JPS61284918A - プラズマ化学気相成長装置 - Google Patents
プラズマ化学気相成長装置Info
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- JPS61284918A JPS61284918A JP12866385A JP12866385A JPS61284918A JP S61284918 A JPS61284918 A JP S61284918A JP 12866385 A JP12866385 A JP 12866385A JP 12866385 A JP12866385 A JP 12866385A JP S61284918 A JPS61284918 A JP S61284918A
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- Japan
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- substrate
- electrode
- electrode plate
- anode electrode
- thin film
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
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】
〈産業上の利用分野〉
本発明は高周波プラズマ化学気相成長装置（Ｐ−ＣＶＤ
装置）に関し、特に薄膜等の高速成長を行ないつつ薄膜
等の膜質向上及び薄膜半導体素子等における界面特性の
改良を可能とするｐ−ｃｖ。
装置）に関し、特に薄膜等の高速成長を行ないつつ薄膜
等の膜質向上及び薄膜半導体素子等における界面特性の
改良を可能とするｐ−ｃｖ。
Ｄ装置に関する。
〈従来の技術〉
最近、ＲＦグロー放電を用いたｐ−ＣＶＤ装置において
、サブストレイト・チューニング方法を応用することに
より薄膜（例えばアモルファス・シリコン薄膜）の高速
成長の可能性が示唆された。
、サブストレイト・チューニング方法を応用することに
より薄膜（例えばアモルファス・シリコン薄膜）の高速
成長の可能性が示唆された。
第２図はサブストレイト・チューニング系ｐ−ＣＶＤ装
置の模式図である。反応室１へ高周波電源２からマツチ
ングボックス３を介して動作電流が供給される。また片
端が接地されたサブストレイトチューニング用可変イン
ダクタ４が反応室１に付設されている。反応室１の内部
にはヒータ６が配設され、アースシールド７が周囲に張
設されている。基板８は反応室１内で高周波電源２に接
続されたＲＦＣカソード）電極９と上記可変インダクタ
４の他方端に接続されたアノード電極１０の間に配設さ
れる。尚、図中５は絶縁ヌベーサである。
置の模式図である。反応室１へ高周波電源２からマツチ
ングボックス３を介して動作電流が供給される。また片
端が接地されたサブストレイトチューニング用可変イン
ダクタ４が反応室１に付設されている。反応室１の内部
にはヒータ６が配設され、アースシールド７が周囲に張
設されている。基板８は反応室１内で高周波電源２に接
続されたＲＦＣカソード）電極９と上記可変インダクタ
４の他方端に接続されたアノード電極１０の間に配設さ
れる。尚、図中５は絶縁ヌベーサである。
ある。
上記ｐ−ＣＶＤ装置において、上記可変インダクタ４は
Ｌ＝０であシ、アノード電極１０は接地電位に落とされ
ている。ヒータ６で基板８を加熱しなからＲＦ電極９へ
高周波電源２よシ必要な電力を供給し、基板８上に薄膜
を堆積させる。この際、プラズマの空間的インピーダン
ス全制御することによシ、反応室１の壁に流出する放電
々流を抑え、基板８側に流れる放電々流を増加させるこ
とで基板８近傍の活性種の著しい増大を図シ、基板８に
デポジット（堆積）する薄膜の高速成長を可能とする。
Ｌ＝０であシ、アノード電極１０は接地電位に落とされ
ている。ヒータ６で基板８を加熱しなからＲＦ電極９へ
高周波電源２よシ必要な電力を供給し、基板８上に薄膜
を堆積させる。この際、プラズマの空間的インピーダン
ス全制御することによシ、反応室１の壁に流出する放電
々流を抑え、基板８側に流れる放電々流を増加させるこ
とで基板８近傍の活性種の著しい増大を図シ、基板８に
デポジット（堆積）する薄膜の高速成長を可能とする。
この装置によれば、薄膜の高速成長というメリット以外
に膜の均一性向上あるいは反応室壁からの汚染の低減と
いう期待も持たれる。しかしながら、このような方法で
作製された例えばアモルファス・シリコン薄膜は、光導
電率と暗導電率が低速成長膜に比較して共に一桁程度低
下するといった現象を呈し、膜質の低下が認められる。
に膜の均一性向上あるいは反応室壁からの汚染の低減と
いう期待も持たれる。しかしながら、このような方法で
作製された例えばアモルファス・シリコン薄膜は、光導
電率と暗導電率が低速成長膜に比較して共に一桁程度低
下するといった現象を呈し、膜質の低下が認められる。
また基板８上に成膜される高速成長膜のアモルファス・
シリコン膜中での水素原子とシリコン原子との結合状態
は、上記ｐ−ＣＶＤ装置（カソード電極９には通常、負
の自己バイアスがかかっている）におけるカソード電極
９上に形成される膜と同様の結合状態を呈していること
から、第２図のようなシステムにおける高速成長膜では
成長時にかなシのイオン種による衝撃が与えられている
ものと予想される。
シリコン膜中での水素原子とシリコン原子との結合状態
は、上記ｐ−ＣＶＤ装置（カソード電極９には通常、負
の自己バイアスがかかっている）におけるカソード電極
９上に形成される膜と同様の結合状態を呈していること
から、第２図のようなシステムにおける高速成長膜では
成長時にかなシのイオン種による衝撃が与えられている
ものと予想される。
以下、第３図及び第４図を用いて第２図のようなシステ
ムにおける上述のイオン種による衝撃エネルギーの目安
となる基板表面にかかるＤＣ（直流）電圧について考察
する。第３図は第２図に示すシステムの等価回路図であ
シ、Ｚｌ は基板表面シース・インピーダンス、Ｚｘは
サブストレイト・チューニング回路系インピーダンス、
Ｚ１＋Ｚｘ＝７２は基板側インピーダンス、ｚ３は反応
室壁表面シースインピーダンス、Ｚ５はＲＦ電極表面シ
ーヌインピーダンス、Ｚ６はＲＦ電極側外部インピーダ
ンス、２５＋２．＝２４はＲＦｔ極側インピーダンスを
それぞれ表わしている。
ムにおける上述のイオン種による衝撃エネルギーの目安
となる基板表面にかかるＤＣ（直流）電圧について考察
する。第３図は第２図に示すシステムの等価回路図であ
シ、Ｚｌ は基板表面シース・インピーダンス、Ｚｘは
サブストレイト・チューニング回路系インピーダンス、
Ｚ１＋Ｚｘ＝７２は基板側インピーダンス、ｚ３は反応
室壁表面シースインピーダンス、Ｚ５はＲＦ電極表面シ
ーヌインピーダンス、Ｚ６はＲＦ電極側外部インピーダ
ンス、２５＋２．＝２４はＲＦｔ極側インピーダンスを
それぞれ表わしている。
一般にシース（プラズマと接するＲＦ電極、アノード電
極、反応室壁表面に現われる正電荷の多い通常暗くみえ
る部分）間にかかる電圧Ｖ。をＶ０＝ Ｖ ＋ ｖｓｉ
ｎ ｗｔ・・・・・・・（１）の形に仮定すれば、接地
電位から測った基板表面のＤＣバイアス電圧ｖＩは、プ
ラズマ−反応室壁間シースのＲＦ電圧ｖ３ とプラズマ
−基板間シースのＲＦ電圧ｖ２を用いて近似的に次式で
表わされる。
極、反応室壁表面に現われる正電荷の多い通常暗くみえ
る部分）間にかかる電圧Ｖ。をＶ０＝ Ｖ ＋ ｖｓｉ
ｎ ｗｔ・・・・・・・（１）の形に仮定すれば、接地
電位から測った基板表面のＤＣバイアス電圧ｖＩは、プ
ラズマ−反応室壁間シースのＲＦ電圧ｖ３ とプラズマ
−基板間シースのＲＦ電圧ｖ２を用いて近似的に次式で
表わされる。
ＶｌさＶ３−ｖ２ ＝１２）
この式よシ基板表面のＤＣバイアス電圧はｖ３゜ｖ２の
大きさによって正にも負にもなり得ることがわかるか、
特に第２図のサブストレイト・チューニング用可変イン
ダクタ４を変化させ、基板表面シースの容量成分Ｃ（第
３図の右上図）と直列共振の条件を満足させた時（この
時、最も高速成長となることは実験的に見い出されてい
る）にはＲＦ雷電流ほとんどは基板側に流れるので、金
板りにシースのインピーダンスがそれにかかる電圧に依
存しないとすれば’Ｉ’３ ＜Ｖｌの関係に近づきＶ、
（Ｏの傾向が推察される。しかしながら、一般には（２
）式のｖｌは第３図に図示した各シースのインピーダン
スを用いて と表わされ、各インピーダンスは、まだシース？［圧の
関数でもあって解析的に解くことは難しい。
大きさによって正にも負にもなり得ることがわかるか、
特に第２図のサブストレイト・チューニング用可変イン
ダクタ４を変化させ、基板表面シースの容量成分Ｃ（第
３図の右上図）と直列共振の条件を満足させた時（この
時、最も高速成長となることは実験的に見い出されてい
る）にはＲＦ雷電流ほとんどは基板側に流れるので、金
板りにシースのインピーダンスがそれにかかる電圧に依
存しないとすれば’Ｉ’３ ＜Ｖｌの関係に近づきＶ、
（Ｏの傾向が推察される。しかしながら、一般には（２
）式のｖｌは第３図に図示した各シースのインピーダン
スを用いて と表わされ、各インピーダンスは、まだシース？［圧の
関数でもあって解析的に解くことは難しい。
第４図は、上述の考え方でＩＢＭのＫｅｌｌｅｒらによ
って数値解析された例を示す説明図である。図には上述
した基板表面のＤＣバイアス電圧■１の他、プラズマＤ
Ｃ電圧ｖ３さらにイオン種の基板表面を衝撃する際のエ
ネルギーの目安となるＤＣ電圧Ｖ２ （＝Ｖ３＋ｌＶＩ
＋ ）も示した。この図より、基板側のインピーダンス
が増加するにつれて基板表面のＤＣバイアス電圧ｖ１は
負に増大し、又イオン種の衝撃エネルギーの目安となる
Ｖ２も同様の傾向を示し、特に直列共振時に対応すると
ころでピークに達する。従来のサブストレイト・チュー
ニング方式を適用しない系（Ｚ２＝Ｏに対応）に比べて
、第２図のシヌテムで高速成長させた膜はかなシイオン
衝撃をうけていることがわかる。
って数値解析された例を示す説明図である。図には上述
した基板表面のＤＣバイアス電圧■１の他、プラズマＤ
Ｃ電圧ｖ３さらにイオン種の基板表面を衝撃する際のエ
ネルギーの目安となるＤＣ電圧Ｖ２ （＝Ｖ３＋ｌＶＩ
＋ ）も示した。この図より、基板側のインピーダンス
が増加するにつれて基板表面のＤＣバイアス電圧ｖ１は
負に増大し、又イオン種の衝撃エネルギーの目安となる
Ｖ２も同様の傾向を示し、特に直列共振時に対応すると
ころでピークに達する。従来のサブストレイト・チュー
ニング方式を適用しない系（Ｚ２＝Ｏに対応）に比べて
、第２図のシヌテムで高速成長させた膜はかなシイオン
衝撃をうけていることがわかる。
従来のｐ−ＣＶＤ装置のカソード電極上の膜と類似する
所以である。
所以である。
〈発明の目的〉
本発明は上述の問題点に鑑み薄膜の高速成長を維持しつ
つ上記の如きイオン種によるダメージを回避することが
できるｐ−ＣＶＤ装置を提供することを目的とする。
つ上記の如きイオン種によるダメージを回避することが
できるｐ−ＣＶＤ装置を提供することを目的とする。
〈実施例〉
以上、本発明の１実施例について第１図を参照しながら
詳説する。
詳説する。
反応室１は従来同様に高周波電源２に接続されておシ、
マツチングボックス３を介して高周波電力が供給される
。反応室１内にはヒータ６が設けられ、その直下に基板
８がプレート状のアノード電極１０に保持されて装着さ
れる。この基板８はアノード電極１０と高周波電源２に
接続されたプレート状のＲＦ（カソード）電極９に挾ま
れた位置に配置される。ＲＦ電極９にはマツチングボッ
クス３の開閉制御により高周波電源２よシ高周波電圧が
印加される。ＲＦ電極９とアノード電極１０は反応室１
に絶縁スペーサ５を介して固定されており、反応室１周
囲はアースシールド７が張設されている。絶縁スペーサ
５は各電極９，１０とアースシールド７を絶縁する。基
板８の直下には第３電極として網目状金属（メツシュ）
電極板１１が挿入されておシ、この網目状金属電極板１
１は反応室１の側壁の端子１２を介してサブストレイト
チューニング用可変インダクタ４の片端に接続され、該
可変インダクタ４の他方端は接地されている。尚、アノ
ード電極１０は外部の可変ＤＣ（直流）電源１３に接続
されている。
マツチングボックス３を介して高周波電力が供給される
。反応室１内にはヒータ６が設けられ、その直下に基板
８がプレート状のアノード電極１０に保持されて装着さ
れる。この基板８はアノード電極１０と高周波電源２に
接続されたプレート状のＲＦ（カソード）電極９に挾ま
れた位置に配置される。ＲＦ電極９にはマツチングボッ
クス３の開閉制御により高周波電源２よシ高周波電圧が
印加される。ＲＦ電極９とアノード電極１０は反応室１
に絶縁スペーサ５を介して固定されており、反応室１周
囲はアースシールド７が張設されている。絶縁スペーサ
５は各電極９，１０とアースシールド７を絶縁する。基
板８の直下には第３電極として網目状金属（メツシュ）
電極板１１が挿入されておシ、この網目状金属電極板１
１は反応室１の側壁の端子１２を介してサブストレイト
チューニング用可変インダクタ４の片端に接続され、該
可変インダクタ４の他方端は接地されている。尚、アノ
ード電極１０は外部の可変ＤＣ（直流）電源１３に接続
されている。
反応室１内を真空ポンプ（図示せず）で排気し、ヒータ
６で基板８を所定温度に加熱した後、ＲＦ電衝９へ高周
波動作電力を供給し、ＲＦ電極９とアノード電極１０間
で電圧に応じたプラズマを発生させながらその空間的イ
ンピーダンスを制御し、前述したサプヌトレイトチュー
ニング法で基板８上に例工ばアモルファヌシリコンの薄
膜を気相成長させる。サブストレイト・チューニング法
において気相成長を高速ならしめる要因は前述した如く
放電電流の大部分を基板側へ流し基板近傍における活性
種密度を増大させたことにある。本実施例ではアノード
電極１０に保持された基板８の前面に網目状金属電極板
１１を設け、これを反応室１壁と絶縁化されている端子
１２を介してサブストレイト・チューニング用可変イン
ダクタ４に接続している。従って、この網目状金属電極
板１１とインダクタンヌ値が調整可能なインダクタ（コ
イル）４によシプラズマの空間的インピーダンスを制御
することができ、基板８近傍の活性種密度を適宜コント
ロールする。次にこのようにして基板８近傍に増大した
活性種のうち、イオン種による成長薄膜及び下地の素子
等へのダメージを軽減せしめるために絶縁スペーサ５に
よって反応室１壁と絶縁化されているアノード電極１０
に可変ＤＣ電源１３からバイアス電圧を印加し、アノー
ド電極１０に保持された基板８に飛来するイオン種のエ
ネルギーを制御する。可変インダクタ４と可変ＤＣ電源
１３を適宜の値に調整しなからＲＦ電極９とアノード電
極１０間でプラズマ放電させることによって、基板８上
にイオン種のダメージの少ないアモルファヌシリコン薄
膜を高速成長させることができる。
６で基板８を所定温度に加熱した後、ＲＦ電衝９へ高周
波動作電力を供給し、ＲＦ電極９とアノード電極１０間
で電圧に応じたプラズマを発生させながらその空間的イ
ンピーダンスを制御し、前述したサプヌトレイトチュー
ニング法で基板８上に例工ばアモルファヌシリコンの薄
膜を気相成長させる。サブストレイト・チューニング法
において気相成長を高速ならしめる要因は前述した如く
放電電流の大部分を基板側へ流し基板近傍における活性
種密度を増大させたことにある。本実施例ではアノード
電極１０に保持された基板８の前面に網目状金属電極板
１１を設け、これを反応室１壁と絶縁化されている端子
１２を介してサブストレイト・チューニング用可変イン
ダクタ４に接続している。従って、この網目状金属電極
板１１とインダクタンヌ値が調整可能なインダクタ（コ
イル）４によシプラズマの空間的インピーダンスを制御
することができ、基板８近傍の活性種密度を適宜コント
ロールする。次にこのようにして基板８近傍に増大した
活性種のうち、イオン種による成長薄膜及び下地の素子
等へのダメージを軽減せしめるために絶縁スペーサ５に
よって反応室１壁と絶縁化されているアノード電極１０
に可変ＤＣ電源１３からバイアス電圧を印加し、アノー
ド電極１０に保持された基板８に飛来するイオン種のエ
ネルギーを制御する。可変インダクタ４と可変ＤＣ電源
１３を適宜の値に調整しなからＲＦ電極９とアノード電
極１０間でプラズマ放電させることによって、基板８上
にイオン種のダメージの少ないアモルファヌシリコン薄
膜を高速成長させることができる。
以上の如き装置溝造を具備することによシ、薄膜の高速
成長を維持しつつ膜質の向上及び薄膜半導体素子等にお
ける界面特性の改良を図ることが可能となる。尚、基板
８と網目状電極板１１との距離は成長速度と膜質あるい
は界面特性等を考慮して適宜決定する。第３電極となる
網目状金属電極板１１は網目状以外に櫛歯状板、多孔性
板その他の気流が透過し得い形状の電極板としてもよい
。
成長を維持しつつ膜質の向上及び薄膜半導体素子等にお
ける界面特性の改良を図ることが可能となる。尚、基板
８と網目状電極板１１との距離は成長速度と膜質あるい
は界面特性等を考慮して適宜決定する。第３電極となる
網目状金属電極板１１は網目状以外に櫛歯状板、多孔性
板その他の気流が透過し得い形状の電極板としてもよい
。
〈発明の効果〉
以上詳説した如く、本発明によればプラズマＣ。
ＶＤ法によシ基板上に効率良く薄膜を成長させることが
でき、また得られる薄膜は膜質が良好で半導体素子とし
て使用した場合に素子特性の優れた安定なものとなる。
でき、また得られる薄膜は膜質が良好で半導体素子とし
て使用した場合に素子特性の優れた安定なものとなる。
第１図は本発明の１実施例を示すｐ−ＣＶＤ装置の模式
構成図である。 第２図は従来のｐ−ＣＶＤ装置を示す模式構成図である
。 第３図は第２図に示すｐ−ＣＶＤ装置の等価回路図であ
る。 第４図は第２図に示すｐ−ＣＶＤ装置における゛各種電
圧値の数値計算結果を示す説明図である。 １・・・反応室 ２・・・高周波電源 ３・・・マ
ツチングボックス ４・・・可変インダクタ ５・
・・絶縁ヌベーサ ６・・・ヒータ ７・・・アー
ヌシールド ８・・・基板 ９・・・ＲＦ電極
１０・・・アノード電極 １１・・・網目状金属電極
板１２・・・端子 １３・・・可変ＤＣ電源代理人
弁理士 福 士 愛 彦（他２名）：＄２ 図 ＄ ２ 図ｅ糸１ぐちげる数Ｉｉ計鴛イク１１第４ 図
構成図である。 第２図は従来のｐ−ＣＶＤ装置を示す模式構成図である
。 第３図は第２図に示すｐ−ＣＶＤ装置の等価回路図であ
る。 第４図は第２図に示すｐ−ＣＶＤ装置における゛各種電
圧値の数値計算結果を示す説明図である。 １・・・反応室 ２・・・高周波電源 ３・・・マ
ツチングボックス ４・・・可変インダクタ ５・
・・絶縁ヌベーサ ６・・・ヒータ ７・・・アー
ヌシールド ８・・・基板 ９・・・ＲＦ電極
１０・・・アノード電極 １１・・・網目状金属電極
板１２・・・端子 １３・・・可変ＤＣ電源代理人
弁理士 福 士 愛 彦（他２名）：＄２ 図 ＄ ２ 図ｅ糸１ぐちげる数Ｉｉ計鴛イク１１第４ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、高周波電極プレートとアノード電極プレートとの間
に配置した多孔性金属板を第３電極とし、該第３電極と
アースとの間にインダクタンス値が調整可能なインダク
ター（コイル）を接続することによってアラズマ放電の
空間的インピーダンスを制御し、前記第３電極と前記ア
ノード電極プレート間に位置する基板上に気相成長層を
得ることを特徴とするプラズマ化学気相成長装置。 ２、アノード電極プレートとアースとの間に電圧可変の
直流バイアス用電源を接続した特許請求の範囲第１項記
載のプラズマ化学気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12866385A JPS61284918A (ja) | 1985-06-11 | 1985-06-11 | プラズマ化学気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12866385A JPS61284918A (ja) | 1985-06-11 | 1985-06-11 | プラズマ化学気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61284918A true JPS61284918A (ja) | 1986-12-15 |
Family
ID=14990366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12866385A Pending JPS61284918A (ja) | 1985-06-11 | 1985-06-11 | プラズマ化学気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61284918A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5468955A (en) * | 1994-12-20 | 1995-11-21 | International Business Machines Corporation | Neutral beam apparatus for in-situ production of reactants and kinetic energy transfer |
| US6057005A (en) * | 1996-12-12 | 2000-05-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of forming semiconductor thin film |
| KR100824171B1 (ko) | 2005-11-01 | 2008-04-21 | 어플라이드 머티리얼스, 인코포레이티드 | 새로운 박막 특성을 획득하기 위한 ｐｅｃｖｄ 방전 소스의전력 및 전력 관련 함수의 변조 방법 및 시스템 |
-
1985
- 1985-06-11 JP JP12866385A patent/JPS61284918A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5468955A (en) * | 1994-12-20 | 1995-11-21 | International Business Machines Corporation | Neutral beam apparatus for in-situ production of reactants and kinetic energy transfer |
| US6057005A (en) * | 1996-12-12 | 2000-05-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of forming semiconductor thin film |
| KR100824171B1 (ko) | 2005-11-01 | 2008-04-21 | 어플라이드 머티리얼스, 인코포레이티드 | 새로운 박막 특성을 획득하기 위한 ｐｅｃｖｄ 방전 소스의전력 및 전력 관련 함수의 변조 방법 및 시스템 |
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