JP2000228369A - Apparatus and method for silicon film forming - Google Patents

Apparatus and method for silicon film forming

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JP2000228369A
JP2000228369A JP11028850A JP2885099A JP2000228369A JP 2000228369 A JP2000228369 A JP 2000228369A JP 11028850 A JP11028850 A JP 11028850A JP 2885099 A JP2885099 A JP 2885099A JP 2000228369 A JP2000228369 A JP 2000228369A
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JP
Japan
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silicon film
substrate
raw material
silicon
film forming
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JP11028850A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Fukuyama
恵一 福山
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Sharp Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon film forming apparatus capable of forming a silicon film having uniform film quality. SOLUTION: This silicon film forming apparatus 20 is one in which a substrate 8 coated with a semiconductor raw material liquid is heated by a heater 6 to form a silicon film on the substrate 8 and is arranged at a position confronting a coated face 8a of the semiconductor raw material liquid of the substrate 8, and comprises a silicon-adhering member 9, having a raw material adhering face 9a for adhering an evaporated semiconductor raw material from the coated face 8a due to heating.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、シリコン膜形成装置及
びシリコン膜形成方法に関し、特にLSI、薄膜トラン
ジスタ、太陽電池等の光電変換装置及び感光体等に用い
るシリコン膜についてのシリコン膜形成装置及びシリコ
ン膜形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon film forming apparatus and a silicon film forming method, and more particularly, to a silicon film forming apparatus and a silicon film for a photoelectric conversion device such as an LSI, a thin film transistor, a solar cell, and a photoconductor. The present invention relates to a film forming method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、多結晶シリコン膜(以下、「po
ly−Si膜」と称する)やアモルファスシリコン膜
(以下、「a−Si膜」と称する)の形成方法として
は、シランガスを用いた熱CVD(Chemical Vapor Dep
osition )法、プラズマCVD法、光CVD法等が利用
されており、一般にはpoly−Si膜の形成には熱C
VD法が、a−Si膜の形成にはプラスマCVD法が広
く用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a polycrystalline silicon film (hereinafter referred to as "po
As a method for forming an amorphous silicon film (hereinafter, referred to as an “a-Si film”) or an amorphous silicon film (hereinafter, referred to as an “a-Si film”), a thermal CVD (Chemical Vapor Dep.
osition) method, a plasma CVD method, an optical CVD method, and the like.
The VD method and the plasma CVD method are widely used for forming the a-Si film.

【0003】高次シランガスを用いたCVD法として
は、高次シランガスを大気圧以上の圧力下で熱分解する
方法(特公平4−62073号公報)、環状シランガス
を熱分解する方法(特公平5−469号公報)、分岐シ
ランガスを用いる方法(特開昭60−26665号公
報)、トリシラン以上の高次のシランガスを用いて48
0℃以下で熱CVDを行う方法(特公平5−56852
号公報)等が提案されている。しかし、これらのCVD
法で形成できる膜はa−Si膜であり、また、これらの
CVD法には以下の問題点がある。
As a CVD method using a higher-order silane gas, a method of thermally decomposing a higher-order silane gas under a pressure higher than the atmospheric pressure (Japanese Patent Publication No. 4-62073) and a method of thermally decomposing a cyclic silane gas (Japanese Patent Publication No. Hei. 5-62073). No.-469), a method using a branched silane gas (Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-26665), and a method using a higher-order silane gas of trisilane or higher.
Method of performing thermal CVD at 0 ° C. or lower (Japanese Patent Publication No. 5-56852)
And the like have been proposed. However, these CVD
A film that can be formed by the CVD method is an a-Si film, and these CVD methods have the following problems.

【0004】すなわち、気相反応を用いるため気相で
粒子が発生し、シリコン膜形成装置の汚染やデバイスの
歩留まり低下等の問題を生じる。原料をガス状で用い
るため、表面に凹凸のある基体上に良好なステップカバ
レージをもつ膜が得にくい。シリコン膜形成速度が遅
くスループットが低い。プラズマCVD法においては
高周波発生装置等の複雑で高価な装置が必要となる。
高価な高真空装置が必要となる等である。
That is, since a gas phase reaction is used, particles are generated in the gas phase, which causes problems such as contamination of the silicon film forming apparatus and reduction in the yield of the device. Since the raw material is used in a gaseous state, it is difficult to obtain a film having good step coverage on a substrate having an uneven surface. The silicon film formation speed is low and the throughput is low. In the plasma CVD method, a complicated and expensive device such as a high frequency generator is required.
For example, an expensive high vacuum device is required.

【0005】そこで、これらからの問題を回避する
ために、気相反応ではなく液体状の原料を用いる方法が
提案されている。例えば、液体状高次シランを基体上に
塗布した後、昇温し、昇温過程を含む熱履歴を経させて
塗布膜内で分解反応させ、基体上にシリコン膜を形成さ
せるもの(特開平7−267621号公報)や、一般式
−(SiR)n−(Rは水素、β位水素を有する炭素数
2以上のアルキル基およびフェニル基、シリル基からな
る群より選択される少なくとも1種)で表されるポリシ
ランの溶液を基板上に塗布した後、熱分解によりシリコ
ンを遊離させるもの(特開平9−237927号公報)
がある。
In order to avoid these problems, a method has been proposed in which a liquid material is used instead of a gas phase reaction. For example, a method of forming a silicon film on a substrate by applying a liquid higher silane to a substrate and then raising the temperature, through a thermal history including a temperature raising process, and causing a decomposition reaction in the coating film (Japanese Patent Laid-Open No. No. 7-267621) or a general formula-(SiR) n- (R is at least one selected from the group consisting of hydrogen, an alkyl group having 2 or more carbon atoms having a β-position hydrogen, a phenyl group, and a silyl group) A method in which a solution of polysilane represented by formula (1) is applied onto a substrate and then silicon is released by thermal decomposition (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-237927).
There is.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】LSI、薄膜トランジ
スタ、太陽電池等の光電変換装置及び感光体等に用いる
シリコン膜は、基板上に形成されたその膜質が膜内で均
一である必要がある。しかし、液体状高次シラン等の蒸
気圧の高い原料の塗布、加熱分解による方法では、塗布
された半導体原料液が加熱により熱重合して半導体原料
液と基板との界面側からシリコン膜が形成され、基板上
で成長してなる層(「液相成長層」と称する)と、塗布
面から加熱により気化し、雰囲気中に拡散した半導体原
料の一部が、塗布面からの気化が収まった後、基板上で
熱重合して形成された層(「気相成長層」と称する)と
の多層構造をつくるため、均一な膜質が得られない。こ
れは液体状の原料のみでなる原料を用いた場合だけでな
く、原料を溶媒に溶解した原料の溶液を用いた場合でも
同様である。
A silicon film used for a photoelectric conversion device such as an LSI, a thin film transistor, a solar cell, and a photoconductor needs to have a uniform film quality formed on a substrate. However, in the method of applying a material having a high vapor pressure such as liquid higher silane and applying thermal decomposition, the applied semiconductor material liquid is thermally polymerized by heating to form a silicon film from the interface side between the semiconductor material liquid and the substrate. Then, a layer formed on the substrate (referred to as a “liquid phase growth layer”) and a portion of the semiconductor material diffused into the atmosphere by heating from the applied surface, and the evaporation from the applied surface stopped. Thereafter, since a multilayer structure is formed with a layer formed by thermal polymerization on the substrate (referred to as a “vapor phase growth layer”), uniform film quality cannot be obtained. This is the same not only when a raw material consisting of only a liquid raw material is used but also when a raw material solution obtained by dissolving the raw material in a solvent is used.

【0007】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、上記したからの問題を回避し、膜質が
均一であるシリコン膜を形成可能なシリコン膜形成装置
及びシリコン膜形成方法を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object a silicon film forming apparatus and a silicon film forming method capable of forming a silicon film having a uniform film quality while avoiding the above problems. To provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明によれば、半導
体原料液が塗布された基体を加熱手段により加熱して基
体上にシリコン膜を形成させるシリコン膜形成装置にお
いて、基体の半導体原料液の塗布面と対向する位置に配
設され、加熱により塗布面から気化した半導体原料を付
着させる原料付着面を有するシリコン付着部材を備えた
ことを特徴とするシリコン膜形成装置が提供される。
According to the present invention, there is provided a silicon film forming apparatus for forming a silicon film on a substrate by heating a substrate coated with a semiconductor raw material liquid by a heating means. A silicon film forming apparatus provided with a silicon attachment member provided at a position opposed to an application surface and having a material attachment surface for attaching a semiconductor material vaporized from the application surface by heating.

【0009】かくして、本発明のシリコン膜形成装置で
は、液体状高次シラン等の蒸気圧の高い液体状の半導体
原料または半導体原料の溶液を基体上に塗布し、加熱し
て分解させシリコン膜を形成する際に、塗布面から加熱
により気化したシリコン粒子及び半導体原料を、基体の
半導体原料液塗布面と対向する位置に配設されたシリコ
ン付着部材の原料付着面に付着させることができる。こ
れにより、基体上には塗布された半導体原料液の高次シ
ラン等が塗布液中で熱重合して形成された熱重合膜の層
(液相成長層)のみからなるシリコン膜を形成できる。
したがって、基体上に気相成長層と液相成長層とからな
るシリコンの多層構造の形成を防止でき、膜質が均一で
あるシリコン膜を得ることができる。
Thus, in the silicon film forming apparatus of the present invention, a liquid semiconductor material having a high vapor pressure, such as liquid higher silane, or a solution of the semiconductor material is applied onto the substrate, and the silicon film is decomposed by heating. At the time of formation, the silicon particles and the semiconductor raw material that have been vaporized by heating from the application surface can be made to adhere to the raw material attachment surface of the silicon attachment member disposed at a position facing the semiconductor material liquid application surface of the substrate. As a result, it is possible to form a silicon film consisting only of a thermopolymerized film layer (liquid phase growth layer) formed by thermally polymerizing higher silane or the like of the applied semiconductor raw material liquid in the coating liquid on the substrate.
Therefore, it is possible to prevent the formation of a multi-layer structure of silicon composed of the vapor phase growth layer and the liquid phase growth layer on the substrate, and to obtain a silicon film having a uniform film quality.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明のシリコン膜形成装置は、
少なくとも基体を収納するチャンバーと、基体を支持す
る基体支持手段と、支持部に支持された基体を加熱する
加熱手段と、チャンバー内の基体に半導体原料液を供給
する原料液供給手段と、不活性ガスによりチャンバー内
を加圧・減圧する圧力調整手段と、基体の半導体原料液
の塗布面と対向する位置に配設され加熱により気化した
半導体原料を付着させるシリコン付着部材とを備える。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A silicon film forming apparatus according to the present invention
A chamber accommodating at least the substrate, a substrate supporting means for supporting the substrate, a heating means for heating the substrate supported by the support portion, a raw material liquid supplying means for supplying a semiconductor raw material liquid to the substrate in the chamber, Pressure adjusting means for pressurizing and depressurizing the inside of the chamber with a gas, and a silicon attachment member disposed at a position facing the surface of the substrate to which the semiconductor material liquid is applied, for attaching the semiconductor material vaporized by heating.

【0011】チャンバーは、チャンバー内の基体に半導
体原料液を塗布する塗布室と、半導体原料液が塗布され
た基体を加熱して基体上にシリコン膜を形成する製膜室
との2室からなるものが好ましい。この場合、例えば、
ゲートバルブによりチャンバー内を上記2室に隔絶し、
塗布室で半導体原料液が塗布された基体を製膜室に搬送
する基体搬送手段を備えるのが好ましい。基体搬送手段
としては、マニュピレータを備えたロボット機構、コン
ベア等が挙げられる。塗布室は、基体に供給された半導
体原料液を基体上に一様に展開させるための機構、例え
ば、スピンコーターを備えるのが好ましい。
The chamber is composed of two chambers, a coating chamber for applying a semiconductor raw material liquid to a substrate in the chamber and a film forming chamber for heating a substrate coated with the semiconductor raw material liquid to form a silicon film on the substrate. Are preferred. In this case, for example,
A gate valve separates the chamber into the above two chambers,
It is preferable to provide a substrate transporting unit that transports the substrate coated with the semiconductor raw material liquid in the coating chamber to the film forming chamber. Examples of the substrate transfer means include a robot mechanism having a manipulator, a conveyor, and the like. The coating chamber is preferably provided with a mechanism for uniformly spreading the semiconductor raw material liquid supplied to the substrate on the substrate, for example, a spin coater.

【0012】半導体原料液の塗布と基体の加熱とを1室
で行う場合には、基体搬送手段が不要となるが、スピン
コーター等の原料液展開の機構、加熱手段及び原料液供
給手段の適正配置が必要となる。基体支持手段は、半導
体原料液を塗布した基体の塗布面がシリコン付着部材に
対向するよう基体を水平に、あるいは所定の角度で支持
するもので、基体を支持台に接着、把持、ネジ止め、あ
るいは水平面に載置して固定枠内に挿入することにより
基体の変位を防止できるものが好ましい。
In the case where the application of the semiconductor raw material liquid and the heating of the substrate are performed in one chamber, the substrate transporting means becomes unnecessary, but the mechanism for developing the raw material liquid such as a spin coater, the heating means, and the appropriateness of the raw material liquid supplying means are appropriate. An arrangement is required. The substrate supporting means supports the substrate horizontally or at a predetermined angle such that the application surface of the substrate coated with the semiconductor raw material liquid faces the silicon adhering member. Alternatively, it is preferable that the substrate can be prevented from being displaced by being placed on a horizontal surface and inserted into the fixed frame.

【0013】気化した半導体原料を付着させる際、シリ
コン付着部材の温度が基体の半導体原料液の塗布面の温
度よりも低くなるよう設定されることが必須である。こ
のため、シリコン付着部材が基体よりも遠位側となるよ
う加熱手段が配置されるのが好ましい。加熱手段は、半
導体原料液の塗布が可能なように半導体原料の固体化合
物が液体となる温度まで上げることができるものが好ま
しい。加熱手段の具体例としては、セラミックヒータ、
赤外線ランプ等が挙げられる。
When depositing the vaporized semiconductor raw material, it is essential that the temperature of the silicon adhering member is set to be lower than the temperature of the base material coating surface of the substrate. For this reason, it is preferable that the heating means be disposed such that the silicon attachment member is located on the distal side of the base. The heating means is preferably one capable of raising the temperature to a temperature at which the solid compound of the semiconductor raw material becomes liquid so that the semiconductor raw material liquid can be applied. Specific examples of the heating means include a ceramic heater,
And an infrared lamp.

【0014】この発明によるシリコン付着部材は、少な
くとも加熱の際に、基体の半導体原料液の塗布面から所
定の間隔を有して基体を覆うように配設されるのが好ま
しい。シリコン付着部材は、塗布面から気化した半導体
原料液が雰囲気中で熱重合してなる気相生成物を付着さ
せる部材であり、気相生成物を付着させる適切な付着面
を有するものが好ましい。シリコン付着部材の材質とし
ては、石英等が挙げられる。
Preferably, the silicon attachment member according to the present invention is disposed so as to cover the substrate at a predetermined distance from the surface of the substrate to which the semiconductor raw material liquid is applied, at least during heating. The silicon adhering member is a member for adhering a gas-phase product formed by thermally polymerizing a semiconductor raw material liquid vaporized from an application surface in an atmosphere, and preferably has an appropriate adhering surface for adhering the gas-phase product. Examples of the material of the silicon attachment member include quartz.

【0015】シリコン付着部材の原料付着面は、平面状
または椀状に形成された、板状もしくはメッシュ状の部
材で構成されるのが好ましい。これらのシリコン付着部
材の付着面は、基体の半導体原料液の塗布面と対向する
部位が主面となるが、その反対側の面あるいは側面も付
着面となり得る。原料付着面は、5〜180mmの間隔
を有して基体の半導体原料液の塗布面と対向するように
配設されるのが望ましい。また、原料付着面は、少なく
とも基体の投射影を投影するに足る面積を有するのが好
ましい。
It is preferable that the raw material adhering surface of the silicon adhering member is formed of a plate-shaped or mesh-shaped member formed in a flat shape or a bowl shape. The main surface of the silicon adhering member is a portion facing the surface of the substrate to which the semiconductor material liquid is applied, but the surface or side surface on the opposite side can also be the adhering surface. It is desirable that the raw material adhering surface is disposed so as to face the surface of the substrate to which the semiconductor raw material liquid is applied at an interval of 5 to 180 mm. Further, it is preferable that the raw material adhering surface has an area sufficient to project at least a projected shadow of the substrate.

【0016】原料付着面は、平面状に形成すれば気化し
た半導体原料を均一に付着させることができるが、椀状
に形成すれば面と平行する方向への拡散を防止できる。
さらに原料付着面にメッシュ状の部材を使用すれば、椀
状等に形成した場合に生じる椀内の圧力上昇を抑えるこ
とができる。メッシュを構成する網目の形状は特に限定
されないが、例えば格子(矩形)、多角形、円、楕円等
が挙げられる。網目の目の開き(大きさ)、網を構成す
る線材の直径及び幅等は特に限定されない。
If the material-adhering surface is formed in a planar shape, the vaporized semiconductor raw material can be uniformly adhered. However, if it is formed in a bowl-like shape, diffusion in a direction parallel to the surface can be prevented.
Further, if a mesh-shaped member is used on the surface on which the raw material is adhered, it is possible to suppress an increase in pressure in the bowl that occurs when the material is formed in a bowl shape or the like. The shape of the mesh forming the mesh is not particularly limited, and examples thereof include a lattice (rectangle), a polygon, a circle, and an ellipse. The opening (size) of the mesh and the diameter and width of the wire constituting the mesh are not particularly limited.

【0017】この発明における半導体原料液は、液体状
の原料のみでなるか、原料の溶液からなる。半導体原料
液は、一般式Sin m Syi (nはn≧1の整数、R
はそれぞれ独立に水素、有機基からなる群から選択され
る。Syはシリル基、m+i=2n+2、mはm≧0の
整数、iはi≧0の整数)あるいはSiq t Sy
w(qはq≧3の整数、Rはそれぞれ独立に水素、有機
基からなる群から選択される。Syはシリル基、t+w
=2q、tはt≧0の整数、wはw≧0の整数)、なら
びにSin k j (Xはハロゲン原子、k+j=2n
+2、kはk≧1の整数、jはj≧0の整数、nはn≧
1の整数)あるいはSiq y z (Xはハロゲン原
子、y+z=2q、yはy≧1の整数、zはz≧0の整
数、qはq≧3の整数)で表される化合物である。な
お、上記した一般式Siq t Syw 及びSiq y
z の化合物は、環状シラン誘導体を示す。
The semiconductor raw material liquid in the present invention comprises only a liquid raw material or a solution of the raw material. The semiconductor raw material liquid has a general formula Si n R m Sy i (n is an integer of n ≧ 1, R
Are each independently selected from the group consisting of hydrogen and organic groups. Sy is a silyl group, m + i = 2n + 2, m is an integer of m ≧ 0, i is an integer of i ≧ 0) or Si q R t Sy
w (q is an integer of q ≧ 3, R is each independently selected from the group consisting of hydrogen and an organic group. Sy is a silyl group, t + w
= 2q, t is an integer of t ≧ 0, w is an integer of w ≧ 0), and Si n X k H j (X is a halogen atom, k + j = 2n)
+2, k is an integer of k ≧ 1, j is an integer of j ≧ 0, and n is n ≧
A compound represented by the formula: Si x X y H z (X is a halogen atom, y + z = 2q, y is an integer of y ≧ 1, z is an integer of z ≧ 0, and q is an integer of q ≧ 3) It is. In general formula described above Si q R t Sy w and Si q X y H
The compound of z represents a cyclic silane derivative.

【0018】上記の有機基としては、エチル、t−ブチ
ル、オクタデシル、フェニル等が挙げられる。これらの
有機基を含む半導体原料化合物としては、SiH3(C18
37)[オクタデシルシラン] 、Si( C2 5)4[テトラ
エチルシラン] 、テトラフェニルシラン[ Si(C6
5 4 )] 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,
6,6−ドデカt−ブチルヘキサシラン[ Si6
2 (C(CH3 3 12)] 、オクタデカエチルオクタ
シラン[ Si8 (C2 5 18] 、オクタt−ブチルシ
クロテトラシラン[ Si4 (C(CH3 3 8 ] ノル
マルテトラシラン(n−Si4 10)、ノルマルペンタ
シラン(n−Si5 12)、ノルマルヘキサシラン(n
−Si6 14)、ノルマルヘプタシラン(n−Si7
16)、シクロペンタシラン(Si5 10)、シクロヘキ
サシラン(Si6 12)、シクロデカシラン(Si10
20)等が挙げられる。上記のハロゲン原子としては、フ
ッ素、塩素、臭素等が挙げられる。これらのハロゲン原
子を含む半導体原料化合物としては、トリブロモシラン
(SiHBr 3 )、ヘキサクロロジシラン(Si2 Cl
6 )、オクタフルオロトリシラン(Si3 8 )、ドデ
カクロロペンタシラン(Si5 Cl12)等が挙げられ
る。これらの化合物は単独で用いてもよく、混合物とし
て用いてもよい。
Examples of the organic group include ethyl, t-butyl
Octadecyl, phenyl and the like. these
As a semiconductor raw material compound containing an organic group, SiHThree(C18
H37) [Octadecylsilane], Si (CTwoHFive)Four[Tetra
Ethylsilane], tetraphenylsilane [Si (C6H
Five)Four)] 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5
6,6-dodeca-tert-butylhexasilane [Si6H
Two(C (CHThree)Three)12)], Octadecaethylocta
Silane [Si8(CTwoHFive)18], Octa t-butyl
Clotetrasilane [SiFour(C (CHThree)Three)8] Nor
Maltetrasilane (n-SiFourHTen), Normal penta
Silane (n-SiFiveH12), Normal hexasilane (n
-Si6H14), Normal heptasilane (n-Si7H
16), Cyclopentasilane (SiFiveHTen), Cyclohex
Sasilane (Si6H12), Cyclodecasilane (SiTenH
20) And the like. Examples of the halogen atom include
Nitrogen, chlorine, bromine and the like. These halogen sources
Tribromosilane
(SiHBr Three), Hexachlorodisilane (SiTwoCl
6), Octafluorotrisilane (SiThreeF8), Dode
Cachloropentasilane (SiFiveCl12) Etc.
You. These compounds may be used alone or as a mixture.
May be used.

【0019】上記化合物のうち、ノルマルテトラシラン
(n−Si4 10)、ノルマルペンタシラン(n−Si
5 12)、ノルマルヘキサシラン(n−Si6 14)、
ノルマルヘプタシラン(n−Si7 16)、シクロペン
タシラン(Si5 10)、シクロヘキサシラン(Si6
12)、トリブロモシラン(SiHBr3 )、ヘキサク
ロロジシラン(Si2 Cl6 )、オクタフルオロトリシ
ラン(Si3 8 )、オクタデシルシラン(SiH
3 (C1837))、テトラエチルシランSi(C
25 4 等、及びこれらの異性体は、常温で液体であ
るため各化合物自体を基体に塗布可能であるが、溶媒に
溶かして溶液として用いてもよい。この溶媒には、トル
エン、キシレン、石油エーテル等が挙げられる。
Among the above compounds, normal tetrasilane (n-Si 4 H 10 ) and normal pentasilane (n-Si
5 H 12), normal hexa silane (n-Si 6 H 14) ,
Normal hepta silane (n-Si 7 H 16) , cyclopentasilane (Si 5 H 10), cyclohexasilane (Si 6
H 12 ), tribromosilane (SiHBr 3 ), hexachlorodisilane (Si 2 Cl 6 ), octafluorotrisilane (Si 3 F 8 ), octadecylsilane (SiH
3 (C 18 H 37 )), tetraethylsilane Si (C
Since 2 H 5 ) 4 and the like and their isomers are liquid at ordinary temperature, each compound itself can be applied to a substrate, but may be dissolved in a solvent and used as a solution. Examples of the solvent include toluene, xylene, petroleum ether and the like.

【0020】また上記化合物のうち、ノルマルデカシラ
ン(n−Si1022)、シクロデカシラン(Si
1020)、ドデカクロロペンタシラン(Si5
12)、テトラフェニルシラン(Si(C
6 5 4 )、1,1,2,2,3,3,4,4,5,
5,6,6−ドデカt−ブチルヘキサシラン(Si6
2 (C(CH3 3 12)、オクタデカエチルオクタシ
ラン(Si8 (C2 5 18)、オクタt−ブチルシク
ロテトラシラン(Si4 (C(CH3 3 8 )等、及
びこれらの異性体は、常温では固体であるため各化合物
を溶媒に溶かし溶液として用いる。この溶媒には、トル
エン、キシレン、石油エーテル等が挙げられる。
Among the above compounds, normal decasilane (n-Si 10 H 22 ) and cyclodecasilane (Si
10 H 20 ), dodecachloropentasilane (Si 5 C
l 12 ), tetraphenylsilane (Si (C
6 H 5) 4), 1,1,2,2,3,3,4,4,5 ,
5,6,6-dodeca t-butylhexasilane (Si 6 H
2 (C (CH 3 ) 3 ) 12 ), octadecaethyl octasilane (Si 8 (C 2 H 5 ) 18 ), octa-tert-butylcyclotetrasilane (Si 4 (C (CH 3 ) 3 ) 8 ) , And these isomers are solid at ordinary temperature, and thus each compound is dissolved in a solvent and used as a solution. Examples of the solvent include toluene, xylene, petroleum ether and the like.

【0021】これら化合物が液体となる温度に雰囲気温
度を上げることにより、半導体原料液を基体に塗布する
ことができる。この発明によるシリコン膜の形成は、不
活性ガス雰囲気中で行われるのが好ましい。不活性ガス
としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン等が
挙げられる。不活性ガス雰囲気下の不活性ガスの圧力
は、好ましくは10kPa以上である。
By raising the ambient temperature to a temperature at which these compounds become liquid, the semiconductor raw material liquid can be applied to the substrate. The formation of the silicon film according to the present invention is preferably performed in an inert gas atmosphere. Examples of the inert gas include helium, neon, argon, xenon, and the like. The pressure of the inert gas in the inert gas atmosphere is preferably 10 kPa or more.

【0022】この発明によれば、半導体原料液を基体上
に塗布した後、加熱によりこの基体上にシリコン膜を形
成させるシリコン膜形成方法において、半導体原料液の
塗布は、基体上に塗布厚み1μm以上で行われるのが好
ましい。半導体原料液の基体上での塗布厚みは、スピン
コーターの回転速度、回転時間等による基体上への原料
展開機構や基体上への原料供給量により調整、制御され
る。本発明による半導体原料液を基体上に塗布した後、
加熱によりこの基体上にシリコン膜を形成させるシリコ
ン膜形成装置としては、例えば、図1または図2に示す
ような装置が挙げられ、以下に示す工程により上記の目
的が達成される。
According to the present invention, in a method of forming a silicon film on a substrate by applying a semiconductor raw material liquid on a substrate and then heating the substrate, the semiconductor raw material liquid is applied to a thickness of 1 μm on the substrate. It is preferable to carry out the above. The coating thickness of the semiconductor raw material liquid on the substrate is adjusted and controlled by a raw material spreading mechanism on the substrate based on a rotation speed, a rotation time, and the like of the spin coater, and a raw material supply amount on the substrate. After applying the semiconductor raw material liquid according to the present invention on a substrate,
As a silicon film forming apparatus for forming a silicon film on the substrate by heating, for example, an apparatus as shown in FIG. 1 or FIG. 2 is mentioned, and the above object is achieved by the following steps.

【0023】本発明によりシリコン膜を形成するには、
まず、製膜用のチャンバー内に基体(基板)を固定し、
基体の表面に半導体原料液、すなわち、液体状の半導体
原料または半導体原料の溶液を好ましくは1μm以上の
厚さに塗布する。次に、加熱手段により基体及び塗布面
を加熱する。このとき、塗布液中では、熱重合により塗
布液と半導体原料液及び基板との界面側からシリコン膜
が形成、成長し、液相成長層として基板上に堆積され
る。従来、塗布面から気化し、雰囲気中に拡散した半導
体原料の一部は、塗布面からの気化が収まった後、液相
成長層上に付着され、加熱により熱重合してしまう。
In order to form a silicon film according to the present invention,
First, a substrate (substrate) is fixed in a chamber for film formation,
A semiconductor raw material liquid, that is, a liquid semiconductor raw material or a solution of the semiconductor raw material, is applied to the surface of the base to a thickness of preferably 1 μm or more. Next, the substrate and the application surface are heated by the heating means. At this time, in the coating liquid, a silicon film is formed and grown from the interface between the coating liquid, the semiconductor raw material liquid and the substrate by thermal polymerization, and is deposited on the substrate as a liquid phase growth layer. Conventionally, a part of the semiconductor raw material vaporized from the application surface and diffused into the atmosphere is attached to the liquid phase growth layer after the vaporization from the application surface stops, and is thermally polymerized by heating.

【0024】また雰囲気中に拡散した半導体原料の一部
は、基体及びヒータ等の熱源からの輻射熱により雰囲気
中(気相中)で熱重合して前記液相成長層の上に気相成
長層となって堆積し、液相成長層と気相成長層とが積層
してなる多層構造のシリコン膜を形成するため、均一な
膜質の形成が困難であった。本発明では、前記液相成長
層の上に気相成長層となって堆積される気相生成物を、
基板の塗布面と対向する位置に配設されたシリコン付着
部材に選択的に付着させるので液相成長層のみが堆積し
てなる膜質の均一なシリコン膜を形成することができ
る。
A part of the semiconductor raw material diffused in the atmosphere is thermally polymerized in the atmosphere (in the gas phase) by radiant heat from a heat source such as a substrate and a heater, and is superposed on the liquid phase growth layer. Thus, a silicon film having a multilayer structure in which a liquid phase growth layer and a vapor phase growth layer are stacked is formed, and it is difficult to form uniform film quality. In the present invention, a vapor-phase product deposited as a vapor-phase growth layer on the liquid-phase growth layer,
Since the liquid deposition layer is selectively deposited on the silicon deposition member disposed at a position opposed to the coating surface of the substrate, a uniform silicon film having only a liquid phase growth layer deposited thereon can be formed.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明の各実施例を具体的に説明す
る。 <実施例1>実験装置として図1に示した装置20を使
用した。装置20は、チャンバー内に形成された塗布室
1と製膜室2とを有し、これら両室はゲートバルブ11
により開放可能に隔絶されている。塗布室1には、半導
体原料液の供給ライン3と排気ライン5とが、製膜室2
にはガス供給ライン4、排気ラインが5が備えられてい
る。また、塗布室1内にはスピンコーター7が、製膜室
2内には加熱ヒータ6、加熱ヒータ6上に載置された石
英基板8に対向するよう、石英を材料とする板状のシリ
コン付着部材9が設置されている。シリコン付着部材9
が基板8の塗布面8aに対向する面には、平面状の原料
付着面9aが形成されている。
The embodiments of the present invention will be specifically described below. <Example 1> The apparatus 20 shown in Fig. 1 was used as an experimental apparatus. The apparatus 20 has a coating chamber 1 and a film forming chamber 2 formed in a chamber, and both chambers are provided with a gate valve 11.
Are releasably isolated by In the coating chamber 1, a supply line 3 and an exhaust line 5 for a semiconductor raw material liquid are provided.
Is provided with a gas supply line 4 and an exhaust line 5. In addition, a spin coater 7 is provided in the coating chamber 1, and a plate-like silicon made of quartz is opposed to the heater 6 and the quartz substrate 8 placed on the heater 6 in the film forming chamber 2. An attachment member 9 is provided. Silicon adhesion member 9
On the surface of the substrate 8 opposite to the application surface 8a, a planar raw material attachment surface 9a is formed.

【0026】加熱ヒータ6は、図中上面に加熱面を有す
るセラミックヒータからなる。スピンコーター7の図中
上面及び加熱ヒータ6の加熱面には、載置された石英基
板8を固定枠に挿入して基板8を固定する基体支持手段
がそれぞれ形成されている(図示せず)。さらに、塗布
室1と製膜室2とを連通してスピンコーター7上の基板
8を加熱ヒータ6上に搬送する基体搬送手段を有する
(図示せず)。
The heater 6 is a ceramic heater having a heating surface on the upper surface in the figure. Substrate support means for fixing the substrate 8 by inserting the placed quartz substrate 8 into a fixing frame are formed on the upper surface of the spin coater 7 in the drawing and the heating surface of the heater 6 (not shown). . Further, there is a substrate transfer means (not shown) for connecting the coating chamber 1 and the film forming chamber 2 to transfer the substrate 8 on the spin coater 7 onto the heater 6.

【0027】半導体原料液としてノルマルテトラシラ
ン、ノルマルペンタシラン、ノルマルヘキサシランの液
体状高次シラン混合液を使用し、以下に示す手順で製膜
を行った。まず、ゲートバルブ11を開いた状態で、塗
布室1及び製膜室2を2×10-4Paまで真空排気した
後、ガス供給ライン4からヘリウムガスを40kPaま
で導入した。次に、半導体原料供給ライン3から石英基
板8上にノルマルテトラシラン、ノルマルペンタシラ
ン、ノルマルヘキサシランの液体状高次シラン混合液
1.6cm3 を滴下した後、スピンコーターにより石英
基板8の全面に塗布した。次に再度、ガス供給ライン4
から塗布室1及び製膜室2内にヘリウムガスを導入し、
100kPaまで加圧した。次に、石英基板8を加熱ヒ
ーター6上に移動させ、ゲートバルブ11を閉じた。
Using a liquid mixture of higher order silanes of normal tetrasilane, normal pentasilane, and normal hexasilane as a semiconductor raw material liquid, a film was formed in the following procedure. First, with the gate valve 11 opened, the coating chamber 1 and the film forming chamber 2 were evacuated to 2 × 10 −4 Pa, and helium gas was introduced from the gas supply line 4 to 40 kPa. Next, 1.6 cm 3 of a liquid higher silane mixture of normal tetrasilane, normal pentasilane, and normal hexasilane is dropped onto the quartz substrate 8 from the semiconductor raw material supply line 3, and then the entire surface of the quartz substrate 8 is spin-coated. Was applied. Then, again, the gas supply line 4
Helium gas is introduced into the coating chamber 1 and the film forming chamber 2 from
Pressurized to 100 kPa. Next, the quartz substrate 8 was moved onto the heater 6 and the gate valve 11 was closed.

【0028】その後、排気ライン5からヘリウムガスを
排気し、製膜室2内の圧力を40kPaにした。石英基
板8を毎分100℃で600℃まで昇温し、600℃で
30分間基板温度を保持して石英基板8上にシリコン膜
を形成させた。昇温及び温度保持の間は、適宜、排気ラ
イン5からヘリウムガスを排気して製膜室2内の圧力を
40kPaに保った。製膜終了後、シリコン付着部材9
にはシリコンが付着していた。基板8上に得られたシリ
コン膜の断面構造を透過型電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、多層構造は認められなかった。
Thereafter, helium gas was exhausted from the exhaust line 5, and the pressure in the film forming chamber 2 was set to 40 kPa. The quartz substrate 8 was heated to 600 ° C. at 100 ° C./min, and the substrate temperature was maintained at 600 ° C. for 30 minutes to form a silicon film on the quartz substrate 8. During the temperature increase and the temperature holding, the helium gas was appropriately exhausted from the exhaust line 5 to maintain the pressure in the film forming chamber 2 at 40 kPa. After film formation, the silicon adhering member 9
Had silicon attached to it. When the cross-sectional structure of the silicon film obtained on the substrate 8 was observed with a transmission electron microscope, no multilayer structure was observed.

【0029】<実施例2>ガラス基板8を毎分100℃
で450℃まで昇温し、450℃で30分間基板温度を
保持した以外は、実施例1と同様にしてシリコン膜を形
成させた。製膜終了後、シリコン付着部材9にはシリコ
ンが付着していた。基板8上に得られたシリコン膜の断
面構造を透過型電子顕微鏡で観察したところ、多層構造
は認められなかった。
<Embodiment 2> The glass substrate 8 was heated at 100 ° C./min.
Then, a silicon film was formed in the same manner as in Example 1 except that the temperature was raised to 450 ° C. and the substrate temperature was maintained at 450 ° C. for 30 minutes. After the film formation, silicon was adhered to the silicon adhered member 9. When the cross-sectional structure of the silicon film obtained on the substrate 8 was observed with a transmission electron microscope, no multilayer structure was observed.

【0030】<実施例3>半導体原料液としてオクタt
−ブチルシクロテトラシラン(Si4 (C(C
3 3 8 )のトルエン溶液を用い、これをガラス基
板8上に塗布した後、トルエンを蒸発させてから、ガラ
ス基板8を毎分100℃で450℃まで昇温し、450
℃で30分間基板温度を保持した以外は、実施例1と同
様にしてシリコン膜を形成させた。製膜終了後、シリコ
ン付着部材9にはシリコンが付着していた。基板8上に
得られたシリコン膜の断面構造を透過型電子顕微鏡で観
察したところ、多層構造は認められなかった。
Example 3 Octa-t was used as a semiconductor raw material liquid.
-Butylcyclotetrasilane (SiFour(C (C
H Three)Three)8) Using a toluene solution of
After coating on the plate 8, the toluene is evaporated and
The temperature of the substrate 8 is raised to 450 ° C. at 100 ° C./min.
Same as Example 1 except that the substrate temperature was maintained at 30 ° C. for 30 minutes.
Thus, a silicon film was formed. After film formation,
Silicon was adhered to the adhesive member 9. On the substrate 8
Observe the cross-sectional structure of the obtained silicon film with a transmission electron microscope.
On observation, no multilayer structure was observed.

【0031】<実施例4>半導体原料液としてドデカク
ロロペンタシラン(Si5 Cl12)の石油エーテル溶液
を用い、これをガラス基板8上に塗布した後、石油エー
テルを蒸発させてから、ガラス基板8を毎分100℃で
450℃まで昇温し、450℃で30分間基板温度を保
持した以外は、実施例1と同様にしてシリコン膜を形成
させた。製膜終了後、シリコン付着部材9にはシリコン
が付着していた。基板8上に得られたシリコン膜の断面
構造を透過型電子顕微鏡で観察したところ、多層構造は
認められなかった。
<Example 4> A petroleum ether solution of dodecachloropentasilane (Si 5 Cl 12 ) was used as a semiconductor raw material liquid, and was applied on a glass substrate 8, and then the petroleum ether was evaporated. 8 was heated to 450 ° C. at 100 ° C./min, and a silicon film was formed in the same manner as in Example 1 except that the substrate temperature was maintained at 450 ° C. for 30 minutes. After the film formation, silicon was adhered to the silicon adhered member 9. When the cross-sectional structure of the silicon film obtained on the substrate 8 was observed with a transmission electron microscope, no multilayer structure was observed.

【0032】<実施例5>実験装置として図2に示した
装置30を使用した。装置30の塗布室1には、半導体
原料供給ライン3と排気ライン5が、製膜室2にはガス
供給ライン4、排気ライン5が備えられている。また、
塗布室1内にはスピンコーター7が、製膜室2内には加
熱ヒーター6及び加熱ヒータ6上に載置された石英基板
8を覆うようにメッシュ状のシリコン付着部材10が設
置されている。メッシュ状のシリコン付着部材10は、
石英を材料として椀状に形成され、メッシュを構成する
線材の表面が原料付着面10aとなる。半導体原料液と
してノルマルテトラシラン、ノルマルペンタシラン、ノ
ルマルヘキサシランの液体状高次シラン混合液を使用
し、以下に示す手順で製膜を行った。
Example 5 An apparatus 30 shown in FIG. 2 was used as an experimental apparatus. The coating chamber 1 of the apparatus 30 includes a semiconductor raw material supply line 3 and an exhaust line 5, and the film forming chamber 2 includes a gas supply line 4 and an exhaust line 5. Also,
A spin coater 7 is provided in the coating chamber 1, and a mesh-like silicon attachment member 10 is provided in the film forming chamber 2 so as to cover the heater 6 and the quartz substrate 8 placed on the heater 6. . The mesh-like silicon attachment member 10 includes:
The surface of the wire rod which is formed in a bowl shape using quartz as a material and constitutes the mesh is the raw material attachment surface 10a. A liquid higher order silane mixture of normal tetrasilane, normal pentasilane, and normal hexasilane was used as a semiconductor raw material liquid, and a film was formed in the following procedure.

【0033】まず、ゲートバルブ11を開いた状態で、
塗布室1及び製膜室2を2×10-4Paまで真空排気し
た後、ガス供給ライン4からヘリウムガスを40kPa
まで導入した。次に、半導体原料供給ライン3から石英
基板8上にノルマルテトラシラン、ノルマルペンタシラ
ン、ノルマルヘキサシランの液体状高次シラン混合液
1.6cm3 を滴下した後、スピンコーターにより石英
基板8全面に塗布した。次に、再度、ガス供給ライン4
から塗布室1及び製膜室2内にヘリウムガスを導入、1
00kPaまで加圧した。次に、石英基板8を加熱ヒー
ター6上に移動させ、ゲートバルブ11を閉じた。
First, with the gate valve 11 opened,
After evacuating the coating chamber 1 and the film forming chamber 2 to 2 × 10 −4 Pa, helium gas is supplied from the gas supply line 4 to 40 kPa.
Introduced. Next, 1.6 cm 3 of a liquid higher silane mixture of normal tetrasilane, normal pentasilane, and normal hexasilane is dropped onto the quartz substrate 8 from the semiconductor raw material supply line 3, and then the entire surface of the quartz substrate 8 is spin-coated. Applied. Next, again, the gas supply line 4
Helium gas is introduced into the coating chamber 1 and the film forming chamber 2 from
The pressure was increased to 00 kPa. Next, the quartz substrate 8 was moved onto the heater 6 and the gate valve 11 was closed.

【0034】その後、排気ライン5からヘリウムガスを
排気し、製膜室2内の圧力を40kPaにした。石英基
板8を毎分100℃で600℃まで昇温し、600℃で
30分間基板温度を保持して石英基板8上にシリコン膜
を形成させた。昇温及び温度保持中は適宜、排気ライン
5からヘリウムガスを排気して製膜室2内の圧力を40
kPaに保った。製膜終了後、シリコン付着部材9には
シリコンが付着していた。基板8上に得られたシリコン
膜の断面構造を透過型電子顕微鏡で観察したところ、多
層構造は認められなかった。
Thereafter, helium gas was exhausted from the exhaust line 5, and the pressure in the film forming chamber 2 was set to 40 kPa. The quartz substrate 8 was heated to 600 ° C. at 100 ° C./min, and the substrate temperature was maintained at 600 ° C. for 30 minutes to form a silicon film on the quartz substrate 8. During the temperature increase and the temperature holding, the helium gas is appropriately exhausted from the exhaust line 5 to reduce the pressure in the film forming chamber 2 to 40.
kPa. After the film formation, silicon was adhered to the silicon adhered member 9. When the cross-sectional structure of the silicon film obtained on the substrate 8 was observed with a transmission electron microscope, no multilayer structure was observed.

【0035】<実施例6>ガラス基板8を毎分100℃
で450℃まで昇温し、450℃で30分間基板温度を
保持した以外は、実施例3と同様にしてシリコン膜を形
成させた。製膜終了後、シリコン付着部材9にはシリコ
ンが付着していた。基板8上に得られたシリコン膜の断
面構造を透過型電子顕微鏡で観察したところ、多層構造
は認められなかった。
<Embodiment 6> The glass substrate 8 was heated at 100 ° C./min.
Then, a silicon film was formed in the same manner as in Example 3, except that the temperature was raised to 450 ° C. and the substrate temperature was maintained at 450 ° C. for 30 minutes. After the film formation, silicon was adhered to the silicon adhered member 9. When the cross-sectional structure of the silicon film obtained on the substrate 8 was observed with a transmission electron microscope, no multilayer structure was observed.

【0036】<比較例>本発明のシリコン膜形成装置に
よるシリコン膜の形成を、従来のシリコン膜形成装置に
よるシリコン膜の形成と比較するために、図3に示した
従来のシリコン膜形成装置100を使用してシリコン膜
を形成した。装置100は、本発明のシリコン膜形成装
置20、30と対比してシリコン付着部材9、10に相
当する部材を備えていない点で異なっている。半導体原
料液としてノルマルテトラシラン、ノルマルペンタシラ
ン、ノルマルヘキサシランの液体状高次シラン混合液を
使用し、以下に示す手順でシリコン膜の形成を行った。
Comparative Example In order to compare the formation of a silicon film by the silicon film forming apparatus of the present invention with the formation of a silicon film by the conventional silicon film forming apparatus, a conventional silicon film forming apparatus 100 shown in FIG. Was used to form a silicon film. The apparatus 100 is different from the silicon film forming apparatuses 20 and 30 of the present invention in that the apparatus 100 does not include members corresponding to the silicon attachment members 9 and 10. A silicon film was formed by the following procedure using a liquid higher silane mixture of normal tetrasilane, normal pentasilane, and normal hexasilane as a semiconductor raw material liquid.

【0037】まず、ゲートバルブ11を開いた状態で、
塗布室1及び製膜室2を2×10-4Paまで真空排気し
た後、ガス供給ライン4からヘリウムガスを40kPa
まで導入した。次に、半導体原料供給ライン3から石英
基板8上にノルマルテトラシラン、ノルマルペンタシラ
ン、ノルマルヘキサシランの液体状高次シラン混合液
1.6cm3 を滴下した後、スピンコーターにより石英
基板8全面に塗布した。次に、再度、ガス供給ライン4
から塗布室1及び製膜室2内にヘリウムガスを導入し、
100kPaまで加圧し、石英基板8を加熱ヒーター6
上に移動させ、ゲートバルブ11を閉じた。その後、排
気ライン5からヘリウムガスを排気し製膜室2内の圧力
を40kPaにし、石英基板8を毎分100℃で600
℃まで昇温し、600℃で30分間基板温度を保持して
石英基板8上にシリコン膜を形成させた。昇温及び温度
保持中は適宜、排気ライン5からヘリウムガスを排気し
て製膜室2内の圧力を40kPaに保った。石英基板8
上に得られたシリコン膜の断面構造を透過型電子顕微鏡
で観察したところ、結晶性の異なる多層構造となってい
ることが認められた。
First, with the gate valve 11 opened,
After evacuating the coating chamber 1 and the film forming chamber 2 to 2 × 10 −4 Pa, helium gas is supplied from the gas supply line 4 to 40 kPa.
Introduced. Next, 1.6 cm 3 of a liquid higher silane mixture of normal tetrasilane, normal pentasilane, and normal hexasilane is dropped onto the quartz substrate 8 from the semiconductor raw material supply line 3, and then the entire surface of the quartz substrate 8 is spin-coated. Applied. Next, again, the gas supply line 4
Helium gas is introduced into the coating chamber 1 and the film forming chamber 2 from
Pressurize to 100 kPa and heat the quartz substrate 8 with a heater 6
It was moved upward, and the gate valve 11 was closed. Thereafter, helium gas is exhausted from the exhaust line 5 to make the pressure in the film forming chamber 2 40 kPa, and the quartz substrate 8 is heated at 100 ° C./min.
The temperature was raised to 600 ° C., and the substrate temperature was maintained at 600 ° C. for 30 minutes to form a silicon film on the quartz substrate 8. Helium gas was appropriately exhausted from the exhaust line 5 during the temperature increase and the temperature maintenance to maintain the pressure in the film forming chamber 2 at 40 kPa. Quartz substrate 8
When the cross-sectional structure of the silicon film obtained above was observed with a transmission electron microscope, it was confirmed that the silicon film had a multilayer structure with different crystallinity.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、液体状高次シラン等の
蒸気圧の高い液体状の半導体原料または半導体原料の溶
液を基体上に塗布し、加熱して分解させシリコン膜を形
成する際に、塗布面から加熱により気化したシリコン粒
子及び半導体原料を、基体の半導体原料液塗布面と対向
する位置に配設されたシリコン付着部材の原料付着面に
付着させることができる。これにより、基体上には塗布
された半導体原料液の高次シラン等が塗布液中で熱重合
して形成された熱重合膜の層(液相成長層)のみからな
るシリコン膜を形成できる。したがって、基体上に気相
成長層と液相成長層とからなるシリコンの多層構造の形
成を防止でき、膜質が均一であるシリコン膜を得ること
ができる。また、CVD法等の従来のシリコン膜形成に
おけるコスト面等の問題を回避できるとともに、形成さ
れる膜質が膜内で均一であることによりシリコン膜のデ
バイスプロセス等への応用が広がる。
According to the present invention, a liquid semiconductor material having a high vapor pressure, such as liquid higher silane, or a solution of the semiconductor material is applied to a substrate and heated to decompose to form a silicon film. In addition, the silicon particles and the semiconductor raw material that are vaporized by heating from the application surface can be attached to the raw material attachment surface of the silicon attachment member disposed at a position of the base opposite to the semiconductor material liquid application surface. As a result, it is possible to form a silicon film consisting only of a thermopolymerized film layer (liquid phase growth layer) formed by thermally polymerizing higher silane or the like of the applied semiconductor raw material liquid in the coating liquid on the substrate. Therefore, it is possible to prevent the formation of a multi-layer structure of silicon composed of the vapor phase growth layer and the liquid phase growth layer on the substrate, and to obtain a silicon film having a uniform film quality. In addition, it is possible to avoid problems such as cost in the conventional silicon film formation such as the CVD method, and the uniformity of the formed film quality in the film widens the application of the silicon film to device processes and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1、2、3、4のシリコン膜の
形成に用いた装置の概略横断面である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an apparatus used for forming a silicon film according to Examples 1, 2, 3, and 4 of the present invention.

【図2】本発明の実施例5、6のシリコン膜の形成に用
いた装置の概略横断面である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an apparatus used for forming a silicon film according to Examples 5 and 6 of the present invention.

【図3】シリコン膜の形成の比較実験に用いた従来の装
置の概略横断面である。
FIG. 3 is a schematic cross section of a conventional apparatus used in a comparative experiment of forming a silicon film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 塗布室 2 製膜室 3 半導体原料供給ライン 4 ガス供給ライン 5 排気ライン 6 加熱ヒーター 7 スピンコーター 8 基板(基体) 8a 塗布面 9 シリコン付着部材 9a 原料付着面 10 シリコン付着部材 10a 原料付着面 11 ゲートバルブ 20 シリコン膜形成装置 30 シリコン膜形成装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coating room 2 Film-forming room 3 Semiconductor raw material supply line 4 Gas supply line 5 Exhaust line 6 Heater 7 Spin coater 8 Substrate (base) 8a Coating surface 9 Silicon adhesion member 9a Material adhesion surface 10 Silicon adhesion member 10a Material adhesion surface 11 Gate valve 20 Silicon film forming device 30 Silicon film forming device

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体原料液が塗布された基体を加熱手
段により加熱して基体上にシリコン膜を形成させるシリ
コン膜形成装置において、基体の半導体原料液の塗布面
と対向する位置に配設され、加熱により塗布面から気化
した半導体原料を付着させる原料付着面を有するシリコ
ン付着部材を備えたことを特徴とするシリコン膜形成装
置。
In a silicon film forming apparatus for forming a silicon film on a substrate by heating a substrate coated with a semiconductor raw material liquid by a heating means, the silicon film forming apparatus is disposed at a position facing a surface of the substrate coated with the semiconductor raw material liquid. A silicon film forming apparatus comprising: a silicon adhering member having a material adhering surface for adhering a semiconductor material vaporized from a coating surface by heating.
【請求項2】 半導体原料液が、液体状の原料のみでな
るか、原料の溶液からなり、シリコン付着部材の原料付
着面が、少なくとも加熱の際に基体の半導体原料液の塗
布面から所定の間隔を有して基体を覆うように形成され
てなる請求項1に記載のシリコン膜形成装置。
2. The method according to claim 1, wherein the semiconductor raw material liquid comprises only a liquid raw material or a raw material solution, and the raw material-adhering surface of the silicon-adhering member is at least heated to a predetermined distance from the semiconductor raw material liquid-coated surface of the substrate. 2. The silicon film forming apparatus according to claim 1, wherein the silicon film forming apparatus is formed so as to cover the base with an interval.
【請求項3】 シリコン付着部材の原料付着面が、平面
状または椀状に形成された、板状もしくはメッシュ状の
部材である請求項1または2に記載のシリコン膜形成装
置。
3. The silicon film forming apparatus according to claim 1, wherein the raw material adhering surface of the silicon adhering member is a plate-shaped or mesh-shaped member formed in a planar shape or a bowl shape.
【請求項4】 シリコン付着部材の原料付着面が、5〜
180mmの間隔を有して基体の半導体原料液の塗布面
と対向する請求項1〜3のいずれか1つに記載のシリコ
ン膜形成装置。
4. The raw material attachment surface of the silicon attachment member is 5 to 5.
The silicon film forming apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the silicon film forming apparatus faces the surface of the substrate to which the semiconductor raw material liquid is applied at an interval of 180 mm.
【請求項5】 気化した半導体原料を付着させる際、シ
リコン付着部材の温度が基体の半導体原料液の塗布面の
温度よりも低くなるよう設定されてなる請求項1〜4の
いずれか1つに記載のシリコン膜形成装置。
5. The method according to claim 1, wherein, when attaching the vaporized semiconductor material, the temperature of the silicon attachment member is set lower than the temperature of the semiconductor material liquid application surface of the substrate. The silicon film forming apparatus as described in the above.
【請求項6】 原料付着面が、少なくとも基体の投射影
を投影するに足る面積を有する請求項1〜5のいずれか
1つに記載のシリコン膜形成装置。
6. The silicon film forming apparatus according to claim 1, wherein the raw material adhering surface has an area sufficient to project at least a projected shadow of the substrate.
【請求項7】 半導体原料液を基体上に塗布した後、加
熱によりこの基体上にシリコン膜を形成させるシリコン
膜形成方法において、請求項1〜6のいずれか1つに記
載の装置を用いることを特徴とするシリコン膜形成方
法。
7. A method for forming a silicon film on a substrate by applying a semiconductor raw material liquid onto the substrate and then heating the substrate to form a silicon film on the substrate, wherein the apparatus according to claim 1 is used. A method for forming a silicon film.
【請求項8】 半導体原料液が、一般式Sin m Sy
i (nはn≧1の整数、Rはそれぞれ独立に水素、有機
基からなる群から選択される。Syはシリル基、m+i
=2n+2、mはm≧0の整数、iはi≧0の整数)あ
るいはSiqt Syw (qはq≧3の整数、Rはそれ
ぞれ独立に水素、有機基からなる群から選択される。S
yはシリル基、t+w=2q、tはt≧0の整数、wは
w≧0の整数)、ならびにSin k j (Xはハロゲ
ン原子、k+j=2n+2、kはk≧1の整数、jはj
≧0の整数、nはn≧1の整数)あるいはSiq y
z (Xはハロゲン原子、y+z=2q、yはy≧1の整
数、zはz≧0の整数、qはq≧3の整数)で表される
化合物である請求項7に記載のシリコン膜の形成方法。
8. A semiconductor raw material liquid represented by the general formula SinRmSy
i(N is an integer of n ≧ 1 and R is each independently hydrogen, organic
Selected from the group consisting of bases. Sy is a silyl group, m + i
= 2n + 2, m is an integer of m ≧ 0, i is an integer of i ≧ 0)
Or SiqRtSyw(Q is an integer of q ≧ 3, R is
Each is independently selected from the group consisting of hydrogen and organic groups. S
y is a silyl group, t + w = 2q, t is an integer of t ≧ 0, w is
w ≧ 0), and SinXkHj(X is haloge
Atom, k + j = 2n + 2, k is an integer of k ≧ 1, j is j
≧ 0, n is an integer of n ≧ 1) or SiqXyH
z(X is a halogen atom, y + z = 2q, y is an integer of y ≧ 1)
Number, z is an integer of z ≧ 0, q is an integer of q ≧ 3)
The method for forming a silicon film according to claim 7, which is a compound.
【請求項9】 シリコン膜の形成が、不活性ガス雰囲気
中で行われる請求項7または8に記載のシリコン膜形成
方法。
9. The method according to claim 7, wherein the formation of the silicon film is performed in an inert gas atmosphere.
【請求項10】 シリコン膜の形成が、圧力が10kP
a以上の雰囲気ガス中で行われる請求項7から9のいず
れか1つに記載のシリコン膜形成方法。
10. The method for forming a silicon film under a pressure of 10 kP.
The method for forming a silicon film according to claim 7, wherein the method is performed in an atmosphere gas of a or more.
【請求項11】 半導体原料液の塗布が、基体上に塗布
厚み1μm以上で行われる請求項7から10のいずれか
1つに記載のシリコン膜形成方法。
11. The method for forming a silicon film according to claim 7, wherein the application of the semiconductor raw material liquid is performed on the substrate with a coating thickness of 1 μm or more.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002324907A (en) * 2001-04-25 2002-11-08 Jsr Corp Method of manufacturing solar battery
JP2003013237A (en) * 2001-06-28 2003-01-15 Kobe Steel Ltd Plasma film-forming apparatus
US6846513B2 (en) 2000-12-28 2005-01-25 Seiko Epson Corporation Method for fabricating a silicon thin-film

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