DE3644652A1 - Verfahren zur herstellung einer elektronischen vorrichtung mit einer vielschichtigen struktur und eine dadurch erhaltene elektronische vorrichtung - Google Patents
Verfahren zur herstellung einer elektronischen vorrichtung mit einer vielschichtigen struktur und eine dadurch erhaltene elektronische vorrichtungInfo
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- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/935—Gas flow control
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Vorrichtung
mit einer vielschichtigen Struktur wie eine Vorrichtung
aus einem dünnen Halbleiterfilm, einer fotoelektrischen
Vorrichtung, einem Teil zur Bilderzeugung für die Elektrofotographie
und auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Nach dem Stand der Technik werden zweckmäßige Filme, d. h.
dünne Halbleiterfilme für elektronische Vorrichtungen
wie Vorrichtungen aus dünnem Halbleiterfilm, Vorrichtungen
zur Bilderzeugung u. s. w., insbesondere amorphe oder polykristalline
Halbleiterfilme einzeln durch geeignete Filmbildungsverfahren
gebildet, je nach dem Standpunkt der
gewünschten Eigenschaften, Anwendungen u. s. w.
Zum Beispiel ist versuchsweise das Vakuumdampfabscheidungsverfahren,
das Plasma-CVD-Verfahren (PCVD), das thermische
CVD-Verfahren, das Reaktivsputteringverfahren, das Ionenplattierungsverfahren,
das optische CVD-Verfahren u. s. w. verwendet
worden, um einen aufgetragenen Siliciumfilm zu bilden,
wie einen amorphen oder polykristallinen, d. h. nicht einzelnen
kristallinen Siliciumfilm, der gegebenenfalls in Bezug
auf freie Elektronenpaare mit einem Kompensationsmittel
wie Wasserstoffatome (H) oder Halogenatome (X) u. s. w.
ausgeglichen ist. (Nachstehend abgekürzt als "NON-Si (H, X)",
insbesondere "A-SI (H, X)", um amorphes Silicium zu bezeichnen
und "Poly-Si (H, X)" um polykristallines Silicium zu bezeichnen;
das sogenannte mikrokristalline Silicium ist selbstverständlich
in der Kategorie "A-Si (H, X)" enthalten).
Im allgemeinen ist das Plasma-CVD-Verfahren weitgehend
verwendet und industrialisiert worden.
Jedoch ist das Umsetzungsverfahren zur Bildung eines aufgetragenen
Siliciumfilmes nach dem Plasma-CVD-Verfahren,
welches nach dem Stand der Technik allgemein angewendet
wurde, beträchtlich kompliziert im Vergleich mit dem CVD-Verfahren
nach dem Stand der Technik und sein Umsetzungsmechanismus
beinhaltet nicht wenige unklare Punkte. Es gibt
auch eine große Anzahl Parameter zur Bildung eines aufgetragenen
Filmes (z. B. Substrattemperatur, Fließgeschwindigkeiten,
Fließgeschwindigkeitsverhältnis der eingeleiteten
Gase, Druck während der Bildung, Hochfrequenzenergie,
Elektrodenstruktur, Struktur des Umsetzungskessels, Evakuierungsgeschwindigkeit,
Plasmaerzeugungssystem u. s. w.) Wegen
der Abhängigkeit von solch einer großen Anzahl von Parametern
kann das gebildete Plasma manchmal instabil werden, was
oft zu ausgeprägten auslöschenden Wirkungen auf den gebildeten
aufgetragenen Film führt. Daneben müssen solche
Parametereigenschaften jeder Anlage einzeln ausgewählt
werden und deshalb ist es in der jetzigen Situation schwierig,
die Herstellungsbedingungen zu standardisieren.
Auf der anderen Seite wurde es jetzt als das Beste angenommen,
damit ein aufgetragener Siliciumfilm in genügendem
Maße befriedigende elektrische oder optische Eigenschaften
zur entsprechenden Verwendung aufweist, ihn nach dem Plasma
CVD-Verfahren herzustellen.
Jedoch kann, abhängig von der Anwendung eines aufgetragenen
Siliciumfilmes Massenproduktion mit Reproduzierbarkeit
mit voller Zufriedenstellung in Bezug auf Flächenvergrößerung,
Gleichförmigkeit der Filmdicke sowie Gleichförmigkeit
der Filmqualität erforderlich sein und deshalb sind
zur Bildung eines aufgetragenen Siliciumfilmes nach dem
Plasma-CVD-Verfahren enorme Anlagekosten für eine Massenproduktionsanlage
unverzichtbar und Steuerungsmerkmale
für solch eine Massenproduktion sind kompliziert, wobei
die Toleranzgrenze der Überwachung eng und die Überwachung
der Anlage streng sein soll. Dies zeigt die Probleme auf,
die in Zukunft verbessert werden sollen.
Im Falle des Plasma-CVD-Verfahrens können, da das Plasma
direkt durch Hochfrequenz oder Mikrowellen u. s. w. erzeugt
wird, in einem Filmbildungsraum, in dem ein Substrat zur
Filmbildung darauf plaziert wird, auch Elektronen oder
eine Zahl von Ionenarten, die erzeugt wurden, einen im
Filmbildungsverfahren gebildeten Film Schaden zufügen
und Verringerung der Filmqualität oder Ungleichförmigkeit
der Filmqualität verursachen.
Insbesondere im Falle der Herstellung einer elektronischen
Vorrichtung mit einer vielschichtigen Struktur können
Grenzschichtfehler, die zwischen den entsprechenden Schichten
gebildet werden Verschlechterung der Eigenschaften der
erhaltenen elektronischen Vorrichtung verursachen. In
Abb. 4 ist als Beispiel ein Teil zur Bilderzeugung
für die Elektrofotographie gezeigt. Es wurde ein Schichtenaufbau
auf einem Substrat 400 aus Aluminium gefunden,
der aus folgenden entsprechend abgelagerten Schichten
besteht: einer Schicht zur Verhinderung von Ladungsinjektion
(erste Schicht, amorphe Siliciumschicht, dotiert mit Bor
(B) ) 401, eine lichtempfindliche Schicht (zweite Schicht,
amorphe Schicht, nicht dotiert mit Verunreinigungen wie
B) 402, und eine oberflächenschützende Schicht (dritte
Schicht, amorphe Siliciumcarbitschicht) 403. Wenn alle
Schichten nach dem PCVD-Verfahren gebildet werden sollen,
sind, da die Arten der Gase der Ausgangsmaterialien, der
Fließgeschwindigkeiten und der Plasmaentladungsintensität
zur Bildung der entsprechend aufgetragenen Schichten sich
extrem voneinander unterscheiden Bemühungen erforderlich,
den Einfluß der zwischen den entsprechend aufgetragenen
Schichten gebildeten Grenzschichten gewöhnlich durch das
Beenden der Entladung zwischen den Schritten der Bildung
der ersten Schicht und der zweiten Schicht oder der Bildung
der zweiten Schicht und der dritten Schicht zu verringern,
um Gase vollständig auszutauschen, oder falls kontinuierliche
Produktion angewandt werden soll, eine veränderte Schicht
durch stufenweise Änderung der Gasarten, der Fließgeschwindigkeiten
und der Plasmaentladungsintensität zur Verfügung
zu stellen oder Ablagerungskammern zur getrennten Bildung
der entsprechend aufgetragenen Schichten zur Verfügung
zu stellen.
Auf jeden Fall stoßem im Plasma erzeugte Ionen mit einer
gebildeten Schicht zusammen, was die Fehler vermehrt.
Insbesondere ist bei der Herstellung einer elektronischen
Vorrichtung mit einem vielschichten Aufbau, der Einfluß
der Ionenkollision im Plasma an den Grenzschichten der
entsprechenden Schichten bemerkenswert stark. Aus diesem
Grund wird darin eine befriedigende Verbesserung gefordert.
Wie vorstehend beschrieben bleiben bei der Bildung eines
Films mit Reihen von Siliciumauftragungen noch Punkte
bestehen, die gelöst werden sollten und es wurde ernstlich
gewünscht, ein Verfahren zur Bildung eines aufgetragenen
Filmes zu entwickeln, das für Massenproduktion mit Energieersparnis
unter Verwendung einer Anlage mit niedrigen
Kosten geeignet ist, wobei es sowohl die Eigenschaften
wie auch die Gleichförmigkeit des Filmes auf einem praktisch
anwendbaren Stand aufrecht erhält. Insbesondere ist es
ernsthaft erwünscht, die Grenzschichteigenschaften einer
elektronischen Vorrichtung mit einer vielschichtigen Struktur,
wie einem Dünnfilmtransistor, einer fotoelektrischen
Vorrichtung, einem lichtempfindlichen Teil zur Elektrophotographie
u. s. w. zu verbessern.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung solche Nachteile eines
Verfahrens zur Bildung eines aufgetragenen Filmes, wie
vorstehend beschrieben zu beseitigen und zugleich ein
Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung
ohne Verwendung des Bildungsverfahrens nach dem Stand
der Technik und eine dadurch erhaltene elektronische Vorrichtung
zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren
zur Bildung eines aufgetragenen Filmes zur Verfügung zu
stellen, das es ermöglicht, einen aufgetragenen Film mit
verbesserten Grenzschichteigenschaften über einen weiten
Bereich mit leichter Überwachung der Filmqualität und
Energieersparnis zu erhalten.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren
zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung mit einer
vielschichtigen Struktur, die herausragend bezüglich Produktivität
und Massenproduktivität ist und sowohl hohe
Qualität als auch herausragende physikalische Eigenschaften
wie elektrische, optische und Halbleitereigenschaften
besitzt zur Verfügung zu stellen.
Gemäß der Erfindung wird folgendes zur Verfügung gestellt:
ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung
mit einer vielschichtigen Struktur, die eine oder
mehrere dünne Halbleiterschichten umfaßt, die hinsichtlich
des Bandabstands gesteuert und auf einem Substrat gebildet
sind, wobei das Verfahren folgendes umfaßt: die Bildung
mindestens einer dieser dünnen Halbleiterschichten, die
hinsichtlich des Bandabstandes gemäß des Plasma CVD-Verfahrens
gesteuert werden und die Bildung mindestens einer
von anderen Schichten als Bestandteil nach dem Verfahren,
das folgendes umfaßt: das Einleiten eines gasförmigen
Ausgangsmaterials zur Bildung eines aufgetragenen Filmes
und eines gasförmigen halogenhaltigen Oxidationsmittels
mit der Eigenschaft der Oxidationswirkung auf das Ausgangsmaterial
in einen Reaktionsraum, um zwischen ihnen chemischen
Kontakt zu bewirken und dadurch eine Vielzahl von Vorläufern
zu bilden, die einen Vorläufer in angeregtem Zustand enthalten
und wobei mindestens einer dieser Vorläufer als Zuführungsquelle
für das Bestandteilselement des aufgetragenen
Filmes in einen Filmbildungsraum, der mit dem Reaktionsraum
verbunden ist übertragen wird. (Nachstehend als FOCVD
abgekürzt). Ferner wird eine dadurch erhaltene elektronische
Vorrichtung zur Verfügung gestellt.
Nach dem Verfahren zur Herstellung einer elektronischen
Vorrichtung der Erfindung wird ein aufgetragener Film
mit einem vielschichtigen Aufbau erhalten, der bezüglich
Grenzschichteigenschaften verbessert ist und wobei eine
Vereinfachung der Überwachung und der Massenproduktion
mit voller Zufriedenstellung hinsichtlich Flächenvergrößerung,
Gleichförmigkeit der Filmdicke und gleichzeitig
Gleichförmigkeit der Filmqualität mit Energieersparnis
bewirkt wird, ohne daß enorme Anlagekosten für die Massenproduktionsanlage
erforderlich sind und auch die Steuerungsmerkmale
für die Massenproduktion erfordern klarerweise weite
Toleranzgrenzen und einfache Anlagenüberwachung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
Abb. 1 ist eine schematische Darstellung der Anlage
zur Bildung eines aufgetragenen Filmes zur
Durchführung des Verfahrens der Erfindung.
Abb. 2 ist eine schematische Darstellung des Schichtenaufbaus
einer Solarzelle, die nach dem Verfahren
der Erfindung hergestellt wurde.
Abb. 3 ist eine schematische Darstellung des Schichtenaufbaus
eines Teils zur Bilderzeugung für die
Elektrofotographie, das nach dem Verfahren
der Erfindung hergestellt wurde.
Abb. 4 ist eine schematische Darstellung des Schichtenaufbaus
eines Dünnfilmtransistors, der nach
dem Verfahren der Erfindung hergestellt wurde.
Abb. 5 ist eine schematische Darstellung der Anlage
zur Bildung eines aufgetragenen Filmes, die
für das Plasma CVD-Verfahren verwendet wird.
In dem Verfahren zur Herstellung einer elektronischen
Vorrichtung der Erfindung erhält das gasförmige Ausgangsmaterial,
das zur Bildung eines aufgetragenen Filmes (dünner
Halbleiterfilm durch das FOCVD-Verfahren) verwendet wird,
Oxidationswirkung durch chemischen Kontakt mit dem gasförmigen
halogenhaltigen Oxidationsmittel und kann geeigneterweise
wie gewünscht abhängig von der Art, der Eigenschaft,
der Verwendung u. s. w. eines erhaltenen aufgetragenen
Filmes gewählt werden. In der Erfindung müssen das vorstehende
gasförmige Ausgangsmaterial und das gasförmige halogenhaltige
Oxidationsmittel nur während des chemischen Kontaktes
gasförmig gemacht werden, wenn sie in den Reaktionsraum
eingeleitet werden, und sie können im Normalzustand entweder
flüssig oder fest sein. Wenn das Ausgangsmaterial zur
Bildung eines aufgetragenen Filmes oder das halogenhaltige
Oxidationsmittel entweder flüssig oder fest ist, wird
es im gasförmigen Zustand in den Reaktionsraum durch Blasenbildung
mit Hilfe eines Trägergases wie Ar, He, N2, H2
u. s. w. ggfls. unter Verwendung von Wärme eingeleitet.
Während dieses Arbeitsganges können Partialdrücke und
das Mischungsverhältnis des vorstehenden gasförmigen Ausgangsmaterials
und des gasförmigen halogenhaltigen Oxidationsmittels
durch Steuerung der Fließgeschwindigkeit
des Trägergases und der Dampfdrücke des Ausgangsmaterials
zur Bildung eines aufgetragenen Filmes und des gasförmigen
halogenhaltigen Oxidationsmittels festgesetzt werden.
Als Ausgangsmaterial zur Bildung eines aufgetragenen Filmes
das im FOCVD-Verfahren der Erfindung verwendet wird, können
z. B., wenn ein aufgetragener Film vom tetraedrischen Typ
wie ein aufgetragener Halbleiter- oder elektrisch isolierender
Siliciumfilm oder ein aufgetragener Germaniumfilm
u. s. w. erhalten werden soll, geradkettige oder verzweigkettige
Silanverbindungen, zyklische Silanverbindungen, Ketten
aus Germaniumverbindungen u. s. w. als wirksamer Film verwendet
werden.
Insbesondere können Beispiele von geradkettigen Silanverbindungen
Si n H2n+2 (n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) beinhalten,
Beispiele von verzweigtkettigen Silanverbindungen
sind SiH3SiH (SiH3) SiH2SiH3 und Beispiele von zyklischen
Silanverbindungen sind Si n H2n (n = 3, 4, 5, 6).
Natürlich können diese Ausgangsmaterialien entweder einzeln
oder als Mischung von zwei oder mehreren Arten verwendet
werden und können auch als Gas des Ausgangsmaterials im
Falle der Bildung eines aufgetragenen Filmes nach dem
Plasma CVD-Verfahren verwendet werden.
Das halogenhaltige Oxidationsmittel, das in der Erfindung
verwendet wird, wird gasförmig gemacht, wenn es in den
Reaktionsraum eingeleitet wird und hat zugleich die Eigenschaft
das gasförmige Ausgangsmaterial zur Bildung eines
aufgetragenen Filmes, wirksam zu oxidieren, wobei es in
den Reaktionsraum durch reinen chemischen Kontakt mit
ihm eingeleitet wird und Halogengase wie F2, Cl2, Br2,
I2 u. s. w. und Fluor, Chlor, Brom u. s. w. "in statu nascendi"
als wirksame Gase beinhaltet.
Das halogenhaltige Oxidationsmittel wird im gasförmigen
Zustand in den Reaktionsraum zusammen mit dem Gas des
Ausgangsmaterials zur Bildung eines aufgetragenen Filmes,
wie vorstehend beschrieben mit gewünschter Fließgeschwindigkeit
und gegebenem Zuführungsdruck eingeleitet, wobei
es mit dem vorstehenden Ausgangsmaterial vermischt wird
und mit ihm zusammenstößt, um sich mit ihm zu berühren,
wobei es das vorstehende Ausgangsmaterial oxidiert, um
wirksam eine Vielzahl von Vorläufern zu erzeugen, die
einen Vorläufer in chemisch angeregtem Zustand enthalten.
Von den Vorläufern in angeregtem Zustand und anderen erzeugten
Vorläufern fungiert mindestens einer als Zuführungsquelle
für das Bestandteilselement des gebildeten aufgetragenen
Filmes.
Die erzeugten Vorläufer können der Zersetzung oder Umsetzung
unterzogen werden um sie in andere Vorläufer in angeregtem
Zustand oder in Vorläufer in anderem angeregten Zustand
umzuwandeln oder können alternativ in ihren ursprünglichen
Formen gelassen werden, obwohl, wenn gewünscht Energie
freigegeben werden kann, um die Subtratoberfläche, die
im Filmbildungsraum angelegt ist, zu berühren, wodurch
ein aufgetragener Film mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur
hergestellt wird, wenn die Substratoberflächentemperatur
relativ niedrig ist und ein kristalliner aufgetragener
Film gebildet wird, wenn die Substratoberflächentemperatur
höher ist.
In der Erfindung werden die Filmbildungsfaktoren, d. h.
die Art und Kombination des Ausgangsstoffes und des halogenhaltigen
Oxidationsmittels, ihr Mischungsverhältnis,
der Druck während des Mischens, die Fließgeschwindigkeit,
der innere Druck des Filmbildungsraumes, Gasflußgeschwindigkeit
und Filmbildungstemperatur (Substrattemperatur und
Atmosphärentemperatur) geeigneterweise wie gewünscht ausgewählt,
damit das Bildungsverfahren des aufgetragenen Filmes
gleichmäßig vor sich gehen kann, um einen Film von hoher
Qualität und mit gewünschten physikalischen Eigenschaften
zu bilden. Diese Filmbildungsfaktoren sind organisch miteinander
verbunden und sie werden nicht einzeln sondern entsprechend
ihrer gegenseitigen Beziehungen bestimmt. In
der Erfindung kann das Verhältnis des gasförmigen Ausgangsstoffes
zur Bildung eines aufgetragenen Films und des
gasförmigen halogenhaltigen Oxidationsmittels, das in
den Reaktionsraum eingeleitet geeigneterweise im Verhältnis
der betreffenden Bildungsfaktoren unter den Filmbildungsfaktoren
wie vorstehend erwähnt, bestimmt werden, aber es
beträgt vorzugsweise 1/20 bis 100/1 besser 1/5 bis 50/1
ausgedrückt als Verhältnis der Fließgeschwindigkeit der
eingeleiteten Gase.
Der Druck während der Mischung kann, wenn sie in den Reaktionsraum
eingeleitet wird, vorzugsweise höher sein, um
die Wahrscheinlichkeit des chemischen Kontaktes zwischen
dem vorstehenden gasförmigen Ausgangsstoff und dem vorstehenden
gasförmigen halogenhaltigen Oxidationsmittel
zu vergrößern, aber es ist besser den optimalen Wert geeigneterweise
wie gewünscht im Hinblick auf die Reaktivität
zu bestimmen. Obwohl der Druck während des Mischens wie
vorstehend beschrieben bestimmt werden kann, kann jeder
Druck während der Einleitung vorzugsweise zwischen 1 × 10-7
Atmosphären bis bis 5 Atmosphären, besser 1 × 10-6
Atmosphären bis 2 Atmosphären betragen.
Der Druck innerhalb des Filmbildungsraumes, nämlich der
Druck des Raumes, in dem ein Substrat zur Filmbildung
darauf plaziert wird, kann geeigneterweise wie gewünscht
festgesetzt werden, so daß Vorläufer (E), der in angeregtem
Zustand im Reaktionsraum erzeugt wird und manchmal Vorläufer
(D), der als Sekundärprodukt aus dem Vorläufer (E) gebildet
wird, wirksam zur Filmbildung vortragen können.
Der Innendruck des Filmbildungsraumes kann, wenn der Filmbildungsraum
mit dem Reaktionsraum offen verbunden ist
im Verhältnis zu den Einleitungsdrücken und den Fließgeschwindigkeiten
des gasförmigen Ausgangsstoffes zur Bildung
eines aufgetragenen Films und des gasförmigen halogenhaltigen
Oxidationsmittels in den Reaktionsraum gesteuert werden,
z. B. durch Anwendung eines Apparates wie einer Differentialevakuierung
oder Verwendung einer großen Zahl von Evakuierungvorrichtungen.
Alternativ kann, wenn die Leitfähigkeit im verbindenden
Teil zwischen Reaktionsraum und dem Filmbildungsraum gering
ist, der Druck in dem Filmbildungsraum gesteuert werden,
indem man dem Filmbildungsraum eine geeignete Evakuierungsvorrichtung
zur Verfügung stellt und die Evakuierungsgeschwindigkeit
der Vorrichtung steuert.
Auf der anderen Seite ist es möglich Differentialevakuierung
auszuführen oder eine große Zahl von Evakuierungsvorrichtungen
mit genügender Evakuierungskapazität wie oben beschrieben
zur Verfügung zu stellen, wenn der Reaktionsraum
und der Filmbildungsraum in einem Teil hergestellt wurden
und der Reaktionsort und der Filmbildungsort sich nur
räumlich unterscheiden.
Wie vorstehend beschrieben kann der Druck im Filmbildungsraum
im Verhältnis zu den Einleitungsdrücken des gasförmigen
Ausgangsstoffes und des gasförmigen halogenhaltigen Oxidationsmittels,
die in den Reaktionsraum eingeleitet werden,
bestimmt werden, aber vorzugsweise betragen sie 0,001 Torr
bis 100 Torr, besser 0,01 Torr bis 30 Torr, am besten
0,05 bis 10 Torr.
Die Gasflußgeschwindigkeit muß im Hinblick auf die geometrische
Ausführung der Gaseinführungsöffnung, des Substrates
und der Gasentladungsöffnung ausgelegt werden, so
daß der Augangsstoff zur Bildung eines aufgetragenen
Filmes und das halogenhaltige Oxidationsmittel während
ihrer Einleitung in den Reaktionsraum wirksam vermischt
werden können, der vorstehende Vorläufer (E) wirksam erzeugt
werden kann und die Filmbildung angemessenerweise ohne
Schwierigkeiten ausgeführt werden kann. Ein vorzügliches
Beispiel der geometrischen Ausführung ist in Abb. 1
gezeigt.
Die Substrattemperatur (Ts) muß während der Filmbildung
geeigneterweise, wie gewünscht einzeln abhängig von den
verwendeten Gasarten und den Arten und erwünschten Eigenschaften
des zu bildenden aufgetragenen Filmes festgesetzt
werden, aber falls ein amorpher Film erhalten wird, liegt
sie vorzugsweise zwischen Raumtemperatur und 450°C, besser
zwischen 50 und 400°C. Insbesondere sollte im Falle der
Bildung eines aufgetragenen Siliciumfilmes mit besseren
Halbleitereigenschaften und fotoleitenden Eigenschaften
u. s. w. die Substrattemperatur (Ts) gewünschterweise zwischen
70 und 350°C betragen. Auf der anderen Seite sollte sie,
falls man einen polykristallinen Film erhält vorzugsweise
zwischen 200 und 700°C, besser zwischen 300 und 600°C
betragen.
Die Atmosphärentemperatur (Tat) im Filmbildungsraum muß
geeigneterweise wie gewünscht im Verhältnis zu der Substrattemperatur
bestimmt werden, so daß der vorstehende erzeugte
Vorläufer (E) und der vorstehende Vorläufer (D) nicht
in für die Filmbildung ungeeignete chemische Arten umgeändert
werden und daß der vorstehende Vorläufer (E) auch wirksam
erzeugt werden kann.
Abb. 1 zeigt ein Beispiel einer bevorzugten Anlage
zur Durchführung des Verfahrens zur Bildung eines aufgetragenen
Films der Erfindung.
Die in Abb. 1 gezeigte Anlage zur Bildung eines aufgetragenen
Filmes ist weitgehend in einen Hauptkörper (Vakuumkammer),
ein Evakuierungssystem und ein Gaszuführungssystem
unterteilt.
In dem Hauptkörper werden ein Reaktionsraum und ein Filmbildungsraum
zur Verfügung gestellt.
101 bis 108 sind jeweils Bomben, die mit den während der
Filmbildung verwendeten Gasen gefüllt sind, 101 a bis 108 a
sind jeweils Gaszuführungsrohre, 101 b bis 108 b sind jeweils
Massenflußregler zur Überwachung der Fließgeschwindigkeiten
der Gase aus den entsprechenden Bomben, 101 c bis 108 c
sind jeweils Gasdruckmesser, 101 d bis 108 d und 101 e bis
108 e sind jeweils Ventile, und 101 f bis 108 f sind jeweils
Druckmesser, die die Drücke in den entsprechenden Gasbomben
anzeigen.
120 ist eine Vakuumkammer, die am Unterteil mit einer
Vorrichtung zur Gaseinleitung ausgestattet ist, die eine
Struktur zur Bildung eines Reaktionsraumes unterhalb der
Vorrichtung besitzt und auch eine Struktur zum Aufbau
eines Filmbildungsraumes besitzt, in dem ein Substrathalter,
112 zur Verfügung gestellt wird, so daß ein Substrat 118
gegenüber der Gaseinleitungsöffnung der Vorrichtung plaziert
werden kann. Die Vorrichtung zur Gaseinleitung hat eine
dreifach konzentrische röhrenförmige Struktur, die auf
der inneren Seite ein erstes Gaseinleitungsrohr 109 zum
Einleiten von Gasen aus den Gasbomben 101 und 102, ein
zweites Gaseinleitungsrohr 110 zum Einleiten von Gasen
aus den Gasbomben 103 bis 105, und ein drittes Gaseinleitungsrohr
111 zum Einleiten von Gasen aus den Gasbomben
106 bis 108 besitzt.
Zur Gaseinleitung in den Reaktionsraum aus jeder Gaseinleitungröhre,
ist jede Stellung so ausgelegt, daß sie
umso weiter von der Substratoberfläche entfernt angeordnet
ist, je näher das Rohr auf der inneren Seite liegt. Mit
anderen Worten werden die Gaseinleitungsrohre so angeordnet,
daß das Rohr auf der äußeren Seite das Rohr auf der inneren
Seite davon einschließen kann.
Die Gase aus den entsprechenden Bomben werden in die entsprechenden
Einleitungsrohre durch die entsprechenden
Gaszuführungsrohre 123 bis 125 eingefüllt.
Die entsprechenden Gaseinleitungsrohre, die entsprechenden
Gaszuführungsrohre und die Vakuumkammer 120 werden bis
zum Vakuum durch ein Hauptvakuumventil 119 mittels einer
nicht gezeigten Evakuierungsvorrichtung evakuiert.
Das Substrat 118 wird in einem geeigneterweise gewünschten
Abstand von den Stellungen der entsprechenden Gaseinleitungsrohre
abgesetzt, indem der Substrathalter 112 in
vertikaler Richtung bewegt wird.
Im Falle der Erfindung kann die Entfernung zwischen dem
Substrat und der Gaseinleitungsöffnung der Gaseinleitungsvorrichtung
geeigneterweise im Hinblick auf die Arten
und gewünschten Eigenschaften des zu bildenden aufgetragenen
Filmes, der Gasfließgeschwindigkeiten, des inneren Druckes
der Vakuumkammer, u. s. w. bestimmt werden, aber er beträgt
vorzugsweise einige mm bis 20 cm, besser 5 mm bis ungefähr
15 cm.
113 ist ein Heizgerät zum Erhitzen des Substrates, das
zur Verfügung gestellt wird, um das Substrat während der
Filmbildung auf eine geeignete Temperatur zu erhitzen
oder das Substrat 118 vor der Filmbildung vorzuheizen,
oder ferner den Film nach der Filmbildung auszuglühen.
Das Substratheizgerät 113 ist durch einen leitenden Draht
114 aus einer Energiequelle 115 mit Energie versorgt.
116 ist ein Thermoelement zum Messen der Temperatur des
Substrates (Ts) und ist elektrisch verbunden mit der Vorrichtung
zur Temperaturanzeige 117.
126 ist eine Elektrode zur Übertragung von hoher Frequenz
zur Erzeugung des Plasmas in der Vakuumkammer 120, die
mit einer Energiequelle zur Erzeugung von hoher Frequenz
127 verbunden ist.
Das gasförmige Material, das Verbindungen, die Teile zum
Erweitern des Bandabstandes als Bandabstandsregler enthalten
und in der Erfindung verwendet werden, liefert, kann kohlenstoffhaltige
Verbindungen, Sauerstoffverbindungen, Stickstoffverbindungen
u. s. w. enthalten.
Insbesondere können Beispiele von kohlenstoffhaltigen
Verbindungen Verbindungen beinhalten, die durch die Formel
C n H2n+2 dargestellt werden (n ist eine natürliche Zahl)
wie CH4, C2H6, C3H8, C4H1O u. s. w. Verbindungen, die durch
die Formel C n H2n dargestellt werden (n ist eine natürliche
Zahl) wie C2H4, C3H6, C4H8 u. s. w. Verbindungen wie C2H2,
C6H6, u. s. w. Beispiele von sauerstoffhaltigen Verbindungen
können Verbindungen beinhalten wie O2, CO2, NO, NO2, N2O,
O3, CO, H2O, CH3OH, CH3CH2OH, u. s. w.
Beispiele von stickstoffenthaltenden Verbindungen können
N2, NH3, N2H5N3, N2H4, NH4N3 u. s. w. beinhalten.
Auf der anderen Seite kann das gasförmige Material, das
Verbindungen, die Teile zum Verringern des Bandabstandes
als Bandabstandsregler enthalten liefert, Ketten aus Germaniumverbindungen,
Zinnverbindungen u. s. w. als wirksame
Verbindungen beinhalten.
Insbesondere können Beispiele von Ketten aus Germaniumverbindungen
Ge m H2m+2 beinhalten (m = 1, 2, 3, 4, 5) u. s. w.
und Beispiele von Zinnverbindungen können hydriertes Zinn
wie SnH4 u. s. w. beinhalten.
In der Erfindung unterscheidet sich das Verfahren zur
Bildung eines aufgetragenen Filmes, der hinsichtlich des
Bandabstandes gesteuert ist, wesentlich von dem zur Bildung
eines aufgetragenen Filmes, das hinsichtlich des Bandabstandes
enicht gesteuert ist, aber beide Bildungsvorrichtungen
zur Auftragung eines Films können in der gleichen Anlage
zur Bildung eines aufgetragenen Filmes angeordnet sein.
In diesem Fall ist es erforderlich, wenn eine der Bildungsvorrichtungen
zur Auftragung eines Films arbeitet, daß
die andere Bildungsvorrichtung zur Auftragung eines Films
unterbrochen wird. Auch ist es möglich beide Bildungsvorrichtungen
zur Auftragung eines Films miteinander durch
ein Absperrventil u. s. w. zu verbinden und die Bildung
beider aufgetragener Filme kontinuierlich auszuführen.
Der Valenzelektronenregler, der im Falle der Bildung eines
aufgetragenen Filmes, der hinsichtlich der Valenzelektronen
gesteuert ist verwendet wird, wobei eine der Schichten
eine vielschichtige Struktur darstellt, kann im Falle
des Halbleiterfilms vom Siliciumtyp und des Halbleiterfilms
vom Germaniumtyp Valenzelektronenregler vom p-Typ enthalten,
nämlich Verbindungen, die Elemente der Gruppe 3 des Periodensystems
enthalten, die als sogenannte Verunreinigungen
vom p-Typ fungieren wie B, Al, Ga, In, Tl, u. s. w. und
Valenzelektronenregler vom n-Typ, nämlich Verbindungen,
die Elemente der Gruppe 5 des Periodensystems enthalten
und als sogenannte Verunreinigungen vom n-Typ fungieren
wie N, P, As, Sb, Bi, u. s. w.
Insbesondere kann das Material, das den Valenzelektronenreglers
liefert NH3, HN3, N2H5N3, N2H4, NH4N3, PH3, P2H4
AsH3, SbH3, BiH3, B2H6, B4H10, B5H9, B5H11, B6H10, B6H12,
Al(CH3)3, Al(C2H5)3, Ga(CH3)3, In(CH3)3, u. s. w. als wirksame
Verbindungen enthalten.
Diese Valenzelektronenregler können auch als Regler des
Bandabstandes verwendet werden, wenn man sie in großen
Mengen zugibt.
Das zu verwendende Substrat der Erfindung kann entweder
elektronenleitend oder elektrisch isoliert sein, wenn
sichergestellt ist, daß es wie gewünscht abhängig von
der Verwendung des gebildeten aufgetragenen Filmes ausgewählt
wird. Als elektronenleitendes Substrat können Metalle
wie NiCr, rostfreier Stahl, Al, Cr, Mo, Au, Ir, Nb, Ta,
V, Ti, Pt, Pd, u. s. w. oder deren Legierungen genannt werden.
Als isolierendes Substrat können gewöhnlicherweise Filme
oder Streifen aus synthetischen Harzen sein, wobei Polyester,
Polyethylen, Polykarbonat, Zelluloseacetat, Polypropylen,
Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polystyrol, Polyamide
u. s. w., Glas, Keramik u. s. w. beinhaltet sind. Mindestens
eine Seite der Oberfläche dieser Substrate wird vorzugsweise
einer Behandlung unterworfen um Elektroleitfähigkeit
einzuschließen und es ist wünschenswert andere Schichten
auf der Seite auf der die Elektroleitfähigkeitsbehandlung
angewendet worden ist zur Verfügung zu stellen.
Zum Beispiel kann Elektroleitfähigkeitsbehandlung eines
Glassubstrates ausgeführt werden, indem man einen dünnen
Film mit NiCr, Al, Cr, Mo, Au, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt,
Pd, In2O3, SnO2, ITO(In2O3+SnO3) darauf zur Verfügung
stellt. Alternativ kann ein synthetischer Harzfilm wie
ein Polyesterfilm der Elektroleitfähigkeitbehandlung auf
seiner Oberfläche unterworfen werden durch Vakuumdampfabscheidung,
Elektronenstrahlabscheidung oder Sputtering
eines Metalls wie NiCr, Al, Ag, Pb, Zn, Ni, Au, Cr, Mo,
Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt, u. s. w. oder durch Laminierungsbehandlung
mit solchen Metallen, wodurch Elektroleitfähigkeit
der Oberfläche eingeschlossen wird. Das Substrat kann
in irgendeiner Form wie Zylinder, Bänder, Platten oder
anderes geformt sein und seine Form kann wie gewünscht
bestimmt werden.
Das Substrat sollte im Hinblick auf Adhäsion und Reaktivität
zwischen dem Substrat und dem Film vorzugsweise aus denen
ausgewählt werden, die vorstehend angeführt wurden. Ferner
kann, wenn der Unterschied der thermischen Ausdehnung
zwischen beiden groß ist, in dem Film eine große Anzahl
an Verformungen erzeugt werden, was manchmal keinen Film
von guter Qualität ergibt und deshalb sollte man vorzugsweise
ein Substrat verwenden, so daß der Unterschied der
thermischen Ausdehnung zwischen beiden klein ist.
Auch ist der Oberflächenzustand des Substrates direkt
verbunden mit der Struktur des Filmes (Ausrichtung) oder
der Erzeugung von Stylet-Strukturen und deshalb ist es
wünschenswert, die Oberfläche des Substrates so zu behandeln,
daß sich eine Filmstruktur und eine Filmtextur ergibt,
so daß die gewünschten Eigenschaften erhalten werden können.
Die Schicht, die durch das PCVD-Verfahren gebildet wird
wird vorzugsweise unter Verwendung solch einer Anlage
gebildet, wie sie zum Gebrauch des FOCVD-Verfahrens und
des PCVD-Verfahrens wie in Abb. 1 gezeigt, geeignet
ist. Jedoch kann sie unter Verwendung einer gewöhnlichen
PCVD-Anlage gebildet werden.
Abb. 5 zeigt schematisch die Vorrichtung zur Bildung
eines aufgetragenen Filmes nach dem Plasma CVD-Verfahren.
501 ist eine Abscheidungskammer zur Bildung eines aufgetragenen
Filmes und 502 ist ein Haltegestell zum Halten eines
Substrats 503, das innerhalb der Abscheidungskammer plaziert
wird.
504 ist ein Heizgerät zum Erhitzen des Substrates und
wird durch einen leitenden Draht 505 zur Erzeugung von
Hitze mit Energie versorgt.
506 bis 509 sind Gaszuführungsquellen und sie sind ausgestattet
entsprechend der Art der Gase mit siliciumhaltigen
Verbindungen, Wasserstoff, Halogenverbindungen, Inertgasen
und Verbindungen, die als ein Bestandteil ein Verunreinigungselement
zur Steuerung des Bandabstandes beinhalten.
Wenn von diesen Ausgangsmaterialverbindungen solche verwendet
werden, die im Normalzustand flüssig sind, wird
eine geeignete Vergasungsvorrichtung zur Verfügung gestellt.
In der Zeichnung sind die Nummern der Gaszuführungsquellen
506 bis 509, denen das Symbol a angefügt ist, verzweigte
Rohre, jene, denen b angefügt ist, Strömungsmesser, jene
denen c angefügt ist, Druckmesser zum Messen der Drücke
auf der Seite des höheren Druckes der entsprechenden Strömungsmesser,
jene, denen d oder e angefügt ist, Ventile
zum Steuern der jeweiligen Gasdurchflußgeschwindigkeiten.
Die Gase der Ausgangsmaterialverbindungen werden durch
das Einleitungsrohr 510 in die Filmbildungskammer 501
eingeführt.
511 ist eine plasmaerzeugende Vorrichtung und das Plasma
aus der plasmaerzeugenden Vorrichtung 511 wirkt auf das
Gas des Ausgangsmaterials ein, das in Richtung auf die
Pfeilspitze zuläuft, um das Gas des Ausgangsmaterials
anzuregen und zu zersetzen und einen in Hinsicht auf den
Bandabstand gesteuerten aufgetragenen Film auf dem Substrat
503 durch die chemische Reaktion der zersetzten Verbindungen
zu bilden. 512 ist ein Evakuierungsventil und 513 ist
ein Evakuierungsrohr, das mit einer Evakuierungsvorrichtung
für Vakuumevakuierung innerhalb des Filmbildungsraumes
(nicht gezeigt) verbunden ist.
Wenn z. B. ein aufgetragener Film, der hinsichtlich des
Bandabstandes durch einen Bandabstandsregler gesteuert
ist, unter Verwendung solch einer Anlage gebildet werden
soll, wird ein geeignetes Substrat auf das Haltegestell
gesetzt und die Filmbildungskammer wird im Inneren evakuiert,
um durch das Evakuierungsrohr unter Verwendung einer Evakuierungsvorrichtung
(nicht gezeigt) auf verringerten
Druck gebracht zu werden.
Als nächstes werden unter Erhitzen des Substrates, wenn
gewünscht, die Gase des Ausgangsmaterials wie SiH4, H2
u. s. w. und die Gase des Ausgangsmateriales für die
Bandabstandssteuerung wie O2, GeH4, CH4 u. s. w. aus den
Gaszuführungsbomben durch das Gaszuführungsrohr 510 in die
Filmbildungskammer 501 eingeleitet, und das Plasma wird
in der Filmbildungskammer durch die plasmaerzeugende Vorrichtung
erzeugt, wobei der Druck in dem Filmbildungsraum
auf einen vorbestimmten Druck zur Bildung eines hinsichtlich
des Bandabstandes gesteuerten auf dem Substrat 503 aufgetragenen
Filmes aufrecht erhalten wird.
Jetzt wird die Herstellung einer Solarbatterie, einer
lichtempfindlichen Vorrichtung zur Elektrofotographie
und ein Dünnfilmtransistor (nachstehend TFT genannt) gemäß
der Erfindung untenstehend detailliert beschrieben.
Abb. 2 zeigt schematisch ein Beispiel einer Solarbatterie,
die gemäß der Erfindung hergestellt wurde.
In dieser Abbildung wird auf einem Glassubstrat 200 als
Laminat folgendes gebildet: eine transparente Elektrode
(nicht gezeigt), eine amorphe Siliciumkarbidschicht 201
vom p-Typ (erste Schicht, Dicke 300 Å), eine amorphe Siliciumschicht
202 vom i-Typ (zweite Schicht, Dicke 1 µm),
eine amorphe Siliciumschicht 203 vom n-Typ (dritte Schicht,
Dicke 200 Å) und eine Aluminiumelektrode 204.
Um die amorphe Siliciumkarbidschicht 201 vom p-Typ aufzutragen,
wurde SiH4-Gas aus der Bombe 101 mit einer Fließgeschwindigkeit
von 20 ccm/s (sccm) durch das Gaseinleitungsrohr
109, B2H6/He-Gas (B2H6-Konzentration von 10 000 ppm)
aus der Bombe 103 mit einer Fließgeschwindigkeit von 3 ccm/s
(sccm) und CH4-Gas aus der Bombe 105 mit einer Fließgeschwindigkeit
von 100 ccm/s (sccm) durch das Gaseinleitungsrohr
110 und He-Gas aus der Bombe 107 mit einer
Fließgeschwindigkeit von 20 ccm/s (sccm) durch das Gaseinleitungsrohr
111 jeweils in die Vakuumkammer 120 eingeleitet.
Das Plasma wurde durch Anlegen von Hochfrequenz
(13,56 MHz, effektive Wirkleistung 30 W) an eine Elektrode
126 für Hochfrequenzübertragung erzeugt.
Gemäß des Plasma CVD-Verfahrens wurde eine amorphe Siliciumkarbidschicht
201 vom p-Typ gebildet, die durch Kohlenstoff
hinsichtlich des Bandabstandes erweitert wurde. Aus diesem
Grund wurde die Fensterwirkung zur Verbesserung der fotoelektrischen
Umwandlungseffizienz vergrößert.
Die amorphe Siliciumschicht 202 vom i-Typ und die amorphe
Siliciumschicht 203 vom n-Typ wurden durch Vermischen
und Einwirkenlassen eines gasförmigen Ausgangsmaterials
zur Bildung eines aufgetragenen Filmes und eines gasförmigen
halogenhaltigen Oxidationsmittels mit der Eigenschaft
der Oxidationswirkung auf dieses Ausgangsmaterial in der
Vakuumkammer 120 durch FOCVD aufgetragen.
D. h. im Falle des amorphen Siliciums 202 vom i-Typ wurde
SiH4-Gas, das in die Bombe 101 gefüllt wurde, mit einer
Fließgeschwindigkeit von 30 ccm/s (sccm) durch das Gaseinleitungsrohr
109, F2-Gas, das in die Bombe 106 gefüllt
wurde, mit einer Fließgeschwindigkeit von 20 ccm/s (sccm)
und He-Gas, das in die Bombe 107 gefüllt wurde, mit einer
Fließgeschwindigkeit von 100 ccm/s (sccm) durch das Gaseinleitungsrohr
111 in die Vakuumkammer 120 eingeleitet.
Während dieses Arbeitsganges wurde der Druck in der Vakuumkammer
120 bei 0,7 Torr gehalten, indem man die Öffnung
des Vakuumventils 119 steuerte. Der Abstand zwischen dem
Gaseinleitungsrohr 111 und dem Substrat wurde auf 3 cm
festgesetzt. In der Mischungsgegend des SiH4-Gas mit dem
F2-Gas wurde eine bläulich-weiße Lumineszenz deutlich
festgestellt.
Im Falle der amorphen Siliciumschicht 203 vom n-Typ, wurde
SiH4-Gas, as in die Bombe 101 gefüllt wurde, mit einer
Fließgeschwindigkeit von 20 ccm/s (sccm) durch das Gaseinleitungsrohr
109, PH3/He-Gas, das in die Bombe 104 gefüllt
wurde (PH3-Konzentration von 1000 ppm) mit einer Fließgeschwindigkeit
von 3 ccm/s (sccm) durch das Gaseinleitungsrohr
110, F2-Gas, das in die Bombe 106 gefüllt wurde, mit einer
Fließgeschwindigkeit von 15 ccm/s (sccm) und He-Gas,
das in die Bombe 107 gefüllt wurde, mit einer Fließgeschwindigkeit
von 80 ccm/s (sccm) durch da Gaseinleitungsrohr
111 in die Vakuumkammer 120 eingeleitet. Der Druck in
der Vakuumkammer 120 wurde auf 0,4 Torr eingestellt, indem
man die Öffnung des Vakuumventils 119 steuerte.
Zur Bildung der entsprechenden Schichten, wurde die Substrattemperatur
auf 250°C festgesetzt.
Die so erhaltene Solarbatterie zeigt eine um 18% höhere
fotoelektrische Umwandlungseffizienz, als das Produkt
nach dem Stand der Technik.
Abb. 3 zeigt schematisch ein Beispiel eines Teils
zur Bilderzeugung für die Elektrofotographie, das nach
der Erfindung hergestellt wurde.
In dieser Abbildung wurde auf ein Aluminiumsubstrat 300
folgendes als Laminat gebildet: Eine Schicht zur Vermeidung
von Lichtreflexion 301 (erste Schicht, amorphe Silicium-
Germaniumschicht, gesteuert hinsichtlich des Bandabstandes
durch Germanium, Dicke 0,5 µm), eine Schicht zur Vermeidung
von Ladungsinjektion 302 (zweite Schicht, amorphe Siliciumschicht,
dotiert mit Bor, Dicke 0,5 µm), eine lichtempfindliche
Schicht 303 (dritte Schicht, amorphe Siliciumschicht,
Dicke 18 µm), eine oberflächenschützende Schicht und Schicht
zur Vergrößerung der Lichtabsorption 304 (vierte Schicht,
amorphe Siliciumkarbidschicht, gesteuert hinsichtlich des
Bandabstandes durch Kohlenstoff, Dicke 0,1 µm).
Das Teil zur Bilderzeugung wurde wie vorstehend beschrieben,
unter Verwendung einer Anlage zur Bildung eines im Beispiel 1
gezeigten aufgetragenen Filmes unter den in Tabelle 1
gezeigten Filmbildungsbedingungen hergestellt.
Es wurde gefunden, daß das Teil zur Bilderzeugung für
die Elektrofotographie, das in diesem Beispiel erhalten
wurde um 25% oder mehr verbesserte Ladungseigenschaften
zeigte, um ungefährt 10% verringerte Zahl der Bildfehler
besaß und auch um 15% oder mehr bezüglich der Empfindlichkeit
im Vergleich mit dem Produkt nach dem Stand der Technik
verbessert war.
Abb. 4 zeigt schematisch ein Beispiel des TFT der
Erfindung.
In dieser Abbildung wurde auf einem Glassubstrat 400 folgendes
gebildet: eine amorphe Siliciumschicht 401 (erste
Schicht, Dicke 8000 Å), eine amorphe Siliciumschicht 402,
dortiert mit Phosphor von hoher Konzentration (zweite Schicht,
Dicke 800 Å), eine isolierende Schicht 403 (dritte Schicht,
Dicke 2000 Å), und eine Eintrittselektrode 404, Speisungs-
und Austrittselektroden 405, 405′ aus Aluminium.
Der TFT wurde wie vorstehend beschrieben unter Verwendung
einer Anlage zur Bildung eines in Beispiel 1 gezeigten
aufgetragenen Films unter den in Tabelle 2 gezeigten
Filmbedingungen hergestellt.
Der in diesem Beispiel hergestellte TFT war im on/off-Widerstandsverhältnis
um ungefähr 13% verglichen mit dem Produkt
nach dem Stand der Technik verbessert.
Wie vorstehend detailliert beschrieben, kann die Erfindung
Energieersparnis bewirken und zugleich eine elektronische
Vorrichtung mit einem aufgetragenen Film zur Verfügung
stellen, der über einen weiten Bereich gleichförmige physikalische
Eigenschaften mit leichter Handhabung der Filmqualität
besitzt. Auch kann sie leicht eine elektronische Vorrichtung
mit einer vielschichtigen Struktur zur Verfügung stellen,
die bezüglich der physikalischen Eigenschaften wie elektrische,
optische, Halbleitereigenschaften u. s. w. und in
Produktivität und Massenproduktivität herausragend ist.
Claims (21)
1. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung
mit einer vielschichtigen Struktur, die eine
oder mehrere dünne Halbleiterschichten umfaßt, die bezüglich
des Bandabstandes gesteuert sind und auf einem Substrat
gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß es folgendes
umfaßt: Bildung mindestens einer dieser dünnen Halbleiterschichten,
die bezüglich des Bandabstandes entsprechend
dem Plasma-CVD-Verfahren gesteuert sind und Bildung mindestens
einer anderen Schicht als Bestandteil nach dem Verfahren,
das die Einleitung eines gasförmigen Ausgangsmaterials
zur Bildung eines aufgetragenen Filmes und eines
gasförmigen halogenhaltigen Oxidationsmittels mit der
Eigenschaft der Oxidationswirkung auf dieses Ausgangsmaterial
in einen Reaktionsraum umfaßt, um chemischen Kontakt zwischen
ihnen zu bewirken und dadurch eine Vielzahl von Vorläufern
zu bilden, die einen Vorläufer in angeregtem Zustand enthalten
und wobei mindestens einer dieser Vorläufer in
einen mit dem Reaktionsraum verbundenen Filmbildungsraum
als Zuführungsquelle für das Bestandteilselement des aufgetragenen
Filmes übergeführt wird.
2. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung
gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die dünne Halbleiterschicht, die hinsichtlich des Bandabstandes
gesteuert ist, ein aufgetragener Film vom tetraedrischen
Typ ist.
3. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung
gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das gasförmige Ausgangsmaterial eine kettenförmige Silanverbindung
ist.
4. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung
gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die kettenförmige Silanverbindung eine geradkettige Silanverbindung
ist.
5. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung
gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die geradkettige Silanverbindung durch die Formel Si n H2n+2
dargestellt wird (n ist eine ganze Zahl von 1 bis 8).
6. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung
gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die kettenformige Silanverbindung eine verzweigtkettige
Silanverbindung ist.
7. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung
gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das gasförmige Ausgangsmaterial eine Silanverbindung mit
einer zyklischen Siliciumstruktur ist.
8. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung
gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das gasförmige Ausgangsmaterial eine kettenförmige Germaniumverbindung
ist.
9. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung
gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die kettenförmige Germaniumverbindung durch die Formel
Ge m H2m+2 dargestellt wird (m ist eine Zahl von 1
bis 5).
10. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das gasförmige Ausgangsmaterial eine Verbindung von
tetradrischen Typ ist.
11. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das gasförmige halogenhaltige Oxidationsmittel ein
Halogengas enthält.
12. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das gasförmige halogenhaltige Oxidationsmittel Fluorgas
enthält.
13. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das gasförmige halogenhaltige Oxidationsmittel Chlorgas
enthält.
14. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das gasförmige halogenhaltige Oxidationsmittel ein
Gas ist, das Fluoratome als Bestandteile enthält.
15. Vorrichtung zur Herstellung einer elektronischen
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das gasförmige halogenhaltige Oxidationsmittel ein
Halogen "in statu nascendi" enthält.
16. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Substrat in einer Stellung angeordnet ist, die
der Richtung in der das gasförmige Ausgangsmaterial und
das gasförmige halogenhaltige Oxidationsmittel in den
Reaktionsraum eingeleitet werden, entgegengesetzt ist.
17. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein gasförmiges Material (OCN), das einen Bandabstandsregler
zur Verfügung stellt, in den Reaktionsraum eingeleitet
wird.
18. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen
Vorrichtung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß das gasförmige Material (OCN), aus kohlenstoffhaltigen
Verbindungen, sauerstoffhaltigen Verbindungen und stickstoffhaltigen
Verbindungen ausgewählt wird.
19. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen
Vorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß das ausgewählte gasförmige Material (OCN), eines ist,
das aus folgenden ausgewählt wird: CH4, C2H6, C3H8, C4H10,
C2H4, C3H6, C4H8, C2H2, C6H6, O2, CO2, NO, NO2, N2O, O3,
CO, H2O, CH3OH, CH3CH2OH, N2, NH3, N2H5N3, N2H4 und NH4N3.
20. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das gasförmige Material, das einen Bandabstandsregler
zur Verfügung stellt, in den Reaktionsraum eingeleitet
wird.
21. Elektronische Vorrichtung, die durch das Verfahren
gemäß Anspruch 1 hergestellt wird.
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