JPH06168882A - 多結晶シリコン薄膜の製造方法 - Google Patents
多結晶シリコン薄膜の製造方法Info
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- JPH06168882A JPH06168882A JP3401791A JP3401791A JPH06168882A JP H06168882 A JPH06168882 A JP H06168882A JP 3401791 A JP3401791 A JP 3401791A JP 3401791 A JP3401791 A JP 3401791A JP H06168882 A JPH06168882 A JP H06168882A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマＣＶＤ装置を用いて結晶粒径の大き
な多結晶シリコン薄膜を製造する方法を提供する。 【構成】 高真空にした反応室内にＳｉＦ4 ：Ｓｉ
Ｈ4 ：Ｆ2 （ガス比率は５：１：５、Ｆ／Ｈ比率は７．
５：１）の反応ガスを供給しその圧力を０．５Ｔｏｒｒ
に調整する。この反応ガスをプラズマ化し、４００℃に
加熱されたガラス基板上に約３０００オングストローム
の多結晶シリコン薄膜を形成する。この製造方法におい
ては、多量に適用されていた水素ガスに代えＳｉＨ4 等
の水素化合物が適用されているため、反応ガス中の水素
濃度が低くなり、得られた多結晶シリコンの結晶粒径は
平均粒径２０００オングストロームと大きく、膜中の水
素濃度も０．１原子％と低く、電子移動度も２０．５cm
2 ／Ｖ・Ｓと優れている。
な多結晶シリコン薄膜を製造する方法を提供する。 【構成】 高真空にした反応室内にＳｉＦ4 ：Ｓｉ
Ｈ4 ：Ｆ2 （ガス比率は５：１：５、Ｆ／Ｈ比率は７．
５：１）の反応ガスを供給しその圧力を０．５Ｔｏｒｒ
に調整する。この反応ガスをプラズマ化し、４００℃に
加熱されたガラス基板上に約３０００オングストローム
の多結晶シリコン薄膜を形成する。この製造方法におい
ては、多量に適用されていた水素ガスに代えＳｉＨ4 等
の水素化合物が適用されているため、反応ガス中の水素
濃度が低くなり、得られた多結晶シリコンの結晶粒径は
平均粒径２０００オングストロームと大きく、膜中の水
素濃度も０．１原子％と低く、電子移動度も２０．５cm
2 ／Ｖ・Ｓと優れている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ等の
半導体や太陽電池に利用可能な多結晶シリコン薄膜の製
造方法に係り、特に、プラズマＣＶＤ装置を用い結晶粒
径の大きい多結晶シリコン薄膜が求められる多結晶シリ
コン薄膜の製造方法に関するものである。
半導体や太陽電池に利用可能な多結晶シリコン薄膜の製
造方法に係り、特に、プラズマＣＶＤ装置を用い結晶粒
径の大きい多結晶シリコン薄膜が求められる多結晶シリ
コン薄膜の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】多結晶シリコン薄膜は、数百オングスト
ローム〜数μｍの結晶シリコンが多数集合して形成され
た薄膜で、従来、この薄膜は主として熱ＣＶＤ法により
製造されていた。例えば、特開昭５８−１７２２１７号
公報においては、４００〜９００℃に加熱された反応室
へシラン化合物を供給して熱ＣＶＤを行い、基板上へ多
結晶シリコン薄膜を形成する方法が開示されている。
ローム〜数μｍの結晶シリコンが多数集合して形成され
た薄膜で、従来、この薄膜は主として熱ＣＶＤ法により
製造されていた。例えば、特開昭５８−１７２２１７号
公報においては、４００〜９００℃に加熱された反応室
へシラン化合物を供給して熱ＣＶＤを行い、基板上へ多
結晶シリコン薄膜を形成する方法が開示されている。
【０００３】しかし、この方法においては伝熱効率の悪
い反応ガスを高温に加熱するために多量のエネルギーを
必要とし、かつ、加熱冷却に時間とコストがかかり過ぎ
てその生産性が悪いという問題があり、その温度条件を
４００〜７００℃程度に設定した場合には製膜速度が遅
く実用的でない欠点があった。
い反応ガスを高温に加熱するために多量のエネルギーを
必要とし、かつ、加熱冷却に時間とコストがかかり過ぎ
てその生産性が悪いという問題があり、その温度条件を
４００〜７００℃程度に設定した場合には製膜速度が遅
く実用的でない欠点があった。
【０００４】また、一般に多結晶シリコン薄膜はアルミ
ナやグラファイト等結晶シリコン以外の材質の基板上へ
形成されるため、７００℃以上もの高温にさらされると
基板中に含まれるアルミニウムやニッケル等の不純物が
シリコン結晶中に拡散し堆積された薄膜の特性を悪化さ
せてしまうことが知られている（「最新ＬＳＩプロセス
技術」、ｐ１０９、昭和５８年発行、前田和夫著、工業
調査会編）。
ナやグラファイト等結晶シリコン以外の材質の基板上へ
形成されるため、７００℃以上もの高温にさらされると
基板中に含まれるアルミニウムやニッケル等の不純物が
シリコン結晶中に拡散し堆積された薄膜の特性を悪化さ
せてしまうことが知られている（「最新ＬＳＩプロセス
技術」、ｐ１０９、昭和５８年発行、前田和夫著、工業
調査会編）。
【０００５】また、安価なガラス基板はその融点が低い
ため、７００℃以上では基板として使用することが困難
でもある。
ため、７００℃以上では基板として使用することが困難
でもある。
【０００６】更に、熱ＣＶＤ法により作製された多結晶
シリコンは、その作製時における温度が高いためにシリ
コン粒子間の隙間が多く互いに密着していないことに加
え、結晶粒界のダングリングボンドが電気的特性を劣化
させることが最近の研究によって判明し、かかる不都合
を是正するために結晶粒界を水素でパッシベーションさ
せる必要がある等の欠点があった。
シリコンは、その作製時における温度が高いためにシリ
コン粒子間の隙間が多く互いに密着していないことに加
え、結晶粒界のダングリングボンドが電気的特性を劣化
させることが最近の研究によって判明し、かかる不都合
を是正するために結晶粒界を水素でパッシベーションさ
せる必要がある等の欠点があった。
【０００７】このため、最近、低温で多結晶シリコン薄
膜を製造することのできるプラズマＣＶＤ法が注目され
ている（特開昭６３−１５７８７２号公報、特開昭６３
−１７５４１７号公報参照）。すなわち、これ等公報に
開示されている方法は、プラズマＣＶＤ装置を用いてシ
リコン原子、ハロゲン原子、及び、多量の水素原子を含
有する反応ガスをプラズマ化し、加熱基板上に多結晶シ
リコン薄膜を形成する方法で、求められた多結晶シリコ
ンは上記熱ＣＶＤ法による場合に較べてシリコン粒子間
に水素を含有し、一度作製した多結晶シリコンを後から
パッシベーションする必要が無いという長所を有する方
法であった。
膜を製造することのできるプラズマＣＶＤ法が注目され
ている（特開昭６３−１５７８７２号公報、特開昭６３
−１７５４１７号公報参照）。すなわち、これ等公報に
開示されている方法は、プラズマＣＶＤ装置を用いてシ
リコン原子、ハロゲン原子、及び、多量の水素原子を含
有する反応ガスをプラズマ化し、加熱基板上に多結晶シ
リコン薄膜を形成する方法で、求められた多結晶シリコ
ンは上記熱ＣＶＤ法による場合に較べてシリコン粒子間
に水素を含有し、一度作製した多結晶シリコンを後から
パッシベーションする必要が無いという長所を有する方
法であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これ等
従来のプラズマＣＶＤ法にて求められた多結晶シリコン
薄膜は、その結晶粒径が高々５００オングストローム程
度と小さく電子移動度等の電気的特性が劣る問題点があ
った。また、結晶粒径が小さいことから結晶表面積が大
きく、従って、結晶界面に存在するダングリングボンド
を封鎖するための水素量が２．５原子％（ａｔ％）以上
必要で薄膜中に含まれる水素量も多かった。
従来のプラズマＣＶＤ法にて求められた多結晶シリコン
薄膜は、その結晶粒径が高々５００オングストローム程
度と小さく電子移動度等の電気的特性が劣る問題点があ
った。また、結晶粒径が小さいことから結晶表面積が大
きく、従って、結晶界面に存在するダングリングボンド
を封鎖するための水素量が２．５原子％（ａｔ％）以上
必要で薄膜中に含まれる水素量も多かった。
【０００９】そこで、本発明者等は多結晶シリコン薄膜
の結晶粒径が大きくならない原因を探るべく鋭意研究を
重ねた結果、シリコン原子の結晶成長に不可欠とされか
つシリコン原子による結晶成長とハロゲン原子によるエ
ッチングとのバランスを図る上で必要とされた多量の水
素ガスに原因があることを究明し本発明を完成するに至
ったものである。
の結晶粒径が大きくならない原因を探るべく鋭意研究を
重ねた結果、シリコン原子の結晶成長に不可欠とされか
つシリコン原子による結晶成長とハロゲン原子によるエ
ッチングとのバランスを図る上で必要とされた多量の水
素ガスに原因があることを究明し本発明を完成するに至
ったものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、プラ
ズマＣＶＤ装置を用いてシリコン原子、ハロゲン原子及
び水素原子を含有する反応ガスをプラズマ化し、加熱基
板上に多結晶シリコンの薄膜を形成する多結晶シリコン
薄膜の製造方法を前提とし、上記反応ガス中の水素原子
の供給ガスが、水素化珪素ガス及び／又はハロゲン化シ
ランガスにて構成されていることを特徴とするものであ
る。
ズマＣＶＤ装置を用いてシリコン原子、ハロゲン原子及
び水素原子を含有する反応ガスをプラズマ化し、加熱基
板上に多結晶シリコンの薄膜を形成する多結晶シリコン
薄膜の製造方法を前提とし、上記反応ガス中の水素原子
の供給ガスが、水素化珪素ガス及び／又はハロゲン化シ
ランガスにて構成されていることを特徴とするものであ
る。
【００１１】この様な技術的手段において成膜性を有す
るシリコン原子の供給ガスとしては、ＳｉＨ4 、Ｓｉ2
Ｈ6 、Ｓｉ3 Ｈ8 等の水素化珪素、ＳｉＨm Ｘ4-m （但
し、ｍは１〜４、好ましくは２〜４、ＸはＣｌ又はＦ原
子、好ましくはＦ原子である）で示されるハロゲン化シ
ラン、及びＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 、及びＳｉ2 Ｆ6 より
任意に選択されたハロゲン化珪素が適用可能である。
るシリコン原子の供給ガスとしては、ＳｉＨ4 、Ｓｉ2
Ｈ6 、Ｓｉ3 Ｈ8 等の水素化珪素、ＳｉＨm Ｘ4-m （但
し、ｍは１〜４、好ましくは２〜４、ＸはＣｌ又はＦ原
子、好ましくはＦ原子である）で示されるハロゲン化シ
ラン、及びＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 、及びＳｉ2 Ｆ6 より
任意に選択されたハロゲン化珪素が適用可能である。
【００１２】尚、ＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 、Ｓｉ2 Ｆ6 等
のハロゲン化珪素は、シリコン結晶薄膜作製技術におい
て従来エッチング性ガスと考えられていたものである
が、本発明においては、反応ガス中に下記の水素化合物
を含有させることによりこれ等に成膜性のシリコン原子
供給ガスとしての役割を持たせることに成功したもので
ある。
のハロゲン化珪素は、シリコン結晶薄膜作製技術におい
て従来エッチング性ガスと考えられていたものである
が、本発明においては、反応ガス中に下記の水素化合物
を含有させることによりこれ等に成膜性のシリコン原子
供給ガスとしての役割を持たせることに成功したもので
ある。
【００１３】また、エッチング性を有するハロゲン原子
の供給ガスとしては、上記ＳｉＦ4、ＳｉＣｌ4 、Ｓｉ
2 Ｆ6 等のハロゲン化珪素やＳｉＨm Ｘ4-m で示される
ハロゲン化シラン、及び、Ｆ2 又はＣｌ2 等のハロゲン
ガスが適用できる。
の供給ガスとしては、上記ＳｉＦ4、ＳｉＣｌ4 、Ｓｉ
2 Ｆ6 等のハロゲン化珪素やＳｉＨm Ｘ4-m で示される
ハロゲン化シラン、及び、Ｆ2 又はＣｌ2 等のハロゲン
ガスが適用できる。
【００１４】一方、シリコン原子の結晶成長に必要とさ
れかつシリコン原子による結晶成長とハロゲン原子によ
るエッチングとのバランスを図る上で必要とされる水素
原子の供給ガスにつき、この技術的手段においては従来
の水素ガスに代えＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 、Ｓｉ3 Ｈ8 等
の水素化珪素及び／又はＳｉＨm Ｘ4-m で示されるハロ
ゲン化シランより選択される水素化合物を適用すること
を特徴とするものである。このようにこの技術的手段に
おいては従来法にて多量に適用されていた水素ガスに代
えて上記水素化合物を適用しているため、その分、反応
ガス中の水素濃度が低くなり、この結果、結晶粒径の大
きい多結晶シリコン薄膜が求められることを特徴とする
ものである。
れかつシリコン原子による結晶成長とハロゲン原子によ
るエッチングとのバランスを図る上で必要とされる水素
原子の供給ガスにつき、この技術的手段においては従来
の水素ガスに代えＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 、Ｓｉ3 Ｈ8 等
の水素化珪素及び／又はＳｉＨm Ｘ4-m で示されるハロ
ゲン化シランより選択される水素化合物を適用すること
を特徴とするものである。このようにこの技術的手段に
おいては従来法にて多量に適用されていた水素ガスに代
えて上記水素化合物を適用しているため、その分、反応
ガス中の水素濃度が低くなり、この結果、結晶粒径の大
きい多結晶シリコン薄膜が求められることを特徴とする
ものである。
【００１５】また、この技術的手段においては上記反応
ガス中に更に希ガス等の不活性ガス、好ましくはヘリウ
ム、ネオン、アルゴン等を希釈ガスとして加えてもよ
い。希釈ガスは上記ハロゲン原子に対して１〜１０００
倍量、特に、１〜１００倍量使用することが好ましい。
ガス中に更に希ガス等の不活性ガス、好ましくはヘリウ
ム、ネオン、アルゴン等を希釈ガスとして加えてもよ
い。希釈ガスは上記ハロゲン原子に対して１〜１０００
倍量、特に、１〜１００倍量使用することが好ましい。
【００１６】更に、成膜性のシリコン原子とエッチング
性のハロゲン原子との関係については、ハロゲン原子を
シリコン原子の約３〜５００倍、特に、４〜２００倍と
することが好ましい。反応ガスとして適用される上記Ｓ
ｉ2 Ｆ6 やＳｉＨm Ｘ4-m 等の組成割合上、ハロゲン原
子をシリコン原子の３倍以下にすることが困難である一
方、５００倍以上にした場合エッチング速度が大きくな
り過ぎてシリコン結晶成長速度が低下するためである。
性のハロゲン原子との関係については、ハロゲン原子を
シリコン原子の約３〜５００倍、特に、４〜２００倍と
することが好ましい。反応ガスとして適用される上記Ｓ
ｉ2 Ｆ6 やＳｉＨm Ｘ4-m 等の組成割合上、ハロゲン原
子をシリコン原子の３倍以下にすることが困難である一
方、５００倍以上にした場合エッチング速度が大きくな
り過ぎてシリコン結晶成長速度が低下するためである。
【００１７】尚、上記反応ガスの組合わせの一例とし
て、成膜性ガスについてはＳｉＨ4 及びＳｉ2 Ｈ6 を夫
々単独で又は混合して適用し、他方、エッチング性ガス
についてはＳｉＦ4 及びＦ2 を夫々単独又は混合して適
用することが好ましい。但し、この技術的手段はこの様
な適用例に限定されるものではない。
て、成膜性ガスについてはＳｉＨ4 及びＳｉ2 Ｈ6 を夫
々単独で又は混合して適用し、他方、エッチング性ガス
についてはＳｉＦ4 及びＦ2 を夫々単独又は混合して適
用することが好ましい。但し、この技術的手段はこの様
な適用例に限定されるものではない。
【００１８】この技術的手段においては、上記の条件を
満たした反応ガスを、電力密度０．０１〜１０Ｗ／c
m2 、好ましくは０．０５〜５Ｗ／cm2 で放電して反応
ガスをプラズマ化し、約１００℃〜７００℃、好ましく
は約２００℃〜５００℃の間の一定温度に維持した基板
上に多結晶シリコン薄膜を形成せしめる。尚、放電は高
周波放電、直流放電又はマイクロ波放電等の何れであっ
てもよい。
満たした反応ガスを、電力密度０．０１〜１０Ｗ／c
m2 、好ましくは０．０５〜５Ｗ／cm2 で放電して反応
ガスをプラズマ化し、約１００℃〜７００℃、好ましく
は約２００℃〜５００℃の間の一定温度に維持した基板
上に多結晶シリコン薄膜を形成せしめる。尚、放電は高
周波放電、直流放電又はマイクロ波放電等の何れであっ
てもよい。
【００１９】ここで、基板温度が１００℃より低いと非
晶質相が現れてしまい、微結晶構造となり品質が悪化す
る。基板温度を７００℃より高くした場合には装置の腐
食が顕著である上、低温法としてのプラズマＣＶＤ法の
利点を生かせなくなる。
晶質相が現れてしまい、微結晶構造となり品質が悪化す
る。基板温度を７００℃より高くした場合には装置の腐
食が顕著である上、低温法としてのプラズマＣＶＤ法の
利点を生かせなくなる。
【００２０】また、電力密度は反応ガスの種類及びチャ
ンバー内の圧力によって異なるが、電力密度が０．０１
Ｗ／cm2 より小さいと反応ガスの圧力を十分低下させな
ければならないので成膜速度が遅く、１０Ｗ／cm2 を越
えると薄膜の品質を高く維持することができないので好
ましくない。
ンバー内の圧力によって異なるが、電力密度が０．０１
Ｗ／cm2 より小さいと反応ガスの圧力を十分低下させな
ければならないので成膜速度が遅く、１０Ｗ／cm2 を越
えると薄膜の品質を高く維持することができないので好
ましくない。
【００２１】また、上記プラズマを発生させるチャンバ
ー内の圧力は、基板上に到達する原子等が有するエネル
ギー量に関係するので、その圧力は０．０１Ｔｏｒｒ〜
１５Ｔｏｒｒとすることが必要であり、特に、０．０５
Ｔｏｒｒ〜５Ｔｏｒｒとすることが好ましい。
ー内の圧力は、基板上に到達する原子等が有するエネル
ギー量に関係するので、その圧力は０．０１Ｔｏｒｒ〜
１５Ｔｏｒｒとすることが必要であり、特に、０．０５
Ｔｏｒｒ〜５Ｔｏｒｒとすることが好ましい。
【００２２】尚、この技術的手段においては真性の多結
晶シリコン薄膜を作製することができるのみならず、反
応ガス中に元素周期率表第III 族又は第Ｖ族のドーパン
トガスを混合することにより、形成される多結晶シリコ
ン薄膜をｐ型又はｎ型にすることができる。この場合の
上記ドーパントガスとしては、例えば、ジボラン、ホス
フィン、アルシン等の水素化物が挙げられる。
晶シリコン薄膜を作製することができるのみならず、反
応ガス中に元素周期率表第III 族又は第Ｖ族のドーパン
トガスを混合することにより、形成される多結晶シリコ
ン薄膜をｐ型又はｎ型にすることができる。この場合の
上記ドーパントガスとしては、例えば、ジボラン、ホス
フィン、アルシン等の水素化物が挙げられる。
【００２３】また、この技術的手段において適用できる
基板としては、ガラス、セラミックス、金属等が挙げら
れる。
基板としては、ガラス、セラミックス、金属等が挙げら
れる。
【００２４】上述したようにこの技術的手段によると、
多結晶シリコン薄膜を形成するシリコン結晶粒子は、約
０．０５μｍ以上、特に０．１μｍ〜３μｍと大きく成
長し、従って薄膜中の結晶表面積が減少するので結晶界
面に存在するダングリングボンドを封鎖するための水素
の量も２原子％以下であり、０．２原子％以下とするこ
とも容易である。このように、この技術的手段によって
得られた多結晶シリコン薄膜のシリコン結晶は粒径が大
きく、含有される水素量が従来のプラズマＣＶＤ法によ
って得られる多結晶シリコン薄膜の場合より少ないの
で、得られた多結晶シリコン薄膜の物性、特に、電子移
動度等の電気的特性は良好である。
多結晶シリコン薄膜を形成するシリコン結晶粒子は、約
０．０５μｍ以上、特に０．１μｍ〜３μｍと大きく成
長し、従って薄膜中の結晶表面積が減少するので結晶界
面に存在するダングリングボンドを封鎖するための水素
の量も２原子％以下であり、０．２原子％以下とするこ
とも容易である。このように、この技術的手段によって
得られた多結晶シリコン薄膜のシリコン結晶は粒径が大
きく、含有される水素量が従来のプラズマＣＶＤ法によ
って得られる多結晶シリコン薄膜の場合より少ないの
で、得られた多結晶シリコン薄膜の物性、特に、電子移
動度等の電気的特性は良好である。
【００２５】
【作用】上述したような技術的手段によれば、従来、多
量に適用されていた水素ガスに代えてＳｉＨ4 、Ｓｉ2
Ｈ6 、及び、Ｓｉ3 Ｈ8 等の水素化珪素及び／又はＳｉ
Ｈm Ｘ4-m で示されるハロゲン化シランより選択される
水素化合物が適用されているため、その分、反応ガス中
の水素濃度が低くなり結晶粒径の大きい多結晶シリコン
薄膜が求められる。
量に適用されていた水素ガスに代えてＳｉＨ4 、Ｓｉ2
Ｈ6 、及び、Ｓｉ3 Ｈ8 等の水素化珪素及び／又はＳｉ
Ｈm Ｘ4-m で示されるハロゲン化シランより選択される
水素化合物が適用されているため、その分、反応ガス中
の水素濃度が低くなり結晶粒径の大きい多結晶シリコン
薄膜が求められる。
【００２６】尚、反応ガス中の水素濃度が低くなること
により結晶粒径の大きい多結晶シリコン薄膜が求められ
る原因については未だ完全に解明されてないが、シリコ
ン原子の結晶成長に必要とされかつシリコン原子による
結晶成長とハロゲン原子によるエッチングとのバランス
を図る上で必要とされた水素ガスは従来法に反し実際に
は少量で充分に機能し、かつ、水素濃度が低くなること
により成長表面が水素原子で過剰に覆われ難くなるた
め、その分、シリコン原子の結晶成長が促進されるから
であると本発明者等は推論している。
により結晶粒径の大きい多結晶シリコン薄膜が求められ
る原因については未だ完全に解明されてないが、シリコ
ン原子の結晶成長に必要とされかつシリコン原子による
結晶成長とハロゲン原子によるエッチングとのバランス
を図る上で必要とされた水素ガスは従来法に反し実際に
は少量で充分に機能し、かつ、水素濃度が低くなること
により成長表面が水素原子で過剰に覆われ難くなるた
め、その分、シリコン原子の結晶成長が促進されるから
であると本発明者等は推論している。
【００２７】
【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。
【００２８】［実施例１］予め、１×１０-9Ｔｏｒｒの
高真空にした反応室内に、ＳｉＦ4 ：ＳｉＨ4 ：Ｆ
2 （ガス比率は容量比で５：１：５、また、Ｆ／Ｈ比率
は７．５：１である）の混合ガスを反応ガスとして５５
ＳＣＣＭで供給し、反応ガスの圧力を０．５Ｔｏｒｒに
調整した。
高真空にした反応室内に、ＳｉＦ4 ：ＳｉＨ4 ：Ｆ
2 （ガス比率は容量比で５：１：５、また、Ｆ／Ｈ比率
は７．５：１である）の混合ガスを反応ガスとして５５
ＳＣＣＭで供給し、反応ガスの圧力を０．５Ｔｏｒｒに
調整した。
【００２９】次いで、この反応ガスを１３．５６ＭＨZ
の高周波電源を用いて放電電力０．１Ｗ／cm2 でプラズ
マ化し、４００℃に加熱されたガラス基板上に約３００
０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放電電力０．１Ｗ／cm2 でプラズ
マ化し、４００℃に加熱されたガラス基板上に約３００
０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。
【００３０】得られた薄膜について、ラマン分光分析を
行ったところ、５２０cm-1の位置に半値巾５cm-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。 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２０００オングストロ
ームであった。更に、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、２０．５cm2 ／Ｖ・Ｓ
であった。また、薄膜中の水素含有濃度は０．１原子％
であった。
行ったところ、５２０cm-1の位置に半値巾５cm-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。 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２０００オングストロ
ームであった。更に、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、２０．５cm2 ／Ｖ・Ｓ
であった。また、薄膜中の水素含有濃度は０．１原子％
であった。
【００３１】［実施例２〜１６］表１〜２の条件で実施
例１と同様にして多結晶シリコン薄膜を得、この結晶の
電子移動度、平均粒径、及び、水素含有濃度を測定した
ところ、表３〜４に示す結果を得た。
例１と同様にして多結晶シリコン薄膜を得、この結晶の
電子移動度、平均粒径、及び、水素含有濃度を測定した
ところ、表３〜４に示す結果を得た。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】
【表３】
【００３５】
【表４】
【００３６】『比較例１』基板温度を３００℃、プラズ
マ反応室内圧力を５Ｔｏｒｒ、反応ガスとして、ＳｉＨ
4 ：Ｈ2 （ガス比率は容量比で１：１００）の混合ガス
を使用し、電力密度２Ｗ／cm2 の条件でプラズマＣＶＤ
を行った他は実施例１とまったく同様にして試料を作製
した。
マ反応室内圧力を５Ｔｏｒｒ、反応ガスとして、ＳｉＨ
4 ：Ｈ2 （ガス比率は容量比で１：１００）の混合ガス
を使用し、電力密度２Ｗ／cm2 の条件でプラズマＣＶＤ
を行った他は実施例１とまったく同様にして試料を作製
した。
【００３７】得られたシリコン薄膜はアモルファスシリ
コン相中に多くの微結晶が島の如く存在するものであっ
た。
コン相中に多くの微結晶が島の如く存在するものであっ
た。
【００３８】このシリコン層の水素含有濃度は約８原子
％と多く、電子移動度は０．５cm2／Ｖ・Ｓと小さいも
のであった。
％と多く、電子移動度は０．５cm2／Ｖ・Ｓと小さいも
のであった。
【００３９】『比較例２〜３』表５の条件で比較例１と
同様にしてガラス基板上へシリコン薄膜を形成させた。
得られたシリコン薄膜は表６に示す如くであり、実施例
に係る多結晶シリコン薄膜より劣っていることが確認で
きた。
同様にしてガラス基板上へシリコン薄膜を形成させた。
得られたシリコン薄膜は表６に示す如くであり、実施例
に係る多結晶シリコン薄膜より劣っていることが確認で
きた。
【００４０】
【表５】
【００４１】
【表６】
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、結晶粒径の大きい多結
晶シリコン薄膜が求められるため多結晶シリコン薄膜中
の結晶表面積が減少し、結晶界面に存在するダングリン
グボンドを封鎖するための水素量も２原子％以下にする
ことが可能となる。
晶シリコン薄膜が求められるため多結晶シリコン薄膜中
の結晶表面積が減少し、結晶界面に存在するダングリン
グボンドを封鎖するための水素量も２原子％以下にする
ことが可能となる。
【００４３】従って、結晶粒径が大きくなるに伴い電子
移動度等の電気的特性が向上した多結晶シリコン薄膜が
得られる効果を有している。
移動度等の電気的特性が向上した多結晶シリコン薄膜が
得られる効果を有している。
Claims (1)
- 【請求項１】 プラズマＣＶＤ装置を用いてシリコン原
子、ハロゲン原子及び水素原子を含有する反応ガスをプ
ラズマ化し、加熱基板上に多結晶シリコンの薄膜を形成
する多結晶シリコン薄膜の製造方法において、 上記反応ガス中の水素原子の供給ガスが、水素化珪素ガ
ス及び／又はハロゲン化シランガスにて構成されている
ことを特徴とする多結晶シリコン薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3401791A JPH06168882A (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 多結晶シリコン薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3401791A JPH06168882A (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 多結晶シリコン薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06168882A true JPH06168882A (ja) | 1994-06-14 |
Family
ID=12402625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3401791A Pending JPH06168882A (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 多結晶シリコン薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06168882A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5786027A (en) * | 1996-02-14 | 1998-07-28 | Micron Technology, Inc. | Method for depositing polysilicon with discontinuous grain boundaries |
| US9328414B2 (en) | 2007-07-25 | 2016-05-03 | Japan Display Inc. | Method of manufacturing thin film semiconductor device |
-
1991
- 1991-02-28 JP JP3401791A patent/JPH06168882A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5786027A (en) * | 1996-02-14 | 1998-07-28 | Micron Technology, Inc. | Method for depositing polysilicon with discontinuous grain boundaries |
| US9328414B2 (en) | 2007-07-25 | 2016-05-03 | Japan Display Inc. | Method of manufacturing thin film semiconductor device |
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