(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室外にある水素ラジカルを発生させる手段と、
発生した水素ラジカルを前記成膜室の中に導入するための手段と、前記成膜室に少なくともキセノンガスを導入してキセノンガスプラズマを発生させる手段とを有し、
前記発生した水素ラジカルを前記成膜室の中に導入するための手段は差圧機能を有することを特徴とする非単結晶薄膜の形成装置。
【請求項２】
前記形成装置は、前記キセノンガスをキャリアガスとし、前記キセノンガスプラズマによってスパッタを行い、薄膜を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載の非単結晶薄膜の形成装置。
【請求項３】
前記形成装置は、前記キセノンガスをキャリアガスとし、前記キセノンガスプラズマによってＣＶＤを行い、薄膜を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載の非単結晶薄膜の形成装置。
【請求項４】
前記薄膜がアモルファスシリコン膜であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項記載の非単結晶薄膜の形成装置。
【請求項５】
前記水素ラジカルにより、前記アモルファスシリコン膜のダングリングボンドを終端処理することを特徴とする請求項３記載の非単結晶薄膜の形成装置。
【請求項６】
成膜室外にある水素ラジカルを発生させる手段と、
発生した水素ラジカルを前記成膜室の中に導入するための手段と、前記成膜室に少なくともキセノンガスを導入してキセノンガスプラズマを発生させる手段とを有し、
該キセノンガスプラズマ中に水素ラジカルを導入しながら成膜を行うための非単結晶薄膜の形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非単結晶薄膜の形成装置に係る。より詳細には、比抵抗の小さな非単結晶薄膜が作製できる形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、非単結晶薄膜の一つであるアモルファスシリコン膜を作製する形成装置では、キャリアガスとして（Ａｒ＋Ｈ2）ガスを多用していたが、薄膜に対するプラズマダメージが大きいという問題があった。
【０００３】
本発明者は、この問題を解決するため、Ａｒに比べて電離断面積の大きなＸｅを用い、（Ｘｅ＋Ｈ2）ガスをキャリアガスとして、図２に示した平行平板型の電極を有するスパッタ装置で、アモルファスシリコン薄膜を形成した。
【０００４】
従来の装置では、水素ガスを導入する配管２１６とキセノンガスを導入する配管２０７から、水素ガスとキセノンガスを成膜室２０１内に導入した。そして、所定組成からなるＳｉターゲット２１２が配置された電極２１０に交流電力を印加することにより、Ｓｉターゲット２１２をスパッタして、基板２１１の上にアモルファスシリコン膜を形成した。その結果、アモルファスシリコン膜に対するプラズマダメージは減少するが、プラズマ中に水素ラジカルが生成されにくいため、アモルファスシリコン膜のダングリングボンドの終端処理が不十分となることが分かった。
【０００５】
比抵抗の小さな、高品位のアモルファスシリコン膜を形成するためには、薄膜に対するプラズマダメージが小さく、かつ、プラズマ中に水素ラジカルを十分に有する非単結晶薄膜の形成装置の開発が望まれていた。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】
本発明は、比抵抗の小さな非単結晶薄膜が作製できる形成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明では、成膜室外にある水素ラジカルを発生させる手段と、
発生した水素ラジカルを前記成膜室の中に導入するための手段と、前記成膜室に少なくともキセノンガスを導入してキセノンガスプラズマを発生させる手段とを有し、
前記発生した水素ラジカルを前記成膜室の中に導入するための手段は差圧機能を有することを特徴とし、薄膜に対するプラズマダメージが小さく、かつ、水素ラジカルを十分に含んだプラズマが生起できる。その結果、比抵抗の小さな非単結晶薄膜を形成できる。
【０００８】
請求項２に係る発明では、薄膜形成が、前記キセノンガスをキャリアガスとしキセノンガスプラズマによるスパッタ法で行われるため、取り扱いに慎重を要するシラン等の特殊なガスを用いずに比抵抗の小さな非単結晶薄膜の形成が可能となる。
請求項３に係る発明では、薄膜形成が、前記キセノンガスをキャリアガスとキセノンガスプラズマによるＣＶＤ法で行われるため、反応ガスを適宜選択することに依り、種々の非単結晶薄膜の形成が可能となる。
請求項４に係る発明は、前記非単結晶薄膜がアモルファスシリコン膜であることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、前記水素ラジカルにより、前記アモルファスシリコン膜のダングリングボンドを終端処理することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る非単結晶薄膜の形成装置（図１）は、成膜室１０１と、水素プラズマを発生させるプラズマ発生機構１０２と、発生した前記水素プラズマを成膜室１０１の中に導入するプラズマ導入機構１０３から構成される。１０７は、成膜室１０１においてキャリアガスとして用いるキセノン（Ｘｅ）ガスの導入配管である。成膜室１０１の内部には、平行平板型の電極１０９、１１０からなるプラズマ生成機構がある。成膜室１０１の側面に、前記プラズマ導入機構１０３とＸｅガスの導入配管１０７が設けてある。Ｘｅガスは、直接成膜室１０１に導入され、上記平行平板型の電極１０９、１１０からなるプラズマ生成機構により励起される。その結果、電極間にＸｅプラズマが発生する。一方、水素（Ｈ2）ガスはプラズマ発生機構１０２により励起されて水素ラジカル（Ｈ*）となり、オリフィスバルブ又はストップバルブからなる差圧機能を有するプラズマ導入機構１０３を介して、成膜室１０１に導入される。このＨ*が成膜室１０１内に拡散していくため、Ｘｅプラズマ中にＨ*が多量に存在する状態が作り出せる。なお、上記プラズマ導入機構１０３は、差圧機能さえ有すればよい。したがって、上記プラズマ導入機構１０３として、オリフィスバルブやストップバルブ以外のものを用いても構わない。
【００１０】
【実施例】
以下に実施例をあげて本発明をより詳細に説明するが、本発明がこれら実施例に限定されることはない。
（実施例１）
本例では、非単結晶薄膜の形成装置として、図１に示したスパッタ装置を用いた。図１のスパッタ装置では、平行平板型の電極を有する成膜室１０１の側面に、水素プラズマを発生させるプラズマ発生機構１０２としてＩＣＰ（Inductive-Coupled glow discharge tube）を設けた。また、成膜室１０１の内圧とプラズマ発生機構１０２の内圧に圧力差をつけるため、成膜室１０１とプラズマ発生機構１０２との間に、プラズマ導入機構１０３としてオリフィスバルブを設置した。
【００１１】
スパッタ装置の成膜室１０１内に、キセノン（Ｘｅ）ガスを配管１０７からマスフローコントローラ１０８を介して導入し、キャリアガスとして用いた。成膜室１０１の圧力を７ｍＴｏｒｒとした後、電極１１０に高周波電源１１３から１５０Ｗ、１８２．５ＭＨｚの電力を投入して、電極間にＸｅプラズマを生成させた。
【００１２】
ＩＣＰ内で発生した水素ラジカル（Ｈ*）は、オリフィスバルブを通して成膜室１０１内に導き、成膜室１０１内の全圧力が１０ｍＴｏｒｒになるように調節した。
スパッタされるターゲット１１２としてｎ型Ｓｉ（Ａｓ〜３×１０19doped）を用い、ＳｉＯ2基板１１１の上に厚さ１００ｎｍのアモルファスシリコン膜を基板温度３００℃で成膜した。
【００１３】
本例で作製したｎ型アモルファスシリコン膜のシート抵抗と膜厚を測定し、この２つの値から膜の比抵抗を求めた。シート抵抗の測定器としては、ナプソン社製、Model HA-6100/RG-1000Eを用い、膜厚の測定器としては、Sloan Technology社製、DEKTAK-3030を用いた。その結果、本例で作製したｎ型アモルファスシリコン薄膜の比抵抗は、０．０４Ω・ｃｍであった。
【００１４】
（比較例１）
本例では、非単結晶薄膜の形成装置として、図２に示した従来のスパッタ装置を用い、ｎ型アモルファスシリコン膜を形成した。平行平板型の電極を有する成膜室２０１内に、キセノン（Ｘｅ）ガス７ｍＴｏｒｒ、水素（Ｈ2）ガス３ｍＴｏｒｒを導入して電極間にプラズマを発生させた。
【００１５】
他の点は実施例１と同様とした。
実施例１と同様の方法を用い、本例で作製したｎ型アモルファスシリコン膜の比抵抗を求めたところ、０．６Ω・ｃｍであった。
【００１６】
上述した結果から、本発明に係る非単結晶薄膜の形成装置は、比較例に係る非単結晶薄膜の形成装置に比べて、一桁程度小さな比抵抗を有するアモルファスシリコン膜が得られることが分かった。
【００１７】
また、上記スパッタ装置で確認された作用は、キセノンガスをキャリアガスとしたＣＶＤ法でも同様に得られることが分かった。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る非単結晶薄膜の形成装置は、比抵抗の小さなアモルファスシリコン膜に代表される非単結晶薄膜を作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜製造装置の模式的な断面図である。
【図２】従来例に係る薄膜製造装置の模式的な断面図である。
【符号の説明】
１０１  ２０１  成膜室、
１０２  プラズマ発生機構、
１０３  プラズマ導入機構、
１０４、１１３、２１３  高周波電源、
１０５、１０８、２０８、２１７  マスフローコントローラ、
１０６、２１６  水素ガスを導入する配管、
１０７、２０７  キセノンガスを導入する配管、
１０９、１１０、２０９、２１０  電極、
１１１、２１１  基板、
１１２、２１２  ターゲット、
１１４、２１４  排気装置、
１１５、２１５  メインバルブ。
【図１】
0003654464.tif 000002
【図２】
0003654464.tif 000003