JPS60219734A - 堆積膜の形成法 - Google Patents

堆積膜の形成法

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JPS60219734A
JPS60219734A JP7613284A JP7613284A JPS60219734A JP S60219734 A JPS60219734 A JP S60219734A JP 7613284 A JP7613284 A JP 7613284A JP 7613284 A JP7613284 A JP 7613284A JP S60219734 A JPS60219734 A JP S60219734A
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film
support
energy
deposition chamber
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Masahiro Haruta
春田 昌宏
Takeshi Eguchi
健 江口
Hiroshi Matsuda
宏 松田
Yukio Nishimura
征生 西村
Yutaka Hirai
裕 平井
Takashi Nakagiri
孝志 中桐
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Canon Inc
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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】 本発明は、励起エネルギーとして光を利用し、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、光または光及
び所望により熱等の励起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−8iと略す)の堆積
膜を形成する方法に関する。
従来、a−Siの堆積膜形成方法としては、5iHn、
または5i2)16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5i2
)16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−9i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。
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、面積の大きな
、あるいは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。
一方、熱エネルギー堆積法においても、通常400°C
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♂−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。
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を原料とするa−3iの光エネル
ギー堆積法(光CVD)が最近注目されている。
この光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熱の代わりに光を用いた
ものであり、a−9iの堆積膜の作製が低エネルギーレ
ベルで実施できるようになった。また、光エネルギーは
原料ガスに均一に照射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が広がって
いる。
ところが、このようなSiH4、Si2H6を原料とし
た光エネルギー堆積法では、飛躍的に効率の良い分解を
期待するのには限度があり、従って膜の形成速度の向上
が図れず、量産性に難点があるという問題点が指摘され
ている。
本発明はこのような問題に鑑みなされたものであり、励
起エネルギーとして光を用いて、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低エネルギー
レベルで形成することのできる光エネルギー堆積法を提
供することにある。
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。
本発明は、鋭意検討の結果、これらの目的が、光エネル
ギーにより分解される原料ガスとして、シリコン原子と
炭素原子とから構成される環状構造を有する化合物を用
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。
すなわち、本発明の堆積膜形成法は、支持体が配置され
た堆積室内に、下記一般式; %式%) ) (但し、R1,R2はそれぞれ独立してHまたは炭素数
1〜3のフルキルキ基を表わし、mは3〜7の整数、n
は1〜11の整数を表わす)で示されるシリコン化合物
の気体状雰囲気を形成し、該化合物を光エネルギーを利
用して、励起し、分解することにより、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
本発明の方法に於いて使用される堆積膜形成用の原料は
、シリコン原子と炭素原子とから構成される環状構造を
有する化合物シリコン化合物であり、光エネルギーによ
って容易に励起、分解しうろことに特徴があり、上記の
一般式で示される。
このような化合物の中でも、上記式に於けるmが3〜7
の整数であることが好ましく、より好ましくは3〜6、
最適には3〜5の整数であることが望ましい、すなわち
、化合物中のシリコン原子の数が3以上であると、隣り
合ったシリコン原子の結合、特に2つのシリコン原子に
挾まれたシリコン原子と該原子に結合した他のシリコン
原子との結合が、比較的低い励起エネルギーによって不
安定となり、ラジカル分解し易い。一方、化合物中の直
接結合するシリコン原子の数が増加するに従って更に低
い励起エネルギーによってラジカル分解し易くなるが、
接結台するシリコン原子の数が8以上であると、形成さ
れたa−3i膜の品質が低下してしまうので好ましくな
い。
従って、効率良く励起、分解が行なわれ、しかも良質な
a−9i膜を堆積するには、化合物中のシリコン原子の
数が好ましくは3〜7、より好ましくは3〜6、最適に
は3〜5であることが望ましい。
また上記式中のシリコン原子と炭素原子とからなる環状
構造を構成する炭素原子の数は1〜11個のものが合成
も容易であり、また容易にガス化し、光エネルギーでの
分解効率も高いので本発明の方法に使用するに好適であ
る。
このような本発明の方法に使用されるシリコン化合物の
代表的なものとしては、以下のような化合物が挙げられ
る。
\Si/ 2 Hつ 2H2 2 (CH3)2 Hつ (C)13)2 (CH3)2 階 (CH3)2 (CH3)2 CCH3)2 (C:H3)2 ((:H3)2 (CH3)2 (CH3)2 (C;H3)2 H2 (CH3)2 (C)13)2 (CH3)z (C,H3)2 (CH3)2 (C)13)2 (C:H3)2 (CH3)2 HC)13 本発明の方法に於いては、このようなシリコン化合物が
、少なくとも堆積室内でガス状となるように堆積室内に
導入され、これに光エネルギーが照射されて、これが励
起、分解され、堆積室内に配置された支持体にシリコン
原子を含む堆積膜(a−Si膜)が形成される。
本発明で言う、光エネルギーとは、上記の原料 ′ガス
に照射した際に十分な励起エネルギーを与えることので
きるエネルギー線を言い、原料ガスを励起、分解せしめ
、分解生成物を堆積させることができるものであれば、
波長域を問わずどのようなものも使用することができる
。このような光エネルギーとしては、例えば、紫外線、
赤外線、可視光線、X線、γ線などを挙げることができ
、原料ガスとの適応性等に応じて適宜選択することがで
きる。
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。
第1図は支持体」二に、 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つの堆
積膜形成装置の概略構成図である。
堆積膜の形成は堆積室1の内部で行なわれる。
堆積室1の内部に置かれる3は支持体2の配置される支
持台である。
4は支持体加熱用のヒーターであり、道線5に社って該
ヒーターに給電される。堆積室l内に8−;i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、7が堆積室lに連結さ
れている。このガス導入管、7の他端は上記ガス及び必
要に応じて使用されるがス供給源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に向って流上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ー15−1.15−2
.15−3.15−4が対応する分枝したガス導入管1
7−1.17−2.17〜3.17−4乃途中に設けら
れる。各々のフローメータの前後、とはバルブ14−1
.14−2.14−3.14−4.18−1.18−2
、 IEI−3,18−4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。
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l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。
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l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。7
は光エネルギー発生装置である。
堆積室lが石英ガラス等の透明材料から出来ていない場
合には、光エネルギー8を照射させるための窓を設けれ
ば良い。
本発明に於いて、ガスの供給源9 、10.11.12
の個数は適宜、増減されうるちのである。
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挿具−1−の原料ガ
スを混合して使用する場合、あるいは中−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。
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メータ
を通って堆積室1内に導入される。
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α−3iからなる堆積膜を形成
することができる。
まず、堆積室l内の支持台3上に支持体2をセットする
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。U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Mill、ステンレ
ス、A1. Cr、No、 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。
特に、本発明の方法に於いては、支持体の温度を50〜
150℃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。
このように支持体2を堆積室l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5X 10’ Torr以下、好適には10’
 Torr以下が望ましい。
堆積室l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。このときの支持体
の温度は、好ましくは50〜150℃、より好ましくは
50〜100℃とされる。
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。
次に、先に挙げたようなa−3i膜形成用の原料化合物
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l内に送りこむ、な
お、一種以上の原料混合ガスを使用する場合、これらが
互いに反応しないものであれば。
これらを所定の混合比で混合したものを供給源9に充填
しておいても良い。
このとき対応するフローメータ15−1.15−2で計
測しながら流量調整を行う0通常、原料ガスの流量は1
0〜10008CCM 、好適ニ1t20〜500 S
CCM(7)範囲が望ましい。
堆積室1内の原料ガスの圧力は1O−2〜+00Tor
r、好ましくはlO゛2〜1Torrの範囲に維持され
ることが望創しい。
堆積室1内に、原料ガスが導入されたところで、光エネ
ルギー発生装置7を駆動させ、光エネルギーを、原料ガ
スに照射する。
光エネルギー発生装置7としては、例えば水銀ランプ、
キセノンランプ、炭酸ガスレーザー、アルゴンイオンレ
ーザ、又はエキシマレーザ等を用いることができる。
光エネルギー発生装置7の駆動により発生する所望の光
エネルギーは堆積室l内に設置された支持体2を照射す
るように不図示の光学系が組みこまれている。
光エネルギーは、堆積室1内に配置された支持体2の近
傍を流れるガスに対して、一様に、または照射部分を選
択的に制御して照射することができる。
このようにして、支持体2の表面近傍を流れる原料ガス
には光エネルギーが付与され、光励起・光分解が促され
、生成物質であるa−3iが支持体上に堆積される0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
、光エネルギーによって容易に励起、分解するので、5
〜100 A / sec程度の高いI&膜速度が得ら
れる。 a−9i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。
本発明の方法に於いては、励起エネルギーとして、光エ
ネルギーを使用し、この光エネルギーは、該エネルギー
を照射すべき原料ガスの占める所定の空間に対して常に
均一に照射できるように、すなわち励起エネルギーの不
均一な分布を生じることのないように光学系を用いて制
御することが容易であり、また、光エネルギー自身によ
る、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
時の膜表面の乱れ、堆積膜内の欠陥を起こすことなく、
均一性を保ちつつ堆積膜の形成が継続される。特に、光
エネルギーは、広範囲にわたって均一に照射できるので
、大面積の堆積膜を精度良く、均一に形成することが可
能となった。
また、光エネルギーの照射部分を選択的に制御すること
によって、支持体上の堆積膜形成部分を限定することも
できる。
なお、本発明に於ける光エネルギーによる原料ガスの励
起、分解には、光エネルギーによって直接原料ガスが励
起、分解される場合のみならず、光エネルギーが原料ガ
ス、または支持体に吸収されて熱エネルギーに変換され
、その熱エネルギーによって原料ガスの励起、分解がも
たらされるような光エネルギーによる派生的効果による
場合をも含むものである。
このようにして8〜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、光エネルギー
発生装置7からの光エネルギーの照射を停止し、更にバ
ルブ14−1.18−1を閉じ、原料ガスの供給を停止
する。 a−9i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。
次に、不図示の排気装置の駆動により、堆積室内のガス
を排除した後ヒーター4を切り、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−3i膜
の形成された支持体を取り出す。
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−9i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−9i膜である。
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。
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、光エネルギーを使用し、かつ該光エネルギーによ
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−9i
堆積膜の形成が可能となり、電気的、光学的特性の均一
性、品質の安定性に優れたa−3i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。
更に、光エネルギーは、該エネルギーを照射すべき原料
ガスの占める所定の空間に対して常に均一に照射できる
ように制御することが容易であり、厚膜の堆積膜も精度
良く均一に形成でき、特に広範囲にわたって均一に照射
できるので、大面積の堆積膜をも精度良く均一に形成す
ることが可能となった。
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。
実施例1 第1図に示した装置を使用し、堆積膜形成用の出発物質
として先に挙げたシリコン化合物正4を用いて、■型の
a−Si (アモルファス−9i)Mの形成を以下のよ
うにして実施した。
まず、支持体(商品名、コーニング# 7059、透明
導電性フィルム(ポリエステルベース)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104Torrに減圧
し、ヒーター4に通電して支持体温度を50℃に保ち、
次にシリコン化合物遂4が充填された原料供給源9のバ
ルブ+4−1.18−1を各々開き、原料ガスを堆積室
l内に導入した。
このとき対応するフローメータ15−1で計測しながら
ガス流量を1509CCHに調製した0次に2堆積室内
の圧力を0.1 Torrに保ち、光強度100 mW
/cm’の低圧水銀灯の光を光エネルギー発生装置7か
ら発生させ支持体に対して垂直に照射して、厚さ400
OA (7) I型a−9i膜を、15 A / se
e ノ成膜速度で支持体2上に堆積させた。なお、光エ
ネルギーは、堆積室1内に配置された支持体2全体の近
傍を流れるガスに対して、一様に照射された。このとき
、a−3i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
された。
このようにして本発明の方法により形成された、a−9
i19I(7)評価は、基板上に形成されたa−3il
11のそれぞれの上に、更にクシ型のA1のギャップ電
極(長さ250ト、巾5m5)を形成して、光電流(光
照射強度AMI 、約100 mW/ctn”)と暗電
流を測定し、その光導電率σP及び光導電率σpと暗導
電率σdとの比(σp/σd)をることによって行った
なお、ギャップ電極は、上記のようにして形成されたa
−9i膜を蒸着槽に入れて、核種を一度104Torr
の真空度まで減圧した後、真空度を10’ Torrに
調整して、蒸着速度20 A /secで、1500人
の膜厚で、A1をa−3i膜上に蒸着し、これを所定の
形状を有するパターンマスクを用いて、エツチングして
パターンマスクを行なって形成した。
得られたσP値、σP/σd比を表1に示す。
実施例2〜5 堆積膜形成用の出発物質として、先に列挙したシリコン
化合物逅61.!10. /L13、A20 (実施例
2〜5)のそれぞれを個々に用い、支持体温度を表1の
様に設定する以外は実施例1と同様にしてして、X型の
a−9it!IIの形成を実施し、得られた8−3i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。
比較例1 Si供給用の原料物質としてSi2H6を用いる以外は
実施例1と同様にしてI型a−3i膜の形成を実施し、
得られたa−9iIlll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。
以上の実施例1〜5及び比較例1の結果をまとめると、
成膜速度については表1の評価結果に示されたように、
光強度100 mW/crn’の低圧水銀灯を使用し、
支持体温度を50℃とした場合では、比較例1に於ける
成膜速度が8A/secであるのに対して、本発明の実
施例1.2.3に於ける成膜速度が15A/secと良
好な成膜速度が得られ、かつ本発明の実施例1〜5のい
づれの場合に於いても、光導電率σpが5X 10”〜
1.5 XIO” 、またσp/σdはt、o xto
’〜1.Q XIO3と良好な値を示した。
【図面の簡単な説明】
第1図は1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。 l:堆積室 2:支持体 3:支持台 4:ヒーター 5:導線 6−1.8−2.8−3:ガスの流れ 7:光エネルギー発生装置 8:光エネルギー +1.10,11,12 :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
゜1B−1,18−2,16−3,18−4,21: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 特許出願人 キャノン株式会社 手続補正書(自発) 昭和60年 7月16日 特許庁長官 殿 1、事件の表示 昭和59年 特許願 第78132号
2、発明の名称 堆積膜の形成法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (100)キャノン株式会社 4、代 理 人 住所 東京都港区赤坂1丁目9番20号明細書の特許請
求の範囲の欄及び発明の詳細な説明の欄。 8、補正の内容 l)特許請求の範囲を別紙のとおり補正する。 2)明細書第5頁下から第11行にある「アルキルキ基
」の記載を「アルキル基」の記載に訂正する。 3)明細書第5頁第7行〜第8行にあるr (Si *
 R’R2)lll (GHz)n J の記載を、 の記載に訂正する。 特許請求の範囲 (1)支持体が配置された堆積室内に、下記一般式; (但し、R1、R2はそれぞれ独立してHまたは炭素数
1〜3の乙ム土酉1を表わし、mは3〜7の整数、nは
1−11の整数を表わす)で示されるシリコン化合物の
気体状雰囲気を形成し、該化合物を光エネルギーを利用
して、励起し、分解することにより、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
i膜の形成方法。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)支持体が配置された堆積室内に、下記一般式; %式%) ) (但し、R1、R2はそれぞれ独立してHまたは炭素数
    1〜3のフルキルキ基を表わし、mは3〜7の整数、n
    は1〜11の整数を表わす)で示されるシリコン化合物
    の気体状雰囲気を形成し、該化合物を光エネルギーを利
    用して、励起し、分解することにより、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。
JP7613284A 1984-04-16 1984-04-16 堆積膜の形成法 Pending JPS60219734A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01103831A (ja) * 1987-07-27 1989-04-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体膜の形成方法

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