JPS639012B2 - - Google Patents
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- JPS639012B2 JPS639012B2 JP11266882A JP11266882A JPS639012B2 JP S639012 B2 JPS639012 B2 JP S639012B2 JP 11266882 A JP11266882 A JP 11266882A JP 11266882 A JP11266882 A JP 11266882A JP S639012 B2 JPS639012 B2 JP S639012B2
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Classifications
-
- 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
- C23C14/0036—Reactive sputtering
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアモルフアスシリコンカーバイド（ａ
−SixC1-x）膜の製造方法に関し、特に水素で安
定化されたアモルフアスシリコンカーバイド（ａ
−SixC1-x：Ｈ）膜の製造方法に関するものであ
る。
−SixC1-x）膜の製造方法に関し、特に水素で安
定化されたアモルフアスシリコンカーバイド（ａ
−SixC1-x：Ｈ）膜の製造方法に関するものであ
る。
従来の単結晶材料を用いた半導体に加えて、近
年非晶質、微結晶質或いは多結晶等の薄膜半導体
層を利用することが活発に試みられている。特に
ａ−SixC1-x膜は例えば光が照射された状態で顕
著な光導電特性を示し、半導体材料として注目さ
れている。この種のａ−SixC1-x膜はプラズマ
CVD法をはじめ種々の作製方法が提案されてい
るが、従来のａ−SixC1-x膜作製方法は、製造条
件によつて光導電特性や比抵抗等の電気的諸特性
を充分に制御することができず、半導体材料とし
て実用化するには問題があつた。
年非晶質、微結晶質或いは多結晶等の薄膜半導体
層を利用することが活発に試みられている。特に
ａ−SixC1-x膜は例えば光が照射された状態で顕
著な光導電特性を示し、半導体材料として注目さ
れている。この種のａ−SixC1-x膜はプラズマ
CVD法をはじめ種々の作製方法が提案されてい
るが、従来のａ−SixC1-x膜作製方法は、製造条
件によつて光導電特性や比抵抗等の電気的諸特性
を充分に制御することができず、半導体材料とし
て実用化するには問題があつた。
本発明は従来のａ−SixC1-x膜の製造方法の欠
点に鑑みてなされたもので、水素を利用して安定
化すると共に、広い範囲に亘つて電気的諸特性を
制御し得るａ−SixC1-x：Ｈ膜の製造方法を提供
する。
点に鑑みてなされたもので、水素を利用して安定
化すると共に、広い範囲に亘つて電気的諸特性を
制御し得るａ−SixC1-x：Ｈ膜の製造方法を提供
する。
本発明を要約すれば、ａ−SixC1-x：Ｈ膜中の
水素量及び膜中での水素の結合状態を容易にコン
トロールする目的で、Ar及びC3H8（又はCH4）
ガスに更にH2ガスを加えた混合ガスでSiターゲ
ツトをスパツタリングして膜を形成するａ−Six
C1-x：Ｈ膜作製法である。
水素量及び膜中での水素の結合状態を容易にコン
トロールする目的で、Ar及びC3H8（又はCH4）
ガスに更にH2ガスを加えた混合ガスでSiターゲ
ツトをスパツタリングして膜を形成するａ−Six
C1-x：Ｈ膜作製法である。
第１図はａ−SixC1-x：Ｈ膜を作製するための
スパツタリング装置で、反応室１内にはａ−Six
C1-x：Ｈ膜を作製するための基板２及びSi源とな
るSiターゲツト３が対向させて配置されている。
反応室１は真空系４に結合されている一方、混合
ガス供給系５にも結合されている。該混合ガス供
給系はＣ及びＨ源となるC3H8（又はCH4）ガスを
供給する系６、Siターゲツトを効率よくスパツタ
するためのArガス供給系７が設けられると共に、
更にH2ガス供給系８が設けられ、混合器９を介
してC3H8（又はCH4）、Ar及びH2の混合ガスが流
量及び分圧を制御されながら反応室１に供給さ
れ、Siターゲツト３をスパツタリングする。
スパツタリング装置で、反応室１内にはａ−Six
C1-x：Ｈ膜を作製するための基板２及びSi源とな
るSiターゲツト３が対向させて配置されている。
反応室１は真空系４に結合されている一方、混合
ガス供給系５にも結合されている。該混合ガス供
給系はＣ及びＨ源となるC3H8（又はCH4）ガスを
供給する系６、Siターゲツトを効率よくスパツタ
するためのArガス供給系７が設けられると共に、
更にH2ガス供給系８が設けられ、混合器９を介
してC3H8（又はCH4）、Ar及びH2の混合ガスが流
量及び分圧を制御されながら反応室１に供給さ
れ、Siターゲツト３をスパツタリングする。
反応室１の周囲には磁場コイル１０が設置さ
れ、該磁場コイル１０及び基板２とSiターゲツト
３間に高周波電源１１から13.56MHzの高周波電
力が印加された状態で上記混合ガスによるSiター
ゲツト３のスパツタリングが行われ、基板２上に
ａ−SixC1-x：Ｈ膜の成膜が行われる。
れ、該磁場コイル１０及び基板２とSiターゲツト
３間に高周波電源１１から13.56MHzの高周波電
力が印加された状態で上記混合ガスによるSiター
ゲツト３のスパツタリングが行われ、基板２上に
ａ−SixC1-x：Ｈ膜の成膜が行われる。
ここで作製されたａ−SixC1-x：Ｈ膜中の水素
の量及び結合状態は膜の諸特性に大きく影響し、
特に光導電性や比抵抗はａ−Siの安定化に寄与し
ている水素量と密接な関係がある。
の量及び結合状態は膜の諸特性に大きく影響し、
特に光導電性や比抵抗はａ−Siの安定化に寄与し
ている水素量と密接な関係がある。
第２図はH2ガス添加の効果を示す赤外線吸収
スペクトルで、同図中曲線ａはArとC3H8の混合
ガスでSiターゲツトをスパツタして作製した従来
のａ−SixC1-x膜、曲線ｂはArとC3H8混合ガスに
更にH2ガスを加えてスパツタリングして作製し
た上記実施例によるａ−SixC1-x：Ｈ膜の夫々の
赤外線吸収スペクトルである。曲線ａ，ｂ共に矢
印１２で示す様に800cm-1付近に大きな吸収ピー
クが存在し、このピークはSiとＣとの結合（Si−
Ｃ結合と記す）に基くものであることから、どち
らの膜中にもSi−Ｃ結合が大量に存在することが
わかる。なおピークの位置が800cm-1から少しず
れているのは、640cm-1にSi−Ｈ結合の吸収ピー
クが存在する事によるものである。矢印１３で示
す840〜900cm-1付近にはSi−Ｈ結合、1000cm-1
（矢印１４）にはＣ−Ｈ結合、そして2000〜2100
cm-1（矢印１５）はSi−Ｈ結合の存在を示す吸収
ピークが現われる。第２図の曲線ａ，ｂを見る
と、これら水素に関連したSi−Ｈ及びＣ−Ｈ結合
に基いて生じる吸収ピークは、曲線ａでは浅いの
に比べ、H2ガスを添加してスパツタリングした
曲線ｂのａ−SixC1-x：Ｈ膜では、はつきりとし
た深いピークが現われており、水素が結合中に含
まれていることがわかる。
スペクトルで、同図中曲線ａはArとC3H8の混合
ガスでSiターゲツトをスパツタして作製した従来
のａ−SixC1-x膜、曲線ｂはArとC3H8混合ガスに
更にH2ガスを加えてスパツタリングして作製し
た上記実施例によるａ−SixC1-x：Ｈ膜の夫々の
赤外線吸収スペクトルである。曲線ａ，ｂ共に矢
印１２で示す様に800cm-1付近に大きな吸収ピー
クが存在し、このピークはSiとＣとの結合（Si−
Ｃ結合と記す）に基くものであることから、どち
らの膜中にもSi−Ｃ結合が大量に存在することが
わかる。なおピークの位置が800cm-1から少しず
れているのは、640cm-1にSi−Ｈ結合の吸収ピー
クが存在する事によるものである。矢印１３で示
す840〜900cm-1付近にはSi−Ｈ結合、1000cm-1
（矢印１４）にはＣ−Ｈ結合、そして2000〜2100
cm-1（矢印１５）はSi−Ｈ結合の存在を示す吸収
ピークが現われる。第２図の曲線ａ，ｂを見る
と、これら水素に関連したSi−Ｈ及びＣ−Ｈ結合
に基いて生じる吸収ピークは、曲線ａでは浅いの
に比べ、H2ガスを添加してスパツタリングした
曲線ｂのａ−SixC1-x：Ｈ膜では、はつきりとし
た深いピークが現われており、水素が結合中に含
まれていることがわかる。
上記吸収ピークの深さは安定化に寄与している
水素量に関係し、従つて作製されたａ−Six
C1-x：Ｈ膜としての電気的諸特性とも相関関係を
もち、水素量及び結合状態を制御することによつ
て膜の諸特性、特に電気的特性を制御することが
できる。水素量及び結合状態の制御は混合ガス中
の水素ガスの割合、流量、分圧等を選ぶことによ
つて制御することができる。
水素量に関係し、従つて作製されたａ−Six
C1-x：Ｈ膜としての電気的諸特性とも相関関係を
もち、水素量及び結合状態を制御することによつ
て膜の諸特性、特に電気的特性を制御することが
できる。水素量及び結合状態の制御は混合ガス中
の水素ガスの割合、流量、分圧等を選ぶことによ
つて制御することができる。
以下、H2ガス添加の効果を説明するため、H2
ガスを添加してスパツタリングしたアモルフアス
シリコンカーバイド（ａ−SixC1-x：Ｈ）膜の膜
特性について、H2ガスを添加しないで作製した
アモルフアスシリコンカーバイド膜と比較しなが
ら説明する。
ガスを添加してスパツタリングしたアモルフアス
シリコンカーバイド（ａ−SixC1-x：Ｈ）膜の膜
特性について、H2ガスを添加しないで作製した
アモルフアスシリコンカーバイド膜と比較しなが
ら説明する。
最初に膜組成について示す。雰囲気ガスの全圧
を一定とし、ArガスとC3H8ガスの分圧比を変化
させて膜作製を行ない、SiとＣの組成（ｘ値）を
オージエ電子分光分析により測定した、スパツタ
リング雰囲気ガス中にH2ガスを導入せず膜中の
Si及びＣの未結合手の終端をC3H8ガスの分解に
よつて生じた水素のみで行つた場合（PH2＝
OTorr）と雰囲気ガス中に積極的にH2ガス（PH2
＝３×10-3Torr）を導入した場合の結果を第３
図に示す。ArとC3H8の分圧比が同じであつても
H2ガスが導入した場合はH2ガス添加の無い場合
に比べ、Si組成の少ない膜が得られることがわか
る。これはH2ガス添加により、全圧が上昇する
為Arの平均自由行程が短くなりArによるSiのス
パツタ率が低下することあるいはスパツタされて
出てきたSiが水素と反応してSiH4等のガスとな
つて逃げていくことによると思われる。
を一定とし、ArガスとC3H8ガスの分圧比を変化
させて膜作製を行ない、SiとＣの組成（ｘ値）を
オージエ電子分光分析により測定した、スパツタ
リング雰囲気ガス中にH2ガスを導入せず膜中の
Si及びＣの未結合手の終端をC3H8ガスの分解に
よつて生じた水素のみで行つた場合（PH2＝
OTorr）と雰囲気ガス中に積極的にH2ガス（PH2
＝３×10-3Torr）を導入した場合の結果を第３
図に示す。ArとC3H8の分圧比が同じであつても
H2ガスが導入した場合はH2ガス添加の無い場合
に比べ、Si組成の少ない膜が得られることがわか
る。これはH2ガス添加により、全圧が上昇する
為Arの平均自由行程が短くなりArによるSiのス
パツタ率が低下することあるいはスパツタされて
出てきたSiが水素と反応してSiH4等のガスとな
つて逃げていくことによると思われる。
次に光学的エネルギーキヤツプ（Egopt）とＢ
値について示す。非晶質半導体では吸収端付近の
バンド間吸収は次のTaucの式に従うことが知ら
れている。
値について示す。非晶質半導体では吸収端付近の
バンド間吸収は次のTaucの式に従うことが知ら
れている。
（αhω）1/2＝Ｂ（hω−Egopt）
α：吸収係数
hω：光子エネルギー
Ｂ：定数
分光光度計で、ガラス上に形成した試料の可視
域の光吸収スペクトルを測定し、横軸にhω、縦
軸に（αhω）1/2をとつてプロツトするとグラフの
直線部分の延長線と横軸との交点からEgopt、直
線部分の傾きからＢ値が定まる。
域の光吸収スペクトルを測定し、横軸にhω、縦
軸に（αhω）1/2をとつてプロツトするとグラフの
直線部分の延長線と横軸との交点からEgopt、直
線部分の傾きからＢ値が定まる。
SiとＣの組成比に対するEgoptの変化を第４図
に示す。H2ガスの添加によりEgoptは増大する。
H2ガス添加によりSi及びＣの未結合手が効果的
に終端化され、Egoptも増大したと考えられる。
に示す。H2ガスの添加によりEgoptは増大する。
H2ガス添加によりSi及びＣの未結合手が効果的
に終端化され、Egoptも増大したと考えられる。
組成比（ｘ値）に対するＢ値の変化は第５図の
如くとなる。Ｂ値は局在化したバンドテイルの幅
を間接的に表現するものであり、Ｂ値が大きい程
バンドテイルの幅が狭く、言い換えればテイル付
近の局在準位が少い良質の非晶質膜であることを
意味している。
如くとなる。Ｂ値は局在化したバンドテイルの幅
を間接的に表現するものであり、Ｂ値が大きい程
バンドテイルの幅が狭く、言い換えればテイル付
近の局在準位が少い良質の非晶質膜であることを
意味している。
H2ガスを添加した試料の方がｘ＝0.2付近以外
では、Ｂ値が大きくなつている。これはネツトワ
ーク形成時に多量に存在する水素が有効に作用し
て、残留未結合手の減少と共に原子の結合角のゆ
らぎ等に起因する不規則性が減少し、局在準位の
少ない膜が形成されている為であると思われる。
では、Ｂ値が大きくなつている。これはネツトワ
ーク形成時に多量に存在する水素が有効に作用し
て、残留未結合手の減少と共に原子の結合角のゆ
らぎ等に起因する不規則性が減少し、局在準位の
少ない膜が形成されている為であると思われる。
次に膜組成に対する比抵抗の変化をH2ガス添
加の有る場合と無い場合について調べた結果を第
６図に示す。H2ガス添加の無い場合にｘ値の増
加につれて比抵抗が減少しているのに対しH2ガ
スを添加した膜では逆に増加している。H2ガス
添加の無い場合、未結合手の終端には、C3H8ガ
スからの分解水素のみが使われる。ｘ値の増加に
つれて分解水素量が少くなるので、終端化されな
い未結合手が膜中に残り、比抵抗は小さくなつて
いるものと考えられる。一方、H2ガス添加の有
る場合、ｘ値の全領域にわたつて充分な水素が存
在し、又、SiよりＣの方が未結合手をつくり易い
こと等によりｘ値と共に比抵抗が増加していると
思われる。
加の有る場合と無い場合について調べた結果を第
６図に示す。H2ガス添加の無い場合にｘ値の増
加につれて比抵抗が減少しているのに対しH2ガ
スを添加した膜では逆に増加している。H2ガス
添加の無い場合、未結合手の終端には、C3H8ガ
スからの分解水素のみが使われる。ｘ値の増加に
つれて分解水素量が少くなるので、終端化されな
い未結合手が膜中に残り、比抵抗は小さくなつて
いるものと考えられる。一方、H2ガス添加の有
る場合、ｘ値の全領域にわたつて充分な水素が存
在し、又、SiよりＣの方が未結合手をつくり易い
こと等によりｘ値と共に比抵抗が増加していると
思われる。
なお、ｘ＝0.2付近でH2ガスを添加した膜の方
が比抵抗が下つているのは過剰水素による効果と
思われる。
が比抵抗が下つているのは過剰水素による効果と
思われる。
以上本発明によれば、H2ガスを添加してSiを
スパツタリングすることにより、ａ−SixC1-x：
Ｈ膜中の水素量及び結合状態を容易に制御するこ
とができ、種々の膜特性をもつａ−SixC1-x：Ｈ
膜を作製することができ、半導体材料等としてａ
−SixC1-x：Ｈ膜の利用範囲を広めることができ
る。
スパツタリングすることにより、ａ−SixC1-x：
Ｈ膜中の水素量及び結合状態を容易に制御するこ
とができ、種々の膜特性をもつａ−SixC1-x：Ｈ
膜を作製することができ、半導体材料等としてａ
−SixC1-x：Ｈ膜の利用範囲を広めることができ
る。
第１図は本発明による薄膜を作製のための装置
を示す図、第２図は本発明を説明するための赤外
線吸収スペクトル図である。第３図、第４図、第
５図及び第６図はそれぞれH2ガス添加の効果を
説明するアモルフアスシリコンカーバイド膜の膜
特性図である。 １：反応室、２：基板、３：Siターゲツト、
５：ガス供給系、６：C3H8（又はCH4）ガス供給
系、７：Arガス供給系、８：H2ガス供給系。
を示す図、第２図は本発明を説明するための赤外
線吸収スペクトル図である。第３図、第４図、第
５図及び第６図はそれぞれH2ガス添加の効果を
説明するアモルフアスシリコンカーバイド膜の膜
特性図である。 １：反応室、２：基板、３：Siターゲツト、
５：ガス供給系、６：C3H8（又はCH4）ガス供給
系、７：Arガス供給系、８：H2ガス供給系。
Claims (1)
- １ Siをターゲツトとして、ArとC3H8（又は
CH4）の混合ガスに更に水素ガスを加えた混合ガ
スでスパツタリングすることにより、水素化され
たアモルフアスシリコンカーバイド膜を作製する
ことを特徴とするアモルフアスシリコンカーバイ
ド膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11266882A JPS593017A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | アモルフアスシリコンカ−バイド膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11266882A JPS593017A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | アモルフアスシリコンカ−バイド膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS593017A JPS593017A (ja) | 1984-01-09 |
| JPS639012B2 true JPS639012B2 (ja) | 1988-02-25 |
Family
ID=14592488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11266882A Granted JPS593017A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | アモルフアスシリコンカ−バイド膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS593017A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS627848A (ja) * | 1985-07-04 | 1987-01-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 耐摩耗膜およびその製造方法 |
| JPS61243166A (ja) * | 1985-04-18 | 1986-10-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 硬質膜およびその製造方法 |
| US5611955A (en) * | 1993-10-18 | 1997-03-18 | Northrop Grumman Corp. | High resistivity silicon carbide substrates for high power microwave devices |
| US5965228A (en) * | 1995-09-01 | 1999-10-12 | Balzers Aktiengesellschaft | Information carrier, method for producing same |
| US20110050384A1 (en) * | 2009-08-27 | 2011-03-03 | Tyco Electronics Corporation | Termal fuse |
-
1982
- 1982-06-29 JP JP11266882A patent/JPS593017A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS593017A (ja) | 1984-01-09 |
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