JPH11150283A - 多結晶シリコン薄膜の製造方法 - Google Patents
多結晶シリコン薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH11150283A JPH11150283A JP31805697A JP31805697A JPH11150283A JP H11150283 A JPH11150283 A JP H11150283A JP 31805697 A JP31805697 A JP 31805697A JP 31805697 A JP31805697 A JP 31805697A JP H11150283 A JPH11150283 A JP H11150283A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- silicon thin
- polycrystalline silicon
- substrate
- film
- 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
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 56
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 73
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims abstract description 11
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 32
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 17
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 claims description 5
- PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N disilane Chemical compound [SiH3][SiH3] PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 3
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims description 3
- MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N dichlorosilane Chemical compound Cl[SiH2]Cl MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 claims 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 13
- 239000007858 starting material Substances 0.000 abstract 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 16
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 16
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 10
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 description 9
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 7
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 3
- WPPVEXTUHHUEIV-UHFFFAOYSA-N trifluorosilane Chemical compound F[SiH](F)F WPPVEXTUHHUEIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 2
- BUMGIEFFCMBQDG-UHFFFAOYSA-N dichlorosilicon Chemical compound Cl[Si]Cl BUMGIEFFCMBQDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N Hydrogen atom Chemical compound [H] YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000009739 binding Methods 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004050 hot filament vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000005224 laser annealing Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、３５０゜Ｃ以下の基板温度におい
て成膜圧力を所定の範囲内にしてプラズマ処理を行うこ
とにより、膜中の欠陥が少なく良好な膜質を有する多結
晶シリコン薄膜を製造する多結晶シリコン薄膜の製造方
法を提供する。 【解決手段】 基板５をアノード電極６上にセットした
後、ヒータ７により基板５を加熱し、基板温度を３５０
゜Ｃ以下、ここでは２５０゜Ｃ一定とする。次に、電源
３からカソード電極４にＲＦ電力を供給し、ガス導入管
２を通してカソード電極４からチャンバ９内に原料ガス
であるＳｉＨ４およびＨ２を導入する。ここで、チャン
バ９内の圧力（成膜圧力）を５Ｔｏｒｒから１５Ｔｏｒ
ｒの範囲内でプラズマ処理を行うことにより、基板５上
に多結晶シリコン薄膜を形成する。
て成膜圧力を所定の範囲内にしてプラズマ処理を行うこ
とにより、膜中の欠陥が少なく良好な膜質を有する多結
晶シリコン薄膜を製造する多結晶シリコン薄膜の製造方
法を提供する。 【解決手段】 基板５をアノード電極６上にセットした
後、ヒータ７により基板５を加熱し、基板温度を３５０
゜Ｃ以下、ここでは２５０゜Ｃ一定とする。次に、電源
３からカソード電極４にＲＦ電力を供給し、ガス導入管
２を通してカソード電極４からチャンバ９内に原料ガス
であるＳｉＨ４およびＨ２を導入する。ここで、チャン
バ９内の圧力（成膜圧力）を５Ｔｏｒｒから１５Ｔｏｒ
ｒの範囲内でプラズマ処理を行うことにより、基板５上
に多結晶シリコン薄膜を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ化学的気
相堆積法（プラズマＣＶＤ法）等のプラズマ処理により
多結晶シリコン薄膜を製造する多結晶シリコン薄膜の製
造方法に関する。
相堆積法（プラズマＣＶＤ法）等のプラズマ処理により
多結晶シリコン薄膜を製造する多結晶シリコン薄膜の製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アモルファス（非晶質）シリコン薄膜
は、液晶ディスプレイ装置の周辺駆動回路において形成
される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や太陽電池に頻繁に
使用されている。これらのデバイスの性能をより向上さ
せるためには、アモルファスシリコン薄膜のキャリア移
動度よりも高いキャリヤ移動度を有する多結晶シリコン
薄膜を使用することが必要である。
は、液晶ディスプレイ装置の周辺駆動回路において形成
される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や太陽電池に頻繁に
使用されている。これらのデバイスの性能をより向上さ
せるためには、アモルファスシリコン薄膜のキャリア移
動度よりも高いキャリヤ移動度を有する多結晶シリコン
薄膜を使用することが必要である。
【０００３】従来、プラズマ化学的気相堆積法（プラズ
マＣＶＤ法）を用いて多結晶シリコン薄膜を形成する方
法では、基板温度を６００゜Ｃ以上にしなければならな
かった。その理由は、基板に与えられる熱エネルギによ
って基板に入射する活性種の基板表面における合体、結
合反応が促進され、基板表面における多結晶シリコン薄
膜の成長反応が基板温度が高いほど早く進むためであ
る。逆に、基板温度を６００゜Ｃよりも低くすると上記
成長反応が起こりにくくなり、最終的にはアモルファス
化してしまうこととなる。なお、基板温度が高いと、安
価なガラス基板ではその歪み点を越えてしまうため均一
で歪みの少ない基板表面が得られない。一方、ＴＦＴ用
無アルカリガラス系基板は、ソーダライムガラス系基板
よりも耐熱性を有し、６００゜Ｃ以上の高温でも使用可
能であるが、ソーダライムガラス系基板と比較して高価
である。従って、コストの面等から、ソーダライムガラ
ス系基板上に多結晶シリコン薄膜を形成するためには、
基板温度を３５０゜Ｃ以下にすることが望ましい。
マＣＶＤ法）を用いて多結晶シリコン薄膜を形成する方
法では、基板温度を６００゜Ｃ以上にしなければならな
かった。その理由は、基板に与えられる熱エネルギによ
って基板に入射する活性種の基板表面における合体、結
合反応が促進され、基板表面における多結晶シリコン薄
膜の成長反応が基板温度が高いほど早く進むためであ
る。逆に、基板温度を６００゜Ｃよりも低くすると上記
成長反応が起こりにくくなり、最終的にはアモルファス
化してしまうこととなる。なお、基板温度が高いと、安
価なガラス基板ではその歪み点を越えてしまうため均一
で歪みの少ない基板表面が得られない。一方、ＴＦＴ用
無アルカリガラス系基板は、ソーダライムガラス系基板
よりも耐熱性を有し、６００゜Ｃ以上の高温でも使用可
能であるが、ソーダライムガラス系基板と比較して高価
である。従って、コストの面等から、ソーダライムガラ
ス系基板上に多結晶シリコン薄膜を形成するためには、
基板温度を３５０゜Ｃ以下にすることが望ましい。
【０００４】また、ガラス基板上に形成したアモルファ
スシリコン薄膜に対してレーザアニールを併用すること
により、基板温度を３５０゜Ｃまで下げることができる
が、製造プロセスが煩雑化する。
スシリコン薄膜に対してレーザアニールを併用すること
により、基板温度を３５０゜Ｃまで下げることができる
が、製造プロセスが煩雑化する。
【０００５】さらに、多結晶シリコン薄膜の用途の多様
化から、さらに低い耐熱温度を有するフレキシブル基板
に多結晶シリコン薄膜を形成することも望まれている。
化から、さらに低い耐熱温度を有するフレキシブル基板
に多結晶シリコン薄膜を形成することも望まれている。
【０００６】基板温度が３００゜Ｃである場合における
多結晶シリコン薄膜の製造方法については、Ｙｕらによ
る報告（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６８（１
９），２６８１、１９９６）がある。この報告によれ
ば、基板温度を３００゜ＣとしてホットワイヤーＣＶＤ
法により選択的に多結晶シリコン薄膜を形成している。
しかし、この方法では、（１）大面積化が困難であり、
（２）反応性ガスを活性化させるためのフィラメントに
よる原料解離を利用していることから、フィラメントの
経時変化により成膜速度や結晶粒の成長に影響を与える
と共に、フィラメント材の膜内への混入による膜質の劣
化が生じ、（３）フィラメントの長期安定性を確保する
のが難しい。
多結晶シリコン薄膜の製造方法については、Ｙｕらによ
る報告（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６８（１
９），２６８１、１９９６）がある。この報告によれ
ば、基板温度を３００゜ＣとしてホットワイヤーＣＶＤ
法により選択的に多結晶シリコン薄膜を形成している。
しかし、この方法では、（１）大面積化が困難であり、
（２）反応性ガスを活性化させるためのフィラメントに
よる原料解離を利用していることから、フィラメントの
経時変化により成膜速度や結晶粒の成長に影響を与える
と共に、フィラメント材の膜内への混入による膜質の劣
化が生じ、（３）フィラメントの長期安定性を確保する
のが難しい。
【０００７】また、松田らによる報告（電子総合研究所
い集、５７、８、１９９３）によれば、反応種加熱欠陥
制御法を用いることにより、形成されるアモルファスシ
リコン薄膜の膜中欠陥密度を制御している。しかし、本
報告はアモルファスシリコン薄膜の膜質の改善方法にと
どまっている。
い集、５７、８、１９９３）によれば、反応種加熱欠陥
制御法を用いることにより、形成されるアモルファスシ
リコン薄膜の膜中欠陥密度を制御している。しかし、本
報告はアモルファスシリコン薄膜の膜質の改善方法にと
どまっている。
【０００８】一方、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）
プラズマＣＶＤを用いて多結晶シリコン薄膜を製造する
方法が注目されている。
プラズマＣＶＤを用いて多結晶シリコン薄膜を製造する
方法が注目されている。
【０００９】Ｎｏｚａｗａらによる報告（Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｐｒｏｃｅｅｄ
ｉｎｇｓ，Ｖｏｌ ９６−１２，１９９６，６６２頁〜
６６７頁）によれば、ＳｉＨ４／Ｈ２ガスを原料とした
ＥＣＲプラズマＣＶＤにおいて、基板温度を３００゜Ｃ
とし、基板に＋５０ＶのＤＣ（直流）バイアスを印加す
ることにより、多結晶シリコン薄膜を形成している。し
かし、基板にＤＣバイアスを印加すると、基板の導電性
の有無および形成される多結晶シリコン薄膜の膜厚の影
響を受けて、欠陥密度、結晶粒径等の膜質に関するパラ
メータの制御が難しくなる。
ｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｐｒｏｃｅｅｄ
ｉｎｇｓ，Ｖｏｌ ９６−１２，１９９６，６６２頁〜
６６７頁）によれば、ＳｉＨ４／Ｈ２ガスを原料とした
ＥＣＲプラズマＣＶＤにおいて、基板温度を３００゜Ｃ
とし、基板に＋５０ＶのＤＣ（直流）バイアスを印加す
ることにより、多結晶シリコン薄膜を形成している。し
かし、基板にＤＣバイアスを印加すると、基板の導電性
の有無および形成される多結晶シリコン薄膜の膜厚の影
響を受けて、欠陥密度、結晶粒径等の膜質に関するパラ
メータの制御が難しくなる。
【００１０】また、水素ガスを反応室に導入するための
導入管にＲＦ電力またはマイクロ波電力を印加して反応
室とは別に電磁エネルギを水素ガスに与えることにより
水素ガスの電離、解離を促進し、これにより、原子状水
素の量を増加させて結晶化を促進させる方法がある。し
かし、このような方法では、原料ガスの運動エネルギを
増加させることができないので、良好な膜質を有する多
結晶シリコン薄膜を３５０゜Ｃ以下の低温で形成するこ
とができない。
導入管にＲＦ電力またはマイクロ波電力を印加して反応
室とは別に電磁エネルギを水素ガスに与えることにより
水素ガスの電離、解離を促進し、これにより、原子状水
素の量を増加させて結晶化を促進させる方法がある。し
かし、このような方法では、原料ガスの運動エネルギを
増加させることができないので、良好な膜質を有する多
結晶シリコン薄膜を３５０゜Ｃ以下の低温で形成するこ
とができない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、多結
晶シリコン薄膜の製造方法については、種々の報告があ
るが、製造プロセスが煩雑化することなく、３５０゜Ｃ
以下の基板温度で、大面積化が可能であり、膜中の欠陥
が少なく良好な膜質を有する多結晶シリコン薄膜を形成
することは難しかった。
晶シリコン薄膜の製造方法については、種々の報告があ
るが、製造プロセスが煩雑化することなく、３５０゜Ｃ
以下の基板温度で、大面積化が可能であり、膜中の欠陥
が少なく良好な膜質を有する多結晶シリコン薄膜を形成
することは難しかった。
【００１２】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、本発明の目的は、製造プロセスが煩雑化するこ
となく、基板温度を３５０゜Ｃ以下、特に２５０゜Ｃ以
下とし、成膜圧力を５Ｔｏｒｒから１５Ｔｏｒｒの範囲
内、特に５Ｔｏｒｒから１０Ｔｏｒｒの範囲内とした条
件においてプラズマ処理を行うことにより、大面積化が
可能であり、膜中の欠陥が少なく良好な膜質を有する多
結晶シリコン薄膜を形成することが可能な多結晶シリコ
ン薄膜の製造方法を提供することである。
であり、本発明の目的は、製造プロセスが煩雑化するこ
となく、基板温度を３５０゜Ｃ以下、特に２５０゜Ｃ以
下とし、成膜圧力を５Ｔｏｒｒから１５Ｔｏｒｒの範囲
内、特に５Ｔｏｒｒから１０Ｔｏｒｒの範囲内とした条
件においてプラズマ処理を行うことにより、大面積化が
可能であり、膜中の欠陥が少なく良好な膜質を有する多
結晶シリコン薄膜を形成することが可能な多結晶シリコ
ン薄膜の製造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、プラズマ処理により多結晶シリコン薄膜
を基板上に製造する多結晶シリコン薄膜の製造方法にお
いて、前記基板の温度が３５０゜Ｃ以下であり、成膜圧
力が５Ｔｏｒｒから１５Ｔｏｒｒの範囲内であることを
特徴とする。
に、本発明は、プラズマ処理により多結晶シリコン薄膜
を基板上に製造する多結晶シリコン薄膜の製造方法にお
いて、前記基板の温度が３５０゜Ｃ以下であり、成膜圧
力が５Ｔｏｒｒから１５Ｔｏｒｒの範囲内であることを
特徴とする。
【００１４】上記多結晶シリコン薄膜の製造方法におい
て、本発明は、前記プラズマ処理に用いられる原料ガス
が水素希釈系ガスおよび水素ガスを含むことを特徴とす
る。
て、本発明は、前記プラズマ処理に用いられる原料ガス
が水素希釈系ガスおよび水素ガスを含むことを特徴とす
る。
【００１５】また、上記多結晶シリコン薄膜の製造方法
において、本発明は、前記水素希釈系ガスは、モノシラ
ン、４フッ化シラン、ジクロルシラン、ジシラン、トリ
クロルシラン、トリフロルシランのいずれかであること
を特徴とする。
において、本発明は、前記水素希釈系ガスは、モノシラ
ン、４フッ化シラン、ジクロルシラン、ジシラン、トリ
クロルシラン、トリフロルシランのいずれかであること
を特徴とする。
【００１６】さらに、上記多結晶シリコン薄膜の製造方
法において、本発明は、前記プラズマ処理はプラズマＣ
ＶＤであることを特徴とする。
法において、本発明は、前記プラズマ処理はプラズマＣ
ＶＤであることを特徴とする。
【００１７】さらにまた、上記多結晶シリコン薄膜の製
造方法において、本発明は、前記プラズマＣＶＤは、マ
イクロ波、ＲＦ、ＤＣ、ＥＣＲのいずれかを用いること
を特徴とする。
造方法において、本発明は、前記プラズマＣＶＤは、マ
イクロ波、ＲＦ、ＤＣ、ＥＣＲのいずれかを用いること
を特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００１９】本発明の実施の形態では、基板温度を３５
０゜Ｃ以下、特に２５０゜Ｃ以下とし、多結晶シリコン
薄膜の成膜圧力を特定の範囲内、すなわち５Ｔｏｒｒか
ら１５Ｔｏｒｒの範囲内に設定してプラズマ処理を行う
ことにより、膜中の欠陥が少なく良質な膜質を有する多
結晶シリコン薄膜を形成しているが、その理由について
以下に説明する。
０゜Ｃ以下、特に２５０゜Ｃ以下とし、多結晶シリコン
薄膜の成膜圧力を特定の範囲内、すなわち５Ｔｏｒｒか
ら１５Ｔｏｒｒの範囲内に設定してプラズマ処理を行う
ことにより、膜中の欠陥が少なく良質な膜質を有する多
結晶シリコン薄膜を形成しているが、その理由について
以下に説明する。
【００２０】基板温度が３５０゜Ｃ以下の低温プロセス
において多結晶シリコン薄膜を形成する条件としては、
（１）気相中に励起、解離状態の活性種があること、
（２）基板に入射する活性種が多結晶シリコン薄膜が形
成されるために必要な結晶化エネルギを有することが必
要である。
において多結晶シリコン薄膜を形成する条件としては、
（１）気相中に励起、解離状態の活性種があること、
（２）基板に入射する活性種が多結晶シリコン薄膜が形
成されるために必要な結晶化エネルギを有することが必
要である。
【００２１】従って、本発明では、プラズマ中において
励起、解離状態の活性種を生成するために、高周波（Ｒ
Ｆ）、マイクロ波、直流（ＤＣ）等の電磁エネルギを利
用したプラズマ化学的気相堆積法（プラズマＣＶＤ法）
のようなプラズマ処理を用いている。なお、電子サイク
ロトロン共鳴（ＥＣＲ）を利用した有磁場マイクロ波プ
ラズマ処理、高周波誘導加熱を利用したプラズマ処理、
直流プラズマ処理等の中では、ＥＣＲを利用した有磁場
マイクロ波プラズマ処理において高密度の活性種が得ら
れ、プラズマ処理速度が速い。
励起、解離状態の活性種を生成するために、高周波（Ｒ
Ｆ）、マイクロ波、直流（ＤＣ）等の電磁エネルギを利
用したプラズマ化学的気相堆積法（プラズマＣＶＤ法）
のようなプラズマ処理を用いている。なお、電子サイク
ロトロン共鳴（ＥＣＲ）を利用した有磁場マイクロ波プ
ラズマ処理、高周波誘導加熱を利用したプラズマ処理、
直流プラズマ処理等の中では、ＥＣＲを利用した有磁場
マイクロ波プラズマ処理において高密度の活性種が得ら
れ、プラズマ処理速度が速い。
【００２２】一方、基板に入射する活性種が多結晶シリ
コン薄膜を基板上に形成するために必要な結晶化エネル
ギーを有するためには、（１）活性種の温度が高いこ
と、すなわち、温度とは活性種の１自由度当たりの運動
エネルギの平均値であるから、活性種の運動エネルギが
大きいこと、（２）基板温度を高くすること、（３）基
板表面を水素原子が覆っていることが必要である。
コン薄膜を基板上に形成するために必要な結晶化エネル
ギーを有するためには、（１）活性種の温度が高いこ
と、すなわち、温度とは活性種の１自由度当たりの運動
エネルギの平均値であるから、活性種の運動エネルギが
大きいこと、（２）基板温度を高くすること、（３）基
板表面を水素原子が覆っていることが必要である。
【００２３】通常、成膜に用いられる１Ｔｏｒｒ以下の
プラズマ中においては、電子は中性粒子と衝突してもエ
ネルギをほとんど失わないので、電子温度Ｔｅとイオン
の温度Ｔｉは異なる（非平衡プラズマ）が、イオンや中
性粒子は衝突の際にエネルギを交換するので、イオンの
温度Ｔｉは中性粒子の温度Ｔｎとほぼ等しくなる。ここ
で、圧力変化における電子温度Ｔｅと中性粒子の温度Ｔ
ｎとの関係を図１に示す。図１からわかるように、電子
と中性粒子の衝突周波数（衝突頻度）が小さい低圧力放
電下では、電子は中性粒子と衝突してもそのエネルギを
ほとんど失わないので、Ｔｅ＞＞Ｔｎとなり、これによ
り、活性種は結晶化に十分な運動エネルギを得ることが
できない。一方、高圧力放電下では、電子と中性粒子の
衝突周波数（衝突頻度）が大きいので、各活性種の温度
は均等化し、活性種の運動エネルギが増加する。従っ
て、活性種は多結晶シリコン薄膜を形成するために必要
な結晶化エネルギを得ることができ、基板表面において
成長反応を起こすことが可能となる。
プラズマ中においては、電子は中性粒子と衝突してもエ
ネルギをほとんど失わないので、電子温度Ｔｅとイオン
の温度Ｔｉは異なる（非平衡プラズマ）が、イオンや中
性粒子は衝突の際にエネルギを交換するので、イオンの
温度Ｔｉは中性粒子の温度Ｔｎとほぼ等しくなる。ここ
で、圧力変化における電子温度Ｔｅと中性粒子の温度Ｔ
ｎとの関係を図１に示す。図１からわかるように、電子
と中性粒子の衝突周波数（衝突頻度）が小さい低圧力放
電下では、電子は中性粒子と衝突してもそのエネルギを
ほとんど失わないので、Ｔｅ＞＞Ｔｎとなり、これによ
り、活性種は結晶化に十分な運動エネルギを得ることが
できない。一方、高圧力放電下では、電子と中性粒子の
衝突周波数（衝突頻度）が大きいので、各活性種の温度
は均等化し、活性種の運動エネルギが増加する。従っ
て、活性種は多結晶シリコン薄膜を形成するために必要
な結晶化エネルギを得ることができ、基板表面において
成長反応を起こすことが可能となる。
【００２４】従って、本発明では、基板に入射する活性
種の運動エネルギーを増加させるために、プラズマ中の
電離、解離状態の活性種に所定の範囲内の圧力を加えて
いる。これにより、基板温度が３５０゜Ｃ以下の低温に
おいてもプラズマ中から基板表面に入射する活性種に十
分な結晶化エネルギを与えることができる。
種の運動エネルギーを増加させるために、プラズマ中の
電離、解離状態の活性種に所定の範囲内の圧力を加えて
いる。これにより、基板温度が３５０゜Ｃ以下の低温に
おいてもプラズマ中から基板表面に入射する活性種に十
分な結晶化エネルギを与えることができる。
【００２５】また、本発明では、例えば、原料ガスとし
て、モノシラン（ＳｉＨ４）、４フッ化シラン（ＳｉＦ
４）、ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、ジシラン
（Ｓｉ２Ｈ８）、トリクロルシラン、トリフロルシラン
等の水素希釈系ガスと水素ガスとを用いている。この事
により、プラズマ処理時に原料ガスが電離、解離されて
水素ガスが水素原子の活性種となり、基板表面（膜形成
面）の未結合手をターミネートして基板表面を覆うこと
になる。この場合、多結晶シリコン薄膜の形成は上述し
た原料ガスの加圧による十分な結晶化エネルギを有する
シリコンラジカル等の活性種によって行われる。
て、モノシラン（ＳｉＨ４）、４フッ化シラン（ＳｉＦ
４）、ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、ジシラン
（Ｓｉ２Ｈ８）、トリクロルシラン、トリフロルシラン
等の水素希釈系ガスと水素ガスとを用いている。この事
により、プラズマ処理時に原料ガスが電離、解離されて
水素ガスが水素原子の活性種となり、基板表面（膜形成
面）の未結合手をターミネートして基板表面を覆うこと
になる。この場合、多結晶シリコン薄膜の形成は上述し
た原料ガスの加圧による十分な結晶化エネルギを有する
シリコンラジカル等の活性種によって行われる。
【００２６】なお、基板温度が３５０゜Ｃ以下で原料ガ
スに加える圧力（成膜圧力）が例えば５Ｔｏｒｒ以下の
ように低い場合、活性種は、十分な結晶化エネルギを有
することができない。従って、形成される多結晶シリコ
ン薄膜にはアモルファス部分および未結合手を膜中に多
く含むので、結晶化率が低くなり、膜質が悪くなる。
スに加える圧力（成膜圧力）が例えば５Ｔｏｒｒ以下の
ように低い場合、活性種は、十分な結晶化エネルギを有
することができない。従って、形成される多結晶シリコ
ン薄膜にはアモルファス部分および未結合手を膜中に多
く含むので、結晶化率が低くなり、膜質が悪くなる。
【００２７】また、基板温度が３５０゜Ｃ以下で成膜圧
力が例えば１５Ｔｏｒｒよりも高い場合には、プラズマ
中に多量のシリコン粉末が発生し、生成されたシリコン
粉末が形成されるシリコン薄膜の膜中に取り込まれる
際、シリコン粉末とシリコン薄膜との界面に多くの欠陥
や不純物を導入するので、これにより膜質が悪くなる。
力が例えば１５Ｔｏｒｒよりも高い場合には、プラズマ
中に多量のシリコン粉末が発生し、生成されたシリコン
粉末が形成されるシリコン薄膜の膜中に取り込まれる
際、シリコン粉末とシリコン薄膜との界面に多くの欠陥
や不純物を導入するので、これにより膜質が悪くなる。
【００２８】さらに、基板温度が３５０゜Ｃ以下で成膜
圧力が例えば３０Ｔｏｒｒ以上のようにさらに高い場合
には、プラズマの局在化により基板上で均一な膜厚分布
を得ることができない。
圧力が例えば３０Ｔｏｒｒ以上のようにさらに高い場合
には、プラズマの局在化により基板上で均一な膜厚分布
を得ることができない。
【００２９】以上のことから、本発明では、基板温度が
３５０゜Ｃ以下で原料ガスに所定の範囲内の圧力を加え
てプラズマ処理を行うことにより、膜中の欠陥が少な
く、良好な膜質を有する多結晶シリコン薄膜を形成して
いる。
３５０゜Ｃ以下で原料ガスに所定の範囲内の圧力を加え
てプラズマ処理を行うことにより、膜中の欠陥が少な
く、良好な膜質を有する多結晶シリコン薄膜を形成して
いる。
【００３０】以下、本発明の実施の形態の多結晶シリコ
ン薄膜を製造するための製造装置およびその製造方法に
ついて具体的に説明する。
ン薄膜を製造するための製造装置およびその製造方法に
ついて具体的に説明する。
【００３１】（実施の形態１）図２は、本発明の第１の
実施の形態の多結晶シリコン薄膜を製造するための製造
装置の一例であるプラズマ処理装置の概略構成を示す図
である。図２に示す本発明の第１の実施の形態のプラズ
マ処理装置１は、多結晶シリコン薄膜が形成される基板
５を配置するチャンバ９と、チャンバ９内に原料ガスを
導入するためのガス導入管２と、チャンバ９内のガスを
排出するガス排出管８とを有している。チャンバ９内に
は、一対のカソード電極４およびアノード電極６が互い
に対向して設けられており、カソード電極４とアノード
電極６との間の距離は３５ｍｍである。カソード電極４
にはＲＦ電力を供給する電源３が接続され、アノード電
極６は接地されている。プラズマはカソード電極４とア
ノード電極６との間の空間で発生する。
実施の形態の多結晶シリコン薄膜を製造するための製造
装置の一例であるプラズマ処理装置の概略構成を示す図
である。図２に示す本発明の第１の実施の形態のプラズ
マ処理装置１は、多結晶シリコン薄膜が形成される基板
５を配置するチャンバ９と、チャンバ９内に原料ガスを
導入するためのガス導入管２と、チャンバ９内のガスを
排出するガス排出管８とを有している。チャンバ９内に
は、一対のカソード電極４およびアノード電極６が互い
に対向して設けられており、カソード電極４とアノード
電極６との間の距離は３５ｍｍである。カソード電極４
にはＲＦ電力を供給する電源３が接続され、アノード電
極６は接地されている。プラズマはカソード電極４とア
ノード電極６との間の空間で発生する。
【００３２】基板５はアノード電極６の上にセットされ
る。基板５としてはガラス基板が用いられ、そのサイズ
は３６０ｍｍ×４６０ｍｍである。なお、アノード電極
６にはヒータ７が設けられており、ヒータ７により基板
５が加熱され、所定の基板温度が維持される。
る。基板５としてはガラス基板が用いられ、そのサイズ
は３６０ｍｍ×４６０ｍｍである。なお、アノード電極
６にはヒータ７が設けられており、ヒータ７により基板
５が加熱され、所定の基板温度が維持される。
【００３３】原料ガスはガス導入管２を通してカソード
電極４からチャンバ９内に導入される。なお、原料ガス
としては、モノシラン（ＳｉＨ４）、４フッ化シラン
（ＳｉＦ４）、ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、ジ
シラン（Ｓｉ２Ｈ８）、トリクロルシラン、トリフロル
シラン等の水素希釈系ガスと水素ガスとを用いている。
電極４からチャンバ９内に導入される。なお、原料ガス
としては、モノシラン（ＳｉＨ４）、４フッ化シラン
（ＳｉＦ４）、ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、ジ
シラン（Ｓｉ２Ｈ８）、トリクロルシラン、トリフロル
シラン等の水素希釈系ガスと水素ガスとを用いている。
【００３４】上記のように構成されたプラズマ処理装置
１を用いて次のようにして多結晶シリコン薄膜を製造す
る。
１を用いて次のようにして多結晶シリコン薄膜を製造す
る。
【００３５】まず、基板５をチャンバ９内に設けられて
いるアノード電極６上にセットした後、ヒータ７により
基板５を加熱し、所定の基板温度を維持する。基板温度
は、３５０゜Ｃ以下、ここでは２５０゜Ｃ一定としてい
る。
いるアノード電極６上にセットした後、ヒータ７により
基板５を加熱し、所定の基板温度を維持する。基板温度
は、３５０゜Ｃ以下、ここでは２５０゜Ｃ一定としてい
る。
【００３６】次に、電源３からカソード電極４にＲＦ電
力を供給する。投入電力は０．８ｋＷである。また、ガ
ス導入管２を通してカソード電極４からチャンバ９内に
原料ガスを導入する。ここでは、原料ガスとして、Ｓｉ
Ｈ４およびＨ２を使用する。ＳｉＨ４の流量は５０ｓｃ
ｃｍ、Ｈ２の流量は９５０ｓｃｃｍである。
力を供給する。投入電力は０．８ｋＷである。また、ガ
ス導入管２を通してカソード電極４からチャンバ９内に
原料ガスを導入する。ここでは、原料ガスとして、Ｓｉ
Ｈ４およびＨ２を使用する。ＳｉＨ４の流量は５０ｓｃ
ｃｍ、Ｈ２の流量は９５０ｓｃｃｍである。
【００３７】ここで、基板温度を２５０゜Ｃ一定の条件
の下で、チャンバ９内の圧力（原料ガスに加える圧力、
成膜圧力）を順次変化させて基板５上にシリコン薄膜を
形成する。変化させる成膜圧力は１０−２Ｔｏｒｒから
３０Ｔｏｒｒの範囲である。各成膜圧力において基板５
にシリコン薄膜を形成した後、シリコン薄膜が形成され
ている基板５をチャンバ９から取り出し、その形成膜に
対してラマン散乱およびＸ線回折（ＸＲＤ）による分析
評価を行う。
の下で、チャンバ９内の圧力（原料ガスに加える圧力、
成膜圧力）を順次変化させて基板５上にシリコン薄膜を
形成する。変化させる成膜圧力は１０−２Ｔｏｒｒから
３０Ｔｏｒｒの範囲である。各成膜圧力において基板５
にシリコン薄膜を形成した後、シリコン薄膜が形成され
ている基板５をチャンバ９から取り出し、その形成膜に
対してラマン散乱およびＸ線回折（ＸＲＤ）による分析
評価を行う。
【００３８】形成膜の結晶化率を得るためのラマン散乱
による分析評価では、形成膜の散乱スペクトルを２つの
ガウス分布と仮定し、結晶シリコンピークＩ５２０（５
２０ｃｍ−１）とアモルファスシリコンピークＩ４８０
（４８０ｃｍ−１）とを分離して、その積分強度比Ｉ
５２０／（Ｉ４８０＋Ｉ５２０）を用いて結晶化率を求
めている。
による分析評価では、形成膜の散乱スペクトルを２つの
ガウス分布と仮定し、結晶シリコンピークＩ５２０（５
２０ｃｍ−１）とアモルファスシリコンピークＩ４８０
（４８０ｃｍ−１）とを分離して、その積分強度比Ｉ
５２０／（Ｉ４８０＋Ｉ５２０）を用いて結晶化率を求
めている。
【００３９】また、形成膜の平均結晶粒径を得るための
Ｘ線回折による分析評価では、形成膜のＸ線回折スペク
トルを測定し、（１１１）ピークの半値幅からＳｈｅｒ
ｒｅｒの公式を用いて平均結晶粒径を求めている。
Ｘ線回折による分析評価では、形成膜のＸ線回折スペク
トルを測定し、（１１１）ピークの半値幅からＳｈｅｒ
ｒｅｒの公式を用いて平均結晶粒径を求めている。
【００４０】図３および図４は、図２に示す本発明の第
１の実施の形態のプラズマ処理装置１を用いて上述した
製造方法によって種々の成膜圧力の条件の下で得られた
膜についての分析評価結果を示す図である。
１の実施の形態のプラズマ処理装置１を用いて上述した
製造方法によって種々の成膜圧力の条件の下で得られた
膜についての分析評価結果を示す図である。
【００４１】図３からわかるように、成膜圧力が１０
−２Ｔｏｒｒ以上２Ｔｏｒｒ未満の場合には、形成膜は
非晶質（アモルファス）となり、成膜圧力が２Ｔｏｒｒ
以上５Ｔｏｒｒ未満の場合には、形成膜は非晶質と結晶
質との混在となり、その結晶化率は成膜圧力により３０
％から９０％の範囲で変化している。しかし、成膜圧力
が５Ｔｏｒｒ以上の場合には、形成膜は結晶質となり、
結晶化率が１００％の多結晶シリコン薄膜が得られてい
る。すなわち、基板温度を高くするかわりに、成膜圧力
を上げて原料ガスの温度を高くすることにより形成膜の
結晶化率が促進されることがわかる。
−２Ｔｏｒｒ以上２Ｔｏｒｒ未満の場合には、形成膜は
非晶質（アモルファス）となり、成膜圧力が２Ｔｏｒｒ
以上５Ｔｏｒｒ未満の場合には、形成膜は非晶質と結晶
質との混在となり、その結晶化率は成膜圧力により３０
％から９０％の範囲で変化している。しかし、成膜圧力
が５Ｔｏｒｒ以上の場合には、形成膜は結晶質となり、
結晶化率が１００％の多結晶シリコン薄膜が得られてい
る。すなわち、基板温度を高くするかわりに、成膜圧力
を上げて原料ガスの温度を高くすることにより形成膜の
結晶化率が促進されることがわかる。
【００４２】また、図４からわかるように、成膜圧力が
５Ｔｏｒｒ以上の場合において、成膜圧力を上げると形
成膜の平均結晶粒径は大きくなっており、５Ｔｏｒｒの
成膜圧力においては６００オングストローム、１５Ｔｏ
ｒｒの成膜圧力においては１８００オングストロームの
平均結晶粒径を有する多結晶シリコン薄膜が得られてい
る。
５Ｔｏｒｒ以上の場合において、成膜圧力を上げると形
成膜の平均結晶粒径は大きくなっており、５Ｔｏｒｒの
成膜圧力においては６００オングストローム、１５Ｔｏ
ｒｒの成膜圧力においては１８００オングストロームの
平均結晶粒径を有する多結晶シリコン薄膜が得られてい
る。
【００４３】なお、成膜圧力が１５Ｔｏｒｒを超えた場
合には、プラズマ中に多量のシリコン粉末が発生し、生
成されたシリコン粉末が形成されるシリコン薄膜の膜中
に取り込まれる際、シリコン粉末とシリコン薄膜との界
面に多くの欠陥や不純物を導入するので、これにより膜
質が悪くなる。
合には、プラズマ中に多量のシリコン粉末が発生し、生
成されたシリコン粉末が形成されるシリコン薄膜の膜中
に取り込まれる際、シリコン粉末とシリコン薄膜との界
面に多くの欠陥や不純物を導入するので、これにより膜
質が悪くなる。
【００４４】また、成膜圧力を３０Ｔｏｒｒ以上にする
と、発生するプラズマの局在化が激しくなり、形成膜に
おいて均一な膜厚分布は得られなくなっている。
と、発生するプラズマの局在化が激しくなり、形成膜に
おいて均一な膜厚分布は得られなくなっている。
【００４５】以上のように、成膜圧力が５Ｔｏｒｒ未満
の場合では、基板温度を上げないと良好な膜質を有する
多結晶シリコン薄膜は得られない。また、成膜圧力が１
５Ｔｏｒｒを越えた場合にも結晶化率が１００％である
多結晶シリコン薄膜は得られるが、プラズマ中に多量の
シリコン粉末が発生し、生成されたシリコン粉末が形成
されるシリコン薄膜の膜中に取り込まれる際、シリコン
粉末とシリコン薄膜との界面に多くの欠陥や不純物を導
入するので、これにより、膜質が悪くなり、また大面積
化が困難となっている。
の場合では、基板温度を上げないと良好な膜質を有する
多結晶シリコン薄膜は得られない。また、成膜圧力が１
５Ｔｏｒｒを越えた場合にも結晶化率が１００％である
多結晶シリコン薄膜は得られるが、プラズマ中に多量の
シリコン粉末が発生し、生成されたシリコン粉末が形成
されるシリコン薄膜の膜中に取り込まれる際、シリコン
粉末とシリコン薄膜との界面に多くの欠陥や不純物を導
入するので、これにより、膜質が悪くなり、また大面積
化が困難となっている。
【００４６】従って、本発明のように、基板温度が３５
０゜Ｃ以下、特に２５０゜Ｃ以下の場合において成膜圧
力を５Ｔｏｒｒから１５Ｔｏｒｒに範囲内、特に５Ｔｏ
ｒｒから１０Ｔｏｒｒの範囲内にしてプラズマ処理を行
うことにより、大面積化が可能であり、結晶率が１００
％で、膜中の欠陥が少なく、良好な膜質を有する多結晶
シリコン成膜を形成することができる。
０゜Ｃ以下、特に２５０゜Ｃ以下の場合において成膜圧
力を５Ｔｏｒｒから１５Ｔｏｒｒに範囲内、特に５Ｔｏ
ｒｒから１０Ｔｏｒｒの範囲内にしてプラズマ処理を行
うことにより、大面積化が可能であり、結晶率が１００
％で、膜中の欠陥が少なく、良好な膜質を有する多結晶
シリコン成膜を形成することができる。
【００４７】（実施の形態２）本発明の第２の実施の形
態では、本発明の第１の実施の形態と同様に、図２に示
すプラズマ処理装置１を用いて多結晶シリコン薄膜を形
成する。
態では、本発明の第１の実施の形態と同様に、図２に示
すプラズマ処理装置１を用いて多結晶シリコン薄膜を形
成する。
【００４８】本発明の第１の実施の形態の製造方法にお
ける製造条件と比較して、本発明の第２の実施の形態で
は、次の点が異なっている。すなわち、基板温度を２０
０゜Ｃ一定とし、成膜圧力は５Ｔｏｒｒ一定としてい
る。なお、原料ガスとしてＳｉＦ４およびＨ２を使用し
ており、ＳｉＦ４の流量は５０ｓｃｃｍ、Ｈ２の流量は
９５０ｓｃｃｍである。その他の条件は本発明の第１の
実施の形態の場合と同様である。
ける製造条件と比較して、本発明の第２の実施の形態で
は、次の点が異なっている。すなわち、基板温度を２０
０゜Ｃ一定とし、成膜圧力は５Ｔｏｒｒ一定としてい
る。なお、原料ガスとしてＳｉＦ４およびＨ２を使用し
ており、ＳｉＦ４の流量は５０ｓｃｃｍ、Ｈ２の流量は
９５０ｓｃｃｍである。その他の条件は本発明の第１の
実施の形態の場合と同様である。
【００４９】その結果、図３に示す結果と同様な分析評
価結果が得られている。また、上記の条件で形成された
多結晶シリコン薄膜が有する平均結晶粒径を得るための
上述と同様なＸ線回折による分析評価においては、多結
晶シリコン薄膜の平均結晶粒径は３０００オングストロ
ームである。
価結果が得られている。また、上記の条件で形成された
多結晶シリコン薄膜が有する平均結晶粒径を得るための
上述と同様なＸ線回折による分析評価においては、多結
晶シリコン薄膜の平均結晶粒径は３０００オングストロ
ームである。
【００５０】以上のことから、本発明では、基板温度が
２００゜Ｃの場合でも、良質な膜質を有する多結晶シリ
コン薄膜を形成することが可能であり、しかも、基板温
度が２５０゜Ｃの場合に得られる平均結晶粒径よりもさ
らに大きな平均結晶粒径を有する多結晶シリコン薄膜を
得ることができる。
２００゜Ｃの場合でも、良質な膜質を有する多結晶シリ
コン薄膜を形成することが可能であり、しかも、基板温
度が２５０゜Ｃの場合に得られる平均結晶粒径よりもさ
らに大きな平均結晶粒径を有する多結晶シリコン薄膜を
得ることができる。
【００５１】なお、本発明の実施の形態では、ＲＦによ
るプラズマＣＶＤを用いて多結晶シリコン薄膜を形成し
ているが、マイクロ波、ＥＣＲ、ＤＣ等を利用したプラ
ズマＣＶＤを用いることも可能である。
るプラズマＣＶＤを用いて多結晶シリコン薄膜を形成し
ているが、マイクロ波、ＥＣＲ、ＤＣ等を利用したプラ
ズマＣＶＤを用いることも可能である。
【００５２】
【発明の効果】以上、本発明によれば、基板温度を３５
０゜Ｃ以下、特に２５０゜Ｃ以下または２００゜Ｃ以下
にし、成膜圧力を５Ｔｏｒｒから１５Ｔｏｒｒの範囲内
にして原料ガスを水素希釈系ガスおよび水素ガスを用い
てプラズマ処理を行うことにより、製造プロセスが煩雑
化することなく、大面積化が可能であり、結晶化率が１
００％で、膜中の欠陥が少なく良好な膜質を有する多結
晶シリコン薄膜を製造することができる。
０゜Ｃ以下、特に２５０゜Ｃ以下または２００゜Ｃ以下
にし、成膜圧力を５Ｔｏｒｒから１５Ｔｏｒｒの範囲内
にして原料ガスを水素希釈系ガスおよび水素ガスを用い
てプラズマ処理を行うことにより、製造プロセスが煩雑
化することなく、大面積化が可能であり、結晶化率が１
００％で、膜中の欠陥が少なく良好な膜質を有する多結
晶シリコン薄膜を製造することができる。
【図１】プラズマ中における気圧と電子温度および中性
粒子の温度との関係を示す図である。
粒子の温度との関係を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の多結晶シリコン薄
膜を製造するための製造装置の一例であるプラズマ処理
装置の概略構成を示す図である。
膜を製造するための製造装置の一例であるプラズマ処理
装置の概略構成を示す図である。
【図３】図２に示す本発明の第１の実施の形態のプラズ
マ処理装置を用いて種々の成膜圧力の条件の下で得られ
た膜についての分析評価結果を示す図である。
マ処理装置を用いて種々の成膜圧力の条件の下で得られ
た膜についての分析評価結果を示す図である。
【図４】図２に示す本発明の第１の実施の形態のプラズ
マ処理装置を用いて種々の成膜圧力の条件の下で得られ
た膜についての分析評価結果を示す図である。
マ処理装置を用いて種々の成膜圧力の条件の下で得られ
た膜についての分析評価結果を示す図である。
１ プラズマ処理装置 ２ ガス導入管 ３ 電源 ４ カソード電極 ５ 基板 ６ アノード電極 ７ ヒータ ８ ガス排出管 ９ チャンバ
Claims (5)
- 【請求項１】 プラズマ処理により多結晶シリコン薄膜
を基板上に製造する多結晶シリコン薄膜の製造方法にお
いて、 前記基板の温度が３５０゜Ｃ以下であり、成膜圧力が５
Ｔｏｒｒから１５Ｔｏｒｒの範囲内であることを特徴と
する多結晶シリコン薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 前記プラズマ処理に用いられる原料ガス
が水素希釈系ガスおよび水素ガスを含むことを特徴とす
る請求項１に記載の多結晶シリコン薄膜の製造方法。 - 【請求項３】 前記水素希釈系ガスは、モノシラン、４
フッ化シラン、ジクロルシラン、ジシラン、トリクロル
シラン、トリフロルシランのいずれかであることを特徴
とする請求項２に記載の多結晶シリコン薄膜の製造方
法。 - 【請求項４】 前記プラズマ処理はプラズマＣＶＤであ
ることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコン薄
膜の製造方法。 - 【請求項５】 前記プラズマＣＶＤは、マイクロ波、Ｒ
Ｆ、ＤＣ、ＥＣＲのいずれかを用いることを特徴とする
請求項４に記載の多結晶シリコン薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31805697A JPH11150283A (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 多結晶シリコン薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31805697A JPH11150283A (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 多結晶シリコン薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11150283A true JPH11150283A (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=18094998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31805697A Pending JPH11150283A (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 多結晶シリコン薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11150283A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001274429A (ja) * | 2000-03-23 | 2001-10-05 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | ハイブリッド型薄膜光電変換装置とその製造方法 |
| WO2010050035A1 (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-06 | 三菱重工業株式会社 | 光電変換装置の製造方法 |
| US8324498B2 (en) | 2008-03-05 | 2012-12-04 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Method of forming crystalline layer, and thin film solar cell and method of fabricating the solar cell adopting the method of forming crystalline layer |
| US8324071B2 (en) | 2009-01-23 | 2012-12-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for forming silicon film, method for forming pn junction and pn junction formed using the same |
| US9953838B2 (en) | 2015-06-03 | 2018-04-24 | Toshiba Memory Corporation | Substrate treatment apparatus and substrate treatment method |
| CN113454755A (zh) * | 2019-02-19 | 2021-09-28 | 应用材料公司 | 多晶硅衬垫 |
-
1997
- 1997-11-19 JP JP31805697A patent/JPH11150283A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001274429A (ja) * | 2000-03-23 | 2001-10-05 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | ハイブリッド型薄膜光電変換装置とその製造方法 |
| US8324498B2 (en) | 2008-03-05 | 2012-12-04 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Method of forming crystalline layer, and thin film solar cell and method of fabricating the solar cell adopting the method of forming crystalline layer |
| WO2010050035A1 (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-06 | 三菱重工業株式会社 | 光電変換装置の製造方法 |
| US8088641B2 (en) | 2008-10-30 | 2012-01-03 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Process for producing photovoltaic device |
| US8324071B2 (en) | 2009-01-23 | 2012-12-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for forming silicon film, method for forming pn junction and pn junction formed using the same |
| US9953838B2 (en) | 2015-06-03 | 2018-04-24 | Toshiba Memory Corporation | Substrate treatment apparatus and substrate treatment method |
| CN113454755A (zh) * | 2019-02-19 | 2021-09-28 | 应用材料公司 | 多晶硅衬垫 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1043762B1 (en) | Polycrystalline silicon thin film forming method and thin film forming apparatus | |
| US5214002A (en) | Process for depositing a thermal CVD film of Si or Ge using a hydrogen post-treatment step and an optional hydrogen pre-treatment step | |
| US20100210093A1 (en) | Method for forming silicon-based thin film by plasma cvd method | |
| KR100325500B1 (ko) | 반도체 박막의 제조 방법 및 그 장치 | |
| US7186663B2 (en) | High density plasma process for silicon thin films | |
| JPH11150283A (ja) | 多結晶シリコン薄膜の製造方法 | |
| US20100062585A1 (en) | Method for forming silicon thin film | |
| JP3807127B2 (ja) | シリコン系薄膜の形成方法 | |
| US20070105373A1 (en) | Method of direct deposition of polycrystalline silicon | |
| JPH11150284A (ja) | 多結晶シリコン薄膜の製造方法 | |
| JPH10265212A (ja) | 微結晶および多結晶シリコン薄膜の製造方法 | |
| JP2002110551A (ja) | 半導体薄膜の形成方法及び装置 | |
| JPH0587171B2 (ja) | ||
| JP3084395B2 (ja) | 半導体薄膜の堆積方法 | |
| JPH04298023A (ja) | 単結晶シリコン薄膜の製造方法 | |
| JPH07221026A (ja) | 高品質半導体薄膜の形成方法 | |
| JP2002164290A (ja) | 多結晶シリコン膜の製造方法 | |
| JP3024543B2 (ja) | 結晶性シリコン膜及びその製造方法 | |
| JPH07315826A (ja) | 多結晶シリコン薄膜及びその製造方法 | |
| JP3295133B2 (ja) | 非晶質半導体の製造方法 | |
| JP3319550B2 (ja) | 多結晶Ｓｉ薄膜の堆積法 | |
| JP3505987B2 (ja) | シリコン系薄膜の形成方法及び成膜装置 | |
| JP2001210594A (ja) | 薄膜堆積装置および薄膜堆積方法 | |
| JP3190100B2 (ja) | 炭素材料作製装置 | |
| JPH08339965A (ja) | 結晶性半導体膜の形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20041026 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071214 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071225 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20080415 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |