JPH1060647A - Production of polycrystalline silicon film - Google Patents
Production of polycrystalline silicon filmInfo
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- JPH1060647A JPH1060647A JP21626996A JP21626996A JPH1060647A JP H1060647 A JPH1060647 A JP H1060647A JP 21626996 A JP21626996 A JP 21626996A JP 21626996 A JP21626996 A JP 21626996A JP H1060647 A JPH1060647 A JP H1060647A
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Abstract
Description
【０００１】[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
池等に用いられる多結晶シリコン膜の製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a polycrystalline silicon film used as a material for a TFT (thin film transistor) switch provided in each pixel of a liquid crystal display device, or used for an integrated circuit, a solar cell, or the like. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、多結晶シリコン膜の形成方法とし
て、ＬＰ−ＣＶＤ法（減圧ＣＶＤ法）やＰ−ＣＶＤ法
（プラズマＣＶＤ法）等により非晶質シリコン膜を形成
した後、後処理としてレーザアニール処理を施したり、
６００〜８００℃程度の熱処理を施したりすることで、
該非晶質膜を多結晶シリコン膜に成長させる方法が多用
されている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of forming a polycrystalline silicon film, an amorphous silicon film is formed by an LP-CVD method (low-pressure CVD method) or a P-CVD method (plasma CVD method), and then a post-processing is performed. Subject to laser annealing,
By performing a heat treatment of about 600 to 800 ° C.,
A method of growing the amorphous film on a polycrystalline silicon film is often used.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
方法では、非晶質シリコン膜の形成とこれを多結晶に成
長させるための処理との２工程を行わなければならない
ため、時間がかかるとともにコスト高につき、生産性が
悪い。また、成膜時及びアニール処理時は、通常、被成
膜物品を５００℃以上に加熱し、後処理として熱処理を
行うときには被成膜物品を６００〜８００℃程度に加熱
するため、被成膜物品の加熱及び冷却に非常に長時間を
要する。また、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
を形成するために多結晶シリコン膜を形成しようとする
とき、このような低融点ガラスが溶融したり歪みが生じ
る等する。このように前記方法では、使用できる被成膜
物品の材質が限定される。However, in the above method, two steps of forming an amorphous silicon film and processing for growing the amorphous silicon film into polycrystal must be performed, which takes time and costs. High productivity is poor. In general, the film-forming article is heated to 500 ° C. or more during film formation and annealing, and the film-forming article is heated to about 600 to 800 ° C. when heat treatment is performed as post-processing. It takes a very long time to heat and cool the article. Further, for example, a relatively inexpensive low-melting glass is used as a glass substrate of a liquid crystal display device, and a TFT is formed on this substrate.
When a polycrystalline silicon film is to be formed in order to form a low melting point glass, such a low-melting glass is melted or distorted. As described above, in the above-described method, the material of the film-forming article that can be used is limited.
【０００４】そこで本発明は、比較的低温下で生産性良
く膜形成できる多結晶シリコン膜の製造方法を提供する
ことを課題とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a polycrystalline silicon film capable of forming a film with a high productivity at a relatively low temperature.
【０００５】[0005]
【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、被成膜物品へのシリコン（Ｓｉ）の付与と
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）、水素（Ｈ2 ）ガス及びシリ
コン系ガスのうち少なくとも１種のガスのイオンの照射
とを併用して、該物品上に多結晶シリコン膜を形成する
ことを特徴とする多結晶シリコン膜の製造方法を提供す
る。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for applying silicon (Si) to a film-forming article and using an inert gas (helium (He) gas, neon (Ne) gas, argon gas). (Ar) gas, krypton (Kr) gas,
Xenon (Xe) gas, hydrogen (H 2 ) gas, and ion irradiation of at least one gas of a silicon-based gas to form a polycrystalline silicon film on the article in combination with ion irradiation. To provide a method of manufacturing a polycrystalline silicon film.
【０００６】本発明によると、照射イオンがシリコン原
子に衝突することでシリコン原子にエネルギ（運動量）
を与えるため、比較的低温下でシリコン原子の結晶化が
促進されて多結晶シリコン膜が得られる。従って、１工
程で多結晶シリコン膜が得られることとも相まって、多
結晶シリコン膜の生産性が従来より向上する。また、比
較的低温下で多結晶シリコン膜を形成できるので、該膜
を形成する被成膜物品の材質の選択幅が広くなる。低融
点ガラス上にもその溶融や問題視すべき歪みの発生をみ
ることなく、多結晶シリコン膜を形成できる。According to the present invention, the energy (momentum) is imparted to the silicon atoms by the irradiation ions colliding with the silicon atoms.
Therefore, crystallization of silicon atoms is promoted at a relatively low temperature, and a polycrystalline silicon film is obtained. Therefore, coupled with the fact that the polycrystalline silicon film can be obtained in one step, the productivity of the polycrystalline silicon film is improved as compared with the related art. In addition, since the polycrystalline silicon film can be formed at a relatively low temperature, the range of selection of the material of the article on which the film is formed becomes wide. A polycrystalline silicon film can be formed on the low-melting glass without melting the glass or generating a problematic distortion.
【０００７】本発明におけるイオン原料となるシリコン
系ガスとしては、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
ス等を例示できる。本発明の多結晶シリコン膜の製造方
法において、前記不活性ガスを照射するときには、結晶
化のための物理的励起が可能となる。また、水素ガス及
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。The silicon-based gas used as the ion source in the present invention is a hydrogenated silicon gas such as a monosilane (SiH 4 ) gas or a disilane (Si 2 H 6 ) gas, or a fluorine gas such as a silicon tetrafluoride (SiF 4 ) gas. Silicon gas,
A silicon chloride gas such as silicon tetrachloride (SiCl 4 ) gas can be exemplified. In the method of manufacturing a polycrystalline silicon film according to the present invention, when irradiating the inert gas, physical excitation for crystallization can be performed. When a hydrogen gas and a silicon-based gas containing hydrogen (H) or (and) fluorine (F) are used, hydrogen atoms and fluorine atoms combine with silicon atoms in the amorphous phase in the film to form a hydrogen atom. Vaporization promotes crystallization of silicon, reduces dangling bonds in the silicon-silicon network, and reduces defects in the film, so that a silicon film having higher quality crystallinity can be formed.
【０００８】また、本発明の多結晶シリコン膜の製造方
法においては、前記照射イオンとシリコン原子との衝突
により前記イオンがシリコン１原子に与える運動量は５
〜３０（a.m.u.・m/s)が好ましく、より好ましくは１０
〜３０（a.m.u.・m/s)である。これにより、シリコン原
子の結晶化が効率良く促進されて、比較的低温下で、結
晶化度の高い多結晶シリコン膜が得られる。In the method of manufacturing a polycrystalline silicon film according to the present invention, the momentum given to one atom of silicon by the collision of the irradiated ions with silicon atoms is 5 atoms.
-30 (amu · m / s), more preferably 10
３０30 (amu · m / s). Thereby, crystallization of silicon atoms is efficiently promoted, and a polycrystalline silicon film having a high degree of crystallinity can be obtained at a relatively low temperature.
【０００９】イオンがシリコン１原子に与える運動量
は、被成膜物品に到達するシリコン原子数とイオン数と
の比（Ｓｉ／ｉ輸送比）、イオン種及びイオン加速エネ
ルギを適宜調整又は選択し、これらを組み合わせること
で調整する。この場合において、照射イオンとしてキセ
ノン（Ｘｅ）イオンを用いるときには、一層効率良くシ
リコン原子の結晶化を促進することができる。The momentum given to one atom of silicon by ions is adjusted or selected as appropriate by adjusting the ratio of the number of silicon atoms to the number of ions reaching the article to be coated and the number of ions (Si / i transport ratio), the ion species and the ion acceleration energy. Adjust by combining these. In this case, when xenon (Xe) ions are used as the irradiation ions, the crystallization of silicon atoms can be more efficiently promoted.
【００１０】また、シリコン原子に運動量（エネルギ）
を与えるために、前記イオン照射に加えて、ラジカル照
射等を行うことも考えられる。また、被成膜物品にシリ
コン原子を付与する方法は特に限定されず、真空蒸着
法、スパッタ蒸着法等の蒸着法の他、減圧ＣＶＤ法やプ
ラズマＣＶＤ法等の各種ＣＶＤ法等を例示できる。Further, momentum (energy) is added to silicon atoms.
In order to provide the ion irradiation, radical irradiation or the like may be performed in addition to the ion irradiation. The method for applying silicon atoms to the article to be film-formed is not particularly limited, and examples thereof include a vapor deposition method such as a vacuum vapor deposition method and a sputter vapor deposition method, and various CVD methods such as a reduced pressure CVD method and a plasma CVD method.
【００１１】シリコンの付与を蒸着により行う場合、蒸
着物質（スパッタ蒸着の場合、スパッタターゲットとな
る物質）として、シリコン単体等を用いることができ
る。また、シリコンの付与をＣＶＤにより行う場合、シ
リコン付与のための原料ガスとして、前記イオンの原料
ガスとして例示したシリコン系ガスを含むガスを用いる
ことができる。なお、イオン源内からイオンの原料ガス
が成膜を行う容器内に拡散してくるため、照射イオンの
原料ガスとしてシリコン系ガスを用いるときには、シリ
コン付与のため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。When silicon is applied by vapor deposition, silicon alone or the like can be used as a vapor deposition material (in the case of sputter vapor deposition, a substance serving as a sputter target). Further, when silicon is applied by CVD, a gas containing the silicon-based gas exemplified as the ion source gas can be used as a source gas for applying silicon. In addition, since the ion source gas diffuses from the ion source into the container where the film is formed, when a silicon-based gas is used as the irradiation ion source gas, a silicon-based gas is separately formed as a source gas for providing silicon. The introduction into the membrane container can be omitted.
【００１２】特に、プラズマＣＶＤによりシリコンを付
与する場合、プラズマを被成膜物品の周縁部近傍に形成
することが考えられる。これは、原料ガスプラズマ化の
ための電力印加電極として、被成膜物品周縁部に対向す
るリング状、筒状、コイル状、リジタノコイル状等の電
極を用いることで達成することができる。これにより、
該プラズマからの高速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照射す
ることにより、シリコン原子の移動乃至マイグレーショ
ンが促進されて、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。In particular, when silicon is applied by plasma CVD, it is conceivable that plasma is formed in the vicinity of the peripheral portion of the article to be formed. This can be achieved by using a ring-shaped, cylindrical, coil-shaped, or rigid-coil-shaped electrode facing the peripheral portion of the article on which a film is to be formed, as the power application electrode for converting the raw material gas into plasma. This allows
Direct incidence of high-speed ions and high-speed electrons from the plasma on the article to be formed is suppressed, and the growth of a silicon film having good quality and few defects without damaging the silicon growth surface is promoted. At the same time, by irradiating the surface of the article with ions, the movement or migration of silicon atoms is promoted, and a silicon film having good crystallinity is formed on the article to be formed.
【００１３】本発明において、被成膜物品へのシリコン
原子の付与とイオン照射とを併用するとは、普通にはこ
れらを同時又は交互に行うことを指す。また、本発明に
おいて用いる被成膜物品の材質は特に限定されず、例え
ば石英やガラス等を例示できる。In the present invention, the combination of the application of silicon atoms to the article to be deposited and the ion irradiation generally means that these are performed simultaneously or alternately. Further, the material of the article on which a film is to be used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include quartz and glass.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明方法の実施に用い
る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。この装置は排気装置１１が付設された真空チャンバ
１０を有し、チャンバ１０内には被成膜物品Ｓを支持す
るホルダ１２及びこれに対向する位置に電子ビーム蒸発
源１３とイオン源１４が設置されている。また、物品ホ
ルダ１２の前方には開閉可能な遮蔽板（シャッター）１
７が配置され、ホルダ１２付近には膜厚モニタ１５及び
イオン電流測定器１６が配置されている。なお、図示し
ないが、ホルダ１２にはこれに支持される被成膜物品Ｓ
を冷却する手段が付設されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an example of a film forming apparatus that can be used for carrying out the method of the present invention. This apparatus has a vacuum chamber 10 provided with an exhaust device 11, in which a holder 12 for supporting a film-forming article S and an electron beam evaporation source 13 and an ion source 14 are provided at positions opposed to the holder 12. Have been. In addition, an openable and closable shielding plate (shutter) 1 is provided in front of the article holder 12.
7, a film thickness monitor 15 and an ion current measuring device 16 are arranged near the holder 12. Although not shown, the holder 12 has a film-forming article S supported thereon.
Is provided.
【００１５】次に、この装置を用いた本発明方法の具体
的実施例及びそれにより得られた多結晶シリコン膜の結
晶化度について説明する。チャンバ１０内に、図示しな
い物品搬送装置によりガラスからなる被成膜物品Ｓを搬
入し、ホルダ１２に支持させ、これをシャッター１７で
覆い、排気装置１１の運転により真空チャンバ１０内を
１×１０-4Ｐａ以下の真空度とした。また、シャッター
１７を閉じたまま、蒸発源１３及びイオン源１４を調整
した。次いで、シャッター１７を開け、蒸発源１３を用
いてＳｉを８．０Å／ｓｅｃの速度で蒸発させると同時
にイオン源１４から不活性ガスイオン又は水素ガスイオ
ンを３００ｅＶの加速エネルギで引き出して被成膜物品
Ｓに照射し、物品Ｓ上に膜厚１０００ÅのＳｉ膜を形成
した。Next, specific examples of the method of the present invention using this apparatus and the crystallinity of the polycrystalline silicon film obtained by the method will be described. A film-forming article S made of glass is carried into the chamber 10 by an article transport device (not shown), and is supported by the holder 12, covered with a shutter 17. The degree of vacuum was -4 Pa or less. Further, the evaporation source 13 and the ion source 14 were adjusted while the shutter 17 was kept closed. Next, the shutter 17 is opened, Si is evaporated at a rate of 8.0 ° / sec using the evaporation source 13, and at the same time, inert gas ions or hydrogen gas ions are extracted from the ion source 14 at an acceleration energy of 300 eV to form a film. Irradiation was performed on the article S to form an Si film having a thickness of 1000 ° on the article S.
【００１６】このとき、照射イオンの種類をＨイオン、
Ｈｅイオン、Ｎｅイオン、Ａｒイオン又はＸｅイオンと
変え、各イオンについて、被成膜物品ＳへのＳｉ／ｉ輸
送比を５〜４０の範囲で変化させることで各照射イオン
がＳｉ１原子に与える運動量を０〜８０（a.m.u.・m/s)
に変化させて、各場合により得られたＳｉ膜の結晶性を
顕微ラマン分光分析により評価した。At this time, the type of irradiation ions is H ion,
Momentum given to each Si1 atom by each irradiation ion by changing He / Ne ion, Ar ion or Xe ion and changing the Si / i transport ratio to the film-forming article S in the range of 5 to 40 for each ion. From 0 to 80 (amu · m / s)
And the crystallinity of the Si film obtained in each case was evaluated by micro-Raman spectroscopy.
【００１７】Ｓｉ／ｉ輸送比は、膜厚モニタ１５により
被成膜物品Ｓに到達するＳｉ原子数をモニタし、イオン
電流測定器１６により物品Ｓに到達するイオン数をモニ
タして制御した。また、照射イオンがＳｉ１原子に与え
る運動量は、イオンとＳｉ原子との衝突により、イオン
の持つ運動量がＳｉ原子に全て伝達され且つ全Ｓｉ原子
に等分配されると仮定し、次式により算出した。 Ｍsi・Ｖsi＝Ｍi ・Ｖi ／Ｔ＝（２・Ｍi ・Ｅi ）1/2
／Ｔ なお、ＭsiはＳｉ原子の原子量を、ＶsiはＳｉ原子の速
度を、Ｍi はイオンの対応する原子の原子量を、Ｖi は
イオンの速度を、Ｅi はイオンの有するエネルギを、Ｔ
はＳｉ／ｉ輸送比をそれぞれ示している。The Si / i transport ratio was controlled by monitoring the number of Si atoms arriving at the article S to be deposited by the film thickness monitor 15 and monitoring the number of ions arriving at the article S by the ion current measuring device 16. The momentum given to the Si1 atoms by the irradiation ions was calculated by the following equation, assuming that all the momentums of the ions were transmitted to the Si atoms and equally distributed to all the Si atoms due to the collision between the ions and the Si atoms. . M si · V si = M i · V i / T = (2 · M i · E i ) 1/2
/ T where M si is the atomic weight of the Si atom, V si is the velocity of the Si atom, M i is the atomic weight of the corresponding atom of the ion, V i is the velocity of the ion, and E i is the energy of the ion. , T
Indicates the Si / i transport ratio, respectively.
【００１８】また、結晶化度は顕微ラマン分光分析によ
り得られたラマンスペクトルにおける、波数４８０ｃｍ
-1付近に検出される非晶質成分のピーク面積Ｉａと波数
５１０ｃｍ-1付近に検出される結晶成分のピーク面積Ｉ
ｃとの比（Ｉｃ／Ｉａ）を算出することで評価した。図
２に、照射イオンがＳｉ１原子当たりに与える運動量
と、得られたＳｉ膜の結晶化度との関係を示す。これに
よると、いずれのイオン種を用いた場合も、イオンとＳ
ｉ原子との衝突によりイオンがＳｉ１原子あたりに与え
る運動量が５〜３０（a.m.u.・m/s)、特に１０〜３０
（a.m.u.・m/s)のとき、得られるＳｉ膜の結晶化度が比
較的高くなることが分かる。また、今回用いたイオンの
中では、Ｘｅイオンが、その最大値において最も高い結
晶化度を与えることが分かる。これは、原子量が大きい
原子に対応するイオンほど衝突断面積が大きく、被成膜
物品上に堆積するＳｉ原子に効果的にエネルギを伝達で
きること、及び、原子量が大きい原子に対応するイオン
ほどＳｉ膜への進入深さが浅く、該膜に欠陥が生じる確
率が低いことが原因と考えられる。The degree of crystallinity is determined by measuring the wave number 480 cm in the Raman spectrum obtained by micro-Raman spectroscopy.
Peak area I in crystal component to be detected near the peak area Ia and the wave number 510 cm -1 of the amorphous component detected in the vicinity of -1
It was evaluated by calculating the ratio (Ic / Ia) to c. FIG. 2 shows a relationship between the momentum given by irradiation ions per Si atom and the crystallinity of the obtained Si film. According to this, no matter which ion species is used, the ion and S
The momentum given by the ion per Si atom by collision with the i atom is 5 to 30 (amu · m / s), particularly 10 to 30
At (amu · m / s), it can be seen that the crystallinity of the obtained Si film is relatively high. It can also be seen that among the ions used this time, the Xe ion gives the highest crystallinity at its maximum value. This is because ions having higher atomic weights have larger collision cross-sections and can effectively transfer energy to Si atoms deposited on a film-forming article, and ions corresponding to atoms having higher atomic weights have higher Si film thickness. This is considered to be because the penetration depth into the film is shallow, and the probability that a defect occurs in the film is low.
【００１９】また、図３は本発明方法の実施に用いるこ
とができる成膜装置の他の例を示す図である。この装置
は、プラズマ生成室２２を有し、室２２には真空排気部
２３が接続されるとともに、原料ガス供給部５２が接続
されている。原料ガス供給部５２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２２内には被成膜物品保持
部材３１が設置され、保持部材３１は被成膜物品Ｓ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２２内では被成膜物品加熱用ヒータ３２上に配置
される。また、保持部材３１に保持される被成膜物品Ｓ
周縁部に対向する位置には、コイル状対向電極４１が設
置される。電極４１には整合器４２を介して高周波電源
４３が接続されている。また、コイル状対向電極４１を
挟み、保持部材３１に対向する位置にはイオン源２１が
設けられている。イオン源２１にはイオン源用ガス供給
部５１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６１を介して高周波電源６２が接続されてい
る。なお、ガス供給部５１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２１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６５を有している。レンズ電極系６５とイ
オン源２１との間には加速電源６３及び減速電源６４が
接続されている。なお、イオン源２１のイオン原料ガス
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。なお、電極４１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７（図中２点
鎖線で示す）を設けてもよい。FIG. 3 is a view showing another example of a film forming apparatus which can be used for carrying out the method of the present invention. This apparatus has a plasma generation chamber 22, and a vacuum exhaust unit 23 is connected to the chamber 22, and a source gas supply unit 52 is connected to the chamber 22. The source gas supply unit 52 includes a source gas source, a mass flow controller, and the like, but these are not shown. A deposition object holding member 31 is installed in the chamber 22, and the holding member 31 can be reciprocated horizontally by a driving unit (not shown) to carry in and out the deposition object S. It is arranged on the heater 32 for heating. The article S to be film-formed held by the holding member 31
A coil-shaped counter electrode 41 is provided at a position facing the peripheral portion. A high frequency power supply 43 is connected to the electrode 41 via a matching unit 42. Further, the ion source 21 is provided at a position facing the holding member 31 with the coil-shaped counter electrode 41 interposed therebetween. An ion source gas supply unit 51 is connected to the ion source 21, and a high-frequency power supply 62 is connected via a matching unit 61 for gas plasma conversion. Note that the gas supply unit 51 also includes a gas source and the like,
These are not shown. Further, the ion source 21
Here, a lens electrode system 65 composed of three electrodes (acceleration electrode, deceleration electrode, ground electrode from the plasma generation chamber side) for extracting ions is provided. An acceleration power supply 63 and a deceleration power supply 64 are connected between the lens electrode system 65 and the ion source 21. The method of exciting the ion source gas of the ion source 21 is of a high-frequency type here, but other types such as a filament type and a microwave type can be adopted. Also,
The lens electrode system is not limited to the three-electrode structure, and may include one to four electrodes. Note that a magnet 7 (shown by a two-dot chain line in the figure) for applying a magnetic field for maintaining plasma stability may be provided from the outer periphery of the electrode 41.
【００２０】次に、この装置を用いた本発明方法の具体
的実施例及びそれにより得られた多結晶シリコン膜の結
晶化度について説明する。ガラスからなる被成膜物品Ｓ
を保持部材３１により保持してプラズマ生成室２２内に
搬入しヒータ３２上の所定の成膜位置に設置するととも
に、室２２内を真空排気部２３の運転にて１×１０-4Ｐ
ａ以下の真空度とした。また、ヒータ３２により物品Ｓ
の温度を２００℃に保った。Next, specific examples of the method of the present invention using this apparatus and the crystallinity of a polycrystalline silicon film obtained by the method will be described. Film-formed article S made of glass
Is held by the holding member 31, carried into the plasma generation chamber 22, installed at a predetermined film forming position on the heater 32, and the inside of the chamber 22 is operated at 1 × 10 −4 P by the operation of the vacuum exhaust unit 23.
The degree of vacuum was a or less. Also, the article S is generated by the heater 32.
Was kept at 200 ° C.
【００２１】次いで、イオン原料ガス供給部５１からイ
オン源２１内に、プラズマ生成室２２内圧力が５×１０
-3ＰａになるまでＳｉＨ4 ガス及びＨ2 ガスの等量混合
ガスを導入し、引き続き、原料ガス供給部５２からプラ
ズマ生成室２２内にＳｉＨ4ガス及びＨ2 ガスの等量混
合ガスを導入して、室２２内の合計ガス圧力を１×１０
-2Ｐａとし、整合器４２を介して高周波電源４３からコ
イル状対向電極４１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Ｐ２で示す位置すなわち被
成膜物品Ｓの周縁部の近傍位置にプラズマを形成した。Next, the pressure in the plasma generation chamber 22 is set to 5 × 10 5 from the ion source gas supply section 51 into the ion source 21.
Until -3 Pa by introducing a mixture of equal amounts gas SiH 4 gas and H 2 gas, subsequently introducing an equivalent amount mixture gas of SiH 4 gas and H 2 gas from the raw material gas supply unit 52 to the plasma generating chamber 22 Then, the total gas pressure in the chamber 22 is set to 1 × 10
-2 Pa, and high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply 43 to the coiled counter electrode 41 through the matching unit 42 to convert the introduced gas into plasma, and the position indicated by P2 in the drawing, that is, the peripheral portion of the article S to be film-formed. Was formed at a position near the.
【００２２】それとともに整合器６１を介して電源６２
から高周波電力を供給して、イオン源２１内に導入した
前記ガスを分解し、図中Ｐ１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６５に電源６３、６
４から電圧印加することにより、プラズマＰ１から加速
エネルギ２００ｅＶでイオンを引き出し、コイル状対向
電極４１の開口部を通して被成膜物品Ｓに該イオンビー
ムを照射した。このようにして、被成膜物品Ｓ上に膜厚
２０００ÅのＳｉ膜を形成した。At the same time, a power source 62 via a matching unit 61
From the ion source 21 to decompose the gas introduced into the ion source 21 to generate plasma at a position in the ion source indicated by P1 in FIG.
By applying a voltage from No. 4, ions were extracted from the plasma P1 at an acceleration energy of 200 eV, and the film-forming article S was irradiated with the ion beam through the opening of the coiled counter electrode 41. Thus, a 2000-nm thick Si film was formed on the film-forming article S.
【００２３】このとき、前記図１の装置を用いた成膜の
場合と同様にして、被成膜物品ＳへのＳｉ／ｉ輸送比を
０．６〜５０の範囲で変化させることで、照射イオンが
Ｓｉ１原子に与える運動量を０〜８０（a.m.u.・m/s)に
変化させ、各場合に得られたＳｉ膜の結晶性を顕微ラマ
ン分光分析により評価した。図４に、照射イオンがＳｉ
１原子あたりに与える運動量と得られたＳｉ膜の結晶化
度（Ｉｃ／Ｉａ）との関係を示す。これによると、物品
ＳへのＳｉの付与をプラズマＣＶＤ法により行った場合
も、イオンとの衝突によりＳｉ１原子あたりに与える運
動量が５〜３０（a.m.u.・m/s)、特に１０〜３０（a.m.
u.・m/s)のときＳｉ膜の結晶化度が比較的高くなること
が分かる。At this time, irradiation is performed by changing the Si / i transport ratio to the article S to be formed in the range of 0.6 to 50 in the same manner as in the case of film formation using the apparatus of FIG. The momentum given by the ions to one Si atom was changed from 0 to 80 (amu · m / s), and the crystallinity of the Si film obtained in each case was evaluated by micro-Raman spectroscopy. FIG. 4 shows that the irradiation ions are Si
The relationship between the momentum given per atom and the crystallinity (Ic / Ia) of the obtained Si film is shown. According to this, even when the Si is applied to the article S by the plasma CVD method, the momentum given per atom of Si by collision with ions is 5 to 30 (amu · m / s), particularly 10 to 30 (am).
It can be seen that the crystallinity of the Si film is relatively high when u.m / s).
【００２４】[0024]
【発明の効果】本発明によると、比較的低温下で生産性
良く膜形成できる多結晶シリコン膜の製造方法を提供す
ることができる。According to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a polycrystalline silicon film capable of forming a film with a high productivity at a relatively low temperature.
【図１】本発明方法の実施に用いる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。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an example of a film forming apparatus that can be used for carrying out the method of the present invention.
【図２】図１の装置を用いた多結晶シリコン膜の製造に
おける、照射イオンがシリコン１原子に与える運動量と
得られるシリコン膜の結晶化度との関係を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between momentum given to one atom of silicon by irradiated ions and crystallinity of the obtained silicon film in manufacturing a polycrystalline silicon film using the apparatus of FIG.
【図３】本発明方法の実施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。FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of another example of a film forming apparatus that can be used for carrying out the method of the present invention.
【図４】図３の装置を用いた多結晶シリコン膜の製造に
おける、照射イオンがシリコン１原子に与える運動量と
得られるシリコン膜の結晶化度との関係を示す図であ
る。4 is a diagram showing the relationship between the momentum given to one atom of silicon by irradiation ions and the crystallinity of the obtained silicon film in the production of a polycrystalline silicon film using the apparatus of FIG.
１０ 真空チャンバ １１ 排気装置 １２ 物品ホルダ １３ 電子ビーム蒸発源 １４ イオン源 １５ 膜厚モニタ １６ イオン電流測定器 １７ シャッター ２１ イオン源 ２２ プラズマ生成室 ２３ 真空排気部 ３１ 被成膜物品保持部材 ３２ 被成膜物品加熱用ヒータ ４１ コイル状電極 ４２ 整合器 ４３ 高周波電源 ５１ イオン源用ガス供給部 ５２ 成膜用原料ガス供給部 ６１ 整合器 ６２ 高周波電極 ６３ 加速電源 ６４ 減速電源 ６５ レンズ電極系 ７ 磁石 Ｐ１、Ｐ２ プラズマ Ｓ 被成膜物品 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vacuum chamber 11 Exhaust device 12 Article holder 13 Electron beam evaporation source 14 Ion source 15 Film thickness monitor 16 Ion current measuring device 17 Shutter 21 Ion source 22 Plasma generation chamber 23 Vacuum exhaust part 31 Deposition article holding member 32 Deposition Article heating heater 41 Coiled electrode 42 Matching device 43 High frequency power supply 51 Ion source gas supply unit 52 Deposition material gas supply unit 61 Matching device 62 High frequency electrode 63 Acceleration power supply 64 Deceleration power supply 65 Lens electrode system 7 Magnets P1, P2 Plasma S Deposition object
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桐村 浩哉 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroya Kirimura 47 Numezu Takaune-cho, Ukyo-ku, Kyoto-shi Nissin Electric Co., Ltd. (72) Inventor Kiyoshi Ogata 47 Umezu Takaune-cho, Ukyo-ku, Kyoto Nissin Electric Co., Ltd.
Claims (5)
ガス、水素ガス及びシリコン系ガスのうち少なくとも１
種のガスのイオンの照射とを併用して、該物品上に多結
晶シリコン膜を形成することを特徴とする多結晶シリコ
ン膜の製造方法。Claims: 1. An application of silicon to a film-forming article and at least one of an inert gas, a hydrogen gas, and a silicon-based gas.
A method for manufacturing a polycrystalline silicon film, comprising forming a polycrystalline silicon film on the article by using ion irradiation of a seed gas in combination.
により前記イオンがシリコン１原子に与える運動量が５
〜３０（a.m.u.・m/s)となるようにして膜形成する請求
項１記載の多結晶シリコン膜の製造方法。2. The method according to claim 2, wherein the collision between the irradiation ions and silicon atoms causes the momentum given to one silicon atom by the ions to be 5 atoms.
The method for producing a polycrystalline silicon film according to claim 1, wherein the film is formed so as to have a thickness of 30 to 30 (amu · m / s).
請求項２記載の多結晶シリコン膜の製造方法。3. The method according to claim 2, wherein the irradiation ions are xenon ions.
項１から３のいずれかに記載の多結晶シリコン膜の製造
方法。4. The method for producing a polycrystalline silicon film according to claim 1, wherein said article to be deposited is a quartz article.
求項１から３のいずれかに記載の多結晶シリコン膜の製
造方法。5. The method for producing a polycrystalline silicon film according to claim 1, wherein said article to be deposited is a glass article.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21626996A JPH1060647A (en) | 1996-08-16 | 1996-08-16 | Production of polycrystalline silicon film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21626996A JPH1060647A (en) | 1996-08-16 | 1996-08-16 | Production of polycrystalline silicon film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1060647A true JPH1060647A (en) | 1998-03-03 |
Family
ID=16685908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21626996A Pending JPH1060647A (en) | 1996-08-16 | 1996-08-16 | Production of polycrystalline silicon film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1060647A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015046437A (en) * | 2013-08-27 | 2015-03-12 | 日本電信電話株式会社 | Method of manufacturing cubic boron nitride film and cubic boron nitride film |
-
1996
- 1996-08-16 JP JP21626996A patent/JPH1060647A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015046437A (en) * | 2013-08-27 | 2015-03-12 | 日本電信電話株式会社 | Method of manufacturing cubic boron nitride film and cubic boron nitride film |
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