JPH01162769A - アモルファスシリコンの形成方法 - Google Patents

アモルファスシリコンの形成方法

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JPH01162769A
JPH01162769A JP31863687A JP31863687A JPH01162769A JP H01162769 A JPH01162769 A JP H01162769A JP 31863687 A JP31863687 A JP 31863687A JP 31863687 A JP31863687 A JP 31863687A JP H01162769 A JPH01162769 A JP H01162769A
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JP
Japan
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filament
plasma
amorphous silicon
red
power source
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JP31863687A
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English (en)
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Hideki Kamachi
英樹 釜地
Makoto Araki
荒木 信
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G5/00Recording members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat, to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
    • G03G5/02Charge-receiving layers
    • G03G5/04Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
    • G03G5/08Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
    • G03G5/082Photoconductive 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
    • G03G5/08214Silicon-based
    • G03G5/08278Depositing methods

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 アモルファスシリコン(以下a−Si:Hと略記する)
の形成方法に関し、 明暗抵抗比、緻密度を低下させずに高速成膜を実現でき
るようにすることを目的とし、真空容器内に材料ガスを
導入し、該材料ガスの分解生成物からアモルファスシリ
コンを形成する方法において、前記真空容器内に、一方
が高周波電源に接続され他方が接地された1対の対向す
る電極を設けて、該画電極の間に前処理を施したWフィ
ラメントを配置し、前記画電極の間に前記高周波電源に
よって発生させたプラズマと、前記Wフィラメントを加
熱用電源により赤熱させて発生した熱とによって材料ガ
スを分解する構成とする。
〔産業上の利用分野〕
本発明はa−3t:Hの形成方法に関する。
〔従来の技術〕
従来a−Si:Hは第3図あるいは第4図に示すような
装置で形成されている。これらの装置による成膜は次の
ように行われる。
第3図は高周波(以下RFと略記する)プラズマCVD
法によるもので、成膜に際しては、真空容器1内で放電
電極2に対向させて配置された接地電極3に石英または
シリコンウェハ等の基体101を配置し、−旦真空容器
l内を高真空度に排気して基体101を接地電極3の内
蔵ヒータ4により加熱する。そして、真空容器1内にボ
ンベ5より5itln+ 5izH6等の材料ガスを導
入し、所定のガス圧の下でRF電源6から放電電極2に
供給されるRF電力により材料ガスを分解しプラズマ化
してa−St:Hを基体101上に堆積させる。7はR
F電力供給時の反射波低減用のマツチングボックス、8
は材料ガスの流量を調整する流量調整器、9,10はバ
ルブ、11及び12は排気用のメカニカルブースタポン
プ及びロークリポンプ、13は排気バルブである。
また、第4図はWフィラメントを用いたCVD法による
もので、21はリング状のWフィラメントである。なお
、第3図と同様の部材には第3図と同様の符号を付して
いる。成膜に際しては、Wフィラメント21を図示しな
い加熱源により1200℃程度に赤熱させ、この発熱に
より、ボンベ5から供給される材料ガスを所定圧力の下
でプラズマ化して成膜が行われる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、これらの従来の方法でa−5i:Hを高速成
膜するために真空容器内の圧力を約Q、 5 torr
以上と高くすると、真空容器内に多量の粉が発生する。
この粉は、基体や膜成長表面に付着すると膜に欠陥を生
じさせるばかりでなく、インライン方式の真空容器にお
いては2つの真空容器間の真空シールができなくなる原
因となる。
そこで、第3図のRFプラズマCVD装置では、この粉
発生を防ぐために圧力を0.2 torr以下と低くし
なければならず、この低圧化はa−5i:Hの成膜速度
を著るしく低下させるため、一般にRF電力を大きくし
たり、ガス流量を増やすといった方法がとられている。
ところが、RF電力を高くするとプラズマ中に高エネル
ギイオンの増加やプラズマ電位増加による基板方向への
イオンの加速が大きくなり、成長膜にダメージを与え、
欠陥発生の原因となる。また、材料ガスの流量を非常に
多くすると、a−SisH中に(−3iHz−)nやS
 i −If 3結合が増加し、明暗抵抗比の低下や膜
の緻密度低下の原因となる。
また、第4図のWフィラメントによるa−Si:Hの成
膜方法の場合は、材料ガスの流量を多(すると、膜中に
Wや酸素が取り込まれたり、緻密度が低下し明暗抵抗比
が102〜10’と小さくなるといった問題が生じてい
た。
本発明は明暗抵抗比、緻密度を低下させずに高速成膜を
実現することのできるアモルファスシリコン膜の形成方
法を提供することを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上述の問題点を解決するため、本発明では、真空容器内
に材料ガスを導入し、該材料ガスの分解生成物からアモ
ルファスシリコンを形成する方法において、前記真空容
器内に、一方が高周波電源に接続され他方が接地された
1対の対向する電極を設けて、該画電極の間に前処理を
施したWフィラメントを配置し、前記画電極の間に前記
高周波電源によって発生させたプラズマと、前記Wフィ
ラメントを加熱用電源により赤熱させて発生した熱とに
よって材料ガスを分解するように構成する。
〔作 用〕
本発明のアモルファスシリコン形成方法では、上述のよ
うに赤熱したWフィラメントとRFプラズマの併用励起
によってガス分解効率を高め、その結果としてアモルフ
ァスシリコンを形成して基体等の上に堆積させるもので
ある。従って、本発明に係るアモルファスシリコン形成
方法では、高速成膜のためにRF電力を高くしないため
高エネルギイオン数やプラズマ電位の増加が起こらず、
また流量を増やした場合に、分解効率が良いため膜中の
(−5iH2−)nや5i)lx結合の増加が少ない。
さらに、Wフィラメントの表面処理によって不純物混入
を除くことができ、且つRFプラズマ中の粒子による弱
い衝撃が緻密度向上の原因となり、良質のアモルファス
シリコンが得られる。
〔実施例〕
以下、第1図及び第2図に関連して本発明の詳細な説明
する。
第1図は本発明のa−5i:Hの形成方法を適用するた
めの装置の概要図で、図中、31は加熱用電源32によ
り赤熱状態に加熱されるWフィラメントである。なお、
従来と同様の部材には従来と同様の符号を付している。
Wフィラメント31は、前処理として5iJ6中で赤熱
し表面にa−5iを堆積させたもので、電極2゜3の間
に配置されている。
成膜に際しては、まずN極3の電極2に対向する面に基
体101をセントし、排気バルブ13を全開にしてポン
プ11.12により真空容器l内を排気する。そして、
真空容器1内の圧力が1×10−’torr以下になる
ように真空排気した後、ヒータ4及びWフィラメント3
1によって基体101の温度が250℃になるように加
熱する。基体101の温度が250℃になったところで
一度Wフィラメント31の加熱用電源32を切り、次に
、バルブ9,10と流量調整器8を通してボンベ5内の
5iJ6を’l、 Q sccm流し、排気バルブ13
を全開から少し絞って真空容器1内の圧力が0.20t
orrになるように調整する。この状態で、周波数13
.56MHzのRF電源6から放電電極2にRF電力5
.OWを供給し、マツチングボックス7で反射波を低減
させた直後に、Wフィラメント31を1200℃に赤熱
した。このようにして、赤熱したWフィラメント31の
熱とRFプラズマ中の電子によって5izl16を励起
、分解してa−5i:Hを基体101に堆積させること
ができた。この場合、併合励起によってガス分解効率が
高まるので、高速成膜のためにRF電力を高くする必要
はなく、高エネルギイオン数やプラズマ電位の増加は起
らない。また、流量を増やしても、分解効率が良いため
膜中の(−5iHzJ□や5iH1結合の増加は少ない
。さらに、Wフィラメントの表面処理によって不純物混
入を防ぐことができ、且つRFプラズマ中の粒子による
弱い衝撃が緻密向上の原因となる。従って、良質のa−
Si:Hを高速成膜することが可能である。これらの効
果を実験結果に基づいて説明すると次の通りである。
上述のWフィラメント31の前処理(Si2H6中での
赤熱)時間T、を変えたときの、■本発明によるa−3
i:Hの明暗抵抗比と、■本発明によるa−3t:)l
の成膜速度をRFプラズマ単独励起によるa−5i:H
の成膜速度で割った値rD、R,(成膜時間15分間)
との変化は次の表1に示す通りである。
表1:明暗抵抗比、成膜速度のWフィラメント前処理時
間依存性 T’、:Wフィラメント前処理(SiJ6中赤熱)時間
ρd :暗抵抗 ρ2 :明抵抗(白熱電球1mW/cn0この表1から
明らかなように、Wフィラメント表面の前処理が3分以
上のとき明暗抵抗比が10’以上となり、90分と長く
すると、成膜速度がRFプラズマとほぼ同じになってし
まう。この前処理を行ったときのWフィラメント温度は
成膜時と同じ1200℃で、本発明の成膜を同じ時間行
うと同様の結果が得られた。従って、本実施例のa−S
t:Hの形成は、温度1200℃のとき前処理を5分間
行ったWフィラメントを約40〜90分間励起源として
用いるのが適当である。
本実施例による5分間前処理Wフィラメントを用いて得
られたシリコンウェハ上に堆積したa−9i:H膜のフ
ーリエ赤外分光FT−IRスペクトルを第2図に示す。
本図に明らかなように、FT−IRスペクトルは200
0cm−’にピークをもっており、水素結合状態は5t
−Hが主体となっていることが分る。従って、本発明の
a−5t:Hの形成方法によれば、(−Sillz−)
nやSiH+結合を含まない明暗抵抗比104以上のa
−3i:l(をRFプラズマCVDより速い成膜速度で
得ることができる。
上述の説明では、Wフィラメント31をSi2H6中で
赤熱させて前処理する例について述べたが、次に、Wフ
ィラメント31の前処理を5tzH6のRFプラズマ中
にさらして行う例について説明する。
このような条件で行うWフィラメント31の前処理の時
間T2を変えたときの、■本発明によるa−Si:Hの
明暗抵抗比と、■本発明によるa−5i:Hの成膜速度
をRFプラズマ単独励起によるa−5t:Ifの成膜速
度で割った値r、、*、(成膜15分間)との変化は次
の表2に示す通りである。
表2:明暗抵抗比、成膜速度のWフィラメント前処理時
間依存性 T、:Wフィラメント前処理(Si2H,プラズマ中放
置)時間 ρd :暗抵抗。
ρ、:明抵抗(白熱電球1m葬/cfll)ここで施し
た前処理は、5izH62,O5CCII1% RF電
力5.0 W、圧力0.20 torrの条件下で行っ
たものである。
表2から明らかなように、Wフィラメント表面の前処理
が10分以上のとき明暗抵抗比は10’以上となる。
この前処理では、前処理時間が長くなってもa−S i
 : Ifの成膜速度の低下を非常に小さくできる。こ
の原因は、Wフィラメント表面に堆積した膜の厚さが5
iJaガス中で行う先の処理条件の場合より非常に薄い
ために生じていることがマイクロメータによるWフィラ
メントの太さ測定から明らがとなった。そして、この処
理では、先の処理条件の場合より薄い膜の堆積によって
Wの膜中への混入を防ぐことができた。
但し、先の前処理はより短時間に容易に処理できる長所
を持っており、必要に応じて両方の前処理を使い分ける
ことが望ましい。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、従来低い、圧力で
a−Si:)lを高速成膜しようとする場合に生じてい
た明暗抵抗比の著るしい低下や、膜中の(−3iH□−
)fi、SiH3等の水素結合増加を起さずに成膜速度
を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例のa−Si :H膜の形成方法
を適用するための装置の概要図、 第2図は本発明の実施例のa−Si:H膜のフーリエ赤
外分光スペクトルを示すグラフ、 第3図は従来のa−3i:)I膜形成に使用される装置
の概要図、 第4図は従来のa−3i:H膜形成に使用される他の装
置の概要図で、 図中、 1は真空容器、 2.3は電極、 6はRF電源、 31はWフィラメント、 32は加熱用電源、 101は基体である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、真空容器(1)内に材料ガスを導入し、該材料ガス
    の分解生成物からアモルファスシリコンを形成する方法
    において、 前記真空容器(1)内に、一方が高周波電源(6)に接
    続され他方が接地された1対の対向する電極(2、3)
    を設けて、該電極(2、3)の間に前処理を施したWフ
    ィラメント(31)を配置し、前記電極(2、3)の間
    に前記高周波電源(6)により発生させたプラズマと、
    前記Wフィラメント(31)を加熱用電源(32)によ
    り赤熱させて発生した熱とによって材料ガスを分解する
    ことを特徴とするアモルファスシリコンの形成方法。 2、Wフィラメント(31)の前処理が、SiH_4、
    Si_2H_6等含有のガス雰囲気中における赤熱であ
    る特許請求の範囲第1項記載のアモルファスシリコンの
    形成方法。3、Wフィラメント(31)の前処理が、S
    iH_4、Si_2H_6等含有のガスをプラズマ化し
    た中にさらすことにより行われる特許請求の範囲第1項
    記載のアモルファスシリコンの形成方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1004886C2 (nl) * 1996-12-23 1998-06-24 Univ Utrecht Halfgeleiderinrichtingen en werkwijze voor het maken daarvan.
WO2002025712A1 (fr) * 2000-09-14 2002-03-28 Japan As Represented By President Of Japan Advanced Institute Of Science And Technology Dispositif de depot chimique en phase vapeur (cvd) a element chauffant

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US6593548B2 (en) 2000-09-14 2003-07-15 Japan As Represented By President Of Japan Advanced Institute Of Science And Technology Heating element CVD system

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