JPH0435021A - 多結晶シリコン薄膜の成長方法 - Google Patents
多結晶シリコン薄膜の成長方法Info
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- JPH0435021A JPH0435021A JP14309090A JP14309090A JPH0435021A JP H0435021 A JPH0435021 A JP H0435021A JP 14309090 A JP14309090 A JP 14309090A JP 14309090 A JP14309090 A JP 14309090A JP H0435021 A JPH0435021 A JP H0435021A
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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】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は多結晶シリコン薄膜の成長方法に係わり、多結
晶シリコン薄膜は太陽電池、薄膜トランジスターなどに
利用される。
晶シリコン薄膜は太陽電池、薄膜トランジスターなどに
利用される。
ガラス等の基板上に多結晶シリコン薄膜を低温で成長す
るためにプラズマＣＶＤ法を利用すること、さらに均質
で結晶粒径の比較的大きい多結晶シリコン薄膜を成長さ
せるためにＳｉＨ２／５ｉ）Ｉ２Ｆ２／ｆ１２ 、Ｓ＋
Ｈ４／ Ｓ＋Ｆ ４／ Ｈ２などのシランとフッ化シリ
コンを含む混合ガスを用いることなどが報告されている
。
るためにプラズマＣＶＤ法を利用すること、さらに均質
で結晶粒径の比較的大きい多結晶シリコン薄膜を成長さ
せるためにＳｉＨ２／５ｉ）Ｉ２Ｆ２／ｆ１２ 、Ｓ＋
Ｈ４／ Ｓ＋Ｆ ４／ Ｈ２などのシランとフッ化シリ
コンを含む混合ガスを用いることなどが報告されている
。
上記のシランとフッ化シリコンを含む混合ガスを用いる
プラズマＣＶＤ法は多結晶シリコン薄膜を低温でガラス
等の基板上に成長させることができるが、得られる膜は
膜中に水素、フッ素等を含み、膜厚が１００ＯＡ程度で
は粒径が２００〜３００への多結晶シリコン薄膜である
。このようなシリコン薄膜は、薄膜トランジスター（Ｔ
ＰＴ）のデバイスへの利用を考えたとき、粒径がまだ小
さいため、粒界のトラップに影響されてデバイスの電気
特性が劣る欠点がある。
プラズマＣＶＤ法は多結晶シリコン薄膜を低温でガラス
等の基板上に成長させることができるが、得られる膜は
膜中に水素、フッ素等を含み、膜厚が１００ＯＡ程度で
は粒径が２００〜３００への多結晶シリコン薄膜である
。このようなシリコン薄膜は、薄膜トランジスター（Ｔ
ＰＴ）のデバイスへの利用を考えたとき、粒径がまだ小
さいため、粒界のトラップに影響されてデバイスの電気
特性が劣る欠点がある。
そこで、本発明は上記の低温プラズマＣＶＤ法による多
結晶シリコン薄膜の成長方法を改良して、結晶粒径のよ
り大きい多結晶・シリコン薄膜を成長く１） く２） させる方法を提供することを目的とする。
結晶シリコン薄膜の成長方法を改良して、結晶粒径のよ
り大きい多結晶・シリコン薄膜を成長く１） く２） させる方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、シランとフッ化
シランを含む混合ガスを用いてプラズマＣＶＤ法でシリ
コン膜を成長させる工程と該シリコン膜に対して水素プ
ラズマ処理を行って該シリコン膜の結晶化を促進する工
程を繰り返し、最終的に所期の厚さの多結晶シリコン薄
膜を得ることを特徴とする多結晶シリコン薄膜の成長方
法を提供する。
シランを含む混合ガスを用いてプラズマＣＶＤ法でシリ
コン膜を成長させる工程と該シリコン膜に対して水素プ
ラズマ処理を行って該シリコン膜の結晶化を促進する工
程を繰り返し、最終的に所期の厚さの多結晶シリコン薄
膜を得ることを特徴とする多結晶シリコン薄膜の成長方
法を提供する。
シランとフッ化シランを含む混合ガスを用いてプラズマ
ＣＶＤ法でシリコン膜を成長させる工程は、特開昭５７
−６７０２０号公報、同特開昭６３−２２２０９６号公
報などに記載されている方法で実施することができる。
ＣＶＤ法でシリコン膜を成長させる工程は、特開昭５７
−６７０２０号公報、同特開昭６３−２２２０９６号公
報などに記載されている方法で実施することができる。
−船釣にいうと下記の如き条件である。
原料ガス（混合比）
シラン／フッ化シラン−１／１〜１１５００シラン混合
ガス／水素＝１／１〜１１５００圧力 ０．０１
〜１５Ｔｏｒｒ 温度 １００〜７００℃ 放電電力 ０．０１〜ＬＯＷ／ｃ＋＋１原料ガスとし
てフッ化シランを用いる理由はフッ化シラン中のフッ素
によるエツチング作用により、成長膜中に水素等の原子
が過剰に取り込まれるのを防ぐと共に結晶化を促進させ
るためである。
ガス／水素＝１／１〜１１５００圧力 ０．０１
〜１５Ｔｏｒｒ 温度 １００〜７００℃ 放電電力 ０．０１〜ＬＯＷ／ｃ＋＋１原料ガスとし
てフッ化シランを用いる理由はフッ化シラン中のフッ素
によるエツチング作用により、成長膜中に水素等の原子
が過剰に取り込まれるのを防ぐと共に結晶化を促進させ
るためである。
このようにして得られるシリコン薄膜は一般に水素、フ
ッ素を含む多結晶シリコン膜である。本発明では、この
シリコン膜を薄く、例えば１０〜５００Ａ程度堆積した
時点で一旦成長を停止させ、水素プラズマ処理を行う。
ッ素を含む多結晶シリコン膜である。本発明では、この
シリコン膜を薄く、例えば１０〜５００Ａ程度堆積した
時点で一旦成長を停止させ、水素プラズマ処理を行う。
このシリコン膜の厚さがＩＯＡより薄いと積層するのに
時間がかかり実用性に乏しく、一方５００人より厚いと
水素原子が浸入できず、水素プラズマ処理の効果が見ら
れなくなる。
時間がかかり実用性に乏しく、一方５００人より厚いと
水素原子が浸入できず、水素プラズマ処理の効果が見ら
れなくなる。
水素プラズマ処理は下記のような一般的及び好ましい条
件で行う。
件で行う。
一般的条件
水素ガス流量” （ＳＣＣＭ） １〜５００圧力
（Ｔｏｒｒ） ０．０１〜１５温 度 （１）
室温〜７００放電電力 （Ｗ／ｃｎｆ）
０．０１〜１０時間 （ｍｉｎ） ０．１〜１００
９装置の大きさによる この水素プラズマ処理により、水素がシリコン膜中のフ
ッ素と反応してＨＦとして膜から脱離し、シリコン膜の
結晶性が改良される。
（Ｔｏｒｒ） ０．０１〜１５温 度 （１）
室温〜７００放電電力 （Ｗ／ｃｎｆ）
０．０１〜１０時間 （ｍｉｎ） ０．１〜１００
９装置の大きさによる この水素プラズマ処理により、水素がシリコン膜中のフ
ッ素と反応してＨＦとして膜から脱離し、シリコン膜の
結晶性が改良される。
好ましい条件
５〜２００
０．０５〜１０
２００〜４５０
０．１〜５
１〜２０
〔作 用〕
水素プラズマ処理により、水素がシリコン膜中のフッ素
と反応してＨＦとして膜から脱離すると、膜中のフッ素
が原因となっていた結晶中の、又は結晶界面の歪や応力
が、フッ素の脱離により緩和されると共に、欠陥が水素
により補われるため、内部応力や欠陥等の結晶成長の妨
げとなるものを減少させることができる。
と反応してＨＦとして膜から脱離すると、膜中のフッ素
が原因となっていた結晶中の、又は結晶界面の歪や応力
が、フッ素の脱離により緩和されると共に、欠陥が水素
により補われるため、内部応力や欠陥等の結晶成長の妨
げとなるものを減少させることができる。
プラズマＣＶＤ装置の真空室中のホルダーにガラス基板
を保持し、５ｉｌ１４／ＳｉＦ、／Ｈ２”” １ ：
３０ ： １００の混合ガスを２５０℃、０．１’ Ｗ
／Ｃｒｌ、 ２Ｔｏｒｒの条件で放電分解して５０人の
膜を堆積した。
を保持し、５ｉｌ１４／ＳｉＦ、／Ｈ２”” １ ：
３０ ： １００の混合ガスを２５０℃、０．１’ Ｗ
／Ｃｒｌ、 ２Ｔｏｒｒの条件で放電分解して５０人の
膜を堆積した。
次いで、同じプラズマＣＶＤ装置の真空室中のガスを１
０１００５ｃのＨ２に替え、０．２ Ｗ／Ｃｒ１３５０
０ｍＴｏｒｒの条件で５分間放電し、水素プラズマ処理
した。
０１００５ｃのＨ２に替え、０．２ Ｗ／Ｃｒ１３５０
０ｍＴｏｒｒの条件で５分間放電し、水素プラズマ処理
した。
このシリコン膜の堆積と水素プラズマ処理のサイクルを
２０回繰り返し、１０００人厚の多結晶シリコン薄膜を
得た。
２０回繰り返し、１０００人厚の多結晶シリコン薄膜を
得た。
得られた多結晶シリコン薄膜の結晶粒径を透過型電子顕
微鏡を用いて測定したきころ、４００〜６００人であっ
た。これに対し、水素プラズマ処理を行うことなく上記
と同じ条件でシリコン膜を連続的に１０００人堆積した
ときのシリコン薄膜の結晶粒径は２００人〜３００人で
あった。
微鏡を用いて測定したきころ、４００〜６００人であっ
た。これに対し、水素プラズマ処理を行うことなく上記
と同じ条件でシリコン膜を連続的に１０００人堆積した
ときのシリコン薄膜の結晶粒径は２００人〜３００人で
あった。
次に、ガラス基板上に５ＩＨ４／５ＩＦ４／Ｈ２＝ １
： ２０ ：１００の混合ガスを３５０℃、ＩＷ／ｃ
ｎｆ、０．２Ｔｏｒｒの条件で放電分解して１００への
膜を堆積させた。次いで同一装置中で水素ガスに替え、
水素流量１１０５ＣＣ、Ｉ Ｗ／ａｌＩＩ、 ０．２Ｔ
ｏｒｒの条件下で１０分間水素放電した。１０回繰返し
、１０００人厚の多結晶シリコン膜を得た。得られた多
結晶シリコン薄膜の結晶粒径は４００〜５００八であっ
た。これに対して、水素プラズマ処理を行なうことなく
上記と同じ条件でシリコン膜を連続的に１０００人堆積
したときのシリコン薄膜の結晶粒径は２００〜３００人
であった。
： ２０ ：１００の混合ガスを３５０℃、ＩＷ／ｃ
ｎｆ、０．２Ｔｏｒｒの条件で放電分解して１００への
膜を堆積させた。次いで同一装置中で水素ガスに替え、
水素流量１１０５ＣＣ、Ｉ Ｗ／ａｌＩＩ、 ０．２Ｔ
ｏｒｒの条件下で１０分間水素放電した。１０回繰返し
、１０００人厚の多結晶シリコン膜を得た。得られた多
結晶シリコン薄膜の結晶粒径は４００〜５００八であっ
た。これに対して、水素プラズマ処理を行なうことなく
上記と同じ条件でシリコン膜を連続的に１０００人堆積
したときのシリコン薄膜の結晶粒径は２００〜３００人
であった。
本発明によれば、低温で結晶性の優れた多結晶シリコン
薄膜を成長することが可能になる。その結果、多結晶シ
リコンＴＰＴなどを低歪点のガラス基板上に形成できる
効果がある。
薄膜を成長することが可能になる。その結果、多結晶シ
リコンＴＰＴなどを低歪点のガラス基板上に形成できる
効果がある。
Claims (1)
- １、シランとフッ化シランを含む混合ガスを用いてプラ
ズマＣＶＤ法でシリコン膜を成長する工程と該シリコン
膜に対して水素プラズマ処理を行って該シリコン膜の結
晶化を促進する工程を繰り返し、最終的に所期の厚さの
多結晶シリコン薄膜を得ることを特徴とする多結晶シリ
コン薄膜の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14309090A JPH0435021A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 多結晶シリコン薄膜の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14309090A JPH0435021A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 多結晶シリコン薄膜の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0435021A true JPH0435021A (ja) | 1992-02-05 |
Family
ID=15330681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14309090A Pending JPH0435021A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 多結晶シリコン薄膜の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0435021A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5336623A (en) * | 1992-03-02 | 1994-08-09 | Showa Shell Sekiyu K.K. | Process for producing integrated solar cell |
| JPH08255759A (ja) * | 1995-03-17 | 1996-10-01 | Canon Inc | 多結晶Ｓｉ薄膜の堆積法 |
| US5956581A (en) * | 1995-04-20 | 1999-09-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
| KR100241817B1 (ko) * | 1993-12-27 | 2000-02-01 | 니시무로 타이죠 | 박막형성법 |
| US6706336B2 (en) * | 2001-02-02 | 2004-03-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Silicon-based film, formation method therefor and photovoltaic element |
| US6830994B2 (en) | 2001-03-09 | 2004-12-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device having a crystallized semiconductor film |
| US6919235B1 (en) | 1998-08-05 | 2005-07-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having semiconductor circuit comprising semiconductor element, and method for manufacturing same |
| US6933182B1 (en) * | 1995-04-20 | 2005-08-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device and manufacturing system thereof |
| EP1134794A4 (en) * | 1998-07-22 | 2006-08-09 | Kaneka Corp | THIN SEMICONDUCTOR FILM AND THIN FILM ARRANGEMENT |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP14309090A patent/JPH0435021A/ja active Pending
Cited By (10)
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|---|---|---|---|---|
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