JPH02260627A - Formation of semiconductor film and device therefor - Google Patents

Formation of semiconductor film and device therefor

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JPH02260627A
JPH02260627A JP8207089A JP8207089A JPH02260627A JP H02260627 A JPH02260627 A JP H02260627A JP 8207089 A JP8207089 A JP 8207089A JP 8207089 A JP8207089 A JP 8207089A JP H02260627 A JPH02260627 A JP H02260627A
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JP
Japan
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reaction chamber
substrate
amorphous film
gas
film
Prior art date
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Application number
JP8207089A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Kubo
裕明 久保
Masatoki Tomita
賢時 冨田
Noritoshi Yamaguchi
文紀 山口
Yoshiteru Nitta
新田 佳照
Kiyonari Tanaka
聖也 田中
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

PURPOSE:To perform one continuous processing within a short time by a method wherein a substrate is arranged in a reaction chamber while an amorphous film is crystallized and simultaneously mixed with an impurity element during glow discharging process in a high-frequency field. CONSTITUTION:A substrate 2 is arranged in a reaction chamber 30 and then a transparent window 16 is covered with the shielding plate 14a of a shutter 14. Then, after sufficiently vacuumizing the reaction chamber 30 by a vacuum pump, SiH4 gas is led into the reaction chamber 30 from a leading-in port 10. At this time, the pressure in the reaction chamber 30 and the temperature of the substrate 2 is kept at proper level and high-frequency field is generated so as to effect glow discharge between electrodes 12. During the glow discharging process, the mounting bed 4 of the substrate 2 is impressed with DC voltage in specific polarity while an amorphous film formed on the substrate 2 is irradiated with laser beams. Through these procedures, the amorphous film is crystallized and simultaneously doped with an impurity element to form a semiconductor film so that a delicate one continuous processing may be performed in the simple chamber 30 within a short time.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は反応室内に設置された基板上に非晶質膜を形成
し、次いで該反応室もしくは所定反応室内において前記
非晶質膜の結晶化及び不純物元素の混入(以下、ドーピ
ングともいう)を施す半導体膜形成方法及びその装置に
関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention involves forming an amorphous film on a substrate placed in a reaction chamber, and then crystallizing the amorphous film in the reaction chamber or a predetermined reaction chamber. The present invention relates to a method for forming a semiconductor film and an apparatus therefor, which performs doping and mixing of impurity elements (hereinafter also referred to as doping).

(従来の技術) 従来、例えば基板上に形成された非晶質シリコン(以下
、a−Stと略記する)膜を結晶化させた後、この結晶
質シリコン(以下、c−3tと略記する)膜中にホウ素
(B)やリン(P)等の不純物元素を混入する技術とし
て以下に示すような技術が広く知られている(例えば実
開昭60−148113号公報、特開昭62−2824
30号公報参照)。
(Prior Art) Conventionally, for example, after crystallizing an amorphous silicon (hereinafter abbreviated as a-St) film formed on a substrate, this crystalline silicon (hereinafter abbreviated as c-3t) is The following techniques are widely known as techniques for mixing impurity elements such as boron (B) and phosphorus (P) into a film (for example, Japanese Utility Model Application Publication No. 148113/1983, Japanese Patent Application Laid-open No. 2824/1983).
(See Publication No. 30).

■ c−3L膜を熱処理炉内に置き、不純物元素を含有
するガス(以下、ドーピングガスともいう)の雰囲気中
で熱処理を施して気相拡散を行わせる技術、または、不
純物元素を含むガラス層を形成させて該ガラス層を拡散
源としてc−3i膜中に不純物元素を拡散させる技術。
■ A technique in which the c-3L film is placed in a heat treatment furnace and heat treated in an atmosphere of a gas containing impurity elements (hereinafter also referred to as doping gas) to perform vapor phase diffusion, or a glass layer containing impurity elements. A technique for diffusing impurity elements into the c-3i film by forming a glass layer and using the glass layer as a diffusion source.

■ 不純物原子を高エネルギーのイオンビームとしてc
−3L膜に打ち込む技術で、いわゆるイオン注入技術。
■ Impurity atoms are converted into high-energy ion beams.
- This is the so-called ion implantation technology that implants into the 3L film.

■ c−Si膜上に不純物元素を含んだ非晶質層を形成
させ、該非晶質層にレーザを照射し、不純物元素の拡散
を行わせるとともに結晶化を行う技術。
(2) A technique in which an amorphous layer containing an impurity element is formed on a c-Si film, and the amorphous layer is irradiated with a laser to diffuse the impurity element and crystallize it.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記従来技術は以下のような問題点を有
する。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the above conventional technology has the following problems.

■の技術では、不純物元素の拡散における濃度分布を正
確に制御するために、例えば膜の表面酸化→エツチング
による酸化膜のパターニング→不純物元素を含む非晶質
層の形成→非晶質層の除去→熱処理→酸化膜除去といっ
た煩雑な工程を経て半導体膜が形成される。したがって
、上記工程のように処理が複雑となり長時間要するとい
う問題を有する。
In the technique (2), in order to accurately control the concentration distribution in the diffusion of impurity elements, for example, surface oxidation of the film → patterning of the oxide film by etching → formation of an amorphous layer containing the impurity element → removal of the amorphous layer A semiconductor film is formed through complicated steps such as → heat treatment → oxide film removal. Therefore, there is a problem that the process is complicated and takes a long time as in the above process.

■の技術では、不純物原子を高エネルギーで結晶内に注
入させるため、結晶が損傷を受け、結晶を回復させるた
めの余分な熱処理(400〜1000℃の熱処理温度)
が必要となる。特に、不純物の高濃度注入の際には致命
的な格子欠陥が生じやすく問題である。また、装置が大
型となり、処理能力が低いことなどよりコスト高となる
という欠点も有する。
In the technique (2), impurity atoms are injected into the crystal with high energy, which damages the crystal and requires extra heat treatment (heat treatment temperature of 400 to 1000 degrees Celsius) to recover the crystal.
Is required. In particular, when impurities are implanted at a high concentration, fatal lattice defects are likely to occur, which is a problem. Furthermore, it also has disadvantages in that the device is large and the processing capacity is low, resulting in high cost.

■の技術では、いったん結晶化した層に対して再度不純
物元素を含んだ非晶質層を形成させる必要があり、工程
が多くなりひいては処理の複雑化及び長時間化につなが
る。
In the technique (2), it is necessary to form an amorphous layer containing an impurity element again on the crystallized layer, which increases the number of steps, which in turn makes the process more complicated and takes longer.

そこで、本発明は上記従来技術の問題点を解決するため
に、簡便な反応室において非晶質膜の形成から結晶化及
び不純物元素のドーピングまでの一貫した処理を短時間
かつきめ細かに行える半導体膜形成方法及びその装置を
提供することを解決すべき課題とする。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present invention has developed a semiconductor film that can perform consistent processing from the formation of an amorphous film to crystallization and doping of impurity elements in a simple reaction chamber in a short time and with precision. The problem to be solved is to provide a forming method and an apparatus therefor.

(課題を解決するための手段) 上記課題は、以下の手段によって解決される。(Means for solving problems) The above problem is solved by the following means.

すなわち、反応室内に非晶質膜形成用ガスを導入し、高
周波グロー放電により基板上に非晶質膜を形成し、該非
晶質膜に不純物元素を混入させて半導体膜を形成する方
法において、前記反応室内もしくは他の反応室内に前記
基板を設置して不純物元素を含有するガスを導入し、高
周波電界のグロー放電中に、前記基板の載置台に所定の
極性の直流電圧を印加するとともに前記非晶質膜にレー
ザビームを照射して結晶化と同時に前記不純物元素の混
入を施すことを特徴とする半導体膜形成方法によって解
決される。
That is, in a method of introducing an amorphous film forming gas into a reaction chamber, forming an amorphous film on a substrate by high frequency glow discharge, and mixing an impurity element into the amorphous film to form a semiconductor film, The substrate is placed in the reaction chamber or another reaction chamber, a gas containing an impurity element is introduced, and during glow discharge of a high frequency electric field, a DC voltage of a predetermined polarity is applied to the mounting table of the substrate, and the This problem is solved by a semiconductor film forming method characterized by irradiating an amorphous film with a laser beam to crystallize it and at the same time mix in the impurity element.

また、非晶質膜を被着した基板が設置される真空排気可
能な反応室と、前記反応室に設けられた透明窓と、前記
反応室の外側から前記透明窓を介して前記基板上の非晶
質膜にレーザビームを照射することによって結晶化させ
るレーザビーム発生手段と、前記基板の載置台に所定の
極性の直流電圧を印加・する電圧印加手段と、前記反応
室内に不純物元素混入用のガスを導入するガス導入手段
と、高周波電界を発生させてグロー放電により前記ガス
を分解する高周波電界発生手段とを有する半導体膜形成
装置によって解決される。
Further, a reaction chamber that can be evacuated is provided with a substrate coated with an amorphous film, a transparent window provided in the reaction chamber, and a surface of the substrate coated on the substrate from outside the reaction chamber through the transparent window. A laser beam generating means for crystallizing an amorphous film by irradiating it with a laser beam, a voltage applying means for applying a DC voltage of a predetermined polarity to the substrate mounting table, and a means for mixing an impurity element into the reaction chamber. This problem is solved by a semiconductor film forming apparatus having a gas introducing means for introducing a gas, and a high frequency electric field generating means for generating a high frequency electric field to decompose the gas by glow discharge.

(作用) 次に、上記半導体膜形成方法及びその装置による作用に
ついて説明する。
(Function) Next, the function of the above semiconductor film forming method and apparatus will be explained.

レーザビーム発生手段により発生させたレーザビームを
非晶質膜に照射する。また、ガス導入手段により選択導
入されたドーピングガスを高周波のグロー放電分解中で
分解する。こうして非晶質膜を結晶化させながら不純物
元素のドーピングを行うのである。このとき、基板側へ
印加する電圧の大きさや極性を、基板温度及びドーピン
グガスの種類や量等をさまざまに制御することによって
、所望の半導体膜を形成させることができる。
The amorphous film is irradiated with a laser beam generated by a laser beam generating means. Further, the doping gas selectively introduced by the gas introducing means is decomposed during high frequency glow discharge decomposition. In this way, the impurity element is doped while crystallizing the amorphous film. At this time, a desired semiconductor film can be formed by variously controlling the magnitude and polarity of the voltage applied to the substrate side, the substrate temperature, the type and amount of doping gas, and the like.

(実施例) 本発明に係る一実施例について図面を参照しながら説明
をする。
(Example) An example according to the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は半導体膜形成装置1の全体概略構成図である0
図中30は反応室であり、第1図は反応室30の内部の
様子を示している。
FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of a semiconductor film forming apparatus 1.
30 in the figure is a reaction chamber, and FIG. 1 shows the inside of the reaction chamber 30.

反応室30の内壁18には絶縁材6を介して載置台4が
固定されている。載置台4は主にステンレスで構成され
、ヒータ8により加熱及び温度保持がなされる。ヒータ
8は端子Tを介して図示しない電源に電気的に接続され
ている。また、載置台4は直流電源DCにも電気的に接
続されている。
A mounting table 4 is fixed to the inner wall 18 of the reaction chamber 30 via an insulating material 6. The mounting table 4 is mainly made of stainless steel, and is heated and temperature maintained by a heater 8. The heater 8 is electrically connected to a power source (not shown) via a terminal T. Further, the mounting table 4 is also electrically connected to a direct current power source DC.

直流電源DCは載置台4に与える電圧の大きさや極性を
変えることができる。
The DC power source DC can change the magnitude and polarity of the voltage applied to the mounting table 4.

six台4には厚さ約1mmの基板2が固定されている
。基板2はNaを極度に除いた硼珪酸ガラス(例えば#
7059)を用いているが、石英ガラス等であってもよ
い。
A substrate 2 having a thickness of about 1 mm is fixed to the six stand 4. The substrate 2 is made of borosilicate glass (e.g. #
7059), but quartz glass or the like may also be used.

基板2の図示上方の反応室30には石英ガラスの透明窓
16が取り付けられており、レーザビーム発生装置28
からのレーザ光りが透過できるようになっている。
A transparent window 16 made of quartz glass is attached to a reaction chamber 30 above the substrate 2 in the figure, and a laser beam generator 28
Laser light from the can pass through.

透明窓16の図示左方にはシャッタ14が反応室30に
取り付けられており、レバー14bにより遮蔽板14a
の位置を移動させることができる。
A shutter 14 is attached to the reaction chamber 30 on the left side of the transparent window 16 in the figure, and a lever 14b closes the shielding plate 14a.
can be moved.

なお、レーザ光りが発生している場合は遮蔽板14aは
レーザ光りの光路を妨げないような位置に移動させてい
る。
Note that when laser light is generated, the shielding plate 14a is moved to a position where it does not obstruct the optical path of the laser light.

レーザビーム発生装置28は発振器26、光ファイバ2
4及び集光レンズ22等から構成されており、基板2上
でのビーム径が適当な径となるように調節され、反応室
30の外を自在に移動可能となっている。
The laser beam generator 28 includes an oscillator 26 and an optical fiber 2.
4, a condenser lens 22, etc., the beam diameter on the substrate 2 is adjusted to an appropriate diameter, and it can be freely moved outside the reaction chamber 30.

反応室30には、非晶質膜形成用ガス及び該非晶質膜を
結晶化する際に用いられるドーピングガスを導入させる
ガス導入口10、それらガスを排出させるガス排出口2
0が設けられている。非晶質膜形成用ガスとしてモノシ
ラン(SiH4)を用いるがジシラン(Si2Ha)等
でもかまわない、ドーピングガスとしては、P型の半導
体膜を形成するためにジボラン(B2Hs)等が、N型
半導体膜を形成するためにホネフィン(PH,)等が用
いられる。上記ガスは図示しないガスボンベ中に収容さ
れており、図示しない制御装置によって反応室30内に
導入される。なお、ドーピングガスは水素(H2)や不
活性ガスにより希釈されて用いられる。また、ガス排気
口20は図示しない真空ポンプ側へ連通している。
The reaction chamber 30 includes a gas inlet 10 for introducing an amorphous film forming gas and a doping gas used in crystallizing the amorphous film, and a gas outlet 2 for discharging these gases.
0 is set. Monosilane (SiH4) is used as the amorphous film forming gas, but disilane (Si2Ha) etc. may also be used.As the doping gas, diborane (B2Hs) etc. are used to form a P-type semiconductor film; Honefin (PH, ) or the like is used to form the . The above gas is contained in a gas cylinder (not shown), and introduced into the reaction chamber 30 by a control device (not shown). Note that the doping gas is used after being diluted with hydrogen (H2) or an inert gas. Further, the gas exhaust port 20 communicates with a vacuum pump (not shown).

図中12.12は電極であり、高周波電源RFと電気的
に接続されて、グロー放電を起こす。
In the figure, reference numeral 12.12 is an electrode, which is electrically connected to a high frequency power source RF to cause glow discharge.

次に本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

(a−3i膜の形成) 透明窓16をシャッタ14の遮蔽板14aにより覆った
状態にする。さらに、反応室30内を真空ポンプにより
十分排気した後、SiH4ガスをガス導入口lOから導
入する。このとき、反応室30内を0.01〜5Tor
rの適当な圧力に保つとともに、基板2の温度を100
〜500℃の適当な温度に保つ。
(Formation of a-3i film) The transparent window 16 is covered with the shielding plate 14a of the shutter 14. Furthermore, after the inside of the reaction chamber 30 is sufficiently evacuated by a vacuum pump, SiH4 gas is introduced from the gas inlet IO. At this time, the inside of the reaction chamber 30 is heated to 0.01 to 5 Torr.
While maintaining the appropriate pressure of r, the temperature of the substrate 2 is kept at 100
Maintain a suitable temperature of ~500°C.

上記の状態において、13.56MHz、5〜数100
W等の条件で高周波電界を発生させ、電極12.12間
にグロー放電を起こす、グロー放電中において生成した
プラズマにより基板2上に水素を含有したa−3i膜を
適当な厚さに堆積させる。
In the above condition, 13.56MHz, 5 to several 100
A high-frequency electric field is generated under conditions such as W to cause a glow discharge between the electrodes 12 and 12, and an a-3i film containing hydrogen is deposited on the substrate 2 to an appropriate thickness by the plasma generated during the glow discharge. .

なお、このとき、シャッタ14により透明窓16が覆わ
れているので、この表面にa−Si膜が形成されること
は極力防止される。
Note that at this time, since the transparent window 16 is covered by the shutter 14, formation of the a-Si film on this surface is prevented as much as possible.

(半導体膜の形成) 上記のようにして形成したa−3i膜の結晶化及び不純
物元素のドーピングを施して半導体膜を形成する方法と
して、少なくとも以下に示す種々の方法がある。
(Formation of Semiconductor Film) There are at least the following various methods for forming a semiconductor film by crystallizing the a-3i film formed as described above and doping with an impurity element.

〈方法1〉 基板2上にa−3t膜を形成後、シャッタ14を開状態
にして反応室30を十分に真空排気を行う(〜10−5
Torr) 、次に、水素等で希釈されたドーピングガ
ス(半導体膜をP型にする場合はB2 H6ガス、N型
にする場合はPH3ガス)を導入する(0.01〜5丁
orr)、さらに電極12.12に高周波電界を発生さ
せてグロー放電中でドーピングガスを分解させる。この
状態でレーザビーム発生装置28により所定ビーム径の
レーザビームをa−Sillに照射させながら、所定方
向へ走査させる。なお、このときシャッタ14は透明窓
16を覆っていないので透明窓16を透過したレーザ光
はレーザビームとなってa−3illを結晶化させる。
<Method 1> After forming the a-3t film on the substrate 2, the shutter 14 is opened and the reaction chamber 30 is sufficiently evacuated (~10-5
Next, a doping gas diluted with hydrogen or the like (B2 H6 gas to make the semiconductor film P-type, PH3 gas to make it N-type) is introduced (0.01 to 5 torr), Furthermore, a high frequency electric field is generated at the electrodes 12.12 to decompose the doping gas in a glow discharge. In this state, the a-Sill is irradiated with a laser beam having a predetermined beam diameter by the laser beam generator 28 and scanned in a predetermined direction. Note that at this time, since the shutter 14 does not cover the transparent window 16, the laser light transmitted through the transparent window 16 becomes a laser beam and crystallizes a-3ill.

さらにこのとき、ドーピング層を深くする場合はレーザ
ビームを走査中に直流電圧を負側に印加して、主として
陽イオンとなった不純物元素を結晶化したc−5i膜中
に深く混入させる。
Furthermore, at this time, if the doping layer is to be deepened, a DC voltage is applied to the negative side while the laser beam is scanning, so that the impurity elements, which have mainly become cations, are deeply mixed into the crystallized c-5i film.

第2図は形成されたa−3i膜の層に対しレーザビーム
を領域A1から領域A2へ図示SLの方向へ走査させて
、ちょうど領域A2においてレーザビームを走査中に直
流電圧を負側に印加した場合に結晶質の層3が形成され
た結果を示したものである0図から理解されるように、
領域A1では浅いドーピング層3bが形成されて全くド
ーピングがなされていない層3aが多く生ずる。一方、
領域A2では深いドーピング層3Cが形成される。
Figure 2 shows a layer of the a-3i film formed by scanning a laser beam in the direction SL shown in the figure from area A1 to area A2, and applying a DC voltage to the negative side just in area A2 while scanning the laser beam. As can be understood from Figure 0, which shows the result that a crystalline layer 3 is formed when
In the region A1, a shallow doped layer 3b is formed and many layers 3a are completely undoped. on the other hand,
A deep doped layer 3C is formed in region A2.

なお、領域A1に浅いドーピング層3bが形成されるの
は、レーザビームが領域A2を走査している同高周波電
界により生成したプラズマ及び基板2側に印加された電
圧のためである。
Note that the reason why the shallow doped layer 3b is formed in the region A1 is due to the plasma generated by the same high frequency electric field when the laser beam scans the region A2 and the voltage applied to the substrate 2 side.

第3図は第2図の結晶化したc−3i層3を酸またはア
ルカリ溶液を用いたウェット方式のエツチングにより、
領域A1のドーピング層3bを取り除いた結果を示すも
のである0本実施例においては硝酸(HNO3) 、フ
ッ酸(HF)、及び水(H2o)を所定の比率で混合し
たエツチング溶液に所楚時間浸してエツチングを行う、
なお、エツチングはドライ方式のエツチングであっても
かまわない、・ 〈方法2〉 上記方法1において、レーザビームの走査中に高周波電
界によりプラズマを発生させながら基板側へ印加する直
流電圧の極性を正及び負に反転させることによっても方
法1のようにすることができる。
FIG. 3 shows the crystallized c-3i layer 3 of FIG. 2 etched by wet etching using an acid or alkaline solution.
This shows the result of removing the doped layer 3b in the area A1. Soaking and etching
Note that the etching may be a dry etching method. <Method 2> In the above method 1, the polarity of the DC voltage applied to the substrate side is corrected while plasma is generated by a high-frequency electric field during laser beam scanning. Method 1 can also be achieved by inverting the value to negative.

第4図は直流電圧の極性を正負交互に変えた場合に結晶
質のc −S i Jl 103に形成されたドーピン
グ層の様子を図示したものである0図から理解されるよ
うに、電圧の極性を正とした場合にはプラズマ中の不純
物元素の陽イオンが基板側の正電極に対して反発するの
で浅いドーピング層103bが形成される。一方、電圧
の極性を負とした場合には不純物元素の陽イオンが基板
側に強く引き付けられるので深いドーピング層103c
が形成される。なお、図中103aはドーピングされて
いない層である。このようにして得られた膜をエツチン
グすることによって不要な浅いドーピング層103bを
取り除くことができる。
Figure 4 shows the state of the doped layer formed in crystalline c-S i Jl 103 when the polarity of the DC voltage is alternately changed between positive and negative. When the polarity is positive, positive ions of impurity elements in the plasma are repelled to the positive electrode on the substrate side, so that a shallow doped layer 103b is formed. On the other hand, when the polarity of the voltage is negative, the cations of the impurity element are strongly attracted to the substrate side, so the deep doped layer 103c
is formed. Note that 103a in the figure is an undoped layer. By etching the film thus obtained, unnecessary shallow doped layer 103b can be removed.

〈方法3〉 上記方法2において、レーザビームの走査中に基板2側
へ印加する直流電圧の極性を負に保ち、反応室30内に
導入させるドーピングガスの種類を変えることによって
P型及びN型の半導体膜を自在に形成させることができ
る。
<Method 3> In Method 2 above, by keeping the polarity of the DC voltage applied to the substrate 2 side negative during laser beam scanning and changing the type of doping gas introduced into the reaction chamber 30, P-type and N-type The semiconductor film can be freely formed.

第5図は、反応室30内に導入させるドーピングガスを
PH,ガスまたは82H6ガスにして結晶質のc−Si
層203が得られた結果を図示したものである0図中2
05aはリン(P)及びホウ素(B)の不純物元素が混
在している層であり、P型及びN型の半導体が混在した
層となっている。
FIG. 5 shows that the doping gas introduced into the reaction chamber 30 is PH, gas, or 82H6 gas to form crystalline c-Si.
Figure 2 of 0 illustrates the results obtained for layer 203.
05a is a layer in which impurity elements of phosphorus (P) and boron (B) are mixed, and is a layer in which P-type and N-type semiconductors are mixed.

図中203bはリン(P)のみが混入しているのでN型
の半導体層となっている。また、図中203cはホウ素
(B)のみが混入しているのでP型の半導体層となって
いる。したがって、このようにして得られた膜の表面を
エツチングすることによってP型及びN型の半導体部分
が混在した層203aを取り除けば、上記方法1と同様
に所望の半導体膜が得られる。
In the figure, 203b is an N-type semiconductor layer because only phosphorus (P) is mixed therein. Further, 203c in the figure is a P-type semiconductor layer because only boron (B) is mixed therein. Therefore, by etching the surface of the film thus obtained to remove the layer 203a in which P-type and N-type semiconductor portions are mixed, a desired semiconductor film can be obtained in the same manner as in Method 1 above.

なお、本実施例では反応室30内に1枚の基板上に半導
体膜を形成する例を示したが、複数枚でもかまわない、
また、複数枚の基板上に種々の半導体膜を形成させる場
合にそれぞれの基板の上方にシャッタを設けて、シャッ
タの開状態のときにのみ基板上に半導体膜の形成を可能
とするようにさせてもよい、また、本実施例における反
応室1をインライン方式の一室として用いてもかまわな
い、すなわち、上記a−3i膜の形成と半導体膜の形成
を別々の反応室で形成するのである。そうすることによ
って−層効率的な半導体膜の形成が実現される。
Although this embodiment shows an example in which a semiconductor film is formed on one substrate in the reaction chamber 30, a plurality of semiconductor films may be formed.
Furthermore, when forming various semiconductor films on a plurality of substrates, a shutter is provided above each substrate, and the semiconductor film can be formed on the substrates only when the shutter is in an open state. In addition, the reaction chamber 1 in this embodiment may be used as one chamber of an in-line method, that is, the formation of the a-3i film and the formation of the semiconductor film are performed in separate reaction chambers. . By doing so, a layer-efficient semiconductor film can be formed.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明の半導体膜形成方法及びそ
の装置は同一反応室内もしくはインライン方式における
反応室内において非晶質膜の形成、結晶化及びドーピン
グを一貫して行うことができる。さらに、加熱された基
板に対してレーザビームを照射及び走査させながら、基
板側に印加される直流電圧、ドーピングガスの種類を制
御することが可能である。すなわち、半導体膜を形成す
るのに従来のような煩雑かつ処理時間の長い不純物元素
の拡散プロセスが不要となる。また、ドーピングが不要
な箇所を作成するには、レーザが走査中に高周波電界及
び直流電圧を印加させないようにするか、直流電圧の極
性を反転するかすればよい、さらに、P型及びN型の領
域を同一基板に作成するには、導入させるドーピングガ
スの種類を変えることによって実現できる。さらにまた
、ドーピング深さの調整は、直流電圧の大きさに、ドー
ピングガス導入量、高周波電界等の諸条件を変えること
によって実現できる。
(Effects of the Invention) As explained above, the semiconductor film forming method and device of the present invention can consistently perform the formation, crystallization, and doping of an amorphous film in the same reaction chamber or in an in-line reaction chamber. can. Furthermore, it is possible to control the DC voltage applied to the substrate side and the type of doping gas while irradiating and scanning the heated substrate with a laser beam. In other words, the conventional process of diffusing impurity elements, which is complicated and takes a long time, is no longer necessary to form a semiconductor film. In addition, in order to create areas where doping is not required, it is possible to avoid applying a high frequency electric field and DC voltage during laser scanning, or to reverse the polarity of the DC voltage. The regions can be formed on the same substrate by changing the type of doping gas introduced. Furthermore, the doping depth can be adjusted by changing various conditions such as the magnitude of the DC voltage, the amount of doping gas introduced, and the high-frequency electric field.

したがって、極めて間便な装置で所望の半導体膜を効率
良く形成させることができるという効果が期待される。
Therefore, it is expected that a desired semiconductor film can be efficiently formed using an extremely simple device.

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

本発明に係る一実施例について第1図〜第5図に示す。 第1図は半導体膜形成装置の全体概略構成図、第2図〜
第5図は非晶質膜にレーザを走査させて結晶化させた薄
膜の不純物元素混入層を示す図であり、第2図はレーザ
走査時に高周波電界及び直流電圧を印加した場合とそう
でない場合について示す図、第3図は第2図の表面層を
エツチングした結果を示す図、第4図はレーザ走査時に
直流電圧の極性を正または負に変化させた結果を示す図
、第5図はレーザ走査時にドーピングガスの種類を交互
に変えた結果を示す図である。 1. 4. 10. 14. 20. 28. 30、 DC。 RF、 T、 半導体膜形成装置 2、基板 載置台      8、ヒータ ガス導入口   12、電極 シャッタ    16、透明窓 ガス排出口 レーザビーム発生装置 反応室 直流電源 高周波電源 電源端子 L、レーザ光 SL、走査方向 第2図 出願人 (663)京セラ株式会社 代理人 弁理士  1)原 勝 彦 第B図
An embodiment according to the present invention is shown in FIGS. 1 to 5. Figure 1 is an overall schematic diagram of the semiconductor film forming apparatus, Figures 2-
Figure 5 shows an impurity element-mixed layer of a thin film crystallized by laser scanning an amorphous film, and Figure 2 shows cases where a high frequency electric field and DC voltage are applied during laser scanning and when they are not. Figure 3 is a diagram showing the results of etching the surface layer in Figure 2, Figure 4 is a diagram showing the results of changing the polarity of the DC voltage to positive or negative during laser scanning, and Figure 5 is a diagram showing the results of etching the surface layer of Figure 2. FIG. 6 is a diagram showing the results of alternately changing the type of doping gas during laser scanning. 1. 4. 10. 14. 20. 28. 30, DC. RF, T, Semiconductor film forming apparatus 2, Substrate mounting table 8, Heater gas inlet 12, Electrode shutter 16, Transparent window Gas outlet Laser beam generator Reaction chamber DC power source High frequency power source Power terminal L, Laser beam SL, Scanning direction No. Figure 2 Applicant (663) Kyocera Corporation Agent Patent Attorney 1) Katsuhiko Hara Figure B

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)反応室内に非晶質膜形成用ガスを導入し、高周波
グロー放電により基板上に非晶質膜を形成し、該非晶質
膜に不純物元素を混入させて半導体膜を形成する方法に
おいて、 前記反応室内もしくは他の反応室内に前記基板を設置し
て不純物元素を含有するガスを導入し、高周波電界のグ
ロー放電中に、前記基板の載置台に所定の極性の直流電
圧を印加するとともに前記非晶質膜にレーザビームを照
射して結晶化と同時に前記不純物元素の混入を施すこと
を特徴とする半導体膜形成方法。
(1) In a method of introducing an amorphous film forming gas into a reaction chamber, forming an amorphous film on a substrate by high frequency glow discharge, and mixing an impurity element into the amorphous film to form a semiconductor film. , installing the substrate in the reaction chamber or another reaction chamber, introducing a gas containing an impurity element, and applying a DC voltage of a predetermined polarity to the mounting table of the substrate during glow discharge of a high-frequency electric field; A method for forming a semiconductor film, characterized in that the amorphous film is irradiated with a laser beam to crystallize and at the same time mix the impurity element.
(2)非晶質膜を被着した基板が設置される真空排気可
能な反応室と、 前記反応室に設けられた透明窓と、 前記反応室の外側から前記透明窓を介して前記基板上の
非晶質膜にレーザビームを照射することによって結晶化
させるレーザビーム発生手段と、前記基板の載置台に所
定の極性の直流電圧を印加する電圧印加手段と、 前記反応室内に不純物元素混入用のガスを導入するガス
導入手段と、 高周波電界を発生させてグロー放電により前記ガスを分
解する高周波電界発生手段とを有する半導体膜形成装置
(2) a reaction chamber that can be evacuated, in which a substrate coated with an amorphous film is placed; a transparent window provided in the reaction chamber; a laser beam generating means for crystallizing the amorphous film by irradiating the amorphous film with a laser beam; a voltage applying means for applying a DC voltage of a predetermined polarity to the mounting table for the substrate; and a means for mixing an impurity element into the reaction chamber. A semiconductor film forming apparatus comprising: a gas introducing means for introducing a gas; and a high frequency electric field generating means for generating a high frequency electric field to decompose the gas by glow discharge.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6258173B1 (en) 1998-01-29 2001-07-10 Nissin Electric Co. Ltd. Film forming apparatus for forming a crystalline silicon film

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US6258173B1 (en) 1998-01-29 2001-07-10 Nissin Electric Co. Ltd. Film forming apparatus for forming a crystalline silicon film
KR100408115B1 (en) * 1998-01-29 2003-12-01 닛신덴키 가부시키 가이샤 Film forming apparatus and method of forming a crystalline silicon film

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