JPH06291045A - シリコン膜の形成方法 - Google Patents
シリコン膜の形成方法Info
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- JPH06291045A JPH06291045A JP19476692A JP19476692A JPH06291045A JP H06291045 A JPH06291045 A JP H06291045A JP 19476692 A JP19476692 A JP 19476692A JP 19476692 A JP19476692 A JP 19476692A JP H06291045 A JPH06291045 A JP H06291045A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 二重変調をかけた高周波電力を用いる成膜方
法を更に改善して、パーティクル発生の抑制と共に、高
速成膜を可能にした成膜方法を提供する。 【構成】 成膜用の原料ガス１６に、シランと不活性ガ
スとの混合ガスを用いる。また、電極６に対して、高周
波電源１４ａから、元となる高周波信号に対して、それ
を断続させる第１の変調と、この第１の変調よりも短い
周期で断続させる第２の変調とをかけた高周波電力を供
給する。
法を更に改善して、パーティクル発生の抑制と共に、高
速成膜を可能にした成膜方法を提供する。 【構成】 成膜用の原料ガス１６に、シランと不活性ガ
スとの混合ガスを用いる。また、電極６に対して、高周
波電源１４ａから、元となる高周波信号に対して、それ
を断続させる第１の変調と、この第１の変調よりも短い
周期で断続させる第２の変調とをかけた高周波電力を供
給する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高周波放電を用いた
プラズマＣＶＤ法によって基板上にシリコン膜を形成す
る方法に関する。
プラズマＣＶＤ法によって基板上にシリコン膜を形成す
る方法に関する。
【０００２】
【先行技術】図３は、従来のプラズマＣＶＤ装置の一例
を示す概略図である。図示しない真空排気装置によって
真空排気される真空容器４内に、電極６とホルダ兼電極
８とを対向させて収納している。ホルダ兼電極８は接地
されており、その上に成膜しようとする基板２が載せら
れる。基板２は例えばヒータ１０によって加熱される。
を示す概略図である。図示しない真空排気装置によって
真空排気される真空容器４内に、電極６とホルダ兼電極
８とを対向させて収納している。ホルダ兼電極８は接地
されており、その上に成膜しようとする基板２が載せら
れる。基板２は例えばヒータ１０によって加熱される。
【０００３】両電極６、８間には、マッチングボックス
１２を介して高周波電源１４から高周波電力が供給され
る。この高周波電力は、従来は連続した正弦波であり、
その周波数は通常は１３．５６ＭＨｚである。
１２を介して高周波電源１４から高周波電力が供給され
る。この高周波電力は、従来は連続した正弦波であり、
その周波数は通常は１３．５６ＭＨｚである。
【０００４】真空容器４内には、成膜用の原料ガス１６
が導入される。この原料ガス１６は、従来はシランガス
（ＳiＨ4）と水素（Ｈ2）ガスとの混合ガスである。
が導入される。この原料ガス１６は、従来はシランガス
（ＳiＨ4）と水素（Ｈ2）ガスとの混合ガスである。
【０００５】このような装置において、真空容器４内に
上記のような原料ガス１６を導入して真空容器４内を例
えば数百ｍＴｏｒｒ程度にすると共に、電極６、８間に
高周波電源１４から高周波電力を供給すると、両電極
６、８間で高周波放電が生じて原料ガス１６がプラズマ
化され（１８はそのプラズマを示す）、これによって基
板２の表面にシリコン膜が形成される。
上記のような原料ガス１６を導入して真空容器４内を例
えば数百ｍＴｏｒｒ程度にすると共に、電極６、８間に
高周波電源１４から高周波電力を供給すると、両電極
６、８間で高周波放電が生じて原料ガス１６がプラズマ
化され（１８はそのプラズマを示す）、これによって基
板２の表面にシリコン膜が形成される。
【０００６】ところでこのようなプラズマ１８中には、
良質なシリコン膜を形成するのに寄与するラジカル（活
性種）と、膜形成に不必要でパーティクル発生の原因と
なるラジカルとが混在するが、上記のような従来の方法
では、不必要なラジカルの発生を抑制する手段がなく、
パーティクルの発生を抑制することができないという問
題があった。
良質なシリコン膜を形成するのに寄与するラジカル（活
性種）と、膜形成に不必要でパーティクル発生の原因と
なるラジカルとが混在するが、上記のような従来の方法
では、不必要なラジカルの発生を抑制する手段がなく、
パーティクルの発生を抑制することができないという問
題があった。
【０００７】これを解決するものとして、同一出願人
は、二重変調をかけた高周波電力を用いる成膜方法を開
発した。図１の装置は、この成膜方法を実施するもので
あり、ここでは従来の高周波電源１４の代わりに、任意
の信号波形を発生させることができる高周波信号発生器
２０と、それからの高周波信号を電力増幅する高周波パ
ワーアンプ２２とで構成された高周波電源１４ａを用い
ている。そしてこれによって、図２に示すように、元と
なる高周波信号に対して、それを周期Ｔで断続させる第
１の変調と、この第１の変調よりも短い周期で断続させ
る第２の変調とをかけた（即ち二重変調をかけた）高周
波電力を、前述した電極６に供給するようにしている。
は、二重変調をかけた高周波電力を用いる成膜方法を開
発した。図１の装置は、この成膜方法を実施するもので
あり、ここでは従来の高周波電源１４の代わりに、任意
の信号波形を発生させることができる高周波信号発生器
２０と、それからの高周波信号を電力増幅する高周波パ
ワーアンプ２２とで構成された高周波電源１４ａを用い
ている。そしてこれによって、図２に示すように、元と
なる高周波信号に対して、それを周期Ｔで断続させる第
１の変調と、この第１の変調よりも短い周期で断続させ
る第２の変調とをかけた（即ち二重変調をかけた）高周
波電力を、前述した電極６に供給するようにしている。
【０００８】このような二重変調をかけた高周波電力を
用いることにより、プラズマ１８中のラジカルの発生消
滅に大きく寄与する電子温度を制御することが可能にな
り、これによって、良質な膜形成に寄与するラジカルの
優先生成および不必要なラジカルの抑制が可能になり、
パーティクルの発生を抑制することができる。
用いることにより、プラズマ１８中のラジカルの発生消
滅に大きく寄与する電子温度を制御することが可能にな
り、これによって、良質な膜形成に寄与するラジカルの
優先生成および不必要なラジカルの抑制が可能になり、
パーティクルの発生を抑制することができる。
【０００９】上記高周波電力の元となる高周波信号は、
例えば従来例と同様に１３．５６ＭＨｚの正弦波信号で
あるが、これに限定されるものではない。
例えば従来例と同様に１３．５６ＭＨｚの正弦波信号で
あるが、これに限定されるものではない。
【００１０】また、上記高周波電力の第１の変調の周波
数（１／Ｔ）は、ラジカルの寿命が一般的にｍｓｅｃオ
ーダーであることから、４００Ｈｚ〜１ＫＨｚの範囲内
に選ぶのが好ましい。また、電子温度遷移のカーブ等か
らみて、第２の変調の間隔は、オン期間ｔ1 を０．５μ
ｓｅｃ〜１００μｓｅｃの範囲内に、オフ期間ｔ2 を３
μｓｅｃ〜１００μｓｅｃの範囲内に選ぶのが好まし
い。
数（１／Ｔ）は、ラジカルの寿命が一般的にｍｓｅｃオ
ーダーであることから、４００Ｈｚ〜１ＫＨｚの範囲内
に選ぶのが好ましい。また、電子温度遷移のカーブ等か
らみて、第２の変調の間隔は、オン期間ｔ1 を０．５μ
ｓｅｃ〜１００μｓｅｃの範囲内に、オフ期間ｔ2 を３
μｓｅｃ〜１００μｓｅｃの範囲内に選ぶのが好まし
い。
【００１１】
【発明の目的】上記二重変調をかけた高周波電力を用い
る成膜方法によれば、パーティクル発生の抑制が可能に
なるが、シリコン膜の成膜速度が低く（但し、従来技術
と比較すると成膜速度は向上している）、この点になお
改善の余地があることが分かった。
る成膜方法によれば、パーティクル発生の抑制が可能に
なるが、シリコン膜の成膜速度が低く（但し、従来技術
と比較すると成膜速度は向上している）、この点になお
改善の余地があることが分かった。
【００１２】そこでこの発明は、上記のような二重変調
をかけた高周波電力を用いる成膜方法を更に改善して、
パーティクル発生の抑制と共に、高速成膜を可能にした
成膜方法を提供することを主たる目的とする。
をかけた高周波電力を用いる成膜方法を更に改善して、
パーティクル発生の抑制と共に、高速成膜を可能にした
成膜方法を提供することを主たる目的とする。
【００１３】
【目的達成のための手段】上記目的を達成するため、こ
の発明のシリコン膜の形成方法は、原料ガスにシランガ
スと不活性ガスとの混合ガスを用い、かつ前述したよう
な電極に、元となる高周波信号に対して、それを断続さ
せる第１の変調と、この第１の変調よりも短い周期で断
続させる第２の変調とをかけた高周波電力を供給するこ
とを特徴とする。
の発明のシリコン膜の形成方法は、原料ガスにシランガ
スと不活性ガスとの混合ガスを用い、かつ前述したよう
な電極に、元となる高周波信号に対して、それを断続さ
せる第１の変調と、この第１の変調よりも短い周期で断
続させる第２の変調とをかけた高周波電力を供給するこ
とを特徴とする。
【００１４】
【作用】従来の成膜方法や前述した二重変調をかけた高
周波電力を用いる成膜方法でシリコン膜の成膜速度が低
いのは、種々検討した結果、原料ガスにシランガスと水
素ガスとの混合ガスを用いており、このガスを用いたＳ
iＨ4＋Ｈ2 プラズマ中に形成されるＨ2 ラジカルによっ
て、基板上に形成されるアモルファスシリコン層がエッ
チングされるのが一因であることが分かった。
周波電力を用いる成膜方法でシリコン膜の成膜速度が低
いのは、種々検討した結果、原料ガスにシランガスと水
素ガスとの混合ガスを用いており、このガスを用いたＳ
iＨ4＋Ｈ2 プラズマ中に形成されるＨ2 ラジカルによっ
て、基板上に形成されるアモルファスシリコン層がエッ
チングされるのが一因であることが分かった。
【００１５】これに対して、この発明のように、原料ガ
スにシランガスと不活性ガスとの混合ガスを用いると、
プラズマ中のＨ2 ラジカルが大幅に減るので、それによ
るアモルファスシリコン層のエッチング効果が抑制さ
れ、成膜速度が向上する。即ち、高速成膜が可能にな
る。
スにシランガスと不活性ガスとの混合ガスを用いると、
プラズマ中のＨ2 ラジカルが大幅に減るので、それによ
るアモルファスシリコン層のエッチング効果が抑制さ
れ、成膜速度が向上する。即ち、高速成膜が可能にな
る。
【００１６】また、この発明の場合も、前述したような
二重変調をかけた高周波電力を用いるので、パーティク
ル発生の抑制および緻密で良質の成膜が可能である。
二重変調をかけた高周波電力を用いるので、パーティク
ル発生の抑制および緻密で良質の成膜が可能である。
【００１７】
【実施例】図１に示した装置を用いて、かつ図２に示し
たような二重変調をかけた高周波電力を用いて、次のよ
うな条件で基板２上にシリコン膜を形成した。
たような二重変調をかけた高周波電力を用いて、次のよ
うな条件で基板２上にシリコン膜を形成した。
【００１８】原料ガス１６：ＳiＨ4＋Ｈe 基板２：１００ｍｍ角のガラス基板 電極６、８のサイズ：３００ｍｍ角 基板と電極６間の距離：５０ｍｍ 元となる高周波の周波数：１３．５６ＭＨｚ 第１変調の周波数：１ＫＨｚ 第２変調の間隔：オン期間ｔ1 ＝１０μｓｅｃ オフ期間ｔ2 ＝１０μｓｅｃ ガス流量：ＳiＨ4 ３０ｃｃｍ Ｈe ２５０ｃｃｍ 成膜時の真空容器内ガス圧：０．１Ｔｏｒｒ 基板温度：２５０℃ 高周波出力：２００Ｗ
【００１９】その結果、基板２上にシリコン膜を約５０
ｎｍ／ｍｉｎの成膜速度で形成することができた。ちな
みに、同条件の場合の前述したＳiＨ4＋Ｈ2 ガス使用で
二重変調方式による方法の成膜速度は、約２５ｎｍ／ｍ
ｉｎであり、それに比べてこの実施例では２倍の成膜速
度が得られた。
ｎｍ／ｍｉｎの成膜速度で形成することができた。ちな
みに、同条件の場合の前述したＳiＨ4＋Ｈ2 ガス使用で
二重変調方式による方法の成膜速度は、約２５ｎｍ／ｍ
ｉｎであり、それに比べてこの実施例では２倍の成膜速
度が得られた。
【００２０】また、上記実施例の場合の、基板２の表面
での直径０．３μｍ以上のパーティクル密度は、３０個
／１００ｍｍ角であり、前述したＳiＨ4＋Ｈ2 ガス使用
で二重変調方式による方法の場合と同程度のパーティク
ル抑制効果が得られた。
での直径０．３μｍ以上のパーティクル密度は、３０個
／１００ｍｍ角であり、前述したＳiＨ4＋Ｈ2 ガス使用
で二重変調方式による方法の場合と同程度のパーティク
ル抑制効果が得られた。
【００２１】また、上記実施例の場合、シリコン膜中へ
のＨe の混入もなく、シリコン膜の光学的バンドギャッ
プも１．８〜１．９ｅＶと大きく（ちなみに理想値は
１．９ｅＶ）、膜特性も良好であることが確かめられ
た。
のＨe の混入もなく、シリコン膜の光学的バンドギャッ
プも１．８〜１．９ｅＶと大きく（ちなみに理想値は
１．９ｅＶ）、膜特性も良好であることが確かめられ
た。
【００２２】しかも上記実施例の場合、爆発性ガスであ
るＨ2 に替えて不活性ガスであるＨe を用いているた
め、安全性が高まるという効果も得られる。
るＨ2 に替えて不活性ガスであるＨe を用いているた
め、安全性が高まるという効果も得られる。
【００２３】なお、シランガスと混合する不活性ガスに
は、Ｎe 等のＨe 以外の不活性ガスを用いても良く、そ
の場合でも、Ｈe の場合と同様に、Ｈ2 ラジカルによる
アモルファスシリコン層のエッチング効果を抑えること
ができるので、成膜速度を高めることができる。
は、Ｎe 等のＨe 以外の不活性ガスを用いても良く、そ
の場合でも、Ｈe の場合と同様に、Ｈ2 ラジカルによる
アモルファスシリコン層のエッチング効果を抑えること
ができるので、成膜速度を高めることができる。
【００２４】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、原料ガ
スにシランガスと不活性ガスとの混合ガスを用いること
で、プラズマ中のＨ2 ラジカルが大幅に減るので、それ
によるアモルファスシリコン層のエッチング効果が抑制
され、高速成膜が可能になる。
スにシランガスと不活性ガスとの混合ガスを用いること
で、プラズマ中のＨ2 ラジカルが大幅に減るので、それ
によるアモルファスシリコン層のエッチング効果が抑制
され、高速成膜が可能になる。
【００２５】しかも、上記のような二重変調をかけた高
周波電力を用いることで、膜形成に不必要なラジカルの
抑制が可能になり、パーティクルの発生を抑制すること
ができる。
周波電力を用いることで、膜形成に不必要なラジカルの
抑制が可能になり、パーティクルの発生を抑制すること
ができる。
【図１】実施例に用いたプラズマＣＶＤ装置の一例を示
す概略図である。
す概略図である。
【図２】二重変調をかけた高周波電力の波形の一例を示
す概略図である。
す概略図である。
【図３】従来のプラズマＣＶＤ装置の一例を示す概略図
である。
である。
２ 基板 ６ 電極 ８ ホルダ兼電極 １４ａ 高周波電源 １６ 原料ガス １８ プラズマ
Claims (2)
- 【請求項１】 電極間の高周波放電によってプラズマを
発生させるプラズマＣＶＤ法によって基板上にシリコン
膜を形成する方法において、原料ガスにシランガスと不
活性ガスとの混合ガスを用い、かつ前記電極に、元とな
る高周波信号に対して、それを断続させる第１の変調
と、この第１の変調よりも短い周期で断続させる第２の
変調とをかけた高周波電力を供給することを特徴とする
シリコン膜の形成方法。 - 【請求項２】 前記第１の変調の周波数が４００Ｈｚ〜
１ＫＨｚの範囲内にあり、かつ前記第２の変調のオン期
間が０．５μｓｅｃ〜１００μｓｅｃの範囲内、オフ期
間が３μｓｅｃ〜１００μｓｅｃの範囲内にある請求項
１記載のシリコン膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4194766A JP2748781B2 (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | シリコン膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4194766A JP2748781B2 (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | シリコン膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06291045A true JPH06291045A (ja) | 1994-10-18 |
| JP2748781B2 JP2748781B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=16329889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4194766A Expired - Fee Related JP2748781B2 (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | シリコン膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2748781B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008121116A (ja) * | 2006-11-10 | 2008-05-29 | Schott Ag | プラズマ化学気相堆積のための方法および装置 |
| WO2010126080A1 (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-04 | シャープ株式会社 | 半導体膜の成膜方法および光電変換装置の製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5723216A (en) * | 1980-07-17 | 1982-02-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of plasma reactor and semiconductor element |
| JPH01195273A (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-07 | Hitachi Ltd | 基板バイアス方式のスパッタリング方法及びその装置 |
| JPH02129377A (ja) * | 1988-11-08 | 1990-05-17 | Nec Corp | プラズマ気相成長方法 |
-
1992
- 1992-06-29 JP JP4194766A patent/JP2748781B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5723216A (en) * | 1980-07-17 | 1982-02-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of plasma reactor and semiconductor element |
| JPH01195273A (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-07 | Hitachi Ltd | 基板バイアス方式のスパッタリング方法及びその装置 |
| JPH02129377A (ja) * | 1988-11-08 | 1990-05-17 | Nec Corp | プラズマ気相成長方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008121116A (ja) * | 2006-11-10 | 2008-05-29 | Schott Ag | プラズマ化学気相堆積のための方法および装置 |
| JP2012062579A (ja) * | 2006-11-10 | 2012-03-29 | Schott Ag | プラズマ化学気相堆積のための方法および装置 |
| WO2010126080A1 (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-04 | シャープ株式会社 | 半導体膜の成膜方法および光電変換装置の製造方法 |
| JP2010262976A (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-18 | Sharp Corp | 半導体膜の成膜方法および光電変換装置の製造方法 |
| US8450139B2 (en) | 2009-04-30 | 2013-05-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing photoelectric conversion device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2748781B2 (ja) | 1998-05-13 |
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