JPH07263358A - ドープトアモルファスシリコン膜の形成方法およびその形成装置 - Google Patents
ドープトアモルファスシリコン膜の形成方法およびその形成装置Info
- Publication number
- JPH07263358A JPH07263358A JP5578494A JP5578494A JPH07263358A JP H07263358 A JPH07263358 A JP H07263358A JP 5578494 A JP5578494 A JP 5578494A JP 5578494 A JP5578494 A JP 5578494A JP H07263358 A JPH07263358 A JP H07263358A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amorphous silicon
- silicon film
- doping
- film
- etching
- 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.)
- Pending
Links
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 152
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 89
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 89
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 59
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 21
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 159
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 42
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- GVGCUCJTUSOZKP-UHFFFAOYSA-N nitrogen trifluoride Chemical compound FN(F)F GVGCUCJTUSOZKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 7
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 7
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LFYJSSARVMHQJB-QIXNEVBVSA-N bakuchiol Chemical compound CC(C)=CCC[C@@](C)(C=C)\C=C\C1=CC=C(O)C=C1 LFYJSSARVMHQJB-QIXNEVBVSA-N 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- ZOCHARZZJNPSEU-UHFFFAOYSA-N diboron Chemical compound B#B ZOCHARZZJNPSEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 3
- XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N Fluoroform Chemical compound FC(F)F XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 2
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102220491117 Putative postmeiotic segregation increased 2-like protein 1_C23F_mutation Human genes 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Weting (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 大面積の基板に対しても１０ｋｅＶ以下の低
エネルギーでイオンをアモルファスシリコン膜中に注
入、拡散させることが出来て、導電率の高いドープトア
モルファスシリコン膜を容易に形成することが出来るド
ープトアモルファスシリコン膜の形成方法並びにそれに
用いる形成装置。 【構成】 エッチングガス雰囲気中でプラズマを発生さ
せ、ドライエッチングにより基板上のアモルファスシリ
コン膜表面の酸化膜を除去した後、該アモルファスシリ
コン膜にイオンドーピングおよびプラズマ処理によりＢ
イオンまたはＰイオンを注入して、Ｐ型アモルファスシ
リコンまたはｎ型アモルファスシリコンのドープトアモ
ルファスシリコン膜を形成する方法。
エネルギーでイオンをアモルファスシリコン膜中に注
入、拡散させることが出来て、導電率の高いドープトア
モルファスシリコン膜を容易に形成することが出来るド
ープトアモルファスシリコン膜の形成方法並びにそれに
用いる形成装置。 【構成】 エッチングガス雰囲気中でプラズマを発生さ
せ、ドライエッチングにより基板上のアモルファスシリ
コン膜表面の酸化膜を除去した後、該アモルファスシリ
コン膜にイオンドーピングおよびプラズマ処理によりＢ
イオンまたはＰイオンを注入して、Ｐ型アモルファスシ
リコンまたはｎ型アモルファスシリコンのドープトアモ
ルファスシリコン膜を形成する方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ドープトアモルファス
シリコン膜の形成方法およびその形成装置に関し、更に
詳しくは、薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴという）のオ
ーミックコンタクト層（ｎ+ アモルファスシリコン、以
下ｎ+ ａ−Ｓｉ層という）に用いるドープトアモルファ
スシリコン膜の形成方法およびそれに用いる形成装置に
関する。
シリコン膜の形成方法およびその形成装置に関し、更に
詳しくは、薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴという）のオ
ーミックコンタクト層（ｎ+ アモルファスシリコン、以
下ｎ+ ａ−Ｓｉ層という）に用いるドープトアモルファ
スシリコン膜の形成方法およびそれに用いる形成装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、液晶ディスプレーに使用されてい
るアモルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉという）ＴＦＴ
は、半導体であるａ−Ｓｉ層と配線膜であるＡｌ，Ｔ
ａ，Ｃｒ等の金属層との接合部分にオーミックコンタク
トを得るためにＰをドーピングした膜厚40〜50nm（ 400
〜500 Å）のｎ+ ａ−Ｓｉ層を挟着している。このｎ+
ａ−Ｓｉ層はプラズマＣＶＤ(Chemical Vaper Depositi
on) 法を用いてシラン（ＳｉＨ4 ）、水素（Ｈ2 ）、ホ
スフィン（ＰＨ3 ）ガスを分解して堆積している。
るアモルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉという）ＴＦＴ
は、半導体であるａ−Ｓｉ層と配線膜であるＡｌ，Ｔ
ａ，Ｃｒ等の金属層との接合部分にオーミックコンタク
トを得るためにＰをドーピングした膜厚40〜50nm（ 400
〜500 Å）のｎ+ ａ−Ｓｉ層を挟着している。このｎ+
ａ−Ｓｉ層はプラズマＣＶＤ(Chemical Vaper Depositi
on) 法を用いてシラン（ＳｉＨ4 ）、水素（Ｈ2 ）、ホ
スフィン（ＰＨ3 ）ガスを分解して堆積している。
【０００３】一方、工程の簡略化を目的としてＰイオン
をａ−Ｓｉ膜上に直接注入してｎ+ａ−Ｓｉ層を形成す
るイオンドーピング法の開発が行われている。このイオ
ンドーピング法によると、完全セルファライン構造のＴ
ＦＴの作成が可能となり、コストダウン、歩留まり向
上、特性改善が同時に満たされる。
をａ−Ｓｉ膜上に直接注入してｎ+ａ−Ｓｉ層を形成す
るイオンドーピング法の開発が行われている。このイオ
ンドーピング法によると、完全セルファライン構造のＴ
ＦＴの作成が可能となり、コストダウン、歩留まり向
上、特性改善が同時に満たされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記イオンドーピング
法はＳｉウェハ技術と異なり、ＴＦＴでは基板サイズが
例えば 360×450mm と大きく、この大面積の基板上のａ
−Ｓｉ膜に均一にイオン注入することが出来る装置が得
られていない。一方、プロセス的にも次のような問題が
ある。イオンドーピング法では１０ｋｅＶ以上のエネル
ギーがなければＰイオンをａ−Ｓｉ膜にうまく注入さ
せ、拡散させることが出来ない反面、１０ｋｅＶ以上の
エネルギーでは同時に注入されるＨイオンがａ−Ｓｉ膜
深く注入されてａ−Ｓｉ膜ににダメージを与え、ＴＦＴ
特性を劣化させてしまう。また、１０ｋｅＶ以上のエネ
ルギーを与えるには加速電極を用いてＰイオンを加速さ
せる必要がある。
法はＳｉウェハ技術と異なり、ＴＦＴでは基板サイズが
例えば 360×450mm と大きく、この大面積の基板上のａ
−Ｓｉ膜に均一にイオン注入することが出来る装置が得
られていない。一方、プロセス的にも次のような問題が
ある。イオンドーピング法では１０ｋｅＶ以上のエネル
ギーがなければＰイオンをａ−Ｓｉ膜にうまく注入さ
せ、拡散させることが出来ない反面、１０ｋｅＶ以上の
エネルギーでは同時に注入されるＨイオンがａ−Ｓｉ膜
深く注入されてａ−Ｓｉ膜ににダメージを与え、ＴＦＴ
特性を劣化させてしまう。また、１０ｋｅＶ以上のエネ
ルギーを与えるには加速電極を用いてＰイオンを加速さ
せる必要がある。
【０００５】質量分離によりＨイオンを除去してＰイオ
ンのみを注入する方法もあるが、装置全体が複雑となる
ばかりではなく、装置自体の価格も高価であり、また、
得られるａ−Ｓｉ膜の品質に均一性が欠ける等、多くの
問題を含んでいる。
ンのみを注入する方法もあるが、装置全体が複雑となる
ばかりではなく、装置自体の価格も高価であり、また、
得られるａ−Ｓｉ膜の品質に均一性が欠ける等、多くの
問題を含んでいる。
【０００６】本発明はかかる問題点を解消し、１０ｋｅ
Ｖ以下の低エネルギーでａ−Ｓｉ膜に十分なＢイオンま
たはＰイオンの注入、拡散を実現することが出来るドー
プトアモルファスシリコン膜の形成方法およびその形成
装置を提供することを目的とする。
Ｖ以下の低エネルギーでａ−Ｓｉ膜に十分なＢイオンま
たはＰイオンの注入、拡散を実現することが出来るドー
プトアモルファスシリコン膜の形成方法およびその形成
装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解消するための手段】本発明者らはかかる問題
点を解消すべく、鋭意検討した結果、従来のイオンドー
ピング法で、１０ｋｅＶ以下のエネルギーではａ−Ｓｉ
膜中に十分なＰイオンを注入、拡散させることが出来な
かった理由は、ａ−Ｓｉ膜の表面には自然酸化により厚
さ１〜５ｎｍ程度の酸化膜が形成されている。その酸化
膜がＰイオンの注入に対してバリヤー層として働いたた
めであった。
点を解消すべく、鋭意検討した結果、従来のイオンドー
ピング法で、１０ｋｅＶ以下のエネルギーではａ−Ｓｉ
膜中に十分なＰイオンを注入、拡散させることが出来な
かった理由は、ａ−Ｓｉ膜の表面には自然酸化により厚
さ１〜５ｎｍ程度の酸化膜が形成されている。その酸化
膜がＰイオンの注入に対してバリヤー層として働いたた
めであった。
【０００８】従って、この表面の酸化膜を除去して、ａ
−Ｓｉ表面を露出した状態でイオンドーピングを行うこ
とにより、１０ｋｅＶ以下の低エネルギーでのイオン注
入が可能となることを知見した。
−Ｓｉ表面を露出した状態でイオンドーピングを行うこ
とにより、１０ｋｅＶ以下の低エネルギーでのイオン注
入が可能となることを知見した。
【０００９】本発明はかかる知見に基づいてなされたも
のであり、ａ−Ｓｉ膜表面の酸化膜を除去し、その後、
イオンドーピングを行う方法としては、大きく分けて次
のようなプロセスとなる。 1. フッ化水素（ＨＦ）のウェット洗浄により表面の酸
化膜を除去した後、真空中でイオン注入を行う。 2. 真空中でイオン注入を行う前に、四フッ化炭素（Ｃ
Ｆ4 ）、フッ化窒素（ＮＦ3 ）、三フッ化メタン（ＣＨ
Ｆ3 ）、水素（Ｈ2 ）のエッチングガス雰囲気中でプラ
ズマを用いてａ−Ｓｉ膜の表面の酸化膜をドライエッチ
ング除去した後、イオン注入を行う。 3. 前記２のプロセスにおいてドライエッチングを独立
した専用のエッチング室で行った後、イオン注入を行
う。その際、エッチング後の基板を一度大気中に取り出
す場合と、真空中で連続して行う場合の二通りが可能で
ある。
のであり、ａ−Ｓｉ膜表面の酸化膜を除去し、その後、
イオンドーピングを行う方法としては、大きく分けて次
のようなプロセスとなる。 1. フッ化水素（ＨＦ）のウェット洗浄により表面の酸
化膜を除去した後、真空中でイオン注入を行う。 2. 真空中でイオン注入を行う前に、四フッ化炭素（Ｃ
Ｆ4 ）、フッ化窒素（ＮＦ3 ）、三フッ化メタン（ＣＨ
Ｆ3 ）、水素（Ｈ2 ）のエッチングガス雰囲気中でプラ
ズマを用いてａ−Ｓｉ膜の表面の酸化膜をドライエッチ
ング除去した後、イオン注入を行う。 3. 前記２のプロセスにおいてドライエッチングを独立
した専用のエッチング室で行った後、イオン注入を行
う。その際、エッチング後の基板を一度大気中に取り出
す場合と、真空中で連続して行う場合の二通りが可能で
ある。
【００１０】更に詳しくは、本発明のドープトアモルフ
ァスシリコン膜の形成方法は、真空中で基板上のアモル
ファスシリコン膜にＢ2 Ｈ6 、またはＰＨ3 のイオンド
ーピングおよびプラズマ処理によりＢイオンまたはＰイ
オンを注入して、Ｐ型アモルファスシリコンまたはｎ型
アモルファスシリコンのドープトアモルファスシリコン
膜を形成する方法において、該基板上のアモルファスシ
リコン膜へのドーピングおよびプラズマ処理前に、ＨＦ
処理によりアモルファスシリコン膜の表面の酸化膜を除
去した後、イオンドーピング処理を行うことを特徴とす
る。
ァスシリコン膜の形成方法は、真空中で基板上のアモル
ファスシリコン膜にＢ2 Ｈ6 、またはＰＨ3 のイオンド
ーピングおよびプラズマ処理によりＢイオンまたはＰイ
オンを注入して、Ｐ型アモルファスシリコンまたはｎ型
アモルファスシリコンのドープトアモルファスシリコン
膜を形成する方法において、該基板上のアモルファスシ
リコン膜へのドーピングおよびプラズマ処理前に、ＨＦ
処理によりアモルファスシリコン膜の表面の酸化膜を除
去した後、イオンドーピング処理を行うことを特徴とす
る。
【００１１】また、もう一つのドープトアモルファスシ
リコン膜の形成方法は、真空中で基板上のアモルファス
シリコン膜にＢ2 Ｈ6 、またはＰＨ3 のイオンドーピン
グおよびプラズマ処理によりＢイオンまたはＰイオンを
注入して、Ｐ型アモルファスシリコンまたはｎ型アモル
ファスシリコンのドープトアモルファスシリコン膜を形
成する方法において、該基板上のアモルファスシリコン
膜へのドーピングおよびプラズマ処理前に、ＣＦ4 、Ｎ
Ｆ3 、ＣＨＦ3 、Ｈ2 等のエッチングガス雰囲気中でプ
ラズマを発生させ、ドライエッチングによりアモルファ
スシリコン膜の表面の酸化膜を除去した後、イオンドー
ピング処理を行うことを特徴とする。
リコン膜の形成方法は、真空中で基板上のアモルファス
シリコン膜にＢ2 Ｈ6 、またはＰＨ3 のイオンドーピン
グおよびプラズマ処理によりＢイオンまたはＰイオンを
注入して、Ｐ型アモルファスシリコンまたはｎ型アモル
ファスシリコンのドープトアモルファスシリコン膜を形
成する方法において、該基板上のアモルファスシリコン
膜へのドーピングおよびプラズマ処理前に、ＣＦ4 、Ｎ
Ｆ3 、ＣＨＦ3 、Ｈ2 等のエッチングガス雰囲気中でプ
ラズマを発生させ、ドライエッチングによりアモルファ
スシリコン膜の表面の酸化膜を除去した後、イオンドー
ピング処理を行うことを特徴とする。
【００１２】本発明のドープトアモルファスシリコン膜
の形成装置は、真空排気系と、基板上のアモルファスシ
リコン膜にＢ2 Ｈ6 またはＰＨ3 のイオンドーピングお
よびプラズマ処理によりＢイオンまたはＰイオンを注入
して、Ｐ型アモルファスシリコンまたはｎ型アモルファ
スシリコンを形成するイオンドーピングガス導入系とカ
ソードを備えたドーピング室と、真空排気系と、アモル
ファスシリコン膜へのイオンドーピングおよびプラズマ
処理前に、該膜上の酸化膜をエッチングガス雰囲気中で
プラズマを発生させて除去するエッチングガス導入系と
エッチングカソードを備えたエッチング室とから成るこ
とを特徴とする。
の形成装置は、真空排気系と、基板上のアモルファスシ
リコン膜にＢ2 Ｈ6 またはＰＨ3 のイオンドーピングお
よびプラズマ処理によりＢイオンまたはＰイオンを注入
して、Ｐ型アモルファスシリコンまたはｎ型アモルファ
スシリコンを形成するイオンドーピングガス導入系とカ
ソードを備えたドーピング室と、真空排気系と、アモル
ファスシリコン膜へのイオンドーピングおよびプラズマ
処理前に、該膜上の酸化膜をエッチングガス雰囲気中で
プラズマを発生させて除去するエッチングガス導入系と
エッチングカソードを備えたエッチング室とから成るこ
とを特徴とする。
【００１３】また、前記エッチング室と、イオンドーピ
ング室をバルブを介して連設してもよい。
ング室をバルブを介して連設してもよい。
【００１４】
【作用】アモルファスシリコン膜にイオンドーピングお
よびプラズマ処理によりＢイオンまたはＰイオンを注入
すると、注入されたイオンはアモルファスシリコン中に
拡散する。その際、該アモルファスシリコン膜表面に酸
化膜が存在すると、該酸化膜は１０ｋｅＶ以下の低エネ
ルギーでは注入されるイオンに対してバリヤー層とな
り、ＢイオンまたはＰイオンをアモルファスシリコン中
に十分に注入、拡散させることが出来ない。また、注入
されたＢイオンまたはＰイオンは同時に拡散する表面酸
化層の酸素原子（イオン）によって活性化出来ず、その
結果、低抵抗ｎ型またはＰ型のドープトアモルファスシ
リコン膜しか得られない。
よびプラズマ処理によりＢイオンまたはＰイオンを注入
すると、注入されたイオンはアモルファスシリコン中に
拡散する。その際、該アモルファスシリコン膜表面に酸
化膜が存在すると、該酸化膜は１０ｋｅＶ以下の低エネ
ルギーでは注入されるイオンに対してバリヤー層とな
り、ＢイオンまたはＰイオンをアモルファスシリコン中
に十分に注入、拡散させることが出来ない。また、注入
されたＢイオンまたはＰイオンは同時に拡散する表面酸
化層の酸素原子（イオン）によって活性化出来ず、その
結果、低抵抗ｎ型またはＰ型のドープトアモルファスシ
リコン膜しか得られない。
【００１５】イオンドーピング法によりアモルファスシ
リコンにイオンをドーピングする前に、膜表面の酸化膜
をＨＦ処理、またはエッチングガス雰囲気中でプラズマ
を発生させてエッチング処理を行うと、酸化膜を除去す
ることが出来て、その後のイオンドーピングを１０ｋｅ
Ｖ以下の低エネルギーでイオンをアモルファスシリコン
中に十分に注入、拡散させることが出来る。
リコンにイオンをドーピングする前に、膜表面の酸化膜
をＨＦ処理、またはエッチングガス雰囲気中でプラズマ
を発生させてエッチング処理を行うと、酸化膜を除去す
ることが出来て、その後のイオンドーピングを１０ｋｅ
Ｖ以下の低エネルギーでイオンをアモルファスシリコン
中に十分に注入、拡散させることが出来る。
【００１６】
【実施例】以下添付図面に従って本発明の実施例を説明
する。
する。
【００１７】図１は本発明のドープトアモルファスシリ
コン膜の形成装置の１例を示すもので、図示例はロード
ロック式のドープトアモルファスシリコン膜の形成装置
の説明図であり、該形成装置は、例えばプラズマＣＶＤ
法により表面にアモルファスシリコン膜（以下ａ−Ｓｉ
膜という）が形成された基板を仕込み、或いは取り出す
仕込取出室１と、基板上のアモルファスシリコン膜表面
の酸化膜を除去するエッチング室２、表面の酸化膜がエ
ッチングにより除去されたａ−Ｓｉ膜にＢイオンまたは
Ｐイオンをイオンドーピングするドーピング室３から構
成されており、バルブ４により仕込取出室１、エッチン
グ室２、ドーピング室３の順で互いに連通されている。
コン膜の形成装置の１例を示すもので、図示例はロード
ロック式のドープトアモルファスシリコン膜の形成装置
の説明図であり、該形成装置は、例えばプラズマＣＶＤ
法により表面にアモルファスシリコン膜（以下ａ−Ｓｉ
膜という）が形成された基板を仕込み、或いは取り出す
仕込取出室１と、基板上のアモルファスシリコン膜表面
の酸化膜を除去するエッチング室２、表面の酸化膜がエ
ッチングにより除去されたａ−Ｓｉ膜にＢイオンまたは
Ｐイオンをイオンドーピングするドーピング室３から構
成されており、バルブ４により仕込取出室１、エッチン
グ室２、ドーピング室３の順で互いに連通されている。
【００１８】仕込取出室１を外部の真空ポンプ等の真空
排気系５にバルブ６を介して接続し、該仕込取出室１内
を所定の圧力に設定出来るようにすると共に、内部に基
板７を保持するトレイ８を配置した。そしてトレイ８に
基板７を保持し、仕込取出室１内を真空排気系４により
所定圧力に設定した後、トレイ８により基板７をエッチ
ング室２並びにドーピング室３内に搬送するようにし
た。
排気系５にバルブ６を介して接続し、該仕込取出室１内
を所定の圧力に設定出来るようにすると共に、内部に基
板７を保持するトレイ８を配置した。そしてトレイ８に
基板７を保持し、仕込取出室１内を真空排気系４により
所定圧力に設定した後、トレイ８により基板７をエッチ
ング室２並びにドーピング室３内に搬送するようにし
た。
【００１９】エッチング室２を外部の真空ポンプ等の真
空排気系９にバルブ１０を介して接続し、該仕込取出室
１内を所定の圧力に設定出来るようにすると共に、該エ
ッチング室２内に仕込取出室１よりトレイ８で搬送され
たきた基板７に対向する位置にエッチングカソード１１
を配置し、該エッチングカソード１１に高周波電源１２
を接続した。また、エッチング室２内にガス導入系１３
を介してガス供給源１４を接続し、該ガス導入系１３よ
り例えばフッ化窒素（ＮＦ3 ）のエッチングガスを調節
弁１５で流量を調節しながら導入し、エッチング室２内
をエッチングガス雰囲気にすると共に、高周波電源１２
よりエッチングカソード１１に高周波電力を印加し、プ
ラズマを発生させて基板７上のａ−Ｓｉ膜の表面をエッ
チングするようにした。
空排気系９にバルブ１０を介して接続し、該仕込取出室
１内を所定の圧力に設定出来るようにすると共に、該エ
ッチング室２内に仕込取出室１よりトレイ８で搬送され
たきた基板７に対向する位置にエッチングカソード１１
を配置し、該エッチングカソード１１に高周波電源１２
を接続した。また、エッチング室２内にガス導入系１３
を介してガス供給源１４を接続し、該ガス導入系１３よ
り例えばフッ化窒素（ＮＦ3 ）のエッチングガスを調節
弁１５で流量を調節しながら導入し、エッチング室２内
をエッチングガス雰囲気にすると共に、高周波電源１２
よりエッチングカソード１１に高周波電力を印加し、プ
ラズマを発生させて基板７上のａ−Ｓｉ膜の表面をエッ
チングするようにした。
【００２０】ドーピング室３を外部の真空ポンプ等の真
空排気系１６にバルブ１７を介して接続し、該ドーピン
グ３室内を所定の圧力に設定出来るようにすると共に、
該トッピング室３内にエッチング室２よりトレイ８で搬
送されたきた基板７の背面側に基板７を所定温度に加熱
する例えばシースヒーターから成る加熱装置１８を配置
し、また、基板７に対向する位置にカソード１９を配置
し、該カソード１９に高周波電源２０を接続した。ま
た、ドーピング室３内にドーピングガス導入系２１を介
してガス供給源２２を接続し、該ガス導入系２１より例
えばホスフィン（ＰＨ3 ）のドーピングガスを調節弁で
流量を調節しながら導入し、ドーピング室３内をドーピ
ングガス雰囲気にすると共に、高周波電源２０よりカソ
ード１９に高周波電力を印加し、プラズマを発生させて
基板７上のａ−Ｓｉ膜に例えばリン（Ｐ）イオンをドー
ピングにより注入するようにした。図示例ではガス導入
系２１を分岐し、一方の分岐系２１ａに調節弁２３ａを
介して不活性ガス（例えばアルゴンガス）のガス供給源
２２ａを接続し、他方の分岐系２１ｂに圧調節弁２３ｂ
を介してドーピングガス（例えばホスフィン［Ｐ
Ｈ3 ］）のガス供給源２２ｂを接続した。
空排気系１６にバルブ１７を介して接続し、該ドーピン
グ３室内を所定の圧力に設定出来るようにすると共に、
該トッピング室３内にエッチング室２よりトレイ８で搬
送されたきた基板７の背面側に基板７を所定温度に加熱
する例えばシースヒーターから成る加熱装置１８を配置
し、また、基板７に対向する位置にカソード１９を配置
し、該カソード１９に高周波電源２０を接続した。ま
た、ドーピング室３内にドーピングガス導入系２１を介
してガス供給源２２を接続し、該ガス導入系２１より例
えばホスフィン（ＰＨ3 ）のドーピングガスを調節弁で
流量を調節しながら導入し、ドーピング室３内をドーピ
ングガス雰囲気にすると共に、高周波電源２０よりカソ
ード１９に高周波電力を印加し、プラズマを発生させて
基板７上のａ−Ｓｉ膜に例えばリン（Ｐ）イオンをドー
ピングにより注入するようにした。図示例ではガス導入
系２１を分岐し、一方の分岐系２１ａに調節弁２３ａを
介して不活性ガス（例えばアルゴンガス）のガス供給源
２２ａを接続し、他方の分岐系２１ｂに圧調節弁２３ｂ
を介してドーピングガス（例えばホスフィン［Ｐ
Ｈ3 ］）のガス供給源２２ｂを接続した。
【００２１】次に、図１装置を用いて本発明のドープト
アモルファスシリコン膜の形成方法の具体的実施例につ
いて説明する。
アモルファスシリコン膜の形成方法の具体的実施例につ
いて説明する。
【００２２】実施例１ 先ず、大きさ300mm ×400mm ×厚さ1.1mm のガラス（コ
ーニング社製、商品名7059）から成る基板７にプラズマ
ＣＶＤ法により膜厚100nm （1000Å）のアモルファスシ
リコン膜（以下ａ−Ｓｉという）を成膜したものを用意
した。
ーニング社製、商品名7059）から成る基板７にプラズマ
ＣＶＤ法により膜厚100nm （1000Å）のアモルファスシ
リコン膜（以下ａ−Ｓｉという）を成膜したものを用意
した。
【００２３】次に、基板７を仕込取出室１内のトレイ８
に保持すると共に、各バルブ４を閉弁した後、各真空排
気系５，９，１６の作動により仕込取出室１、エッチン
グ室２、ドーピング室３の各室内の圧力を夫々 6.7×10
-3Pa（ 5×10-5Torr）に設定した。
に保持すると共に、各バルブ４を閉弁した後、各真空排
気系５，９，１６の作動により仕込取出室１、エッチン
グ室２、ドーピング室３の各室内の圧力を夫々 6.7×10
-3Pa（ 5×10-5Torr）に設定した。
【００２４】続いて、仕込取出室１とエッチング室２と
の間のバルブ４を開弁し、トレイ８を仕込取出室１より
エッチング室２内に移動させて、基板７をエッチング室
２内の所定位置に維持すると共に、仕込取出室１とエッ
チング室２との間のバルブ４を閉弁した。
の間のバルブ４を開弁し、トレイ８を仕込取出室１より
エッチング室２内に移動させて、基板７をエッチング室
２内の所定位置に維持すると共に、仕込取出室１とエッ
チング室２との間のバルブ４を閉弁した。
【００２５】そして、エッチング室２内にガス導入系１
３のガス供給源１４よりエッチングガスとしてフッ化窒
素（ＮＦ3 ）を流量30sccmで導入してエッチング室２内
を圧力40Pa（ 0.3Torr）のエッチングガス雰囲気にする
と共に、高周波電源１２よりエッチングカソード１１に
高周波電力1000Ｗを印加してプラズマを発生させ、３分
間のエッチング処理を行って、基板７上のａ−Ｓｉ膜表
面の酸化膜を除去した。
３のガス供給源１４よりエッチングガスとしてフッ化窒
素（ＮＦ3 ）を流量30sccmで導入してエッチング室２内
を圧力40Pa（ 0.3Torr）のエッチングガス雰囲気にする
と共に、高周波電源１２よりエッチングカソード１１に
高周波電力1000Ｗを印加してプラズマを発生させ、３分
間のエッチング処理を行って、基板７上のａ−Ｓｉ膜表
面の酸化膜を除去した。
【００２６】次に、表面の酸化膜を除去した後、エッチ
ング室２内のエッチングガスを真空排気系９によりエッ
チング室２外に排出しながら、エッチング室２内の圧力
を 6.7×10-3Pa（ 5×10-5Torr）に設定すると共に、エ
ッチング室２とドーピング室３との間のバルブ４を開弁
し、トレイ８をエッチング室２よりドーピング室３内に
移動させて、基板７をドーピング室３内の所定位置に維
持すると共に、エッチング室２とドーピング室３との間
のバルブ４を閉弁した。
ング室２内のエッチングガスを真空排気系９によりエッ
チング室２外に排出しながら、エッチング室２内の圧力
を 6.7×10-3Pa（ 5×10-5Torr）に設定すると共に、エ
ッチング室２とドーピング室３との間のバルブ４を開弁
し、トレイ８をエッチング室２よりドーピング室３内に
移動させて、基板７をドーピング室３内の所定位置に維
持すると共に、エッチング室２とドーピング室３との間
のバルブ４を閉弁した。
【００２７】そして、加熱装置１８により基板７を温度
250℃に加熱し、基板７が所定温度に達した時点で、ド
ーピング室３内にガス導入系２１のガス供給源２２ａよ
りアルゴン（Ａｒ）ガスを、ガス供給源２２ｂよりホス
フィン（ＰＨ3 ）を夫々の流量を調節しながらアルゴン
（Ａｒ）希釈の５％ホスフィン（ＰＨ3 ）のドーピング
ガスを流量500sccm で導入して分圧 2Pa（ 1.5×10-2To
rr）のドーピングガス雰囲気にすると共に、高周波電源
２０よりカソード１９に高周波電力1000W を印加してプ
ラズマを発生させ、ドーピング時間を種々変えて基板７
上のａ−Ｓｉ膜にＰイオンを注入させて、ｎ型のドープ
トアモルファスシリコン膜を形成した。
250℃に加熱し、基板７が所定温度に達した時点で、ド
ーピング室３内にガス導入系２１のガス供給源２２ａよ
りアルゴン（Ａｒ）ガスを、ガス供給源２２ｂよりホス
フィン（ＰＨ3 ）を夫々の流量を調節しながらアルゴン
（Ａｒ）希釈の５％ホスフィン（ＰＨ3 ）のドーピング
ガスを流量500sccm で導入して分圧 2Pa（ 1.5×10-2To
rr）のドーピングガス雰囲気にすると共に、高周波電源
２０よりカソード１９に高周波電力1000W を印加してプ
ラズマを発生させ、ドーピング時間を種々変えて基板７
上のａ−Ｓｉ膜にＰイオンを注入させて、ｎ型のドープ
トアモルファスシリコン膜を形成した。
【００２８】尚、ドーピング時のドーピング室３内の圧
力は40Pa（ 0.3Torr）とした。
力は40Pa（ 0.3Torr）とした。
【００２９】次に、ａ−Ｓｉ膜中にＰイオンをドーピン
グした後、ドーピング室３内のドーピングガスを真空排
気系１６によりドーピング室３外に排出しながら、ドー
ピング室３内の圧力を 6.7×10-3Pa（ 5×10-5Torr）に
設定すると共に、各バルブ４を開弁し、トレイ８をドー
ピング室３よりエッチング室２を経て仕込取出室１内に
移動させて、各バルブ４を閉弁した後、基板７を仕込取
出室１より取出した。
グした後、ドーピング室３内のドーピングガスを真空排
気系１６によりドーピング室３外に排出しながら、ドー
ピング室３内の圧力を 6.7×10-3Pa（ 5×10-5Torr）に
設定すると共に、各バルブ４を開弁し、トレイ８をドー
ピング室３よりエッチング室２を経て仕込取出室１内に
移動させて、各バルブ４を閉弁した後、基板７を仕込取
出室１より取出した。
【００３０】そして形成されたｎ型のドープトアモルフ
ァスシリコン膜のドーピング処理時間毎の導電率を調
べ、その結果を図２にプロット（黒丸印）した。
ァスシリコン膜のドーピング処理時間毎の導電率を調
べ、その結果を図２にプロット（黒丸印）した。
【００３１】尚、導電率はドープトアモルファスシリコ
ン膜の膜厚100nm （1000Å）として計算した。
ン膜の膜厚100nm （1000Å）として計算した。
【００３２】また、本実施例で用いた基板上のａ−Ｓｉ
膜表面に存在する酸化膜の厚さ（エッチング処理前）を
ＡＥＳ分析したところ4nm （40Å）であった。
膜表面に存在する酸化膜の厚さ（エッチング処理前）を
ＡＥＳ分析したところ4nm （40Å）であった。
【００３３】実施例２ ドーピング時の基板７温度を室温（２５℃）とした以外
は前記実施例１と同様の方法で、Ｐイオンをドーピング
したｎ型のドープトアモルファスシリコン膜を形成し
た。
は前記実施例１と同様の方法で、Ｐイオンをドーピング
したｎ型のドープトアモルファスシリコン膜を形成し
た。
【００３４】そして形成されたｎ型のドープトアモルフ
ァスシリコン膜のドーピング処理時間毎の導電率を調
べ、その結果を図２にプロット（黒三角印）した。
ァスシリコン膜のドーピング処理時間毎の導電率を調
べ、その結果を図２にプロット（黒三角印）した。
【００３５】比較例１ 仕込取出室１内のトレイ８に基板７を保持した後、基板
７上のａ−Ｓｉ膜にエッチング処理を施すことなく、該
基板７を直接ドーピング室３内に搬送し、直ちにイオン
ドーピングを行った以外は前記実施例１と同様の方法
で、Ｐイオンをドーピングしたｎ型のドープトアモルフ
ァスシリコン膜を形成した。
７上のａ−Ｓｉ膜にエッチング処理を施すことなく、該
基板７を直接ドーピング室３内に搬送し、直ちにイオン
ドーピングを行った以外は前記実施例１と同様の方法
で、Ｐイオンをドーピングしたｎ型のドープトアモルフ
ァスシリコン膜を形成した。
【００３６】そして形成されたｎ型のドープトアモルフ
ァスシリコン膜のドーピング処理時間毎の導電率を調
べ、その結果を図２にプロット（白丸印）した。
ァスシリコン膜のドーピング処理時間毎の導電率を調
べ、その結果を図２にプロット（白丸印）した。
【００３７】図２から明らかなように、エッチング処理
を行った後、ドーピング処理を行った実施例１，２のド
ープトアモルファスシリコン膜は導電率が増加し、特に
エッチング処理後、基板温度 250℃で 5分間のドーピン
グ処理を行った場合、導電率は10-4（Ω・ｃｍ）-1台ま
で増加したのに対し、エッチング処理を施さない比較例
１の場合は、温度 250℃で 5分間のドーピング処理を行
ってもドープトアモルファスシリコン膜の導電率は10-8
（Ω・ｃｍ）-1台までしかならなかった。
を行った後、ドーピング処理を行った実施例１，２のド
ープトアモルファスシリコン膜は導電率が増加し、特に
エッチング処理後、基板温度 250℃で 5分間のドーピン
グ処理を行った場合、導電率は10-4（Ω・ｃｍ）-1台ま
で増加したのに対し、エッチング処理を施さない比較例
１の場合は、温度 250℃で 5分間のドーピング処理を行
ってもドープトアモルファスシリコン膜の導電率は10-8
（Ω・ｃｍ）-1台までしかならなかった。
【００３８】従って、本発明の実施例はａ−Ｓｉ膜表面
に形成されている酸化膜が除去され、ドーピングしたＰ
イオンが膜中に注入、拡散されたドープトアモルファス
シリコン膜を形成できることが確認された。
に形成されている酸化膜が除去され、ドーピングしたＰ
イオンが膜中に注入、拡散されたドープトアモルファス
シリコン膜を形成できることが確認された。
【００３９】また、アモルファスシリコン膜表面へのエ
ッチングと、イオンドーピング時の温度がイオンのドー
ピングに大きく影響することが分かる。
ッチングと、イオンドーピング時の温度がイオンのドー
ピングに大きく影響することが分かる。
【００４０】実施例３ ドーピング時にカソード１９に印加する高周波電力を25
0W、500W、750W、1000W とし、ドーピング時間を５分間
とし、基板温度を２５０℃とした以外は前記実施例１と
同様の方法でエッチング（３分間）並びにドーピングを
行い、形成されたｎ型のドープトアモルファスシリコン
膜の各高周波電力毎のセルフバイアス（ＶＤＣ）を測定
し、その結果を図３にプロット（黒丸印）した。
0W、500W、750W、1000W とし、ドーピング時間を５分間
とし、基板温度を２５０℃とした以外は前記実施例１と
同様の方法でエッチング（３分間）並びにドーピングを
行い、形成されたｎ型のドープトアモルファスシリコン
膜の各高周波電力毎のセルフバイアス（ＶＤＣ）を測定
し、その結果を図３にプロット（黒丸印）した。
【００４１】図３から明らかなように、カソード１９に
印加する高周波電力の増加はａ−Ｓｉ膜への注入イオン
量だけではなく、セルフバイアスも増加してａ−Ｓｉ膜
への打込みエネルギーが増加していることが分かる。
印加する高周波電力の増加はａ−Ｓｉ膜への注入イオン
量だけではなく、セルフバイアスも増加してａ−Ｓｉ膜
への打込みエネルギーが増加していることが分かる。
【００４２】実施例４ ドーピング時にカソード１９に印加する高周波電力を25
0W、500W、750W、1000W とし、ドーピング時間を５分間
とし、基板温度を 250℃とした以外は前記実施例１と同
様の方法でエッチング（３分間）並びにドーピングを行
い、形成されたｎ型のドープトアモルファスシリコン膜
の各高周波電力毎の導電率を測定し、その結果を図４に
プロット（黒丸印）した。
0W、500W、750W、1000W とし、ドーピング時間を５分間
とし、基板温度を 250℃とした以外は前記実施例１と同
様の方法でエッチング（３分間）並びにドーピングを行
い、形成されたｎ型のドープトアモルファスシリコン膜
の各高周波電力毎の導電率を測定し、その結果を図４に
プロット（黒丸印）した。
【００４３】図４から明らかなように、カソード１９に
印加する高周波電力の増加に伴い導電率も増加すること
が分かる。
印加する高周波電力の増加に伴い導電率も増加すること
が分かる。
【００４４】実施例５ エッチング条件を、エッチングガス：フッ化窒素（ＮＦ
3 ）、流量：30sccm、エッチング室内圧力：40Pa（0.3T
orr ）、カソードへの高周波電力：1000W 、エッチング
時間を種々変化、また、ドーピングおよびプラズマ条件
を、ドーピングガス：アルゴン（Ａｒ）希釈 5％ホスフ
ィン（ＰＨ3 ）、流量：500sccm 、ドーピング室内圧
力：53Pa（0.4Torr ）、基板温度： 250℃、カソードへ
の高周波電力： 800Ｗ、ドーピングおよびプラズマ時
間： 5分間、とした以外は前記実施例１と同様の方法で
ｎ型のドープトアモルファスシリコン膜を形成し、形成
されたｎ型のドープトアモルファスシリコン膜のエッチ
ング時間毎の導電率を調べ、その結果を図５にプロット
（黒丸印）した。
3 ）、流量：30sccm、エッチング室内圧力：40Pa（0.3T
orr ）、カソードへの高周波電力：1000W 、エッチング
時間を種々変化、また、ドーピングおよびプラズマ条件
を、ドーピングガス：アルゴン（Ａｒ）希釈 5％ホスフ
ィン（ＰＨ3 ）、流量：500sccm 、ドーピング室内圧
力：53Pa（0.4Torr ）、基板温度： 250℃、カソードへ
の高周波電力： 800Ｗ、ドーピングおよびプラズマ時
間： 5分間、とした以外は前記実施例１と同様の方法で
ｎ型のドープトアモルファスシリコン膜を形成し、形成
されたｎ型のドープトアモルファスシリコン膜のエッチ
ング時間毎の導電率を調べ、その結果を図５にプロット
（黒丸印）した。
【００４５】図５から明らかなように、エッチングを行
わなかったｎ型のドープトアモルファスシリコン膜の導
電率は 8×10-8（Ω・ｃｍ）-1であったが、３分間のエ
ッチング処理により導電率が 7×10-4（Ω・ｃｍ）-1ま
で変化することが分かる。また、エッチング時間が２分
間以上で導電率はほぼ飽和状態になることが分かる。
わなかったｎ型のドープトアモルファスシリコン膜の導
電率は 8×10-8（Ω・ｃｍ）-1であったが、３分間のエ
ッチング処理により導電率が 7×10-4（Ω・ｃｍ）-1ま
で変化することが分かる。また、エッチング時間が２分
間以上で導電率はほぼ飽和状態になることが分かる。
【００４６】図２ないし図５から明らかなように、ａ−
Ｓｉ膜表面の酸化膜を除去することにより、10ｋｅＶ以
下の低エネルギーでａ−Ｓｉ膜中にイオンを十分に打込
み、即ち注入、拡散させることが可能であり、しかも基
板を温度 250℃に保つことで、イオンを注入させながら
アモルファスシリコン膜中にイオンを拡散させて導電率
を増加させ得ることが分かる。
Ｓｉ膜表面の酸化膜を除去することにより、10ｋｅＶ以
下の低エネルギーでａ−Ｓｉ膜中にイオンを十分に打込
み、即ち注入、拡散させることが可能であり、しかも基
板を温度 250℃に保つことで、イオンを注入させながら
アモルファスシリコン膜中にイオンを拡散させて導電率
を増加させ得ることが分かる。
【００４７】また、前記実施例１〜５、比較例１で用い
たａ−Ｓｉ膜表面の酸化膜の厚さ（ＡＥＳ分析）は4nm
（40Å）であり、従って、エッチング処理は２分間行え
ばａ−Ｓｉ膜表面の酸化膜を確実にエッチングし、除去
出来ることが分かる。
たａ−Ｓｉ膜表面の酸化膜の厚さ（ＡＥＳ分析）は4nm
（40Å）であり、従って、エッチング処理は２分間行え
ばａ−Ｓｉ膜表面の酸化膜を確実にエッチングし、除去
出来ることが分かる。
【００４８】従って、ａ−Ｓｉ膜表面の酸化膜を除去す
ることにより、非常に低いエネルギーでも膜中にイオン
を十分に打ち込みが可能であり、更に基板温度を 250℃
程度に保つことで、イオンが注入されながら膜内部まで
拡散されて行き、導電率が増加することが分かる。
ることにより、非常に低いエネルギーでも膜中にイオン
を十分に打ち込みが可能であり、更に基板温度を 250℃
程度に保つことで、イオンが注入されながら膜内部まで
拡散されて行き、導電率が増加することが分かる。
【００４９】実施例６ エッチング条件を、エッチング
ガス：フッ化窒素（ＮＦ3 ）、流量：30sccm、エッチン
グ室内圧力：40Pa（ 0.3Torr）、カソードへの高周波電
力：1000Ｗ、エッチング時間： 3分間、また、ドーピン
グおよびプラズマ条件を、ドーピングガス：アルゴン
（Ａｒ）希釈 5％ジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）、流量：500scc
m 、ドーピング室内圧力：53Pa（0.4Torr ）、基板温
度： 250℃、カソードへの高周波電力：1000Ｗ、ドーピ
ングおよびプラズマ時間： 5分間、とした以外は前記実
施例１と同様の方法でＰ型のドープトアモルファスシリ
コン膜を形成し、形成されたＰ型のドープトアモルファ
スシリコン膜の導電率を調べたところ、 3.5×10-6（Ω
・ｃｍ）-1であった。
ガス：フッ化窒素（ＮＦ3 ）、流量：30sccm、エッチン
グ室内圧力：40Pa（ 0.3Torr）、カソードへの高周波電
力：1000Ｗ、エッチング時間： 3分間、また、ドーピン
グおよびプラズマ条件を、ドーピングガス：アルゴン
（Ａｒ）希釈 5％ジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）、流量：500scc
m 、ドーピング室内圧力：53Pa（0.4Torr ）、基板温
度： 250℃、カソードへの高周波電力：1000Ｗ、ドーピ
ングおよびプラズマ時間： 5分間、とした以外は前記実
施例１と同様の方法でＰ型のドープトアモルファスシリ
コン膜を形成し、形成されたＰ型のドープトアモルファ
スシリコン膜の導電率を調べたところ、 3.5×10-6（Ω
・ｃｍ）-1であった。
【００５０】実施例７ エッチング条件を、エッチングガス：フッ化窒素（ＮＦ
3 ）、流量：30sccm、エッチング室内圧力：40Pa（ 0.3
Torr）、カソードへの高周波電力：1000Ｗ、エッチング
時間： 3分間、また、ドーピングおよびプラズマ条件
を、ドーピングガス：アルゴン（Ａｒ）希釈 5％ジボラ
ン（Ｂ2 Ｈ6 ）、流量：500sccm 、ドーピング室内圧
力：53Pa（0.4Torr ）、基板温度：室温、カソードへの
高周波電力：1000Ｗ、ドーピングおよびプラズマ時間：
5分間、とした以外は前記実施例１と同様の方法でＰ型
のドープトアモルファスシリコン膜を形成し、形成され
たＰ型のドープトアモルファスシリコン膜の導電率を調
べたところ、 1.2×10-7（Ω・ｃｍ）-1であった。
3 ）、流量：30sccm、エッチング室内圧力：40Pa（ 0.3
Torr）、カソードへの高周波電力：1000Ｗ、エッチング
時間： 3分間、また、ドーピングおよびプラズマ条件
を、ドーピングガス：アルゴン（Ａｒ）希釈 5％ジボラ
ン（Ｂ2 Ｈ6 ）、流量：500sccm 、ドーピング室内圧
力：53Pa（0.4Torr ）、基板温度：室温、カソードへの
高周波電力：1000Ｗ、ドーピングおよびプラズマ時間：
5分間、とした以外は前記実施例１と同様の方法でＰ型
のドープトアモルファスシリコン膜を形成し、形成され
たＰ型のドープトアモルファスシリコン膜の導電率を調
べたところ、 1.2×10-7（Ω・ｃｍ）-1であった。
【００５１】比較例２ エッチング処理を行わず、ドーピングおよびプラズマ条
件を、ドーピングガス：アルゴン（Ａｒ）希釈 5％ジボ
ラン（Ｂ2 Ｈ6 ）、流量：500sccm 、ドーピング室内圧
力：53Pa（0.4Torr ）、基板温度： 250℃、カソードへ
の高周波電力：1000Ｗ、ドーピングおよびプラズマ時
間： 5分間、とした以外は前記実施例１と同様の方法で
Ｐ型のドープトアモルファスシリコン膜を形成し、形成
されたＰ型のドープトアモルファスシリコン膜の導電率
を調べたところ、 8.2×10-9（Ω・ｃｍ）-1であった。
件を、ドーピングガス：アルゴン（Ａｒ）希釈 5％ジボ
ラン（Ｂ2 Ｈ6 ）、流量：500sccm 、ドーピング室内圧
力：53Pa（0.4Torr ）、基板温度： 250℃、カソードへ
の高周波電力：1000Ｗ、ドーピングおよびプラズマ時
間： 5分間、とした以外は前記実施例１と同様の方法で
Ｐ型のドープトアモルファスシリコン膜を形成し、形成
されたＰ型のドープトアモルファスシリコン膜の導電率
を調べたところ、 8.2×10-9（Ω・ｃｍ）-1であった。
【００５２】実施例８〜１６ エッチング条件およびドーピングおよびプラズマ条件を
表１とした以外は前記実施例１と同様の方法でｎ型また
はＰ型ドープトアモルファスシリコン膜を形成した。
表１とした以外は前記実施例１と同様の方法でｎ型また
はＰ型ドープトアモルファスシリコン膜を形成した。
【００５３】そして、形成されたｎ型またはＰ型ドープ
トアモルファスシリコン膜の導電率を調べ、その結果を
表１に示した。
トアモルファスシリコン膜の導電率を調べ、その結果を
表１に示した。
【００５４】
【表１】
【００５５】実施例１７ エッチング室２でエッチング処理によりａ−Ｓｉ膜表面
の酸化膜を除去した後、基板をエッチング室２より一旦
取り出して、大気中に２時間放置した後、ａ−Ｓｉ膜へ
のドーピングおよびプラズマ処理のために基板をドーピ
ング室３内に搬入した以外は前記実施例１と同様の方法
でｎ型のドープトアモルファスシリコン膜を形成した。
の酸化膜を除去した後、基板をエッチング室２より一旦
取り出して、大気中に２時間放置した後、ａ−Ｓｉ膜へ
のドーピングおよびプラズマ処理のために基板をドーピ
ング室３内に搬入した以外は前記実施例１と同様の方法
でｎ型のドープトアモルファスシリコン膜を形成した。
【００５６】形成されたｎ型のドープトアモルファスシ
リコン膜の導電率を調べたところ、ドーピングおよびプ
ラズマ時間が２分間の場合は 5×10-5（Ω・ｃｍ）-1で
あり、また、ドーピングおよびプラズマ時間が５分間の
場合は 8×10-5（Ω・ｃｍ）-1であった。
リコン膜の導電率を調べたところ、ドーピングおよびプ
ラズマ時間が２分間の場合は 5×10-5（Ω・ｃｍ）-1で
あり、また、ドーピングおよびプラズマ時間が５分間の
場合は 8×10-5（Ω・ｃｍ）-1であった。
【００５７】実施例１８ エッチング室２でエッチング処理によりａ−Ｓｉ膜表面
の酸化膜を除去した後、基板をエッチング室２より一旦
取り出して、大気中に２時間放置した後、ａ−Ｓｉ膜へ
のドーピングおよびプラズマ処理のために基板をドーピ
ング室３内に搬入し、ドーピングおよびプラズマ時の基
板温度を室温とした以外は前記実施例１と同様の方法で
ｎ型のドープトアモルファスシリコン膜を形成した。
の酸化膜を除去した後、基板をエッチング室２より一旦
取り出して、大気中に２時間放置した後、ａ−Ｓｉ膜へ
のドーピングおよびプラズマ処理のために基板をドーピ
ング室３内に搬入し、ドーピングおよびプラズマ時の基
板温度を室温とした以外は前記実施例１と同様の方法で
ｎ型のドープトアモルファスシリコン膜を形成した。
【００５８】形成されたｎ型のドープトアモルファスシ
リコン膜の導電率を調べたところ、ドーピングおよびプ
ラズマ時間が２分間の場合は 1×10-8（Ω・ｃｍ）-1で
あり、また、ドーピングおよびプラズマ時間が５分間の
場合は 1.4×10-7（Ω・ｃｍ）-1であった。
リコン膜の導電率を調べたところ、ドーピングおよびプ
ラズマ時間が２分間の場合は 1×10-8（Ω・ｃｍ）-1で
あり、また、ドーピングおよびプラズマ時間が５分間の
場合は 1.4×10-7（Ω・ｃｍ）-1であった。
【００５９】前記各実施例はａ−Ｓｉ膜表面の酸化膜の
除去をエッチングガス雰囲気中でプラズマを発生させな
がら行ったが、ａ−Ｓｉ膜表面の酸化膜の除去をフッ化
水素（ＨＦ）雰囲気中で行った実施例について下記に示
す。
除去をエッチングガス雰囲気中でプラズマを発生させな
がら行ったが、ａ−Ｓｉ膜表面の酸化膜の除去をフッ化
水素（ＨＦ）雰囲気中で行った実施例について下記に示
す。
【００６０】実施例１９ バッファーフッ酸溶液（１：２０）を用いて室温（２５
℃）にて３０秒間エッチングを行い、ａ−Ｓｉ膜表面の
酸化膜のエッチングを行い、その後純水洗浄を施し、乾
燥した後、実施例１と同様の方法によりＰＨ3 をドーピ
ングした結果、形成されたｎ型アモルファスシリコン膜
の導電率は 1.2×10-5（Ω／ｃｍ）-1であった。
℃）にて３０秒間エッチングを行い、ａ−Ｓｉ膜表面の
酸化膜のエッチングを行い、その後純水洗浄を施し、乾
燥した後、実施例１と同様の方法によりＰＨ3 をドーピ
ングした結果、形成されたｎ型アモルファスシリコン膜
の導電率は 1.2×10-5（Ω／ｃｍ）-1であった。
【００６１】実施例２０ 実施例１９と同一の処理法によりａ−Ｓｉ膜表面の酸化
膜の除去を行い、その後、実施例２と同様の方法により
ＰＨ3 をドーピングした結果、形成されたｎ型アモルフ
ァスシリコン膜の導電率は 2.4×10-7（Ω・ｃｍ）-1で
あった。
膜の除去を行い、その後、実施例２と同様の方法により
ＰＨ3 をドーピングした結果、形成されたｎ型アモルフ
ァスシリコン膜の導電率は 2.4×10-7（Ω・ｃｍ）-1で
あった。
【００６２】実施例２１ 実施例１９と同一の処理法によりａ−Ｓｉ膜表面の酸化
膜の除去を行い、その後、実施例６と同様の方法により
Ｂ2 Ｈ6 をドーピングした結果、形成されたＰ型アモル
ファスシリコン膜の導電率は 1.2×10-7（Ω・ｃｍ）-1
であった。
膜の除去を行い、その後、実施例６と同様の方法により
Ｂ2 Ｈ6 をドーピングした結果、形成されたＰ型アモル
ファスシリコン膜の導電率は 1.2×10-7（Ω・ｃｍ）-1
であった。
【００６３】実施例２２ 実施例１９と同一の処理法によりａ−Ｓｉ膜表面の酸化
膜の除去を行い、その後、実施例７と同様の方法により
Ｂ2 Ｈ6 をドーピングした結果、形成されたＰ型アモル
ファスシリコン膜の導電率は 9.3×10-8（Ω・ｃｍ）-1
であった。
膜の除去を行い、その後、実施例７と同様の方法により
Ｂ2 Ｈ6 をドーピングした結果、形成されたＰ型アモル
ファスシリコン膜の導電率は 9.3×10-8（Ω・ｃｍ）-1
であった。
【００６４】前記実施例１ではドーピング時の基板温度
を 250℃としたが、基板温度について種々実験を繰り返
し行った結果、その上限は 300℃であった。
を 250℃としたが、基板温度について種々実験を繰り返
し行った結果、その上限は 300℃であった。
【００６５】また、ドーピング時の基板温度を 200℃以
下の低い温度としてドーピング処理を行い、その後、 2
50〜300 ℃でアニールすることにより、基板温度 250℃
と同等の導電率が得られた。
下の低い温度としてドーピング処理を行い、その後、 2
50〜300 ℃でアニールすることにより、基板温度 250℃
と同等の導電率が得られた。
【００６６】また、前記実施例ではａ−Ｓｉ膜表面の酸
化膜を除去した後、該ａ−Ｓｉ膜にＢイオンまたはＰイ
オンを注入し、拡散させたが、ａ−Ｓｉ膜に代えてポリ
シリコン膜（Poly Ｓｉ膜）を用い、該ポリシリコン膜
表面の酸化膜を除去した後、該ポリシリコン膜にＢイオ
ンまたはＰイオンを注入し、拡散させることも出来る。
この場合、基板を温度 400℃程度まで昇温させてドーピ
ング処理を行う方がよい。
化膜を除去した後、該ａ−Ｓｉ膜にＢイオンまたはＰイ
オンを注入し、拡散させたが、ａ−Ｓｉ膜に代えてポリ
シリコン膜（Poly Ｓｉ膜）を用い、該ポリシリコン膜
表面の酸化膜を除去した後、該ポリシリコン膜にＢイオ
ンまたはＰイオンを注入し、拡散させることも出来る。
この場合、基板を温度 400℃程度まで昇温させてドーピ
ング処理を行う方がよい。
【００６７】前記の如く本発明では、ａ−Ｓｉ膜へのＢ
イオンまたはＰイオンの注入、拡散の際に高電圧のイオ
ン注入装置を用いないため、１０ｋｅＶ以下の低エネル
ギーでイオンをアモルファスシリコン膜中に注入、拡散
させることが出来るので、大面積の基板に対しての処理
が極めて有利である。また、本発明装置は既存のプラズ
マＣＶＤ装置に僅かな改良でよいため、量産機の作製の
際に、システムとしての信頼性が大きい。
イオンまたはＰイオンの注入、拡散の際に高電圧のイオ
ン注入装置を用いないため、１０ｋｅＶ以下の低エネル
ギーでイオンをアモルファスシリコン膜中に注入、拡散
させることが出来るので、大面積の基板に対しての処理
が極めて有利である。また、本発明装置は既存のプラズ
マＣＶＤ装置に僅かな改良でよいため、量産機の作製の
際に、システムとしての信頼性が大きい。
【００６８】
【発明の効果】本発明のドープトアモルファスシリコン
膜の形成方法によるときは、アモルファスシリコン膜へ
のイオン注入の前に、アモルファスシリコン膜表面の酸
化膜をエッチング処理により除去するようにしたので、
１０ｋｅＶ以下の低エネルギーでイオンをアモルファス
シリコン膜中に注入、拡散させることが出来るから、大
面積の基板に対してもイオンドーピングが確実に行え
て、導電率の高いドープトアモルファスシリコン膜を容
易に形成することが出来る効果がある。
膜の形成方法によるときは、アモルファスシリコン膜へ
のイオン注入の前に、アモルファスシリコン膜表面の酸
化膜をエッチング処理により除去するようにしたので、
１０ｋｅＶ以下の低エネルギーでイオンをアモルファス
シリコン膜中に注入、拡散させることが出来るから、大
面積の基板に対してもイオンドーピングが確実に行え
て、導電率の高いドープトアモルファスシリコン膜を容
易に形成することが出来る効果がある。
【００６９】また、本発明のドープトアモルファスシリ
コン膜の形成装置によるときは、大面積の基板に対して
も１０ｋｅＶ以下の低エネルギーでイオンをアモルファ
スシリコン膜中に注入、拡散させることが出来て、導電
率の高いドープトアモルファスシリコン膜を容易に形成
することが出来る形成装置を提供することが出来る効果
がある。
コン膜の形成装置によるときは、大面積の基板に対して
も１０ｋｅＶ以下の低エネルギーでイオンをアモルファ
スシリコン膜中に注入、拡散させることが出来て、導電
率の高いドープトアモルファスシリコン膜を容易に形成
することが出来る形成装置を提供することが出来る効果
がある。
【図１】 本発明のドープトアモルファスシリコン膜の
形成装置の１例の説明線図、
形成装置の１例の説明線図、
【図２】 本発明のドープトアモルファスシリコン膜の
形成方法の実施例および比較例におけるドーピングおよ
びプラズマ処理時間と導電率との関係を示す特性値図、
形成方法の実施例および比較例におけるドーピングおよ
びプラズマ処理時間と導電率との関係を示す特性値図、
【図３】 本発明の実施例３におけるドーピングおよび
プラズマ処理時の高周波電力とセルフバイヤスとの関係
を示す特性値図、
プラズマ処理時の高周波電力とセルフバイヤスとの関係
を示す特性値図、
【図４】 本発明の実施例４におけるドーピングおよび
プラズマ処理時の高周波電力と導電率との関係を示す特
性値図、
プラズマ処理時の高周波電力と導電率との関係を示す特
性値図、
【図５】 本発明の実施例５におけるエッチング時のエ
ッチング処理時間と導電率との関係を示す特性値図。
ッチング処理時間と導電率との関係を示す特性値図。
２ エッチング室、 ３ ドーピング室、 ４
バルブ、７ 基板、 ９，１６ 真
空排気系、１１ エッチングカソード、 １２，２
０ 高周波電源、１３，２１ ガス導入系、
１９ カソード。
バルブ、７ 基板、 ９，１６ 真
空排気系、１１ エッチングカソード、 １２，２
０ 高周波電源、１３，２１ ガス導入系、
１９ カソード。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 16/50 Ｃ２３Ｆ 4/00 Ｃ 8417−4Ｋ Ｈ０１Ｌ 21/265 21/306 (72)発明者 戸川 淳 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 伊東 一幸 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 橋本 征典 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】 真空中で基板上のアモルファスシリコン
膜にＢ2 Ｈ6 、またはＰＨ3 のイオンドーピングおよび
プラズマ処理によりＢイオンまたはＰイオンを注入し
て、Ｐ型アモルファスシリコンまたはｎ型アモルファス
シリコンのドープトアモルファスシリコン膜を形成する
方法において、該基板上のアモルファスシリコン膜への
ドーピングおよびプラズマ処理前に、ＨＦ処理によりア
モルファスシリコン膜の表面の酸化膜を除去した後、イ
オンドーピング処理を行うことを特徴とするドープトア
モルファスシリコン膜の形成方法。 - 【請求項２】 真空中で基板上のアモルファスシリコン
膜にＢ2 Ｈ6 、またはＰＨ3 のイオンドーピングおよび
プラズマ処理によりＢイオンまたはＰイオンを注入し
て、Ｐ型アモルファスシリコンまたはｎ型アモルファス
シリコンのドープトアモルファスシリコン膜を形成する
方法において、該基板上のアモルファスシリコン膜への
ドーピングおよびプラズマ処理前に、ＣＦ4 、ＮＦ3 、
ＣＨＦ3、Ｈ2 等のエッチングガス雰囲気中でプラズマ
を発生させ、ドライエッチングによりアモルファスシリ
コン膜の表面の酸化膜を除去した後、イオンドーピング
処理を行うことを特徴とするドープトアモルファスシリ
コン膜の形成方法。 - 【請求項３】 真空排気系と、基板上のアモルファスシ
リコン膜にＢ2 Ｈ6またはＰＨ3 のイオンドーピングお
よびプラズマ処理によりＢイオンまたはＰイオンを注入
して、Ｐ型アモルファスシリコンまたはｎ型アモルファ
スシリコンを形成するイオンドーピングガス導入系とカ
ソードを備えたドーピング室と、真空排気系と、アモル
ファスシリコン膜へのイオンドーピングおよびプラズマ
処理前に、該膜上の酸化膜をエッチングガス雰囲気中で
プラズマを発生させて除去するエッチングガス導入系と
エッチングカソードを備えたエッチング室とから成るこ
とを特徴とするドープトアモルファスシリコン膜の形成
装置。 - 【請求項４】 前記エッチング室と、イオンドーピング
室はバルブを介して連設したことを特徴とする請求項第
３項記載のドープトアモルファスシリコン膜の形成装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5578494A JPH07263358A (ja) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | ドープトアモルファスシリコン膜の形成方法およびその形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5578494A JPH07263358A (ja) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | ドープトアモルファスシリコン膜の形成方法およびその形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07263358A true JPH07263358A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=13008534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5578494A Pending JPH07263358A (ja) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | ドープトアモルファスシリコン膜の形成方法およびその形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07263358A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1096552A4 (en) * | 1998-06-08 | 2001-11-07 | Applied Materials Inc | METHOD FOR ION IMPLANTATION |
| JP2008103754A (ja) * | 2007-12-10 | 2008-05-01 | Tadahiro Omi | 真空排気系用バルブの使用方法 |
-
1994
- 1994-03-25 JP JP5578494A patent/JPH07263358A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1096552A4 (en) * | 1998-06-08 | 2001-11-07 | Applied Materials Inc | METHOD FOR ION IMPLANTATION |
| US6583018B1 (en) | 1998-06-08 | 2003-06-24 | Applied Materials, Inc. | Method of ion implantation |
| JP2008103754A (ja) * | 2007-12-10 | 2008-05-01 | Tadahiro Omi | 真空排気系用バルブの使用方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5366922A (en) | Method for producing CMOS transistor | |
| US5543336A (en) | Removing damage caused by plasma etching and high energy implantation using hydrogen | |
| JP3079575B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS63194326A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3838397B2 (ja) | 半導体製造方法 | |
| JP3130906B2 (ja) | 半導体内壁に対する不純物の注入方法 | |
| JP4955848B2 (ja) | 電子素子用基板製造方法 | |
| JPH07263358A (ja) | ドープトアモルファスシリコン膜の形成方法およびその形成装置 | |
| CN117626232A (zh) | 一种PECVD法制备N型SE-TOPCon电池背面结构的制备方法 | |
| JP2914282B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US5874352A (en) | Method of producing MIS transistors having a gate electrode of matched conductivity type | |
| JPH0629235A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US6730368B1 (en) | Method of preparing a poly-crystalline silicon film | |
| JP3180122B2 (ja) | 不純物ドーピングの方法 | |
| JP3033525B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH07297151A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3578345B2 (ja) | 半導体装置の製造方法および半導体装置 | |
| JPH05251378A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR101239108B1 (ko) | 폴리 실리콘막의 제조 방법 및 이를 포함하는 박막 트랜지스터의 제조 방법 | |
| EP0430166A2 (en) | Method of doping impurity into semiconductor films and patterned semiconductor strip | |
| EP0505877A2 (en) | Impurity doping method with adsorbed diffusion source | |
| JP2006237640A (ja) | 半導体製造方法 | |
| JPH0536613A (ja) | 半導体表面処理方法及び装置 | |
| JP2008028252A (ja) | 半導体層の処理方法、半導体層の処理装置、薄膜トランジスタの製造方法及び薄膜トランジスタの製造装置 | |
| JPH01238147A (ja) | 半導体装置の製造方法 |