[发明专利]利用分别生成的多种活性气体制备大面积沉积膜的装置

说明书

本发明涉及利用气相生长法制备功能性沉积膜的改进装置，其中利用分别生成的多种成膜活性气体。更具体地说，本发明涉及这样一种装置，该装置能够制备大面积沉积膜，并可以独立地控制待制备的功能性沉积膜的每种成分含量。

在制作诸加入射光探测器，电子照相中的光敏装置，光电器件，液晶驱动电路等半导体元件时，大量地需要廉价生成的大面积沉积膜。

在此以前，人们认为，在利用气相生长法制备沉积膜方面，大面积沉积膜可以利用等离子体，热，光等作为分解成膜原料气体的能量来制备。在任何情况下，单独的成膜原料气体是很少用的，既使在制备单一成分构成的沉积膜时，也常常将一种稀释气体加入到成膜原料气体中。进一步说，在利用气相生长法制备多种成分的沉积膜时，一般都把多种成膜原料气体的混合气体引进成膜室内。

然而，任何传统的沉积膜制备法都具有下述问题。

首先，既使在制备单一成分构成的沉积膜时，对各种成膜参量包括成膜原料气体和稀释气体的混合比必需进行优化，这是为了使所获得的沉积膜具有期望的性能，在这种情况下，成膜参量许可范围是相当窄的，更进一步说，在制备多种成分构成的沉积膜时，各种对应于膜成分的原料气体具有不同水平的分解能量，因此，各种生成膜的参量，诸如引入成膜室内的成膜原料气体之间的流率比，将比制备单一成分模时更受约束。另外，改变流率比而同时不降低获得的膜的质量是非常难做到的。

其次，在分解上述多种成膜原料气体时，各种相关条件需精确控制，因此膜的性能和膜的成分的可控制范围受到限制。

为了克服前述问题，已经提出一种方法，让多种成膜原料气体的每一种在与成膜室分开的各自的活化室内独立地获得活化能量，把各种已活化的成膜原料气体分别引入成膜室，在室内混合并互相反应，从而在基底上生成沉积膜。（例如，见日本专利公报，No.Sho61（1986）-179869）。根据这种方法，不同的成膜气体的活性可被独立地恰当地控制。由于这原因，在制备单一成分膜时，有可能扩大成膜参量的范围，从而改进膜的性能。在制备多成分沉积膜时，这可以在宽范围内提供成膜的参量，从而保证获得的沉积膜具有所期望的质量。

但是，对于实现上述后一种膜生成法的装置，与用气体混合物制备沉积膜实现上述前一种膜生成法的装置相比较，制备大面积沉积膜是困难的。

这就是说，在上述前一种传统的方法中，只要在大范围内能把分解能量均匀地提供给气体混合物，从而使沉积膜在大面积基底上生成，并且只要能够在成膜室内精确地调整有关的成膜参量，是有可能生成大面积沉积膜的。

另一方面，在上述后一种方法中，因为各个成膜原料气体首先在与成膜室分开的各自的活化室内激活，然后再将各个已活化的成膜原料气体分别引入到成膜室内，在室内混合并互相反应，从而在基底上生成沉积膜，所以由此而获得的沉积膜在厚度和/或质量上容易产生不均匀。正因为这样，利用这种方法来制备厚度均匀同时质量匀称的所需的大面积沉积膜是极端困难的。一种适于实现这种方法的典型装置是如图25所示提供多个喷管口或环状气体释放口的那种装置，在利用具有图25所示构造的装置实现这种方法时，由于上述多个喷管口或环状气体释放口之间的距离不同，很容易使获得的沉积膜的厚度和质量不均匀。在这方面，上述后一种方法不能满足制备在质量和厚度上都均匀的所需要的大面积沉积膜的要求。

本发明的目的是为了克服现有技术中的上述问题并提供一种装置，该装置能够用上述后一种方法制备由多种成分构成的，在质量上和厚度上都均匀的大面积功能性沉积膜，其中，多种成膜原料气体在各自的活化区内被独立地活化而形成多种的活化成膜气体，这些被活化的气体互相混合并互相反应，以在成膜区内的基底上生成上述功能性沉积膜。

本发明者作出广泛的研究，以克服现有技术中的上述问题和达到本发明的目的。作为研究结果，发现了这样一个事实，即在利用传统装置制备多种成分构成的沉积膜时，每个上述的气体引入口的结构及上述的多个气体引入口之间的相对距离对将获得的大面积沉积膜的厚度和质量都有影响。这种传统装置包含：多个活化室，在每个活化室内，多种成膜原料气体的每一种在激活能作用下被激活成等离子态的活化成膜气体;和一个提供多个供气装置的成膜室，这些供气装置分别具有设在位于室内的基底支撑上的基底附近的多个气体引入口，上述处于等离子态的多种成膜活化气体通过各自的气体引入口分别引入上述的成膜室内，这样引入的多种成膜活化气体在上述基底上混合并互相反应，生成沉积膜。

作为在上面发现的基础上进一步研究的结果，实现了本发明。本发明包括下述三个方面。

根据本发明的第一方面的装置具有下述结构。