかなように、応力が 0〜-200MPa の複写機の感光
体ドラム、液晶プロジェクター等に適合するａ−Ｓｉ：
Ｈ膜（例えば膜厚20μm）を基板に例えば成膜速度1000
オングストローム／min で成膜させるには、Ｅ／Ｓを20
mmとし、高周波電力を1kHzの変調周期でデューティー比
50％のＯＮ／ＯＦＦパルス変調すれば、周波数13.56MHz
の場合は投入電力400Wで、圧力 0.9〜1.0Torr で成膜を
行なえばよく、また、周波数27.12MHzの場合は投入電力
100Wで、圧力 0.6〜0.8Torr で成膜を行なえばよく、ま
た、周波数40.68MHzの場合は投入電力50W で、圧力 0.4
〜0.65Torrで成膜を行なえばよいことになる。
ら明らかなように、応力が 0〜-200MPa の複写機の感光
体ドラム、液晶プロジェクター等に適合するａ−Ｓｉ：
Ｈ膜（例えば膜厚20μm）を基板に例えば成膜速度1000
オングストローム／min で成膜させるには、Ｅ／Ｓを20
mmとし、高周波電力を1kHzの変調周期でデューティー比
50％のＯＮ／ＯＦＦパルス変調すれば、周波数13.56MHz
の場合は投入電力400Wで、圧力 0.9〜1.0Torr で成膜を
行なえばよく、また、周波数27.12MHzの場合は投入電力
100Wで、圧力 0.6〜0.8Torr で成膜を行なえばよく、ま
た、周波数40.68MHzの場合は投入電力50W で、圧力 0.4
〜0.65Torrで成膜を行なえばよいことになる。
【００３９】従って、高周波電力を周波数1MHz〜50MHz
とし、50Hz〜100kHzの変調周期でパルス変調させること
により、基板に 0〜-200MPa の実用的応力のａ−Ｓｉ：
Ｈ膜を成膜速度1000オングストローム／min 以上で、粉
の発生を抑制し、かつ膜表面を平滑状態に成膜できるこ
とが分かる。
とし、50Hz〜100kHzの変調周期でパルス変調させること
により、基板に 0〜-200MPa の実用的応力のａ−Ｓｉ：
Ｈ膜を成膜速度1000オングストローム／min 以上で、粉
の発生を抑制し、かつ膜表面を平滑状態に成膜できるこ
とが分かる。
【００４０】実施例５
高周波電源６に周波数27.12MHzで、300Wの能力のものを
使用し、ガス導入系２から真空槽１内に導入するガス量
を1000sccmとした以外は前記実施例２と同様の方法で基
板７にａ−Ｓｉ：Ｈ膜を形成した。そして、真空槽１内
の圧力とａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜速度との関係、および該
圧力と成膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力との関係を調べ
た。
使用し、ガス導入系２から真空槽１内に導入するガス量
を1000sccmとした以外は前記実施例２と同様の方法で基
板７にａ−Ｓｉ：Ｈ膜を形成した。そして、真空槽１内
の圧力とａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜速度との関係、および該
圧力と成膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力との関係を調べ
た。
【００４１】真空槽１内の圧力と基板７に成膜されるａ
−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜速度との関係は図５の曲線Ｈのよう
になった。また、真空槽１内の圧力と成膜されたａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜の応力との関係は図６の曲線Ｊのようになっ
た。
−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜速度との関係は図５の曲線Ｈのよう
になった。また、真空槽１内の圧力と成膜されたａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜の応力との関係は図６の曲線Ｊのようになっ
た。
【００４２】また、圧力が0.8Torr におけるａ−Ｓｉ：
Ｈ膜の成膜後の粉の発生状況と、基板に成膜されたａ−
Ｓｉ：Ｈ膜の表面荒さを前記実施例１と同様の方法で測
定したところ、同圧力における連続放電（デューティー
比 100％）のときは8.4mg 程度の粉の発生があり、ま
た、膜の表面荒さは4200オングストローム程度の凹凸が
あるのに対し、粉の発生は１／200 程度に減少し、膜の
表面荒さは1300オングストローム程度に低下した。
Ｈ膜の成膜後の粉の発生状況と、基板に成膜されたａ−
Ｓｉ：Ｈ膜の表面荒さを前記実施例１と同様の方法で測
定したところ、同圧力における連続放電（デューティー
比 100％）のときは8.4mg 程度の粉の発生があり、ま
た、膜の表面荒さは4200オングストローム程度の凹凸が
あるのに対し、粉の発生は１／200 程度に減少し、膜の
表面荒さは1300オングストローム程度に低下した。
【００４３】尚、圧力0.8Torr で、連続放電（デューテ
ィー比 100％）のときの成膜速度は4900オングストロー
ム／min であり、成膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力は-4
90MPa であった。
ィー比 100％）のときの成膜速度は4900オングストロー
ム／min であり、成膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力は-4
90MPa であった。
【００４４】実施例６
高周波電源６に周波数40.68MHzで、300Wの能力のものを
使用し、ガス導入系２から真空槽１内に導入するガス量
を1000sccmとした以外は前記実施例２と同様の方法で基
板７にａ−Ｓｉ：Ｈ膜を形成した。そして、真空槽１内
の圧力とａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜速度との関係、および該
圧力と成膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力との関係を調べ
た。
使用し、ガス導入系２から真空槽１内に導入するガス量
を1000sccmとした以外は前記実施例２と同様の方法で基
板７にａ−Ｓｉ：Ｈ膜を形成した。そして、真空槽１内
の圧力とａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜速度との関係、および該
圧力と成膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力との関係を調べ
た。
【００４５】真空槽１内の圧力と基板７に成膜されるａ
−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜速度との関係は図５の曲線Ｉのよう
になった。また、真空槽１内の圧力と成膜されたａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜の応力との関係は図６の曲線Ｋのようになっ
た。
−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜速度との関係は図５の曲線Ｉのよう
になった。また、真空槽１内の圧力と成膜されたａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜の応力との関係は図６の曲線Ｋのようになっ
た。
【００４６】また、圧力が0.8Torr におけるａ−Ｓｉ：
Ｈ膜の成膜後の粉の発生状況と、基板に成膜されたａ−
Ｓｉ：Ｈ膜の表面荒さを前記実施例１と同様の方法で測
定したところ、同圧力における連続放電（デューティー
比 100％）のときは7.3mg 程度の粉の発生があり、ま
た、膜の表面荒さは3900オングストローム程度の凹凸が
あるのに対し、粉の発生は１／100 程度に減少し、膜の
表面荒さは1100オングストローム程度に低下した。
Ｈ膜の成膜後の粉の発生状況と、基板に成膜されたａ−
Ｓｉ：Ｈ膜の表面荒さを前記実施例１と同様の方法で測
定したところ、同圧力における連続放電（デューティー
比 100％）のときは7.3mg 程度の粉の発生があり、ま
た、膜の表面荒さは3900オングストローム程度の凹凸が
あるのに対し、粉の発生は１／100 程度に減少し、膜の
表面荒さは1100オングストローム程度に低下した。
【００４７】尚、圧力0.8Torr で、連続放電（デューテ
ィー比 100％）のときの成膜速度は9800オングストロー
ム／min であり、成膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力は-4
90MPa であった。
ィー比 100％）のときの成膜速度は9800オングストロー
ム／min であり、成膜されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の応力は-4
90MPa であった。
【００４８】図５および図６より明らかなように、2000
オングストローム／min 以上の成膜速度で、応力 0〜-2
00MPa のａ−Ｓｉ：Ｈ膜を形成する場合には、高周波電
力の変調周期1kHzで、デューティー比50％において、周
波数27.12MHz、投入電力300Wでは圧力0.8Torr 以上で行
なえばよく、また周波数40.68MHz、投入電力300Wでは圧
力0.8Torr 以上で行なえばよいことになる。
オングストローム／min 以上の成膜速度で、応力 0〜-2
00MPa のａ−Ｓｉ：Ｈ膜を形成する場合には、高周波電
力の変調周期1kHzで、デューティー比50％において、周
波数27.12MHz、投入電力300Wでは圧力0.8Torr 以上で行
なえばよく、また周波数40.68MHz、投入電力300Wでは圧
力0.8Torr 以上で行なえばよいことになる。
【００４９】従って、これら実施例５、６の結果から明
らかなように、真空槽内の圧力を0.8Torr とすることに
より、基板に 0〜-200MPa の実用的な応力のａ−Ｓｉ：
Ｈ膜を2500オングストローム／min 以上という高速で成
膜できることが分かる。
らかなように、真空槽内の圧力を0.8Torr とすることに
より、基板に 0〜-200MPa の実用的な応力のａ−Ｓｉ：
Ｈ膜を2500オングストローム／min 以上という高速で成
膜できることが分かる。
【００５０】これらの実施例に於いては、反応ガスにＳ
ｉＨ4 の単体を使用したが、これをＳｉ2 Ｈ6 に変更し
ても同様の成果が得られると推定される。また、反応ガ
スにＣ2 Ｈ6 、ＰＨ3 、Ｂ2 Ｈ6 、ＧｅＨ4 のいずれか
を添加して、リンドープのｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜、ボロン
ドープのＰ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜、カーボンドープのａ−Ｓ
ｉＣx ：Ｈ膜、ゲルマニウムドープのａ−ＳｉＧｅx ：
Ｈ膜のいずれかを成膜すること、或いは反応ガスに
Ｈ2 、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのいずれかを添加して希
釈することは、従来のａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜に於いて行
なわれており、またこのような添加や希釈を行なった反
応ガスでも粉の発生や膜の表面の凹凸を生じており、こ
のような添加や希釈を行なった反応ガスを使用したとき
にも本発明は十分に粉の発生の抑制と膜表面の平滑化の
効果を奏する。
ｉＨ4 の単体を使用したが、これをＳｉ2 Ｈ6 に変更し
ても同様の成果が得られると推定される。また、反応ガ
スにＣ2 Ｈ6 、ＰＨ3 、Ｂ2 Ｈ6 、ＧｅＨ4 のいずれか
を添加して、リンドープのｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜、ボロン
ドープのＰ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜、カーボンドープのａ−Ｓ
ｉＣx ：Ｈ膜、ゲルマニウムドープのａ−ＳｉＧｅx ：
Ｈ膜のいずれかを成膜すること、或いは反応ガスに
Ｈ2 、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのいずれかを添加して希
釈することは、従来のａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜に於いて行
なわれており、またこのような添加や希釈を行なった反
応ガスでも粉の発生や膜の表面の凹凸を生じており、こ
のような添加や希釈を行なった反応ガスを使用したとき
にも本発明は十分に粉の発生の抑制と膜表面の平滑化の
効果を奏する。
【００５１】更に、プラズマＣＶＤによりＳｉＣx 膜、
ａ−Ｇｅ：Ｈ膜が成膜されるが、これらの膜の成膜時に
もａ−Ｓｉ：Ｈ膜と同様に粉の発生や膜表面の凹凸の発
生が見られるので、これらの成膜に本発明の方法を適用
すれば、迅速に平滑な膜を成膜することが予想される。
ＳｉＮx 膜、ＳｉＯx 膜、ＳｉＯx Ｎy 膜のような化合
物膜は、成膜条件によって気相重合によるクラスターが
発生し、膜面が荒れるので、このような化合物の成膜に
本発明を適用すると平坦な膜を形成することが可能にな
るであろう。
ａ−Ｇｅ：Ｈ膜が成膜されるが、これらの膜の成膜時に
もａ−Ｓｉ：Ｈ膜と同様に粉の発生や膜表面の凹凸の発
生が見られるので、これらの成膜に本発明の方法を適用
すれば、迅速に平滑な膜を成膜することが予想される。
ＳｉＮx 膜、ＳｉＯx 膜、ＳｉＯx Ｎy 膜のような化合
物膜は、成膜条件によって気相重合によるクラスターが
発生し、膜面が荒れるので、このような化合物の成膜に
本発明を適用すると平坦な膜を形成することが可能にな
るであろう。
【００５２】
【発明の効果】以上のように本発明によるときは、高周
波電力を使用してプラズマＣＶＤにより電極上の基板に
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜する際に、該高周波電力を該基板
に1000オングストローム／min 以上の平均成膜速度でａ
−Ｓｉ：Ｈ膜を形成するように調整し、該高周波電力を
パルス変調しながらａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜することによ
り、反応ガスの分解で発生したＳｉＨ2 ラジカルやクラ
スターが電力の停止時に排出され、或いは消滅し、粒径
の大きいクラスターが存在しなくなるので、粉の発生が
抑制されて膜表面の平滑な膜を高速で成膜できる効果が
ある。
波電力を使用してプラズマＣＶＤにより電極上の基板に
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜する際に、該高周波電力を該基板
に1000オングストローム／min 以上の平均成膜速度でａ
−Ｓｉ：Ｈ膜を形成するように調整し、該高周波電力を
パルス変調しながらａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜することによ
り、反応ガスの分解で発生したＳｉＨ2 ラジカルやクラ
スターが電力の停止時に排出され、或いは消滅し、粒径
の大きいクラスターが存在しなくなるので、粉の発生が
抑制されて膜表面の平滑な膜を高速で成膜できる効果が
ある。
【００５３】また、高周波電力の周波数を1MHz〜50MHz
とし、50Hz〜100kHzの変調周期でパルス変調させること
により、低圧力で粉の発生を抑制して平滑な膜表面を有
する0〜-200MPa の低応力のａ−Ｓｉ：Ｈ膜を基板に100
0オングストローム／min 以上の高速で成膜することが
できる。
とし、50Hz〜100kHzの変調周期でパルス変調させること
により、低圧力で粉の発生を抑制して平滑な膜表面を有
する0〜-200MPa の低応力のａ−Ｓｉ：Ｈ膜を基板に100
0オングストローム／min 以上の高速で成膜することが
できる。
【図１】 本発明の実施に使用した装置の截断側面図、
【図２】 本発明の１実施例の高周波電力パルス変調と
膜面の表面荒さとの関係を示す特性線図、
膜面の表面荒さとの関係を示す特性線図、
【図３】 本発明の他の実施例の真空槽内の圧力と成膜
速度との関係を示す特性線図、
速度との関係を示す特性線図、
【図４】 本発明の他の実施例の真空槽内の圧力と膜の
応力との関係を示す特性線図、
応力との関係を示す特性線図、
【図５】 本発明のもう一つの実施例の真空槽内の圧力
と成膜速度との関係を示す特性線図、
と成膜速度との関係を示す特性線図、
【図６】 本発明のもう一つの実施例の真空槽内の圧力
と膜の応力との関係を示す特性線図。
と膜の応力との関係を示す特性線図。
１ 真空槽、 ２ ガス導入系、 ３
排気系、４、５ 電極、 ６ 高周波電
源、 ７ 基板、１０ ヒーター、 １３
変調器。
排気系、４、５ 電極、 ６ 高周波電
源、 ７ 基板、１０ ヒーター、 １３
変調器。
フロントページの続き
(72)発明者 清水 康男
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 一山 政博
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
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 谷 典明
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 中村 久三
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
(56)参考文献 特開 平５−51753（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−38570（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−76781（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 16/00 - 16/56
H01L 21/205
Claims (5)
- 【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
源から周波数 27.12MHz の高周波電力を供給し、他方の電
極上に基板を搭載し、該排気系で圧力を 0.6 〜 0.8torr に
調整した真空槽内へ該ガス導入系から導入したＳｉＨ4
又はＳｉ2 Ｈ6 の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加熱した該基板にａ−Ｓｉ：Ｈ
膜を形成する方法に於いて、該高周波電力を1000オング
ストローム／min 以上の平均成膜速度でａ−Ｓｉ：Ｈ膜
を成膜するように調整し、該高周波電力をパルス変調し
ながらａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜することを特徴とするプラ
ズマＣＶＤによるａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜方法。 - 【請求項２】 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
源から周波数 40.68MHz の高周波電力を供給し、他方の電
極上に基板を搭載し、該排気系で圧力を 0.4 〜 0.65torr
に調整した真空槽内へ該ガス導入系から導入したＳｉＨ
4 又はＳｉ 2 Ｈ 6 の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加熱した該基板にａ−Ｓｉ：
Ｈ膜を形成する方法に於いて、該高周波電力を 1000 オン
グストローム／ min 以上の平均成膜速度でａ−Ｓｉ：Ｈ
膜を成膜するように調整し、該高周波電力をパルス変調
しながらａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜することを特徴とするプ
ラズマＣＶＤによるａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜方法。 - 【請求項３】 上記パルス変調の変調周期を50Hz〜100k
Hzとする請求項１または請求項２に記載のプラズマＣＶ
Ｄによるａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜方法。 - 【請求項４】 上記反応ガスにＣＨ4 、Ｃ2 Ｈ6 、ＰＨ
3 、Ｂ2 Ｈ6 、ＧｅＨ4 のいずれかを添加して上記基板
にドープトａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜することを特徴とする
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のプラズマＣ
ＶＤによるａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜方法。 - 【請求項５】 上記反応ガスにＨ2 、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのいずれかを添加して希釈し、ａ−Ｓｉ：Ｈ又
はドープトａ−Ｓｉ：Ｈの厚膜を成膜することを特徴と
する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08039194A JP3499284B2 (ja) | 1993-10-20 | 1994-04-19 | プラズマＣＶＤによるａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26241493 | 1993-10-20 | ||
| JP5-262414 | 1993-10-20 | ||
| JP08039194A JP3499284B2 (ja) | 1993-10-20 | 1994-04-19 | プラズマＣＶＤによるａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07166358A JPH07166358A (ja) | 1995-06-27 |
| JP3499284B2 true JP3499284B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=26421407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08039194A Expired - Fee Related JP3499284B2 (ja) | 1993-10-20 | 1994-04-19 | プラズマＣＶＤによるａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3499284B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3420960B2 (ja) * | 1999-01-29 | 2003-06-30 | シャープ株式会社 | 電子デバイス製造装置および電子デバイス製造方法 |
| JP4497914B2 (ja) * | 2003-12-18 | 2010-07-07 | シャープ株式会社 | シリコン薄膜太陽電池の製造方法 |
-
1994
- 1994-04-19 JP JP08039194A patent/JP3499284B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07166358A (ja) | 1995-06-27 |
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