JPH06291061A - アモルファスシリコン膜の形成方法 - Google Patents
アモルファスシリコン膜の形成方法Info
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- JPH06291061A JPH06291061A JP9673293A JP9673293A JPH06291061A JP H06291061 A JPH06291061 A JP H06291061A JP 9673293 A JP9673293 A JP 9673293A JP 9673293 A JP9673293 A JP 9673293A JP H06291061 A JPH06291061 A JP H06291061A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 膜中のダングリングボンド量の低減、パーテ
ィクルの抑制および成膜速度の向上を可能にしたアモル
ファスシリコン膜の形成方法を提供する。 【構成】 真空容器４内に原料ガス２４としてシラン系
ガスおよび水素ガスをそれぞれパルス状に、しかも両ガ
ス間で位相をずらして供給する。かつ、高周波電極６と
接地電極８間に高周波電源２６ａから高周波電力を、前
記パルス状に供給される各ガスに同期させて、しかもそ
のパルス状の高周波電力の大きさがシラン系ガス供給時
は相対的に小さく、水素ガス供給時は相対的に大きくな
るように供給する。
ィクルの抑制および成膜速度の向上を可能にしたアモル
ファスシリコン膜の形成方法を提供する。 【構成】 真空容器４内に原料ガス２４としてシラン系
ガスおよび水素ガスをそれぞれパルス状に、しかも両ガ
ス間で位相をずらして供給する。かつ、高周波電極６と
接地電極８間に高周波電源２６ａから高周波電力を、前
記パルス状に供給される各ガスに同期させて、しかもそ
のパルス状の高周波電力の大きさがシラン系ガス供給時
は相対的に小さく、水素ガス供給時は相対的に大きくな
るように供給する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば太陽電池、液
晶ディスプレイ用薄膜トランジスタ、センサー等の作製
に用いられるものであって、高周波放電を用いたプラズ
マＣＶＤ法によって、基板の表面に、アモルファスシリ
コン膜（ａ−Ｓi：Ｈ）を形成する方法に関する。
晶ディスプレイ用薄膜トランジスタ、センサー等の作製
に用いられるものであって、高周波放電を用いたプラズ
マＣＶＤ法によって、基板の表面に、アモルファスシリ
コン膜（ａ−Ｓi：Ｈ）を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来のプラズマＣＶＤ装置の一
例を示す概略図である。真空排気装置１４によって真空
排気される真空容器４内に、二つの電極、この例では高
周波電極６と基板２を保持するホルダを兼ねる接地電極
８とを相対向させて収納している。基板２は例えば接地
電極８内のヒータ１０によって加熱される。
例を示す概略図である。真空排気装置１４によって真空
排気される真空容器４内に、二つの電極、この例では高
周波電極６と基板２を保持するホルダを兼ねる接地電極
８とを相対向させて収納している。基板２は例えば接地
電極８内のヒータ１０によって加熱される。
【０００３】高周波電極６は、この例では多数のガス噴
出孔を有しており、真空容器４内には、この高周波電極
６およびそれにつながるガス導入部１６を経由して原料
ガス２４が供給される。この原料ガス２４としては、シ
ラン（ＳiＨ4）ガス単独、またはシランガスと水素（Ｈ
2）ガスの両方が用いられる。各原料ガス２４は、それ
ぞれ、ガス源１８から断続用のバルブ２０および流量調
整用のマスフローコントローラ２２を経由してガス導入
部１６に供給される。
出孔を有しており、真空容器４内には、この高周波電極
６およびそれにつながるガス導入部１６を経由して原料
ガス２４が供給される。この原料ガス２４としては、シ
ラン（ＳiＨ4）ガス単独、またはシランガスと水素（Ｈ
2）ガスの両方が用いられる。各原料ガス２４は、それ
ぞれ、ガス源１８から断続用のバルブ２０および流量調
整用のマスフローコントローラ２２を経由してガス導入
部１６に供給される。
【０００４】上記高周波電極６と接地電極８との間に
は、整合回路２８を経由して高周波電源２６から高周波
電力が供給される。この高周波電力は、従来は連続した
正弦波であり、その周波数は通常は１３．５６ＭＨｚで
ある。
は、整合回路２８を経由して高周波電源２６から高周波
電力が供給される。この高周波電力は、従来は連続した
正弦波であり、その周波数は通常は１３．５６ＭＨｚで
ある。
【０００５】このような装置において、真空容器４内に
上記のような原料ガス２４を導入して真空容器４内を例
えば０．１Ｔｏｒｒ〜１５Ｔｏｒｒ程度に保つと共に、
電極６、８間に高周波電源２６から高周波電力を供給す
ると、両電極６、８間で高周波放電が生じてプラズマ３
０が発生する。そしてこのプラズマ３０によって原料ガ
ス２４が励起されて励起活性種が作られ、化学反応が進
み、基板２の表面にアモルファスシリコン（ａ−Ｓi：
Ｈ）膜が形成される。
上記のような原料ガス２４を導入して真空容器４内を例
えば０．１Ｔｏｒｒ〜１５Ｔｏｒｒ程度に保つと共に、
電極６、８間に高周波電源２６から高周波電力を供給す
ると、両電極６、８間で高周波放電が生じてプラズマ３
０が発生する。そしてこのプラズマ３０によって原料ガ
ス２４が励起されて励起活性種が作られ、化学反応が進
み、基板２の表面にアモルファスシリコン（ａ−Ｓi：
Ｈ）膜が形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来は、真
空容器４内に原料ガス２４としてシランガス単独、また
はシランガスと水素ガスとを同時に導入しており、その
ため、基板２上のアモルファスシリコン膜内のダングリ
ングボンド（化学結合できないで余っている結合手）に
水素を故意的に結合させてターミネート（終端）させる
ことが困難であり、そのため、膜内の欠陥を低減させる
ことが難しかった。これは、原料ガス２４がシランガス
単独の場合は、膜表面に到達する水素の量を単独で制御
することができないからであり、また原料ガス２４とし
てシランガスと水素ガスの両方を用いても、従来はこれ
らの原料ガス２４を一括して放電分解しているからやは
り膜表面に到達する水素の量を単独で制御することがで
きないからである。
空容器４内に原料ガス２４としてシランガス単独、また
はシランガスと水素ガスとを同時に導入しており、その
ため、基板２上のアモルファスシリコン膜内のダングリ
ングボンド（化学結合できないで余っている結合手）に
水素を故意的に結合させてターミネート（終端）させる
ことが困難であり、そのため、膜内の欠陥を低減させる
ことが難しかった。これは、原料ガス２４がシランガス
単独の場合は、膜表面に到達する水素の量を単独で制御
することができないからであり、また原料ガス２４とし
てシランガスと水素ガスの両方を用いても、従来はこれ
らの原料ガス２４を一括して放電分解しているからやは
り膜表面に到達する水素の量を単独で制御することがで
きないからである。
【０００７】電極６、８間に大きな高周波電力を供給す
ることによって、膜中へ水素をより多く導入することは
一応可能であるが、そのようにすると、プラズマ３０に
よるダメージが大きくなって膜中に欠陥が増大して膜質
が低下する。また、気相反応が激しくなり、シランガス
が気相中で再結合してパーティクルが多く発生するよう
になると共に、基板２上への成膜速度も低下する。
ることによって、膜中へ水素をより多く導入することは
一応可能であるが、そのようにすると、プラズマ３０に
よるダメージが大きくなって膜中に欠陥が増大して膜質
が低下する。また、気相反応が激しくなり、シランガス
が気相中で再結合してパーティクルが多く発生するよう
になると共に、基板２上への成膜速度も低下する。
【０００８】そこでこの発明は、膜中のダングリングボ
ンド量の低減、パーティクルの抑制および成膜速度の向
上を可能にしたアモルファスシリコン膜の形成方法を提
供することを主たる目的とする。
ンド量の低減、パーティクルの抑制および成膜速度の向
上を可能にしたアモルファスシリコン膜の形成方法を提
供することを主たる目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のアモルファスシリコン膜の形成方法は、
前記真空容器内に、原料ガスとしてシラン系ガスおよび
水素ガスをそれぞれパルス状に、しかも両ガス間で位相
をずらして供給し、かつ前記電極間に高周波電力を、前
記パルス状に供給される各ガスに同期させてパルス状
に、しかもそのパルス状の高周波電力の大きさがシラン
系ガス供給時は相対的に小さく、水素ガス供給時は相対
的に大きくなるように供給することを特徴とする。
め、この発明のアモルファスシリコン膜の形成方法は、
前記真空容器内に、原料ガスとしてシラン系ガスおよび
水素ガスをそれぞれパルス状に、しかも両ガス間で位相
をずらして供給し、かつ前記電極間に高周波電力を、前
記パルス状に供給される各ガスに同期させてパルス状
に、しかもそのパルス状の高周波電力の大きさがシラン
系ガス供給時は相対的に小さく、水素ガス供給時は相対
的に大きくなるように供給することを特徴とする。
【００１０】
【作用】上記方法によれば、個々の原料ガスに応じて、
それを放電分解するための高周波電力の大きさを変える
ことができるので、個々の原料ガスに合った大きさの高
周波電力を供給することができる。より具体的には、シ
ラン系ガス供給時の高周波電力を相対的に小さくするこ
とによって、シラン系ガスの気相反応を抑制してパーテ
ィクルの発生を抑制することができると共に、成膜速度
を向上させることができる。
それを放電分解するための高周波電力の大きさを変える
ことができるので、個々の原料ガスに合った大きさの高
周波電力を供給することができる。より具体的には、シ
ラン系ガス供給時の高周波電力を相対的に小さくするこ
とによって、シラン系ガスの気相反応を抑制してパーテ
ィクルの発生を抑制することができると共に、成膜速度
を向上させることができる。
【００１１】また、水素ガス供給時の高周波電力を相対
的に大きくすることによって、膜表面に到達する水素の
量を単独で多くしてこの水素によって膜中のダングリン
グボンドをターミネートさせることができるので、膜中
のダングリングボンド量を低減させることができる。
的に大きくすることによって、膜表面に到達する水素の
量を単独で多くしてこの水素によって膜中のダングリン
グボンドをターミネートさせることができるので、膜中
のダングリングボンド量を低減させることができる。
【００１２】
【実施例】図１は、この発明の実施に用いたプラズマＣ
ＶＤ装置の一例を示す概略図である。図３の従来例と同
一または相当する部分には同一符号を付し、以下におい
ては当該従来例との相違点を主に説明する。
ＶＤ装置の一例を示す概略図である。図３の従来例と同
一または相当する部分には同一符号を付し、以下におい
ては当該従来例との相違点を主に説明する。
【００１３】この実施例においては、従来例のバルブ２
０の代わりに、高速開閉が可能なバルブ２０ａを用いて
いる。そしてこれによって、真空容器４内に、原料ガス
２４としてシラン系ガスおよび水素ガスをそれぞれパル
ス状に、しかも両ガス間で位相をずらして供給するよう
にしている。このシラン系ガスは、モノシラン（Ｓi
Ｈ4）ガスでも良いし、ジシラン（Ｓi2Ｈ6）ガスでも良
い。
０の代わりに、高速開閉が可能なバルブ２０ａを用いて
いる。そしてこれによって、真空容器４内に、原料ガス
２４としてシラン系ガスおよび水素ガスをそれぞれパル
ス状に、しかも両ガス間で位相をずらして供給するよう
にしている。このシラン系ガスは、モノシラン（Ｓi
Ｈ4）ガスでも良いし、ジシラン（Ｓi2Ｈ6）ガスでも良
い。
【００１４】また、従来例の高周波電源２６の代わり
に、元となる高周波信号をパルス状に断続して発生させ
ることのできる高周波信号発生器３２と、それからの高
周波信号を電力増幅する高周波パワーアンプ３４とで構
成された高周波電源２６ａを用いている。この元となる
高周波信号は、例えば従来例と同様に１３．５６ＭＨｚ
の正弦波であるが、これに限定されるものではない。
に、元となる高周波信号をパルス状に断続して発生させ
ることのできる高周波信号発生器３２と、それからの高
周波信号を電力増幅する高周波パワーアンプ３４とで構
成された高周波電源２６ａを用いている。この元となる
高周波信号は、例えば従来例と同様に１３．５６ＭＨｚ
の正弦波であるが、これに限定されるものではない。
【００１５】そしてこのような高周波電源２６ａによっ
て、高周波電極６と接地電極８間に、高周波電力を、前
記パルス状に供給される各ガスに同期させてパルス状
に、しかもそのパルス状の高周波電力の大きさがシラン
系ガス供給時は相対的に小さく、水素ガス供給時は相対
的に大きくなるように供給するようにしている。
て、高周波電極６と接地電極８間に、高周波電力を、前
記パルス状に供給される各ガスに同期させてパルス状
に、しかもそのパルス状の高周波電力の大きさがシラン
系ガス供給時は相対的に小さく、水素ガス供給時は相対
的に大きくなるように供給するようにしている。
【００１６】このような方法によれば、個々の原料ガス
２４に応じて、それを放電分解するための高周波電力の
大きさを変えることができるので、個々の原料ガス２４
に合った大きさの高周波電力を供給することができる。
より具体的には、シラン系ガスを真空容器４内に導入す
る時の高周波電力を相対的に小さくすることによって、
シラン系ガスの気相反応を抑制してパーティクルの発生
を抑制することができる。また、気相反応を抑制するこ
とにより、基板２に膜となるための反応種が効率的に到
達するので、成膜速度も向上する。
２４に応じて、それを放電分解するための高周波電力の
大きさを変えることができるので、個々の原料ガス２４
に合った大きさの高周波電力を供給することができる。
より具体的には、シラン系ガスを真空容器４内に導入す
る時の高周波電力を相対的に小さくすることによって、
シラン系ガスの気相反応を抑制してパーティクルの発生
を抑制することができる。また、気相反応を抑制するこ
とにより、基板２に膜となるための反応種が効率的に到
達するので、成膜速度も向上する。
【００１７】また、水素ガスを真空容器４内に導入する
時の高周波電力を相対的に大きくすることによって、膜
表面に到達する水素の量を単独で（即ちシリコンとは別
に）多くしてこの水素によって膜中のダングリングボン
ドをターミネートさせることができるので、膜中のダン
グリングボンド量を低減させることができる。
時の高周波電力を相対的に大きくすることによって、膜
表面に到達する水素の量を単独で（即ちシリコンとは別
に）多くしてこの水素によって膜中のダングリングボン
ドをターミネートさせることができるので、膜中のダン
グリングボンド量を低減させることができる。
【００１８】このように上記方法によれば、ダングリン
グボンドやパーティクル等による欠陥の少ない良質のア
モルファスシリコン膜を高速で成膜することができる。
グボンドやパーティクル等による欠陥の少ない良質のア
モルファスシリコン膜を高速で成膜することができる。
【００１９】次に、図１に示した装置を用いて基板２上
にアモルファスシリコン膜を形成したより具体的な実施
例を以下に説明する。
にアモルファスシリコン膜を形成したより具体的な実施
例を以下に説明する。
【００２０】（成膜条件） 成膜時の真空度：０．５Ｔｏｒｒ 成膜時の基板温度：２００℃ 基板：６インチＳi ウェーハ〈１００〉 原料ガス：モノシランガス ２５ｃｃｍ 水素ガス １００ｃｃｍ 高周波電極：２００×２００ｍｍ角 原料ガス等の供給パターン：図２
【００２１】ここで図２の供給パターンを説明すると、
モノシランガスおよび水素ガスはそれぞれパルス幅１０
ｍ秒で、しかも互いに１秒位相をずらして供給した。高
周波電力は、両ガスに同期させて、パルス幅２００ｍ秒
で供給した。高周波電力の大きさは、モノシランガス供
給時は１０Ｗ、水素ガス供給時は１００Ｗとした。
モノシランガスおよび水素ガスはそれぞれパルス幅１０
ｍ秒で、しかも互いに１秒位相をずらして供給した。高
周波電力は、両ガスに同期させて、パルス幅２００ｍ秒
で供給した。高周波電力の大きさは、モノシランガス供
給時は１０Ｗ、水素ガス供給時は１００Ｗとした。
【００２２】上記と同じ原料ガスを連続して供給し、か
つ高周波電力を１００Ｗ連続して供給した比較例と比べ
ると、次のような結果が得られた。
つ高周波電力を１００Ｗ連続して供給した比較例と比べ
ると、次のような結果が得られた。
【００２３】 膜中のダングリングボンド量の評価の
ために、上記のようにして得られたアモルファスシリコ
ン膜を用いて薄膜トランジスタを作製し、その電子の電
界効果移動度を測定した。その結果、比較例が０．５Ｖ
・ｓ／ｃｍ2 であったのが上記実施例では１．６Ｖ・ｓ
／ｃｍ2 に大幅に向上した。この電子の電界効果移動度
が大きいことは、膜中のダングリングボンドが減って電
子が移動しやすくなっていることを表している。
ために、上記のようにして得られたアモルファスシリコ
ン膜を用いて薄膜トランジスタを作製し、その電子の電
界効果移動度を測定した。その結果、比較例が０．５Ｖ
・ｓ／ｃｍ2 であったのが上記実施例では１．６Ｖ・ｓ
／ｃｍ2 に大幅に向上した。この電子の電界効果移動度
が大きいことは、膜中のダングリングボンドが減って電
子が移動しやすくなっていることを表している。
【００２４】 パーティクル（粒径０．３μｍ以上）
の量は、比較例が５０個／基板であったのが、上記実施
例では２０個／基板以下に減少した。
の量は、比較例が５０個／基板であったのが、上記実施
例では２０個／基板以下に減少した。
【００２５】 成膜速度は、比較例が１００Å／分で
あったのが、上記実施例では２００Å／分に向上した。
あったのが、上記実施例では２００Å／分に向上した。
【００２６】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、個々の
原料ガスに応じて、それを放電分解するための高周波電
力の大きさを変えることができるので、個々の原料ガス
に合った大きさの高周波電力を供給することができる。
より具体的には、シラン系ガス供給時の高周波電力を相
対的に小さくすることによって、シラン系ガスの気相反
応を抑制してパーティクルの発生を抑制することができ
ると共に、成膜速度を向上させることができる。
原料ガスに応じて、それを放電分解するための高周波電
力の大きさを変えることができるので、個々の原料ガス
に合った大きさの高周波電力を供給することができる。
より具体的には、シラン系ガス供給時の高周波電力を相
対的に小さくすることによって、シラン系ガスの気相反
応を抑制してパーティクルの発生を抑制することができ
ると共に、成膜速度を向上させることができる。
【００２７】また、水素ガス供給時の高周波電力を相対
的に大きくすることによって、膜表面に到達する水素の
量を単独で多くしてこの水素によって膜中のダングリン
グボンドをターミネートさせることができるので、膜中
のダングリングボンド量を低減させることができる。
的に大きくすることによって、膜表面に到達する水素の
量を単独で多くしてこの水素によって膜中のダングリン
グボンドをターミネートさせることができるので、膜中
のダングリングボンド量を低減させることができる。
【００２８】即ちこの発明によれば、ダングリングボン
ドやパーティクル等による欠陥の少ない良質のアモルフ
ァスシリコン膜を高速で成膜することができる。
ドやパーティクル等による欠陥の少ない良質のアモルフ
ァスシリコン膜を高速で成膜することができる。
【図１】この発明の実施に用いたプラズマＣＶＤ装置の
一例を示す概略図である。
一例を示す概略図である。
【図２】原料ガスと高周波電力の供給パターンの一例を
示す図である。
示す図である。
【図３】従来のプラズマＣＶＤ装置の一例を示す概略図
である。
である。
２ 基板 ４ 真空容器 ６ 高周波電極 ８ 接地電極 ２０ａ バルブ ２４ 原料ガス ２６ａ 高周波電源 ３０ プラズマ
Claims (1)
- 【請求項１】 相対向する電極間の高周波放電によって
真空容器内でプラズマを発生させるプラズマＣＶＤ法に
よって基板の表面にアモルファスシリコン膜を形成する
方法において、前記真空容器内に、原料ガスとしてシラ
ン系ガスおよび水素ガスをそれぞれパルス状に、しかも
両ガス間で位相をずらして供給し、かつ前記電極間に高
周波電力を、前記パルス状に供給される各ガスに同期さ
せてパルス状に、しかもそのパルス状の高周波電力の大
きさがシラン系ガス供給時は相対的に小さく、水素ガス
供給時は相対的に大きくなるように供給することを特徴
とするアモルファスシリコン膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9673293A JPH06291061A (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | アモルファスシリコン膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9673293A JPH06291061A (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | アモルファスシリコン膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06291061A true JPH06291061A (ja) | 1994-10-18 |
Family
ID=14172898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9673293A Pending JPH06291061A (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | アモルファスシリコン膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06291061A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7041342B2 (en) * | 1999-07-26 | 2006-05-09 | Schott Glas | Thin-film solar cells and method of making |
| US7622383B2 (en) | 2005-08-22 | 2009-11-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of forming conductive polysilicon thin films via atomic layer deposition and methods of manufacturing semiconductor devices including such polysilicon thin films |
| US8474403B2 (en) | 2008-05-26 | 2013-07-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Apparatus for forming thin film and method of manufacturing semiconductor film |
-
1993
- 1993-03-30 JP JP9673293A patent/JPH06291061A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7041342B2 (en) * | 1999-07-26 | 2006-05-09 | Schott Glas | Thin-film solar cells and method of making |
| US7622383B2 (en) | 2005-08-22 | 2009-11-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of forming conductive polysilicon thin films via atomic layer deposition and methods of manufacturing semiconductor devices including such polysilicon thin films |
| US8474403B2 (en) | 2008-05-26 | 2013-07-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Apparatus for forming thin film and method of manufacturing semiconductor film |
| JP5295234B2 (ja) * | 2008-05-26 | 2013-09-18 | 三菱電機株式会社 | 薄膜形成装置および半導体膜製造方法 |
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