JP2002141292A - シリコン系薄膜の製造法 - Google Patents
シリコン系薄膜の製造法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光学特性や電子的特性が向上するシリコン系薄
膜の製造法の提供を目的とする。 【解決手段】本発明のシリコン系薄膜の成膜方法は、プ
ラズマCVD法によって絶縁基板表面にシリコン系薄膜を
形成する方法において、基板に自己加熱および外部温度
を与え、かつ絶縁基板の表面に堆積させるシリコン系薄
膜の膜質の機能を制御するため、鋸波のような交番電位
を印加する。
膜の製造法の提供を目的とする。 【解決手段】本発明のシリコン系薄膜の成膜方法は、プ
ラズマCVD法によって絶縁基板表面にシリコン系薄膜を
形成する方法において、基板に自己加熱および外部温度
を与え、かつ絶縁基板の表面に堆積させるシリコン系薄
膜の膜質の機能を制御するため、鋸波のような交番電位
を印加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ ＣＶＤ
法によるシリコン系薄膜の製造法に関し、低周波数の鋸
波の交番周波数の電位を基板に印加しつつ、高い電界強
度でも破壊しないシリコン系絶縁薄膜を成長する方法に
関する。また、本発明は、ノンドープのシリコン系薄膜
の少数キャリア寿命制御法に関し、特に、プラズマ Ｃ
ＶＤ法によるシリコン系薄膜を成長する際に、シリコン
系薄膜を堆積するための絶縁性基板表面に交番電位を印
加することにより、少数キャリア寿命の長短が制御でき
るノンドープのシリコン系薄膜の製造法に関する。
法によるシリコン系薄膜の製造法に関し、低周波数の鋸
波の交番周波数の電位を基板に印加しつつ、高い電界強
度でも破壊しないシリコン系絶縁薄膜を成長する方法に
関する。また、本発明は、ノンドープのシリコン系薄膜
の少数キャリア寿命制御法に関し、特に、プラズマ Ｃ
ＶＤ法によるシリコン系薄膜を成長する際に、シリコン
系薄膜を堆積するための絶縁性基板表面に交番電位を印
加することにより、少数キャリア寿命の長短が制御でき
るノンドープのシリコン系薄膜の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の非晶質シリコン薄膜の製造法を図
２を参照して説明する。図２は代表的櫛形電極型のプラ
ズマ生成装置を利用した成膜法を示すもので、容器（図
示は省略する）中に、カソード1とアノード2からなる複
数組の電極板を平行に配置させ、この電極間に高周波電
源3から100KHz〜13.5ＭHzの高周波電力が供給されるよ
うになっている。SiH4等の反応ガスは前記カソード1と
アノード2に向かって噴出する。他方、この平行電極の
直角平面の位置に基板4が配置される。この基板4は電気
切換器8にて直流電位5を与えたり、あるいは匡体接地6
を任意に切り替えることができる。基板4はプラズマ7か
ら離れた位置に保持され、基板4に堆積した非晶質シリ
コン薄膜は電子温度の高いプラズマ特有の強いイオン衝
撃によるダメージが緩和され、さらに、その作用をさら
に高めるために、外部から直流電位5を与えることによ
り、膜中の欠陥密度が減少するばかりでなく、3Å/秒と
いう高速の成膜が可能である。このことは、特にノンド
ープの良質の非晶質シリコンの薄膜を利用する電子素子
の性能の向上と低コスト化が見込める製造法であった。
２を参照して説明する。図２は代表的櫛形電極型のプラ
ズマ生成装置を利用した成膜法を示すもので、容器（図
示は省略する）中に、カソード1とアノード2からなる複
数組の電極板を平行に配置させ、この電極間に高周波電
源3から100KHz〜13.5ＭHzの高周波電力が供給されるよ
うになっている。SiH4等の反応ガスは前記カソード1と
アノード2に向かって噴出する。他方、この平行電極の
直角平面の位置に基板4が配置される。この基板4は電気
切換器8にて直流電位5を与えたり、あるいは匡体接地6
を任意に切り替えることができる。基板4はプラズマ7か
ら離れた位置に保持され、基板4に堆積した非晶質シリ
コン薄膜は電子温度の高いプラズマ特有の強いイオン衝
撃によるダメージが緩和され、さらに、その作用をさら
に高めるために、外部から直流電位5を与えることによ
り、膜中の欠陥密度が減少するばかりでなく、3Å/秒と
いう高速の成膜が可能である。このことは、特にノンド
ープの良質の非晶質シリコンの薄膜を利用する電子素子
の性能の向上と低コスト化が見込める製造法であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
成膜方法では電導率が一義的に決まり、それらの特性を
自由に制御することが難しく、精緻な電子素子を設計す
る上で許容範囲が狭いという問題があった。特に、高い
電界強度でも破壊しない絶縁薄膜を設計する上で許容範
囲が狭いという重大な欠点があった。また、このような
物性の中でも、ノンドープのシリコン系薄膜の製造時に
少数キャリアの寿命の長短が制御できる方法はほとんど
皆無であった。それ故、少数キャリアの寿命の長短によ
って電子の蓄積あるいは再結合に起因する立ち上がり時
間もしくは立ち下がり時間を成膜中に制御できる電子素
子は不純物をドーピングする以外ほとんど実現する手段
がなかった。そのため、高周波で動作する目的の電子素
子を製造する上で、製造コストの制限および設計の自由
度が狭いという欠点があった。
成膜方法では電導率が一義的に決まり、それらの特性を
自由に制御することが難しく、精緻な電子素子を設計す
る上で許容範囲が狭いという問題があった。特に、高い
電界強度でも破壊しない絶縁薄膜を設計する上で許容範
囲が狭いという重大な欠点があった。また、このような
物性の中でも、ノンドープのシリコン系薄膜の製造時に
少数キャリアの寿命の長短が制御できる方法はほとんど
皆無であった。それ故、少数キャリアの寿命の長短によ
って電子の蓄積あるいは再結合に起因する立ち上がり時
間もしくは立ち下がり時間を成膜中に制御できる電子素
子は不純物をドーピングする以外ほとんど実現する手段
がなかった。そのため、高周波で動作する目的の電子素
子を製造する上で、製造コストの制限および設計の自由
度が狭いという欠点があった。
【０００４】本発明は、ノンドープながら少数キャリア
の寿命の短長が制御できるシリコン系薄膜の製造法を提
供することを目的とする。また、本発明は、高い電界強
度でも破壊しない絶縁特性の優れた電子的特性が向上す
るシリコン系薄膜の製造法の提供を目的とする。
の寿命の短長が制御できるシリコン系薄膜の製造法を提
供することを目的とする。また、本発明は、高い電界強
度でも破壊しない絶縁特性の優れた電子的特性が向上す
るシリコン系薄膜の製造法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のシリコン系薄膜の成膜方法は、プラズマCV
D法によって絶縁基板表面にシリコン系薄膜を形成する
方法において、前記基板に自己加熱および外部温度を与
え、かつ絶縁基板の表面に堆積させるシリコン系薄膜の
膜質の機能を制御するため、任意の周波数、任意の電
位、任意の波高の交番電位を印加することができる。望
ましくは波高値が±100〜500Vで、周波数が0.1〜55Ｈｚ
の鋸波を用いることができる。
に、本発明のシリコン系薄膜の成膜方法は、プラズマCV
D法によって絶縁基板表面にシリコン系薄膜を形成する
方法において、前記基板に自己加熱および外部温度を与
え、かつ絶縁基板の表面に堆積させるシリコン系薄膜の
膜質の機能を制御するため、任意の周波数、任意の電
位、任意の波高の交番電位を印加することができる。望
ましくは波高値が±100〜500Vで、周波数が0.1〜55Ｈｚ
の鋸波を用いることができる。
【０００６】ここで、前記基板を、成膜中に前記基板の
プラズマによる自己加熱と外部強制加熱をかねることが
できる位置に配置することが好ましく、基板を、プラズ
マ生成のための櫛形電極の端部から10ｍｍの距離以上離
れた位置に設置することが好ましい。交番電位を前記基
板の裏面に形成した導電性薄膜を介して印加するとよ
く、導電性薄膜は、金属板、スパッタ、レーザーアブレ
ーション、電子ビーム蒸着、イオン注入、導電性ペイン
ト、メッキ、導電性高分子もしくは金属蒸着等によって
形成するとよい。
プラズマによる自己加熱と外部強制加熱をかねることが
できる位置に配置することが好ましく、基板を、プラズ
マ生成のための櫛形電極の端部から10ｍｍの距離以上離
れた位置に設置することが好ましい。交番電位を前記基
板の裏面に形成した導電性薄膜を介して印加するとよ
く、導電性薄膜は、金属板、スパッタ、レーザーアブレ
ーション、電子ビーム蒸着、イオン注入、導電性ペイン
ト、メッキ、導電性高分子もしくは金属蒸着等によって
形成するとよい。
【０００７】また、シリコン系薄膜を成膜後、別の製造
プロセスに移行する必要性がある場合や外観上の美観の
確保の目的では前記導電性膜をエッチング等で除去して
も差し支えがない。さらに、前記基板の表面層にはシリ
コン窒化薄膜を堆積したものを用いてもよい。
プロセスに移行する必要性がある場合や外観上の美観の
確保の目的では前記導電性膜をエッチング等で除去して
も差し支えがない。さらに、前記基板の表面層にはシリ
コン窒化薄膜を堆積したものを用いてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】発明実施の形態を図１を参照して
説明する。図１はプラズマ ＣＶＤ装置の模式図で、装
置の容器は図示を省略してある。まず、裏面に導電膜44
Aを施した基板44を用意する。ここで、基板とはシリコ
ン系薄膜を堆積する目的の下地であり、ガラス、ビニー
ル、プラスチックなどの高分子、あるいは塗料、絶縁性
半導体、焼結物等無機質の酸化物であり、電気的にも熱
的にも絶縁性を有する。また、この下地の中に導電性の
液体、固体の物質が存在しても良い。この基板44を有機
溶媒で洗浄した後、プラズマCVD装置中の図示は省略す
るがサセプタに基板表面をプラズマと対向させるように
して設置する。サセプタはステンレス鋼製のガイドで、
テフロン（登録商標）製の台を介して固定される。ま
ず、導電膜44Aを接地しながらプラズマCVD装置にモノシ
ランガスと窒素ガスを流入し、カソード11とアノード22
に高周波電源33から高周波電力を印加して、プラズマ77
を発生し、プラズマ中のシリコンラジカルと原子状窒素
とから基板表面上にシリコン窒化薄膜を堆積し、シリコ
ン窒化薄膜を基板上に形成する。次に、基板裏面の導電
性薄膜に交番電位を印加しながらモノシランSiH4ガスと
水素H2ガスを流入し、プラズマ中のシリコンラジカルと
原子状水素とからシリコンを堆積し、シリコン系薄膜を
シリコン窒化薄膜上に形成する。
説明する。図１はプラズマ ＣＶＤ装置の模式図で、装
置の容器は図示を省略してある。まず、裏面に導電膜44
Aを施した基板44を用意する。ここで、基板とはシリコ
ン系薄膜を堆積する目的の下地であり、ガラス、ビニー
ル、プラスチックなどの高分子、あるいは塗料、絶縁性
半導体、焼結物等無機質の酸化物であり、電気的にも熱
的にも絶縁性を有する。また、この下地の中に導電性の
液体、固体の物質が存在しても良い。この基板44を有機
溶媒で洗浄した後、プラズマCVD装置中の図示は省略す
るがサセプタに基板表面をプラズマと対向させるように
して設置する。サセプタはステンレス鋼製のガイドで、
テフロン（登録商標）製の台を介して固定される。ま
ず、導電膜44Aを接地しながらプラズマCVD装置にモノシ
ランガスと窒素ガスを流入し、カソード11とアノード22
に高周波電源33から高周波電力を印加して、プラズマ77
を発生し、プラズマ中のシリコンラジカルと原子状窒素
とから基板表面上にシリコン窒化薄膜を堆積し、シリコ
ン窒化薄膜を基板上に形成する。次に、基板裏面の導電
性薄膜に交番電位を印加しながらモノシランSiH4ガスと
水素H2ガスを流入し、プラズマ中のシリコンラジカルと
原子状水素とからシリコンを堆積し、シリコン系薄膜を
シリコン窒化薄膜上に形成する。
【０００９】この際、サセプタには、加熱あるいは冷却
の手段は設けておらず、基板はプラズマによる自己加熱
と外部加熱器99の輻射により温度上昇する。本発明にお
いては、基板を放電電極から離れた位置に設置し、その
温度は、120〜250℃の間で任意の温度に保持することが
できる。成膜すべきシリコン窒化薄膜で覆われた金属板
または導電性高分子板には交番電位を印加しているので
基板表面上の電位は基板全体に渡り一様に変化する。そ
こへプラズマからのシリコンラジカルと水素原子が飛来
するが、それらはシリコン窒化薄膜の表面では、基板の
静電ポテンシャルの極性およびその大きさにより成膜が
制限を受ける。ここで、モノシランガスと水素ガスのそ
れぞれの流量比と圧力等を限定することによって、シリ
コン窒化薄膜上に堆積速度が一定の非晶質シリコン系薄
膜が得られる。
の手段は設けておらず、基板はプラズマによる自己加熱
と外部加熱器99の輻射により温度上昇する。本発明にお
いては、基板を放電電極から離れた位置に設置し、その
温度は、120〜250℃の間で任意の温度に保持することが
できる。成膜すべきシリコン窒化薄膜で覆われた金属板
または導電性高分子板には交番電位を印加しているので
基板表面上の電位は基板全体に渡り一様に変化する。そ
こへプラズマからのシリコンラジカルと水素原子が飛来
するが、それらはシリコン窒化薄膜の表面では、基板の
静電ポテンシャルの極性およびその大きさにより成膜が
制限を受ける。ここで、モノシランガスと水素ガスのそ
れぞれの流量比と圧力等を限定することによって、シリ
コン窒化薄膜上に堆積速度が一定の非晶質シリコン系薄
膜が得られる。
【００１０】基板に与える交番電位はプラズマ発生中の
自己電圧よりも大きく、かつ周波数を一定に保ちながら
成膜することは重要なことである。特に、交番電位の波
形を鋸波とすることは、窒化シリコン薄膜表面上の静電
ポテンシャルを徐々に大きくする。もしくは、その静電
ポテンシャルを徐々に小さくすることである。そのた
め、既に着床したシリコンと着床しようとするシリコン
ラジカルとの間に結合エネルギーを自由に変化させるこ
とができることになる。そのため、シリコン系薄膜の堆
積方向の制御にとって重要なことである。そのため、交
番電位の印加はシリコン系薄膜の少数キャリア寿命の長
短の制御にとって重要な手段である。ここに、シリコン
系とはシリコン原子を主体とした原料ガスとの集合体で
構成される。
自己電圧よりも大きく、かつ周波数を一定に保ちながら
成膜することは重要なことである。特に、交番電位の波
形を鋸波とすることは、窒化シリコン薄膜表面上の静電
ポテンシャルを徐々に大きくする。もしくは、その静電
ポテンシャルを徐々に小さくすることである。そのた
め、既に着床したシリコンと着床しようとするシリコン
ラジカルとの間に結合エネルギーを自由に変化させるこ
とができることになる。そのため、シリコン系薄膜の堆
積方向の制御にとって重要なことである。そのため、交
番電位の印加はシリコン系薄膜の少数キャリア寿命の長
短の制御にとって重要な手段である。ここに、シリコン
系とはシリコン原子を主体とした原料ガスとの集合体で
構成される。
【００１１】基板に交番電位を印加するための基板裏面
の導電性膜は、シリコン系薄膜を堆積する表面に一様な
電位分布をもたらすために、スパッタ、レーザーアブレ
ーション、電子ビーム蒸着、イオン注入、導電性ペイン
ト、メッキ、導電性高分子もしくは金属蒸着等によって
形成するのがよい。
の導電性膜は、シリコン系薄膜を堆積する表面に一様な
電位分布をもたらすために、スパッタ、レーザーアブレ
ーション、電子ビーム蒸着、イオン注入、導電性ペイン
ト、メッキ、導電性高分子もしくは金属蒸着等によって
形成するのがよい。
【００１２】
【実施例】以下に本発明の一実施例を説明する。まず、
50ｍｍ角で厚さ0.5ｍｍの平行平板のステンレス鋼を有
機溶媒で脱脂した後、図１に示した成膜用のCVD装置に
装着する。具体的には、装置匡体から電気的に浮かした
サセプタ上に基板表面がプラズマ生成用の放電電極を構
成する1対または2対以上の櫛形電極の側部を結ぶ平面と
平行であり、その距離は10ｍｍである。このステンレス
鋼板には任意の周波数と、任意の波高値の鋸波状の電位
を印加することができる。装置内に酸素、炭化物、水分
および空中からの塵埃、各種のイオンなどの残留ガス分
子が皆無となるように高真空に排気し、次に、装置内に
純窒素ガスを100sccmで流入し、装置内圧力が0.8Torr.
程度になった後、周波数13.56MHzの高周波電力を0.1ｗ/
ｃｍ2で放電電極に投入し窒素プラズマを発生する。そ
の際、基板の電位は匡体と同電位である。次に、純度10
0％のモノシランガスを20sccmで装置に流入し、シリコ
ン窒化薄膜を堆積する。堆積中の真空度は0.9Torr.,30m
in.を経過した後、モノシランと窒素の流入を停止し、
真空に保つ。これらの堆積過程を通して基板の温度は20
0〜250℃である。
50ｍｍ角で厚さ0.5ｍｍの平行平板のステンレス鋼を有
機溶媒で脱脂した後、図１に示した成膜用のCVD装置に
装着する。具体的には、装置匡体から電気的に浮かした
サセプタ上に基板表面がプラズマ生成用の放電電極を構
成する1対または2対以上の櫛形電極の側部を結ぶ平面と
平行であり、その距離は10ｍｍである。このステンレス
鋼板には任意の周波数と、任意の波高値の鋸波状の電位
を印加することができる。装置内に酸素、炭化物、水分
および空中からの塵埃、各種のイオンなどの残留ガス分
子が皆無となるように高真空に排気し、次に、装置内に
純窒素ガスを100sccmで流入し、装置内圧力が0.8Torr.
程度になった後、周波数13.56MHzの高周波電力を0.1ｗ/
ｃｍ2で放電電極に投入し窒素プラズマを発生する。そ
の際、基板の電位は匡体と同電位である。次に、純度10
0％のモノシランガスを20sccmで装置に流入し、シリコ
ン窒化薄膜を堆積する。堆積中の真空度は0.9Torr.,30m
in.を経過した後、モノシランと窒素の流入を停止し、
真空に保つ。これらの堆積過程を通して基板の温度は20
0〜250℃である。
【００１３】このシリコン窒化薄膜の堆積に続いて、シ
リコン系薄膜を以下のように堆積する。まず、純水素ガ
スを30sccmで装置に流入し、装置内圧力が0.8Torr.程度
になった後、周波数13.56MHzの高周波電力を0.1ｗ/ｃｍ
2で放電電極に投入し水素プラズマを発生する。その直
後、基板に図3もしくは図4に示す周波数、波高値200
ｖ、極性が負又は正の鋸波電位を印加しながら、純度10
0％のモノシランガスを10sccmで装置に流入し、シリコ
ン系薄膜を堆積する。堆積中の真空度は0.9Torr.であ
る。これらの混合ガス流量とガス圧力の条件下では非晶
質シリコンの堆積速度は2〜3Å/secである。堆積時間60
min.を経過した後、モノシランと水素の流入を停止し、
真空に保つ。これらの堆積過程を通して基板の温度は20
0〜250℃である。鋸波の周波数の変化の範囲は負極性側
が最高0.9Ｈzで、匡体アースを含め、正極性側が最高0.
9Hzである。
リコン系薄膜を以下のように堆積する。まず、純水素ガ
スを30sccmで装置に流入し、装置内圧力が0.8Torr.程度
になった後、周波数13.56MHzの高周波電力を0.1ｗ/ｃｍ
2で放電電極に投入し水素プラズマを発生する。その直
後、基板に図3もしくは図4に示す周波数、波高値200
ｖ、極性が負又は正の鋸波電位を印加しながら、純度10
0％のモノシランガスを10sccmで装置に流入し、シリコ
ン系薄膜を堆積する。堆積中の真空度は0.9Torr.であ
る。これらの混合ガス流量とガス圧力の条件下では非晶
質シリコンの堆積速度は2〜3Å/secである。堆積時間60
min.を経過した後、モノシランと水素の流入を停止し、
真空に保つ。これらの堆積過程を通して基板の温度は20
0〜250℃である。鋸波の周波数の変化の範囲は負極性側
が最高0.9Ｈzで、匡体アースを含め、正極性側が最高0.
9Hzである。
【００１４】このようにして成膜したシリコン窒化薄膜
とシリコン系薄膜の合成薄膜の電気的物性を下記に示す
測定によって評価した。図5は、暗状態の電気的な耐電
圧を測定するための試料構造と測定回路図の合成図を示
したものである。まず、試料はステンレス板44Bの上に
シリコン窒化薄膜44Cとシリコン系薄膜10を堆積した。
そして、その上に100℃前後でニッケルが蒸着されてい
る。このニッケル電極11Bに探針12を1本立てる。他方、
別の1本の探針13をステンレス板44Bに立てる。そして、
この2本の探針の間に直流電源15から直流電位を印加す
る。この電位を徐々に上昇して行き、直流電流計14の電
流が急激に流れ始めるときの直流電圧Vを記録する。シ
リコン窒化薄膜44Cとシリコン系薄膜10との合成膜厚tを
別途測定しておく。本実施例では、シリコン窒化薄膜44
Cとシリコン系薄膜10は同じ程度（例えば、２μm）の厚
さである。そうすると、単位厚み当たりの絶縁耐電圧V/
tが計算できる。本実施例の測定ではV/t=500MV/cmであ
った。この値は、単結晶シリコンを熱酸化したシリコン
酸化膜の耐電圧10ＭＶ/cmに比べて約１桁強ほど高い優
れた値である。また、上記の電圧の極性を反転してもV/
t=500MV/cmは変化が無い。このように、本実施例による
シリコン窒化薄膜44Cとシリコン系薄膜10の合成薄膜は
優れた電気的特性を実現することができる。なお、本実
施例の原料ガスにはモノシランSiH4を用いたが、更なる
高速の成膜速度を得るにはジシランSi2H6を用いる方が
良い。
とシリコン系薄膜の合成薄膜の電気的物性を下記に示す
測定によって評価した。図5は、暗状態の電気的な耐電
圧を測定するための試料構造と測定回路図の合成図を示
したものである。まず、試料はステンレス板44Bの上に
シリコン窒化薄膜44Cとシリコン系薄膜10を堆積した。
そして、その上に100℃前後でニッケルが蒸着されてい
る。このニッケル電極11Bに探針12を1本立てる。他方、
別の1本の探針13をステンレス板44Bに立てる。そして、
この2本の探針の間に直流電源15から直流電位を印加す
る。この電位を徐々に上昇して行き、直流電流計14の電
流が急激に流れ始めるときの直流電圧Vを記録する。シ
リコン窒化薄膜44Cとシリコン系薄膜10との合成膜厚tを
別途測定しておく。本実施例では、シリコン窒化薄膜44
Cとシリコン系薄膜10は同じ程度（例えば、２μm）の厚
さである。そうすると、単位厚み当たりの絶縁耐電圧V/
tが計算できる。本実施例の測定ではV/t=500MV/cmであ
った。この値は、単結晶シリコンを熱酸化したシリコン
酸化膜の耐電圧10ＭＶ/cmに比べて約１桁強ほど高い優
れた値である。また、上記の電圧の極性を反転してもV/
t=500MV/cmは変化が無い。このように、本実施例による
シリコン窒化薄膜44Cとシリコン系薄膜10の合成薄膜は
優れた電気的特性を実現することができる。なお、本実
施例の原料ガスにはモノシランSiH4を用いたが、更なる
高速の成膜速度を得るにはジシランSi2H6を用いる方が
良い。
【００１５】図6は、暗状態の電気的導電率σdの基板に
与えた鋸波周波数依存性を示す。鋸波周波数に関して特
異な傾向はない。σd自体は多数キャリアの輸送特性を
観測するものであり、通常の電気伝導度と同様である。
ただし、通常、高品質のノンドープの非晶質シリコンの
場合、σd=10-11Ω-1・cm-1と言われている。これに対
して、本実施例は10-7〜10-4Ω-1・cm-1台に及んでい
て、かつ従来言われているような微結晶シリコンのσd=
10-3Ω-1・cm-1台の値に漸近する。このように、本実施
例は高品質の非晶質シリコンと微結晶シリコンの中間的
電子電導状態が実現できる。
与えた鋸波周波数依存性を示す。鋸波周波数に関して特
異な傾向はない。σd自体は多数キャリアの輸送特性を
観測するものであり、通常の電気伝導度と同様である。
ただし、通常、高品質のノンドープの非晶質シリコンの
場合、σd=10-11Ω-1・cm-1と言われている。これに対
して、本実施例は10-7〜10-4Ω-1・cm-1台に及んでい
て、かつ従来言われているような微結晶シリコンのσd=
10-3Ω-1・cm-1台の値に漸近する。このように、本実施
例は高品質の非晶質シリコンと微結晶シリコンの中間的
電子電導状態が実現できる。
【００１６】図７は、前記シリコン系薄膜で形成した少
数キャリア寿命の基板に与える鋸波周波数の依存性を図
示したものである。鋸波周波数が負極性側0.5Hz、正極
性側0.3Hzの場合、標準偏差を考慮に入れても、少数キ
ャリア寿命が他の鋸波周波数に比べて、平均値で4〜5分
の1程度短いと言う特徴がある。このように鋸波周波数
の選択次第で、故意に不純物をドーピングしなくても、
少数キャリアの寿命を短くすることができる。
数キャリア寿命の基板に与える鋸波周波数の依存性を図
示したものである。鋸波周波数が負極性側0.5Hz、正極
性側0.3Hzの場合、標準偏差を考慮に入れても、少数キ
ャリア寿命が他の鋸波周波数に比べて、平均値で4〜5分
の1程度短いと言う特徴がある。このように鋸波周波数
の選択次第で、故意に不純物をドーピングしなくても、
少数キャリアの寿命を短くすることができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の櫛形電極構造のプラズマＣＶＤ装置を使用して、
電極から僅かに離れた距離に絶縁基板を置き、その絶縁
基板の裏面に施した導電性薄膜に、低周波数の交番電位
を印加した成膜方法を用いることにより、シリコン系の
絶縁薄膜が実現できる。そのため、約500MV/cmと優れた
耐電圧のシリコン系とシリコン窒化膜の合成絶縁薄膜が
実現できる。しかも、この合成絶縁膜は同一の反応炉を
用いて、連続的に形成できるので、性能の高い電子素子
を安価に製造できる方法である。また、高品質の非晶質
シリコンと微結晶シリコンの中間的な電導状態を実現で
きる。さらに、ノンドープのシリコン系薄膜の少数キャ
リアの寿命を選択的に制御できる製造法を提供した。こ
の技術により、少数キャリアの蓄積あるいは再結合に関
わる立ち上がり時間もしくは立ち下がり時間の短縮化が
実現できる。
従来の櫛形電極構造のプラズマＣＶＤ装置を使用して、
電極から僅かに離れた距離に絶縁基板を置き、その絶縁
基板の裏面に施した導電性薄膜に、低周波数の交番電位
を印加した成膜方法を用いることにより、シリコン系の
絶縁薄膜が実現できる。そのため、約500MV/cmと優れた
耐電圧のシリコン系とシリコン窒化膜の合成絶縁薄膜が
実現できる。しかも、この合成絶縁膜は同一の反応炉を
用いて、連続的に形成できるので、性能の高い電子素子
を安価に製造できる方法である。また、高品質の非晶質
シリコンと微結晶シリコンの中間的な電導状態を実現で
きる。さらに、ノンドープのシリコン系薄膜の少数キャ
リアの寿命を選択的に制御できる製造法を提供した。こ
の技術により、少数キャリアの蓄積あるいは再結合に関
わる立ち上がり時間もしくは立ち下がり時間の短縮化が
実現できる。
【図１】発明実施の形態を説明するためのＣＶＤ装置の
模式図である。
模式図である。
【図２】従来の非晶質シリコン薄膜の製造法を示す図で
ある。
ある。
【図３】基板裏面の導電性薄膜に印加する交番電位の一
例としての鋸波電位を示す図である。
例としての鋸波電位を示す図である。
【図４】基板裏面の導電性薄膜に印加する交番電位の別
の例としての鋸波電位を示す図である。
の例としての鋸波電位を示す図である。
【図５】暗状態の電気的な耐電圧を測定するための試料
構造と測定回路図の合成図である。
構造と測定回路図の合成図である。
【図６】暗状態の電気的導電率の基板に与えた鋸波周波
数依存性を示す図である。
数依存性を示す図である。
【図７】シリコン系薄膜で形成した少数キャリア寿命の
基板に与える鋸波周波数の依存性を示す図である。
基板に与える鋸波周波数の依存性を示す図である。
１０ シリコン系薄膜 １１ カソード １１Ｂ ニッケル電極 １２，１３ 探針 １４ 直流電流計 １５ 直流電源 ２２ アノード ３３ 高周波電源 ４４ 基板 ４４Ａ 導電膜 ４４Ｂ ステンレス板 ４４Ｃ シリコン窒化薄膜 ５５ 鋸波発生器 ６６ 筐体接地 ７７ プラズマ ８８ 電気切換器 ９９ 外部加熱器
Claims (8)
- 【請求項1】プラズマCVD法によって絶縁基板表面にシリ
コン系薄膜を成膜する方法において、前記絶縁基板に自
己加熱および外部温度を加えて、かつ前記絶縁基板に交
番電位を印加しながら絶縁膜基板表面にシリコン系薄膜
を堆積することを特徴とするシリコン系薄膜の製造法。 - 【請求項2】プラズマCVD法によって絶縁基板表面にシリ
コン系薄膜を成膜する方法において、前記絶縁基板に自
己加熱および外部温度を加えて、かつ前記絶縁基板に鋸
波電位を印加しながら絶縁基板表面にシリコン系薄膜を
堆積することを特徴とするシリコン系薄膜の製造法。 - 【請求項3】前記鋸波電位の波高値を負極性または正極
性に選択できることを特徴とする請求項2に記載のシリ
コン系薄膜の製造法。 - 【請求項4】前記鋸波電位の波高値の負極性または正極
性を順次零に低減することを特徴とする請求項2に記載
のシリコン系薄膜の製造法法。 - 【請求項5】前記基板を、プラズマ生成のための櫛形も
しくは棒状電極、あるいは、平行平板電極などの端部か
らプラズマによる損傷が避けられる位置に設置すること
を特徴とする請求項2〜請求項4のいずれかに記載のシリ
コン系薄膜の製造法。 - 【請求項6】前記絶縁とシリコン系薄膜を連続的に堆積
することにより、膜圧方向の絶縁破壊電界が500MV/cm以
上を達成できる請求項2〜請求項5のいずれかに記載の絶
縁薄膜の製造方法。 - 【請求項7】前記導電性薄膜をスパッタ、レーザーアブ
レーション、電子ビーム蒸着、イオン注入、導電性ペイ
ント、メッキ、導電性高分子もしくは金属蒸着等によっ
て形成することを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれ
かに記載のシリコン系薄膜の製造法。 - 【請求項8】前記金属薄膜は、シリコン系薄膜を成膜後
に、エッチング等の手段で除去することを特徴とする請
求項5に記載のシリコン系薄膜の製造法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001028430A JP3911555B2 (ja) | 2000-08-15 | 2001-02-05 | シリコン系薄膜の製造法 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000246288 | 2000-08-15 | ||
| JP2000-254788 | 2000-08-25 | ||
| JP2000-246288 | 2000-08-25 | ||
| JP2000254788 | 2000-08-25 | ||
| JP2001028430A JP3911555B2 (ja) | 2000-08-15 | 2001-02-05 | シリコン系薄膜の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002141292A true JP2002141292A (ja) | 2002-05-17 |
| JP3911555B2 JP3911555B2 (ja) | 2007-05-09 |
Family
ID=27344357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001028430A Expired - Lifetime JP3911555B2 (ja) | 2000-08-15 | 2001-02-05 | シリコン系薄膜の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3911555B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2019004191A1 (ja) * | 2017-06-27 | 2019-01-03 | キヤノンアネルバ株式会社 | プラズマ処理装置 |
| US11569070B2 (en) | 2017-06-27 | 2023-01-31 | Canon Anelva Corporation | Plasma processing apparatus |
| US11600469B2 (en) | 2017-06-27 | 2023-03-07 | Canon Anelva Corporation | Plasma processing apparatus |
| US11600466B2 (en) | 2018-06-26 | 2023-03-07 | Canon Anelva Corporation | Plasma processing apparatus, plasma processing method, and memory medium |
| US11626270B2 (en) | 2017-06-27 | 2023-04-11 | Canon Anelva Corporation | Plasma processing apparatus |
| US11961710B2 (en) | 2017-06-27 | 2024-04-16 | Canon Anelva Corporation | Plasma processing apparatus |
-
2001
- 2001-02-05 JP JP2001028430A patent/JP3911555B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006027972A1 (ja) * | 2004-09-06 | 2006-03-16 | Tokyo Electron Limited | プラズマ処理装置 |
| US8267041B2 (en) | 2004-09-06 | 2012-09-18 | Tokyo Electron Limited | Plasma treating apparatus |
| TWI402911B (zh) * | 2004-09-06 | 2013-07-21 | Tokyo Electron Ltd | Plasma processing device |
| JP7202199B2 (ja) | 2017-06-27 | 2023-01-11 | キヤノンアネルバ株式会社 | プラズマ処理装置 |
| JP6516951B1 (ja) * | 2017-06-27 | 2019-05-22 | キヤノンアネルバ株式会社 | プラズマ処理装置 |
| JP2019133930A (ja) * | 2017-06-27 | 2019-08-08 | キヤノンアネルバ株式会社 | プラズマ処理装置 |
| WO2019004191A1 (ja) * | 2017-06-27 | 2019-01-03 | キヤノンアネルバ株式会社 | プラズマ処理装置 |
| US11569070B2 (en) | 2017-06-27 | 2023-01-31 | Canon Anelva Corporation | Plasma processing apparatus |
| US11600469B2 (en) | 2017-06-27 | 2023-03-07 | Canon Anelva Corporation | Plasma processing apparatus |
| US11626270B2 (en) | 2017-06-27 | 2023-04-11 | Canon Anelva Corporation | Plasma processing apparatus |
| US11756773B2 (en) | 2017-06-27 | 2023-09-12 | Canon Anelva Corporation | Plasma processing apparatus |
| US11784030B2 (en) | 2017-06-27 | 2023-10-10 | Canon Anelva Corporation | Plasma processing apparatus |
| US11961710B2 (en) | 2017-06-27 | 2024-04-16 | Canon Anelva Corporation | Plasma processing apparatus |
| US11600466B2 (en) | 2018-06-26 | 2023-03-07 | Canon Anelva Corporation | Plasma processing apparatus, plasma processing method, and memory medium |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3911555B2 (ja) | 2007-05-09 |
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