JPH0372620A - Formation of polycrystalline semiconductor film by microwave plasma cvd method - Google Patents
Formation of polycrystalline semiconductor film by microwave plasma cvd methodInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、容易に入手し得る絶縁性基体を使用して、良
質の多結晶半導体膜をマイクロ波プラズマCVD法によ
り形成する方法に関する。より詳細には、本発明は、プ
ラズマ生成室で原料ガスをマイクロ波エネルギーにより
分解してプラズマを生威し、該プラズマを成膜室に導入
して該成膜室内に設置された支持台上に載置された絶縁
性基体上に多結晶半導体膜を形成するに際して、前記プ
ラズマ生成室と前記支持台との間に特定の周波数の高周
波電圧を印加して前記基体の表面近傍におけるプラズマ
中のイオンのエネルギー分散を制御しなから成膜を行う
ことにより前記絶縁性基体上に良質の多結晶半導体膜を
形成する方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to a method of forming a high quality polycrystalline semiconductor film by microwave plasma CVD using an easily available insulating substrate. More specifically, the present invention generates plasma by decomposing a raw material gas using microwave energy in a plasma generation chamber, introduces the plasma into a film forming chamber, and generates plasma on a support table installed in the film forming chamber. When forming a polycrystalline semiconductor film on an insulating substrate placed on an insulating substrate, a high-frequency voltage of a specific frequency is applied between the plasma generation chamber and the support base to increase the amount of plasma in the vicinity of the surface of the substrate. The present invention relates to a method for forming a high-quality polycrystalline semiconductor film on the insulating substrate by performing film formation while controlling the energy dispersion of ions.
最近、液晶デイスプレィが薄型であって、消費電力が小
さいことから、ブラウン管に代わり得るものとして注目
を集めている。このことから、液晶デイスプレィの性能
を向上させる観点で、多結晶シリコン薄膜トランジスタ
(以下、“多結晶シリコンTPT″という。)について
の研究がさかんになされている。多結晶シリコンTPT
についてのそうした研究の中心は、ガラスなどの容易に
入手し得る絶縁性の基体の表面に如何にしたら低温で良
質の多結晶半導体膜が効率的に形成できるかという点に
ある。しかしながら、現在のところ前述した絶縁性基体
上への良質の多結晶半導体膜の効率的形成を可能にする
適切な方法は未だ実現されていない。Recently, liquid crystal displays have attracted attention as an alternative to cathode ray tubes because they are thin and consume little power. For this reason, from the viewpoint of improving the performance of liquid crystal displays, research on polycrystalline silicon thin film transistors (hereinafter referred to as "polycrystalline silicon TPT") is being actively conducted. Polycrystalline silicon TPT
The focus of this research is on how to efficiently form high-quality polycrystalline semiconductor films at low temperatures on the surface of easily available insulating substrates such as glass. However, at present, an appropriate method that enables efficient formation of a high-quality polycrystalline semiconductor film on the above-mentioned insulating substrate has not yet been realized.
−ところで多結晶質シリコン半導体膜については、それ
を比較的低い膜堆積温度で形成するプラズマCVD法(
plasma chemical vapor dep
ositionmethod )について数多くの提案
がなされている。- By the way, polycrystalline silicon semiconductor films are formed using the plasma CVD method (
plasma chemical vapor dep
A number of proposals have been made regarding the position method.
そうしたプラズマCVD法は、高周波(RF)電力を使
用するRFグロー放電分解法と称され、この方法では高
周波(RF)放電により原料ガスを分解して基体表面に
多結晶半導体膜が形成される。しかし、該RFグロー放
電分解法については、原料ガスの利用効率が満足できる
程のものではない問題点があるのに加えて、相互に有機
的に関係する戒・膜パラメ−ターがいくつか存在して、
そうした複数のパラメーターを所望どおりに制御するこ
とが難しいという問題点があり、所望の多結晶半導体膜
を安定して定常的に効率よく得ることは難しい。Such a plasma CVD method is called an RF glow discharge decomposition method that uses radio frequency (RF) power, and in this method, a raw material gas is decomposed by radio frequency (RF) discharge to form a polycrystalline semiconductor film on the surface of the substrate. However, the RF glow discharge decomposition method has the problem that the raw material gas utilization efficiency is not satisfactory, and there are several rules and membrane parameters that are organically related to each other. do,
There is a problem in that it is difficult to control such a plurality of parameters as desired, and it is difficult to stably, constantly and efficiently obtain a desired polycrystalline semiconductor film.
こうしたことから、最近、高周波電力に代えて波長の短
いマイクロ波電力を使用するマイクロ波プラズマCVD
法が注目されている。マイクロ波プラズマCVD法によ
れば、RFグロー放電分解法の場合に比べ、プラズマを
高密度に生成できるので堆積膜を高堆積速度で形成でき
る利点がある。For these reasons, recently, microwave plasma CVD, which uses microwave power with a short wavelength instead of high-frequency power, has been developed.
The law is attracting attention. The microwave plasma CVD method has the advantage that a deposited film can be formed at a high deposition rate because plasma can be generated at a high density compared to the RF glow discharge decomposition method.
しかし、マイクロ波プラズマCVD法については上述し
たRFグロー放電分解法の場合と同様で、相互に有機的
に関係する成膜パラメーターがいくつか存在し、それら
パラメーターを所望どおりに制御することが難しいこと
から、所望の多結晶半導体膜を安定して定常的に得るこ
とは難しいという問題点がある。However, the microwave plasma CVD method is similar to the RF glow discharge decomposition method described above, and there are several film-forming parameters that are organically related to each other, and it is difficult to control these parameters as desired. Therefore, there is a problem that it is difficult to consistently obtain a desired polycrystalline semiconductor film.
マイクロ波プラズマCVD法のこうした問題点を改善す
る観点に立って、マイクロ波CVD法において磁界をか
ける成膜法、即ち、ECR(電子サイクロトロン共鳴)
プラズマCVD法が提案されている。From the viewpoint of improving these problems of the microwave plasma CVD method, a film formation method that applies a magnetic field in the microwave CVD method, that is, ECR (Electron Cyclotron Resonance) has been developed.
A plasma CVD method has been proposed.
このECRプラズマCVD法によれば、マイクロ波プラ
ズマCVD法による場合より、高効率で高堆積速度で欠
陥の少ない良質の多結晶半導体膜が得られるとされてい
る。ところで、このECRプラズマCVD法については
、良質の多結晶半導体膜を得るについては、プラズマ生
成に係る条件に加えて磁界をかけて生成されるプラズマ
中のイオンエネルギーを制御する条件を設定する必要が
あり、それら条件を有機的相互関係で望ましい状態にす
ることは技術的に難しいという問題がある。According to this ECR plasma CVD method, it is said that a high quality polycrystalline semiconductor film with fewer defects can be obtained with higher efficiency and a higher deposition rate than when using the microwave plasma CVD method. By the way, in this ECR plasma CVD method, in order to obtain a high-quality polycrystalline semiconductor film, it is necessary to set conditions for controlling the ion energy in the plasma generated by applying a magnetic field in addition to the conditions related to plasma generation. However, there is a problem in that it is technically difficult to bring these conditions into a desirable state through organic interrelationships.
こうしたことから、従来提案されているいずれの成膜法
によっても、半導体デバイスの構成材料として所望の特
性を発揮する良質の多結晶半導体膜を低温で安定して定
常的に得ることは難しい。For these reasons, it is difficult to consistently obtain a high-quality polycrystalline semiconductor film that exhibits desired characteristics as a constituent material of a semiconductor device at low temperatures using any of the film-forming methods that have been proposed so far.
ところで上記ECRプラズマCVD法による成膜方法に
ついては、応用物理学会予稿集31pK−2において第
6図に示す概略構成の装置を使用する方法が報告されて
いる。By the way, regarding the film forming method using the ECR plasma CVD method, a method using an apparatus having a schematic configuration shown in FIG. 6 has been reported in Proceedings of the Japan Society of Applied Physics 31pK-2.
この報告では、第6図に模式的に示す構成の装置を用い
て、単結晶シリコンウェハー上に200℃という低温で
多結晶シリコン膜を、400°Cでホモエピタキシャル
成長させて形成することができたとしている。第6図の
装置はECRプラズマ装置にイオン制御用直流電源を設
けた装置で、第6図において、600はイオン制御用直
流電源、601はプラズマ生成室、602は堆積室、6
03はマイクロ波導入窓、604はマイクロ波導波管、
605はガス導入管、607はプラズマ流、60Bは導
電性試料台、609は磁界発生装置、610は水冷配管
、611は電界印加用グリッド電極、612は絶縁体、
613は基板である。In this report, using an apparatus with the configuration schematically shown in Figure 6, it was possible to form a polycrystalline silicon film at a low temperature of 200°C on a single-crystal silicon wafer by homoepitaxial growth at 400°C. It is said that The device shown in FIG. 6 is an ECR plasma device equipped with a DC power source for ion control. In FIG. 6, 600 is a DC power source for ion control, 601 is a plasma generation chamber, 602 is a deposition chamber,
03 is a microwave introduction window, 604 is a microwave waveguide,
605 is a gas introduction tube, 607 is a plasma flow, 60B is a conductive sample stage, 609 is a magnetic field generator, 610 is a water cooling pipe, 611 is a grid electrode for applying an electric field, 612 is an insulator,
613 is a substrate.
この報告では、第6図構成の堆積装置において、基板6
13に単結晶シリコンを用い、ガス導入管605からシ
ラン(SiHa)ガスを流し、10−’Torrの圧力
に調整し、基板温度200℃で、電界印加用グリッド電
極611と導電性試料台608間に、直流電界を印加し
てECR型マイクロ波放電を起こして、成膜する場合、
単結晶シリコン基板上に多結晶シリコン膜が得られると
されている。In this report, in the deposition apparatus having the configuration shown in FIG.
13 is made of single crystal silicon, silane (SiHa) gas is flowed from the gas introduction pipe 605, the pressure is adjusted to 10-' Torr, and the substrate temperature is 200° C. between the grid electrode 611 for applying an electric field and the conductive sample stage 608. When forming a film by applying a DC electric field to cause an ECR type microwave discharge,
It is said that a polycrystalline silicon film can be obtained on a single-crystal silicon substrate.
ところが、本発明者らは、実際に上記同一手法で、コー
ニング社製#7059ガラス基板上に400℃の基板温
度でシリコン薄膜の堆積を試みたが、良好な多結晶は得
られなかった。良好な多結晶が得られなかった原因の1
つには、基板が絶縁体であったため、電圧印加用グリッ
ド電極と基板間に電圧が効果的に印加できなかったこと
にあると考えられる。もちろん、基板が単結晶シリコン
でなかったため格子整合が取れなかった要因もある。However, the present inventors actually attempted to deposit a silicon thin film on a Corning #7059 glass substrate at a substrate temperature of 400° C. using the same method described above, but a good polycrystalline film could not be obtained. One of the reasons why good polycrystals could not be obtained
One possible reason is that because the substrate was an insulator, voltage could not be effectively applied between the voltage application grid electrode and the substrate. Of course, lattice matching could not be achieved because the substrate was not single-crystal silicon.
以上述べたように、公知のいずれのプラズマCVD法に
よっても、ガラス基板のような絶縁性基板上に、例えば
TPTに使用できる大面積の高品質な多結晶半導体膜を
安定的に再現性良く形成することは困難である。As described above, by any known plasma CVD method, a large-area, high-quality polycrystalline semiconductor film that can be used for TPT, for example, can be formed stably and with good reproducibility on an insulating substrate such as a glass substrate. It is difficult to do so.
ところで、アクティブマトリソクス方式の液晶デイスプ
レィに使用される多結晶シリコン膜半導体層を有するT
PT (以下このTPTを“アクティブマトリソクス多
結晶シリコンTPT″という。)が提案されている。By the way, a T having a polycrystalline silicon film semiconductor layer used in an active matrix type liquid crystal display
PT (hereinafter referred to as "active matrix polycrystalline silicon TPT") has been proposed.
このアクティブマトリソクス多結晶シリコンTPTは一
般に以下の手順で作製されている。This active matrix polycrystalline silicon TPT is generally manufactured by the following procedure.
これは例えば、石英ガラス基板のような高価な絶縁性透
明基体上にITOからなる透明電極を形成し、次いで、
この透明電極上に半導体層たる多結晶シリコン膜を形成
するというものである。For example, a transparent electrode made of ITO is formed on an expensive insulating transparent substrate such as a quartz glass substrate, and then
A polycrystalline silicon film serving as a semiconductor layer is formed on this transparent electrode.
該多結晶シリコン膜を、従来良質の多結晶シリコン膜を
形成するについて有効であるとされているLP−CVD
法(low pressure chemical v
apordeposition method )によ
り形成しようとすると、原料ガスとしてシランガスを使
用し、700℃又はそれ以上といった膜堆積温度が採用
される。The polycrystalline silicon film is processed by LP-CVD, which is conventionally considered to be effective for forming high-quality polycrystalline silicon films.
low pressure chemical
When attempting to form the film using the apordeposition method, silane gas is used as a source gas and a film deposition temperature of 700° C. or higher is employed.
したがって、成膜過程では、前記シランガスが分解され
て水素ラジカルが生成するところ、該水素ラジカルは不
可避的に、高温に保持されている前記ITO膜に到達し
、該ITO膜の構成成分である酸素原子と化学的に反応
し、その結果該0
ITO膜は不透明化されてしまい、透明電極として機能
しなくなってしまうことがしばしばある。Therefore, in the film forming process, when the silane gas is decomposed and hydrogen radicals are generated, the hydrogen radicals inevitably reach the ITO film which is kept at a high temperature, and oxygen It often reacts chemically with atoms, resulting in the 0 ITO film becoming opaque and no longer functioning as a transparent electrode.
こうしたことから、上記LP−CVD法では、所望のア
クティブマトリソクス多結晶シリコンTFT形成用の多
結晶シリコン膜を定常的に安定して得ることは難しい。For these reasons, with the LP-CVD method, it is difficult to regularly and stably obtain a polycrystalline silicon film for forming a desired active matrix polycrystalline silicon TFT.
また、上記LP−CVD法の場合、いずれにしろ、膜堆
積温度が700℃又はそれ以上と高いため、実用的なガ
ラス板、合成樹脂フィルムといった耐熱性の低い材料を
基体に使用することができない。したがって、上記LP
−CVD法により採用に価するアクティブマトリックス
多結晶シリコンTFT形成用の多結晶シリコン膜を得る
ことができたとしても、いずれにしろかなり高価なもの
になってしまう。また、別に、半導体層たる多結晶シリ
コン膜を、分子線蒸着法により単結晶シリコン又は多結
晶シリコンを蒸着源にして10−” Torr程度の超
高真空下で400℃程度の膜堆積温度で絶縁性の透明基
体上に形成してアクティブマトリソクス多結晶シリコン
TPTを作製する提案があるが、得られるア1
クチイブマトリックス多結晶シリコンTPTは、0N1
0FF電流比が103〜104程度で、キャリア移動度
が2〜10cd/V・S程度のものであって、実用性に
乏しいものである(昭和58年(1983年)12月1
0日株式会社オーム社発行、11膜ハンドブック第62
5頁参照)。Furthermore, in the case of the above LP-CVD method, the film deposition temperature is as high as 700°C or higher, so materials with low heat resistance such as practical glass plates and synthetic resin films cannot be used for the substrate. . Therefore, the above LP
-Even if it is possible to obtain a polycrystalline silicon film for forming an active matrix polycrystalline silicon TFT that is suitable for use by the CVD method, it will be quite expensive in any case. Separately, a polycrystalline silicon film as a semiconductor layer is insulated by molecular beam evaporation using single crystal silicon or polycrystalline silicon as a deposition source under an ultra-high vacuum of about 10-” Torr at a film deposition temperature of about 400°C. There is a proposal to fabricate an active matrix polycrystalline silicon TPT by forming the active matrix polycrystalline silicon TPT on a 0N1 transparent substrate.
The 0FF current ratio is about 103 to 104, and the carrier mobility is about 2 to 10 cd/V・S, making it impractical (December 1, 1983).
Published by Ohmsha Co., Ltd., 11 Membrane Handbook No. 62
(See page 5).
本発明の主たる目的は、プラズマ生成室と成膜室とを有
する装置を使用し、前記プラズマ生成室で生威されるプ
ラズマを前記成膜室に輸送して該成膜室内に配置した基
体表面に成膜を行う従来の成膜方法における上述の問題
点を解決し、各種の半導体デバイスなどの電子デバイス
の構成材料として好適な良質の多結晶半導体膜の効率的
製造を可能にするマイクロ波プラズマCVD法による改
善された成膜方法を提供することにある。The main object of the present invention is to use an apparatus having a plasma generation chamber and a film formation chamber, to transport plasma generated in the plasma generation chamber to the film formation chamber, and to transfer the plasma generated in the plasma generation chamber to the film formation chamber so that the surface of a substrate placed in the film formation chamber can be Microwave plasma solves the above-mentioned problems in the conventional film-forming method, and enables efficient production of high-quality polycrystalline semiconductor films suitable as constituent materials for electronic devices such as various semiconductor devices. An object of the present invention is to provide an improved film forming method using the CVD method.
本発明の他の目的は、プラズマ生成室でマイクロ波エネ
ルギーを原料ガスに接触させてプラズマを生威し、生成
したプラズマをグリッド電極を介して高周波電圧をかけ
なから成膜室に輸送し、前2
記成膜室内に配置された基体載置台に高周波電圧を印加
させなから成膜を行って前記基体載置台上に配置された
絶縁性基体の表面に多結晶質の半導体膜を形成する方法
を提供することにある。Another object of the present invention is to generate plasma by bringing microwave energy into contact with a source gas in a plasma generation chamber, and transporting the generated plasma to a deposition chamber through a grid electrode without applying a high-frequency voltage. (2) Forming a polycrystalline semiconductor film on the surface of the insulating substrate placed on the substrate mounting table by forming a film without applying a high frequency voltage to the substrate mounting table arranged in the film forming chamber. The purpose is to provide a method.
本発明の更に他の目的は、プラズマ生成室でマイクロ波
エネルギーを原料ガスに接触させてプラズマを生威し、
生成したプラズマをグリッド電極を介して基体載置台の
設置された成膜室に導入し、その際前記グリッド電極と
前記基体載置台との間に所定の周波数の高周波電圧を印
加して、イオンエネルギーとイオンエネルギーの分散妻
制御し、絶縁性基体上に低温で良質の多結晶半導体膜を
形成する方法を提供することにある。Still another object of the present invention is to generate plasma by bringing microwave energy into contact with source gas in a plasma generation chamber,
The generated plasma is introduced into a film forming chamber in which a substrate mounting table is installed via a grid electrode, and at this time, a high frequency voltage of a predetermined frequency is applied between the grid electrode and the substrate mounting table to generate ion energy. The object of the present invention is to provide a method for controlling the dispersion of ion energy and forming a high-quality polycrystalline semiconductor film on an insulating substrate at low temperatures.
本発明者らは、上述した従来のマイクロ波プラズマCV
D法又はECRプラズマCVD法による多結晶質膜の形
成方法における諸問題を解決して、上記目的を達成すべ
く下述する実験を介して検討を行った。即ち、下述する
実験は、容易に入手し得る安価なガラスなどの絶縁性基
体を使用して該基体の表面に良質の多結晶半導体膜を形
成することに視点して行った。その結果、概要、プラズ
マ生成室で原料ガスをマイクロ波エネルギーと接触せし
めてプラズマを生威し、生成したプラズマを成膜室に導
入して該成膜室内に配置された絶縁性の基体上に堆積膜
を形成する際に、該絶縁性の基体を導電性の支持台上に
載置し、前記プラズマ生成室と前記支持台との間に特定
の値の高周波電圧を印加しなから成膜を行う場合、前記
絶縁性の基体に入射するイオンは、エネルギーの分散幅
の小さい好ましい状態のものに制御され、前記絶縁性基
体の表面近傍で望ましいイオンプロファイルが形成され
、これにより絶縁性の基体を使用してもその表面に良質
の多結晶半導体膜が形成される知見を得た。また本発明
者らは、前記の場合にあって、上記プラズマ生成室に磁
場を印加した場合、前記絶縁性基体の表面近傍において
、エネルギーの分散幅の小さいイオンの密度が増大し、
極めて好ましいイオンプロファイルが形成されるところ
となり、−層良質の多結晶半導体膜が前記3
4
絶縁性基体上に形成される知見を得た。The present inventors have developed the above-mentioned conventional microwave plasma CV
In order to solve the various problems in the method of forming a polycrystalline film by the D method or the ECR plasma CVD method and to achieve the above object, studies were conducted through the experiments described below. That is, the experiments described below were conducted with a view to forming a high-quality polycrystalline semiconductor film on the surface of an easily available and inexpensive insulating substrate such as glass. As a result, a plasma is produced by bringing the raw material gas into contact with microwave energy in a plasma generation chamber, and the generated plasma is introduced into a film formation chamber and applied onto an insulating substrate placed within the film formation chamber. When forming a deposited film, the insulating substrate is placed on a conductive support, and the film is formed without applying a high frequency voltage of a specific value between the plasma generation chamber and the support. When performing this, the ions incident on the insulating substrate are controlled to be in a preferable state with a small energy dispersion width, and a desirable ion profile is formed near the surface of the insulating substrate. We obtained the knowledge that a high-quality polycrystalline semiconductor film can be formed on the surface even when using a polycrystalline semiconductor film. The present inventors also discovered that in the above case, when a magnetic field is applied to the plasma generation chamber, the density of ions with a small energy dispersion increases near the surface of the insulating substrate,
It was found that a very favorable ion profile was formed and a high-quality polycrystalline semiconductor film was formed on the 34 insulating substrate.
本発明は、実験を介して得られたこれらの知見に基づい
て更なる研究を行った結果、完成するに至ったものであ
る。本発明は、下述する2つの態様を包含する。The present invention was completed as a result of further research based on these findings obtained through experiments. The present invention includes two aspects described below.
本発明のtつの態様は、下述するマイクロ波プラズマC
VD法による多結晶半導体膜(半導体膜)の形成方法に
ある。One aspect of the present invention is the microwave plasma C described below.
A method for forming a polycrystalline semiconductor film (semiconductor film) using a VD method.
即ち、マイクロ波導入手段を備えたプラズマ生成室と成
膜室とを有するマイクロ波プラズマCVD法による成膜
用装置を使用し、前記プラズマ生成室内に原料ガスを導
入し、同時に前記マイクロ波導入手段を介してマイクロ
波エネルギーを前記プラズマ生成室内に投入して放電を
生起させて前記原料ガスを分解してプラズマを生起せし
め、前記プラズマ生成室と前記成膜室との間に設けられ
た多穿孔グリノド電極を介して該プラズマを前記成膜室
内に流入せしめ、前記成膜室内に設置された導電性支持
台上に配置された絶縁性基体の表面に堆積膜を形成する
方法であって、前記堆積膜5
の形成を、前記グリノド電極と前記導電性支持台との間
に20乃至500MHzの高周波電圧を印加しながら行
うことを特徴とする良質の多結晶半導体膜の形成方法。That is, a film forming apparatus using a microwave plasma CVD method having a plasma generation chamber and a film formation chamber equipped with a microwave introduction means is used, a raw material gas is introduced into the plasma generation chamber, and at the same time the microwave introduction means is introduced. Microwave energy is injected into the plasma generation chamber through the plasma generating chamber to cause discharge to decompose the raw material gas and generate plasma, and a multi-perforated hole provided between the plasma generation chamber and the film forming chamber. A method for forming a deposited film on the surface of an insulating substrate placed on a conductive support set in the film forming chamber by causing the plasma to flow into the film forming chamber through a green electrode, the method comprising: A method for forming a high-quality polycrystalline semiconductor film, characterized in that the deposited film 5 is formed while applying a high frequency voltage of 20 to 500 MHz between the green electrode and the conductive support.
本発明の他の態様は、下述するマイクロ波プラズマCV
D法による多結晶半導体膜の形成方法にある。Another aspect of the present invention is the microwave plasma CV as described below.
A method for forming a polycrystalline semiconductor film by method D.
即ち、マイクロ波導入手段と磁場発生手段とを備えたプ
ラズマ生成室と成膜室とを有するマイクロ波プラズマC
VD法による成膜用装置を使用し、前記磁場発生手段に
より磁場を前記プラズマ生成室内に印加し、原料ガスを
導入し、同時に前記マイクロ波導入手段を介してマイク
ロ波エネルギーを前記プラズマ生成室内に投入して放電
を生起させて前記原料ガスを分解してプラズマを生成せ
しめ、前記プラズマ生成室と前記成膜室との間に設けら
れた多穿孔グリノド電極を介して該プラズマを前記成膜
室内に流入せしめ、前記成膜室内に設置された導電性支
持台上に配置された絶縁性基体の表面に堆積膜を形成す
る方法であって、前記堆6
積膜の形成を、前記グリノド電極と前記導電性支持台と
の間に20乃至500MHzの高周波電圧を印加しなが
ら行うことを特徴とする良質の多結晶半導体膜の形成方
法。That is, a microwave plasma C having a plasma generation chamber and a film forming chamber equipped with a microwave introduction means and a magnetic field generation means.
Using a film forming apparatus based on the VD method, a magnetic field is applied to the plasma generation chamber by the magnetic field generation means, raw material gas is introduced, and at the same time microwave energy is applied to the plasma generation chamber via the microwave introduction means. The raw material gas is decomposed to generate plasma by generating a discharge, and the plasma is introduced into the film forming chamber through a multi-perforated grid electrode provided between the plasma generating chamber and the film forming chamber. A method for forming a deposited film on the surface of an insulating substrate placed on a conductive support set in the film forming chamber, the method comprising: A method for forming a high quality polycrystalline semiconductor film, the method comprising: applying a high frequency voltage of 20 to 500 MHz between the film and the conductive support.
本発明によれば、成膜時の基体の温度を従来のCVD法
による多結晶半導体膜の形成方法におけるように700
℃又はそれ以上の高温に保持する必要はなく、はるかに
低い温度の400℃又はそれ以下に保持し、かつ成膜時
の内圧も超高真空にすることなくして、良質の多結晶半
導体膜を大面積基体上に均質にして均一膜厚に形成する
ことができる。また、本発明によれば、前述したように
成膜時、基体を高温に保持する必要がないことから、基
体中の不純物が遊離して形成される多結晶半導体膜中に
屏人することがない。こうしたことから、本発明によれ
ば、例えば石英ガラス板といった耐熱性の高い高価な材
料を基体として使用せずとも、実用的なガラス(ソーダ
石灰ガラス、soda−1ime gIass ) 、
合成樹脂フィルムなどの容易に入手し得る安価な材料を
基体に使用して良質の多結晶半導体膜を形成することが
できる。したがって、本発明は、多結晶半導体膜を構成
材料にした例えばTPT(Fil膜トランジスタ)とい
った半導体デバイス、太陽電池などの光電変換素子を安
価に提供することを可能にする。According to the present invention, the temperature of the substrate during film formation is lowered to 700°C as in the conventional CVD method for forming a polycrystalline semiconductor film.
There is no need to maintain the film at a high temperature of 400°C or higher, and it is possible to form a high-quality polycrystalline semiconductor film by keeping it at a much lower temperature of 400°C or lower, and without raising the internal pressure to an ultra-high vacuum during film formation. It is possible to form a homogeneous film with a uniform thickness on a large area substrate. Further, according to the present invention, as mentioned above, there is no need to hold the substrate at a high temperature during film formation, so that impurities in the substrate are not released and trapped in the polycrystalline semiconductor film that is formed. do not have. Therefore, according to the present invention, practical glass (soda-lime glass, soda-lime glass),
A high-quality polycrystalline semiconductor film can be formed using an easily available and inexpensive material such as a synthetic resin film for the substrate. Therefore, the present invention makes it possible to provide at low cost a semiconductor device such as a TPT (Fil film transistor) or a photoelectric conversion element such as a solar cell, which uses a polycrystalline semiconductor film as a constituent material.
特に、本発明によれば、従来実現することの難しかった
、アクティブマトリノクス方式の液晶デイスプレィに使
用する望ましい多結晶シリコンTPT (即ち、上述し
たアクティブマトリソクス多結晶シリコンTPT)の提
供が可能である。In particular, according to the present invention, it is possible to provide a desirable polycrystalline silicon TPT for use in an active matrix liquid crystal display (i.e., the above-mentioned active matrix polycrystalline silicon TPT), which has been difficult to realize in the past. .
即ち、本発明によれば、容易に入手し得る安価な絶縁性
の透明部材を基体に使用し、半導体層たる多結晶シリコ
ン膜を該基体上ムこ形成して、アクティブマトリソクス
多結晶シリコンTPTを作製する場合、得られるアクテ
ィブマトリソクス多結晶シリコンTPTは105オーダ
ーの望ましい0N10 F F電流比を発揮しかつ50
cn/V −S以上のキャリア移動度を発揮する望まし
いものとなる。That is, according to the present invention, an easily available and inexpensive insulating transparent member is used as a base, a polycrystalline silicon film serving as a semiconductor layer is formed on the base, and an active matrix polycrystalline silicon TPT is formed. When fabricating an active matrix polycrystalline silicon TPT, the resulting active matrix polysilicon TPT exhibits a desirable 0N10 F
It is desirable to exhibit carrier mobility of cn/V −S or higher.
以下に、本発明者らが行った実験について述べ7
8
失塘上
本実験においては、プラズマ生成室でマイクロ波放電に
より原料ガスを分解してプラズマを生威し、該プラズマ
を成膜室に導入して前記室内に配置された絶縁性基体上
に堆積膜を形成する際に、前記基体を導電性部材で構成
された支持台上に載置し、前記プラズマ生成室と前記支
持台との間に高周波電圧を印加する場合、前記絶縁性基
体の表面近傍におけるイオンのエネルギーのプロファイ
ルは如何なる状態になるかを観察した。前記観察は、印
加する高周波電圧の周波数を変化させて行った。また、
本実験においては、印加する高周波電圧の周波数に対す
る依存性を観察した。The experiments conducted by the present inventors will be described below7. When forming a deposited film on an insulating substrate placed in the chamber, the substrate is placed on a support made of a conductive member, and the plasma generation chamber and the support are connected. When a high frequency voltage was applied between the two electrodes, the state of the ion energy profile near the surface of the insulating substrate was observed. The above observation was performed by changing the frequency of the applied high-frequency voltage. Also,
In this experiment, we observed the dependence of the applied high-frequency voltage on the frequency.
本実験を行うについて、第1 (A)図に模式的に示し
た構成の装置を使用した。To carry out this experiment, an apparatus having the configuration schematically shown in FIG. 1(A) was used.
第1 (A)図において、100は発振周波数可変高周
波電源、101はコンデンサ、102はグリ、ド電圧印
加用直流電源、103は中心部にメソシュ状の加工が施
されたイオンエネルギー制御9
用電極、104は中心部にメソシュ状の加工が施された
イオン反射用グリノド電極、105はイオン収集電極、
106は電子阻止用電圧印加用直流電源、107は中心
に小孔の開いた絶縁板、108は微少電流計、109は
絶縁体、110は接地用電極、111はプラズマ生成室
、112は電磁石、113はマイクロ波導入用ヘリカル
アンテナ、114はマイクロ波導波管、115は真空容
器、116はガス導入管、117はプラズマ流、118
.119はチューナー、120は同軸型真空用ガラスで
ある。In Fig. 1 (A), 100 is a variable oscillation frequency high-frequency power supply, 101 is a capacitor, 102 is a DC power supply for applying a negative voltage, and 103 is an electrode for ion energy control 9 whose center part is processed into a mesoche shape. , 104 is an ion-reflecting green electrode with a mesoche-like process in the center, 105 is an ion-collecting electrode,
106 is a DC power supply for applying voltage for electron blocking, 107 is an insulating plate with a small hole in the center, 108 is a microammeter, 109 is an insulator, 110 is a grounding electrode, 111 is a plasma generation chamber, 112 is an electromagnet, 113 is a helical antenna for introducing microwaves, 114 is a microwave waveguide, 115 is a vacuum container, 116 is a gas introduction tube, 117 is a plasma flow, 118
.. 119 is a tuner, and 120 is a coaxial type vacuum glass.
第1 (A)図の装置では、マイクロ波導波管114が
接続されたヘリカルアンテナ113からマイクロ波が導
入されてプラズマが生成される。In the apparatus shown in FIG. 1A, microwaves are introduced from a helical antenna 113 connected to a microwave waveguide 114 to generate plasma.
プラズマ生成室111とイオンエネルギー計測部は、接
地用電極110によって分離されている。The plasma generation chamber 111 and the ion energy measurement section are separated by a grounding electrode 110.
該イオンエネルギー計測部は、主にイオン収集電極10
5、イオン反射用グリノド電極104、微少電流計10
8、電子阻止用電圧印加用直流電源106から構成され
ている。イオン反射用グリソ0
ド電極104は、ある特定の値の高エネルギーのイオン
をイオン収集電極105に導き、他のエネルギーの低い
イオンを反射させるために用いられる。イオン収集電極
105はイオン反射用グリノド電極104を通過したイ
オンを収集するために用いられる。絶縁板107とプラ
ズマ生成室111への高周波電圧の印加は、発振周波数
可変高周波電源100から、イオンエネルギー制御用電
極103と接地用電極110を介して行われる。The ion energy measuring section mainly includes the ion collecting electrode 10.
5. Glynode electrode for ion reflection 104, microcurrent meter 10
8. It is composed of a DC power supply 106 for applying an electron blocking voltage. The ion reflecting grid electrode 104 is used to guide high energy ions of a certain value to the ion collection electrode 105 and reflect other low energy ions. The ion collecting electrode 105 is used to collect ions that have passed through the ion reflecting green electrode 104. A high frequency voltage is applied to the insulating plate 107 and the plasma generation chamber 111 from the variable oscillation frequency high frequency power source 100 via the ion energy control electrode 103 and the grounding electrode 110.
電磁石112は、マイクロ波放電を安定化させ、プラズ
マの生成をより効率的にするためのものである。The electromagnet 112 is for stabilizing the microwave discharge and making plasma generation more efficient.
まず、プラズマ生成室111及び真空容器115内を不
図示の排気装置により十分に真空排気した後、ガス導入
管116を介して、原料ガスとしてのH2ガスを4 s
ecmの流量でプラズマ生成室111内に導入し、真空
容器115内を不図示の圧力コントローラーにより5m
Torrに圧力を制御した。直ちに、電磁石112に通
電し、プラズマ生成室111内に磁界を発生させた後、
不図示のマイクロ波電源より導波管114、ヘリカルア
ンテナ113を介して100Wのマイクロ波電力をプラ
ズマ生成室111内に投入し、前記気体状物質としての
H2ガスを磁界中でプラズマ化した。次に、イオン収集
電極105の電位を一50Vに設定し、グリッド電極1
04に印加する正電圧と、イオンエネルギー制御用電極
103に印加する高周波のピークtoピーク電圧V、p
を変化させ、微少電流計108によりイオン収集電極1
05に流れ込むイオン電流を計測し、該イオン電流値と
グリッド電極に印加した電圧値から、イオンエネルギー
プロファイルを計算して求めた。First, after thoroughly evacuating the inside of the plasma generation chamber 111 and the vacuum container 115 using an evacuation device (not shown), H2 gas as a raw material gas is introduced through the gas introduction pipe 116 for 4 seconds.
ecm into the plasma generation chamber 111, and the inside of the vacuum vessel 115 is controlled at a pressure controller (not shown) to control the
The pressure was controlled at Torr. Immediately, after energizing the electromagnet 112 and generating a magnetic field within the plasma generation chamber 111,
A microwave power of 100 W was input into the plasma generation chamber 111 from a microwave power source (not shown) through the waveguide 114 and the helical antenna 113, and the H2 gas as the gaseous substance was turned into plasma in the magnetic field. Next, the potential of the ion collecting electrode 105 is set to -50V, and the grid electrode 1
04 and the high frequency peak-to-peak voltage V,p applied to the ion energy control electrode 103.
is changed, and the ion collecting electrode 1 is measured by the microcurrent meter 108.
The ion current flowing into the grid electrode was measured, and the ion energy profile was calculated from the ion current value and the voltage value applied to the grid electrode.
イオンエネルギー制御用電極103に印加する高周波の
周波数を40.7MHz 、13.56MHz 。The frequencies of the high frequency waves applied to the ion energy control electrode 103 are 40.7 MHz and 13.56 MHz.
25MH2,20MHzにした場合に計測されたイオン
プロファイルを、それぞれ、第2(A)図、第2(B)
図、第2(C)図、第2(D)図に示した。The ion profiles measured when setting the frequency to 25MHz and 20MHz are shown in Figure 2 (A) and Figure 2 (B), respectively.
2(C) and 2(D).
犬壓」31L果至り誓枦景1嵯
第2(A)図、第2(B)図、第2(C)図、1
2
第2 (D)図に示す結果から、以下のことが判明した
。印加する高周波電圧の周波数が増すにつれてイオンの
エネルギーピークがシャープにな・つている。第2(A
)図と第2(B)図を比較すると、印加する高周波の周
波数が13.56MHzの場合には計測されるイオンエ
ネルギーの分散が大きく、特に、印加する高周波のピー
ク toピーク電圧Vl’−I’を40Vに高めると、
複数のエネルギーピークが現れ、イオンエネルギーの分
散も更に大きくなっている。これに幻して40.7MH
zの場合には、イオンのエネルギーピークはシャープで
、Vp、、pが40Vの場合でもエネルギーピークは単
一である。From the results shown in Figure 2 (A), Figure 2 (B), Figure 2 (C), and Figure 1 2 (D), the following was found. did. As the frequency of the applied high-frequency voltage increases, the energy peak of the ions becomes sharper. Second (A
) and Figure 2(B), when the frequency of the applied high frequency is 13.56 MHz, the dispersion of the measured ion energy is large, and in particular, the peak to peak voltage Vl'-I of the applied high frequency is large. When ' is increased to 40V,
Multiple energy peaks appear, and the dispersion of ion energies becomes even larger. Imagining this, 40.7MH
In the case of z, the energy peak of the ion is sharp, and even when Vp, , p is 40V, the energy peak is single.
これらの事実は、薄膜堆積プロセスにおいて、導電性支
持台に高周波電圧を印加して絶縁基体への入射イオンの
エネルギーを制御しようとする場合、印加する高周波の
周波数を適性化することによって、イオンのエネルギー
ピークが単一で、かつイオンのエネルギーピークがシャ
ープな条件が設定できることを示唆している。このこと
は、堆3
積反応における副反応に由来するイオンの分散を抑える
ことを意味するものである。These facts indicate that when attempting to control the energy of ions incident on an insulating substrate by applying a high-frequency voltage to a conductive support in a thin film deposition process, it is possible to control the energy of ions by optimizing the frequency of the applied high-frequency voltage. This suggests that conditions can be set where the energy peak is single and the ion energy peak is sharp. This means that the dispersion of ions resulting from side reactions in the deposition reaction is suppressed.
大狼業
本実験では、磁場の絶縁基体に入射するイオンのエネル
ギープロファイルへの影響について調べた。本実験では
、第1(A)図の装置に加えて第1(B)図の装置を使
用した。第1 (A)図と第1(B)図の装置の基本構
成は同しで、異なる点は、第1 (B)図において、イ
オンエネルギーの計測部が、プラズマ流117の中心軸
、即ち電磁石によって発生される磁場方向と垂直の方向
に設けられている点である。第1 (B)図において
第1(A>図の場合と同し構成部分は同一の符号で示し
た。本実験では下達する2つの実験を行った。In this experiment, we investigated the effect of a magnetic field on the energy profile of ions incident on an insulating substrate. In this experiment, the apparatus shown in FIG. 1(B) was used in addition to the apparatus shown in FIG. 1(A). The basic configurations of the devices shown in FIG. 1(A) and FIG. 1(B) are the same; the difference is that in FIG. 1(B), the ion energy measurement unit This point is located perpendicular to the direction of the magnetic field generated by the electromagnet. In Figure 1 (B), the same components as in Figure 1 (A>) are indicated by the same symbols. In this experiment, two experiments were conducted.
まず、第1 (B)図の装置を用いて、実験1の場合と
同様の方法で、磁場に垂直に入射するイオンエネルギー
プロファイルを計測した。計測結果は実験1はど高周波
電圧印加の効果は顕著に現れなかった。First, the energy profile of ions incident perpendicular to the magnetic field was measured in the same manner as in Experiment 1 using the apparatus shown in FIG. 1(B). As for the measurement results, in Experiment 1, the effect of high frequency voltage application was not noticeable.
次に、第1(A)図と第1(B)図の装置にお4
いて、ともに磁場を印加しないで、実験1と同様の方法
で、周波数40.7MHzの高周波電圧を印加した場合
のイオンエネルギープロファイルを測定して、第2(E
)図と第2(F)図にグラフ化して示した。Next, in the apparatuses shown in Figures 1(A) and 1(B), we applied a high-frequency voltage with a frequency of 40.7 MHz in the same manner as in Experiment 1 without applying a magnetic field. The ion energy profile is measured and the second (E
) and Fig. 2(F).
実験2の結果に づく考察
実験2で磁場に対して垂直な方向に高周波電圧を印加し
た場合に実験1はと顕著な効果が現れなかったことは、
以下のように説明される。即ち、イオン制御電極103
に印加される電場をE、磁束密度をBとすると、イオン
電流計測部がプラズマ流117の中心軸に平行な場合は
電場Eと磁界が直交し、荷電粒子はEXEのドリフトを
する。Discussion based on the results of Experiment 2 The fact that in Experiment 2, when a high-frequency voltage was applied in the direction perpendicular to the magnetic field, no significant effect appeared compared to Experiment 1 is that
It is explained as follows. That is, the ion control electrode 103
Assuming that the electric field applied to is E and the magnetic flux density is B, when the ion current measurement section is parallel to the central axis of the plasma flow 117, the electric field E and the magnetic field are perpendicular to each other, and the charged particles drift EXE.
つまり、電場と磁場に垂直なイオンエネルギー制御用電
極に平行な方向にドリフトする。このため、イオン電流
計測部を磁場(プラズマ流の中心軸)に平行に配置した
場合は、垂直に配置した場合はど電場印加の効果が少な
かったと説明づけられる。In other words, it drifts in a direction parallel to the ion energy control electrode, which is perpendicular to the electric and magnetic fields. For this reason, it can be explained that when the ion current measuring section was arranged parallel to the magnetic field (the central axis of the plasma flow), the effect of applying the electric field was smaller than when it was arranged perpendicularly.
第2(E)図と第2(F〉図の比較では、プラズマ流に
対して平行に入射するイオンエネルギープロファイルと
垂直に入射するイオンエネルギープロファイルではほと
んど違いが認められなかったものの、高周波電圧印加の
周波数の効果は磁場を印加した場合と同様に認められた
。これらのことから、次のことが判明した。Comparison of Figure 2 (E) and Figure 2 (F) shows that there is almost no difference between the energy profile of ions incident parallel to the plasma flow and the energy profile of ions incident perpendicularly to the plasma flow. The effect of the frequency was observed in the same way as when a magnetic field was applied.From these results, the following was clarified.
即ち、(i)イオンのエネルギーを制御するための高周
波電圧の印加力向は磁場が存在する場合は、磁場と垂直
な方向の方が効果的である、(ii)m場が存在しない
場合には、高周波電圧の印加方向は限定されない、そし
て、(iii )イオンエネルギーを制御してプラズマ
処理を行う場合、有磁場では磁場方向と垂直に試料を設
置することがより好ましい。That is, (i) when a magnetic field exists, it is more effective to apply a high-frequency voltage in the direction perpendicular to the magnetic field to control the energy of ions; (ii) when no m field exists, (iii) When performing plasma treatment by controlling ion energy, it is more preferable to place the sample perpendicular to the direction of the magnetic field in a magnetic field.
案駐主
実験3では、イオンのエネルギー分散を制御するための
高周波電圧の印加が、どの周波数帯域から効果的に効く
かを調べた。In the main experiment 3, we investigated in which frequency range the application of high-frequency voltage to control the energy dispersion of ions is effective.
第1 (A)図に示したイオンエネルギー測定装置を用
いて、プラズマ生成条件は実験1と同様とし、イオンエ
ネルギー制御用電極103に印加す5
6
る高周波のピーク toピーク電圧は一定とし、周波数
を種々変化させた場合のイオンエネルギーのピーク値E
H(eV)に対するイオンエネルギーの半値幅ΔEH(
eV)の比(ΔEM / EM )と印加する周波数f
(MHz)との関係を求め、第2(G)図に示した。Using the ion energy measuring device shown in FIG. The peak value of ion energy E when changing variously
Half width of ion energy ΔEH (
eV) and the applied frequency f
(MHz) and is shown in FIG. 2(G).
3の に づく 、
第2(G)図では、印加する高周波電圧の周波数が20
MHzのあたりから、ΔEH/E、が急峻に低下し、イ
オンのエネルギー分散が小さくなってくることを示して
いる。しかし、実験1の第2(D)図からV、、が大き
い場合に周波数20MHzではイオンのエネルギーピー
クが単一でないことから、入射するイオンのエネルギー
の分散を小さくするには、より好ましくは第2(G)図
においてΔEo / E 、4≦0.5の関係を満たす
25MH2以上の周波数の高周波電圧を印加するのがよ
いことがわかった。Based on Section 3, in Figure 2 (G), the frequency of the applied high-frequency voltage is 20
From around MHz, ΔEH/E drops sharply, indicating that the energy dispersion of ions becomes smaller. However, from Figure 2 (D) of Experiment 1, when V is large, the ion energy peak is not single at a frequency of 20 MHz. In Fig. 2(G), it was found that it is preferable to apply a high frequency voltage with a frequency of 25 MH2 or more that satisfies the relationship ΔEo/E, 4≦0.5.
大狼土
実際のマイクロ波放電を用いた薄膜堆積では、7
再現性よく均一な堆積膜が得られる放電が安定した条件
でなければならない。実験4では、プラズマを生成する
ためのマイクロ波の周波数を2.45GHzを一定とし
て、印加する高周波電圧の電圧を一定にして、周波数を
変えて、放電の安定性を調べた。第1 (A)図に示し
た装置を使用して、プラズマ生成用の原料ガスとして、
H2及びH2とArとの混合ガスを用い、イオンエネル
ギー制御用高周波電圧の印加周波数に対して、放電のち
らつき、マイクロ波の反射電力、放電維持のための最小
電力、及びイオンのエネルギーピークのシャープさに関
して評価を行った。高周波電圧の周波数がマイクロ波の
2.45GHzの周波数域に近づくにつれ、相互干渉す
るためか、放電が不安定になり、イオンエネルギープロ
ファイルも安定に測定することができなくなった。評価
結果は第1表に示した。In actual thin film deposition using microwave discharge, conditions must be stable for the discharge to yield a uniformly deposited film with good reproducibility. In Experiment 4, the frequency of the microwave for generating plasma was kept constant at 2.45 GHz, the voltage of the applied high-frequency voltage was kept constant, and the frequency was varied to examine the stability of discharge. Using the apparatus shown in Figure 1 (A), as a raw material gas for plasma generation,
Using H2 and a mixed gas of H2 and Ar, the flickering of the discharge, the reflected power of the microwave, the minimum power for maintaining the discharge, and the sharpness of the ion energy peak are controlled by the applied frequency of the high-frequency voltage for ion energy control. An evaluation was made regarding the As the frequency of the high-frequency voltage approached the 2.45 GHz frequency range of microwaves, the discharge became unstable, probably due to mutual interference, and the ion energy profile could no longer be measured stably. The evaluation results are shown in Table 1.
験4の8+−果に づく考察
第1表の結果と、−船釣に堆積膜形成用原料ガスを用い
た場合には、H2やArの場合より、お8
おむね放電は安定する傾向にあることから、H2とAr
を用いた放電試験で放電安定性を評価できる。評価の結
果、イオンエネルギー制御用の高周波電界の印加周波数
の上限は、プラズマ生成に用いるマイクロ波の周波数が
2.45GHzである場合には、マイクロ波放電に影響
を与えない周波数が好ましく、500MHz以下である
ことが望ましく、より好ましくは100MH’2以下で
あることが望ましいことがわかった。Discussion based on the 8+- results of Experiment 4 The results in Table 1 and - When the raw material gas for forming a deposited film is used for boat fishing, the discharge tends to be generally more stable than in the case of H2 or Ar. For some reason, H2 and Ar
Discharge stability can be evaluated by a discharge test using As a result of the evaluation, when the frequency of the microwave used for plasma generation is 2.45 GHz, the upper limit of the applied frequency of the high-frequency electric field for ion energy control is preferably a frequency that does not affect the microwave discharge, and is 500 MHz or less. It was found that it is desirable that it is, and more preferably that it is 100 MH'2 or less.
酸1 至4の についての線入的考察実験1乃至実験
4の実験結果より、H2(実験4ではH2とAr)をプ
ラズマ生成用ガスに用いた場合、2.45GHzのマイ
クロ波放電にまり生威されるプラズマ中のイオンのエネ
ルギーの分散を制御するについて、好適な支持台への高
周波電圧の印加周波数は、好ましくは20MHz乃至5
00MHzであり、最適には2’5MH2乃至100M
Hzであることが判明した。Linear consideration of acids 1 to 4 From the experimental results of Experiments 1 to 4, when H2 (H2 and Ar in Experiment 4) is used as the plasma generation gas, there is no interference with the 2.45 GHz microwave discharge. In order to control the energy dispersion of the ions in the plasma, the frequency of application of the high-frequency voltage to the suitable support is preferably between 20 MHz and 5 MHz.
00MHz, optimally 2'5MH2 to 100M
It turned out to be Hz.
実験1乃至実験4では、イオンエネルギーを安定乙こ測
定するために、イオン収集電極に堆積膜が形成しないガ
スであるH2あるいはArを使用した。しかし、実際の
薄膜堆積では、堆積膜形成用の原料ガスを使用するので
、次に、マイクロ波プラズマ堆積方法において、実験1
乃至実験4で得られた結果の有効性を確認するための下
達する実験を行った。In Experiments 1 to 4, in order to stably measure ion energy, H2 or Ar, which is a gas that does not form a deposited film on the ion collection electrode, was used. However, in actual thin film deposition, a raw material gas for forming the deposited film is used, so next, in the microwave plasma deposition method, Experiment 1
Further experiments were conducted to confirm the validity of the results obtained in Experiments 4 to 4.
大埃Σ
本発明者らは、堆積用の原料ガスとしてシラン(SiH
4)ガスを使用し、2.45GHzのマイクロ波放電に
よりプラズマを生威し、プラズマ生成室と導電性試料台
間に高周波電圧を印加して、該試料台に配置した絶縁性
基体上に、前記プラズマ中のイオンを引き出して、シリ
コン薄膜を形成する実験を行い、印加する高周波電圧の
周波数の結晶性に及ぼす影響を調べた。この堆積実験を
行うための装置としては、第7図に模式的に示したマイ
クロ波プラズマ堆積装置を使用した。第7図の装置は、
第6図の装置のイオンエネルギー制御用直流電源600
の代わりにインピーダンス整合回路714を有する周波
数可変の高周波電源7009
0
を新たに設けている。第7図において、701はプラズ
マ生成室、702は成膜室、703はマイクロ波導入窓
、704はマイクロ波導波管、705と706はガス導
入管、707はプラズマ流、708は導電性支持台、7
09は磁場発生装置、710は水冷配管、711はグリ
ノド電極、712は絶縁体、713は絶縁性基体である
。Large dust Σ The present inventors used silane (SiH) as a raw material gas for deposition.
4) Using gas, generate plasma by microwave discharge at 2.45 GHz, apply a high frequency voltage between the plasma generation chamber and the conductive sample stage, and place it on the insulating substrate placed on the sample stage. An experiment was conducted to extract ions from the plasma to form a silicon thin film, and the effect of the frequency of the applied high-frequency voltage on the crystallinity was investigated. As an apparatus for conducting this deposition experiment, a microwave plasma deposition apparatus schematically shown in FIG. 7 was used. The device in Figure 7 is
DC power supply 600 for controlling ion energy of the device shown in FIG.
Instead, a variable frequency high frequency power source 7009 0 having an impedance matching circuit 714 is newly provided. In FIG. 7, 701 is a plasma generation chamber, 702 is a film formation chamber, 703 is a microwave introduction window, 704 is a microwave waveguide, 705 and 706 are gas introduction tubes, 707 is a plasma flow, and 708 is a conductive support ,7
09 is a magnetic field generator, 710 is a water cooling pipe, 711 is a green electrode, 712 is an insulator, and 713 is an insulating substrate.
プラズマ生成室701と成膜室702は絶縁体712に
よって絶縁されている。マイクロ波導波管704は不図
示のマイクロ波発振器と接続されており、マイクロ波発
振器から発振されたマイクロ波は導波管704中を伝導
し、石英などの材質からなるマイクロ波導入窓からプラ
ズマ生成室に導入され、ガス導入管705あるいは70
6から導入された原料ガスをプラズマ化する。このとき
709の磁場発生装置で磁場をプラズマ生成室に印加し
た場合には磁場の影響で放電は安定に維持され、しかも
、高密度のプラズマを効率的に発生することができる。The plasma generation chamber 701 and the film formation chamber 702 are insulated by an insulator 712. The microwave waveguide 704 is connected to a microwave oscillator (not shown), and the microwaves oscillated from the microwave oscillator are transmitted through the waveguide 704 and generate plasma through a microwave introduction window made of a material such as quartz. A gas introduction pipe 705 or 70 is introduced into the chamber.
The raw material gas introduced from step 6 is turned into plasma. At this time, when a magnetic field is applied to the plasma generation chamber by the magnetic field generator 709, the discharge is maintained stably due to the influence of the magnetic field, and high-density plasma can be efficiently generated.
水冷配管710は磁場発生装置の加熱を防止して、磁場
を安定に発生させるた1
めに設けられている。711の接地電極はメノシュ状の
良導体材から構成されており、プラズマ生成室内壁に接
続され、接地されている。The water cooling pipe 710 is provided to prevent the magnetic field generating device from heating and to stably generate a magnetic field. The ground electrode 711 is made of a highly conductive material in the form of a menosh, and is connected to the inner wall of the plasma generation chamber and grounded.
高周波電圧は、高周波型m7ooから発生し、整合回路
714を介して堆積室709内に設けられた導電性支持
台70Bに印加される。プラズマ生成室701で生成さ
れたプラズマ中のイオンはグリノド電極711と導電性
支持台708間に印加された高周波電圧によってエネル
ギーを制御されて引き出され、絶縁性基体上に薄膜を形
成する。The high frequency voltage is generated from the high frequency type m7oo and is applied to the conductive support base 70B provided in the deposition chamber 709 via the matching circuit 714. Ions in the plasma generated in the plasma generation chamber 701 are extracted with energy controlled by a high frequency voltage applied between the grid electrode 711 and the conductive support 708, and form a thin film on the insulating substrate.
導電性支持台708には不図示のヒーターが内蔵されて
おり、導電性支持台上に配置した絶縁性基体の温度を制
御することができる。The conductive support 708 has a built-in heater (not shown), and can control the temperature of the insulating substrate placed on the conductive support.
実験5では絶縁性基体として石英ガラス基板を用い、基
板温度を400°Cに制御し、成膜室702は、図示し
ていない真空ポンプで10−7T orrの圧力まで排
気した後、ガス導入管705よりSiH4ガスを4 s
ecmの流量で導入し、堆積室を3 X 10−5To
rrに制御して、磁場発生装置709で磁場をプラズマ
生成室に印加し、高周波2
電源700より導電性支持台708に高周波電圧を印加
して、マイクロ波を300W投入して、定の時間成膜を
行った。印加する高周波電圧の周波数を13.56MH
z 、 40MHz 、 100MHzに印加電圧を
Ovから600Vまで変化させ、上記方法である石英ガ
ラス基板上にシリコン薄膜をそれぞれ形成した。In Experiment 5, a quartz glass substrate was used as the insulating substrate, the substrate temperature was controlled at 400°C, and the film forming chamber 702 was evacuated to a pressure of 10-7 Torr using a vacuum pump (not shown), and then the gas introduction tube was 705 for 4 s of SiH4 gas
ecm, and the deposition chamber was heated to 3 x 10-5 To
rr, a magnetic field is applied to the plasma generation chamber by the magnetic field generator 709, a high frequency voltage is applied from the high frequency 2 power source 700 to the conductive support base 708, and 300 W of microwave is applied to generate the plasma for a certain period of time. membrane was performed. The frequency of the high frequency voltage to be applied is 13.56MH
A silicon thin film was formed on a quartz glass substrate using the method described above by varying the applied voltage from Ov to 600V at 100 MHz, 40 MHz, and 100 MHz.
これ等のシリコン薄膜に就いて、RHEED(Refl
ective High Energy E Ie
ctronD 1ffraction) (反射形高速
電子線回折)によって得られたパターンにより、結晶性
を評価した。Regarding these silicon thin films, RHEED (Refl
active High Energy E Ie
Crystallinity was evaluated based on a pattern obtained by ctronD 1fraction (reflection high-speed electron diffraction).
RHEED観察は、日本電子製JEM−100SX型電
子顕微鏡にて行った。RHEEDの観察結果による評価
を定性的に第3(A)図に示した。RHEED observation was performed using a JEM-100SX model electron microscope manufactured by JEOL. The evaluation based on the observation results of RHEED is qualitatively shown in FIG. 3(A).
RHEEDパターンは堆積膜の結晶性が非晶質から、多
結晶、単結晶と近づくにつれ、ハローからリング、スポ
フト、ストリークパターンになる。The RHEED pattern changes from a halo to a ring, spot, and streak pattern as the crystallinity of the deposited film approaches from amorphous to polycrystalline to single crystal.
RHEEDパターンによる評価はハローパターンとスト
リークパターンの間を10段階程度に分類して行った。Evaluation using the RHEED pattern was performed by classifying the halo pattern and streak pattern into approximately 10 levels.
第3 (A)図中の○印は比較のため直流電圧を印加し
た場合のものである。The ○ marks in Figure 3 (A) are for the case where a DC voltage was applied for comparison.
た。Ta.
(1)試料台に直流電圧を印加した場合に比べて高周波
電圧を印加した場合の方が、より結晶化しやすく、実験
lの結果を反映して、高周波電圧の周波数が高い方が、
結晶性がよりよくなっている。また周波数による違いも
実験3の結果を反映している。(1) Crystallization is easier when a high-frequency voltage is applied to the sample stage than when a DC voltage is applied, and reflecting the results of Experiment 1, the higher the frequency of the high-frequency voltage, the
Better crystallinity. Furthermore, the differences due to frequency also reflect the results of Experiment 3.
(2)支持台に印加する高周波電圧の印加電圧が、高過
ぎる場合には、イオン衝撃が大きいためか、結晶性は低
下している。石英基板上に結晶を得るには、温度や内圧
の条件などによっても多少異なってくるが、100乃至
500Vの範囲の印加電圧が適していることを示してい
る。(2) If the high frequency voltage applied to the support is too high, the crystallinity decreases, probably due to large ion bombardment. The results show that an applied voltage in the range of 100 to 500 V is suitable for obtaining crystals on a quartz substrate, although this varies somewhat depending on conditions such as temperature and internal pressure.
実墾亙
実験6では結晶化における内圧の影響を見るために実験
5の実験において、導電性支持台への印加電圧を200
V一定にし、成膜室の内圧を変化4
させて形成されるシリコン薄膜における結晶性をRHE
EDで評価した。この場合も、高周波電圧の周波数を1
3.56MHz、40MHz 100MHzと変えて
実験を行った。In Experiment 6, in order to examine the effect of internal pressure on crystallization, in Experiment 5, the voltage applied to the conductive support was set to 200
The crystallinity of the silicon thin film formed by keeping V constant and changing the internal pressure of the film forming chamber is determined by RHE.
Evaluation was made by ED. In this case as well, the frequency of the high frequency voltage is set to 1
Experiments were conducted with the frequencies changed to 3.56 MHz, 40 MHz, and 100 MHz.
実験の操作手順としては実験5と同様な方法で行った。The operating procedure for the experiment was the same as in Experiment 5.
RHEEDによる定性的な評価の結果を第3 (B)図
に示した。The results of the qualitative evaluation by RHEED are shown in Figure 3 (B).
酸6の士果に づく考察
第3(B)図の結果から、試料台に高周波電圧を印加し
て実験6の実験条件で石英基板上にシリコン薄膜を形成
する場合、5 X 10−3Torr以下で結晶化しや
すく、印加する高周波電圧の周波数を増加させることで
結晶性がさらに向上することが判明した。実験6ではI
O−’Torr以下の圧力での実験が行われていない
が、これはガス密度が小さ過ぎるため放電を生起し番こ
くいためである。Discussion based on the results of acid 6 From the results shown in Figure 3 (B), when applying a high frequency voltage to the sample stage and forming a silicon thin film on a quartz substrate under the experimental conditions of Experiment 6, the pressure is 5 X 10-3 Torr or less. It was found that crystallinity can be further improved by increasing the frequency of the applied high-frequency voltage. In experiment 6, I
Experiments have not been conducted at pressures below O-'Torr, because the gas density is too small to cause electrical discharge.
大鼓1
実験7では基板温度の結晶化に与える影響を見るために
実験5の実験において、試料台に印加す5
る高周波電圧の周波数を40MHzに固定して、印加電
圧が200Vの場合に基板温度を変えて形成されたシリ
コン薄膜の結晶性をRHEEDにて評価し、定性的な評
価結果を第3(C〉図に示した。Otsuzumi 1 In Experiment 7, in order to examine the effect of substrate temperature on crystallization, in Experiment 5, the frequency of the high-frequency voltage applied to the sample stage was fixed at 40 MHz, and when the applied voltage was 200 V, the substrate temperature The crystallinity of the silicon thin film formed by changing the crystallinity was evaluated by RHEED, and the qualitative evaluation results are shown in Fig. 3 (C).
更には、高周波電圧の周波数は40MHzのままで、印
加電圧を300Vにして基板温度を変えて得られたシリ
コン薄膜を、X線回折で分析し、結晶粒径を5herr
erの式より求めた。基板温度に対する結晶粒径をグラ
フ化して、第3 (D)図に示した。Furthermore, while the frequency of the high-frequency voltage remained at 40 MHz, the silicon thin film obtained by changing the substrate temperature by changing the applied voltage to 300 V was analyzed by X-ray diffraction, and the crystal grain size was determined to be 5 herr.
It was determined from the formula of er. A graph of crystal grain size versus substrate temperature is shown in FIG. 3(D).
酸7の結 に づく考察
第3(C)図と第3(D)図の結果から、基板温度20
0℃以上400℃以下の範囲においても結晶化し、基板
温度の増加に伴って結晶粒径も増大していることが明ら
かになった。Discussion based on the results of acid 7 From the results in Figures 3 (C) and 3 (D), it is clear that the substrate temperature is 20
It was revealed that crystallization occurred even in the range of 0° C. to 400° C., and the crystal grain size increased as the substrate temperature increased.
5 至 酸7の 果についての綜合的考察実験5.6及
び7の結果をまとめると、薄膜堆積用原料ガスをプラズ
マ生成室に導入し、マイクロ波放電によりプラズマを生
成して、プラズマ生6
底室と導電性支持台間に高周波電圧を印加し、前記導電
性支持台上に配置した絶縁性基体上に前記プラズマ中の
イオンを引き出して、堆積膜を実際に形成した場合でも
、実験1乃至実験4までの基礎的実験結果を反映した結
果が得られている。即ち、多結晶薄膜を絶縁基体に形成
する場合、試料台に直流電圧を印加するより、高周波電
圧を印加する方が、結晶性の高い膜が得られることが判
明した。周波数の高い高周波電圧を使用することにより
、25乃至100MHzの範囲でさらに結晶性が増すこ
とも確認できた。5. Comprehensive consideration of the results of experiments 5.6 and 7. To summarize the results of experiments 5.6 and 7, the raw material gas for thin film deposition is introduced into the plasma generation chamber, plasma is generated by microwave discharge, and plasma generation is performed. Even if a deposited film was actually formed by applying a high-frequency voltage between the chamber and the conductive support to draw out the ions in the plasma onto the insulating substrate placed on the conductive support, Experiment 1 to The results reflect the basic experimental results up to Experiment 4. That is, it has been found that when forming a polycrystalline thin film on an insulating substrate, a film with higher crystallinity can be obtained by applying a high frequency voltage to the sample stage rather than by applying a DC voltage. It was also confirmed that crystallinity was further increased in the range of 25 to 100 MHz by using a high frequency voltage.
新たに高周波電圧の印加の効果が著しく現れるのは内圧
が5 X 10−”Torr以下であることもわかった
。また、結晶化は200℃以上の基板温度で起き、結晶
性を高めるには、高周波電圧の印加電圧を100乃至5
00Vの範囲に制御することも重要であることが見い出
された。It has also been newly discovered that the effect of applying a high-frequency voltage becomes noticeable when the internal pressure is below 5 x 10-'' Torr.Also, crystallization occurs at a substrate temperature of 200°C or above, and in order to improve crystallinity, The applied voltage of the high frequency voltage is 100 to 5.
It has been found that it is also important to control the voltage within the range of 00V.
以上の実験1乃至実験7の結果から、次のことが判明し
た。From the results of Experiments 1 to 7 above, the following was found.
堆積膜形成用原料ガスをマイクロ波放電により、プラズ
マ生成室でプラズマを生威し、プラズマ室出口に設けら
れたグリノド電極と堆積室内に設けられた導電性支持台
間に周波数20乃至500MHzの高周波電圧を印加す
ることでプラズマ中のイオンのエネルギー分散を低く抑
え、さらに該印加電圧を100乃至500Vの範囲に制
御し、堆積室内圧を1×10−’乃至5 X 10−T
orrに制御した条件で堆積膜を形成する場合には、基
板温度200乃至400℃で、ガラスなどの絶縁性基体
上に結晶性の良い多結晶半導体薄膜が形成される。また
、マイクロ波放電を安定化させ、高効率にプラズマを生
成させるために、プラズマ生成室ムこ磁場を印加する場
合には、磁場方向に対して垂直に絶縁基体を配置し、高
周波電圧をグリノド電極と導電性支持台との間に印加し
た方が、前記絶縁基体に入射するイオンのエネルギーを
効果的に制御できる。Plasma is generated in a plasma generation chamber using the raw material gas for deposited film formation by microwave discharge, and a high frequency of 20 to 500 MHz is generated between the green electrode provided at the exit of the plasma chamber and the conductive support provided in the deposition chamber. By applying a voltage, the energy dispersion of ions in the plasma is kept low, and the applied voltage is further controlled in the range of 100 to 500 V, and the pressure in the deposition chamber is set to 1 x 10-' to 5 x 10-T.
When a deposited film is formed under controlled conditions, a polycrystalline semiconductor thin film with good crystallinity is formed on an insulating substrate such as glass at a substrate temperature of 200 to 400°C. In addition, in order to stabilize microwave discharge and generate plasma with high efficiency, when applying a magnetic field in the plasma generation chamber, an insulating substrate is placed perpendicular to the direction of the magnetic field, and the high-frequency voltage is applied to the grid. The energy of ions incident on the insulating substrate can be more effectively controlled by applying it between the electrode and the conductive support.
本発明は上述した実験の結果から判明した事実に基づい
て完成に至ったものであり、本発明により提供されるマ
イクロ波プラズマCVD法による7
8
多結晶半導体膜の形成方法は下達する構成を骨子とする
ものである。The present invention has been completed based on the facts found from the results of the experiments described above, and the method for forming a 78 polycrystalline semiconductor film by the microwave plasma CVD method provided by the present invention is based on the following configuration. That is.
即ち、マイクロ波導入手段を備えたプラズマ生成室と成
膜室を有する成膜用装置を使用し、前記プラズマ生成室
に原料ガスを導入し、マイクロ波導入手段を介して、前
記プラズマ生成室にマイクロ波エネルギーを投入して放
電を生起し、前記原料ガスを分解しプラズマを生成し、
前記プラズマ生成室と前記成膜室との間に設けられた多
穿孔グリノド電極を介して、該プラズマを前記成膜室内
に注入し、前記成膜室内に設けられた導電性支持台上に
配置した絶縁性基体の表面に堆積膜を形成する方法であ
って、前記グリノド電極と前記導電性支持台との間に、
好ましくは20乃至500MHzの範囲、より好ましく
は25乃至100MHzの範囲の周波数の高周波電圧を
好ましくは100乃至500■の範囲に制御して印加し
、多結晶半導体膜を形成することを特徴とする。That is, a film forming apparatus having a plasma generation chamber and a film forming chamber equipped with a microwave introducing means is used, a raw material gas is introduced into the plasma generating chamber, and a source gas is introduced into the plasma generating chamber through the microwave introducing means. Injecting microwave energy to generate an electric discharge to decompose the raw material gas and generate plasma;
The plasma is injected into the film forming chamber through a multi-perforated grid electrode provided between the plasma generation chamber and the film forming chamber, and placed on a conductive support provided within the film forming chamber. A method for forming a deposited film on a surface of an insulating substrate, comprising: between the green electrode and the conductive support;
A polycrystalline semiconductor film is formed by applying a high frequency voltage preferably in the range of 20 to 500 MHz, more preferably in the range of 25 to 100 MHz, preferably in a controlled range of 100 to 500 MHz.
本発明の方法において、マイクロ波放電をより9
安定に生起し、高効率にプラズマを生成するために、前
記プラズマ生成室に磁場発生手段により磁場を印加して
もよい。該磁場が前記絶縁性基体表面まで及ぶ場合には
、前記磁場方向と、前記高周波電圧を印加することによ
って形成される電場方向が、おおむね一致するように前
記導電性試料台を設置し、前記絶縁性基体表面を該電場
方向とほぼ垂直になるように配置することが、前記高周
波電圧の印加をより効果的なものにするには望ましい。In the method of the present invention, a magnetic field may be applied to the plasma generation chamber by a magnetic field generating means in order to generate microwave discharge more stably and generate plasma with high efficiency. When the magnetic field extends to the surface of the insulating substrate, the conductive sample stage is installed so that the direction of the magnetic field and the direction of the electric field formed by applying the high-frequency voltage roughly match, and In order to make the application of the high frequency voltage more effective, it is desirable to arrange the surface of the magnetic substrate so as to be substantially perpendicular to the direction of the electric field.
本発明の方法において、磁場を印加しない場合には、前
記高周波電圧の印加の効果をより効率的に発揮させるた
めに、前記絶縁性基体を前記高周波電圧の印加によって
形成される電場方向に対して垂直に配置することが望ま
しい。プラズマを安定に生成させるために印加する磁場
強度は200乃至2000ガウスで、より好ましくは6
00乃至1000ガウスであり、プラズマ生成室中に電
子サイクロトロン共鳴が生しる磁場をつくることが望ま
しい。In the method of the present invention, when no magnetic field is applied, in order to more efficiently exhibit the effect of the application of the high frequency voltage, the insulating substrate is moved in the direction of the electric field formed by the application of the high frequency voltage. Preferably placed vertically. The magnetic field strength applied to stably generate plasma is 200 to 2000 Gauss, more preferably 6 Gauss.
00 to 1000 Gauss, and it is desirable to create a magnetic field in which electron cyclotron resonance occurs in the plasma generation chamber.
0
本発明において、磁場を印加する場合は、高真空領域に
おいても放電を安定に維持することができるので、この
場合の成膜室の圧力は好ましくは1×10−’乃至5
X 10−3Torrである。磁場を印加しない場合の
好ましい成膜室の圧力は1×10−4乃至5 X 10
−3Torrである。0 In the present invention, when applying a magnetic field, the discharge can be stably maintained even in a high vacuum region, so the pressure in the film forming chamber in this case is preferably 1 x 10-' to 5.
X 10-3 Torr. The preferred pressure in the film forming chamber when no magnetic field is applied is 1 x 10-4 to 5 x 10
-3 Torr.
また、成膜時の前記絶縁性基体の温度は好ましくは20
0乃至400°Cであり、より好ましくは250乃至3
50℃である。Further, the temperature of the insulating substrate during film formation is preferably 20°C.
0 to 400°C, more preferably 250 to 3
The temperature is 50°C.
本発明によれば、各種の多結晶半導体膜を効率的に低温
で形成することができる。それらの多結晶半導体膜とし
ては、例えば周期律表の第■族の元素を構成母体とする
多結晶半導体膜(以下“■族長結晶半導体膜”という。According to the present invention, various polycrystalline semiconductor films can be efficiently formed at low temperatures. Examples of such polycrystalline semiconductor films include, for example, polycrystalline semiconductor films whose constituent elements are elements of group Ⅰ of the periodic table (hereinafter referred to as "group Ⅰ long crystal semiconductor films").
)、第1l−Vl族の元素を構成母体とする多結晶半導
体膜(以下“■■族多結晶半導体膜”という。)、第m
−v族の元素を構成母体とする多結晶半導体膜(以下”
mV族多結晶半導体膜”という。)などが例示できる
。), a polycrystalline semiconductor film containing elements of the 1st l-Vl group (hereinafter referred to as "■■ group polycrystalline semiconductor film"), an m-th
- A polycrystalline semiconductor film whose constituent matrix is a group V element (hereinafter referred to as “
Examples include "mV group polycrystalline semiconductor film").
■族長結晶半導体膜としては、シリコン(S i)、ゲ
ルマニウム(Ge)、シリコンゲルマニウム(SiGe
)、シリコンカーバイド(S i C)、ダイヤモンド
などが形成できる。■As the chief crystal semiconductor film, silicon (Si), germanium (Ge), silicon germanium (SiGe)
), silicon carbide (S i C), diamond, etc.
n−vi族多結晶半導体膜としては、酸化亜鉛(ZnO
)、硫化亜鉛(ZnS)、セレン化亜鉛(ZnSe)、
硫化カドミウム(CdS)、セレン化カドミウム(Cd
Se)などが形成できる。As the n-vi group polycrystalline semiconductor film, zinc oxide (ZnO
), zinc sulfide (ZnS), zinc selenide (ZnSe),
Cadmium sulfide (CdS), cadmium selenide (Cd
Se), etc. can be formed.
■=V族多結晶半導体膜としては、アルミニウムヒ素(
Aj!As)、アル短ニウムアンチモン(AnSb)、
窒化ガリウム(G a N)、ガリウムリン(GaP)
、ガリウムアンチモン(G a S b)、インジウム
リン(InP)、インジウムリン(InAs)、インジ
ウムアンチモン(I n S b)などが挙げられる。■= As a group V polycrystalline semiconductor film, aluminum arsenic (
Aj! As), aluminum antimony (AnSb),
Gallium nitride (GaN), gallium phosphide (GaP)
, gallium antimony (G a S b), indium phosphide (InP), indium phosphide (InAs), indium antimony (I n S b), and the like.
本発明の方法により前記多結晶半導体膜を形成するため
に使用する絶縁性基体は、結晶質もしくは非結晶質のい
ずれのものであってもよい。具体例としては、石英、ガ
ラス、アル多す、窒化ホウ素などのセラミツクス、ボリ
イごド、シリコン樹脂などのプラスチツクスが挙げられ
る。The insulating substrate used to form the polycrystalline semiconductor film by the method of the present invention may be either crystalline or amorphous. Specific examples include quartz, glass, aluminum, ceramics such as boron nitride, plastics such as solid iron, and silicone resin.
1
2
多結晶膜の成膜用の原料ガスとしては、半導体膜形成に
一般的に使用される公知のものが使用できる。原料で常
温常圧でガス状態でないものは、加熱して気化して使用
するかあるいは、不活性ガスをバブリングし、輸送して
使用する。例えば多結晶シリコン半導体を形成する場合
であれば、原料ガスとしてシリコン原子を含有する、S
in。1 2 As the raw material gas for forming the polycrystalline film, known gases commonly used for forming semiconductor films can be used. Raw materials that are not in a gaseous state at room temperature and pressure are used by heating and vaporizing them, or by bubbling inert gas and transporting them. For example, in the case of forming a polycrystalline silicon semiconductor, S
in.
5izH6,S iF4.S 1HFs 、S 1Hz
Fz 。5izH6, S iF4. S 1HFs, S 1Hz
Fz.
S 1H3F 、5i2Fh、S i C1a、S i
H2CA2゜S i H8C1などが挙げられる。な
お5iCj!4などの液状のものは、不活性ガスのバブ
リングなどにより気化して用いる。上記原料ガスの他に
放電を安定させるため、あるいは、堆積反応を促進させ
るために、Hz、Ar、He、Ne、Kr。S 1H3F , 5i2Fh, S i C1a, S i
Examples include H2CA2°S i H8C1. Furthermore, 5iCj! Liquid materials such as No. 4 are used after being vaporized by bubbling an inert gas. In addition to the above raw material gases, Hz, Ar, He, Ne, and Kr are used to stabilize the discharge or promote the deposition reaction.
Xe、Fz 、Cj!t 、HF、HCZなどのガスを
堆積反応中に添加してもよい。前記添加ガスは他の機能
性薄膜の形成にも同様に用いることができる。Xe, Fz, Cj! Gases such as t, HF, HCZ, etc. may be added during the deposition reaction. The additive gas can be similarly used for forming other functional thin films.
ゲルマニウムを形成するための原料ガスとしては、Ge
Ha、GeF4が用いられ、ダイヤモンド3
ドを形成するための原料ガスとしては、CHa 。As a raw material gas for forming germanium, Ge
Ha and GeF4 are used, and CHa is used as a raw material gas for forming diamond 3.
CzHz 、CzHa 、CtHbなどが用いられる。CzHz, CzHa, CtHb, etc. are used.
シリコンゲルマニウムを形成する原料としては、シリコ
ンとゲルマニウムを形成するための原料ガスを混合して
用いる。シリコンカーバイドを形成する場合には、シリ
コンとダイヤモンドの原料ガスを混合して用いる他に、
5i(CHs)4などのガスも使用できる。As a raw material for forming silicon germanium, a mixture of silicon and a raw material gas for forming germanium is used. When forming silicon carbide, in addition to using a mixture of silicon and diamond raw material gases,
Gases such as 5i(CHs)4 can also be used.
1l−Vl族多結晶半導体膜を形成する場合には、■族
元素を構成元素として含有する常温常圧でガス状である
かあるいは容易にガス化し得る化合物(以下、“■族化
合物”という。)と■族元素を構成元素として含有する
常温常圧でガス状であるかあるいは容易にガス化し得る
化合物(以下、“■族化合物”という。)とが酸膜用原
料ガスとして使用される。When forming a 1l-Vl group polycrystalline semiconductor film, a compound containing a group Ⅰ element as a constituent element that is gaseous or easily gasified at room temperature and normal pressure (hereinafter referred to as a "group Ⅰ compound") is used. ) and a compound that is gaseous or easily gasified at room temperature and normal pressure (hereinafter referred to as "group II compound") containing a group III element as a constituent element is used as a raw material gas for the acid film.
上血■族化合物の原料ガスの具体例としては、Zn(C
H8)z 、 Zn(C2Hs)z 、 Cd(C
Hs)z 。A specific example of the raw material gas for the upper blood group compound is Zn(C
H8)z, Zn(C2Hs)z, Cd(C
Hs)z.
Cd(C2Hs)zなどを挙げることができる。Examples include Cd(C2Hs)z.
上記■族化合物の原料ガスとしては、H,S4
S(CH3)2 、 S(CgHs)g 、5(
CH3)(C2H5)。The raw material gases for the above Group Ⅰ compounds include H, S4 S(CH3)2, S(CgHs)g, 5(
CH3) (C2H5).
Hase、5e(CH3)z 、Oxなどを挙げること
ができる。Examples include Hase, 5e(CH3)z, Ox, and the like.
同様にm−v族長結晶半導体膜を形成する場合には、■
族元素を構成元素として含有する常温常圧でガス状であ
るかあるいは容易にガス化し得る化合物〈以下、“■族
化合物”という。)と■族元素を構成元素として含有す
る常温常圧でガス状であるかあるいは容易にガス化し得
る化合物(以下、“V族化合物”という。)とが酸膜用
原料ガスとして使用される。Similarly, when forming an m-v family long crystal semiconductor film,
A compound containing a Group element as a constituent element that is gaseous or easily gasified at room temperature and pressure (hereinafter referred to as a "Group compound"). ) and a compound (hereinafter referred to as a "V group compound") that is gaseous or easily gasified at room temperature and normal pressure and contains a group (I) element as a constituent element is used as a raw material gas for the acid film.
上記■族化合物の原料としては、At+(CHs)i。As a raw material for the above-mentioned group (I) compound, At+(CHs)i is used.
AIl(CgHs)a 、AIl(C4H9)3.0a
(CHs)s。AIl(CgHs)a, AIl(C4H9)3.0a
(CHs)s.
Ga(CzHsh 、In(CH3)3などを挙げるこ
とができる。Examples include Ga(CzHsh) and In(CH3)3.
上記V族化合物の原料トシテハ、PI(s、P(CtH
s)s。Raw materials for the above Group V compounds: Toshiteha, PI(s, P(CtH)
s)s.
As H3、As(CH3)+ 、5b(CH8)3な
どを挙げることができる。Examples include As H3, As(CH3)+, 5b(CH8)3, and the like.
また、本発明によって形成される多結晶半導体膜は、主
成分元素以外の他の元素を含有する原料ガスを堆積膜形
成時に微量混入せしめることにより、得られる多結晶半
導体の価電子を制御することができる。In addition, the polycrystalline semiconductor film formed by the present invention can control the valence electrons of the polycrystalline semiconductor obtained by mixing a small amount of source gas containing other elements other than the main component elements during the formation of the deposited film. I can do it.
以上説明した本発明のマイクロ波プラズマCVD法によ
る良質の多結晶半導体膜の形成方法を実施するための装
置としては、第4図番こ模式的に示す構成を成膜室につ
いて有し、第5(A)図乃至第5(G〉図に模式的に示
すいずれかの構成をプラズマ発生室について有するもの
が使用できる。The apparatus for carrying out the method of forming a high-quality polycrystalline semiconductor film by the microwave plasma CVD method of the present invention described above has a film forming chamber having the configuration schematically shown in FIG. It is possible to use a plasma generation chamber having any of the configurations schematically shown in FIG. 5 (A) to FIG. 5 (G).
そうした装置の代表的具体例としては、第7図、第8(
A)聞及び第8(B)図に模式的に示すものを挙げるこ
とができる。第4図において、400はイオンエネルギ
ー制御用高周波電源、401はコンデンサとコイルから
威るインピーダンス整合回路、402は導電性支持台、
403は絶縁性基体、404は成膜室、405はプラズ
マ流、406は絶縁体、407はグリノド電極、40B
はプラズマ生成室、409はガス導入管である。Typical examples of such devices are shown in Figures 7 and 8 (
Examples include those schematically shown in Figure A) and Figure 8(B). In FIG. 4, 400 is a high frequency power source for controlling ion energy, 401 is an impedance matching circuit made up of a capacitor and a coil, 402 is a conductive support,
403 is an insulating substrate, 404 is a film forming chamber, 405 is a plasma flow, 406 is an insulator, 407 is a grid electrode, 40B
409 is a plasma generation chamber, and 409 is a gas introduction pipe.
プラズマ生成室408と成膜室404は絶縁体407に
よって絶縁されている。成膜室404には、インピーダ
ンス整合回路401を介して高周波電源400が接続さ
れた導電性支持台402が設けられており、グリノド電
極407と導電性支持台402との間に高周波電圧を印
加することによって、プラズマ生成室408で生成し、
成膜室404に流出するプラズマ流405中のイオンの
エネルギーを制御して、絶縁性基体403の表面へ導き
、多結晶半導体膜を形成する。The plasma generation chamber 408 and the film formation chamber 404 are insulated by an insulator 407. The film forming chamber 404 is provided with a conductive support base 402 to which a high frequency power source 400 is connected via an impedance matching circuit 401, and a high frequency voltage is applied between the green electrode 407 and the conductive support base 402. By this, the plasma is generated in the plasma generation chamber 408,
The energy of ions in the plasma flow 405 flowing into the film forming chamber 404 is controlled and guided to the surface of the insulating substrate 403 to form a polycrystalline semiconductor film.
第5 (A)図乃至第5 (G)図はそれぞれプラズマ
生成室の典型的構成例を示すものである。第5 (A)
図乃至第5(G)図において、500はマイクロ波、5
01はマイクロ波導波管、502はプラズマ生成室、5
03はマイクロ波導入窓、504は磁界発生装置、50
5は接地電極、506はリジターノコイル、507はヘ
リカルアンテナ、508は同軸型口・ノドアンテナ、5
09は漏れ波アンテナ、5】0は空洞共振器の軸長可変
プランジャー、511はガス導入管である。第5(A)
図は空洞共振器構造を有するプラズマ生成室502内へ
マイクロ波を石英、又はアルミナ、マグネジ7
ア、ジルコニア、窒化ケイ素、窒化ホウ素などのセラミ
ツクス型の窓から直接導入して放電させる方式例、第5
(B)図はプラズマ室502が空洞共振器構造を有する
無極放電型ECR方弐例、第5(C)図は502の空洞
共振器の軸長をプランジャー510で変化させることに
よりインピーダンスの整合を取って放電させる方式、第
5(D)図はりジターノコイル506を用いたECRプ
ラズマ生戒生成例、第5(E)図はヘリカルアンテナ5
07によりマイクロ波を導入するECRプラズマ生戒生
成例、第5(F)図は同軸型ロッド508によりマイク
ロ波を導入するECRプラズマ生戒生成例、第5 (G
)図は漏れ波アンテナ509によりマイクロ波を導入し
て放電させる方式例である。なお、マイクロ波放電によ
りプラズマを生成する方法は第5(A)図〜第5(G)
図に特に限定されるものではない。第5(A)図乃至第
5(G)図に示したプラズマ生成室の主な構成はマイク
ロ波導入手段と原料ガスの導入手段から戒っている。5(A) to 5(G) each show a typical configuration example of the plasma generation chamber. Fifth (A)
In Figures to Figures 5(G), 500 is a microwave;
01 is a microwave waveguide, 502 is a plasma generation chamber, 5
03 is a microwave introduction window, 504 is a magnetic field generator, 50
5 is a ground electrode, 506 is a rigitano coil, 507 is a helical antenna, 508 is a coaxial mouth/throat antenna, 5
09 is a leaky wave antenna, 5 0 is a variable axis length plunger of a cavity resonator, and 511 is a gas introduction pipe. Fifth (A)
The figure shows an example of a method in which microwaves are directly introduced into a plasma generation chamber 502 having a cavity resonator structure through a window made of ceramics such as quartz, alumina, magnetic screws, zirconia, silicon nitride, boron nitride, etc., for discharge. 5
(B) shows an example of a non-polar discharge type ECR in which the plasma chamber 502 has a cavity resonator structure, and FIG. 5 (C) shows impedance matching by changing the axial length of the cavity resonator 502 with a plunger 510. Fig. 5(D) shows an example of ECR plasma generation using a girder coil 506, and Fig. 5(E) shows a helical antenna 5.
Figure 5 (F) shows an example of ECR plasma generation in which microwaves are introduced by coaxial rod 508.
) The figure shows an example of a method for introducing microwaves and discharging them using a leaky wave antenna 509. The method of generating plasma by microwave discharge is shown in Figures 5(A) to 5(G).
It is not particularly limited to the figure. The main configuration of the plasma generation chamber shown in FIGS. 5(A) to 5(G) consists of a microwave introducing means and a raw material gas introducing means.
プラズマの生成方式も無極放電方式とアンテナ方8
式に大きく分けることができる。第5 (A)図、第5
(B)図、第5(C)図のプラズマ生成部は無極放電方
式であり、放電時に不純物の混入がないため、大電力の
マイクロ波を投入して大流量のガスを分解する場合に適
している。また、他のアンテナ方式は、大電力マイクロ
波投入には適さないが、放電を安定に生起しやすい利点
もある。第5 (A)図〜第5 (G〉図のプラズマ生
成部は、堆積用途によって適宜選択される。。さらに、
放電を安定化し、高密度プラズマを効率的に生成させる
目的で、プラズマ生成室に磁場を印加する場合もある。Plasma generation methods can be broadly divided into eight types: non-polar discharge method and antenna method. Figure 5 (A), Figure 5
The plasma generation section shown in Figures (B) and 5 (C) is of a non-polar discharge type, and since no impurities are mixed in during discharge, it is suitable for decomposing a large amount of gas by inputting high-power microwaves. ing. Further, other antenna systems are not suitable for high-power microwave input, but have the advantage that discharge can easily occur stably. The plasma generating section shown in FIGS. 5(A) to 5(G) is appropriately selected depending on the deposition application.Furthermore,
A magnetic field may be applied to the plasma generation chamber in order to stabilize the discharge and efficiently generate high-density plasma.
磁場の印加により放電可能な領域を広げることができる
。第5(B)図、第5(D)図、第5(E)図、第5(
F)図が磁場印加方式である。プラズマ生成に印加する
磁場の好ましい磁場強度は200乃至2000ガウスで
、より好ましくは600乃至1000ガウスであり、プ
ラズマ生成室内に電子サイクロトロン共鳴が生しる磁場
強度域をつくることが、マイクロ波エネルギーを有効利
用する上で望ましい。The area where discharge can occur can be expanded by applying a magnetic field. Figure 5(B), Figure 5(D), Figure 5(E), Figure 5(
F) The figure shows the magnetic field application method. The preferred magnetic field strength of the magnetic field applied for plasma generation is 200 to 2,000 Gauss, more preferably 600 to 1,000 Gauss, and creating a magnetic field strength range in which electron cyclotron resonance occurs within the plasma generation chamber is a method for using microwave energy. Desirable for effective use.
本発明の方法は、本発明の方法を実施する構成を有する
適宜の装置を使用して実施することができる。そうした
装置の好ましいものとして、第4図に示した構成を成膜
室について有し、第5(A)図乃至第5 (G)図に示
した構成のいずれかをプラズマ生成室について有する装
置が例示できる。The method of the present invention can be carried out using any suitable apparatus configured to carry out the method of the present invention. A preferable example of such an apparatus is an apparatus having the configuration shown in FIG. 4 for the film forming chamber and any of the configurations shown in FIGS. 5(A) to 5(G) for the plasma generation chamber. I can give an example.
そうした装置の具体例として、第7図、第8(A)図及
び第8図(B)図に示した構成の装置を挙げることがで
きる。第7図に示した装置は、第4図に示した構成の成
膜室と第5 (B)図に示した構成のプラズマ生成室と
を組み合わせてなるものである。第7図に示した装置は
、上述した実験5乃至8において使用したものであり、
該装置については既に説明したので、ここでの説明は省
略する。Specific examples of such devices include devices having the configurations shown in FIGS. 7, 8(A), and 8(B). The apparatus shown in FIG. 7 is a combination of a film forming chamber configured as shown in FIG. 4 and a plasma generation chamber configured as shown in FIG. 5(B). The apparatus shown in FIG. 7 was used in experiments 5 to 8 described above.
Since the device has already been explained, the explanation thereof will be omitted here.
第8(A)図に示した装置は、第4図に示した構成の成
膜室と第5 (C)図に示した構成のプラズマ生成室と
を組み合わせてなるものである。第8(B)図に示した
装置は、第8 (A)図番こ示した装置において基体を
保持する導電性支持台の向きをプラズマ流の方向と平行
にした点を除いて他は9
0
第8 (A)図に示した装置と同一構成のものである。The apparatus shown in FIG. 8(A) is a combination of a film forming chamber configured as shown in FIG. 4 and a plasma generation chamber configured as shown in FIG. 5(C). The device shown in FIG. 8(B) is similar to the device shown in FIG. 0 This device has the same configuration as the device shown in FIG. 8 (A).
第8図において、800はイオン制御電場印加用高周波
電源、801はインピーダンス整合回路、802は導電
性支持台、803は絶縁性基体、804は成膜室、80
5はプラズマ流、8(16は絶録体、807はグリノド
電極(接地電極)、808はプラズマ生成室、809は
マイクロ波、810はマイクロ波導波管、811は石英
製ペルジャー(マイクロ波導入窓)、812は空洞共振
器の軸長可変用プランジャー、813と814はガス導
入管である。In FIG. 8, 800 is a high frequency power source for applying an ion control electric field, 801 is an impedance matching circuit, 802 is a conductive support, 803 is an insulating substrate, 804 is a film forming chamber, 80
5 is a plasma flow, 8 (16 is a recorder, 807 is a green electrode (ground electrode), 808 is a plasma generation chamber, 809 is a microwave, 810 is a microwave waveguide, 811 is a quartz Pelger (microwave introduction window) ), 812 is a plunger for varying the axial length of the cavity resonator, and 813 and 814 are gas introduction pipes.
第7図の装置と第8図の装置の異なる点は、プラズマ生
成室である。第8図の装置では、プラズマ生成室が空洞
共振器中に石英ペルジャーが設けられた構造になってお
り、空洞共振器側部に接続されたマイクロ波導波管81
0からマイクロ波を導入し、放電が安定に生起するよう
に812のプランジャーで空洞共振器長を調整して、石
英ペルジャー811内にプラズマが生成されることにな
5す
る。磁場を印加しないことを除いて操作方法は第8図の
装置に同しである。The difference between the apparatus shown in FIG. 7 and the apparatus shown in FIG. 8 is the plasma generation chamber. In the apparatus shown in FIG. 8, the plasma generation chamber has a structure in which a quartz Pelger is provided in a cavity resonator, and a microwave waveguide 81 is connected to the side of the cavity resonator.
Microwaves are introduced from 0, and the length of the cavity resonator is adjusted with a plunger 812 so that discharge occurs stably, and plasma is generated within the quartz Pel jar 811. The method of operation is the same as the apparatus of FIG. 8, except that no magnetic field is applied.
本発明のマイクロ波プラズマ堆積方法にて、機能性薄膜
を形成する場合は、fat堆積堆積厚料ガスを直接プラ
ズマ生成室に導入し、プラズマを生成して堆積膜を形成
する方法と、[b)プラズマ発生用の原料ガスをプラズ
マ生成室に導入し、堆積用の原料ガスを堆積室に導入し
て、堆積膜の形成を行う(81及び山)の2通りがある
。堆積膜形成にいずれの方法を用いるかは、希望する堆
積膜あるいは使用する原料ガスによって適宜選ばれる。When forming a functional thin film using the microwave plasma deposition method of the present invention, there are two methods: [b ) There are two ways to form a deposited film by introducing raw material gas for plasma generation into the plasma generation chamber and introducing raw material gas for deposition into the deposition chamber (81 and Mt.). Which method is used to form the deposited film is appropriately selected depending on the desired deposited film or the raw material gas used.
上記ガス導入方法において原料ガスに、分解が容易でな
いガスを導入する場合には、(alの方法を採用した方
がよい。原料ガスに分解容易なガスを使用する場合には
(blの方法を採用してもよい。In the above gas introduction method, when introducing a gas that is not easy to decompose into the raw material gas, it is better to adopt the method (al). When using a gas that is easy to decompose as the raw material gas, it is better to use the method (bl). May be adopted.
本発明のマイクロ波プラズマCVD法を用いた多結晶半
導体膜の形成において、さらに反応を促進するために、
熱エネルギーや光エネルギーを試料基体表面に付与する
ことも可能である。In the formation of a polycrystalline semiconductor film using the microwave plasma CVD method of the present invention, in order to further promote the reaction,
It is also possible to apply thermal energy or light energy to the surface of the sample substrate.
2
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、
本発明はこれらの実施例によってのみ限定されるもので
はない。2 Hereinafter, the present invention will be specifically explained based on Examples,
The present invention is not limited only by these examples.
実益史上
本発明を用いた実施例として実験5で用いた第7図に示
す構成のマイクロ波プラズマ堆積装置を用い、以下の手
順で多結晶シリコン膜を堆積した。As an example using the present invention, a polycrystalline silicon film was deposited using the microwave plasma deposition apparatus configured as shown in FIG. 7, which was used in Experiment 5, according to the following procedure.
まず、成膜室702内の導電性支持台708に洗浄済み
のコーニング社製#7059ガラス基板713を装置し
た後、該ガラス基板の表面温度が300℃になるように
、不図示の温度コントローラーにより制御し、2 X
10−’Torrの圧力まで排気して、プラズマ生成室
701に、ガス導入管705からH250sccmとS
i Ha 5sccmとを導入し、成膜室702内
の圧力を2 X 10−’Torrに制御した。直ちに
、磁場発生装置709にてプラズマ生成室701内に8
75ガウスの磁場を発生させ、300Wのマイクロ波電
力を石英製マイクロ波導入窓703より投入すると同時
に、高周波電源700より、整合回路714を介してイ
オン制御用高周波電圧を周波数100MHz、電圧30
0vにて前記支持台708に印加しっつ成膜を行い、膜
厚2.1ミクロンの堆積膜を形成させた。First, a cleaned #7059 glass substrate 713 manufactured by Corning Corporation is placed on the conductive support 708 in the film forming chamber 702, and then a temperature controller (not shown) is used to maintain the surface temperature of the glass substrate at 300°C. control, 2x
The plasma generation chamber 701 is evacuated to a pressure of 10-'Torr, and H250sccm and S
i Ha 5 sccm was introduced, and the pressure inside the film forming chamber 702 was controlled to 2 x 10-' Torr. Immediately, a magnetic field generator 709 is used to generate 8
A magnetic field of 75 Gauss is generated and 300 W of microwave power is inputted through the quartz microwave introducing window 703. At the same time, a high frequency voltage for ion control is applied from the high frequency power supply 700 via the matching circuit 714 at a frequency of 100 MHz and a voltage of 30 W.
A film was formed by applying a voltage of 0 V to the support table 708 to form a deposited film with a thickness of 2.1 microns.
堆積速度は15 A /secであった。形成したシリ
コン膜の特性評価としてRHEED (反射高速電子線
回折法)による結晶性の評価を行った。ついで、得られ
た堆積膜上に電極を蒸着して形成し、ファンデア・パラ
の方法によるホール効果を測定シタ。RHEEDによる
回折結果は、スポソトパターンを確認し、結晶性の良い
多結晶シリコン膜であることを示していた。ホール効果
測定から求めたホール移動度は64cd/V−sec
テあった。The deposition rate was 15 A/sec. As a characteristic evaluation of the formed silicon film, crystallinity was evaluated by RHEED (reflection high energy electron diffraction). Next, an electrode was formed by vapor deposition on the obtained deposited film, and the Hall effect was measured using the van der Parra method. The diffraction results by RHEED confirmed the Sposoto pattern, indicating that it was a polycrystalline silicon film with good crystallinity. The Hall mobility determined from Hall effect measurement is 64 cd/V-sec.
There was a time.
止校量上
第6図の堆積装置を用い、試料台60Bに直流電圧−4
00Vを印加した以外は、堆積膜形成例1と同様の方法
で膜厚1.8ミクロンのシリコン堆積膜を形成させた。Using the deposition apparatus shown in Fig. 6 above, apply a DC voltage of -4 to the sample stage 60B.
A silicon deposited film having a thickness of 1.8 microns was formed in the same manner as in Deposited Film Formation Example 1, except that 00V was applied.
堆積速度は13人/seeであった。The deposition rate was 13 persons/see.
5 ′(
4
得られた堆積膜のRHEED回折パターンはリング状で
、結晶性の悪いシリコン多結晶膜であった。ホール移動
度は4cl′II/V−3ecであった。5'(4) The RHEED diffraction pattern of the resulting deposited film was ring-shaped, indicating that it was a silicon polycrystalline film with poor crystallinity.Hole mobility was 4cl'II/V-3ec.
実施例2
実施例■において、内圧のみを2X 10−3Torr
に変えた以外は同様の方法で膜厚2.5珀クロンのシリ
コン堆積膜を形成した。堆積速度は■7人/secであ
った。評価方法も実施例1と同じ方法で行った。Example 2 In Example (■), only the internal pressure was set to 2X 10-3 Torr.
A silicon deposited film with a thickness of 2.5 micrometers was formed in the same manner except that . The deposition rate was 7 persons/sec. The evaluation method was also the same as in Example 1.
RHEED回折パターンは、スポソトパターンで結晶性
の良い多結晶シリコンであった。ホール移動度は56c
ffl/V−secであった。The RHEED diffraction pattern was a sposoto pattern, indicating polycrystalline silicon with good crystallinity. Hall mobility is 56c
ffl/V-sec.
実施例3
磁場印加の効果を見るために実施例において、磁場を印
加しないこと以外は同様の方法で膜厚2.0ミクロンの
シリコン堆積膜を形成した。堆積速度は11人/sec
であった。評価方法は実施例1と同し方法で行った。Example 3 In order to examine the effect of applying a magnetic field, a silicon deposited film having a thickness of 2.0 microns was formed in the same manner as in Example except that no magnetic field was applied. Deposition rate is 11 people/sec
Met. The evaluation method was the same as in Example 1.
RHEED回折パターンは、スボソトパターンで結晶性
の良い多結晶であった。ホール移動度は5
43cJ/V−secであった。The RHEED diffraction pattern was a polycrystalline pattern with good crystallinity. The Hall mobility was 543 cJ/V-sec.
比較例2
堆積膜形成例1と同様の方法で、第7図の装置を用い、
試料台708に周波数13.56MHz、電圧400v
の高周波電圧を印加して、コーニング社製#7059ガ
ラス基板上に1.6コクロンの膜厚のシリコン堆積膜を
形成させた。堆積速度は11人/seeであった。得ら
れた堆積膜のRHEED回折パターンはリング状で結晶
性の悪いシリコン多結晶ではあったが、ホール移動度は
1cIIl/V−secであった。Comparative Example 2 Using the same method as in Deposited Film Formation Example 1, using the apparatus shown in FIG.
Frequency 13.56MHz, voltage 400v on sample stage 708
A high frequency voltage of 1.6 μm was applied to form a silicon deposited film with a thickness of 1.6 μm on a #7059 glass substrate manufactured by Corning. The deposition rate was 11 persons/see. Although the RHEED diffraction pattern of the obtained deposited film was ring-shaped and polycrystalline silicon with poor crystallinity, the hole mobility was 1 cIIl/V-sec.
実施例4
第8 (B)図に示すマイクロ波プラズマCVD装置を
用いて、多結晶シリコン堆積膜を形成した。Example 4 A polycrystalline silicon deposited film was formed using the microwave plasma CVD apparatus shown in FIG. 8(B).
まず、堆積用基板803として洗浄したコーニング社製
#7059ガラス基板を電圧印加用試料台802に装着
し、成膜室804内の圧力が1×10−6Torrの圧
力まで排気した後、前記ガラス基板803の表面温度を
300℃に保ち、ガス導入管813よりH210scc
mとA r 5sccmを導入6
し、ガス導入管814よりS i Ha 10scc
mを導入して成膜室804内の圧力を5mTorrに制
御した。直ちに、300Wのマイクロ波電力を導波管8
10を通してプラズマ生成室808内に投入して放電を
開始させると同時に高周波電源800より周波数50M
Hz、電圧100Vの高周波を支持台802に印加し、
膜厚1.5.クロンのシリコン堆積膜を形成させた。堆
積速度は17人/secであった。得られたシリコン堆
積膜についてRHEED測定した結果、回折パターンは
スポソト状で多結晶であった。First, a cleaned #7059 glass substrate manufactured by Corning Corporation as a deposition substrate 803 is mounted on a sample stage 802 for voltage application, and after the pressure inside the film forming chamber 804 is evacuated to a pressure of 1 x 10-6 Torr, the glass substrate Keep the surface temperature of 803 at 300℃, and inject H210scc from gas introduction pipe 813.
Introduce m and A r 5 sccm, and S i Ha 10 sccm from the gas introduction pipe 814.
m was introduced to control the pressure inside the film forming chamber 804 to 5 mTorr. Immediately apply 300W of microwave power to the waveguide 8.
10 into the plasma generation chamber 808 to start discharge, and at the same time, the high frequency power source 800 generates a frequency of 50M.
A high frequency wave of Hz and voltage of 100 V is applied to the support base 802,
Film thickness 1.5. A silicon deposited film of chlorine was formed. The deposition rate was 17 persons/sec. As a result of RHEED measurement of the obtained silicon deposited film, the diffraction pattern was found to be spot-shaped and polycrystalline.
また、得られた堆積膜上に電極を装着により形成し、フ
ァンデア・バラの方法によるホール効果を測定して求め
たホール移動度は20cJ/V−secであった。Further, an electrode was formed on the obtained deposited film by mounting, and the Hall mobility was determined to be 20 cJ/V-sec by measuring the Hall effect using the Van der Barra method.
また、堆積用基板をプラズマ流に対し垂直に設置した第
8 (A)図の装置を用いて上記方法と同一方法で、ア
モルファスシリコン膜を堆積させて特性を測定したとこ
ろ、ホール移動度は20cnl/V−seeであった。In addition, when an amorphous silicon film was deposited using the same method as described above using the apparatus shown in FIG. 8 (A) in which the deposition substrate was installed perpendicular to the plasma flow, and its properties were measured, the hole mobility was 20 cnl. /V-see.
且長む」走
第8(B)図のマイクロ波プラズマ堆積装置において、
支持台802に高周波電界を印加せず接地した以外は、
堆積膜形成例4と同様の方法で2逅クロンの膜厚のシリ
コン堆積膜を形成した。In the microwave plasma deposition apparatus shown in FIG. 8 (B),
Except that a high frequency electric field was not applied to the support base 802 and it was grounded.
A silicon deposited film having a thickness of 2 cm was formed in the same manner as in Deposited Film Formation Example 4.
堆積速度は16人/secであった。得られた堆積膜の
評価は堆積膜形成例4と同様の方法で行った。The deposition rate was 16 persons/sec. The obtained deposited film was evaluated in the same manner as in Deposited Film Formation Example 4.
RHEED測定ではハローが観察され、非晶質シリコン
であった。また、ホール移動度は0.7 cffl /
V−secであった。A halo was observed in the RHEED measurement, indicating that the material was amorphous silicon. In addition, the Hall mobility is 0.7 cffl/
It was V-sec.
失挽奥工
第7図に示した装置を使用し、実施例1とほぼ同様の操
作方法で成膜を行って、多結晶質セレン化亜鉛(ZnS
e)を形成した。Using the apparatus shown in Fig. 7, film formation was carried out in almost the same manner as in Example 1, and polycrystalline zinc selenide (ZnS) was formed.
e) was formed.
まず、堆積用絶縁基体713として洗浄したコーニング
社製#7059ガラス基板を導電性支持台708に装着
し、成膜室702内の圧力が8×10−’Torr以下
になるまで排気した後、前記ガラス基板713の表面温
度を350℃に制御し、ガス導入管705より、H28
sccmと5e(CHs)z7
8
3sccfflを導入し、ガス導入管706よりZn(
CHs)21sccmを導入して成膜室702の圧力を
2X 10−’T orrに制御した。直ちに、磁場発
生装置709にてプラズマ生成室701内に1000ガ
ウスの磁場を発生させ、200Wのマイクロ波電力を石
英製マイクロ波導入窓703より投入すると同時に、高
周波電源700より、整合回路713を介してイオン制
御用高周波電圧を周波数50MHz、電圧200vにて
前記導電性支持台708に印加しつつ成膜を行い、膜厚
2.6ミクロンの堆積膜を形成した。得られたセレン化
亜鉛の堆積膜のRHEEDによる観察ではスポソトパタ
ーンが得られ、結晶性の良いことが確認された。また、
ホール効果の測定で、ホール移動度は45cJ/■・s
ecであった・
100逃足
実施例1の多結晶シリコン薄膜を作製する条件で成膜を
行い、第9図の構造の薄膜トランジスタの作製を試みた
。第9図において、900は透明絶縁基板、901は多
結晶半導体層、902は不9
鈍物ドープ層1.903と904はそれぞれソース電極
とドレイン電極、905はゲート絶縁膜、906はゲー
ト電極である。First, a cleaned #7059 glass substrate manufactured by Corning Corp. was mounted on a conductive support 708 as an insulating substrate 713 for deposition, and after evacuating the inside of the film forming chamber 702 until the pressure became 8×10 Torr or less, the The surface temperature of the glass substrate 713 was controlled at 350°C, and H28
sccm and 5e(CHs)z7 8 3sccffl were introduced, and Zn(
CHs) at 21 sccm was introduced to control the pressure in the film forming chamber 702 to 2X 10-' Torr. Immediately, a magnetic field of 1000 Gauss is generated in the plasma generation chamber 701 by the magnetic field generator 709, and 200 W of microwave power is inputted through the quartz microwave introduction window 703, and at the same time, the high frequency power source 700 generates a 1000 Gauss magnetic field through the matching circuit 713. Film formation was performed while applying a high frequency voltage for ion control at a frequency of 50 MHz and a voltage of 200 V to the conductive support base 708, thereby forming a deposited film with a thickness of 2.6 microns. When the deposited film of zinc selenide obtained was observed by RHEED, a spot pattern was obtained, and it was confirmed that the film had good crystallinity. Also,
When measuring the Hall effect, the Hall mobility was 45cJ/■・s
The film was formed under the conditions for forming the polycrystalline silicon thin film of Example 1, and an attempt was made to fabricate a thin film transistor having the structure shown in FIG. In FIG. 9, 900 is a transparent insulating substrate, 901 is a polycrystalline semiconductor layer, 902 is an impurity doped layer 1, 903 and 904 are a source electrode and a drain electrode, respectively, 905 is a gate insulating film, and 906 is a gate electrode. be.
第9図の薄膜トランジスタの作製手順の概略は以下の通
りである。まず、透明絶縁基板900として洗浄したコ
ーニング社製#7059ガラス基板上に実施例1と同一
の方法で、多結晶半導体層901として膜厚3000人
の多結晶シリコン膜を形成し、PH3ガスを用いたプラ
ズマドーピングにより、n゛層の不純物ドープ層を形成
し、Alを電子ビーム蒸着法で1000人の膜厚蒸着し
た後、フォトリソグラフィーにより、A12層とn′″
層をパターニングして903と904のソース・ドレイ
ン電極を形成する。次に、SiH4ガスとN H3ガス
のプラズマCVD法によって、膜厚2500人の窒化シ
リコン膜を形成し、ゲート絶縁膜とした。ついでAAを
電子ビーム蒸着法で5000人蒸着した後、フォトリソ
グラフィーにより、パターニングしてゲート電極905
を形成し、多結晶薄膜トランジスタを作製した。トラン
0
ジスタの機能を確認したところ、0N10FFの電流比
がaxto’で、キャリア移動度は52alt/V“S
eCであった〇
犬蓋班芙
実施例6で用いたコーニング社製#7059ガラス基板
に代えて、ソーダ石灰ガラスを酸化シリコンで被覆した
上に、プラズマCVD法で窒化シリコン膜を被覆した基
板を用いて、実施例6と同様の方法で多結晶薄膜トラン
ジスタを作製した。The outline of the manufacturing procedure of the thin film transistor shown in FIG. 9 is as follows. First, a polycrystalline silicon film with a thickness of 3000 nm was formed as a polycrystalline semiconductor layer 901 using the same method as in Example 1 on a cleaned #7059 glass substrate made by Corning Inc. as a transparent insulating substrate 900, and using PH3 gas. After forming an impurity doped layer of n''' layers by plasma doping, and depositing Al to a thickness of 1,000 layers by electron beam evaporation, photolithography was used to form an A12 layer and an n''' layer.
The layer is patterned to form source and drain electrodes 903 and 904. Next, a silicon nitride film with a thickness of 2,500 wafers was formed using a plasma CVD method using SiH4 gas and NH3 gas to serve as a gate insulating film. Next, after 5000 AA was deposited by electron beam evaporation, it was patterned by photolithography to form the gate electrode 905.
A polycrystalline thin film transistor was fabricated. When I checked the function of the transistor 0 transistor, I found that the current ratio of 0N10FF is axto', and the carrier mobility is 52alt/V"S
In place of the Corning #7059 glass substrate used in Example 6, we used a substrate made by coating soda lime glass with silicon oxide and then coating it with a silicon nitride film using the plasma CVD method. A polycrystalline thin film transistor was manufactured using the same method as in Example 6.
作製したトランジスタの機能を確認したところ、0N1
0FF時の電流比は4X10’でキャリア移動度は31
cJ/V・s6cであった。When we checked the function of the fabricated transistor, it was found to be 0N1.
Current ratio at 0FF is 4X10' and carrier mobility is 31
It was cJ/V・s6c.
堆 のノ に するi・
実施例1と比較例1.2との比較及び、実施例4と比較
例3との比較から、本発明による高周波電場の印加によ
り高品質の多結晶シリコン薄膜が低温で形成されること
がわかる。実施例2と実施例3との比較から、本発明に
おいて磁場を印加することにより、多結晶シリコン薄膜
の品質も向上し、堆積速度も増加することがわかる。From the comparison between Example 1 and Comparative Example 1.2 and the comparison between Example 4 and Comparative Example 3, it is clear that the high-quality polycrystalline silicon thin film is heated to low temperature by applying the high-frequency electric field according to the present invention. It can be seen that it is formed by A comparison between Example 2 and Example 3 shows that by applying a magnetic field in the present invention, the quality of the polycrystalline silicon thin film is improved and the deposition rate is also increased.
実施例5では化合物半導体の絶縁基体への堆積も、本発
明を用いれば容易であり、得られた膜質も良好であるこ
とがわかる。実施例6と7では本発明の方法による多結
晶シリコンを半導体層に使用した薄膜トランジスタを製
作し、400℃以下の低温で多結晶シリコンを形成した
にもかかわらず良好なトランジスタ特性を示すことを確
認できる。In Example 5, it can be seen that the compound semiconductor can be easily deposited on an insulating substrate using the present invention, and the obtained film quality is also good. In Examples 6 and 7, thin film transistors were manufactured using polycrystalline silicon as a semiconductor layer using the method of the present invention, and it was confirmed that the transistors exhibited good transistor characteristics even though polycrystalline silicon was formed at a low temperature of 400° C. or lower. can.
(以下余白)
2
〔発明の効果の概要〕
上述したように本発明によれば、マイクロ波プラズマC
VD法又はECRマイクロ波プラズマCVD法により多
結晶半導体膜を形成する従来方法における問題点を解決
し、容易に人手し得る大面積の絶縁性基体上に低温で高
品質の多結晶半導体膜を効率的に形成することができる
。本発明によれば、アクティブマトリソクス液晶デイス
プレィ用TPTの半導体層を低温成膜により多結晶で構
成するようにすることができるので、該TPTを高性能
のものにすると共に、低コストのものにすることができ
る。(The following is a blank space) 2 [Summary of the effects of the invention] As described above, according to the present invention, microwave plasma C
We have solved the problems with the conventional method of forming polycrystalline semiconductor films using the VD method or ECR microwave plasma CVD method, and can efficiently form high-quality polycrystalline semiconductor films at low temperatures on large-area insulating substrates that can be easily handled manually. It can be formed as follows. According to the present invention, the semiconductor layer of a TPT for an active matrix liquid crystal display can be made of polycrystals by low-temperature film formation, making the TPT high-performance and low-cost. can do.
第1(A)図と第1 (B)図は、本発明の詳細な説明
するために用いたイオンエネルギー測定装置の概略構成
図である。
第2(A)図、第2(B)図、第2(C)図、第2(D
)図は、それぞれ実験lにおいて得たイオンエネルギー
プロファイルである。第2(E)図と第2(F)図は、
それぞれ実験2において得4
たイオンエネルギープロファイルである。第2(G)図
は、実験3において得た、印加した高周波電圧の周波数
とイオンのピークエネルギーに対する半値幅の比を示し
た図である。
第3 (A)図は、実験5から得た、印加した高周波電
圧値と結晶性の関係を表した図である。第3(B)図は
、実験6から得た成膜室の圧力と結晶性の関係を表した
図である。第3 (C〉図は実験7から得た基体温度と
結晶の関係を表した図である。第3(D)図は、実験7
から得た基体温度と結晶粒径の関係を示した図である。
第4図は、本発明を実施するために用いる成膜室の概略
図である。
第5 (A)図乃至第5(G)図は、本発明を実施する
ために用いるプラズマ生成室の概略図である。
第6図は、従来のECRプラズマ装置を応用したR T
B D (Reactive I on Beam
Deposition)法による成膜装置の模式的構成
図である。
第7図は、第4図の成膜室と第5(B)図のプ5
ラズマ生底室を組み合わせた、本発明の方法を実施する
に適した成膜装置である。
第8(A)図と第8(B)図は、第4図の成膜室と第5
(C)図のプラズマ生成室を組み合わせた、本発明の方
法を実施するに適した成膜装置である。
第9図は、本発明の方法により、多結晶シリコン薄膜か
らなる半導体層を形成して得た薄膜トランジスタの略断
面図である。
第1.4,5,6.7及び8図において、100.40
0,700,800・・・高周波電源、101・・・コ
ンデンサ、
102.106,600・・・直流電源、103、.4
02,608,708,802・・・導電性支持台、
104・・・イオン反射用グリノド、
105・・・イオン収集電極、107・・・絶縁性基板
、108・・・微少電流計、
109.406,642,712,806・・・絶縁体
、110.407,505,706,807・・・接地
電極、111、 408. 592. 601,701
,808・・・プラズマ生成室、
112.504,709・・・磁場発生装置、113
507・・・ヘリカルアンテナ、114.501,60
4,810・・・マイクロ波導波管、500.809・
・・マイクロ波、
115・・・真空容器、118,119・・・チューナ
ー120・・・真空用ガラス、
116.409,605,606,705,70681
3.814・・・ガス導入管、
117.405,607,707,805・・・プラズ
マ流、
503.603,703.811・・・マイクロ波導入
窓、
506・・・リジターノコイル、
508・・・同軸型口ノドアンテナ、
509・・・漏れ波アンテナ、
403.613,713,803・・・堆積用基体、4
01.713,801・・・インピーダンス整合回路、
510.812・・・空洞共振器の軸長可変プランジF
i
7
ヤ
611,7]、1,807・・・電界印加用グリノド電
極、404.502,602,702,804・・・成
膜室。
第9図において、
900・・透明絶縁基板(ガラス基板)、901・・・
多結晶半導体層、
902・・・不純物ドープ層、
903・・・ソース電極、
904・・・トレイン電極、
905・・・ゲート絶縁膜、
906・・・ゲート電極。
8
第2(A)図
f=40.7MHz
イオン
エネルギ
(eV)
第2(B)図
f=13.56M口2
イオン
エネルギ
(eV)
第2(C)図
イオン
エネルギ
(eV)
第2(E)図
f=40.780Z
イオン
エネルギ
(eV)
イオン
エネルギ
(eV)
第2(「)図
f=40.7MHz
イオン
エネルギ
(eV)FIG. 1(A) and FIG. 1(B) are schematic configuration diagrams of an ion energy measuring device used to explain the present invention in detail. Figure 2(A), Figure 2(B), Figure 2(C), Figure 2(D)
) Figures are the ion energy profiles obtained in experiment 1, respectively. Figures 2(E) and 2(F) are
These are the ion energy profiles obtained in Experiment 2. FIG. 2(G) is a diagram showing the frequency of the applied high-frequency voltage and the ratio of the half-width to the peak energy of ions, obtained in Experiment 3. FIG. 3 (A) is a diagram showing the relationship between the applied high frequency voltage value and the crystallinity obtained from Experiment 5. FIG. 3(B) is a diagram showing the relationship between the pressure in the film forming chamber and the crystallinity obtained from Experiment 6. Figure 3 (C) is a diagram showing the relationship between substrate temperature and crystal obtained from Experiment 7. Figure 3 (D) is a diagram showing the relationship between substrate temperature and crystal obtained from Experiment 7.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between substrate temperature and crystal grain size obtained from FIG. FIG. 4 is a schematic diagram of a film forming chamber used to carry out the present invention. 5(A) to 5(G) are schematic diagrams of a plasma generation chamber used to carry out the present invention. Figure 6 shows an RT using a conventional ECR plasma device.
B D (Reactive I on Beam
1 is a schematic configuration diagram of a film forming apparatus using a deposition method. FIG. 7 shows a film forming apparatus suitable for carrying out the method of the present invention, which combines the film forming chamber shown in FIG. 4 and the plasma bottom chamber shown in FIG. 5(B). 8(A) and 8(B) show the film forming chamber in FIG.
(C) This is a film forming apparatus suitable for carrying out the method of the present invention, which is combined with the plasma generation chamber shown in the figure. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a thin film transistor obtained by forming a semiconductor layer made of a polycrystalline silicon thin film by the method of the present invention. In Figures 1.4, 5, 6.7 and 8, 100.40
0,700,800...High frequency power supply, 101...Capacitor, 102.106,600...DC power supply, 103,. 4
02,608,708,802... Conductive support stand, 104... Ion reflecting grid, 105... Ion collection electrode, 107... Insulating substrate, 108... Micro current meter, 109. 406,642,712,806... Insulator, 110.407,505,706,807... Ground electrode, 111, 408. 592. 601,701
,808...Plasma generation chamber, 112.504,709...Magnetic field generator, 113
507...Helical antenna, 114.501,60
4,810...Microwave waveguide, 500.809.
...Microwave, 115...Vacuum container, 118,119...Tuner 120...Vacuum glass, 116.409,605,606,705,70681
3.814... Gas introduction pipe, 117.405, 607, 707, 805... Plasma flow, 503.603, 703.811... Microwave introduction window, 506... Risitano coil, 508. ...Coaxial mouth-nod antenna, 509...Leaky wave antenna, 403.613,713,803...Substrate for deposition, 4
01.713,801... Impedance matching circuit,
510.812...Cavity resonator axial length variable plunge F
i 7 Ya 611,7], 1,807... Green electrode for applying electric field, 404, 502, 602, 702, 804... Film forming chamber. In FIG. 9, 900...transparent insulating substrate (glass substrate), 901...
Polycrystalline semiconductor layer, 902... Impurity doped layer, 903... Source electrode, 904... Train electrode, 905... Gate insulating film, 906... Gate electrode. 8 Fig. 2 (A) f = 40.7 MHz Ion energy (eV) Fig. 2 (B) f = 13.56 M port 2 Ion energy (eV) Fig. 2 (C) Ion energy (eV) Fig. 2 (E ) figure f=40.780Z Ion energy (eV) Ion energy (eV) Second (') figure f=40.7MHz Ion energy (eV)
Claims (8)
膜室とを有するマイクロ波プラズマCVD法による成膜
用装置を使用し、前記プラズマ生成室内に原料ガスを導
入し、同時に前記マイクロ波導入手段を介してマイクロ
波エネルギーを前記プラズマ生成室内に投入して放電を
生起させて前記原料ガスを分解してプラズマを生成せし
め、前記プラズマ生成室と前記成膜室との間に設けられ
た多穿孔グリッド電極を介して該プラズマを前記成膜室
内に流入せしめ、前記成膜室内に設置された導電性支持
台上に配置された絶縁性基体の表面に堆積膜を形成する
方法であって、前記堆積膜の形成を、前記グリッド電極
と前記導電性支持台との間に20乃至500MHzの高
周波電圧を印加しながら行うことを特徴とする多結晶半
導体膜の形成方法。(1) Using a film forming apparatus by microwave plasma CVD method having a plasma generation chamber and a film formation chamber equipped with a microwave introduction means, a raw material gas is introduced into the plasma generation chamber, and the microwave is introduced at the same time. Microwave energy is injected into the plasma generation chamber through a means to cause discharge to decompose the source gas and generate plasma, and A method for forming a deposited film on the surface of an insulating substrate placed on a conductive support set in the film forming chamber by causing the plasma to flow into the film forming chamber through a perforated grid electrode, the method comprising: A method for forming a polycrystalline semiconductor film, characterized in that the deposited film is formed while applying a high frequency voltage of 20 to 500 MHz between the grid electrode and the conductive support.
御して形成される堆積膜を多結晶質膜にする請求項(1
)に記載の多結晶半導体膜の形成方法。(2) Claim (1) wherein the deposited film formed by controlling the high frequency voltage in the range of 100 to 500 V is a polycrystalline film.
) The method for forming a polycrystalline semiconductor film described in .
10^−^3Torrに維持して成膜を行う請求項(2
)に記載の多結晶半導体膜の形成方法。(3) Increase the pressure inside the film forming chamber to 1×10^-^6 to 5×
Claim (2) in which the film is formed while maintaining the pressure at 10^-^3 Torr.
) The method for forming a polycrystalline semiconductor film described in .
度に維持して成膜を行う請求項(2)に記載の多結晶半
導体膜の形成方法。(4) The method for forming a polycrystalline semiconductor film according to (2), wherein the film is formed while maintaining the insulating substrate at a temperature in the range of 200 to 400°C.
ラズマ生成室と成膜室とを有するマイクロ波プラズマC
VD法による成膜用装置を使用し、前記磁場発生手段に
より磁場を前記プラズマ生成室内に印加し、原料ガスを
導入し、同時に前記マイクロ波導入手段を介してマイク
ロ波エネルギーを前記プラズマ生成室内に投入して放電
を生起させて前記原料ガスを分解してプラズマを生成せ
しめ、前記プラズマ生成室と前記成膜室との間に設けら
れた多穿孔グリッド電極を介して該プラズマを前記成膜
室内に流入せしめ、前記成膜室内に設置された導電性支
持台上に配置された絶縁性基体の表面に堆積膜を形成す
る方法であって、前記堆積膜の形成を、前記グリッド電
極と前記導電性支持台との間に20乃至500MHzの
高周波電圧を印加しながら行うことを特徴とする多結晶
半導体膜の形成方法。(5) Microwave plasma C having a plasma generation chamber and a film forming chamber equipped with microwave introduction means and magnetic field generation means
Using a film forming apparatus based on the VD method, a magnetic field is applied to the plasma generation chamber by the magnetic field generation means, raw material gas is introduced, and at the same time microwave energy is applied to the plasma generation chamber via the microwave introduction means. The raw material gas is decomposed to generate plasma by generating a discharge, and the plasma is introduced into the film forming chamber through a multi-perforated grid electrode provided between the plasma generating chamber and the film forming chamber. A method for forming a deposited film on the surface of an insulating substrate placed on a conductive support set in the film forming chamber, the method comprising: 1. A method for forming a polycrystalline semiconductor film, which is carried out while applying a high frequency voltage of 20 to 500 MHz between the polycrystalline semiconductor film and the support.
御して形成される堆積膜を多結晶質膜にする請求項(5
)に記載の多結晶半導体膜の形成方法。(6) The deposited film formed by controlling the high frequency voltage in the range of 100 to 500 V is a polycrystalline film.
) The method for forming a polycrystalline semiconductor film described in .
10^−^3Torrに維持して成膜を行う請求項(6
)に記載の多結晶半導体膜の形成方法。(7) Increase the pressure inside the film forming chamber to 1×10^-^6 to 5×
Claim (6) in which the film is formed while maintaining the pressure at 10^-^3 Torr.
) The method for forming a polycrystalline semiconductor film described in .
度に維持して成膜を行う請求項(6)に記載の多結晶半
導体膜の形成方法。(8) The method for forming a polycrystalline semiconductor film according to (6), wherein the film is formed while maintaining the insulating substrate at a temperature in the range of 200 to 400°C.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9005447A FR2646557B1 (en) | 1989-04-28 | 1990-04-27 | PROCESS FOR FORMING A POLYCRYSTALLINE SEMICONDUCTOR FILM ON AN INSULATING SUBSTRATE |
| DE4013944A DE4013944C2 (en) | 1989-04-28 | 1990-04-30 | Process for forming a polycrystalline semiconductor film by the chemical microwave plasma vapor deposition process |
| US07/799,900 US5192717A (en) | 1989-04-28 | 1991-12-02 | Process for the formation of a polycrystalline semiconductor film by microwave plasma chemical vapor deposition method |
Applications Claiming Priority (4)
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| JP1-107392 | 1989-04-28 | ||
| JP10739189 | 1989-04-28 | ||
| JP1-107391 | 1989-04-28 | ||
| JP10739289 | 1989-04-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0372620A true JPH0372620A (en) | 1991-03-27 |
| JP2706995B2 JP2706995B2 (en) | 1998-01-28 |
Family
ID=26447435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10292690A Expired - Lifetime JP2706995B2 (en) | 1989-04-28 | 1990-04-20 | Method for forming polycrystalline semiconductor film by microwave plasma CVD method |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2706995B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0620971A (en) * | 1992-06-30 | 1994-01-28 | Canon Inc | Deposited film forming method, photovoltaic element, and continuous manufacturing method of photovoltaic element |
| JP2021530866A (en) * | 2018-07-13 | 2021-11-11 | ラム リサーチ コーポレーションLam Research Corporation | Single energy ion generation for controlled etching |
-
1990
- 1990-04-20 JP JP10292690A patent/JP2706995B2/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2706995B2 (en) | 1998-01-28 |
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