JPS6034013A - 固体薄膜の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、準安定ガス状分子とガス状原料分子との衝
突時のエネルギーを利用する固体薄膜の製造方法に関す
るものである。

（従来技術とその問題点） 従来のガス状原料分子からの固体薄膜の製造方法には下
記■、■、■の方法かある。

■　ガス原料を加熱分解して分解生成物を基板上に堆積
させる熱ＣＶＤ法。

■　グロー放電で作られたプラズマ中に原料ガスを導入
０分解し、基板上に堆積させるプラズマＣＶＤ法。

■　原料ガスに光を照射し、光化学反応により分解させ
基板上に堆積させる光ＣＶＤ法。

上記■および■においては、原料ガスに与えるエネルギ
ーの幅が広いため、イオン種、ラジカル種などの多種類
の分解生成物が生じ、膜質の均質化を阻害し膜成長速度
を抑える。

また、上記■においては、照射する光の波長を選ぶこと
によって、特定の分解生成物を選択的に作り屯すことが
できるが、極端紫外域を利用する光源は種類が少なく、
低出力なので利用範囲が極めて限られてしまい反応槽内
への光の導入が妨げられる等の欠点があった。

（発明の目的） この発明は、上記の欠点を解消するためになされたもの
で、固有の高いエネルギーをもつ準安定状態分子を反応
に利用することによって均質な固体薄膜を得ることを目
的とする。

（発明の概要） この発明は、上記の目的を達成するため、固有の励起エ
ネルギーをもつ準安定状態のガス状分子と原料ガス分子
との反応によって、原料分子に特定の励起エネルギーを
与えて分解させ、基板上に分解生成物を堆積させるよう
にした固体薄膜の製造方法である。

（発明の実施例） 以下、この発明の固体薄膜の製造方法の一実施例を図面
を参照しながら説明する。

図において、１，２は第１．第２エネルギー源となるガ
スＡおよびガスＢがそれぞれ充填された容器、３はプラ
ズマ発生のだめのホローカソード電極、４は前記ホロー
カソード電極３で発生した光を集光する光学トラップ、
５は前記ホローカソード電極３で発生した荷電子を集束
するイオンコンフタ電極、６は準安定状態分子を取り出
す準安定状態生成装置、Ｔは基板、８は前記基板Ｔを発
熱させるヒータ、９は高真空排気装置、１０は大排気量
排気装置、１１は分子エネルギー交換のための反応容器
、１２．１３は前記反応容器１１内の排気を制御するパ
ルプ、１４は前記反応容器１１内に注入する原料ガスＣ
の容器、１５は前記原料ガスＣを制御するパルプ、１６
．１７は前記エネルギー源ガスＡ、Ｂを制御するパルプ
である。

次に動作について説明する。

エネルギー源ガスとして、例えば希ガスを使用する場合
、ガスＡの容器１およびガスＢの容器２をパルプ１６゜
１Ｔを介して接続する。

ガスＡはホローカソード電極３でグー−放電により励起
されズガスイオンＡ、および準安定状態のガスＡ、に分
離する。ホローカソード電極３内で発光した光は、光学
トラップ４で吸収され、イオン化したガスイオンＡ、は
イオンコレクタ電極５で取り除かれ、準安定状態ガスＡ
、だけが反応容器１１に導入される。ここで、準安定状
態ガスの励起エネルギーケ変更する時はガスＢの容器２
より、ガスＢＹパルグ１１を介して準安定状態生成装置
６内に混入させて、ガスＡによる準安定状態からガスＢ
による準安定状態へエネルギーを移動させることによっ
て、準安定状態生成装置６内ケ準安定状態のガスＢのみ
にすることができる。

一方１反応容器１１内の基板Ｔをヒータ８により膜生長
に最適な温度に加熱しておき、高真空排気装置９により
反応容器１１内を予め１０”７ｔｏｒｒ。

以下の圧力まで排気された状態でパルプ１６を閉じ、準
安定状態のガスＡ、の分子を導入し、パルプ１Ｔを開け
て大排気量排気装置１０により１０〜］　ｔｏｒｒ、の
圧力になるようにパルプ１Ｔにより調節した後に原料ガ
スＣｙ！−容器１４よりパルプ１５Ｙ通じ′Ｃ反応容器
１１に導入し、原料ガスＣと準安定状態のガスＡ、の分
子と’ｅ（Ｉｌｔｉ突させると原料ガスＣの分子は分解
し基板Ｔに堆積する。

次にこの発明の具体例、（１１，ｆ２）、　（ａｔにつ
いて説明する。ここで、各具体例はいずれも下記条件の
ごとく準安定状態生成装置６および反応容器１１内を設
定する。

（条件） 反応容器１１０口径ｆ　３　ｃｍ、反応容器１１内の圧
力ｆｔ１ｔｏｒｒ０、大排気量排気装置１０の排気量１
００ｍ”／ｈｒ、ホローカソード電極３への印加電圧を
２００〜２５０Ｖ、印加電流Ｙｌ〜ｌＯｍＡ　とする。

〔具体例１〕 ガスＡとしてアルゴンガスな用い、ガスＢとしてキセノ
ンガスを用い、さらに原料ガスＣとしてシランガスを使
用する。

上記条件の下でアルゴンの準安定状態分子を作り、そこ
へキセノンガスを導入して８．２　ｅＶのエネルギーを
もつキセノンの準安定状態分子を準安定状態生成装置６
で発生させ、それを反応容器１１に導入し、２０　ｍｉ
！／ｍｉ　ｎの割合で原料ガスＣのシランガスを混入さ
せると、２５０〜３００℃に加熱した基板Ｔ上に水素系
アモルファスシリコン膜が堆積した。

また、上記具体例１ｍおいて、エネルギー源となるガス
としてアルゴンガスだげを使用し同様の条件下で反応さ
せると、１１．５ｅＶのエネルギー源持つアルゴンガス
の準安定状態分子が発生する。

発生したアルゴンガスの準安定状態分子と前記シランガ
スを反応容器１１に混入させると、シランガスはイオン
化されて微結晶を含む水素系アモルファスシリコン膜が
基板Ｔ上に堆積する。

〔具体例２〕 ガスＡとしてアルゴンガス、ガスＢとして窒素または酸
素、原料ガスＣとしてシランガスを使用する。

上記菌性の下で反応させると、窒素または酸素の準安定
状態分子が発生する。発生した窒素または酸素の準安定
状態分子とシランガスを反応容器１１に混入させると、
Ｓｉｚ　Ｎ　ｌ−Ｘまたは５ｉ）（０＋−ｘ薄膜が基板
Ｔ上に堆積した。

〔具体例３〕 上記具体例１の水素系アモルファスシリコン膜が基板Ｔ
上に堆積した後に、さらにガスＡとしてアルゴンガス、
ガスＢとして酸素を使用して上記県外の下で反応させる
と、水素系アモルファスシリコン膜の上にさらに５ｉｚ
Ｏ＋−ｘの薄膜が堆積した。すなわち、半導性の水素系
アモルファスシリコン膜−絶縁体の酸化硅素膜の多層膜
が作成された。

（発明の効果） この発明の固体薄膜の製造方法によれば、プラズマで分
解されたエネルギー源となるガスの多種類の分解生成物
を光学的および電気的手段によって除去し、ノベルの揃
った高いエネルギーを持つ準安定状態ガスな生成し、こ
の高いエネルギーで原料ガス分子を分解し堆積させるの
で薄膜の膜質な均一にできる。さらに、作製過程のくり
返しにより固体薄Ｍを多層に形成することも容易にでき
る等の利点夕有する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明を実施するための装置の一例を示す構成
概略図である。 図中、１．２は第１．第２エネルギー源ガスが充填され
た容器、３はポー−カソード電極、４は光学トラップ、
５はイオンコンフタ電極、６は準安定状態生成装置、７
は基板、８はヒータ、９は晶真￥排気装置、１ｏは大排
気景排気装置、１１は反応容器、１２．１３はバルブ、
１４け原料ガス容器、１５．１６．１７はパルプである
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ０）　グルー放電で発生するプラズマでエネルギー源と
   なるガスを励起し、発生した前記ガスのイオンおよび光
   を除去して、高いエネルギーを持つ準安定状態分子を取
   り出し、これを高真空の反応容器内に導き原料ガス分子
   な前記高いエネルギー起し、この励起エネルギーを第２
   エネルギー源ガスに力えて第２エネルギー源ガスの準安
   定状態分子を作ることにより得ることを特徴とする特許
   請求の範囲第（］）項記載の固体薄膜の製造方法。