JPS6037118A - プラズマ気相反応方法 - Google Patents
プラズマ気相反応方法Info
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- JPS6037118A JPS6037118A JP58145264A JP14526483A JPS6037118A JP S6037118 A JPS6037118 A JP S6037118A JP 58145264 A JP58145264 A JP 58145264A JP 14526483 A JP14526483 A JP 14526483A JP S6037118 A JPS6037118 A JP S6037118A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、プラズマ気相反応方法（以下単にＰＣＶＤ
法という）に関する。
法という）に関する。
この発明はＰＣＶＤ法であって、平行平板型の電極方式
を用い、さらに、被形成面を有する基板を陽光柱領域に
配設し、多量に被膜形成を行う方法に関する。
を用い、さらに、被形成面を有する基板を陽光柱領域に
配設し、多量に被膜形成を行う方法に関する。
従来、平行平板型のｐｃｖｏ法は、その被形成面を陰極
（カソード）または陽極（アノード）上またはこれらの
電極のごく近傍に発生ずる陰極暗部または陽極暗部に配
設する方式であるとして知られている。
（カソード）または陽極（アノード）上またはこれらの
電極のごく近傍に発生ずる陰極暗部または陽極暗部に配
設する方式であるとして知られている。
かかる従来より公知の方式においては、電極面積の大き
さよりも被形成面の面積を大きく有せしめることができ
ない。このため、大面積の基板上に半導体、絶縁体また
導体被膜を作製することができるという特長を有しなが
らも、電極面積の５〜３０倍もの被形成面を有せしめる
ことができない。
さよりも被形成面の面積を大きく有せしめることができ
ない。このため、大面積の基板上に半導体、絶縁体また
導体被膜を作製することができるという特長を有しなが
らも、電極面積の５〜３０倍もの被形成面を有せしめる
ことができない。
即ち、多量生産ができないという欠点を有していた。
このため、アモルファス・シリコンを含む非単結晶半導
体を作製せんとする時、その基４Ｆｉ、 １ ｃＪあた
りの製造価格が１円以上と高価となり、太陽電池等の単
価が安価な製品作製に応用することができないという大
きな欠点を有する。
体を作製せんとする時、その基４Ｆｉ、 １ ｃＪあた
りの製造価格が１円以上と高価となり、太陽電池等の単
価が安価な製品作製に応用することができないという大
きな欠点を有する。
加えて、被膜形成速度も１〜２人／秒と十分とはい貰ず
、これらの点より多量生産性を有し、かつ被膜成長速度
が３〜１０人／秒と大きいＰＣＶＤ法がめられていた。
、これらの点より多量生産性を有し、かつ被膜成長速度
が３〜１０人／秒と大きいＰＣＶＤ法がめられていた。
本発明ばかがる目的を成就するためになされたものであ
る。
る。
即ち、本発明方法はプラズマ・グロー放電の陽光柱を用
いたものである。本発明は、陽光柱領域に被形成面を有
する基板を平行に互いに離間して配設したものであり、
かかる陽光柱を用いたＰＣＶＤ法に関しては、本発明人
の出願になる特許層５７−１６３７２９、５７−１６３
７３０ （プラズマ気相反応装置）（昭和５７年９月２
０日出願）に記されている。
いたものである。本発明は、陽光柱領域に被形成面を有
する基板を平行に互いに離間して配設したものであり、
かかる陽光柱を用いたＰＣＶＤ法に関しては、本発明人
の出願になる特許層５７−１６３７２９、５７−１６３
７３０ （プラズマ気相反応装置）（昭和５７年９月２
０日出願）に記されている。
本発明ばかがる陽光柱にて反応をせしめ、多量生産を行
うものである。しかし陽光柱は一般に大きく空間に広が
るため、被形成面近傍でのプラズマ密度が減少し、結果
として暗部を用いる方式と同じ程度の被膜成長速度しか
得られないという他の欠点を有する。
うものである。しかし陽光柱は一般に大きく空間に広が
るため、被形成面近傍でのプラズマ密度が減少し、結果
として暗部を用いる方式と同じ程度の被膜成長速度しか
得られないという他の欠点を有する。
かかる欠点を除去して、陽光柱を収束（しまらせる）せ
しめ、即ち、放電プラズマのひろがりを押さえ、さらに
中央部でのプラズマ密度を増加させ、活性反応性気体を
増加し、ひいては被膜成長速度を２〜３倍にまで大きく
することを特長としている。
しめ、即ち、放電プラズマのひろがりを押さえ、さらに
中央部でのプラズマ密度を増加させ、活性反応性気体を
増加し、ひいては被膜成長速度を２〜３倍にまで大きく
することを特長としている。
第１図は従来方法での平行平板型の電極（２）。
（３）およびその電気力線（５）、またこの電気力線に
直行する等電位面（１５）を示している。そしてこれら
の電極は減圧下の反応容器（４）内に配設されており、
この電極の一方から（７）より供給された反応性気体（
６）が放出され、他方の基板（１）の被形成面上に被膜
形成される。
直行する等電位面（１５）を示している。そしてこれら
の電極は減圧下の反応容器（４）内に配設されており、
この電極の一方から（７）より供給された反応性気体（
６）が放出され、他方の基板（１）の被形成面上に被膜
形成される。
第２図（Ａ）において、電極（２：ｌ、＜ ３ ）間に
は高周波電源（１０）、より１３．５１３Ｍ１ｌｚが加
えられる。不要反応生成物は排気系（８）にてバルブ（
１１）、圧力調整バルブ（１２＞、真空ポンプ（１３）
より外部に排気される。
は高周波電源（１０）、より１３．５１３Ｍ１ｌｚが加
えられる。不要反応生成物は排気系（８）にてバルブ（
１１）、圧力調整バルブ（１２＞、真空ポンプ（１３）
より外部に排気される。
かかる従来の方法においては、電気力線（５）は被形成
面に垂直に加わるため、被形成面をスパッタ（損傷）し
てしまうという他の欠点を有する。
面に垂直に加わるため、被形成面をスパッタ（損傷）し
てしまうという他の欠点を有する。
第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）の電極の一方（２）に対し
針状電極（９）を互いに離間して配設したものである。
針状電極（９）を互いに離間して配設したものである。
ここでは電極（２Ｘ５（１ｃｍ Ｘ ５０ｃｍと電極（
２）、（３）の間隔４ｃｍ、針状電極長さ１ｃｍ、間隔
５ｃｍとした。かかる針状電極を第１図（Ａ）の装置に
配設した時も、電気力線は針状電極より分散し、ひろが
る方向に供給され、基板（１）に垂直に加えられる。等
電位面（１５）は電気力線と直行して設けられるにすぎ
ない。このため、針状電極はそれなりに第１図（Ａ）に
装置に配設した場合でも放電開始を容易にする等の特長
を有しながらも、被膜の膜質、被膜成長速度を向上させ
るものではなかった。
２）、（３）の間隔４ｃｍ、針状電極長さ１ｃｍ、間隔
５ｃｍとした。かかる針状電極を第１図（Ａ）の装置に
配設した時も、電気力線は針状電極より分散し、ひろが
る方向に供給され、基板（１）に垂直に加えられる。等
電位面（１５）は電気力線と直行して設けられるにすぎ
ない。このため、針状電極はそれなりに第１図（Ａ）に
装置に配設した場合でも放電開始を容易にする等の特長
を有しながらも、被膜の膜質、被膜成長速度を向上させ
るものではなかった。
第２図は本発明のｐｃｖｏ法における電極およびその概
要を示したものである。この反応炉の他部は前記した本
発明人の特許層に準じる。
要を示したものである。この反応炉の他部は前記した本
発明人の特許層に準じる。
図面において、この一対の網状電極（２）、（３）およ
び被形成面を有する基板（１）、＜ １’）を有する。
び被形成面を有する基板（１）、＜ １’）を有する。
反応性気体の供給は（２３）より石英フード（２１）に
至り、網状電極（２）を通って陽光柱領域（５）に至る
。陽光柱領域には裏面を互いに密接して電気力線（５）
に平行に基板（１）、＜ １’）を配設せしめである。
至り、網状電極（２）を通って陽光柱領域（５）に至る
。陽光柱領域には裏面を互いに密接して電気力線（５）
に平行に基板（１）、＜ １’）を配設せしめである。
またこの基板を石英カゴで取り囲む形状を有せしめであ
る。反応生成物の排気は下側フード（２２）を経て排気
（２４）させる。
る。反応生成物の排気は下側フード（２２）を経て排気
（２４）させる。
一対を為す電極（２）、（３）には外部より高周波エネ
ルギが供給され、平等電界が形成される領域（２０）に
放電がされる。
ルギが供給され、平等電界が形成される領域（２０）に
放電がされる。
この図面では電極面積は２５ｃｍφ（電極間隔１５ｃｍ
）または７０ｃｎ＋ Ｘ ７０ｃｍ （電極間隔３５
ｃｍ）の形状を有せしめ、さらにこの電極に開孔または
開溝（１４）を形成することにより、本発明の平等電界
領域での第１のグロー放電と開孔またば開溝（１４）に
高輝度の第２のグロー放電とを同時に発生せしめた。
）または７０ｃｎ＋ Ｘ ７０ｃｍ （電極間隔３５
ｃｍ）の形状を有せしめ、さらにこの電極に開孔または
開溝（１４）を形成することにより、本発明の平等電界
領域での第１のグロー放電と開孔またば開溝（１４）に
高輝度の第２のグロー放電とを同時に発生せしめた。
この図面より明らかなごとく、下側電極（１３）は例え
ば単に開孔または開溝（０，５〜３ｃｍ例えば約１ｃｍ
φまたは約ＩＣｌｌ１中）で作ったにすぎない。また伯
の例では上側電極のごとく、この開孔または開溝を陽光
柱とは逆方向に曲面（１６）を設け、凹状態をしている
。
ば単に開孔または開溝（０，５〜３ｃｍ例えば約１ｃｍ
φまたは約ＩＣｌｌ１中）で作ったにすぎない。また伯
の例では上側電極のごとく、この開孔または開溝を陽光
柱とは逆方向に曲面（１６）を設け、凹状態をしている
。
第１図（Ｂ）に示すごとく針状即ち放電面に凸状態では
なく、逆にこれらを平面または凹状にすることにより、
電気力線（５）が領域（１７）、（１８）において収束
し、高密度電束領域が一方の電極より他方の電極に向か
って繊維状に延在して発生することがわかる。かくのご
とくにすることにより、従来より知られた平等電界によ
り発生ずる第１のプラズマ放電（２７＞、＜２８）に加
えて、高密度電束の発生により、高輝度の第２のプラズ
マ領域（１７）、（１８）を同時に発生させることがで
きた。
なく、逆にこれらを平面または凹状にすることにより、
電気力線（５）が領域（１７）、（１８）において収束
し、高密度電束領域が一方の電極より他方の電極に向か
って繊維状に延在して発生することがわかる。かくのご
とくにすることにより、従来より知られた平等電界によ
り発生ずる第１のプラズマ放電（２７＞、＜２８）に加
えて、高密度電束の発生により、高輝度の第２のプラズ
マ領域（１７）、（１８）を同時に発生させることがで
きた。
その結果、従来、陽光柱（２５）では横方向への広がり
が大きく、プラズマが分散していたのが、電極中央部（
２ｏ）内に集まる（３５）傾向を有せしめることができ
た。
が大きく、プラズマが分散していたのが、電極中央部（
２ｏ）内に集まる（３５）傾向を有せしめることができ
た。
さらにこの高輝度プラズマ放電を行わしめることにより
、被膜成長速度を２〜３倍にすることができた。
、被膜成長速度を２〜３倍にすることができた。
例えば１００％シランを用いて、０．１ｔｏｒｒ 、
３０Ｗ（１３，５６Ｍｔｌｚ） 、電極面を２５ｃｍφ
とし、電極間隔１５ｃｍとした時、基板１０ｃｍ 、
６枚を配設（延べ面積６００−）シた場合、開孔または
開ｉｉ１ （１４）を有しない場合には、被膜成長速度
は１〜２人／秒であったのが、この開孔または開溝（１
４）を各電極に数ケ所設けるのみで４〜６人／秒と２〜
３倍に増加させることが可能になった。
３０Ｗ（１３，５６Ｍｔｌｚ） 、電極面を２５ｃｍφ
とし、電極間隔１５ｃｍとした時、基板１０ｃｍ 、
６枚を配設（延べ面積６００−）シた場合、開孔または
開ｉｉ１ （１４）を有しない場合には、被膜成長速度
は１〜２人／秒であったのが、この開孔または開溝（１
４）を各電極に数ケ所設けるのみで４〜６人／秒と２〜
３倍に増加させることが可能になった。
このことは第１図の従来の方式に比べて、５〜２０倍も
基板の配設量を大きくすることができるに加えて、被膜
形成速度を２〜３倍も高めることができ、２重に優れた
ものであることがわかる。
基板の配設量を大きくすることができるに加えて、被膜
形成速度を２〜３倍も高めることができ、２重に優れた
ものであることがわかる。
さらに加えて、陽光柱が収束することの結果、この陽光
柱が反応炉の内壁をスパッタし、この内壁に吸着してい
る水、付着物の不純物を活性化して被膜内に取り込み、
その膜質を劣化さ・ヒる可能性をさらに少なくすること
ができるという点を考慮すると、三重にすぐれたもので
あることが判明した。
柱が反応炉の内壁をスパッタし、この内壁に吸着してい
る水、付着物の不純物を活性化して被膜内に取り込み、
その膜質を劣化さ・ヒる可能性をさらに少なくすること
ができるという点を考慮すると、三重にすぐれたもので
あることが判明した。
以下にさらに実施例を加えて本発明を補完する。
実施例１
第２図を用いたＰＣＶＤ法において、さらにその放電プ
ラズマの概要を第３図に示したものである。
ラズマの概要を第３図に示したものである。
番号は第２図に対応している。
図面において、下側の網状電極（３）に高輝度プラズマ
放電領域を３箇所、上側に４箇所を設けたものである。
放電領域を３箇所、上側に４箇所を設けたものである。
基板（１）は石英ホルダ内に配設され、この冶具が３〜
５回／分で回転している。
５回／分で回転している。
反応性気体としてシランにより非単結晶珪素を作製した
。即ち、基板温度２１０ ’ｔ：、圧力０．１ｔｏｒｒ
。
。即ち、基板温度２１０ ’ｔ：、圧力０．１ｔｏｒｒ
。
シラン３０ｃｃ／分、放電出力３０Ｗとし、５０００人
の厚さを有せしめるのに２０分、被膜成長速度は４．１
人／秒を有している。
の厚さを有せしめるのに２０分、被膜成長速度は４．１
人／秒を有している。
さらに図面より明らかなごとく、基板の配設されている
石英ホルダの外側空間には何等放電が見られず、反応容
器のステンレス壁面をスパッタして水等の不純物を混入
させる可能性が少ないことがわかる。
石英ホルダの外側空間には何等放電が見られず、反応容
器のステンレス壁面をスパッタして水等の不純物を混入
させる可能性が少ないことがわかる。
基板に１０ｃｍ Ｘ １０ｃｍが６枚配設され、反応性
気体の収率（被膜となる成分／供給される気体等）も第
１図（Ａ）に示すごとき形状に加えて８倍近くになった
。さらに第２図において開孔または開溝（１４）を設け
ない場合に比べて２倍に高めることができた。
気体の収率（被膜となる成分／供給される気体等）も第
１図（Ａ）に示すごとき形状に加えて８倍近くになった
。さらに第２図において開孔または開溝（１４）を設け
ない場合に比べて２倍に高めることができた。
なお、第３図において、針状電極（９）には高輝度放電
がおきていないことがわかる。
がおきていないことがわかる。
実施例２
この第３図はメタン（Ｃ１ψとシラン（Ｓｉ１１＋）と
を１：１の割合で混入し、５ｉｘＣ１−４（０＜ ｘ＜
１）の被膜を作製したものである。
を１：１の割合で混入し、５ｉｘＣ１−４（０＜ ｘ＜
１）の被膜を作製したものである。
図面に高輝度プラズマ放電が開溝部に観察された。そし
てかかる局部放電がない場合に比べて、炭化珪素とする
Ｓ ｉ −Ｃ結合が多量にあり、化学的エツチングが起
こっても、固い緻密な膜となっていた。その他は実施例
１と同様である。
てかかる局部放電がない場合に比べて、炭化珪素とする
Ｓ ｉ −Ｃ結合が多量にあり、化学的エツチングが起
こっても、固い緻密な膜となっていた。その他は実施例
１と同様である。
以上のごとく、本発明は第２図に示されるごとく、電極
に開孔または開溝を設け、この領域で電気力線を収束せ
しめ、高輝度放電を発生せしめたものである。かかる方
式は第１図のごとく、平行平板電極上に基板を配設した
場合、この基板の一部に高い電束反応領域を有せしめて
もよい。しか＼ し、高輝度放電によるスパッタ効果を考慮する時、この
放電に被形成面を配設し、そのスパッタ（損＠）を少な
くすることは膜質の向上に有効であり、結果として本発
明方法は陽光柱に基板を電気力線に平行に配設するＰＣ
ＶＤ法に特に有効であることがわかった。
に開孔または開溝を設け、この領域で電気力線を収束せ
しめ、高輝度放電を発生せしめたものである。かかる方
式は第１図のごとく、平行平板電極上に基板を配設した
場合、この基板の一部に高い電束反応領域を有せしめて
もよい。しか＼ し、高輝度放電によるスパッタ効果を考慮する時、この
放電に被形成面を配設し、そのスパッタ（損＠）を少な
くすることは膜質の向上に有効であり、結果として本発
明方法は陽光柱に基板を電気力線に平行に配設するＰＣ
ＶＤ法に特に有効であることがわかった。
また本発明の実施例は非単結晶Ｓｉ、またＳ ｉ ｘ
Ｃ１−＜である。しかしシランとゲルマンを用いて５ｉ
ｘＧｅ（０＜ｘ＜１）、シランと塩化スズとを用いてＳ
ｉえＳｎ（＜（Ｑ＜ｘ＜１）であっても有効である。旧
をＡＩＣ，１゜により、また５ｊＮ４をＳ ｉ ＩＩＱ
とＮ■述により、５ｉＯｚを５ｉ１１、とＮＬＯとによ
り形成する場合等の絶縁膜をｐｃｖＤ法で作製する場合
にも本発明はを効である。
Ｃ１−＜である。しかしシランとゲルマンを用いて５ｉ
ｘＧｅ（０＜ｘ＜１）、シランと塩化スズとを用いてＳ
ｉえＳｎ（＜（Ｑ＜ｘ＜１）であっても有効である。旧
をＡＩＣ，１゜により、また５ｊＮ４をＳ ｉ ＩＩＱ
とＮ■述により、５ｉＯｚを５ｉ１１、とＮＬＯとによ
り形成する場合等の絶縁膜をｐｃｖＤ法で作製する場合
にも本発明はを効である。
また、本発明方法によって得られる半導体膜中に水素ま
たはハロゲン元素に加えてＢまたはＰを添加してＰ型ま
たはＮ型とすることも可能である。
たはハロゲン元素に加えてＢまたはＰを添加してＰ型ま
たはＮ型とすることも可能である。
加えて、本発明方法に併用して、７００ｎｍ以下の紫外
光または８μ以上の赤外光を照射したプラズマ気相法と
しても本発明方法は有効である。
光または８μ以上の赤外光を照射したプラズマ気相法と
しても本発明方法は有効である。
第１図は従来のプラズマ気相反応装置を示す。
第２図は本発明方法のプラズマ気相反応装置の電極基板
近傍の概要である。 第３図は本発明方法で示されたプラズマ放電中で繊維状
にのびた高輝度放電を有する雰囲気で被膜を形成させて
いる写真を示す。 特許出願人 ４′１ 纂 ２ 口 ２、発明の名称 プラズマ気相反応方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 ４、補正命令の日付 昭和５８年１１月８日 （発送日 昭和５８年１１月２９日） ５、補正の対象 明細書全文／３私゛ｌＴ］１ｉ１０第３１刃明 細 書 １、発明の名称 プラズマ気相反応方法 ２、特許請求の範囲 １、平行平板型プラズマ・グロー放電を用いて被形成面
上に被膜を形成する気相反応方法において、一対の電極
の少なくとも一方の電極から他方の電極に向かって電気
力線が集中する電極領域を構成せしめることにより、一
対の電極間全域に発生する第１の放電に加えて、前記電
極領域に局部高輝度を有する第２のプラズマ・グロー放
電を発生せしめることを特徴とするプラズマ・グロー気
相反応方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、電気力線に概略平
行に被形成面を配設したことを特徴とするプラズマ気相
反応方法。 ３、発明の詳細な説明 この発明は、プラズマ気相反応方法（以下単にｐｃｖｏ
法という）に関する。 この発明はＰＣＶＤ法であって、平行平板型の電極方式
を用い、さらに、被形成面を有する基板・を陽光柱領域
に配設し、多量に被膜形成を行う方法に関する。 従来、平行平板型のＰＣＶＤ法は、その被形成面を陰極
（カソード）または陽極（アノード）上またはこれらの
電極のごく近傍に発生する陰極暗部または陽極暗部に配
設する方式であるとして知られている。 かかる従来より公知の方式においては、電極面積の大き
さよりも被形成面の面積を大きく有せしめることができ
ない。このため、大面積の基板上に半導体、絶縁体また
導体被膜を作製することができるという特長を有しなが
らも、電極面積の５〜３０倍もの被形成面を有せしめる
ことができない。 即ち、多量生産ができないという欠点を有していた。 このため、アモルファス・シリコンを含む非単結晶半導
体を作製せんとする時、その基板１−あたりの製造価格
が１円以上と高価となり、太陽電池等の単価が安価な製
品作製に応用することができないという大きな欠点を有
する。 加えて、被膜形成速度も１〜２人／秒と十分とはいえず
、これらの点より多量生産性を有し、かつ被膜成長速度
が３〜１０人／秒と大きいＰＣＶＤ法がめられていた。 本発明はかかる目的を成就するた４めになされたもので
ある。 即ち、本発明方法はプラズマ・グロー放電の陽光柱を用
いたものである。本発明は、陽光柱領域に被形成面を有
する基板を平行に互いに離間して配設したものであり、
かかる陽光柱を用いたｐｃｖｎ法に関しては、本発明人
の出願になる特許層５７−１６３７２９、５７−１６３
７３０ （プラズマ気相反応装置バ昭和５７年９月２０
日出願）に記されている。 本発明はかかる陽光柱にて反応をせしめ、多量生産を行
うものである。しかし陽光柱は一般に大きく空間に広が
るため、被形成面近傍でのプラズマ密度が減少し、結果
として暗部を用いる方式と同じ程度の被膜成長速度しか
得られないという他の欠点を有する。 かかる欠点を除去して、陽光柱を収束（しまらせる）せ
しめ、即ち、放電プラズマのひろがりを押さえ、さらに
中央部でのプラズマ密度を増加させ、活性反応性気体を
増加し、ひいては被膜成長速度を２〜３倍にまで大きく
することを特長としている。 第１図は従来方法で゛の平行平板型の電極（２入（３）
およびその電気力線（５）、またこの電気力線に直行す
る等電位面（１５）を示している。そしてこれらの電極
は減圧下の反応容器（４）内に配設されており、この電
極の一方から（７）より供給された反応性気体（６）が
放出され、他方の基板（１）の被形成面上に被膜形成さ
れる。 第２図（Ａ）において、電極（２＞、（３’）間には高
周波電源（１０）より１３．．５６ＭＨ２が加えられる
。不要反応生成物は排気系（８）にてバルブ（１１）、
圧力調整バルブ（１２）、真空ポンプ（１３）より外部
に排気される。 かかる従来の方法においては、電気力線（５）は被形成
面に垂直に加わるため、被形成面をスパッタ（損傷）し
てしまうという他の欠点を有する。 第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）の電極の一方（２）に対し
針状電極（９）を互いに離間して配設したものである。 ここでは電極’（２Ｘ５０ｃ＋ｎ Ｘ ５０ｃｍと電極
（２＞、（３）の間隔４ｃＩ１１．針状電極長さＩｃｍ
、間隔５ｃｍとした。かかる針状電極を第１図（Ａ）の
装置に配設した時も、電気力線は針状電極より分散し、
ひろがる方向に供給され、基板（１）に垂直に加えられ
る。等電位面（１５）は電気力線と直行して設けられる
にすぎない。このため、針状電極はそれなりに第１図（
Ａ）に装置に配設した場合でも放電開始を容易にする等
の特長を有しながらも、被膜の膜質、被膜成長速度を向
上させるものではなかった。 第２図は本発明のｐｃｖｏ法における電極およびその概
要を示したものである。この反応炉の他部は前記した本
発明人の特許層に準じる。 図面において、この一対の網状電極（２＞、＜ ３ ＞
および被形成面を有する基板（１）、（１）を有する。 反応性気体の供給は（２３）より石英フード（２１）に
至り、網状電極（２）を通って陽光柱領域（５）に至る
。陽光柱領域には裏面を互いに密接して電気力線（５）
に平行に基板（１）、（１’）を配設せしめである。ま
たこの基板を石英カゴで取り囲む形状を有せしめである
。反応生成物の排気は下側フード（２２）を経て排気（
２４）させる。 一対を為す電極（２）、（３）には外部より高周波エネ
ルギが供給され、平等電界が形成される領域（２０）に
放電がされる。 この図面では電極面積は２５ｃｍφ（電極間隔１５ｃｍ
）または７０ｃｍ Ｘ ７０ｃｍ （電極間隔３５ｃｍ
）の形状を有せしめ、さらにこの電極に開孔または開
溝（１４）を形成することにより、本発明の平等電界領
域での第１のグロー放電と開孔または開溝（１４）に高
輝度の第２のグロー放電とを同時に発生せしめた。 この図面より明らかなごとく、下側電極（１３）は例え
ば単に開孔または開溝（０，５〜３ｃｍ例えば約１ｃｍ
φまたは約１ｃｍ中）で作ったにすぎない。また他の例
では上側電極のごとく、この開孔または開溝を陽光柱と
は逆方向に曲面（１６）を設け、凹状態をしている。 第１図（Ｂ）に示すごとく針状ｙＪ１ち放電面に凸状態
ではなく、逆にこれらを平面または凹状にすることによ
り、電気力線（５）が領域（１７）、（１８）において
収束し、高密度電束領域が一方の電極より他方の電極に
向かって繊維状に延在して発生することがわかる。かく
のごとくにすることにより、従来より知られた平等電界
により発生ずる第１のプラズマ放電（２７）、（２８）
に加えて、高密度電束の発生により、高輝度の第２のプ
ラズマ領域（１７）。 （１８）を同時に発生させることができた。 その結果、従来、陽光柱（２５）では横方向への広がり
が大きく、プラズマが分散していたのが、電極中央部（
２０）内に集まる（３５） 傾向を有せしめることがで
きた。 さらにこの高輝度プラズマ放電を行わしめることにより
、被膜成長速度を２〜３倍にすることができた。 例えば１００％シランを用いて、０．１ｔｏｒｒ 、
３０Ｗ（１３，５６１ｊＨｚ） 、電極面を２５ｃｍφ
とし、電極間隔１５ｃ＋＋＋とした時、基板１０ｃｍ
、 ５枚を配設（延べ面積６００ｄ）した場合、開孔ま
たは開溝（１４）を有しない場合には、被膜成長速度は
１〜２人／秒であったのが、この開孔または開溝（１４
）を各電極に数ケ所設けるのみで４〜６人／秒と２〜３
倍に増加させることが可能になった。 このことは第１図の゛従来の方式に比べて、５〜２０倍
も基板の配設量を大きくすることができるに加えて、被
膜形成速度を２〜３倍も高めることができ、２重に優れ
たものであることがわかる。 さらに加えて、陽光柱が収束することの結果、この陽光
柱が反応炉の内壁をスパッタし、この内壁に吸着してい
る水、付着物の不純物を活性化して被膜内に取り込み、
その膜質を劣化させる可能性をさらに少なくすることが
できるという点を考慮すると、三重にすぐれたものであ
ることが判明した。 以下にさらに実施例を加えて本発明を補完する。 実施例１ 第２図を用いたＰＣＶＤ法において、下側の網状電極（
３）に高輝度プラズマ放電領域を３箇所、上側に４箇所
を設けたものである。基板（１）は石英ホルダ内に配設
され、この冶具が３〜５回／分で回転している。 反応
性気体としてシランにより非単結晶珪素を作製した。即
ち、基板温度２１０℃、圧力０．１ｔｏｒｒ＋シラン３
０ｃｃ ７分、放電出力３０Ｗとし、５０００人の厚さ
を有せしめるのに２０分、被膜成長速度は４．１人／秒
を有している。 さらに、基板の配設されている石英ホルダの外側空間に
は何等放電が見られず、反応容器のステンレス壁面をス
パッタして水等の不純物を混入させる可能性が少ないこ
とがわかる。 基板に１０ｃｍ Ｘ １０ｃｍが８枚配設され、反応性
気体の収率（被膜となる成分／供給される気体等）も第
１図（Ａ）に示すごとき形状に加えて８倍近くになった
。さらに第２図において開孔または開溝（１４）を設番
）ない場合に比べて２倍に高めることができた。 実施例２ この実施例はメタン（ＣＩ＋）とシラン（ＳｉＨ）とを
１：１の割合で混入し、５ｉｘＣ，−、（Ｑ＜ｘ＜ １
）の被膜を作製したものである。 図面に高輝度プラズマ放電が開溝部に観察された。そし
てかかる局部放電がない場合に比べて、炭化珪素とする
５ｉ−Ｃ結合が多量にあり、化学的エツチングが起こっ
ても、固い緻密な膜となっていた。その他は実施例１と
同様である。 以上のごとく、本発明は第２図に示されるごと（、電極
に開孔または開溝を設け、この領域で電気力線を収束せ
しめ、高輝度放電を発生せしめたものである。かかる方
式は第１図のごとく、平行平板電極上に基板を配設した
場合、この基板の一部に高い電束反応領域を有せしめて
もよい。しかし、高輝度放電によるスパッタ効果を考慮
する時、この放電に被形成面を配設し、そのスパッタ（
損傷）を少なくすることは膜質の向上に有効であり、結
果として本発明方法は陽光柱に基板を電気力線に平行に
配設するＰＣＶＤ法に特に有効であることがわかった。 また本発明の実施例は非単結晶Ｓｉ＋ また５ｉｘＣで
ある。しかしシランとゲルマンを用いて５ｉｘＧｅ（０
＜ｘ＜１）、シランと塩化スズとを用いてＳｉｇｎ（０
＜ｘ＜１）であっても有すＪである。ＡＩを八ＩｃＩに
より、またＳｉＮをＳｉＨとＮｉｌとにより、５ｉｆ２
をＳｉＨとＮＯとにより形成する場合等の絶縁膜をＰＣ
ＶＤ法で作製する場合にも本発明は有効である。 また、本発明方法によって得られる半導体膜中に水素ま
たはハロゲン元素に加えてＢまたはＰを添加してＰ型ま
たはＮ型とすることも可能である。 加えて、本発明方法に併用して、７００ｎｍ以下の紫外
光または８μ以上の赤外光を照射したプラズマ気相法と
しても本発明方法は有効である。 ４、図面の簡単な説明 第１図は従来のプラズマ気相反応装置を示す。 第２図は本発明方法のプラズマ気相反応装置の電極基板
近傍の概要である。 特許出願人
近傍の概要である。 第３図は本発明方法で示されたプラズマ放電中で繊維状
にのびた高輝度放電を有する雰囲気で被膜を形成させて
いる写真を示す。 特許出願人 ４′１ 纂 ２ 口 ２、発明の名称 プラズマ気相反応方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 ４、補正命令の日付 昭和５８年１１月８日 （発送日 昭和５８年１１月２９日） ５、補正の対象 明細書全文／３私゛ｌＴ］１ｉ１０第３１刃明 細 書 １、発明の名称 プラズマ気相反応方法 ２、特許請求の範囲 １、平行平板型プラズマ・グロー放電を用いて被形成面
上に被膜を形成する気相反応方法において、一対の電極
の少なくとも一方の電極から他方の電極に向かって電気
力線が集中する電極領域を構成せしめることにより、一
対の電極間全域に発生する第１の放電に加えて、前記電
極領域に局部高輝度を有する第２のプラズマ・グロー放
電を発生せしめることを特徴とするプラズマ・グロー気
相反応方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、電気力線に概略平
行に被形成面を配設したことを特徴とするプラズマ気相
反応方法。 ３、発明の詳細な説明 この発明は、プラズマ気相反応方法（以下単にｐｃｖｏ
法という）に関する。 この発明はＰＣＶＤ法であって、平行平板型の電極方式
を用い、さらに、被形成面を有する基板・を陽光柱領域
に配設し、多量に被膜形成を行う方法に関する。 従来、平行平板型のＰＣＶＤ法は、その被形成面を陰極
（カソード）または陽極（アノード）上またはこれらの
電極のごく近傍に発生する陰極暗部または陽極暗部に配
設する方式であるとして知られている。 かかる従来より公知の方式においては、電極面積の大き
さよりも被形成面の面積を大きく有せしめることができ
ない。このため、大面積の基板上に半導体、絶縁体また
導体被膜を作製することができるという特長を有しなが
らも、電極面積の５〜３０倍もの被形成面を有せしめる
ことができない。 即ち、多量生産ができないという欠点を有していた。 このため、アモルファス・シリコンを含む非単結晶半導
体を作製せんとする時、その基板１−あたりの製造価格
が１円以上と高価となり、太陽電池等の単価が安価な製
品作製に応用することができないという大きな欠点を有
する。 加えて、被膜形成速度も１〜２人／秒と十分とはいえず
、これらの点より多量生産性を有し、かつ被膜成長速度
が３〜１０人／秒と大きいＰＣＶＤ法がめられていた。 本発明はかかる目的を成就するた４めになされたもので
ある。 即ち、本発明方法はプラズマ・グロー放電の陽光柱を用
いたものである。本発明は、陽光柱領域に被形成面を有
する基板を平行に互いに離間して配設したものであり、
かかる陽光柱を用いたｐｃｖｎ法に関しては、本発明人
の出願になる特許層５７−１６３７２９、５７−１６３
７３０ （プラズマ気相反応装置バ昭和５７年９月２０
日出願）に記されている。 本発明はかかる陽光柱にて反応をせしめ、多量生産を行
うものである。しかし陽光柱は一般に大きく空間に広が
るため、被形成面近傍でのプラズマ密度が減少し、結果
として暗部を用いる方式と同じ程度の被膜成長速度しか
得られないという他の欠点を有する。 かかる欠点を除去して、陽光柱を収束（しまらせる）せ
しめ、即ち、放電プラズマのひろがりを押さえ、さらに
中央部でのプラズマ密度を増加させ、活性反応性気体を
増加し、ひいては被膜成長速度を２〜３倍にまで大きく
することを特長としている。 第１図は従来方法で゛の平行平板型の電極（２入（３）
およびその電気力線（５）、またこの電気力線に直行す
る等電位面（１５）を示している。そしてこれらの電極
は減圧下の反応容器（４）内に配設されており、この電
極の一方から（７）より供給された反応性気体（６）が
放出され、他方の基板（１）の被形成面上に被膜形成さ
れる。 第２図（Ａ）において、電極（２＞、（３’）間には高
周波電源（１０）より１３．．５６ＭＨ２が加えられる
。不要反応生成物は排気系（８）にてバルブ（１１）、
圧力調整バルブ（１２）、真空ポンプ（１３）より外部
に排気される。 かかる従来の方法においては、電気力線（５）は被形成
面に垂直に加わるため、被形成面をスパッタ（損傷）し
てしまうという他の欠点を有する。 第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）の電極の一方（２）に対し
針状電極（９）を互いに離間して配設したものである。 ここでは電極’（２Ｘ５０ｃ＋ｎ Ｘ ５０ｃｍと電極
（２＞、（３）の間隔４ｃＩ１１．針状電極長さＩｃｍ
、間隔５ｃｍとした。かかる針状電極を第１図（Ａ）の
装置に配設した時も、電気力線は針状電極より分散し、
ひろがる方向に供給され、基板（１）に垂直に加えられ
る。等電位面（１５）は電気力線と直行して設けられる
にすぎない。このため、針状電極はそれなりに第１図（
Ａ）に装置に配設した場合でも放電開始を容易にする等
の特長を有しながらも、被膜の膜質、被膜成長速度を向
上させるものではなかった。 第２図は本発明のｐｃｖｏ法における電極およびその概
要を示したものである。この反応炉の他部は前記した本
発明人の特許層に準じる。 図面において、この一対の網状電極（２＞、＜ ３ ＞
および被形成面を有する基板（１）、（１）を有する。 反応性気体の供給は（２３）より石英フード（２１）に
至り、網状電極（２）を通って陽光柱領域（５）に至る
。陽光柱領域には裏面を互いに密接して電気力線（５）
に平行に基板（１）、（１’）を配設せしめである。ま
たこの基板を石英カゴで取り囲む形状を有せしめである
。反応生成物の排気は下側フード（２２）を経て排気（
２４）させる。 一対を為す電極（２）、（３）には外部より高周波エネ
ルギが供給され、平等電界が形成される領域（２０）に
放電がされる。 この図面では電極面積は２５ｃｍφ（電極間隔１５ｃｍ
）または７０ｃｍ Ｘ ７０ｃｍ （電極間隔３５ｃｍ
）の形状を有せしめ、さらにこの電極に開孔または開
溝（１４）を形成することにより、本発明の平等電界領
域での第１のグロー放電と開孔または開溝（１４）に高
輝度の第２のグロー放電とを同時に発生せしめた。 この図面より明らかなごとく、下側電極（１３）は例え
ば単に開孔または開溝（０，５〜３ｃｍ例えば約１ｃｍ
φまたは約１ｃｍ中）で作ったにすぎない。また他の例
では上側電極のごとく、この開孔または開溝を陽光柱と
は逆方向に曲面（１６）を設け、凹状態をしている。 第１図（Ｂ）に示すごとく針状ｙＪ１ち放電面に凸状態
ではなく、逆にこれらを平面または凹状にすることによ
り、電気力線（５）が領域（１７）、（１８）において
収束し、高密度電束領域が一方の電極より他方の電極に
向かって繊維状に延在して発生することがわかる。かく
のごとくにすることにより、従来より知られた平等電界
により発生ずる第１のプラズマ放電（２７）、（２８）
に加えて、高密度電束の発生により、高輝度の第２のプ
ラズマ領域（１７）。 （１８）を同時に発生させることができた。 その結果、従来、陽光柱（２５）では横方向への広がり
が大きく、プラズマが分散していたのが、電極中央部（
２０）内に集まる（３５） 傾向を有せしめることがで
きた。 さらにこの高輝度プラズマ放電を行わしめることにより
、被膜成長速度を２〜３倍にすることができた。 例えば１００％シランを用いて、０．１ｔｏｒｒ 、
３０Ｗ（１３，５６１ｊＨｚ） 、電極面を２５ｃｍφ
とし、電極間隔１５ｃ＋＋＋とした時、基板１０ｃｍ
、 ５枚を配設（延べ面積６００ｄ）した場合、開孔ま
たは開溝（１４）を有しない場合には、被膜成長速度は
１〜２人／秒であったのが、この開孔または開溝（１４
）を各電極に数ケ所設けるのみで４〜６人／秒と２〜３
倍に増加させることが可能になった。 このことは第１図の゛従来の方式に比べて、５〜２０倍
も基板の配設量を大きくすることができるに加えて、被
膜形成速度を２〜３倍も高めることができ、２重に優れ
たものであることがわかる。 さらに加えて、陽光柱が収束することの結果、この陽光
柱が反応炉の内壁をスパッタし、この内壁に吸着してい
る水、付着物の不純物を活性化して被膜内に取り込み、
その膜質を劣化させる可能性をさらに少なくすることが
できるという点を考慮すると、三重にすぐれたものであ
ることが判明した。 以下にさらに実施例を加えて本発明を補完する。 実施例１ 第２図を用いたＰＣＶＤ法において、下側の網状電極（
３）に高輝度プラズマ放電領域を３箇所、上側に４箇所
を設けたものである。基板（１）は石英ホルダ内に配設
され、この冶具が３〜５回／分で回転している。 反応
性気体としてシランにより非単結晶珪素を作製した。即
ち、基板温度２１０℃、圧力０．１ｔｏｒｒ＋シラン３
０ｃｃ ７分、放電出力３０Ｗとし、５０００人の厚さ
を有せしめるのに２０分、被膜成長速度は４．１人／秒
を有している。 さらに、基板の配設されている石英ホルダの外側空間に
は何等放電が見られず、反応容器のステンレス壁面をス
パッタして水等の不純物を混入させる可能性が少ないこ
とがわかる。 基板に１０ｃｍ Ｘ １０ｃｍが８枚配設され、反応性
気体の収率（被膜となる成分／供給される気体等）も第
１図（Ａ）に示すごとき形状に加えて８倍近くになった
。さらに第２図において開孔または開溝（１４）を設番
）ない場合に比べて２倍に高めることができた。 実施例２ この実施例はメタン（ＣＩ＋）とシラン（ＳｉＨ）とを
１：１の割合で混入し、５ｉｘＣ，−、（Ｑ＜ｘ＜ １
）の被膜を作製したものである。 図面に高輝度プラズマ放電が開溝部に観察された。そし
てかかる局部放電がない場合に比べて、炭化珪素とする
５ｉ−Ｃ結合が多量にあり、化学的エツチングが起こっ
ても、固い緻密な膜となっていた。その他は実施例１と
同様である。 以上のごとく、本発明は第２図に示されるごと（、電極
に開孔または開溝を設け、この領域で電気力線を収束せ
しめ、高輝度放電を発生せしめたものである。かかる方
式は第１図のごとく、平行平板電極上に基板を配設した
場合、この基板の一部に高い電束反応領域を有せしめて
もよい。しかし、高輝度放電によるスパッタ効果を考慮
する時、この放電に被形成面を配設し、そのスパッタ（
損傷）を少なくすることは膜質の向上に有効であり、結
果として本発明方法は陽光柱に基板を電気力線に平行に
配設するＰＣＶＤ法に特に有効であることがわかった。 また本発明の実施例は非単結晶Ｓｉ＋ また５ｉｘＣで
ある。しかしシランとゲルマンを用いて５ｉｘＧｅ（０
＜ｘ＜１）、シランと塩化スズとを用いてＳｉｇｎ（０
＜ｘ＜１）であっても有すＪである。ＡＩを八ＩｃＩに
より、またＳｉＮをＳｉＨとＮｉｌとにより、５ｉｆ２
をＳｉＨとＮＯとにより形成する場合等の絶縁膜をＰＣ
ＶＤ法で作製する場合にも本発明は有効である。 また、本発明方法によって得られる半導体膜中に水素ま
たはハロゲン元素に加えてＢまたはＰを添加してＰ型ま
たはＮ型とすることも可能である。 加えて、本発明方法に併用して、７００ｎｍ以下の紫外
光または８μ以上の赤外光を照射したプラズマ気相法と
しても本発明方法は有効である。 ４、図面の簡単な説明 第１図は従来のプラズマ気相反応装置を示す。 第２図は本発明方法のプラズマ気相反応装置の電極基板
近傍の概要である。 特許出願人
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、平行平板型プラズマ・グロー放電を用いて被形成面
上に被膜を形成する気相反応方法において、一対の電極
の少なくとも一方の電極から他方の電極に向かって電気
力線が集中する電極領域を構成せしめることにより、一
対の電極間全域に発生する第１の放電に加えて、前記電
極領域に局部高輝度を有する第２のプラズマ・グロー放
電を発生せしめることを特徴とするプラズマ・グロー気
相反応方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、電気力線に概略平
行に被形成面を配設したことを特徴とするプラズマ気相
反応方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58145264A JPS6037118A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | プラズマ気相反応方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58145264A JPS6037118A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | プラズマ気相反応方法 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5134140A Division JP2564753B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | プラズマ気相反応方法 |
| JP6284147A Division JP2816943B2 (ja) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | プラズマ気相反応方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6037118A true JPS6037118A (ja) | 1985-02-26 |
| JPH0568097B2 JPH0568097B2 (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=15381105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58145264A Granted JPS6037118A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | プラズマ気相反応方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037118A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05144595A (ja) * | 1991-11-22 | 1993-06-11 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ処理装置 |
| JPH0620976A (ja) * | 1983-08-08 | 1994-01-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応装置およびプラズマ気相反応方法 |
| JPH06140347A (ja) * | 1993-05-13 | 1994-05-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応方法 |
| US5773100A (en) * | 1987-08-14 | 1998-06-30 | Applied Materials, Inc | PECVD of silicon nitride films |
| US8252669B2 (en) | 2009-08-25 | 2012-08-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing microcrystalline semiconductor film by plasma CVD apparatus |
| US9177761B2 (en) | 2009-08-25 | 2015-11-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Plasma CVD apparatus, method for forming microcrystalline semiconductor film and method for manufacturing semiconductor device |
Citations (2)
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| JPS5491048A (en) * | 1977-12-05 | 1979-07-19 | Plasma Physics Corp | Method of and device for accumulating thin films |
| JPS5842226A (ja) * | 1981-09-07 | 1983-03-11 | Nec Corp | プラズマ半導体製造装置 |
-
1983
- 1983-08-08 JP JP58145264A patent/JPS6037118A/ja active Granted
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5491048A (en) * | 1977-12-05 | 1979-07-19 | Plasma Physics Corp | Method of and device for accumulating thin films |
| JPS5842226A (ja) * | 1981-09-07 | 1983-03-11 | Nec Corp | プラズマ半導体製造装置 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0620976A (ja) * | 1983-08-08 | 1994-01-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応装置およびプラズマ気相反応方法 |
| JP2564748B2 (ja) * | 1983-08-08 | 1996-12-18 | 株式会社 半導体エネルギー研究所 | プラズマ気相反応装置およびプラズマ気相反応方法 |
| US5773100A (en) * | 1987-08-14 | 1998-06-30 | Applied Materials, Inc | PECVD of silicon nitride films |
| JPH05144595A (ja) * | 1991-11-22 | 1993-06-11 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ処理装置 |
| JPH06140347A (ja) * | 1993-05-13 | 1994-05-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応方法 |
| JP2564753B2 (ja) * | 1993-05-13 | 1996-12-18 | 株式会社 半導体エネルギー研究所 | プラズマ気相反応方法 |
| US8252669B2 (en) | 2009-08-25 | 2012-08-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing microcrystalline semiconductor film by plasma CVD apparatus |
| US8476638B2 (en) | 2009-08-25 | 2013-07-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Plasma CVD apparatus |
| US9177761B2 (en) | 2009-08-25 | 2015-11-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Plasma CVD apparatus, method for forming microcrystalline semiconductor film and method for manufacturing semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0568097B2 (ja) | 1993-09-28 |
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