JPH0437691A - 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〉 本発明は、化学的気相成長法によシ膜厚の均一な薄膜を
製造する方法に関し、特に大面積にわたり膜厚の均一な
薄膜形成が必要な平面型電子デイスプレィ等の製造に利
用されるものである。

ぐ従来の技術〉 化学的気相成長法は気体状の原料を基板上へ輸送し、化
学反応により基板上に薄膜を形成する技術であシ、薄膜
の作製に広く利用されている。この化学的気相成長法に
よシ薄膜を形成する場合、膜の成長速度は基板温度と基
板近傍の原料ガス濃度に依存する。そこで、基板に形成
される薄膜の膜厚を均一にするために、従来、基板温度
を均一にし、また基板周辺での原料ガス濃度を均一にす
るために、装置の構造に種４の工夫を加えている。

しかしながら、基板が大面積になると、基板上に温度や
原料ガス濃度の不均一が生じ易くなり、装置の構造によ
り基板温度、原料ガス濃度の均−注を保つのが難しくな
る。例えば、基板面内の原料ガス濃度分布は大面積基板
−枚に成長する場合には、原料ガスの導入口の形状を調
整することにより均一にすることが可能であるが、曾産
性を考慮して多数枚同時処理するＯに第２図の基板配置
図に示すように反応管内に基板を対向させ設置すると、
基板周辺部と中央部において原料ガス濃度に違いが生じ
膜厚の不均一が生じる。これは、基板周辺部から中央部
へ原料ガスが拡散する過程において原料ガスの一部が薄
膜の成長のために消費されるからである。

〈発明が解決しようとする課題〉 一般に、化学的気相成長法においては、成長速度と基板
温度の関係が低温での表面反応領域と高温での供給律速
領域とに分かれておシ、前者の温度領域では基板温度が
上昇するにつれて指数関数的に成長速度が大きくなり、
後者の温度領域では成長速度が温度に依存せずに基板上
の原料ガス濃度に応じて大きくなる。このために、温度
分布による膜厚の不均一は表面反応領域で大きく、供給
律速領域で小さくなる。そこで供給律速領域で成長を行
えば、温度の不均一による膜厚の不均一は改善できる。

また、原料ガス濃度の不均一は、成長速度を小さくし基
板上での原料の消費を減らすことで改善できる。

しかしながら、一般に供給律領域においては成長速度が
大きくなシ、温度及び原料ガス濃度の不均一による膜厚
の均一性への影響を両方同時に除くことは難しい。この
ようなことから、例えばＥＬデイスプレィを化学的気相
成長法により作製する場合には、発光輝度や発光効率の
高い優れた特性の素子が得られるものの、膜厚分布によ
る発光特性の不均一のために、大面積のものを作製する
のが困難となっている。

本発明は以上に鑑み、基板近傍の原料ガス濃度を均一に
することによυ大面積にわたり膜厚の均一な薄膜形成を
行うことの出来る化学的気相成長方法を提供しようとす
るものである。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、化学的気相成長法において、薄膜成長時に該
薄膜を形成する原料ガスと共に該薄膜に対してエツチン
グ作用を有するガスを導入して薄膜の成長速度を遅くす
ることを特徴とする。エツチング作用を有するガスとし
ては、薄膜の種類にもよるが、例えばＣノ２．Ｂｒ２等
のハロゲンガス、ＨＣノ、ＨＢｒ、Ｈｌ、ＨＦ等のハロ
ゲン化水素ガス等を用いることができる。また、本発明
の方法を適用できる薄膜としては、例えばＺｎＳ。

Ｚｎ５ｅ等のｎ−Ｖｌ族の薄膜やＳｉ薄膜等がある。

く作　用〉 エツチング作用を有するガスを薄膜成長時に導入すると
、成長した薄膜が工・チングされて、薄膜の成長速度が
低下する。

例えば、ハロゲン元素は還元作用の強い元素であり、こ
れらのハロゲン化物やハロゲンガス、ハロゲン化水素ガ
スは基板上において成長物質を還元するっまたハロゲン
化物は酸化物、窒化物、硫化物など他の化合物に比べて
蒸気圧が高いものが多く気化しやすいことから、成長物
質の一部はこ中 の反応により再び気相本へ放畠されて薄膜の成長速度が
（，２−下し、基板上での原料の消費；が少なくな−て
基板近傍の原料ガス濃度が均一となる。

ぐ実施例〉 以下、実施例により本発明？説明する。

本実施例は、大面積の薄膜形成が必要な薄膜ＥＬデイス
プレィの発光層を本発明の化学的気相成長法により作製
した場合のものである。発光層は発光中心としてマンガ
ンを添加した硫化亜鉛の薄膜である。第１図に本実施例
に用いる化学的気相成長装置を示す。反応管は石英製で
縦型の木管１に２本の枝管２，３が接続されており、そ
れぞれ抵抗加熱炉により加熱される。枝管２，８には成
長に用いられる原料が設置され、キャリアガス導入管４
．５が接続されている。また、成長層をエツチングする
ためのハロゲンガスの導入管６が原料を８００’Ｃ以上
に加熱し水素ガスにより、Ｍ　ｎを枝管２に設置された
金属マンガン原料を７００℃に加熱し塩化水素ガスによ
り、それぞれ本管１内に設置され５００〜６００℃に加
熱された９インチの基板７上に輸送することによって行
う。そして、同時に導入管６より別途塩化水素ガスを導
入する。

以上の方法により作製されたＺｎＳ　：Ｍ１薄膜の膜厚
分布は、Ｍｎ輸送に用いた塩化水素の１〜５倍の流量の
塩化水素ガスを導入した場合、±１％となｐ　ＺｎＳ　
：Ｍｎ膜の成長速度は２０　ｉ／ｍｉｎであった。比較
のために行−た塩化水素ガスを別途導入しなか−た場合
の膜厚分布は±２優であシさらにＭｎの輸送を行わなか
また場合のＺｎＳ膜の膜厚分布は±５壬であった。尚、
ＺｎＳ原料の輸送速度は４　Ｘ　１０”３ｍｏ！／／ｍ
ｉｎに保った。

Ｍｎを輸送した場合の膜厚分布が、Ｍｎを輸送しなかっ
た場合の膜厚分布に比べて改善されているのは、塩化水
素輸送によりＭｎを輸送するとＭｎは塩化水素と反応し
てＭｎＣｎアノ蒸気として基板上へ到達し、ＭｎがＺｎ
Ｓに添加される際に塩素が反応してＺｎＳをエツチング
するためであると考えられる。ちなみに、このとき成長
速度は２０　ＯＡ／ｍｉｎから１００λ／ｍｉｎにまで
低下している。このように、一般にハロゲン化物の形態
の原料ガスを導入することによっても本発明と同様の効
果を得ることが可能であるが、原料ガスの流量は薄膜の
組成に直接影響を与えるために、この方法のみによる膜
厚の均一性制御は難しく、本比較例においてもＺｎＳ：
Ｍｎ薄膜中のＭｎａ度に直接影響を与えると共に、膜厚
均一化の効果も必ずしも十分なものとはなっていない。

これに対し本実施例によれば、薄膜の組成に影響を与え
ることなく成長速度を下げて膜厚を均一にすることがで
き、さらに上記の方法に比べて、より膜厚分布を改善す
ることができる。

また、本実施例では基板温度が５００℃以上にな−てお
り、この温度でのＺｎＳ薄膜の成長（亡洪給律速の状■
にあるために、基板温間のわずかな分布によυ膜厚分布
が左右されることがなく、さらに塩化水素を導入するこ
との効果がより顕著に現われるようになっている。

〈発明の効果〉 本発明によれば、化学的気相成長法によって大面積基板
上に均一な膜厚の薄膜を成長することができ、特に供給
律速領域におけるような成長速度の大きい条件において
も成長速度を低く制御することができて均一な膜厚の薄
膜を作製することができる。これにより、ＥＬデイスプ
レィ等の大面積かつ膜厚の均一性を要求される薄膜製造
にも化学的気相成長法を適用でき、良質なＥＬデイスプ
レィ等を製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に用いる化学的気相成長装置図
、第２図は基板の配置図である。 ６・・導入管、　７・・・基板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、化学的気相成長により薄膜を製造する方法でであっ
   て、薄膜成長時に該薄膜を形成する原料ガスと共に該薄
   膜に対してエッチング作用を有するガスを導入して薄膜
   の成長速度を遅くすることを特徴とする薄膜の製造方法
   。