JPH0225576A

JPH0225576A - 堆積膜形成装置

Info

Publication number: JPH0225576A
Application number: JP17376088A
Authority: JP
Inventors: Fukateru Matsuyama; 深照松山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1988-07-14
Publication date: 1990-01-29

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】〔発明の属する技術分野）本発明は、気相成長法による機能性堆積膜の形成装置に
関する。より詳細には、本発明は、堆積膜の特性を組成
成分ごとに独立に制御でき、且つ大面積に形成可能な堆
積膜形成装置に関する。

〔従来技術の説明〕

堆積膜を大面積にわたり、低コストで形成することは、
光入力センサーデバイス、電子写真用の感光デバイス、
光起電力素子液晶駆動回路等の半導体デバイスを作成す
るにあたって、切に要求されていることである。

従来、気相成長法を用いた堆積膜形成法にあっては、成
膜用原料ガスを分解するエネルギーとして、プラズマ、
熱、光等が用いられ、大面積の堆積膜を形成することが
できるとされている。しかしながら、いずれにしろ、成
膜用原料ガスとして単一のガスを用いることはまれであ
り、単一の組成の堆積膜を形成する場合であっても成膜
用の原料ガスの他に、希釈用のガスが用いられる。また
、複数の成分からなる堆積膜を気相成長法により形成す
る場合、複数の成膜用の原料ガスを予め混合して成膜室
に導入するのが一般的である。

ところがこのようにして行う従来の堆積膜形成法にあっ
ては以下のような問題点が存在する。

即ち、先ず、単一の組成の堆積膜を形成する場合であっ
ても、堆積膜の特性を向上させるためには、原料ガスと
希釈ガスの混合比をはじめとする各種の成膜のパラメー
タを最適化する必要があり、許容される成膜パラメータ
の条件範囲が比較的狭い範囲に限定される。また、複数
の成分の堆積膜を形成する場合につい′Ｃは、各膜構成
成分用の原料ガスは、分解エネルギーのレベルに違いが
あり、したがって成膜室に導入される成膜用原料ガスの
流■比等の各種成膜パラメータは、単一組成膜の堆積の
場合より、さらに限定される場合が多い。

そして、堆積される膜のＩｌ！Ｊ質を低減させないよう
に前記流量比を変化させることが可成り難しいという問
題もある。

更に、複数の成膜用原料ガスを分解する場合、関係する
諸条件を微妙に制御する必要があり、したがって制御可
能な膜特性及び膜組成の範囲には限界がある。

上述の問題点を解決するについて、各成膜用原料ガスを
独立に活性化し、活性化後のそれらのガスを混合して相
互反応せしめて堆積膜を形成する方法が提案されている
（特開昭６１−１７９８６９号公報参照）、この堆積膜
形成法によれば、各成膜用原料ガスの活性化を独立にｍ
ｍできることから、単一の組成の膜の場合には膜特性の
向上のための成膜パラメータが広範囲化でき、複数の組
成の堆積膜の場合には所望の組成成分比の堆積膜を膜π
を落とさずに広範囲の成膜パラメータで得ることができ
る。

ところが、該堆積膜形成法を用いた堆積膜形成装置は、
従来の混合ガスを用いた堆積膜形成法の装置に比べ、大
面積にわたって堆積膜を形成するには、困難な点があっ
た。つまり、従来の混合ガスを用いた堆積膜形成法では
、混合ガスに対し、分解エネルギーを広範囲にわたって
、付加することができれば、大面積化は比較的容易であ
ったのに対し、各成分ガスを独立に活性化して、堆積膜
を形成する方法では、活性化した後のガスを各々混合し
て、堆積膜を形成するため、膜厚や膜質にムラができる
ことが多く、活性化されたガスを均一に大面積にわたっ
て混合して、堆積膜を形成するのは困難であった。具体
的には第７図に示すような複数のノズルを用いたものや
、リング状の吹き出し口を用いたものが提案されている
が、いずれもノズルやリングとの距離で膜厚やｌ！ｌ質
にムラが生じ、大面積にわたって均一な膜質の堆積膜を
形成するためには十分ではなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前述の従来の堆、積層形成装置におけ
る問題点を解決し、複数の成膜用ガスを独立に活性化し
て、混合させて堆積膜を形成する方法を用いる堆積膜形
成装置において大面積にわたって均一な膜質の堆積膜を
形成できる堆積膜形成装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明者は、従来の堆積膜形成装置における前述の諸問
題を克服して上述の本発明の目的を達成すべ（鋭意研究
を重ねた結果、複数の成膜用原料ガスを、それぞれ各別
の板状電極を備えた活性化空間において該板状電極間に
印加されたＲＦ電界の作用によりプラズマ状態に活性化
し、該活性化されたそれぞれの成膜用原料ガスを印加す
るＲＦ電界の方向に対して垂直の方向に輸送し、該活性
化されたそれぞれの成膜用原料ガスを複数のガス導入口
を介して成膜空間に導入して混合し、活性化されたガス
の相互反応により基体上に堆積膜を形成せしめる装置に
おいて、該ガス導入口の形状及び各ガス導入口間の距離
が、基板上に形成される堆積膜の膜厚及び膜質に関係す
るという知見を得た。

本発明は、該知見に基づいて更なる研究を続けた結果完
成せしめたものであり、その骨子とするところは２種又
はそれ以上の成膜用原料ガスをそれぞれ各別の活性化空
間において分解エネルギーを介して活性化し、該活性化
されたガスをそれぞれ各別のガス導入口を介して成膜空
間に導入して混合し、咳成膜空間内に設置された基体の
表面近傍で活性化されたガスが相互反応して該基体上に
堆積膜が形成されるようにした堆積膜形成装置であって
、前記複数の活性化空間がそれぞれ一対の板状電極を備
えており、該電極間に電力が印加されて売主ずるＲＦ電
界の作用によりそれぞれの成膜用原料ガスがプラズマ状
態に活性化され、かつ活性化されたそれぞれのガスが印
加するＲＦ電界の方向に対して垂直の方向に輸送される
ようにし、さらに、前記それぞれのガス導入口を短軸に
対する長袖の長さが少なくとも２倍である長方形状また
は長円形状とするとともに、該複数のガス導入口をその
短軸の長さ以下の距離に近接して平行に設置したことを
特徴とする堆積膜形成装置にある。

以下図面を用いて本発明について詳細に説明する。

第１図は本発明の堆積膜形成装置の基本的な一例の短軸
方向の断面略図である。１０１〜１０８は４対の平行平
板電極であり、各電極間にＲＦ電界を印加して、複数の
成膜用原料ガスを別々に活性化する。また各組の平行平
板電極の間は絶縁材１０９〜１１１で絶縁分離されてい
る。複数の成膜用ガスは各組の平行平板電極間でプラズ
マ状態に活性化され、印加するＲＦｔ界と垂直方向つま
り、電極平面と平行方向に輸送され、ガス導入口１１６
〜１１９から成膜空間１２５に導入されて混合され、互
いに反応して基板１２０上に堆積膜を形成する。第２図
は、活性化したガスを成膜空間に導入するためのガス導
入口の形状を示した図である。ここで複数の長方形状の
ガス導入口２０１〜２０４の短軸の長さをａ、長軸の長
さをｂ、各ガス導入口間の距離をＣとすると、ａ：ｂ：
ｃの比率によって、形成される堆積膜の膜厚及び膜質の
分布が変化することが判明した。

例えば、Ｈ２で１０％に希釈した５ＩＨｅ（以下ＳｉＨ
，／Ｈオと記す）とＨｔで５％に希釈したＱｅ＋（、（
以下ＧｅＨ４／Ｈｔと記す）を別々にＲＦ高周波を印加
して活性化し、水素化アモルファスＳ　ｉ　Ｃｅ（以下
ａ−３ｉＧｅ：Ｈと略記する）を堆積した場合、ａ：ｂ
：ｃのとり方によっては、ａ−３ｉＧｅ：Ｈの膜組成に
ムラが生じる。第８図はガス導入口２０１，２０３から
５ｉＨａの活性種を、ガス導入口２０２．２０４からＧ
　ｅ　ｉ（ａの活性種を導入した場合の堆積膜の組成比
のムラの様子を示す。横軸はガス導入口の短軸方向の位
置でＡＢＣＤは第２図のガス導入口２０１〜２０４の位
置に対応している。縦軸はａ　−Ｓ　１ＸＧｅ＋−ｍ　
：　Ｈの組成比Ｘを示す。

ここで膜組成のムラをＸの変動中ΔＸで示すことにする
。（ただし、ＸはＸ線マイクロアナライザーによる測定
により決定した。）ｂ／ａ、ｃ／ａをそれぞれ変化させた装置で、同様の組
成のａｓｉＧｅ　　：Ｈ膜を形成した場合の組成比Ｘの
変動中ΔＸは第９図、第１０図に示すとおりであった。

第９図、第１０図より明らかなようにｂ　／　ａすなわ
ち短軸の長さに対する長軸の長さの比を２倍以上にとり
、ｃ　／　ａすなわち短軸の長さに対する各導入口間の
距離の比を１倍以下にとることによって、短軸方向の５
ｉｘＧｅ＋−１ｌｐｌ！の膜組成ＸのバラツキΔＸが大
巾に減少することがわった。ただし、第９図でｂ　／　
ａを変化させる場合には長軸を８ｃＩＩで一定にして、
短軸の長さを変化させた。またｂ　／　ａを変化させる
時ｃ　／　ａは１／２に固定した。またｃ　／　ａを変
化させる場合は、ａ−２ａｍ、ｂ−８ｃｍで一定とした
。５ｉＨａ／ｆＩｔ及びＧｅＨ４／Ｈｔの流量は、ａ＝
８１、ｂ−８ｃｍの場合Ｓ＋Ｈｎ　／Ｈ！　、ＧｅＨａ
　／ＨＸともに８００５ｃａｎとし、ａを変化させた場
合、ａの変化に比例して流量を変化させた。成膜室の内
圧は０、４　Ｔｏｒｒで、印加する高周波電力は、Ｓｉ
Ｈ，／Ｈ２側が８０ｍＷ／ａｄ、ＧｅＨａ／Ｈｔ側が３
０ｍ　Ｗ　／−とした、また、ガス導入口と基板間の距
層は８１とした。ここでガス導入口と基板間の距離を例
えば１６ｃｍと大きくすることによって、第９図の一点
１１ｍｍのグラフのように膜組成のバラツキΔＸを小さ
くすることができるが、この場合堆積速度が、８ｃｍの
場合に比べて１／４以下になってしまうため、ガス導入
口と基板間の距離を広げることによって、堆積膜の均一
性を向上させるのは実用的ではない。

以上の例は、ＳｉＨ４／ＨｚとＧｅＨａ　／　Ｈｚを別
々に活性化し、活性化したガスを混合して反応させて、
ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ膜を堆積した場合のガス導入口の形状
及び配置と堆積膜の均一性の関係を示したものであるが
、ａ−３ｉＣ：　ＨＩＬＱ等の他の組成の堆積膜あるい
は、単一組成の堆積膜を形成する場合も、複数のガスを
別々に活性化する場合にはいずれの場合も前記の例と同
様の結果が得られた。

すなわち、長方形状あるいは長円形状のガス導入口の短
軸の長さに対する長軸の長さの比は、好ましくは２倍以
上、より好ましくは４倍以上、最適には８倍以上である
ことが望ましい、また短軸の長さに対する各ガス導入口
間の距離の比は好ましくは１倍以下、より好ましくは１
／２倍以下、最適には１／４倍以下であることが望まし
い。

このような形状及び配置にガス導入口を設置することに
より、堆積膜の均一性を大巾に向上させることが可能と
なった。ここで、ガス導入口の長軸方向の長さを所望の
値に定めることにより、所望の大きさに堆積膜の形成領
域を拡大することができる。また短軸の方向には、平行
に設置するガス導入口の数を増やすことによって、所望
の大きさに堆積膜の形成領域を拡大することができる。

したがって、複数の成膜用ガスを別々に活性化しながら
、所望の面積に均一に堆積膜を形成することが可能とな
った。

さらに、後に詳述する第６図に示す堆積膜形成装置のよ
うに、基体を短軸の方向に移動させることによって、短
軸の方向にさらに大きな面積に連続的に堆積膜を形成す
ることが可能である。また基体を移動させることにより
て、短軸の方向の膜質の均一性もより一層向上させるこ
とができる。

また、本発明の堆積膜形成装置では、板状電極間に印加
するＲＦｉｉ界と垂直方向、すなわち平行平板電極の場
合は電極平面と平行方向に活性化した成膜用ガスを輸送
することによって、容易に前述の形状及び配置のガス導
入口を設置することができる。この場合ガス導入口は、
電極の端面を利用することもできるし、第１図に示すよ
うに電極の端面から短軸の長さをさらに短くした形状の
絞りをとりつけることもできる。さらに、板状電極間に
印加するＲＦ電界と垂直方向に活性化ガスを輸送するこ
とによって、投入電力に対する成膜用ガスの活性化効率
を高めることができる。

したがって、以上のごとく、複数の成膜用ガスを各々別
々の板状電極の間で、ＲＦ電界を印加してプラズマ状態
にして活性化し、活性化された各々の成膜用ガスを印加
するＲＦｉｌ界の方向と垂直方向に輸送して、長方形状
あるいは長円形状で短軸に対する長軸の長さが２倍以上
であり、短軸の長さ以下の距離に近接して平行に設置さ
れた複数のガス導入口から成膜空間に導入して混合し、
互いに反応させることによって、基体上に堆積膜を形成
する本発明の堆積膜形成装置により、複数の成膜用ガス
を独立に活性化することによって、複数の成膜用ガスの
活性化率を独立に制御し、堆積膜の膜質あるいは組成成
分の比率を膜質を悪化させることなく、広範囲に、かつ
微妙に制御できるという利点を保ちながら、なおかつ大
面積で均一な堆積膜を形成することが可能となった。

ここで本発明の塩１ｍ膜形成装置に使用する複数の成膜
用ガスは２Ｍ類以上のものであり、前述の説明の成膜用
ガスのようにそれぞれが混合ガスであっても良い、また
本発明は成膜用ガスの種類によって限定されるものでは
ない。

さらに、板状電極は平行平板でもよいし、平行でなくて
もよい。

また、高周波を印加する電極は、第１図のように片方が
接地されていて、各組の電極の間がＳ　ｉ　Ｏ！　、　
Ａ　ｌ　ｔ　Ｏｓ等の絶縁材で分離されていても良いし
、第３図の実施例のように、中心の電橿板にＲＦ電界を
印加し、周囲が接地された電極板で仕切られたものであ
ってもよい。

また電極の材質は成膜用ガスの種類にも依るが、ＳＵＳ
、Ａｊ等が用いられる。また必要に応じて表面にＮ１等
をメツキして使用してもよい。

また第１図のようにガス導入口を電極端面よりもガス導
入口を絞り込む場合の絞りの材質は、電極板と同じかあ
るいはテフロン等の絶縁体を用いてもよい。

〔実施例〕

以下実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらにより何ら限定されるものではな、い。

スｍ第３図〜第５図は本発明による堆積膜形成装置の基本的
な例の説明図である。第３図は本発明の堆積膜形成装置
の断面図であり、第４図、第５図は第３図の成膜チャン
バーの内部の説明図である。

第３図は、第４図のβ−β′方向の断面図である。

３０１〜３０７は容量結合型のＲＦ電極で、中心電極３
０１〜３０３にそれぞれ独立にＲＦ電源３０８〜３１０
によってＲＦ高周波を印加する。

３０４〜３０７は周辺電極で接地されている。つまり３
組の容量結合型電極を備えていることになる。電極３０
１〜３０７は、ＡＩ、Ｏ，の絶縁材３１１によって絶縁
されている。絶縁材は第４図のように、基板方向を除い
た各電極間の周囲につめられており、ガス導入管３１２
〜３１４から導入された成膜用ガスは、３＆ｌのＲＦ電
掻の間で独立に活性化され、成膜空間３１５で反応して
、基Ｆｉ３１６に堆積膜を形成する。

第４図は成膜チャンバー３１７の内部のＲＦ電極と基板
の構造図であり、第５図は第４図の３＆ＩｌのＲＦ電極
のガス導入口と基板の関係を第３図の上方から透視した
図である０本発明の堆積膜形成装置の特徴は、３ｔ（ｌ
のＲＦ＠ｆ＠間で成膜用ガスを独立に活性化する点と、
第５図のように短軸（β−β′）方向２　ｃｓ　Ｘ長軸
（α−α′）方向３５国の長方形状の近接したガス導入
口５０１〜５０６から活性化された成膜ガスを導入して
反応させることにより、α−α′方向に長尺の、均一で
大面積の堆積膜を形成できる点にある。

なお、本装置では、ガス導入口と基板の距離は１０ｃｍ
であり、電極の材質はＮｉをメツキしたＳＵＳを用いた
や以下本装置を用いて、アモルファスシリコン膜（以下ａ
−３ｌ膜と略記する。）を堆積した実施例を示す。

ガス導入管３１２及び３１４から、それぞれ８重を２０
０５ｃｃｒａとＡ「を８００ｓｃｅｍ流入し、ＲＦ高周
波電源３０８及び３１０によって内部電極３０１及び３
０３に１３．５６ＭＨｚのＲＦ波をそれぞれＩＱＯｍＷ
／−印加してＨ８とＡｒの混合ガスのプラズマを起こし
、長方形状のガス導入口５０１゜５０３．５０４，５０
６から水素の活性種（以下Ｈ”と略記する）を成膜空間
３１５に輸送した。

同時にガス導入管３１３から、ＳｉＦ、を５００ｓｃｃ
ｎａとＡｒを２００　ｓｃｃｍ流入し、ＲＦ高周波電源
３０９によって内部電極３０２に、１３．５６ＭＨｚの
ＲＦ波を８０ｍＷ／−印加して、５ｉＦａとＡ「の混合
ガスのプラズマを起こし、長方形のガス導入口５０２．
５０５から５ｉＦａの活性種を成膜空間３１５に輸送し
た。成膜空間３１５７Ｈ”と５ｉＦａの活性種を内圧０
．４　Ｔｏｒｒで混合して反応させ、ヒータ３１９で２
５０℃に加熱されたガラス基板３１６に水素化アモルフ
ァスシリコン膜（以下ａ−３ｉ：Ｈ膜と略記する。）を
平均１，２μｍ堆積させた。堆積レートは７．０人／ｓ
ｅｃであった。また基板３１６上の位置による膜厚の分
布は平均値±５％であった。堆積したａ−５ｉ：ＨＷＡ
にＡｌ電極を蒸着により形成し、光導電率（σＰ）及び
暗導電率（σ４）を測定した結果σＰ−３，８Ｘ１０−
’Ｑ−’ａｍ−’、６ｍ　−４，２Ｘ　１０−”　Ω−
１−１であった。また、位置による導電率のばらつきは
、ｌｏｇσｐ　＋　ｌｏｇσ４ともに上記の値±１０％
以内であった。

本実施例で使用した基板３１６の大きさはαα′方向３
０ｃｍｘβ−β′方向１０ｃｎであり、ガス導入口の形
状を２ｃｍｘ３５（２）と長尺状にして、近接して設置
することにより大面積にわたり、前述のごとく均一に、
良質のａ−３ｉ：Ｈ膜を形成できた。

なお基板サイズは電極３０１〜３０７の面積を広げる等
の変更により、特にα−α′方向にさらに大面積化する
ことが可能である。また、堆積するシリコン膜は、Ｈｏ
とＳｉＦ４の活性種を独立に制御することによって、ア
モルファスの膜質のものから多結晶のものまで、所望に
従って膜質を容易に制御ｎすることが可能である。

叉皇斑主本発明の堆積膜形成装置の複数の成膜用ガスの活性化を
独立に制御できるという特徴を生かし、複数の組成の堆
積膜を形成した例を以下に示す。

第６図は、実施例１で用いた装置と基本的構成は同じで
、さらに大面積に堆積膜を形成できるようにした装置の
断面図である。実施例１のβ−β′方向の断面図に相当
する。

実施例１では短軸（β−β′）方向の基板の大きさは、
ガス導入口５０１〜５０６の短軸（β−β′）方向の全
長で制限されていたが、本実施例では、湾曲させること
が可能な基板６０３をロールに巻きつけ、連続的にロー
ル６０１から送り出して、ロール６０２に巻きとること
により、短軸（β−β′）方向にも連続的に大面積に堆
積膜を形成することが可能となった。また長軸（α−α
′）方向には、電極６０８〜６１５の面積を広げること
によって容易に大面積化できる。したがって長軸（α−
α′）方向、短軸（β−β′）方向ともに所望の長さで
容易に大面積の堆積膜を形成することが可能となった。

次に第６図の装置を用いてアモルファスシリコンゲルマ
ニウム膜（以下ａ−３ｉＧｅ：　Ｈｌｌｌと略記する。

）を堆積した例を示す。

第６図に於いて、６０８〜６１５は並行平板電極であり
、それぞれ第４図と同様に長方形であって、電極と電極
の間はＳｔｏｗ　、Ａ　１ｇｏｚ等の絶縁材で絶縁され
ている。

ガス導入管６０４，６０７から、それぞれＨ３を２００
ｓｃｃｍとＡｒをｌ　０００ｓｃｃｓ導入し、電極６０
８．６１４にＲＦ高周波電源６１７．６２０によって１
２０ｍＷ／−のＲＦ高周波を印加し、電極６０８と６０
９の間及び電極６１４と６１５の間にＨｌとＡ「の混合
ガスのプラズマを起こし■（“を生成した。同時に、ガ
ス導入管６０５からＳｉＦ４を２００　ｓｅｃｍ導入し
、ＲＦ高周波電源６１８によって、電極６１０に１００
ｍＷ／ｃｊのＲＦ高周波を印加して、５ｉＦｎの活性種
を生成した。さらに同時にガス導入管６０６から、Ａｒ
で１０％に希釈したＧ　ｅ　Ｆ　ａを１００ｓｃｃｍ導
入し、ＲＦ高周波を源６１９によって電極６１２に３０
ｍ　Ｗ　／−のＲＦ高周波を印加し、ＧａＦ２の活性種
を生成した。

以上の活性化空間で生成したＨ２の活性ｆｉｌを２ｃａ
Ｘ３Ｑｃｍのガス導入口６２４，６２７、ＳｉＦ４の活
性種を１．５ｃｓＸ３Ｑｃｍのガス導入口６２５、Ｇ　
ｅ　Ｆ　ａの活性種を１ｃｍＸ３Ｑｃ＠のガス導入口６
２６から成膜空間６２１に導入して混合し、内圧０．３
Ｔ　ｏｒｒで反応させて、赤外線ランプ６２２で２４０
℃に加熱した幅３０ｃ１１のステンレス基板６０３を２
．５ｃｓ／ｗｉｎの速度で送りながらａ−３ｉＧｅ：Ｈ
膜を堆積した。

ここで湾曲させることが可能な基板６０３の例としては
、上記の他にアルミニウムまたは耐熱性のポリエステル
やポリイミド等を用いることができる。前記の条件でａ
−３ｉＧｅ：Ｈ膜を２４０℃に加熱した３ｏａ１１×３
０Ｃ１１のガラス基板に堆積し、膜特性を評価した結果
を第１表Ｎａ２に示した。他のデータはＧｅＦａの流量
及びＧ　ｅ　Ｆ　ａを活性化するＲＦ高周波の電力を変
化させた場合の結果である。

第１表は、ＧｅＦａの活性化型を独立に制御することに
よってａ−３ｉＧｅ：　ＨＢの組成を変化させ、光学的
バンドギャップ（Ｅｇｏｐｔ）の異なる膜を作成した例
である。ＳｉＦ４とＧｅＦａの混合ガスをプラズマによ
り分解する。従来の堆積膜形成法では、Ｅｇｏｐｔの小
さいａ−３ｉＧｅ：Ｈ膜を作成しようとすると光導電率
（σ、）が低下し、暗導電率（σ４）が上昇してＩＩａ
質が悪化することが多かったため、３電極法やＨｚ希釈
法などによって改質の良好な膜を得ていたが、本発明の
装置では、Ｃ；ｅＦ４の活性化を独立に制御できること
により、Ｅｇｏｐｔの小さい５ｉＧｅ膜まで、良好なＳ
質のものが容易に得られた。

ここで堆積したａ−３ｉＧｅ：Ｈ膜の基板上の堆積速度
の分布は３％以内、３ｉ１Ｇｆｌ＋−ｘの組成比Ｘの分
布は２，５％以内、導電率σの分布は５０％以内であっ
た。すなわち幅３０ｅＩｍで所望の長さにわたって均一
なａ−３ｉＧｅｌｌを堆積できた。

また、Ｈ“の生成量及びＳ　ｉ　Ｆ　ａの活性種の生成
量をＧｅＦａの活性種の生成量と同時に変化させること
により、はぼ同じＥｇｏｐｔで堆積レートの異なる堆ａ
膜形成を行うこともできた。

以上のごとく、第６図の堆積膜形成装置により、大面積
にわたって均一にａ−３ＬＧｏ膜を形成できた。また、
ＳｉＦ４の活性種とＧｅＦａの活性種の生成量を独立に
制ｊ’！ｊすることにより、所望のバンドギャップの良
質なａ−３ｉＧｅ：Ｈ膜を所望の堆積レートで容易に形
成できた。

本実施例では、ａ−３ＩＧｅ：Ｈ膜の形成の例を示した
が、ガス種等を変更して複数の組成からなる他の堆積膜
を形成することもできる。

第　　１　　表実施例２で用いた第６図の装置を用いてアモルファスシ
リコンカーバイドＷ１４（以下ａ−３ｉＣ：Ｈｉｌｌと
略記する。）を堆積した例を以下に示す。

ガス導入管６０４，６０７から、それぞれＨ。

を２５０５ｃｃｎとＨｅを８００ｓｃｃｗｓ導入し、電
極６０８．６１４にＲＦ［周波電源６１７，６２０によ
って１５０ｍＷ／−のＲＦ高周波を印加し、電極６０８
と６０９の間及び電極６１４と６１５の間に■（奮とＨ
ｅの混合ガスのプラズマを起こしＨ”を生成した。同時
にガス導入管６０５がら、ＳｉＦ４を１５０ｓｃｃｍ＋
導入し、ＲＦ高周波電源６１８によって、電極６１０に
１２０ｍＷ／−のＲＦ高周波を印加して、５ｊＦａの活
性種を生成した。さらに同時にガス導入管６０６から、
Ｔｉｅで１０％に希釈したＣＨ，を１５０ｓｃｃ厳導入
し、ＲＦ高周波電譚６１９によって１極６１２に８０ｍ
Ｗ／−のＲＦ高周波を印加し、ＣＨ４の活性種を生成し
た。

以上の活性化空間で生成したＨ２の活性種を２ｃｎＸ３
Ｑｃ＋ｍの長方形のガス導入口６２４，６２７、Ｓ　ｒ
　Ｆ　ａの活性種をｌ、５ｃｍＸ３ＱｃＩＩのガス導入
口６２５、ＣＩ（ａの活性種を１ｃａＸ３Ｑ値のガス導
入口６２６から成膜空間６２１に導入して混合し、内圧
０．３５　Ｔｏｒｒで反応させて、赤外線ランプ６２２
で２５０℃に加熱したステンレス基＄ｊｉｊ６０３を２
ｃｍ７ｇ１ｎの速度で移動させながらａ−３ｉＣ：ＨＨ
を堆積した。

前記の条件でａ−５ｋＣ：　ＨＨを２５０℃に加熱した
３０ｃｍ＋Ｘ３０ｃｍのガラス基板に堆積し、膜特性を
評価した結果を第２表陽６に示した。他のデータは、Ｃ
Ｈａの流量及びＣ１，を活性化するＲＦ高周波の電力を
変化させた場合の結果である。

第２表は、ＣＨ，の活性化量を独立に制御することによ
ってａ　　ＳｒＣ：１４ｙｆｊ４の組成を変化させ、光
学的バンドギャップ（Ｅｇｏｐｔ）の異なる膜を作成し
た例である。ＳｉＦ、とＣＨ４の混合ガスをプラズマに
より分解する従来の堆積膜形成法では、Ｅｇｏｐｔの大
きなａ−５ｉＣ：　Ｈ膜を作成しようとすると、光導電
率（グ、）が低下し、膜質が悪化することが多かったた
め、３電橿法や１（２希釈法などによってＳ質の良好な
膜を得ていたが、本発明の装置ではＣＨ４の活性化を独
立に制御できることにより、Ｅｇｏｐｔの大きなＳｉＣ
膜まで良好な膜質のものが容易に得られた。

またＨ”の生成量及びＳｉＦ４の活性種の生成量をＣＨ
，の活性種の生成量と同時に変化させることにより、は
ぼ同εＥｇｏｐｔで堆積レートの異なる堆積膜形成を行
うこともできた。堆積したａ−３ｉＣ：Ｈ膜の基板上の
堆積速度の分布は２．５％以内、Ｓ　ｉ　ＨＣｌ−＊の
組成比Ｘの分布は２％以内、電気伝導度σの分布は４０
％以内で、輻３０ｃｍで所望の長さにわたって均一なａ
−３ｉＣ：Ｈ膜を作製できた。

以上のごとく、第６図の堆積膜形成装置により、大面積
にわたって均一にａ−ｓｉｃ膜を形成できた。また５ｉ
Ｆｎの活性種とＣＨ，の活性種の生成量を独立に制御す
ることにより、所望のバンドギャップの良質なａ−８＋
ＣｓＨ膜を所望の堆積レートで容易に形成できた。

第　　２　　表実施例２で用いた第６図の装置を用いて、リンをドーピ
ングしたアモルファスシリコンＭ（以下Ｐｄｏｐｅｄ　
ａ−３ｉ＋Ｈ１ｌｌと略記する。）を堆積した例を以下
に示す。

ガス導入管６０４．６０７からそれぞれＨ２を２００ｓ
ｃｃｙａとＨｅを５００ｓｃｃｍ導入し、電極６０８゜
６１４にＲＦ高周波電源６１７，６２０によって１００
ｍＷ／ｃｄのＲＦ高周波を印加し、電極６０８と６０９
の間及び電極６１４と６１５の間にＨｚとＨｅの混合ガ
スのプラズマを起こし、Ｈ’を生成した。同時にガス導
入管６０５から、Ｓ　ｉ　Ｈａを１００ｓｅｃｓ＋ａｌ
Ｉ人し、ＲＦ７ｇ６周波電源６１Ｂによってｍ極６１０
に８０ｍＷ／ｃｄのＲＦ高周波を印加して、ＳｉＨ４の
活性種を生成した。さらに同時にガス導入管６０６から
、Ｈ２で２０００１１９１１に希釈したＰ　Ｈ３を８０
ｓｅｃ−導入し、ＲＦ高周波電源６１９によって電極６
１２に６０ｍＷ／−のｒｌＦ高周波を印加し、ＰＨ，の
活性種を生成した。

以上の活性化空間で生成したＨ２の活性種を２Ｃ１１×
３０Ｃ１１のガス４人口６２４．６２７から、Ｓ　ｉ　
Ｈａの活性種を１．５（！１１Ｘ３０ＣＩ１１のガス導
入口６２５から、ＰＨｉの活性種を１ｃｓＸ３Ｑｅｓの
ガス導入口６２６から成膜空間６２１に導入して混合し
、内圧０．５　Ｔｏｒｒで反応させて、赤外線ランプ６
２２で２４０℃に加熱したステンレス基Ｈ６０３ヲ２　
ｃｍ／ｗｉｎの速度で移動させながらＰｄｏｐｅｄ　ａ
−３ｉ：　Ｈ膜を堆積した。

前記と全く同じ条件で２４０ｔに加熱したガラス基板に
Ｐｄｏｐｅｄ　ａ−３１：　Ｈ膜を堆積し、膜特性を評
価した結果、膜厚は平均１．５μｍ、堆積レートは平均
６．３人／５ｅｅｓ　σｊ−５．６Ｘ１０”Ω−’　（
Ｊ　−’、４ｍ　−５，５Ｘ　１０−”Ω−’　ｃｍ　
−’、活性化エネルギーΔＢ−０，０７ａＶ、　Ｅｇｏ
ｐｔ＝　１．７４ｅＶであった。また各特性の基板面内
の分布は膜厚は１５％以内、σ２．σ４が１１５％以内
で均一性は良好であった。

以上のごとく、第６図の堆積膜形成装置を用いて大面積
に均一で良質なＰｄｏｐｅｄ　ａ−５ｉ：　Ｈ膜を堆積
できた。

また、Ｓ　ｉ　Ｈａの活性種の生成量及びＰＨ，の活性
種の生成量を独立に制御できることがら、Ｐｄｏｐｅｄ
　ａ　−Ｓｉ　：　Ｈ膜中のリンの濃度を所望に従って
再現性よく制御できた。

さらにＨｏ及びＳＩＨ，の活性種の生成量を独立に制御
できることから、アモルファスシリコン膜からマイクロ
クリスタルシリコン膜まで所望に従って容易に膜質を制
御でき、また堆積レートも所望に従って膜質を悪化させ
ることなく制御できた。ここではＰｄｏｐｅｄ　ａ　−
Ｓ　ｉ　：　Ｈ膜の例を挙げたが、もちろんボロンをド
ーピングしたｐ型のアモルファスシリコン膜等、他の組
成の堆積膜を形成することもできる。

（発明の効果）本発明の堆積膜形成装置は、複数の成膜用原料ガスをそ
れぞれ各別の板状電極の間でＲＦ電界を印加してプラズ
マ状態に活性化し、活性化された各々の成膜用原料ガス
を印加するＲＦ電界の方向に対して垂直方向に輸送し、
長方形状あるいは長円形状で短軸に対する長軸の長さが
２倍以上であり、短軸の長さ以下の距離に近接して平行
に設置された複数のガス導入口から成膜空間に導入して
混合し、活性化された成膜用原料ガスを相互反応させる
ようにすることにより、複数の成膜用原料ガスを独立に
活性化する利点を保ち、なおかつ、大面積にわたり均一
な膜質の堆積膜を形成することが可能となった。

すなわち、複数の成膜用原料ガスを独立に活性化するこ
とにより、各成膜用原料ガスの活性化率を独立に制御し
、各活性種の生成量と反応を制御することによって形成
する堆積膜の膜質および複数の組成成分からなる堆積膜
の場合は、その組成成分比を微妙に制御することが可能
であり、原料ガスの選択性を広げ、成膜条件の広範囲化
をはかるご七ができるという利点を保ち、なおかつ、印
加するＲＦ電界と垂直方向に成膜用原料ガスを輸送する
ことによって成膜用ガスの活性化の効率を向上させ、さ
らに、長方形状あるいは長円形状で短軸に対する長軸の
長さが２倍以上であり、短軸の長さ以下の距離に近接し
て平行に設置された複数のガス導入口から成膜空間に活
性化された各々の成膜用ガスを導入して反応させること
によって、低コストで大面積にわたって均一な膜質の堆
積膜を形成することが可能となった。

また短軸方向に基板を移動させることによって、広い幅
で所望の長さの大面積で均一な膜質の堆積膜を形成する
ことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の堆積膜形成装置の基本例な一例の短軸
方向の断面略図である。第２図は本発明の堆積膜形成装置のガス導入口の形状を
示す図である。第３図は本発明の堆積膜形成装置の一例の短軸方向の断
面図である。第４図は本発明の堆積膜形成装置の一例の内部の説明図
である。第５図は本発明の堆積膜形成装置の一例のガス導入口の
説明図である。第６図は本発明の堆積膜形成装置の一例の断面図である
。第７図は従来の堆積膜形成装置の一例の概略図である。第８図は本発明の堆積膜形成装置により形成ルた堆積膜
の第２図のガス導入口の位置に対応した組成比の分布の
グラフである。第９図は本発明の堆積膜形成装置により、形成した堆積
膜の組成比の変動中とガス導入口の形状の関係を示すグ
ラフである。第１０図は本発明の堆積膜形成装置により形成した堆積
膜の組成比の変動中とガス導入口の配置の関係を示すグ
ラフである。第１図、第２図において、１０１〜１０１３・・・平行
平板電極、１０９〜１１１・・・絶縁材、１１２〜１１
５・・・ガス導入管、１１６〜１１９・・・ガス導入口
、１２０・・・基板、１２１・・・サセプター、１２２
・・・基板加熱用ヒーター　１２３・・・ガス排気口、
１２４・・・基板搬送口、１２５・・・成膜空間、２０
１〜２０４・・・ガス導入口。第３図において、３０１〜３０３・・・中心平板電極、
３０４〜３０７・・・周辺平板電極、３０８〜３１０・
・・ＲＦ高周波電源、３１１・・・絶縁材、３１２〜３
１４・・・ガス導入管、３１５・・・成膜空間、３１６
・・・基板、３１７・・・成膜チャンバー、３１８・・
・サセプター、３１９・・・ヒーター、３２０・・・基
板搬送口、３２１・・・ガス排気口。第４．５，６．７図において、４０１〜４０３・・・中
心平板電極、４０４〜４０７・・・周辺平板電極、４０
８・・・絶縁材、４０９〜４１４・・・ガス導入管、４
１５・・・基板、４１６・・・サセプター、５０１〜５
０６・・・ガス導出口、５０７・・・絶縁材、５０８・
・・基板、６０１・・・基板送り出しローラー、６０２
・・・基亭反巻き取りローラー、６０３・・・基讐反、
６０４〜６０７・・・ガス導入管、６０８〜６１５・・
・ＲＦ平板電極、６１６・・・絶縁材、６１７〜６２０
・・・ＲＦ高周波電源、６２１・・・成膜空間、６２２
・・・赤外線ランプ、６２３・・・ガス排気口、６２４
〜６２７・・・ガス導出口、６２８・・・基板ローラ搬
入室、６２９・・・予備加熱室、６３０・・・基板冷却
室、６３１・・・基板ローラ搬出室、７０１〜７０３・
・・活性種導入ノズル、７０４・・・成膜空間、７０５
・・・成膜チャンバー７０６・・・基板、７０７・・・
サセプター、７０８・・・ガス排気口。特許出瀬人　キャノン株式会社第図第図ｂ／ａ第１Ｏ図Ｃ／ａ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）２種又はそれ以上の成膜用原料ガスをそれぞれ各
別の活性化空間において分解エネルギーを介して活性化
し、該活性化されたガスをそれぞれ各別のガス導入口を
介して成膜空間に導入して混合し、該成膜空間内に設置
された基体の表面近傍で活性化されたガスが相互反応し
て該基体上に堆積膜が形成されるようにした堆積膜形成
装置であって、前記複数の活性化空間がそれぞれ一対の
板状電極を備えており、該電極間に電力が印加されて発
生するＲＦ電界の作用によりそれぞれの成膜用原料ガス
がプラズマ状態に活性化され、かつ活性化されたそれぞ
れのガスが印加するＲＦ電界の方向に対して垂直の方向
に輸送されるようにし、さらに、前記それぞれのガス導
入口を短軸に対する長軸の長さが少なくとも２倍である
長方形状または長円形状とするとともに、該複数のガス
導入口をその短軸の長さ以下の距離に近接して平行に設
置したことを特徴とする堆積膜形成装置。
（２）前記長方形状または長円形状のガス導入口の長軸
方向に対して垂直方向に前記基体を移動させる手段を備
えた請求項（１）に記載の堆積膜形成装置。