JPH04324627A - 珪素薄膜の製造方法 - Google Patents
珪素薄膜の製造方法Info
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- JPH04324627A JPH04324627A JP14647991A JP14647991A JPH04324627A JP H04324627 A JPH04324627 A JP H04324627A JP 14647991 A JP14647991 A JP 14647991A JP 14647991 A JP14647991 A JP 14647991A JP H04324627 A JPH04324627 A JP H04324627A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体チップや液晶表示
パネルなどに用いられる多結晶または非晶質の珪素薄膜
をＣＶＤ法で製造する方法に関する。
パネルなどに用いられる多結晶または非晶質の珪素薄膜
をＣＶＤ法で製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の多結晶珪素薄膜の製造方法は半導
体チップ（ＬＳＩ）として利用するため基板として単結
晶珪素を用いる場合、窒素希釈または希釈ガスなしのモ
ノシラン（ＳｉＨ ４）ガスを原料として、０．３Ｔｏ
ｒｒ前後の減圧下、基板温度６００度Ｃ前後で熱分解堆
積させる減圧ＣＶＤ法（ＬＰＣＶＤ）が用いられていた
。 また光学素子に利用する非晶質珪素薄膜をガラス基板に
形成させる場合には、反応温度を低くするため分解温度
がモノシランより低いジシラン（Ｓｉ ２Ｈ ６）また
はトリシラン（Ｓｉ ３Ｈ ６）を原料としたＬＰＣＶ
Ｄが４００から５００度Ｃ程度の温度で用いられていた
。
体チップ（ＬＳＩ）として利用するため基板として単結
晶珪素を用いる場合、窒素希釈または希釈ガスなしのモ
ノシラン（ＳｉＨ ４）ガスを原料として、０．３Ｔｏ
ｒｒ前後の減圧下、基板温度６００度Ｃ前後で熱分解堆
積させる減圧ＣＶＤ法（ＬＰＣＶＤ）が用いられていた
。 また光学素子に利用する非晶質珪素薄膜をガラス基板に
形成させる場合には、反応温度を低くするため分解温度
がモノシランより低いジシラン（Ｓｉ ２Ｈ ６）また
はトリシラン（Ｓｉ ３Ｈ ６）を原料としたＬＰＣＶ
Ｄが４００から５００度Ｃ程度の温度で用いられていた
。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来はモノシラン、ジ
シラン、トリシランなど水素化珪素化合物ガスを原料と
する場合、（１）膜厚の均一性が悪化し易い、（２）気
相中で粒子が自己発生することがある、（３）その粒子
を原因とする膜中のピンホールにより膜質が悪化する、
（４）特にジシランやトリシランの高次シランを用いた
場合は段差被覆率（ステップカバレッジ）が悪化し易い
という問題があった。そこで、この発明は他のプロセス
条件を変えることなく希釈ガスを変えることのみによっ
て上記課題を同時に解決する方法を提供することを目的
とする。
シラン、トリシランなど水素化珪素化合物ガスを原料と
する場合、（１）膜厚の均一性が悪化し易い、（２）気
相中で粒子が自己発生することがある、（３）その粒子
を原因とする膜中のピンホールにより膜質が悪化する、
（４）特にジシランやトリシランの高次シランを用いた
場合は段差被覆率（ステップカバレッジ）が悪化し易い
という問題があった。そこで、この発明は他のプロセス
条件を変えることなく希釈ガスを変えることのみによっ
て上記課題を同時に解決する方法を提供することを目的
とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するものであって、水素化珪素化合物を用いて減圧ＣＶ
Ｄ法により多結晶または非晶質の珪素薄膜を形成させる
方法において、水素化珪素化合物を水素ガスで希釈して
用いることを特徴とするものである。
するものであって、水素化珪素化合物を用いて減圧ＣＶ
Ｄ法により多結晶または非晶質の珪素薄膜を形成させる
方法において、水素化珪素化合物を水素ガスで希釈して
用いることを特徴とするものである。
【０００５】
【作用】モノシラン、ジシラン、トリシランなど水素化
珪素化合物ガスはＬＰＣＶＤ反応器内において、基板に
直接析出するのみならず、気相中で分解して活性な反応
中間体を生成することはよく知られている。気相分解の
傾向は高次シランほど強い。前述した本発明の解決すべ
き課題はすべてこの気相生成の反応中間体（シリレン：
ＳｉＨ ２など）に帰することができる。
珪素化合物ガスはＬＰＣＶＤ反応器内において、基板に
直接析出するのみならず、気相中で分解して活性な反応
中間体を生成することはよく知られている。気相分解の
傾向は高次シランほど強い。前述した本発明の解決すべ
き課題はすべてこの気相生成の反応中間体（シリレン：
ＳｉＨ ２など）に帰することができる。
【０００６】すなわち（１）気相拡散速度に対して表面
反応速度の大きい活性な中間体は反応器内に均一濃度で
存在することができず、膜厚の均一性は悪化する、（２
）活性な中間体同士が気相中で衝突重合することによっ
て粒子が自己発生する、（３）特にジシランやトリシラ
ンを用いた場合には気相中間体の生成量が多くなるが、
活性な中間体はミクロンオーダーの段差内をも拡散する
ことができず、側壁に付着してしまうため被覆性が悪化
してしまうと説明できる。
反応速度の大きい活性な中間体は反応器内に均一濃度で
存在することができず、膜厚の均一性は悪化する、（２
）活性な中間体同士が気相中で衝突重合することによっ
て粒子が自己発生する、（３）特にジシランやトリシラ
ンを用いた場合には気相中間体の生成量が多くなるが、
活性な中間体はミクロンオーダーの段差内をも拡散する
ことができず、側壁に付着してしまうため被覆性が悪化
してしまうと説明できる。
【０００７】本発明によれば、上記課題の原因である気
相生成の活性な反応中間体を選択的に除去することがで
きる。すなわち水素化珪素化合物に添加した水素ガスは
化１の反応により活性な気相中間体（シリレン：ＳｉＨ
２）と反応してモノシランガスを生成し、反応中間体
の選択的な除去が可能である。
相生成の活性な反応中間体を選択的に除去することがで
きる。すなわち水素化珪素化合物に添加した水素ガスは
化１の反応により活性な気相中間体（シリレン：ＳｉＨ
２）と反応してモノシランガスを生成し、反応中間体
の選択的な除去が可能である。
【化１】
【０００８】従って装置形状などに大幅な変更を加える
ことなく既存の装置に水素ガスラインを付加するだけで
高品質な珪素薄膜を均一に堆積することができる。また
水素雰囲気中では拡散係数が大きくなるため、他の希釈
ガスを用いる場合と比較して、薄膜の均一性が向上する
ことにもなる。
ことなく既存の装置に水素ガスラインを付加するだけで
高品質な珪素薄膜を均一に堆積することができる。また
水素雰囲気中では拡散係数が大きくなるため、他の希釈
ガスを用いる場合と比較して、薄膜の均一性が向上する
ことにもなる。
【０００９】
実施例１
図１はモノシランガスを用いたＬＰＣＶＤ法による多結
晶珪素薄膜製造装置である。供給ガスはモノシラン１及
び水素２の２系統であり、サーマルマスフローコントロ
ーラ３Ａ、３Ｂでそれぞれ流量調節して供給される。反
応装置は石英製ベルジャー５内にウエハ支持用ボート６
及びボート支持台７、石英内管９などを納めた回転機構
８を有する縦型の電気炉４である。減圧、ガス置換のた
めロータリーポンプ１１、メカニカルブースターポンプ
１０による排気装置が設けられている。
晶珪素薄膜製造装置である。供給ガスはモノシラン１及
び水素２の２系統であり、サーマルマスフローコントロ
ーラ３Ａ、３Ｂでそれぞれ流量調節して供給される。反
応装置は石英製ベルジャー５内にウエハ支持用ボート６
及びボート支持台７、石英内管９などを納めた回転機構
８を有する縦型の電気炉４である。減圧、ガス置換のた
めロータリーポンプ１１、メカニカルブースターポンプ
１０による排気装置が設けられている。
【００１０】本装置を用いて６インチ単結晶珪素基板上
にゲート電極用多結晶珪素薄膜を、５５０から７００度
Ｃ、０．１から１０．０Ｔｏｒｒ、モノシランガス３０
０立方センチメートル／分、水素ガス２２００立方セン
チメートル／分の条件下で作成したところ、面内膜厚均
一性０．２％以下の良質な薄膜が得られた。
にゲート電極用多結晶珪素薄膜を、５５０から７００度
Ｃ、０．１から１０．０Ｔｏｒｒ、モノシランガス３０
０立方センチメートル／分、水素ガス２２００立方セン
チメートル／分の条件下で作成したところ、面内膜厚均
一性０．２％以下の良質な薄膜が得られた。
【００１１】実施例２
図２はジシランガスを用いたＬＰＣＶＤ法によるガラス
基板上への非晶質珪素薄膜製造装置である。非晶質珪素
薄膜においては未結合手（ダングリングボンド）が大量
にあるので、半導体的性質を得るにはこれらを水素で終
端する必要がある。このため成膜後水素化する必要があ
るが、本実施例においてはこのためのラジカルアニール
装置も備えている。
基板上への非晶質珪素薄膜製造装置である。非晶質珪素
薄膜においては未結合手（ダングリングボンド）が大量
にあるので、半導体的性質を得るにはこれらを水素で終
端する必要がある。このため成膜後水素化する必要があ
るが、本実施例においてはこのためのラジカルアニール
装置も備えている。
【００１２】すなわち、本装置はロードロックチェンバ
ー１５、薄膜堆積チェンバー１３、水素ラジカルアニー
ルチェンバー１７の３つのチェンバーよりなる。ロード
ロックチェンバー１５にガラス基板１４を設置した後、
同チェンバー内を脱気し薄膜堆積チェンバー１３内へ移
送した。供給ガスはジシラン１２及び水素２Ａの２系統
である。薄膜堆積の条件は４５０から５５０度Ｃ、０．
１から１０．０Ｔｏｒｒ、ジシラン５立方センチメート
ル／分、水素ガス４５立方センチメートル／分で行なっ
た。
ー１５、薄膜堆積チェンバー１３、水素ラジカルアニー
ルチェンバー１７の３つのチェンバーよりなる。ロード
ロックチェンバー１５にガラス基板１４を設置した後、
同チェンバー内を脱気し薄膜堆積チェンバー１３内へ移
送した。供給ガスはジシラン１２及び水素２Ａの２系統
である。薄膜堆積の条件は４５０から５５０度Ｃ、０．
１から１０．０Ｔｏｒｒ、ジシラン５立方センチメート
ル／分、水素ガス４５立方センチメートル／分で行なっ
た。
【００１３】本工程後、再びロードロックチェンバー１
５を経由して水素ラジカルアニールチェンバー１７へ移
送した。本工程では薄膜内に存在する非晶質珪素の未結
合手を水素原子と結合させた。水素ラジカルアニールチ
ェンバー１７には水素ガスボンベ２Ｂよりサーマルマス
フローコントローラ３Ｃを経て水素が供給されるが、こ
れに水銀恒温槽１８から蒸発した水銀ガスが添加される
。低圧水銀ランプ１６により紫外線を照射することによ
り水銀原子を励起させ、その水銀原子のエネルギーを利
用して水素ラジカルを生成させた。水素ラジカルは非晶
質珪素薄膜上で珪素と反応し、表面から水素を拡散させ
膜質を改善することができた。
５を経由して水素ラジカルアニールチェンバー１７へ移
送した。本工程では薄膜内に存在する非晶質珪素の未結
合手を水素原子と結合させた。水素ラジカルアニールチ
ェンバー１７には水素ガスボンベ２Ｂよりサーマルマス
フローコントローラ３Ｃを経て水素が供給されるが、こ
れに水銀恒温槽１８から蒸発した水銀ガスが添加される
。低圧水銀ランプ１６により紫外線を照射することによ
り水銀原子を励起させ、その水銀原子のエネルギーを利
用して水素ラジカルを生成させた。水素ラジカルは非晶
質珪素薄膜上で珪素と反応し、表面から水素を拡散させ
膜質を改善することができた。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、良
質な多結晶または非晶質珪素薄膜を均一性よく堆積する
ことが可能であり、気相中での粒子の発生も抑制するこ
とができる。
質な多結晶または非晶質珪素薄膜を均一性よく堆積する
ことが可能であり、気相中での粒子の発生も抑制するこ
とができる。
【図１】本発明方法により多結晶珪素薄膜を製造するた
めの装置の例を示す図
めの装置の例を示す図
【図２】本発明方法により非晶質珪素薄膜を製造するた
めの装置の例を示す図
めの装置の例を示す図
Claims (1)
- 【請求項１】 水素化珪素化合物を用いて減圧ＣＶＤ
法により多結晶または非晶質の珪素薄膜を形成させる方
法において、水素化珪素化合物を水素ガスで希釈して用
いることを特徴とする珪素薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14647991A JPH04324627A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 珪素薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14647991A JPH04324627A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 珪素薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04324627A true JPH04324627A (ja) | 1992-11-13 |
Family
ID=15408575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14647991A Withdrawn JPH04324627A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 珪素薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04324627A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3539535A1 (de) * | 1984-11-14 | 1986-05-22 | Honda Giken Kogyo K.K., Tokio/Tokyo | Hydraulische einrichtung mit taumelscheibe |
| JP4620288B2 (ja) * | 2001-06-13 | 2011-01-26 | 東京エレクトロン株式会社 | バッチ式熱処理装置 |
-
1991
- 1991-04-24 JP JP14647991A patent/JPH04324627A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3539535A1 (de) * | 1984-11-14 | 1986-05-22 | Honda Giken Kogyo K.K., Tokio/Tokyo | Hydraulische einrichtung mit taumelscheibe |
| JP4620288B2 (ja) * | 2001-06-13 | 2011-01-26 | 東京エレクトロン株式会社 | バッチ式熱処理装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980711 |