JPH0758024A - 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

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Publication number
JPH0758024A
JPH0758024A JP19940293A JP19940293A JPH0758024A JP H0758024 A JPH0758024 A JP H0758024A JP 19940293 A JP19940293 A JP 19940293A JP 19940293 A JP19940293 A JP 19940293A JP H0758024 A JPH0758024 A JP H0758024A
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JP
Japan
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gate pulse
duty ratio
pulse
particles
frequency power
Prior art date
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Pending
Application number
JP19940293A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Uchida
宏之 内田
Hiroshi Hayama
浩 葉山
Kazue Takechi
和重 竹知
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to US08/273,156 priority patent/US5648293A/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 パーティクルの発生を防止しながら、アモル
ファスSiの成膜速度を向上させる。 【構成】 ゲートパルスがオンの時に高周波電源が発振
し、ゲートパルスがオフの時高周波電源の発振が停止す
るプラズマCVD装置を用い、高デューティー比のゲー
トパルス列1と低デューティー比のゲートパルス列2の
組み合せを繰り返すことにより、間欠的な放電を起こ
し、アモルファスシリコン膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アクティブマトリック
ス型液晶表示装置用薄膜トランジスタや画像読みとり装
置用フォトダイオードなど薄膜半導体デバイスに用いら
れる半導体薄膜の形成方法に関し、特に半導体薄膜の高
速形成時にパーティクルの発生が少ない半導体薄膜の形
成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アモルファスSi等の半導体薄膜は、図
5に示してあるような時間的に連続した高周波電力を用
いた連続放電プラズマCVD法により形成されている。
【0003】この連続放電プラズマCVD法を拡張した
形成法として、特開昭58−157600号公報には、
非定常的高周波電力を利用した半導体薄膜を形成した例
がある。図4に示すように、これはゲートパルスがオン
状態にあるとき、発生した高周波電力を形成装置に導
き、原料ガスを放電分解し、一方ゲートパルスがオフ状
態のとき高周波電力の発生を停止し、放電を一時的に遮
断する薄膜の形成法である。なお、このようなゲートパ
ルスとして同じ周期・同じデューティーの単純な繰り返
しパルスで放電をオン・オフする薄膜の形成法を単純ゲ
ートパルス変調間欠放電プラズマCVD法と呼ぶことに
する。
【0004】この単純ゲートパルス変調間欠放電CVD
法を用いて非晶質Siを形成する場合の特徴として、パ
ーティクル発生が非常に少ないことが知られている。例
えば、アプライド・フィジックス・レターズ、第57
巻、第16号、1616〜1618頁(APPLIED
PHYSICS LETTERS,VOL.57,N
O.16,OCTOBER,1990,pp.1616
−1618)に示されているように、非晶質Siを形成
する場合360A/分という高成膜速度でもパーティク
ルの発生は認められていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】薄膜半導体デバイスの
量産プロセスにおいて、エッチング装置等他の製造装置
に対してプラズマCVD装置のスループットが悪く、そ
のためプラズマCVD装置を多数台設置することでライ
ンバランスを確保している。製造設備の投資コストの面
から、プラズマCVD装置のスループット向上が重要で
あり、そのためには成膜速度の大幅な高速化技術開発が
急務となっている。
【0006】ところが、従来の単純ゲートパルス変調間
欠放電CVD法では、400A/分程度まではパーティ
クルの増加は見られないが、さらに高速成膜を狙いデュ
ーティー比や高周波電力を増大するとパーティクルの発
生が見られる。従って、400A/分以上の成膜速度で
パーティクルを発生させない薄膜の形成方法の開発が強
く望まれている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述した問題を解決する
ため、本発明の薄膜の形成方法では、ゲートパルスがオ
ンの時に高周波電力が出力され放電を起こすオン状態と
ゲートパルスがオフ状態のときに高周波電力を切り放電
が休止するオフ状態とを繰り返す間欠的な放電でアモル
ファスシリコン膜を堆積させるアモルファスシリコン膜
の形成方法において、前記ゲートパルスとして高デュー
ティー比のパルス列と低デューティー比のパルス列ある
いは全期間オフ状態の休止パルスとを交互に繰り返す特
徴を有している。
【0008】
【作用】プラズマCVD法においてパーティクルの発生
する原因は、気相中でのSi系活性種の重合反応が急激
に起こることに起因しており、このパーティカルが直接
試料に付着したり、あるいは成長室の内壁に付着してい
たパーティクルが壁から剥がれ、試料に再付着するため
と考えられる。
【0009】従来の単純ゲートパルス変調間欠放電プラ
ズマCVD法では、放電休止期間内に重合反応を起こす
ような活性な成長種を死滅させることで、パーティクル
の発生を防いでいる。
【0010】ところが、膜形成を高速に行うため高周波
電力をさらに増大し、デューティー比を大きくすると、
前述のような放電休止期間内に活性な成長種が死滅しき
れず、その結果パーティクルが再び発生してしまう。
【0011】従って、図1に示すようにある期間高デュ
ーティー比の高周波電力を投入し高速成膜し、気相中で
パーティクルが増大してきた時点で、低デューティー比
の高周波電力あるいは全期間オフ状態の休止パルスを挿
入するようなゲ−トパルスを使用することで、平均的に
は高デューティー比ではあるが、低デューティー比の期
間中の長い放電休止時間により活性な成長種を死滅さ
せ、低パーティクル成膜を実現するものである。なお、
全期間オフ状態の休止パルスとは、高デューティー比の
パルス列とパルス列の間を全期間オフ状態とし、高周波
放電をさせないようなデューティー比0の波形を意味し
ている。本発明の形成法を複合ゲ−トパルス変調間欠放
電プラズマCVD法と呼ぶことにする。
【0012】
【実施例】次に本発明の第1の実施例について述べる。
本実施例で用いたアモルファスシリコン膜の形成装置
は、ゲートパルスにより高周波電力の出力をオン・オフ
できるパルスモード付きの高周波電源と応答時間100
μ秒以内の高速マッチング回路を持つマッチングボック
スを使用している。高周波電極の大きさは、600mm
角である。
【0013】本実施例で用いた成膜条件は、シラン流量
200SCCM、水素流量600SCCM、真空度20
0Pa、基板温度300℃である。高周波電力を制御す
るゲートパルスの波形を図2に示す。高デューティー比
の9個のパルスは、オン時間800マイクロ秒、オフ時
間200マイクロ秒であり、デューティー比は80%で
ある。一方、低デューティー比のパルスとしてデューテ
ィー比0のパルス(つまりすべての期間がオフのパル
ス)を1つ挿入した。従って、デューティー比80%の
9個のパルスとデューティー比0%の1個のパルスを連
結したパルスを繰り返すことでゲートパルスを形成し
た。
【0014】パーティクルの評価には、基板に付着して
いるパーティクルをレーザー光の散乱現象を利用したゴ
ミ検査装置を利用して、成膜前後の基板上に付着してい
るパーティクル数を測定して、その増加量によりプラズ
マCVD装置内で付着するパーティクル数を評価した。
【0015】オン状態の時の高周波電力として400W
投入した時、成膜速度は810A/minであった。比
較のために、他の成膜条件は全て同一にし、デューティ
ー比80%のゲートパルスを用いた単純ゲートパルス変
調間欠放電プラズマCVD法でアモルファスシリコン膜
を形成したところ、成膜速度は900A/minが得ら
れた。一方、パーティクル数は単純ゲートパルス変調間
欠放電プラズマCVD法で形成すると、基板の240m
m×290mmの範囲での2μm以上の大きさのパーテ
ィクル数は2400個と非常に多いのに対して、本実施
例の複合合成ゲートパルス変調間欠放電プラズマCVD
法ではわずか56個であり、本発明の効果が示された。
【0016】次に本発明の第2の実施例について述べ
る。本実施例でアモルファスシリコン膜の形成装置は、
実施例1と同一である。アモルファスシリコン膜形成条
件は、原料ガスとしてシラン流量200SCCM、真空
度140Pa、基板温度300℃である。高周波電力を
制御するゲートパルスとして、繰り返し周波数を500
Hzとし、オン時の高周波電力として500W導入し
た。ここで、本発明の特徴であるゲートパルスに対する
デューティー比の変調として、9個のゲートパルスのデ
ューティー比を70%とし、10個目のゲートパルスの
デューティー比を70%から0%まで変化させた。この
時のパーティクルの発生量を測定した。10個目のゲー
トパルスのデューティ比が70%の時、アモルファスシ
リコン膜の形成速度は950A/minであった。また
デューティー比0%の時は855A/minであった。
結果を図3に示す。縦軸は基板の240mm×290m
mの範囲で2μm以上の大きさのパーティクル数であ
る。図3より、10番目のゲートパルスのデューディ比
が50%以下になると急激にパーティクルが減少してい
ることがわかる。これは低デューティー比パルス挿入の
効果である。デューティー比が10%以下で、デューテ
ィー比70%の単純ゲートパルス変調間欠放電プラズマ
CVD法に比べ約1桁のパーティクル数低減が実現され
ており、本発明の有効性が実証された。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による複合
合成ゲートパルス変調間欠放電プラズマCVD法を用い
たアモルファスシリコン膜の形成方法によれば、半導体
薄膜の高速成膜時にパーティクルの発生量が従来法に比
較して1/40程度であり、液晶ディスプレイ用薄膜ト
ランジスタ素子アレイや秘着型イメージセンサ用フォト
ダイオードアレイのプラズマCVD工程のスループット
が向上し、歩留まりの改善にも大きな効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のゲートパルスと高周波電力の発振状態
を示す波形図
【図2】本発明の第1の実施例で用いたゲートパルスを
示す波形図
【図3】本発明の第2の実施例の効果を示す特性図
【図4】従来の単純パルス変調間欠放電プラズマCVD
法におけるゲートパルスと高周波電力の発振状態を示す
波形図
【図5】従来の連続放電の膜形成方法における高周波電
力の発振状態を示す波形図
【符号の説明】
1 高デューティー比のパルス列 2 低デューティー比のパルス列 3 放電期間 4 放電休止時間 5 長い休止パルス

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゲートパルスがオンの時に高周波電力が
    出力され放電を起こすオン状態とゲートパルスがオフの
    時に高周波電力を切り放電が休止するオフ状態とを繰り
    返す間欠的な放電でアモルファスシリコン膜を堆積させ
    るアモルファスシリコン膜の形成方法において、前記ゲ
    ートパルスとして高デューティー比のパルス列と低デュ
    ーティー比のパルス列あるいは全期間オフ状態の休止パ
    ルスとを交互に繰り返すことを特徴とするアモルファス
    シリコン膜の形成方法。
JP19940293A 1993-07-22 1993-08-11 アモルファスシリコン膜の形成方法 Pending JPH0758024A (ja)

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JP19940293A JPH0758024A (ja) 1993-08-11 1993-08-11 アモルファスシリコン膜の形成方法
US08/273,156 US5648293A (en) 1993-07-22 1994-07-22 Method of growing an amorphous silicon film

Applications Claiming Priority (1)

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JP19940293A JPH0758024A (ja) 1993-08-11 1993-08-11 アモルファスシリコン膜の形成方法

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JPH0758024A true JPH0758024A (ja) 1995-03-03

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8277906B2 (en) 2008-09-09 2012-10-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of processing a substrate

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02312227A (ja) * 1989-05-29 1990-12-27 Hitachi Ltd プラズマ処理方法及び装置
JPH0551753A (ja) * 1991-08-22 1993-03-02 Nissin Electric Co Ltd プラズマcvd法及び装置

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980120