JPS6233772A - Deposited film forming device by microwave plasma cvd method - Google Patents
Deposited film forming device by microwave plasma cvd methodInfo
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- JPS6233772A JPS6233772A JP17244785A JP17244785A JPS6233772A JP S6233772 A JPS6233772 A JP S6233772A JP 17244785 A JP17244785 A JP 17244785A JP 17244785 A JP17244785 A JP 17244785A JP S6233772 A JPS6233772 A JP S6233772A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、基体上に堆積膜、とりわけ機能性膜、特に半
導体ディバイス、電子写真用感光ディバイス、画像入力
用ラインセンサー、撮像ディバイス、光起電力素子等に
用いるアモルファス半導体膜を形成する装置に関する。Detailed Description of the Invention [Technical Field to which the Invention Pertains] The present invention relates to a film deposited on a substrate, particularly a functional film, particularly a semiconductor device, a photosensitive device for electrophotography, a line sensor for image input, an imaging device, and a photosensitive device. The present invention relates to an apparatus for forming an amorphous semiconductor film used in power devices and the like.
従来、半導体ディバイス、電子写真用感光ディバイス、
画像入力用ラインセンサー、撮像ディバイス、光起電力
素子、その他各種のエレクトロニクス素子、光学素子等
に用いる素子部材として、アモルファスシリコン、例え
ば水素又は/及びハロゲン(例えばフッ素、塩素等)で
補償されたアモルファスシリコン(以下、ra−3i(
H,X)jと記す。)等のアモルファス半導体等の堆積
膜が提案され、その中のいくつかは実用に付されている
。Conventionally, semiconductor devices, photosensitive devices for electrophotography,
Amorphous silicon, such as amorphous silicon compensated with hydrogen or/and halogen (e.g. fluorine, chlorine, etc.), is used as an element member for image input line sensors, imaging devices, photovoltaic elements, and various other electronic elements, optical elements, etc. Silicon (hereinafter referred to as RA-3i)
It is written as H,X)j. ) have been proposed, and some of them have been put into practical use.
そして、こうした堆積膜は、プラズマCVD法、即ち、
原料ガスを直流又は高周波、マイクロ波、グロー放電に
よって分解し、ガラス、石英、ステンレス、アルミニウ
ムなどの基体9上に薄膜状の堆積膜を形成する方法によ
り形成されることが知られており、そのための装置も各
種提案されている。Then, such a deposited film is deposited using a plasma CVD method, that is,
It is known that the material gas is decomposed by direct current, high frequency, microwave, or glow discharge to form a thin deposited film on the substrate 9 such as glass, quartz, stainless steel, aluminum, etc. Various devices have also been proposed.
そうした従来のプラズマCVD法による堆積膜の形成装
置は、代表的には、第6図の断面略図で示される装置構
成のものである。第6図において、1は反応容器全体を
示し、2は側壁、21は底壁を示す。6は多穿孔内壁、
4はアルミナセラミックス又は石英等の誘電体窓、5は
導波部、6はマイクロ波電源、61はマイクロ波、7は
排気管、71はバルブ、8は原料ガス供給管、81はパ
ルプ、9は基体保持円筒、10は円筒状基体、11はヒ
ーター、12は支持脚をそれぞれ示す。またAは反応室
を示し、Bはガス室を示す。Such a conventional apparatus for forming a deposited film using the plasma CVD method typically has an apparatus configuration shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 6. In FIG. 6, 1 indicates the entire reaction vessel, 2 indicates the side wall, and 21 indicates the bottom wall. 6 is a multi-perforated inner wall,
4 is a dielectric window made of alumina ceramics or quartz, 5 is a waveguide, 6 is a microwave power source, 61 is a microwave, 7 is an exhaust pipe, 71 is a valve, 8 is a raw material gas supply pipe, 81 is pulp, 9 10 represents a cylindrical substrate, 11 represents a heater, and 12 represents a support leg. Further, A indicates a reaction chamber, and B indicates a gas chamber.
こうした従来の、堆積膜形成装置による堆積膜形成は、
以下のようにして行われる。Deposited film formation using such conventional deposited film forming equipment is
This is done as follows.
即ち、反応容器1の反応室A内のガスを、排気管7を介
して真空排気すると共に、円筒状基体10を基体保持円
筒9に内蔵されたヒーター11により所定温度に加熱、
保持する。次に、原料ガス供給管8を介して、例えばア
モルファスシリコン堆積膜を形成する場合であれば、7
ランガス、水素ガス、SiF4ガス等の原料ガスをガス
室Bに導入し、該原料ガスは、ガス室Bの多穿孔内壁3
の多数の孔から反応室A内に放出される。これと同時併
行的に、マイクロ波電源6から周波数2.45 GHz
のマイクロ波を生成し、該マイクロ波は、導波部5を通
り誘電体窓4を介して反応室A内に導入される。かくし
て反応室A内の導入原料ガスは、マイクロ波のエネルギ
ーにより励起されて解離し、ラノカル粒子、イオン粒子
、電子等が生成され、それ等が相互に反応し基体10の
表面に堆積膜が形成される。That is, the gas in the reaction chamber A of the reaction vessel 1 is evacuated through the exhaust pipe 7, and the cylindrical substrate 10 is heated to a predetermined temperature by the heater 11 built in the substrate holding cylinder 9.
Hold. Next, if an amorphous silicon deposited film is to be formed, for example, via the raw material gas supply pipe 8,
A raw material gas such as run gas, hydrogen gas, SiF4 gas, etc. is introduced into the gas chamber B, and the raw material gas is fed to the multi-perforated inner wall 3 of the gas chamber B.
is discharged into the reaction chamber A from a number of holes. At the same time, a frequency of 2.45 GHz is generated from the microwave power source 6.
The microwaves are introduced into the reaction chamber A through the waveguide 5 and the dielectric window 4. In this way, the raw material gas introduced into the reaction chamber A is excited by the microwave energy and dissociated, generating lanocal particles, ion particles, electrons, etc., which react with each other to form a deposited film on the surface of the substrate 10. be done.
ところで、このようなプラズマCVD法においては、一
般に真空度が10−2Torr台の場合、周波数13.
56MHzの高周波を用いた場合には電子温度〜2ev
1電子濃度〜1010cIrL−5程度の低電離プラズ
マが生起され、周波数2.45 GHzのマイクロ波を
用いた場合には、電子温度6〜5 eV1電子濃度〜7
X 10” crrt−″5程度の高電離プラズマが
生成される。By the way, in such a plasma CVD method, generally when the degree of vacuum is on the order of 10-2 Torr, the frequency is 13.
When using a high frequency of 56MHz, the electron temperature is ~2ev
When a low ionization plasma with a concentration of about 1 electron to 1010 cIrL-5 is generated and microwaves with a frequency of 2.45 GHz are used, the electron temperature is 6 to 5 eV1 and the electron concentration is about 7.
Highly ionized plasma of approximately X 10"crrt-"5 is generated.
一方、電子衝突によるシラン(SiH4)ガス分子の分
解反応では、そのエネルギーの小さいものから順に、S
iH2+f(2(2,1eV )、SiH3+E (4
,1eV:2次反応で5iE2−1−H(2,6eV
) )、Si + 2)12 (4,4eV )、5i
H−+−82十H(5,9eV )などの粒子が生成さ
れる。On the other hand, in the decomposition reaction of silane (SiH4) gas molecules due to electron collision, S
iH2+f(2(2,1eV), SiH3+E(4
, 1eV: 5iE2-1-H (2,6eV
)), Si + 2)12 (4,4eV), 5i
Particles such as H-+-820H (5,9 eV) are generated.
これらの分解生成物の内、10−2Torr程度の真空
度では、電子−分子の非弾性衝突による中性ラジカル種
が主として生成され、プラズマ中のラジカル種の量はS
工H2*、SiH3*、Si*、S1♂(*は励起状態
を表わす。)の順に少なくなる。Among these decomposition products, at a vacuum level of about 10-2 Torr, neutral radical species are mainly generated due to inelastic collisions between electrons and molecules, and the amount of radical species in the plasma is S
The number decreases in the order of SiH2*, SiH3*, Si*, and S1♂ (* represents an excited state).
しかし、SiH2*とSiH*の量は、3倍程度の差し
かな(、Sin*とS1*の濃度差は殆んどない。これ
らの中性ラジカル種のうち、良質なa−3i(H,X)
半導体膜の形成に寄与するのは、主としてS1*と5i
nsである。一方、5iB2*や5ills*などの高
次シリコン粒子が堆積膜形成において主たるラジカル種
となった場合には、形成された堆積膜は水素含有量の多
いポリメリックなものとなり、膜中の欠陥密度の高い低
品質のa−8i(H,X)半導体膜となる。However, the difference in the amount of SiH2* and SiH* is only about 3 times (, there is almost no difference in concentration between Sin* and S1*. Among these neutral radical species, good quality a-3i (H, X)
S1* and 5i mainly contribute to the formation of the semiconductor film.
It is ns. On the other hand, when higher-order silicon particles such as 5iB2* and 5ills* become the main radical species in deposited film formation, the formed deposited film becomes a polymeric one with a high hydrogen content, and the defect density in the film decreases. This results in a high quality a-8i (H,X) semiconductor film.
すなわち、Siラジカルのみで形成されたアモルファス
・7リコン膜中には多数のダングリング・ボンrと呼ば
れる未結合手による結晶欠陥が発生し、SiH2ラジカ
ルやSiH3ラジカルのみで形成されたアモルファス・
シリコン膜中には水素含有量が多過ぎるため水素原子に
よって完全に結合手が切れたポリメリックなものとなり
、これが半導体内の電荷にとってのトラップになり半導
体としての電気特性の低下をまねく。一般に半導体とし
ての特性に優れたアモルファスシリコン半導体膜には水
素原子が10〜20原子チ含有されており、ダングリン
グ・プントが水素原子により適度に補償されている。し
たがって、高品質のアモルファス・シリコン半導体膜を
基体上に形成するためには、基体表面に適度にS1ラゾ
カルと81Bラジカルが供給される必要がある。In other words, a large number of crystal defects called dangling bonds due to dangling bonds occur in an amorphous 7-licon film formed only with Si radicals, and an amorphous silicon film formed only with SiH2 and SiH3 radicals occurs.
Because the silicon film contains too much hydrogen, it becomes a polymeric film in which bonds are completely broken by hydrogen atoms, which becomes a trap for charges within the semiconductor, leading to a decline in the electrical properties of the semiconductor. Generally, an amorphous silicon semiconductor film having excellent properties as a semiconductor contains 10 to 20 hydrogen atoms, and dangling punts are appropriately compensated by the hydrogen atoms. Therefore, in order to form a high quality amorphous silicon semiconductor film on a substrate, it is necessary to appropriately supply S1 radicals and 81B radicals to the surface of the substrate.
前述の第6図に示したようなマイクロ波プラズマCVD
法による堆積膜形成装置でa−3i膜を形成した場合、
生成された高電離プラズマにより低次の中性ラジカル種
であるSi*とSin*が多量に生成されるため、低電
離プラズマを生成するところの高周波プラズマCVD法
により形成した堆積膜と比較して、高速成膜しても高品
質な堆積膜が得られる。Microwave plasma CVD as shown in Figure 6 above
When an a-3i film is formed using a deposited film forming apparatus using the method,
The generated highly ionized plasma generates a large amount of low-order neutral radical species, Si* and Sin*, so compared to the deposited film formed by high-frequency plasma CVD, which generates low-ionized plasma, , a high-quality deposited film can be obtained even with high-speed film formation.
しかし、こうしたマイクロ波CVD法により堆積膜を形
成する場合、低次の中性ラジカル種だけでなく高次の中
性う・ノカル種も同時に多量に生成されるという問題が
ある。However, when a deposited film is formed by such a microwave CVD method, there is a problem in that not only low-order neutral radical species but also high-order neutral radical species are generated in large quantities at the same time.
この問題を解決するため、近年、原料ガスとして5iR
4ガスや水素ガスとともに四フッ化ケイ素(SiF’4
)ガスを使用し、結合エネルギーの高いフッ素ラジカ
ル種を生成してシリコンラジカル種と反応させ、高次の
シリコン中性ラジカル種の生成を抑制する技術が開発さ
れた。即ち、原料ガスにSiF4ガスを混合して用いる
ことにより、ポリメリックな膜の形成が減少し、従来の
ようなポリシラン粉体の生成も減少し、a−8i(H,
X)膜形成に使用する原料ガスの利用効率も向上する。In order to solve this problem, in recent years, 5iR has been developed as a raw material gas.
4 gas and hydrogen gas, silicon tetrafluoride (SiF'4
) A technology has been developed that uses a gas to generate fluorine radical species with high binding energy and reacts with silicon radical species to suppress the generation of higher-order silicon radical species. That is, by mixing SiF4 gas with the raw material gas, the formation of a polymeric film is reduced, the production of polysilane powder, which is conventional, is also reduced, and a-8i (H,
X) Utilization efficiency of raw material gas used for film formation is also improved.
しかも、a−8i(H,X)膜中にフッ素原子が含有さ
れるため、水素原子のかわりにフッ素原子がダングリン
グ・ボンドを補償し、その結合エネルギーが高いことか
ら、水素原子のようにa−8i(H,X)膜を加熱した
場合、膜外に放出され欠陥を発生させて膜質を低下させ
るということがなく、熱に対して膜特性の安定した膜が
得られるという特徴もある。Moreover, since fluorine atoms are contained in the a-8i (H, When an a-8i (H, .
L/ f)’ L 、SiF4ガスを用いたマイクロ波
CVD法においては次のような問題がある。以下、第4
図を用いて説明する。第4図は10−2 Torr程度
の真空度において基体表面近傍で進行する成膜過程を模
式的に表わした図である。図中、20は導電性基体であ
り電気的に接地されている。L/f)' L The microwave CVD method using SiF4 gas has the following problems. Below, the fourth
This will be explained using figures. FIG. 4 is a diagram schematically showing the film forming process that progresses near the surface of the substrate at a degree of vacuum of about 10 -2 Torr. In the figure, 20 is a conductive base and is electrically grounded.
21はa−3i (H,X)半導体膜であり、22はS
1*、Sin*、SiF*、F*などの中性ラジカル種
、26はH2や81などのプラスイオン種、24はマイ
ナスイオン種、25は電子である。26は一度基体上に
堆積したa −81(H+χ)膜中のS1原子やH原子
が、フッ素ラジカル種のような反応性の強い活性種と反
応して膜外にぬけ出した、SiF2やSiF4などのガ
ス体である。基体表面近傍のこれらの粒子は、中性粒子
、荷電粒子のいかんをとわす、ランダムに運動し、これ
らの粒子の化学的活性度、寿命、基体への付着確率など
に応じてa−3i(H,X)膜の形成に寄与している。21 is a-3i (H,X) semiconductor film, 22 is S
1* is a neutral radical species such as Sin*, SiF*, F*, etc., 26 is a positive ion species such as H2 or 81, 24 is a negative ion species, and 25 is an electron. 26 is SiF2 and SiF4, in which S1 atoms and H atoms in the a-81(H+χ) film once deposited on the substrate react with highly reactive active species such as fluorine radical species and escape from the film. It is a gas body such as. These particles near the substrate surface move randomly, regardless of whether they are neutral particles or charged particles, and the a-3i ( H, X) contributes to the formation of the film.
即ち、第4図に示すごとく、従来のS iF4ガスを原
料ガスの1つとして用いたマイクロ波CVD法において
は、ポリシラン生成の原因となる高次シラン粒子の生成
を抑制するために反応させたフッ素中性ラジカル種が、
堆積途中あるいはすでに堆積したa−81(Hr X
)膜の81原子とも反応してSiF2やS iF4等の
ガスを生成し、膜をエツチングすることにより、堆積膜
の堆積速度を低下させるという問題がちる。That is, as shown in Fig. 4, in the conventional microwave CVD method using SiF4 gas as one of the raw material gases, the reaction is performed to suppress the production of higher-order silane particles that are the cause of polysilane production. Fluorine neutral radical species are
A-81 (Hr
) There is a problem in that the film reacts with 81 atoms of the film to generate gases such as SiF2 and SiF4 and etches the film, thereby reducing the deposition rate of the deposited film.
また、−膜形成されたa−S L(H+ X)半導体膜
中の81原子がフッ素により引きぬかれることにより、
膜中の欠陥を増大させ、半導体としての電気特性を低下
させるという問題もある。In addition, 81 atoms in the a-S L (H+
There is also the problem of increasing defects in the film and deteriorating its electrical properties as a semiconductor.
更に、マイクロ波プラズマ中では、マイクロ波の振動数
が高いため、原料ガスの分解によって生成された重質量
荷電粒子はその振動について行けず、該プラズマ雰囲気
中ではほとんど静止した状態となっている。このため、
これらの重質量荷電粒子は、原料ガスと衝突して新らた
な中性ラソカル粒子を生成するための運動エネルギーを
有することができず、成膜に寄与する中性ラノカル粒子
の生成は、マイクロ波の直接励起あるいは電子などの軽
質量荷電粒子の衝突による分解のみで進行するという問
題がある。Furthermore, in microwave plasma, the frequency of the microwave is high, so the heavy charged particles generated by the decomposition of the source gas cannot keep up with the vibration, and are almost stationary in the plasma atmosphere. For this reason,
These heavy charged particles do not have the kinetic energy to collide with the source gas and generate new neutral lanocal particles, and the generation of neutral lanocal particles that contribute to film formation is limited to micro The problem is that it proceeds only through direct excitation of waves or decomposition due to collisions with light-mass charged particles such as electrons.
さらにまた、成膜に寄与すると思われる5iF3“イオ
ンなどの荷電粒子も、基体表面近傍で生成されたもの以
外は成膜に寄与することができず、有効に利用されてい
ないという問題もある。Furthermore, there is also the problem that charged particles such as 5iF3'' ions, which are thought to contribute to film formation, cannot contribute to film formation unless they are generated near the substrate surface, and are not effectively utilized.
本発明は、上述のごとき従来の装置における諸問題を克
服して、半導体ディバイス、電子写真用感光ディバイス
、画像入力用ラインセンサー、撮像ディバイス、光起電
力素子、その他の各種エレクトロニクス素子、光学素子
等に用いる素子部材としての堆積膜を、マイクロ波CV
D法により、安定して高速形成しうる装置を提供するこ
とを目的とするものである。The present invention overcomes the problems in conventional devices as described above, and provides semiconductor devices, photosensitive devices for electrophotography, line sensors for image input, imaging devices, photovoltaic devices, various other electronic devices, optical devices, etc. The deposited film as an element member used for
The purpose of this is to provide an apparatus that can perform stable and high-speed formation using method D.
即ち、本発明の主たる目的は、原料ガスの1つにSiF
+ガスを用いたマイクロ波CVD法によりアモルファス
シリコン膜を形成する装置において、フッ素ラジカル粒
子による堆積膜のエツチングを抑制し、膜中の欠陥密度
の少ない高品質の堆積膜を定常的に安定して、高速成膜
し5る堆積膜形成装置を提供することにある。That is, the main object of the present invention is to add SiF to one of the raw material gases.
In an apparatus that forms an amorphous silicon film by the microwave CVD method using + gas, etching of the deposited film by fluorine radical particles is suppressed, and a high quality deposited film with low defect density in the film is constantly and stably produced. The object of the present invention is to provide a deposited film forming apparatus that can form a film at high speed.
本発明の他の目的は、重質量荷電粒子を移動可能とし基
体表面において消費させることで新らたな荷電粒子の生
成を促進させ、プラズマの電離度を向上させると同時に
、重質量荷電粒子と原料ガスの衝突による分解反応を促
進させることにより、成膜に主として寄与する中性ラノ
カル粒子の生成量を増加させ、堆積速度をさらに向上さ
せることが可能な堆積膜形成装置を提供することにある
。Another object of the present invention is to make heavy charged particles movable and consume them on the substrate surface, thereby promoting the generation of new charged particles and improving the degree of ionization of plasma. An object of the present invention is to provide a deposited film forming device that can increase the amount of neutral Lanocal particles that mainly contribute to film formation and further improve the deposition rate by promoting decomposition reactions caused by collisions of raw material gases. .
本発明は、上述の目的を達成しうるマイクロ波プラズマ
CVD法による堆積膜の形成装置を提供するものである
。The present invention provides an apparatus for forming a deposited film by a microwave plasma CVD method that can achieve the above-mentioned objects.
本発明者は、従来の装置における前述の諸問題を克服す
べく、鋭意研究を続けたところ、フッ素ラジカル粒子に
よるアモルファスシリコン膜のエツチングを抑制するた
めには、アモルファス・シリコン膜表面におけるフッ素
ラジカル粒子の濃度を低下させる必要があるとの知見を
得た。In order to overcome the above-mentioned problems in conventional devices, the inventor of the present invention continued his intensive research and discovered that in order to suppress the etching of an amorphous silicon film caused by fluorine radical particles, it is necessary to It was found that it is necessary to reduce the concentration of
そして、アモルファスシリコン膜表面に飛来するフッ素
ラジカル粒子と水素プラスイオン粒子を飛行途中の空間
で反応させることでアモルファスシリコン膜表面に到達
するフッ素ラジカル粒子の量を減少させるとともに、積
極的にアモルファスシリコン膜表面に水素イオンを供給
することで、該表面に到達したフッ素ラジカル粒子も反
応させて膜のエツチングに寄与しないようにすることも
できることが判明した。By causing the fluorine radical particles flying to the surface of the amorphous silicon film to react with the hydrogen positive ion particles in the space mid-flight, the amount of fluorine radical particles reaching the surface of the amorphous silicon film is reduced, and the amorphous silicon film is actively It has been found that by supplying hydrogen ions to the surface, it is also possible to cause fluorine radical particles that have reached the surface to react so that they do not contribute to etching of the film.
また、さらに研究を重ねたところ、基体に負の直流電圧
を印加することで、H2+等のグラスイオンを積匝的に
基体表面に引き付け、新たな荷電粒子の生成を促進させ
プラズマの電離度を高めることができるとの知見を得た
。Further research revealed that by applying a negative DC voltage to the substrate, glass ions such as H2+ are attracted to the substrate surface in a cubic manner, promoting the generation of new charged particles and reducing the degree of ionization of the plasma. We found that it is possible to improve the
一般に、マイクロ波プラズマ雰囲気中に電気的に絶縁し
た基体を配設すると、電子とイオンの質量差に起因して
、基体はプラズマに対してフローティング・ポテンシャ
ルと呼ばれる負の電位をもち、かつその表面近傍にはマ
イナス・イオン粒子や電子など負の電位をもつ荷電粒子
の侵入を阻止するようなプラズマ界面を有するイオン・
シース領域をもつことが知られているが、フローティン
グ・ポテンシャルの大きさやイオン・シースの幅はプラ
ズマ状態によって一義的に定まった値をとるため、任意
にその大きさを制御することが難しい。Generally, when an electrically insulated substrate is placed in a microwave plasma atmosphere, the substrate has a negative potential called a floating potential with respect to the plasma due to the mass difference between electrons and ions, and its surface There is a plasma interface nearby that prevents charged particles with negative potential, such as negative ion particles and electrons, from entering.
Although it is known to have a sheath region, the size of the floating potential and the width of the ion sheath take values that are uniquely determined depending on the plasma state, so it is difficult to arbitrarily control the size.
本発明者は、この点を改善するため基体に負の直流電圧
を印加し、プラズマ中での荷電粒子の移動を任意に制御
するとともに、基体表面へのH2+等のプラス・イオン
粒子の到達量を制御することで、所望の特性を有するa
−8i(H,X)膜を成膜できるとの知見を得た。In order to improve this point, the present inventor applied a negative DC voltage to the substrate to arbitrarily control the movement of charged particles in the plasma, and at the same time, the amount of positive ion particles such as H2+ reaching the surface of the substrate By controlling the a
It was found that -8i (H,X) film can be formed.
すなわち、電界を形成することにより、プラズマ中でほ
ぼ静止状態となっている重質量荷電粒子を基体および反
応容器壁方向に移動させ、プラズマ中の原料ガスの衝突
−分解反応に寄与しない静止粒子の存在確率を減少せし
めると同時に、これら重質1荷電粒子に運動エネルギー
を授与することで原料ガスの分解反応に寄与せしめ、a
−3i(H,X)膜形成に主として寄与する中性ラノカ
ル粒子の生成量を高めることができることが判明した。That is, by forming an electric field, heavy charged particles that are almost stationary in the plasma are moved toward the substrate and the wall of the reaction vessel, and stationary particles that do not contribute to the collision-decomposition reaction of the source gas in the plasma are removed. At the same time, it contributes to the decomposition reaction of the raw material gas by imparting kinetic energy to these heavy mono-charged particles, and a
It has been found that it is possible to increase the amount of neutral Lanocal particles that mainly contribute to -3i(H,X) film formation.
また、フッ素化合物粒子によるa−3i(H,X)膜の
エツチングを、基体に積極的に捕集したH2+等のプラ
ス・イオン粒子との反応によって阻止することもできる
ことも判明した。It has also been found that etching of the a-3i (H,
更にまた、印加する電圧の大きさを制御することにより
、基体表面へのH2+イオンの到達量を制御し、堆積さ
れる膜中に含有される水素原子の量を制御して、堆積膜
の電気特性を制御できることも判明した。Furthermore, by controlling the magnitude of the applied voltage, the amount of H2+ ions reaching the substrate surface can be controlled, and the amount of hydrogen atoms contained in the deposited film can be controlled, thereby increasing the electrical potential of the deposited film. It was also found that the characteristics could be controlled.
本発明のマイクロ波プラズマCVD法による堆積膜形成
装置は、上述の知見に基づいて完成せしめたものであり
、反応室を備えた反応容器と、マイクロ波によりプラズ
マを生成させる手段と、基体又は基体保持体にバイアス
電圧を印加するための電圧印加手段、とを有することを
特徴とする。The deposited film forming apparatus by the microwave plasma CVD method of the present invention has been completed based on the above-mentioned knowledge, and includes a reaction vessel equipped with a reaction chamber, a means for generating plasma by microwaves, and a substrate or a substrate. A voltage applying means for applying a bias voltage to the holding body.
かくする本発明の装置においては、基体が負の電位を持
ち、かつ基体表面とマイクロ波プラズマとの境界にイオ
ン・シースが形成されるため、重質量荷電粒子が移動可
能となり中性ラジカル粒子の生成量が増加するとともに
、基体表面に積極的に水素プラスイオンが供給され、該
水素プラスイオンとフッ素化合物粒子とを反応せしめる
ことによりフッ素化合物粒子を消費せしめてそのエツチ
ング能力を失なわせ、フッ素化合物粒子により堆積膜が
エツチングされるという現象を未然に防ぎ、エツチング
による堆積膜の形成速度の低下および膜質の低下という
問題を解決することができる。In the device of the present invention, the substrate has a negative potential and an ion sheath is formed at the boundary between the substrate surface and the microwave plasma, so heavy charged particles can move and neutral radical particles As the production amount increases, positive hydrogen ions are actively supplied to the surface of the substrate, causing the positive hydrogen ions to react with the fluorine compound particles, thereby consuming the fluorine compound particles and losing their etching ability. It is possible to prevent the phenomenon that the deposited film is etched by the compound particles, and to solve the problem of a decrease in the formation rate of the deposited film and a decrease in film quality due to etching.
さらに、本発明の装置においては、印加する直流電圧を
制御することにより水素イオンの基体表面到達量を制御
し、堆積膜中に含有される水素原子量を調整することが
できるものである。Further, in the apparatus of the present invention, by controlling the applied DC voltage, the amount of hydrogen ions reaching the substrate surface can be controlled, and the amount of hydrogen atoms contained in the deposited film can be adjusted.
本発明の装置により堆積膜を形成するについて使用され
る原料ガスは、マイクロ波のエネルギーにより励起種化
し、化学的相互作用して基体表面上に所期の堆積膜を形
成する類のものであれば何れのものでちっても採用する
ことができるが、アモルフ゛アスシリコン膜を形成する
場合には、ケイ素に水素が結合したフラン類のガスケイ
素にハロゲンが結合したハロゲン化ケイ素のガス、及び
水素ガス等を用いることができる。The raw material gas used to form the deposited film by the apparatus of the present invention may be of the kind that can be excited by microwave energy and chemically interact with it to form the desired deposited film on the substrate surface. Any of these can be used; however, when forming an amorphous silicon film, a furan-based gas in which hydrogen is bonded to silicon, a silicon halide gas in which halogen is bonded to silicon, and Hydrogen gas or the like can be used.
なかでも、3iB4等のンランガス、水素ガス及び四フ
ッ化ケイ素(S I F 4)等のフッ素化合物のガス
を混合したものを用いることが好ましい。SiF4等の
フッ素化合物のガスを混合して用いることによりポリメ
リックな膜の形成が減少するとともに、a−3i(H,
X)膜中にフッ素原子が含有され、ダングリング・ボン
ドが補償され、安定で、高品質な堆積膜を形成すること
ができる。Among these, it is preferable to use a mixture of fluorine gas such as 3iB4, hydrogen gas, and fluorine compound gas such as silicon tetrafluoride (S IF 4). By mixing and using a fluorine compound gas such as SiF4, the formation of a polymeric film is reduced, and a-3i (H,
X) Fluorine atoms are contained in the film, dangling bonds are compensated, and a stable, high-quality deposited film can be formed.
また、これ等の原料ガスは、He、 Ar等の不活性ガ
スにより稀釈して用いることもある。さらに、a−8i
(H,X)膜はp型不純物元素又はn型不純物元素を1
−ピングすることが可能であり、これ等の不純物元素を
構成成分として含有する原料ガスを、単独で、あるいは
前述の原料ガスまたは/および稀釈用ガスと混合して反
応空間内に導入することができる。Further, these raw material gases may be used after being diluted with an inert gas such as He or Ar. Furthermore, a-8i
(H,X) film contains 1 p-type impurity element or n-type impurity element.
- It is possible to introduce a raw material gas containing these impurity elements as a constituent into the reaction space alone or in a mixture with the aforementioned raw material gas and/or diluting gas. can.
本発明の装置において、反応室内にプラズマを形成し、
それにより前述の原料ガスを励起種化せしめるについて
採用するマイクロ波は、マイクロ波電源からのマイクロ
波を三本柱整合器、矩形導波管、アイソレーター等を介
して反応室内に放射導入されるものであり、好ましくは
周波数500MHz〜300 GHz、より好ましくは
、2.45 GHzのマイクロ波を用いる。In the apparatus of the present invention, a plasma is formed in the reaction chamber,
The microwave used to excite the raw material gas mentioned above is one in which microwaves from a microwave power source are radiated into the reaction chamber via a three-pillar matching box, a rectangular waveguide, an isolator, etc. Preferably, microwaves with a frequency of 500 MHz to 300 GHz, more preferably 2.45 GHz are used.
本発明の装置においては、基体は金属等の導電性のもの
でちって、あるいはガラス、セラミックス等の電気絶縁
性のものであってもよく、その形状はシート状のもので
あっても、あるいは円筒状のものであってもよい。基体
が導電性材料で構成されている場合は、基体に直流電源
を電気的に接続し、負の直流電圧を印加する。In the device of the present invention, the substrate may be made of an electrically conductive material such as a metal, or an electrically insulating material such as glass or ceramics, and its shape may be a sheet-like material, or It may be cylindrical. When the base is made of a conductive material, a DC power source is electrically connected to the base to apply a negative DC voltage.
また\基体が電気絶縁性材料で構成されている場合には
、該基体を保持する基体保持体を導電性材料で構成し、
該基体保持体に同様にして負の直流電圧を印加すること
により、同様の作用・効果が得られる。In addition, if the base is made of an electrically insulating material, the base holder that holds the base is made of a conductive material,
Similar actions and effects can be obtained by similarly applying a negative DC voltage to the substrate holder.
また、基体は基体保持体の中に内蔵されたヒーターによ
り、必要に応じて加熱されるが、成膜操作時の基体温度
が60〜450℃、好ましくは50〜650℃となるよ
うに加熱保持されるのが望ましい。In addition, the substrate is heated as necessary by a heater built into the substrate holder, and the substrate is heated and maintained at a temperature of 60 to 450°C, preferably 50 to 650°C during the film forming operation. It is desirable that
また、堆積膜を形成するにあたっては、本発明の装置の
反応容器内を減圧条件下におくのが好ましく、原料ガス
を導入する前には反応容器内の圧力を5x 10−6T
orr以下、好ましくはI X 10−6Torr以下
とし、原料ガスを導入した際には反応容器内の圧力を1
X10 Torr台にするのが望ましい。Furthermore, in forming a deposited film, it is preferable to place the inside of the reaction container of the apparatus of the present invention under reduced pressure conditions, and before introducing the raw material gas, the pressure inside the reaction container is reduced to 5x 10-6T.
orr or less, preferably I
It is desirable to use the X10 Torr level.
以下、本発明のプラズマCVD法による堆積膜形成装置
を図面の実施例により、更に詳しく説明するが、本発明
の堆積膜形成装置はこれによって限定されるものではな
い。Hereinafter, the deposited film forming apparatus using the plasma CVD method of the present invention will be explained in more detail with reference to the embodiments of the drawings, but the deposited film forming apparatus of the present invention is not limited thereto.
第1図は、本発明のプラズマCVD法による堆積膜形成
装置の至適な1例の断面略図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an optimal example of a deposited film forming apparatus using the plasma CVD method of the present invention.
図中、前述の従来装置(第6図に図示)と同一機能の装
置構成部分については、第3図におけると同様の記号に
て示した。In the figure, components of the device having the same functions as those of the conventional device described above (shown in FIG. 6) are indicated by the same symbols as in FIG. 3.
図中、1は本発明の装置の反応容器全体を示す。2は、
該反応容器の側壁、21は該反応容器の底壁である。3
は、側壁2の内面との間に一定の間隙(ガス室)を形成
するように立設されていて、反応室A内へのガス流通孔
31.51・・・を有する多穿孔内壁である。該多穿孔
内壁は、反応室A内の対向する位置に基体10が存在し
ない下端部6′と上端部6“に穿孔を有さないものにす
るのが通常である。そして、反応容器の側壁2と底壁2
1は、各別の部材とすることは勿論可能であるが、通常
は一体的に形成される。In the figure, 1 indicates the entire reaction vessel of the apparatus of the present invention. 2 is
The side wall of the reaction vessel, 21, is the bottom wall of the reaction vessel. 3
is a multi-perforated inner wall that is erected to form a certain gap (gas chamber) with the inner surface of the side wall 2, and has gas communication holes 31, 51... into the reaction chamber A. . The multi-perforated inner wall usually has no perforations at the lower end 6' and the upper end 6'' where the substrate 10 is not present at opposing positions in the reaction chamber A. 2 and bottom wall 2
1 can of course be made into separate members, but usually they are formed integrally.
4はマイクロ波導入用の誘電体窓で、好ましくはアルミ
ナ(At203)セラミックス又は石英製の窓である。4 is a dielectric window for introducing microwaves, preferably a window made of alumina (At203) ceramics or quartz.
5は導波部で、三本柱整合器、矩形導波管、アイソレー
ター(図示せず)を介してマイクロ波電源乙に接続され
ており、マイクロ波61を誘電体窓4を介して反応容器
内に導くものである。Reference numeral 5 denotes a waveguide section, which is connected to a microwave power source B via a three-pillar matching box, a rectangular waveguide, and an isolator (not shown), and transmits microwaves 61 to a reaction vessel via a dielectric window 4. It is something that leads inward.
反応室Aは、前述の側壁2、底壁21および誘電体窓4
により密封形成されている。7は、一端は反応容器1の
底壁2から反応室A内に開口し、他端はバルブ手段71
を介して排気装置(図示せず)に連通している、排気管
であり、通常は円周方向に4本取りつけられるが一本で
あってもよい。8は、一端は反応容器1の側壁からガス
室B内に開口し、他端はバルブ手段81を介して原料ガ
ス供給源(図示せず)に連通している、原料ガス供給管
である。The reaction chamber A includes the aforementioned side wall 2, bottom wall 21, and dielectric window 4.
It is hermetically sealed. 7 opens into the reaction chamber A from the bottom wall 2 of the reaction vessel 1 at one end, and has a valve means 71 at the other end.
Exhaust pipes are connected to an exhaust system (not shown) through the exhaust pipes, and there are usually four exhaust pipes installed in the circumferential direction, but one exhaust pipe may be installed. Reference numeral 8 denotes a raw material gas supply pipe, one end of which opens into the gas chamber B from the side wall of the reaction vessel 1, and the other end communicates with a raw material gas supply source (not shown) via a valve means 81.
9は基体10の保持部であり、基体保持部9はヒーター
11を内蔵しており、通常円筒形のものである。基体保
持部の表面には基体10を設置する。基体は導電性材料
又は電気絶縁性材料で構成され、その形状は長方形であ
っても、あるいは円筒形状のものであってもよく、長方
形の場合には円筒形保持部の表面に並列させる。Reference numeral 9 denotes a holding part for the base body 10, and the base body holding part 9 has a built-in heater 11 and is usually cylindrical in shape. A base 10 is installed on the surface of the base holding section. The base body is made of an electrically conductive material or an electrically insulating material, and may be rectangular or cylindrical in shape, and in the case of a rectangular shape, it is arranged in parallel with the surface of the cylindrical holding part.
15は直流電源であり、導線14を介して導電性基体1
0又は導電性基体保持部9と電気的に接続し、負の直流
電圧を基体10又は基体保持部9に印加しうるようにす
る。直流電源15は可変電源とすることにより、基体1
0又は基体保持部9に印加せしめる直流電圧を任意に制
御しうるようにする。15 is a DC power supply, which is connected to the conductive substrate 1 through a conductive wire 14.
0 or the conductive substrate holder 9 so that a negative DC voltage can be applied to the substrate 10 or the substrate holder 9. By making the DC power supply 15 a variable power supply, the base 1
0 or the DC voltage applied to the substrate holder 9 can be arbitrarily controlled.
基体10と反応容器1の間、あるいは基体保持部9と反
応容器の間を電気的に絶縁するため、基体保持部9の底
部に付設されている支持脚12と基体保持部の間に絶縁
がイシ13を配設するとともに、導線14が貫通する反
応容器の下壁(第1図では下壁であるが、土壁又は側壁
のいずれであってもよい)部分にも絶縁がイシ13を配
設する。In order to electrically insulate between the substrate 10 and the reaction vessel 1 or between the substrate holder 9 and the reaction vessel, insulation is provided between the support legs 12 attached to the bottom of the substrate holder 9 and the substrate holder. Insulation is provided on the lower wall of the reaction vessel (in Fig. 1, it is the lower wall, but it may be either the soil wall or the side wall) through which the conductor 14 passes. Set up
本発明の装置においては基体又は基体保持部以外の反応
容器およびその他の内部治具等は電気的に接地しておく
が、前述の電界効果を高める目的から基体又は基体保持
部と相対する電位、すなわち正の直流電圧を印加する構
造とすることもできる。In the apparatus of the present invention, the reaction vessel and other internal jigs other than the substrate or the substrate holder are electrically grounded. In other words, a structure in which a positive DC voltage is applied can also be used.
支持脚12に駆動手段(図示せず)を機械的に連結し、
該駆動手段により成膜操作時に回転するようにすること
ができる。別法として、基体保持部9を固定しておき支
持脚12を軸として反応容器1を回転せしめることも可
能である。mechanically coupling a drive means (not shown) to the support leg 12;
The drive means can rotate during the film forming operation. Alternatively, it is also possible to keep the substrate holder 9 fixed and rotate the reaction vessel 1 about the support legs 12.
16はプラズマ界面を示している。16 indicates a plasma interface.
なお、第1図に示す本発明の実施例装置では、反応容器
1内に円筒状基体10を1本配設した構造としたが、本
発明の主たる目的が基体10に負の直流電圧を印加する
ことでプラズマ中に電場を形成し、マイクロ波グラズマ
中では運動が緩慢な重質量荷電粒子を鋭敏に運動させて
反応に寄与させること、および基体6表面に上記電界の
作用によって水素プラス・イオンを供給することでa−
3i(H,X)膜のエツチングを防止すること、および
膜中の水素原子含有量を任意に調愁することでちり、さ
らに本発明を実施する上でのマイクロ波放電が無電極放
電であることを考え合わせれば、上記基体は複数個であ
ってもよい。たとえば円形ステーソ上に同軸的に等間隔
で数本の基体保持部9,9・・・を立証してなるもので
あることができ、その場合複数本の円筒形基体を同時に
反応室A内に設置して、それら基体のそれぞれの表面に
一挙に堆積膜を形成することができる。The apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 has a structure in which one cylindrical substrate 10 is disposed inside the reaction vessel 1. By doing so, an electric field is formed in the plasma, and the heavy charged particles, which move slowly in the microwave glazma, are made to move sharply and contribute to the reaction, and hydrogen plus ions are generated on the surface of the substrate 6 by the action of the electric field. By supplying a-
It is possible to prevent etching of the 3i (H, Taking this into consideration, the number of the above-mentioned substrates may be plural. For example, it is possible to establish several substrate holding parts 9, 9, etc. coaxially and equally spaced on a circular stator, in which case a plurality of cylindrical substrates can be placed in the reaction chamber A at the same time. By installing the substrate, a deposited film can be formed on each surface of the substrate at once.
第2図は、本発明の装置を用いた場合の基体表面近傍に
おける成膜過程を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the film forming process near the substrate surface when using the apparatus of the present invention.
図中、前述の従来装置を用いた場合の基体表面近傍にお
ける成膜過程を示す図(第4図に図示)と同一のものに
ついては、同一の記号を用いた。In the figure, the same symbols are used for the same parts as in the diagram (shown in FIG. 4) showing the film forming process near the substrate surface when the conventional apparatus described above is used.
即ち、図中、20は基体、21はアモルファスシリコン
膜22は中性ラジカル、25はプラスイオン粒子、24
はマイナスイオン粒子、25は電子、27はプラズマ界
面、28はイオン・シース領域、29は加速された水素
グラスイオンを示している。That is, in the figure, 20 is a substrate, 21 is an amorphous silicon film 22 is a neutral radical, 25 is a positive ion particle, and 24
25 is a negative ion particle, 25 is an electron, 27 is a plasma interface, 28 is an ion sheath region, and 29 is an accelerated hydrogen glass ion.
すでに述べたように、従来の装置においては、マイクロ
波プラズマ中において重質量荷電粒子はマイクロ波の高
速振動にその動きがついて行けず、プラズマ中でほぼ静
止状態にある。As already mentioned, in the conventional apparatus, the heavy charged particles in the microwave plasma cannot keep up with the high-speed vibrations of the microwaves, and are almost stationary in the plasma.
これに対し、上述のごとき構成の本発明の装置において
は、電気的に負に印加された基体10がプラズマ中に置
かれると、プラスイオン粒子23は電気的引力によって
基体10に引きつけられる。これに対し電子25やマイ
ナスイオン粒子24、基体20が負の電位を持つため、
電気的付力が作用し、基体20表面とプラズマとの界面
27でとどめられ、イオン・シース28内には侵入でき
ないため、基体20表面に到達することができないが、
基体20から遠ざかる方向すなわち反応容器1の側壁2
側に電界が作用して移動する。On the other hand, in the apparatus of the present invention having the above-described configuration, when the base body 10 to which an electrically negative voltage is applied is placed in plasma, the positive ion particles 23 are attracted to the base body 10 by electrical attraction. On the other hand, since the electrons 25, the negative ion particles 24, and the base 20 have a negative potential,
Electrical force acts on the ions, they are stopped at the interface 27 between the surface of the substrate 20 and the plasma, and cannot penetrate into the ion sheath 28, so they cannot reach the surface of the substrate 20.
The direction away from the substrate 20, that is, the side wall 2 of the reaction vessel 1
An electric field acts on the side and it moves.
電界の作用によって移動する荷電粒子は、途中原料ガス
分子等と衝突するなどして原料ガス分子を励起・分解す
る。これによって、新たな中性ラジカル粒子22が生成
される。中性ラノカル粒子22は電界の作用は受けず拡
散および排気流に沿って基体表面に達し、a−3i(H
,X)膜21として堆積する。基体20近傍のフッ素化
合物、中性ラノカル粒子およびプラスイオン粒子カa−
8i(H,X)膜21をエツチングしようとするが、同
じく基体20表面に捕集されるH2+等のプラスイオン
とフッ素化合物粒子との反応が生じるため、フッ素原子
と水素原子の結合からHF等のガスが生成されるため、
フッ素原子はa−3i(H,X)膜をエツチングしない
。また5iF3+等のフッ化ケイ素化合物粒子からフッ
素が引きぬかれることで残ったシリコンぶ子はa−8i
(H,X)膜形成に寄与できる。Charged particles moving under the action of an electric field collide with raw material gas molecules on the way, thereby exciting and decomposing the raw material gas molecules. As a result, new neutral radical particles 22 are generated. The neutral Lanocal particles 22 are not affected by the electric field and reach the substrate surface along the diffusion and exhaust flow, forming a-3i (H
, X) is deposited as a film 21. Fluorine compounds, neutral Lanocal particles and positive ion particles near the base 20
Although an attempt is made to etch the 8i (H, of gas is produced,
Fluorine atoms do not etch the a-3i(H,X) film. In addition, the silicone particles remaining after fluorine is extracted from the fluorosilicon compound particles such as 5iF3+ are a-8i
(H,X) can contribute to film formation.
すなわち、中性ラノカル粒子のみならず、プラスの電荷
をもつフッ化ケイ素化合物イオン粒子もa−8i(B、
X)膜形成に寄与できることになる。That is, not only the neutral Lanocal particles but also the positively charged silicon fluoride compound ionic particles a-8i (B,
X) It can contribute to film formation.
また、フッ素原子との反応に消費されなかった水素プラ
ス・イオン粒子は、a−8i(H,X)膜中に含有され
、ダングリング・ボンドを補償し、a−8i(H,X)
膜の欠陥密度を減少させるために作用する。しかし、過
剰に供給された水素グラス・イオン粒子は、逆にa −
S l(Hr X )膜の結晶格子終端を発生させ、欠
陥密度を増大させる。したがって、基体20に到達する
水素イオン29の量は最適に調整可能である必要がある
。In addition, hydrogen plus ion particles that were not consumed in the reaction with fluorine atoms are contained in the a-8i (H,
It acts to reduce the defect density of the film. However, the excessively supplied hydrogen glass ion particles, on the contrary, a −
This causes crystal lattice terminations in the S l (Hr x ) film and increases the defect density. Therefore, the amount of hydrogen ions 29 reaching the substrate 20 needs to be optimally adjustable.
本発明の実施例装置では、先に述べた負の直流電圧の大
きさを調整することで、基体6に供給される水素プラス
・イオン2oの量を調整可能とし、堆積したa−8i(
H,X)膜中の水素含有量を任意に調整することができ
る。In the apparatus according to the embodiment of the present invention, by adjusting the magnitude of the negative DC voltage mentioned above, the amount of hydrogen plus ions 2o supplied to the substrate 6 can be adjusted, and the amount of the deposited a-8i (
H, X) The hydrogen content in the film can be adjusted as desired.
次に、本発明の装置を操作して堆積膜を形成する例を記
載する。Next, an example of forming a deposited film by operating the apparatus of the present invention will be described.
本例においては、第1図に図示の基体保持部9が1つで
反応容器と同軸位置に設置され、駆動装置(図示せず)
により回転できるようになっていて、基体1oがAt板
円筒であり、アルミナセラミックスからなる絶縁がイシ
によって電気的に絶縁されている装置を用いた。原料ガ
スとしては、SiH4ガス(70sccm)、H2ガス
(30secm )及びSiF4ガス(10secm
)からなる混合ガスを使用した。In this example, one substrate holder 9 shown in FIG. 1 is installed coaxially with the reaction vessel, and a driving device (not shown) is installed.
An apparatus was used in which the substrate 1o was an At plate cylinder, and the insulation made of alumina ceramics was electrically insulated by the stones. The raw material gases include SiH4 gas (70sccm), H2 gas (30secm), and SiF4 gas (10secm).
) was used.
まず、パルプ81を閉じ、パルプ71を開いて反応室A
内を脱気し、系内圧力を1 X 1 Q=Torr以下
に調整した。次いでヒーター11に通電して基体10の
温度を2[)0℃にするとともに、基体に一20Vの直
流電圧を印加した。そこに、パルプ81を開いて原料ガ
ス供給管8を介して原料ガスを系内圧力が1x102T
orrKなるまで導入し、それと同時にマイクロ波電源
6に通電して周波数2.45 GHzのマイクロ波を導
電体窓4を介して放射した。次いで原料ガスの供給と排
気とをパルプ81、パルプ71を調整して系内圧力を一
定に保つと共に基体10を回転させながら所定時開成膜
をおこなった。その後、基体の加熱及び回転、ガスの供
給、マイクロ波の照射等を中止し、基体を放冷した後、
該基体を搬出した。同様の操作を、他の新たな基体9本
について行ない、計10本の堆積膜を形成した基体を得
た。First, the pulp 81 is closed, the pulp 71 is opened, and the reaction chamber A is opened.
The inside was degassed, and the system pressure was adjusted to 1×1 Q=Torr or less. Next, the heater 11 was energized to bring the temperature of the substrate 10 to 2[)0° C., and a DC voltage of -20 V was applied to the substrate. There, the pulp 81 is opened and the raw material gas is supplied through the raw material gas supply pipe 8 to a system pressure of 1x102T.
At the same time, the microwave power source 6 was energized to radiate microwaves with a frequency of 2.45 GHz through the conductive window 4. Next, the supply and exhaust of raw material gases were adjusted to the pulps 81 and 71 to keep the system pressure constant, and while the substrate 10 was rotated, open film formation was performed at predetermined times. After that, heating and rotation of the substrate, gas supply, microwave irradiation, etc. are stopped, and the substrate is allowed to cool.
The substrate was carried out. The same operation was performed on nine other new substrates to obtain substrates on which a total of 10 deposited films were formed.
得られた10本の基体について、その表面に堆積された
堆積膜をテストしたところ、いずれのものも極めて緻密
組成の膜質で膜全体が均質であり、そして均等な膜厚で
あり、電気的、光学的、光導電的特性に極めて優れてい
た。When we tested the deposited films on the surfaces of the 10 substrates obtained, we found that all of them had an extremely dense composition, were homogeneous throughout, and had a uniform thickness. It had extremely excellent optical and photoconductive properties.
本発明の装置は、導電性基体に負の直流電圧を印加して
電場を形成することで、マイクロ波プラズマ中の重質量
荷電粒子を反応に寄与せしめて中性ラジカル粒子の生成
量を増加させるとともに、該基体表面に水素プラス・イ
オンを捕集してa−8i(H,X)膜のエツチングを防
止し、なおかつa−3i(H,X)膜中の水素含有量を
制御することで、高品質のa−3i°(E、X)膜の高
速成膜に有効なる性能を有する。The device of the present invention applies a negative DC voltage to a conductive substrate to form an electric field, thereby causing heavy charged particles in microwave plasma to contribute to the reaction and increasing the amount of neutral radical particles generated. At the same time, hydrogen plus ions are collected on the surface of the substrate to prevent etching of the a-8i (H,X) film, and the hydrogen content in the a-3i (H,X) film is controlled. , has effective performance for high-speed deposition of high-quality a-3i° (E,X) films.
第1図は、本発明の実施例装置の断面略図であり、第2
図は、本発明の装置を用いた場合の基体表面近傍におけ
る成膜過程を示す模式図である。第6図は、従来のマイ
クロ波プラズマCVD法による堆積膜の形成装置の1例
を示す断面略図であり、第4図は、従来の装置を用いた
場合の基体表面近傍における成膜過程を示す模式図であ
る。
図において、FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an embodiment device of the present invention, and FIG.
The figure is a schematic diagram showing the film forming process in the vicinity of the substrate surface when using the apparatus of the present invention. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of a deposition film forming apparatus using the conventional microwave plasma CVD method, and FIG. 4 shows the film forming process near the substrate surface when the conventional apparatus is used. It is a schematic diagram. In the figure,
Claims (1)
圧印加手段、 とを有することを特徴とするマイクロ波プラズマCVD
法による堆積膜形成装置。[Claims] The invention is characterized by comprising: a reaction vessel equipped with a reaction chamber; means for generating plasma using microwaves; and voltage application means for applying a bias voltage to a substrate or a substrate holder. microwave plasma CVD
Deposited film forming device using method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17244785A JPS6233772A (en) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | Deposited film forming device by microwave plasma cvd method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17244785A JPS6233772A (en) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | Deposited film forming device by microwave plasma cvd method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6233772A true JPS6233772A (en) | 1987-02-13 |
Family
ID=15942150
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17244785A Pending JPS6233772A (en) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | Deposited film forming device by microwave plasma cvd method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6233772A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5016565A (en) * | 1988-09-01 | 1991-05-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Microwave plasma chemical vapor deposition apparatus for forming functional deposited film with means for stabilizing plasma discharge |
-
1985
- 1985-08-07 JP JP17244785A patent/JPS6233772A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5016565A (en) * | 1988-09-01 | 1991-05-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Microwave plasma chemical vapor deposition apparatus for forming functional deposited film with means for stabilizing plasma discharge |
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