JP3384312B2 - 結晶性シリコン前段膜の形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置にお
ける各画素に設けられるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）ス
イッチ等の材料として用いられたり、集積回路、太陽電
池等に用いられる結晶性シリコン膜を形成するための前
駆体である結晶性シリコン前段膜の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＴＦＴ用等の半導体膜としては、
低温下で大面積に形成できるアモルファスシリコン膜が
多く用いられてきたが、トランジスタ特性を向上させた
り、駆動回路まで一体化してデバイスを形成したりする
ために、結晶性シリコン膜であってその結晶粒径が２０
０ｎｍ程度以上、特に３００ｎｍ程度以上のものが求め
られている。

【０００３】結晶性シリコン膜の形成方法としては、被
成膜物品を６００℃以上の高温に加熱し且つ常圧ないし
は減圧下で熱ＣＶＤ法により形成する方法、被成膜物品
の温度を７００℃程度以上に保った状態で真空蒸着法や
スパッタ蒸着法等のＰＶＤ法により形成する方法、各種
ＣＶＤ法やＰＶＤ法により比較的低温下でアモルファス
シリコン膜を形成した後、後処理として、８００℃程度
以上の熱処理若しくは６００℃程度で２０時間程度以上
の長時間にわたる熱処理を施すことにより結晶化させる
方法、このようなアモルファスシリコン膜にレーザアニ
ール処理を施して、該膜を結晶化させる方法等が用いら
れている。

【０００４】中でも、アモルファスシリコン膜にレーザ
アニール処理を施して結晶化させる方法（レーザアニー
ル法）は、前記例示したレーザアニール法以外の方法に
比べて低温下で結晶性シリコン膜が得られるため、被成
膜物品が石英等の高融点の材料からなるものに限定され
ず、例えば比較的安価な低融点ガラス等の材料からなる
物品も用いることができる。また、このようなレーザア
ニール処理は比較的短時間で行えるため、膜形成の効率
が良い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各種Ｃ
ＶＤ法、真空蒸着法、スパッタ蒸着法等により形成され
たアモルファスシリコン膜にレーザビームを照射してこ
れを結晶化する方法では、該膜を実用上求められる２０
０ｎｍ以上、特に３００ｎｍ以上の結晶粒径を有する結
晶性シリコン膜にするためには、非常に高いエネルギ密
度のレーザを照射しなければならないところ、これらの
成膜方法ではそれほど高い前段膜密着性は得られないた
め、レーザアニール処理時に該膜中に生じる応力により
膜の部分的な剥離（アブレーション）が生じ易い。

【０００６】また、これらの方法によりアモルファスシ
リコン膜を形成する場合、その後の結晶化により形成さ
れる結晶粒径を制御し難い。このため、最終的に得られ
る膜において十分な結晶粒径が得られなかったり、逆に
結晶粒径が大きくなりすぎて粒界の凹凸ひいては膜の表
面荒れが発生するといった難点がある。そこで本発明
は、ＴＦＴ用等の半導体膜としての良好な結晶性シリコ
ン膜を効率良く得るための前駆体としての結晶性シリコ
ン前段膜を比較的低温下で生産性良く形成できる結晶性
シリコン前段膜の形成方法を提供することを課題とす
る。

【０００７】削除

【０００８】また本発明は、ＴＦＴ用等の半導体膜とし
ての良好な結晶性シリコン膜を得るための前駆体として
の結晶性シリコン前段膜であって、これから得られる結
晶性シリコン膜の結晶粒径を制御できる結晶性シリコン
前段膜を比較的低温下で生産性良く形成できる結晶性シ
リコン前段膜の形成方法を提供することを課題とする。

【０００９】削除

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、以下において説明する（ｃ）の結晶性シリ
コン前段膜の形成方法を提供するが、これに関連する結
晶性シリコン前段膜とその形成方法（ａ）、結晶性シ
リコン前段膜と結晶性シリコン前段膜の形成方法
（ｂ）、結晶性シリコン前段膜とその形成方法（ｄ）
等についても併せて以下に説明する。 ＜次のの結晶性シリコン前段膜及び（ａ）の結晶性シ
リコン前段膜形成方法＞ 結晶化処理により結晶性シリコン膜を得るための、
被成膜物品上に形成された結晶性シリコン前段膜であっ
て、該被成膜物品との界面部分に該物品との混合層を有
し、該混合層上にアモルファスシリコン層を有すること
を特徴とする結晶性シリコン前段膜。 （ａ） 被成膜物品上に結晶化処理により結晶性シリコ
ン膜を得るための結晶性シリコン前段膜を形成する方法
であって、該膜形成の初期に該被成膜物品にイオンビー
ムを照射して、該物品表面に該物品と膜構成物質との混
合層を形成し、その後イオンビーム照射を停止して該混
合層上にアモルファスシリコン層を形成することを特徴
とする結晶性シリコン前段膜の形成方法。

【００１１】の結晶性シリコン前段膜及び（ａ）の結
晶性シリコン前段膜の形成方法によると、結晶性シリコ
ン前段膜と被成膜物品との混合層の存在により該両者の
密着性が良好になり、その後エネルギビーム照射により
該膜を結晶化処理する場合、エネルギビーム照射により
該膜に大きな内部応力が発生しても該膜の部分的な剥離
（アブレーション）が生じ難い。またそれにより、該膜
の結晶化処理の際に照射するエネルギビームのエネルギ
密度を高くすることが可能となり、使用可能なエネルギ
密度の範囲が広がる。

【００１２】＜次のの結晶性シリコン前段膜及び（ｂ）、（ｃ）の
結晶性シリコン前段膜形成方法＞ 結晶化処理により結晶性シリコン膜を得るための、
被成膜物品上に形成された結晶性シリコン前段膜であっ
て、該被成膜物品との界面部分にシリコンの微結晶核層
を有し、該微結晶核層上にアモルファスシリコン層を有
することを特徴とする結晶性シリコン前段膜。 （ｂ） 被成膜物品上に結晶化処理により結晶性シリコ
ン膜を得るための結晶性シリコン前段膜を形成する方法
であって、該膜形成の初期に該被成膜物品にイオンビー
ムを照射して、該物品表面にシリコンの微結晶核層を形
成し、その後イオンビーム照射を停止して該微結晶核層
上にアモルファスシリコン層を形成することを特徴とす
る結晶性シリコン前段膜の形成方法。 （ｃ） 被成膜物品上に結晶化処理により結晶性シリコ
ン膜を得るための結晶性シリコン前段膜を形成する方法
であって、該膜形成に先立ち該被成膜物品にイオンビー
ムを照射することでその後の膜形成において該物品表面
にシリコンの微結晶核層を形成させ、該微結晶核層上に
アモルファスシリコン層を形成することを特徴とする結
晶性シリコン前段膜の形成方法。

【００１３】なお、（ｃ）の方法において、膜形成に先
立ち被成膜物品にイオンビームを照射し、引き続き膜形
成の初期にもこれと並行してイオンビームを照射しても
構わない。前記の結晶性シリコン前段膜及び（ｂ）、
（ｃ）の結晶性シリコン前段膜の形成方法によると、微
結晶核層の微結晶核の結晶粒径、微結晶核の密度、微結
晶核層の層厚等を調整することにより、その後形成され
る結晶性シリコン膜の結晶粒径、結晶粒界における凹凸
等を調整することができ、最終的に、表面荒れのない良
好な結晶性を有するシリコン膜を得ることができる。

【００１４】また、エネルギビームの照射により該前段
膜に結晶化処理を施す場合、シリコン前段膜の微結晶核
の結晶粒径が小さいと、高いエネルギ密度のエネルギビ
ームによる結晶化処理が可能であることは勿論のこと、
微結晶核の結晶粒径が小さいほど低いエネルギ密度のエ
ネルギビームでも結晶化処理が可能である。従って、微
結晶核層の微結晶核の結晶粒径等を調整することによ
り、低いエネルギ密度から高いエネルギ密度までの広範
囲のエネルギビームにより良好な結晶を成長させること
ができるため、エネルギビームの出力の精度をそれほど
良くしなくてもよくなり、その結果、エネルギビーム照
射装置コストを下げることができる。また、低エネルギ
密度のエネルギビームでも足りるようにできるため、該
装置の寿命を長くすることができる。

【００１５】高いエネルギ密度のエネルギビームを照射
するためには高出力のエネルギビーム照射装置が必要で
あるが、この場合、装置がコスト高につくとともに、高
出力により照射されるエネルギビームが不安定なものに
なって、均一な結晶を成長させ難い。しかし、の結晶
性シリコン前段膜及び（ｂ）、（ｃ）の方法によると、
微結晶核層の存在により低いエネルギ密度の安定領域の
エネルギビームで結晶化させることができ、低コストで
安定した均一な膜質の結晶性シリコン膜を得ることがで
きる。

【００１６】＜次のの結晶性シリコン前段膜及び（ｄ）の結晶性シ
リコン前段膜形成方法＞ 結晶化処理により結晶性シリコン膜を得るための、
被成膜物品上に形成された結晶性シリコン前段膜であっ
て、前記被成膜物品との界面部分に該物品との混合層及
びシリコンの微結晶核層を有し、これらの層上にアモル
ファスシリコン層を有することを特徴とする結晶性シリ
コン前段膜。 （ｄ） 被成膜物品上に結晶化処理により結晶性シリコ
ン膜を得るための結晶性シリコン前段膜を形成する方法
であって、該膜形成の初期に該被成膜物品にイオンビー
ムを照射して、該物品表面に該物品と膜構成物質との混
合層及びシリコンの微結晶核層を形成し、その後イオン
ビーム照射を停止してこれらの層上にアモルファスシリ
コン層を形成することを特徴とする結晶性シリコン前段
膜の形成方法。

【００１７】の結晶性シリコン前段膜及び（ｄ）の結
晶性シリコン前段膜の形成方法によると、その後の結晶
化処理のためのエネルギビーム照射において、膜剥がれ
が生じ難く且つ表面荒れのない良好な結晶性を有する結
晶性シリコン膜を得ることができる。前記及びの結
晶性シリコン前段膜において、前記シリコンの微結晶核
層の層厚は３０ｎｍ程度以下であることが好ましい。３
０ｎｍより大きくなってくると、例えば３００ｎｍ以上
の結晶粒径の結晶性シリコン膜を得るために必要なエネ
ルギビームのエネルギ密度が大きくなりすぎ、エネルギ
ビーム出力が不安定になって、却って、最終的に得られ
る膜の結晶粒径が不均一になったり、表面の凹凸が大き
くなって好ましくない。また、それには限定されない
が、該微結晶核層の層厚は１０ｎｍ程度までの値に設定
することができる。層厚が余り小さくなってくると微結
晶核層形成の効果が十分に得られない。

【００１８】また前記及びの結晶性シリコン前段膜
において、前記微結晶核の結晶粒径は３０ｎｍ程度以下
であることが好ましい。３０ｎｍより大きくなってくる
と、例えば３００ｎｍ以上の結晶粒径の結晶性シリコン
膜を得るために必要なエネルギビームのエネルギ密度が
大きくなりすぎ、エネルギビーム出力が不安定になっ
て、却って、最終的に得られる膜の結晶粒径が不均一に
なったり、表面の凹凸が大きくなって好ましくない。ま
た、それには限定されないが、該微結晶核の結晶粒径は
５ｎｍ程度までの値に設定することができる。粒径が余
り小さくなってくると、微結晶核層形成の効果が十分に
得られない。

【００１９】また前記及びの結晶性シリコン前段膜
において、前記微結晶核の密度は、１×１０¹¹個／ｃｍ
² 程度以下であることが好ましい。１×１０¹¹個／ｃｍ
² より高くなってくると、その後のエネルギビーム照射
により大きな結晶粒が育たず、３００ｎｍ以上の結晶粒
径が得られ難い。また、それには限定されないが、１×
１０⁹ 個／ｃｍ² 程度までの値に設定することができ
る。微結晶核の密度が余り小さくなってくると、微結晶
核層の効果が十分に得られず、また結晶化処理のための
エネルギビームのエネルギ密度の最適値幅が狭くなる。
この範囲内で、微結晶核密度を低くすると大きい結晶粒
が成長し、逆に微結晶核密度を高くすると小さい結晶粒
が成長し、いずれも粒界の凹凸を小さくすることができ
最終的に表面平滑な結晶性シリコン膜を得ることができ
る。

【００２０】微結晶核層の層厚、微結晶核の結晶粒径、
微結晶核密度を上記範囲に設定すれば、例えば３００ｎ
ｍ以上の結晶粒径の結晶性シリコン膜を得るために照射
すべきエネルギビームのエネルギ密度を広い範囲から選
ぶことができる。従って、安定した出力領域のエネルギ
ビームを用いることができ、均一な結晶粒径を有し、表
面平滑な結晶性シリコン膜を得ることができる。

【００２１】前記（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の方法にお
いて、前記微結晶核層を形成するためには、イオンビー
ムのイオン照射エネルギは５００ｅＶ〜１０ｋｅＶ程度
とすればよい。５００ｅＶより小さくなってくると微結
晶核が形成され難くなり、１０ｋｅＶより大きくなって
くると熱的損傷等の損傷を被成膜物品に与える恐れがあ
る。

【００２２】また前記の（ａ）及び（ｄ）の方法におい
て、前記混合層を形成するためには、イオンビームのイ
オン照射エネルギは２ｋｅＶ〜１０ｋｅＶ程度とすれば
よい。２ｋｅＶより小さくなってくると混合層が十分に
形成されず、１０ｋｅＶより大きくなってくると熱的損
傷等の損傷を被成膜物品に与える恐れがある。この範囲
では、微結晶核層を形成できるとともに被成膜物品との
界面部分に該物品との混合層を形成できる。

【００２３】また、いずれの場合もイオン照射量は５×
１０¹³個／ｃｍ² 〜１×１０¹⁵個／ｃｍ² 程度とするこ
とが好ましい。５×１０¹³個／ｃｍ² より少なくなって
くると、混合層を形成しようとする場合に該層を十分に
形成できないからであり、１×１０¹⁵個／ｃｍ² より多
くなってくると、結晶化処理工程における膜の欠陥回復
が困難となるからである。

【００２４】前記の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の各方法に
おいて、微結晶核の結晶粒径、微結晶核密度はイオンビ
ームのイオン種、照射エネルギ、イオン電流等を制御す
ることで調整できる。また、微結晶核層の層厚はイオン
種、イオンビーム照射時間、イオン電流等を適宜設定す
ることで調整できる。前記、及びの結晶性シリコ
ン前段膜は、全体として膜中水素濃度が３×１０²¹個／
ｃｍ³ 程度以下であることが好ましい。また、該前段膜
の膜中水素は存在しないことが最も好ましいが、このよ
うな膜を形成することは技術的に困難である。同様に前
記各前段膜形成方法においても全体として膜中水素濃度
が３×１０²¹個／ｃｍ³ 程度以下の結晶性シリコン前段
膜を形成することが好ましい。これにより、エネルギビ
ームを照射して該膜を結晶化させる場合にも、前処理と
して脱水素処理を行うことなく膜中水素の突沸による膜
質の低下を抑制でき、その分生産性を向上させることが
できる。

【００２５】前記の（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の各方法
においては、イオンビーム照射を結晶性シリコン前段膜
形成の全体にわたり行わず、膜形成前及び（又は）膜形
成初期に限定して、微結晶核層の形成を前段膜と被成膜
物品との界面部分に限定したので、その後の結晶化処理
により均一な粒径のシリコン結晶を成長させやすく、最
終的に得られる結晶性シリコン膜の表面の欠陥（凹凸）
を低減することができる。また、再結晶化により微結晶
を核として結晶粒の成長が進むため最終的に得られる膜
全体の結晶粒内の欠陥を低減することができる。なお、
上層のアモルファスシリコンはエネルギビームの吸収率
が高いため、低いエネルギ密度のエネルギビームの照射
でも溶けて、該微結晶を核として再結晶化がすすむ。

【００２６】また、前記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）の各結晶性シリコン前段膜の形成方法において
は、膜形成をプラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ法により形成
することができ、その場合、成膜原料ガスとしては、シ
リコン系ガス（モノシラン（ＳｉＨ₄ ）ガス、ジシラン
（Ｓｉ₂ Ｈ₆ ）ガス等の水素化シリコンガス、４フッ化
シリコン（ＳｉＦ₄ ）ガス等のフッ化シリコンガス、４
塩化シリコン（ＳｉＣｌ₄ ）ガス等の塩化シリコンガス
等）を含むガスを用いることができる。また、かかるシ
リコン系ガスに加えて水素（Ｈ₂ ）ガスを含むガスを用
いることができる。

【００２７】前記成膜原料ガスとして水素ガスを用いる
ことにより、前記シリコン系ガスの分解により放出され
たシリコン原子やＳｉＨ_n 分子（ｎ＝１〜３）と水素と
の反応が促進されて、シリコン−シリコンネットワーク
中のダングリングボンドや膜中欠陥が低減される。ま
た、前記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の方法におい
て、前記イオンビームのイオン種として、不活性ガス
（ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴ
ン（Ａｒ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス、キセノン
（Ｘｅ）ガス等）、反応性ガス（水素（Ｈ₂ ）ガス、フ
ッ素（Ｆ₂ ）ガス、フッ化水素（ＨＦ）ガス等）及び前
記成膜原料ガスとして例示したシリコン系ガスのうち少
なくとも一種のガスのイオンを用いることができる。な
お、Ａｒガスイオン以上の質量数を有する不活性ガスイ
オンについては、そのイオンが形成される膜に損傷を与
えたり、良質な前段膜を形成することが困難になったり
して、その後のエネルギビームの照射による再結晶化工
程で、膜中にボイドや欠陥が生じる恐れがあるようなと
きは、このようなイオンを用いなければよい。

【００２８】前記（ａ）、（ｂ）、（ｄ）の方法におい
て、膜形成とともにイオンビーム照射を行う混合層形成
時又は（及び）微結晶核層形成時は、例えば成膜原料ガ
スに電力を供給してこれをプラズマ化するプラズマＣＶ
Ｄ法、スパッタ法等により膜形成することができる。そ
の上層の形成は、それには限定されないが、プラズマＣ
ＶＤ法、熱ＣＶＤ法等のＣＶＤ法、さらにはスパッタ
法、真空蒸着法等で行うことができる。

【００２９】また、前記（ｃ）の方法における膜形成方
法は、それには限定されないが、プラズマＣＶＤ法、熱
ＣＶＤ法等のＣＶＤ法、スパッタ法、真空蒸着法等を採
用できる。また、以上に基づき次の(i) 、(ii)、(iii)
の結晶性シリコン膜を提供することができる。 (i) 前記の結晶性シリコン前段膜にエネルギビーム
を照射して該膜を結晶化させることにより得られたこと
を特徴とする結晶性シリコン膜。 (ii) 前記の結晶性シリコン前段膜にエネルギビーム
を照射して該膜を結晶化させることにより得られたこと
を特徴とする結晶性シリコン膜。 (iii) 前記の結晶性シリコン前段膜にエネルギビー
ムを照射して該膜を結晶化させることにより得られたこ
とを特徴とする結晶性シリコン膜。

【００３０】前記の(i) 及び(iii) の結晶性シリコン膜
は、混合層を有する結晶性シリコン前段膜にエネルギビ
ームを照射して得られたものであるため、被成膜物品と
の密着性が良好なものである。また、前記の(ii)及び(i
ii) の結晶性シリコン膜は、微結晶核層を有する結晶性
シリコン前段膜にエネルギビームを照射して得られたも
のであるため、表面荒れがなく良好な結晶性を有するも
のである。

【００３１】前記各結晶性シリコン膜の粒径は３００ｎ
ｍ程度以上であることが実用上望ましい。上限は特に限
定されないが、普通には１０００ｎｍ程度までのものが
形成される。また、既述の結晶性シリコン前段膜形成方
法を基にして次の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）の
結晶性シリコン膜の形成方法を提供することができる。 （Ａ） 前記（ａ）の方法により形成された結晶性シリ
コン前段膜にエネルギビームを照射して該前段膜を結晶
化させることで結晶性シリコン膜を得ることを特徴とす
る結晶性シリコン膜の形成方法。 （Ｂ） 前記（ｂ）の方法により形成された結晶性シリ
コン前段膜にエネルギビームを照射して該前段膜を結晶
化させることで結晶性シリコン膜を得ることを特徴とす
る結晶性シリコン膜の形成方法。 （Ｃ） 前記（ｃ）の方法により形成された結晶性シリ
コン前段膜にエネルギビームを照射して該前段膜を結晶
化させることで結晶性シリコン膜を得ることを特徴とす
る結晶性シリコン膜の形成方法。 （Ｄ） 前記（ｄ）の方法により形成された結晶性シリ
コン前段膜にエネルギビームを照射して該前段膜を結晶
化させることで結晶性シリコン膜を得ることを特徴とす
る結晶性シリコン膜の形成方法。

【００３２】前記（Ａ）及び（Ｄ）の結晶性シリコン膜
の形成方法によると、結晶性シリコン前段膜の膜密着性
が高いため、該膜を結晶化させる際に照射するエネルギ
ビームのエネルギ密度を高くすることが可能となる。ま
た、前記の（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の結晶性シリコン膜
の形成方法によると、結晶性シリコン前段膜の微結晶核
層の微結晶核の結晶粒径、微結晶核の密度、微結晶核層
の層厚等を調整することにより、結晶性シリコン膜の結
晶粒径、結晶粒界における凹凸等を調整することがで
き、表面荒れのない良好な結晶性を有するシリコン膜を
得ることができる。また、微結晶核層を有する前段膜に
エネルギビームを照射するため、低いエネルギ密度から
高いエネルギ密度までの広範囲のエネルギビームにより
良好な結晶を成長させることができる。これにより、エ
ネルギビームの出力の精度をそれほど良くしなくてもよ
くなり、その結果、エネルギビーム照射装置コストを下
げることができるとともに、該装置の寿命を長くするこ
とができる。

【００３３】また、微結晶核層の微結晶核の結晶粒径を
小さく抑えることにより、低いエネルギ密度の安定領域
のエネルギビームで前段膜を再結晶化させることがで
き、低コストで安定した膜質の結晶性シリコン膜を得る
ことができる。これらのことから、前記の（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）の結晶性シリコン膜の形成方
法によると、生産性良く、従って安価に結晶性シリコン
膜が得られる。また、前記の(i) 、(ii)、及び(iii) の
結晶性シリコン膜は、生産性良く、安価に得られるもの
である。

【００３４】前記エネルギビームとしては、代表的には
各種レーザ（例えばＫｒＦレーザ、ＸｅＣｌレーザ、Ａ
ｒイオンレーザ等）を用いることができ、この他電子ビ
ーム等も用いることができる。なお、前記(i) 、(ii)及
び(iii) の結晶性シリコン膜は、結晶性シリコン前段膜
へのエネルギビームの照射による他、該前段膜の加熱処
理等によっても得ることができる。

【００３５】結晶性シリコン膜の膜厚は、該膜の使用目
的によっても異なるが、通常ＴＦＴデバイス等に用いら
れる結晶性シリコン膜の膜厚は３０ｎｍ〜１００ｎｍ程
度である。また、これらの膜が形成される被成膜物品は
特に限定されないが、石英基板、無アルカリガラス基板
及びこれらの基板上に酸化シリコン膜を形成したもの等
を例示できる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態等を図
面を参照して説明する。図１は、結晶性シリコン前段膜
の形成を行うことができる成膜装置の１例の概略構成を
示す図である。この装置は、プラズマ生成室Ｃを有し、
室Ｃには真空排気部１８が接続されるとともに、原料ガ
ス供給部１２が接続されている。原料ガス供給部１２に
は、室Ｃ内の円筒状電極１４ａの下部領域に成膜原料ガ
スを導入できるガス噴出用リング状パイプ及びこれに接
続された原料ガス源、マスフローコントローラ等が含ま
れるが、図中にはガス噴出用リング状パイプのみ示しそ
れ以外は図示を省略している。また室Ｃ内には被成膜物
品保持部材１１が設置され、保持部材１１は被成膜物品
１０を搬入搬出すべく図示しない駆動部により水平往復
動可能で、室Ｃ内では被成膜物品加熱用ヒータ９上に配
置される。また、保持部材１１に保持される被成膜物品
１０周縁部に対向する位置には、円筒状電極１４ａが設
置される。電極１４ａには整合器１６を介して高周波電
源１７が接続されている。また、プラズマ生成室の外周
の円筒状電極１４ａに対応する位置には、プラズマ安定
維持のための磁場を入れる磁石１００ｂが設けられてい
る。

【００３７】また、円筒状電極１４ａを挟み、保持部材
１１に対向する位置にはイオン源２が設けられている。
イオン源２にはイオン源用ガス供給部１が接続されてい
るとともに、ガスプラズマ化のために整合器３を介して
高周波電源４が接続されている。イオン源２の周囲にも
プラズマ安定維持のための磁場を入れる磁石１００ａが
設けられている。なお、ガス供給部１にもガス源等が含
まれるが、これらは図示を省略している。また、イオン
源２は、イオンを引き出すためのここでは３枚の電極
（イオン源側から加速電極、減速電極、接地電極）から
なる引き出し電極系２１を有している。引き出し電極系
２１とイオン源２との間には加速電源５及び減速電源６
が接続されている。なお、イオン源２の励起方法はここ
では高周波型を示しているが、この他フィラメント型、
マイクロ波型等を採用できる。また、引き出し電極系は
３枚電極構造に限定されず１枚〜４枚の電極からなるも
のでよい。

【００３８】この装置を用いて結晶性シリコン前段膜を
形成するにあたっては、被成膜物品１０を保持部材１１
により保持してプラズマ生成室Ｃ内に搬入しヒータ９上
の所定の成膜位置に設置するとともに、室Ｃ内を真空排
気部１８の運転にて所定の到達圧力とする。次いで、原
料ガス供給部１２からプラズマ生成室Ｃ内にシリコン系
ガス及び水素ガスを含む原料ガスを導入するとともに、
整合器１６を介して高周波電源１７から円筒状電極１４
ａに高周波電力を供給して前記導入したガスをプラズマ
化し、図中１３で示す位置、すなわち被成膜物品１０の
周縁部の近傍位置にプラズマを形成する。

【００３９】被成膜物品１０をプラズマに曝してその表
面に膜を堆積させるとともに、膜形成の初期に該膜形成
面にイオンビームを照射する。イオンビーム照射は次の
ようにして行う。すなわち、イオン源２にイオン源用ガ
ス供給部１からイオンの原料ガスを導入し、これに整合
器３を介して電源４から高周波電力を供給して、図中８
で示すイオン源内の位置にプラズマを発生させ、引き出
し電極系２１に電源５、６により適当な電圧を印加する
ことによりプラズマ８から加速エネルギ５００ｅＶ〜１
０ｋｅＶ、より好ましくは２ｋｅＶ〜１０ｋｅＶでイオ
ンを引き出し、円筒状電極１４ａの開口部を通して被成
膜物品１０に該イオンビームを照射する。イオン照射量
は５×１０¹³個／ｃｍ² 〜１×１０¹⁵個／ｃｍ² とす
る。イオンビームのイオン種は不活性ガス、反応性ガス
及びシリコン系ガスのうち少なくとも一種のガスのイオ
ンを用いる。なお、プラズマ生成室Ｃとイオン源２とで
同じ原料ガスを用いる場合は、プラズマ生成室Ｃ内に原
料ガス供給部１２から導入したガス又はイオン源２内に
ガス供給部１から導入したガスを双方で共用することも
できる。 イオンビームのイオン加速エネルギを５００
ｅＶ〜１０ｋｅＶの範囲に設定することにより、イオン
ビーム照射を行った分だけ被成膜物品１０表面にシリコ
ンの微結晶核層が形成される。また、イオン加速エネル
ギを特に２ｋｅＶ〜１０ｋｅＶの範囲に設定することに
より、該シリコン微結晶核層に加えて、被成膜物品１０
の表面に物品１０と膜構成物質との混合層が形成され
る。

【００４０】所望の厚さの微結晶核層或いは混合層及び
微結晶核層を形成した後、イオンビーム照射を停止し、
プラズマの形成は継続して該層上にアモルファスシリコ
ン層を形成する。このようにして結晶性シリコン前段膜
が形成される。なお、成膜の初期にイオンビームを並行
して照射するのに代えて、或いはこれに加えて成膜前
に、被成膜物品１０に対して加速エネルギ５００ｅＶ〜
１０ｋｅＶでイオンビーム照射を行うこともできる。こ
れによっても微結晶核層を有する結晶性シリコン前段膜
を形成することができる。

【００４１】イオンビーム照射を膜形成の初期に該膜形
成とともに行う場合、又は（及び）該膜形成の前に行う
場合のいずれの場合も、イオンビームのイオン種、イオ
ン電流、照射時間を調整することにより微結晶核層の厚
さを１０ｎｍ〜３０ｎｍとする。また、イオンビームの
イオン種、照射エネルギ、イオン電流を調整することに
より微結晶核の結晶粒径は５ｎｍ〜３０ｎｍとし、その
密度は１×１０⁹ 個／ｃｍ² 以上１×１０¹¹個／ｃｍ²
以下とする。

【００４２】また、イオン種、イオン照射エネルギ、成
膜原料ガス種、そのガス圧比率、全体のガス圧、ガスプ
ラズマ化用電力の大きさ、成膜温度を適宜選択又は調整
することにより、全体として膜中水素濃度が３×１０²¹
個／ｃｍ³ 以下の結晶性シリコン前段膜とする。このよ
うに、イオンビーム照射を結晶性シリコン前段膜形成の
全体にわたり行わず、その初期に限定して又は（及び）
膜形成前に行って微結晶核層を前段膜と被成膜物品の表
面部分に限定することにより、最終的に得られる結晶性
シリコン膜の表面の欠陥（凹凸）を低減することができ
るとともに、結晶粒内の欠陥を低減することができる。

【００４３】また、微結晶核層の存在により、低いエネ
ルギ密度から高いエネルギ密度までの広範囲のエネルギ
ビームにより良好な結晶を成長させることができるた
め、エネルギビームの出力の精度をそれほど良くしなく
てもよくなり、装置コストの低減、装置寿命の延長を図
ることができる。また、安定した低いエネルギ密度のエ
ネルギビームで結晶化処理を行うこともできるため、低
コストで安定した膜質の結晶性シリコン膜を得ることが
できる。

【００４４】また、被成膜物品１０の表面に該物品と膜
構成物質との混合層を形成することにより、結晶性シリ
コン前段膜と被成膜物品１０との密着性が良好となり、
その後の結晶化処理工程でのエネルギビームの照射によ
り該膜内に大きな応力が発生しても該膜の剥離が生じ難
い。次いで、このようにして得られた結晶シリコン前段
膜を前記成膜装置から搬出し、レーザ照射装置を用い
て、該成膜面にレーザビームを照射して結晶粒径３００
ｎｍ以上の結晶性シリコンを得る。

【００４５】なお、前記方法により形成される結晶性シ
リコン前段膜の例の一部の拡大断面を図２の（Ａ）図、
（Ｂ）図にそれぞれ示す。図２の（Ａ）図の結晶性シリ
コン前段膜Ｍ１は、被成膜物品１０上に微結晶核層Ｌ１
及びアモルファスシリコン層Ａ１がこの順で形成された
ものである。図２の（Ｂ）図の結晶性シリコン前段膜Ｍ
２は、被成膜物品１０上に微結晶核層Ｌ２及びアモルフ
ァスシリコン層Ａ２がこの順で形成され、微結晶核層Ｌ
２と被成膜物品１０との界面部分に該両者の混合層ｍが
形成されたものである。

【００４６】また、図３は結晶性シリコン前段膜の形成
に用いることができる成膜装置の他の例の概略構成を示
す図である。この装置は、図１に示す成膜装置（イオン
ビーム照射及びプラズマＣＶＤの双方を行える成膜装
置）に、プラズマＣＶＤ装置を連設したものであり、図
１の装置のプラズマ生成室Ｃにゲート弁Ｇを介してもう
一つのプラズマ生成室Ｃ´が接続されている。プラズマ
生成室Ｃ´はその内部に高周波電極１４ｂ及びこれに対
向する接地電極１４ｃを設置してある。電極１４ｃは被
成膜物品１０及びこれを保持する保持部材１１が設置さ
れるものであり、内部に物品加熱用ヒータ９´を内蔵し
ている。プラズマ生成室Ｃ´は真空排気部１８´により
所望の到達圧力に排気でき、ガス供給部１２´からガス
ノズルを兼ねる電極１４ｂを介して成膜原料ガスを供給
できる。

【００４７】高周波電極１４ｂには整合器３´を介して
高周波電源４´を接続してある。この装置を用いて結晶
性シリコン前段膜を形成するにあたっては、当初ゲート
弁Ｇは閉じておき、被成膜物品１０を保持部材１１によ
り保持してプラズマ生成室Ｃ内に搬入し、ヒータ９上の
所定の成膜位置に設置するとともに、室Ｃ内を真空排気
部の運転にて所定到達圧力とする。次いで、イオン源２
からイオンビームを５００ｅＶ〜１０ｋｅＶの照射エネ
ルギで引出し、被成膜物品１０に対して５×１０¹³個／
ｃｍ² 〜１×１０¹⁵個／ｃｍ² 照射する。このようにし
て物品１０上にシリコンの微結晶核層を形成する。

【００４８】次いで、弁Ｇを開き、真空排気装置１８´
の運転にて所定の到達圧力に設定したプラズマ生成室Ｃ
´内に、保持部材１１に保持した被成膜物品１０を搬入
し、電極１４ｃ上に設置する。その後弁Ｇを閉じる。さ
らに、ガス供給部１２´から成膜室内に成膜原料ガスを
導入し、また電極１４ｂ、１４ｃ間に高周波電源４´か
らマッチングボックス３´を介して高周波電力を供給し
て成膜原料ガスをプラズマ化して、該プラズマの下で被
成膜物品１０の微結晶核層上にアモルファスシリコン層
を形成し、かくして微結晶核層を有し、上層がアモルフ
ァスシリコン層である結晶性シリコンの前段膜を得る。

【００４９】なお、プラズマ生成室Ｃ内でプラズマ１３
の形成及びイオンビーム照射の双方を行って混合層及び
微結晶核層を形成し、その上層のアモルファスシリコン
層の形成をプラズマ生成室Ｃ´内で行うこともできる。
使用する成膜原料ガス、イオンビームのイオン種、微結
晶核層の層厚、微結晶核の結晶粒径、その密度等は前記
図１の装置による場合と同様とする。

【００５０】次いで、このようにして得られた結晶性シ
リコン前段膜を前記成膜装置から搬出し、レーザ照射装
置を用いて、該成膜面にレーザビームを照射して結晶粒
径３００ｎｍ以上の結晶性シリコン膜を得る。次に、図
１及び図３の装置を用いた本発明方法実施の具体例及び
それにより得られた結晶性シリコン膜について説明す
る。併せて、平行平板型プラズマＣＶＤ法によりアモル
ファスシリコン膜を形成し、該膜にレーザビームを照射
して結晶化した比較例についても述べる。

【００５１】なお、以下の各実施例は被成膜物品を変え
てそれぞれ５０回づつ行った。また、以下の実施例にお
いて、微結晶核層の層厚（微結晶核が存在する範囲）は
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察により測定し、前段膜
の微結晶核の結晶粒径及び結晶性シリコン膜における結
晶粒径はレーザラマン分光分析におけるピーク位置及び
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察の結果から求めた。微
結晶核層における微結晶核の密度は走査型電子顕微鏡観
察により測定した。 実施例１ ・結晶性シリコン前段膜の形成（図１の装置） 図１の装置を用い、被成膜物品を成膜原料ガスのプラズ
マに曝して該物品上に膜形成するとともに、該膜形成の
初期に該膜形成面にイオンビーム照射を行って、該物品
上に結晶性シリコン前段膜を形成した。 成膜条件 被成膜物品 無アルカリガラス基板 成膜原料ガス ＳｉＨ₄ ５０％ Ｈ₂ ５０％ 励起用高周波 １３．５６ＭＨｚ イオン源 イオン種 Ｈ、ＳｉＨの各正イオン イオン照射エネルギ ２ｋｅＶ イオン照射量 １×１０¹⁴〜１×１０¹⁵個／ｃｍ² 成膜圧力 １×１０^-4Ｔｏｒｒ 成膜温度 ３００℃ イオン照射層の厚さ ３０ｎｍ 全体の膜厚 ５０ｎｍ ・結晶化処理 結晶化処理条件 レーザビーム エキシマレーザ（ＸｅＣｌ）、波長３０８ｎｍ エネルギ密度 １００〜４００ｍＪ／ｃｍ² 処理温度 室温 この結果、レーザアニール前の結晶性シリコン前段膜で
は、微結晶核は被成膜物品の表面から３０ｎｍ以内の範
囲に存在し、その微結晶核の結晶粒径は１５〜２５ｎ
ｍ、密度は約１．０×１０¹⁰個／ｃｍ² であった。ま
た、その上層には微結晶核は観察されずアモルファスシ
リコン層であることが確認された。

【００５２】レーザアニール後の膜については、レーザ
ビームのエネルギ密度１００〜４００ｍＪ／ｃｍ² の範
囲で、結晶化シリコンによるピーク（ラマンシフト＝５
２０ｃｍ^-1）が検出され、またＳＥＭ観察の結果から粒
径１５０ｎｍ以上の結晶が形成されていることが確認さ
れた。また、エネルギ密度２３０〜３２０ｍＪ／ｃｍ²
の範囲で粒径３００ｎｍ以上の結晶が確認された。ま
た、レーザビームのエネルギ密度２００〜３００ｍＪ／
ｃｍ² の範囲で、ラマンシフト５２０ｃｍ^-1における半
値幅は６ｃｍ^-1であり、秩序性が高く、良好な結晶性を
有するシリコン膜が得られたことがわかる。なお、単結
晶シリコンの場合はラマンシフト５２０ｃｍ^-1における
半値幅は５ｃｍ^-1であった。レーザエネルギ密度が３０
０ｍＪ／ｃｍ² 以上と高い場合にもレーザビーム照射に
よる膜剥離は生じなかった。

【００５３】なお、前記実施例１及び後述する比較例に
おけるレーザビームのエネルギ密度と最終的に得られる
結晶性シリコン膜の結晶粒径との関係を図４に示す。 実施例２ ・結晶性シリコン前段膜の形成（図３の装置） 図３の装置を用い、プラズマ生成室Ｃ内で被成膜物品を
成膜原料ガスのプラズマに曝して該物品上に膜形成する
とともに、該膜形成面にイオンビーム照射を行った後、
プラズマ生成室Ｃ´内で該物品を同じ成膜原料ガスのプ
ラズマに曝して引き続き膜形成を行い、結晶性シリコン
前段膜を形成した。 成膜条件 被成膜物品 無アルカリガラス基板 イ．プラズマ生成室Ｃ内でのプラズマ形成及びイオンビーム照射 成膜原料ガス ＳｉＨ₄ ５０％ Ｈ₂ ５０％ 励起用高周波 １３．５６ＭＨｚ イオン源 イオン種 Ｈ、ＳｉＨの各正イオン イオン照射エネルギ ２ｋｅＶ イオン照射量 １×１０¹⁴〜１×１０¹⁵個／ｃｍ² 成膜圧力 １×１０^-4Ｔｏｒｒ 成膜温度 ３００℃ イオン照射層の厚さ ３０ｎｍ ロ．プラズマ生成室Ｃ´内でのプラズマ形成 成膜原料ガス ＳｉＨ₄ ５０％ Ｈ₂ ５０％ 励起用高周波 １３．５６ＭＨｚ 成膜圧力 ２×１０^-1Ｔｏｒｒ 成膜温度 ３００℃ 全体の膜厚 ５０ｎｍ ・結晶化処理 結晶化処理条件 レーザビーム エキシマレーザ（ＸｅＣｌ）、波長３０８ｎｍ エネルギ密度 １００〜４００ｍＪ／ｃｍ² 処理温度 室温 この結果、レーザアニール前の結晶性シリコン前段膜で
は、微結晶核は被成膜物品の表面から３０ｎｍ以内の範
囲に存在し、微結晶核の結晶粒径は１５〜２５ｎｍ、密
度は約１．０×１０¹⁰個／ｃｍ² であった。また、その
上層には微結晶核は観察されずアモルファスシリコン層
であることが確認された。

【００５４】レーザアニール後の膜については、レーザ
ビームのエネルギ密度１００〜４００ｍＪ／ｃｍ² の範
囲で、結晶化シリコンによるピーク（ラマンシフト＝５
２０ｃｍ^-1）が検出され、またＳＥＭ観察の結果から粒
径１５０ｎｍ以上の結晶が形成されていることが確認さ
れた。また、エネルギ密度２３０〜３２０ｍＪ／ｃｍ²
の範囲で粒径３００ｎｍ以上の結晶が確認された。ま
た、レーザビームのエネルギ密度２００〜３００ｍＪ／
ｃｍ² の範囲で、ラマンシフト５２０ｃｍ^-1における半
値幅は６ｃｍ^-1であり、秩序性が高く、良好な結晶性を
有するシリコン膜が得られたことがわかる。なお、レー
ザエネルギ密度が３００ｍＪ／ｃｍ² 以上と高い場合に
もレーザビーム照射による膜剥離は生じなかった。 実施例３ ・結晶性シリコン前段膜の形成（図３の装置） 図３の装置を用い、プラズマ生成室Ｃ内で被成膜物品に
イオンビーム照射を行った後、プラズマ生成室Ｃ´内で
該物品を実施例２の場合と同じ成膜原料ガスのプラズマ
に曝して膜形成を行い、結晶性シリコン前段膜を形成し
た。 成膜条件 被成膜物品 無アルカリガラス基板 イ．プラズマ生成室Ｃ内でのイオンビーム照射 イオン源 イオン種 Ｈ、ＳｉＨの各正イオン イオン照射エネルギ ２ｋｅＶ イオン照射量 １×１０¹⁴〜１×１０¹⁵個／ｃｍ² 処理圧力 １×１０^-4Ｔｏｒｒ 処理温度 ３００℃ ロ．プラズマ生成室Ｃ´内でのプラズマ形成 成膜原料ガス ＳｉＨ₄ ５０％ Ｈ₂ ５０％ 励起用高周波 １３．５６ＭＨｚ 成膜圧力 ２×１０^-1Ｔｏｒｒ 成膜温度 ３００℃ 全体の膜厚 ５０ｎｍ ・結晶化処理 結晶化処理条件 レーザビーム エキシマレーザ（ＸｅＣｌ）、波長３０８ｎｍ エネルギ密度 １００〜４００ｍＪ／ｃｍ² 処理温度 室温 この結果、レーザアニール前の結晶性シリコン前段膜で
は、微結晶核は被成膜物品の表面から３０ｎｍ以内の範
囲に存在し、微結晶核の結晶粒径は１０〜１５ｎｍ、密
度は約１．０×１０¹⁰個／ｃｍ² であった。また、その
上層には微結晶核は観察されずアモルファスシリコン層
であることが確認された。

【００５５】レーザアニール後の膜については、レーザ
ビームのエネルギ密度１００〜４００ｍＪ／ｃｍ² の範
囲で、結晶化シリコンによるピーク（ラマンシフト＝５
２０ｃｍ^-1）が検出され、またＳＥＭ観察の結果から粒
径１５０ｎｍ以上の結晶が形成されていることが確認さ
れた。また、エネルギ密度２３０〜３２０ｍＪ／ｃｍ²
の範囲で粒径３００ｎｍ以上の結晶が確認された。ま
た、レーザビームのエネルギ密度２００〜３００ｍＪ／
ｃｍ² の範囲で、ラマンシフト５２０ｃｍ^-1における半
値幅は６ｃｍ^-1であり、秩序性が高く、良好な結晶性を
有するシリコン膜が得られたことがわかる。 比較例１ 従来の平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いて、次の条
件でアモルファスシリコン膜を形成した。 次いで、このアモルファスシリコン膜に窒素雰囲気・大
気圧下で、４５０℃、２時間の脱水素処理を施した後、
次の条件でレーザアニール処理を施した。脱水素処理を
施すのは、アモルファスシリコン膜には大量の水素が混
入しており、そのままの状態でレーザビームを照射する
と、この膜中の水素が突沸して膜質を低下させ易いから
である。

【００５６】 レーザビーム エキシマレーザ（ＸｅＣｌ）、波長３０８ｎｍ エネルギ密度 １００〜４００ｍＪ／ｃｍ² 処理温度 室温 この結果、レーザアニール前の膜は完全なアモルファス
シリコン膜で微結晶核は認められなかった。レーザアニ
ール後の膜については、レーザビームのエネルギ密度１
５０〜４００ｍＪ／ｃｍ² の範囲で、結晶化シリコンに
よるピーク（ラマンシフト＝５２０ｃｍ^-1）が検出さ
れ、また、エネルギ密度２２０〜２７０ｍＪ／ｃｍ² の
狭い範囲でのみ、ＳＥＭ観察の結果から粒径２５０ｎｍ
以上の結晶が形成されていることが確認された。また、
エネルギ密度２４０ｍＪ／ｃｍ² でのみ、粒径３００ｎ
ｍ以上の結晶が確認された。また、レーザビームのエネ
ルギ密度２５０〜２７０ｍＪ／ｃｍ² の範囲で、ラマン
シフト５２０ｃｍ^-1における半値幅は６ｃｍ^-1であっ
た。さらに、レーザエネルギ密度３５０〜４００ｍＪ／
ｃｍ² の範囲ではレーザビーム照射による部分的な膜剥
離が認められた。

【００５７】以上の結果、本発明実施例１、２及び３に
よると、アモルファスシリコン膜をレーザビーム照射に
より結晶化させた比較例に比べて、結晶化処理の際に広
い範囲からレーザエネルギ密度を選択して所定の結晶粒
径が得られることが分かる。また、本発明実施例１、２
及び３によると、高いエネルギ密度のレーザビームの照
射によっても膜の剥離が生じなかったが、これは被成膜
物品との界面に該物品との混合層が形成されていること
によるものと考えられる。

【００５８】また、本発明実施例１、２及び３では比較
例のようにレーザアニール処理前に脱水素処理を施す必
要がないため、効率良く良質な結晶性を有するシリコン
膜が得られることも分かる。また、前記本発明実施例１
において、レーザビームのエネルギ密度を２５０ｍＪ／
ｃｍ² とし、結晶性シリコン前段膜形成時のイオンビー
ム照射エネルギ及びイオン照射量を調整して微結晶核密
度を１×１０⁹ 個／ｃｍ² 〜１×１０¹¹個／ｃｍ² の範
囲で変化させて前段膜を形成し、微結晶核密度と最終的
に得られる結晶性シリコン膜の結晶粒径との関係を調べ
た。結果を図５に示す。

【００５９】これによると、エネルギ密度２５０ｍＪ／
ｃｍ² の場合、微結晶核密度２×１０⁹ 〜３×１０¹⁰個
／ｃｍ² の範囲で２５０ｎｍ以上の粒径が得られ、微結
晶核密度６×１０⁹ 〜１．５×１０¹⁰個／ｃｍ² の範囲
で３００ｎｍ以上の粒径が得られたことが分かる。

【００６０】

【発明の効果】本発明によると、ＴＦＴ用等の半導体膜
としての良好な結晶性シリコン膜を効率良く得るための
前駆体としての結晶性シリコン前段膜を比較的低温下で
生産性良く形成できる結晶性シリコン前段膜の形成方法
を提供することができる。

【００６１】削除

【００６２】また本発明によると、ＴＦＴ用等の半導体
膜としての良好な結晶性シリコン膜を得るための前駆体
としての結晶性シリコン前段膜であって、これから得ら
れる結晶性シリコン膜の結晶粒径を制御できる結晶性シ
リコン前段膜を比較的低温下で生産性良く形成できる結
晶性シリコン前段膜の形成方法を提供することができ
る。

【００６３】削除

【図面の簡単な説明】

【図１】結晶性シリコン前段膜の形成方法を実施できる
成膜装置の１例の概略構成を示す図である。

【図２】（Ａ）図、（Ｂ）図はそれぞれ結晶性シリコン
前段膜の一部の拡大断面図である。

【図３】結晶性シリコン前段膜の形成方法を実施できる
成膜装置の他の例の概略構成を示す図である。

【図４】結晶性シリコン膜の形成方法及び従来の結晶性
シリコン膜の形成方法のそれぞれにおけるレーザビーム
のエネルギ密度と結晶性シリコン膜の結晶粒径との関係
の１例を示す図である。

【図５】結晶性シリコン膜の形成方法における、前段膜
の微結晶核密度と結晶性シリコン膜の結晶粒径との関係
の１例を示す図である。

【符号の説明】

１ イオン源用ガス導入口 ２ イオン源 ２１ 引き出し電極 ３、３´、１６ 整合器 ４、４´、１７ 高周波電源 ５ 加速電源 ６ 減速電源 ８ イオン源内プラズマ ９、９´ 被成膜物品加熱用ヒータ １０ 被成膜物品 １１ 被成膜物品保持部材 １２、１２’ 原料ガス供給部 １３ 原料ガスプラズマ １４ａ 円筒状電極 １４ｂ 高周波電極 １４ｃ 接地電極 １８、１８´ 真空排気部 Ｃ、Ｃ´ プラズマ生成室 Ｌ１、Ｌ２ 微結晶核層 Ａ１、Ａ２ アモルファスシリコン層 Ｍ１、Ｍ２ 結晶性シリコン前段膜 ｍ 混合層 １００ａ、１００ｂ 磁石 Ｇ ゲート弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ // Ｃ２３Ｃ 14/22 Ｃ２３Ｃ 14/22 Ａ (72)発明者 村上 浩 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電 機株式会社内 (72)発明者 岸田 茂明 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電 機株式会社内 (72)発明者 江部 明憲 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電 機株式会社内 (72)発明者 緒方 潔 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電 機株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−195492（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−132220（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−88174（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−251958（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−48696（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/20

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被成膜物品上に結晶化処理により結晶性
   シリコン膜を得るための結晶性シリコン前段膜を形成す
   る方法であって、該膜形成に先立ち該被成膜物品にイオ
   ンビームを照射することでその後の膜形成において該物
   品表面にシリコンの微結晶核層を形成させ、該微結晶核
   層上にアモルファスシリコン層を形成することを特徴と
   する結晶性シリコン前段膜の形成方法。
2. 【請求項２】 前記イオンビームのイオン照射エネルギ
   を５００ｅＶ〜１０ｋｅＶとする請求項１記載の結晶性
   シリコン前段膜の形成方法。
3. 【請求項３】 シリコン系ガス及び水素ガスを含むガス
   を成膜原料ガスとするＣＶＤ法により膜形成する請求項
   １又は２記載の結晶性シリコン前段膜の形成方法。
4. 【請求項４】 前記イオンビームのイオン種として、不
   活性ガス、反応性ガス、シリコン系ガスのうち少なくと
   も１種のガスのイオンを用いる請求項１、２又は３記載
   の結晶性シリコン前段膜の形成方法。
5. 【請求項５】 前記微結晶核層を層厚３０ｎｍ以下に形
   成する請求項１から４のいずれかに記載の結晶性シリコ
   ン前段膜の形成方法。
6. 【請求項６】 前記微結晶核層における微結晶核の結晶
   粒径を３０ｎｍ以下とする請求項１から５のいずれかに
   記載の結晶性シリコン前段膜の形成方法。
7. 【請求項７】 前記微結晶核層における微結晶核の密度
   を１×１０ ¹¹ 個／ｃｍ ² 以下とする請求項１から６のい
   ずれかに記載の結晶性シリコン前段膜の形成方法。