JPH09208389A - 結晶性シリコン膜、結晶性シリコン膜の形成方法及び結晶性シリコン膜の形成装置 - Google Patents
結晶性シリコン膜、結晶性シリコン膜の形成方法及び結晶性シリコン膜の形成装置Info
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Abstract
性シリコン膜、並びに比較的低温下で、生産性良く膜形
成できる結晶性シリコン膜の形成方法及び装置を提供す
る。 【解決手段】 シリコン系ガスを含む原料ガスをプラズ
マ励起用エネルギ供給手段(高周波電源17a、リング
状電極14a等)によりプラズマ化し、且つ、このプラ
ズマ13を被成膜物品10周縁部の近傍に形成するとと
もに、物品10表面にイオンビームを照射して形成され
た結晶性シリコン膜、並びにそのような結晶性シリコン
膜の形成方法及び装置。
Description
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、そのような結晶性シ
リコン膜の形成方法及びその方法を実施するための装置
に関する。
て、CVD法、特に熱CVD法が多用されている。CV
D法により結晶性シリコン膜を形成するためには、通
常、被成膜物品の温度を800℃程度以上に保つ必要が
ある。また、真空蒸着法、スパッタ蒸着法等のPVD法
も用いられるが、この場合も、該膜を結晶性を有するも
のにするためには、通常、被成膜物品の温度を700℃
程度以上に保つ必要がある。
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
理を施したり、レーザアニール処理を施して、該膜を結
晶性シリコン膜とすることが行われている。
ように、各種CVD法、PVD法により直接結晶性シリ
コン膜を形成する方法によっては、例えば液晶表示装置
のガラス基板として比較的安価な低融点ガラスを用い、
この基板上にTFTを形成するために結晶性シリコン膜
を形成しようとするとき、かかる低融点ガラスを700
℃や800℃に保つと、溶融したり歪みが生じる等す
る。このようにCVD法やPVD法で直接結晶性シリコ
ン膜を形成する手法では耐熱性が比較的低い材質からな
る物品上への成膜が困難である。
を後処理として行い結晶性シリコン膜を得る方法は、直
接結晶性シリコン膜を形成する方法に比べて、1工程多
いため生産性が悪い。なお、レーザアニール処理はレー
ザ照射装置が高価であるとともに、大面積で均一性の良
い膜が得られないという欠点もある。そこで、本発明
は、比較的低温下で、生産性良く形成される結晶性シリ
コン膜、並びに比較的低温下で生産性良く膜形成できる
結晶性シリコン膜の形成方法及び装置を提供することを
課題とする。
に本発明者らは研究を重ね、シリコン系ガスを含む原料
ガスをプラズマ化し、該プラズマの下で結晶性シリコン
膜を形成するにあたり、該物品にイオンビームを照射
し、このとき、プラズマから高エネルギ粒子(高速イオ
ン、高速電子等)が該被成膜物品に入射するのを抑制
し、或いはさらに該物品へのイオンビームの入射エネル
ギを低いレベルに制御することにより、シリコン成長面
にダメージを与えず、その結晶成長を促すことができる
という知見を得た。
性シリコン膜、(a)の結晶性シリコン膜の形成方法及
び(イ)の装置を提供する。 シリコン系ガスを含む原料ガスをプラズマ励起用エ
ネルギの供給によりプラズマ化し、該プラズマの下で被
成膜物品上に形成された結晶性シリコン膜であって、該
プラズマを該物品周縁部の近傍に形成するとともに、該
物品表面にイオンビームを照射して形成されたことを特
徴とする結晶性シリコン膜。 (a) シリコン系ガスを含む原料ガスをプラズマ励起用
エネルギの供給によりプラズマ化し、該プラズマに被成
膜物品を曝して該物品上に結晶性シリコン膜を形成する
方法であって、該プラズマを該物品周縁部の近傍に形成
するとともに、該物品表面にイオンビームを照射して膜
形成することを特徴とする結晶性シリコン膜の形成方
法。 (イ) 成膜用原料ガス供給手段により供給されるシリコ
ン系ガスを含む原料ガスをプラズマ励起用エネルギ供給
手段によるエネルギ供給によりプラズマ化し、支持手段
に支持される被成膜物品を該プラズマに曝して該物品上
に結晶性シリコン膜を形成する装置であって、該被成膜
物品にイオンビームを照射するための手段を備えてお
り、該プラズマ励起用エネルギ供給手段は該プラズマを
該被成膜物品周縁部の近傍に形成できるものであること
を特徴とする結晶性シリコン膜の形成装置。
(a)の方法及び(イ)の装置によると、被成膜物品の
周縁部近傍にプラズマを形成することにより、該プラズ
マからの高速イオン(数100eV以上のエネルギを持
つイオン)や高速電子の被成膜物品への直接入射が抑制
され、シリコン成長面にダメージを与えず欠陥の少ない
良質な結晶性を有するシリコン膜の成長が促される。そ
れとともに該物品表面にイオンビームを照射し、そのイ
オン種及びイオン加速エネルギを適宜選択或いは調整す
ることにより、表面励起、結晶性向上、結晶配向制御等
の効果が得られ、シリコン原子の移動乃至マイグレーシ
ョン(migration)が促進されて、被成膜物品上に良好な
結晶性を有するシリコン膜が形成される。
化させることができる。また、1工程でこのような結晶
性を有するシリコン膜が得られるため、成膜後の熱処理
を省略することができ、生産性が良好である。さらに、
イオンビーム照射を行うことにより、膜と被成膜物品と
の界面部分処理時、成膜中及び成膜後の表面処理時のい
ずれの時においても、イオン種を選択し、或いはイオン
加速エネルギを調整し、或いはこれらの組み合わせによ
り、膜応力制御、結晶性制御、結晶粒径制御、結晶配向
制御、膜密着力制御等を行うことができる。なお、プラ
ズマCVDにおいてプラズマ励起による反応種のエネル
ギは数eV〜数100eVという広範囲に及ぶため、単
なるプラズマCVDではこのような制御を行い難い。
、、、及びの結晶性シリコン膜、並びに次の
(ロ)、(ハ)、(ニ)、(ホ)及び(ヘ)の結晶性シ
リコン膜の形成装置を提供する。 <結晶性シリコン膜について> シリコン系ガスを含む原料ガスを、被成膜物品の周
縁部に対向するリング状の電極への電力印加によりプラ
ズマ化するとともに、該リング状電極の開口部を通して
該被成膜物品にイオンビームを照射して、該被成膜物品
上に形成されたことを特徴とする結晶性シリコン膜。 シリコン系ガスを含む原料ガスを、被成膜物品の周
縁部に対向する筒状の電極への電力印加によりプラズマ
化するとともに、該筒状電極の開口部を通して該被成膜
物品にイオンビームを照射して、該被成膜物品上に形成
されたことを特徴とする結晶性シリコン膜。 シリコン系ガスを含む原料ガスを、被成膜物品の周
縁部に対向するコイル状の電極への電力印加によりプラ
ズマ化するとともに、該コイル状電極の開口部を通して
該被成膜物品にイオンビームを照射して、該被成膜物品
上に形成されたことを特徴とする結晶性シリコン膜。 シリコン系ガスを含む原料ガスを、被成膜物品の周
縁部に対向するリジタノコイル型の電極への電力印加に
よりプラズマ化するとともに、該リジタノコイル型電極
の開口部を通して該被成膜物品にイオンビームを照射し
て、該被成膜物品上に形成されたことを特徴とする結晶
性シリコン膜。 シリコン系ガスを含む原料ガスを、被成膜物品の周
縁部に対向するリング状のマイクロ波導入用アンテナへ
のマイクロ波電力印加及び低圧下でプラズマを安定維持
させるための磁場の形成によりプラズマ化するととも
に、該マイクロ波導入用アンテナの開口部を通して該被
成膜物品にイオンビームを照射して、該被成膜物品上に
形成されたことを特徴とする結晶性シリコン膜。 <結晶性シリコン膜の形成装置について> (ロ) 成膜用原料ガス供給手段により供給されるシリコ
ン系ガスを含む原料ガスを電力印加手段による電力印加
によりプラズマ化し、支持手段に支持される被成膜物品
を該プラズマに曝して該物品上に結晶性シリコン膜を形
成する装置であって、該被成膜物品にイオンビームを照
射するための手段を備えており、該電力印加手段は該被
成膜物品の周縁部に対向するリング状の電極を含むもの
であり、該イオンビーム照射手段は該リング状電極の開
口部を通して該被成膜物品にイオンビームを照射できる
ものであることを特徴とする結晶性シリコン膜の形成装
置。 (ハ) 成膜用原料ガス供給手段により供給されるシリコ
ン系ガスを含む原料ガスを電力印加手段による電力印加
によりプラズマ化し、支持手段に支持される被成膜物品
を該プラズマに曝して該物品上に結晶性シリコン膜を形
成する装置であって、該被成膜物品にイオンビームを照
射するための手段を備えており、該電力印加手段は該被
成膜物品の周縁部に対向する筒状の電極を含むものであ
り、該イオンビーム照射手段は該筒状電極の開口部を通
して該被成膜物品にイオンビームを照射できるものであ
ることを特徴とする結晶性シリコン膜の形成装置。 (ニ) 成膜用原料ガス供給手段により供給されるシリコ
ン系ガスを含む原料ガスを電力印加手段による電力印加
によりプラズマ化し、支持手段に支持される被成膜物品
を該プラズマに曝して該物品上に結晶性シリコン膜を形
成する装置であって、該被成膜物品にイオンビームを照
射するための手段を備えており、該電力印加手段は該被
成膜物品の周縁部に対向するコイル状の電極を含むもの
であり、該イオンビーム照射手段は該コイル状電極の開
口部を通して該被成膜物品にイオンビームを照射できる
ものであることを特徴とする結晶性シリコン膜の形成装
置。 (ホ) 成膜用原料ガス供給手段により供給されるシリコ
ン系ガスを含む原料ガスを電力印加手段による電力印加
によりプラズマ化し、支持手段に支持される被成膜物品
を該プラズマに曝して該物品上に結晶性シリコン膜を形
成する装置であって、該被成膜物品にイオンビームを照
射するための手段を備えており、該電力印加手段は該被
成膜物品の周縁部に対向するリジタノコイル型の電極を
含むものであり、該イオンビーム照射手段は該リジタノ
コイル型電極の開口部を通して該被成膜物品にイオンビ
ームを照射できるものであることを特徴とする結晶性シ
リコン膜の形成装置。 (ヘ) 成膜用原料ガス供給手段により供給されるシリコ
ン系ガスを含む原料ガスを電力印加手段による電力印加
によりプラズマ化し、支持手段に支持される被成膜物品
を該プラズマに曝して該物品上に結晶性シリコン膜を形
成する装置であって、該電力印加手段が該被成膜物品の
周縁部に対向するリング状のマイクロ波導入用のアンテ
ナを含むものであるとともに、該マイクロ波導入用アン
テナの外周部に対し磁場形成手段を備え、さらに該被成
膜物品にイオンビームを照射するための手段を備え、該
イオンビーム照射手段は該マイクロ波導入用アンテナの
開口部を通して該被成膜物品にイオンビームを照射でき
るものであることを特徴とする結晶性シリコン膜の形成
装置。
リコン膜及び結晶性シリコン膜の形成装置に関して、
「被成膜物品の周縁部に対向するリング状電極、筒状電
極、コイル状電極、リジタノコイル型電極及びマイクロ
波導入用アンテナ」において、該電極やアンテナが被成
膜物品の周縁部に対向する状態には、それらが文字通り
被成膜物品周縁部に対向している場合だけでなく、被成
膜物品の周縁部近傍にプラズマを形成できるようにその
周縁部に臨む位置、その周縁部に関係する位置等に配置
されている場合も含まれる。この点については、以下に
説明する本発明に係る結晶性シリコン膜、結晶性シリコ
ン膜の形成方法、及び結晶性シリコン膜の形成装置にお
いても同様である。
び前記(ロ)〜(ヘ)の装置によると、いずれも被成膜
物品の周縁部に対向する電極への電力印加により原料ガ
スをプラズマ化させるため、被成膜物品の周縁部近傍に
プラズマが形成され、前記の結晶性シリコン膜、前記
(a)の方法及び前記(イ)の装置の場合と同様に、被
成膜物品を高温に加熱しないで、比較的低温下で該物品
上に良好な結晶性を有するシリコン膜を形成できる。そ
の他の作用・効果等も前記の膜、(a)の方法、
(イ)の装置の場合と同様である。
筒状電極を用いる(ハ)の装置、コイル状電極を用いる
(ニ)の装置において、プラズマ励起用の電力印加電源
としては代表例として高周波電源が考えられ、前記〜
の結晶性シリコン膜は、そのような電源により電力を
印加して得られたものであることが考えられる。また、
前記リジタノコイル型電極を用いる(ホ)の装置におい
ては、電子サイクロトロン共鳴(ECR)プラズマを得
るために、普通には、プラズマ励起用の電力印加電源と
してマイクロ波電力印加電源を用い、前記リジタノコイ
ル型電極はその外周部に対し磁場形成手段を有すること
が考えられ、また、前記の結晶性シリコン膜は、通常
そのような電力印加手段を用いてECRプラズマを形成
して得られるものが考えられる。
前記の結晶性シリコン膜及び前記(ヘ)の装置におい
て、原料ガスのプラズマ化にあたり、マイクロ波電力印
加に加えて磁場を形成するのは、マイクロ波電力印加に
よりガスをプラズマ化させる場合、高周波電力印加によ
る場合より高真空度下でプラズマを安定維持することが
困難であるが、このようにマイクロ波導入用アンテナの
外周から磁場を形成することで低圧下(高真空度下)で
もプラズマを形成維持し易いからである。
において、前記被成膜物品周縁部に対向する電極の外周
部から磁場を入れる磁場形成手段を備え、同様に前記
、、の結晶性シリコン膜において、前記原料ガス
のプラズマ化とともに低圧下でプラズマを安定維持させ
るための磁場を形成することが考えられ、このとき、低
圧下でのプラズマの形成が容易になる。
の結晶性シリコン膜、(b)の結晶性シリコン膜の形成
方法及び(ト)の装置を提供する。 シリコン系ガスを含む原料ガスをプラズマ励起用エ
ネルギの供給によりプラズマ化し、該プラズマの下で被
成膜物品上に形成された結晶性シリコン膜であって、該
物品表面近傍の真空度を1×10-3Torr〜1×10
-8Torrとするとともに、該物品表面にイオンビーム
を照射して形成されたことを特徴とする結晶性シリコン
膜。 (b) シリコン系ガスを含む原料ガスをプラズマ励起用
エネルギの供給によりプラズマ化し、該プラズマに被成
膜物品を曝して該物品上に結晶性シリコン膜を形成する
方法であって、該物品表面近傍の真空度を1×10-3T
orr〜1×10 -8Torrとするとともに、該物品表
面にイオンビームを照射して膜形成することを特徴とす
る結晶性シリコン膜の形成方法。 (ト) 成膜用原料ガス供給手段により供給されるシリコ
ン系ガスを含む原料ガスをプラズマ励起用エネルギ供給
手段によるエネルギ供給によりプラズマ化し、支持手段
に支持される被成膜物品を該プラズマに曝して該物品上
に結晶性シリコン膜を形成する装置であって、該被成膜
物品にイオンビームを照射するための手段を備えてお
り、該原料ガス供給手段は該被成膜物品表面近傍の真空
度が1×10 -3Torr〜1×10-8Torrになるよ
うに該原料ガスを供給できるものであることを特徴とす
る結晶性シリコン膜の形成装置。
(b)の結晶性シリコン膜の形成方法及び(ト)の装置
によると、被成膜物品表面近傍の真空度を1×10-3T
orr〜1×10-8Torrという高い真空度(低圧)
とすることにより、該物品表面へのイオンビームの照射
を可能とし、そのイオン種及びイオン加速エネルギを適
宜選択或いは調整することにより、表面励起、結晶性向
上、結晶配向制御等の効果が得られ、シリコン原子のマ
イグレーションが促進されて、被成膜物品上に良質な結
晶性を有するシリコン膜が形成される。
orrという高真空下でガスをプラズマ化させるため、
気相反応が抑制されて不要なダストパーティクルの生成
が少なくなり、被成膜物品表面への不純物の付着が抑制
され、良質な結晶性シリコン膜が得られる。また、高真
空下でガスをプラズマ化させるため、膜形成に寄与する
ラジカルの拡散域が広がり、それだけ大面積の被成膜物
品上にも良質の結晶性シリコン膜を形成することができ
る。さらに、結晶性シリコン膜形成工程において成膜を
行う容器内面等への膜付着が少なく、それだけクリーニ
ング等のメンテナンスが容易になる。
リコン膜、前記(a)の方法及び前記(イ)の装置と同
様である。また、前記〜の結晶性シリコン膜、前記
(a)の方法及び前記(イ)〜(ヘ)の装置において
も、前記被成膜物品表面近傍の真空度を1×10-3To
rr〜1×10-8Torrとすることが考えられ、この
とき良質な結晶性シリコン膜を一層効率良く得ることが
できる。
結晶性シリコン膜、(c)の結晶性シリコン膜の形成方
法及び(チ)の装置を提供する。 シリコン系ガスを含む原料ガスをプラズマ励起用エ
ネルギの供給によりプラズマ化し、該プラズマの下で被
成膜物品上に形成された結晶性シリコン膜であって、該
物品表面にイオンビームを照射するとともに、該プラズ
マのポテンシャルを制御することで該物品表面に入射す
るイオンビームのエネルギを制御して形成されたことを
特徴とする結晶性シリコン膜。 (c) シリコン系ガスを含む原料ガスをプラズマ励起用
エネルギの供給によりプラズマ化し、該プラズマに被成
膜物品を曝して該物品上に結晶性シリコン膜を形成する
方法であって、該物品表面にイオンビームを照射すると
ともに、該プラズマのポテンシャルを制御することで該
物品表面に入射するイオンビームのエネルギを制御して
膜形成することを特徴とする結晶性シリコン膜の形成方
法。 (チ) 成膜用原料ガス供給手段により供給されるシリコ
ン系ガスを含む原料ガスをプラズマ励起用エネルギ供給
手段によるエネルギ供給によりプラズマ化し、支持手段
に支持される被成膜物品を該プラズマに曝して該物品上
に結晶性シリコン膜を形成する装置であって、該被成膜
物品にイオンビームを照射するための手段及び前記プラ
ズマのポテンシャルを制御するための手段を備えている
ことを特徴とする結晶性シリコン膜の形成装置。
き出すことは空間電荷の働きから非常に困難であるとこ
ろ、本発明の前記の結晶性シリコン膜、(c)の結晶
性シリコン膜の形成方法及び(チ)の装置によると、1
00eV以下の低エネルギのイオンビームを制御性良
く、且つ、効率良く被成膜物品に照射することが可能と
なり、イオンビーム照射による表面励起、結晶性向上、
結晶配向制御等の効果を妨げず、シリコン原子のマイグ
レーションを促進し、被成膜物品上に良質な結晶性を有
するシリコン膜を得ることができる。
源の加速電圧を例えば約100Vにしてイオンを引き出
す場合、イオン源の出口付近の正の空間電荷が低エネル
ギのイオンの引き出しを抑制し、十分な量のイオンを被
成膜物品に照射し難い。一方、本発明の前記の結晶性
シリコン膜、(c)の形成方法及び(チ)の装置では、
イオン源からのイオンの引き出しは加速電圧を100V
以上で行い(例えば100V〜200Vで引き出し)、
プラズマからの電子の供給により正の空間電荷を緩和
し、十分な量のイオンを被成膜物品に照射することとも
に、プラズマ励起用エネルギ供給手段(より具体的には
プラズマ励起用電源等)に直流バイアスをかけることで
プラズマポテンシャルを正に持ち上げ、該プラズマ中を
通過するイオンのエネルギを減じ、被成膜物品に低エネ
ルギのイオンビームをエネルギの精度良く、且つ、効率
良く大量に照射することが可能になる。すなわち、イオ
ン源の加速電圧とプラズマポテンシャルの両者を制御す
ることで、照射イオンのエネルギを低いレベルに制御し
てイオン照射効果をあげることが可能となる。
リコン膜、前記(a)の結晶性シリコン膜の形成方法及
び前記(イ)の装置の場合と同様である。前記(チ)の
装置において、前記プラズマポテンシャル制御手段とし
ては、プラズマ励起用エネルギ供給手段(高周波電源又
はマイクロ波電源が好ましい)に接続されたフィルター
及び直流バイアス印加手段等が考えられる。なお、プラ
ズマ励起用エネルギ供給手段が光を照射するものである
場合は、このようなフィルターを省略することができ
る。
(a)及び(b)の結晶性シリコン膜の形成方法及び
(イ)〜(ト)の装置においても、前記プラズマのポテ
ンシャルを制御することで前記被成膜物品表面に入射す
るイオンビームのエネルギを制御することができ、この
とき、良質な結晶性を有するシリコン膜を一層効率良く
形成することができる。
(a)〜(c)の結晶性シリコン膜の形成方法及び
(イ)〜(チ)の装置において、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)及びシリコン系ガス(モノシラン(S
iH4 )ガス、ジシラン(Si2 H6 )ガス等の水素化
シリコンガス、四フッ化シリコン(SiF4 )ガス等の
フッ化シリコンガス、四塩化シリコン(SiCl4 )ガ
ス等の塩化シリコンガス等)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。
は、結晶化のための物理的励起制御が可能となる。ま
た、前記反応性ガス及び前記シリコン系ガスのうち水素
(H)又は(及び)フッ素(F)を含むものを用いると
きには、水素原子、フッ素原子が膜中のアモルファス相
のシリコン原子と結合してこれを気化し、シリコンの結
晶化が促進されるとともに、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、
一層良質な結晶性を有するシリコン膜を形成することが
できる。
(a)〜(c)の結晶性シリコン膜の形成方法及び
(イ)〜(チ)の装置において、前記イオンビームを被
成膜物品に対し10eV〜100eV程度、より好まし
くは20eV〜100eV程度の低エネルギで照射する
ことが考えられ、このとき、イオンビームを基板に照射
することによる表面励起、結晶性向上、結晶配向制御等
の効果を妨げることなく一層良質な結晶性を有するシリ
コン膜を形成することができる。
(a)〜(c)の結晶性シリコン膜の形成方法及び
(イ)〜(チ)の装置において、前記プラズマの原料ガ
スとして、前記イオンビームのイオン種源となるガスと
して例示した前記シリコン系ガスのうち少なくとも一種
のガス、又は前記シリコン系ガスのうち少なくとも一種
のガスと前記反応性ガスのうち少なくとも一種のガスと
を用いることができる。
成膜を行う容器内に拡散してくるため、イオンビーム照
射に用いるイオンの原料ガスとしてシリコン系ガスを用
いるときには、プラズマの原料ガスとして別途シリコン
系ガスを成膜容器内に導入することを省略することがで
きる。また、前記〜の結晶性シリコン膜、(a)〜
(c)の結晶性シリコン膜の形成方法及び(イ)〜
(チ)の装置において、原料ガス供給手段及び供給され
る原料ガスをプラズマ化するプラズマ励起用エネルギ供
給手段を共に制御することで、換言すれば原料ガスの供
給量及び該ガスをプラズマ化させるエネルギの大小や量
を制御することで、前記プラズマからのイオンが前記被
成膜物品表面に入射しないようにすること、前記プラズ
マから前記被成膜物品表面に入射するイオンのエネルギ
を0eVより大きく500eV以下とすること、又は、
前記プラズマを前記被成膜物品の表面近傍又は該物品周
縁部近傍に限定的に形成し、前記被成膜物品表面に前記
プラズマから低エネルギのラジカル種を優先的に拡散さ
せることが考えられる。
に用いる電力の周波数を調整すること等により制御する
ことができる。また、前記〜の結晶性シリコン膜及
び前記(a)〜(c)の結晶性シリコン膜の形成方法に
おいて、前記イオンビームのイオン種として前記不活性
ガス、前記反応性ガス及び前記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とともに、前記プ
ラズマの原料ガスとして前記シリコン系ガスのうち少な
くとも一種のガス、又は前記シリコン系ガスのうち少な
くとも一種のガスと前記反応性ガスのうち少なくとも一
種のガスとを用い、このとき前記被成膜物品表面に到達
するプラズマからのシリコン原子数とイオンビームのイ
オン数との比(Si/i輸送比)を0.1〜100とす
ることが考えられる。これは、Si/i輸送比が0.1
より小さいとイオン量が過剰となり膜欠陥の発生が増加
するからであり、100より大きいとイオン照射による
結晶化効果が不十分になるからである。
原子数は膜厚をモニタしつつ制御することができ、被成
膜物品表面に到達するイオン数はイオン源からのイオン
の引き出し電圧を制御したり、イオン源内のプラズマを
発生させるための印加電力を制御すること等により制御
することができる。また、前記〜の結晶性シリコン
膜及び(a)〜(c)の結晶性シリコン膜の形成方法に
おいては、被成膜物品の温度を室温〜600℃にするこ
とができ、従来に比べてこのような低温下でも良質な結
晶性を有するシリコン膜を得ることができる。なお、室
温より低温にするときには、形成されるシリコン膜中に
アモルファス成分が増加し結晶性が低くなる。
び(a)〜(c)の結晶性シリコン膜の形成方法におい
ては、より結晶性を高める必要がある場合には、成膜
後、後処理として、前記結晶性シリコン膜に300℃〜
600℃の熱処理を施すことが考えられる。前記(a)
〜(c)の方法により得られるシリコン膜中の水素濃度
は1×1021cm-3以下という通常のCVD法により得
られるシリコン膜より約2桁低い値にできるため、この
ように低値として上述の後処理によりボイドの少ない一
層良質な結晶性を有するシリコン膜を形成することがで
きる。また、結晶化のために行われる従来の後処理より
加熱温度を低くすることができるとともに、加熱時間も
短くすることができる。
(チ)の装置において、プラズマ励起用エネルギ供給手
段としては、高周波電力供給手段、マイクロ波電力供給
手段及び光照射手段等を採用することができ、前記〜
の結晶性シリコン膜及び(a)〜(c)の結晶性シリ
コン膜の形成方法において、原料ガスのプラズマ化を、
そのような手段のうち適当なものにより行うことができ
る。
を参照して説明する。図1は、本発明に係る結晶性シリ
コン膜の形成装置の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には原料ガス源、マ
スフローコントローラ等が含まれるが、これらについて
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、リング状対向電極14aが設
置される。該電極14aの開口部は図1中15aで示し
てある。電極14aには整合器16を介して高周波電源
17aが接続されている。また、リング状対向電極14
a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。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(プラズマ生成室側か
ら加速電極、減速電極、接地電極)からなるレンズ電極
系21を有している。レンズ電極系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、レンズ電極系は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。
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の運転にて所定真空度とする。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17aからリング状対向電極14a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。原料ガスとして
は、シリコン系ガスのうち少なくとも一種のガス又はシ
リコン系ガスのうち少なくとも一種のガスと反応性ガス
のうち少なくとも一種のガスを用いる。
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、レンズ電
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10eV〜100e
V、より好ましくは20eV〜100eVでイオンを引
き出し、リング状対向電極14aの開口部15a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
の原料ガスとしては不活性ガス、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。
リコン膜が形成される。なお、成膜中は、被成膜物品1
0表面近傍の真空度が1×10-3Torr〜1×10-8
Torrの範囲内になるようにプラズマ生成室内の真空
度を調整する。また、被成膜物品10の温度はヒータ9
によりRT(室温)〜600℃に保つ。以上説明した方
法及び装置によると、被成膜物品10表面近傍の真空度
が低く、且つ、プラズマ13は主に物品10の周縁部に
対向する位置に形成されるため、プラズマ中の高速イオ
ン及び高速電子の物品10への入射量が少なく、しかも
直接入射が抑制され、シリコン成長面にダメージを与え
ず欠陥の少ない良質のシリコン膜の成長が促される。ま
た、物品10にイオンビームを照射し、その照射のエネ
ルギが100eV以下の低レベルに制御されていること
により、イオンビーム照射による表面励起、結晶性向
上、結晶配向制御等の効果が妨げられずシリコン原子の
マイグレーションが促進されて、物品10上に良質な結
晶性を有するシリコン膜が形成される。
めに物品10の温度を600℃より高くする必要はな
い。このことから、例えば液晶表示装置用のガラス基板
として比較的低融点の安価なガラスを用い、その上にT
FT用等のシリコン膜を形成できる。また、1工程で結
晶性シリコン膜が得られるため、成膜後の熱処理を省略
することができ、生産性が良好である。さらに結晶性を
向上させる必要があるために熱処理を加える場合にも、
300℃〜600℃という従来より低温で、しかも加熱
時間も従来(20時間以上)より短くすることができ
る。
orrという高真空度下で原料ガスをプラズマ化させる
ため、気相反応が抑制されて不要なパーティクルの生成
が抑制され、被成膜物品10への不純物の付着が抑制さ
れて良質な結晶性シリコン膜が得られる。また、前記の
とおり高真空下で原料ガスをプラズマ化するため、成膜
に寄与するラジカルの拡散域が広くなり、大面積の被成
膜物品10上にも良質な結晶性シリコン膜を形成するこ
とができる。さらにプラズマ生成室C内面等への膜付着
が少なく、従って室C内のクリーニングの頻度が少なく
て済む。
膜の形成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に示す装置において、リング状対向電極1
4aに代えて円筒状対向電極14bを採用したものであ
る。その他の構成及び成膜動作は図1の装置と同様であ
り、同じ部品には同じ参照符号を付してある。この装置
によると、図1に示す装置と同様の効果が得られる。
膜の形成装置のさらに他の例の概略構成を示す図であ
る。この装置は、図1に示す装置において、リング状対
向電極14aに代えてコイル状対向電極14cを採用し
たものである。その他の構成及び成膜動作は図1の装置
と同様であり、同じ部品には同じ参照符号を付してあ
る。
の効果が得られる。なお、これらの装置において、電極
の外周からプラズマ安定維持のための磁場を入れる磁石
100(図中二点鎖線で示す)を設けてもよい。図4は
本発明に係る結晶性シリコン膜の形成装置のさらに他の
例の概略構成を示す図である。この装置は図1に示す装
置において、リング状対向電極14aに代えてリジタノ
コイル型電極14dを採用し、該電極14dには整合器
16及び高周波電源17aに代えてマイクロ波電源17
bを接続したものである。リジタノコイル型電極14d
はその外周部には電磁石コイル19を有している。な
お、ここでは電磁石コイルを採用しているが、永久磁石
を採用しても構わない。その他の構成は図1に示す装置
と同様であり、同じ部品には同じ参照符号を付してあ
る。
膜を形成するにあたっては、図1の装置によると同様に
し、但し、リング状対向電極14aへの高周波電力の供
給によりプラズマを形成するのに代えて、電磁石コイル
19により磁場を形成した状態でリジタノコイル型電極
14dにマイクロ波電源17bよりマイクロ波電力を供
給して、リジタノコイル型電極14dに沿った部分すな
わち被成膜物品10の周縁部に対向する位置にプラズマ
13を形成する。
置を用いた場合と同様の効果が得られ、さらにリジタノ
コイル型電極を採用することで、マイクロ波の周波数に
無関係にコイルの直径を大きくすることができるため、
大口径のプラズマを形成することができ、大面積の被成
膜物品上にも容易に成膜を行うことができる。また、図
5は本発明に係る結晶性シリコン膜の形成装置のさらに
他の例の概略構成を示す図である。この装置は図1に示
す装置において、リング状対向電極14aに代えてリン
グ状のマイクロ波導入用アンテナ14eを採用し、該電
極14eに整合器16及び高周波電源17aに代えてマ
イクロ波電源17bを接続したものである。さらに、プ
ラズマ生成室C外の、アンテナ14eの外周部に対向す
る位置には、低圧下でプラズマを安定維持するためにプ
ラズマ密度を高くするような磁場を形成できる電磁石コ
イル19が設けられている。なお、ここでは電磁石コイ
ルを採用しているが、永久磁石を採用しても構わない。
その他の構成は図1に示す装置と同様であり、同じ部品
には同じ参照符号を付してある。
膜を形成するにあたっては、図1の装置によると同様に
し、但し、リング状対向電極14aへの高周波電力の供
給によりプラズマを形成するのに代えて、電磁石コイル
19により磁場を形成した状態でアンテナ14eにマイ
クロ波電源17bよりマイクロ波電力を供給して被成膜
物品10の周縁部に対向する近傍位置にプラズマ13を
形成する。
効果が得られる。また、図6は本発明に係る結晶性シリ
コン膜の形成装置のさらに他の例の概略構成を示す図で
ある。この装置は、図1に示す装置において、リング状
対向電極14aに整合器16及び高周波電源17aから
なる直列回路に並列して高周波フィルタF及び直流バイ
アス電源Bからなる直列回路を接続したものである。そ
の他の構成は図1の装置と同様であり、同じ部品には同
じ参照符号を付してある。
膜を形成するにあたっては、図1に示す装置によると同
様にし、但し、プラズマ励起のためにリング状対向電極
14aに高周波電源17aより高周波電力を供給する
際、これに加えて高周波フィルタFを介してバイアス電
源Bより正の直流バイアスを印加する。これにより、プ
ラズマポテンシャルを正に持ち上げ、該プラズマ中を通
過するイオンのエネルギを減じ、被成膜物品10に十分
な量の低エネルギのイオンを照射することができる。ま
た、高周波フィルタF及びバイアス電源Bを採用しない
場合には通常困難である100eV以下の低エネルギの
イオンビームの照射をエネルギ精度よく行うことがで
き、良質な結晶性を有するシリコン膜を効率良く形成す
ることができる。その他は図1に示す装置を用いた場合
と同様の効果が得られる。
ように高周波フィルタF及びバイアス電源Bを用いて図
7〜図10に示す装置とし、これによりプラズマポテン
シャルを制御することで被成膜物品に照射されるイオン
ビームのエネルギを低レベルに制御することができる。
次に、本発明に係る結晶性シリコン膜形成装置のさらに
他の例を図11を参照して説明する。
に高周波電極14及びこれに対向する接地電極11´を
設置してあり、電極11´は被成膜物品10を支持する
ホルダを兼ねており、内部に物品加熱用ヒータ9´を内
蔵している。成膜室C´は真空排気部18´により所望
の真空度に排気でき、ガス供給部12´から成膜用原料
ガスを供給できる。
周波電源4´を接続してある。また、成膜室C´には、
ホルダ11´上の被成膜物品10に対しイオンビームを
照射するためのイオン源2´を付設してある。このイオ
ン源2´は図1に示す装置におけるイオン源2と同構
造、作用のものである。この装置を用いて本発明の結晶
性シリコン膜を形成するにあたっては、被成膜物品10
を成膜室C´内に搬入してホルダ11´に設置する。ま
た、成膜室C´内を真空排気部18´の運転にて排気す
る一方、ガス供給部12´から成膜室内に原料ガスを導
入する。原料ガスの導入を制御することで、或いは原料
ガス導入と排気部18´による排気を制御することで、
被成膜物品10表面近傍の真空度を1×10-3Torr
〜1×10-8Torrの範囲のものに維持しつつ、ま
た、被成膜物品10の温度を室温〜600℃に保ちつ
つ、電極14、11´間に高周波電力を印加して成膜用
原料ガスをプラズマ化し、さらに、イオン源2´から被
成膜物品10へ向けイオンビームをイオン加速エネルギ
10eV〜100eV、さらに好ましくは20eV〜1
00eVで照射し、かくしてこのプラズマ13の下で物
品10表面に結晶性シリコン膜を形成する。
は、既述の図1から図10の各装置による膜形成の場合
と同様、比較的低温下で良質の結晶性シリコン膜を得る
ことができるのであるが、図11の装置による膜形成で
は、1×10-3Torr〜1×10-8Torrという高
真空下でガスをプラズマ化させるため、気相反応が抑制
されて不要なダストパーティクルの生成が少なくなり、
被成膜物品10表面への不純物の付着が抑制され、良質
な結晶性シリコン膜が得られる。また、高真空下でガス
をプラズマ化させるため、膜形成に寄与するラジカルの
拡散域が広がり、それだけ大面積の被成膜物品上にも良
質の結晶性シリコン膜を形成することができる。さら
に、結晶性シリコン膜形成工程において成膜を行う容器
C´内面等への膜付着が少なく、それだけクリーニング
等のメンテナンスが容易になる。
の結晶性シリコン膜を形成した具体的実施例及びその結
果得られた本発明の結晶性シリコン膜の例について説明
する。併せて、従来の平行平板型プラズマCVD装置を
用いてシリコン膜を形成した比較例についても説明す
る。 実施例1(図1〜図5の装置による) 被成膜物品 無アルカリガラス基板及び シリコンウエハ<100>のそれぞれ プラズマ励起用電力 周波数13.56MHzの高周波電力(図1〜3) 周波数2.45GHz のマイクロ波電力(図4、5) 原料ガス SiH4 50% H2 50% 真空度 1×10-4Torr イオンビームイオン種 H2 ガスイオン 照射エネルギ 10eV〜100eV 成膜温度 300℃ 成膜膜厚 2000Å 実施例2(図6〜図10の装置による) 被成膜物品 無アルカリガラス基板及び シリコンウエハ<100>のそれぞれ プラズマ励起用電力 周波数13.56MHzの高周波電力(図6〜8) 周波数2.45GHz のマイクロ波電力(図9、10) バイアス電圧 50V 原料ガス SiH4 50% H2 50% 真空度 1×10-4Torr イオンビーム イオン種 H2 ガスイオン 照射エネルギ 100eV 成膜温度 300℃ 成膜膜厚 2000Å 実施例3(図11の装置による) 被成膜物品 無アルカリガラス基板及び シリコンウエハ<100>のそれぞれ プラズマ励起用電力 周波数13.56MHzの高周波電力 原料ガス SiH4 50% H2 50% 真空度 1×10-4Torr イオンビームイオン種 H2 ガスイオン 照射エネルギ 10eV〜1keV 成膜温度 300℃ 成膜膜厚 2000Å 比較例(平行平板型プラズマCVD装置) 被成膜物品 無アルカリガラス基板及び シリコンウエハ<100>のそれぞれ プラズマ励起用電力 周波数13.56MHzの高周波電力 原料ガス SiH4 50% H2 50% 真空度 2×10-1Torr 成膜温度 300℃ 成膜膜厚 2000Å 次に、前記実施例1、2、3及び比較例により得られた
各シリコン膜について、フーリエ交換赤外分光分析(F
T−IR)、X線回折分析(XRD)及びレーザラマン
分光分析により水素濃度測定及び結晶性評価を行い、ホ
ール移動度測定を行うことでデバイス特性を評価した。
また、後処理として熱処理を施し結晶構造の変化を調べ
た。 ・FT−IR 波数2000cm-1のSi−H(Stretching-band) 吸収
ピーク積分強度から膜中の水素濃度を定量分析したとこ
ろ、実施例1による全ての膜サンプル及び実施例3によ
る膜サンプルは5×1020cm-3以下であり、また実施
例2による全ての膜サンプルは3×1020cm-3以下で
あるのに対し、比較例による膜サンプルは2×1022c
m-3であった。このように本発明実施例1、2、3によ
り得られた膜サンプルは比較例によるものより水素濃度
が著しく少なく、また、バイアス電圧印加によりプラズ
マポテンシャルを制御してイオンビーム照射を行った実
施例2による膜サンプルは実施例1によるものより水素
濃度が少なかった。 ・XRD 実施例1、2、3による全ての膜サンプルは、111面
(2θ=28.2°)及び220面(2θ=47.2
°)からのピークが検出され、シリコン(cubic)の結晶
性が確認された。また、これらのピーク強度は実施例2
による膜サンプルが実施例1及び3によるものより強か
った。一方、比較例による膜サンプルはアモルファス構
造であることが確認された。 ・レーザラマン分光分析 実施例1による全ての膜サンプル及び実施例3による膜
サンプルは、結晶化シリコンによるピーク(ラマンシフ
ト=515〜520cm-1)のピークを検出し、100
Å〜2000Åの結晶粒が認められた。また、実施例2
による全ての膜サンプルは、500Å〜2000Åの結
晶粒が認められた。一方、比較例による膜サンプルはア
モルファス構造によるピーク(ラマンシフト=480c
m-1)が検出された。 ・熱処理 実施例1、2、3及び比較例により得られた各膜サンプ
ルに後処理として500℃、8時間の真空中での熱処理
を施したところ、比較例による膜サンプルはアモルファ
ス構造のままで結晶化しなかったが、実施例1、2、3
のものでは結晶粒径が増大した。実施例1及び3による
ものでは100Å〜2000Åから500Å〜3000
Åへ、実施例2によるものでは500Å〜2000Åか
ら1000Å〜3000Åへ結晶粒径が増大した。 ・ホール移動度 比較例による膜サンプルが0.1cm2 /V・sのホー
ル移動度を示したのに対し、実施例1及び3による膜サ
ンプルでは結晶粒径100Åのもので0.5cm2 /V
・s、結晶粒径2000Åのもので50cm2 /V・s
のホール移動度を示し、実施例2による膜サンプルでは
50〜80cm2 /V・sのホール移動度を示した。
では平行平板型プラズマCVD装置を用いた比較例によ
っては得られなかった結晶性シリコン膜が300℃とい
う低温度下で得られたことが分かる。
性良く形成された良質の結晶性シリコン膜、並びに比較
的低温下で、生産性良く膜形成できる良質の結晶性シリ
コン膜の形成方法及び装置を提供することができる。さ
らに説明すると、本発明によると次のような効果が得ら
れる。 比較的低温下で結晶性シリコン膜が得られるため、
例えば低融点ガラスのような耐熱性の低い材質からなる
被成膜物品上にも膜形成でき、被成膜物品の選択範囲が
広くなる。 1工程で良質な結晶性シリコン膜が得られるため、
成膜後の熱処理を省略することができ、生産性が良好で
ある。 より結晶性を高める必要がある場合にも、後処理と
して行う熱処理の温度を低くすることができ、また加熱
時間も短くすることができる。 プラズマを被成膜物品周縁部の近傍に形成するとき
には、該物品への不要なダストパーティクルの付着が抑
制され、歩留りが向上する。 被成膜物品表面近傍の真空度を1×10-3Torr
〜1×10-8Torrにしてプラズマを形成するときに
は、膜形成に寄与するラジカルの拡散域が広がり、大面
積の被成膜物品上にも結晶性シリコン膜を容易に形成で
きる。また、気相反応が抑制されて不要なダストパーテ
ィクルの生成が少なくなり、良質な結晶性を有するシリ
コン膜を一層効率良く形成できるとともに、成膜を行う
容器内のクリーニング等のメンテナンスの負担が軽減さ
れる。 プラズマポテンシャルを制御してイオンビームの照
射エネルギを制御するときには、エネルギ100eV以
下の低エネルギのイオンビームを大量にしかもエネルギ
精度良く照射することができ、良質な結晶性を有するシ
リコン膜を一層効率良く形成することができる。
例の概略構成を示す図である。
の例の概略構成を示す図である。
らに他の例の概略構成を示す図である。
らに他の例の概略構成を示す図である。
らに他の例の概略構成を示す図である。
らに他の例の概略構成を示す図である。
らに他の例の概略構成を示す図である。
らに他の例の概略構成を示す図である。
らに他の例の概略構成を示す図である。
さらに他の例の概略構成を示す図である。
さらに他の例の概略構成を示す図である。
Claims (53)
- 【請求項1】 シリコン系ガスを含む原料ガスをプラズ
マ励起用エネルギの供給によりプラズマ化し、該プラズ
マの下で被成膜物品上に形成された結晶性シリコン膜で
あって、該プラズマを該物品周縁部の近傍に形成すると
ともに、該物品表面にイオンビームを照射して形成され
たことを特徴とする結晶性シリコン膜。 - 【請求項2】 シリコン系ガスを含む原料ガスを、被成
膜物品の周縁部に対向するリング状の電極への電力印加
によりプラズマ化するとともに、該リング状電極の開口
部を通して該被成膜物品にイオンビームを照射して、該
被成膜物品上に形成されたことを特徴とする結晶性シリ
コン膜。 - 【請求項3】 シリコン系ガスを含む原料ガスを、被成
膜物品の周縁部に対向する筒状の電極への電力印加によ
りプラズマ化するとともに、該筒状電極の開口部を通し
て該被成膜物品にイオンビームを照射して、該被成膜物
品上に形成されたことを特徴とする結晶性シリコン膜。 - 【請求項4】 シリコン系ガスを含む原料ガスを、被成
膜物品の周縁部に対向するコイル状の電極への電力印加
によりプラズマ化するとともに、該コイル状電極の開口
部を通して該被成膜物品にイオンビームを照射して、該
被成膜物品上に形成されたことを特徴とする結晶性シリ
コン膜。 - 【請求項5】 シリコン系ガスを含む原料ガスを、被成
膜物品の周縁部に対向するリジタノコイル型の電極への
電力印加によりプラズマ化するとともに、該リジタノコ
イル型電極の開口部を通して該被成膜物品にイオンビー
ムを照射して、該被成膜物品上に形成されたことを特徴
とする結晶性シリコン膜。 - 【請求項6】 シリコン系ガスを含む原料ガスを、被成
膜物品の周縁部に対向するリング状のマイクロ波導入用
アンテナへのマイクロ波電力印加及び低圧下でプラズマ
を安定維持させるための磁場の形成によりプラズマ化す
るとともに、該マイクロ波導入用アンテナの開口部を通
して該被成膜物品にイオンビームを照射して、該被成膜
物品上に形成されたことを特徴とする結晶性シリコン
膜。 - 【請求項7】 前記原料ガスのプラズマ化とともに低圧
下でプラズマを安定維持させるための磁場を形成して得
られた請求項2、3又は4記載の結晶性シリコン膜。 - 【請求項8】 シリコン系ガスを含む原料ガスをプラズ
マ励起用エネルギの供給によりプラズマ化し、該プラズ
マの下で被成膜物品上に形成された結晶性シリコン膜で
あって、該物品表面近傍の真空度を1×10-3Torr
〜1×10-8Torrとするとともに、該物品表面にイ
オンビームを照射して形成されたことを特徴とする結晶
性シリコン膜。 - 【請求項9】 前記被成膜物品表面近傍の真空度を1×
10-3Torr〜1×10-8Torrとして形成された
請求項1から7のいずれかに記載の結晶性シリコン膜。 - 【請求項10】 シリコン系ガスを含む原料ガスをプラ
ズマ励起用エネルギの供給によりプラズマ化し、該プラ
ズマの下で被成膜物品上に形成された結晶性シリコン膜
であって、該物品表面にイオンビームを照射するととも
に、該プラズマのポテンシャルを制御することで該物品
表面に入射するイオンビームのエネルギを制御して形成
されたことを特徴とする結晶性シリコン膜。 - 【請求項11】 前記プラズマのポテンシャルを制御す
ることで前記被成膜物品表面に入射するイオンビームの
エネルギを制御して形成された請求項1から9のいずれ
かに記載の結晶性シリコン膜。 - 【請求項12】 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て形成された請求項1
から11のいずれかに記載の結晶性シリコン膜。 - 【請求項13】 前記イオンビームをイオンエネルギ1
0eV〜100eVで照射して形成された請求項12記
載の結晶性シリコン膜。 - 【請求項14】 前記原料ガスとして、シリコン系ガス
のうち少なくとも一種のガス、又はシリコン系ガスのう
ち少なくとも一種のガスと反応性ガスのうち少なくとも
一種のガスとを用いて形成された請求項1から11のい
ずれかに記載の結晶性シリコン膜。 - 【請求項15】 前記原料ガスとして、シリコン系ガス
のうち少なくとも一種のガス、又はシリコン系ガスのう
ち少なくとも一種のガスと反応性ガスのうち少なくとも
一種のガスとを用いて形成された請求項12又は13記
載の結晶性シリコン膜。 - 【請求項16】 前記プラズマからのイオンが前記被成
膜物品表面に入射しないようにして形成された請求項1
4又は15記載の結晶性シリコン膜。 - 【請求項17】 前記プラズマから前記被成膜物品表面
に入射するイオンのエネルギを500eV以下として形
成された請求項14又は15記載の結晶性シリコン膜。 - 【請求項18】 前記プラズマを前記被成膜物品の表面
近傍又は該物品周縁部近傍に限定的に形成し、前記被成
膜物品表面に前記プラズマから低エネルギのラジカル種
を優先的に拡散させて形成された請求項14又は15記
載の結晶性シリコン膜。 - 【請求項19】 前記被成膜物品表面に到達するプラズ
マからのシリコン原子数とイオンビームのイオン数との
比(Si/i輸送比)を0.1〜100として形成され
た請求項15記載の結晶性シリコン膜。 - 【請求項20】 前記被成膜物品の温度を室温〜600
°Cとして形成された請求項1から19のいずれかに記
載の結晶性シリコン膜。 - 【請求項21】 成膜後、後処理として、前記結晶性シ
リコン膜に300°C〜600°Cの熱処理を施して得
られた請求項1から20のいずれかに記載の結晶性シリ
コン膜。 - 【請求項22】 シリコン系ガスを含む原料ガスをプラ
ズマ励起用エネルギの供給によりプラズマ化し、該プラ
ズマに被成膜物品を曝して該物品上に結晶性シリコン膜
を形成する方法であって、該プラズマを該物品周縁部の
近傍に形成するとともに、該物品表面にイオンビームを
照射して膜形成することを特徴とする結晶性シリコン膜
の形成方法。 - 【請求項23】 シリコン系ガスを含む原料ガスをプラ
ズマ励起用エネルギの供給によりプラズマ化し、該プラ
ズマに被成膜物品を曝して該物品上に結晶性シリコン膜
を形成する方法であって、該物品表面近傍の真空度を1
×10-3Torr〜1×10-8Torrとするととも
に、該物品表面にイオンビームを照射して膜形成するこ
とを特徴とする結晶性シリコン膜の形成方法。 - 【請求項24】 前記被成膜物品表面近傍の真空度を1
×10-3Torr〜1×10-8Torrとする請求項2
2記載の結晶性シリコン膜の形成方法。 - 【請求項25】 シリコン系ガスを含む原料ガスをプラ
ズマ励起用エネルギ供給手段によりプラズマ化し、該プ
ラズマに被成膜物品を曝して該物品上に結晶性シリコン
膜を形成する方法であって、該物品表面にイオンビーム
を照射するとともに、該プラズマのポテンシャルを制御
することで該物品表面に入射するイオンビームのエネル
ギを制御して膜形成することを特徴とする結晶性シリコ
ン膜の形成方法。 - 【請求項26】 前記プラズマのポテンシャルを制御す
ることで前記被成膜物品表面に入射するイオンビームの
エネルギを制御する請求項22から24のいずれかに記
載の結晶性シリコン膜の形成方法。 - 【請求項27】 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請求項22から26
のいずれかに記載の結晶性シリコン膜の形成方法。 - 【請求項28】 前記イオンビームをイオンエネルギ1
0eV〜100eVで照射する請求項27記載の結晶性
シリコン膜の形成方法。 - 【請求項29】 前記原料ガスとして、シリコン系ガス
のうち少なくとも一種のガス、又はシリコン系ガスのう
ち少なくとも一種のガスと反応性ガスのうち少なくとも
一種のガスとを用いる請求項22から26のいずれかに
記載の結晶性シリコン膜の形成方法。 - 【請求項30】 前記原料ガスとして、シリコン系ガス
のうち少なくとも一種のガス、又はシリコン系ガスのう
ち少なくとも一種のガスと反応性ガスのうち少なくとも
一種のガスとを用いる請求項27又は28記載の結晶性
シリコン膜の形成方法。 - 【請求項31】 前記プラズマからのイオンが前記被成
膜物品表面に入射しないようにする請求項29又は30
記載の結晶性シリコン膜の形成方法。 - 【請求項32】 前記プラズマから前記被成膜物品表面
に入射するイオンのエネルギを500eV以下とする請
求項29又は30記載の結晶性シリコン膜の形成方法。 - 【請求項33】 前記プラズマを前記被成膜物品の表面
近傍又は該物品周縁部近傍に限定的に形成し、前記被成
膜物品表面に前記プラズマから低エネルギのラジカル種
を優先的に拡散させる請求項29又は30記載の結晶性
シリコン膜の形成方法。 - 【請求項34】 前記被成膜物品表面に到達するプラズ
マからのシリコン原子数とイオンビームのイオン数との
比(Si/i輸送比)を0.1〜100とする請求項3
0記載の結晶性シリコン膜の形成方法。 - 【請求項35】 前記被成膜物品の温度を室温〜600
°Cとする請求項22から34のいずれかに記載の結晶
性シリコン膜の形成方法。 - 【請求項36】 成膜後、後処理として、前記結晶性シ
リコン膜に300°C〜600°Cの熱処理を施す請求
項22から35のいずれかに記載の結晶性シリコン膜の
形成方法。 - 【請求項37】 成膜用原料ガス供給手段により供給さ
れるシリコン系ガスを含む原料ガスをプラズマ励起用エ
ネルギ供給手段によるエネルギ供給によりプラズマ化
し、支持手段に支持される被成膜物品を該プラズマに曝
して該物品上に結晶性シリコン膜を形成する装置であっ
て、該被成膜物品にイオンビームを照射するための手段
を備えており、該プラズマ励起用エネルギ供給手段は該
プラズマを該被成膜物品周縁部の近傍に形成できるもの
であることを特徴とする結晶性シリコン膜の形成装置。 - 【請求項38】 成膜用原料ガス供給手段により供給さ
れるシリコン系ガスを含む原料ガスを電力印加手段によ
る電力印加によりプラズマ化し、支持手段に支持される
被成膜物品を該プラズマに曝して該物品上に結晶性シリ
コン膜を形成する装置であって、該被成膜物品にイオン
ビームを照射するための手段を備えており、該電力印加
手段は該被成膜物品の周縁部に対向するリング状の電極
を含むものであり、該イオンビーム照射手段は該リング
状電極の開口部を通して該被成膜物品にイオンビームを
照射できるものであることを特徴とする結晶性シリコン
膜の形成装置。 - 【請求項39】 成膜用原料ガス供給手段により供給さ
れるシリコン系ガスを含む原料ガスを電力印加手段によ
る電力印加によりプラズマ化し、支持手段に支持される
被成膜物品を該プラズマに曝して該物品上に結晶性シリ
コン膜を形成する装置であって、該被成膜物品にイオン
ビームを照射するための手段を備えており、該電力印加
手段は該被成膜物品の周縁部に対向する筒状の電極を含
むものであり、該イオンビーム照射手段は該筒状電極の
開口部を通して該被成膜物品にイオンビームを照射でき
るものであることを特徴とする結晶性シリコン膜の形成
装置。 - 【請求項40】 成膜用原料ガス供給手段により供給さ
れるシリコン系ガスを含む原料ガスを電力印加手段によ
る電力印加によりプラズマ化し、支持手段に支持される
被成膜物品を該プラズマに曝して該物品上に結晶性シリ
コン膜を形成する装置であって、該被成膜物品にイオン
ビームを照射するための手段を備えており、該電力印加
手段は該被成膜物品の周縁部に対向するコイル状の電極
を含むものであり、該イオンビーム照射手段は該コイル
状電極の開口部を通して該被成膜物品にイオンビームを
照射できるものであることを特徴とする結晶性シリコン
膜の形成装置。 - 【請求項41】 成膜用原料ガス供給手段により供給さ
れるシリコン系ガスを含む原料ガスを電力印加手段によ
る電力印加によりプラズマ化し、支持手段に支持される
被成膜物品を該プラズマに曝して該物品上に結晶性シリ
コン膜を形成する装置であって、該被成膜物品にイオン
ビームを照射するための手段を備えており、該電力印加
手段は該被成膜物品の周縁部に対向するリジタノコイル
型の電極を含むものであり、該イオンビーム照射手段は
該リジタノコイル型電極の開口部を通して該被成膜物品
にイオンビームを照射できるものであることを特徴とす
る結晶性シリコン膜の形成装置。 - 【請求項42】 成膜用原料ガス供給手段により供給さ
れるシリコン系ガスを含む原料ガスを電力印加手段によ
る電力印加によりプラズマ化し、支持手段に支持される
被成膜物品を該プラズマに曝して該物品上に結晶性シリ
コン膜を形成する装置であって、該電力印加手段が該被
成膜物品の周縁部に対向するリング状のマイクロ波導入
用のアンテナを含むものであるとともに、該マイクロ波
導入用アンテナの外周部に対し磁場形成手段を備え、さ
らに該被成膜物品にイオンビームを照射するための手段
を備え、該イオンビーム照射手段は該マイクロ波導入用
アンテナの開口部を通して該被成膜物品にイオンビーム
を照射できるものであることを特徴とする結晶性シリコ
ン膜の形成装置。 - 【請求項43】 前記の被成膜物品に対向する電極の外
周から磁場を入れる磁場形成手段を備えている請求項3
8、39又は40記載の結晶性シリコン膜の形成装置。 - 【請求項44】 成膜用原料ガス供給手段により供給さ
れるシリコン系ガスを含む原料ガスをプラズマ励起用エ
ネルギ供給手段によるエネルギ供給によりプラズマ化
し、支持手段に支持される被成膜物品を該プラズマに曝
して該物品上に結晶性シリコン膜を形成する装置であっ
て、該被成膜物品にイオンビームを照射するための手段
を備えており、該原料ガス供給手段は該被成膜物品表面
近傍の真空度が1×10-3Torr〜1×10-8Tor
rになるように該原料ガスを供給できるものであること
を特徴とする結晶性シリコン膜の形成装置。 - 【請求項45】 前記原料ガス供給手段は、前記被成膜
物品表面近傍の真空度が1×10-3Torr〜1×10
-8Torrになるように前記原料ガスを供給できるもの
である請求項37から43のいずれかに記載の結晶性シ
リコン膜の形成装置。 - 【請求項46】 成膜用原料ガス供給手段により供給さ
れるシリコン系ガスを含む原料ガスをプラズマ励起用エ
ネルギ供給手段によるエネルギ供給によりプラズマ化
し、支持手段に支持される被成膜物品を該プラズマに曝
して該物品上に結晶性シリコン膜を形成する装置であっ
て、該被成膜物品にイオンビームを照射するための手段
及び前記プラズマのポテンシャルを制御するための手段
を備えていることを特徴とする結晶性シリコン膜の形成
装置。 - 【請求項47】 前記プラズマのポテンシャルを制御す
るための手段を備えている請求項37から45のいずれ
かに記載の結晶性シリコン膜の形成装置。 - 【請求項48】 前記イオンビーム照射手段が、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照射できるものである請求項37
から47のいずれかに記載の結晶性シリコン膜の形成装
置。 - 【請求項49】 前記イオンビーム照射手段はイオンエ
ネルギ10eV〜100eVで前記イオンを照射できる
ものである請求項48記載の結晶性シリコン膜の形成装
置。 - 【請求項50】 前記原料ガス供給手段が、前記原料ガ
スとして、シリコン系ガスのうち少なくとも一種のガ
ス、又はシリコン系ガスのうち少なくとも一種のガスと
反応性ガスのうち少なくとも一種のガスとを供給できる
ものである請求項37から49のいずれかに記載の結晶
性シリコン膜の形成装置。 - 【請求項51】 前記原料ガス供給手段及び前記プラズ
マ励起用エネルギ供給手段が、共に制御されて、前記プ
ラズマからのイオンが前記被成膜物品表面に入射しない
ようにできるものである請求項50記載の結晶性シリコ
ン膜の形成装置。 - 【請求項52】 前記原料ガス供給手段及び前記プラズ
マ励起用エネルギ供給手段が、共に制御されて、前記プ
ラズマから前記被成膜物品表面に入射するイオンのエネ
ルギを500eV以下にできるものである請求項50記
載の結晶性シリコン膜の形成装置。 - 【請求項53】 前記原料ガス供給手段及び前記プラズ
マ励起用エネルギ供給手段が、共に制御されて、前記プ
ラズマを前記被成膜物品の表面近傍又は該物品周縁部近
傍に限定的に形成するとともに、前記被成膜物品表面に
前記プラズマから低エネルギのラジカル種を優先的に拡
散させることができるものである請求項50記載の結晶
性シリコン膜の形成装置。
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---|---|---|---|
JP02240596A JP3196632B2 (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | 結晶性シリコン膜の形成方法及び装置 |
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JP2001109712A Division JP3584896B2 (ja) | 2001-04-09 | 2001-04-09 | 結晶性シリコン膜の形成方法及び結晶性シリコン膜の形成装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH09208389A true JPH09208389A (ja) | 1997-08-12 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0947603A2 (en) * | 1998-04-02 | 1999-10-06 | Nissin Electric Co., Ltd. | Film depositing method and apparatus |
US6258173B1 (en) | 1998-01-29 | 2001-07-10 | Nissin Electric Co. Ltd. | Film forming apparatus for forming a crystalline silicon film |
-
1996
- 1996-02-08 JP JP02240596A patent/JP3196632B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US6258173B1 (en) | 1998-01-29 | 2001-07-10 | Nissin Electric Co. Ltd. | Film forming apparatus for forming a crystalline silicon film |
KR100408115B1 (ko) * | 1998-01-29 | 2003-12-01 | 닛신덴키 가부시키 가이샤 | 성막장치 및 결정성 실리콘막의 형성방법 |
EP0947603A2 (en) * | 1998-04-02 | 1999-10-06 | Nissin Electric Co., Ltd. | Film depositing method and apparatus |
US6124003A (en) * | 1998-04-02 | 2000-09-26 | Nissin Electric Co., Ltd. | Film depositing method and film depositing apparatus |
EP0947603A3 (en) * | 1998-04-02 | 2003-03-26 | Nissin Electric Co., Ltd. | Film depositing method and apparatus |
KR100419406B1 (ko) * | 1998-04-02 | 2004-02-19 | 닛신덴키 가부시키 가이샤 | 성막방법 및 성막장치 |
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