JPS6357778A - 堆積膜製造装置 - Google Patents
堆積膜製造装置Info
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する分野〕
本発明は堆積膜、とりわけ機能性膜、殊に半導体デバイ
ス、光−電気エネルギー変換器(太陽電池、感光体ドラ
ム、イメージセンサ等)、あるいは光起電力素子などに
用いる、非晶質、または結晶質の堆積膜を形成するのに
好適な方法に関する。
ス、光−電気エネルギー変換器(太陽電池、感光体ドラ
ム、イメージセンサ等)、あるいは光起電力素子などに
用いる、非晶質、または結晶質の堆積膜を形成するのに
好適な方法に関する。
通常、低温におけるシリコン(Si)膜の形成は、プラ
ズマCVD法、光CVD法9等の各種CVD法。
ズマCVD法、光CVD法9等の各種CVD法。
真空蒸着法9反応スパッタリング法、イオンブレーティ
ング法などが試みられており、一般にはプラズマCVD
法が広く用いられ、企業化されている。
ング法などが試みられており、一般にはプラズマCVD
法が広く用いられ、企業化されている。
プラズマCVD法で得られる堆積膜の多く、はアモルフ
ァスシリコン(A−8i)であり、電気的、光学的特性
及び繰り返し使用での疲労特性、あるいは、均一性、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。またプラズマCVD法では低温でガラス基板上に
良質なポリシリコン膜を堆積させることは困難である。
ァスシリコン(A−8i)であり、電気的、光学的特性
及び繰り返し使用での疲労特性、あるいは、均一性、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。またプラズマCVD法では低温でガラス基板上に
良質なポリシリコン膜を堆積させることは困難である。
従来から一般化されているプラズマCVD法によるシリ
コン堆積膜の形成に於ての反応プロセスは、従来のCV
D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9反応容器の構造
、排気速度。
コン堆積膜の形成に於ての反応プロセスは、従来のCV
D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9反応容器の構造
、排気速度。
プラズマ発生式など)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
(なかった。そのうえ、装置特有のパラメーターを装置
ごとに選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というのが実状であった。
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
(なかった。そのうえ、装置特有のパラメーターを装置
ごとに選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というのが実状であった。
以上のように反応機構に不明な点が多いプラズマCVD
法にかわるものとして複数のガスを成膜空間に導入する
と共に、そのうちのいくつかのガスを予め光、熱、プラ
ズマ等のエネルギーによて活性化しておき成膜空間に配
された基体上に膜を堆積するというI−(R−CV D
が提案されている(特開昭6O−41047)。
法にかわるものとして複数のガスを成膜空間に導入する
と共に、そのうちのいくつかのガスを予め光、熱、プラ
ズマ等のエネルギーによて活性化しておき成膜空間に配
された基体上に膜を堆積するというI−(R−CV D
が提案されている(特開昭6O−41047)。
斯る発明に依れば、例えばアモルファスシリコン(A−
9i)膜を形成する場合、前駆体であるSiF2ガスと
活性種であるH*(水素ラジカル)を会合せしめて基体
上にASiを成膜するという方法がとられる。
9i)膜を形成する場合、前駆体であるSiF2ガスと
活性種であるH*(水素ラジカル)を会合せしめて基体
上にASiを成膜するという方法がとられる。
とりわけこの方法の有利な点はI(*の濃度によりアモ
ルファスの一形態である微結晶相を含むSi膜から多結
晶のSi (po 1 eg−3i)まで作成可能であ
るということである。
ルファスの一形態である微結晶相を含むSi膜から多結
晶のSi (po 1 eg−3i)まで作成可能であ
るということである。
しかしながら従来のHR−CVD法では第3図に示すよ
うに前駆体と活性種を別々の空間で作って会合するため
および/又は前駆体と活性種の寿命が異なるため同一成
膜空間内で均一な膜を得ることが困難であった。
うに前駆体と活性種を別々の空間で作って会合するため
および/又は前駆体と活性種の寿命が異なるため同一成
膜空間内で均一な膜を得ることが困難であった。
以上の如く、低温で得られるシ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、堆積膜
の形成方法を開発することが切望されている。
その実用可能な特性、均一性を維持させながら、堆積膜
の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、例えば窒化シリコン膜、
炭化シリコン膜、酸化シリコン膜あるいはシリコンゲル
マニウム膜(Si−Ge)等においても各々同様のこと
がいえる。
炭化シリコン膜、酸化シリコン膜あるいはシリコンゲル
マニウム膜(Si−Ge)等においても各々同様のこと
がいえる。
本発明の目的は形成される膜の特性、成膜速度、再現性
の向上及び膜品質の均一化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できる
堆積膜形成方法を提供することにある。
の向上及び膜品質の均一化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できる
堆積膜形成方法を提供することにある。
本発明は上述した目的を達成するために基体上に堆積膜
を形成するための成膜空間(A)に、分解空間(B)に
於いて生成される堆積膜形成用の原料となる前駆体と、
分解励起空間(C)に於て生成され、前記前駆体と相互
作用をする活性種とを導入する事によって、前記基体上
に体積膜を形成する体積膜形成方法に於いて前駆体が活
性種を生成する分解励起空間(C)中を活性種と接触し
ないように通過させ、活性種と会合部で均一にかつ効率
良く化学反応させることにより、特に堆積膜の品質を均
一に保ちつつ高速成膜を可能にしたものである。
を形成するための成膜空間(A)に、分解空間(B)に
於いて生成される堆積膜形成用の原料となる前駆体と、
分解励起空間(C)に於て生成され、前記前駆体と相互
作用をする活性種とを導入する事によって、前記基体上
に体積膜を形成する体積膜形成方法に於いて前駆体が活
性種を生成する分解励起空間(C)中を活性種と接触し
ないように通過させ、活性種と会合部で均一にかつ効率
良く化学反応させることにより、特に堆積膜の品質を均
一に保ちつつ高速成膜を可能にしたものである。
以下本発明を詳4ftlに説明する。
本発明における活性会合型のCVDとは、導入カスが会
合される以前に放電エネルギー及び/又は熱エネルギー
、及び/又は光エネルギー等のエネルギーの吸収あるい
は触媒作用のような化学的相互作用により適宜励起され
ていることを特徴としている。即ち予め励起されたガス
が化学反応を担う活性種を含み、膜堆積を行うものであ
る。
合される以前に放電エネルギー及び/又は熱エネルギー
、及び/又は光エネルギー等のエネルギーの吸収あるい
は触媒作用のような化学的相互作用により適宜励起され
ていることを特徴としている。即ち予め励起されたガス
が化学反応を担う活性種を含み、膜堆積を行うものであ
る。
尚、本発明での「前駆体」とは、形成される堆積膜の原
料には成り得るものを云う。「活性種」とは、前記前駆
体と化学的相互作用を起して例えば前駆体にエネルギー
を与えたり、前駆体と化学的に反応したりして、前駆体
をより効率よ(堆積膜が形成出来る状態にする役目を荷
うものを云う。従って、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、あるいはその様な構成要素を含んでいなくても良
い。
料には成り得るものを云う。「活性種」とは、前記前駆
体と化学的相互作用を起して例えば前駆体にエネルギー
を与えたり、前駆体と化学的に反応したりして、前駆体
をより効率よ(堆積膜が形成出来る状態にする役目を荷
うものを云う。従って、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、あるいはその様な構成要素を含んでいなくても良
い。
上述の活性会合型のCVDを詳細に説明する。
通常活性会合型のCVDではハロゲン及び/又は水素を
含む堆積膜形成用の原料となる前駆体と、堆積膜形成用
原料ガスと化学反応する、及び/又は前記前駆体と化学
反応をする活性種が少くとも用いられる。特に活性種と
して、水素ラジカル(・H)が重要な働きをする活性会
合型のCVDをHR−CVDとよぶ。
含む堆積膜形成用の原料となる前駆体と、堆積膜形成用
原料ガスと化学反応する、及び/又は前記前駆体と化学
反応をする活性種が少くとも用いられる。特に活性種と
して、水素ラジカル(・H)が重要な働きをする活性会
合型のCVDをHR−CVDとよぶ。
本発明に於いて、成膜用に用いられるハロゲン及び/又
は水素をその分子内に含む堆積膜形成用原料ガスとして
は、ケイ素を主骨格とする化合物、炭素を主骨格とする
化合物、ゲルマニウムを主骨格とする化合物及び水素、
フッ素、塩素、フッ化水素、フッ化塩素、塩化水素等が
挙げられる。
は水素をその分子内に含む堆積膜形成用原料ガスとして
は、ケイ素を主骨格とする化合物、炭素を主骨格とする
化合物、ゲルマニウムを主骨格とする化合物及び水素、
フッ素、塩素、フッ化水素、フッ化塩素、塩化水素等が
挙げられる。
これらの化合物はそれぞれ単独で用いても、また適宜必
要に応じて併用しても差支えない。
要に応じて併用しても差支えない。
ケイ素を主骨格とする化合物としては、例えば鎖状また
は環状シラン化合物の水素原子の一部ないし全部をハロ
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、5iuY2u+2 (uは1以上の整数、YLtF
、 Cj!、 Brおよび■より選択される少な(とも
1種の元素である。)で示される鎖状ハロゲン化ケイ素
、5ivY2v (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、S i
u Hx Y y (uおよびYは前述の意味を有す
る。x+y=2uまたは2u+2uである。)で示され
る鎖状または環状化合物などが挙げられる。
は環状シラン化合物の水素原子の一部ないし全部をハロ
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、5iuY2u+2 (uは1以上の整数、YLtF
、 Cj!、 Brおよび■より選択される少な(とも
1種の元素である。)で示される鎖状ハロゲン化ケイ素
、5ivY2v (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、S i
u Hx Y y (uおよびYは前述の意味を有す
る。x+y=2uまたは2u+2uである。)で示され
る鎖状または環状化合物などが挙げられる。
具体的には例えば、5jF4 r (SiF2)5 、
(SiF2)s r(SiF2)4 、 Si2F
6 、 5i3FB 、 SiHF3 、 SiH
2F2,5iCj!4.(SiCj!2)5.SiBr
4.(SiBr2)5゜5i2Cf6 、5i2Br6
、5iHCj!3 、5iHBr3 、5iHI3
。
(SiF2)s r(SiF2)4 、 Si2F
6 、 5i3FB 、 SiHF3 、 SiH
2F2,5iCj!4.(SiCj!2)5.SiBr
4.(SiBr2)5゜5i2Cf6 、5i2Br6
、5iHCj!3 、5iHBr3 、5iHI3
。
5i2Cj23F3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。
し得るものが挙げられる。
これらのケイ素化合物は、1種用いても2種以上を併用
してもよい。
してもよい。
また、炭素を主骨格とする化合物としては、例えば鎖状
または環状炭化水素化合物の水素原子の一部ないし全部
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CuY2u+2 (Llは1以上の整数、Y
はF、 Cj!、 Brおよび■より選択される少な
くとも1種の元素である。)で示される鎖状ハロゲン化
炭素、CvY2v(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、CuH
xYy (uおよびYは前述の意味を有する。x十y=
2uまたは2 u + 2 uである。)で示される鎖
状又は環状化合物などが挙げられる。
または環状炭化水素化合物の水素原子の一部ないし全部
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CuY2u+2 (Llは1以上の整数、Y
はF、 Cj!、 Brおよび■より選択される少な
くとも1種の元素である。)で示される鎖状ハロゲン化
炭素、CvY2v(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、CuH
xYy (uおよびYは前述の意味を有する。x十y=
2uまたは2 u + 2 uである。)で示される鎖
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 、 (
CF2)6 。
CF2)6 。
(CF2) 41 C2FB + C3FB +
CHF3 + CH2F2 +CCl4 、 (C
CI!2) s + CBr4(CBr2)5+ C2
Cj!s +C2Br6.CHCj!3.CHI3.C
2(13F3などのガス状態のまたは容易にガス化し得
るものが挙げられる。
CHF3 + CH2F2 +CCl4 、 (C
CI!2) s + CBr4(CBr2)5+ C2
Cj!s +C2Br6.CHCj!3.CHI3.C
2(13F3などのガス状態のまたは容易にガス化し得
るものが挙げられる。
これらの炭素化合物は、1種用いても2種以上を併用し
てもよい。
てもよい。
また、ゲルマニウムを主骨格とする化合物としては、例
えば鎖状又は環状水素化ゲルマニウム化合物の水素原子
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、G e u Y 2 u+
2 (uは1以上の整数、YはF、 Cf、 Br
及びIより選択される少なくとも1種の元素である。)
で示される鎖状ハロゲン化ゲルマニウムG e v Y
2 v(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ゲルマニウム、G e
u Hx Y y(U及びYは前述の意味を有する。x
+y=2u又は2 u + 211である。)で示され
る鎖状又は環状化合物などが挙げられる。
えば鎖状又は環状水素化ゲルマニウム化合物の水素原子
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、G e u Y 2 u+
2 (uは1以上の整数、YはF、 Cf、 Br
及びIより選択される少なくとも1種の元素である。)
で示される鎖状ハロゲン化ゲルマニウムG e v Y
2 v(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ゲルマニウム、G e
u Hx Y y(U及びYは前述の意味を有する。x
+y=2u又は2 u + 211である。)で示され
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GeF4 + (GeF2)5 r
(GeF2)6 +(GeF2)4. Ge2F6 、
Ge3F8. GeHF3. GeHBr3 。
(GeF2)6 +(GeF2)4. Ge2F6 、
Ge3F8. GeHF3. GeHBr3 。
GeCjl!、、 (GeCj!2) 5 + Ge
Br4+ (GeBr2)5 +Ge2Cj!6 、
Ge2Br6.GeHBr3 、GeHBr3゜GeH
I3.Ge2Cj!3F3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。
Br4+ (GeBr2)5 +Ge2Cj!6 、
Ge2Br6.GeHBr3 、GeHBr3゜GeH
I3.Ge2Cj!3F3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。
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事が可能である。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。
膜後に不純物元素でドーピングする事が可能である。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。
Ajl!、 Ga、 In、 Tj2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As、P、S
b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。
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As、P、S
b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。
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、常温常圧でカス状態であるか、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。このような化合物としては、PH3,P2H4,P
F3.PF5゜PCl3.AsH3,AsF3.AsF
5.AsCj23゜SbH3、SbF5 、 BF3
、 BCf3 、 BBr3. B2H6。
物質)としては、常温常圧でカス状態であるか、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。このような化合物としては、PH3,P2H4,P
F3.PF5゜PCl3.AsH3,AsF3.AsF
5.AsCj23゜SbH3、SbF5 、 BF3
、 BCf3 、 BBr3. B2H6。
B4H1O,B5H9,B11(11,B6HIO1B
6H12等を挙げることができる。
6H12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種以」1併
用してもよい。
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
、或いは成膜用の原料ガスと混合して成膜空間内に導入
しても差支えない。
、或いは成膜用の原料ガスと混合して成膜空間内に導入
しても差支えない。
前記原料ガス及び/又は原料ガスの分解生成物であ)′
〕かつ、堆積膜形成用の原料である前駆体と化学反応を
する活性種を生成せしめるには、水素、ハロゲン化合物
(例えばF2ガス、Clガス、ガス化したBr2、ガス
化したI2、HFガス、HCeガス、ガス化したHBr
、XeF2等)の少なくとも1種以上用いるが、必要に
応じて不活性ガス(He 、 A r 。
〕かつ、堆積膜形成用の原料である前駆体と化学反応を
する活性種を生成せしめるには、水素、ハロゲン化合物
(例えばF2ガス、Clガス、ガス化したBr2、ガス
化したI2、HFガス、HCeガス、ガス化したHBr
、XeF2等)の少なくとも1種以上用いるが、必要に
応じて不活性ガス(He 、 A r 。
Ne、Kr、Xe等)あるいは原料カスとして前掲した
化合物の中から1種以上の化合物に分解空間(C)にお
いて分解エネルギーの付与することにより行われる。
化合物の中から1種以上の化合物に分解空間(C)にお
いて分解エネルギーの付与することにより行われる。
以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
第1図は本発明による堆積膜形成装置の実施例の概略的
構成図である。
構成図である。
第1図において、101は成膜室であり支持台102上
に所望の基体103が載置されている。
に所望の基体103が載置されている。
本発明の方法によれば基体103の温度を低くすること
が可能であるため、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1ノ
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、等を用いることが可能である。もちろん、金属、
合金、シリコン、ゲルマニウム、GaAsあるいはセラ
ミックス等も使用できることは言うまでもない。
が可能であるため、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1ノ
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、等を用いることが可能である。もちろん、金属、
合金、シリコン、ゲルマニウム、GaAsあるいはセラ
ミックス等も使用できることは言うまでもない。
104は基体加熱用ヒーターであり、導線105を介し
て給電され、発熱する。該ヒーター104は成摸前に基
体103を加熱処即したり、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、又、必要
に応じて成膜中に基体103を加熱する際に使用される
。
て給電され、発熱する。該ヒーター104は成摸前に基
体103を加熱処即したり、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、又、必要
に応じて成膜中に基体103を加熱する際に使用される
。
本発明方法を実施するにあたって、基体を加熱する場合
には、基体加熱温度は好ましくは30〜4500C1よ
り好ましくは50−350℃であることが望ましい、+
06は温度をモニタする熱電対である。
には、基体加熱温度は好ましくは30〜4500C1よ
り好ましくは50−350℃であることが望ましい、+
06は温度をモニタする熱電対である。
107は不図示の排気系に接続されており、ターボ分子
ポンプ、メカニカルブースターポンプおよびロータリー
ポンプ(不図示)により排気可能となっている。
ポンプ、メカニカルブースターポンプおよびロータリー
ポンプ(不図示)により排気可能となっている。
108は原料ガス供給管であり、図には示されていない
が、各種原料ガスおよび必要な場合はキャリヤー−カス
が各マスフローコントローラーにより所望の流量に制御
されて供給される。原料ガスは赤外t94メージ炉10
9て励起され前駆体を生成する。すなわち、類109内
部の管が、原料ガスの分解空間(13)を成す。さらに
前駆体を含む原料ガスは前駆体輸送管110を通し会合
空間(D)に放出される。
が、各種原料ガスおよび必要な場合はキャリヤー−カス
が各マスフローコントローラーにより所望の流量に制御
されて供給される。原料ガスは赤外t94メージ炉10
9て励起され前駆体を生成する。すなわち、類109内
部の管が、原料ガスの分解空間(13)を成す。さらに
前駆体を含む原料ガスは前駆体輸送管110を通し会合
空間(D)に放出される。
また111は外管であり、外管内で活性種の励起空間(
C)および前駆体と活性種の会合する空間(D)の大部
分を形成する112は活性種生成用ガスおよび必要な場
合は励起用及び/又はキャリヤーガスの供給管であり図
には示されていないがマスフローコントローラーにより
、それぞれ所望の流量に調整された後外管111内に導
入される。
C)および前駆体と活性種の会合する空間(D)の大部
分を形成する112は活性種生成用ガスおよび必要な場
合は励起用及び/又はキャリヤーガスの供給管であり図
には示されていないがマスフローコントローラーにより
、それぞれ所望の流量に調整された後外管111内に導
入される。
1.13は活性化エネルギー導入管であり、第1図の実
施例では、マイクロ波発振器11・1から発生させたマ
イクロ波を導波管115からエネルギーが供給され分解
・励起空間(C)で活性種が生成される。
施例では、マイクロ波発振器11・1から発生させたマ
イクロ波を導波管115からエネルギーが供給され分解
・励起空間(C)で活性種が生成される。
本発明では前記前駆体輸送管が活性種が生成される外管
110内の活性種の励起空間(C)中を生成直後の活性
種と接触しないように通過し会合空間(D)で初めて、
前駆体と活性種が接触して化学反応が進行することを特
徴としている。
110内の活性種の励起空間(C)中を生成直後の活性
種と接触しないように通過し会合空間(D)で初めて、
前駆体と活性種が接触して化学反応が進行することを特
徴としている。
上記のような方法で形成されたSiF2. 5iFHの
ような前駆体とFI*のような活性種は会合空間(D)
で均一に会合し、かつ化学反応を起こし、成膜空間(A
)中にある基体103上に所望の堆積膜が形成される。
ような前駆体とFI*のような活性種は会合空間(D)
で均一に会合し、かつ化学反応を起こし、成膜空間(A
)中にある基体103上に所望の堆積膜が形成される。
以下に本発明の具体的実施例を示す。
〔実施例1〕
第1図に示した装置を用い以下の操作によりA−Si膜
を作成した。
を作成した。
先ず基体103として、コーニング7059ガラスを用
い、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、10=Torrに減圧し
た。基板加熱用ヒーター313によりコーニング705
9ガラス基板を250℃に加熱した。
い、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、10=Torrに減圧し
た。基板加熱用ヒーター313によりコーニング705
9ガラス基板を250℃に加熱した。
そこで供給管108を通じて不図示のボンベからSi2
F6を20SCCM導入した。その際炉109の温度を
あらかじめ650℃に加熱しておいた。
F6を20SCCM導入した。その際炉109の温度を
あらかじめ650℃に加熱しておいた。
他方ガス供給管112からH2ガスを80SCCMおよ
びArガスを40SCCM外管111内に導入した。
びArガスを40SCCM外管111内に導入した。
一方排気系107にある不図示のメカニカルブースター
ポンプの回転数を調整してバラトロン真空計116で0
.5Torrに保持した。次にマイクロ波のパワーを2
20W投入し、外管111内にプラズマを発生させ活性
種であるH*を発生させた。
ポンプの回転数を調整してバラトロン真空計116で0
.5Torrに保持した。次にマイクロ波のパワーを2
20W投入し、外管111内にプラズマを発生させ活性
種であるH*を発生させた。
一方、あらかじめ650℃に加熱した赤外線イメージ炉
109内を通過したSi2F6ガスは分解され、5iF
z*のような前駆体を生成する。5iFz*は寿命が長
いラジカルであり内径が4 m mφという細い前駆体
輸送管110中を通過させることができた。
109内を通過したSi2F6ガスは分解され、5iF
z*のような前駆体を生成する。5iFz*は寿命が長
いラジカルであり内径が4 m mφという細い前駆体
輸送管110中を通過させることができた。
この前駆体とH*が化学反応をし、基体103上に堆積
膜を形成した。
膜を形成した。
上記方法で得られたA−3i :H(:F)膜は、外管
IIIの内径が40 m mφであるにもかかわらず、
基体103上80 m mφの範囲内で膜厚分布が±l
O%以下、暗電導率(σd)、ημτ、活性化エネルギ
ー(Ea)、光学的バンドギャップ(Egopt)等の
特性のバラツキが±5%以下になっていた。
IIIの内径が40 m mφであるにもかかわらず、
基体103上80 m mφの範囲内で膜厚分布が±l
O%以下、暗電導率(σd)、ημτ、活性化エネルギ
ー(Ea)、光学的バンドギャップ(Egopt)等の
特性のバラツキが±5%以下になっていた。
〔実施例2〕
第1図に示した装置を用い以下の操作によりA−3iの
一形態である微結晶相を含むSi (μX−5i)膜を
形成した。
一形態である微結晶相を含むSi (μX−5i)膜を
形成した。
実施例1と同様な方法で、Si2F6ガスをIO5cc
M、H2ガス流量を1203CCM、Arガス流量を4
0SCCMとし、成膜室101内の圧力を0.2Tor
rに調整した。マイクロ波のパワーを240W投入して
成膜を行った。
M、H2ガス流量を1203CCM、Arガス流量を4
0SCCMとし、成膜室101内の圧力を0.2Tor
rに調整した。マイクロ波のパワーを240W投入して
成膜を行った。
上記方法で得られたSi膜はラマンスペクトルが465
cm−’からシフトしており、約50人の微結晶相を含
むA−5i:H(:F)膜である事がわかった。
cm−’からシフトしており、約50人の微結晶相を含
むA−5i:H(:F)膜である事がわかった。
また、5i2FBガスをl OS CCM SS i
F 4で5%に希釈したPF5ガスを305CCMを原
料ガス供給管108から供給し、一方H2ガスをl 5
0 S CCM 、 A rガス流量を405CCMを
ガス供給管112から外管111に供給した。次に成膜
室101内の圧力を0.15Torrに調整した。マイ
クロ波のパワーを240Wに投入してn型のA−3i
:H(:F)膜を成膜した。このn型A−3i:H(:
F)膜はラマンスペクトルTEM観察の結果50〜10
0人の微結晶相を含んでいた。
F 4で5%に希釈したPF5ガスを305CCMを原
料ガス供給管108から供給し、一方H2ガスをl 5
0 S CCM 、 A rガス流量を405CCMを
ガス供給管112から外管111に供給した。次に成膜
室101内の圧力を0.15Torrに調整した。マイ
クロ波のパワーを240Wに投入してn型のA−3i
:H(:F)膜を成膜した。このn型A−3i:H(:
F)膜はラマンスペクトルTEM観察の結果50〜10
0人の微結晶相を含んでいた。
堆積膜の特性はad=1.2 (S/cm〕、E a−
0、06e V sEgopt = 1,9eVであり
、それぞれのバラツキは、50mmφの範囲内で±5%
以内であった。
0、06e V sEgopt = 1,9eVであり
、それぞれのバラツキは、50mmφの範囲内で±5%
以内であった。
さらに、Si2F6ガスを10 S CCM 、 S
i F 4で5%に希釈したBF3を40SCCMを原
料ガス供給管108から供給し、H2ガスを1503
CCM 、 A rガス流量40SCCMをガス供給管
から外管111に供給した。
i F 4で5%に希釈したBF3を40SCCMを原
料ガス供給管108から供給し、H2ガスを1503
CCM 、 A rガス流量40SCCMをガス供給管
から外管111に供給した。
次に成膜室101内の圧力を0,15Torrに調整し
て、マイクロ波のパワーを240W投入して、p型のA
−3i:H(:F)膜を成膜した。このp型のA−3i
:H(:F)膜は微結晶相を含んでおり、堆積膜の特性
は、c d= 1.01.s/cm)、Ea=0.05
eV、 Egopt=2.OeVであり50 m mφ
の範囲内でバラツキが±5%以内と均一性も良好であっ
た。
て、マイクロ波のパワーを240W投入して、p型のA
−3i:H(:F)膜を成膜した。このp型のA−3i
:H(:F)膜は微結晶相を含んでおり、堆積膜の特性
は、c d= 1.01.s/cm)、Ea=0.05
eV、 Egopt=2.OeVであり50 m mφ
の範囲内でバラツキが±5%以内と均一性も良好であっ
た。
〔実施例3〕
第1図に示した装置を用い以下の操作により多結晶シリ
コン(ポリSi)膜を形成した。
コン(ポリSi)膜を形成した。
実施例1と同様な方法でSi2F6ガスを5SCCVi
、11□ガス流量を2003 CCM 、 A rガス
流量を505CCMとし、成膜室101内の圧力を0.
04Torrに調整した。
、11□ガス流量を2003 CCM 、 A rガス
流量を505CCMとし、成膜室101内の圧力を0.
04Torrに調整した。
次にマイクロ波のパワーを270W投入してシリコン膜
を成膜を行った。
を成膜を行った。
上記方法で得られたSi膜はTEM観察の結果70mm
φの範囲内でグレインザイズが3000Å以上のポリS
iであった。
φの範囲内でグレインザイズが3000Å以上のポリS
iであった。
さらに基体103をシリコンウェハを用いた場合、基板
温度250℃という低温でエピタキシャル成長をした。
温度250℃という低温でエピタキシャル成長をした。
(111)面のシリコンウェハを用いて」二記条件で成
膜をした後、RHEEDのパターンより、エピタキシャ
ル成長であることを確認した。
膜をした後、RHEEDのパターンより、エピタキシャ
ル成長であることを確認した。
〔実施例4〕
第1図に示した装置を用い、以下の操作によりA−3i
Ge膜を形成した。
Ge膜を形成した。
Si2F6ガス流■を20SCCM、Ge2F6ガス流
量を23CCMとし同時に原料ガス供給管108から供
給し、一方H2ガスを805CCM、、Arガス流士を
40SCCMをガス供給管112から外管111に供給
した。次に成膜室内の圧力を0.5Torrに調整して
、マイクロ波のパワーを220〜V投入して成膜を行っ
た。
量を23CCMとし同時に原料ガス供給管108から供
給し、一方H2ガスを805CCM、、Arガス流士を
40SCCMをガス供給管112から外管111に供給
した。次に成膜室内の圧力を0.5Torrに調整して
、マイクロ波のパワーを220〜V投入して成膜を行っ
た。
上記方法で得られたA−5i: Ge: H(:F)膜
は、70 m mφの範囲内でT’、 go p tが
1.40eV (±296)と光学的バンドギャップ幅
の狭い膜が得られた。
は、70 m mφの範囲内でT’、 go p tが
1.40eV (±296)と光学的バンドギャップ幅
の狭い膜が得られた。
〔実施例5〕
第1図に示した装置を用い、以下の如き操作によって第
2図の(a)、 (b)に示した太陽電池を作製した
。
2図の(a)、 (b)に示した太陽電池を作製した
。
基体203は5US−304であり上に反射金属膜20
4としてAgを2000人蒸着した。
4としてAgを2000人蒸着した。
まず、上記Agを蒸着したSUS基体を第1図に示した
装置に載置し、実施例2の条件でn型のμX3i膜を1
00人、実施例1の条件でA−Si:H(:F)膜を5
000人、さらに実施例2の条件でp型のμX−3i膜
を100人積層した。次にITO膜を約700人酸素雰
囲気中で蒸着した。次に5mm間隔で導電ペーストを塗
布して25.4mm X25.4mrn角の太陽電池の
サブモジュールを9個作成した。この素子を(a)とす
る。
装置に載置し、実施例2の条件でn型のμX3i膜を1
00人、実施例1の条件でA−Si:H(:F)膜を5
000人、さらに実施例2の条件でp型のμX−3i膜
を100人積層した。次にITO膜を約700人酸素雰
囲気中で蒸着した。次に5mm間隔で導電ペーストを塗
布して25.4mm X25.4mrn角の太陽電池の
サブモジュールを9個作成した。この素子を(a)とす
る。
また、上記方法と同様にして第2図(b)に示したタン
デム構造の太陽電池(b)を作成した。210のA−3
i:Ge:H(:F)層は、実施例40条件で2000
人堆積させた。またA−3i:H(・F)層206は3
000人とした。
デム構造の太陽電池(b)を作成した。210のA−3
i:Ge:H(:F)層は、実施例40条件で2000
人堆積させた。またA−3i:H(・F)層206は3
000人とした。
また参考例とじて同様の基体(203)を用い、第3図
に示した従来のHR−CV D装置を用いて第12図(
a)に示した構造と同様の太陽電池を作成した。
に示した従来のHR−CV D装置を用いて第12図(
a)に示した構造と同様の太陽電池を作成した。
この素子を(C)とする。
第1表に上記太陽電池(a ) 、 (b ) 、
(c )の評価結果を示した。変換効率の平均値は2
5.4mmX25゜4mm角のサブモジュール9個の平
均値であるが、本実施例を用いた素子(a)、(b)共
にバラツキが±7.4%以下であることが認められた。
(c )の評価結果を示した。変換効率の平均値は2
5.4mmX25゜4mm角のサブモジュール9個の平
均値であるが、本実施例を用いた素子(a)、(b)共
にバラツキが±7.4%以下であることが認められた。
第1表
〔発明の効果〕
本発明の堆111膜形成法によれば広い面積にわたり品
質の良い堆積膜を均一に形成することが容易になり、再
現性良く高効率で堆積膜を形成することができる。
質の良い堆積膜を均一に形成することが容易になり、再
現性良く高効率で堆積膜を形成することができる。
また基体の温度が250°C以下という低い温度でポリ
シリコンの堆積膜を得ることができ、膜形成条件の管理
の簡素化および膜の量産化を容易に達成することができ
る。
シリコンの堆積膜を得ることができ、膜形成条件の管理
の簡素化および膜の量産化を容易に達成することができ
る。
第1図は本発明を実施するための堆積膜形成装置である
。 第2図は本実施例で用いた太陽電池の構造を示す図であ
る。 第3図は従来のHR−CV D法による堆積膜形成装置
である。 101.301・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・反応室102.302・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・基体支持台103、 303・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・基体104
.304・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・基体加熱用ヒーター105、 305・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・導線106.306・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・熱電対1
07.307・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・排気系108、308・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・原料ガス導入管109. 309・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・赤外線イ
メージ炉110・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・面駆体輸送管1
11・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・外管112.312・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ガス供
給管113.313・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・活性化エネルギー導入管114.3
14・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・マイクロ波発振器115.315・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・マイクロ波導波管
116.316・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・真空計203・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・S
US基体204・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・反射金属膜層2
05−1.205−2−−−−−−−−・・n型−μX
−3i層206・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・A−3i :
H(: F)層207−1,207−2・・・・・・・
・・・p型−μX−3i層208・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・ITO層209・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・導電ペース
ト210・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・A−3i : G
e : H(:’F)築2図 (b)
。 第2図は本実施例で用いた太陽電池の構造を示す図であ
る。 第3図は従来のHR−CV D法による堆積膜形成装置
である。 101.301・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・反応室102.302・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・基体支持台103、 303・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・基体104
.304・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・基体加熱用ヒーター105、 305・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・導線106.306・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・熱電対1
07.307・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・排気系108、308・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・原料ガス導入管109. 309・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・赤外線イ
メージ炉110・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・面駆体輸送管1
11・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・外管112.312・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ガス供
給管113.313・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・活性化エネルギー導入管114.3
14・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・マイクロ波発振器115.315・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・マイクロ波導波管
116.316・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・真空計203・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・S
US基体204・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・反射金属膜層2
05−1.205−2−−−−−−−−・・n型−μX
−3i層206・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・A−3i :
H(: F)層207−1,207−2・・・・・・・
・・・p型−μX−3i層208・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・ITO層209・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・導電ペース
ト210・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・A−3i : G
e : H(:’F)築2図 (b)
Claims (1)
- 基体上に堆積膜を形成するための成膜空間(A)に、分
解空間(B)に於て生成される堆積膜形成用の原料とな
る前駆体と、分解励起空間(C)に於て生成され、前記
前駆体と相互作用をする活性種とを導入する事によって
、前記基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成法に於て、
前記前駆体が、前記活性種を生成する分解励起空間(C
)中を活性種と接触しないように通過させることを、特
徴とする堆積膜形成法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61202019A JP2547741B2 (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 | 堆積膜製造装置 |
US07/639,410 US5126169A (en) | 1986-08-28 | 1991-01-10 | Process for forming a deposited film from two mutually reactive active species |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61202019A JP2547741B2 (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 | 堆積膜製造装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6357778A true JPS6357778A (ja) | 1988-03-12 |
JP2547741B2 JP2547741B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=16450574
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61202019A Expired - Fee Related JP2547741B2 (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 | 堆積膜製造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2547741B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04266067A (ja) * | 1991-02-20 | 1992-09-22 | Canon Inc | 光起電力素子 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6041047A (ja) * | 1983-08-16 | 1985-03-04 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
-
1986
- 1986-08-28 JP JP61202019A patent/JP2547741B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6041047A (ja) * | 1983-08-16 | 1985-03-04 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH04266067A (ja) * | 1991-02-20 | 1992-09-22 | Canon Inc | 光起電力素子 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2547741B2 (ja) | 1996-10-23 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |