JPH05315251A - シリコン薄膜の成膜方法 - Google Patents
シリコン薄膜の成膜方法Info
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- JPH05315251A JPH05315251A JP9664891A JP9664891A JPH05315251A JP H05315251 A JPH05315251 A JP H05315251A JP 9664891 A JP9664891 A JP 9664891A JP 9664891 A JP9664891 A JP 9664891A JP H05315251 A JPH05315251 A JP H05315251A
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- silicon
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板等から剥離し難くしかも膜中に欠陥が入
り難いシリコン薄膜の成膜方法を提供すること。 【構成】 予め洗浄されたガラス基板が配置された真空
チャンバ内を排気して高真空にしかつこの真空チャンバ
内へSiF4 のハロゲン化珪素ガスを導入すると共に高
周波にてこのガスをプラズマ化させた後このハロゲン化
珪素ガスによりガラス基板表面を真空条件下でエッチン
グ処理した。この処理により基板に残留する不純物を完
全に除去できかつ表面に均質で微細な凹凸を形成でき
る。次にこのガラス基板面にプラズマCVD法により多
結晶シリコン薄膜を成膜した。そして上記エッチング処
理の作用により成膜された多結晶シリコン薄膜とガラス
基板との間には不純物が介在せずしかも接触面積も増え
るため密着性の向上が図れかつ膜中に欠陥が生じ難く膜
質改善も図れる。
り難いシリコン薄膜の成膜方法を提供すること。 【構成】 予め洗浄されたガラス基板が配置された真空
チャンバ内を排気して高真空にしかつこの真空チャンバ
内へSiF4 のハロゲン化珪素ガスを導入すると共に高
周波にてこのガスをプラズマ化させた後このハロゲン化
珪素ガスによりガラス基板表面を真空条件下でエッチン
グ処理した。この処理により基板に残留する不純物を完
全に除去できかつ表面に均質で微細な凹凸を形成でき
る。次にこのガラス基板面にプラズマCVD法により多
結晶シリコン薄膜を成膜した。そして上記エッチング処
理の作用により成膜された多結晶シリコン薄膜とガラス
基板との間には不純物が介在せずしかも接触面積も増え
るため密着性の向上が図れかつ膜中に欠陥が生じ難く膜
質改善も図れる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ等の
半導体素子あるいは太陽電池等に利用可能な単結晶若し
くは多結晶シリコンやアモルファスシリコン等シリコン
薄膜の成膜方法に係り、特に、基板等から剥がれ難くし
かも成膜されたシリコン薄膜に欠陥が入り難いシリコン
薄膜の成膜方法に関する。
半導体素子あるいは太陽電池等に利用可能な単結晶若し
くは多結晶シリコンやアモルファスシリコン等シリコン
薄膜の成膜方法に係り、特に、基板等から剥がれ難くし
かも成膜されたシリコン薄膜に欠陥が入り難いシリコン
薄膜の成膜方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ガラス等の基板上へ若しくはこの
基板に設けられた酸化シリコン等の絶縁膜上へシリコン
薄膜を成膜する方法として、熱CVD法やプラズマCV
D法で代表される化学的気相成長法やスパッタリング法
等が広く利用されている。
基板に設けられた酸化シリコン等の絶縁膜上へシリコン
薄膜を成膜する方法として、熱CVD法やプラズマCV
D法で代表される化学的気相成長法やスパッタリング法
等が広く利用されている。
【0003】ところで、上記多結晶シリコン等のシリコ
ン薄膜が成膜される基板等に対する前処理として、従
来、基板上に付着する有機物や重金属等の不純物を洗浄
して取除くと共に、シリコン薄膜が成膜される前に基板
等を真空条件下において加熱処理し尚残留する不純物を
熱分解させて取除いたり、アルゴン(Ar)等不活性ガ
スのプラズマにより基板等の表面をたたいて尚残留する
不純物を物理的に除去する等の方法が採られていた。
ン薄膜が成膜される基板等に対する前処理として、従
来、基板上に付着する有機物や重金属等の不純物を洗浄
して取除くと共に、シリコン薄膜が成膜される前に基板
等を真空条件下において加熱処理し尚残留する不純物を
熱分解させて取除いたり、アルゴン(Ar)等不活性ガ
スのプラズマにより基板等の表面をたたいて尚残留する
不純物を物理的に除去する等の方法が採られていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この様な前処
理を施しても若干の不純物が基板等の表面に残留してし
まうため、シリコン薄膜を成膜した後の各種工程により
このシリコン薄膜に様々なストレスが加わった場合、基
板等からシリコン薄膜が剥がれ易いといった問題点があ
った。
理を施しても若干の不純物が基板等の表面に残留してし
まうため、シリコン薄膜を成膜した後の各種工程により
このシリコン薄膜に様々なストレスが加わった場合、基
板等からシリコン薄膜が剥がれ易いといった問題点があ
った。
【0005】また、上記基板等表面を不活性ガスにてた
たく処理を施した場合、これ等処理表面に不均質な凹凸
が形成され易くこれ等面上に単結晶シリコン薄膜を成膜
しようとしてもエピタキシャル成長し難い問題点があ
り、かつ、成膜されたシリコン薄膜に欠陥が生じ易い問
題点があった。
たく処理を施した場合、これ等処理表面に不均質な凹凸
が形成され易くこれ等面上に単結晶シリコン薄膜を成膜
しようとしてもエピタキシャル成長し難い問題点があ
り、かつ、成膜されたシリコン薄膜に欠陥が生じ易い問
題点があった。
【0006】本発明は以上のような問題点に着目してな
されたもので、その課題とするところは、基板等から剥
がれ難くしかも成膜されたシリコン薄膜に欠陥が入り難
いシリコン薄膜の成膜方法を提供することにある。
されたもので、その課題とするところは、基板等から剥
がれ難くしかも成膜されたシリコン薄膜に欠陥が入り難
いシリコン薄膜の成膜方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、基板
上へ若しくはこの基板に設けられた絶縁膜上へシリコン
薄膜を成膜する方法を前提とし、シリコン薄膜を成膜す
る前に、ハロゲンガス、ハロゲン化珪素ガス又はハロゲ
ン化シランガスから選択される少なくとも一種の励起さ
れたガスにより真空条件下において上記基板表面若しく
は絶縁膜表面をエッチング処理することを特徴とするも
のである。
上へ若しくはこの基板に設けられた絶縁膜上へシリコン
薄膜を成膜する方法を前提とし、シリコン薄膜を成膜す
る前に、ハロゲンガス、ハロゲン化珪素ガス又はハロゲ
ン化シランガスから選択される少なくとも一種の励起さ
れたガスにより真空条件下において上記基板表面若しく
は絶縁膜表面をエッチング処理することを特徴とするも
のである。
【0008】このような技術的手段において上記ハロゲ
ンガスとしてはF2 又はCl2 が適用でき、ハロゲン化
珪素ガスとしてはSiF4 、SiCl4 、Si2 F6 等
が適用でき、また、ハロゲン化シランガスとしてはSi
Hm X4-m (但し、mは1〜3、好ましくは2、XはC
l又はF原子、好ましくはF原子である)で示されるガ
スが適用できる。
ンガスとしてはF2 又はCl2 が適用でき、ハロゲン化
珪素ガスとしてはSiF4 、SiCl4 、Si2 F6 等
が適用でき、また、ハロゲン化シランガスとしてはSi
Hm X4-m (但し、mは1〜3、好ましくは2、XはC
l又はF原子、好ましくはF原子である)で示されるガ
スが適用できる。
【0009】また、これ等ハロゲンガス、ハロゲン化珪
素ガス又はハロゲン化シランガスを励起させる手段とし
ては、真空チャンバ内に導入されたこれ等ガスを加熱処
理したり、これ等ガスに紫外光を照射して励起させた
り、あるいは、これ等ガスに高周波、マイクロ波等のR
F電力を印加する方法等が適用できる。
素ガス又はハロゲン化シランガスを励起させる手段とし
ては、真空チャンバ内に導入されたこれ等ガスを加熱処
理したり、これ等ガスに紫外光を照射して励起させた
り、あるいは、これ等ガスに高周波、マイクロ波等のR
F電力を印加する方法等が適用できる。
【0010】尚、エッチング時における真空度(すなわ
ち真空チャンバ内の圧力)、エッチング時間、上記ハロ
ゲンガス、ハロゲン化珪素ガス又はハロゲン化シランガ
スの濃度、加熱温度、紫外光の照射パワー、RF電力の
電力密度等の条件設定は、適用されるシリコンの種類、
基板の種類、絶縁膜の種類等を考慮に入れて適宜決定さ
れる。
ち真空チャンバ内の圧力)、エッチング時間、上記ハロ
ゲンガス、ハロゲン化珪素ガス又はハロゲン化シランガ
スの濃度、加熱温度、紫外光の照射パワー、RF電力の
電力密度等の条件設定は、適用されるシリコンの種類、
基板の種類、絶縁膜の種類等を考慮に入れて適宜決定さ
れる。
【0011】次に、上記エッチング処理後におけるシリ
コン薄膜の成膜手段としては、従来同様、化学的気相成
長法やスパッタリング法等が適用できるが、上記エッチ
ング処理が真空チャンバ内で行われる関係上、このエッ
チング処理の後に連続して成膜処理を施せる減圧熱CV
D法、プラズマCVD法、スパッタリング法等の適用が
作業効率上優れている。
コン薄膜の成膜手段としては、従来同様、化学的気相成
長法やスパッタリング法等が適用できるが、上記エッチ
ング処理が真空チャンバ内で行われる関係上、このエッ
チング処理の後に連続して成膜処理を施せる減圧熱CV
D法、プラズマCVD法、スパッタリング法等の適用が
作業効率上優れている。
【0012】また、成膜するシリコン薄膜についても、
従来同様、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルフ
ァスシリコン等がその対象となる。
従来同様、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルフ
ァスシリコン等がその対象となる。
【0013】また、本発明が適用できる基板としては、
シリコン単結晶基板、ガラス基板、セラミックス基板等
があり、更にこれ等に加えて金属基板等も挙げられる。
シリコン単結晶基板、ガラス基板、セラミックス基板等
があり、更にこれ等に加えて金属基板等も挙げられる。
【0014】
【作用】この様な技術的手段によれば、シリコン薄膜を
成膜する前に、ハロゲンガス、ハロゲン化珪素ガス又は
ハロゲン化シランガスから選択される少なくとも一種の
励起されたガスにより真空条件下において上記基板表面
若しくは絶縁膜表面をエッチング処理しているため、上
記励起されたハロゲンガス、ハロゲン化珪素ガス又はハ
ロゲン化シランガス等の物理的・化学的作用により基板
若しくは絶縁膜表面に残留する不純物が除去されてその
表面が清浄になると共に表面に均質で微細な凹凸を形成
することが可能となる。
成膜する前に、ハロゲンガス、ハロゲン化珪素ガス又は
ハロゲン化シランガスから選択される少なくとも一種の
励起されたガスにより真空条件下において上記基板表面
若しくは絶縁膜表面をエッチング処理しているため、上
記励起されたハロゲンガス、ハロゲン化珪素ガス又はハ
ロゲン化シランガス等の物理的・化学的作用により基板
若しくは絶縁膜表面に残留する不純物が除去されてその
表面が清浄になると共に表面に均質で微細な凹凸を形成
することが可能となる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
るが本発明はこれ等実施例によって限定されるものでは
ない。
るが本発明はこれ等実施例によって限定されるものでは
ない。
【0016】尚、図1は実施例で適用されたプラズマC
VD装置の概略構成を示した説明図で、図中、21は真
空チャンバ、22は電極、23はヒータが組込まれた電
極、24は高周波電源、25はガス供給源、26は減圧
ポンプである。
VD装置の概略構成を示した説明図で、図中、21は真
空チャンバ、22は電極、23はヒータが組込まれた電
極、24は高周波電源、25はガス供給源、26は減圧
ポンプである。
【0017】[実施例1]まず、上記真空チャンバ内の
電極23面上へ適宜洗浄処理が施されたガラス基板1を
設置し、かつ、減圧ポンプ26により真空チャンバ21
内を排気して1×10-9Torrの高真空に設定した
後、この真空チャンバ21内へガス供給源25からSi
F4 のハロゲン化珪素ガスを80sccmで供給すると
共にその圧力を0.5Torrに調整した。
電極23面上へ適宜洗浄処理が施されたガラス基板1を
設置し、かつ、減圧ポンプ26により真空チャンバ21
内を排気して1×10-9Torrの高真空に設定した
後、この真空チャンバ21内へガス供給源25からSi
F4 のハロゲン化珪素ガスを80sccmで供給すると
共にその圧力を0.5Torrに調整した。
【0018】次に、このハロゲン化珪素ガスを13.5
6MHzの高周波電源を用いて電力密度0.1W/cm2
でプラズマ化し、この励起されたハロゲン化珪素ガスに
より300℃に加熱されたガラス基板1面をエッチング
処理した。
6MHzの高周波電源を用いて電力密度0.1W/cm2
でプラズマ化し、この励起されたハロゲン化珪素ガスに
より300℃に加熱されたガラス基板1面をエッチング
処理した。
【0019】このエッチング処理によりガラス基板1面
に尚残留する不純物が完全に除去されると共にその表面
に均質で微細な凹凸が形成された。
に尚残留する不純物が完全に除去されると共にその表面
に均質で微細な凹凸が形成された。
【0020】次いで、このエッチング処理終了後、上記
ハロゲン化珪素ガスの供給を停止する一方、真空チャン
バ21内へ、新たにSiF4 :H2 :F2 (ガス比率は
容積比で2:1:5であった)の混合ガスを80scc
mで供給すると共にその圧力を0.5Torrに調整し
た。
ハロゲン化珪素ガスの供給を停止する一方、真空チャン
バ21内へ、新たにSiF4 :H2 :F2 (ガス比率は
容積比で2:1:5であった)の混合ガスを80scc
mで供給すると共にその圧力を0.5Torrに調整し
た。
【0021】そして、この混合ガスを13.56MHz
の高周波電源を用いて電力密度0.1W/cm2 でプラズ
マ化し、350℃に加熱されたガラス基板1上へ約30
00オングストロームの厚さとなるまでシリコン薄膜を
形成させた。
の高周波電源を用いて電力密度0.1W/cm2 でプラズ
マ化し、350℃に加熱されたガラス基板1上へ約30
00オングストロームの厚さとなるまでシリコン薄膜を
形成させた。
【0022】得られたこの薄膜についてラマン分光分析
を行ったところ、520cm-1の位置に半値巾4cm-1の結
晶シリコンに基づく非常にシャープなスペクトルが観測
された。
を行ったところ、520cm-1の位置に半値巾4cm-1の結
晶シリコンに基づく非常にシャープなスペクトルが観測
された。
【0023】また、透過型電子顕微鏡によってその粒径
を測定したところその平均粒径は約1800オングスト
ロームであり、かつ、この薄膜の電子移動度をホール効
果測定装置により求めたところ18.5cm2 /V・Sで
あり、この薄膜が多結晶シリコンであることがまたこの
薄膜に欠陥が少ないことも確認できた。
を測定したところその平均粒径は約1800オングスト
ロームであり、かつ、この薄膜の電子移動度をホール効
果測定装置により求めたところ18.5cm2 /V・Sで
あり、この薄膜が多結晶シリコンであることがまたこの
薄膜に欠陥が少ないことも確認できた。
【0024】更に、成膜されたこの多結晶シリコン薄膜
の剥離強度も調べたところ、このエッチング処理を施さ
なかった多結晶シリコン薄膜に較べてその強度が大きく
なっていることが確認できた。
の剥離強度も調べたところ、このエッチング処理を施さ
なかった多結晶シリコン薄膜に較べてその強度が大きく
なっていることが確認できた。
【0025】[実施例2]実施例1と同様に真空チャン
バ内の電極23面上へ適宜洗浄処理が施されたシリコン
単結晶基板1を設置し、かつ、減圧ポンプ26により真
空チャンバ21内を排気して1×10-9Torrの高真
空に設定した後、この真空チャンバ21内へガス供給源
25からSiH2 F2 とF2 の混合ガスを80sccm
で供給すると共にその圧力を0.5Torrに調整し
た。
バ内の電極23面上へ適宜洗浄処理が施されたシリコン
単結晶基板1を設置し、かつ、減圧ポンプ26により真
空チャンバ21内を排気して1×10-9Torrの高真
空に設定した後、この真空チャンバ21内へガス供給源
25からSiH2 F2 とF2 の混合ガスを80sccm
で供給すると共にその圧力を0.5Torrに調整し
た。
【0026】次に、この混合ガスを13.56MHzの
高周波電源を用いて電力密度0.1W/cm2 でプラズマ
化し、この励起された混合ガスにより300℃に加熱さ
れたシリコン単結晶基板1面をエッチング処理した。
高周波電源を用いて電力密度0.1W/cm2 でプラズマ
化し、この励起された混合ガスにより300℃に加熱さ
れたシリコン単結晶基板1面をエッチング処理した。
【0027】このエッチング処理によりシリコン単結晶
基板1面に尚残留する不純物が完全に除去されると共に
その表面に均質で微細な凹凸が形成された。
基板1面に尚残留する不純物が完全に除去されると共に
その表面に均質で微細な凹凸が形成された。
【0028】次いで、このエッチング処理終了後、上記
混合ガスの供給を停止する一方、真空チャンバ21内
へ、新たにSiF4 :SiH4 :H2 (ガス比率は容積
比で2:1:5であった)の混合ガスを80sccmで
供給すると共にその圧力を0.5Torrに調整した。
混合ガスの供給を停止する一方、真空チャンバ21内
へ、新たにSiF4 :SiH4 :H2 (ガス比率は容積
比で2:1:5であった)の混合ガスを80sccmで
供給すると共にその圧力を0.5Torrに調整した。
【0029】そして、この混合ガスを13.56MHz
の高周波電源を用いて電力密度0.1W/cm2 でプラズ
マ化し、400℃に加熱されたシリコン単結晶基板1面
上へ2.0μmの厚さとなるまでシリコン薄膜を形成さ
せた。
の高周波電源を用いて電力密度0.1W/cm2 でプラズ
マ化し、400℃に加熱されたシリコン単結晶基板1面
上へ2.0μmの厚さとなるまでシリコン薄膜を形成さ
せた。
【0030】このようにして得られた薄膜について反射
高速電子線回析(RHEED)によってシリコン薄膜の
評価を行ったところ、ストリークパターンと菊池ライン
が観測され良好な単結晶であることが判明した。また、
この薄膜の比抵抗は50Ω・cmであり、かつ、この電子
移動度をホール効果測定装置により求めたところ130
0cm2 /V・Sであり膜中に欠陥が少ないことも確認で
きた。
高速電子線回析(RHEED)によってシリコン薄膜の
評価を行ったところ、ストリークパターンと菊池ライン
が観測され良好な単結晶であることが判明した。また、
この薄膜の比抵抗は50Ω・cmであり、かつ、この電子
移動度をホール効果測定装置により求めたところ130
0cm2 /V・Sであり膜中に欠陥が少ないことも確認で
きた。
【0031】更に、成膜されたこの単結晶シリコン薄膜
の剥離強度も調べたところ、このエッチング処理を施さ
なかった単結晶シリコン薄膜に較べてその強度が大きく
なっていることが確認できた。
の剥離強度も調べたところ、このエッチング処理を施さ
なかった単結晶シリコン薄膜に較べてその強度が大きく
なっていることが確認できた。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、励起されたハロゲンガ
ス、ハロゲン化珪素ガス又はハロゲン化シランガス等の
物理的・化学的作用により基板若しくは絶縁膜表面に残
留する不純物が除去されてその表面が清浄になると共に
表面に均質で微細な凹凸を形成することが可能となる。
ス、ハロゲン化珪素ガス又はハロゲン化シランガス等の
物理的・化学的作用により基板若しくは絶縁膜表面に残
留する不純物が除去されてその表面が清浄になると共に
表面に均質で微細な凹凸を形成することが可能となる。
【0033】従って、成膜されたシリコンと上記基板若
しくは絶縁膜表面との間に不純物が介在せずしかもその
接触面積も増えるため成膜されたシリコンと基板若しく
は絶縁膜との密着性の向上が図れる効果を有しており、
かつ、成膜されたシリコンに欠陥が生じ難くなるためそ
の膜質改善も図れる効果を有している。
しくは絶縁膜表面との間に不純物が介在せずしかもその
接触面積も増えるため成膜されたシリコンと基板若しく
は絶縁膜との密着性の向上が図れる効果を有しており、
かつ、成膜されたシリコンに欠陥が生じ難くなるためそ
の膜質改善も図れる効果を有している。
【図1】実施例において適用されたプラズマCVD装置
の概略構成説明図。
の概略構成説明図。
1 基板 21 真空チャンバ 22 電極 23 ヒータが組込まれた電極 24 高周波電源 25 ガス供給源 26 減圧ポンプ
Claims (1)
- 【請求項1】 基板上へ若しくはこの基板に設けられた
絶縁膜上へシリコン薄膜を成膜する方法において、 シリコン薄膜を成膜する前に、ハロゲンガス、ハロゲン
化珪素ガス又はハロゲン化シランガスから選択される少
なくとも一種の励起されたガスにより真空条件下におい
て上記基板表面若しくは絶縁膜表面をエッチング処理す
ることを特徴とする多結晶シリコン薄膜の成膜方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9664891A JPH05315251A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | シリコン薄膜の成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9664891A JPH05315251A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | シリコン薄膜の成膜方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05315251A true JPH05315251A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=14170649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9664891A Pending JPH05315251A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | シリコン薄膜の成膜方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05315251A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6548380B1 (en) | 1999-09-08 | 2003-04-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor thin film, semiconductor device employing the same, methods for manufacturing the same and device for manufacturing a semiconductor thin film |
US7776670B2 (en) | 2006-06-16 | 2010-08-17 | Toray Engineering Co., Ltd. | Silicon thin-film and method of forming silicon thin-film |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP9664891A patent/JPH05315251A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6548380B1 (en) | 1999-09-08 | 2003-04-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor thin film, semiconductor device employing the same, methods for manufacturing the same and device for manufacturing a semiconductor thin film |
US6846728B2 (en) | 1999-09-08 | 2005-01-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor thin film, semiconductor device employing the same, methods for manufacturing the same and device for manufacturing a semiconductor thin film |
US7776670B2 (en) | 2006-06-16 | 2010-08-17 | Toray Engineering Co., Ltd. | Silicon thin-film and method of forming silicon thin-film |
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