JPH0645258A - 非晶質半導体薄膜の製造装置 - Google Patents
非晶質半導体薄膜の製造装置Info
- Publication number
- JPH0645258A JPH0645258A JP4196751A JP19675192A JPH0645258A JP H0645258 A JPH0645258 A JP H0645258A JP 4196751 A JP4196751 A JP 4196751A JP 19675192 A JP19675192 A JP 19675192A JP H0645258 A JPH0645258 A JP H0645258A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light source
- thin film
- electrode
- electric field
- amorphous semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電極中に短波長光源を内蔵し、プラズマ分解
による薄膜堆積表面に光エネルギーを与えることによ
り、低温で良質な非晶質半導体薄膜を得る。 【構成】 電極１３を通して電源から電極兼基板ホルダ
１５との間に電界が印加される。電界印加用電極１３の
内部には例えば低圧水銀ランプ等の短波長光源１６が内
蔵されており電界印加用電極１３の放電面１７は金属メ
ッシュ等から成る。これにより光源１６から発生された
光はメッシュを通して、電極１３、１５間のプラズマ領
域Ｐにしかも基板２０表面に垂直に光照射する。そして
ガス導入口１８から原料ガス１４やその他のガスを導入
しプラズマ分解させ、同時に短波長光源１６から基板表
面に向かって光照射を行い膜の堆積を行なう。
による薄膜堆積表面に光エネルギーを与えることによ
り、低温で良質な非晶質半導体薄膜を得る。 【構成】 電極１３を通して電源から電極兼基板ホルダ
１５との間に電界が印加される。電界印加用電極１３の
内部には例えば低圧水銀ランプ等の短波長光源１６が内
蔵されており電界印加用電極１３の放電面１７は金属メ
ッシュ等から成る。これにより光源１６から発生された
光はメッシュを通して、電極１３、１５間のプラズマ領
域Ｐにしかも基板２０表面に垂直に光照射する。そして
ガス導入口１８から原料ガス１４やその他のガスを導入
しプラズマ分解させ、同時に短波長光源１６から基板表
面に向かって光照射を行い膜の堆積を行なう。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非晶質半導体薄膜の製
造装置に関する。さらに詳しくは、プラズマ化学気相分
解手段と光化学反応手段を併用した非晶質半導体薄膜の
製造装置に関する。
造装置に関する。さらに詳しくは、プラズマ化学気相分
解手段と光化学反応手段を併用した非晶質半導体薄膜の
製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、水素化非晶質シリコン（ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ）等に代表される、非晶質半導体薄膜の形成に使
用されるプラズマＣＶＤ装置は図３に示すような構成を
持つ。４１が真空チャンバーで排気孔４２より真空に排
気される。直流または高周波電源４３から電界が電極４
４へ導入され、基板加熱が可能な基板ホルダ−兼電極４
５との間に電界が印可されプラズマが発生する。４６は
ガス導入口でモノシラン（ＳｉＨ4 ），ジシラン（Ｓｉ
2 Ｈ6 ）等の原料ガス４８やＨ2 、Ｈｅ等の希釈ガス４
９が導入される。これらのガスがプラズマ分解されても
しくはプラズマ分解を促進してａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜として
基板４７上に堆積形成される。
ｉ：Ｈ）等に代表される、非晶質半導体薄膜の形成に使
用されるプラズマＣＶＤ装置は図３に示すような構成を
持つ。４１が真空チャンバーで排気孔４２より真空に排
気される。直流または高周波電源４３から電界が電極４
４へ導入され、基板加熱が可能な基板ホルダ−兼電極４
５との間に電界が印可されプラズマが発生する。４６は
ガス導入口でモノシラン（ＳｉＨ4 ），ジシラン（Ｓｉ
2 Ｈ6 ）等の原料ガス４８やＨ2 、Ｈｅ等の希釈ガス４
９が導入される。これらのガスがプラズマ分解されても
しくはプラズマ分解を促進してａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜として
基板４７上に堆積形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な従来のプラズマＣＶＤ装置では、プラズマ分解を生じ
させるためのガス圧力は0.1 〜5Torr の範囲が一般的で
あり、それによってプラズマ中の電子エネルギー分布が
左右されるため、結果的に例えばモノシラン（Ｓｉ
Ｈ4 ）の分解では、ＳｉＨ3 やＳｉＨ2 等の高次水素化
シリコンからなる中性ラジカルが前駆体として堆積の大
部分に寄与していると考えられている。そのため基板温
度を２００℃以上が必要であるとされている。この結
果、例えば、非晶質シリコン太陽電池や液晶ディスプレ
イ用の非晶質シリコン薄膜トランジスタ等の半導体デバ
イスを形成する場合、例えば多層膜構成の界面の拡散が
生じたり、基板材料そのものが熱に弱いものであるとき
は使用できなかったり、基板材料と薄膜との界面に拡散
が生じたりするため、使用材料に制約があったりして、
デバイス設計上に工夫が必要であったり、プロセスにお
ける制約が多くあるという問題がある。
な従来のプラズマＣＶＤ装置では、プラズマ分解を生じ
させるためのガス圧力は0.1 〜5Torr の範囲が一般的で
あり、それによってプラズマ中の電子エネルギー分布が
左右されるため、結果的に例えばモノシラン（Ｓｉ
Ｈ4 ）の分解では、ＳｉＨ3 やＳｉＨ2 等の高次水素化
シリコンからなる中性ラジカルが前駆体として堆積の大
部分に寄与していると考えられている。そのため基板温
度を２００℃以上が必要であるとされている。この結
果、例えば、非晶質シリコン太陽電池や液晶ディスプレ
イ用の非晶質シリコン薄膜トランジスタ等の半導体デバ
イスを形成する場合、例えば多層膜構成の界面の拡散が
生じたり、基板材料そのものが熱に弱いものであるとき
は使用できなかったり、基板材料と薄膜との界面に拡散
が生じたりするため、使用材料に制約があったりして、
デバイス設計上に工夫が必要であったり、プロセスにお
ける制約が多くあるという問題がある。
【０００４】本発明は、前記従来技術の問題を解決する
ため、より低温で非晶質半導体薄膜を形成するための製
造装置を提供することを目的とする。
ため、より低温で非晶質半導体薄膜を形成するための製
造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の非晶質半導体薄膜の製造装置は、直流、も
しくは高周波を含む交流電界によるプラズマ化学気相分
解手段を少なくとも備え、基板表面に非晶質半導体薄膜
を製造する装置において、前記基板表面またはその近辺
に短波長光による光エネルギー供給手段を備えたことを
特徴とする。
め、本発明の非晶質半導体薄膜の製造装置は、直流、も
しくは高周波を含む交流電界によるプラズマ化学気相分
解手段を少なくとも備え、基板表面に非晶質半導体薄膜
を製造する装置において、前記基板表面またはその近辺
に短波長光による光エネルギー供給手段を備えたことを
特徴とする。
【０００６】前記構成においては、短波長光源として少
なくとも１５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光を含む光源
を用いることが好ましい。また前記構成においては、短
波長光源が、プラズマ化学気相堆積過程を生じさせるた
めの電界を印加する開孔を有する電極に内蔵され、光源
から照射される方向と電界印加方向が同方向であること
が好ましい。
なくとも１５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光を含む光源
を用いることが好ましい。また前記構成においては、短
波長光源が、プラズマ化学気相堆積過程を生じさせるた
めの電界を印加する開孔を有する電極に内蔵され、光源
から照射される方向と電界印加方向が同方向であること
が好ましい。
【０００７】また前記構成においては、短波長光源が稀
釈ガスの供給流路に備えられていることが好ましい。
釈ガスの供給流路に備えられていることが好ましい。
【０００８】
【作用】前記した本発明の構成によれば、プラズマ化学
気相分解手段と光化学反応手段を併用することにより、
高品質な薄膜を低温で成膜することが可能となる。すな
わち、まず第１に、堆積表面に基板温度にとって代わる
光エネルギーが体積表面での化学的反応として作用し、
プラズマ分解によってよって生成された膜形成に寄与す
るラジカルからなる前駆体に短波長光を照射することに
よって、基板表面での化学的反応作用を促進させ前記前
駆体の再分解に寄与する。第２に、従来のプラズマＣＶ
Ｄでのプラズマ発生し得るガス圧力領域は0.1Torr から
5Torr であったものが、光照射により励起状態にあるこ
とにより100Torr の比較的高い圧力でプラズマ分解を行
えようになり、結果的にイオンの等荷電粒子の基板に与
える衝撃を低減しデバイス形成の際に良好な信頼性を実
現できる。
気相分解手段と光化学反応手段を併用することにより、
高品質な薄膜を低温で成膜することが可能となる。すな
わち、まず第１に、堆積表面に基板温度にとって代わる
光エネルギーが体積表面での化学的反応として作用し、
プラズマ分解によってよって生成された膜形成に寄与す
るラジカルからなる前駆体に短波長光を照射することに
よって、基板表面での化学的反応作用を促進させ前記前
駆体の再分解に寄与する。第２に、従来のプラズマＣＶ
Ｄでのプラズマ発生し得るガス圧力領域は0.1Torr から
5Torr であったものが、光照射により励起状態にあるこ
とにより100Torr の比較的高い圧力でプラズマ分解を行
えようになり、結果的にイオンの等荷電粒子の基板に与
える衝撃を低減しデバイス形成の際に良好な信頼性を実
現できる。
【０００９】次に、短波長光源として少なくとも１５０
ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光を含む光源を用いるという
好ましい構成によれば、光化学反応をより効率的に行う
ことができる。
ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光を含む光源を用いるという
好ましい構成によれば、光化学反応をより効率的に行う
ことができる。
【００１０】また、短波長光源がプラズマ化学気相堆積
過程を生じさせるための電界を印加する開孔を有する電
極に内蔵され、光源から照射される方向と電界印加方向
が同方向であるという好ましい構成によれば、堆積膜方
向に光化学反応を選択的に行わせることができ、合理的
な成膜ができる。
過程を生じさせるための電界を印加する開孔を有する電
極に内蔵され、光源から照射される方向と電界印加方向
が同方向であるという好ましい構成によれば、堆積膜方
向に光化学反応を選択的に行わせることができ、合理的
な成膜ができる。
【００１１】また、短波長光源が稀釈ガスの供給流路に
備えられているという好ましい構成によれば、前記作用
に加えて、光源の汚れなどを回避することができる。
備えられているという好ましい構成によれば、前記作用
に加えて、光源の汚れなどを回避することができる。
【００１２】
【実施例】以下図面に基づき、本発明の代表的な実施例
を示す。図１は本発明で使用される光照射型プラズマＣ
ＶＤ装置の概略図である。１１が真空チャンバーで、排
気孔１２より真空に排気される。電極１３を通して電源
から電極兼基板ホルダ１５との間に電界が印加される。
電界印加用電極１３の内部には例えば低圧水銀ランプ等
の短波長光源１６が内蔵されており電界印加用電極１３
の放電面１７は金属メッシュ等から成る。これによりプ
ラズマが電極１３内部に侵入できずかつ光源１６から発
生された光はメッシュを通して、電極１３、１５間のプ
ラズマ領域Ｐにしかも基板２０表面に垂直に光照射し得
る構造となっている。１８はガス導入口で例えば非晶質
シリコン薄膜を形成する際には、ＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6
等の原料ガス１４が導入される。１９は光源部を通って
電極１５からＨ2 、Ｈｅ，Ａｒ等やそれらの混合ガス等
のガスが導入される第２のガス導入口であり、光源ラン
プに膜堆積を起こさない作用や、堆積速度を抑制し光照
射作用を促進する作用を持つ。なお、２１は加熱ヒータ
ーである。これらのガス導入口から原料ガスやその他の
ガスを導入しプラズマ分解させ、同時に短波長光源から
基板表面に向かって光照射を行い膜の堆積を行なう。
を示す。図１は本発明で使用される光照射型プラズマＣ
ＶＤ装置の概略図である。１１が真空チャンバーで、排
気孔１２より真空に排気される。電極１３を通して電源
から電極兼基板ホルダ１５との間に電界が印加される。
電界印加用電極１３の内部には例えば低圧水銀ランプ等
の短波長光源１６が内蔵されており電界印加用電極１３
の放電面１７は金属メッシュ等から成る。これによりプ
ラズマが電極１３内部に侵入できずかつ光源１６から発
生された光はメッシュを通して、電極１３、１５間のプ
ラズマ領域Ｐにしかも基板２０表面に垂直に光照射し得
る構造となっている。１８はガス導入口で例えば非晶質
シリコン薄膜を形成する際には、ＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6
等の原料ガス１４が導入される。１９は光源部を通って
電極１５からＨ2 、Ｈｅ，Ａｒ等やそれらの混合ガス等
のガスが導入される第２のガス導入口であり、光源ラン
プに膜堆積を起こさない作用や、堆積速度を抑制し光照
射作用を促進する作用を持つ。なお、２１は加熱ヒータ
ーである。これらのガス導入口から原料ガスやその他の
ガスを導入しプラズマ分解させ、同時に短波長光源から
基板表面に向かって光照射を行い膜の堆積を行なう。
【００１３】図２にプラズマ発生用高周波電力密度を３
０ mW/cm2 、光照射光量を５０ mW/cm2 （波長：２７０
ｎｍ）、堆積温度を室温（２５℃）から４００℃まで変
化させた時の、形成した非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：
Ｈ）薄膜の暗電気伝導度と疑似太陽光（ＡＭ１：１００
mW／cm2 ）照射下における光電気伝導度の変化を示す。
比較のため、短波長光照射を行なわない場合の変化も図
中に示してある。ほかの条件は下記の通りであった。 （１）ＳｉＨ4 供給量：１００ＳＣＣＭ （２）Ｈ2 供給量：４００ＳＣＣＭ （３）真空度：０．５Ｔｏｒｒ （その他必要条件をすべて具体的数値で列挙くださ
い。）図２から明らかなように、光照射を有する場合と
有しない場合とでは、室温から２００℃の基板温度での
光電気伝導度の向上が明かである。
０ mW/cm2 、光照射光量を５０ mW/cm2 （波長：２７０
ｎｍ）、堆積温度を室温（２５℃）から４００℃まで変
化させた時の、形成した非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：
Ｈ）薄膜の暗電気伝導度と疑似太陽光（ＡＭ１：１００
mW／cm2 ）照射下における光電気伝導度の変化を示す。
比較のため、短波長光照射を行なわない場合の変化も図
中に示してある。ほかの条件は下記の通りであった。 （１）ＳｉＨ4 供給量：１００ＳＣＣＭ （２）Ｈ2 供給量：４００ＳＣＣＭ （３）真空度：０．５Ｔｏｒｒ （その他必要条件をすべて具体的数値で列挙くださ
い。）図２から明らかなように、光照射を有する場合と
有しない場合とでは、室温から２００℃の基板温度での
光電気伝導度の向上が明かである。
【００１４】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、プ
ラズマ化学気相分解手段と光化学反応手段を併用するこ
とにより、高品質な薄膜を低温で成膜することができ
る。
ラズマ化学気相分解手段と光化学反応手段を併用するこ
とにより、高品質な薄膜を低温で成膜することができ
る。
【図１】本発明で薄膜形成に使用したプラズマＣＶＤ装
置概略図である。
置概略図である。
【図２】本発明の効果を示すために光照射光量を行なっ
た時と行なわないときの、基板温度と光電気伝導度の関
係を示す図である。
た時と行なわないときの、基板温度と光電気伝導度の関
係を示す図である。
【図３】従来のプラズマＣＶＤ装置概略図である。
１１ 真空チャンバー １２ 排気孔 １３ 電界印加電極 １４ 電界印加電源 １５ 電極兼基板ホルダー １６ 短波長光源 １７ 放電面（メッシュ電極面） １８ 原料ガス導入口 １９ 第２のガス導入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平尾 孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 直流、もしくは高周波を含む交流電界に
よるプラズマ化学気相分解手段を少なくとも備え、基板
表面に非晶質半導体薄膜を製造する装置において、前記
基板表面またはその近辺に短波長光による光エネルギー
供給手段を備えたことを特徴とする非晶質半導体薄膜の
製造装置。 - 【請求項２】 短波長光源として少なくとも１５０ｎｍ
〜３５０ｎｍの波長の光を含む光源を用いる請求項１に
記載の非晶質半導体薄膜の製造装置。 - 【請求項３】 短波長光源が、プラズマ化学気相堆積過
程を生じさせるための電界を印加する開孔を有する電極
に内蔵され、光源から照射される方向と電界印加方向が
同方向である請求項１に記載の非晶質半導体薄膜の製造
装置。 - 【請求項４】 短波長光源が、稀釈ガスの供給流路に備
えられている請求項１に記載の非晶質半導体薄膜の製造
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4196751A JPH0645258A (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | 非晶質半導体薄膜の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4196751A JPH0645258A (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | 非晶質半導体薄膜の製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0645258A true JPH0645258A (ja) | 1994-02-18 |
Family
ID=16363010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4196751A Pending JPH0645258A (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | 非晶質半導体薄膜の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0645258A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100316270B1 (ko) * | 1999-01-28 | 2001-12-12 | 구본준, 론 위라하디락사 | 전기장과 플라즈마를 이용한 다결정질 실리콘 박막 증착 방법 |
| KR100371096B1 (ko) * | 1999-12-04 | 2003-02-05 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 플라즈마와 전계를 이용한 비정질막의 결정화 장비 및 결정화방법 |
-
1992
- 1992-07-23 JP JP4196751A patent/JPH0645258A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100316270B1 (ko) * | 1999-01-28 | 2001-12-12 | 구본준, 론 위라하디락사 | 전기장과 플라즈마를 이용한 다결정질 실리콘 박막 증착 방법 |
| KR100371096B1 (ko) * | 1999-12-04 | 2003-02-05 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 플라즈마와 전계를 이용한 비정질막의 결정화 장비 및 결정화방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH06105691B2 (ja) | 炭素添加非晶質シリコン薄膜の製造方法 | |
| JPH0752718B2 (ja) | 薄膜形成方法 | |
| JPS61153277A (ja) | 微結晶シリコン薄膜の製造方法 | |
| JPH09129555A (ja) | プラズマ化学蒸着装置 | |
| JPH0645258A (ja) | 非晶質半導体薄膜の製造装置 | |
| JPH0142125B2 (ja) | ||
| JPS6331110A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US5221643A (en) | Method for producing polycrystalline semiconductor material by plasma-induced vapor phase deposition using activated hydrogen | |
| JPH08506215A (ja) | 高品質半導体材料製造のためのマイクロ波励起方法 | |
| JP2608456B2 (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPS61216318A (ja) | 光ｃｖｄ装置 | |
| JP2629773B2 (ja) | 多層薄膜の形成方法 | |
| JPS6138268B2 (ja) | ||
| JPH0250969A (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPH0689455B2 (ja) | 薄膜形成方法 | |
| JPH0546093B2 (ja) | ||
| JPH0249386B2 (ja) | Purazumacvdsochi | |
| JPH06283436A (ja) | プラズマｃｖｄ法及びプラズマｃｖｄ装置 | |
| JPH0741950A (ja) | プラズマ化学蒸着法を用いた非晶質合金薄膜製造方法及び装置 | |
| JPH0740552B2 (ja) | 半導体薄膜の製法 | |
| JPS6346719A (ja) | 薄膜の製造方法 | |
| JPH06158327A (ja) | 薄膜堆積法 | |
| JPH07273041A (ja) | 半導体薄膜の形成方法 | |
| JPS6355928A (ja) | 非晶質薄膜の製造方法 | |
| JPS61127122A (ja) | 薄膜形成方法 |