JPS6299466A - 堆積膜形成法 - Google Patents

堆積膜形成法

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JPS6299466A
JPS6299466A JP60238902A JP23890285A JPS6299466A JP S6299466 A JPS6299466 A JP S6299466A JP 60238902 A JP60238902 A JP 60238902A JP 23890285 A JP23890285 A JP 23890285A JP S6299466 A JPS6299466 A JP S6299466A
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gas
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俊一 石原
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純一 半那
Isamu Shimizu
勇 清水
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機能性膜、殊に半導体デバイス、電子写真用
の感光デバイス、光学的画像入力装置用の光入力センサ
ーデバイス等の電子デバイスの用途に有用な半導体性堆
積膜の形成法に関する。
〔従来の技術〕
従来、機能性膜、殊に非晶質乃至多結晶質の半導体膜は
、所望される物理的特性や用途等の観点から個々に適し
た成膜方法が採用されている。
例えば、必要に応じて、水素原子(H)やハロゲン原子
(X)等の補償剤で不対電子が補償された非晶質や多結
品質の非単結晶シリコン(以後rNON −S i (
H、X) J ト略記し、その中でも殊に非晶質シリコ
ンを示す場合にはrA−3i  (H、X) J 、多
結晶質シリコンを示す場合にはrpo文y−3i (H
、X) Jと記す)膜等のシリコン系堆積膜(尚、俗に
言う微結晶シリコンは、A−3i(H,X)の@−には
いることは断るまでもない)の形成には、真空蒸着法、
プラズマCVD法、熱CVD法。
反応スパッタリング法、イオンブレーティング法、光C
VD法などが試みられており、一般的には、プラズマC
VD法が広く用いられ、企業化されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
面乍ら、従来から一般化されているプラズマCVD法に
よるシリコン系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い。又、その堆積膜の形成パ
ラメーターも多く(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、排気の速度、プラズマ発生方式など)
これらの多くのパラメータの組み合せによるため、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を装4ごとに選定しなければな
らず、しかだって製造条件を一般化することがむずかし
いというのが実状であった。
他方、シリコン系j(It jA膜として電気的、光学
的特性を各用途毎に1分に満足させtII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る。
面乍ら、シリコン系堆積膜の応用用途によっては、大面
積化 +1!J厚均−性、膜品質の均一性を十分満足さ
せて再現性のある量産化を図らねばならないため、プラ
ズマCV D 法によるシリコン系堆積膜の形成におい
ては、厳達装置に多大な設備投資が必要となり、またそ
の−h1産の為の管理項目も複雑になり、管理許容幅も
狭く、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。
又、プラズマCVD法の場合には、成膜される基体の配
されている成膜空間に於いて高周波或いはマイクロ波等
によって直接プラズマを生成している為に、発生する電
子や多数のイオン種が成膜過程に於いて膜にダメージを
与え膜品質の低下、膜品質の不均一化の要因となってい
る。
この点の改良として提案されている方法には、間接プラ
ズマCVD法がある。
該間接プラズマCVD法は、成膜空間から離れた」−節
位置にてマイクロ波等によってプラズマを生成し、該プ
ラズマを成膜空間まで輸送することで、成膜に有効な化
学種を選択的に使用出来る様に計ったものである。
面乍ら、斯かるプラズマCVD法でも、プラズマの輸送
が必須であることから、成膜に有効な化学種の寿命が長
くなればならず、自ずと、使用するガス種が制限され、
種々の堆積膜が得られないこと、及びプラズマを発生す
る為に多大なエネルギーを要すること、成膜に有効な化
学種の生成及び量が簡便な管理下に木質的に置かれない
こと等の問題点は桟積している。
プラズマCVD法に対して、光CVD法は、成膜時と膜
品質にダメージを与えるイオン種や電子が発生しないと
いう点で有利ではあるが、光源にそれ程多くの種類がな
いこと、光源の波長も紫外に片寄っていること、工業化
する場合には大型の光源とその電源を要すること、光源
からの光を成膜空間に導入する窓が成膜時に被膜されて
仕舞う為に成膜中に光量の低下、強いては、光源からの
光が成膜空間に入射されなくなるという問題点がある。
上述の如く、シリコン系堆積膜の形成に於ては、解決さ
れるべき点は、まだまだ残っており、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省エネル
ギー化を計って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。殊に、p型、n型、j型の伝導型の半
導体膜をドーピング率を高めながら成膜する場合に、上
記要求の度合は高い。これ等のことは、他の機能性膜、
例えば半導体性の、窒化シリコン膜、炭化シリコンII
!t! 、 M化シリコン膜等のシリコン系のlりやゲ
ルマニウム系の膜に於ても各々同様の解決されるべき問
題として挙げることが出来る。
〔目的〕 本発明の目的は、上述した堆積膜形成法の欠点を除去す
ると同時に、従来の形成方法によらない新規な堆積膜形
成法を提供するものである。
本発明の他の目的は、省エネルギー化を計ると同時に膜
品質の管理が容易で大面積に亘って均一特性の価電子制
御剤がドーピングされた半導体性の堆積膜が得られる堆
積膜形成法を提供するものである。
本発明の更に別の目的は、生産性、量産性に   ゛優
れ、高品質で電気的、光学的、半導体的等の物理特性に
優れた膜が簡便に得られる堆積膜形成法を提供すること
でもある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成する本発明の堆積膜形成法は、堆積膜形
成用の気体状原料物質と、該原料物質に酸化作用をする
性質を有する気体状ハロゲン系酸化剤(X)と、同性質
を有する気体状の酸素系及び窒素系の酸化剤(ON)の
少なくともいずれか一方と、価電子制御剤となる成分を
構成要素として含む気体状物質(D)と、を反応空間内
に導入して化学的に接触させることで励起状態の前駆体
を含む複数の前駆体を生成し、これらの前駆体の内掛な
くとも1つの前駆体を堆積膜構成要素の供給源として成
膜空間内にある基体上に堆積膜を形成することを特徴と
する。
〔作用〕
上記の本発明の堆積膜形成法によれば、省エネルギー化
と同時に大面積化、膜厚均一性、膜品質の均一性を十分
満足させて管理の簡素化と量産化を図り、量産装荷に多
大な設備投資も必要とせず、またその量産の為の管理項
目も明確になり、管理許容幅も広く、装荷の調整も簡単
になる。
本発明の堆積膜形成法に於いて、使用される堆積膜形成
用の気体状原料物質及び価電子制御剤となる成分を構成
要素として含む気体状物質(D)は、気体状酸化剤との
化学的接触により酸化作用をうけるものであり、目的と
する堆積膜の種類、特性、用途等によって所望に従って
適宜選択される。本発明に於いては、上記の気体状原料
物質、気体状物質(D)及び気体状酸化剤は、化学的接
触をする際に気体状とされるものであれば良く、通常の
場合は、気体でも液体でも固体であっても差支えない。
堆積膜形成用の原料物質、物質(D)あるいは酸化剤が
通常状態の場合に液体又は固体である場合には、Ar、
He、N2.H2等のギヤリアーガスを使用し、必要に
応じては熱も加えながらバブリングを行なって反応空間
に堆積膜形成用の原料物質、物質(D)及び酸化剤を気
体状として導入する。
この際、上記気体状原料物質、気体状物質(D)及び気
体状酸化剤の分圧及び混合比は、キャリアーガスの流量
あるいは堆積膜形成用の原料物質及び気体状酸化剤の蒸
気圧を調節することにより設定される。
本発明に於いて使用される堆積膜形成法の原$4物質と
しては、例えば、半導体性のシリコン堆積膜やゲルマニ
ウム1イ1積IQ等のテトラヘドラル系の堆積膜を得る
のであれば、直鎖状、及び分岐状の鎖状シラン化合物、
環状シラン化合物、鎖状ゲルマニウム化合物等が有効な
ものとして挙げることが出来る。
具体的には、直鎖状シラン化合物としては5i11H2
fl+2 (n=1.2,3,4,5゜6 、7 、8
) 、分岐状鎖状シラン化合物としては、5iH3Si
H(SiH3)SiH2SiH3,鎖状ゲルマン化合物
としては、GemH2m+2 (m=1.2,3,4.
5)等が挙げられる。これ等の化合物に加えて、例えば
SnH4等の水素化スズを堆積膜形成用の原料物質とし
て一緒に使用することも出来る。
勿論、これ等のシリコン系化合物及びゲルマニウム系化
合物は1種のみならず2種以上混合して使用することも
出来る。
本発明に於いて使用される酸化剤は、反応空間内に導入
される際気体状とされ、同時に反応空間内に導入される
堆積膜形成用の気体状原料物質に化学的接触だけで効果
的に酸化作用をする性質を有するもので、酸素系酸化剤
、窒素系酸化剤、ハロゲン系酸化剤を挙げることが出来
、具体的には空気、酸素、オゾン等の酸素類、N2O4
、N2O3、N20 、No等の酸素の或いは窒素の化
合物、H2O2等の過酸化物、F2,0文2.Br2.
I2等(7)/\ロゲンガス、発生期状態の弗素、塩素
、臭素等が有効なものとして挙げることが出来る。
これ等の酸化剤は気体状で、前記の堆積膜形成用の原料
物質の気体及び前記の物質CD)の気体と共に所望の流
量と供給圧を与えられて反応空間内に導入されて前記原
料物質及び前記物質CD)と混合衝突することで化学的
接触をし、前記原料物質及び前記の物質(D)に酸化作
用をして励起状態の前駆体を含む複数種の前駆体を効率
的に生成する。生成される励起状態の前駆体及び他の前
駆体は、少なくともそのいずれか1つが形成される堆積
膜の構成要素の供給源として働く。
生成される前駆体は分解して又は反応して別の励起状態
の前駆体又は別の励起状態にある前駆体になって、或い
は必要に応じてエネルギーを放出はするがそのままの形
態で成膜空間に配設された基体表面に触れることで三次
元ネットワーク構造の堆積膜が作成される。
励起されるエネルギーレベルとしては、前記励起状態の
前駆体がより低いエネルギーレベルにエネルギ遷移する
、又は別の化学種に変化する過程に於いて発光を伴うエ
ネルギーレベルであることが好ましい。斯かるエネルギ
ーの遷移に発光を伴なう励起状態の前駆体を含め活性化
された前駆体が形成されることで本発明の堆積膜形成プ
ロセスは、より効率良く、より省エネルギーで進行し、
膜全面に亘って均一でより良好な物理特性を有するj(
++ KA IIAが形成される。
本発明に於いて、ハロゲン系酸化剤と、酸素系の又は/
及び窒素系の酸化剤の反応空間への導入量の割合は、作
成される堆積膜の種類及び所望される特性に応じて適宜
法められるが、好ましくは、1000/1〜1150、
より好ましくは500/1〜1/20、最適には100
/1〜1/10とされるのが望ましい。
本発明の方法に於いて、価電子制御剤となる成分を構成
要素として含む物質(D)としては、常温常圧でガス状
態であるか、あるいは少なくとも堆積膜形成条件下で気
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。
本発明に於いて使用される物質(D)としては、シリコ
ン系半導体膜及びゲルマニウム系半導体膜の場合には、
p型の価電子制御剤、所謂p型不純物として働く周期率
表第V族Aの元素、例えばB、A文、Ga、In、TJ
I等を含む化合物、及びn型の価電子制御剤、所謂n型
不純物として働く周期率表第V族Aの元素、例えばN、
P、As 、Sb、Bi等を含む化合物を挙げることが
出来る。
具体的には、NH3、HN3 、N2H5N3 。
N2H4、NH4N3  、  PH3、P2H4。
AsH3、S  bH3、B  iH3、B2H6。
B4H10,B5H9、B5H11,B6H10゜B6
H12,A文 (CH3)3  、A文 (C2Hs)
3 、Ga (CH3)3 、I n (CH3)3等
を有効なものとして挙げることが出来る。
上記物質(D)の気体を反応空間内に導入するには、予
め前記堆積膜形成用の原料物質と混合して導入するか、
あるいは独立した複数のガス供給源より導入することが
できる。
本発明に於いては、堆積膜形成プロセスが円滑に進行し
、高品質で所望の物理特性を有する膜が形成される可く
、成膜因子としての堆積膜形成用の、原料物質、物質(
D)及び酸化剤の種類と組み合せ、これ等の混合比、混
合時の圧力、流量、成膜空間内圧、ガスの波型、成膜温
度(基体温度及び雰囲気温度)が所望に応じて適宜選択
される。これ等の成膜因子は有機的に関連し、単独で決
定されるものではなく相互関連の下に夫々に応じて決定
される。本発明に於いて、反応空間に導入される堆積膜
形成用の気体状原料物質と気体状酸化剤との量の割合は
、上記成膜因子の中間速する成膜因子との関係に於いて
適宜所望に従って決められるが、導入流量比で、好まし
くは、1/loo〜100/1が適当であり、より好ま
しくは1150〜50/1とされるのが望ましい。
又、気体状物質(D)の導入量の割合は、前記気体状原
料物質の種類及び作成される堆積膜の所望される半導体
特性に応じて適宜所望に従って設定されるが、前記気体
状原料物質に対して、好ましくはl/1000000〜
1/10、より好ましくは1/100000〜l/20
、最適には1/100000〜1150とされるのが望
ましい。
反応空間に導入される際の混合時の圧力としては前記気
体状原料物質及び気体状物質(D)と前記気体状酸化剤
との化学的接触を確率的により高める為には、より高い
方が良いが、反応性を考慮して適宜所望に応じて最適値
を決定するのが良い。前記lr1合時の圧力としては、
上記の様にして決められるが、夫々の導入時の圧力とし
て、好ましくはI X 10−7気圧〜10気圧、より
好ましくはt x t o−e気圧〜3気圧とされるの
が望ましい。
成膜空間内の圧力、即ち、その表面に成膜される基体が
配設されている空間内の圧力は、反応空間に於いて生成
される励起状態の前駆体(E)及び場合によって該前駆
体(E)より派生的に生ずる前駆体(F)が成膜プロセ
スに効果的に寄与する様に適宜所望に応じて設定される
成膜空間の内圧力は、成膜空間が反応空間と開放的に連
続している場合には、堆積膜形成用の気体状原料物質と
前記物質(D)と気体状酸化剤との反応空間での導入圧
及び流量との関連に於いて、例えば差動胡気或いは、大
型の捕気装置の使用等の工夫を加えて調整することが出
来る。
或いは、反応空間と成膜空間の連結部のコンダクタンス
が小さい場合には、成膜空間に適当な排気装置を設け、
該装置の排気量を制御することで成膜空間の圧力を調整
することが出来る。
又、反応空間と成膜空間が一体的になっていて、反応位
置と成膜位置が空間的に異なるだけの場合には、前述の
様に差動排気するか或いは、#1気能力の充分ある大型
の排気装置を設けてやれば良い。
上記のようにして成膜空間内の圧力は、反応空間に導入
される気体状原料物質と気体状物質(D)と気体状酸化
剤の導入圧力との関係に於いて決められるが、好ましく
は、O,OOITorr 〜100Torr、より好ま
しくは、0.01To r r 〜30To r r 
、最適には、0.05To rr−10Torrとされ
るのが望ましい。
ガスの流量に就いては、反応空間への前記堆積膜形成用
の原料物質、物質CD)及び酸化剤の導入の際にこれ等
が均一に効率良く混合され、前記前駆体(E)が効率的
に生成され且つ成膜が支障なく適切になされる様に、ガ
ス導入口と基体とガス排気口との幾何学的配置を考慮し
て設計される必要がある。この幾何学的な配置の好適な
例の1つがt5f図に示される。
成膜時の基体温度(Ts)としては、使用されるガス種
及び形成される堆積膜の種類と要求される特性に応じて
、個々に適宜所望に従って設定されるが、非晶質の19
を得る場合には好ましくは室温から450℃、より好ま
しくは50〜400°Cとされるのが望ましい。殊に半
導体性や光導電性等の特性がより良好なシリコン系堆積
膜を形成する場合には、基体温度(Ts)は70〜35
0℃とされるのが望ましい。また、多結晶の膜を得る場
合には、好ましくは200〜650 ’O1より好まし
くは300〜600°Cとされるのが望ましい。
成膜空間の雰囲気温度(Tat)としては、生成される
前記前駆体(E)及び前記前駆体(F)が成膜に不適当
な化学種に変化せず、且つ効率良く前記前駆体(E)が
生成される様に基体温度(Ts)との関連で適宜所望に
応じて決められる。
本発明に於いて使用される基体としては、形成される堆
積膜の用途に応じて適宜所望に応じて選択されるのであ
れば導電性でも電気絶縁性であっても良い。導電性基体
としては、例えば、NiCr、ステアL/ス、AM、C
r、Mo、Au、I r、Nb、Ta、V、Ti、Pt
、Pd等の金属又はこれ等の合金が挙げられる。
電気絶縁性基体としては、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のフィルム又はシート
、ガラス、セラミック、紙等が通常使用される。これら
の電気絶縁性基体は、好適には少なくともその一方の表
面が導電処理され、該導電処理された表面側に他の層が
設けられるのが望ましい。
例えばガラスであれば、その表面がNiCr、A文 、
 Cr、  Mo、  Au、  I  r、  Nb
、  Ta 、V、 Ti  、 Pt  、 Pd 
、 In2O3、5n02 、ITO(I n203+
5n02)等の薄膜を設ける事によって導電処理され、
或いはポリエステルフィルム等の合成樹脂フィルムであ
れば、NiCr、AJl、Ag、Pb、Zn、Ni、A
u、Cr、Mo、I r、Nb、Ta、■、Ti、Pt
等の金属で真空14着、電子ビーム蒸着、スパッタリン
グ等で処理し、又は前記金属でラミネート処理して、そ
の表面が導電処理される。支持体の形状としては、円筒
状、ベルト状、板状等、任意の形状とじイ【)、所望に
よって、その形状が決定される。
基体は、基体と膜との密着性及び反応性を考慮して」−
記の中より選ぶのが好ましい。更に両者の熱膨張の差が
大きいと膜中に多量の歪が生じ、良品質の膜が得られな
い場合があるので、両者の熱膨張の差が近接している基
体を選釈して使用するのが好ましい。
又、基体の表面状態は、膜の構造(配向)や錐状組織の
発生に直接関係するので、所望の特性が得られる様な膜
構造と膜組織となる様に基体の表面を処理するのが望ま
しい。
第1図は本発明の堆積膜形成法を具現するに好適な装置
の1例を示すものである。
第1図に示す堆積膜形成装置は、装置本体、損気系及び
ガス供給系の3つに大別される。
装置本体には、反応空間及び成膜空間が設けられている
101〜108は夫々、成膜する際に使用されるガスが
充填されているボンベ、101a〜108aは夫々ガス
供給パイプ、101b〜108bは夫々各ボンベからの
ガスの流量調整用のマスフローコントローラー、101
c〜108cはそれぞれガス圧力計、101d〜108
d及び101e〜108eは夫々バルブ、101f〜1
08fは夫々対応するガスボンベ内の圧力を示す圧力計
である。
120は真空チャンバーであって、上部にガス導入用の
配管が設けられ、配管の下流に反応空間が形成される構
造を有し、且つ該配管のガス排出口に対向して、基体1
18が設置される様に基体ホールダー112が設けられ
た成膜空間が形成される構造を有する。ガス導入用の配
管は、三重同心円配置構造となっており、中よりガスボ
ンベ101,102よりのガスが導入される第1のガス
導入/l”i’ 109、ガスボンベ103〜105よ
りのガスが導入される第2のガス導入管110.及びガ
スボンベ106〜108よりのガスが導入される第3の
ガス導入管111を有する。
各ガス導入管の反応空間へのガス排出には、その位置が
内側の管になる程基体の表面位置より遠い位置に配され
る設計とされている。即ち、外側の管になる程その内側
にある管を包囲する様に夫々のガス導入管が配設されて
いる。
各導入管への管ボンベからのガスの供給は、ガス供給パ
イプライン123〜125によって夫々なされる。
各ガス導入管、各ガス供給パイプライン及び真空チャン
バー120は、メイン真空バルブ119を介して不図示
の真空排気装置により真空排気される。
基体118は基体ホルダー112を上下に移動させるこ
とによって各ガス導入管の位置より適宜所望の距離に設
置される。
本発明の場合、この基体とガス導入管のガス排出口の距
離は、形成される堆積膜の種類及びその所望される特性
、ガス流量、真空チャンバーの内圧等を考慮して適切な
状態になる様に決められるが、好ましくは、数mm〜2
0cm、より好ましくは、5mm〜15cm程度とされ
るのが望ましい。
113は、基体118を成膜時に適当な温度に加熱した
り、或いは、成膜前に基体118を予備加熱したり、更
には、成膜後、膜をアニールする為に加熱する基体加熱
ヒータである。
基体加熱ヒータ113は、導線114により電源115
により電力が供給される。
116は、基体温度(Ts)の温度を測定する為の熱電
対で温度表示装置117に電気的に接続されている。
以下、実施例に従って、本発明を具体的に説明する。
実施例1 第1図に示す成膜装置を用いて、次の様にし本発明の方
法による堆積膜を作成した。
ポンベ103に充填されているSiH4ガスを流量20
secmでポンベ104に充填されているB2H6ガス
(H2で1%に稀釈)を流量2sccmガス導入管11
0より、ボンベ101に充填されているF2ガスを流量
2secmでガス導入管109より、ボンベ106に充
填されているo2ガスを流量2secm、ボンベ108
に充填されているHeガスを流量40secmでガス導
入管111より真空チャンバー102内に導入した。
このとき、真空チャンバー120内の圧力を真空バルブ
119の開閉度を調整して100mTorrにした。基
体に石英ガラス(15cmX15cm)を用いガス導入
口111と基体との距離は3cmに設定した。SiH4
ガスと02ガス及びF2ガスの混合域で青白い発光が強
くみられた。基体温度(Ts)は各試料に対して表1に
示す様に室温から400°Cまでの間に設定した。
この状態で3時間ガスを流すと、表1に示す様な膜厚の
Si :O:H:F:B膜が基体上に堆積した。
表  1 次に基体温度を300℃に固定し、SiH4の流量を種
々かえて作成したときの各試料の膜厚を表2に示す。
この際ガスを流した時間はいずれの試料も3時間である
。又、いずれの試料も02ガス流量2secm、F2ガ
ス流量2secm、Heガス流量40secm、内圧1
00 m T o r rとした。
表  2 次に、基体温度を300℃、SiH4ガス流量20se
cm、02ガス流量2secm。
F2ガス流量2secm、内圧100mTorrとし、
Heガス流量を種々に変化させて3時間各ガスを流した
後に得られた各試料の膜の膜厚値を表3に示す。
表  3 次に、基体温度を300℃、SiH4ガス流量20sc
Cm、02ガス流量2secm、  F2ガス流量2s
ccm、  Heガス流量10105eとし、内圧を種
々に変化させて作成した各試料の膜厚の値を表4に示す
表  4 表1〜表4に示す各試料の膜厚の分布むらはガス導入管
111と基体との距離、ガス導入管109と110およ
び111に流すガス流量、内圧に依存した。各成膜にお
いて、ガス導入管と基体との距離を調整することによっ
て膜厚の分布むらは15 cmX 15 cmの基体に
おいて、±5%以内におさめる9ことができた。この位
置はほとんどの場合発光強度の最大の位置に対応してい
た。また成膜したSi :O:H:F:B膜はいずれの
試料のも、電子線回折の結果から非晶質であることを確
認した。
又、各試料の非晶質Si:O:H:F:B膜上にAuの
くし形電極(ギャップ長200gm)を蒸着し、導電率
測定用の試料を作成した。
各試料を真空クライオスタット中にいれ電圧100■を
印加し、微少電流計(YHP414OB)で電流を測定
し、導電率(σd)を求めた。その結果を表1〜表4に
示す。いずれの試料も熱起電力の測定でP型を示した。
実施例2 実施例1において02ガスを導入するかわりに107ボ
ンベよりN2O4ガスを導入し、成膜を行なった(試料
2)。
このときの成膜条件は次のとおりである。
SiH420secm F2            2secmN204  
       2secmB2H6(1%H2希釈) 
 2sccmHe           40secm
内圧        100mTorr基体温度   
       300°Cガス吹き出し口と基体との距
$3cm 実施例1と同様、SiH4ガスとN2O4ガスが合流す
る領域で強い青い発光がみられた。
3時間のガス吹き出し後、石英ガラス基体上に約700
0久のA−Si :N:O:H:F:B膜が堆積した。
この膜が非晶質であることは電子線回折で確認した。
該A−Si :N:O:H:F:B膜上にA文のくし形
電極(ギャップ長200 pm)を真空蒸着した後、試
料を真空クライオスタット中にいれ、実施例1と同様に
暗導電率(σd)を測定し、3 X 10−8 S /
 c mの値が得られた。
熱起電力の測定でP型であることがわかった。
実施例3 実施例1においてSiH4ガスを導入するがわりに10
5ポンベよりSi2H6ガスを導入し、成膜を行なった
(試料3)。
このときの成膜条件は次のとおりである。
S I 2H620s ecm F2            2secm02    
        5secmB2H6(1%H2希釈)
  2sccmHe           40sec
m内圧        100mTorr基体温度  
        300℃ガス吹き出し口と基体との距
# 3cm3時間のガス吹き出し後、石英ガラス基体上
に約1.56gmのA−5t:O:H:F:B膜が堆積
した。
この膜が非晶質であることは電子線回折で確認した。
A−3i :O:H:F:B膜上にAlのくし形電極(
ギャップ長200ルm)を真空蒸着した後、真空クライ
オスタット中にいれ、暗導電率(σd)を測定したとこ
ろσd=8×10−93/Cmを得た。また熱起電力の
測定でP型であることを確認した。
実施例4 実施例1においてSiH4ガスを導入するかわりに10
5ボンベよりGeH4ガスを導入し、成膜を行なった(
試料4)。
このときの成膜条件は次のとおりである。
GeH420secm F2           2secm02     
      2sccmB2H6(1%H2希釈)  
2sccmHe           40secm内
圧        100mTorr基体温度    
      300°Cガス吹き出し口と基体との距離
 3cm3時間のガス吹き出し後、石英ガラス基体上に
約6000人c7)A−Ge:O:H:F:B膜が堆積
した。この膜が非晶質であることは電子線回折で確認し
た。
該A−Ge:O:H:F:B膜上にAM(7)くし形電
極(ギャップ長200 pm)を真空蒸着した後、真空
クライオスタット中にいれ、暗導電率(cr d ) 
4 X 10−9 S / c mを得た。熱起電力の
測定よりP型であることを確認した。
実施例5 実施例1においてSiH4ガスを導入すると共に、10
5ポンベよりG e H4ガスを導入し、成膜を行なっ
た(試料5)。
このときの成膜条件は次のとおりである。
SiH420sccm GeH45secm F2           3secm02     
      5secmB2H6(1%H2希釈)  
3sccmHe           40sccm内
圧        100mTorr基体温度    
      300 ’C!ガス吹き出し口と基体との
距#3cm 3時間のガス吹き出し後、石英ガラス基体上に約770
0人のA−3iGe:O:H:F+B膜が堆積した。こ
の膜が非晶質であることは電子線回折で確認した。
該A−3iGe:O:H:F:B膜上にAMのくし形電
極(ギャップ長200gm)を真空蒸着した後、試料5
を真空タライオスタット中にいれ、暗導電率(σd)を
測定したところ3X 10−8 s / c mを得た
。また熱起電力の測定でP型であることを確認した。
実施例6 実施例5においてGeH4ガスを導入するかわりに10
2ボンベよりC2H4ガスを導入し、成膜を行なった(
試料6)。
このときの成膜条件は次のとおりである。
SiH420sccm C2H45secm F2           2secm02     
      5secmB2H6(1%H2希釈)  
3secm)(640secm 内圧        100mTorr基体温度   
       300°Cガス吹き出し口と基体との距
93cm 3日 3時間のガス吹き出し後、石英ガラス基体上に約650
0人のA−3i:C:O:H:F:B膜が堆積した。こ
の膜が非晶質であることは電子線回折で確認した。
該A−3t :C:0:H:F:B膜」二にA文のくし
形電極(ギャップ長2001Lm)を真空蒸着した後、
試料6を貫空タライオスタット中にいれ、暗導電率(σ
d)を測定したところ3 X I O−10S / c
 mであった。また熱起電力の測定でP型であることを
確認した。
実施例7 実施例1においてSiH4ガスを導入すると共に、10
5ポンベよりS i 2H6ガスを導入し、成膜を行な
った(試料7)。
このときの成膜条件は次のとおりである。
SiH420sccm Si2H65sccm F2           3secm02     
      5secmB2H6(1%H2希釈)  
2secmHe                  
  40sccm内圧        100mTo 
r r基体温度          300°Cガス吹
き出し口と基体との距離 3cm3時間のガス吹き出し
後、石英ガラス基体上に1.2g(7)A−3t :O
:H:F:B膜が堆積した。この膜が非晶質であること
は電子線回折で確認した。
該A−St :O:H:F:B膜上にA文のくし形電極
(ギャップ長200ILm)を真空蒸着した後、試料7
を真空タライオスタット中にいれ、暗導電率(σd)を
測定したところ2X10−8 s / c mの値であ
った。熱起電力の測定でP型であることを確認した。
実施例8 実施例7において02ガスを導入する代りにN2O4を
ポンベ107より導入し、成膜を行なった(試料8)。
このときの成膜条件は次のとおりである。
SiH420secm Si2H65secm F2                   3sec
mN204                5sec
mB2H6(1%B2希釈)  3sccmHe   
                40secm内圧 
       100mTorr基体温度      
    300°Cガス吹き出し口と基体との距#:3
Cm3時間のガス吹き出し後、石英ガラス基体」二に約
1.1gmのA−3t :N:O:H: F:B膜が堆
積した。この膜が非晶質であることは電子線回折で確認
した。
該A−3t :N:O:H:F:B膜上にA文のくし形
電極(ギャップ長200 pLm)を真空蒸着した後、
試料8を真空クライオスタット中にいれ、暗導電率(σ
d)をW11定したところ3 X 10−IO3/ c
 mであった。熱起電力の測定でP型であることを確認
した。
実施例9 実施例1において基体温度を600°Cに設定し、成膜
を行なった(試料9)。
このときの成膜条件は次のとおりである。
S i H420S CCm F2           2secm02     
      2secmB2H6(1%B2希釈)  
2sccmHe           40secm内
圧        100mTorrガス吹き出し口と
基体との距$3cm 3時間のガス吹き出し後、石英ガラス基体上に約600
人のSi:O:H+F:B膜が堆積した。この堆積膜を
電子線回折で測定したところ5i02の回折ピークがみ
られ、多結晶化していることがわかった。
該poly−3i:O:H:F:B膜上にA文のくし形
電極(ギャップ長200pm)を真空蒸着した後、試料
10を真空タライオスタツト中にいれ、暗導電率(σd
)を測定したところ3X10−9S/cmであった。ま
た熱起電力の測定でP型であることを確認した。
実施例10 実施例1においてF2ガスを導入すると共に102ボン
ベよりC11,2ガスを導入し、成膜を行なった(試料
10)。
このときの成膜条件は次のとおりである。
SiH420sccm F2            2sccmC文2   
        2secm02          
  2sccmHe            40se
cmB2H6(1%B2希釈)  2sccm内圧  
      100mTorr基体温度       
   300℃ガス吹き出し口と基体との距# 30m
実施例1と同様、SiH4ガスと、F2゜0文2ガス及
びo2ガスが合流する領域で強い青い発光がみられた。
3時間のガス吹き出し後、石英ガラス基体上に約850
0人のA−Si:0:H:F:C文二B膜が堆積した。
この膜が非晶質であることは電子線回折で確認した。
該A−5i:O:H:F:C文:B膜上にAlのくし形
電極(ギャップ長200gm)を真空蒸着した後、試料
を真空クライオスタット中にいれ、実施例1と同様に暗
導電率(σd)を測定し3 X 10−9 S / c
 mを得た。熱起電力の測定でP型であることを確認し
た。
実施例11 実施例1においてB2H8ガスを導入するかわりに10
4ボンベよりPH3ガス(1%にB2で希釈)を導入し
、成膜を行なった(試料11)。
このときの成膜条件は次のとおりである。
SiH420secm F2            2secm02    
       2sccmPH3(1%B2希釈)  
 2sccmHe           40secm
内圧        100mTorr基体温度   
       3000C!゛ガス吹き山し口と基体と
の距離 3cm実施例1と同様、S tH4ガスとN2
O4ガスが合流する領域で強い青い発光がみられた。
3時間のガス吹き出し後、石英ガラス基体」二に約60
00人のA−5I:O:H:F:Pn’)、が堆積した
この膜が非晶質であることは電子線回折で確認した。
該A−3i:O:H:F:P膜上にA文のくし形電極(
ギャップ長200 ILm)を真空蒸着した後、試料を
真空クライオスタット中にいれ、実施例1と同様に暗導
電率(σd)を測定した。3X10−8の値を得た。熱
起電力の測定でN型であることを確認した。
実施例12 実施例11においてF2ガスを導入するかわりに102
ボンベよりC見2ガスを導入し、成膜を行なった(試料
12)。
このときの成膜条件は次のとおりである。
SiH420secm (:i2               2sccmQ
 2                2 S  CC
mHe                 40sec
mPH3(1%H2希釈)   2secm内圧   
     100mTorr基体温度        
  30000ガス吹き出し口と基体との距93cm 実施例1と同様、SiH4ガスとC12ガス及び02ガ
スが合流する領域で強い青い発光がみられた。3時間の
ガス吹き出し後、石英ガラス基体上に約2800人のA
−3i:0二H:C文二B膜が堆積した。
この膜が非晶質であることは電子線回折で確認した。
該A−5t:O:H:C文:B膜上にA文のくし形電極
(ギャップ長200gm)を真空蒸着した後、試料を真
空クライオスタット中にいれ、実施例1と同様に暗導電
率(σd)を測定し4X10−8S/Cmの値を得た。
また熱起電力の測定でN型であることを確認した。
〔効果〕
以上の詳細な説明及び各実施例より、本発明の堆積膜形
成法によれば、省エネルギー化を計ると同時に膜品質の
管理が容易で大面積に亘って均一物理特性の堆積膜が得
られる。又、生産性、量産性に優れ、高品質で電気的、
光学的、半導体的等の物理特性に優れた膜を簡便に得る
ことが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に用いた成膜装置の模式的概略
図である。 101〜108−−−−−−−−−−一一−−−〜ガス
ボンベ、101 a 〜108 a−−−−−−−−−
−ガスノ導入管、101b〜108 b−−−−−−マ
スフロメーター、1OIC〜108 c−−−−−−−
−−−−−ガス圧力計、101d〜108d及び 101 e ” 108 e−−−−−−−−−一−−
−−−−/ベルブ。 101f〜108 f−−−−−−−−一−−−−−−
−圧力計、109 、110 、111−−−−−−−
−ガス導入管、112−−−−−−−−−−−−−−一
一−−−−−−基体ホルダー、113−−−−−−−−
−−−−−−−一基体加熱用ヒーター、116−−−−
−−−−−−基体温度モニター用熱電対、118−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−一−−−−
−−基体、119−−−−−−−−−−−−−一−−−
−−−真空排気バルブ、を夫々表わしている。

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)堆積膜形成用の気体状原料物質と、該原料物質に
    酸化作用をする性質を有する気体状のハロゲン系酸化剤
    (X)と同性質を有する気体状の酸素系及び窒素系の酸
    化剤(ON)の少なくともいずれか一方と、価電子制御
    剤となる成分を構成要素として含む気体状物質(D)と
    、を反応空間内に導入して化学的に接触させることで励
    起状態の前駆体を含む複数の前駆体を生成し、これらの
    前駆体の内少なくとも1つの前駆体を堆積膜構成要素の
    供給源として成膜空間内にある基体上に堆積膜を形成す
    ることを特徴とする堆積膜形成法。
  2. (2)成膜時に発光を伴う特許請求の範囲第1項に記載
    の堆積膜形成法。
  3. (3)前記気体状原料物質は、鎖状シラン化合物である
    特許請求の範囲第1項に記載の堆積膜形成法。
  4. (4)前記鎖状シラン化合物は、直鎖状シラン化合物で
    ある特許請求の範囲第3項に記載の堆積膜形成法。
  5. (5)前記直鎖状シラン化合物は、一般式Si_nH_
    2_n_+_2(nは1〜8の整数)で示される特許請
    求の範囲第4項に記載の堆積膜形成法。
  6. (6)前記鎖状シラン化合物は、分岐状鎖状シラン化合
    物である特許請求の範囲第3項に記載の堆積膜形成法。
  7. (7)前記気体状原料物質は、硅素の環状構造を有する
    シラン化合物である特許請求の範囲第1項に記載の堆積
    膜形成法。
  8. (8)前記気体状原料物質は、鎖状ゲルマン化合物であ
    る特許請求の範囲第1項に記載の堆積膜形成法。
  9. (9)前記鎖状ゲルマン化合物は、一般式Ge_mH_
    2_m_+_2(mは1〜5の整数)で示される特許請
    求の範囲第8項に記載の堆積膜形成法。
  10. (10)前記気体状原料物質は、水素化スズ化合物を含
    む特許請求の範囲第1項に記載の堆積膜形成法。
  11. (11)前記気体状原料物質は、テトラヘドラル系化合
    物である特許請求の範囲第1項に記載の堆積膜形成法。
  12. (12)前記気体状酸化剤(ON)は、酸素化合物であ
    る特許請求の範囲第1項に記載の堆積膜形成法。
  13. (13)前記気体状酸化剤(ON)は、酸素ガスである
    特許請求の範囲第1項に記載の堆積膜形成法。
  14. (14)前記気体状酸化剤(ON)は、窒素化合物であ
    る特許請求の範囲第1項に記載の堆積膜形成法。
  15. (15)前記気体状ハロゲン系酸化剤(X)は、ハロゲ
    ンガスを含む特許請求の範囲第1項に記載の堆積膜形成
    法。
  16. (16)前記気体状ハロゲン系酸化剤(X)は、弗素ガ
    スを含む特許請求の範囲第1項に記載の堆積膜形成法。
  17. (17)前記気体状ハロゲン系酸化剤(X)は、塩素ガ
    スを含む特許請求の範囲第1項に記載の堆積膜形成法。
  18. (18)前記気体状ハロゲン系酸化剤(X)は、弗素原
    子を構成成分として含む特許請求の範囲第1項に記載の
    堆積膜形成法。
  19. (19)前記気体状ハロゲン系酸化剤(X)は、発生期
    状態のハロゲンを含む特許請求の範囲第1項に記載の堆
    積膜形成法。
  20. (20)前記基体は、前記気体状原料物質と前記気体状
    の酸化剤(X)及び酸化剤(ON)と前記気体状物質(
    D)との前記反応空間への導入方向に対して対向する位
    置に配設される特許請求の範囲第1項に記載の堆積膜形
    成法。
  21. (21)前記気体状原料物質と前記気体状酸化剤と前記
    気体状物質(D)とは前記反応空間へ、多重管構造の輸
    送管から導入される特許請求の範囲第1項に記載の堆積
    膜形成法。
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