JPS62280371A - 機能性堆積膜の形成法及び装置 - Google Patents
機能性堆積膜の形成法及び装置Info
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
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- G03G5/02—Charge-receiving layers
- G03G5/04—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
- G03G5/08—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
- G03G5/082—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic and not being incorporated in a bonding material, e.g. vacuum deposited
- G03G5/08214—Silicon-based
- G03G5/08278—Depositing methods
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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】
3、発明の詳細な説明
〔発明の属する技術分野〕
本発明はシリコンを含有する堆積膜、とりわけ機能性膜
、殊に半導体デバイス、電子写真用ノ感光テバイス、画
像入力用のラインセンサー、撮像デバイスなどに用いる
アモルファス状するいは多結晶状等の非単結晶状のシリ
コン含有機能性堆積膜を形成するに好適な方法に関する
。
、殊に半導体デバイス、電子写真用ノ感光テバイス、画
像入力用のラインセンサー、撮像デバイスなどに用いる
アモルファス状するいは多結晶状等の非単結晶状のシリ
コン含有機能性堆積膜を形成するに好適な方法に関する
。
例、tば、アモルファスシリコン膜の形成には、真空蒸
着法、プラズマCVD法、CVD法、反応性スパッタリ
ング法、イオンブレーティング法、光CVD法などが試
みられており、一般的には、プラズマCVD法が広く用
いられ、企業化されている。
着法、プラズマCVD法、CVD法、反応性スパッタリ
ング法、イオンブレーティング法、光CVD法などが試
みられており、一般的には、プラズマCVD法が広く用
いられ、企業化されている。
百年ラアモルファスシリコンで構成される堆覆膜は電気
的、光学的特性及び、繰返し使用での疲労特性あるいは
使用環境特性、更には均一性、再現性を含めた生産性、
量産性の点において、更に総合的な特性の向上を図る余
地がある。
的、光学的特性及び、繰返し使用での疲労特性あるいは
使用環境特性、更には均一性、再現性を含めた生産性、
量産性の点において、更に総合的な特性の向上を図る余
地がある。
従来から一般化されているプラズマCVD法によるアモ
ルファスシリコン堆積膜の形成に於ての反応プロセスは
、従来のCVD法に比較してかなり複雑であり、その反
応機構も不明な点が少なくなかった。又、その堆積膜の
形成については、例えば、基体温度、導入ガスの流量と
比、形成時の圧力、高周波電力、電極構造、反応容器の
構造、排気速度、プラズマ発生方式など多くのパラメー
ターが存在して、これら多くのパラメーターの組合せに
よるため、時にはプラズマが不安定な状態になり、形成
された堆積膜に著しい悪影響を与えることが少なくなか
った。そのうえ、装置特有のパラメーターを装置ごとに
設定しなければならず、したがって製造条件を一般化す
ることがむずかしいのが実状であった。一方、アモルフ
ァスンリコン膜とじて電気的、光学的、光導電的乃至は
機械的特性の夫々を十分に満足させ得るものを発現させ
るためには、現状ではプラズマCVD法によって形成す
ることが最良とされている。
ルファスシリコン堆積膜の形成に於ての反応プロセスは
、従来のCVD法に比較してかなり複雑であり、その反
応機構も不明な点が少なくなかった。又、その堆積膜の
形成については、例えば、基体温度、導入ガスの流量と
比、形成時の圧力、高周波電力、電極構造、反応容器の
構造、排気速度、プラズマ発生方式など多くのパラメー
ターが存在して、これら多くのパラメーターの組合せに
よるため、時にはプラズマが不安定な状態になり、形成
された堆積膜に著しい悪影響を与えることが少なくなか
った。そのうえ、装置特有のパラメーターを装置ごとに
設定しなければならず、したがって製造条件を一般化す
ることがむずかしいのが実状であった。一方、アモルフ
ァスンリコン膜とじて電気的、光学的、光導電的乃至は
機械的特性の夫々を十分に満足させ得るものを発現させ
るためには、現状ではプラズマCVD法によって形成す
ることが最良とされている。
百年ら、堆積膜の応用用途によっては、大面積化、膜厚
均一化、膜品質の均一性を十分満足させ、しかも高速成
膜によって再現性のある量産化を図ねばならないため、
プラズマCVD法によるアモルファスシリコン堆積膜の
形成においては、量産装置に多大な設備投資が必要とな
り、またその量産の為の管理項目も複雑になって、管理
許容幅も狭くなり、装置の調整も微妙であることから、
これらのことが、今後改善すべき問題点として指摘され
ている。他方、通常のCVD法による従来の技術では、
高温を必要とし、実用可能な特性を有する堆積膜が得ら
れていなかった。
均一化、膜品質の均一性を十分満足させ、しかも高速成
膜によって再現性のある量産化を図ねばならないため、
プラズマCVD法によるアモルファスシリコン堆積膜の
形成においては、量産装置に多大な設備投資が必要とな
り、またその量産の為の管理項目も複雑になって、管理
許容幅も狭くなり、装置の調整も微妙であることから、
これらのことが、今後改善すべき問題点として指摘され
ている。他方、通常のCVD法による従来の技術では、
高温を必要とし、実用可能な特性を有する堆積膜が得ら
れていなかった。
上述の如く、アモルファスノリコン膜の形成に於て、そ
の実用可能な特性、均一性を維持させながら、低コスト
な装置で量産化できる形成方法を開発することが切望さ
れている。これ等のことは、他の機能性膜、例えば窒化
ンリコン膜、炭化シリコン膜、酸化ンリコン膜に於ても
同様なことがいえる。
の実用可能な特性、均一性を維持させながら、低コスト
な装置で量産化できる形成方法を開発することが切望さ
れている。これ等のことは、他の機能性膜、例えば窒化
ンリコン膜、炭化シリコン膜、酸化ンリコン膜に於ても
同様なことがいえる。
然るに出願人は、上述したプラズマCVD法の欠点を除
去すると共に、従来の形成方法によらない新規な堆積膜
形成法として下記の方法を先に提案した。
去すると共に、従来の形成方法によらない新規な堆積膜
形成法として下記の方法を先に提案した。
即ち、基体上に堆積膜を形成するための成膜空間内に、
ケイ素とハロゲンを含む化合物を分解することにより生
成される活性種と、該活性種と化学的相互作用をする、
成膜用の化学物質より生成される活性種とを夫々別々に
導入し、それら活性種を化学反応させることにより前記
基体上に堆積膜を形成せしめる方法である。
ケイ素とハロゲンを含む化合物を分解することにより生
成される活性種と、該活性種と化学的相互作用をする、
成膜用の化学物質より生成される活性種とを夫々別々に
導入し、それら活性種を化学反応させることにより前記
基体上に堆積膜を形成せしめる方法である。
そして出願人が先に提案した方法は、上記二種の活性種
を生成せしめる活性化空間と、堆積膜の形成を行う成膜
空間とを分離するものであることがら成膜の制御が容易
に行え高品質の堆積膜が効率的に形成できることから極
めて有用な方法である。
を生成せしめる活性化空間と、堆積膜の形成を行う成膜
空間とを分離するものであることがら成膜の制御が容易
に行え高品質の堆積膜が効率的に形成できることから極
めて有用な方法である。
ところでこの方法においては、活性化空間で生成される
活性種を成膜空間知効率的に輸送することが重要である
。そしてまたその際、活性種が輸送路の壁面で失活しな
いようにするため、該輸送路形成部材の選択が重要であ
る。こうしたことから、活性種の前記輸送路は、一般に
は石英又はテフロン部材で形成される。ところが、そう
した部材は高価であるのに加えて、強度面及び熱的耐久
性に難点があることから、前記輸送路を安価であって、
強度面及び熱的耐久性面について優れた材料で形成する
ことが課題としである。
活性種を成膜空間知効率的に輸送することが重要である
。そしてまたその際、活性種が輸送路の壁面で失活しな
いようにするため、該輸送路形成部材の選択が重要であ
る。こうしたことから、活性種の前記輸送路は、一般に
は石英又はテフロン部材で形成される。ところが、そう
した部材は高価であるのに加えて、強度面及び熱的耐久
性に難点があることから、前記輸送路を安価であって、
強度面及び熱的耐久性面について優れた材料で形成する
ことが課題としである。
本発明は、前記従来の堆積膜形成法の各種問題点を解決
し、出願人が先に提案した堆積膜形成法における前記課
題を解決して、形成される堆積膜の諸特性、成膜速度、
膜品質の均一化そして再現性の向上を図りながら、膜の
大面積化に適し、膜の生産性の向上及び量産化を容易に
達成することのできる機能性堆積膜の5提供することを
目的とするものである。
し、出願人が先に提案した堆積膜形成法における前記課
題を解決して、形成される堆積膜の諸特性、成膜速度、
膜品質の均一化そして再現性の向上を図りながら、膜の
大面積化に適し、膜の生産性の向上及び量産化を容易に
達成することのできる機能性堆積膜の5提供することを
目的とするものである。
本発明は、上記の本発明の目的を達成するものであって
、本発明により提供される機能性堆積膜の形成法は、基
体上に堆積膜を形成するための成膜空間内に、ケイ素原
子とハロゲン原子を含む化合物を分解することにより生
成される活性種(A)と、該活性種と化学的相互作用す
る成膜用の化学物質より生成される活性種(B)とをそ
れぞれ別々に導入し、それら活性種を化学反応せしめる
ことにより前記基体上に機能性堆積膜を形成するに際し
て、前記活性種(A)及び(B)のそれぞれの活性種を
生成せしめる活性種生成域の内壁に、それら活性種を生
成せしめるのに先立って、炭素又は炭化ケイ素層を形成
した後ハロゲン原子を含有する炭素化合物を含むガスに
よる放電プラズマ処理を行なうことを骨子とするもので
ある。
、本発明により提供される機能性堆積膜の形成法は、基
体上に堆積膜を形成するための成膜空間内に、ケイ素原
子とハロゲン原子を含む化合物を分解することにより生
成される活性種(A)と、該活性種と化学的相互作用す
る成膜用の化学物質より生成される活性種(B)とをそ
れぞれ別々に導入し、それら活性種を化学反応せしめる
ことにより前記基体上に機能性堆積膜を形成するに際し
て、前記活性種(A)及び(B)のそれぞれの活性種を
生成せしめる活性種生成域の内壁に、それら活性種を生
成せしめるのに先立って、炭素又は炭化ケイ素層を形成
した後ハロゲン原子を含有する炭素化合物を含むガスに
よる放電プラズマ処理を行なうことを骨子とするもので
ある。
そして上記構成の本発明の方法においては、堆積膜を形
成する為の成膜空間においてプラズマを生起させる代り
に、ケイ素とハロゲンを含む化合物を分解することによ
り生成される活性種(A)と成膜用の化学物質より生成
される活性種(B)との共存下に於いて、これ等による
化学的相互作用を生起させて形成される堆積膜は、放電
作用などによる悪影響を受けることはない。
成する為の成膜空間においてプラズマを生起させる代り
に、ケイ素とハロゲンを含む化合物を分解することによ
り生成される活性種(A)と成膜用の化学物質より生成
される活性種(B)との共存下に於いて、これ等による
化学的相互作用を生起させて形成される堆積膜は、放電
作用などによる悪影響を受けることはない。
また、本発明によれば、成膜空間の雰囲気温度、基体温
度を所望に従って任意に制御することにより、より安定
したCVD法とすることができる。
度を所望に従って任意に制御することにより、より安定
したCVD法とすることができる。
ところで、本発明の方法が従来のCVD法と違う点の1
つは、あらかじめ成膜空間とは異なる空間(以下、活性
化空間という)に於いて活性化された活性種を使用する
ことである。このことにより、従来のCVD法より成膜
速度を飛躍的に伸ばすことができ、加えて堆積膜形成の
際の基体温度も一層の低温化を図ることが可能になり、
膜品質の安定した堆積膜を工業的に大量に、しかも低コ
ストで提供できる。本発明では、成膜空間に導入される
活性化空間(A)からの活性種(A)は、生産性及び取
扱い易さなどの点から、その寿命が0.1秒以上、より
好ましくは1秒以上、最適には10秒以上あるものが、
所望に従って選択されて使用され、この活性種(A)の
構成要素が成膜空間で形成される堆積膜を構成する成分
を構成するものとなる。又、成膜用の化学物質は、活性
化空間(B)に於いて活性化エネルギーを作用されて活
性化されて、成膜空間に導入され、同時に活性化空間(
A)から導入され、形成される堆積膜の構成成分となる
構成要素を含む活性種(A)と化学的に相互作用する。
つは、あらかじめ成膜空間とは異なる空間(以下、活性
化空間という)に於いて活性化された活性種を使用する
ことである。このことにより、従来のCVD法より成膜
速度を飛躍的に伸ばすことができ、加えて堆積膜形成の
際の基体温度も一層の低温化を図ることが可能になり、
膜品質の安定した堆積膜を工業的に大量に、しかも低コ
ストで提供できる。本発明では、成膜空間に導入される
活性化空間(A)からの活性種(A)は、生産性及び取
扱い易さなどの点から、その寿命が0.1秒以上、より
好ましくは1秒以上、最適には10秒以上あるものが、
所望に従って選択されて使用され、この活性種(A)の
構成要素が成膜空間で形成される堆積膜を構成する成分
を構成するものとなる。又、成膜用の化学物質は、活性
化空間(B)に於いて活性化エネルギーを作用されて活
性化されて、成膜空間に導入され、同時に活性化空間(
A)から導入され、形成される堆積膜の構成成分となる
構成要素を含む活性種(A)と化学的に相互作用する。
その結果、所望の基体上に所望の堆積膜が容易に形成さ
れる。
れる。
本発明において、活性化空間(A)に導入されるケイ素
とハロゲンを含む化合物としては、例えば鎖状または環
状シラ/化合物の水素原子の一部乃至全部をハロゲン原
子で置換した化合物が用いられ、具体的には、例えば、
5luY2u+2(Uは1以上の整数、YはF 、 C
L 、 Br及びIより選択される少なくとも一種の元
素である。)で示される鎖状ハロゲン化ケイ素、5iv
Y2v(Vは3以上の整数、Yは前述の意味を有する。
とハロゲンを含む化合物としては、例えば鎖状または環
状シラ/化合物の水素原子の一部乃至全部をハロゲン原
子で置換した化合物が用いられ、具体的には、例えば、
5luY2u+2(Uは1以上の整数、YはF 、 C
L 、 Br及びIより選択される少なくとも一種の元
素である。)で示される鎖状ハロゲン化ケイ素、5iv
Y2v(Vは3以上の整数、Yは前述の意味を有する。
)で示される環状ハロゲン化ケイ素、5iuHXYy(
U及びYは前述の意味を有する。x+y=zu又は2u
+2である。)で示される鎖状化合物などが挙げられる
。
U及びYは前述の意味を有する。x+y=zu又は2u
+2である。)で示される鎖状化合物などが挙げられる
。
具体的には、例えばSiF4. (SjF2)5 、
(SiFz)6゜(S’rF2)< 、 5j2F6
、5i3Fs 、 SiHF3.5jH2F2゜5iC
L* 、 (SiCLz)s 、 SiBr4. (S
iBr2)s 、 5i2C4。
(SiFz)6゜(S’rF2)< 、 5j2F6
、5i3Fs 、 SiHF3.5jH2F2゜5iC
L* 、 (SiCLz)s 、 SiBr4. (S
iBr2)s 、 5i2C4。
5i2Br6 + 5iHC23* 5iHBr3.5
iHi:+ 、 5i2C23F3などのガス状態の又
は容易にガス化し得るものが挙げられる。
iHi:+ 、 5i2C23F3などのガス状態の又
は容易にガス化し得るものが挙げられる。
活性種(A)を生成させるためには、前記ケイ素とハロ
ゲンを含む化合物に加えて、必要に応じてケイ素単体等
他のケイ素化合物、水素、ハロゲン化合物(例えばF2
ガス、Ct2ガス、ガス化したBr2.h等)などを併
用することができる。
ゲンを含む化合物に加えて、必要に応じてケイ素単体等
他のケイ素化合物、水素、ハロゲン化合物(例えばF2
ガス、Ct2ガス、ガス化したBr2.h等)などを併
用することができる。
本発明において、活性化空間(A)で活性種(A)を生
成させる方法としては、各々の条件、装置を考慮してマ
イクロ波、RF、低周波、DC等の電気エネルギー、ヒ
ーター加熱、赤外線加熱等による熱エネルギー、光エネ
ルギーなどの活性化エネルギーが使用される。
成させる方法としては、各々の条件、装置を考慮してマ
イクロ波、RF、低周波、DC等の電気エネルギー、ヒ
ーター加熱、赤外線加熱等による熱エネルギー、光エネ
ルギーなどの活性化エネルギーが使用される。
上述したものに、活性化空間(A)で熱、光。
電気などの励起エネルギーを加えることにより、活性種
(A)が生成される。
(A)が生成される。
本発明の方法で用いられる活性化空間(B)に於いて、
活性種(B)を生成させる前記成膜用の化学物質として
は、水素ガス及び/又はハロゲン化合物(例えばF2ガ
ス、CLzガス、ガス化したBr2、I2等)が有利に
用いられる。また、これらの成膜用の化学物質に加えて
、例えばヘリウム、アルゴン、ネオン等の不活性ガスを
用いることもできる。これらの成膜用の化学物質の複数
を用いる場合には、予め混合して活性化学。
活性種(B)を生成させる前記成膜用の化学物質として
は、水素ガス及び/又はハロゲン化合物(例えばF2ガ
ス、CLzガス、ガス化したBr2、I2等)が有利に
用いられる。また、これらの成膜用の化学物質に加えて
、例えばヘリウム、アルゴン、ネオン等の不活性ガスを
用いることもできる。これらの成膜用の化学物質の複数
を用いる場合には、予め混合して活性化学。
間(B)内にガス状態で導入することもできるし、ある
いはこれらの成膜用の化学物質をガス状態で夫々独立し
た供給源から各個別に供給し、活性化空間(B)に導入
することもできるし、又夫々独立の活性化空間に導入し
て、夫々個別に活性化することもできる。
いはこれらの成膜用の化学物質をガス状態で夫々独立し
た供給源から各個別に供給し、活性化空間(B)に導入
することもできるし、又夫々独立の活性化空間に導入し
て、夫々個別に活性化することもできる。
本発明において、成膜空間に導入される前記活性種(’
A)と前記活性種(B)との量の割合は、成膜条件、活
性種の種類などで適宜所望に従って決められるが、好ま
しくは1o:1〜1:100(導入流量比)が適当であ
り、より好ましくは4:6〜1:10とされるのが望ま
しい。
A)と前記活性種(B)との量の割合は、成膜条件、活
性種の種類などで適宜所望に従って決められるが、好ま
しくは1o:1〜1:100(導入流量比)が適当であ
り、より好ましくは4:6〜1:10とされるのが望ま
しい。
また本発明の方法により形成される堆積膜は、成膜中又
は成膜後に不純物元素でドーピングすることが可能であ
る。使用する不純物元素としては、p型不純物として、
周期律表第■族Aの元素、例えばB 、 At、 Ga
、 In 、 TL等が好適なものとして挙げられ、
n型不純物としては、周期律表第V族Aの元素、例えば
P、As、Sb。
は成膜後に不純物元素でドーピングすることが可能であ
る。使用する不純物元素としては、p型不純物として、
周期律表第■族Aの元素、例えばB 、 At、 Ga
、 In 、 TL等が好適なものとして挙げられ、
n型不純物としては、周期律表第V族Aの元素、例えば
P、As、Sb。
Bi等が好適なものとして挙げられるが、特にB。
Ga 、 P 、 Sb等が最適である。ドーピングさ
れる不純物の量は、所望される電気的・光学的特性に応
じて適宜決定される。
れる不純物の量は、所望される電気的・光学的特性に応
じて適宜決定される。
かかる不純物元素を成分として含む物質(不純物導入用
物質)としては、常温常圧でガス状態であるから、ある
いは少なくとも活性化条件下で気体であり、適宜の気化
装置で容易に気化し得る化合物を選択するのが好ましい
。この様な化合物としては、PH3、P2H4、PF3
、 PFs 。
物質)としては、常温常圧でガス状態であるから、ある
いは少なくとも活性化条件下で気体であり、適宜の気化
装置で容易に気化し得る化合物を選択するのが好ましい
。この様な化合物としては、PH3、P2H4、PF3
、 PFs 。
PCl3 、 AsH3、ASF3 、 AsF5 、
A3Cl3 、 SbH3゜5bFs、 BF3.
BCl2. BBr3. B2H6,B4HIO,B5
H9゜BsHo 、 B6HIO、B6HI2 、 A
lCl2等を挙げることができる。不純物元素を含む化
合物は、1種用いても2種ツ、上併用してもよい。
A3Cl3 、 SbH3゜5bFs、 BF3.
BCl2. BBr3. B2H6,B4HIO,B5
H9゜BsHo 、 B6HIO、B6HI2 、 A
lCl2等を挙げることができる。不純物元素を含む化
合物は、1種用いても2種ツ、上併用してもよい。
不純物元素を成分として含む化合物は、ガス状態で直接
成膜空間内に導入しても差支えないし、或いは:予め活
性化空間(A)乃至は活性空間(B)、又は第3の活性
化空間(C)で活性化してその後、成膜空間に導入する
こともできる。
成膜空間内に導入しても差支えないし、或いは:予め活
性化空間(A)乃至は活性空間(B)、又は第3の活性
化空間(C)で活性化してその後、成膜空間に導入する
こともできる。
本発明において、活性化空間で生成された活性種全成膜
空間に輸送するだめの輸送管としては、A/−、Cu
、 Fe等の金属製又はステ/レス、しんちゅう等の合
金製、石英ガラス、パイレックスガラス、又は軟質ガラ
ス製、或いは炭素、ケイ素、At203等の焼結体製等
のものが使用可能である。そして本発明の方法にあって
は、輸送管と前記活性化空間を形成する域が同一のもの
であっても、又は別個のものであってもよい。
空間に輸送するだめの輸送管としては、A/−、Cu
、 Fe等の金属製又はステ/レス、しんちゅう等の合
金製、石英ガラス、パイレックスガラス、又は軟質ガラ
ス製、或いは炭素、ケイ素、At203等の焼結体製等
のものが使用可能である。そして本発明の方法にあって
は、輸送管と前記活性化空間を形成する域が同一のもの
であっても、又は別個のものであってもよい。
そしてそうした活性種生成域又は活性種輸送域の内壁面
の処理は例えば次のようにして行われる。即ち、活性種
生成域又は活性種輸送域の内壁面に炭素又は炭化ケイ素
化合物を、真空蒸着法、スパッタリング法、又は熱CV
D法等の手段により炭素又は炭化ケイ素化合物の層を形
成し、該域中を真空排気した後、ガス状のハロゲン原子
を含有する炭素化合物を導入し、直流、RF’又はマイ
クロ波放電により該域中に放電プラズマを生起させ、ハ
ロゲン原子を含有する炭素化合物のプラズマ分解物によ
り核酸の内壁面を処理することにより行われる。この方
法の他、次の方法によって行うこともできる。即ち、前
記方法において活性種生成域又は活性種輸送域中でプラ
ズマを生起させるところを、別個のプラズマ生成空間を
それら域に接続しておき、該プラズマ生成空間でハロゲ
ン原子を含有する炭素化合物をプラズマ分解し、その分
解生成物をそれら域に導入し、それら域の内壁面を処理
する。
の処理は例えば次のようにして行われる。即ち、活性種
生成域又は活性種輸送域の内壁面に炭素又は炭化ケイ素
化合物を、真空蒸着法、スパッタリング法、又は熱CV
D法等の手段により炭素又は炭化ケイ素化合物の層を形
成し、該域中を真空排気した後、ガス状のハロゲン原子
を含有する炭素化合物を導入し、直流、RF’又はマイ
クロ波放電により該域中に放電プラズマを生起させ、ハ
ロゲン原子を含有する炭素化合物のプラズマ分解物によ
り核酸の内壁面を処理することにより行われる。この方
法の他、次の方法によって行うこともできる。即ち、前
記方法において活性種生成域又は活性種輸送域中でプラ
ズマを生起させるところを、別個のプラズマ生成空間を
それら域に接続しておき、該プラズマ生成空間でハロゲ
ン原子を含有する炭素化合物をプラズマ分解し、その分
解生成物をそれら域に導入し、それら域の内壁面を処理
する。
前記・・ロゲン原子を含有′する炭素化合物としては、
例えば鎖状又は環状炭化水素の水素原子の一部乃至全部
をハロゲン原子で置換した化合物が用いられ、具体的に
は、例えば、 式:cny2n+2(nは1以上の整数
、YはF、CL。
例えば鎖状又は環状炭化水素の水素原子の一部乃至全部
をハロゲン原子で置換した化合物が用いられ、具体的に
は、例えば、 式:cny2n+2(nは1以上の整数
、YはF、CL。
Br又はIである。)で表わされる鎖状ハロゲン化炭素
、式’ CvY2y (vは3以上の整数、Yは前述
の意味を有する。)で表わされる環状ハロゲン化炭素、
式二〇nHXYy(n及びYは前述の意味を有する。x
+y=2n又は2n +2である。)で表わされる鎖状
又は環状化合物などが挙げられる。
、式’ CvY2y (vは3以上の整数、Yは前述
の意味を有する。)で表わされる環状ハロゲン化炭素、
式二〇nHXYy(n及びYは前述の意味を有する。x
+y=2n又は2n +2である。)で表わされる鎖状
又は環状化合物などが挙げられる。
具体的には例えばCF4 、 (CF2)5 、 (C
F2)6 。
F2)6 。
(CF2)4 、 C2F6 、C3F8 、 CHF
3. CH2F2 、 CCl2゜(CCtz)s 、
CBr4. (CBr2)s 、 C2C26、C2
Ct3F3などのガス状態の又は容易にガス化し得るも
のが挙げられる。
3. CH2F2 、 CCl2゜(CCtz)s 、
CBr4. (CBr2)s 、 C2C26、C2
Ct3F3などのガス状態の又は容易にガス化し得るも
のが挙げられる。
以下、実施例を挙げて本発明の方法の内容を更に詳しく
説明するが、本発明はそれら実施例により何ら限定され
るものではない。
説明するが、本発明はそれら実施例により何ら限定され
るものではない。
実施例1
第2図に示した装置を用い、以下の如き操作によってa
−8i(H,X)堆積膜を形成した。
−8i(H,X)堆積膜を形成した。
第1図において、101は成膜空間としての堆積室であ
り、内部の基体支持台102上に所望の基体103が載
置される。
り、内部の基体支持台102上に所望の基体103が載
置される。
104は基体加熱用のヒーターであり、該ヒーター10
4は、成膜処理前に基体104を加熱処理したり、成膜
後に、形成された膜の特性を一層向上させる為にアニー
ル処理したりする際に使用され、導線105を介して給
電され、発熱する。
4は、成膜処理前に基体104を加熱処理したり、成膜
後に、形成された膜の特性を一層向上させる為にアニー
ル処理したりする際に使用され、導線105を介して給
電され、発熱する。
成膜中は、該ヒーター104は駆動されない。
106乃至109は、ガス供給系であり、成膜用のガス
、及び必要に応じて用いられる不活性ガス、不純物元素
を成分とする化合物のガス、ハロゲン原子を含有する炭
素化合物ガス等、ガスの種類に応じて設けられる。これ
等のガスが標準状態に於いて液状のものを使用する場合
には、適宜の気化装置を具備させる。
、及び必要に応じて用いられる不活性ガス、不純物元素
を成分とする化合物のガス、ハロゲン原子を含有する炭
素化合物ガス等、ガスの種類に応じて設けられる。これ
等のガスが標準状態に於いて液状のものを使用する場合
には、適宜の気化装置を具備させる。
図中ガス供給系106乃至109の符合にaを付したの
は分岐管、bを付したのは流量計、Cを付したのは各流
量計の高圧側の圧力を計測する圧力計、d又はeを付し
たのは各気体流量を調整するためのバルブである。12
3は活性種(B)を生成するためと、・・ロゲン原子を
含有する炭素化合物をプラズマ分解するための活性化室
1’B)であり、活性化室123の周りには、活性種(
B’)を生成させるためと、ハロゲン原子を含有する炭
素化合物をプラズマ分解するための活性化エネルギーを
発生するマイクロ波プラズマ発生装置122が設けられ
ている。ガス導入管110より供給される活性種(B)
生成用の原料ガス、及びハロゲン原子を含有する炭素化
合物は、活性化室(B)内に於いて活性化されて生じた
活性種(B)及びハロゲン原子を含有する炭素化合物の
プラズマ分解物は導入管124を介して、成膜室101
内に導入される。111はガス圧力計である。
は分岐管、bを付したのは流量計、Cを付したのは各流
量計の高圧側の圧力を計測する圧力計、d又はeを付し
たのは各気体流量を調整するためのバルブである。12
3は活性種(B)を生成するためと、・・ロゲン原子を
含有する炭素化合物をプラズマ分解するための活性化室
1’B)であり、活性化室123の周りには、活性種(
B’)を生成させるためと、ハロゲン原子を含有する炭
素化合物をプラズマ分解するための活性化エネルギーを
発生するマイクロ波プラズマ発生装置122が設けられ
ている。ガス導入管110より供給される活性種(B)
生成用の原料ガス、及びハロゲン原子を含有する炭素化
合物は、活性化室(B)内に於いて活性化されて生じた
活性種(B)及びハロゲン原子を含有する炭素化合物の
プラズマ分解物は導入管124を介して、成膜室101
内に導入される。111はガス圧力計である。
図中112は活性化室(A)、113は電気炉、114
は固体81粒、115は活性種(A)の原料となる気体
状態のケイ素とハロゲンを含む化合物の導入管であり、
活性化室(A) 112で生成された活性種(A)は導
入管116を介して成膜室101内に導入される。11
7は、導入管116ヘハロゲン原子を含有する炭素化合
物のプラズマ分解物を導入するための導管である。また
118ハバルプであり、ハロゲン原子を含有する炭素化
合物のプラズマ分解物を導入管116へ流入せしめると
きのみ開にされ、成膜操作時には閉にされる。
は固体81粒、115は活性種(A)の原料となる気体
状態のケイ素とハロゲンを含む化合物の導入管であり、
活性化室(A) 112で生成された活性種(A)は導
入管116を介して成膜室101内に導入される。11
7は、導入管116ヘハロゲン原子を含有する炭素化合
物のプラズマ分解物を導入するための導管である。また
118ハバルプであり、ハロゲン原子を含有する炭素化
合物のプラズマ分解物を導入管116へ流入せしめると
きのみ開にされ、成膜操作時には閉にされる。
119は成膜室101内におけるガス流を示す。また、
120は排気パルプ、121は排気管である。
120は排気パルプ、121は排気管である。
本実施例においては、活性化室(活性種A用)112及
び活性化室(活性種B用)123は、石英ガラス製のも
のとし、導管116 、117及び124はアルミニウ
ム製のものとし、それら管の太さは全て30咽φにした
。
び活性化室(活性種B用)123は、石英ガラス製のも
のとし、導管116 、117及び124はアルミニウ
ム製のものとし、それら管の太さは全て30咽φにした
。
そして管116及び124については、それらの内壁に
熱CVD法により約1000 K厚のSF3層をあらか
じめ形成しておいた。
熱CVD法により約1000 K厚のSF3層をあらか
じめ形成しておいた。
成膜操作に先立って、排気装置(図示せず)を介して成
膜室、各反応室及び各導管を排気して約10= Tor
rに減圧した後、ガス供給ボンベ109よりCF4ガス
100 SCCMを導管110を介して活性化空間(B
)123中に導入した。活性化空間(B) 123に導
入されたCF4ば、マイクロ波プラズマ発生装置122
により分解され、その分解生成物CFn(n=1.2又
は3)は、管124及び管117を介して管116に導
入され、管116及び124の内壁面のプラズマ処理を
行った。この状態で30分間保持した後マイクロ波の印
加をとめ、CF4ガスの導入をとめた後、反応空間及び
成膜空間を大気圧にもどした後、コーニング7059ガ
ラス製基体103を、支持台102上に載置し、排気装
置(不図示)を用いて成膜室101内を排気し、約10
−”porrに減圧した。そして基体】03を支持台1
02に内蔵されたヒーターに通電して200℃に加熱し
た後、ガス供給用ボンベ106よりH2ガス150SC
CMをガス導入管110を介して活性化室(B) 12
3に導入した。活性化室(B’) 123内に導入され
たH2ガス等はマイクロ波プラズマ発生装置122によ
り活性化されて活性水素等とされ、導入管124を通じ
て、活性水素等を成膜室101に導入した。
膜室、各反応室及び各導管を排気して約10= Tor
rに減圧した後、ガス供給ボンベ109よりCF4ガス
100 SCCMを導管110を介して活性化空間(B
)123中に導入した。活性化空間(B) 123に導
入されたCF4ば、マイクロ波プラズマ発生装置122
により分解され、その分解生成物CFn(n=1.2又
は3)は、管124及び管117を介して管116に導
入され、管116及び124の内壁面のプラズマ処理を
行った。この状態で30分間保持した後マイクロ波の印
加をとめ、CF4ガスの導入をとめた後、反応空間及び
成膜空間を大気圧にもどした後、コーニング7059ガ
ラス製基体103を、支持台102上に載置し、排気装
置(不図示)を用いて成膜室101内を排気し、約10
−”porrに減圧した。そして基体】03を支持台1
02に内蔵されたヒーターに通電して200℃に加熱し
た後、ガス供給用ボンベ106よりH2ガス150SC
CMをガス導入管110を介して活性化室(B) 12
3に導入した。活性化室(B’) 123内に導入され
たH2ガス等はマイクロ波プラズマ発生装置122によ
り活性化されて活性水素等とされ、導入管124を通じ
て、活性水素等を成膜室101に導入した。
また他方、活性化室(A)102に固体S1粒114を
詰めて、電気炉113により加熱し、約1100℃に保
ち、Siを赤熱状態とし、そこへ導入管115を通じて
不図示のボンベよりS i F <を吹き込むことによ
り、活性種(A)としての5jFz”を生成させ、該S
!Fz ”を導入管116を経て、成膜室101・\導
入した。
詰めて、電気炉113により加熱し、約1100℃に保
ち、Siを赤熱状態とし、そこへ導入管115を通じて
不図示のボンベよりS i F <を吹き込むことによ
り、活性種(A)としての5jFz”を生成させ、該S
!Fz ”を導入管116を経て、成膜室101・\導
入した。
成膜室101内の圧力を0.4Torrに保ち、1,5
μm厚のa−3i(H,X)膜を形成した。その際の成
膜速度は26 X / sec、であった。
μm厚のa−3i(H,X)膜を形成した。その際の成
膜速度は26 X / sec、であった。
得られたa−8i(H,X)膜の試料を蒸着槽に入れ、
真空度10”Torrでクン型のAtギャップ電極(ギ
ャップ長250μ、巾51)を形成した後、印加電圧1
0Vの暗電流を測定したところ、暗導電率σd = 4
X 10−’ S/crnであり、また前記試料に1
mW/c屑のHe−Neンーザーを照射したところ、
導電率は5X10−’S/crnであった。
真空度10”Torrでクン型のAtギャップ電極(ギ
ャップ長250μ、巾51)を形成した後、印加電圧1
0Vの暗電流を測定したところ、暗導電率σd = 4
X 10−’ S/crnであり、また前記試料に1
mW/c屑のHe−Neンーザーを照射したところ、
導電率は5X10−’S/crnであった。
比較例1
実施例1において、活性種導入管116及び124の内
壁面に実施例1に於て行った処理を全く施さずに、成膜
操作したところ、成膜速度ば1^/sec、以下でa
−Si (H,X)膜が形成され、その暗導電率σd
= 8 X 10−’ s/crnであった。
壁面に実施例1に於て行った処理を全く施さずに、成膜
操作したところ、成膜速度ば1^/sec、以下でa
−Si (H,X)膜が形成され、その暗導電率σd
= 8 X 10−’ s/crnであった。
実施例2
活性種導入管116及び124をパイレックスガラス製
の30#uのものにし、それらの管内部に炭素棒を挿入
し、それら管の外周面銅パイプコイルを巻き、真空条件
下でのArガス雰囲気中で前記炭素棒スパッタリングし
、前記管の内壁面に炭素層を形成した後、11005C
CのC2F6ガスをそこに流入させ、30分間前記コイ
ルに13、56 MHzの高周波電力100Wを印加し
て該C2F5を励起種化して前記炭素層を処理した。
の30#uのものにし、それらの管内部に炭素棒を挿入
し、それら管の外周面銅パイプコイルを巻き、真空条件
下でのArガス雰囲気中で前記炭素棒スパッタリングし
、前記管の内壁面に炭素層を形成した後、11005C
CのC2F6ガスをそこに流入させ、30分間前記コイ
ルに13、56 MHzの高周波電力100Wを印加し
て該C2F5を励起種化して前記炭素層を処理した。
かくして内壁面処理した活性種導入管116及び124
を装置の所定位置にセットし、以後は実施例1と同様に
成膜操作してa−sl(n、X)膜を形成した。その際
、成膜速度ハ25^/ s e c、であった。
を装置の所定位置にセットし、以後は実施例1と同様に
成膜操作してa−sl(n、X)膜を形成した。その際
、成膜速度ハ25^/ s e c、であった。
得られた前記a−3i(H,X)について実施例1にお
けると同様に測定したところ、暗導電率σd=2xlo
−gS/crnで導電率は7 X 10−’ S/、z
であった。
けると同様に測定したところ、暗導電率σd=2xlo
−gS/crnで導電率は7 X 10−’ S/、z
であった。
実施例3
活性種導入管116及び124、そして活性化室(A)
102及び活性化室(B) 123を全てパイレック
スガラス製の30朋グのものにした。そしてそれらの内
壁面を、実施例2におけると同様の手法で5iC41を
スパッタリングしてSiC膜でコートした。
102及び活性化室(B) 123を全てパイレック
スガラス製の30朋グのものにした。そしてそれらの内
壁面を、実施例2におけると同様の手法で5iC41を
スパッタリングしてSiC膜でコートした。
活性種(A)について、前記活性化室(A)をマイクロ
波プラズマ発生装置に入れ、S iF4をそこに導入し
てマイクロ波プラズマにより活性化されるようにした。
波プラズマ発生装置に入れ、S iF4をそこに導入し
てマイクロ波プラズマにより活性化されるようにした。
前記装置において、前記活性化室(A) 102及び活
性化室(B) 123に、CF4ガスをそれぞれ110
05CC導入した。ついでマイクロ波電力を印加し、C
F4ガスの放電プラズマを生成した。
性化室(B) 123に、CF4ガスをそれぞれ110
05CC導入した。ついでマイクロ波電力を印加し、C
F4ガスの放電プラズマを生成した。
生成したCF4ガスのプラズマ分解物を前記活性種導入
管116及び124に導き、それら管の内壁面上のSi
C膜を該分解物で30分間処理した。
管116及び124に導き、それら管の内壁面上のSi
C膜を該分解物で30分間処理した。
その後、コーニング7059ガラス製基体103を加熱
ヒーター104により200℃に加熱し、活性化室(A
) 102にSiF2ガスを50SCCM通人し、20
0Wのマイクロ波電力印加の下で活性化室(A)102
内に活性種(A)としての5iFn’ (n=1 、2
゜3)を生成せしめた。また活性化室(B) 103に
は、H2ガスを150SCCM通人し、600Wのマイ
クロ波電力印加の下で活性化室(B) 103内に活性
種(B)としてのHをを生成せしめた。これら二種の活
性種は、成膜室内に導入管124及び116を介して導
入され、成膜操作に付された。10分間の成膜操作後、
基体103上に1.8μI厚のa −Si (H,X)
膜が形成された。
ヒーター104により200℃に加熱し、活性化室(A
) 102にSiF2ガスを50SCCM通人し、20
0Wのマイクロ波電力印加の下で活性化室(A)102
内に活性種(A)としての5iFn’ (n=1 、2
゜3)を生成せしめた。また活性化室(B) 103に
は、H2ガスを150SCCM通人し、600Wのマイ
クロ波電力印加の下で活性化室(B) 103内に活性
種(B)としてのHをを生成せしめた。これら二種の活
性種は、成膜室内に導入管124及び116を介して導
入され、成膜操作に付された。10分間の成膜操作後、
基体103上に1.8μI厚のa −Si (H,X)
膜が形成された。
得られた前記a−8i(H,X)膜について実施例1に
おけると同様に測定したところ、暗導電率σd=8X1
0−”S/crnであり、導電率ばlXl0−’S/a
nであった。
おけると同様に測定したところ、暗導電率σd=8X1
0−”S/crnであり、導電率ばlXl0−’S/a
nであった。
実施例4
実施例3において、基体温度を350℃とし、SiF4
のガス流景を25SCCMとし、H2ガス流量を40S
CCMとして成膜したところ、活性種の成膜室101に
導入後20分後に7000人厚のSi(H,l堆積膜が
形成された。
のガス流景を25SCCMとし、H2ガス流量を40S
CCMとして成膜したところ、活性種の成膜室101に
導入後20分後に7000人厚のSi(H,l堆積膜が
形成された。
得られた堆積膜のX線回折パターンをとったところ、粒
径約700Xで結晶化していることがわかった。
径約700Xで結晶化していることがわかった。
本発明の堆積膜形成法によれば、形成される膜に所望さ
れる電気的、光学的、光導電的及び機械的特性が向上し
、しかも基体を高温に保持することなく高速成膜が可能
となる。また、成膜における再現性が向上し、膜品質の
向上と膜質の均一化が可能になると共に、膜の大面積化
に有利であり、膜の生産性の向上並びに量産化を容易に
達成することができる。更に、使用する成膜装置につい
ては安価な材料で構成できるので装置コストを低減でき
る。更にまた、低温において安価な基板上に結晶質シリ
コン膜を形成できる効果もある。
れる電気的、光学的、光導電的及び機械的特性が向上し
、しかも基体を高温に保持することなく高速成膜が可能
となる。また、成膜における再現性が向上し、膜品質の
向上と膜質の均一化が可能になると共に、膜の大面積化
に有利であり、膜の生産性の向上並びに量産化を容易に
達成することができる。更に、使用する成膜装置につい
ては安価な材料で構成できるので装置コストを低減でき
る。更にまた、低温において安価な基板上に結晶質シリ
コン膜を形成できる効果もある。
第1図は、本発明の機能性堆積膜の形成法を実施するに
使用する装置例の構成を説明するための模式図である。 図において、 101・・・成膜室、102・・・基体支持台、103
・・・基体、104・・・加熱用ヒーター、105・・
・導線、106 、107 、108 、109・・・
ガス供給ボンベ、110・・・ガス導入管、111・・
・ガス圧力計、112・・・活性化室(活性種(A)用
)、113・・・電気炉、114・・・固体81粒、1
15・・・活性種(A)用化合物導入管、116・・・
活性種(A)用導管、117 、124・・・活性種(
B)用導管、118・・・バルブ、119・・・成膜室
におけるガス流、120・・・排気バルブ、121・・
・排気管、122・・・マイクロ波プラズマ発生装置、
123・・・活性化室(活性種(B)用)。
使用する装置例の構成を説明するための模式図である。 図において、 101・・・成膜室、102・・・基体支持台、103
・・・基体、104・・・加熱用ヒーター、105・・
・導線、106 、107 、108 、109・・・
ガス供給ボンベ、110・・・ガス導入管、111・・
・ガス圧力計、112・・・活性化室(活性種(A)用
)、113・・・電気炉、114・・・固体81粒、1
15・・・活性種(A)用化合物導入管、116・・・
活性種(A)用導管、117 、124・・・活性種(
B)用導管、118・・・バルブ、119・・・成膜室
におけるガス流、120・・・排気バルブ、121・・
・排気管、122・・・マイクロ波プラズマ発生装置、
123・・・活性化室(活性種(B)用)。
Claims (2)
- (1)基体上に堆積膜を形成するための成膜空間内に、
ケイ素とハロゲンを含む化合物を分解することにより生
成される活性種と、該活性種と化学的相互作用をする、
成膜用の化学物質より生成される活性種とを夫々別々に
導入して両者を化学反応せしめて前記基体上に機能性堆
積膜を形成するに際して、前記二種の活性種のそれぞれ
を生成せしめる活性種生成域又は/及び活性種輸送域の
内壁面に活性種を生成せしめるに先立って炭素又は炭化
ケイ素層を形成した後ハロゲン原子を含有する炭素化合
物を含むガスによる放電プラズマ処理を行なうことを特
徴とする機能性堆積膜の形成法。 - (2)二種の活性種を個々に生成するための二つの活性
種生成室とそれら活性種を個々に輸送するための輸送管
と成膜室とを有する機能性堆積膜形成用装置であって、
前記活性種生成室又は/及び前記輸送管の内壁面が炭素
又は炭化ケイ素で構成されていることを特徴とする機能
性堆積膜形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12222086A JPS62280371A (ja) | 1986-05-29 | 1986-05-29 | 機能性堆積膜の形成法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12222086A JPS62280371A (ja) | 1986-05-29 | 1986-05-29 | 機能性堆積膜の形成法及び装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62280371A true JPS62280371A (ja) | 1987-12-05 |
Family
ID=14830522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12222086A Pending JPS62280371A (ja) | 1986-05-29 | 1986-05-29 | 機能性堆積膜の形成法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62280371A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04325681A (ja) * | 1991-04-26 | 1992-11-16 | Ngk Insulators Ltd | セラミックス焼結体の製造方法および製造装置 |
-
1986
- 1986-05-29 JP JP12222086A patent/JPS62280371A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04325681A (ja) * | 1991-04-26 | 1992-11-16 | Ngk Insulators Ltd | セラミックス焼結体の製造方法および製造装置 |
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