Process and apparatus for depositing hydrogenated amorphous silicon on a substrate in a plasma environment

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Description

PROCEDE ET INSTALLATION DE DEPOT DE SILICIUM AMORPHE HYDROGENE SUR UN SUBSTRAT DANS UNE

Enceinte a plasma

La présente invention concerne un procédé de (Photothermal Deflection Spectroscopy), de l'ordre dépôt d'un film semi-conducteur de silicium 5 de 1-5x1016/cm3 pour un film ayant une épaisseur amorphe hydrogéné ou d'un alliage de silicium de l'ordre de 1 urn. Ainsi, le dépôt d'un tel film dure amorphe hydrogéné sur un substrat, dans une au moins trois quarts d'heure (la méthode PDS est enceinte à plasma contenant au moins une paire décrite par W:B Jackson et N.M.Amer dans Phys. d'électrodes couplée à un générateur électrique à Rev. B, 25, pp. 5559-5562). haute fréquence, dans lequel on relie le substrat à 10 Un exemple des tentatives pour accroître la une électrode, le substrat étant placé à une distance vitesse de dépôt est donné par T. Hamasaki et al, d de l'autre électrode, on introduit dans l'enceinte un dans Appl. Phys. Letters 44 (6) 1984, p.600-602. gaz contenant au moins un composé de silicium et Dans ce cas, un confinement du plasma par un l'on applique aux électrodes une puissance électri- grillage entourant la zone des électrodes et mis à que de haute fréquence f pour produire un plasma 15 terre a permis d'obtenir des vitesses de dépôt de entre les électrodes. L'invention concerne égale- l'ordre de 4 à 5 nm/s (40 à 50 Â/s) en utilisant du gaz ment une installation pour la mise en oeuvre de ce de silane ( SihU) pur et une fréquence standard de 9 procédé. MHz. Cependant, à part les conductivités dans Le dépôt de silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H) l'obscurité et à la lumière, les auteurs ne donnent dans un réacteur à plasma est décrit notamment 20 pas d'indications précises sur la qualité du dépôt dans le brevet US-4'226'898 et il est pratiqué obtenu et on peut s'attendre à une valeur de Ns couramment, par exemple à partir de composés du relativement élevée.

type silane (SihU, SÎ2H6, etc.) et de gaz dopants, Le brevet US-4'406'765 décrit un procédé dans pour réaliser des éléments de photodétecteurs ou lequel le plasma est produit par superposition d'un de cellules photovoltaïques. On dépose également 25 champ électrique continu (DC) et d'un champ des couches amorphes d'alliages de silicium hydro- électrique à haute fréquence entre 0,1 MHz et 100 génés, par exemple selon les formules MHz (ou d'un champ électrique puisé), afin d'obtenir a-SixGei-x:H, a-SixCi-x:H ou a-SixNi-x:H. En appli- avant toute une vitesse de dépôt très élevée. La cation industrielle, on vise avant tout à obtenir une qualité du film obtenu n'est pas inidiquée en détails: qualité suffisante du produit, en particulier un 30 il faut s'attendre à ce qu'elle soit inférieure à ce qui nombre limité de défauts par unité de volume, est généralement demandé pour les cellules so- (défauts produisant des états localisés dans la laires. Cette publication n'indique pas non plus si bande d'énergie interdite du semi-conducteur) avec certaines valeurs de fréquence sont préférables une vitesse de dépôt aussi grande que possible, dans la très large gamme proposée. On peut donc donc un coût modéré. La plupart du temps, le 35 penser qu'une modification de la fréquence n'a pas plasma est produit par des décharges en radiofré- d'effet sensible dans cette technique. quence (RF) entre deux électrodes dont l'une porte L'objet de la présente invention consiste à fournir le substrat, le plasma étant ainsi couplé capacitive- des moyens simples et efficaces permettant de ment à un générateur de haute fréquence. perfectionner des procédés connus du type indiqué Les paramètres intervenant sur le processus de 40 plus haut, de manière à augmenter la vitesse de dépôt sont nombreux et englobent notamment : la dépôt sans augmenter le nombre des défauts, ou distance entre les électrodes, la température du même en le réduisant par rapport aux dépôts substrat, le mélange gazeux utilisé, la pression et le obtenus par les procédés classiques. débit d'introduction du gaz dans l'enceinte, la Une idée de base de la présente invention puissance et la fréquence de décharge en RF. En 45 consiste à rechercher une augmentation de vitesse outre, il importe de confiner le plasma autant que de dépôt en appliquant aux électrodes une tension possible dans la zone située entre les deux électrique alternative de radiofréquence plus élevée électrodes, ce qui peut se faire notamment grâce à que celle qu'on a utilisée jusqu'à maintenant. La un choix approprié des paramètres suivants : plupart des recherches faites sur le dépôt de silicium pression, distance entre électrodes, puissance RF. 50 amorphe hydrogéné se sont faites avec une fré- Pour obtenir une vitesse de dépôt élevée, il convient quence de 13,56 MHz parce qu'il s'agit d'une d'augmenter principalement la concentration du fréquence industrielle, ne produisant pas de perturplasma et/ou la densité de puissance RF par unité bations majeures sur les communications radio, et de surface du substrat. Toutefois, l'augmentation de que les appareils utilisant cette fréquence sont ces paramètres s'est heurtée jusqu'à maintenant à 55 largement répandus. En outre, une augmentation de des limites dues à l'augmentation du taux de défauts la fréquence dans l'enceinte à plasma tend à dans le film déposé, c'est-à-dire du nombre de produire des décharges parasites entre une élecdéfauts par unité de volume, en particulier à cause trode et son support ou l'enceinte, de sorte qu'on a d'un phénomène de polymérisation dans la phase en générai évité les fréquences plus élevées. Enfin, gazeuse, de sorte que les meilleures vitesses de 60 la plupart de chercheurs ont estimé jusqu'à maintedépôt obtenues actuellement au stade industriel ne nant qu'il n'était pas opportun d'utiliser une frédépassent en général pas 0,4 nm/s (4 Â/s) pour un quence sensiblement supérieure à celle du plasma, taux de défauts Ns, mesuré par la méthode PDS c'est-à-dire la fréquence de relaxation des ions, qui 3 est de I ordre de 1 a 8 MHz. Au contraire, les recherches qui sont à la base de l'invention montrent qu'on peut atteindre des résultats très avantageux en appliquant aux électrodes une fréquence relativement élevée, en combinaison avec une géométrie particulière du réacteur.

Selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé du type indiqué en préambule, caractérisé en ce que la fréquence f est comprise entre 25 et 150 MHz, et en ce que le rapport f/d entre la fréquence f et la distance d est compris entre 30 et 100 MHz/cm. De préférence, la distance d est comprise entre 1

Dans les formes de réalisation particulièrement avantageuses du procédé, le rapport f/d est compris entre 30 et 80 MHz/cm. De plus, la fréquence f est comprise entre 30 et 100 MHz, et la distance d est comprise entre 1 et 2,5 cm. En ce qui concerne la puissance électrique injectée P, c'est-à-dire la puissance dissipée dans le plasma et mesurée aux bornes des deux élec trodes, le rapport entre cette puissance et le volume Vp du plasma se trouvant entre les deux électrodes est compris entre 0,02 et 0,2 W/cm3 et de préférence entre 0,04 et 0,15 W/cm3. En outre, pendant la phase de dépôt, on maintient dans l'enceinte une pression comprise de préférence entre 0,1 et 0,5 mbar et l'on maintient le substrat à une température comprise de préférence

Le gaz introduit dans l'enceinte peut comprendre une ou plusieurs des substances suivantes : silane (SiH4), disilane (Si2H6) et/ou des silanes d'ordre supérieur, tétrafluorure de silicium (SiF4), hydrogène (H2). En plus des composés de silicium, le gaz peut comprendre une ou plusieurs substances suplémentaires destinées à déposer un film amorphe contenant un alliage de silicium et d'une autre substance et/ou modifier ou doper le film déposé. Un premier groupe de ces substances comprend le germane (GeH-t) et le tétrafluorure de germanium (GeF4). Un second groupe comprend le méthane (CH4) et le tétrafluorure de carbone (CF4). Un troisième groupe comprend l'azote (N2) et l'ammoniac (NH3). Un quatrième groupe comprend la phosphine (PH3) et le diborane (B2H6). Des substances choisies dans plusieurs de ces groupes peuvent aussi être présentes simultanément dans l'enceinte. Le débit d'introduction du gaz de silane peut être compris entre 0,3 et 2,0 sccm/l de volume intérieur utile de l'enceinte, et de préférence approximativement 1,2 sccm/l (1 sccm = 1 cm3 NTP, c'est-à-dire dans les conditions normales de température et de pression, par minute).

Pour le dépôt d'un film d'alliage silicium-azote, le procédé prévoit avantageusement que le gaz utilisé comprend un mélange de silane et d'ammoniac dans un rapport comprise entre 0,03 et 0,3, la distance d entre les électrodes étant comprise entre 1 et 3 cm. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, on peut utiliser une installation du type comportant un générateur de radiofréquences, un réacteur à plasma pourvu d'une enceinte renfermant deux électrodes couplées au générateur par l'intermédiaire d'un réseau d'adaptation, des moyens pour introduire des gaz dans l'enceinte et des moyens pour extraire des gaz de l'enceinte, l'une des deux électrodes étant pourvues d'un support pour le substrat, et l'autre électrode étant disposée à une distance d en face du substrat. L'installation selon 5 l'invention est caractérisée en ce que la fréquence f délivrée par le générateur est comprise entre 25 et 150 MHz, et en ce que le rapport f/d est compris entre 30 et 100 MHz/cm.

La présente invention et ses avantages ressorti- 10 ront mieux de la description d'un exemple de réalisation, donnée ci-dessous en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

La fig. 1 est un schéma simiplifié d'une installation pour le dépôt de silicium amorphe 15 hydrogéné sur un substrat dans un réacteur à plasma, la fig. 2 est une vue schématique en coupe longitudinale du réacteur, la fig. 3 représente, sous forme de dia- 20 grammes schématiques, des vitesses de dépôt r et des taux de défauts Ns obtenus pour différentes fréquences f et différentes distances d entre électrodes, dans une installation selon les figures 1 et 2, 25 la fig. 4 est un diagramme similaire à la fig. 3, pour une distance d donnée, et la fig. 5 est une vue schématique en coupe longitudinale, montrant la forme de la zone où apparaît le plasma pour différentes fréquences. 30 L'installation représentée schématiquement sur la fig. 1 a une configuration générale connue. Elle comprend un réacteur à plasma 1 comportant, à l'intérieur d'une enceinte à vide 2, une première électrode 3 qui est raccordée à la terre (mais qui 35 pourrait être maintenue à un potentiel différent de la terre) et une seconde électrode 4 qui est raccordée à un générateur électrique de radiofréquences 5 par l'intermédiaire d'un réseau d'adaptation 6. Les électrodes 3 et 4 sont disposées l'une en face de 40 l'autre, leurs surfaces respectives étant essentiellement planes. Un substrat 7 en forme de plaque est fixé sur la première électrode 3 de manière que sa surface libre soit située à une distance d de la seconde électrode 4. Dans le circuit électrique 45 alimenté par le générateur 5, les électrodes (y compris le substrat) forment ainsi un élément capacitif permettant de créer un plasma 8 par décharge électrique à haute fréquence entre les électrodes lorsqu'un gaz se trouve dans l'enceinte 2 50 dans des conditions appropriées. Dans le cas présent, le générateur 5 est prévu pour produire des radiofréquences comprises entre 1 et 200 MHz. II faut remarquer que, dans une installation de ce genre, on pourrait disposer le substrat et les 55 équipements correspondants sur la seconde électrode au lieu de la première, mais cette solution est généralement moins avantageuse pour des raisons d'isolation électrique.

De manière connue, l'installation comporte des 60 moyens 10 d'alimentation en gaz comprenant en particulier un ou plusieurs réservoirs de gaz et des détendeurs correspondants, pour introduire différents gaz (purs ou sous forme de mélanges) dans l'enceinte 2 du réacteur à travers une ou plusieurs 65 vannes d'entrée 9, et des moyens pour extraire les 4 gaz de cette enceinte. Sur la fig. 1, on a représenté une pompe turbomoléculaire 11 dont le côté aspiration est raccordé à l'enceinte 2 par l'intermédiaire d'une vanne 12, la pompe 11 étant suivie d'une première pompe primaire 13. Une seconde pompe primaire 14 est raccordée à l'enceinte 2 par une vanne 15, la sortie de cette pompe étant branchée sur un circuit 16 d'évacuation des gaz. On a représenté également un pressiomètre 17 indiquant la pression dans l'enceinte 2. Par ailleurs, il est prévu divers moyens connus pour chauffer et pour refroidir les électrodes, le substrat et l'enceinte, mais ceux-ci ne sont pas représentés sur la fig.1.

La fig. 2 montre plus en détail la disposition des électrodes 3 et 4 et du substrat 7 dans l'enceinte 2 du réacteur 1. L'enceinte 2 est un récipient fermé approximativement cubique, pourvu d'ouvertures 20 et 21 pour le montage des électrodes 3 et 4 et de plusieurs autres ouvertures pour d'autres composants tels que des tubulures (non représentées) d'introduction et d'extraction des gaz. Dans cet exemple, le volume intérieur utile Vr de l'enceinte 2, c'est-à-dire le volume occupé par les gaz, est de 15 litres. Des corps de chauffe 22 et 23 sont appliqués sur la surface extérieure de l'enceinte 2.

La première électrode 3, c'est-à-dire l'électrode qui est raccordée électriquement à la terre, est montée à l'extrémité d'un porte-électrode tubulaire 24 fixé à l'enceinte 2. Elle est équipée d'un support de substrat 25 qui est facilement interchangeable, d'une sonde de température 26, d'un corps de chauffe électrique 27 et d'un circuit de refroidissement à eau 28, utilisable pour refroidir l'électrode et le substrat à la fin du processus de dépôt. Pour sa part, la seconde électrode 4, dite électrode active, est raccordée au générateur à haute fréquence au moyen d'une tige conductrice 30 et elle est montée à l'extrémité d'un porte-électrode tubulaire 31 par l'intermédiaire d'une monture isolante 32 qui définit en outre, au dos de l'électrode 4, une chambre de refroidissement 33 raccordée à un circuit d'eau 34. Un écran métallique 35, qui est raccordé électriquement à la terre, entoure latéralement l'électrode 4, dont il est séparé par un espace rempli d'une matière diélectrique constituant une gaine 36 qui empêche l'apparition de décharges sur les côtés de l'électrode 4. De préférence, cette gaine est en matière céramique réfractaire, par exemple en verre. L'écran 35 est fixé sur le porte-électrode 31 au moyen de vis de serrage 37, dans une position réglable longitudinalement. Bien entendu, soit l'une, soit l'autre des électrodes 3 et 4 peut être mise à la terre, ou même aucune d'elles. L'essentiel est que l'écran conducteur disposé autour d'une électrode soit au même potentiel que l'autre électrode. Le fonctionnement de cette installation sera décrite ci-dessous par son utilisation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. L'obtention d'un dépôt de silicium amorphe hydrogéné, sous forme d'un film sur un substrat, comprend généralement au moins les trois étapes suivantes :

- (A) préparation du substrat (nettoyage) - (B) conditionnement du système (réacteur et substrat) - (C) dépôt du film.

Le substrat peut être en verre, en métal, en matière synthétique ou autre. Les exemples cités ci-dessous se réfèrent à des substrats en verre de marque Dow Corning N° 7059 ou en verre revêtu 5 d'un film métallique. Ces substrats ont une épaisseur de 0,8 mm. Dans l'étape A, le substrat est découpé aux dimensions appropriés (110 x 55 mm dans le cas présent), il est lavé dans plusieurs bains d'eau et d'alcool, puis il est monté sur un support 10 interchangeable 25 pour être fixé à la première électrode 3.

Dans l'étape B, on fait le vide dans l'enceinte 2 du réacteur au moyen de la pompe 14 et ensuite des pompes 11 et 13 jusqu'à l'obtention d'une pression 15 de 1-5 x 10-6 mbar, puis on ferme la vanne 12 et l'on effectue un conditionnement à plasma d'hydrogène de la manière suivante. On chauffe l'enceinte au moyen des corps de chauffe 22 et 23 pendant environ une heure, de manière à obtenir une 20 température superficielle d'environ 80° C qui peut être maintenue ensuite durant tout le processus de dépôt. En même temps, on chauffe l'électrode 3 et le support de substrat 25 à une température comprise entre 230 et 350° C. On introduit alors dans l'en- 25 ceinte un débit d'hydrogène de l'ordre de 20 à 100 sccm (cm3 NTP, par minute), que l'on fait circuler au moyen de la pompe primaire 14 dont la vitesse est réglée de façon à maintenir dans l'enceinte une pression comprise entre 0,1 et 0,5 mbar. Afin 30 d'assurer un bon nettoyage du substrat et de l'enceinte, on produit un plasma par enclenchement du générateur à haute fréquence 5 pendant une durée de 10 à 60 minutes. Les conditions de pression, de puissance, etc sont choisies de 35 manière que le plasma soit présent dans toute l'enceinte, tout en étant évidemment particulièrement dense entre les deux électrodes. Après ce conditionnement, le débit de gaz est interrompu et l'enceinte est vidée au moyen des pompes 11 et 13 40 jusqu'à environ 10-6 mbar. On ferme alors la vanne 12 et le système est prêt pour l'étape C de dépôt proprement dit.

Dans cette étape C, les moyens 10 d'alimentation en gaz sont branchés de manière à délivrer à 45 l'intérieur de l'enceinte 2 un gaz pur ou un mélange de gaz contenant au moins un composé de silicium, par exemple un mélange de silane (SihU) et d'hydrogène (H2). La vanne 15 est ouverte et la pompe primaire 14 est actionnée de manière à 50 maintenir une pression absolue p déterminée dans l'enceinte. Dès que la pression est stabilisée, on enclenche le générateur 5 pour produire un plasma entre les deux électrodes, et plus précisément entre le substrat 7 et la seconde électrode 4. II est 55 important que le plasma soit plus ou moins confiné à la zone comprise entre les deux électrodes, grâce à un choix judicieux des paramètres tels que la pression p, la distance d et la densité de puissance électrique. Le rôle de la fréquence f sera discuté plus

D'autre part, tous les paramètres intervenant dans cette étape doivent être choisis de manière que la qualité du film de silicium se déposant sur le substrat soit aussi bonne que possible. A ce titre, les 65 expériences ayant servi de base à la présente 5 invention ont montré que les valeurs avantageuses de ces paramètres sont les suivantes pour un film de silicium amorphe hydrogéné:

distance entre électrodes d = 10-30 mm température du substrat T = 230-350° C pression absolue p = 0,1-0,5 mbar mélange SihU dans H2 10-100% SiH4 débit de gaz rapporté à Vr 0,3-5,0 sccm/l densité de puissance électrique P/Vp = 0,02-0,2

Un aspect essentiel de la présente invention est le fait que la fréquence f appliquée aux électrodes joue un rôle très important sur la vitesse de dépôt r, c'est-à-dire la vitesse à laquelle s'accroît l'épaisseur du film déposé. La fig. 3 montre qualitativement que, pour une distance d donnée, il existe dans la gamme des radiofréquences une fréquence optimale pour laquelle la vitesse de dépôt r est maximale. De plus, on observe que le taux de défauts Ns du film (pour des durées égales de dépôt) est minimal justement pour cette fréquence optimale. Pour des épaisseurs égales, la courbe Ns est plus aplatie. D'autre part on observe que, lorsque la distance d augmente, la fréquence optimale f0pt correspondante augmente aussi, de sorte qu'on peut écrire :

au moins dans la gamme allant jusqu'à f = 200 MHz. On remarque également que, lorsque la valeur de d augmente, la valeur maximale de la vitesse de dépôt diminue et le taux minimal de défauts augmente, c'est-à-dire que les meilleurs résultats sont obtenus avec de faibles distances d si la fréquence f est optimale. Toutefois, il est bien connu que la valeur de d est limitée vers le bas par d'autres phénomènes. En pratique, une valeur d = 10 mm peut être considérée actuellement comme un minimum.

La fig. 4 montre plus en détail la répartition des valeurs expérimentales de la vitesse de dépôt r et du taux de défauts Ns obtenues dans la gamme des fréquences f = 27,1-150 MHz avec les paramètres suivants :

distance entre électrodes d = 15 mm température du substrat T = 280° C pression absolue p = 0,28 mbar débit de gaz/Vr 1,3 sccm/l densité de puissance P/Vp = 0,1 W/cm3 durée de dépôt environ 20 min.

Les deux courbes r et Ns sont des courbes corrélées. A titre de comparaison, on a également représenté sur cette figure des valeurs typiques des vitesses de dépôt obtenues avec des plasmas produits par tension continue (DC) et pour une fréquence de 13,56 MHz, ainsi que la dispersion des valeurs correspondantes fournies par la littérature. Dans le cas présent, on obtient des valeurs de r qui sont bien supérieures, déjà à la fréquence industrielle de 27,1 MHz et au moins jusqu'à 150 MHz. En dessous de 25 MHz, le taux r chute rapidement. On remarque que, dans les conditions susmentionnées, la fréquence optimale est voisine de 70 MHz et permet d'obtenir des vitesses de dépôt r supérieures à 2,0 nm/s. En même temps, les valeurs de Ns déterminées par la méthode PDS se trouvent dans la 5 gamme de 1-2 x 1016/cm3 pour une épaisseur d'environ 2 um, et inférieures à 2-3 x 1015/cm3 pour une épaisseur d'environ 20 um. II faut rappeler que la qualité d'un film de silicium, déterminée d'après cette méthode, est considérée comme bonne si la 10 valeur de Ns est inférieure à 5 x 1016/cm3 pour des épaisseurs d'environ 1 u.m.

Des résultats analogues peuvent être obtenus en appliquant le procédé susmentionné pour déposer sur le substrat un film semi-conducteur comprenant 15 un alliage de silicium amorphe avec des éléments tels que l'azote, le phosphore, le bore etc. En particulier, le demandeur a obtenu expérimentalement, pour le dépôt d'un alliage Si-N en utilisant la même gamme de fréquences, des résultats qualitative vement analogues à ceux de la fig. 4 à partir d'un mélange de gaz silane avec l'ammoniac et/ou l'azote. Les valeurs des paramètres indiqués ci-dessous ont permis d'obtenir des films de Si-N amorphe de bonne qualité :

pression absolue p = 0,1-1,0 mbar débit de silane/Vr 0,05-2,0 sccm/l

30 densité de puissance électrique P/Vp = 0,05-0,5

En particulier, des films de Si-N ayant une grande transparence optique et des champs de rupture diélectrique aussi hauts que 5-10 MV/cm ont pu être 35 déposés à une vitesse de 0,5-1 ,0 nm/sec en utilisant les paramètres suivants :

distance entre électrodes d = 15 mm température du substrat T = 300° C pression absolue p = 0,5 mbar densité de puissance électrique P/Vp = 0,1

L'existence d'une fréquence optimale peut être 45 expliquée en ce qu'elle correspond à une valeur optimale de la conductivité a p du plasma, pour un ensemble donné de paramètres . Ce phénomène est illustré par la fig. 5 pour différentes fréquences f (tous les autres paramètres étant maintenus 50 constants, en particulier la puissance électrique appliquée). Sur cette figure, on a représenté en pointillé la zone où le plasma est lumineux (Volume Vp). Sur les schémas respectifs (a), (b) et (c), la fréquence f et la conductivité a p sont respective- 55 ment inférieures, égales et supérieures aux valeurs optimales fopt et a p,opt. Ainsi, en choisissant la fréquence adéquate, on peut se placer dans le cas (b) et obtenir alors un effet d'autoconfinement du plasma qui permet d'atteindre des performances 60 particulièrement bonnes. Cette méthode peut aussi être mise à profit pour éviter l'utilisation d'un grillage autour de la zone du plasma.

Bien entendu, la fréquence optimale dépend non seulement des paramètres mentionnés plus haut, 65 mais aussi de la composition du gaz ou mélange 6 gazeux utilisé. A l'aide d'une observation visuelle du Dhénomène illustré par la fig. 5, on peut déterminer d'une manière approximative la fréquence optimale Dour les conditions effectives régnant dans le "éacteur à plasma. Par ailleurs, on peut également 5 snvisager de choisir délibérément une fréquence qui s'écarte de l'optimum de façon à régler la vitesse de dépôt à une valeur inférieure à l'optimum, par exemple pour la production d'une couche particulièrement mince pendant une durée donnée, imposée 10 par des contraintes particulières de fabrication, ou pour adapter l'eficacité du dopage d'une couche à la valeur désirée. II faut aussi noter qu'on peut utiliser des fréquences respectives différentes pour l'étape de conditionnement du système et l'étape de dépôt 15 du film de silicium.

Revendications 20

1. Procédé de dépôt d'un film semi-conducteur de silicium amorphe hydrogéné et/ou d'un alliage de silicium amorphe hydrogéné sur un substrat (7) dans une enceinte à plasma (2) 25 contenant au moins une paire d'électrodes (3 et 4) couplée à un générateur électrique à haute fréquence (5), dans lequel on relie le substrat à une électrode, le substrat étant placé à une distance d de l'autre électrode, on introduit 30 dans l'enceinte un gaz contenant au moins un composé de silicium, et l'on applique aux électrodes une puissance électrique de haute fréquence pour produire un plasma entre les électrodes, caractérisé en ce que la fréquence f 35 est comprise entre 25 et 150 MHz, et en ce que le rapport f/d entre la fréquence et la distance est compris entre 30 et 100 MHz/cm.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance d est comprise 40 entre 1 et 3 cm.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le rapport f/d est compris entre 30 et 80 MHz/cm.

4. Procédé selon la revendication 3, caracté- 45 risé en ce que la fréquence f est comprise entre 30 et 100 MHz et ia distance d est comprise entre 1 et 2,5 cm.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport entre la puissance 50 électrique P dissipée dans le plasma et mesurée aux bornes des deux électrodes et le volume Vp du plasma se trouvant entre les deux électrodes est compris entre 0,02 et 0,2 W/cm3. 6. Procédé selon la revendication 1, caracté- 55 risé en ce que l'on maintient dans l'enceinte, pendant le dépôt, une pression comprise entre

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on maintient le substrat, 60 pendant le dépôt, à une température comprise

8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz introduit dans l'enceinte comprend une ou plusieurs des substances 65 suivantes : silane, disilane et/ou des silanes d'ordre supérieur, tétrafluorure de silicium, nydrogène.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit gaz comprend une ou plusieurs des substances suivantes : germane, tétrafluorure de germanium, méthane, tétrafluorure de carbone, azote, ammoniac, phosphine, diborane.

10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le gaz de silane est introduit dans l'enceinte à un débit compris entre 0,3 et 2,0 sccm (cm3 NTP/min) par litre de volume intérieur utile (Vr) de l'enceinte, et de préférence approximativement 1,2 sccm/l.

11. Procédé selon la revendication 8, pour le dépôt d'un film d'alliage silicium-azote, caractérisé en ce que le gaz introduit dans l'enceinte comprend un mélange de silane et d'ammoniac dans un rapport compris entre 0,03 et 0,3 et en ce que la distance d entre les électrodes est comprise entre 1 et 3 cm.

12. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comportant un générateur de radiofréquences (5), un réacteur à plasma (1) pourvu d'une enceinte (2) renfermant deux électrodes (3 et 4) couplées au générateur par l'intermédiaire d'un réseau d'adaptation (6), des moyens (10) pour introduire des gaz dans l'enceinte et des moyens (1 1 à 15) pour extraire les gaz de l'enceinte, l'une des deux électrodes étant pourvue d'un support pour le substrat (7), et l'autre électrode étant disposée à une distance d en face du substrat, caractérisée en ce que la fréquence f délivrée par le générateur est comprise entre 25 et 150 MHz, et en ce que le rapport f/d est compris entre 30 et 100 MHz/cm.

13. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'une (4) des électrodes est entourée latéralement par un écran conducteur (35) espacé de l'électrode, cet écran étant au même potentiel que l'autre électrode (3), et en ce que l'écran (35) est séparé de l'électrode qu'il entoure par une gaine (36) en matière diélectrique, de préférence en matière céramique.

Drawings

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Office européen Numer° de la iemanie

Rapport de r e c h e r c h e e u r o p e e n n e

des brevets

D o c u m e n t s consideres c o m m e p e r t i n e n t s

Catégorie Citation du document avec indication, en cas de besoin, Revendication CLASSEMENT DE LA des parties pertinentes concernée DEMANDE (Int. C1.4) US-A-4 406 765 (HIGASHI et a l . ) 1-4,6-8 * R e v e n d i c a t i o n s 1 - 3 , 7 , 8 ; exemples C 23 C 16/50

US-A-4 226 898 (OVSHINSKY et a l . ) 13 * Figure 1; colonne 10, l i g n e s 60-64 *

Domaines techniques

RECHERCHES (Int. C1.4)

Le présent rapport a ete établi pour toutes les revendications

Lieu de la recncrche Date dachèvement de la recherche Examinateur LA HAYE 16-12-1987 PATTERSON A. M. CATEGORIE DES DOCUMENTS CITES T : théorie ou principe à la hase de l'invention E : document de brevet antérieur, mais publié à la

X: particulièrement pertinent à lui seul date de dépôt ou après cette date Y: particulièrement pertinent en combinaison avec un D : cité dans la demande autre document de la même catégorie L : cité pour d'autres raisons A: arrière-plan technologique

O : divulgation non-écrite &: membre de la même famille, document correspondant P : document intercalaire