JPH11260726A - 単結晶シリコン薄膜と多結晶シリコン薄膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】単結晶シリコン薄膜及び大粒径の多結晶シリコ
ン薄膜を成膜できるようにすることを課題とする。 【解決手段】内部に基板(4) を載置する成膜室(1) と、
この成膜室(1) と連通するプラズマ発生室(2) を有する
プラズマ発生装置(3) を用いて、前記基板(4) 上に単結
晶シリコン薄膜又は多結晶シリコン薄膜を成膜する単結
晶シリコン薄膜と多結晶シリコン薄膜の製造方法におい
て、プラズマ化学気相成長法によって原料ガスプラズマ
から結晶化に適したエネルギーのイオンを前記基板(4)
表面上に入射させながら成膜を行う単結晶シリコン薄膜
と多結晶シリコン薄膜の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は単結晶シリコン薄膜
と多結晶シリコン薄膜の製造方法に関し、特に単結晶シ
リコン薄膜や大粒径の多結晶シリコン薄膜を低温で成膜
するシリコン薄膜の成膜方法に関する。更に詳しくは、
従来法では４００℃以下の基板温度で成膜することが不
可能であった単結晶シリコン薄膜あるいは１μｍ以上の
粒径をもつ多結晶シリコン薄膜を、単結晶シリコン基板
あるいは多結晶シリコン基板以外の基板上においても成
膜することができる単結晶シリコン薄膜と多結晶シリコ
ン薄膜の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】単結晶シリコン薄膜あるいは多結晶シリ
コン薄膜は、メモリー等の半導体デバイス薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）及び太陽光発電素子の半導体膜の材料と
して利用されている。これらの半導体部品に利用される
シリコン薄膜としては膜中の欠陥及び不純物が少なく、
できるだけ結晶粒径の大きな高品質シリコン膜が必要で
ある。また、膜中へ添加されるボロンやリン等の不純物
の拡散を精度よく制御するために、低温で単結晶シリコ
ン薄膜あるいは大粒径の多結晶シリコン薄膜を成膜でき
る方法が必要とされている。更に、耐熱性が低く高温の
加熱ができないガラスや透明導電膜の基板上に単結晶シ
リコン薄膜あるいは大粒径の多結晶シリコン薄膜を低温
で成膜できる方法が必要とされている。

【０００３】従来、単結晶シリコン薄膜の成膜方法や多
結晶シリコン薄膜の成膜方法には、熱化学気相成長法
（熱ＣＶＤ：Ｃhemical Ｖapour Ｄeposition 法）ある
いはプラズマ化学気相成長法（プラズマＣＶＤ法）が広
く適用されている。熱ＣＶＤ法は、加熱された基板に原
料ガスを供給し、化学的に反応させて薄膜を成膜する方
法である。熱ＣＶＤ法でシリコン薄膜を成膜する際に
は、ヒーターで加熱された基板に、シラン，ジシラン等
を原料ガスとして供給する。

【０００４】原料ガスは基板表面上で分解、化学反応し
てシリコン薄膜の成膜が進行する。熱ＣＶＤ法によるシ
リコン薄膜の成膜では、ヒーターで加熱された基板の熱
でのシリコン膜の格子緩和による結晶化の進行と、基板
表面での原料ガスの化学反応を阻害する表面吸着水素原
子の脱離により、形成されるシリコン膜の結晶性が決定
される。さらに、熱ＣＶＤ法では基板の結晶構造や格子
定数をそのまま引き継いで成膜が進行するため、基板の
材料が膜質に大きく影響を及ぼす。

【０００５】単結晶や多結晶のような結晶性の良いシリ
コン基板を用いた場合、基板温度が５００℃以上ではエ
ピタキシャリーに結晶成長が進行し、単結晶シリコンあ
るいは粒径の大きな多結晶シリコン薄膜が成膜される。
しかしながら、４００℃以下の基板温度では熱による結
晶化と表面水素の脱離が低下し、膜中に非晶質成分や数
百ｎｍ程度の小さな粒径の微結晶が含まれるようになり
膜質が低下する問題があった。また、非耐熱性であり高
温加熱が不可能な基板、ガラスなどの非晶質基板あるい
はシリコンと結晶構造や格子定数の異なる結晶からなる
基板を用いた場合、成膜反応がエピタキシャリーに進行
しないため、成膜される膜中に非晶質成分や微結晶成分
が含まれ、単結晶シリコン薄膜や多結晶シリコン薄膜を
成膜することができない問題があった。

【０００６】プラズマＣＶＤ法は反応槽内で原料ガスを
プラズマ状態にし、活性なラジカルやイオンを生成させ
て、ヒーター等で加熱した基板表面上で反応させ成膜を
行う方法である。プラズマＣＶＤ法ではプラズマ状態と
して活性な原料ガスにより成膜を行うため、熱ＣＶＤ法
に比べて低温で高品質な膜を成膜できる。従って、単結
晶あるいは多結晶のシリコン基板を用いた場合、プラズ
マＣＶＤ法では熱ＣＶＤ法に比べて低温でもエピタキシ
ャリーに成膜が進行するので、単結晶シリコン薄膜ある
いは多結晶シリコン薄膜を成膜できる。しかしながら、
４００℃以下の温度下ではプラズマＣＶＤ法においても
結晶化が進行し難くなり、膜中に非晶質成分や微結晶成
分が含まれるようになり、単結晶シリコン薄膜及び大粒
径の多結晶シリコン薄膜を成膜できない問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした事情
を考慮してなされたもので、プラズマ化学気相成長法に
よって原料ガスプラズマから結晶化に適したエネルギー
のイオンを前記基板表面上に入射させながら成膜を行う
構成とすることにより、単結晶シリコン薄膜や大粒径の
多結晶シリコン薄膜を成膜可能な単結晶シリコン薄膜と
多結晶シリコン薄膜の製造方法を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、内部に基板を
載置する成膜室と、この成膜室と連通するプラズマ発生
室を有するプラズマ発生装置を用いて、前記基板上に単
結晶シリコン薄膜又は多結晶シリコン薄膜を成膜する単
結晶シリコン薄膜と多結晶シリコン薄膜の製造方法にお
いて、プラズマ化学気相成長法によって原料ガスプラズ
マから結晶化に適したエネルギーのイオンを前記基板表
面上に入射させながら成膜を行う単結晶シリコン薄膜と
多結晶シリコン薄膜の製造方法である。本発明におい
て、プラズマとしては電子ビーム励起プラズマを用いる
ことが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。なお、本発明は以下に述べる実
施例に限定されない。まず、本発明に係るプラズマ成膜
装置について図１を参照して説明する。本プラズマ成膜
装置は、成膜室１と、この成膜室１と連通するプラズマ
発生室２を有するプラズマ発生装置３から構成されてい
る。前記成膜室１内には、基板４、バイアス電極５、及
び基板４とバイアス電極５を保持するための基板ホルダ
ー６が設置されている。ここで、基板４が導電性物質か
らなる場合には基板４に直接バイアス電源７が接続さ
れ、基板４が非導電性物質からなる場合にはバイアス電
極４にバイアス電源７が接続されている。前記基板４と
しては、金属材料、シリコン半導体、セラミックス及び
プラスチック材料を含有する基板のいずれも用いること
ができる。膜の結晶化をさらに促進するためには、成膜
中に基板４を２００℃以上に加熱することが望ましい。
なお、前記基板ホルダー６には基板４を加熱するための
ヒーターを併設してもよい。前記成膜室１には、真空排
気及び原料ガス８の排気のための真空排気口９が設けら
れている。

【００１０】前記プラズマ発生装置３は、原料ガス８を
供給するための原料ガス導入管10と磁場コイル11から構
成されている。プラズマ発生装置３としてはプラスマ発
生装置全般を用いることができるが、好ましくは高密度
プラズマを発生できる電子サイクロトン共鳴プラズマ発
生装置、誘導結合プラズマ発生装置、ヘリコン波プラズ
マ発生装置を用いることが望ましい。更に好ましくは、
高密度プラズマを発生でき、かつ原料ガス８の圧力、加
速イオン12の量、エネルギー等の制御が容易な電子ビー
ム励起プラズマ発生装置を用いることが望ましい。

【００１１】前記原料ガス８としては、シラン（ＳｉＨ
₄ ）、ジシラン（Ｓｉ₂ Ｈ₆ ）、ジクロルシラン（Ｓｉ
Ｈ₂ Ｃｌ₂ ）、４塩化珪素ガス（ＳｉＣｌ₄ ）等の珪素
含有ガス、あるいはヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａ
ｒ）等の希ガス、水素ガス（Ｈ₂ ）または窒素ガス（Ｎ
₂ ）等により希釈した珪素含有ガスのいずれも用いるこ
とができる。

【００１２】成膜の際に原料ガスプラズマ13を安定して
保持するために、原料ガス８はプラズマ発生装置３とし
て電子ビーム励起プラズマ発生装置以外を用いた場合は
１ｍＴｏｒｒ〜１００ｍＴｏｒｒの圧力で、電子ビーム
励起プラズマ発生装置を用いた場合は０．１ｍＴｏｒｒ
〜５０ｍＴｏｒｒで供給することが望ましい。

【００１３】次に、こうしたプラズマ発生装置を用いて
単結晶シリコン薄膜を成膜する場合について説明する。
即ち、この成膜方法は、成膜前に真空排気口９から真空
排気された成膜室１内に原料ガス導入管10を通じて原料
ガス８を供給し、成膜室１に設置されたプラズマ発生装
置３により原料ガスプラズマ13を発生させ、その原料ガ
スプラズマ13から基板４に直接あるいは基板４の裏面に
置かれたバイアス電極５にバイアス電源７により印加し
た電圧により加速した加速イオン12を膜の結晶化に適し
たエネルギーで基板４表面上に単結晶シリコン薄膜（あ
るいは大粒径の多結晶シリコン薄膜）を成膜する方法で
ある。

【００１４】なお、プラズマ発生装置３によりプラズマ
化された原料ガスプラズマ13から上記基板４表面上に加
速イオン12を供給するために、基板４が導電性材料から
なる場合は基板４に直接接続されたバイアス電源７から
直流あるいは交流バイアスを印加する。基板４が非伝導
物質材料からなる場合には、加速イオン12を基板４に引
き込むとともに、加速イオン12による基板３のチャージ
アップ防止のための電子を基板４に引き込む必要があ
る。そのため、基板４が非導電性物質材料からなる場合
には、基板４の裏面に置かれたバイアス電極５にバイア
ス電源７から交流バイアスを印加する。

【００１５】このとき、好ましくは加速イオン12のエネ
ルギーをできるだけ一定値に保つためバアス電源７とし
て高周波電源を用いることが望ましく、さらに好ましく
はバイアス電源７を１ＭＨｚ以上の周波数の高周波電源
とすることが望ましい。さらに、基板４上に堆積した膜
の結晶化の促進と高エネルギーの加速イオン12による膜
中の欠陥の増加及び膜の非晶質化の防止を同時に満たす
ために、好ましくは１ｅＶから２００ｅＶの運動エネル
ギーを持つ加速イオン12を基板４表面に入射させること
が望ましい。さらに好ましくは、１０ｅＶ〜４０ｅＶの
運動エネルギーを持つ加速イオン12を用いることが望ま
しい。

【００１６】基板４あるいはバイアス電極５に印加した
電圧により原料ガスプラズマ13から基板４表面に入射さ
せた加速イオン12のエネルギーを、基板４上に原料ガス
プラズマ13から堆積したシリコン膜に与えることにより
膜の結晶化が進行する。その結果、従来の熱ＣＶＤ法あ
るいはプラズマＣＶＤ法と比べ、低温で単結晶シリコン
薄膜あるいは１０μｍ以上の粒径を持つ多結晶シリコン
薄膜を成膜することができる。

【００１７】一方、本発明に係る電子ビーム励起プラズ
マ装置としては、図２に示すものが知られている。但
し、図１と同部材は同符号は同部材を付して説明を省略
する。図２では、プラズマ発生装置20は、プラズマ発生
室21と、このプラズマ発生室21と接続した希ガス導入管
22と、前記プラズマ発生室21内の上部に配置され、希ガ
スプラズマ23を発生させるためのフィラメント24と、前
記プラズマ発生室21と接続した差動排気口25と、前記プ
ラズマ発生室21内に配置され、希ガスから電子ビーム26
を引き出すための電子ビーム加速電極27と、前記プラズ
マ発生室21の外周側に配置され、電子ビーム26を絞るた
めの電子ビーム収束磁場コイル28から構成されている。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の具体的な実施例を図２を参
照して説明する。まず、成膜前に基板４として透明電極
膜である酸化錫（ＳｎＯ₂ ）を表面に形成してあるガラ
ス基板を、成膜室１内の基板ホルダー６に保持されたバ
イアス電極５上に設置した。次に、真空排気口９から成
膜室１内を１×１０^-8Ｔｏｒｒ以下の真空度に排気す
る。ここで、バイアス電極５にはバイアス電源７として
１ＭＨｚの高周波バイアス電源が接続した。成膜中、基
板４は基板ホルダー６を構成するヒーターにより２００
℃、４００℃及び６００℃の各温度に保持した。プラズ
マ発生装置21に希ガス導入管22を通じてＡｒガスを導入
し、フィラメント24に５Ａ以下の電流を流すことによ
り、プラズマ発生装置21中に希ガスプラズマ23を発生さ
せた。

【００１９】次に、電子ビーム加速電極27に電圧を印加
すると共に、電子ビーム収束磁場コイル28に流す電流を
調整することにより、プラズマ発生装置20のプラズマ発
生室21から成膜室１中へ１Ａ〜５Ａの電流量の電子ビー
ム26を入射させた。そして、原料ガス導入管10から成膜
室１内に導入した原料ガス８に、電子ビーム26を照射す
ることにより、原料ガス８内に原料ガスプラズマ13が発
生した。ここで、原料ガス８は１００％のシジランガス
（Ｓｉ₂ Ｈ₆ ）を用いた。成膜中、成膜室１内の原料ガ
ス８の圧力は１ｍＴｏｒｒに保持した。このとき、プラ
ズマ発生装置20に設けた差動排気口25から真空排気する
ことにより、成膜室１内空間とプラズマ発生室21内空間
のガスが相互に混入することを防いでいる。

【００２０】原料ガスプラズマ13内には原料ガス８から
分解・生成されたＳｉ₂ Ｈ₄ ⁺ やＳｉＨ₂ ⁺ などのイオ
ンが大量に発生しており、バイバス電源７を用いてバイ
アス電極４に１ＭＨｚの高周波バイアスを印加すること
により、基板４表面に加速イオン12のエネルギーを制御
し、成膜中は一定の値に保持した。同時に供給された原
料ガスプラズマ13からも基板４上にシリコン膜を堆積さ
せた。このとき、基板４に入射させた加速イオン12の持
つエネルギーによりシリコン膜の結晶化が進行した。本
実施例で成膜された多結晶シリコン薄膜の粒径（μｍ）
と加速イオン12のエネルギー（ｅＶ）の関係は、図３に
示す通りである。

【００２１】図３から明らかのように、従来のプラズマ
ＣＶＤ法の場合は、基板温度２００℃において成膜され
た多結晶シリコン膜の粒径は０．１μｍ以下である。こ
れに対し、本発明の方法を用いて成膜中に基板４を加速
イオン12で照射した場合、２００℃、４００度及び６０
０℃のいずれかの基板温度においても、加速イオン12の
エネルギーが１ｅＶから２００ｅＶの範囲で従来プラズ
マＣＶＤ法の０．１μｍを上回る粒径が得られているこ
とが分かる。

【００２２】特に、基板４のエネルギーが１０ｅＶから
４０ｅＶの範囲では、多結晶シリコン膜の粒径は１μｍ
以上のものが得られ、基板４のエネルギーが約２０ｅＶ
付近で最大３０μｍ以上の粒径が得られることが分か
る。このように低温でのシリコン薄膜の成膜において、
本発明の方法を用いることでシリコン薄膜の結晶性を向
上でき、１μｍ以上の結晶粒径をもつ多結晶シリコン薄
膜を成膜することが可能となる。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、プ
ラズマＣＶＤ法によって原料ガスプラズマから結晶化に
適したエネルギーのイオンを基板表面上に入射させなが
ら成膜を行う構成とすることにより、単結晶シリコン薄
膜や大粒径の多結晶シリコン薄膜を成膜可能な単結晶シ
リコン薄膜と多結晶シリコンの製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る単結晶シリコン薄膜と多結晶シリ
コンの製造方法に使用されるプラズマ装置の説明図。

【図２】本発明に係る単結晶シリコン薄膜と多結晶シリ
コンの製造方法に使用される電子ビーム励起プラズマ装
置の説明図。

【図３】従来及び本発明に係るプラズマＣＶＤ法による
成膜中に入射した加速イオンと多結晶シリコン膜の粒径
との関係を示す特性図。

【符号の説明】

１…成膜室、 ２、21…プラズマ発生室、 ３，20…プラズマ発生装置、 ４…基板、 ５…バイアス電極、 ６…基板ホルダー、 ７…バイアス電源、 ８…原料ガス、 ９…真空排気口、 10…原料ガス導入管、 11…磁気コイル、 12…加速イオン、 13…原料ガスプラズマ、 22…希ガス導入管、 23…希ガスプラズマ、 24…フィラメント、 25…差動排気口、 26…電子ビーム、 27…電子ビーム加速電極、 28…電子ビーム収束磁場コイル。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年５月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】単結晶シリコン薄膜あるいは多結晶シリ
コン薄膜は、メモリー等の半導体デバイス、薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）及び太陽光発電素子の半導体膜の材料
として利用されている。これらの半導体部品に利用され
るシリコン薄膜としては膜中の欠陥及び不純物が少な
く、できるだけ結晶粒径の大きな高品質シリコン膜が必
要である。また、膜中へ添加されるボロンやリン等の不
純物の拡散を精度よく制御するために、低温で単結晶シ
リコン薄膜あるいは大粒径の多結晶シリコン薄膜を成膜
できる方法が必要とされている。更に、耐熱性が低く高
温の加熱ができないガラスや透明導電膜の基板上に単結
晶シリコン薄膜あるいは大粒径の多結晶シリコン薄膜を
低温で成膜できる方法が必要とされている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。なお、本発明は以下に述べる実
施例に限定されない。まず、本発明に係るプラズマ成膜
装置について図１を参照して説明する。本プラズマ成膜
装置は、成膜室１と、この成膜室１と連通するプラズマ
発生室２を有するプラズマ発生装置３から構成されてい
る。前記成膜室１内には、基板４、バイアス電極５、及
び基板４とバイアス電極５を保持するための基板ホルダ
ー６が設置されている。ここで、基板４が導電性物質か
らなる場合には基板４に直接バイアス電源７が接続さ
れ、基板４が非導電性物質からなる場合にはバイアス電
極５にバイアス電源７が接続されている。前記基板４と
しては、金属材料、半導体、絶縁体、セラミックス及び
プラスチック材料を含有する基板のいずれも用いること
ができる。膜の結晶化をさらに促進するためには、成膜
中に基板４を２００℃以上に加熱することが望ましい。
なお、前記基板ホルダー６には基板４を加熱するための
ヒーターを併設してもよい。前記成膜室１には、真空排
気及び原料ガス８の排気のための真空排気口９が設けら
れている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】なお、プラズマ発生装置３によりプラズマ
化された原料ガスプラズマ13から上記基板４表面上に加
速イオン12を供給するために、基板４が導電性材料から
なる場合は基板４に直接接続されたバイアス電源７から
直流あるいは交流バイアスを印加する。基板４が非導電
性物質材料からなる場合には、加速イオン12を基板４に
引き込むとともに、加速イオン12による基板３のチャー
ジアップ防止のための電子を基板４に引き込む必要があ
る。そのため、基板４が非導電性物質材料からなる場合
には、基板４の裏面に置かれたバイアス電極５にバイア
ス電源７から交流バイアスを印加する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】このとき、好ましくは加速イオン12のエネ
ルギーをできるだけ一定値に保つためバイアス電源７と
して高周波電源を用いることが望ましく、さらに好まし
くはバイアス電源７を１ＭＨｚ以上の周波数の高周波電
源とすることが望ましい。さらに、基板４上に堆積した
膜の結晶化の促進と高エネルギーの加速イオン12による
膜中の欠陥の増加及び膜の非晶質化の防止を同時に満た
すために、好ましくは１ｅＶから２００ｅＶの運動エネ
ルギーを持つ加速イオン12を基板４表面に入射させるこ
とが望ましい。さらに好ましくは、１０ｅＶ〜４０ｅＶ
の運動エネルギーを持つ加速イオン12を用いることが望
ましい。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】一方、本発明に係る電子ビーム励起プラズ
マ装置としては、図２に示すものが知られている。但
し、図１と同部材は同符号を付して説明を省略する。図
２では、プラズマ発生装置20は、プラズマ発生室21と、
このプラズマ発生室21と接続した希ガス導入管22と、前
記プラズマ発生室21内の上部に配置され、希ガスプラズ
マ23を発生させるためのフィラメント24と、前記プラズ
マ発生室21と接続した差動排気口25と、前記プラズマ発
生室21内に配置され、希ガスから電子ビーム26を引き出
すための電子ビーム加速電極27と、前記プラズマ発生室
21の外周側に配置され、電子ビーム26を絞るための電子
ビーム収束磁場コイル28から構成されている。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】

【実施例】以下、この発明の具体的な実施例を図２を参
照して説明する。まず、成膜前に基板４として透明電極
膜である酸化錫（ＳｎＯ₂ ）を表面に形成してあるガラ
ス基板を、成膜室１内の基板ホルダー６に保持されたバ
イアス電極５上に設置した。次に、真空排気口９から成
膜室１内を１×１０^-8Ｔｏｒｒ以下の真空度に排気す
る。ここで、バイアス電極５にはバイアス電源７として
１ＭＨｚの高周波バイアス電源を接続した。成膜中、基
板４を基板ホルダー６を構成するヒーターにより２００
℃、４００℃及び６００℃の各温度に保持した。プラズ
マ発生装置21に希ガス導入管22を通じてＡｒガスを導入
し、フィラメント24に５Ａ以下の電流を流すことによ
り、プラズマ発生装置21中に希ガスプラズマ23を発生さ
せた。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】次に、電子ビーム加速電極27に電圧を印加
すると共に、電子ビーム収束磁場コイル28に流す電流を
調整することにより、プラズマ発生装置20のプラズマ発
生室21から成膜室１中へ１Ａ〜５Ａの電流量の電子ビー
ム26を入射させた。そして、原料ガス導入管10から成膜
室１内に導入した原料ガス８に、電子ビーム26を照射す
ることにより、原料ガス８内に原料ガスプラズマ13が発
生した。ここで、原料ガス８は１００％のジシランガス
（Ｓｉ₂ Ｈ₆ ）を用いた。成膜中、成膜室１内の原料ガ
ス８の圧力は１ｍＴｏｒｒに保持した。このとき、プラ
ズマ発生装置20に設けた差動排気口25から真空排気する
ことにより、成膜室１内空間とプラズマ発生室21内空間
のガスが相互に混入することを防いでいる。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】原料ガスプラズマ13内には原料ガス８から
分解・生成されたＳｉ₂ Ｈ₄ ⁺ やＳｉＨ₂ ⁺ などのイオ
ンが大量に発生しており、バイアス電源７を用いてバイ
アス電極４に１ＭＨｚの高周波バイアスを印加すること
により、基板４表面に加速イオン12のエネルギーを制御
し、成膜中は一定の値に保持した。同時に供給された原
料ガスプラズマ13からも基板４上にシリコン膜を堆積さ
せた。このとき、基板４に入射させた加速イオン12の持
つエネルギーによりシリコン膜の結晶化が進行した。本
実施例で成膜された多結晶シリコン薄膜の粒径（μｍ）
と加速イオン12のエネルギー（ｅＶ）の関係は、図３に
示す通りである。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、プ
ラズマＣＶＤ法によって原料ガスプラズマから結晶化に
適したエネルギーのイオンを基板表面上に入射させなが
ら成膜を行う構成とすることにより、単結晶シリコン薄
膜や大粒径の多結晶シリコン薄膜を成膜可能な単結晶シ
リコン薄膜と多結晶シリコン薄膜の製造方法を提供でき
る。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る単結晶シリコン薄膜と多結晶シリ
コン薄膜の製造方法に使用されるプラズマ装置の説明
図。

【図２】本発明に係る単結晶シリコン薄膜と多結晶シリ
コン薄膜の製造方法に使用される電子ビーム励起プラズ
マ装置の説明図。

【図３】従来及び本発明に係るプラズマＣＶＤ法による
成膜中に入射した加速イオンと多結晶シリコン薄膜の粒
径との関係を示す特性図。

【符号の説明】 １…成膜室、 ２、21…プラズマ発生室、 ３，20…プラズマ発生装置、 ４…基板、 ５…バイアス電極、 ６…基板ホルダー、 ７…バイアス電源、 ８…原料ガス、 ９…真空排気口、 10…原料ガス導入管、 11…磁場コイル、 12…加速イオン、 13…原料ガスプラズマ、 22…希ガス導入管、 23…希ガスプラズマ、 24…フィラメント、 25…差動排気口、 26…電子ビーム、 27…電子ビーム加速電極、 28…電子ビーム収束磁場コイル。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正１２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に基板を載置する成膜室と、この成
   膜室と連通するプラズマ発生室を有するプラズマ発生装
   置を用いて、前記基板上に単結晶シリコン薄膜又は多結
   晶シリコン薄膜を成膜する単結晶シリコン薄膜と多結晶
   シリコン薄膜の製造方法において、 プラズマ化学気相成長法によって原料ガスプラズマから
   結晶化に適したエネルギーのイオンを前記基板表面上に
   入射させながら成膜を行う単結晶シリコン薄膜と多結晶
   シリコン薄膜の製造方法。
2. 【請求項２】 プラズマとして電子ビーム励起プラズマ
   を用いることを特徴とする請求項１記載の単結晶シリコ
   ン薄膜と多結晶シリコン薄膜の製造方法。