JPH01216523A - プラズマｃｖｄ薄膜の製造方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、主に薄膜の形成を行うためのプラズマＣＶＤ
装置とそれを用いた半導体薄膜の形成方法に闇するもの
である。

従来の技術 従来、薄膜形成に使用されるプラズマＣＶＤ装置は第４
図に示すような構成を持つ、４１が真空チャンバーで排
気孔４２より真空に排気される。

直流または高闇波電Ｒ４３から電界が電極４４へ導入さ
れ、基板ホルダー兼電極４５との間に電界が印可されプ
ラズマが発生する４６はガス導入口で５ｉＨａ等の原料
ガスや８２Ｈ６、ＰＨ３等の不純物添加用ガスが導入さ
れる。このガスがプラズマ分解されて薄膜として基板４
７上に堆積形成される。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、この様な従来のプラズマ処理装置では、
印可電界に起因する電極間における電位分布によってプ
ラズマの分布が大きいため、結果的に基板電位によって
成膜の状態が支配されるいう点があった。また処理面積
をかせぐため大面積の電極を使用するので、均一に放電
させる必要があった。そのため均一性を得るために堆積
条件に制約が生じ、膜質の最適化を妨げていた。

そこで最近では、堆積中のプラズマの中に水素ラジカル
が多量に存在すれば膜がち密化するらしいことがわかり
、原料ガスを大量の水素で希釈することによって、膜質
が向上することが明かとりなった。この方法はシリコン
カーボン（ＳｉＣ）膜やシリコンゲルマニュウム（Ｓｉ
Ｇｅ）膜等で盛んに使用されている。ところが大量の水
素で希釈する方法では、堆積速度が極端に低下してしま
い、実用上使用できなっかた。これとは別の方法として
、Ｓ　ｉ　Ｈａ、ＣＨａ、　　Ｇ　ｅ　Ｈａなどの原料
ガスの放電室と水素ガスのみ放電室の２つの放電室を設
け、この２室の閏を基板が行き来することによって、常
に堆積膜の表面を水素ラジカルで被覆゛しながら堆積を
行うという方法があるが、装置が複雑になってしまい、
また成膜速度も速くないため実用になっていない。

本発明は、この様な問題点を解決することを目的として
いる。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明では処理されるべ
き基板または基板近傍にプラズマ中に存在する処理に寄
与するイオン粒子に運動エネルギーを与えることが可能
な周波数を有する交流電界を印加することによって上記
問題点が解決できることを見いだした。本発明は上記手
段により高品質な非晶質半導体膜を高速成膜が可能な高
性能なプラズマＣＶＤ方法を提供するものである。

作用 上記した手段を用いることによって生ずる本発明の作用
は次のようなものである。従来の方法では、電極部に印
加されている電界よってのみ決定されていたプラズマの
分布を、本発明では基板付近において電子並びにイオン
にたいして再び運動エネルギーを与え、断続的なプラズ
マ分布の変化を与えることにより、堆積膜の表面におい
て時開的に、ある時は水素被覆させたり、またある時に
は主に膜形成させたりということを周期的に行い、従来
行っていた、水素ラジカルによる膜のち密化を、効果的
に行う作用をもつ。

実施例 実施例として、本発明のプラズマ処理装置を非晶質シリ
コンゲルマニュウム（ａ−ＳｉＧｅ：Ｈの堆積形成に応
用した場合の例について示す。

以下図面に基づき、本発明の代表的な実施例を示す。第
１図は本発明のプラズマＣＶＤ装置の概略図である。１
１が真空チャンバー出、排気孔１２より真空に排気され
る。電極１３を通して高周波発振器１４からが１５の電
極兼基板ホルダとの間に電界が印可される。２０は基体
である。１６はガス導入口でＳｉＨ４およびＧｅＨ４等
の原料ガスが導入される。１７が本発明で付は加えられ
た交流電界を加えるための電源であり、電極兼基板ホル
ダー１５に交流電界が印加される。交流の周波数は、主
にシリコンやその他の膜形成に寄与する元素のイオンと
ＳｉＨ４やＧ　ｅ　Ｈａが分解してできた水素イオンに
エネルギーを与えるために５０Ｈ２〜５００ＫＨｚとし
ている。これらの周波数より低い場合、基板表面に高抵
抗な膜が堆積するとプラズマに電界が印加されなくなり
また高い周波数の場合ではイオンが追随できなくなる。

なお、非晶質シリコン膜を製造する場合は原料ガスはモ
ノシラン（ＳｉＨｍ）ガスを用いればよい。

また例えば不純物を添加した低抵抗の非晶質シリコンゲ
ルマニュウムを形成する場合は、原料ガスとしてｎ型非
晶質シリコンゲルマニュウムの場合５１ｇ４、ＧｅＨａ
とＰＨ３の混合ガスを、ｐ型部晶質シリコンゲルマニュ
ウムの場合は５ｉＨａ、ＧｅＨ４とＢ２Ｈ６の混合ガス
を使用すればよい。

また、たとえば非晶質シリコンカーボン膜を形成すると
きは、原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ４）ガスとメ
タン（ＣＨａ　）、エチレン（Ｃ２Ｈａ）、アセチレン
（Ｃ２Ｈａ　）等の炭化水素ガスの混合ガスを使用すれ
ばよい。

本発明を用いる効果は次のようなものである。

第２図に基板に印加された例えば２０ＫＨ２の交流電力
を変化させたときの非晶質シリコンゲルマニュウムの堆
積速度の変化を示す、基板に電力を印加していくと堆積
速度が増加しているのが判る。

この時の非晶質シリコンゲルマニュウムの膜質は、第２
図に示すように、光転導度が向上している。

第３図に原料ガスを水素で希釈していった場合の堆積速
度と光伝導度の変化を示す。従来の方法による堆積速度
と同程度の堆積速度では約２桁の改善がみられる。

なお、本実施例では、交流の波形は正弦波を用い５　か
つアース電位を中心として正電位、負電位に電位を交番
させたが、正弦波の代わりに例えば第１図の電源１８を
用いて、矩形波のような周期パルスを使用したり、中心
電位をオフセットさせたりしてさらに最適化が可能であ
る。そして、本発明はシリコン系の膜の他にさらに他の
膜の形成にも使用できる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、高品質な非晶質半導体膜
を高速に成膜することが可能となり、この種薄膜の製造
に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラズマＣＶＤ装置概略図、第２図は
本発明の効果を示すために交流電力を変化させたときの
堆積速度と光伝導度の変化を示す図、第３図は原料ガス
を水素で希釈していったときの堆積速度と光伝導度の変
化を示す図、第４図は従来のプラズマＣＶＤ装置の概略
図である。 １１・・・真空チャンバー、１２・・・排気孔、１３・
・・電極、１４・・・高周波発振器、１５・・・電極兼
基板ホルダー、１６・・・ガス導入口、１７・・・交流
電源、１９・・・基板ホルダー、２０・・・基板。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第１５１Ｉ 第２図 支！電力（Ｗ） 第　３１！１ （ΣＬＨ４＋ＧｅＨ４）／Ｈｚ　　比　　（％）第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流や高周波を含む交流電界によって生ずるプラ
   ズマ分解を利用したプラズマＣＶＤ薄膜の形成において
   、堆積形成を行う基板またはその近傍に、プラズマ分解
   によって生じた電子及びイオン粒子のどちらにも運動エ
   ネルギーを与えることが可能な周波数の交流電界または
   周期パルス電界を印加することを特徴とするプラズマＣ
   ＶＤ薄膜の製造方法。
2. （２）交流電界または周期パルスの周波数を５０Ｈｚ〜
   ５００ＫＨｚとすることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のプラズマＣＶＤ薄膜の形成方法。