[發明專利]硅膜成形方法

無效

• 申請號: 00800439.0
• 申請日: 2000-03-29
• 公開（公告）號: CN1297577A
• 公開（公告）日: 2001-05-30
• 發明（設計）人: 下田達也;宮下悟;關俊一;古澤昌宏;湯田坂一夫;竹內安正;松木安生
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社;捷時雅株式會社
• 主分類號: H01L21/208
• 分類號: H01L21/208;C01B33/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 吳大建,邰紅

技術領域

本發明涉及用于LSI(大規模集成電路)、薄膜晶體管及光敏元件的硅膜成形方法。

技術背景

傳統上，作為非晶硅薄膜及多晶硅薄膜的成形方法，采用熱CVD(化學蒸汽沉積)、等離子體強化CVD、光CVD之類的方法，以甲硅烷氣體或乙硅烷氣體為原料。一般地，熱CVD廣泛用于多晶硅(參見，《真空科學與工藝雜志》(J.Vac.Sci.Technology)，卷14,p.1082(1977))；等離子體強化CVD廣泛用于非晶硅(參見，《固態通報》(Solid?State?Com.)，卷17,p.1193(1975))。以上方法用于制造備有薄膜晶體管、太陽能電池之類的液晶顯示器件。

然而，鑒于下述原因，采用上述CVD法的硅膜成形，在工藝上仍有待改進。1)由于采用汽相反應，在汽相中會生成硅顆粒，故而設備的污染及異物的產生將導致收率降低；2)鑒于原料為氣態，故難以在表面不平的基板上生成厚度均一的薄膜；3)由于薄膜生成速度緩慢，生產率很低；以及4)等離子體強化CVD要求復雜而昂貴的高頻發生器、真空系統等等。

另外，由于使用氣態氫化硅，毒性和反應性均很高，故而操作困難，而且由于材料的氣體性質，要求采用密閉真空系統。一般而言，此種設備龐大，而且設備本身昂貴，加之真空系統和等離子體系統要消耗大量能量，導致生產成本較高。

相比之下，近來已開發出液態氫化硅涂布方法，其中不需要真空系統。日本待審查專利申請公開1-29661公開了一種硅基薄膜成形方法，其中氣態原料經過液化并吸附在冷卻的基板上，然后與化學活性的原子氫起反應。然而，為了連續蒸發并冷卻原料氫化硅，需要復雜設備，并且薄膜厚度控制也很困難。

日本待審查專利申請公開7-267621公開了一種在基板上涂布低分子量液體氫化硅的方法。然而按此法，由于系統不穩定，操作困難，而且由于材料為液態，故用在大表面面積基板上，難以獲得厚度均一的薄膜。

另一方面，雖然英國專利GB-2077710A公開了一種固態氫化硅聚合物的例子，但由于該聚合物不溶于溶劑，故而無法采用涂布來形成薄膜。

再有，日本待審查專利申請公開9-237927公開了一種方法，其中，為制造太陽能電池將聚硅烷溶液涂布到基板上以后，通過熱解處理分離出硅膜。然而，當含碳硅化合物受到熱解或紫外光所致光解時，因大量碳殘留下來成為雜質，故難以獲得電氣特性優異的非晶或多晶硅膜。

上面所描述的硅半導體薄膜，通常通過摻入元素周期表Ⅲ族或Ⅴ族的元素作為摻雜劑，被用作p-型或n-型半導體。此種摻雜一般是在硅膜成形以后利用熱擴散或離子植入實現的。由于摻雜要在真空下完成，故工藝控制麻煩，尤其是，難以在大基板上形成均勻的摻雜硅膜。

相反，上述日本待審查專利申請公開號9-237927公開了一種在聚硅烷溶液中加入賦予其p-型或n-型導電性的烷基化合物的涂布方法，或者一種在含摻雜劑源氣氛中對聚硅烷溶液涂布膜實施熱解的方法。然而，在前一種情況中，由于聚硅烷與含摻雜劑的烷基化合物之間在溶解度上存在差異，故無法獲得均勻摻雜的薄膜，而且由于如上所述，其中含有碳，大量碳作為雜質殘留在最終薄膜中。在后一種情況中，則難以控制摻雜數量。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種制造所需硅膜的全新成形方法，其中在加熱并保持在規定溫度的基板上實施汽相沉積，例如CVD，繼而在該基板上涂布含規定硅化合物的溶液之后，通過加熱之類的方法除去溶劑，從而形成硅化合物的涂布膜，隨后使涂布膜分解或進而進行激光輻照，從而在基板上形成具有電氣材料特性的硅膜。特別是，本發明的目的又在于提供一種涉及器件制造的、在大基板上成形以硼或磷摻雜的硅膜的方法，其中用涂布法成形一種由改性硅化合物組成的薄膜——即硅膜前體——之后，通過在惰性氣氛中對硅前體膜進行加熱和/或光處理將其轉化為半導體硅，與此同時可實施摻雜。

按照本發明，第1種成形硅膜的方法包括，將包含由通式Si_nX_m(其中n是等于或大于5的整數，m是等于n、2n-2或2n的整數，X是氫原子和/或鹵素原子)代表的環狀硅化合物的溶液涂布到基板上的步驟。

在此類方法中優選的是，該方法包括以下步驟：涂布溶液以后除去溶劑，并對涂布膜實施熱解和/或光解，或者進一步實施激光輻照，這樣便可最終獲得硅膜。