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JPH06260418A - 成膜のための前処理方法 - Google Patents

成膜のための前処理方法

Info

Publication number
JPH06260418A
JPH06260418A JP4259393A JP4259393A JPH06260418A JP H06260418 A JPH06260418 A JP H06260418A JP 4259393 A JP4259393 A JP 4259393A JP 4259393 A JP4259393 A JP 4259393A JP H06260418 A JPH06260418 A JP H06260418A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
thin film
reaction chamber
plasma
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP4259393A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroaki Kakinuma
弘明 柿沼
Mikio Mori
幹雄 毛利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP4259393A priority Critical patent/JPH06260418A/ja
Publication of JPH06260418A publication Critical patent/JPH06260418A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマCVD法を用いて、薄膜を構成する
粒子の平均粒径の大きなPCVD薄膜を成膜するための
方法を提供すること。 【構成】 反応室10の排気を行い、ガラス基板22の
温度を300℃とする。次に、反応室10にSiF4
スを300〜500SCCM、H2 ガスを0〜700S
CCMそれぞれ導入し、全圧を100〜400Paに調
整する。次に、13.56MHzの高周波を50〜10
0Wのrfパワー密度で印加して反応室10に導入した
ガスを5〜10分間プラズマ放電させる。次に、SiF
4 及びH2ガスを継続的に導入したまま、SiH4 を1
0SCCM導入し、H2 の導入量を500SCCMとし
て、再びプラズマ放電させて、ガラス基板22上にポリ
シリコンを約400nm堆積させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、プラズマCVD法
(以下、PCVD法とも称する)を用いて、反応室中に
設置した下地上に4配位半導体または4配位半導体を含
む合金の薄膜(以下、PCVD薄膜とも称する)の形成
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、トランジスタを集積した駆動回路
を形するため、ガラス等の大面積透明基板上に電子移動
度の大きな多結晶シリコン(ポリシリコン)等の薄膜を
成膜する方法の研究開発が盛んに行われている。多結晶
シリコン薄膜を成膜する従来周知の方法としては、アニ
ール法が知られている。アニール法には、レーザアニー
ル法と固相成長法とがある。
【0003】レーザアニール法では、ガラス基板上にア
モルファス(非晶質)シリコン(以下、α−Siとも略
称す)膜を成膜した後、このα−Si膜をレーザによっ
て局所的に順次加熱してαーSi膜を多結晶シリコン膜
へと再結晶化を図っている。しかし、この方法を用いる
と以下の様な問題点がある。レーザビームの形状および
ビーム走査の精密な制御が必要なため、高価なレーザア
ニール装置を用いなければならない点。また、再結晶化
した多結晶シリコン膜に熱歪みが生じてしまう点。ま
た、均質な多結晶シリコン膜が得られない点。また、下
地の膜への損傷が大きい点等である。
【0004】一方、固相成長法では、ガラス基板上に成
膜したα−Si膜の全体を600℃以上の高温加熱でア
ニールして、α−Si膜を多結晶シリコン膜へと再結晶
化を図っている。この方法を用いると、ガラス基板を6
00℃以上の高温に長時間曝すため、ガラス基板とし
て、高価な石英基板を用いなければならないという問題
がある。
【0005】そこで、この出願に係る発明者を含む研究
者グループは、文献:「特開平3−250624号公
報」において、アニール法を用いずにPCVD法を用い
て多結晶シリコン膜をガラス基板等の下地上に直接成膜
する方法を提案している。この文献に開示の技術によれ
ば、PCVD法を用いて下地上に多結晶シリコン膜を形
成するにあたり、原料ガスを四フッ化シラン(Si
4 )、シラン(SiH4 )および水素(H2 )の混合
比等の成膜条件を調節することにより、300℃前後の
低温下で、多結晶シリコンを下地上に直接成膜すること
ができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、PCV
D法を用いて、PCVD薄膜として、例えばポリシリコ
ン薄膜を成膜すると、ポリシリコン薄膜を構成するポリ
シリコンの平均粒径が、アニール法を用いて成膜した場
合に比べて小さくなってしまう。ポリシリコンの平均粒
径が小さくなると、ポリシリコン薄膜の電子移動度が低
くなり、このため、PCVD法を用いて素子の薄膜を形
成すると、素子の動作速度が遅くなるという問題があ
る。
【0007】従って、この発明の目的は、プラズマCV
D法を用いて、薄膜を形成する粒子の平均粒径の大きな
PCVD薄膜を成膜するための方法を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明の半導体薄膜の形成方法によれば、プラズ
マCVD法を用いて、反応室中に設置した下地上に4配
位半導体薄膜または4配位半導体を含む合金の薄膜を成
膜するための前処理方法において、薄膜の成膜開始前
に、SiF4 ガス、SiF4 とH2 の混合ガス、F2
ス及びSiF2 2 ガスからなるガス群のうちから選ば
れた少なくとも1種類以上のガス(以下、プラズマクリ
ーニングガスとも称する)を反応室中に導入しながら、
この選ばれたガスを高周波プラズマ放電させて、反応室
内をクリーニングする(以下、成膜のためのこの前処理
をプラズマクリーニングとも称する)。
【0009】また、プラズマ放電後も、PCVD薄膜の
成膜を開始するまで、SiF4 等の選ばれたガスを反応
室に継続的に導入すると良い。
【0010】
【作用】この発明の半導体薄膜の形成方法によれば、P
CVD薄膜を成膜するに先立ち、SiF4 ガス、SiF
4 とH2 の混合ガス、F2 ガス及びSiF2 2 ガスか
らなるガス群のうちから選ばれた少なくとも1種類以上
のガスを反応室中に導入しながら、この選ばれたガスを
高周波プラズマ放電させて、反応室内をプラズマクリー
ニングする。プラズマクリーニングした反応室からの排
気を質量分析したところ、反応室内の水分及び炭化水素
が減少したことが確認できた。このことから、プラズマ
クリーニングによって、基板上の結晶核となる不純物が
減少し、その結果、PCVD薄膜を構成するポリシリコ
ン等の粒径が増大すると考えられる。
【0011】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の成膜のた
めの前処理方法の一実施例について説明する。尚、以下
に参照する図は、この発明が理解できる程度に、各構成
成分の大きさ、形状および配置関係を概略的に示してあ
るにすぎない。従って、この発明は、図示例にのみ限定
されるものでないことは明らかである。
【0012】図1は、この実施例で使用するPCVD装
置の模式図である。この装置自体の構造は従来公知であ
るので、その詳細な説明は省略するが、この発明の説明
の便宜のため、その構造を簡単に説明する。この装置は
反応室10内に下部電極12と上部電極14とを設けて
ある。下部電極12は、モータ16によって回転させる
ことができ、また、下部電極12にはヒータ制御18に
よって制御される加熱ヒータ20を設けてある。また、
この下部電極12の上部電極側14の対向面上には下地
となるガラス基板22あるいはその他等を載置できる構
造となっている。一方、上部電極14はガス導入部24
を構成しており、反応室10をプラズマクリーニングす
るためのガス及び薄膜の原料ガス導入系26と連結して
いる。このガス導入系26は上部電極14のガス吹き出
し孔から反応室10へとガスを導入できる構造となって
いる。この実施例では、ガス導入系26として、SiH
4ガス導入系26a、SiF4 ガス導入系26b及びH
2 ガス導入系26cを設けてあり、各ガス導入系26a
〜cではそれぞれマスフローラコントローラ(MFC)
28a〜cによって個別にガス流量を制御することがで
きる。また、反応室10の真空排気は、排気系30を経
てロータリポンプ32及び油拡散ポンプ34で行う。さ
らに、上部電極14はマッチング回路36を介して高周
波電源38と接続し、通常の13.56MHzでrfパ
ワーを反応室10の反応空間に供給できる構造となって
いる。
【0013】次に、この発明の成膜のための前処理方法
の実施例について説明する。この実施例では、下地とし
てのガラス基板22上に、PCVD薄膜としてポリシリ
コン薄膜を成膜ための前処理方法について説明する。
【0014】先ず、PCVD装置の反応室10にガラス
基板22を入れた後、ロータリポンプ32及び油拡散ポ
ンプ34で反応室10の排気を行い、ガラス基板22の
温度を300℃とする。次に、ロータリポンプ32のみ
の排気とした後、反応室10にSiF4 ガスを300〜
500SCCM、H2 ガスを0〜700SCCMそれぞ
れ導入し、コンダクタンスバルブ40により、反応室1
0の全圧を100〜400Paに調整する。次に、1
3.56MHzの高周波を50〜100Wのrfパワー
で印加して反応室10に導入したガスをプラズマ放電さ
せる。
【0015】5〜10分間プラズマ放電させて反応室1
0をプラズマクリーニングした後、高周波放電を切り、
SiF4 及びH2 ガスを継続的に導入したまま、新規
に、SiH4 を10SCCMの流量で導入し、さらにH
2 の導入量を500SCCMとして、導入したガスを再
びプラズマ放電させて、ポリシリコンをガラス基板22
上に堆積させる。ポリシリコンを約400nm堆積させ
た後、ポリシリコン薄膜を構成するポリシリコンの粒径
を原子間力顕微鏡(AFM)を用いて測定したところ、
ポリシリコンの平均粒径は106nmであった。この粒
径は、プラズマクリーニングを行わずに同条件で成膜し
た場合の平均粒径(60nm)の約1.8倍である。
【0016】この様に、プラズマクリーニングを行うこ
とにより、ポリシリコンの平均粒径が大きくなったこと
が確認された。ところで、ポリシリコン薄膜中の電子移
動度はポリシリコンの平均粒径にほぼ比例する。従っ
て、プラズマクリーニングを行って素子の薄膜を成膜す
れば、素子の動作速度が倍増することが期待できる。
【0017】また、プラズマクリーニングを行うと、理
由は確かではないが、ポリシリコン薄膜がガラス基板2
2から剥れにくくなり、ポリシリコン薄膜とガラス基板
22との密着性が向上することが分かった。
【0018】上述した実施例では、この発明を、特定の
材料を使用し、また、特定の条件で形成した例について
説明したが、この発明は多くの変更および変形を行うこ
とができる。例えば、上述した実施例ではポリシリコン
薄膜を成膜したが、この発明は、例えば、ポリシリコン
ゲルマニウム、ポリゲルマニウムまたはポリシリコンカ
ーバイトの薄膜の成膜の前処理として用いても良い。
【0019】
【発明の効果】この発明の成膜のための前処理方法によ
れば、PCVD薄膜を構成するポリシリコン等の粒径が
増大する。その結果、PCVD薄膜中の電子移動度が大
きくなり、PCVD薄膜を有する素子の動作速度の高速
化が期待できる。また、プラズマクリーニングを行うこ
とによって、下地とPCVD薄膜との密着性を向上させ
ることができる。
【0020】また、この発明の成膜のための前処理方法
は、特に、液晶ディスプレイおよびイメージセンサの駆
動回路等の形成に用いられる半導体薄膜の形成に先立っ
て行って好適な方法である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の成膜のための前処理方法の実施例の
説明に供する、PCVD装置の模式図である。
【符号の説明】
10:反応室 12:下部電極 14:上部電極 16:モータ 18:ヒータ制御 20:加熱ヒータ 22:ガラス基板 24:ガス導入部 26、26a〜26c:ガス導入系 28a〜28c:マスフローラコントローラ 30:排気系 32:ロータリポンプ 34:油拡散ポンプ 36:マッチング回路 38:高周波電源 40:コンダクタンスバルブ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラズマCVD法を用いて、反応室中に
    設置した下地上に4配位半導体薄膜または4配位半導体
    を含む合金の薄膜を成膜するための前処理方法におい
    て、 前記薄膜の成膜開始前に、SiF4 ガス、SiF4 とH
    2 の混合ガス、F2 ガス及びSiF2 2 ガスからなる
    ガス群のうちから選ばれた少なくとも1種類以上のガス
    を前記反応室中に導入しながら、該選ばれたガスを高周
    波プラズマ放電させて、前記反応室内をクリーニングす
    ることを特徴とする成膜のための前処理方法。
JP4259393A 1993-03-03 1993-03-03 成膜のための前処理方法 Withdrawn JPH06260418A (ja)

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