JPH1179727A - シリコン膜の形成方法 - Google Patents
シリコン膜の形成方法Info
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- JPH1179727A JPH1179727A JP23361797A JP23361797A JPH1179727A JP H1179727 A JPH1179727 A JP H1179727A JP 23361797 A JP23361797 A JP 23361797A JP 23361797 A JP23361797 A JP 23361797A JP H1179727 A JPH1179727 A JP H1179727A
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- silane
- order silane
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- silicon
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高次シランを塗布することにより液相からシ
リコン膜を成長する方法においては、気相からの成長方
法とより高速に成膜が可能だが、高次シランを結晶化さ
せるには６００℃以上の高温が必要であり、６００℃以
上の温度では軟化あるいは溶融するガラスや高分子フィ
ルム等の安価な材料を、基板として用いることができな
かった。 【解決手段】 一般式ＳｉnＨ2n+2（但し、ｎは４≦ｎ
≦７の整数）で表される液体高次シランとシリコン微粒
子との混合液を基板上に予め塗布した後、液体高次シラ
ンを熱分解することでシリコン膜を形成する。これによ
って、取り扱いが容易な液体高次シランを用い、シリコ
ン微粒子を結晶核として用いることにより、各種デバイ
スとして使用できる品質を維持しつつ、従来より低温か
つ短時間で結晶シリコン膜を形成することができる。
リコン膜を成長する方法においては、気相からの成長方
法とより高速に成膜が可能だが、高次シランを結晶化さ
せるには６００℃以上の高温が必要であり、６００℃以
上の温度では軟化あるいは溶融するガラスや高分子フィ
ルム等の安価な材料を、基板として用いることができな
かった。 【解決手段】 一般式ＳｉnＨ2n+2（但し、ｎは４≦ｎ
≦７の整数）で表される液体高次シランとシリコン微粒
子との混合液を基板上に予め塗布した後、液体高次シラ
ンを熱分解することでシリコン膜を形成する。これによ
って、取り扱いが容易な液体高次シランを用い、シリコ
ン微粒子を結晶核として用いることにより、各種デバイ
スとして使用できる品質を維持しつつ、従来より低温か
つ短時間で結晶シリコン膜を形成することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩ、ＴＦＴ、
太陽電池及び感光体等の電子デバイス全般に応用される
シリコン膜の形成方法に関する。
太陽電池及び感光体等の電子デバイス全般に応用される
シリコン膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、多結晶シリコン（以下、poly-Si
と略す）膜や非晶質シリコン（以下、a-Siと略す）膜の
形成方法としては、シランガスを用いた熱ＣＶＤ法、プ
ラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法が利用されており、一般に
poly-Si膜では熱ＣＶＤ法、a-Siｎ膜ではプラズマＣＶ
Ｄ法が用いられている。
と略す）膜や非晶質シリコン（以下、a-Siと略す）膜の
形成方法としては、シランガスを用いた熱ＣＶＤ法、プ
ラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法が利用されており、一般に
poly-Si膜では熱ＣＶＤ法、a-Siｎ膜ではプラズマＣＶ
Ｄ法が用いられている。
【０００３】また、これらのＣＶＤ法には以下の問題点
がある。気相反応を用いるため、気相で粒子が発生
し、成膜装置の汚染やデバイスの歩留まり低下等の問題
を生じる。原料がガス状で用いるため、表面に凹凸の
ある基体上には良好なステップカバレージを持つ膜が得
られにくい。膜形成速度が遅く、スループットが低
い。プラズマＣＶＤ法においては高周波発生装置等複
雑で高価な装置が必要。高価な高真空装置が必要であ
る。
がある。気相反応を用いるため、気相で粒子が発生
し、成膜装置の汚染やデバイスの歩留まり低下等の問題
を生じる。原料がガス状で用いるため、表面に凹凸の
ある基体上には良好なステップカバレージを持つ膜が得
られにくい。膜形成速度が遅く、スループットが低
い。プラズマＣＶＤ法においては高周波発生装置等複
雑で高価な装置が必要。高価な高真空装置が必要であ
る。
【０００４】特にpoly-Si膜の形成には、特開平７−６
６１３２号公報に開示されるように、シリコン微粒子を
核としてシランガス(ＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6，Ｓｉ3Ｈ8)を
用いたプラズマＣＶＤ法や、ＣＶＤ法でa-Si膜を形成し
た後、高温で熱処理をして固相成長させる方法がある。
６１３２号公報に開示されるように、シリコン微粒子を
核としてシランガス(ＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6，Ｓｉ3Ｈ8)を
用いたプラズマＣＶＤ法や、ＣＶＤ法でa-Si膜を形成し
た後、高温で熱処理をして固相成長させる方法がある。
【０００５】また、気相反応ではなく液体高次シランを
用いる方法も各種提案されている。すなわち、特開平７
−２６７６２１号公報に開示されるように、液体状高次
シランを基体上に塗布した後、昇温し、昇温過程を含む
熱履歴を経させて塗布膜内で分解反応させ、基体上にシ
リコン膜を形成するものである。
用いる方法も各種提案されている。すなわち、特開平７
−２６７６２１号公報に開示されるように、液体状高次
シランを基体上に塗布した後、昇温し、昇温過程を含む
熱履歴を経させて塗布膜内で分解反応させ、基体上にシ
リコン膜を形成するものである。
【０００６】さらに、特開平３−１８５８１７号公報に
開示されるように、高次シランを用いた熱分解法、光分
解法、あるいはプラズマＣＶＤ法によってpoly-Si膜を
形成するものである。
開示されるように、高次シランを用いた熱分解法、光分
解法、あるいはプラズマＣＶＤ法によってpoly-Si膜を
形成するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ＣＶＤ法などによる気
相成長もしくはa-Siからの固相成長の結晶化速度は一般
的に遅いもので、固相成長では６００℃以上の高温が必
要であった。また、液体高次シランを塗布することによ
り液相から成長する方法においても、気相からの成長方
法と比較して短時間で成膜することができるが、高次シ
ランを結晶化させるには６００℃以上の高温が必要であ
り、安価なガラスや高分子フィルム等は６００℃以上の
温度では軟化あるいは溶融してしまうため、これらを基
板材料として用いることができなかった。
相成長もしくはa-Siからの固相成長の結晶化速度は一般
的に遅いもので、固相成長では６００℃以上の高温が必
要であった。また、液体高次シランを塗布することによ
り液相から成長する方法においても、気相からの成長方
法と比較して短時間で成膜することができるが、高次シ
ランを結晶化させるには６００℃以上の高温が必要であ
り、安価なガラスや高分子フィルム等は６００℃以上の
温度では軟化あるいは溶融してしまうため、これらを基
板材料として用いることができなかった。
【０００８】また、表１に示すように、結晶化に高温が
必要であるのに高次シランの沸点が低く、成膜時に高次
シランの重合が完了する前に急激にこの高次シランが蒸
発するため、１μｍ以上の任意の膜厚を有するシリコン
膜を形成することが困難であった。したがって、低温で
の反応性を向上させ、反応速度を高速にすることが必要
となっていた。
必要であるのに高次シランの沸点が低く、成膜時に高次
シランの重合が完了する前に急激にこの高次シランが蒸
発するため、１μｍ以上の任意の膜厚を有するシリコン
膜を形成することが困難であった。したがって、低温で
の反応性を向上させ、反応速度を高速にすることが必要
となっていた。
【０００９】
【表１】
【００１０】本発明は上記問題点を解決するものであ
り、デバイスとして使用できる品質を維持しつつ低温か
つ高速な結晶シリコン膜の形成方法を提供することを目
的としている。また、膜厚が１μｍ以上の結晶シリコン
膜の簡便な形成方法を提供するものである。
り、デバイスとして使用できる品質を維持しつつ低温か
つ高速な結晶シリコン膜の形成方法を提供することを目
的としている。また、膜厚が１μｍ以上の結晶シリコン
膜の簡便な形成方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】一般式ＳｉnＨ2n+2（但
し、は４≦ｎ≦７の整数）で表わされる液体高次シラ
ン、ＳｉnＨlＹm（但し、Ｙはハロゲン、具体的にはフ
ツ素、臭素、ヨウ素の何れかであり、ｌ＋ｎ＝２ｎ＋
２、ｎは１≦ｎ≦７の整数）で表わされるハロゲン化高
次シラン、あるいはこれらにｎが１≦ｎ≦３である気体
の高次シランが若干溶解した液を基板上に塗布して分解
することにより結晶シリコン膜を形成する際に、シリコ
ン微粒子を結晶核として用いることにより、従来より低
温かつ短時間でpoly-Si膜を形成するものである。
し、は４≦ｎ≦７の整数）で表わされる液体高次シラ
ン、ＳｉnＨlＹm（但し、Ｙはハロゲン、具体的にはフ
ツ素、臭素、ヨウ素の何れかであり、ｌ＋ｎ＝２ｎ＋
２、ｎは１≦ｎ≦７の整数）で表わされるハロゲン化高
次シラン、あるいはこれらにｎが１≦ｎ≦３である気体
の高次シランが若干溶解した液を基板上に塗布して分解
することにより結晶シリコン膜を形成する際に、シリコ
ン微粒子を結晶核として用いることにより、従来より低
温かつ短時間でpoly-Si膜を形成するものである。
【００１２】つまり、シリコン微粒子を用いることによ
り、高次シランを従来より低エネルギーで分解および結
晶成長させることができる。本発明のシリコン膜の形成
方法において、高次シランの分解、シリコン膜成長を水
素の存在下で行った場合は、得られるpoly-Si膜の電子
材料としての特性をより優れたものにできる。
り、高次シランを従来より低エネルギーで分解および結
晶成長させることができる。本発明のシリコン膜の形成
方法において、高次シランの分解、シリコン膜成長を水
素の存在下で行った場合は、得られるpoly-Si膜の電子
材料としての特性をより優れたものにできる。
【００１３】また、直径１μｍ以上のシリコン微粒子を
用いることにより、従来では不可能であった膜厚１μｍ
以上のpoly-Si膜を形成することができ、シリコン微粒
子の形状を反映した表面形状のpoly-Si膜を形成するこ
とができる。
用いることにより、従来では不可能であった膜厚１μｍ
以上のpoly-Si膜を形成することができ、シリコン微粒
子の形状を反映した表面形状のpoly-Si膜を形成するこ
とができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明は上記の目標を達成するた
めに、液体高次シランの塗布法による成膜方法におい
て、シリコン微粒子を核として用いた。また、シリコン
微粒子の大きさを膜厚に応じて変化させることにより従
来では不可能であった膜厚が１μｍ以上のpoly-Si膜を
形成するものである。
めに、液体高次シランの塗布法による成膜方法におい
て、シリコン微粒子を核として用いた。また、シリコン
微粒子の大きさを膜厚に応じて変化させることにより従
来では不可能であった膜厚が１μｍ以上のpoly-Si膜を
形成するものである。
【００１５】以下に本発明のシリコン膜の形成方法を詳
細に説明する。表１には記載していないがＳｉnＨ2n+2
（ｎはｎ≧８の整数）の高次シランは室温以下の温度で
は凝固するために塗布が困難になる可能性がある。した
がって塗布液に使用する高次シランとしては、ＳｉnＨ
2n+2（ｎは４≦ｎ≦７の整数）が適切である。
細に説明する。表１には記載していないがＳｉnＨ2n+2
（ｎはｎ≧８の整数）の高次シランは室温以下の温度で
は凝固するために塗布が困難になる可能性がある。した
がって塗布液に使用する高次シランとしては、ＳｉnＨ
2n+2（ｎは４≦ｎ≦７の整数）が適切である。
【００１６】具体的には、ＳｉnＨ2n+2（ｎは４≦ｎ≦
７の整数）で表される高次シランとしては、テトラシラ
ン、ペンタシラン、ヘキサシラン、ペプタシランのいず
れかを用いることができる。
７の整数）で表される高次シランとしては、テトラシラ
ン、ペンタシラン、ヘキサシラン、ペプタシランのいず
れかを用いることができる。
【００１７】また、ＳｉnＨ2n+2（ｎは４≦ｎ≦７の整
数）の液体高次シランには、通常不純物として、ｎが１
≦ｎ≦３である常温常圧で気体である気体高次シランが
若干溶解しているが、液体高次シランに不純物として若
干の気体高次シランが含まれたものであっても、液体高
次シランのみの場合と同様に塗布し成膜できる。
数）の液体高次シランには、通常不純物として、ｎが１
≦ｎ≦３である常温常圧で気体である気体高次シランが
若干溶解しているが、液体高次シランに不純物として若
干の気体高次シランが含まれたものであっても、液体高
次シランのみの場合と同様に塗布し成膜できる。
【００１８】また、ＳｉnＨ2n+2（ｎは４≦ｎ≦７の整
数）の代わりに、ハロゲン化高次シランを用いることも
できる。ハロゲン化高次シランとしては、一般式Ｓｉn
ＨlＹm（但し、Ｙはハロゲンで、フッ素、塩素、臭素、
ヨウ素の何れかであり、ｌ＋ｍ＝２ｎ＋２、ｎは４≦ｎ
≦７の整数）で表されるものを用いる。また、ハロゲン
化高次シランにも、気体高次シランが若干不純物として
含まれているが、液体高次シランの場合と同様に塗布し
成膜できる。
数）の代わりに、ハロゲン化高次シランを用いることも
できる。ハロゲン化高次シランとしては、一般式Ｓｉn
ＨlＹm（但し、Ｙはハロゲンで、フッ素、塩素、臭素、
ヨウ素の何れかであり、ｌ＋ｍ＝２ｎ＋２、ｎは４≦ｎ
≦７の整数）で表されるものを用いる。また、ハロゲン
化高次シランにも、気体高次シランが若干不純物として
含まれているが、液体高次シランの場合と同様に塗布し
成膜できる。
【００１９】なお、ハロゲン化高次シランは、同一のシ
リコン原子を有するハロゲン化されていない高次シラン
と比べて、より低いエネルギーで分解するため、ハロゲ
ン化高次シランを用いることにより、さらに反応性を高
めることができ、低温で短時間での成膜が可能となる。
リコン原子を有するハロゲン化されていない高次シラン
と比べて、より低いエネルギーで分解するため、ハロゲ
ン化高次シランを用いることにより、さらに反応性を高
めることができ、低温で短時間での成膜が可能となる。
【００２０】本発明において、結晶シリコン膜を形成す
る際にはまず、基板上に結晶核として働くシリコン微粒
子を均一に供給する。予め、シリコン微粒子は、炭化水
素類、エーテル類、ケトン類、アルコール類などの有機
溶媒に分散したシリコン微粒子混合液を調整しておく。
そして、このシリコン微粒子混合液を基板上に滴下し、
スピンコート法に基板表面に均一に塗布した後、この基
板を有機溶媒の沸点以上に加熱することにより有機溶剤
を蒸発させ除去する。このときのシリコン微粒子の付着
密度は有機溶媒中の分散密度やスピンコートの回転数な
どにより適切な値に決められる。
る際にはまず、基板上に結晶核として働くシリコン微粒
子を均一に供給する。予め、シリコン微粒子は、炭化水
素類、エーテル類、ケトン類、アルコール類などの有機
溶媒に分散したシリコン微粒子混合液を調整しておく。
そして、このシリコン微粒子混合液を基板上に滴下し、
スピンコート法に基板表面に均一に塗布した後、この基
板を有機溶媒の沸点以上に加熱することにより有機溶剤
を蒸発させ除去する。このときのシリコン微粒子の付着
密度は有機溶媒中の分散密度やスピンコートの回転数な
どにより適切な値に決められる。
【００２１】次に、シリコン微粒子が付着した基板上
に、液体の高次シランを滴下し塗布する。高次シランの
塗布方法には、スピンコート法、デイップコート法、ス
プレーコート法などがあるが、一般的に用いられている
スピンコート法の場合にはスピーナーの回転数は１００
〜１００００ｒｐｍ、好ましくは３００〜６０００ｒｐ
ｍで用いられる。
に、液体の高次シランを滴下し塗布する。高次シランの
塗布方法には、スピンコート法、デイップコート法、ス
プレーコート法などがあるが、一般的に用いられている
スピンコート法の場合にはスピーナーの回転数は１００
〜１００００ｒｐｍ、好ましくは３００〜６０００ｒｐ
ｍで用いられる。
【００２２】また、液体の高次シランとシリコン微粒子
混合液を予め混ぜた状態で基板上に滴下して、スピンコ
ート等により塗布することもできる。この場合はシリコ
ン微粒子が塗布膜全体に分布することになるため、ここ
でのシリコン微粒子の量は上記の付着密度と同等の割合
で塗布膜内に分散するように設定する必要がある。
混合液を予め混ぜた状態で基板上に滴下して、スピンコ
ート等により塗布することもできる。この場合はシリコ
ン微粒子が塗布膜全体に分布することになるため、ここ
でのシリコン微粒子の量は上記の付着密度と同等の割合
で塗布膜内に分散するように設定する必要がある。
【００２３】次に不活性ガス中で加熱による高次シラン
の熱重合、若しくは、高次シランへの４００ｎｍ以下の
波長の紫外線を照射することによる光重合等の方法によ
りpoly-Si膜を得る。この重合時に、予め加えておいた
シリコン微粒子により、通常より低温かつ短時間でpoly
-Si膜を成膜することができる。
の熱重合、若しくは、高次シランへの４００ｎｍ以下の
波長の紫外線を照射することによる光重合等の方法によ
りpoly-Si膜を得る。この重合時に、予め加えておいた
シリコン微粒子により、通常より低温かつ短時間でpoly
-Si膜を成膜することができる。
【００２４】なお、高次シランの熱重合は、poly-Si膜
を基板温度が、４５０℃から５５０℃の範囲で、より適
切には４５０℃で成膜することができる。なお、基板温
度を４００℃程度で成膜した場合には、a-Siに近い性質
の結晶性の悪いpoly-Siが生成されてしまう。さらに、基
板温度を５５０℃程度で成膜した場合には、結晶成長時
に必要な一定量以上の水素が高次シランから離脱するた
め、poly-Siの膜質が悪化する。
を基板温度が、４５０℃から５５０℃の範囲で、より適
切には４５０℃で成膜することができる。なお、基板温
度を４００℃程度で成膜した場合には、a-Siに近い性質
の結晶性の悪いpoly-Siが生成されてしまう。さらに、基
板温度を５５０℃程度で成膜した場合には、結晶成長時
に必要な一定量以上の水素が高次シランから離脱するた
め、poly-Siの膜質が悪化する。
【００２５】この重合時にシリコン微粒子は結晶核とし
て働き、結晶成長を促進させるものであるが、シリコン
微粒子の直径が１μｍ以上のものを用いた場合は、膜厚
がその大きさに対応した１μｍ以上のpoly-Si膜が形成
されることになり、このときシリコン微粒子の形状が形
成されるpoly-Si膜の表面形状に反映される。したがっ
てシリコン微粒子の大きさと形状を選ぶことにより、厚
膜でしかも様々な表面形状のpoly-Si膜を形成すること
ができる。
て働き、結晶成長を促進させるものであるが、シリコン
微粒子の直径が１μｍ以上のものを用いた場合は、膜厚
がその大きさに対応した１μｍ以上のpoly-Si膜が形成
されることになり、このときシリコン微粒子の形状が形
成されるpoly-Si膜の表面形状に反映される。したがっ
てシリコン微粒子の大きさと形状を選ぶことにより、厚
膜でしかも様々な表面形状のpoly-Si膜を形成すること
ができる。
【００２６】なお、結晶核として用いるシリコン微粒子
の直径は、１μｍ以上１０μｍ以下が適切である。シリ
コン微粒子を結晶核とするためには、シリコン微粒子の
直径は少なくとも１μｍ以上が必要である。一方、ペン
タシラン等の高次シランの粘性は低く、１０μｍ以上の
塗布膜を形成することは困難であるため、シリコン微粒
子の直径は最大値が１０μｍ程度となる。
の直径は、１μｍ以上１０μｍ以下が適切である。シリ
コン微粒子を結晶核とするためには、シリコン微粒子の
直径は少なくとも１μｍ以上が必要である。一方、ペン
タシラン等の高次シランの粘性は低く、１０μｍ以上の
塗布膜を形成することは困難であるため、シリコン微粒
子の直径は最大値が１０μｍ程度となる。
【００２７】さらに、高温での成膜時には水素の脱離に
よりシリコン膜に欠陥が生じるため、昇温時に０．０１
〜１００Ｔｏｒｒ程度まで減圧を行うと同時に、マイク
ロ波によりエネルギーを与えられた水素を供給すること
により重合を促進して膜質の向上を図ることができる。
よりシリコン膜に欠陥が生じるため、昇温時に０．０１
〜１００Ｔｏｒｒ程度まで減圧を行うと同時に、マイク
ロ波によりエネルギーを与えられた水素を供給すること
により重合を促進して膜質の向上を図ることができる。
【００２８】
【実施例】以下に本発明の各実施例を具体的に説明す
る。また、各実施例において成膜された膜の物性につい
ては以下の測定を行い、これらを表２にまとめた。
る。また、各実施例において成膜された膜の物性につい
ては以下の測定を行い、これらを表２にまとめた。
【００２９】
【表２】
【００３０】＜実施例１＞実施例１に用いる実験装置を
図１に示す。図１において、シリコン微粒子の塗布室１
の天井には、それぞれシリコン微粒子混合液するための
滴下ライン４、ガス供給ライン６を設けており、塗布室
１の底部には、塗布室１内を排気する排気ライン７を設
けている。また、塗布室１内の滴下ライン４の下方には
スピンコーター９を設置し、スピンコーター９の下面側
に加熱ヒーター８を配設している。
図１に示す。図１において、シリコン微粒子の塗布室１
の天井には、それぞれシリコン微粒子混合液するための
滴下ライン４、ガス供給ライン６を設けており、塗布室
１の底部には、塗布室１内を排気する排気ライン７を設
けている。また、塗布室１内の滴下ライン４の下方には
スピンコーター９を設置し、スピンコーター９の下面側
に加熱ヒーター８を配設している。
【００３１】また、塗布室１の側面には液滴下室２を設
けており、この液滴下室２の天井には、それぞれ液体高
次シランをスピンコータ９上に滴下する滴下ライン５、
液滴下室２にガスを供給するガス供給ライン６を設けて
おり、液滴下室２の底部には、液滴下室２内を排気する
排気ライン７を設けている。
けており、この液滴下室２の天井には、それぞれ液体高
次シランをスピンコータ９上に滴下する滴下ライン５、
液滴下室２にガスを供給するガス供給ライン６を設けて
おり、液滴下室２の底部には、液滴下室２内を排気する
排気ライン７を設けている。
【００３２】さらに、液滴下室２内の滴下ライン５下方
にはスピンコーター９を設置している。また、液滴下室
２の側面にはシリコン膜形成室３を設けており、このシ
リコン膜形成室３の天井には、シリコン膜形成室３内に
ガスを供給するガス供給ライン６を設けており、シリコ
ン膜形成室３下部にはシリコン膜形成室３内を排気する
排気ライン７を設けており、シリコン膜形成室３内には
基板１３を加熱する加熱ヒーター８を配置している。
にはスピンコーター９を設置している。また、液滴下室
２の側面にはシリコン膜形成室３を設けており、このシ
リコン膜形成室３の天井には、シリコン膜形成室３内に
ガスを供給するガス供給ライン６を設けており、シリコ
ン膜形成室３下部にはシリコン膜形成室３内を排気する
排気ライン７を設けており、シリコン膜形成室３内には
基板１３を加熱する加熱ヒーター８を配置している。
【００３３】なお、塗布室１、液滴下室２、シリコン膜
形成室３それぞれの間には、基板１３を搬送するための
ゲートバルブ(図示せず)を配設しており、このゲートバ
ルブを通してそれぞれを接続している。
形成室３それぞれの間には、基板１３を搬送するための
ゲートバルブ(図示せず)を配設しており、このゲートバ
ルブを通してそれぞれを接続している。
【００３４】実施例１では、液体高次シランとしてはペ
ンタシラン０．５ｃｍ3を用い、シリコン微粒子混合液
としては直径１０ｎｍのシリコン微粒子０．１ｇをジエ
チルエーテル０．５ｃｍ3に分散させたものを使用し
た。
ンタシラン０．５ｃｍ3を用い、シリコン微粒子混合液
としては直径１０ｎｍのシリコン微粒子０．１ｇをジエ
チルエーテル０．５ｃｍ3に分散させたものを使用し
た。
【００３５】以下、実施例１におけるシリコン膜の形成
方法の手順を説明する。始めに、塗布室１内を１×１０
-6Ｔｏｒｒまで真空排気後、ガス供給ライン６からヘリ
ウムガスを７６０Ｔｏｒｒになるまで塗布室１内に導入
する。ガラス製の基板１３上に、滴下ライン４からシリ
コン微粒子混合液を０．５ｃｍ3滴下後、スピンコータ
ー９で５００ｒｐｍで２秒、２０００ｒｐｍで５秒回転
して、基板１３の表面に均一に塗布した。続いてこの基
板を１００℃に加熱することによりジエチルエーテルを
蒸発させて基板１３上にシリコン微粒子を付着させた。
方法の手順を説明する。始めに、塗布室１内を１×１０
-6Ｔｏｒｒまで真空排気後、ガス供給ライン６からヘリ
ウムガスを７６０Ｔｏｒｒになるまで塗布室１内に導入
する。ガラス製の基板１３上に、滴下ライン４からシリ
コン微粒子混合液を０．５ｃｍ3滴下後、スピンコータ
ー９で５００ｒｐｍで２秒、２０００ｒｐｍで５秒回転
して、基板１３の表面に均一に塗布した。続いてこの基
板を１００℃に加熱することによりジエチルエーテルを
蒸発させて基板１３上にシリコン微粒子を付着させた。
【００３６】次に、基板１３を同じくヘリウムガスが７
６０Ｔｏｒｒで満たされている液滴下室２内に搬送設置
した後、基板１３上にペンタシランを０．５ｃｍ3滴下
後、スピンコーター９で５００ｒｐｍで３秒回転した
後、２０００ｒｐｍで１０秒回転して塗布膜を形成し
た。
６０Ｔｏｒｒで満たされている液滴下室２内に搬送設置
した後、基板１３上にペンタシランを０．５ｃｍ3滴下
後、スピンコーター９で５００ｒｐｍで３秒回転した
後、２０００ｒｐｍで１０秒回転して塗布膜を形成し
た。
【００３７】この時の塗布概念図を図５に示す。図５に
おいて、基板１３の表面にシリコン微粒子１４が均一に
付着しており、さらにペンタシランがこの基板１３の表
面でシリコン微粒子１４を覆っている。
おいて、基板１３の表面にシリコン微粒子１４が均一に
付着しており、さらにペンタシランがこの基板１３の表
面でシリコン微粒子１４を覆っている。
【００３８】次に、図５に示した状態の基板１３を同じ
くヘリウムガスが７６０Ｔｏｒｒで満たされているシリ
コン膜形成室３に搬送設置して、ヘリウムガスを０．５
ｌ／ｍｉｎで導入しながら、この基板１３を毎分１００
℃の割合で４５０℃まで昇温した後、基板温度４５０℃
を４０分間保持して、基板１３上にpoly-Si膜を形成し
た。
くヘリウムガスが７６０Ｔｏｒｒで満たされているシリ
コン膜形成室３に搬送設置して、ヘリウムガスを０．５
ｌ／ｍｉｎで導入しながら、この基板１３を毎分１００
℃の割合で４５０℃まで昇温した後、基板温度４５０℃
を４０分間保持して、基板１３上にpoly-Si膜を形成し
た。
【００３９】＜実施例２＞実施例２に用いる実験装置を
図２に示す。液滴下室２の天井には、シリコン微粒子混
合液の滴下ライン４、液体高次シランの滴下ライン５、
ガス供給ライン６を設けており、滴下ライン４と滴下ラ
イン５とを合流させた後、合流した滴下ラインを液滴下
室２内に導いている。また、液滴下室２の底部には、液
滴下室２内を排気する排気ライン７を接続している。液
滴下室２内の滴下ライン下方には、基板１３を載置する
スピンコーター９を配置している。
図２に示す。液滴下室２の天井には、シリコン微粒子混
合液の滴下ライン４、液体高次シランの滴下ライン５、
ガス供給ライン６を設けており、滴下ライン４と滴下ラ
イン５とを合流させた後、合流した滴下ラインを液滴下
室２内に導いている。また、液滴下室２の底部には、液
滴下室２内を排気する排気ライン７を接続している。液
滴下室２内の滴下ライン下方には、基板１３を載置する
スピンコーター９を配置している。
【００４０】また、液滴下室２の側面にはシリコン膜形
成室３を配置しており、シリコン膜形成室３の天井に
は、ガス供給ライン６を設けており、シリコン膜形成室
３の底部には、シリコン膜形成室３内を排気する排気ラ
イン７を設けている。また、シリコン膜形成室３内には
基板１３を加熱するための加熱ヒーター８を設置してい
る。
成室３を配置しており、シリコン膜形成室３の天井に
は、ガス供給ライン６を設けており、シリコン膜形成室
３の底部には、シリコン膜形成室３内を排気する排気ラ
イン７を設けている。また、シリコン膜形成室３内には
基板１３を加熱するための加熱ヒーター８を設置してい
る。
【００４１】実施例２では、液体高次シランとして実施
例１と同等にペンタシランを使用した。また、シリコン
微粒子混合液は実施例１における基板１３上でのシリコ
ン微粒子の付着密度と本実施例２での塗布膜内での体積
密度が同等になるような割合の液を用いた。具体的に
は、直径１０ｎｍのシリコン微粒子０．５ｇをジエチル
エーテル０．５ｃｍ3に分散させた液を使用した。
例１と同等にペンタシランを使用した。また、シリコン
微粒子混合液は実施例１における基板１３上でのシリコ
ン微粒子の付着密度と本実施例２での塗布膜内での体積
密度が同等になるような割合の液を用いた。具体的に
は、直径１０ｎｍのシリコン微粒子０．５ｇをジエチル
エーテル０．５ｃｍ3に分散させた液を使用した。
【００４２】なお、液滴下室２とシリコン膜形成室３と
の間には、基板１３を搬送するためのゲートバルブ(図
示せず)を配設しており、このゲートバルブを通して液
滴下室２内とシリコン膜形成室３内とを接続している。
の間には、基板１３を搬送するためのゲートバルブ(図
示せず)を配設しており、このゲートバルブを通して液
滴下室２内とシリコン膜形成室３内とを接続している。
【００４３】以下、実施例２におけるシリコン膜の形成
方法の手順を説明する。始めに、液滴下室２内を１×１
０-6Ｔｏｒｒまで真空排気後、ヘリウムガスをガス供給
ライン６から７６０Ｔｏｒｒになるまで導入した。次に
ガラス製の基板１３上にシリコン微粒子混合液０．５ｃ
ｍ3と液体高次シラン０．５ｃｍ3をそれぞれシリコン微
粒子混合液の滴下ライン４、液体高次シランの滴下ライ
ン５から混合させて１ｃｍ3滴下する。そして、シリコ
ン微粒子混合液と液体高次シランとが混合されて滴下さ
れた基板１３を、スピンコーター９で５００ｒｐｍで３
秒、その後２０００ｒｐｍで１０秒回転して塗布膜を形
成した。
方法の手順を説明する。始めに、液滴下室２内を１×１
０-6Ｔｏｒｒまで真空排気後、ヘリウムガスをガス供給
ライン６から７６０Ｔｏｒｒになるまで導入した。次に
ガラス製の基板１３上にシリコン微粒子混合液０．５ｃ
ｍ3と液体高次シラン０．５ｃｍ3をそれぞれシリコン微
粒子混合液の滴下ライン４、液体高次シランの滴下ライ
ン５から混合させて１ｃｍ3滴下する。そして、シリコ
ン微粒子混合液と液体高次シランとが混合されて滴下さ
れた基板１３を、スピンコーター９で５００ｒｐｍで３
秒、その後２０００ｒｐｍで１０秒回転して塗布膜を形
成した。
【００４４】この時の塗布概念図を図６に示す。図６に
おいて、基板１３の表面にペンタシランとシリコン微粒
子混合液との混合層１５が形成され、この混合層１５内
部に均一にシリコン微粒子１４が分散している。
おいて、基板１３の表面にペンタシランとシリコン微粒
子混合液との混合層１５が形成され、この混合層１５内
部に均一にシリコン微粒子１４が分散している。
【００４５】次に基板１３を同じくヘリウムガスが７６
０Ｔｏｒｒで満たされているシリコン膜形成室３に搬送
設置して、ヘリウムガスをガス供給ライン６から０．５
ｌ／ｍｉｎ導入しながら基板１３を毎分１００℃で４５
０℃まで昇温し、２０分基板温度を保持して基板１３上
にpoly-Si膜を形成した。
０Ｔｏｒｒで満たされているシリコン膜形成室３に搬送
設置して、ヘリウムガスをガス供給ライン６から０．５
ｌ／ｍｉｎ導入しながら基板１３を毎分１００℃で４５
０℃まで昇温し、２０分基板温度を保持して基板１３上
にpoly-Si膜を形成した。
【００４６】＜実施例３＞実施例２においては、液体高
次シランとして、高次シランを構成する水素の一部を塩
素で置換した構造を有する塩化ペンタシランを用いた。
具体的には、Ｓｉ5Ｈ11Ｃｌを使用して成膜を行った。
なお、Ｓｉ5Ｈ11Ｆを用いることもできる。図２に示し
た実験装置で、実施例２と同一の手順で成膜を行った。
次シランとして、高次シランを構成する水素の一部を塩
素で置換した構造を有する塩化ペンタシランを用いた。
具体的には、Ｓｉ5Ｈ11Ｃｌを使用して成膜を行った。
なお、Ｓｉ5Ｈ11Ｆを用いることもできる。図２に示し
た実験装置で、実施例２と同一の手順で成膜を行った。
【００４７】＜実施例４＞実施例４に用いる実験装置を
図３に示す。図３の実験装置は、図２に示す実験装置と
基本的に同一構造であるが、図３の実験装置がシリコン
膜形成室３の天井に、シリコン膜形成室３に紫外線を照
射する低圧水銀ランプ１０を備えている点が異なってい
る。
図３に示す。図３の実験装置は、図２に示す実験装置と
基本的に同一構造であるが、図３の実験装置がシリコン
膜形成室３の天井に、シリコン膜形成室３に紫外線を照
射する低圧水銀ランプ１０を備えている点が異なってい
る。
【００４８】以下、実施例４におけるシリコン膜の形成
方法の手順を説明する。図３に示した実験装置を用い
て、実施例２と同条件でペンタシラン塗布膜を形成した
後、ヘリウムガスが７６０Ｔｏｒｒで満たされているシ
リコン膜形成室３に搬送設置する。その後、ヘリウムガ
スをガス供給ライン６から０．５ｌ／ｍｉｎ導入しなが
ら低圧水銀ランプ１０を用いて波長４００ｎｍ以下の光
を、強度１００ｍＷ／ｃｍ2で２０分照射して、基板１
３上にpoly-Si膜を形成した。
方法の手順を説明する。図３に示した実験装置を用い
て、実施例２と同条件でペンタシラン塗布膜を形成した
後、ヘリウムガスが７６０Ｔｏｒｒで満たされているシ
リコン膜形成室３に搬送設置する。その後、ヘリウムガ
スをガス供給ライン６から０．５ｌ／ｍｉｎ導入しなが
ら低圧水銀ランプ１０を用いて波長４００ｎｍ以下の光
を、強度１００ｍＷ／ｃｍ2で２０分照射して、基板１
３上にpoly-Si膜を形成した。
【００４９】＜実施例５＞実施例５に用いる実験装置を
図４に示す。図４の実験装置は、図２に示す実験装置と
基本的に同一構造であるが、図４の実験装置がシリコン
膜形成室３の天井に、シリコン膜形成室３に水素ガス導
入ライン１２と、水素ガス導入ライン１２を通過する水
素ガスにマイクロ波を照射するマイクロ波発生装置１１
とを備えている点が異なっている。
図４に示す。図４の実験装置は、図２に示す実験装置と
基本的に同一構造であるが、図４の実験装置がシリコン
膜形成室３の天井に、シリコン膜形成室３に水素ガス導
入ライン１２と、水素ガス導入ライン１２を通過する水
素ガスにマイクロ波を照射するマイクロ波発生装置１１
とを備えている点が異なっている。
【００５０】以下、実施例５におけるシリコン膜の形成
方法の手順を説明する。図４に示した実験装置を用い
て、実施例２と同条件においてペンタシラン塗布膜を形
成した後、ヘリウムガスが７６０Ｔｏｒｒで満たされて
いるシリコン膜形成室３に搬送設置した。その後、ヘリ
ウムガスを０．５ｌ／ｍｉｎ導入すると共にマイクロ波
発生装置１１で発生させたマイクロ波でエネルギーを与
えた水素を基板直上に供給しながら１Ｔｏｒｒまで減圧
を行い、基板１３を毎分１００℃で４５０℃まで昇温
し、２０分基板温度を保持して基板１３上にpoly-Si膜
を形成した。
方法の手順を説明する。図４に示した実験装置を用い
て、実施例２と同条件においてペンタシラン塗布膜を形
成した後、ヘリウムガスが７６０Ｔｏｒｒで満たされて
いるシリコン膜形成室３に搬送設置した。その後、ヘリ
ウムガスを０．５ｌ／ｍｉｎ導入すると共にマイクロ波
発生装置１１で発生させたマイクロ波でエネルギーを与
えた水素を基板直上に供給しながら１Ｔｏｒｒまで減圧
を行い、基板１３を毎分１００℃で４５０℃まで昇温
し、２０分基板温度を保持して基板１３上にpoly-Si膜
を形成した。
【００５１】＜実施例６＞実施例６では、図１に示す実
験装置を用いた。実施例６におけるシリコン膜の形成方
法は、用いるシリコン微粒子を直径１０μｍのものを用
いた以外は、実施例１と同一の条件で成膜を行った。
験装置を用いた。実施例６におけるシリコン膜の形成方
法は、用いるシリコン微粒子を直径１０μｍのものを用
いた以外は、実施例１と同一の条件で成膜を行った。
【００５２】この時の塗布概念図を図７に示す。図７に
おいて、基板１３の表面にシリコン微粒子１４が均一に
付着しており、さらにペンタシランがこの基板１３の表
面でシリコン微粒子１４を覆っている。
おいて、基板１３の表面にシリコン微粒子１４が均一に
付着しており、さらにペンタシランがこの基板１３の表
面でシリコン微粒子１４を覆っている。
【００５３】
【発明の効果】本発明は上記問題点を解決するものであ
り、本発明のシリコン膜の形成方法によれば、液体高次
シランからpoly-Si膜を形成するのにシリコン微粒子を
結晶核として用いることにより、各種デバイスとして使
用できる品質を維持しつつ従来より低温かつ高速で結晶
シリコン膜を形成することができる。また、シリコン微
粒子の直径に対応した膜厚のシリコン膜が得られるた
め、任意の膜厚のシリコン膜を容易に成膜することがで
きる。
り、本発明のシリコン膜の形成方法によれば、液体高次
シランからpoly-Si膜を形成するのにシリコン微粒子を
結晶核として用いることにより、各種デバイスとして使
用できる品質を維持しつつ従来より低温かつ高速で結晶
シリコン膜を形成することができる。また、シリコン微
粒子の直径に対応した膜厚のシリコン膜が得られるた
め、任意の膜厚のシリコン膜を容易に成膜することがで
きる。
【００５４】請求項１によれば、シリコン微粒子を基板
表面に任意の適切な間隔で配置できるため、均一な結晶
シリコン膜を形成することができる。
表面に任意の適切な間隔で配置できるため、均一な結晶
シリコン膜を形成することができる。
【００５５】請求項２によれば、基板上にシリコン微粒
子と高次シランとを一度に塗布できるため、少ない工程
でシリコン膜を形成することができる。
子と高次シランとを一度に塗布できるため、少ない工程
でシリコン膜を形成することができる。
【００５６】請求項３によれば、常温で液体の高次シラ
ンを用いるため、高次シランの基板上への塗布が容易と
なる。
ンを用いるため、高次シランの基板上への塗布が容易と
なる。
【００５７】請求項４によれば、ハロゲン化高次シラン
を用いるため、同一のシリコン原子を有するハロゲン化
されていない高次シランと比べて、より低いエネルギー
で分解するため、ハロゲン化した高次シランを用いるこ
とにより、さらに反応性を高めることができ、低温で短
時間での成膜を可能にする。
を用いるため、同一のシリコン原子を有するハロゲン化
されていない高次シランと比べて、より低いエネルギー
で分解するため、ハロゲン化した高次シランを用いるこ
とにより、さらに反応性を高めることができ、低温で短
時間での成膜を可能にする。
【００５８】請求項５によれば、気体高次シランが液体
高次シランに溶解したものであっても、十分に基板に塗
布し成膜することができる。
高次シランに溶解したものであっても、十分に基板に塗
布し成膜することができる。
【００５９】請求項６によれば、高次シランを加熱する
ことなく成膜が可能となるため、加熱による高次シラン
の蒸発するを防止しつつ、基板表面で効率よく高次シラ
ンを分解することができる。
ことなく成膜が可能となるため、加熱による高次シラン
の蒸発するを防止しつつ、基板表面で効率よく高次シラ
ンを分解することができる。
【００６０】請求項７によれば、高温での成膜時には水
素の脱離によりシリコン膜に欠陥が生じるため、マイク
ロ波でエネルギーを与えられた水素を供給することによ
り重合を促進して膜質の向上を図ることができる。
素の脱離によりシリコン膜に欠陥が生じるため、マイク
ロ波でエネルギーを与えられた水素を供給することによ
り重合を促進して膜質の向上を図ることができる。
【００６１】請求項８によれば、高次シランを４５０℃
乃至５５０℃での熱分解による成膜が可能となるため、
安価ガラスや高分子フィルムを基板として用いることが
できる。
乃至５５０℃での熱分解による成膜が可能となるため、
安価ガラスや高分子フィルムを基板として用いることが
できる。
【図１】本発明の実施例１に用いる実験装置の横断面図
である。
である。
【図２】本発明の実施例２に用いる実験装置の横断面図
である。
である。
【図３】本発明の実施例４に用いる実験装置の横断面図
である。
である。
【図４】本発明の実施例５に用いる実験装置の横断面図
である。
である。
【図５】本発明の実施例１のpoly-Si成膜に用いる塗布
膜の断面図である。
膜の断面図である。
【図６】本発明の実施例２のpoly-Si成膜に用いる塗布
膜の断面図である。
膜の断面図である。
【図７】本発明の実施例６のpoly-Si成膜に用いる塗布
概念図である。
概念図である。
１ シリコン微粒子塗布室 ２ 液滴下室 ３ シリコン膜形成室 ４ 滴下ライン(シリコン微粒子混合液) ５ 滴下ライン(液体高次シラン) ６ ガス供給ライン ７ 排気ライン ８ 加熱ヒーター ９ スピンコーター １０ 水銀ランプ １１ マイクロ波発生装置 １２ 水素ガス導入ライン １３ 基板 １４ シリコン微粒子 １５ poly-Si膜
Claims (8)
- 【請求項１】 基板上にシリコン微粒子を供給した後、
液体高次シランを該基板上に塗布し、該基板上に塗布さ
れた該高次シランを分解することによりシリコン膜を形
成すること特徴とするシリコン膜の形成方法。 - 【請求項２】 基板上に液体高次シランとシリコン微粒
子との混合液を塗布した後、該基板上に塗布された該液
体高次シランを分解することを特徴とするシリコン膜の
形成方法。 - 【請求項３】 上記液体高次シランは、一般式ＳｉnＨ
2n+2で表され、ｎは４≦ｎ≦７の整数であることを特徴
とする請求項１又は２に記載のシリコン膜の形成方法。 - 【請求項４】 上記液体高次シランは、一般式ＳｉnＨl
Ｙmで表されるハロゲン化高次シランであり、Ｙはハロ
ゲン、ｌ＋ｍ＝２ｎ＋２、であることを特徴とする請求
項１又は２に記載のシリコン膜の形成方法。 - 【請求項５】 上記液体高次シランは、一般式ＳｉnＨ
2n+2で表され、ｎは１≦ｎ≦３の整数である気体高次シ
ランが、一般式ＳｉnＨ2n+2で表され、ｎは４≦ｎ≦７
の整数である液体高次シランに溶解したものであること
を特徴とする請求項１又は２に記載のシリコン膜の形成
方法。 - 【請求項６】 上記液体高次シランの分解を、紫外光の
照射により行うことを特徴とする請求項１乃至５の何れ
か一つに記載のシリコン膜の形成方法。 - 【請求項７】 上記液体高次シランの分解時に、上記基
板上にマイクロ波でエネルギーを与えた水素を供給する
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載の
シリコン膜の形成方法。 - 【請求項８】 上記液体高次シランの分解を、４５０℃
乃至５５０℃の熱分解により行うことを特徴とする請求
項１乃至５の何れか一つに記載のシリコン膜の形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23361797A JPH1179727A (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | シリコン膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23361797A JPH1179727A (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | シリコン膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1179727A true JPH1179727A (ja) | 1999-03-23 |
Family
ID=16957860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23361797A Pending JPH1179727A (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | シリコン膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1179727A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2009218429A (ja) * | 2008-03-11 | 2009-09-24 | Seiko Epson Corp | 成膜方法、半導体装置の製造方法および電子機器の製造方法 |
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-
1997
- 1997-08-29 JP JP23361797A patent/JPH1179727A/ja active Pending
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