JPS63232418A - 堆積膜形成法及び装置 - 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、半導体増幅素子・スイツナング累子・元セン
サー素子・光応答素子・光起電力素子・光感光素子・発
光素子・感熱素子等の電子デバイスの用途に有用な半導
体性堆積膜形成法及びその装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、機能性膜、殊に半導体膜は、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、光起電力素子の光電変換Ｊ―を構成するアモル
ファスシリコン票（以下、ａ−８１ｇとする。）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、元ＣＶ
Ｄ法等が試みられており、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。

しかしながらプラズマＣＶＤ法による堆積膜の形成にお
ける反応プロセスはかなシ被雑であシ、その反応機構も
不明な点が少なくないのが現状である。これは、堆積膜
の形成ノクラメータ（例えば、基板温度、導入ガスの流
産と比、形成時の圧力、高周波電極、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）が多く、
またそれらのパラメータが互いに影響し合っているから
である。このために、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影響を与えることが少
なくなかった。とシわけ、堆積膜形成の開始時および終
了時において、プラズマは非常に不安定な状態になシや
すく、基体と該基体上に形成された堆積膜との界面や該
堆積膜の表面にダメージを与えてしまい、結果として得
られた堆積膜の物理的性質（例えば電気特性、光学特性
、膜の密着性８機械的強度など）を低下させる原因とな
りていた。

この堆＋ｊＩ良形成開始時および終了時における堆積膜
の形成プロセスの不安定性は、プラズマＣＶＤ法のみな
らず他の堆積膜形成法についても同様に発生しており、
改善すべき問題点として指摘されている。

上述の如く、ａ−８１堆積膜の形成において、その実用
可能な％性、均一性を維持させながら低コストで量産化
できる形成法を開発することが切望されている。

これらのことは、他の堆積膜１例えば窒化シリコン族、
炭化シリコン膜、酸化シリコン族においても各々同様の
ことがいえる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の主たる目的は、電気的１元学的、半導体的１機
械的等の物理特性、と９わけ基体と該基体上に形成され
た堆積膜との界面特性または／および該堆積膜の表面特
性に優れ、さらに％換の深さ方向に極めて均質な堆積膜
を簡便にして効率的に形成できる堆積膜形成法及びその
ための装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、生産性、ｉ１産性に優れ、高品質
で電気的１元学的、半導体的等の物理％注に優れた堆積
膜を簡便にして効率的に形成できる堆積膜形成法及びそ
のための装置を提供することにおる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による堆積膜形成法は、基体上に堆積膜を形成す
る為の成膜空間内に、堆積膜形成用の原料となる前駆体
と、該前駆体と相互作用をする活性種とを導入し、前記
基体上に堆積膜を形成するに際し、前記基体または該基
体上に形成された堆積膜をガス層で被覆′することによ
って、堆積膜の形成を阻止する工程を含むことを特徴と
するものである。

更に本発明による堆積膜形成装置は堆積膜形成用の原料
となる前駆体と該前駆体と相互作用をする活性種とを導
入し、ｆＳ体ホルダー上の基体に堆積膜を形成する為の
成層空間を有する堆積膜形成装置において、該基体ホル
ダーの上部にガス吹出口を設直せることを％徴とするも
のである。

以下、本発明の詳細な説明する。

前記構成の本発明の堆積膜形成法は、基体上への堆積膜
の形成を開始する際に、堆積膜形成用の原料となる前駆
体と、該前駆体と相互作用をする活性種との相互作用が
安定するまでの間、前記前駆体および活性種を成膜空間
内に尋人しつつも。

前記基体光面をガス層で被覆することによって。

該基体上に堆積膜が形成されるのを阻止し、前記相互作
用が安定した後に前記ガスノーを除去し、基体上への堆
積膜の形成を開始することを％徴としておシ、基体と該
基体上に形成される堆積膜との界面特性を向上させるこ
とが可能であるという利点を有しているものである。

また１本発明の堆積膜形成法は、基体上への堆積膜の形
成を終了する際に、堆積膜形成用の原料となる前駆体ま
たは／および該前駆体と相互作用をする活性種との導入
を停止することなく、前記基体上に形成され九堆積膜の
表面をガス層によって被覆することによって堆積膜の形
成を終了せしめることを特徴としており、前記前駆体ま
たは／および活性種の導入停止による成膜プロセスの不
安定性によって堆積膜表面がダメージを受けることがな
いという利点をも有している。

さらに、本発明の堆積膜形成法は、堆積膜形成の開始時
から終了時に至るまでの間、常に安定した１ｙ、＃プロ
セスを実現するということを特徴としており、均一かつ
均質な（とくに堆積膜の深さ方向に関して）堆積膜を基
体上に形成することができるという利点を有している。

さらに、本発明の堆積膜形成法は、堆積膜形成用の原料
となる前駆体または／および活性種の種類を変更するこ
とによって種類以上の堆積族を積層するに際し、前記前
駆体または／および活性種の変更が完了するまでの間、
基体表面をガス層で被覆することによって堆積膜が積層
するのを阻止することを特徴としており、積層された堆
積族の界面特性を向上させることが可能であるという利
点を有しているものである。

更に、生産性及び量産性に後れ、ｄＬ気的６元学的、半
専体的尋の諸性性に優れた非晶質もしくは結晶質の堆積
族を効率的に得ることができる。

本発明の堆積膜形成法において、使用されるガス層を構
成するガスの種類は、目的とする堆積族の種明、特性、
用途等によって所望に従って適宜選択されるものである
が、比較的プラズマ化されに＜＜、形成される堆積族に
取シ込まれにくいかあるいは堆槓腺甲に取シ込まれたと
しても該堆積膜の特性に悪影響を及はさないものである
ことが必要である。例えば、ａ−８１膜やａ　−ＳｉＣ
膜および、ａ　−８１Ｎを形成する場合には％Ｈ２やＨ
・が好適なガスの一例である。

本発明の堆積膜形成法において、ガス層を形成する為の
装置は、使用する堆積膜形成装置によって適宜選択され
るものである。−例として挙げるならば、ガス層を形成
する為のガスを吹き出す為の吹き出し口を基体ホルダー
の前方すなわち上方に１個あるいは２個以上配置したも
のが用いられる。また、前記ガス吹き出し口に加えて、
排気口を１個あるいは２個以上配置することによって、
前記ガス層形成用のガスを排気してもよい。

なお、本発明での「前駆体」とは、形成される堆積膜の
原料には成υ得るが、そのままのエネルイー状態では堆
積膜形成法 ど出来ないものを言う。

具体的には例えば、５ＩＦ４．　（ＳｉＦ２）５．　（
ＳｉＦ２）６、（ｓｉｒ２）４．５ｔ２Ｆ、、５ｉＨＦ
、、　ＳｉＨ２Ｆ２．５ＩＣＬ４（ＳｉＣ膜２）５゜５
ＩＢｒ４−　（ＳＩＢｒｚ）５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。また、Ｓｉ愚（
Ｃ６１１５）２゜５ｉＨ２（ＣＮ）２なども形成される
堆積膜の使用目的によっては使用される。

ただし、上述したものを前駆体としてその１１用いても
よいし、熱、元、放電、マイクロ波などの分解エネルギ
ーを加えることにより、前駆体としてもよい。

また、「活性種」とは、前記前駆体と化学的相互作用を
起こして例えば前駆体にエネルギーを与えたシ、前駆体
と化学的に反応したシして、前駆体を堆積膜を形成する
ことができる状態にする役目を担うものを言う。したが
って、活性種としては、形成される堆積族を構成する構
成要素に成る構成要素を含んでいても良く、或はその様
な構成要素を含んでいなくとも良い。

具体的には例えば、Ｈ２，８１Ｍ４．５ｉＨ５Ｆ、　Ｓ
ｉＨ，Ｃｔ。

８１Ｈ３Ｂｒ％ＳｉＨ，Ｉなどの他に、Ｈｓ、Ｎｏ％Ａ
ｒ等の稀ガスが挙げられる。

ただし、上述したものを活性種としてそのまま用いても
よいし、熱、元、放電、マイクロ波などの分解エネルギ
ーを加えることによシ、活性株としてもよい。

〔実施例〕

以下、実施例を用いて本発明の方法及び装置をより詳し
く説明するが、本発明はこれら実施例によって限定され
るものではない。

第１図は本発明の堆積膜形成法を具現するに好適な本発
明にかかる装置の一実施例を示すものである。

第１図において１０１は真空チャンバーであって、上部
に堆積膜形成用の前駆体および活性種の導入管１０２お
よび１０３が設けられ、導入管の下流に反応空間が形成
される構造を有し、且つ該導入管１０２および１０３に
対向して、基体１０４が設置されてお９．′ＩＪ１．真
空チャンバーの下部に不図示の真空排気装置に接続せる
排気管１０５が設けられている。

１０６および１０７はそれぞれ導入管１０２および１０
３と交叉し、不図示のマイクロ波電源に接続せるマイク
ロ波４波雷であシ、導入’１１０２および１０３を介し
て真空チャンバー１０１内に導入される堆積膜形成用の
前駆体および活性様をマイクロ波エネルギーによって活
性化するためのものである。

１０８および１１１はガス層を形成する為のガスを射出
するガス吹出口であシ、該ガス吹出口より射出されたガ
スは不図示の真空排気装置に接続せる排気？＃１０９お
よび１１０によって真空チャンバー１０１外に排気され
る。１１２および１１３は排気管を開閉するためのパル
プである。この様にして基体１０４の上方にガス層が形
成される。

１１４は基体１０４を保持する為の基体ホルダーでおり
、１１５は基体１０４を加熱するためのヒーターであシ
、′ｉｌｔ、［１１６を介して不図示の電源に接続され
る。

実施例１ 第１図に示す堆積膜形成＆−を用いて次の様にして本発
明の方法による堆積膜を作成した。

基体１０４に２０譚×２０画の石英ガラスを用いた。ま
ず、不図示の排気装置によって真空チャンバー１０１を
十分に排気した後、ヒーター１１５によって前記石英ガ
ラス板の温度を３００℃に設定した。次に、ガス吹出口
１０８および１１１よシＨ２ガスを流’ｍ　２００　ｓ
ｅｃｍで射出すると同時に、パルプ１１２および１１３
を開けて排気管１０９および１１０を介して不図示の真
空排気装置によって前記Ｈ２ガスを排気して、基体１０
４の上方にＨ２２ガスを形成した。

こうしたところで、　ＳｉＦ４ガスを流量１０１００１
１ｃで導入管１０２より、Ｈ２ガスを流ｆ！３０　ａｅ
ｅｆｆｌ、Ａｒガスを流量２０　Ｑ　ｓｅＣｍで導入管
１０３より真空チャンバー１０１内に導入し、且つ真空
チャンバー１０１内の圧力が０．８　Ｔｏｒｒになるよ
うに排気管１０５を介して不図示の排気装置によって排
気した。ガスの流れが安定した後、不図示のマイクロ波
電源によってマイクロ波導波管１０６を介して５ＩＦ４
がスに１５０Ｗのマイクロ波エネルギーを付与し、また
マイクロ波導波管１０７を介してＨ２ガスおよびＡｒガ
スに２００Ｗのマイクロ波エネルギーを付与した。

このままの状態で３分間保持し、真空チャンバー１０１
における成膜プロセスが安定した後、がス吹出口１０８
および１１１からのＨ２７！／スの導入を停止し１次に
パルプ１１２卦よび１１３を閉じた。

この状態で３０分間保持した後、ｆス吹出ロ１０８およ
び１１１よシＨ２ガスを流量２００　ｓｅｃｍで射出す
ると同時に、パルプ１１２および１１３を開けて前記Ｈ
２ガスを排気することによシ基体１０４の上方にｆスＩ
−を形成した。このままの状態で２分間保持した後、前
記マイクロ波エネルギーの付与を停止し、次に導入管１
０２および１０３からの５ｔｒ４ガス、Ｈ２，ガスおよ
びＡｒがスの供給を停止した。

こうしたところ、基体１０４上に膜厚０．９μｍのａ−
８ｉＮｉ＆が形成された。該ａ−８ｌｉ上に０．２　ｗ
ｍ間隔のくし型Ａｔ電他を形成し、２．５Ｘ１０１４ｐ
　ｈ　ｏ　ｔ　ｏ　ｎ７Ｇｍ２のＨｅ−Ｎｏレーデを照
射し、暗導電率および明４’ｇｔ率を測定したところ、
それぞれσヶ＝２、４　Ｘ　１０”−’　（Ωａ＋ｔ）
−’ｓσ＝４．Ｉ　Ｘ　１０−５（ΩｃＩｎ）−’とい
う良好な光導電性を有していることが分った。

さらに該ａ　−Ｓｌ膜の膜の深さ方向の組成分析を２次
イオン質量分析法によって測定したところ、極めて優れ
た均一性が得られていることが判明した。

実施例２ 第１図に示す堆積膜形成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。

基体１０４に２０ｃｙＲＸ２０ｃｍの石英ガラスを用い
た。まず、不図示の排気装置によって真空チャンバー１
０１を十分に排気した後、ヒーター１１５によって前記
石英ガラス板の温度を３００℃に設定した。次に、ガス
吹出口１０８および１１１よりＨｅガスを流量２００　
ｓｅｃｍで射出すると同時に。

パルプ１１２および１１３を開けて排気管１０９および
１１０を介して不図示の真空排気装置によって前記Ｈ・
ガスを排気して、基体１０４の上方にＨｅガス管を形成
した。

こうしたところで、５ｉｒ４ガスを流ｔ　４０　ｓｅｃ
ｍで導入管１０２より、Ｈ２ガスを流ｊｊ／ｇ　１５　
’ＩＣｃｍｓＡｒガスを流ｉｔ　５０　ｓｅｃｍで導入
管１０３よシ真空チャンバー１０１内に導入し、且つ真
空チャンバー１０１内の圧力が０．７　Ｔｏｒｒになる
ように排気管１０５を介して不図示の排気装置によりで
排気した。ガスの流れが安定した後、不図示のマイクロ
波電源によってマイクロ波導波管１０６を介してＳ　ｉ
Ｆ　４ガスに１５０Ｗのマイクロ波エネルギーを付与し
、またマイクロ波導波管１０７を介してＨ２ガスおよび
Ａｒガスに２００Ｗのマイクロ波エネルギーを付与した
。

このままの状態で３分間保持し、真空チャンバー１０１
内における成膜プロセスが安定した後、ガス吹出口１０
８および１１１からのＨ・ガスの導入を停止し、次にパ
ルｆ１１２および１１３を閉じて前記Ｈ６ガス層を取り
除くことによって基体１０４上にａ　−８１膜の堆積を
開好した。

この状態で１００秒間保持した後、ガス吹出口１０８お
よび１１１よＦ）　Ｈｅガスを流ｆ１２００　ｓｅｃｍ
で射出すると同時に、パルｆ１１２および１１３を開け
て前記）（ｅガスを排気することにより基体１０４の上
方にＨａガス／Ｉを形成することによって、前記ａ　−
Ｓｉ膜の堆積を停止した。

この状態で１５秒間保持した後、０２Ｆ６ガスを流量１
０　ｓｃｃｍで導入管１６２よシ真空チャンバー１０１
内に導入し、真空チャンバー１０１内における成膜プロ
セスが安定した後、ガス吹出口１０８および１１１から
のＨ・ガスの導入を停止し、次に／ｆルア”１１２ｆｚ
よび１１３を閉じて前記Ｈ６ガスｊ―を取り除くことに
よりて、前記ａ　−８１膜の上にａ　−３ｉＣ膜の堆積
を開始した。このｔまの状態で５０秒間保持し、前記ａ
−８ｉ展の上にａ　−ＳＩＣ膜を形成した。

次に、ガス吹出口１０８および１１１よ＃）Ｈｅガスを
流！　２００　ｓｅｃｍで射出すると同時に、パルプ１
１２および１１３を開けて、排気管１０９および１１０
を介して不図示の真空排気装置によって前記Ｉ（ｅガス
を排気して、　　ａ　−ＳＩＣ膜　ａ　−ｓｔ／基体の
積層構造を有する膜の上方にＨ・ガス層を形成すること
によって、前記ａ　−ＳＩＣの堆積を停止した。

このままの状態で１５秒間保持した後、　０２Ｆ６ガス
の導入を停止し、さらに１５秒間保持した。

以上の工程を繰シ返し、ａ−８ｉ膜とａ　−ＳＩＣ膜と
を交互に形成し、　ａ　−Ｓｔ／ａ　−ＳＩＣ構造を６
周期有する超格子膜を形成した。

以上の様にして形成されたａ　−Ｓｔ／ａ　−ＳＩＣ超
格子膜をオージェ電子分光法で評価した結果を図２に示
す。図２に示される様に前記ａ　−８１／ａ　−８ｉＣ
超格子膜は３．Ｏｎｍ厚ずつに区切られた正確な周期構
造を持ち、さらにａ　−ｓｔ７’基体界面およびａ　−
ＳＳ／ａ　−ＳｉＣ界面も欠陥が少なく、極めて良質の
超格子膜であることが確認された。

〔発明の効果〕

以上から明らかな如く本発明の堆積膜形成法及び装置は
、成膜の開始時または／および終了時などの成膜プロセ
スが不安定な間、基体の上方にガスｊ−を形成すること
で、成膜プロセスが不安定な間の堆積膜の形成を阻止す
ることができ、基体と該基体上に形成される堆積膜との
界面特性や、該堆積膜の六回特性の向上を図ることが可
能であるばかりでなく、膜の深さ方向に極めて均質な膜
を形成することが可能であるという利点を有している。

更に、本発明の堆積膜形成法によれば生産性。

量産性に優れ、高品質で電気的、元学的、半導体的等の
物理特性の優れた膜を簡単に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にがかる成膜装置の模式的概略図である
。 第２図は本発明の実施例におけるオージェ電子分光測定
の結果を示すグラフ図である。 １０１・・・真空チャンバー、１０２．１０３・・・導
入管、１０４・・・基体、１０５・・・排気管−１０６
＊１０７・・・マイクロ波導波管、１０８．１１１・・
・ガス層形成用ガスの吹出口、１０９．１１０・・・ガ
ス層形成用ガスの排気管、１１２．１１３・・・排気管
１０９およびｉｌＯの開閉パルプ、１１４・・・基体ホ
ルダー、１１５・・・基体加熱用ヒーター、１１６・・
・ヒーター用電線。 ７百の浄亡 第１図 第２図 ン宋２（ｎｍ） 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 特願昭６２−６６５１７号 ２、発明の名称 堆積膜形成法及び装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 名　　称　（１００）キャノン株式会社４、代理人 コ） ５、補正命令の日付 昭和６２年　５月２６日 ６、補正の対象 明細書及び図面 手続補正書 昭和６２年１２月１５日 特許庁長官　　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 特願昭６２−６６５１７号 ２、発明の名称 堆積膜形成法及び装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 名　　称　　　　（ｉｏｏ）キャノン株式会社４、代理
人 住所　東京都港区虎ノ門五丁目１３番１号虎ノ門４０森
ビル明細書全文 ６、補正の内容 別紙の通り 明　　　　　細　　　　　書 １０発明の名称 堆積膜形成法及び装置 ２、特許請求の範囲 （１９基体上に堆積膜を形成する為の成膜空間中に、堆
積膜形成用の原料となる前駆体と該前駆体と相互作用を
する活性種とを導入し、前記基体上に堆積膜を形成する
に際し、前記基体または該基体上に形成されている堆積
膜をガス層で被覆することによって、堆積膜の形成を一
時的に阻止する工程を含むことを特徴とする堆積膜形成
法。 （２）堆積膜形成法の原料となる前駆体り車通室内に導
入するための導入管と、前記前駆体と相互作用をする活
性種　１記ど　に導　　るための導入管と、基体表面近
傍に配せられた堆積膜形成ｊｆｌＪｌｔ’、Ｋｃｎ吹出
口とを備え、たことを特徴とする堆積膜形成装置。 ３、発明の詳細な説明 本発明は、半導体増幅素子。スイッチング素子・光セン
チー素子。先広ｉ素子。光起電力素子。光感光素子。発
光素子。感熱素子等の電子デバイスの用途に有用な半導
体性堆積膜形成法及びその装置に関する。 従来、機能性膜、殊に半導体膜は、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、光起電力素子の光電変換層を構成するアモルフ
ァスシリコンＭ（以下、ａ−８ｉ膜とする。）の形成に
は、真空蒸着法、７″２ズマＣＶＤ法、ＣＶＤ法、反応
性スｉ！ツタリング法、イオングレーティング法、光Ｃ
ＶＤ法等が試みられておシ、一般的には、７″２ズマＣ
ＶＤ法が広く用いられ、企業化されている。 しかしながらプラズマＣＶＤ法による堆積膜の形成にお
ける反応プロセスはかなシ複雑であシ、その反応機構も
不明な点が少なくな込のが現状である。これは、堆積膜
の形成パラメータ（例えば、基板温度、導入ガスの流量
と比、形成時の圧力、高周波電極、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）が多く、ま
たそれらのパラメータが互いに影響し合っているからで
ある。このために、時にはプラズマが不安定な状態にな
シ、形成された堆積膜に著しい影響を与えることが少な
くなかった。とシわけ、堆積膜形成の開始時および終了
時において、プラズマは非常に不安定な状態になシやす
く、基体と該基体上に形成される堆積膜との界面や堆積
膜の表面にダメージを与えてしまい、結果として得られ
た堆積膜の物理的性質（例えば電気特性、光学特性、膜
の密着性２機械的強笈など）を低下させる原因となりて
いた。 この堆積膜形成開始時および終了時における堆積膜の形
成グロセスの不安定性は、プラズマＣＶＤ法のみならず
他の堆積膜形成法、たとえば分解空間（Ｂ）において生
成された堆積膜形成用の原料となる前駆体と、分解空間
（Ｑにおいて生成され前記前駆体と相互作用をする活性
種とを夫々側々に堆積空間に導入して成膜を行なう堆積
膜形成法（以後「ＨＲ−ＣＶＤＪと称す）Ｋついても同
様に発生しておｐ、改善すべき問題点として指摘されて
いる。 上述の如く、ａ　−Ｓｌ堆堆積の形成におｈ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で量産
化できる形成法を開発することが切望されている。 本発明の主たる目的は、電気的、光学的、半導体的２機
械的等の物理特性、とシわけ基体と該基体上に形成され
た堆積膜との界面特性または／および該堆積膜の表面特
性に優れ、さらに、膜の層厚方向に極めて均質な堆積膜
を簡便にして効率的に形成できる堆積膜形成法及びその
ための装置を提供することにある。 本発明の他の目的は、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堆積膜
を簡便セして効率的に形成できる堆積膜形成法及びその
ための装置を提供することにある。 本発明による堆積膜形成法は、基体上に堆積膜を形成す
る為の成膜空間内に、堆積膜形成用の原料となる前駆体
と、該前駆体と相互作用をする活性種とを導入し、前記
基体上に堆積膜を形成するに際し、前記基体または該基
体上に形成されている堆積膜をガス層で被覆することに
よって、堆積膜の形成を一時的に阻止する工程を含むこ
とを特徴とするものである。 更に本発明による堆積膜形成装置は堆積膜形成用の原料
となる前駆体を堆積室内に導入するための導入管と、前
記前駆体と相互作用をする活性種を前記室内に導入する
ための導入管と、基体表面近傍に配せられた堆積膜形成
阻止用ガスの吹出口とを備えたことを特徴とするもので
ある。 本発明の堆積膜形成法および装置によれば、基体上への
堆積膜の形成を開始する際に、堆積膜形成プロセスが安
定するまでの間、前記基体表面をガス層で被覆すること
Ｋよって、該基体上に堆積膜が形成されるのを阻止し、
前記堆積膜形成プロセスが安定した後に前記ガス層を除
去するので、基体と該基体上に形成される堆積膜との界
面特性を向上させることが可能である。 また、本発明の堆積膜形成法および装置によれば、基体
上への堆積膜の形成を終了する際に、基体上に形成され
た堆積膜の表面をガス層によって一旦被覆してから堆積
膜の形成を終了せしめることを特徴としておシ、成膜プ
ロセスの不安定性によって堆積膜表面がダメージを受け
ることもない。 従って、本発明の堆積膜形成法および装置によれば、堆
積膜形成の開始時から終了時に至るまでの間、常に安定
し九成膜プロセスを実現できるので、均一かつ均質な（
とくに堆積膜の層厚方向に関して）堆積膜を基体上に形
成することができるものである。 また、本発明の堆積膜形成法によれば、堆積膜形成用の
原料となるガス前駆体、活性種の種類を変更することに
よって２種類以上の堆積膜を積層するに際し、前記原料
の変更が完了するまでの間、基体表面ｔ−ガス層で被覆
することによって堆積膜が積換するのを阻止するので、
積層された堆積膜間の界面特性を向上させることが可能
である。 本発明の堆積膜形成法において使用されるガス層を形成
するためのガスの種類は、目的とする堆積膜の種類、特
性、用途等によりて所望に従って適宜選択されるもので
あるが、比較的プラズマ化されにくい、あるいは化学的
相互作用を起しすらいために、形成される堆積膜に取シ
込まれにくいものでおることが必要である。例えば、ａ
−８１膜やａ　−ＳｉＣ膜およびａ　−ＳｉＮを形成す
る場合には、Ｈ２やＨｅが好適なガスの一例である。 本発明の堆積膜形成法において、ガス層を形成する為の
装置は、使用する堆積膜形成装置によって適宜選択され
るものであ也−例として挙げるならば、ガス層を形成す
る為のガスを吹き出す為の吹き出し口を基本ホルダーの
上方に１個あるいは２個以上配置したものが用いられる
。また、前記ガス吹き出し口に加えて、排気口を１個あ
るいは２個以上配置することによって、前記ガス層形成
用のガスを排気してもよい。 なお、本発明での「前駆体」とは、形成される堆積膜の
原料には成シ得るが、そのままのエネルーー状態では堆
積膜を形成することが全く又は殆ど出来ないものを言う
。 具体的には例えば、５ＩＦ４、（ＳｉＦ２）５、（Ｓｉ
Ｆ２洩、（ＳｉＦ２）４．８１□Ｆ６．５ｉＨＦ、　、
　５ＩＨ２Ｆ２．５ＩＣ１４Ｃ８ＩＣ１２）５．５ＩＢ
ｒ　　、（ｓｔｎｒｚ）ｓ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。また、　５ｉＨ２（
Ｃ６Ｈ５）２．５ｉｔ２（ＣＮ）２なども形成される堆
積膜の使用目的によっては使用される。 ただし、上述したものを前駆体としてそのまま用いても
よいし、熱、光、放電、マイクロ波などの分解エネルギ
ーを加えることによシ、前駆体としてもよい。 また、「活性種」とは、前記前駆体と化学的相互作用を
起こして例えば前駆体にエネルギーを与えたシ、前駆体
と化学的に反応したシして、前駆体を堆積膜を形成する
ことができる状態にする役目を担うものを言う。したが
って、活性種としては、形成される堆積膜を構成する構
成要素に成る構成要素を含んでいても良く、或はその様
な構成要素を含んでいなくとも良い。 具体的には例えば、Ｈ２、ＳｉＨ４，５ＩＨ３夙ＳＩＨ
，Ｃｔ。 ５ｉＨｓＢｒ　−５ｉＨｓＩなどの他に、Ｈｅ　ｓ　Ｎ
＠、Ａｒ等の稀ガスが挙げられる。 ただし、上述したものを活性種としてそのまま用いても
よいし、熱、光、放電、マイクロ波などの分解エネルギ
ーを加えることによ〕、活性種としてもよい。 〔実施例〕 以下、ＨＲＣＶＤに即した実施例を用いて本発明の方法
及び装置をよシ詳しく説明するが、本発明はこれら実施
例によって限定されるものではない。 第１図は本発明の堆積膜形成法を具現するに好適な本発
明にかかる装置の一実施例を示すものである。 第１図において１０，１は真空チャンバーであって、上
部に堆積膜形成用の前駆体および活性種の導入管１０２
および１０３が設けられ、導入管の下流に反応空間が形
成される構造を有し、且つ該導入管１０２および１０３
に対向して、基体１０４が設置されておｐ、該真空チャ
ンバーの下部に不図示の真空排気装置に接続せる排気管
１０５が設けられている。 １０６および１ｏ７（ｉそれぞれ導入管１０２および１
０３と交叉し、不図示のマイクロ波電源に接続せるマイ
クロ波導波管であシ、導入管１０２および１０３を介し
て真空チャンバー１０１内に導入される堆積膜形成用の
前駆体および活性種をマイクロ波エネルギーによって活
性化するためのものである。 １０８および１１１はガス層を形成する為のガスを射出
するガス吹出口゛であり、該ガス吹出口より射出された
ガスは不図示の真空排気装置に接続せる排気管１０９お
よび１１０によって真空チャンバー１０１外に排気され
る。１１２および１１３は排気管を開閉するためのパル
プである。この様にして基体１０４の上方にガス層が形
成される。 １１４は基体１０４を保持する為の基体ホルダーであシ
、１１５は基体１０４を加熱するためのヒーターで６４
７．電線１１６を介して不図示の電源に接続される。 実施例１ 第１図に示す堆積膜形成装置を用いて次の様にして本発
明の方法による堆積膜を作成した。 基体１０４に２０ｃ１！１’Ｘ２０ｃＩｎの石英ガラス
を周込た。まず、不図示の排気装置によって真空チャン
バー１０１を十分に排気した後、ヒーター１１５によっ
て前記石英ガラス板の温度を３００℃に設定した。次に
、ガス吹出口１０８および１１１よシＨ２，ｆスを流量
２００　ｓｃｃｍで射出すると凹時に、バルブ１１２お
よび１１３を開けて排気管１０９および１１０を介して
不図示の真空排気装置によって前記Ｈ２ガスを排気する
ことで、基体１０４の上方にＨ２２ガスを形成した。 こうしたところで、ＳｉＦ４．ガスを流量１１００５ａ
ｅで導入管１０２よシ、Ｈ２ガスを流量３　Ｑ　ａｅｃ
ｍｓＡｒガスを流量２００　ｓｅｃｍで導入管１０３よ
シ真空チャンバー１０１内に導入し、且つ真空チャンパ
ー１０１内の圧力が・０．８　Ｔｏｒｒに表るように排
気管１０５を介して不図示Ｏ排気装置によって排気した
。ガスの流れが安定した後、不図示のマイクロ波電［Ｋ
よってマイクロ波導波管１０６を介してｆｓｌｉＦ４ガ
スに１５０Ｗのマイクロ波エネルギーを付与し、またマ
イクロ波導波管°１０７を介してＨ２ガスおよびＡｒガ
スに２００Ｗのマイクロ波エネルギーを付与した。 このままの状態で３分間保持し、真空チャンバー１０１
における成膜プロセスが安定した後、ガス吹出口１０８
および１１１からのＨ２ガスの導入を停止し、次にパル
ｆ１１２および１１３を閉じた。 との状態で３０分間保持した後、ガス吹出口１０８およ
び１１１よシＨ２ガスを流量２００ａｃｃｍで射出する
と同時に、バルブ１１２および１１３０を開けて前記Ｈ
２ガスを排気することによシ基体１０４の上方にガス層
を形成した。このｔまの状態で２分間保持し九後、前記
マイクロ波エネルギーの付与を停止し１次に導入管１０
２および１０３からの５ＩＦ４ガス、Ｈ２ガスおよびＡ
ｒガスの供給を停止した。 こうしたところ、基体１０４上に膜厚０．９μｍのａ　
−８１膜が形成された。該ａ　−８１Ｍ上に０．２　ｗ
ｒ間隔のくしｍｈｔ電極を形成し、２．５　Ｘ　１０１
４ｐｈｏｔｏｎ／３２のＨ・−Ｎ・レーデを照射し、暗
導電率および明導電率を測定したととる、それぞれα＝
　２．４Ｘ１０−９（、Ｑｍ）−’　、　’ｐ　＝　４
．Ｉ　Ｘ　１０−１０−５（ｎｔ’トｌｎ　５　良好す
光導電性を有していることが分った。さらに該ａ−８ｉ
膜の膜の深さ方向の組成分析を２次イオン質量分析法に
よって測定したところ、極めて優れた均一性が得られて
いることが判明した。 実施例２ 第１図に示す堆積膜形成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。 基体１０４に２０ｏ＋ｌＸ２０ｍの石英ガラスを用いた
。まず、不図示の排気装置によって真空チャンバー１０
１を十分に排気した後、ヒーター１１５によって前記石
英ガラス板の温度を３００ｔｌ：に設定した。次に、ガ
ス吹出口１０ｇおよび１１１よ？）　Ｈｅガス１流量２
００　ｓｅｃｍで射出すると同時に、バルブ１１２およ
び１１３を開けて排気管１０９および１１０を介して不
図示の真空排気装置によって前記Ｈｅガスを排気して、
基体１０４の上方にＨｅガス管を形成した。 こうしたところで、Ｓ′ｉＦ４ガスを流量４０　ｓｅｃ
ｍで導入管１０２よシ、Ｈ２ガスを流量１５　ｓｅｃｍ
、　Ａｒカスを流量１５０　ｓｅｃｍで導入管１０３よ
り真空チャンバー１０１内に導入し、且つ真空チャンバ
ー１０１内の圧力が０．７　Ｔｏｒｒになるように排気
管１０５を介して不図示の排気装置によって排気した。 ガスの流れが安定した後、不図示のマイクロ波電源によ
ってマイクロ波導波管１０６を介してＳｉＦ４ガスに１
５０Ｗのマイクロ波エネルギーを付与し、またマイクロ
波導波管１０７を介してＨ２ガスおよびＡｒカスに２０
０Ｗのマイクロ波エネルギーを付与した。 このままの状態で３分間保持し、真空チャンバー１０１
内における成膜プロセスが安定した後、ガス吹出口１０
８および１１１からのＨｅガスの導入を停止し、次にバ
ルブ１１２および１１３を閉じて前記Ｈｅガス層を取〕
除くことによって基体１０４上にａ−８１膜の堆積を開
始した。 この状態で１００秒間保持した後、ガス吹出口１０８お
よび１１１よｌ）　Ｈｅガスを流量２００ｓｃｃｍで射
出すると同時に、バルブ１１２および１１３を開けて前
記Ｈｅガスを排気することによシ基体１０４０上方にＨ
・ガス層を形成することによって。 前記ａ　−Ｓｉ膜の堆積を停止した。 この状態で１５秒間保持した後、０２Ｆ６ガスを流ｔ１
０　ｓｃｃｍで導入管１０２よシ真空チャンバー１０１
内に導入し、真空チャンバー１０１内における成膜プロ
セスが安定した後、ガス吹出口１０８および１１１から
のＨｅガスの導入を停止し１次にバルブ１１２および１
１３を閉じて前記Ｈ６ガス層を取シ除くことによって、
前記ａ−８ｉ膜の上向−５ｉｃ膜の堆積を開始した。こ
のままの状態で５０秒間保持し、前記ａ−８ｉ膜の上に
ａ　−ＳＩＣ膜を形成した。 次に、ガス吹出口１０８および１１１よＦ）　Ｈｅガス
を流量２００　ｓｅｃｍで射出すると同時に、バルブ１
１２および１１３を開けて、排気管１０９および１１０
を介して不図示の真空排気装置によって前記Ｈｅガスを
排気して、ａ　−ｓｉｃ／　ａ　−Ｓｌ　／基体の！Ｉ
ｔ層構造を有する膜の上方にＨｅガス層を形成すること
によって、前記ａ　−ＳＩＣの堆積を停止した。このｉ
まの状態で１５秒間保持した後、Ｃ２Ｆ６ガスの導入を
停止し、さらに１５秒間保持した。 以上の工程を繰シ返し、ａ　−Ｓ１膜とａ　−ＳＩＣ膜
とを交互に形成し、ａ　−Ｓｔ／ａ　−ＳｉＣ構造を６
周期有する超格子膜を形成した。 以上の様にして形成されたａ　＝　８１／ａ　−８１０
超格子膜をオージェ電子分光法でＪＦＨＩＩｉした結果
を図２に示す。図２に示される様に前記ａ　−８１／ａ
　−ＳＩＣ超格子膜は３．０膜ｍ厚ずつに区切られた正
確な周期構造を持ち、さらにａ　−Ｓｉ／恭体界面およ
びａ−８１／λ−ＳＩＣ界面も欠陥が少なく、極めて良
質の超格子膜であることが確認された。 〔発明の効果〕 以上から明らかな如く本発明の堆黄膜形成法及び装置は
、成膜の開始時または／および終了時などの成膜プロセ
スが不安定な間、基体の上方にガス層を形成することで
、成膜プロセスが不安定な間の堆積膜の形成を阻止する
ことができ、基体と該基体上に形成される堆積膜との界
面特性や、該堆積膜の表面特性の向上を図ることが可能
であるばかシでなく、膜の深さ方向に極めて均質な膜を
形成することが可能であるという利点を有している。 更に、本発明の堆積膜形成法によれば生産性、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
の優れた膜を簡単に得ることができる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明にかかる成膜装置の模式的概略図である
。 第２図は本発明の実施例におけるオージェ電子分光測定
の結果を示すグラフ図である。 １０１・・・真空チャンバー、１０２，１０３・・・導
入管、１０４・・・基体、１０５・・・排気管、１０６
　。 １０７・・・マイクロ波導波管、１０８，１１１・・・
ガス層形成用ガスの吹出口、１０９，１１０・・・ガス
層形成用ガスの排気管、１１２．１１３・・・排気管１
０９および１１０の開閉パルプ、１１４−基体ホルダー
、１１５・・・基体加熱用ヒーター、１１６・・・ヒー
ター用電線。　″

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基体上に堆積膜を形成する為の成膜空間中に、堆
   積膜形成用の原料となる前駆体と該前駆体と相互作用を
   する活性種とを導入し、前記基体上に堆積膜を形成する
   に際し、前記基体または該基体上に形成された堆積膜を
   ガス層で被覆することによって、堆積膜の形成を阻止す
   る工程を含むことを特徴とする堆積膜形成法。
2. （２）堆積膜形成用の原料となる前駆体と該前駆体と相
   互作用する活性種とを導入し、基体ホルダー上の基体に
   堆積膜を形成する為の成膜空間を有する堆積膜形成装置
   において、該基体ホルダーの上部にガス吹出口を設置せ
   ることを特徴とする堆積膜形成装置。