JPS60117715A - 成膜方法 - Google Patents

成膜方法

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JPS60117715A
JPS60117715A JP58226655A JP22665583A JPS60117715A JP S60117715 A JPS60117715 A JP S60117715A JP 58226655 A JP58226655 A JP 58226655A JP 22665583 A JP22665583 A JP 22665583A JP S60117715 A JPS60117715 A JP S60117715A
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grid
plasma
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forming method
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全孝 廣瀬
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英一 加賀
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ガスのグロー放電分解などにょシ被成膜体上
に非晶質シリコン膜などを成膜する成膜方法の改良に関
する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、ガスのグロー放電分解などにょシ基板等の被成膜
体上に膜を形成するいわゆるプラズマCVD成膜方法は
、太陽電池、薄膜゛トランジスタ、密着型イメージセン
サ、電子写真感光体等の光電変換デバイス、電子デバイ
ス等の応用を目的とした非晶質シリコンを始めとして、
非晶質炭化シリコン、非晶質窒化シリコン等の成膜に多
く用いられている。
これらの膜の形成に要求される事柄は、均一な大面積膜
、良好な光・電気粕性、高速成膜などである。
第1図は従来の成膜方法を適用したプラズマe’V D
膜形成装置の概略を示し、この装置は基本的に反応容器
1.原料ガス供給装置2.排気装置3および放電用電源
4よυ構成されている。
また、反応容器1の反応室5内の下部には加熱手段6を
内蔵した支持台7が設置されているとともにこの支持台
7と対向する上方位置には反応容器1の壁と絶縁物8を
介して電気的に絶縁された電極9が設置されている。
上記支持台7上には被成膜体である導電性基板(以後単
に基板という)10が置かれておシ、この基板10は支
持台7に内蔵された上記加熱手段6によって加熱される
ようになっている。
また、上記電極9は放電用電源4の出力部に接続され、
支持台7は反応容器1と電気的に接続され接地電位とな
っている。
一方、原料ガス供給装置2よp流量を制御された状態で
供給された原料ガス11はガス導入口12を通シ、反応
室5内に導入され、ガス排出口13を経て、排気装置3
によシ反応室内の圧力が一定になるように保たれた状態
で排気される。
この状態で放電用電源4によって電極9に電圧を印加す
ることによシ反応室5内にプラズマが生起され、加熱さ
れた基板10上に成膜がなされる。ここで放電用電源4
の周波数は直流からラジオ波の高周波まで可能である。
しかしながら、この装置による成膜では、プラズマ陽光
柱が基板10の近傍に存在せず反応室5内全体に拡散す
るため放電電力の増加等を行なっても基板10近傍のプ
ラズマ密度が増大しない友め成膜速度の飛躍的上昇は望
めないといつだ問題があった。
そこで、近時、本発明者らによって第2図に示すように
上記第1図に示される装置に一部改良を加え、成膜速度
の大幅な上昇が可能となるものが開発された。加えられ
た改良点は、支持台7及び電極9を含む空間を原料ガス
75(流通し、かつプラズマの障壁となシ得る物質14
で囲んだことにある。この物質14にはたとえばステン
レス等の金属メツシュや絶縁性多孔質物質等が用いられ
、金属メツシュの場合、接地を位が望ましく、電極9と
はダークスペースシールドを可能とする距離を隔てて対
向させる。この改良によりプラズマを支持台7と電極9
との間に集中させ、かつ必要量の原料ガスを過不足なく
、プラズマ空間に補給することができ、欠陥が少なく同
時に従来より成膜速度を大幅に増大しだ状態での成膜が
可能となった。
しかしながら、プラズマを支持台7と電極9との間に集
中させたことにより、プラズマのアノードすなわち被成
膜体である基板10近傍でプラズマ電位による電位勾配
が生じることとなシ、プラズマ中の正に帯電したイオン
種が基板10に向けて加速される。このため、基板10
が成膜中においてイオン衝撃を受け、膜中に欠陥を生じ
易い構造となっている。
一方、膜の形成に要求される事柄は、前述したように均
一な大面積膜、良好な光・電気特性。
高速成膜などである0また、これらの股のうち非晶質シ
リコンを太陽電池等のデバイスに使用す不場合は電気的
特性、特に光生成キャリヤの移動度、寿命がデバイスの
性能を大きく左右するため、これらの高い特性が要求さ
れる。
しかしながら、一般に高速成膜を追求すると膜中の欠陥
密度が増加するため光キャリヤの高い走行性を維持して
高速成膜を達成することは非常に困難であった。
〔発明の目的〕
本発明は、上記事情にもとづきなされたもので、その目
的とするところは、良好な光・電気的特性をもった膜を
高速で成膜することができる成膜方法を提供しようとす
るものである。
〔発明の概要〕
本発明は、上記目的を達成すべく電極と被成膜体を収容
する反応室内に原料ガスを導入し、上記電極と上記被成
膜体を支持する部分の間に電界を印加することによシブ
2ズマを生起させ、上記被成膜体上に膜を形成する成膜
方法において、少なくとも上記被成膜体と電極とを含む
領域を原料ガスが流通し、かつプラズマの障壁となシ得
る物質で囲み、さらに、上記領域内の被成膜体の近傍に
被成膜体へのイオン衝撃を抑制するグリッドを設けて成
膜するもので、上記グリッドによシ被成膜体近傍の電位
勾配を零または負にし、被成膜体へのイオン種の加速す
なわちイオン衝撃を抑制し、高速成膜状態を保持しなが
ら膜中の欠陥を防止し光・電気的特性を向上させるよう
にしたものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第3図および第4図を参照し
て説明する0第3図は本発明の成膜方法を実施し得るプ
ラズマCVD膜形成装置の概略を示し、支持台7及び電
極9を含む空間を原料ガスが流通し、かつプラズマの障
壁となシ得る金属メツシュ等の物質14で囲み、さらに
この物質14で囲まれた領域内の被成膜体としての基板
10の上方近傍に基板10の成膜面と実質的に平行に位
置するグリッド15を設置したものである。このグリッ
ド15は第4図で示すように基板10と同電位の接地電
位とじた場合で、基板10とグリッド15との間の電位
勾配は第5図で示すように零となっている。
しかして、グリッド15の配置(′″−より基板10近
傍の電位勾配が零となって基板10へのイオン種の加速
すなわちイオン衝撃を抑fblすることができる。した
がって、基板10の成膜面へのイオン衝撃を抑え膜中の
欠陥を減少させ)tキャリヤの走行性能を上昇させるこ
と力;できる。
なお、このとき原料ガス11が流通し、力瓢つプラズマ
の障壁となシ得る物質14の存在:二よシ基板10近傍
のプラズマ密度が増大した状態となっておシ、十分満足
のいく成膜速度力上維持されることになる。
なお、上述の一実施例において、グリッド15を基板I
Qと同電位の接地電位とし、基板10とグリッド15間
の電位勾配を零とするものについて説明したが、本発明
はこれ)二限らず第6図および第7図に示すよう;ニゲ
リッド15(=電気的に負のバイアスを印カロし、基板
10とグリッド15との間の電位勾配をグ1ノット15
の無い場合に比べて逆とし、イオン衝撃を更に抑制する
ようにしてもよい。また、第8図および第9図に示すよ
うにグリッド15を基板10の成膜面に対して垂直方向
に2枚配置するとともに電極側のグリッド15に負の)
くイアスを印加し、基板側のグリッド15が零電位とな
るようにし、イオン衝撃をさらに一層抑制するようにし
てもよい。
以上説明したように本発明によれば高速で力1つ光・電
気的特性、特に光キャリヤの走行性(二優れた膜を成膜
できる。
つぎに、詳細な具体例について説明するO前記した各成
膜装置を用いてB −S iの成膜を行なった。基板1
0にはコーニング7059ガラス上に表面タイプのN 
i −Cr の電極を蒸着したものを用いだ0先ず、第
1図に示すような原料ガスが流通し、かつプラズマの障
壁となり得る物質14としての金属メツシュを全く用い
ない場合でこれを試料11k11とする0次;二、第2
図(=示すカソード及びアノードを金属メツシュ14で
覆つた場合でこれを試料陽2とする。更に第3図に示す
カソード及びアノードを金属メツシュで覆い、同時に基
板10すなわちアノード近傍にグリッド15を配置した
場合で、これは第4図に示すようにグリッド15が接地
電位の場合と第6図に示すようにグリッド15に負バイ
アスを与える場合と、第8図に示すようにグリッド15
が2枚あシ一方が接地電位、他方が負バイアスの場合の
三種について行ない、それぞれ試料tm3.試料Nct
4.試料N15とした。各々の試料の成膜条件は、以下
のものについては共通とした0 使用原料ガス: S iH4100cc/min高周波
電源 : 13.56MHz 60 W反応圧力 : 
0.75 Torr 基板温度 :220℃ また、試料Nn4及び−5において、負バイアスを印加
するグリッド15のバイアス電圧は、30 V 、10
0V、200Vを用いた。
成膜後、各試料について定常電流において暗時の導電率
及びAMI相当の光照射を行なった時の導電率の測定を
行なった。この光照射時の導電率は光生成キャリヤの移
動度、寿命の大小を決定する指標となる値である。表1
に各試料の成膜速度、暗時の導電率(ρd)光照射時の
導電率(ρp)を示す。
この結果よシ本発明によるB−8i膜(試料N[13〜
N[15)は、従来の方式による膜(試料Nn1)に比
べ、成膜速度は飛躍的に増加し、光導電性も向上してい
ることがわかる。尚、負のグリッドバイアスは絶対値が
大きい程、成膜速度が低下するが光導電性は向上する。
以上のように本発明によれば、成膜速度が大きく、同時
に光生成キャリヤの走行性の高い非晶質膜を形成するこ
とができる。
なお、上述の第2図、第3図、第4図、第6図および第
8図の説明において、前述の第1図のものと同一部分は
同一の符号を付して説明を省略する。
〔発明の効果〕
本発明は、以上説明したように、電極と被成膜体を収容
する反応室内に原料ガスを導入し、上記電極と上記被成
膜体を支持する部分の間に電界を印加することによりプ
ラズマを生起させ、上記被成膜体上に膜を形成する成膜
方法において、少なくとも上記被成膜体と電極とを含む
領域を原料ガスが流通し、かっプラズマのII壁となシ
得る物質で囲み、さらに上記領域内の被成膜体の近傍に
被成膜体へのイオン衝撃を抑制するグリッドを設けて成
膜することを特徴とする成膜方法にある。したがって、
良好な光・電気的特性をもった膜を高速で成膜すること
ができる成膜方法を提供できるといっだ効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来における膜形成装置の概略的構成図、第2
図は従来装置を改良した先行技術例である膜形成装置の
概略的構成図、第3図は本発明を実施し得る膜形成装置
の一実施例を示す概略的構成図、第4図は同実施例にお
けるグリッドの電気的接続状態を模式的に示す図、第5
図は同じくプラズマ中の電極から基板までの間の電位分
布を示す説明図、第6図ゴロよび第7図は本発明を適用
し得る第1の他の実施例を示すもので第6図はグリッド
の電気的接続状態を模式的に示す図、第7図はプラズマ
中の電極から基板までの間の電位分布を示す説明図、第
8図iよび第9図は本発明を適用し得る第2の池の実施
例を示すもので、第8図はグリッドの電気況明図である
。 5・反応室、7・・・支持台、9・・・尤鷺、11・・
・) 原料ガス、14・・・金属メツシュ等の物質、1
5・・・グリッド。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第8図 第7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)電極と被成膜体を収容する反応室内に原料ガスを
    導入し、上記電極と上記被成膜体を支持する部分の間(
    二電界を印加することによシプラズマを生起させ、上記
    被成膜体上に膜を形成する成膜方法において、少なくと
    も上記被成膜体と電極とを含む領域を原料ガスが流通し
    、かつプラズマの障壁となシ得る物質で囲み、さらに、
    上記領域内の被成膜体の近傍に被成膜体へのイオン衝撃
    を抑制するグリッドを設けて成膜することを特徴とする
    成膜方法。 (2)原料ガスが流通し、かつプラズマの障壁となシ得
    る物質が金属メツシュであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の成膜力、法。 (3)原料ガスが流通し、かつプラズマの障壁となり得
    る物質が電気的に接地されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項または第2項記載の成膜方法。 (4) グリッドが被成膜体の成膜面と実質的に平行に
    位置する金属メツシュであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の成膜方法。 (5) グリッドが被成膜体と同電位であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項または第4項記載の成膜方
    法。 (6) グリッドに電気的に負のバイアスが印加されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第1項または第4
    項記載の成膜方法。 (カ グリッドを被成膜体の成膜面に対して垂直方向に
    複数配置したことを特徴とする特許請求の範囲第1項、
    第4項、第5項、または第6項のいずれかに記載の成膜
    方法。 (8) 被成膜体上に形成(される膜は非晶質シリコン
    膜であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    成膜方法0 (9)被成膜体上に形成される膜は窒素を含む非品質シ
    リコン膜であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の成膜方法。
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