[其他]形成沉积薄膜的方法

说明书

本发明涉及一种功能性薄膜的形成方法，具体地讲，涉及对半导体器件，电光摄象的光敏器件，诸如光学成像输入装置的入射光感光器件之类的电子元件等有用的功能沉积薄膜的形成方法。

现有的技术中，根据所需要的物理特性及用途等，对于诸如半导体薄膜，绝缘薄膜、光导薄膜，磁性薄膜及金属之类的无定形的或多晶形的功能性薄膜，已经都采用了各自适用的薄膜形或工艺。

举例来说，已经尝试了使用真空蒸气沉积法，等离子化学蒸气沉积法，热化学蒸气沉积法，反应溅射法，离子镀层法，光化学蒸气沉积法等以形成硅沉积膜，如无定型的或者多晶形的薄膜，也就是非单晶硅薄膜，对于弧对电子这种非单晶形的硅可用氢原子或囟素原子等之类的平衡剂加以选择性地平衡。本文中，对上述非单晶硅简称为NON-Si（H，X），当特指无定型硅时简称A-Si（H，X），特指多晶硅时简称poly-Si（H，X）。一般地讲，等离子化学蒸气沉积法使用的最广泛，且已工业化。

但是，与现有技术中的化学蒸气沉积法相比，按照现有技术中归纳起来的等离子化学蒸气沉积法形成硅沉积膜的反应过程是相当复杂的，而且它的反应机制还有不少模糊之处。另外，对于形成沉积薄膜有数量很大的工艺参数，例如，基底的温度，流速和引入气体的流速比，薄膜形成中的压力，高频电源，电极结构，反应容器的构造，抽真空的速度，等离子体发生系统等。由于这样多的工艺参数造成的复杂性，等离子体有时处于不稳定的状态，由此明显有害的影响经常作用到形成的沉积膜上。除此之外，对每种装置都必需选用这种装置特征性的工艺参数，因此，目前很难概括出生产条件。

另外，对于在各自的使用中表现出足够满意的光电特性的硅型沉积膜，现在采用的最好的形成方法是等离子化学蒸气沉积法。

但是，依赖于硅沉积薄膜的实际应用，对于扩大面积，薄膜厚度的均匀性和薄膜质量的均匀性的充分满意程度，必须进行具有重现性的大批量生产的偿试，因此，在用等离子化学蒸气沉积法形成硅沉积膜的情况下，对于大批量生产的装置需要巨额设备投资，而且这种大批量生产的控制项目也十分复杂，这些控制项目中有很多容许控制误差很窄的项目，而且对装置控制的要求也很严格。这些都是将来需要改进的问题。

还有，在等离子化学蒸气沉积法中，由于在安置了表面形成薄膜的基底的形成薄膜的区域真接用高频或微波产生等离子体，因此，同时产生的电子或多种离子可能在薄膜形成的过程中损害薄膜，造成薄膜质量降低或造成薄膜质量不均。

作为上述情况的改进，已经提出了间接等离子体化学蒸气沉积法。

间接等离子化学蒸气沉积法巧妙地选择采用对形成薄膜有效的化学物种，它是通过在与形成薄膜的区域隔开的上游位置用微波等产生等离子体，再将等离子体输送到薄膜形成区。

但是，在这种间接等离子化学蒸气沉积法中，必须有等离子体的输送过程，因此对形成薄膜起作用的化学物质必须有较长的寿命，这就自然而然地限制了能够使用的气体种类，这样就不会得到各种各样的沉积薄膜。还有，为了产生等离子体需要大量的能源，而产生对形成薄膜起作用的化学物种及它们的数量实际上都不可能在简单的条件下控制。所以，仍然有各种问题需要解决。

与等离子化学蒸气沉积法相对比，在不产生在薄膜形成过程中损害薄膜质量的离子或电子方面，光化学蒸气沉积法是有优越性的。但是该方法中也存在很多问题，例如，光源没有那么多的种类，光源的波长容易向紫外区移动，在工业化中需要大规模的光源和光源能源，使光从光源进入形成薄膜区域的窗口上，在形成薄膜的过程中也沉积上薄膜，结果在形成薄膜的过程中光通量减少，甚至有可能导致切断了光从光源进入薄膜形成区的通路。

如上所述，在硅型沉积膜的形成过程中，仍然有很多问题需要解决。非常需要开发出一种出于节能的目的、用低成本的装置能大批量生产的，同时还要保持实践中有效的特性和均匀性的形成沉积膜的方法（特别是，对于形成p-，n-或i-型导体的半导体薄膜，当增加掺加率时，上述要求的程度是很高的）。对其它功能性薄膜，如氮化硅膜，碳化硅膜，氧化硅膜，由于分别应当解决的问题相似，上述这些内容也适用。

本发明的目的之一是消除上述形成沉积薄膜方法的缺点，并同时提供一种不使用现有技术的新的形成沉积薄膜的方法。

本发明的另一目的是提供一种能够节能，能够得到在易于控制薄膜质量的大面积上具有均匀特性的沉积膜的形成薄膜的方法。

本发明的再一个目的是提供这样一种形成沉积薄膜的方法，使用这种方法能够很容易地得到，具有良好的可生产性能和可大批量生产性能的，具有高质量和优良的物理特性、如电学，光学及半导体特性等的薄膜。