JPH02306618A - 半導体薄膜の形成装置 - Google Patents
半導体薄膜の形成装置Info
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- JPH02306618A JPH02306618A JP1127371A JP12737189A JPH02306618A JP H02306618 A JPH02306618 A JP H02306618A JP 1127371 A JP1127371 A JP 1127371A JP 12737189 A JP12737189 A JP 12737189A JP H02306618 A JPH02306618 A JP H02306618A
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
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。
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、非晶質シリコン薄膜などの半導体薄膜の形成
方法に関する。
方法に関する。
従来、非晶質シリコン薄膜などの半導体薄膜を形成する
方法として、グロー放電CVD法や光CVD法などが一
般的によく知られている。
方法として、グロー放電CVD法や光CVD法などが一
般的によく知られている。
最近では半導体形成プロセスにおいて、電子サイクロト
ロン共鳴(以下ECRという)による低圧マイクロ波プ
ラズマで生成したイオンを積極的に活用したエツチング
プロセス、デポジションプロセスが注目されており、J
APANESE JOURNAL 0FAPPLIED
PHYSIC8VOL 、 27 、 NO,12D
F:JCEMBER、1988、pP 2192−21
98にも記載されているよう【こ、ECRプラズマCV
D法による薄膜形成の研究が盛んに行われている。
ロン共鳴(以下ECRという)による低圧マイクロ波プ
ラズマで生成したイオンを積極的に活用したエツチング
プロセス、デポジションプロセスが注目されており、J
APANESE JOURNAL 0FAPPLIED
PHYSIC8VOL 、 27 、 NO,12D
F:JCEMBER、1988、pP 2192−21
98にも記載されているよう【こ、ECRプラズマCV
D法による薄膜形成の研究が盛んに行われている。
ところで、Material Re5earch 5o
ciety ProceedingVol 、 118
、1988 、pp3−17には、膜形成プロセスに
おいて、イオンが成長膜表面の脱水素効果を有し、基板
ないし成長膜の表面における反応制御パラメーダとして
作用し、膜特性の向上を図れることが報告されている。
ciety ProceedingVol 、 118
、1988 、pp3−17には、膜形成プロセスに
おいて、イオンが成長膜表面の脱水素効果を有し、基板
ないし成長膜の表面における反応制御パラメーダとして
作用し、膜特性の向上を図れることが報告されている。
従って、前記したECRプラズマCVD法は、高真空反
応であるため、イオン化率が高く、気相中での重合反応
が少なく、しかもプラズマにおいて生成されるイオンの
渭極的な活用により、膜特性の向上を図ることができる
など、一般のグロー放電CVD法や光CVD法に比べて
優れた特徴を有している。
応であるため、イオン化率が高く、気相中での重合反応
が少なく、しかもプラズマにおいて生成されるイオンの
渭極的な活用により、膜特性の向上を図ることができる
など、一般のグロー放電CVD法や光CVD法に比べて
優れた特徴を有している。
ECRプラズマCVD法とは、前記した文献等から明ら
かなように、磁場中においてサイクロトロン運動する電
子によるマイクロ波の共鳴吸収を利用してプラズマを生
成するため、マイクロ波発成手段及び磁場発生手段が必
要になり、装置が非常に大型で高価になり、しかもマイ
クロ波に対する安全対策が必要になり、構成が複雑にな
るなどの問題点がある。
かなように、磁場中においてサイクロトロン運動する電
子によるマイクロ波の共鳴吸収を利用してプラズマを生
成するため、マイクロ波発成手段及び磁場発生手段が必
要になり、装置が非常に大型で高価になり、しかもマイ
クロ波に対する安全対策が必要になり、構成が複雑にな
るなどの問題点がある。
本発明は、前記の点に留意してなされ、小型でかつ簡単
な構成により、特性の優れた半導体薄膜が得られるよう
にすることを目的とする。
な構成により、特性の優れた半導体薄膜が得られるよう
にすることを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明では、真空容器内に
基板を配設し、前記容器内にフィラメント、補助電極及
び加速電極からなるイオン源を設け、前記容器内に導入
した反応ガスを前記イオン源の放電により分解し、成膜
種及び前記基板表面の反応制御用イオンを生成すること
を特徴としている。
基板を配設し、前記容器内にフィラメント、補助電極及
び加速電極からなるイオン源を設け、前記容器内に導入
した反応ガスを前記イオン源の放電により分解し、成膜
種及び前記基板表面の反応制御用イオンを生成すること
を特徴としている。
以上のような構成において、フィラメント、補助電極及
び加速電極からなるイオン源の放電により反応ガスを分
解し、成膜種及び基板表面の反応制御用イオンを生成す
るため、ECRプラズマCVD法のように、マイクロ波
発生手段、磁場発生手段が不要となり、マイクロ波に対
する安全対策を施す必要もなく、装置の小型化及び簡素
化が図れ、しかもECRプラズマCVD法と同様に、高
真空下でイオンを濱極的に活用しつつ、膜形成が行われ
る。
び加速電極からなるイオン源の放電により反応ガスを分
解し、成膜種及び基板表面の反応制御用イオンを生成す
るため、ECRプラズマCVD法のように、マイクロ波
発生手段、磁場発生手段が不要となり、マイクロ波に対
する安全対策を施す必要もなく、装置の小型化及び簡素
化が図れ、しかもECRプラズマCVD法と同様に、高
真空下でイオンを濱極的に活用しつつ、膜形成が行われ
る。
実施例について図面を参照して説明する。
形成装置の概略を示す第1図において、(1)は真空容
器、(2)は容器(1)内の一側に配設されたヒータ内
蔵の基板ホルダ、(3)はホルダ(2)に保持されて容
器(1)内に配設、された基板、(4)はリング状のガ
ス供給管であり、容器(1)内のほぼ中央に設けられて
いる。
器、(2)は容器(1)内の一側に配設されたヒータ内
蔵の基板ホルダ、(3)はホルダ(2)に保持されて容
器(1)内に配設、された基板、(4)はリング状のガ
ス供給管であり、容器(1)内のほぼ中央に設けられて
いる。
そして、容器(1)に貫設された図外の送給管を介して
ガス供給管(4)に反応ガスが送給され、ガス供給管(
4)に透設された複数個の透孔(4)から基板(3)に
向って成膜性反応ガスが供給される。
ガス供給管(4)に反応ガスが送給され、ガス供給管(
4)に透設された複数個の透孔(4)から基板(3)に
向って成膜性反応ガスが供給される。
(5)は容器(1)内の他側に設けられたイオン源であ
り、容器(1)に貫設された非成膜性反応ガスの導入管
(6)と、フィラメント(7)と、補助電極(8)と、
加速電極(9)とからなる。
り、容器(1)に貫設された非成膜性反応ガスの導入管
(6)と、フィラメント(7)と、補助電極(8)と、
加速電極(9)とからなる。
αOは容器(1)の側壁に形成され高真空排気系(図示
せず)が接続された排気口、αυ、Q2はスイッチ及び
直流電流計であり、基板(3)とアースとの間に直列に
設けられており、特性測定のためにのみ用いられ、通常
成膜を行う場合には、これらスイッチα刀、電流計(6
)が除去され、基板(3)が直接アースされ、又はバイ
アス電源によってバイアスされる。
せず)が接続された排気口、αυ、Q2はスイッチ及び
直流電流計であり、基板(3)とアースとの間に直列に
設けられており、特性測定のためにのみ用いられ、通常
成膜を行う場合には、これらスイッチα刀、電流計(6
)が除去され、基板(3)が直接アースされ、又はバイ
アス電源によってバイアスされる。
そして、例えば非晶質シリコン(以下a−8tという)
薄膜を形成する場合、容器(1)内をIQ−’Torr
以下に排気したのち、供給管(4)から成膜性反応ガス
としてモノシラン(SiHl)ガスを導入し、所定圧力
に保持し、イオン源(5)のフィラメント(7)に所定
″の電流を通流すると共に、補助、加速電極(8) 、
(9)にそれぞれ所定の電圧を印加することにより、
放電によって、導入管(6)から導入した非成膜性反応
ガスであるアルゴン(Ar〕ガスがイオン化されると共
に、S 1)14ガスが分解されて成膜種が生成され、
基板(3)上にa −S i薄膜が形成される。
薄膜を形成する場合、容器(1)内をIQ−’Torr
以下に排気したのち、供給管(4)から成膜性反応ガス
としてモノシラン(SiHl)ガスを導入し、所定圧力
に保持し、イオン源(5)のフィラメント(7)に所定
″の電流を通流すると共に、補助、加速電極(8) 、
(9)にそれぞれ所定の電圧を印加することにより、
放電によって、導入管(6)から導入した非成膜性反応
ガスであるアルゴン(Ar〕ガスがイオン化されると共
に、S 1)14ガスが分解されて成膜種が生成され、
基板(3)上にa −S i薄膜が形成される。
ところで、a−8i薄膜の形成条件として、基板温度を
200°C9成膜時圧力を6XlO−’Torr 、
5iltガス流量を8SCCM 、 Arガス流量を7
SCCM 、フィラメント(7)の電流を6A、補助電
極(8)の電圧を55Vとし、加速電極(9)の電圧を
40〜200Vまで変化させたときの基板−アース間電
流を、スイッチQυを介して電流計(2)により測定し
、この基板−アース間電流と成膜速度との関係を調べた
ところ、第2図に示すようになった。
200°C9成膜時圧力を6XlO−’Torr 、
5iltガス流量を8SCCM 、 Arガス流量を7
SCCM 、フィラメント(7)の電流を6A、補助電
極(8)の電圧を55Vとし、加速電極(9)の電圧を
40〜200Vまで変化させたときの基板−アース間電
流を、スイッチQυを介して電流計(2)により測定し
、この基板−アース間電流と成膜速度との関係を調べた
ところ、第2図に示すようになった。
なお、第2図中の・印は測定点を示す。
そして、第2図に示す基板−アース間電力55rnAの
ときの成膜速度から、膜表面のネットワーク形成原子数
を換算すると、2−OXIO”(個/ed・秒)となり
、基板−アース間電流(5mA)から、基板(3)の表
面への到達イオン量を換算(但し、1価で換算)スルト
、1.1X1014(個/a−秒)トナリ、基板(3)
(7)表面でのイオン量は約55%となり、非常に高い
値となり、多量のIなどのイオンが基板(3)に供給さ
れていることがわかる。
ときの成膜速度から、膜表面のネットワーク形成原子数
を換算すると、2−OXIO”(個/ed・秒)となり
、基板−アース間電流(5mA)から、基板(3)の表
面への到達イオン量を換算(但し、1価で換算)スルト
、1.1X1014(個/a−秒)トナリ、基板(3)
(7)表面でのイオン量は約55%となり、非常に高い
値となり、多量のIなどのイオンが基板(3)に供給さ
れていることがわかる。
つぎに、イオンの脱水素効果を調べるために、基板温度
を130°C2加速電極(9)の電圧を80vとする以
外は前記した第2図の説明の場合と同じ成膜条件とし、
スイッチαυをオフして基板(3)をアース電位から浮
かした場合Aと、スイッチC11)をオンして基板(3
)をアースした場合Bについて、得られたa−8i薄膜
の赤外吸収スペクトルを調べたところ、第3図に示すよ
うになり、Aのように基板(3)をアースから浮かした
ときには、波数2000 crnと2100cm−’と
にピークが見られるのに対し、Bのように基板(3)を
アースしたときには、Aで見られたfi 2100cm
のピークがなくなり、2000cmのピークだけとなっ
ている。なお、第3図は縦軸を透過率で示しである。
を130°C2加速電極(9)の電圧を80vとする以
外は前記した第2図の説明の場合と同じ成膜条件とし、
スイッチαυをオフして基板(3)をアース電位から浮
かした場合Aと、スイッチC11)をオンして基板(3
)をアースした場合Bについて、得られたa−8i薄膜
の赤外吸収スペクトルを調べたところ、第3図に示すよ
うになり、Aのように基板(3)をアースから浮かした
ときには、波数2000 crnと2100cm−’と
にピークが見られるのに対し、Bのように基板(3)を
アースしたときには、Aで見られたfi 2100cm
のピークがなくなり、2000cmのピークだけとなっ
ている。なお、第3図は縦軸を透過率で示しである。
このとき、波数2100cmのピークは5i−H,の結
合の共振モードであり、波数2000cm−’のピーク
はSi −Hの結合の共振モードであり、Si Htの
結合は一般に膜特性の低下の要因とされているため、S
ighの結合が少ないほど膜特性は良い。
合の共振モードであり、波数2000cm−’のピーク
はSi −Hの結合の共振モードであり、Si Htの
結合は一般に膜特性の低下の要因とされているため、S
ighの結合が少ないほど膜特性は良い。
即ち、第3図のAの場合、基板(3)の表面がイオンに
よってチャージアップし、そのためAr+などのイオン
の基板(3)への到達量及び衝突エネルギが減るのに対
し、Bの場合、基板(3)の表面のチャージアップがな
く、基板(3)へのイオンの到達量が減ることもなく、
その結果前記したイオンの脱水素効果により、Si H
2の結合がAの場合よりも大幅に減少し、Aで見られた
波数2100cmのピークがなくなったものと考えられ
、逆に第3図の結果は、イオンの脱水素効果ないしは基
板表面の反応制御作用のあることを示唆している。
よってチャージアップし、そのためAr+などのイオン
の基板(3)への到達量及び衝突エネルギが減るのに対
し、Bの場合、基板(3)の表面のチャージアップがな
く、基板(3)へのイオンの到達量が減ることもなく、
その結果前記したイオンの脱水素効果により、Si H
2の結合がAの場合よりも大幅に減少し、Aで見られた
波数2100cmのピークがなくなったものと考えられ
、逆に第3図の結果は、イオンの脱水素効果ないしは基
板表面の反応制御作用のあることを示唆している。
また、第3図の結果から膜特性の指標となるα(210
0cm )/α(2000cm )比を調べたところ、
Aの場合には一般のグロー放電CVD法によるa −8
t薄膜と同程度の0.97となり、Bの場合には0.4
5となり、Bのように基板(3)をアースして基板(3
)へのイオンの到達量を十分Gこ確保すれば、Ar+な
どのイオンの脱水素効果を積極的に活用して基板表面の
反応を制御でき、その結果膜特性の向上を図ることが可
能となる。
0cm )/α(2000cm )比を調べたところ、
Aの場合には一般のグロー放電CVD法によるa −8
t薄膜と同程度の0.97となり、Bの場合には0.4
5となり、Bのように基板(3)をアースして基板(3
)へのイオンの到達量を十分Gこ確保すれば、Ar+な
どのイオンの脱水素効果を積極的に活用して基板表面の
反応を制御でき、その結果膜特性の向上を図ることが可
能となる。
ところで、a−8i薄膜の形成条件をまとめると、表1
に示すようになり、表1から明らかなように、成膜時の
圧力はECRプラズマCVD法の場合と同様をこ非常に
低圧で、高真空反応となり、加速電極電圧は500v以
下という低い値でよいという特徴がある。
に示すようになり、表1から明らかなように、成膜時の
圧力はECRプラズマCVD法の場合と同様をこ非常に
低圧で、高真空反応となり、加速電極電圧は500v以
下という低い値でよいという特徴がある。
(表 1)
なお、前記実施例では、a −Si薄膜を形成する場合
について説明したが、これに限るものではなく、a −
S iZロイ系や結晶系の薄膜の形成にも適用できるの
は勿論である。
について説明したが、これに限るものではなく、a −
S iZロイ系や結晶系の薄膜の形成にも適用できるの
は勿論である。
また、導入管(6)から容器(1)内に導入するガスは
、前記したArに限らず、ヘリウムガス、水素ガスなど
の非成膜性反応ガスであってもよい。
、前記したArに限らず、ヘリウムガス、水素ガスなど
の非成膜性反応ガスであってもよい。
さらに、a −S i薄膜の形成の場合、導入管(6)
からS i H4ガスのみを導入するようにしてもよく
、他の半導体薄膜を形成する場合には、導入管(6)か
ら成膜性反応ガスのみを導入すればよく、このとき、イ
オン源(5)の放電により成膜性反応ガスが分解、イオ
ン化され、成膜種と基板表面の反応制御用のイオンとが
生成される。
からS i H4ガスのみを導入するようにしてもよく
、他の半導体薄膜を形成する場合には、導入管(6)か
ら成膜性反応ガスのみを導入すればよく、このとき、イ
オン源(5)の放電により成膜性反応ガスが分解、イオ
ン化され、成膜種と基板表面の反応制御用のイオンとが
生成される。
また、基板(3)へのイオンの到達量を上げるために、
基板(3)に適当なバイアスを与えるようにしてもよい
。
基板(3)に適当なバイアスを与えるようにしてもよい
。
さらに、生成すべきイオンは正イオン、負イオンのいず
れであってもよい。
れであってもよい。
本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載する効果を奏する。
下に記載する効果を奏する。
フィラメント、補助電極及び加速電極からなるイオン源
の放電により反応ガスを分解し、成膜種及び基板表面の
反応制御用イオンを生成するため、ECRプラズマCV
D法のように、マイクロ波発生手段、磁場発生手段が不
要となり、マイクロ波に対する安全対策を施す必要もな
(、装置の小型化及び簡素化を図ることができ、しかも
ECRプラズマCVD法と同様をこ、高真空下でイオン
を積極的に活用しつつ、膜形成を行うことができ、特性
の優れた半導体薄膜を得ることができる。
の放電により反応ガスを分解し、成膜種及び基板表面の
反応制御用イオンを生成するため、ECRプラズマCV
D法のように、マイクロ波発生手段、磁場発生手段が不
要となり、マイクロ波に対する安全対策を施す必要もな
(、装置の小型化及び簡素化を図ることができ、しかも
ECRプラズマCVD法と同様をこ、高真空下でイオン
を積極的に活用しつつ、膜形成を行うことができ、特性
の優れた半導体薄膜を得ることができる。
図面は、本発明の半導体薄膜の形成方法の1実施例を示
し、第1図は形成装置の概略図、第2図は基板−アース
間電流と成膜速度との関係図、第3図はa−8i薄膜の
赤外吸収スペクトルを示す図である。 (1)・・・真空容器、(3)・・・基板、(5)・・
・イオン源、(7)・・・フィラメント、(8)・・・
補助電極、(9)・・・加速電極。
し、第1図は形成装置の概略図、第2図は基板−アース
間電流と成膜速度との関係図、第3図はa−8i薄膜の
赤外吸収スペクトルを示す図である。 (1)・・・真空容器、(3)・・・基板、(5)・・
・イオン源、(7)・・・フィラメント、(8)・・・
補助電極、(9)・・・加速電極。
Claims (1)
- 1真空容器内に基板を配設し、前記容器内にフィラメン
ト、補助電極及び加速電極からなるイオン源を設け、前
記容器内に導入した反応ガスを前記イオン源の放電によ
り分解し、成膜種及び前記基板表面の反応制御用イオン
を生成することを特徴とする半導体薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1127371A JP2834475B2 (ja) | 1989-05-20 | 1989-05-20 | 半導体薄膜の形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1127371A JP2834475B2 (ja) | 1989-05-20 | 1989-05-20 | 半導体薄膜の形成装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02306618A true JPH02306618A (ja) | 1990-12-20 |
JP2834475B2 JP2834475B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=14958321
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1127371A Expired - Fee Related JP2834475B2 (ja) | 1989-05-20 | 1989-05-20 | 半導体薄膜の形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2834475B2 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5745226A (en) * | 1980-08-30 | 1982-03-15 | Sekisui Chem Co Ltd | Manufacture of thin film semiconductor |
JPS61222132A (ja) * | 1985-03-27 | 1986-10-02 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体製造装置 |
JPS62211368A (ja) * | 1986-03-11 | 1987-09-17 | Akira Tazaki | 化合物薄膜の製造装置 |
JPS63213344A (ja) * | 1987-03-02 | 1988-09-06 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
-
1989
- 1989-05-20 JP JP1127371A patent/JP2834475B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2834475B2 (ja) | 1998-12-09 |
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