JPS6342115A - 被膜作製方法 - Google Patents
被膜作製方法Info
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- JPS6342115A JPS6342115A JP61186203A JP18620386A JPS6342115A JP S6342115 A JPS6342115 A JP S6342115A JP 61186203 A JP61186203 A JP 61186203A JP 18620386 A JP18620386 A JP 18620386A JP S6342115 A JPS6342115 A JP S6342115A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
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- C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
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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】
（イ）発明の利用分野
本発明は珪素を主成分としたアモルファス及び多結晶の
非単結晶半導体からなる光電変換装置または珪素を主成
分とする非単結晶半導体からなる薄膜電界効果トランジ
スタ等を大型基板上に大量に生産するためのプラズマ化
学気相堆積法に関するものである。
非単結晶半導体からなる光電変換装置または珪素を主成
分とする非単結晶半導体からなる薄膜電界効果トランジ
スタ等を大型基板上に大量に生産するためのプラズマ化
学気相堆積法に関するものである。
（ロ）従来の技術
プラズマ化学気相堆積法（以下プラズマＣＶＤ法という
）により形成される珪素を主成分とした非単結晶半導体
薄膜や酸化珪素、窒化シリコン等の絶縁体薄膜は、太陽
電池、イメージセンサ等の光電変換装置、液晶表示装置
等に使用する薄膜電界効果トランジスタなどの材料とし
て巾広く応用されている。これらの装置は性質の異なる
複数の薄膜を積層したものから構成され、これらの装置
の大型化および低価格化に伴い、これら積層膜を工業的
に大面積にかつ大量に作製する目的で行われていた従来
の被膜作製方法およびその装置を以下に示す。
）により形成される珪素を主成分とした非単結晶半導体
薄膜や酸化珪素、窒化シリコン等の絶縁体薄膜は、太陽
電池、イメージセンサ等の光電変換装置、液晶表示装置
等に使用する薄膜電界効果トランジスタなどの材料とし
て巾広く応用されている。これらの装置は性質の異なる
複数の薄膜を積層したものから構成され、これらの装置
の大型化および低価格化に伴い、これら積層膜を工業的
に大面積にかつ大量に作製する目的で行われていた従来
の被膜作製方法およびその装置を以下に示す。
第１図に最も一般的な平行平板電極を用いたプラズマＣ
ＶＤ装置の概略断面図を示す。
ＶＤ装置の概略断面図を示す。
この場合、１つの真空予備室と２つの反応室が示されて
いる。基板（１１）は基板支持体（１０）上に設置され
、支持体（１０）と−緒に仕切り弁（８）を通じて反応
室（２）へ搬送される。該反応室（２）にて基板（１１
）はヒーター（６）により加熱され、所定の温度に達し
た後放電電極（４） 、 （６）により反応性気体を分
解、活性化させて基板上に薄膜を形成するものである。
いる。基板（１１）は基板支持体（１０）上に設置され
、支持体（１０）と−緒に仕切り弁（８）を通じて反応
室（２）へ搬送される。該反応室（２）にて基板（１１
）はヒーター（６）により加熱され、所定の温度に達し
た後放電電極（４） 、 （６）により反応性気体を分
解、活性化させて基板上に薄膜を形成するものである。
この方式は図より明らかな如く、基板と電極とが平行で
あるため、大面積基板上に薄膜を形成する際には電極面
積が太き（する必要があった。
あるため、大面積基板上に薄膜を形成する際には電極面
積が太き（する必要があった。
さらに−回の薄膜形成工程にて電極面積にほぼ等しいだ
けの面積にしか形成できないため、基板の大量処理には
不十分であった。
けの面積にしか形成できないため、基板の大量処理には
不十分であった。
これらを解決する１つの方法として、本出願人らによる
プラズマ気相反応装置（特願昭５９−７９６２３）があ
る。この装置の概略断面図を第２図に示す。
プラズマ気相反応装置（特願昭５９−７９６２３）があ
る。この装置の概略断面図を第２図に示す。
図面のように、平行平板電極間（２１）に被膜形成用基
板（２５）を重ね合わせて複数枚を電極に対し垂直とな
るように配設し、一度の処理にて従来の１０倍以上の基
板処理枚数を達成し、同時に装置の床面積は従来の装置
とほぼ同等であった。上下の放電電極間隔を広げていく
に従い、より大きい基板上に被膜を作製することが可能
となるが、実際は上下の電極間隔が広くなるに従い、プ
ラズマ放電を起こしにく（なるので、通常は電極の一辺
の二倍以内にその電極間隔をとっている。このような大
面積、大量基板処理のプラズマ気相反応法にもいくつか
の欠点が存在する。
板（２５）を重ね合わせて複数枚を電極に対し垂直とな
るように配設し、一度の処理にて従来の１０倍以上の基
板処理枚数を達成し、同時に装置の床面積は従来の装置
とほぼ同等であった。上下の放電電極間隔を広げていく
に従い、より大きい基板上に被膜を作製することが可能
となるが、実際は上下の電極間隔が広くなるに従い、プ
ラズマ放電を起こしにく（なるので、通常は電極の一辺
の二倍以内にその電極間隔をとっている。このような大
面積、大量基板処理のプラズマ気相反応法にもいくつか
の欠点が存在する。
即ち、電極間の距離が相当長いため、基板上に形成され
た被膜は特定の製膜条件の場合以外は電極間方向に膜厚
分布を持ってしまう。その様子を第３図（Ａ） 、 （
Ｂ） ； （Ｃ） 、 （Ｄ）に示す。これは第２図の
プラズマ気相反応装置にて非単結晶珪素半導体を硝子基
板上に作製した場合の被膜の付き方の概略図を示す、第
３図（Ａ）のＩの領域で示すように、反応圧力が高めで
高周波電力の投入電力が低い場合は、第３図（Ｂ）に示
すように基板の電極方向の上部及び下部に形成される被
膜が多くなり、このような膜厚分布を有する。この被膜
を作製中、プラズマ反応を行っている反応室内のプラズ
マ発光領域は、上下の電極近傍に集まっているのが観察
された。次に反応圧力が低（、高周波電力の投入電力が
高い場合は、第３図（＾）の■の領域、第３図（Ｄ）の
ように基板の電極方向に対し中央部付近に形成される被
膜が多く、このような膜厚分布を有する。
た被膜は特定の製膜条件の場合以外は電極間方向に膜厚
分布を持ってしまう。その様子を第３図（Ａ） 、 （
Ｂ） ； （Ｃ） 、 （Ｄ）に示す。これは第２図の
プラズマ気相反応装置にて非単結晶珪素半導体を硝子基
板上に作製した場合の被膜の付き方の概略図を示す、第
３図（Ａ）のＩの領域で示すように、反応圧力が高めで
高周波電力の投入電力が低い場合は、第３図（Ｂ）に示
すように基板の電極方向の上部及び下部に形成される被
膜が多くなり、このような膜厚分布を有する。この被膜
を作製中、プラズマ反応を行っている反応室内のプラズ
マ発光領域は、上下の電極近傍に集まっているのが観察
された。次に反応圧力が低（、高周波電力の投入電力が
高い場合は、第３図（＾）の■の領域、第３図（Ｄ）の
ように基板の電極方向に対し中央部付近に形成される被
膜が多く、このような膜厚分布を有する。
また狭い範囲ではあるが、第３図（Ａ）の領域■では第
３図（Ｃ）に示すような均一な膜厚分布を得ることが可
能であった。
３図（Ｃ）に示すような均一な膜厚分布を得ることが可
能であった。
このように大面積基板上において不均一な膜厚分布を有
すると同一基板上に構成される各半導体素子の特性、特
に物理的及び電気的特性にひどいばらつきを生じ、大面
積基板上にＴＰＴや光電変換装置を作製しても工業的な
価値はなかった。
すると同一基板上に構成される各半導体素子の特性、特
に物理的及び電気的特性にひどいばらつきを生じ、大面
積基板上にＴＰＴや光電変換装置を作製しても工業的な
価値はなかった。
（ハ）発明の目的
本発明は、前記の従来法の欠点を補うものであり、大量
の大面積基板上に均一な膜厚分布を有する被膜を作製す
る方法に関する。
の大面積基板上に均一な膜厚分布を有する被膜を作製す
る方法に関する。
（ニ）発明の構成
本発明の被膜作製方法は、
「大気より減圧状態に保持された反応室内に被膜作製用
反応性気体を導入し、該反応性気体に誘導エネルギを加
え、分解または活性化し被膜を作製する方法において、
一対の平行平板電極間に複数枚の被膜形成用基板を該電
極に対し垂直に配設し、前記電極間に高周波電力を振幅
変調した高周波電力を加えて前記反応性気体を分解また
は活性化せしめ前記基板上に被膜を作製することを特徴
とする被膜作製方法。」を特徴とするものである。即ち
、プラズマ気相反応を行う際に電極間に印加する高周波
電力をＡＭ変調して加えることにより、大面積基板上に
均一な膜厚分布を持つ被膜を作製する方法である。また
ＡＰＩ変調の程度はプラズマ放電の安定継続の点より５
０％以下とし、また形成される被膜の特性上の問題より
ＡＭ変調の回数は五秒間に一回以上であることを特徴と
するものである。
反応性気体を導入し、該反応性気体に誘導エネルギを加
え、分解または活性化し被膜を作製する方法において、
一対の平行平板電極間に複数枚の被膜形成用基板を該電
極に対し垂直に配設し、前記電極間に高周波電力を振幅
変調した高周波電力を加えて前記反応性気体を分解また
は活性化せしめ前記基板上に被膜を作製することを特徴
とする被膜作製方法。」を特徴とするものである。即ち
、プラズマ気相反応を行う際に電極間に印加する高周波
電力をＡＭ変調して加えることにより、大面積基板上に
均一な膜厚分布を持つ被膜を作製する方法である。また
ＡＰＩ変調の程度はプラズマ放電の安定継続の点より５
０％以下とし、また形成される被膜の特性上の問題より
ＡＭ変調の回数は五秒間に一回以上であることを特徴と
するものである。
以下に実施例により本発明を説明する。
実施例
本実施例においては、第２図に示すプラズマ気相反応装
置を使用し、硝子基板上に非単結晶半導体被膜を形成し
た。同図において、３００ｍｍ Ｘ ４００ｍｍの大き
さのガラス基板（２５）を電極に対して垂直に配置する
ように基板支持用トレイ（２４）にセツティングする。
置を使用し、硝子基板上に非単結晶半導体被膜を形成し
た。同図において、３００ｍｍ Ｘ ４００ｍｍの大き
さのガラス基板（２５）を電極に対して垂直に配置する
ように基板支持用トレイ（２４）にセツティングする。
本実施例の場合、同トレイ（２４）に硝子基板（２５）
を１０枚装着しであるが、硝子基板（２５）の向かい合
う間隔が２０ｆｆ１ｍ以上であれば放電が起き、より多
くの基板上に被膜形成は可能であるが、基板上の膜厚の
均一性を考えるならば、本実施例の場合、１０〜１５枚
程度が良い。尚この基板間隔は、被膜作製時の圧力等地
の要素によって変化するので、−に固定することは適当
ではない。
を１０枚装着しであるが、硝子基板（２５）の向かい合
う間隔が２０ｆｆ１ｍ以上であれば放電が起き、より多
くの基板上に被膜形成は可能であるが、基板上の膜厚の
均一性を考えるならば、本実施例の場合、１０〜１５枚
程度が良い。尚この基板間隔は、被膜作製時の圧力等地
の要素によって変化するので、−に固定することは適当
ではない。
この硝子基＋反がセットされたトレー（２４）を予備室
（１２）よりプラズマＣＶＤ装置内に入れ、真空排気を
行った後、ゲイト弁（１６）を開き、搬送機構（１５）
により第１の反応室（１３）へ移動した後、図では描け
ないので省略しであるが、第２図の紙面と平行で手前側
と奥側にある基板加熱用ヒーターにより被膜形成温度で
ある２００〜３００℃程度にまで加熱する。
（１２）よりプラズマＣＶＤ装置内に入れ、真空排気を
行った後、ゲイト弁（１６）を開き、搬送機構（１５）
により第１の反応室（１３）へ移動した後、図では描け
ないので省略しであるが、第２図の紙面と平行で手前側
と奥側にある基板加熱用ヒーターにより被膜形成温度で
ある２００〜３００℃程度にまで加熱する。
この状態で反応室（１３）内にシランガスを５０５ＣＣ
Ｈの流量で導入し排気系のコンダクタンスを制御して反
応室内圧力を０．０１〜Ｑ、１ｔｏｒｒに保持した。
Ｈの流量で導入し排気系のコンダクタンスを制御して反
応室内圧力を０．０１〜Ｑ、１ｔｏｒｒに保持した。
次に、上下の平行平板電極（２１）間に１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電力を印加し、プラズマ放電は上下の電極フ
ード（１日）及び基板支持トレー（２４）の側面にて構
成される空間中に閉じ込められ、反応室（１３）の内壁
まで到達はしていない。よって形成される被膜も、前記
の空間内部にしか形成されず、反応室内 、壁をクリ
ーニングする必要がないか、またはクリーニングの回数
を非常に少なくすることが可能となっている。
ｚの高周波電力を印加し、プラズマ放電は上下の電極フ
ード（１日）及び基板支持トレー（２４）の側面にて構
成される空間中に閉じ込められ、反応室（１３）の内壁
まで到達はしていない。よって形成される被膜も、前記
の空間内部にしか形成されず、反応室内 、壁をクリ
ーニングする必要がないか、またはクリーニングの回数
を非常に少なくすることが可能となっている。
この電極間に印加する高周波電力は振幅変調されており
、その回数は１〜５秒に一回で、変調度は最大で５０％
であった。変調度をこれ以上大きくすると、上下の電極
間隔が広いため、プラズマ放電が均一でなく不安定にな
るため、実用に耐えなかった。
、その回数は１〜５秒に一回で、変調度は最大で５０％
であった。変調度をこれ以上大きくすると、上下の電極
間隔が広いため、プラズマ放電が均一でなく不安定にな
るため、実用に耐えなかった。
本実施例においては、高周波出力ＭＡＸ時１００１００
Ｗ時６０−で約２０分間非単結晶珪素半導体を基板上に
約５０００人の厚さに形成した。この場合３００ｍｍＸ
４００ｍｍの大きさの基板にて±５χの膜厚分布に入
ることができた。
Ｗ時６０−で約２０分間非単結晶珪素半導体を基板上に
約５０００人の厚さに形成した。この場合３００ｍｍＸ
４００ｍｍの大きさの基板にて±５χの膜厚分布に入
ることができた。
このように、印加する高周波電力を１変調して上下電極
間に加えると、基板上の成膜条件は第３図（Ａ）に示す
領域Ｉ、■、■の状態を交互にとることになり、基板上
の膜厚分布は結果として均一な膜厚分布を持つことがで
きる。
間に加えると、基板上の成膜条件は第３図（Ａ）に示す
領域Ｉ、■、■の状態を交互にとることになり、基板上
の膜厚分布は結果として均一な膜厚分布を持つことがで
きる。
本発明の方法を用いて、３００ｍｍ Ｘ ４００ｍｎ＋
の基板上にＰ、Ｉ、Ｎ構造を有する太陽電池（素子面積
１．０５ｃｍ”）を４００個作製した。その特性を以下
に示す。
の基板上にＰ、Ｉ、Ｎ構造を有する太陽電池（素子面積
１．０５ｃｍ”）を４００個作製した。その特性を以下
に示す。
このように、光電変換効率のばらつきが非常に小さくな
っている。これは特にＰＩＮ型太陽電池のｌ型半導体層
の膜厚のばらつきが非常に少ないことと深い関係がある
ためである。
っている。これは特にＰＩＮ型太陽電池のｌ型半導体層
の膜厚のばらつきが非常に少ないことと深い関係がある
ためである。
（ホ）効果
以上述べたように、本発明の方法により被膜を作製する
と、大面積基板上に非常に均一な被膜を形成することが
可能となる。これにより大面積基板よりとり出せる素子
数が増加し、さらにその特性も均一なものが得られるよ
うになる。
と、大面積基板上に非常に均一な被膜を形成することが
可能となる。これにより大面積基板よりとり出せる素子
数が増加し、さらにその特性も均一なものが得られるよ
うになる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、大気より減圧状態に保持された反応室内に被膜作製
用反応性気体を導入し、該反応性気体に誘導エネルギを
加え、分解または活性化し被膜を作製する方法において
、一対の平行平板電極間に複数枚の被膜形成用基板を該
電極に対し垂直に配設し、前記電極間に高周波電力を振
幅変調した高周波電力を加えて、前記反応性気体を分解
または活性化せしめ前記基板上に被膜を作製することを
特徴とする被膜作製方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記高周波電力を
振幅変調する回数は５秒間に１回以上であることを特徴
とする被膜作製方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記高周波電力を
振幅変調する変調度は５０％以下であることを特徴とす
る被膜作製方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61186203A JP2588388B2 (ja) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | 被膜作製方法 |
| US07/396,795 US4987005A (en) | 1986-08-08 | 1989-08-21 | Chemical vapor processing method for deposition or etching on a plurality of substrates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61186203A JP2588388B2 (ja) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | 被膜作製方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5226681A Division JP2670560B2 (ja) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6342115A true JPS6342115A (ja) | 1988-02-23 |
| JP2588388B2 JP2588388B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=16184178
Family Applications (1)
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