JPH07315826A - Polycrystalline silicon thin film and its production - Google Patents

Polycrystalline silicon thin film and its production

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JPH07315826A
JPH07315826A JP10969194A JP10969194A JPH07315826A JP H07315826 A JPH07315826 A JP H07315826A JP 10969194 A JP10969194 A JP 10969194A JP 10969194 A JP10969194 A JP 10969194A JP H07315826 A JPH07315826 A JP H07315826A
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JP
Japan
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thin film
silicon thin
polycrystalline silicon
film
film formation
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Application number
JP10969194A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Yoshikawa
俊明 吉川
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a high-quality polycrystalline silicon thin film having excellent electrical characteristics in a low-temperature process, by making a film by sputtering under specific conditions in an environment in which a gas concentration of impurities is controlled during film forming. CONSTITUTION:Glow discharge for forming a film is generated by using a high frequency (preferably 60 to 300MHz) higher than 13.56MHz in an atmosphere having <=100ppb of gas concentration of impurities except hydrogen in a film-forming space during film formation and a polycrystalline silicon thin film is formed at a film forming speed of >=2nm/second. This polycrystalline silicon thin film has >=80% orientation of (110) plane formed on a substrate and a pillar-shaped structure. The unevenness of the surface of the polycrystalline silicon thin film is <=25nm P-V value and diameters of crystal particles are 0.01-1mum. Preferably the pressure of the film forming space is 1-15mTorr and the substrate temperature is 200-700 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は多結晶シリコン薄膜及び
その製造方法に関し、更に詳しくは、とくに液晶表示装
置などで好適に使用される薄膜トランジスタ用の半導体
や複写機の感光ドラム用の半導体、又は光起電力素子用
の半導体として好適に使用し得る多結晶シリコン薄膜及
びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polycrystalline silicon thin film and a method for manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor for a thin film transistor which is preferably used in a liquid crystal display device or a semiconductor for a photosensitive drum of a copying machine, or The present invention relates to a polycrystalline silicon thin film that can be suitably used as a semiconductor for a photovoltaic element and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】多結晶シリコン薄膜は微細な結晶の集合
体を称している。たとえば数10nm〜数10μmの長
さを有するシリコン結晶の集合体をいう。このような多
結晶シリコンは多くの方法で得ることができるが、その
代表的な方法としては、熱CVD法、プラズマCVD
法、プラズマCVD法とアニール法を組合せた方法が知
られている。
2. Description of the Related Art A polycrystalline silicon thin film refers to an aggregate of fine crystals. For example, it refers to an aggregate of silicon crystals having a length of several tens nm to several tens of μm. Such polycrystalline silicon can be obtained by many methods. Typical examples thereof include thermal CVD method and plasma CVD method.
Method, a method combining a plasma CVD method and an annealing method is known.

【0003】熱CVD法は、原料ガス、たとえばシラン
(SiH4 )ガスやジシラン(Si26 )ガスの熱分
解による薄膜形成法が知られている。この方法は、単結
晶シリコン以外のガラス基板やグラファイト基板を加熱
し、この加熱した基板に原料ガスを供給して原料ガスの
熱分解を生ぜせしめ、該基板上に多結晶シリコン薄膜を
形成する。しかしながら、原料ガスを熱分解する必要か
ら成膜温度は650℃〜1000℃と高温にする必要が
あり、使用できる基板も耐熱性に富む石英ガラスのよう
な高価な基板が要求される。
As the thermal CVD method, a thin film forming method is known in which a source gas such as a silane (SiH 4 ) gas or a disilane (Si 2 H 6 ) gas is thermally decomposed. In this method, a glass substrate or a graphite substrate other than single crystal silicon is heated, and a raw material gas is supplied to the heated substrate to cause thermal decomposition of the raw material gas to form a polycrystalline silicon thin film on the substrate. However, the film forming temperature needs to be as high as 650 ° C. to 1000 ° C. because the raw material gas needs to be thermally decomposed, and an expensive substrate such as quartz glass having high heat resistance is required as a usable substrate.

【0004】また、高温での成膜は、基板と多結晶シリ
コン薄膜との間の熱膨張率の差によるストレスを生じさ
せ、反りや剥れの原因となる場合があった。
Further, film formation at a high temperature may cause stress due to a difference in coefficient of thermal expansion between the substrate and the polycrystalline silicon thin film, which may cause warpage or peeling.

【0005】更に、熱CVD法によって形成された多結
晶シリコン薄膜の表面は数100nm程度の凹凸を有す
ることが多い。熱CVD法による製造は製造装置の構成
が簡単で制御も容易であるが、使用用途や所望の特性を
得るためには改善すべき点を有している。
Further, the surface of the polycrystalline silicon thin film formed by the thermal CVD method often has irregularities of about several hundred nm. The manufacturing by the thermal CVD method has a simple structure of the manufacturing apparatus and is easy to control, but has some points to be improved in order to obtain the intended use and the desired characteristics.

【0006】これらの問題を解決するための方法の1つ
として、プラズマCVD法とアニール法を組合せた方法
が知られている(NIKKEI MICRODEVIC
ES1991年6月号 P40)。
As one of the methods for solving these problems, a method combining a plasma CVD method and an annealing method is known (NIKKEI MICRODEVIC).
ES June 1991 P40).

【0007】この方法はSiH4 ガス又はSi26
スなどの原料ガスの減圧下におけるグロー放電による分
解を利用した方法であり、400℃〜500℃程度に加
熱された基板上に水素を含有するアモルファスシリコン
を形成した後、水素または窒素雰囲気中で600℃程度
のアニールを行い多結晶シリコンを得る方法である。
This method utilizes decomposition of a raw material gas such as SiH 4 gas or Si 2 H 6 gas by glow discharge under reduced pressure, and contains hydrogen on a substrate heated to about 400 ° C. to 500 ° C. After the amorphous silicon is formed, it is annealed at about 600 ° C. in a hydrogen or nitrogen atmosphere to obtain polycrystalline silicon.

【0008】この方法は、良質の多結晶シリコン薄膜が
再現性良く得られ、また基板温度も熱CVD法に較べて
低温化できるので広く利用されている。
This method is widely used because a high quality polycrystalline silicon thin film can be obtained with good reproducibility and the substrate temperature can be lowered as compared with the thermal CVD method.

【0009】しかしながら、この方法は製造工程が複雑
で総合的なコストがかかるので成膜工程のみで実質的な
後処理工程の不要な良質な多結晶シリコン薄膜の製造方
法が要望されている。
However, since this method requires complicated manufacturing steps and a high total cost, there is a demand for a method of manufacturing a high quality polycrystalline silicon thin film which does not require a substantial post-treatment step only in the film forming step.

【0010】このような要望に対して、SiH4 ガスま
たはSi26 ガスの原料ガスに更にSiF4 ガス又は
2 ガスを原料として使用し、これらの混合ガスのプラ
ズマ分解・反応を用いて成膜するプラズマCVD法によ
る技術がある(特開平4−137724号)。
In response to such a demand, SiH 4 gas or Si 2 H 6 gas is further used as a raw material gas, and SiF 4 gas or F 2 gas is used as a raw material, and plasma decomposition / reaction of a mixed gas thereof is used. There is a technique using a plasma CVD method for forming a film (Japanese Patent Laid-Open No. 4-137724).

【0011】つまり、上記した混合ガスをプラズマ放電
によりシリコンやフッ素を含むガスを反応・分解し、基
板上でシリコン薄膜の堆積とフッ素によるシリコン薄膜
のエッチングを同時に生じせしめ、良質な多結晶シリコ
ン薄膜を形成する。
In other words, a gas containing silicon or fluorine is reacted and decomposed by plasma discharge of the above mixed gas to cause deposition of a silicon thin film on a substrate and etching of the silicon thin film with fluorine at the same time, and a high-quality polycrystalline silicon thin film is obtained. To form.

【0012】尚、多結晶シリコン薄膜を得る方法として
この他にも超高真空排気した成膜室内に高純度アルゴン
ガスを導入し、100MHz程度の高周波電力でプラズ
マ放電させシリコンターゲットをスパッタし400℃以
上に加熱された基板上に多結晶シリコン薄膜を形成する
スパッタリング法(第39回応用物理学関係連合講演会
1992年春季講演予稿集p413)などもある。
As another method for obtaining a polycrystalline silicon thin film, a high-purity argon gas is introduced into a deposition chamber evacuated to an ultrahigh vacuum, plasma discharge is performed with a high frequency power of about 100 MHz, and a silicon target is sputtered to 400 ° C. There is also a sputtering method for forming a polycrystalline silicon thin film on a substrate heated as described above (Presentation of Spring Lecture 1992 Spring Conference 1992, 39th Joint Lecture on Applied Physics).

【0013】[0013]

【発明が解決しようとしている課題】以上のように多結
晶シリコン薄膜は、熱CVD法によるものでは650℃
〜100℃、プラズマCVD+アニール法によるもので
あっても600℃の高温プロセスを経る事が必要となっ
ている。この為、基板は石英や高融点金属といった非常
に高価な材料を用いる必要がある。また、高温プロセス
を経るため薄膜が熱ストレスを受け基板が反ってしまっ
たり、基板からの不純物などが膜中に拡散してしまい電
気特性を劣化させてしまうといった問題点を持ってい
た。
As described above, the polycrystalline silicon thin film formed by the thermal CVD method has a temperature of 650 ° C.
It is necessary to go through a high temperature process of up to 600 ° C. even at a temperature of up to 100 ° C. and a plasma CVD + annealing method. Therefore, it is necessary to use a very expensive material such as quartz or refractory metal for the substrate. In addition, since the thin film undergoes a high temperature process, the thin film is subjected to thermal stress and the substrate is warped, and impurities and the like from the substrate are diffused into the film to deteriorate electrical characteristics.

【0014】更に、プラズマCVD+アニール法では成
膜工程+アニール工程というように少なくとも2工程を
経る必要があり成膜コストを上昇させ、また、成膜工程
が複雑化するため歩留まりを下げてしまうといった問題
点も持っていた。
Further, in the plasma CVD + annealing method, it is necessary to perform at least two steps such as a film forming step + annealing step, so that the film forming cost is increased, and the film forming step is complicated, so that the yield is lowered. I also had problems.

【0015】又、前記のプラズマCVD法では1工程で
多結晶シリコン薄膜を得る事ができる事・成膜温度が3
00℃程度である事などの特徴があり有効な手段である
が、成膜速度が0.03nm/秒と非常に小さく、工業
的な総合的コストが高くなりより低コストの要望を必ず
しも満足するとはいえない。
In the plasma CVD method, it is possible to obtain a polycrystalline silicon thin film in one step. The film forming temperature is 3
Although it is an effective means because it has characteristics such as about 00 ° C., the film forming rate is very small at 0.03 nm / sec, and the industrial total cost becomes high, so that the demand for lower cost is not always satisfied. I can't say.

【0016】また、前記スパッタリング法では基板温度
を400℃以上にする必要があり、先の熱CVD法など
と同様な問題点を充分に解決するとはいえない。
Further, the sputtering method requires the substrate temperature to be 400 ° C. or higher, and it cannot be said that the same problems as in the above-mentioned thermal CVD method can be sufficiently solved.

【0017】本発明は上記したような問題点に鑑みて成
されたものであり、より低温のプロセスで電気的特性な
どの優れた良質な多結晶シリコン薄膜及びその製造方法
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a high-quality polycrystalline silicon thin film having excellent electrical characteristics and the like in a lower temperature process, and a manufacturing method thereof. And

【0018】また、本発明は再現性良く、より簡単な工
程で良質な多結晶シリコン薄膜を製造する方法を提供す
ることを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a method for producing a high-quality polycrystalline silicon thin film with good reproducibility and simpler steps.

【0019】加えて本発明は、より安価な基板上に形成
でき、総合的な製造コストを一層低下させ得る多結晶シ
リコン薄膜を提供することを目的とする。
In addition, an object of the present invention is to provide a polycrystalline silicon thin film which can be formed on a cheaper substrate and which can further reduce the total manufacturing cost.

【0020】更には、基板やその他の材料の不要な不純
物の拡散がなく、高性能な半導体装置を作製することが
できる優れた半導体特性を有する多結晶シリコン薄膜を
提供することを目的とする。
Further, it is an object of the present invention to provide a polycrystalline silicon thin film having excellent semiconductor characteristics, which makes it possible to manufacture a high-performance semiconductor device without unnecessary diffusion of impurities in the substrate and other materials.

【0021】上記目的を達成する本発明の多結晶シリコ
ン薄膜は、基板上に形成された(110)面の配向が8
0%以上で柱状構造を有することを特徴とする。
In the polycrystalline silicon thin film of the present invention which achieves the above object, the orientation of the (110) plane formed on the substrate is 8
It is characterized by having a columnar structure at 0% or more.

【0022】又、上記目的を達成する本発明の多結晶シ
リコン薄膜の製造方法は、成膜時の成膜空間の水素を除
く不純物ガス濃度が100ppb以下の雰囲気中で、1
3.56MHzより高い高周波を用いて成膜のためのグ
ロー放電を生起させ、2nm/秒以上の成膜速度で多結
晶シリコンをスパッタリングにより成膜することを特徴
とする。
Further, the method for producing a polycrystalline silicon thin film according to the present invention, which achieves the above object, is performed in an atmosphere in which the impurity gas concentration other than hydrogen in the film forming space during film formation is 100 ppb or less.
A feature is that a glow discharge for film formation is generated by using a high frequency higher than 3.56 MHz, and polycrystalline silicon is formed by sputtering at a film formation rate of 2 nm / sec or more.

【0023】[0023]

【実施例】本発明は、上記の低温成膜プロセスであるス
パッタ法について研究を進めた結果、少なくとも成膜中
の不純物ガス濃度を制御した環境下でプラズマ中のAr
イオンのエネルギー分布を狭帯域化したスパッタ法で成
膜速度を制御する事で300℃程度の低温でガラス基板
上に粒径60nm程度の多結晶シリコン薄膜を得る事が
でき、安価なガラス基板上に高品質の多結晶シリコンを
形成できる事を見出したことに基づいている。
The present invention has conducted research on the sputtering method which is the above-mentioned low temperature film forming process. As a result, Ar in the plasma is controlled under an environment in which at least the impurity gas concentration during the film formation is controlled.
By controlling the film formation rate by a sputtering method that narrows the energy distribution of ions, it is possible to obtain a polycrystalline silicon thin film with a grain size of about 60 nm on a glass substrate at a low temperature of about 300 ° C. It is based on the finding that it is possible to form high quality polycrystalline silicon.

【0024】本発明の多結晶シリコン薄膜は、任意の基
板上のスパッタ法により形成され、(110)面の配向
率が80%以上で柱状構造を有する事、また、更に好ま
しくは表面の凹凸(P−V値:凹部から凸部までの高
さ)が25nm以下とすることである。また、結晶粒径
は0.01μm〜1μmとすることはより好ましい。こ
の場合の粒径は柱状構造を形成する粒子の基板もしくは
表面に平行な面での結晶の大きさとするのが好ましい。
The polycrystalline silicon thin film of the present invention is formed by sputtering on an arbitrary substrate and has a columnar structure with an orientation ratio of (110) plane of 80% or more, and more preferably a surface irregularity ( The PV value: the height from the concave portion to the convex portion is 25 nm or less. Further, it is more preferable that the crystal grain size is 0.01 μm to 1 μm. In this case, it is preferable that the grain size is the size of the crystal in the plane parallel to the substrate or the surface of the grain forming the columnar structure.

【0025】以下に本発明の多結晶シリコン薄膜につい
て詳述する。
The polycrystalline silicon thin film of the present invention will be described in detail below.

【0026】本発明の多結晶シリコン薄膜を得るに当た
っては、ガラス、セラミック、金属など任意の基板を使
用し、この基板上にスパッタ法によって多結晶シリコン
薄膜を形成する。単結晶シリコンを基板として用いた場
合には、スパッタ法の条件を選択する事により多結晶シ
リコン薄膜及びエピタキシャル膜のどちらでも得られ
る。
In obtaining the polycrystalline silicon thin film of the present invention, an arbitrary substrate such as glass, ceramic or metal is used, and the polycrystalline silicon thin film is formed on this substrate by the sputtering method. When single crystal silicon is used as the substrate, either a polycrystalline silicon thin film or an epitaxial film can be obtained by selecting the conditions of the sputtering method.

【0027】本発明の多結晶シリコン薄膜を成膜するに
あたっては、 1.成膜雰囲気からH2 O・CHX ・N2 ・COX 等の
不純物を除外あるいはできる限り除外する事 2.スパッタリング時のプラズマ放電中にターゲット電
極及び被成膜基板に入射する正イオンのエネルギー分布
が狭い事 3.被成膜基板に入射する正イオンのエネルギーが小さ
い事 4.成膜速度が2nm/秒以上である事 以上の4つの条件が重要であると考えている。
In forming the polycrystalline silicon thin film of the present invention, 1. 1. Exclude impurities such as H 2 O, CH x , N 2, and CO x from the film forming atmosphere, or exclude them as much as possible. 2. The energy distribution of positive ions incident on the target electrode and the film formation substrate during plasma discharge during sputtering is narrow. 3. The energy of positive ions incident on the film formation substrate is small. It is considered that the above four conditions are important, that the film formation rate is 2 nm / sec or more.

【0028】多結晶シリコンを成膜する為に使用するガ
スとしては、通常アルゴンガスを用いるがアルゴンガス
以外ではヘリウムガス・ネオンガス・クリプトンガス・
キセノンガスを用いても良い。但し、ヘリウムガス及び
ネオンガスを使用する場合、原子の質量が小さいためス
パッタレートが減少し成膜速度の低下を招く可能性があ
る。クリプトンガスまたはキセノンガスを用いた場合ス
パッタレートの減少は起こらないがガスが高価なために
成膜コストの上昇を招く可能性がある。
Argon gas is usually used as a gas used for forming polycrystalline silicon, but other than argon gas, helium gas, neon gas, krypton gas,
Xenon gas may be used. However, when helium gas and neon gas are used, the atomic mass is small, so the sputter rate may decrease and the film forming rate may decrease. When the krypton gas or the xenon gas is used, the sputter rate does not decrease, but the gas is expensive, which may increase the film forming cost.

【0029】従って、使用するガスは総合的なコストや
入手のし易さなどから適宜選択されることが望ましい。
成膜室内の残留ガス(H2 O・CHX ・N2 ・COX
は放電用のアルゴンガス中の不純物ガスとともに成膜中
に被成膜基板表面を汚染させシリコンの結晶成長を阻害
するためこれを極力除外する事が必要であり、特に成膜
室内の残留ガスの各ガス分圧を1×10-10 torr以
下にし、同様に放電用のアルゴンガス雰囲気中の不純物
ガス濃度も100ppb以下にする事が望ましい。
Therefore, it is desirable that the gas to be used is appropriately selected in view of the total cost and availability.
Residual gas (H 2 O ・ CH X・ N 2・ CO X ) in the film forming chamber
Must be excluded as much as possible because it contaminates the film formation substrate surface during film formation with the impurity gas in the argon gas for discharge and inhibits the crystal growth of silicon. It is desirable that the partial pressure of each gas is set to 1 × 10 -10 torr or less, and similarly, the concentration of the impurity gas in the argon gas atmosphere for discharge is also set to 100 ppb or less.

【0030】成膜チャンバー内に導入したアルゴンガス
をプラズマ化する電力の周波数は被成膜基板に入射する
正イオンのエネルギー分布に関係するため13.56M
Hzより大きい周波数が良く、より好適には60MHz
〜300MHzである。電力密度と直流電位は成膜速度
に影響するだけでなく多結晶シリコン薄膜の結晶性にも
影響するため電力密度は好ましくは0.1W/cm2
10W/cm2 、より好ましくは5W/cm2 〜10W
/cm2 、ターゲット電極には好ましくは−50V〜−
800V、より好ましくは−100V〜−500Vの直
流電位を印加する事によりターゲットのスパッタリング
を行い、好ましくは200℃〜700℃、より好ましく
は250℃〜600℃の間の一定温度に保持した被成膜
基板にスパッタ成膜を行う。基板温度は低温ほど好まし
いが、250℃より低くなると結晶粒径が小さくなりす
ぎアモルファスと大差無くなってしまい、また600℃
より高くなると結晶性の向上が余り無いうえ低温成膜の
利点が無くなってしまう。
Since the frequency of the electric power for converting the argon gas introduced into the film forming chamber into plasma is related to the energy distribution of the positive ions incident on the film formation substrate, 13.56M.
A frequency higher than Hz is good, and more preferably 60 MHz
~ 300 MHz. The power density and the DC potential not only affect the film formation rate but also the crystallinity of the polycrystalline silicon thin film, so the power density is preferably 0.1 W / cm 2 to
10W / cm 2, more preferably 5W / cm 2 ~10W
/ Cm 2, the target electrode is preferably -50V~-
The target is sputtered by applying a direct current potential of 800V, more preferably -100V to -500V, and the target is kept at a constant temperature of preferably 200 ° C to 700 ° C, more preferably 250 ° C to 600 ° C. Sputter film formation is performed on the film substrate. The substrate temperature is preferably as low as possible, but if it is lower than 250 ° C, the crystal grain size becomes too small and there is not much difference from that of amorphous.
If it is higher, the crystallinity is not improved so much and the advantage of low temperature film formation is lost.

【0031】成膜中の圧力は、被成膜基板上に入射する
正イオンのエネルギー量に関係するので、好ましくは
0.001torr〜0.05torrとする事が必要
であり、特に0.001torr〜0.015torr
とする事が望ましい。
Since the pressure during film formation is related to the energy amount of the positive ions incident on the substrate on which the film is to be formed, it is preferably 0.001 torr to 0.05 torr, and particularly 0.001 torr to. 0.015 torr
Is desirable.

【0032】以上の条件により、真性の多結晶シリコン
薄膜を作成する事ができるだけでなく、周期律表中の第
III族及び第V族のドーパントを添加したターゲット
材をスパッタする事によりp型及びn型の多結晶シリコ
ン膜を得る事ができる。
Under the above conditions, not only an intrinsic polycrystalline silicon thin film can be formed, but also a target material doped with Group III and Group V dopants in the periodic table can be sputtered to obtain p-type and It is possible to obtain an n-type polycrystalline silicon film.

【0033】以下、実施例に従って本発明を更に詳述す
るが、本発明はこれによって限定されるものではなく、
必要に応じて適宜変形などが可能であることは云うまで
もない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.
It goes without saying that appropriate modifications can be made as necessary.

【0034】実施例1 図1に模式的に示すスパッタ装置による本発明の多結晶
シリコン薄膜の製造方法を説明する。
Example 1 A method for producing a polycrystalline silicon thin film according to the present invention by a sputtering apparatus schematically shown in FIG. 1 will be described.

【0035】図1において、1はターゲット2を配置す
るためのターゲット電極、4は被成膜基板3を配置する
ための被成膜基板ホルダー、5はヒーター、6はローパ
スフィルター、7は直流電源、8は高周波電源、9はガ
ス流量調整弁、10は排気系コンダクタンス調整弁、1
1は排気系、12は成膜室、13はガスボンベ(不図
示)である。
In FIG. 1, 1 is a target electrode for arranging the target 2, 4 is a film formation substrate holder for arranging the film formation substrate 3, 5 is a heater, 6 is a low-pass filter, and 7 is a DC power supply. , 8 is a high frequency power supply, 9 is a gas flow rate adjusting valve, 10 is an exhaust system conductance adjusting valve, 1
Reference numeral 1 is an exhaust system, 12 is a film forming chamber, and 13 is a gas cylinder (not shown).

【0036】図1において、不図示のガスボンベ13に
はプラズマ放電用のガスが充填されており、このガスボ
ンベ13からのアルゴンガスなどのプラズマ放電用ガス
はガス流量調整弁9を介して成膜室12内に供給され
る。
In FIG. 1, a gas cylinder 13 (not shown) is filled with a gas for plasma discharge, and the gas for plasma discharge such as argon gas from this gas cylinder 13 is passed through a gas flow rate adjusting valve 9 to form a film forming chamber. 12 are supplied.

【0037】一方、成膜室12は不図示の真空ポンプ
(メカニカルブースターポンプ、ロータリーポンプ、油
拡散ポンプ、ターボ分子ポンプなど)を有する排気系1
1に排気系コンダクタンス調整弁10を介して接続され
ている。
On the other hand, the film forming chamber 12 has an exhaust system 1 having a vacuum pump (not shown) (mechanical booster pump, rotary pump, oil diffusion pump, turbo molecular pump, etc.).
1 is connected via an exhaust system conductance adjusting valve 10.

【0038】ターゲット電極にはVHF波帯、又はRF
波帯の周波数を有する高周波電源8とVHF波帯やRF
波帯の高周波成分を取除くためのローパスフィルター6
を介した直流電源7が接続される。
The target electrode has a VHF wave band or RF
High-frequency power source 8 having a frequency in the wave band and VHF wave band or RF
Low-pass filter 6 for removing high frequency components in the wave band
The DC power supply 7 is connected via.

【0039】以下、本実施例をより具体的に説明する。Hereinafter, this embodiment will be described more specifically.

【0040】図中11に接続される排気系を通して成膜
室12内を1×10-10 torr以下に排気した後、不
純物濃度5ppbのアルゴンガスを図中9に示した流量
調整弁により100sccmを供給し成膜室内の圧力を
4mTorrにした。次いでこのアルゴンガスを図中8
に示した105MHzの高周波電源を用いて、電力を図
中1に示したターゲット電極に電力を供給し電力密度
6.4W/cm2 で放電させ、更に図中6に示したロー
パスフィルターを介し図中7に示した直流電源の負極よ
りターゲット電極に−400V印加して図中2に示した
ターゲット(p型0.01Ωcm)をスパッタし、図中
4に示した被成膜基板ホルダー(サセプタホルダー)4
上に置いた図中3に示した被成膜基板上に成膜した。
After the film formation chamber 12 was evacuated to 1 × 10 -10 torr or less through an exhaust system connected to 11 in the figure, argon gas having an impurity concentration of 5 ppb was adjusted to 100 sccm by a flow rate control valve shown in 9 in the figure. The pressure in the film formation chamber was 4 mTorr. This argon gas is then
Power is supplied to the target electrode shown in 1 in the figure by using the high frequency power supply of 105 MHz shown in FIG. 3 to discharge at a power density of 6.4 W / cm 2 , and further through the low pass filter shown in 6 in the figure. The target (p-type 0.01 Ωcm) shown in 2 in the figure is sputtered by applying -400 V to the target electrode from the negative electrode of the DC power supply shown in 7), and the film formation substrate holder (susceptor holder) 4 shown in the figure ) 4
A film was formed on the film formation substrate indicated by 3 in the figure placed above.

【0041】成膜中、図中5に示したヒーターによりサ
セプタホルダー4を介して被成膜基板3を300℃に加
熱した。
During film formation, the film formation substrate 3 was heated to 300 ° C. via the susceptor holder 4 by the heater shown in FIG.

【0042】得られたシリコン薄膜をX線回折により結
晶性を調べた。図2(A)に測定チャートを示す。AS
TMカード(標準試料)に基づく配向の無い多結晶シリ
コンのX線回折チャートを図2(B)に示す。これより
配向の無い多結晶シリコンの回折強度の比は、図2
(B)に示すように、(111):(220):(31
1):(400)=100:55:30:5である。
The crystallinity of the obtained silicon thin film was examined by X-ray diffraction. A measurement chart is shown in FIG. AS
An X-ray diffraction chart of unaligned polycrystalline silicon based on the TM card (standard sample) is shown in FIG. The diffraction intensity ratio of unoriented polycrystalline silicon is shown in FIG.
As shown in (B), (111) :( 220) :( 31
1) :( 400) = 100: 55: 30: 5.

【0043】本発明により得られた多結晶シリコン薄膜
のX線回折強度の比は、(111):(220):(3
11):(400)=120:20950:145:0
となり、標準値と測定値の比より配向性を求めると、
(111):0.3%、(220):98%、(31
1):1.3%、(400):0%、となる。(22
0)は(110)と同等であり、本発明の多結晶シリコ
ン薄膜は(110)面の配向が非常に強い事が判る。
The X-ray diffraction intensity ratio of the polycrystalline silicon thin film obtained by the present invention is (111) :( 220) :( 3
11) :( 400) = 120: 20950: 145: 0
Then, when the orientation is calculated from the ratio of the standard value and the measured value,
(111): 0.3%, (220): 98%, (31
1): 1.3%, (400): 0%. (22
0) is equivalent to (110), and it can be seen that the orientation of the (110) plane is very strong in the polycrystalline silicon thin film of the present invention.

【0044】図3に透過型電子顕微鏡(TEM)による
断面TEM写真からの模式的断面図を示す。これにより
成膜基板界面付近はアモルファス状態であり途中から結
晶化が始まりシリコン薄膜表面付近ではほぼ完全に結晶
化している。また、ほぼ完全に結晶化しているにもかか
わらず表面性はP−V値が約20nmと非常に平滑であ
る事が判る。また、この薄膜の電気抵抗率を測定したと
ころ0.5Ωcmであった。
FIG. 3 shows a schematic sectional view from a TEM photograph of a section by a transmission electron microscope (TEM). As a result, the vicinity of the interface of the film-forming substrate is in an amorphous state, and crystallization starts halfway and almost completely crystallizes near the surface of the silicon thin film. Further, it can be seen that the surface property is very smooth with a P-V value of about 20 nm, although it is almost completely crystallized. The electrical resistivity of this thin film was measured and found to be 0.5 Ωcm.

【0045】実施例2 成膜雰囲気の不純物ガス依存性を評価する為にプラズマ
放電用Arガスの純度を変えることで成膜雰囲気の不純
物ガス量を変化させシリコン薄膜を堆積した。Arガス
純度以外の成膜条件は以下に示す。
Example 2 In order to evaluate the dependency of the film forming atmosphere on the impurity gas, the purity of Ar gas for plasma discharge was changed to change the amount of the impurity gas in the film forming atmosphere to deposit a silicon thin film. The film forming conditions other than the Ar gas purity are shown below.

【0046】成膜圧力 …4mtorr 成膜温度 …300℃ 高周波電力密度 …6W/cm2 高周波電力周波数 …105MHz ターゲット電極電位…−400V ターゲット特性 …p型、0.01ΩcmFilm forming pressure: 4 mtorr Film forming temperature: 300 ° C. High frequency power density: 6 W / cm 2 High frequency power frequency: 105 MHz Target electrode potential: -400 V Target characteristic: P type, 0.01 Ωcm

【0047】得られたシリコン薄膜の電気抵抗率を測定
し表1に結果を示す。この結果より、成膜雰囲気の不純
物濃度が100ppb以下の時に電気抵抗率が安定する
事から多結晶シリコン薄膜の結晶性も安定した物になる
事が予想される。また、X線回折による評価では不純物
濃度25ppb〜200ppbの間で結晶性の差は見い
だせなかった。
The electrical resistivity of the obtained silicon thin film was measured and the results are shown in Table 1. From this result, it is expected that when the impurity concentration of the film forming atmosphere is 100 ppb or less, the electrical resistivity becomes stable, and the crystallinity of the polycrystalline silicon thin film becomes stable. In addition, in the evaluation by X-ray diffraction, no difference in crystallinity was found between the impurity concentrations of 25 ppb to 200 ppb.

【0048】[0048]

【表1】 [Table 1]

【0049】実施例3 成膜時の圧力依存性を評価する為にプラズマ放電用Ar
ガス流量を変える事で成膜時の圧力を変化させシリコン
薄膜を堆積した。成膜条件は以下に示す。
Example 3 Ar for plasma discharge was used to evaluate the pressure dependence during film formation.
The pressure during film formation was changed by changing the gas flow rate to deposit a silicon thin film. The film forming conditions are shown below.

【0050】成膜温度 …300℃ 高周波電力密度 …6.4W/cm2 高周波電力周波数 …105MHz ターゲット電極電位…−400V ターゲット特性 …p型、0.01ΩcmFilm forming temperature: 300 ° C. High frequency power density: 6.4 W / cm 2 High frequency power frequency: 105 MHz Target electrode potential: -400 V Target characteristic: p type, 0.01 Ωcm

【0051】得られたシリコン薄膜の結晶性をX線回折
により評価し電気特性を抵抗率測定により評価した。図
4にX線回折チャートを示した。図4(A)は成膜圧力
4mTorr、図4(B)は成膜圧力8mTorr、図
4(C)は成膜圧力20mTorrのものである。成膜
圧力が4mTorrの時(220)ピークが最も高くな
り抵抗率も最も小さい。8mTorrでは4mTorr
の時より(220)ピークが低くなり抵抗率が増加す
る。成膜圧力20mTorrの時はアモルファス状態に
なる。各成膜圧力による結晶の配向性及び電気抵抗率を
表2に示す。
The crystallinity of the obtained silicon thin film was evaluated by X-ray diffraction, and the electrical characteristics were evaluated by resistivity measurement. The X-ray diffraction chart is shown in FIG. 4A shows a film forming pressure of 4 mTorr, FIG. 4B shows a film forming pressure of 8 mTorr, and FIG. 4C shows a film forming pressure of 20 mTorr. When the film forming pressure is 4 mTorr, the (220) peak is the highest and the resistivity is also the lowest. 4mTorr for 8mTorr
The (220) peak becomes lower and the resistivity increases than in the case of. When the film forming pressure is 20 mTorr, the film is in an amorphous state. Table 2 shows the crystal orientation and electric resistivity depending on the film forming pressure.

【0052】この結果より成膜圧力が低圧である方が膜
質の向上が期待される。但し、圧力が1mTorrより
低く成るとプラズマ放電の発生及び維持が困難になりそ
れ以上の低圧化は現実的ではなくなる。
From these results, it is expected that the film quality will be improved when the film forming pressure is low. However, when the pressure is lower than 1 mTorr, it becomes difficult to generate and maintain the plasma discharge, and further lowering the pressure becomes unrealistic.

【0053】[0053]

【表2】 [Table 2]

【0054】実施例4 成膜中の成膜表面へのイオン照射ダメージを評価する為
にサセプタ電極に負電位を印加して、成膜表面に異なる
エネルギーを持つイオン照射を行いながらシリコン薄膜
を堆積した。イオン照射は成膜基板に140MHzの交
流電力を印加しプラズマに対し成膜基板に負の自己バイ
アス電位を付加する事で行った。成膜条件は以下に示
す。
Example 4 In order to evaluate the ion irradiation damage to the film formation surface during film formation, a negative potential was applied to the susceptor electrode to deposit a silicon thin film while irradiating the film formation surface with ions having different energies. did. Ion irradiation was performed by applying AC power of 140 MHz to the film formation substrate and applying a negative self-bias potential to the film formation substrate with respect to plasma. The film forming conditions are shown below.

【0055】成膜圧力 …8mTorr 成膜温度 …500℃ 高周波電力密度 …3.8W/cm2 高周波電力周波数 …105MHz ターゲット電極電位…−400V ターゲット特性 …p型、0.01ΩcmFilm forming pressure: 8 mTorr Film forming temperature: 500 ° C. High frequency power density: 3.8 W / cm 2 High frequency power frequency: 105 MHz Target electrode potential: -400 V Target characteristic: P type, 0.01 Ωcm

【0056】得られたシリコン薄膜の結晶性をX線回折
により評価し、図5にX線回折チャートを示す。図5
(A)成膜基板をフローティング状態にしたもので+1
5V、図5(B)は成膜基板を−24Vにしたもの、図
5(C)は成膜基板を−60Vにしたものである。図よ
り成膜基板の電位が負電位になるに従い(220)以外
のピークが高くなり結晶の配向性が無くなる。また20
度付近のアモルファス層のブロードなピークが高くなり
結晶性の劣化も起きている。この結果より成膜表面へ照
射されるイオンのエネルギーは小さい方がシリコン薄膜
作成に良い事が判る。
The crystallinity of the obtained silicon thin film was evaluated by X-ray diffraction, and an X-ray diffraction chart is shown in FIG. Figure 5
(A) +1 with the film deposition substrate in a floating state
5V, FIG. 5B shows the film-forming substrate set to −24V, and FIG. 5C shows the film-forming substrate set to −60V. As shown in the figure, as the potential of the film formation substrate becomes negative, the peaks other than (220) increase and the crystal orientation disappears. Again 20
The broad peak of the amorphous layer near the temperature rises and the crystallinity deteriorates. From this result, it is understood that the smaller the energy of the ions irradiated on the film-forming surface, the better for the silicon thin film formation.

【0057】しかし、ガラス等絶縁物基板上にシリコン
薄膜を堆積する場合、成膜基板にはフローティング電位
以上の正電位を印加する事は物理的に不可能なためプラ
ズマの電子温度を小さくし、プラズマ電位とフローティ
ング電位との差を小さくする事で成膜基板へのイオン照
射エネルギーを小さくする事が必要となる。
However, when a silicon thin film is deposited on an insulating substrate such as glass, it is physically impossible to apply a positive potential higher than the floating potential to the film forming substrate, so that the electron temperature of plasma is reduced, It is necessary to reduce the ion irradiation energy to the film formation substrate by reducing the difference between the plasma potential and the floating potential.

【0058】プラズマ生成に用いる電力の周波数の違い
が成膜表面に照射されるイオンのエネルギー及び照射量
にどの様に影響するかを測定し図6に示した。図6より
プラズマ生成に用いる電力の周波数を高くすると成膜表
面に照射されるイオンのエネルギーが小さくなる事が判
った。しかし、周波数が100MHz以上になると高周
波数化の効果が小さくなる上、周波数がある程度以上に
なると図1の装置構成では伝送ロスの増加により、ター
ゲット電極に大電力を供給する事が難しくなる。この
為、実用的には60MHz〜300MHzでプラズマを
生成する事が望ましい。
It was measured how the difference in the frequency of the electric power used for plasma generation affects the energy and irradiation amount of the ions irradiated on the film-forming surface, and the results are shown in FIG. From FIG. 6, it was found that when the frequency of the electric power used for plasma generation was increased, the energy of the ions irradiated on the film formation surface was decreased. However, when the frequency is 100 MHz or higher, the effect of increasing the frequency is reduced, and when the frequency is higher than a certain level, it becomes difficult to supply a large amount of power to the target electrode due to an increase in transmission loss in the device configuration of FIG. Therefore, it is practically desirable to generate plasma at 60 MHz to 300 MHz.

【0059】実施例5 高周波電力及びターゲット電極に印加する直流電位を変
え成膜速度を変化させてシリコン薄膜を堆積した。その
他成膜条件を以下に示す。
Example 5 A silicon thin film was deposited by changing the high-frequency power and the DC potential applied to the target electrode to change the film formation rate. Other film forming conditions are shown below.

【0060】成膜圧力 …8mTorr 成膜温度 …300℃ 高周波電力周波数 …105MHz ターゲット特性 …p型、0.01ΩcmFilm forming pressure: 8 mTorr Film forming temperature: 300 ° C. High frequency power frequency: 105 MHz Target characteristic: P type, 0.01 Ωcm

【0061】得られたシリコン薄膜の成膜速度及び電気
抵抗率変化を表3に示す。表中上段が成膜速度(nm/
秒)、下段が電気抵抗率(Ωcm)である。この結果よ
り成膜速度が大きい方が電気抵抗率が小さく膜質の良い
シリコン薄膜を得られる事が判る。しかし、電気抵抗率
に成膜速度依存性が存在する事は認められるが高周波電
力やターゲット電極の直流電位とはあまり相関が見られ
ない。
Table 3 shows the film forming rate and the change in electric resistivity of the obtained silicon thin film. The upper part of the table shows the film formation rate (nm /
Second) and the lower part is the electrical resistivity (Ωcm). From this result, it can be seen that the higher the film formation rate, the smaller the electric resistivity and the better the film quality can be obtained. However, although it is recognized that the electrical resistivity has a dependency on the deposition rate, it does not show much correlation with the high frequency power and the DC potential of the target electrode.

【0062】また、成膜速度変化に対する結晶性変化を
X線回折により評価した。X線回折チャートを図7に示
す。図7(A)は成膜速度1.5nm/秒、図7(B)
は成膜速度2nm/秒、図7(C)は成膜速度2.4n
m/秒で堆積した物である。図7より成膜速度2.4n
m/秒で堆積した物が最も結晶性が良く、成膜速度1.
5nm/秒で堆積した物が最も結晶性が悪い事から成膜
速度の増加に従い多結晶シリコン薄膜の結晶性が良くな
る事が判った。
Further, the change in crystallinity with respect to the change in film formation rate was evaluated by X-ray diffraction. The X-ray diffraction chart is shown in FIG. FIG. 7A shows a film forming rate of 1.5 nm / sec, and FIG.
Shows a film forming rate of 2 nm / sec, and FIG. 7C shows a film forming rate of 2.4 n.
It is a substance deposited at m / sec. From FIG. 7, the film formation rate is 2.4n
The material deposited at m / sec has the best crystallinity, and the film formation rate is 1.
It was found that the crystallinity of the polycrystalline silicon thin film improved as the film formation rate increased, because the crystallinity of the material deposited at 5 nm / sec was the worst.

【0063】また、成膜速度が2nm/秒以上では電気
抵抗率の減少率が小さくなる事からこの範囲で結晶性及
び電気特性が安定化すると考えられ、成膜速度2nm/
秒以上で成膜する事が良質な多結晶シリコン薄膜作成に
必要である。
Further, when the film forming rate is 2 nm / sec or more, the decrease rate of the electrical resistivity becomes small, so it is considered that the crystallinity and the electrical characteristics are stabilized in this range, and the film forming rate is 2 nm / sec.
It is necessary to form the film in more than a second to form a high quality polycrystalline silicon thin film.

【0064】また、成膜速度と多結晶シリコン薄膜の表
面粗さの関係を表4に示す。この結果より成膜速度の増
加と共にシリコン薄膜の結晶性が良くなり、そのためシ
リコン薄膜表面が平坦になる事が判る。
Table 4 shows the relationship between the film formation rate and the surface roughness of the polycrystalline silicon thin film. From this result, it can be seen that the crystallinity of the silicon thin film is improved as the film formation rate is increased, and thus the surface of the silicon thin film becomes flat.

【0065】[0065]

【表3】 [Table 3]

【0066】[0066]

【表4】 [Table 4]

【0067】[0067]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、(11
0)配向の大きい平坦性の良い多結晶シリコン薄膜を得
る事ができ、薄膜トランジスタ等へ好適に適用する事が
でき、大画面の液晶テレビなど多方面への応用が可能と
なる。また、たとえば300℃と言った低温で作成でき
るため、被成膜基板には従来使用できなかった安価なガ
ラス板を使用できるなど多結晶シリコン薄膜を様々な材
料上に作成できる。さらに、低温で作成できるため、成
膜中に基板材料がシリコン膜中に拡散したり多層膜の場
合、膜材料同士が相互に拡散する事を防げるためより高
性能な半導体素子を作製する事ができる。
As described above, according to the present invention, (11
0) A polycrystalline silicon thin film having a large orientation and good flatness can be obtained, which can be suitably applied to thin film transistors and the like, and can be applied to various fields such as large-screen liquid crystal televisions. Further, since it can be formed at a low temperature such as 300 ° C., it is possible to form a polycrystalline silicon thin film on various materials, for example, an inexpensive glass plate that could not be used conventionally can be used as a film formation substrate. Furthermore, since it can be created at a low temperature, it is possible to fabricate a higher performance semiconductor element in order to prevent substrate materials from diffusing into each other during film formation or in the case of a multi-layer film to prevent mutual diffusion of film materials. it can.

【0068】また総合的な製造コストも低く、歩留りよ
く優れた特性の多結晶シリコン薄膜を形成できる。
Further, the total manufacturing cost is low, and a polycrystalline silicon thin film having excellent characteristics and excellent yield can be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の多結晶シリコン薄膜を得るためのスパ
ッタ成膜装置である。
FIG. 1 is a sputtering film forming apparatus for obtaining a polycrystalline silicon thin film of the present invention.

【図2】実施例1による本発明の多結晶シリコン薄膜の
X線回折チャートで、(A)は実施例1による本発明の
多結晶シリコン薄膜のX線回折チャート、(B)はAS
TMカード(標準試料)に基づく配向の無い多結晶シリ
コンのX線回折チャートである。
2 is an X-ray diffraction chart of the polycrystalline silicon thin film of the present invention according to Example 1, FIG. 2A is an X-ray diffraction chart of the polycrystalline silicon thin film of the present invention according to Example 1, and FIG.
3 is an X-ray diffraction chart of polycrystalline silicon having no orientation based on a TM card (standard sample).

【図3】実施例1による本発明の多結晶シリコン薄膜の
TEM写真からの模式的断面図である。
3 is a schematic sectional view from a TEM photograph of the polycrystalline silicon thin film of the present invention according to Example 1. FIG.

【図4】実施例3に於ける成膜時の圧力依存性を示すX
線回折チャートで、(A)は4mTorrで成膜、
(B)は8mTorrで成膜、(C)は20mTorr
で成膜した場合である。
FIG. 4 is an X diagram showing pressure dependence during film formation in Example 3.
In the line diffraction chart, (A) is a film formed at 4 mTorr,
(B) is a film at 8 mTorr, (C) is 20 mTorr
This is the case when the film is formed by.

【図5】実施例4に於ける成膜中のイオン照射依存性を
示すX線回折チャートで、(A)は被成膜基板をフロー
ティング電位(+15V)、(B)は被成膜基板に−2
4V、図(C)は被成膜基板に−60V印加した場合で
ある。
FIG. 5 is an X-ray diffraction chart showing ion irradiation dependence during film formation in Example 4, (A) shows a film formation substrate with a floating potential (+15 V), and (B) shows a film formation substrate. -2
FIG. 4C shows a case where -60V is applied to the film formation substrate.

【図6】サセプタ電極に照射するArイオンの入射量及
び入射エネルギーの放電周波数依存性を示すチャートで
ある。
FIG. 6 is a chart showing the discharge frequency dependence of the incident amount and incident energy of Ar ions with which the susceptor electrode is irradiated.

【図7】実施例5に於ける成膜速度依存性を示すX線回
折チャートで、(A)は成膜速度1.5nm/秒、
(B)は成膜速度2nm/秒、(C)は成膜速度2.4
nm/秒で堆積した場合である。
FIG. 7 is an X-ray diffraction chart showing film formation rate dependence in Example 5, (A) shows a film formation rate of 1.5 nm / sec.
(B) is a film forming rate of 2 nm / sec, (C) is a film forming rate of 2.4
This is the case of deposition at nm / sec.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ターゲット電極 2 ターゲット 3 被成膜基板 4 被成膜基板ホルダー 5 被成膜基板加熱用ヒーター 6 VHF除去用ローパスフィルター 7 ターゲット電極用直流電源 8 プラズマ発生用高周波電源 9 プラズマ放電用ガス流量調整弁 10 排気系コンダクタンス調整弁 11 真空排気系 1 Target Electrode 2 Target 3 Deposition Substrate 4 Deposition Substrate Holder 5 Deposition Substrate Heating Heater 6 VHF Removal Low Pass Filter 7 Target Electrode DC Power Supply 8 Plasma Generation High Frequency Power Supply 9 Plasma Discharge Gas Flow Control Valve 10 Exhaust system conductance adjustment valve 11 Vacuum exhaust system

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C30B 29/06 504 B 8216−4G H01L 21/205 21/285 301 L 29/786 31/04 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical display location C30B 29/06 504 B 8216-4G H01L 21/205 21/285 301 L 29/786 31/04

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された(110)面の配向
が80%以上で柱状構造を有する事を特徴とする多結晶
シリコン薄膜。
1. A polycrystalline silicon thin film having a (110) plane orientation formed on a substrate of 80% or more and having a columnar structure.
【請求項2】 前記多結晶シリコン薄膜の表面の凹凸が
P−V値で25nm以下である請求項1に記載の多結晶
シリコン薄膜。
2. The polycrystalline silicon thin film according to claim 1, wherein the surface roughness of the polycrystalline silicon thin film has a PV value of 25 nm or less.
【請求項3】 前記多結晶シリコン薄膜の結晶粒径が
0.01μm〜1μmである請求項1又は2に記載の多
結晶シリコン薄膜。
3. The polycrystalline silicon thin film according to claim 1, wherein a crystal grain size of the polycrystalline silicon thin film is 0.01 μm to 1 μm.
【請求項4】 成膜時の成膜空間の水素を除く不純物ガ
ス濃度が100ppb以下の雰囲気中で13.56MH
zより高い高周波を用いて成膜のためのグロー放電を生
起させ、2nm/秒以上の成膜速度で多結晶シリコン薄
膜をスパッタリングにより成膜することを特徴とする多
結晶シリコン薄膜の製造方法。
4. 13.56 MH in an atmosphere in which an impurity gas concentration other than hydrogen in a film formation space during film formation is 100 ppb or less
A method for producing a polycrystalline silicon thin film, which comprises causing a glow discharge for film formation by using a high frequency higher than z, and forming the polycrystalline silicon thin film by sputtering at a film formation rate of 2 nm / sec or more.
【請求項5】 前記成膜時の成膜空間の圧力が1〜15
mTorrである請求項4に記載の多結晶シリコン薄膜
の製造方法。
5. The pressure in the film formation space during the film formation is 1 to 15
The method for producing a polycrystalline silicon thin film according to claim 4, wherein the polycrystalline silicon thin film is mTorr.
【請求項6】 前記13.56MHzより高い高周波は
60〜300MHzである請求項4又は5に記載の多結
晶シリコン薄膜の製造方法。
6. The method for producing a polycrystalline silicon thin film according to claim 4, wherein the high frequency higher than 13.56 MHz is 60 to 300 MHz.
【請求項7】 前記スパッタリングに用いるターゲット
には直流電源が接続される請求項4乃至請求項6に記載
の多結晶シリコン薄膜の製造方法。
7. The method for producing a polycrystalline silicon thin film according to claim 4, wherein a DC power source is connected to the target used for the sputtering.
【請求項8】 前記ターゲットには前記直流電源の負極
側が接続される請求項7に記載の多結晶シリコン薄膜の
製造方法。
8. The method for manufacturing a polycrystalline silicon thin film according to claim 7, wherein the negative electrode side of the DC power source is connected to the target.
【請求項9】 前記スパッタリング時の電力密度は0.
1w/cm2 〜10w/cm2 である請求項4乃至請求
項8に記載の多結晶シリコン薄膜の製造方法。
9. The power density during the sputtering is 0.
1w / cm 2 ~10w / cm 2 a method for producing polycrystalline silicon thin film according to claims 4 to 8.
【請求項10】 前記成膜時の基板温度は200℃〜7
00℃である請求項4乃至請求項9に記載の多結晶シリ
コン薄膜の製造方法。
10. The substrate temperature during the film formation is 200 ° C. to 7 ° C.
It is 00 degreeC, The manufacturing method of the polycrystalline silicon thin film of Claim 4 thru | or 9.
JP10969194A 1994-05-24 1994-05-24 Polycrystalline silicon thin film and its production Withdrawn JPH07315826A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100536523B1 (en) * 1997-07-23 2006-02-28 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor thin film and semiconductor device
KR100535164B1 (en) * 1997-06-06 2006-03-23 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor Thin Films and Semiconductor Devices

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100535164B1 (en) * 1997-06-06 2006-03-23 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor Thin Films and Semiconductor Devices
KR100536523B1 (en) * 1997-07-23 2006-02-28 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor thin film and semiconductor device

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