JPH04324628A - 珪素薄膜の製造方法 - Google Patents
珪素薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH04324628A JPH04324628A JP14648091A JP14648091A JPH04324628A JP H04324628 A JPH04324628 A JP H04324628A JP 14648091 A JP14648091 A JP 14648091A JP 14648091 A JP14648091 A JP 14648091A JP H04324628 A JPH04324628 A JP H04324628A
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- JP
- Japan
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- gas
- thin film
- silicon thin
- hydrogen chloride
- polycrystalline
- Prior art date
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- Withdrawn
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体チップや液晶表示
パネルなどに用いられる多結晶または非晶質の珪素薄膜
をＣＶＤ法で製造する方法に関する。
パネルなどに用いられる多結晶または非晶質の珪素薄膜
をＣＶＤ法で製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の多結晶珪素薄膜の製造方法は半導
体チップ（ＬＳＩ）として利用するため基板として単結
晶珪素を用いる場合、窒素希釈または希釈ガスなしのモ
ノシラン（ＳｉＨ ４）ガスを原料として、０．３Ｔｏ
ｒｒ前後の減圧下、基板温度６００度Ｃ前後で熱分解堆
積させる減圧ＣＶＤ法（ＬＰＣＶＤ）が用いられていた
。 また光学素子に利用する非晶質珪素薄膜をガラス基板に
形成させる場合には、反応温度を低くするため分解温度
がモノシランより低いジシラン（Ｓｉ ２Ｈ ６）また
はトリシラン（Ｓｉ ３Ｈ ６）を原料としたＬＰＣＶ
Ｄが４００から５００度Ｃ程度の温度で用いられていた
。
体チップ（ＬＳＩ）として利用するため基板として単結
晶珪素を用いる場合、窒素希釈または希釈ガスなしのモ
ノシラン（ＳｉＨ ４）ガスを原料として、０．３Ｔｏ
ｒｒ前後の減圧下、基板温度６００度Ｃ前後で熱分解堆
積させる減圧ＣＶＤ法（ＬＰＣＶＤ）が用いられていた
。 また光学素子に利用する非晶質珪素薄膜をガラス基板に
形成させる場合には、反応温度を低くするため分解温度
がモノシランより低いジシラン（Ｓｉ ２Ｈ ６）また
はトリシラン（Ｓｉ ３Ｈ ６）を原料としたＬＰＣＶ
Ｄが４００から５００度Ｃ程度の温度で用いられていた
。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来はモノシラン、ジ
シラン、トリシランなど水素化珪素化合物ガスを原料と
する場合、（１）膜厚の均一性が悪化し易い、（２）気
相中で粒子が自己発生することがある、（３）その粒子
を原因とする膜中のピンホールにより膜質が悪化する、
（４）特にジシランやトリシランの高次シランを用いた
場合は段差被覆率（ステップカバレッジ）が悪化し易い
という問題があった。そこで、この発明は他のプロセス
条件を変えることなく混合ガス成分を変えることのみに
よって上記課題を同時に解決する方法を提供することを
目的とする。
シラン、トリシランなど水素化珪素化合物ガスを原料と
する場合、（１）膜厚の均一性が悪化し易い、（２）気
相中で粒子が自己発生することがある、（３）その粒子
を原因とする膜中のピンホールにより膜質が悪化する、
（４）特にジシランやトリシランの高次シランを用いた
場合は段差被覆率（ステップカバレッジ）が悪化し易い
という問題があった。そこで、この発明は他のプロセス
条件を変えることなく混合ガス成分を変えることのみに
よって上記課題を同時に解決する方法を提供することを
目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するものであって、水素化珪素化合物または水素化珪素
化合物を含むガスを用いて減圧ＣＶＤ法により多結晶ま
たは非晶質の珪素薄膜を形成させる方法において、水素
化珪素化合物または水素化珪素化合物を含むガスに塩化
水素ガスを添加して用いることを特徴とするものである
。
するものであって、水素化珪素化合物または水素化珪素
化合物を含むガスを用いて減圧ＣＶＤ法により多結晶ま
たは非晶質の珪素薄膜を形成させる方法において、水素
化珪素化合物または水素化珪素化合物を含むガスに塩化
水素ガスを添加して用いることを特徴とするものである
。
【０００５】
【作用】モノシラン、ジシラン、トリシランなど水素化
珪素化合物ガスはＬＰＣＶＤ反応器内において、基板に
直接析出するのみならず、気相中で分解して活性な反応
中間体を生成することはよく知られている。気相分解の
傾向は高次シランほど強い。前述した本発明の解決すべ
き課題はすべてこの気相生成の反応中間体（シリレン：
ＳｉＨ ２など）に帰することができる。
珪素化合物ガスはＬＰＣＶＤ反応器内において、基板に
直接析出するのみならず、気相中で分解して活性な反応
中間体を生成することはよく知られている。気相分解の
傾向は高次シランほど強い。前述した本発明の解決すべ
き課題はすべてこの気相生成の反応中間体（シリレン：
ＳｉＨ ２など）に帰することができる。
【０００６】すなわち（１）気相拡散速度に対して表面
反応速度の大きい活性な中間体は反応器内に均一濃度で
存在することができず、膜厚の均一性は悪化する、（２
）活性な中間体同士が気相中で衝突重合することによっ
て粒子が自己発生する、（３）特にジシランやトリシラ
ンを用いた場合には気相中間体の生成量が多くなるが、
活性な中間体はミクロンオーダーの段差内をも拡散する
ことができず、側壁に付着してしまうため被覆性が悪化
してしまうと説明できる。
反応速度の大きい活性な中間体は反応器内に均一濃度で
存在することができず、膜厚の均一性は悪化する、（２
）活性な中間体同士が気相中で衝突重合することによっ
て粒子が自己発生する、（３）特にジシランやトリシラ
ンを用いた場合には気相中間体の生成量が多くなるが、
活性な中間体はミクロンオーダーの段差内をも拡散する
ことができず、側壁に付着してしまうため被覆性が悪化
してしまうと説明できる。
【０００７】本発明によれば、上記課題の原因である気
相生成の活性な反応中間体を選択的に除去することがで
きる。すなわち添加した塩化水素ガスは活性な気相中間
体と反応して安定な塩素化珪素化合物ガス（ジクロロシ
ラン、トリクロロシラン等）を生成するため、反応中間
体の選択的な除去が可能である。
相生成の活性な反応中間体を選択的に除去することがで
きる。すなわち添加した塩化水素ガスは活性な気相中間
体と反応して安定な塩素化珪素化合物ガス（ジクロロシ
ラン、トリクロロシラン等）を生成するため、反応中間
体の選択的な除去が可能である。
【０００８】従って装置形状などに大幅な変更を加える
ことなく既存の装置に塩化水素ガスラインを付加するだ
けで高品質な珪素薄膜を均一に堆積することができる。 なお、塩化水素の添加量は微量ですむのでヘリウム等で
あらかじめ希釈された塩化水素ガスを用いるのがよい。 本発明においてこのような希釈ガスが含まれていること
は差し支えない。すなわち水素化珪素化合物または水素
化珪素化合物を含むガスいずれを用いる場合にも本発明
は適用できる。
ことなく既存の装置に塩化水素ガスラインを付加するだ
けで高品質な珪素薄膜を均一に堆積することができる。 なお、塩化水素の添加量は微量ですむのでヘリウム等で
あらかじめ希釈された塩化水素ガスを用いるのがよい。 本発明においてこのような希釈ガスが含まれていること
は差し支えない。すなわち水素化珪素化合物または水素
化珪素化合物を含むガスいずれを用いる場合にも本発明
は適用できる。
【０００９】
実施例１
図１はモノシランガスを用いたＬＰＣＶＤ法による多結
晶珪素薄膜製造装置である。供給ガスはモノシラン１及
びヘリウム希釈０．１％塩化水素ガス２の２系統であり
、サーマルマスフローコントローラ３Ａ、３Ｂでそれぞ
れ流量調節して供給される。反応装置は石英製ベルジャ
ー５内にウエハ支持用ボート６及びボート支持台７、石
英内管９などを納めた回転機構８を有する縦型の電気炉
４である。減圧、ガス置換のためロータリーポンプ１１
、メカニカルブースターポンプ１０による排気装置が設
けられている。
晶珪素薄膜製造装置である。供給ガスはモノシラン１及
びヘリウム希釈０．１％塩化水素ガス２の２系統であり
、サーマルマスフローコントローラ３Ａ、３Ｂでそれぞ
れ流量調節して供給される。反応装置は石英製ベルジャ
ー５内にウエハ支持用ボート６及びボート支持台７、石
英内管９などを納めた回転機構８を有する縦型の電気炉
４である。減圧、ガス置換のためロータリーポンプ１１
、メカニカルブースターポンプ１０による排気装置が設
けられている。
【００１０】本装置を用いて６インチ単結晶珪素基板上
にゲート電極用多結晶珪素薄膜を、５５０から７００度
Ｃ、０．１から１０．０Ｔｏｒｒ、モノシランガス３０
０立方センチメートル／分、ヘリウム希釈塩化水素ガス
２００立方センチメートル／分の条件下で作成したとこ
ろ、面内膜厚均一性０．２％以下の良質な薄膜が得られ
た。
にゲート電極用多結晶珪素薄膜を、５５０から７００度
Ｃ、０．１から１０．０Ｔｏｒｒ、モノシランガス３０
０立方センチメートル／分、ヘリウム希釈塩化水素ガス
２００立方センチメートル／分の条件下で作成したとこ
ろ、面内膜厚均一性０．２％以下の良質な薄膜が得られ
た。
【００１１】実施例２
図２はジシランガスを用いたＬＰＣＶＤ法によるガラス
基板上への非晶質珪素薄膜製造装置である。非晶質珪素
薄膜においては未結合手（ダングリングボンド）が大量
にあるので、半導体的性質を得るにはこれらを水素で終
端する必要がある。このため成膜後水素化する必要があ
るが、本実施例においてはこのためのラジカルアニール
装置も備えている。
基板上への非晶質珪素薄膜製造装置である。非晶質珪素
薄膜においては未結合手（ダングリングボンド）が大量
にあるので、半導体的性質を得るにはこれらを水素で終
端する必要がある。このため成膜後水素化する必要があ
るが、本実施例においてはこのためのラジカルアニール
装置も備えている。
【００１２】すなわち、本装置はロードロックチェンバ
ー１５、薄膜堆積チェンバー１３、水素ラジカルアニー
ルチェンバー１７の３つのチェンバーよりなる。ロード
ロックチェンバー１５にガラス基板１４を設置した後、
同チェンバー内を脱気し薄膜堆積チェンバー１３内へ移
送した。供給ガスはジシラン１２及びヘリウム希釈０．
１％塩化水素ガス２の２系統である。薄膜堆積の条件は
４５０から５５０度Ｃ、０．１から１０．０Ｔｏｒｒ、
ジシラン１５立方センチメートル／分、ヘリウム希釈塩
化水素ガス３５立方センチメートル／分で行なった。
ー１５、薄膜堆積チェンバー１３、水素ラジカルアニー
ルチェンバー１７の３つのチェンバーよりなる。ロード
ロックチェンバー１５にガラス基板１４を設置した後、
同チェンバー内を脱気し薄膜堆積チェンバー１３内へ移
送した。供給ガスはジシラン１２及びヘリウム希釈０．
１％塩化水素ガス２の２系統である。薄膜堆積の条件は
４５０から５５０度Ｃ、０．１から１０．０Ｔｏｒｒ、
ジシラン１５立方センチメートル／分、ヘリウム希釈塩
化水素ガス３５立方センチメートル／分で行なった。
【００１３】本工程後、再びロードロックチェンバー１
５を経由して水素ラジカルアニールチェンバー１７へ移
送した。本工程では薄膜内に存在する非晶質珪素の未結
合手を水素原子と結合させた。水素ラジカルアニールチ
ェンバー１７には水素ガスボンベ１９よりサーマルマス
フローコントローラ３Ｃを経て水素が供給されるが、こ
れに水銀恒温槽１８から蒸発した水銀ガスが添加される
。低圧水銀ランプ１６により紫外線を照射することによ
り水銀原子を励起させ、その水銀原子のエネルギーを利
用して水素ラジカルを生成させた。水素ラジカルは非晶
質珪素薄膜上で珪素と反応し、表面から水素を拡散させ
膜質を改善することができた。
５を経由して水素ラジカルアニールチェンバー１７へ移
送した。本工程では薄膜内に存在する非晶質珪素の未結
合手を水素原子と結合させた。水素ラジカルアニールチ
ェンバー１７には水素ガスボンベ１９よりサーマルマス
フローコントローラ３Ｃを経て水素が供給されるが、こ
れに水銀恒温槽１８から蒸発した水銀ガスが添加される
。低圧水銀ランプ１６により紫外線を照射することによ
り水銀原子を励起させ、その水銀原子のエネルギーを利
用して水素ラジカルを生成させた。水素ラジカルは非晶
質珪素薄膜上で珪素と反応し、表面から水素を拡散させ
膜質を改善することができた。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、良
質な多結晶または非晶質珪素薄膜を均一性よく堆積する
ことが可能であり、気相中での粒子の発生も抑制するこ
とができる。
質な多結晶または非晶質珪素薄膜を均一性よく堆積する
ことが可能であり、気相中での粒子の発生も抑制するこ
とができる。
【図１】本発明方法により多結晶珪素薄膜を製造するた
めの装置の例を示す図
めの装置の例を示す図
【図２】本発明方法により非晶質珪素薄膜を製造するた
めの装置の例を示す図
めの装置の例を示す図
Claims (1)
- 【請求項１】 水素化珪素化合物または水素化珪素化
合物を含むガスを用いて減圧ＣＶＤ法により多結晶また
は非晶質の珪素薄膜を形成させる方法において、水素化
珪素化合物または水素化珪素化合物を含むガスに塩化水
素ガスを添加して用いることを特徴とする珪素薄膜の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14648091A JPH04324628A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 珪素薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14648091A JPH04324628A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 珪素薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04324628A true JPH04324628A (ja) | 1992-11-13 |
Family
ID=15408596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14648091A Withdrawn JPH04324628A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 珪素薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04324628A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000100731A (ja) * | 1998-09-18 | 2000-04-07 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US6514803B1 (en) * | 1993-12-22 | 2003-02-04 | Tdk Corporation | Process for making an amorphous silicon thin film semiconductor device |
-
1991
- 1991-04-24 JP JP14648091A patent/JPH04324628A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6514803B1 (en) * | 1993-12-22 | 2003-02-04 | Tdk Corporation | Process for making an amorphous silicon thin film semiconductor device |
| JP2000100731A (ja) * | 1998-09-18 | 2000-04-07 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980711 |