[發(fā)明專利]硅薄膜形成方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200780050112.6
• 申請日: 2007-10-29
• 公開（公告）號: CN101632153A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高橋英治
• 申請（專利權(quán)）人: 日新電機(jī)株式會社
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205;H01L21/336;H01L29/786;H05H1/46
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 張 鑫;胡 燁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于等離子體CVD法的硅薄膜的形成方法。

背景技術(shù)

以往，作為設(shè)置于液晶顯示裝置中的像素上的TFT(薄膜晶體管)開關(guān)的材料，或在各種集成電路、太陽能電池等的制作中，采用硅薄膜。

硅薄膜大多通過使用硅烷類反應(yīng)氣體的等離子體CVD法來形成，此時，該膜基本為非晶硅薄膜。

非晶硅薄膜能夠在使被成膜基板的溫度較低的條件下形成，能夠基于由使用平行平板型電極的高頻放電(頻率13.56MHz)產(chǎn)生的材料氣體的等離子體而容易地大面積形成。因此，非晶硅薄膜一直以來被廣泛地用于液晶顯示裝置的像素用開關(guān)器件、太陽能電池等。

但是，對于非晶硅薄膜，無法要求使用硅膜的太陽能電池的發(fā)電效率的進(jìn)一步提高、以及使用硅膜的半導(dǎo)體器件的響應(yīng)速度等特性的進(jìn)一步提高。因此，正在探討結(jié)晶硅薄膜(例如多晶硅薄膜)的使用(例如參照日本專利特開2001-313257號公報)。

作為多晶硅薄膜這樣的結(jié)晶硅薄膜的形成方法，已知如下方法：將被成膜基板的溫度維持在600℃～700℃以上的溫度，利用低壓等離子體CVD、熱CVD等CVD法或真空蒸鍍法、濺射蒸鍍法等PVD法形成膜(例如參照日本專利特開平5-234919號公報、日本專利特開平11-54432號公報)，以及如下方法：利用各種CVD法或PVD法在較低的溫度下形成非晶硅薄膜后，作為后處理，實(shí)施800℃左右以上的熱處理或在600℃左右實(shí)施長時間的熱處理(例如參照日本專利特開平5-218368號公報)。

還已知對非晶硅膜實(shí)施激光退火處理以使該膜結(jié)晶化的方法(例如參照日本專利特開平8-124852號公報、日本專利特開2005-197656號公報、日本專利特開2004-253646號公報)。

除以上方法外，還提出了利用催化CVD法在較低的溫度下形成多晶硅薄膜的方法(Jpn.J.Appl.Phys.Vol.37(1998)pp.3175-3187Part?1，No.6A，June?1998)。

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開2001-313257號公報

專利文獻(xiàn)2：日本專利特開平5-234919號公報

專利文獻(xiàn)3：日本專利特開平11-54432號公報

專利文獻(xiàn)4：日本專利特開平5-218368號公報

專利文獻(xiàn)5：日本專利特開平8-124852號公報

專利文獻(xiàn)6：日本專利特開2005-197656號公報

專利文獻(xiàn)7：日本專利特開2004-253646號公報

非專利文獻(xiàn)1：Jpn.J.Appl.Phys.Vol.37(1998)pp.3175-3187Part?1，No.6A，June?1998

發(fā)明的揭示

然而，結(jié)晶硅薄膜的形成中，在將基板暴露于高溫的方法中，必須采用能耐高溫的高價的基板作為基板，例如在廉價的低熔點(diǎn)玻璃基板(耐熱溫度500℃以下)上形成結(jié)晶硅薄膜是很困難的，因此存在多晶硅薄膜這樣的結(jié)晶硅薄膜的制造成本高的問題。

采用激光退火法時，雖然能在低溫下獲得結(jié)晶硅薄膜，但由于需要激光照射工序、或必須照射能量密度非常高的激光等原因，此時的結(jié)晶硅薄膜的制造成本也很高。

如果采用催化CVD法，則能在較低的溫度下形成多晶硅薄膜。另外，采用CVD法等在被成膜基板上形成膜時，最好是在下一塊基板上形成膜之前、或者是定期地用清洗用氣體等離子體對有時也會形成于成膜室壁上的膜進(jìn)行簡單的蝕刻清洗，從而在被成膜基板上形成可對成膜室壁上的膜的影響加以抑制的優(yōu)質(zhì)的膜。因此，在采用催化CVD法的多晶硅薄膜的形成中，最好也是通過基于等離子體蝕刻的清洗(作為代表性的例子，有使用NF₃氣體等離子體的蝕刻清洗)來簡單地除去成膜室壁上的膜。

但是，采用催化CVD法的多晶硅薄膜的形成中，對成膜室壁上的膜進(jìn)行等離子體清洗的操作由于會導(dǎo)致因該清洗用氣體等離子體引起的催化劑的損傷，因此難易實(shí)現(xiàn)。因此，催化CVD裝置的維護(hù)費(fèi)用相應(yīng)地提高，進(jìn)而導(dǎo)致多晶硅薄膜的制造成本提高。

此外，如果為了用于例如薄膜晶體管的制造而利用該催化CVD法在柵極絕緣膜上形成多晶硅膜作為半導(dǎo)體層，則在柵極絕緣膜和多晶硅膜的界面上會產(chǎn)生硅的懸空鍵(dangling?bond)之類的大量缺陷，因該缺陷導(dǎo)致泄漏電流增大。

于是，本發(fā)明的第一課題是提供能夠在較低的溫度下廉價且以良好的生產(chǎn)性形成結(jié)晶硅薄膜的基于等離子體CVD法的硅薄膜的形成方法。

此外，本發(fā)明的第二課題是提供能解決上述第一課題、并且能獲得泄漏電流被抑制得較低的薄膜晶體管用基板的硅薄膜的形成方法。