JPH11251248A - Ｓｉ合金薄膜の製造方法 - Google Patents

Ｓｉ合金薄膜の製造方法

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JPH11251248A
JPH11251248A JP10046753A JP4675398A JPH11251248A JP H11251248 A JPH11251248 A JP H11251248A JP 10046753 A JP10046753 A JP 10046753A JP 4675398 A JP4675398 A JP 4675398A JP H11251248 A JPH11251248 A JP H11251248A
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JP
Japan
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gas
group
film
substrate
glow discharge
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JP10046753A
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English (en)
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Shunichi Ishihara
俊一 石原
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Canon Inc
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Publication date
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全かつ低コストで特性の良いＳｉ合金薄膜
の製造方法を提供する。 【解決手段】 原料ガスを、基板を装着したチャンバー
内に導入し、グロー放電プラズマ中で分解し、薄膜を基
板上に堆積する方法において、該グロー放電プラズマを
生起する空間とは別の空間に、Ｈ2ガスを導入し、該空
間においてマイクロ波電力を印加することにより、Ｈ2
プラズマを生起して原子状水素を生成し、該原子状水素
を、該空間の下流側に設置された固体のＩＶ族元素と接
触させて反応させ、該ＩＶ族元素を気相中に取り込むこ
とにより、該ＩＶ族元素を含んだ気体をグロー放電プラ
ズマ中に輸送し、グロー放電プラズマの作用のもと、前
記ＩＶ族元素とは異なるＩＶ族元素を含む原料ガスの分
解物と共に膜中に該ＩＶ族元素を取り込む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＳｉ合金薄膜の堆積
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6，ＳｉＦ4等のガスを
単独、あるいはＨ2，Ａｒ，Ｈｅ等のガスと混合し、基
板を装着したチャンバー内に導入し、グロー放電プラズ
マ中で分解し、基板上に、非晶質あるいは結晶質のＳｉ
を堆積する方法は、５００℃以下の低温で非晶質あるい
は結晶質のＳｉが堆積できること、水素原子によりダン
グリングボンドがターミネートされていることより、バ
ンドギャップ内の局在準位の数が少なく、良質の特性の
Ｓｉ膜ができることにより、一つの将来性のある堆積法
である。
【０００３】一方、原料ガス中にＧｅＨ4，ＣＨ4等のＳ
ｉ以外の元素を含むガスを混合して、グロー放電プラズ
マ分解を行なうことにより、非晶質あるいは結晶質のＳ
ｉＧｅ膜，ＳｉＣ膜等のＳｉ合金薄膜が形成できる。ま
た、ＳｉとＧｅ，あるいはＳｉとＣの量比を変えること
により、膜の光学的バンドギャップを広く変化すること
ができる。特に太陽電池においては、ＳｉＧｅ膜は長波
長光の吸収材料として、ＳｉＣ膜は短波長光の吸収材料
として、あるいは窓層の材料として、有用な材料であ
る。
【０００４】しかしながら、Ｓｉ含有の原料ガスと合金
含有の原料ガス（例えばＳｉＨ4とＧｅＨ4あるいはＳｉ
Ｈ4とＣＨ4）のプラズマ中の分解効率は大きく異なるの
が一般的である。そのため最適の投入電力がガスによっ
て異なり、例えばＳｉＨ4ガスを分解するときの最適条
件が、ＧｅＨ4ガスを分解するときの最適条件と大きく
かけ離れている。そのため、ＳｉＨ4ガスとＧｅＨ4ガス
とを混合させたときの最適条件は存在しない。一般的に
は、妥協点を捜して成膜しているのが現状である。その
ため、Ｓｉ膜に比べ、Ｓｉ合金膜の特性は悪くなってい
る。
【０００５】またＧｅを含有したガス（ＧｅＨ4，Ｇｅ
Ｆ4）は高価でそのため生産コストが高くなっている。
特にＧｅＨ4は自己分解性があり、それによってガスボ
ンベ内で爆発が起き、大惨事になった事例もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、安全かつ低
コストで特性の良いＳｉ合金薄膜の製造方法を提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のＳｉ合金薄膜の
製造方法は、原料ガスを、基板を装着したチャンバー内
に導入し、グロー放電プラズマ中で分解し、薄膜を基板
上に堆積する方法において、該グロー放電プラズマを生
起する空間とは別の空間に、Ｈ2ガスを導入し、該空間
においてマイクロ波電力を印加することにより、Ｈ2プ
ラズマを生起して原子状水素を生成し、該原子状水素
を、該空間の下流側に設置された固体のＩＶ族元素と接
触させて反応させ、該ＩＶ族元素を気相中に取り込むこ
とにより、該ＩＶ族元素を含んだ気体をグロー放電プラ
ズマ中に輸送し、グロー放電プラズマの作用のもと、前
記ＩＶ族元素とは異なるＩＶ族元素を含む原料ガスの分
解物と共に膜中に該ＩＶ族元素を取り込むことを特徴と
する。
【０００８】また、固体のＩＶ族元素がＧｅであり、原
料ガスに含まれるＩＶ族元素がＳｉであることを特徴と
する。
【０００９】また、固体のＩＶ族元素がＳｉであり、原
料ガスに含まれるＩＶ族元素がＣであることを特徴とす
る。
【００１０】
【作用】一方のＩＶ族元素、特にＳｉ以外のＩＶ族元素
の供給源として、固体の元素を用いているため、取り扱
いは容易で、爆発等の危険性は少ない。また材料コスト
はガスに比べ格段に安い。原子状水素と反応しなかった
固体上の元素は、次回の成膜に利用できるため、原料の
使用効率も高い。
【００１１】一方のＩＶ族元素、特にＳｉ以外のＩＶ族
元素は、原子状水素と反応して成膜空間に輸送されるた
め、分解されやすく、また未反応の原子状水素は、ダン
グリングボンドのターミネータとして膜の欠陥の補修を
する。そのため、分解効率の異なる二種類のガスを混合
させたものに比べ、特性の優れた合金膜ができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明を実施するための成
膜装置の一例を示す図であり、図２は本発明を実施する
ための成膜装置の他の例を示す図である。これらをもと
に、本発明の詳細を説明する。
【００１３】図１及び図２において、１は成膜用の真空
チャンバーである。２はプラズマグロー放電用のカソー
ド電極である。２は絶縁リング３によって、真空チャン
バー１とは電気的に絶縁されている。カソード電極２は
マッチングボックス４を介して１３．５６ＭＨｚのＲＦ
電源５に接続されている。６はシールド筒でカソード電
極２と真空チャンバー１の内壁との放電を防止するため
に設置されている。カソード電極２とシールド筒６との
間隔は１ｍｍにとってある。圧力が１Ｔｏｒｒ以下であ
れば、使用しているガスにおいてカソード電極２とシー
ルド筒６との間の放電はパッシェンの法則によって起こ
らない。
【００１４】７はアノード電極で、カソード電極２との
間にグロー放電を起こす。アノード電極７は表面には基
板８が設置される。９はヒーターブロックでヒーター１
０が埋め込まれており、熱電対１１が取り付けられてい
る。ヒーター１０、熱電対１１は温度コントローラー１
２に接続されており、ヒーターブロック９を所望の温度
に加熱され、その結果アノード電極７の表面に取り付け
られている基板８が所望の温度に加熱される。
【００１５】１３は、チャンバー１へのガスの導入管
で、それぞれＳｉＨ4ガスの導入管１４，Ｈ2ガスの導入
管１７，ＧｅＨ4ガスの導入管２０，ＣＨ4ガスの導入管
２３が接続されている。導入管１４，１７，２０，２３
にはそれぞれ流量コントローラー１５，１８，２１，２
４及びそれぞれのガス管１６，１９，２２，２５が接続
されている。各ガス管には、それぞれのガスボンベ及び
その圧力調整器が接続されている。
【００１６】３７はチャンバー１内の圧力を測定するた
めの真空圧力計で、圧力コントローラー（不図示）に信
号を送っている。圧力コントローラーは、その信号と設
定値との比較により、排気管３９の途中に取り付けられ
た自動バタフライ弁３８の開閉度を制御し、チャンバー
１内の圧力が設定値になるようにコントロールしてい
る。排気管３９は真空排気装置（不図示）に接続されて
いる。
【００１７】２７はマイクロ波プラズマを起こさせるた
めのマイクロ波空洞である。２８は整合器である。２９
はマイクロ波の入射波及び反射波の電力を測定するため
の導波管形のパワーモニターであり、メーター３０とケ
ーブルで接続されている。３１はアイソレーターで、反
射波が電源３２に入るのを防いでいる。３２はマイクロ
波電源である。
【００１８】３３は反応管２６へのＨ2ガスの導入管で
ある。Ｈ2ガス導入管３３には、流量コントローラー３
４及びガス管３５が接続されている。ガス管３５はガス
管１９に接続され、同一の水素ボンベからＨ2ガスが供
給される。
【００１９】３６は、ＩＶ族元素の板である。ＩＶ族元
素は固体状であれば、その形状は特に問わなず、例えば
粉末状、塊状、粒状のものが使用可能である。また、図
２に示すように、反応管２６の内壁に、例えば蒸着等に
よりＩＶ族元素の薄膜４０を形成してもよい。
【００２０】２６は石英製の反応管で、ガス導入管３３
より導入されたＨ2ガスが反応管２６の上流部でマイク
ロ波電力の作用により、プラズマ放電が生起され、原子
状水素が生成される。生成された原子状水素は、チャン
バー１の方向に流れる。その途中反応管２６の下流部に
おかれたＩＶ族元素の板３６の上を通過するとき、該Ｉ
Ｖ族元素と原子状水素とが反応し、該ＩＶ族元素を含ん
だラジカル及びガスを生成する。生成された該ＩＶ族元
素を含んだラジカル及びガスは、カソード電極２とアノ
ード電極７との間に生起しているグロー放電プラズマの
内に導かれる。そのプラズマ中で、ガス導入管１３より
導入された固体状のＩＶ族元素以外のＩＶ族元素をを含
む原料ガスの分解物と共に、基板８上に付着し、Ｓｉ合
金薄膜が形成される。
【００２１】ここで、固体のＩＶ族元素と原料ガスに含
まれるＩＶ族元素の組合せは特に限定されないが、固体
のＩＶ族元素がＧｅであり、原料ガスに含まれるＩＶ族
元素がＳｉである組合せ、固体のＩＶ族元素がＳｉであ
り、原料ガスに含まれるＩＶ族元素がＣである組合せが
特に好ましい。
【００２２】
【実施例】（実施例１）図１の成膜装置を用いて、ガラ
ス基板上に多結晶ＳｉＧｅ薄膜を堆積した。原料ガスと
してはＳｉＨ4を用い、ＩＶ族元素の板３６としてＧｅ
元素の板を反応管２６の下流側に置いた。
【００２３】以下では、多結晶ＳｉＧｅ薄膜の作製方法
を手順に従って説明する。
【００２４】（１）無Ｎａ（ナトリウム）ガラスを有機
溶剤（アセトン及びイソプロピルアルコール）で洗浄し
た後、アノード電極７に取り付け、真空排気装置でチャ
ンバー１の室内を３×１０-6Ｔｏｒｒ以下の圧力まで引
いた。また、基板８の表面温度が３５０℃になるように
ヒーターで加熱した。
【００２５】（２）原料ガスとして、ＳｉＨ4ガス１．
０ｓｃｃｍを流量コントローラー１５を介して、ガス導
入管１４及び１３よりチャンバー１内へ導入し、同時に
Ｈ2ガス３００ｓｃｃｍを流量コントローラー１８を介
して、ガス導入管１７及び１３よりチャンバー１内へ導
入した。またそれと共に、Ｈ2ガス１００ｓｃｃｍを、
流量コントローラー３４を介して、ガス導入管３３より
反応管２６へ導入した。
【００２６】（３）チャンバー１の内圧が２５０ｍＴｏ
ｒｒに安定したところで、マイクロ波電力を５００Ｗ印
加し、水素ガスによりグロー放電プラズマを生起した。
【００２７】（４）それと同時に、ＲＦ電力を１００Ｗ
印加し、カソード電極２とアノード電極７との間にグロ
ー放電プラズマを生起した。
【００２８】（５）そのまま放電を１２０分間続けた。
【００２９】（６）その後、すべての放電を停止し、ガ
スの導入を停止し、基板８を室温近くまで冷やした後、
基板８を取り出した（試料１）。
【００３０】得られた試料１の膜厚は８０００Åであっ
た。Ｘ線回折法で測定したところ回折ピークがでた。こ
れより、結晶膜であることがわかった。また、Ｘ線マイ
クロアナライザー（ＸＭＡ）で、膜中のＳｉとＧｅとの
量比を測定したところ、ほぼ１：１であった。
【００３１】試料表面に電子ビーム蒸着法で、電極長５
ｃｍ、電極間距離２５０μｍのＣｒのくし型電極を蒸着
し、膜の暗導電率、ＡＭ１．５シュミレーター１００ｍ
ｗ／ｃｍ2照射下の明導電率を測定した。暗導電率は３
×１０-6Ｓ／ｃｍ、明導電率は５×１０-5Ｓ／ｃｍと良
好な特性が得られた。
【００３２】比較のために、ガス導入管３３からのＨ2
ガスの導入及びマイクロ波電力の印加を中止し、代わり
にＧｅＨ4ガス０．２ｓｃｃｍをガス導入管１３に接続
してあるＧｅＨ4ガス導入管２０より、ＳｉＨ4ガス１．
０ｓｃｃｍ，Ｈ2ガス１００ｓｃｃｍと共に導入した。
チャンバー内の内圧を２５０ｍＴｏｒｒに安定したとこ
ろで、ＲＦ電力を１００Ｗ印加し、カソード電極２とア
ノード電極７との間にグロー放電プラズマを生起した。
【００３３】そのまま放電を１２０分間続けた。放電及
びガスの導入を停止し、基板を室温近くまで冷やした
後、基板を取り出した（比較試料１）。
【００３４】得られた比較試料１の膜厚は８３００Åで
あった。Ｘ線回折法で測定したところ回折ピークがで
て、結晶膜であることがわかった。Ｘ線マイクロアナラ
イザーの結果、膜中のＳｉとＧｅとの量比は１：１であ
った。
【００３５】試料１と同様にして測定した暗導電率、明
導電率はそれぞれ１×１０-6Ｓ／ｃｍ，９×１０-6Ｓ／
ｃｍであった。
【００３６】試料１と比較試料１のＥＳＲ測定を行な
い、ダングリングボンドの数の測定を行なったところ、
試料１のダングリングボンドの密度は、比較試料１のダ
ングリングボンド密度に比べ１／５であった。
【００３７】（実施例２）図１の成膜装置を用いて、ガ
ラス基板上に多結晶ＳｉＣ薄膜を堆積した。原料ガスと
してはＣＨ4を用い、ＩＶ族元素の板３６としてＳｉ結
晶のウエハーを反応管２０の下流部に置いた。
【００３８】（１）実施例１と同様に無Ｎａガラスを有
機溶剤で洗浄した後、アノード電極７に取り付け、真空
排気しチャンバー内の圧力を３×１０-6Ｔｏｒｒまで引
いた。また、基板８の表面温度を４５０℃に加熱した。
【００３９】（２）原料ガスとして、ＣＨ4ガス５．０
ｓｃｃｍを流量コントローラー２４を介して、ガス導入
管２３及び１３よりチャンバー１内へ導入し、同時にＨ
2ガス３００ｓｃｃｍを流量コントローラー１８を介し
て、ガス導入管１７及び１３よりチャンバー１内へ導入
した。またそれと共に、Ｈ2ガスを１００ｓｃｃｍ、流
量コントローラー３４を介して、ガス導入管３３より反
応管２６へ導入した。
【００４０】（３）チャンバー１の内圧が４００ｍＴｏ
ｒｒに安定したところで、マイクロ波電力を７５０Ｗ印
加し、水素ガスによるグロー放電プラズマを生起した。
【００４１】（４）それと同時に、ＲＦ電力を３００Ｗ
印加し、カソード電極２とアノード電極７との間にグロ
ー放電プラズマを生起した。
【００４２】（５）そのまま放電を２００分間続けた。
【００４３】（６）その後、すべての放電を停止し、そ
の後すべてのガスの導入を停止し、基板を室温近くまで
冷やした後、基板を取り出した（試料２）。
【００４４】得られた試料２の膜厚は６５００Åであっ
た。Ｘ線回折法で測定したところ回折ピークが見られ、
結晶膜であることがわかった。また、ＸＭＡの結果で
は、膜中のＳｉとＣとの量比はほぼ１：１であった。
【００４５】実施例１と同様にして測定した暗導電率、
明導電率はそれぞれ８×１０-12Ｓ／ｃｍ、４×１０-9
Ｓ／ｃｍと良好な特性が得られた。
【００４６】比較のために、ガス導入管３３からのＨ2
ガスの導入及びマイクロ波電力の印加を中止し、代わり
にＳｉＨ4ガスを０．２ｓｃｃｍをガス導入管１３に接
続してあるＳｉＨ4ガス導入管１４より、ＣＨ4ガス５．
０ｓｃｃｍ，Ｈ2ガス３００ｓｃｃｍと共に導入した。
チャンバー内の内圧を４００ｍＴｏｒｒに安定したとこ
ろで、ＲＦ電力を３００Ｗ印加し、カソード電極２とア
ノード電極７との間にグロー放電プラズマを生起した。
【００４７】そのまま放電を２００分間続けた。放電及
びガスの導入を停止し、基板を室温近くまで冷やした
後、基板を取り出した（比較試料２）。
【００４８】得られた比較試料２の膜厚は６４００Åで
あった。Ｘ線回折法で測定したところ回折ピークが見ら
れ、結晶膜であることがわかった。Ｘ線マイクロアナラ
イザーの結果、膜中のＳｉとＣとの量比は１：１であっ
た。
【００４９】試料２と同様にして測定した暗導電率、明
導電率はそれぞれ１×１０-12Ｓ／ｃｍ，８×１０-10Ｓ
／ｃｍであった。
【００５０】試料２と比較試料２のＥＳＲ測定を行な
い、ダングリングボンドの数の測定を行なったところ、
試料２のダングリングボンドの密度は、比較試料２のダ
ングリングボンド密度に比べ１／３であった。
【００５１】（実施例３）図１の成膜装置を用いて、ガ
ラス基板上に非晶質ＳｉＧｅ薄膜を堆積した。原料ガス
としてはＳｉＨ4を用い、ＩＶ族元素の板３６としてＧ
ｅ元素の板を反応管２６の下流側に置いた。
【００５２】以下では、非晶質ＳｉＧｅ薄膜の作製方法
を手順に従って説明する。
【００５３】（１）無Ｎａ（ナトリウム）ガラスを有機
溶剤（アセトン及びイソプロピルアルコール）で洗浄し
た後、アノード電極７に取り付け、真空排気装置でチャ
ンバー１の室内を３×１０-6Ｔｏｒｒ以下の圧力まで引
いた。また、基板８の表面温度が２００℃になるように
ヒーターで加熱した。
【００５４】（２）原料ガスとして、ＳｉＨ4ガスを２
０ｓｃｃｍを流量コントローラー１５を介して、ガス導
入管１４及び１３よりチャンバー１内へ導入、同時にＨ
2ガスを３０ｓｃｃｍを流量コントローラー１８を介し
て、ガス導入管１７及び１３よりチャンバー１内へ導入
した。またそれと共に、Ｈ2ガスを１００ｓｃｃｍ、流
量コントローラー３４を介して、ガス導入管３３より反
応管２６へ導入した。
【００５５】（３）チャンバー１の内圧が１００ｍＴｏ
ｒｒに安定したところで、マイクロ波電力を５００Ｗ印
加し、水素ガスによりグロー放電プラズマを生起した。
【００５６】（４）それと同時に、ＲＦ電力を３０Ｗ印
加し、カソード電極２とアノード電極７との間にグロー
放電プラズマを生起した。
【００５７】（５）そのまま放電を３０分間続けた。
【００５８】（６）その後、すべての放電を停止し、ガ
スの導入を停止し、基板を室温近くまで冷やした後、基
板を取り出した（試料３）。
【００５９】得られた試料３の膜厚は９０００Åであっ
た。Ｘ線回折法で測定したところ回折ピークがでず、非
晶質膜であることがわかった。また、Ｘ線マイクロアナ
ライザー（ＸＭＡ）で、膜中のＳｉとＧｅとの量比を測
定したところ、ほぼ１：１であった。
【００６０】実施例１と同様にして測定した暗導電率、
明導電率はそれぞれ３×１０-8Ｓ／ｃｍ、１×１０-6Ｓ
／ｃｍと良好な特性が得られた。
【００６１】比較のために、ガス導入管３３からのＨ2
ガスの導入及びマイクロ波電力の印加を中止し、代わり
にＧｅＨ4ガスを２ｓｃｃｍをガス導入管１３に接続し
てあるＧｅＨ4ガス導入管２０より、ＳｉＨ4ガス２０ｓ
ｃｃｍ，Ｈ2ガス３０ｓｃｃｍと共に導入した。チャン
バー内の内圧を２５０ｍＴｏｒｒに安定したところで、
ＲＦ電力を３０Ｗ印加し、カソード電極２とアノード電
極７との間にグロー放電プラズマを生起した。
【００６２】そのまま放電を３０分間続けた。放電及び
ガスの導入を停止し、基板を室温近くまで冷やした後、
基板を取り出した（比較試料３）。
【００６３】得られた比較試料３の膜厚は９１００Åで
あった。Ｘ線回折法で測定したところ回折ピークがで
ず、非晶質膜であることがわかった。Ｘ線マイクロアナ
ライザーの結果、膜中のＳｉとＧｅとの量比は１：１で
あった。
【００６４】試料３と同様にして測定した１×１０-8Ｓ
／ｃｍ，２×１０-7Ｓ／ｃｍであった。
【００６５】試料３と比較試料３のＥＳＲ測定を行な
い、ダングリングボンドの数の測定を行なったところ、
試料３のダングリングボンドの密度は、比較試料３のダ
ングリングボンド密度に比べ１／６であった。
【００６６】（実施例４）図１の成膜装置を用いて、ガ
ラス基板上に非晶質ＳｉＣ薄膜を堆積した。原料ガスと
してはＣＨ4を用い、ＩＶ族元素の板３６としてＳｉ結
晶のウエハーを反応管２０の下流部に置いた。
【００６７】（１）実施例１と同様に無Ｎａガラスを有
機溶剤で洗浄した後、アノード電極７に取り付け、真空
排気しチャンバー内の圧力を３×１０-6Ｔｏｒｒまで引
いた。また、基板８の表面温度を３５０℃に加熱した。
【００６８】（２）原料ガスとして、ＣＨ4ガス５０ｓ
ｃｃｍを流量コントローラー２４を介して、ガス導入管
２３及び１３よりチャンバー１内へ導入し、同時にＨ2
ガス１００ｓｃｃｍを流量コントローラー１８を介し
て、ガス導入管１７及び１３よりチャンバー１内へ導入
した。またそれと共に、Ｈ2ガスを１００ｓｃｃｍ、流
量コントローラー３４を介して、ガス導入管３３より反
応管２６へ導入した。
【００６９】（３）チャンバー１の内圧が１００ｍＴｏ
ｒｒに安定したところで、マイクロ波電力を７５０Ｗ印
加し、水素ガスによるグロー放電プラズマを生起した。
【００７０】（４）それと同時に、ＲＦ電力を５０Ｗ印
加し、カソード電極２とアノード電極７との間にグロー
放電プラズマを生起した。
【００７１】（５）そのまま放電を６０分間続けた。
【００７２】（６）その後、すべての放電を停止し、そ
の後すべてのガスの導入を停止し、基板を室温近くまで
冷やした後、基板を取り出した（試料４）。
【００７３】得られた試料４の膜厚は６４００Åであっ
た。Ｘ線回折法で測定したところ回折ピークが見られ
ず、非晶質膜であることがわかった。また、ＸＭＡの結
果では、膜中のＳｉとＣとの量比はほぼ１：１であっ
た。
【００７４】実施例１と同様にして測定した暗導電率、
明導電率はそれぞれ７×１０-13Ｓ／ｃｍ、３×１０-10
Ｓ／ｃｍと良好な特性が得られた。
【００７５】比較のために、ガス導入管３３からのＨ2
ガスの導入及びマイクロ波電力の印加を中止し、代わり
にＳｉＨ4ガスを１０ｓｃｃｍをガス導入管１３に接続
してあるＳｉＨ4ガス導入管１４より、ＣＨ4ガス５０ｓ
ｃｃｍ，Ｈ2ガス１００ｓｃｃｍと共に導入した。チャ
ンバー内の内圧を１００ｍＴｏｒｒに安定したところ
で、ＲＦ電力を５０Ｗ印加し、カソード電極２とアノー
ド電極７との間にグロー放電プラズマを生起した。
【００７６】そのまま放電を６０分間続けた。放電及び
ガスの導入を停止し、基板を室温近くまで冷やした後、
基板を取り出した（比較試料４）。
【００７７】得られた比較試料４の膜厚は６３００Åで
あった。Ｘ線回折法で測定したところ回折ピークが見ら
れず、非晶質膜であることがわかった。Ｘ線マイクロア
ナライザーの結果、膜中のＳｉとＣとの量比は１：１で
あった。
【００７８】試料４と同様にして測定した暗導電率、明
導電率はそれぞれ２×１０-13Ｓ／ｃｍ，４×１０-11Ｓ
／ｃｍであった。
【００７９】試料４と比較試料４のＥＳＲ測定を行な
い、ダングリングボンドの数の測定を行なったところ、
試料４のダングリングボンドの密度は、比較試料４のダ
ングリングボンド密度に比べ１／４であった。
【００８０】（実施例５）図１の成膜装置を用いて、ガ
ラス基板上に多結晶ＳｉＧｅ薄膜を堆積した。原料ガス
としてはＳｉＦ4を用い、ＩＶ族元素の板３６としてＧ
ｅ元素の板を反応管２６の下流側に置いた。
【００８１】（１）実施例１と同様に、洗浄したガラス
基板をアノード電極７に取り付け、チャンバー１の室内
を排気した。基板８の表面温度は３５０℃になるように
ヒーターを加熱した。
【００８２】（２）原料ガスとして、ＳｉＦ4ガスを６
０ｓｃｃｍ、同時にＨ2ガスを１５ｓｃｃｍ、ガス導入
管１３よりチャンバー１内へ導入した。それと共に、Ｈ
2ガスを１００ｓｃｃｍ、流量コントローラー３４を介
して、ガス導入管３３より反応管２６へ導入した。
【００８３】（３）チャンバー１の内圧が２５０ｍＴｏ
ｒｒに安定したところで、マイクロ波電力を６００Ｗ印
加し、水素ガスによりグロー放電プラズマを生起した。
【００８４】（４）マイクロ波グロー放電が安定したと
ころで、ＲＦ電力を１００Ｗ印加し、カソード電極２と
アノード電極７との間に水素ガスによるグロー放電プラ
ズマを生起した。
【００８５】（５）そのまま放電を３０分間続けた。
【００８６】（６）その後、すべての放電を停止し、ガ
スの導入を停止し、基板を室温近くまで冷やした後、基
板を取り出した（試料５）。
【００８７】得られた試料５の膜厚は７２００Åであっ
た。Ｘ線回折法で測定したところ回折ピークがでて、結
晶膜であることがわかった。また、ＸＭＡの結果、膜中
のＳｉとＧｅとの量比はほぼ１：１であった。
【００８８】実施例１と同様にして測定した暗導電率、
明導電率はそれぞれ４×１０-6Ｓ／ｃｍ、９×１０-5Ｓ
／ｃｍと良好な特性が得られた。
【００８９】比較のために、ガス導入管３３からのＨ2
ガスの導入及びマイクロ波電力の印加を中止し、代わり
にＧｅＦ4ガスを５ｓｃｃｍをガス導入管１３に接続し
てあるＧｅＦ4ガス導入管２０より、ＳｉＦ4ガス６０ｓ
ｃｃｍ，Ｈ2ガス１５ｓｃｃｍと共に導入した。チャン
バー内の内圧を２５０ｍＴｏｒｒに安定したところで、
ＲＦ電力を１００Ｗ印加し、カソード電極２とアノード
電極７との間にグロー放電プラズマを生起した。
【００９０】そのまま放電を３０分間続けた。放電及び
ガスの導入を停止し、基板を室温近くまで冷やした後、
基板を取り出した（比較試料５）。
【００９１】得られた比較試料５の膜厚は７４００Åで
あった。Ｘ線回折法で測定したところ回折ピークがで
て、結晶膜であることがわかった。Ｘ線マイクロアナラ
イザーの結果、膜中のＳｉとＧｅとの量比は１：１であ
った。
【００９２】試料５と同様にして測定した暗導電率、明
導電率はそれぞれ３×１０-6Ｓ／ｃｍ，８×１０-6Ｓ／
ｃｍであった。
【００９３】試料５と比較試料５のＥＳＲ測定を行な
い、ダングリングボンドの数の測定を行なったところ、
試料５のダングリングボンドの密度は、比較試料５のダ
ングリングボンド密度に比べ１／４であった。
【００９４】（実施例６）図２の成膜装置を用いて、ガ
ラス基板上に多結晶ＳｉＧｅ薄膜を以下の手順で堆積し
た。
【００９５】原料ガスとしてはＳｉＦ4を用い、ＩＶ族
元素の薄膜４０としてはＧｅ膜を用いた。Ｇｅ膜は、反
応管２０の下流部の内壁以外の部分をＡｌホイルで覆
い、真空蒸着機内で、電子ビーム法により約２μｍ厚で
蒸着した。
【００９６】（１）ガラス基板８を蒸着し、基板の表面
温度を３５０℃になるようにヒーター１０を加熱した。
【００９７】（２）原料ガスとして、ＳｉＦ4ガスを６
０ｓｃｃｍ、同時にＨ2ガスを１５ｓｃｃｍ、ガス導入
管１３よりチャンバー１内へ導入した。それと共に、Ｈ
2ガスを５０ｓｃｃｍ、流量コントローラー３４を介し
て、ガス導入管３３より反応管２６へ導入した。
【００９８】（３）チャンバー１の内圧が２５０ｍＴｏ
ｒｒに安定したところで、マイクロ波電力を４００Ｗ印
加し、水素ガスによりグロー放電プラズマを生起した。
【００９９】（４）マイクロ波グロー放電が安定したと
ころで、ＲＦ電力を１００Ｗ印加し、カソード電極２と
アノード電極７との間に水素ガスによるグロー放電プラ
ズマを生起した。
【０１００】（５）そのまま放電を３０分間続けた。
【０１０１】（６）その後、すべての放電を停止し、ガ
スの導入を停止し、基板を室温近くまで冷やした後、基
板を取り出した（試料６）。
【０１０２】得られた試料６の膜厚は７３００Åであっ
た。Ｘ線回折法で測定したところ回折ピークがでて、結
晶膜であることがわかった。ＸＭＡの結果、膜中のＳｉ
とＧｅとの量比はほぼ１：１であった。
【０１０３】実施例１と同様にして測定した暗導電率、
明導電率はそれぞれ３×１０-6Ｓ／ｃｍ、１×１０-4Ｓ
／ｃｍと良好な特性が得られた。
【０１０４】ＥＳＲ測定結果では、試料６のダングリン
グボンドの密度は、比較試料５のダングリングボンド密
度の１／６であった。
【０１０５】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明では、成膜用グロー放電プラズマ空間とは異なる空間
で生成された原子状水素と固体のＩＶ族元素とを反応さ
せ、グロー放電プラズマ中に該ＩＶ族元素を輸送させる
ことによって、グロー放電プラズマ中に該ＩＶ族元素を
輸送することができるため、一方のＩＶ族元素のガスを
使用する必要がなく、高価で危険性の高いガスの使用を
さけることができる。
【０１０６】請求項２に係る発明では、Ｇｅの板と原子
状水素とを反応させ、その反応物を、Ｓｉ含有ガスと共
に成膜用グロー放電プラズマ空間に輸送することによ
り、良質のＳｉＧｅ膜が製造できる。また、ＧｅＨ4等
の高価で危険性の高いガスを使用しないため、生産コス
トを安くすることができる。
【０１０７】請求項３に係る発明では、Ｓｉの板と原子
状水素とを反応させ、その反応物をＣ含有ガスと共に成
膜用グロー放電プラズマ空間に輸送することにより、良
質のＳｉＣ膜で製造できる。また、ＳｉＨ4等のガスを
使用しないため、生産コストを安くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するための成膜装置の一例を示す
図である。
【図２】本発明を実施するための成膜装置の他の例を示
す図である。
【符号の説明】 １ 真空チャンバー ２ プラズマグロー放電用のカソード電極 ３ 絶縁リング ４ マッチングボックス ５ ＲＦ電源 ６ シールド筒 ７ アノード電極 ８ 基板 ９ ヒーターブロック １０ ヒーター １１ 熱電対 １２ 温度コントローラー １３ ガスの導入管 １４、２０、２３ 原料ガスの導入管 １５、１８、２１、２４ 流量コントローラー １６、１９、２２、２５ ガス管 １７ 水素ガスの導入管 ２６ 反応管 ２７ マイクロ波空洞 ２８ 整合器 ２９ パワーモニター ３０ メーター ３１ アイソレーター ３２ マイクロ波電源 ３３ 水素ガスの導入管 ３４ 流量コントローラー ３５ ガス管 ３６ ＩＶ族元素の板 ３７ 真空圧力計 ３８ 自動バラフライ弁 ３９ 排気管 ４０ ＩＶ族元素の薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｖ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 原料ガスを、基板を装着したチャンバー
    内に導入し、グロー放電プラズマ中で分解し、薄膜を基
    板上に堆積する方法において、 該グロー放電プラズマを生起する空間とは別の空間に、
    Ｈ2ガスを導入し、 該空間においてマイクロ波電力を印加することにより、
    Ｈ2プラズマを生起して原子状水素を生成し、 該原子状水素を、該空間の下流側に設置された固体のＩ
    Ｖ族元素と接触させて反応させ、該ＩＶ族元素を気相中
    に取り込むことにより、該ＩＶ族元素を含んだ気体をグ
    ロー放電プラズマ中に輸送し、 グロー放電プラズマの作用のもと、前記ＩＶ族元素とは
    異なるＩＶ族元素を含む原料ガスの分解物と共に膜中に
    該ＩＶ族元素を取り込むことを特徴とするＳｉ合金薄膜
    の製造方法。
  2. 【請求項２】 固体のＩＶ族元素がＧｅであり、原料ガ
    スに含まれるＩＶ族元素がＳｉであることを特徴とする
    請求項１に記載のＳｉ合金薄膜の製造方法。
  3. 【請求項３】 固体のＩＶ族元素がＳｉであり、原料ガ
    スに含まれるＩＶ族元素がＣであることを特徴とする請
    求項１に記載のＳｉ合金薄膜の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003068663A (ja) * 2001-06-14 2003-03-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体結晶膜の製造方法
KR100439948B1 (ko) * 2002-04-19 2004-07-12 주식회사 아이피에스 리모트 플라즈마 ａｌｄ 장치 및 이를 이용한 ａｌｄ 박막증착방법
KR100496906B1 (ko) * 2002-10-21 2005-06-28 주식회사 아이피에스 Ａｌｄ 박막증착장치
KR100496903B1 (ko) * 2002-10-12 2005-06-28 주식회사 아이피에스 Ａｌｄ 박막증착장치 및 그를 이용한 박막증착방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003068663A (ja) * 2001-06-14 2003-03-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体結晶膜の製造方法
KR100439948B1 (ko) * 2002-04-19 2004-07-12 주식회사 아이피에스 리모트 플라즈마 ａｌｄ 장치 및 이를 이용한 ａｌｄ 박막증착방법
KR100496903B1 (ko) * 2002-10-12 2005-06-28 주식회사 아이피에스 Ａｌｄ 박막증착장치 및 그를 이용한 박막증착방법
KR100496906B1 (ko) * 2002-10-21 2005-06-28 주식회사 아이피에스 Ａｌｄ 박막증착장치

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