JP4296371B2 - Polycrystalline silicon film forming method and film forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多結晶シリコン膜の成膜方法とその成膜装置に関し、さらに詳しくは、大面積基板上に直接多結晶シリコン膜を成膜する方法とその成膜装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、安価なガラス基板上に多結晶シリコン(poly−Si)薄膜を形成しこれを用いて薄膜トランジスタ(TFT)を形成することにより、ガラス基板上に駆動回路が形成された液晶表示装置が実現されるようになってきている。一般にpoly−Si薄膜の形成法としては、一旦非晶質シリコン(a−Si)薄膜を堆積した後に、熱アニールまたはエキシマレーザアニールによりa−Si薄膜を結晶化させてpoly−Si薄膜を得る間接的な形成法が用いられる。間接形成法によるpoly−Si薄膜の場合、TFTの電界効果移動度は100cm2/V・s以上が得られ、特にレーザアニール法を用いた場合、300cm2/V・s以上の値を示すこともある。しかし、この間接的な形成法の場合、直接poly−Si薄膜を成膜する方法と比較して結晶化工程が余分に必要となるため、コストが上がりスループットが低下するという問題点がある。
【0003】
一方、プラズマCVD(PECVD)法あるいは減圧CVD(LPCVD)法などにより、poly−Si薄膜を直接成膜する場合、Si結晶粒径が小さく、膜の電界効果移動度が低いという問題がある。従って、直接法によるpoly−Si薄膜は実際のTFTには、ゲート配線として利用されることはあっても、活性層として利用することは困難であった。
【0004】
例えば、マテリアル・リサーチ・ソサエティ・シンポジウム・プロシーディングス283巻629−634頁(Mat.Res.Soc.Symp.Proc.,Vol.283,pp.629−634)にKonoらにより開示されているように、SiH4/SiF4ガスを用いたPECVD法によりpoly−Si薄膜を直接形成することが可能であるが、しかしpoly−Si薄膜を活性層としたTFTの電界効果移動度は最大44cm2/V・sに留まっている。ここで、ハロゲン元素であるフッ素(F)を含むSiF4ガスを用いているのは、ハロゲンが結晶化を促進するためである。
【0005】
一般にPECVD法による成膜においては、気相中の原子が基板あるいは既に成膜された膜表面に吸着する堆積と、既に成膜された膜表面の原子が気相中に乖離するエッチングとが共存する。ハロゲン元素の役割としては、既に堆積された膜のエッチング効果と原子の再配列効果により、結晶化を促進すると考えられている。しかし、この方法により得られるものは結晶組織の欠陥密度が大きく、結晶粒径が小さいため、高移動度の膜を得ることは困難である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上述の従来例の問題点を解決することであって、その目的は、堆積とエッチングの反応をそれぞれ独立に制御できるようにすることにより、大面積基板上に大粒径、高移動度の多結晶シリコン薄膜を直接形成できるようにすることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、ハロゲンを含む珪化物ガスとハロゲンを含まない珪化物ガスとをチャンバ内に導入しプラズマを形成するために高周波を印加して多結晶シリコン膜を成膜する方法において、前記印加する高周波の周波数が低いときにハロゲンを含まない珪化物ガスをチャンバ内に導入し、前記印加する高周波の周波数が高いときにハロゲンを含む珪化物ガスをチャンバ内に導入することを特徴とする多結晶シリコン膜の成膜方法、が提供される。
【0008】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、ハロゲンを含む珪化物ガスとハロゲンを含まない珪化物ガスとをチャンバ内に導入しプラズマを形成して多結晶シリコン膜を成膜する方法において、ハロゲンを含む珪化物ガスとハロゲンを含まない珪化物ガスとがそれぞれ異なる反応室に導入し、かつ、ハロゲンを含む珪化物ガスが導入される反応室ではプラズマを形成するために印加される高周波の周波数が高くハロゲンを含まない珪化物ガスが導入される反応室ではプラズマを形成するために印加される高周波の周波数が低いことを特徴とする多結晶シリコン膜の成膜方法、が提供される。
【0009】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、ハロゲンを含む珪化物ガスとハロゲンを含まない珪化物ガスとをチャンバ内に導入しプラズマを形成して多結晶シリコン膜を成膜する方法において、前記チャンバ内には第1のメッシュ電極を挟んでプラズマ発生室と基板処理室とが形成されており、前記プラズマ発生室にはハロゲンを含む珪化物ガスが導入され前記基板処理室にはハロゲンを含まない珪化物ガスが導入されることを特徴とする多結晶シリコン膜の成膜方法、が提供される。
【0010】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、ハロゲンを含む珪化物ガスとハロゲンを含まない珪化物ガスとが導入されプラズマを形成して多結晶シリコン膜を成膜する装置において、プラズマを形成するために印加される高周波の発振器が低・高周波用と高・高周波用との2つが用意され、2つの高周波が切り替えられて交互に印加されることを特徴とする多結晶シリコン膜の成膜装置、が提供される。
【0011】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、ハロゲンを含む珪化物ガスが導入される第1の反応室とハロゲンを含まない珪化物ガスが導入される第2の反応室とが設けられ、それぞれの反応室にてプラズマを形成して多結晶シリコン膜を成膜する装置であって、それぞれの反応室の一壁面はガス噴出口を備えた高周波印加用電極であり、かつ、各反応室の壁面を構成する前記高周波印加用電極は、互いに入り組んで設けられ、かつ、基板が載置される基板ステージと平行に設けられていることを特徴とする多結晶シリコン膜の成膜装置、が提供される。
【0012】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、ハロゲンを含む珪化物ガスが導入される、高周波印加用電極を備えたプラズマ発生室と、ハロゲンを含まない珪化物ガスが導入される、一定電圧が印加される基板ステージを備えた基板処理室とを有し、前記プラズマ発生室と前記基板処理室との間に一定電圧が印加される第1のメッシュ電極が設けられ、前記基板処理室内には、高周波が印加される第2のメッシュ電極が前記第1のメッシュ電極と平行に設けられており、前記第2のメッシュ電極と前記基板ステージ間においてもプラズマが形成されることを特徴とする多結晶シリコン膜の成膜装置、が提供される。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について実施例に即して説明する。
[第1の実施例]
図1は、本発明の第1の実施例において用いられる平行平板型PECVD装置の断面図である。チャンバ110内には、基板106が搭載される下部電極を兼ねた基板ステージ105と、下方に向けてガス噴出口108が開口した上部電極101とが配置されている。基板ステージ105は接地され、またその内部には基板106を加熱するためのヒータ109が配置されている。上部電極101は、切り替えスイッチ104を介して100MHzの高周波を出力するVHF発振源102と13.56MHzの高周波を出力するrf発振源103の何れかに接続される。上部電極101の上部には、反応ガスを導入するためのガス導入口111が設けられている。チャンバ110にはチャンバ内のガスを排出するための排気口107が設けられている。
【0014】
本実施例の成膜条件は、基板温度450℃、圧力100Pa、SiH4/H2/SiF4ガス流量5/20/60sccmである。上部電極101が、rf発振源103側に20秒、VHF発振源102側に10秒の間隔で接続されるように切り替えスイッチ104にて切り替えて、13.56MHzと100MHzの高周波が20秒および10秒の間隔で繰り返し印加されるようにした。発振出力は何れも300Wとした。発振時間が合計180秒で基板106上に膜厚が60nmで、膜平面方向の粒径が約85nmのpoly−Si膜が形成された。膜平面方向の粒径は、膜断面を透過型電子顕微鏡にて観察することにより求めた。
【0015】
このpoly−Si膜を用いて、通常の低温poly−SiTFT形成プロセスでn-ch.TFTを作成したところ、80cm2/V・sの移動度が得られた。また、100MHz発振時に合わせて、基板バイアス−50Vを印加すると、約5%の移動度向上が見られた。このとき粒径には顕著な増大は観察されなかった。従って、バイアス印加は結晶粒内の欠陥密度減少に効果があったものと判断される。
なお、図5に、各実施例の成膜条件と結果をまとめて示す。
【0016】
[比較例]
図1に示した装置を用い、他の条件は同じにして、上部電極に印加する高周波を13.56MHzのみあるいは100MHzのみとして成膜した場合、粒径および移動度は5nmおよび10cm2/V・sあるいは50nmおよび40cm2/V・s程度に留まった。
【0017】
[第2の実施例]
第2の実施例においても図1に示したPECVD装置を用いた。本実施例においては、基板温度、圧力、発振出力、2種類の周波数およびその印加時間は第1の実施例と同条件とした。ここで、成膜ガスは周波数に伴い変化させ、13.56MHz印加時にSiH4/H2ガスを5/20sccm、100MHz印加時にH2/SiF4 ガスを5/60sccmガス導入口より導入した。両周波数の印加時間が合計180秒で基板106上に膜厚が60nmで、粒径が約110nmのpoly−Si膜が形成された。このpoly−Si膜を用いてn-ch.TFTを作成したところ、100cm2/V・sの移動度が実現された。また、第1の実施例と同様に、100MHz印加時に合わせて、基板バイアス−50Vを印加すると、約5%の移動度向上が見られた。このとき粒径には顕著な増大は観察されなかった。従って、第1の実施例と同様にバイアス印加は結晶粒内の欠陥密度減少に効果があったものと判断される。
【0018】
[第3の実施例]
図2(a)は、本発明の第3の実施例において用いられる平行平板型PECVDの断面図であり、図2(b)は、その上部電極部の平面図である。図2(a)は、図2(b)をA−A線で見た断面図に相当している。図2(b)に示されるように、第1、第2上部電極201、202は、間仕切り211により互いに隔離されると共にスパイラル形状をなして互いに入り組んで形成されている。そして、これらの上部電極にはガスを放出するためのガス噴出口208が、全面にわたって多数開けられている。また、第1上部電極201の上部には、間仕切り211に仕切られた第1ガス供給路216が形成されており、その第1ガス供給路の一端は第1ガス導入口214に接続されている。同様に、第2上部電極202の上部にも、一端が第2ガス導入口215に接続された第2ガス供給路217が形成されている。第1、第2上部電極の下部には、第1、第2上部電極201、202と間仕切り211とにより区画された第1、第2反応室203、204が形成されている。各ガス供給路と各反応室との間は各上部電極に形成されたガス噴出口208により接続されている。また、第1、第2上部電極201、202は、rf発振源213とVHF発振源212にそれぞれ接続さている。また、第1、第2上部電極201、202の対極面に、接地された、下部電極を兼ねた基板ステージ205が設置されており、その上に基板206が搭載されている。この基板ステージ205内には基板206を加熱するヒータ209が設けられている。チャンバ210内のガスは、排気口207により外部に排気される。
【0019】
基板温度、圧力および発振出力は第1の実施例と同条件とした。ここで、第1反応室204には、第1ガス導入口214、第1ガス供給路216を介して、SiH4/H2ガスを5/20sccm導入し、第1上部電極201にrf発振源213により13.56MHzの高周波を印加する。第1上部電極201に高周波印加を開始した20秒後に、第2反応室204に第2ガス導入口215、第2ガス供給路217を介して、H2/SiF4ガスを5/60sccm導入し、第2上部電極202にVHF発振源212により100MHzの高周波を印加する。140秒後に両発振源の発振を停止させると、ガラス基板上に膜厚が60nmで、粒径が約110nmのpoly−Si膜が形成された。このpoly−Si膜を用いてn-ch.TFTを作成したところ、100cm2/V・sの移動度が実現できた。また、第1および第2の実施例と同様に反応室203および反応室204で交互に発振させても、高移動度poly- Si膜が形成できる。
【0020】
[第4の実施例]
図3は、本発明の第4の実施例において用いられるリモートプラズマCVD装置の断面図である。上部に第1ガス導入口310が開口され、下側にガス噴出口303が形成された上部電極301は、高周波発振源309に接続されている。この上部電極301の対極面に、接地された下部電極を兼ねた基板ステージ304が設置されており、その上に基板305が搭載されている。この基板ステージ304内には基板305を加熱するヒータ307が設けられている。上部電極301と基板ステージ304との間の上部電極寄りに接地されたメッシュ電極302が設けられており、メッシュ電極302と基板ステージ304との間のチャンバ壁面に第2ガス導入口311が設けられている。チャンバ308内のガスは、排気口306により外部に排気される。
【0021】
第2ガス導入口311よりSiH4/H2ガスをそれぞれ10/40sccm導入する。SiH4/H2ガス導入開始の15秒後に第1ガス導入口310よりH2/SiF4ガスを10/80sccm導入し、上部電極301に高周波発振源309より高周波パワーを供給して上部電極301とメッシュ電極302との間にプラズマを発生させる。このときの高周波発振源309の発振周波数は13.56MHz、発振出力を200W、基板温度は450℃、圧力は120Paとした。200秒後に発振およびガス導入を停止すると、ガラス基板上に膜厚が50nmで、粒径が約130nmのpoly- Si膜が形成された。このpoly−Si膜を用いてn-ch.TFTを作成したところ、100cm2/V・sの移動度が得られた。
【0022】
[第5の実施例]
図4は、本発明の第5の実施例において用いられるリモートプラズマCVD装置の断面図である。上部に第1ガス導入口412が開口され、下側にガス噴出口404が形成された上部電極401は、第1高周波発振源410に接続されている。この上部電極401の対極面に、接地された下部電極を兼ねた基板ステージ405が設置されており、その上に基板406が搭載されている。この基板ステージ405内には基板406を加熱するヒータ409が設けられている。上部電極401と基板ステージ405との間の上部電極寄りに接地された上部メッシュ電極402が設けられ、またその上部メッシュ電極402と基板ステージ405との間に、第2高周波発振源411に接続された下部メッシュ電極403が設けられている。下部メッシュ電極403と基板ステージ405との間のチャンバ壁面に第2ガス導入口413が設けられている。チャンバ408内のガスは、排気口407により外部に排気される。
【0023】
第2ガス導入口413よりSiH4/H2ガスを5/20sccm導入し、第2高周波発振源411より高周波パワーを供給して下部メッシュ電極403と基板406との間にプラズマを発生させる。このときの発振周波数は13.56MHz、発振出力を150Wとした。
一方、同時に第1ガス導入口412よりH2/SiF4ガスを10/80sccm導入し、第1高周波発振源410より高周波パワーを供給して上部電極401と上部メッシュ電極402との間にプラズマを発生させる。このときの発振周波数は13.56MHz、発振出力を200Wとした。なお、基板温度は450℃、圧力は120Paとした。200秒後に発振およびガス導入を停止すると、ガラス基板上に膜厚が50nmで、粒径が約130nmのpoly−Si膜が形成された。このpoly−Si膜を用いてn-ch.TFTを作成したところ、100cm2/V・sの移動度が実現できた。
【0024】
図5から明らかなように、本発明の第1から第5の実施例によれば、堆積とエッチングの反応をそれぞれ独立に制御することにより、大粒径、高移動度のpoly−Si薄膜が形成可能となった。
【0025】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明は、これら実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することのない範囲内において適宜の変更が可能なものである。例えば、第1から第5の本実施例に示されているガス流量、成膜圧力、発振出力などの条件は、基板サイズ、チャンバ容積、ガス導入口位置などにより変化するものである。また、第1、第2の実施例において、2つの発振源を用意して切り替えていたが発振源を一つにしてその発振源より2つの周波数の出力を得るようにしてもよい。また、図2に示した第3の実施例の第1、第2の上部電極の形状はインターディジット状等のスパイラル状以外のものであってもよい。また、図3に示した第4の実施例において、高周波発振源より100MHzの高周波を供給するようにしてもよい。さらに、図4に示した第5の実施例においては、第1高周波発振源のみを100MHzで発振させてもよくまた第1、第2高周波発振源の両方を100MHzにて発振させるようにしてもよい。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による多結晶半導体薄膜の製造方法は、堆積とエッチングの反応をそれぞれ独立に制御したものであるので、大面積基板上に大粒径、高移動度の多結晶シリコン薄膜を直接形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1と第2の実施例において用いられる平行平板型PECVD装置の断面図。
【図2】 本発明の第3の実施例において用いられる平行平板型PECVD装置の断面図と平面図。
【図3】 本発明の第4の実施例において用いられるリモートプラズマCVD装置の断面図。
【図4】 本発明の第5の実施例において用いられるリモートプラズマCVD装置の断面図。
【図5】 本発明の第1から第5の実施例の成膜条件と結果をまとめた図表。
【符号の説明】
101、301、401 上部電極
102、212 VHF発振源
103、213 rf発振源
104 切り替えスイッチ
105、205、304、405 基板ステージ(下部電極)
106、206、305、406 基板
107、207、306、407 排気口
108、208、303、404 ガス噴出口
109、209、307、409 ヒータ
110 210、308、408 チャンバ
111 ガス導入口
201 第1上部電極
202 第2上部電極
203 第1反応室
204 第2反応室
211 間仕切り
214、310、412 第1ガス導入口
215、311、413 第2ガス導入口
216 第1ガス供給路
217 第2ガス供給路
302 メッシュ電極
309 高周波発振源
402 上部メッシュ電極
403 下部メッシュ電極
410 第1高周波発振源
411 第2高周波発振源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming a polycrystalline silicon film and a film forming apparatus therefor, and more particularly to a method for forming a polycrystalline silicon film directly on a large area substrate and a film forming apparatus therefor.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a liquid crystal display device in which a driving circuit is formed on a glass substrate has been realized by forming a polycrystalline silicon (poly-Si) thin film on an inexpensive glass substrate and using this to form a thin film transistor (TFT). It is becoming. In general, a poly-Si thin film is formed by indirectly depositing an amorphous silicon (a-Si) thin film and then crystallizing the a-Si thin film by thermal annealing or excimer laser annealing to obtain a poly-Si thin film. A typical forming method is used. In the case of a poly-Si thin film formed by the indirect formation method, the field effect mobility of the TFT is 100 cm 2 / V · s or more, and particularly when the laser annealing method is used, the value is 300 cm 2 / V · s or more There is also. However, in the case of this indirect formation method, an extra crystallization step is required as compared with a method of directly forming a poly-Si thin film, which causes a problem that costs increase and throughput decreases.
[0003]
On the other hand, when a poly-Si thin film is directly formed by plasma CVD (PECVD) or low pressure CVD (LPCVD), there is a problem that the Si crystal grain size is small and the field effect mobility of the film is low. Therefore, the poly-Si thin film obtained by the direct method is difficult to use as an active layer even though it is used as a gate wiring in an actual TFT.
[0004]
For example, as disclosed by Kono et al. In Materials Research Society Symposium Proceedings 283: 629-634 (Mat. Res. Soc. Symp. Proc., Vol. 283, pp. 629-634) It is possible to directly form a poly-Si thin film by PECVD using SiH 4 / SiF 4 gas, but the field effect mobility of a TFT using the poly-Si thin film as an active layer is 44 cm 2 / V at the maximum.・ Stays at s. Here, the reason why SiF 4 gas containing fluorine (F) which is a halogen element is used is that halogen promotes crystallization.
[0005]
In general, in film formation by PECVD, deposition in which atoms in the gas phase are adsorbed on the substrate or the film surface that has already been formed coexists with etching in which atoms on the film surface that have already been formed are separated in the gas phase. To do. As a role of the halogen element, it is considered that crystallization is promoted by an etching effect of an already deposited film and an atomic rearrangement effect. However, it is difficult to obtain a film with high mobility because the defect density of the crystal structure is large and the crystal grain size is small.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the problems of the above-described conventional example, and the object thereof is to enable a large particle size on a large-area substrate by making it possible to independently control the reactions of deposition and etching. It is to be able to directly form a high mobility polycrystalline silicon thin film.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a polycrystalline silicon film is formed by applying a high frequency to form a plasma by introducing a silicide gas containing halogen and a silicide gas not containing halogen into the chamber. In this method, a silicide gas containing no halogen is introduced into the chamber when the applied high frequency is low, and the silicide gas containing halogen is introduced into the chamber when the applied high frequency is high. A method for forming a polycrystalline silicon film is provided.
[0008]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a polycrystalline silicon film is formed by introducing a silicide gas containing halogen and a silicide gas not containing halogen into the chamber to form plasma. In the method, a halogen-containing silicide gas and a halogen-free silicide gas are introduced into different reaction chambers, and are applied to form plasma in the reaction chamber into which the halogen-containing silicide gas is introduced. Provided is a method for forming a polycrystalline silicon film, characterized in that a high-frequency frequency is high and a high-frequency frequency applied to form plasma is low in a reaction chamber into which a silicide gas containing no halogen is introduced. Is done.
[0009]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a polycrystalline silicon film is formed by introducing a silicide gas containing halogen and a silicide gas not containing halogen into the chamber to form plasma. In the method, a plasma generation chamber and a substrate processing chamber are formed in the chamber with a first mesh electrode interposed therebetween, and a silicide gas containing halogen is introduced into the plasma generation chamber. Provides a method for forming a polycrystalline silicon film, wherein a silicide gas containing no halogen is introduced.
[0010]
In order to achieve the above object, according to the present invention, an apparatus for forming a polycrystalline silicon film by introducing a silicide gas containing halogen and a silicide gas not containing halogen to form plasma, A polycrystalline silicon film characterized in that two high-frequency oscillators for low / high-frequency and high / high-frequency are applied to form plasma, and the two high-frequency oscillators are switched and applied alternately A film forming apparatus is provided.
[0011]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a first reaction chamber into which a halogen-containing silicide gas is introduced and a second reaction chamber into which a halogen-free silicide gas is introduced are provided. provided, a respective reaction chamber apparatus for forming the formed polycrystalline silicon film a plasma at, one wall surface of each of the reaction chambers Ri frequency application electrode der with a gas ejection port, and The high-frequency application electrodes constituting the wall surfaces of the reaction chambers are provided so as to be intertwined with each other, and are provided in parallel with the substrate stage on which the substrate is placed. A membrane device is provided.
[0012]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a plasma generation chamber having a high frequency application electrode into which a halogen-containing silicide gas is introduced, and a silicide gas not containing a halogen are introduced. A substrate processing chamber having a substrate stage to which a constant voltage is applied, and a first mesh electrode to which a constant voltage is applied is provided between the plasma generation chamber and the substrate processing chamber, and the substrate In the processing chamber, a second mesh electrode to which a high frequency is applied is provided in parallel with the first mesh electrode, and plasma is also formed between the second mesh electrode and the substrate stage. A polycrystalline silicon film forming apparatus is provided.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to examples.
[First embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a parallel plate type PECVD apparatus used in the first embodiment of the present invention. In the
[0014]
The film forming conditions in this example are a substrate temperature of 450 ° C., a pressure of 100 Pa, and a SiH 4 / H 2 / SiF 4 gas flow rate of 5/20/60 sccm. The
[0015]
Using this poly-Si film, the n-ch. When a TFT was produced, a mobility of 80 cm 2 / V · s was obtained. In addition, when a substrate bias of −50 V was applied at the time of 100 MHz oscillation, the mobility was improved by about 5%. At this time, no significant increase in particle size was observed. Therefore, it is judged that the bias application was effective in reducing the defect density in the crystal grains.
FIG. 5 collectively shows the film forming conditions and results of each example.
[0016]
[Comparative example]
When the apparatus shown in FIG. 1 is used and the other conditions are the same, and the high frequency applied to the upper electrode is only 13.56 MHz or only 100 MHz, the particle size and mobility are 5 nm and 10 cm 2 / V · s or 50 nm and 40 cm 2 / V · s.
[0017]
[Second Embodiment]
Also in the second embodiment, the PECVD apparatus shown in FIG. 1 was used. In this example, the substrate temperature, pressure, oscillation output, two types of frequencies, and the application time thereof were the same as those in the first example. Here, the deposition gas is varied with the frequency, introduced from the SiH 4 / H 2 gas 5/20 sccm, a H 2 / SiF 4 gas during 100MHz applied 5/60 sccm gas inlet at 13.56MHz applied. The application time of both frequencies was 180 seconds in total, and a poly-Si film having a film thickness of 60 nm and a particle size of about 110 nm was formed on the
[0018]
[Third embodiment]
FIG. 2A is a cross-sectional view of parallel plate type PECVD used in the third embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a plan view of the upper electrode portion thereof. FIG. 2A corresponds to a cross-sectional view of FIG. 2B viewed along line AA. As shown in FIG. 2B, the first and second
[0019]
The substrate temperature, pressure, and oscillation output were the same as in the first example. Here, 5/20 sccm of SiH 4 / H 2 gas is introduced into the
[0020]
[Fourth embodiment]
FIG. 3 is a cross-sectional view of a remote plasma CVD apparatus used in the fourth embodiment of the present invention. An
[0021]
SiH 4 / H 2 gas is introduced at 10/40 sccm from the
[0022]
[Fifth embodiment]
FIG. 4 is a cross-sectional view of a remote plasma CVD apparatus used in the fifth embodiment of the present invention. An
[0023]
SiH 4 / H 2 gas is introduced at 5/20 sccm from the
On the other hand, 10/80 sccm of H 2 / SiF 4 gas is simultaneously introduced from the
[0024]
As apparent from FIG. 5, according to the first to fifth embodiments of the present invention, the poly-Si thin film having a large particle size and high mobility can be obtained by independently controlling the reaction of deposition and etching. It became possible to form.
[0025]
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to these embodiments, and appropriate modifications can be made without departing from the scope of the present invention. . For example, conditions such as the gas flow rate, film forming pressure, and oscillation output shown in the first to fifth embodiments vary depending on the substrate size, chamber volume, gas inlet position, and the like. In the first and second embodiments, two oscillation sources are prepared and switched. However, it is also possible to obtain one output from two oscillation sources by using one oscillation source. The shape of the first and second upper electrodes in the third embodiment shown in FIG. 2 may be other than a spiral shape such as an interdigit shape. In the fourth embodiment shown in FIG. 3, a high frequency of 100 MHz may be supplied from a high frequency oscillation source. Furthermore, in the fifth embodiment shown in FIG. 4, only the first high-frequency oscillation source may oscillate at 100 MHz, or both the first and second high-frequency oscillation sources may oscillate at 100 MHz. Good.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, the method for producing a polycrystalline semiconductor thin film according to the present invention controls the reaction of deposition and etching independently, so that polycrystalline silicon having a large grain size and high mobility on a large area substrate. A thin film can be formed directly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a parallel plate type PECVD apparatus used in first and second embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view and a plan view of a parallel plate type PECVD apparatus used in a third embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a remote plasma CVD apparatus used in a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of a remote plasma CVD apparatus used in a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a table summarizing film forming conditions and results of the first to fifth examples of the present invention.
[Explanation of symbols]
101, 301, 401
106, 206, 305, 406
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