JPS6323825B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は化学気相成長される基板上方にプラズ
マを集中させるようにしたプラズマ中化学気相成
長装置に関する。

従来この種装置においては、第１図に示すよう
に、反応チヤンバー１内に上下に対向してプラズ
マ発生用電極２，３が配置され、その上部電極２
はチヤンバー１に電気的に絶縁されて支持され、
そしてチヤンバー１内に露出しており、また下部
電極３はその下側に加熱ヒータ４が配置されてい
る。そして、下部電極３は反応チヤンバー１と共
にアースされ、このアースされた下部電極３と上
部電極２との間に高周波電源５が接続されてい
る。化学気相成長される基板６は下部電極３上に
載置され、導入口７からチヤンバー１内へ注入さ
れた反応ガス中で上記両電極に高周波電圧を印加
することによりプラズマを生じさせ、そのガス中
の成膜成分を基板６上に化学気相成長させてい
る。なお、８は図示しない排気ポンプへ連通され
た排気口である。

このような装置の構造上、陰極となる上部電極
２と下部電極３との間に形成されるプラズマはチ
ヤンバー１壁の方へ広がる性向を有する。このた
め、基板上に成長する膜の成膜速度は遅い。ま
た、広がつたプラズマによりチヤンバー壁に一旦
付着した粒子がチヤンバー壁から離れ、基板に成
長しつゝある膜上に落ちて来ることがあり、この
ような粒子は成長しつゝある膜にピンホールを生
成させる原因となり、その結果として成長した膜
の膜質を悪化させている。

本発明は上述したような従来装置の有する欠点
に着目して創案されたもので、その目的はプラズ
マ発生用電極間にプラズマを集中させることよ
り、成膜速度を速め膜質の向上等を図つたプラズ
マ中化学気相成長装置を提供することにある。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例を
説明する。

添付図面は本発明装置の構成を示す。１０は反
応チヤンバーでアースされている。このチヤンバ
ー１０内に第１及び第２の電極１１，１２が離隔
して対向設置されている。これら電極は例えば、
チヤンバー１０内で上下に設置された平板電極で
ある。このように下側に設置された下部電極１２
にはその支持体でもあり給電体でもある軸１３に
接続され、そしてアースされたチヤンバー１０及
びヒータ１４から絶縁物１５を介して絶縁されて
いる。また、必要により、下部電極１２の下面及
び側面は絶縁物により囲繞されている。軸１３は
固定でも回転可能でもよい。

又、下部電極に対向して上側に置かれる第１の
電極即ち上部平板電極１１はその懸吊体であり給
電体である軸１６に接続され、そして該軸１６は
チヤンバー１０上部で支持されてチヤンバー１０
外へ延び、基準電位例えばアース電位に接続され
ている。

上記軸１３と軸１６との間にプラズマを発生さ
せ得る高周波電圧を供給する高周波電源１７が接
続され、それ故下部電極１２はカソードとして作
用される。高周波電源１７の周波数は10KHz之至
5MHzであるのがよい。

なお、１８は図示しない基板ガス供給装置へ連
通されている反応ガス導入口で、１９は図示しな
い排気ポンプへ連通されている排気口である。

次に、上記構成の本発明装置の動作を説明す
る。

反応チヤンバー１０内の下部電極１２上に基板
を載置した後、導入口１８から反応チヤンバー１
０内へ反応ガスを導入し、上部電極１１と下部電
極１２との間に反応ガス雰囲気を形成する。この
雰囲気を間に挟さむ上部電極１１と下部電極との
間にプラズマを発生させ得る高周波電圧を印加し
て放電させ、そのガス雰囲気にプラズマを生じさ
せる。このプラズマ中の成膜成分を高周波電界に
より基板２０上に引き寄せ、基板２０上に膜を形
成する。

その成膜速度は高周波電圧が基板を載せている
下部電極をカソードとなるように印加させて下部
電極１２と上部電極１１との間にプラズマを集中
させているので第１図に示す従来装置よりも速く
なることが実験的に確かめられた。この実験デー
タを示すのが第３図である。この実験データは基
板２０上に窒化シリコンSiNを成長させた例であ
り、その成長条件は反応ガスがNH₃及びSiH₄か
ら成りその混合比NH₃／SiH₄を＝10とし、全圧
を１トールに、電力を50ワツトに、基板温度を
400℃に選んで設定した。第３図において、曲線
Ｌ１は本発明装置のように基板２０を載せている
電極即ち下部電極１２に高周波電圧を印加する
（カソードカツプリングした）場合の、成長速度
−周波数曲線を示し、曲線Ｌ２は従来装置におい
て用いられていた如き上部電極１１に高周波電圧
を印加する（アノードカツプリングをした）場合
の、成長速度−周波数曲線を示している。

また、本発明装置のようなカソードカツプリン
グをした場合における電極間に印加されるべき高
周波電圧の周波数は10KHz乃至5MHzであるのが
よいことも実験的に確かめられた。これについて
は第３図を参照されたい。

そして、プラズマが電極間に集中されることか
ら、従来装置の如く基板２０上に成長される成分
の一部がチヤンバー壁に一日付着した後そこから
分離して基板２０の成長に加わる成分は極く微量
となり、ピンホールの発生等が殆んどなくなる。
従つて、成長膜の膜質が一段と向上した。

以上要するに、本発明によれば、次のような効
果が得られる。

基板上にプラズマを集中させ得る。

従つて、成長速度を広い周波数範囲に亘つて
向上させうる。

高成膜速度を得る周波数の選択を広い範囲で
行なえる。

膜質が向上する等である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のプラズマ中化学気相成長装置を
示す図、第２図は本発明のプラズマ中化学気相成
長装置を示す図、第３図は成長速度−周波数曲線
図である。 図中、１０は反応チヤンバー、１１は第１の電
極（基準電位とされる電極）、１２は第２の電極
（第１の電極に対して高周波電圧が印加される基
板載置用電極）、１７は高周波電源である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 反応チヤンバー内に第１及び第２の電極を離
   隔して対向設置し、これら電極の内の加熱手段に
   より加熱され該加熱手段から電気的に絶縁された
   基板載置用電極に対向設置される電極を基準電位
   に接続し、該基準電位に接続された電極と上記基
   板載置用電極との間にプラズマを発生させ得る高
   周波電圧を印加するように構成したことを特徴と
   するプラズマ中化学気相成長装置。 ２ 上記基板載置用電極は上記加熱手段との間に
   電気的絶縁物を介在させて絶縁されたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマ中化
   学気相成長装置。 ３ 上記高周波電圧の周波数は10KHz乃至5MHz
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載のプラズマ中化学気相成長装置。