JPS6114102A - 水素化物の製造法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は反応性スパッタ法を用いてターゲット材料の水
素化物を製造する方法に関する。

従来例の構成とその問題点 近年プラズマＯＶＤ法、イオンブレーティング法、反応
性スパッタ法等プラズマ状態から種々の材料の薄膜を一
定の基体上に比較的低温で形成する方法の研究が盛んに
行なわれている。更にプラズマ中に水素を導入して薄膜
中の未結合元素と結合させ、ダングリングボンドを減少
させ、禁止帯内の局在準位を減少させる電気的性質を制
御しようとすることが広く行なわれている。

上述した種々の方法の中、反応性スパッタ法はそれに使
用するターゲット材料の種類の選択幅が広く、化学量論
比の制御も容易であり、ターゲット材料の水素化物を形
μするに当って形成される水素化物中の水素含有量も自
由に変化させることができることから、ターゲット材料
の水素化物の薄膜を基体上に形成させるのに広く使用さ
れている。

例えば反応性スパッタ法で作る水素化物が非晶質水素化
シリコンであれば、これらは例えは太陽電池、撮像管、
固体撮像装置、電子写真感光体の作成に応用することが
できる。またこの方法によれは水素を多量に含有する水
素化物を形成することが可能であることから水素貯蔵材
料上への水素化物の形成にも使用できる。

しかしながら製造的見地からみると、反応性スパッタ法
は他の方法に比してターゲット材料の水素化物の基体上
への膜形成速度が遅いという欠点を有している。

そもそも反応性スパッタ法を実施するに当って、放電電
流には使用する不活性ガスおよび水素ガス等雰囲、気ガ
スのイオン電流が寄与するが・ターゲットのスパッタに
はほぼ不活性ガス例えばアルゴンガスのみが関与して水
素ガスはあまり寄与しない。このためターゲット材料の
水素化物を形成する場合、スパッタ装置内に導入される
水素ガスの不活性ガスに対する割合が大となる程、形成
される水素化物の膜形成速度を更に低下させる要因とな
る。

従来不活性ガスおよび水素ガスは予め混合器で混合して
スパッタ装置に導入するか、あるいは両導入ガスをスパ
ッタ装置内で混合して反応性スパッタを行なっていた。

このように実質的に均一に混合した雰囲気ガスを使用す
ると、水素イオンの放電電流への寄与が大きく、結局タ
ーゲット材料のスパッタ島ひいてはターゲット材料の水
素化物の基体上への形成速度が低下する。

この状態をアルゴンガスと水素ガスからなる雰囲気ガス
中でのスパッタ法により非晶質水素化シリコンを形成す
るときの例で示す。

アルゴンおよび水素ガスを予め混合器に導入して混合し
、この混合′ガスを、シリコン多結晶をターゲットとし
たプレーナー型マグネトロンスパッタ装置に導入し、全
圧力を５　ｍ　Ｔｏｒｒとし２００Ｗで放電したときの
膜形成速度を測定した。水素分圧とアルゴン分圧の合計
、即ち雰囲気ガスの全圧（５ｍＴＯｒｒ　）に対する水
素分圧の割合を変化させたときの非晶質水素化シリ・ン
　　　　ヘ”の形成速度を第２図に示す。第２図から明
らかな如く水素分圧が大きくなると同一放電電力でも非
晶質水素化シリコンの膜の形成速度が低下する〇 発明の目的 本発明は上述した如〈従来の反応性スパッタ法によりタ
ーゲット材料の水素化物を形成するに当り・水素ガスの
分圧を大にしたとき水素化物の膜形成速度が低下した欠
点を克服した改良されたターゲット拐料の水素化物を製
造する方法を提供することにある。

発明の構成 本発明は雰囲気ガスとして不活性ガスおよび水素ガスを
含有する反応性スパッタ装置で反応性スパッタ法により
基体上に水素化物を製造する方法において、上記装置内
に不活性ガスおよび水素ガスを別系統で導入し、かつ不
活性ガスを水素ガスよりもスパ”ツタ用ターゲット近く
に導入することからなる基体上にターゲット材料の水素
化物を製造する方法にある。

本発明で使用するスパッタ装置゛は従来がら使用されて
いるスパッタ装置が使用できる。ただ・し、本発明にお
いては後述する実施例に示す如く不活性ガスと水素ガス
は予め混合して導入したり）スパッタ装置内で実質的に
均一な混合ガスとするのではなく１両ガスを別々に導入
し１しかも不活性ガスを水素ガスよりもターゲット近く
に導入するようにする。その他の条件は従来のスパッタ
法に使用される条件をそのまま使用でき−る。

本発明で使用するターゲット材料としてはケイ素は勿論
のこと、他にゲルマニウム、錫、ガリウム、炭素または
カドミウムを使用でき、それぞれの水素化物を基体上に
形成できる。

実施例の説明 以下に図面を参照して実施例により本発明を説明する。

第１図は゛本発明方法を実施するためのプレーナー型Ｒ
Ｆプラズマスパッタ装冒の略図であり、第１図の装置に
おいて、１は多結晶シリコンからなるターゲットであり
、２はガラス基板である。３はプラズマスパッタ装置の
真空容器であリ、４はメーンバルブであって、これによ
り真空容器１は排気装置（図示ぜず）に連通されている
。

第１図の装置においてメーンバルプ４を開き排気装置に
より真空容器３内を３　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒまで排気
する。次いでアルゴンガスをライン５により、また水素
ガスをライン６により真空容器３内に導入して容器３内
の圧力をアルゴンガス４　ｍ　ＴＯｒｒ　％水素ガスｌ
　ｍ　Ｔｏｒｒの分圧になるようにする。このとき第１
図に図示する如く、アルゴンガスは多結晶シリコンター
ゲットの近くでターゲット１の方向に流れるようにアル
ゴンガス放出管７に適当な開口を設け、かつターゲット
１に近接して位置さぜる。一方水素ガスは基板２の方向
に流れるように水素ガス放出管８に適当な開口を設け、
かつ基板２に近接して位置させる。ガラス基板温度は２
５０°Ｃとする。

次いで放電電力２００Ｗで１時間スパッタリングして非
晶質水素化シリコンの膜を基体上に形成させた。膜厚は
１．０μｍであった。

比較のためアルゴンガスおよび水素ガスを予め混合して
真空容器３内に導入し、混合ガスはターゲットと基板の
中間で両方に向けて放出させ、他は同じ条件でスパッタ
リングしたところ１時間で形成された膜厚は０．８μｍ
であった。

発明の効果　・ 上述したことから本発明方法によれば従来の方法に比し
て非晶質水素化シリコンの形成速度を早くすることがで
き、同じ膜厚であれば製造時間の短縮を計ることができ
る。

上記実施例ではターゲットに多結晶シリコンを使用して
非晶質水素化シリコンの例を示したが、ターゲット材料
をゲルマニウム、ガリウム、カドミウムその他に代える
ことにより、水素化ゲルマニウム、水素化ガドリニウム
、水素化カドミウムの膜も同様に形成でき、雰囲気ガス
の組成を変えることによりＧａＡＳ　：　Ｈｓ　ＯｄＳ
：　ＨＮ　　　　　％ｓｕｒ　：　Ｈ等の膜も形成でき
る。

また上記実施例ではプレーナー型スパッタ装置で説明し
たが、本発明の方法は同軸型マグネト四ンスパツタ装置
および対向電極型ターゲット式スパッタ装置でも同様の
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明方法を実施するためのプレーナー型ＲＩ
Ｐプラズマスパッタ装置の略図であり１第２図は非晶質
水素化シリコンの膜形成速度と水素分圧の関係を示す図
である。 １はターゲット、２は基板、３は真空容器、５はアルゴ
ン導入ライン旭６は水素導入ライン１７はアルゴンガス
放出管−，８は水素ガス放出管。 特許出願人　　松下電器産業株式会社 曽４５ま

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、雰囲気ガスとして不活性ガスおよび水素ガスを含有
   する反応性スパッタ装置で反応性スパッタ法により基体
   上に水素化物を製造する方法において、上記装置内に不
   活性ガスおよび水素ガスを別系統で導入し、かつ不活性
   ガスを水素ガスよりもスパッタ用ターゲット近くに導入
   することを特徴とするターゲット材料の水素化物の製造
   法。 ２、ターゲット材料がケイ素、ゲルマニウム、錫、ガリ
   ウム、炭素またはカドミウムからなる材料である特許請
   求の範囲第１項記載の水素化物の製造法。