JPH0641748A - 多結晶シリコン膜の形成方法 - Google Patents
多結晶シリコン膜の形成方法Info
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- JPH0641748A JPH0641748A JP19871892A JP19871892A JPH0641748A JP H0641748 A JPH0641748 A JP H0641748A JP 19871892 A JP19871892 A JP 19871892A JP 19871892 A JP19871892 A JP 19871892A JP H0641748 A JPH0641748 A JP H0641748A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 モノシランやジシランに比べて安全な原料物
質を用いて、また、成膜すべき基体を加熱しないで多結
晶シリコン膜を形成する方法を提供する。 【構成】 原料物質としてテトラメチルシラン又は（及
び）テトラエチルシランを用い、水素プラズマＰ中で成
膜すべき基体１０に原料物質Ｇ１を吸着させながら該基
体に水素イオンを照射して該基体上に多結晶シリコン膜
を形成する。
質を用いて、また、成膜すべき基体を加熱しないで多結
晶シリコン膜を形成する方法を提供する。 【構成】 原料物質としてテトラメチルシラン又は（及
び）テトラエチルシランを用い、水素プラズマＰ中で成
膜すべき基体１０に原料物質Ｇ１を吸着させながら該基
体に水素イオンを照射して該基体上に多結晶シリコン膜
を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示デバイス等に
おいて採用される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を得る
ために用いられる多結晶シリコン膜を形成する方法に関
する。
おいて採用される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を得る
ために用いられる多結晶シリコン膜を形成する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】かかる多結晶シリコン膜の形成は、従
来、代表的にはプラズマＣＶＤ法により、原料ガスとし
てモノシラン（ＳｉＨ4 ）やジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を
用いて行われてきた。このような膜形成では成膜すべき
基体温度は３００℃〜６００℃に加熱され、また、シリ
コン（Ｓｉ）の未結合手（ダングリングボンド）を水素
（Ｈ）と結合させて無くし、良質の膜を形成するため、
前記原料ガスに水素ガス（Ｈ2 ）が混合されていた。
来、代表的にはプラズマＣＶＤ法により、原料ガスとし
てモノシラン（ＳｉＨ4 ）やジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を
用いて行われてきた。このような膜形成では成膜すべき
基体温度は３００℃〜６００℃に加熱され、また、シリ
コン（Ｓｉ）の未結合手（ダングリングボンド）を水素
（Ｈ）と結合させて無くし、良質の膜を形成するため、
前記原料ガスに水素ガス（Ｈ2 ）が混合されていた。
【０００３】そして、シリコン膜中に入り込む水素量
は、水素混合量とプラズマの状態を変化させることで制
御されていた。
は、水素混合量とプラズマの状態を変化させることで制
御されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記原
料ガスであるモノシランやジシランは沸点が低く、爆発
し易いので、取り扱いが難しく、危険であった。また、
プラズマの状態が不安定になり易く、膜中に入り込む水
素量の制御が実際には困難であった。
料ガスであるモノシランやジシランは沸点が低く、爆発
し易いので、取り扱いが難しく、危険であった。また、
プラズマの状態が不安定になり易く、膜中に入り込む水
素量の制御が実際には困難であった。
【０００５】さらに、基体温度を高くするため、膜形成
前の加熱、膜形成後の冷却等に時間を要し、成膜処理に
要する全体の時間が多くかかるとともに、高熱に耐える
基体を採用しなければならないので、基体の材質が制限
され、また、高価につくという問題があった。そこで本
発明は、かかる問題を解決する多結晶シリコン膜の形成
方法を提供することを課題とする。
前の加熱、膜形成後の冷却等に時間を要し、成膜処理に
要する全体の時間が多くかかるとともに、高熱に耐える
基体を採用しなければならないので、基体の材質が制限
され、また、高価につくという問題があった。そこで本
発明は、かかる問題を解決する多結晶シリコン膜の形成
方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る多結晶シリ
コン膜の形成方法は、原料物質としてモノシランやジシ
ランに比べ大幅に沸点の高いテトラメチルシラン〔（Ｃ
Ｈ3 ）4 Ｓｉ〕又は（及び）テトラエチルシラン〔（Ｃ
2 Ｈ5 ）4 Ｓｉ〕を用い、水素プラズマ中で成膜すべき
基体に前記原料物質を吸着させながら該基体に水素イオ
ンを照射して前記基体上に多結晶シリコン膜を形成する
ことを特徴とする。
コン膜の形成方法は、原料物質としてモノシランやジシ
ランに比べ大幅に沸点の高いテトラメチルシラン〔（Ｃ
Ｈ3 ）4 Ｓｉ〕又は（及び）テトラエチルシラン〔（Ｃ
2 Ｈ5 ）4 Ｓｉ〕を用い、水素プラズマ中で成膜すべき
基体に前記原料物質を吸着させながら該基体に水素イオ
ンを照射して前記基体上に多結晶シリコン膜を形成する
ことを特徴とする。
【０００７】前記基体に照射する水素イオンのエネルギ
は１０ｅＶ〜１００ＫｅＶの範囲のものとすることが望
ましい。イオンエネルギが１０ｅＶより小さいと多結晶
シリコン膜が円滑に形成されない。１００ＫｅＶより大
きいとイオンエネルギにより基体や一旦形成された膜が
損傷し易い。
は１０ｅＶ〜１００ＫｅＶの範囲のものとすることが望
ましい。イオンエネルギが１０ｅＶより小さいと多結晶
シリコン膜が円滑に形成されない。１００ＫｅＶより大
きいとイオンエネルギにより基体や一旦形成された膜が
損傷し易い。
【０００８】水素イオンの照射量（注入量）は、例えば
１０10個／ｃｍ2 ・ｍｉｎ〜１０15個／ｃｍ2 ・ｍｉｎ
程度が考えられる。また、前記原料物質を前記基体に吸
着させるにあたり、前記基体を室温に維持するか、又は
それより低温に冷却してもよい。このように基体温度を
制御すると、基体が原料物質を吸着し易くなる。ここで
室温とは基体を加熱手段で加熱したり、冷却手段で冷却
したりしない、そのままの温度である。
１０10個／ｃｍ2 ・ｍｉｎ〜１０15個／ｃｍ2 ・ｍｉｎ
程度が考えられる。また、前記原料物質を前記基体に吸
着させるにあたり、前記基体を室温に維持するか、又は
それより低温に冷却してもよい。このように基体温度を
制御すると、基体が原料物質を吸着し易くなる。ここで
室温とは基体を加熱手段で加熱したり、冷却手段で冷却
したりしない、そのままの温度である。
【０００９】いわゆるステップカバレッジを向上させる
ため、基体温度を原料物質の沸点より低くして該物質を
液化吸着させて成膜してもよい。
ため、基体温度を原料物質の沸点より低くして該物質を
液化吸着させて成膜してもよい。
【００１０】
【作用】本発明方法によると、テトラメチルシラン又は
（及び）テトラエチルシランが成膜すべき基体に供給さ
れることで該原料物質が基体に吸着される一方、該基体
が水素プラズマに曝されることで該吸着物質が分解さ
れ、シリコン膜が形成される。さらに、このとき同時に
該基体に向け水素イオンが照射されることで、該基体上
に多結晶シリコン膜が形成される。
（及び）テトラエチルシランが成膜すべき基体に供給さ
れることで該原料物質が基体に吸着される一方、該基体
が水素プラズマに曝されることで該吸着物質が分解さ
れ、シリコン膜が形成される。さらに、このとき同時に
該基体に向け水素イオンが照射されることで、該基体上
に多結晶シリコン膜が形成される。
【００１１】また、前記水素イオンビームの照射量を制
御することで膜中水素量が制御され、水素イオンビーム
の照射量及びイオンエネルギを制御することで多結晶シ
リコン膜の結晶性が制御される。前記原料物質を基体に
吸着させるにあたり、前記基体を室温に維持するか、又
はそれより低温に冷却するときは、原料物質の吸着がそ
れだけ円滑に行われる。
御することで膜中水素量が制御され、水素イオンビーム
の照射量及びイオンエネルギを制御することで多結晶シ
リコン膜の結晶性が制御される。前記原料物質を基体に
吸着させるにあたり、前記基体を室温に維持するか、又
はそれより低温に冷却するときは、原料物質の吸着がそ
れだけ円滑に行われる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明方法の実施に用いる成膜装置例の概
略構成図である。図１の装置は、成膜室１、この成膜室
内を所定の成膜真空度に維持するための排気装置２、成
膜室内に配置された基体支持トレイを兼ねる下部接地電
極３及び上部高周波電極３、電極３を冷却する冷却装置
４、電極３上に設置される基体１０に原料物質ガスＧ１
を供給する原料ガス供給ノズル５、電極３上の基体１０
に向けイオンビームを照射するイオン源６、及び成膜室
１内に水素ガスＧ２を導入するプラズマ原料ガス導入部
７を備えている。冷却装置４は本例では図示しない液化
窒素ガスボンベから供給される窒素ガスにて電極３を介
して基体１０を冷却する。
する。図１は本発明方法の実施に用いる成膜装置例の概
略構成図である。図１の装置は、成膜室１、この成膜室
内を所定の成膜真空度に維持するための排気装置２、成
膜室内に配置された基体支持トレイを兼ねる下部接地電
極３及び上部高周波電極３、電極３を冷却する冷却装置
４、電極３上に設置される基体１０に原料物質ガスＧ１
を供給する原料ガス供給ノズル５、電極３上の基体１０
に向けイオンビームを照射するイオン源６、及び成膜室
１内に水素ガスＧ２を導入するプラズマ原料ガス導入部
７を備えている。冷却装置４は本例では図示しない液化
窒素ガスボンベから供給される窒素ガスにて電極３を介
して基体１０を冷却する。
【００１３】この装置による本発明方法の実施例は次の
とおりである。すなわち、電極３上に基体１０を設置す
る。この基体１０を冷却装置４にて、原料ガス供給ノズ
ル５から供給される原料物質Ｇ１の沸点より十分低温に
維持する。次いで成膜室１内を排気装置２にて所定の成
膜真空度に維持しつつ、水素ガスＧ２をガス導入部７か
ら成膜室１内に充満させ、両電極３及び３０間に高周波
電圧を印加し、該ガスをプラズマ化する。
とおりである。すなわち、電極３上に基体１０を設置す
る。この基体１０を冷却装置４にて、原料ガス供給ノズ
ル５から供給される原料物質Ｇ１の沸点より十分低温に
維持する。次いで成膜室１内を排気装置２にて所定の成
膜真空度に維持しつつ、水素ガスＧ２をガス導入部７か
ら成膜室１内に充満させ、両電極３及び３０間に高周波
電圧を印加し、該ガスをプラズマ化する。
【００１４】その後、該プラズマＰ中で原料ガス供給ノ
ズル５からテトラメチルシランガス又は（及び）テトラ
エチルシランガスＧ１を基体１０表面に吹きつけ、供給
する。供給された原料ガスＧ１は低温に維持された基体
１０に吸着され、堆積するとともに、プラズマにより分
解される。また、これと同時に、イオン源６に水素ガス
（Ｈ2 ）Ｇ３を導入し、これからイオンエネルギ１０ｅ
Ｖ〜１００ＫｅＶの範囲でイオンビームを引き出し、注
入量１０10〜１０15個／ｃｍ2 ・ｍｉｎの範囲で基体１
０に照射する。
ズル５からテトラメチルシランガス又は（及び）テトラ
エチルシランガスＧ１を基体１０表面に吹きつけ、供給
する。供給された原料ガスＧ１は低温に維持された基体
１０に吸着され、堆積するとともに、プラズマにより分
解される。また、これと同時に、イオン源６に水素ガス
（Ｈ2 ）Ｇ３を導入し、これからイオンエネルギ１０ｅ
Ｖ〜１００ＫｅＶの範囲でイオンビームを引き出し、注
入量１０10〜１０15個／ｃｍ2 ・ｍｉｎの範囲で基体１
０に照射する。
【００１５】かくしてテトラメチルシラン又は（及び）
テトラエチルシランからなる吸着原料物質が分解し、基
体１０上に目的とする多結晶シリコン膜１０ａが形成さ
れる。以上の操作を任意の時間行うことで所定厚さの膜
を形成する。なお、形成される膜中の水素量は、水素イ
オンビームの照射量の制御により行う。また、水素イオ
ンビーム照射量とエネルギを制御することで、多結晶シ
リコン膜の結晶性を制御する。
テトラエチルシランからなる吸着原料物質が分解し、基
体１０上に目的とする多結晶シリコン膜１０ａが形成さ
れる。以上の操作を任意の時間行うことで所定厚さの膜
を形成する。なお、形成される膜中の水素量は、水素イ
オンビームの照射量の制御により行う。また、水素イオ
ンビーム照射量とエネルギを制御することで、多結晶シ
リコン膜の結晶性を制御する。
【００１６】次に、基体１０上に多結晶シリコン膜を形
成する具体例を説明する。成膜条件及び形成された膜は
次のとおりである。 成膜条件 原料ガス：テトラメチルシランガス ２０ｓｃｃｍ 基体温度：−１００℃ プラズマ条件：使用ガス 水素ガス １０ｓｃｃｍ 成膜室内圧力 ５×１０-4Ｔｏｒｒ 放電電力 １０Ｗ 水素イオンビーム条件：加速電圧 １０ｅＶ 注入量 １×１０14個／ｃｍ2 ・ｍｉｎ 操作時間：２０分 結果 形成された膜 多結晶シリコン膜 膜厚 ２０００Å 前記実施例においては、原料ガスであるテトラメチルシ
ランガスやテトラエチルシランガスは、その沸点より十
分冷却された基体１０に供給されるので、該基体に液
化、吸着され、基体１０表面に滑らかに堆積する。従っ
て、いわゆるステップカバレッジが向上する。前記実施
例では０．１μｍ幅、１μｍ深さの溝を滑らかに埋める
ことも可能である。
成する具体例を説明する。成膜条件及び形成された膜は
次のとおりである。 成膜条件 原料ガス：テトラメチルシランガス ２０ｓｃｃｍ 基体温度：−１００℃ プラズマ条件：使用ガス 水素ガス １０ｓｃｃｍ 成膜室内圧力 ５×１０-4Ｔｏｒｒ 放電電力 １０Ｗ 水素イオンビーム条件：加速電圧 １０ｅＶ 注入量 １×１０14個／ｃｍ2 ・ｍｉｎ 操作時間：２０分 結果 形成された膜 多結晶シリコン膜 膜厚 ２０００Å 前記実施例においては、原料ガスであるテトラメチルシ
ランガスやテトラエチルシランガスは、その沸点より十
分冷却された基体１０に供給されるので、該基体に液
化、吸着され、基体１０表面に滑らかに堆積する。従っ
て、いわゆるステップカバレッジが向上する。前記実施
例では０．１μｍ幅、１μｍ深さの溝を滑らかに埋める
ことも可能である。
【００１７】
【発明の効果】本発明の多結晶シリコン膜の形成方法に
よると次の利点がある。 原料物質として従来のモノシランやジシランに比べ
沸点が高く、爆発性の低いテトラメチルシランやテトラ
エチルシランを用いるので安全である。 基体を加熱しないで成膜できるので、成膜時間がそ
れだけ短縮される。 基体を加熱しないで成膜できるので、基体材質の選
択幅が広く、耐熱性の低い安価なものも採用できる。 水素イオンの照射量を制御することで膜中の水素量
を容易に制御できる。 水素イオンの照射量及びイオンエネルギを制御する
ことで多結晶シリコン膜の結晶性を制御できる。 原料物質を基体に吸着させるにあたり、前記基体を
室温に維持するか、又はそれより低温に冷却するとき
は、原料物質の吸着がそれだけ円滑に行われる。 基体温度を原料物質の沸点より低くして該物質を液
化吸着させて成膜するときは、いわゆるステップカバレ
ッジが向上する。
よると次の利点がある。 原料物質として従来のモノシランやジシランに比べ
沸点が高く、爆発性の低いテトラメチルシランやテトラ
エチルシランを用いるので安全である。 基体を加熱しないで成膜できるので、成膜時間がそ
れだけ短縮される。 基体を加熱しないで成膜できるので、基体材質の選
択幅が広く、耐熱性の低い安価なものも採用できる。 水素イオンの照射量を制御することで膜中の水素量
を容易に制御できる。 水素イオンの照射量及びイオンエネルギを制御する
ことで多結晶シリコン膜の結晶性を制御できる。 原料物質を基体に吸着させるにあたり、前記基体を
室温に維持するか、又はそれより低温に冷却するとき
は、原料物質の吸着がそれだけ円滑に行われる。 基体温度を原料物質の沸点より低くして該物質を液
化吸着させて成膜するときは、いわゆるステップカバレ
ッジが向上する。
【図１】本発明方法を実施する成膜装置例の概略構成を
示す図である。
示す図である。
１ 成膜室 ２ 排気装置 ３ 基体支持トレイを兼ねる下部接地電極 ３０ 上部高周波電極 ４ 基体冷却装置 ５ 原料ガス供給ノズル ６ イオン源 ７ プラズマ原料ガス導入部 １０ 基体 １０ａ 多結晶シリコン膜 Ｇ１ 原料ガス Ｇ２、Ｇ３ 水素ガス
Claims (3)
- 【請求項１】 原料物質としてテトラメチルシラン又は
（及び）テトラエチルシランを用い、水素プラズマ中で
成膜すべき基体に前記原料物質を吸着させながら該基体
に水素イオンを照射して前記基体上に多結晶シリコン膜
を形成することを特徴とする多結晶シリコン膜の形成方
法。 - 【請求項２】 前記基体に照射する水素イオンのエネル
ギを１０ｅＶ〜１００ＫｅＶの範囲のものとする請求項
１記載の多結晶シリコン膜の形成方法。 - 【請求項３】 前記原料物質を前記基体に吸着させるに
あたり、前記基体を室温に維持するか、又はそれより低
温に冷却する請求項１又は２記載の多結晶シリコン膜の
形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19871892A JP3189400B2 (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 多結晶シリコン膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19871892A JP3189400B2 (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 多結晶シリコン膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0641748A true JPH0641748A (ja) | 1994-02-15 |
| JP3189400B2 JP3189400B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=16395853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19871892A Expired - Fee Related JP3189400B2 (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 多結晶シリコン膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3189400B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030037092A (ko) * | 2001-11-02 | 2003-05-12 | 주성엔지니어링(주) | 반도체 제조장치 |
-
1992
- 1992-07-24 JP JP19871892A patent/JP3189400B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030037092A (ko) * | 2001-11-02 | 2003-05-12 | 주성엔지니어링(주) | 반도체 제조장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3189400B2 (ja) | 2001-07-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010417 |
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