JPH0719749B2 - Method of forming deposited film - Google Patents
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- JPH0719749B2 JPH0719749B2 JP59098375A JP9837584A JPH0719749B2 JP H0719749 B2 JPH0719749 B2 JP H0719749B2 JP 59098375 A JP59098375 A JP 59098375A JP 9837584 A JP9837584 A JP 9837584A JP H0719749 B2 JPH0719749 B2 JP H0719749B2
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、励起エネルギーとして熱を利用し、光導電
膜、半導体あるいは絶縁性の膜を所定の支持体上に形成
させる堆積膜形成法に関し、更に詳しくは、熱エネルギ
ーの付与により、原料ガスの励起、分解状態を作り、所
定の支持体上に、特にアモルファスシリコン(以下a−
Siと略記する)の堆積膜を形成する方法に関する。The present invention relates to a deposited film forming method in which heat is used as excitation energy to form a photoconductive film, a semiconductor or an insulating film on a predetermined support, and more specifically, thermal energy By the addition of the above, the raw material gas is excited and decomposed, and the amorphous silicon (hereinafter a-
Abbreviated as Si).
従来、a−Siの堆積膜形成方法としては、SiH4またはSi
2H6を原料として用いたグロー放電堆積法及び熱エネル
ギー堆積法が知られている。即ち、これらの堆積法は、
原料ガスとしてのSiH4またはSi2H6を電気エネルギーや
熱エネルギー(励起エネルギー)により分解して支持体
上にa−Siの堆積膜を形成させる方法であり、形成され
た堆積膜は、光導電膜、半導体あるいは絶縁性の膜等と
して種々の目的に利用されている。Conventionally, as a method of forming a-Si deposited film, SiH 4 or Si
Glow discharge deposition method and thermal energy deposition method using 2 H 6 as a raw material are known. That is, these deposition methods are
This is a method in which SiH 4 or Si 2 H 6 as a source gas is decomposed by electric energy or thermal energy (excitation energy) to form a deposited film of a-Si on a support. It is used for various purposes as a conductive film, a semiconductor, an insulating film, or the like.
しかしながら、高出力放電下で堆積膜の形成が行なわれ
るグロー放電堆積法に於いては、均一な放電の分布状態
が常に得られないなど再現性のある安定した条件の制御
が難しく、更に膜形成中に於ける膜への高出力放電の影
響が大きく、形成された膜の電気的、光学的特性の均一
性、品質の安定性の確保が難しく、堆積時の膜表面の乱
れ、堆積膜内の欠陥が生じやすい。特に、厚膜の堆積膜
を電気的、光学的特性に於いて均一にこの方法により形
成することは非常に困難であった。However, in the glow discharge deposition method, in which a deposited film is formed under high-power discharge, it is difficult to control reproducible and stable conditions such as the fact that a uniform discharge distribution state cannot always be obtained. The influence of high-power discharge on the film inside is large, it is difficult to secure the uniformity of the electrical and optical characteristics of the formed film and the stability of quality, the surface of the film is disturbed during deposition, and the inside of the deposited film Is likely to cause defects. In particular, it was very difficult to uniformly form a thick deposited film by this method in terms of electrical and optical characteristics.
一方、熱エネルギー堆積法においても、通常400℃以上
の高温が必要となることから使用される支持体材料が限
定され、加えて所望のa−Si中の有用な結合水素原子が
離脱してしまう確率が増加するため、所望の特性が得難
い。On the other hand, also in the thermal energy deposition method, since a high temperature of 400 ° C. or higher is usually required, the support material used is limited, and in addition, useful bonded hydrogen atoms in desired a-Si are released. Since the probability increases, it is difficult to obtain desired characteristics.
そこで、これらの問題点を解決する1つの方法として、
SiH4,Si2H6以外のシリコン化合物を原料とするa−Siの
低熱量の熱エネルギー堆積法(熱CVD)が注目される。So, as one method to solve these problems,
Attention is focused on a low calorific thermal energy deposition method (thermal CVD) of a-Si using a silicon compound other than SiH 4 and Si 2 H 6 as a raw material.
この低熱量の熱エネルギー堆積法は、励起エネルギーと
しての前述の方法に於けるグロー放電や高温加熱の代わ
りに低温加熱を用いるものであり、a−Siの堆積膜の作
製を低エネルギーレベルで実施できるようにするもので
ある。また、低温なほど原料ガスを均一に加温すること
が容易であり、前述の堆積法と比べて低いエネルギー消
費で、均一性を保持した高品質の成膜を行なうことがで
き、また製造条件の制御が容易で安定した再現性が得ら
れ、更に支持体を高温に加熱する必要がなく、支持体に
対する選択性も広がる利点もある。This low calorific thermal energy deposition method uses low-temperature heating instead of glow discharge or high-temperature heating in the above-described method as excitation energy, and a-Si deposited film is produced at a low energy level. It enables you to do it. Further, the lower the temperature, the easier it is to uniformly heat the raw material gas, and it is possible to perform high-quality film formation while maintaining uniformity, with lower energy consumption than the deposition method described above. Is easy to control and stable reproducibility can be obtained. Further, it is not necessary to heat the support to a high temperature, and there is an advantage that the selectivity to the support is widened.
本発明は上記した点に鑑みなされたものであり、励起エ
ネルギーとして、低レベルの熱エネルギーを用いて堆積
室内にプラズマを生起させることなく成膜を行うこと
で、高品質を維持しつつ高い成膜速度でシリコン原子を
含む堆積膜を形成することのできる熱エネルギー堆積法
を提供することにある。The present invention has been made in view of the above points, and by performing film formation without generating plasma in the deposition chamber by using low-level thermal energy as excitation energy, high quality is maintained while maintaining high quality. It is an object to provide a thermal energy deposition method capable of forming a deposited film containing silicon atoms at a film rate.
本発明の他の目的は、大面積,厚膜の堆積膜の形成にあ
っても、電気的,光学的特性の均一性,品質の安定性を
確保した高品質の堆積膜を形成することのできる方法を
提供することにある。Another object of the present invention is to form a high-quality deposited film that secures uniformity of electrical and optical characteristics and stability of quality even when forming a large-area, thick-film deposited film. To provide a way to do it.
本発明は、鋭意検討の結果、これらの目的が、熱エネル
ギーにより分解される原料ガスとして、一般式;Sin H2n
+2(n≧1)で表わされる直鎖状シラン化合物をハロゲ
ン化合物との混合状態で用いることによって達成される
ことを見い出し完成されたものである。As a result of earnest studies, the present invention has revealed that these objects have a general formula: Sin H 2 n as a raw material gas decomposed by thermal energy.
It has been completed by finding out what is achieved by using a linear silane compound represented by +2 (n ≧ 1) in a mixed state with a halogen compound.
すなわち、本発明の堆積膜形成方法は、150℃〜300℃に
保持された支持体が配置された堆積室内に、一般式;Sin
H2n+2(n≧1)で表わされる直鎖状シラン化合物及び
ハロゲン化合物の気体状雰囲気を形成し、前記堆積室内
に、プラズマを生起させ得る電気エネルギーを供給する
ことなく熱エネルギーを供給して前記化合物を励起し、
前記支持体上にシリコン原子を含む堆積膜を形成するこ
とを特徴とする。That is, the deposited film forming method of the present invention is performed by using the general formula; Sin in a deposition chamber in which a support held at 150 ° C. to 300 ° C. is placed.
A gaseous atmosphere of a linear silane compound and a halogen compound represented by H 2 n +2 (n ≧ 1) is formed, and thermal energy is supplied to the deposition chamber without supplying electric energy capable of generating plasma. To excite the compound,
It is characterized in that a deposited film containing silicon atoms is formed on the support.
本発明の方法に於いて使用されるa−Si堆積膜形成用の
原料は、一般式;Sin H2n+2(n≧1)で表わされる直鎖
状シラン化合物であり、良質なa−Si堆積膜を形成する
ためには、上記式中のnが1〜15、好ましくは2〜10、
より好ましくは2〜6であることが望ましい。The raw material for forming the a-Si deposited film used in the method of the present invention is a linear silane compound represented by the general formula; Sin H 2 n +2 (n ≧ 1), and has a good a- In order to form a Si deposited film, n in the above formula is 1 to 15, preferably 2 to 10,
More preferably, it is 2-6.
しかしながら、このような直鎖状シラン化合物は、励起
エネルギーとして熱エネルギーを用いた場合、効率良
い、励起、分解が得られず、良好な成膜速度が得られな
い。However, when such a linear silane compound uses heat energy as excitation energy, efficient excitation and decomposition cannot be obtained, and a good film formation rate cannot be obtained.
そこで本発明の方法に於いては、熱エネルギーによる上
記の直鎖状シラン化合物の励起、分解をより効率良く促
進させるために、該直鎖状シラン化合物にハロゲン化合
物が混合される。Therefore, in the method of the present invention, a halogen compound is mixed with the linear silane compound in order to more efficiently promote the excitation and decomposition of the linear silane compound by thermal energy.
本発明の方法に於いて上記直鎖状シラン化合物に混合さ
れるハロゲン化合物は、ハロゲン原子を含有した化合物
であり、上記直鎖状シラン化合物の熱エネルギーによる
励起、分解をより効率良く促進させることのできるもの
である。このようなハロゲン化合物としては、Cl2,Br2,
I2,F2等のハロゲンガス等を挙げることができる。The halogen compound mixed with the linear silane compound in the method of the present invention is a compound containing a halogen atom, and it is possible to more efficiently promote the excitation and decomposition of the linear silane compound by thermal energy. It can be done. Examples of such a halogen compound include Cl 2 , Br 2 ,
Examples thereof include halogen gas such as I 2 and F 2 .
本発明の方法に於ける前記a−Si膜形成用原料化合物に
混合されるハロゲン化合物の割合いは、使用されるa−
Si膜形成用原料化合物及びハロゲン化合物の種類等によ
って異なるが、0.001Vol%〜65Vol%、好ましくは0.1Vo
l%〜70Vol%の範囲で使用される。In the method of the present invention, the ratio of the halogen compound mixed with the a-Si film forming raw material compound is a-
Depending on the type of raw material compound for forming the Si film and the halogen compound, etc., 0.001% by volume to 65% by volume, preferably 0.1 Vo
Used in the range of l% to 70 Vol%.
次に、前記堆積室内に導入された前記シリコン化合物ガ
スに対する熱エネルギーの付与はジュール熱発生要素高
周波加熱手段等を用いて行われる。Next, application of thermal energy to the silicon compound gas introduced into the deposition chamber is performed by using a Joule heat generating element high frequency heating means or the like.
ジュール熱発生要素としては電熱線、電熱板等のヒータ
を、また、高周波加熱手段としては誘導加熱、誘電加熱
等を挙げることができる。The Joule heat generating element may be a heater such as a heating wire or an electric heating plate, and the high frequency heating means may be induction heating or dielectric heating.
ジュール熱発生要素による実施態様について説明すれば
ヒータを支持体の裏面に接触ないし近接させて支持体表
面を伝導加熱し、表面近傍の原料ガスを熱励起、分解せ
しめ、分解生成物を支持体表面に堆積させる。Explaining an embodiment using the Joule heat generating element, the heater is brought into contact with or close to the back surface of the support to conductively heat the surface of the support to thermally excite and decompose the raw material gas in the vicinity of the surface to decompose the decomposition product to the surface of the support. To deposit.
他にヒーターを支持体の表面近傍に置くことも可能であ
る。Alternatively, the heater can be placed near the surface of the support.
以下、第1図を参照しつつ本発明の方法を詳細に説明す
る。Hereinafter, the method of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
第1図は支持体上に、a−Siからなる光導電膜、半導体
膜、又は絶縁体膜等の機能膜を形成するための堆積膜形
成装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a deposited film forming apparatus for forming a functional film such as a photoconductive film made of a-Si, a semiconductor film, or an insulator film on a support.
堆積膜の形成は堆積室1の内部で行なわれる。The deposited film is formed inside the deposition chamber 1.
堆積室1の内部に置かれる3は支持体の配置される支持
台である。Reference numeral 3 which is placed inside the deposition chamber 1 is a support table on which a support is arranged.
4は支持体加熱用のヒーターであり、導線5によって該
ヒーター4に給電される。堆積室1内にa−Siの原料ガ
ス、及び必要に応じて使用されるキャリアーガス等のガ
スを導入するためのガス導入管内が堆積室1に連結され
ている。このガス導入管17の他端は上記原料ガス及び必
要に応じて使用されるキャリアガス等のガスを供給する
ためのガス供給源9,10,11,12に連結されている。ガス供
給源9,10,11,12から堆積室1に向って流出する各々のガ
スの流量を計測するため、対応するフローメータ15−1,
15−2,15−3,15−4が対応する分枝したガス導入管17−
1,17−2,17−3,17−4の途中に設けられる。各々のフロ
ーメータの前後にはバルブ14−1,14−2,14−3,14−4,16
−1,16−2,16−3,16−4が設けられ、これらのバルブを
調節することにより所定の流量のガスを供給しうる。13
−1,13−2,13−3,13−4,は圧力メータであり、対応する
フローメータの高圧側の圧力を計測するためのものであ
る。Reference numeral 4 is a heater for heating the support, and the conductor 4 supplies power to the heater 4. A gas introducing pipe for introducing a raw material gas of a-Si and a gas such as a carrier gas used as necessary into the deposition chamber 1 is connected to the deposition chamber 1. The other end of the gas introduction pipe 17 is connected to gas supply sources 9, 10, 11, 12 for supplying the above-mentioned raw material gas and a gas such as a carrier gas used as necessary. In order to measure the flow rate of each gas flowing from the gas supply sources 9, 10, 11, 12 toward the deposition chamber 1, the corresponding flow meters 15-1,
15-2, 15-3, 15-4 correspond to branched gas introduction pipes 17-
It is provided in the middle of 1,17-2,17-3,17-4. Valves 14-1, 14-2, 14-3, 14-4, 16 are installed in front of and behind each flow meter.
-1, 16-2, 16-3, 16-4 are provided, and a predetermined flow rate of gas can be supplied by adjusting these valves. 13
Reference numerals -1, 13-2, 13-3, 13-4 are pressure meters for measuring the pressure on the high pressure side of the corresponding flow meter.
フローメータを通過した各々のガスは混合されて、不図
示の排気装置によって減圧下にある堆積室1内へ導入さ
れる。なお、圧力メータ18は混合ガスの場合にはその総
圧が計測される。The respective gases that have passed through the flow meter are mixed and introduced into the deposition chamber 1 under reduced pressure by an exhaust device (not shown). The pressure meter 18 measures the total pressure of the mixed gas.
堆積室1内を減圧にしたり、導入されたガスを排気する
ために、ガス排気管20が堆積室1に連結されている。ガ
ス排気管の他端は不図示の排気装置に連結される。A gas exhaust pipe 20 is connected to the deposition chamber 1 to reduce the pressure inside the deposition chamber 1 and to exhaust the introduced gas. The other end of the gas exhaust pipe is connected to an exhaust device (not shown).
本発明に於いて、ガス供給源9,10,11,12の個数は適宜、
増減されうるものである。In the present invention, the number of gas supply sources 9, 10, 11, 12 is appropriately set.
It can be increased or decreased.
つまり、単一の原料ガスを使用する場合にはガス供給源
は1つで足りる。しかしながら、2種の原料ガスを混合
して使用する場合、単一の原料ガスに(触媒ガスあるい
はキャリアーガス等)を混合する場合には2つ以上必要
である。That is, when using a single source gas, one gas supply source is sufficient. However, when two kinds of raw material gases are mixed and used, two or more are required when a single raw material gas (catalyst gas, carrier gas or the like) is mixed.
なお、原料の中には常温で気体にならず、液体のままの
ものもあるので、液体原料を用いる場合には、不図示の
気化装置が設置される。気化装置には加熱沸騰を利用す
るもの、液体原料中にキャリアーガスを通過させるもの
等がある。気化によって得られた原料ガスはフローメー
タを通って堆積室1内に導入される。Since some raw materials do not become gas at room temperature but remain liquid, a vaporizer (not shown) is installed when using a liquid raw material. Vaporizers include those that utilize heating and boiling, and those that allow a carrier gas to pass through a liquid raw material. The raw material gas obtained by vaporization is introduced into the deposition chamber 1 through a flow meter.
このような第1図に示した装置を使用して本発明の方法
により以下のようにしてa−Siからなる堆積膜を形成す
ることができる。A deposited film made of a-Si can be formed by the method of the present invention using the apparatus shown in FIG. 1 as follows.
まず、堆積室1内の支持台3上に支持体2をセットす
る。First, the support 2 is set on the support base 3 in the deposition chamber 1.
支持体2としては、形成された堆積膜の用途等に応じて
種々のものが使用される。該支持体を形成できる材料と
しては、導電性支持体には、例えば、NiCl,ステンレス,
Al,Cr,Mo,Au,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pd等の金属またはこれらの
合金、半導電性支持体には、Si,Ge等の半導体、また電
気絶縁性支持体には、ポリエステル、ポリエチレン、ポ
リカーボネート、セルローズアセテート、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレ
ン、ポリアミド等の合成樹脂、ガラス、セラミックス、
紙等を挙げることができる。支持体2の形状及び大きさ
は、その使用する用途に応じて、適宜決定される。Various materials are used as the support 2 depending on the application of the formed deposited film. As the material capable of forming the support, conductive supports include, for example, NiCl, stainless steel,
Al, Cr, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pd and other metals or their alloys, semi-conductive supports, semiconductors such as Si, Ge, and electrically insulating supports , Synthetic resins such as polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, glass, ceramics,
Paper etc. can be mentioned. The shape and size of the support body 2 are appropriately determined according to the use purpose.
特に、本発明の方法に於いては、支持体の温度を150〜3
00℃程度と比較的低い温度とすることができるので、上
記の支持体を形成する材料の中でも、従来のグロー放電
堆積法や従来の熱エネルギー堆積法には適用できなかっ
た耐熱性の低い材料からなる支持体をも使用することが
可能となった。Particularly, in the method of the present invention, the temperature of the support is 150 to 3
Since the temperature can be set to a relatively low temperature of about 00 ° C, a low heat resistance material that cannot be applied to the conventional glow discharge deposition method or the conventional thermal energy deposition method among the materials forming the above support It has also become possible to use supports consisting of
このように支持体2を堆積室1内の支持台3上に置いた
後に、ガス排気管20を通して不図示の排気装置により堆
積室内の空気を排気し、減圧にする。減圧下の堆積室内
の気圧は5×10-5Torr以下、好適には10-6Torr以下が望
ましい。After the support 2 is placed on the support 3 in the deposition chamber 1 in this way, the air in the deposition chamber is exhausted through the gas exhaust pipe 20 by an exhaust device (not shown) to reduce the pressure. The pressure in the deposition chamber under reduced pressure is preferably 5 × 10 -5 Torr or less, and more preferably 10 -6 Torr or less.
熱エネルギー付与手段として、電熱ヒータ4を用いる場
合には堆積室1内が減圧されたところで、ヒーター4に
通電し、支持体3を所定の温度に加熱する。この時の支
持体の温度は、150〜300℃、好ましくは200〜250℃とさ
れる。When the electric heater 4 is used as the heat energy applying means, the heater 4 is energized to heat the support 3 to a predetermined temperature when the pressure inside the deposition chamber 1 is reduced. The temperature of the support at this time is 150 to 300 ° C, preferably 200 to 250 ° C.
このように、本発明の方法に於いては支持体温度が比較
的低温であるので、グロー放電堆積法やSiH4,Si2H6を原
料として用いた熱エネルギー堆積法に於けるような支持
体の高温加熱を必要としないために、このために必要と
されるエネルギー消費を節約することができる。As described above, since the support temperature is relatively low in the method of the present invention, the support as in the glow discharge deposition method or the thermal energy deposition method using SiH 4 , Si 2 H 6 as a raw material is used. Since no high temperature heating of the body is required, the energy consumption required for this can be saved.
次に、先に挙げたようなa−Si膜形成用の原料化合物の
(1種以上の)ガスが貯蔵されている供給源9のバルブ
14−1,16−1を各々開き、原料ガスを堆積室1内に送り
こむ。Next, the valve of the supply source 9 in which the gas (one or more) of the raw material compound for forming the a-Si film as described above is stored.
14-1 and 16-1 are opened, and the source gas is fed into the deposition chamber 1.
このとき対応するフローメーター15−1で計測しながら
流量調整を行なう。通常、原料ガスの流量は10〜1000SC
CM,好適には20〜500SCCMの範囲が望ましい。At this time, the flow rate is adjusted while measuring with the corresponding flow meter 15-1. Normally, the flow rate of raw material gas is 10 to 1000 SC
CM, preferably 20-500 SCCM range.
堆積室1内の原料ガスの圧力は10-2〜100Torr,好ましく
は10-2〜1Torrの範囲に維持されることが望ましい。The pressure of the feed gas is 10 -2 ~100Torr the deposition chamber 1, preferably it is desirable that maintained in the range of 10 -2 ~1Torr.
このようにして、支持体2の表面近傍を流れる原料ガス
には熱エネルギーが付与され、熱励起、熱分解が促さ
れ、生成物質であるa−Siが支持体上に堆積される。In this way, thermal energy is applied to the raw material gas flowing near the surface of the support 2, thermal excitation and thermal decomposition are promoted, and a-Si, which is the product, is deposited on the support.
本発明の方法に使用される原料ガスは、先に述べたよう
に、熱エネルギーによって容易に励起、分解するので、
5〜50Å/sec程度の高い成膜速度が得られる。a−Si以
外の分解生成物及び分解しなかった余剰の原料ガス等は
ガス排気管20を通して排出され、一方、新たな原料ガス
がガス導入管17を通して連続的に供給される。Since the raw material gas used in the method of the present invention is easily excited and decomposed by thermal energy as described above,
A high film formation rate of about 5 to 50Å / sec can be obtained. Decomposition products other than a-Si, surplus raw material gas not decomposed, and the like are discharged through the gas exhaust pipe 20, while new raw material gas is continuously supplied through the gas introduction pipe 17.
本発明の方法に於いては励起エネルギーとして熱エネル
ギーを使用するが、高熱量ではなく低熱量の付与である
ので、該エネルギーを付与すべき原料ガスの占める所定
の空間に対して常に均一に付与できる。In the method of the present invention, heat energy is used as the excitation energy, but since it is a low heat quantity rather than a high heat quantity, the energy is always uniformly applied to a predetermined space occupied by the source gas to which the energy is to be applied. it can.
形成過程にある堆積膜へのグロー放電堆積法に於いて認
められたような高出力放電による影響はなく、堆積時で
膜表面の乱れ、堆積膜内の欠陥を起すことなく、均一性
を保ちつつ堆積膜の形成が継続される。There is no effect of high-power discharge as observed in the glow discharge deposition method on the deposited film in the process of formation, and the film surface is not disturbed during deposition and defects in the deposited film do not occur, maintaining uniformity. Meanwhile, the formation of the deposited film is continued.
このようにしてa−Si膜が支持体2上に形成され、a−
Siの所望の膜厚が得られたところで、ヒータ4からの熱
エネルギーの付与を停止し、更にバルブ14−1,16−1を
閉じ、原料ガスの供給を停止する。a−Si膜の膜厚は、
形成されたa−Si膜の用途等に応じて適宜選択される。In this way, an a-Si film is formed on the support 2, and a-
When the desired film thickness of Si is obtained, the application of heat energy from the heater 4 is stopped, the valves 14-1 and 16-1 are closed, and the supply of the raw material gas is stopped. The thickness of the a-Si film is
It is appropriately selected depending on the application of the formed a-Si film.
次に、不図示の排気装置の駆動により、堆積室内のガス
を排除した後、支持体及び堆積膜が常温となったところ
でバルブ21をあけて、堆積室に大気を徐々に導入し、堆
積室内を常圧に戻して、a−Si膜の形成された支持体を
取り出す。Next, after driving the exhaust device (not shown) to remove the gas in the deposition chamber, the valve 21 is opened when the temperature of the support and the deposited film reaches room temperature, and the atmosphere is gradually introduced into the deposition chamber. Is returned to normal pressure, and the support on which the a-Si film is formed is taken out.
このようにして本発明の方法により支持体上に形成され
たa−Si膜は、電気的、光学的特性の均一性、品質の安
定性に優れたa−Si膜である。The a-Si film thus formed on the support by the method of the present invention is an a-Si film excellent in uniformity of electrical and optical characteristics and stability of quality.
なお、以上説明した本発明の方法の一例に於いては、減
圧下に於いて堆積膜が形成されたが、これに限定される
ことなく、本発明方法は、所望に応じて常圧下、加圧下
に於いて行なうこともできる。In the example of the method of the present invention described above, the deposited film was formed under reduced pressure, but the present invention is not limited to this. It can also be performed under pressure.
以上のような本発明の方法によれば、励起エネルギーと
して、低熱量の熱エネルギーを使用し、かつ該熱エネル
ギーによって容易に励起、分解する原料ガスを用いたこ
とにより、高い成膜速度による低エネルギーレベルでの
a−Si堆積膜の形成が可能となり、電気的、光学的特性
の均一性、品質性の安定性に優れたa−Si堆積膜を形成
することができるようになった。従って、本発明の方法
に於いては、従来のグロー放電堆積法や従来の熱エネル
ギー堆積法には適用できなかった耐熱性の低い材料から
なる支持体をも使用することができ、また支持体の高温
加熱に必要とされるエネルギー消費を節約することが可
能となった。According to the method of the present invention as described above, a low calorific thermal energy is used as the excitation energy, and a raw material gas that is easily excited and decomposed by the thermal energy is used, so that a low film formation rate It has become possible to form an a-Si deposited film at an energy level, and it has become possible to form an a-Si deposited film excellent in uniformity of electrical and optical characteristics and stability of quality. Therefore, in the method of the present invention, a support made of a material having low heat resistance, which cannot be applied to the conventional glow discharge deposition method or the conventional thermal energy deposition method, can be used. It has become possible to save the energy consumption required for high temperature heating.
以下、本発明の方法を実施例に従って更に詳細に説明す
る。Hereinafter, the method of the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
実施例1 第1図に示した装置を使用し、a−Si堆積膜形成用の原
料としてSi2H6を用い、更にハロゲン化合物として、I2
を用い、a−Si(アモルファス−Si)膜の形成を以下の
ようにして実施した。Example 1 Using the apparatus shown in FIG. 1, Si 2 H 6 was used as a raw material for forming an a-Si deposited film, and I 2 was used as a halogen compound.
Was used to form an a-Si (amorphous-Si) film as follows.
まず、支持体(ポリエチレンテレフタレート)を堆積室
1内の支持台3にセットし、ガス排気管20を通して排気
装置(不図示)によって堆積室1内を10-6Torrに減圧
し、ヒーター4に通電して支持体温度を225℃に保ち、
次にSi2H6が充填された原料供給源9のバルブ14−1,16
−1及びI2充填された供給源29のバルブ14−5,16−5を
各々開き、原料ガス及びハロゲン化合物ガスを堆積室1
内に導入した。First, a support (polyethylene terephthalate) is set on the support base 3 in the deposition chamber 1, the pressure in the deposition chamber 1 is reduced to 10 −6 Torr by an exhaust device (not shown) through the gas exhaust pipe 20, and the heater 4 is energized. To maintain the support temperature at 225 ° C,
Next, the valves 14-1, 16 of the raw material supply source 9 filled with Si 2 H 6
-1 and the valves 14-5 and 16-5 of the source 29 filled with I 2 are opened, respectively, and the source gas and the halogen compound gas are deposited in the deposition chamber 1
Introduced in.
このとき対応するフローメータ15−1,15−5で計測しな
がらSi2H6のガス流量を150SCCMになるように、I2のガス
流量を20SCCMに調整した。次に、堆積室内の圧力を0.1T
orrに保ち、厚さ5000Åのa−Si層を、45Å/secの成膜
速度で支持体2上に堆積させた。なお、熱エネルギー
は、堆積室1内に配置された支持体2表面全体の近傍を
流れるガスに対して、一様に付与された。このとき、a
−Si以外の分解生成物及び分解しなかった余剰の原料ガ
ス等はガス排気管20を通して排出され、一方、新たな原
料ガス及びハロゲン化合物ガスがガス導入管17,30を通
して連続的に供給された。At this time, the gas flow rate of I 2 was adjusted to 20 SCCM so that the gas flow rate of Si 2 H 6 was 150 SCCM while measuring with the corresponding flow meters 15-1 and 15-5. Next, the pressure in the deposition chamber was adjusted to 0.1T.
While maintaining at orr, an a-Si layer having a thickness of 5000Å was deposited on the support 2 at a film forming rate of 45Å / sec. The thermal energy was uniformly applied to the gas flowing near the entire surface of the support 2 arranged in the deposition chamber 1. At this time, a
-Decomposition products other than Si and surplus raw material gas not decomposed are discharged through the gas exhaust pipe 20, while new raw material gas and halogen compound gas are continuously supplied through the gas introduction pipes 17 and 30. .
このようにして本発明の方法により形成された、a−Si
膜の評価は、基板上に形成されたa−Si膜のそれぞれの
上に、さらにクシ型のAlのギャップ電極(流さ250μ、
巾5mm)を形成して、光電流(光照射強度AMI;約100mW/c
m2)と暗電流を測定し、その光電率σP及び光導電率σ
Pと暗導電率σdとの比(σP/σd)を求めることによ
って行なった。Thus formed by the method of the present invention, a-Si
The evaluation of the film was performed by further forming a comb-shaped Al gap electrode (flow 250 μ, on each of the a-Si films formed on the substrate).
A width of 5 mm is formed, and photocurrent (light irradiation intensity AMI; about 100 mW / c
m 2 ) and the dark current were measured, and their photoconductivity σ P and photoconductivity σ
It was carried out by obtaining the ratio (σ P / σd) between P and dark conductivity σd.
なお、ギャップ電極は、上記のようにして形成されたa
−Si膜を蒸着槽に入れて、該槽を一度10-6Torrの真空度
まで減圧した後、真空度を10-5Torrに調整して、蒸着速
度20Å/secで、1500Åの層厚で、Alをa−Si層上に蒸着
し、これを所定の形状を有するパターンマスクを用い
て、エッチングしてパターニングを行なって形成した。The gap electrode is a formed as described above.
-Si film is put in a vapor deposition tank, the pressure of the tank is once reduced to 10 -6 Torr, the vacuum degree is adjusted to 10 -5 Torr, the vapor deposition rate is 20 Å / sec, and the layer thickness is 1500 Å. , Al was vapor-deposited on the a-Si layer, and this was etched and patterned using a pattern mask having a predetermined shape.
得られたσP値、σP/σd比を表1に示す。The obtained σ P value and σ P / σ d ratio are shown in Table 1.
実施例2及び3 ハロゲン化合物として、Br2(実施例2)またはCl2(実
施例3)を用いた以外は、実施例1と同様にしてa−Si
膜の形成を実施し、得られたa−Si膜を実施例1と同様
にして評価した。評価結果を表1に示す。Examples 2 and 3 a-Si was performed in the same manner as in Example 1 except that Br 2 (Example 2) or Cl 2 (Example 3) was used as the halogen compound.
A film was formed, and the obtained a-Si film was evaluated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
実施例4〜12 a−Si堆積膜形成用の原料及びハロゲン化合物として、
表1及び表2に列挙した直鎖状シラン化合物及びI2,B
r2,Cl2のそれぞれを個々に組合わせて用い、ハロゲンガ
ス流量を表1及び表2に示した様に設定した以外は実施
例1と同様にして、a−Si膜を堆積した。得られたa−
Si膜を実施例1と同様にして評価した評価結果を表1及
び表2に示す。Examples 4 to 12 As a raw material and a halogen compound for forming an a-Si deposited film,
Linear silane compounds and I 2 , B listed in Table 1 and Table 2
An a-Si film was deposited in the same manner as in Example 1 except that r 2 and Cl 2 were individually used in combination and the halogen gas flow rates were set as shown in Tables 1 and 2. The obtained a-
Evaluation results of the Si film evaluated in the same manner as in Example 1 are shown in Tables 1 and 2.
比較例1〜4 a−Si堆積膜形成用の原料として表1及び表2に列挙し
た直鎖状シラン化合物を用い、支持体温度を表1と表2
に示したように設定したこと並びにハロゲン化合物を使
用しないこと以外は実施例1と同様にしてa−Si膜を堆
積した。得られたa−Si膜を実施例1と同様にして評価
した。評価結果を表1及び表2に示す。以上の実施例1
〜12及び比較例1〜4の結果をまとめると、成膜速度に
ついては表1及び表2の評価結果に示されたように、同
種のa−Si堆積膜形成用原料を用いたそれぞれ対応する
実施例と比較例を比べた場合、ハロゲン化合物を混合し
た場合は、そうしない場合よりも約2〜4程度成膜速度
が大きくなった。ハロゲンの種類による成膜速度の促進
の場合は、一般にCl2,Br2,I2の順に大きい。Comparative Examples 1 to 4 The linear silane compounds listed in Tables 1 and 2 were used as raw materials for forming the a-Si deposited film, and the support temperatures were set to Tables 1 and 2.
An a-Si film was deposited in the same manner as in Example 1 except that the settings were made as shown in 1 above and that no halogen compound was used. The obtained a-Si film was evaluated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Tables 1 and 2. Example 1 above
12 to 12 and Comparative Examples 1 to 4 are summarized, the film formation rates correspond to the same a-Si deposited film forming raw materials as shown in the evaluation results of Tables 1 and 2. When the example and the comparative example were compared, when the halogen compound was mixed, the film forming rate was increased by about 2 to 4 as compared with the case where it was not mixed. In the case of accelerating the film formation rate by the type of halogen, Cl 2 , Br 2 and I 2 are generally large in this order.
また、本実施例に於いて形成されたa−Si膜は電気的特
性に関しては良好なものであった。Further, the a-Si film formed in this example had good electrical characteristics.
第1図は、本発明の方法に用いられる堆積膜形成装置の
一例の概略構成図である。 1:堆積室 2:支持体 3:支持台 4:ヒーター 5:導線 6−1,6−2,6−3:ガスの流れ 9,10,11,12,29:ガス供給源 13−1,13−2,13−3,13−4,18:圧力メーター 14−1,14−2,14−3,14−4,16−1,16−2,16−3,16−4,2
1:バルブ 15−1,15−2,15−3,15−4:フローメーター 17,17−1,17−2,17−3,17−4:ガス導入管 20:ガス排気管FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a deposited film forming apparatus used in the method of the present invention. 1: Deposition chamber 2: Support 3: Support stand 4: Heater 5: Conductor 6-1, 6-2, 6-3: Gas flow 9,10, 11, 12, 29: Gas supply source 13-1, 13-2, 13-3, 13-4, 18: Pressure meters 14-1, 14-2, 14-3, 14-4, 16-1, 16-2, 16-3, 16-4, 2
1: Valve 15-1, 15-2, 15-3, 15-4: Flow meter 17,17-1, 17-2, 17-3, 17-4: Gas inlet pipe 20: Gas exhaust pipe
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 春田 昌宏 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 平井 裕 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 江口 健 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 中桐 孝志 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−158646(JP,A) 固体物理 第15巻第7号(1980.7)第 435〜439頁 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Masahiro Haruta 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Hiroshi Hirai 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Incorporated (72) Inventor Ken Eguchi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Takashi Nakagiri 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. ( 56) References JP-A-58-158646 (JP, A) Solid State Physics Vol. 15, No. 7 (1980. 7) pp. 435-439
Claims (1)
た堆積室内に、一般式;Sin H2n+2(n≧1)で表わされ
る直鎖状シラン化合物及びハロゲン化合物の気体状雰囲
気を形成し、前記堆積室内に、プラズマを生起させ得る
電気エネルギーを供給することなく熱エネルギーを供給
して前記化合物を励起し、前記支持体上にシリコン原子
を含む堆積膜を形成することを特徴とする堆積膜の形成
方法。1. A linear silane compound represented by the general formula; Sin H 2 n +2 (n ≧ 1) and a halogen compound in a deposition chamber in which a support maintained at 150 ° C. to 300 ° C. is placed. A gaseous atmosphere is formed, and thermal energy is supplied into the deposition chamber without supplying electrical energy capable of generating plasma to excite the compound to form a deposited film containing silicon atoms on the support. A method for forming a deposited film, comprising:
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