专利名称：结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法
技术领域：
本发明涉及结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法，所述结晶性硅系列半导体薄膜为大规模集成电路(LSI)等集成电路中使用的c-MOS晶体管等的硅系列晶体管制造时的材料，即形成n型硅半导体、p型硅半导体等的硅半导体的含有必需杂质的半导体薄膜。
在以往的结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法中，必须有3种不同的主要工序。也就是说，是用例如热CVD法或等离子体CVD法等的气相合成法、在基板上形成非晶硅薄膜或包含微晶的硅薄膜的第1工序，用热处理炉或高温灯等对该硅薄膜进行热处理的固相生长法或者实施基于激光退火法的再结晶化处理的第2工序，和在这样得到的结晶化硅薄膜中用离子注入法等注入在n型和p型硅半导体的形成中所必需的杂质进行掺杂的第3工序。此外，根据晶体管的结构，前述第2工序和第3工序的顺序也可以相反。
但是，在这种以往的方法中需要有3种工序，各上序所用的制造装置非常昂贵，结果使最终产品的价格很高。因此，从降低产品价格的角度来说，实际上是希望有尽量减少工序数的制造方法出现。
此外，在前述以往的制造方法中存在以下的困难。
例如在成为晶体管基础的结晶性硅薄膜的制作方法中，在非晶硅薄膜的再结晶化时，由于利用基于热处理的固相生长法要将基板加热到600℃左右，因此从防止其热损伤的观点来说基板材料的选择将受到限制，即能利用的基板材料受到限制。此外，在激光退火处理中，因与利用气相合成制作的非晶硅薄膜基板的粘接性差，所以在激光照射时，膜容易从基板产生剥离，此外，结晶粒径的控制性差。
在例如用离子注入法将杂质掺入到结晶化的硅薄膜中的第3工序，在离子注入时会形成在膜内部发生多个晶格缺陷或结晶被破坏的非晶层。
因此，希望能用低温制造结晶性好的优质的半导体薄膜的方法，来代替这种以往的制造方法。
此外，近年来随着大规模集成电路(LSI)的器件的微细化，为了形成半导体而使杂质形成超极浅扩散层将成为重要的课题。也就是说，随着大规模集成电路的器件的微细化，晶体管必须微细化，因此，用什么方法将形成p型、n型半导体的施主、受主的杂质添加到微细的领域中，成为重要的课题。因此，最近对以往的离子注入法进行了改进，采用以40keV以下的低能量进行离子注入的方法。但是，在离子注入法中，很难防止注入到结晶硅中的离子沿着结晶的原子层间的间隙以某一概率进入很深内部的现象(隧道效应)，其杂质分布成为导致尾部(tail)的深展分布。此外，在离子注入中，为了使注入的杂质活性化，在其后必须进行热处理工序，由于与离子注入时发生的缺陷相互作用，在杂质分布的尾部在所述热处理时以非常快的速度发生杂质的扩散，特别是很难形成高浓度超极浅扩散层。
因此，本发明的课题是提供一种与以往的采用3工序的方法相比能廉价并且节省能量的制造结晶性硅系列半导体薄膜的方法。
此外，本发明的课题是提供一种用低温制造结晶性好的优质的结晶性硅系列半导体薄膜的方法。
此外，本发明的课题是提供一种能将形成硅半导体所必需的杂质在膜厚方向的分布状态控制成希望的状态、制造结晶性硅系列半导体薄膜的方法。此外，所谓所希望的分布状态是在膜厚方向均匀的分布状态、或在膜厚方向规定的部位以规定浓度分布的状态等中所希望的分布状态。
此外，本发明的课题是提供一种在基板上将结晶性硅系列半导体薄膜与氧化物薄膜和(或者)金属薄膜层叠以抑制来自在膜界面的外部的杂质存在、从而得到结晶性硅系列半导体薄膜的结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法。
为解决前述课题，本发明提供的结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法，是在基板上形成结晶性硅系列半导体薄膜，包括在基板附近至少形成包含硅系列气体的膜原料气体的等离子体、并在所述基板上形成硅主体的薄膜的工序；向所述基板照射由激励粒子原料气体生成的激励粒子、使所述硅主体的薄膜的硅结晶化的工序，使所述膜原料气体和激励粒子原料气体的至少一种气体包含用于形成硅半导体的杂质气体，通过这样在该基板上形成结晶性硅系列半导体薄膜。
采用本发明的方法，则因能用1台装置同时进行结晶性硅薄膜的形成和使该薄膜含有硅半导体形成所必需的杂质，所以，与以往的结晶性硅系列半导体薄膜的制造中采用前述3种工序的情况相比，能廉价制造结晶性硅系列半导体薄膜。
此外，能用低温制造结晶性好的优质的半导体薄膜，并且能够节省能量。
在形成硅主体的薄膜的规定时间段，将前述膜原料气体和(或者)激励粒子原料气体的杂质气体量控制成规定的量，或在激励粒子原料气体包含杂质气体的情况下(也包含激励粒子原料气体就是杂质气体的情况)，在形成硅主体的薄膜的规定时间段，向前述基板照射由激励粒子原料气体生成的激励粒子，这样能将形成硅半导体所必需的杂质在膜厚方向的分布状态(特别是分布部位和浓度)控制成所希望的状态。
此外，在基板上在规定的气压下连续地积层形成氧化物薄膜或金属薄膜以及结晶性硅系列半导体薄膜，以抑制膜界面来自外部的杂质存在，这样能提供同时具有氧化物薄膜或金属薄膜的形成有优质的硅系列半导体薄膜的基板。
图1是表示用于实施本发明方法的成膜装置之1例的概略结构图。
图2是表示在层叠形成氧化物薄膜或者(和)金属薄膜和结晶性硅系列半导体薄膜时用的膜形成装置之1例的概略结构图。
与本发明相关的结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法，是在基板附近至少形成包含硅系列气体的膜原料气体的等离子体，并在所述基板上形成硅主体的薄膜。此外，向所述基板照射由激励粒子原料气体生成的激励粒子，使所述硅主体的薄膜的硅结晶化。此外，使所述膜原料气体和激励粒子原料气体的至少一种气体包含形成硅半导体用的杂质气体，通过这样在所述基板上形成结晶性硅系列半导体薄膜。
激励粒子的照射与硅主体薄膜的形成也可以同时进行，进一步说，也可以与硅主体薄膜的形成同时连续进行，也可以与硅主体薄膜的形成交替进行。
前述杂质气体也可以包含在前述膜原料气体和激励粒子原料气体两者之中。也可以使所述杂质气体包含在所述膜原料气体中，将所述硅主体薄膜作为含有杂质硅薄膜，而激励粒子原料气体作为不含杂质气体的硅结晶化专用的激励粒子原料气体(例如由与构成膜原料气体相同的硅系列气体、氢气、惰性气体(氦气、氖气、氩气、氪气、氙气等)中的1种或者2种以上组成的气体)。这种情况下，在由膜原料气体的等离子体形成的硅薄膜中含有杂质，利用激励粒子的照射，使该膜的硅结晶化。
或者，也可以使前述杂质气体包含在前述激励粒子原料气体中，由膜原料气体形成的前述硅主体薄膜作为硅薄膜。这种情况下，利用激励粒子的照射，在使该膜的硅结晶化的同时将杂质注入到该膜中。此外，这种情况，激励粒子原料气体也可以是杂质气体本身，也可以是杂质气体和其它气体的混合气体。作为所述其它的气体举例有由硅系列气体(特别是构成膜原料气体的硅系列气体)、氢气、惰性气体中的1种或者2种以上组成的气体。氢气和惰性气体能用作对杂质气体进行稀释的气体。
此外，在结晶性硅系列半导体薄膜的制造中，为了控制结晶性硅系列半导体薄膜的膜厚方向的所述杂质的分布状态(特别是杂质的分布部位和浓度)，也可以如下所述。即(1)在膜原料气体中包含杂质气体的情况，在形成前述硅主体薄膜的规定的时间段，将该膜原料气体的杂质气体量控制成规定的量。
(2)在激励粒子原料气体中包含杂质气体的情况下，特别是在激励粒子原料气体是杂质气体和其它气体的混合气体的情况，在形成前述硅主体薄膜的规定的时间段，将前述激励粒子原料气体的杂质气体量控制成规定的量。
(3)在激励粒子原料气体是杂质气体的情况下，或者，是杂质气体和其它气体的混合气体的情况，在形成前述硅主体薄膜的规定的时间段，向前述基板照射由该激励粒子原料气体生成的激励粒子。该激励粒子的照射例如可以是与硅主体薄膜的形成同时进行，也可以是交替进行。
构成前述膜原料气体的硅系列气体不限于此，可以是例如甲硅烷(SiH4)气体、乙硅烷(Si2H6)气体等氢化硅气体、四氟化硅(SiF4)气体等的氟化硅气体、四氯化硅(SiCL4)气体等的氯化硅气体。
作为膜原料气体可以单独用这种硅系列气体，也可以混合硅系列气体以外的例如氢气那样的稀释气体，用稀释后的硅系列气体。此外，也能如前述那样混合杂质气体。作为杂质气体的代表例子，举例有用于得到p型硅半导体的p型杂质气体和用于得到n型硅半导体的n型杂质气体。
作为p型杂质气体举例有乙硼烷等的硼系列气体，作为n型杂质气体举例有磷化氢等的磷系列气体。
在结晶性硅系列半导体薄膜的形成中照射的前述激励粒子的动能在10eV以上20keV以下为佳，最好是在100eV以上10keV以下。如果比10eV小，则难于得到充分的激励粒子照射量，此外，即使能进行激励粒子的照射，也难于促进用于硅结晶生长的反应。如果比20keV大，则由于激励粒子的照射，容易发生膜内部缺陷，损害最终的器件性能。
此外，在结晶性硅系列半导体薄膜的形成中照射的前述激励粒子的照射量(换言之，照射个数)，是作为用于硅结晶化的适当的量，以堆积在前述基板上的硅原子量(硅原子数)的0.1％到50％的范围内为佳，最好是从5％到30％的范围。如果比0.1％小，则结晶生长中必要的反应能量减少，难于促进结晶生长。如果比50％大，则助长缺陷生长，阻碍结晶生长。
如前所述，在本发明方法中，还可以在基板上在规定的气压下连续地层叠形成氧化物薄膜或金属薄膜以及结晶性硅系列半导体薄膜，能提供同时具有氧化物薄膜或金属薄膜的形成有结晶性硅系列半导体薄膜的基板，作为例子，可举出下面的结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法。
(1)在所述硅主体的薄膜形成前，在所述基板上形成氧化物薄膜，用如前述任一项方法，在所述氧化物薄膜上形成结晶性硅系列半导体薄膜，所述氧化物薄膜和结晶性硅系列半导体薄膜分别在规定的气压下连续形成，这是一种结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法。
(2)在所述硅主体的薄膜形成前，在所述基板上形成金属薄膜，用如前述任一项方法，在所述金属薄膜上形成结晶性硅系列半导体薄膜，所述金属薄膜和结晶性硅系列半导体薄膜分别在规定的气压下连续形成，这是另一种结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法。
(3)用如前述任一项方法，在基板上形成所述结晶性硅系列半导体薄膜后，在所述半导体薄膜上形成氧化物薄膜或者金属薄膜，所述半导体薄膜、氧化物薄膜或者金属薄膜分别在规定的气压下连续形成，这是又一种结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法。
能利用有关的氧化物薄膜作为例如栅极用绝缘膜，其种类不限，可举例有氧化硅(SiO2)。此外，能利用金属薄膜作为栅极的电极，作为材料可举例有铝、铬、镍等。在将它们与结晶性硅系列半导体薄膜构成层叠结构的情况，为了形成优质的结晶性硅系列半导体薄膜，或者为了在用作器件时尽量减小漏电流等，必须在结晶性硅系列半导体薄膜和这些氧化物薄膜或者金属薄膜的界面上尽量不包含来自外部的杂质，从这种观点出发，最好氧化物薄膜或金属薄膜以及结晶性硅系列半导体薄膜不要暴露在大气中，并分别在规定的气压下连续形成。
在前述任何一种结晶性硅系列半导体薄膜的形成中，为了防止前述杂质扩散或者分离到成膜中规定的位置以外，进一步说，为了防止包含在结晶性硅系列半导体薄膜中的杂质，或者在膜厚方向的规定的位置上用规定的浓度形成的杂质扩散层的杂质，扩散或者分离到成膜中规定的位置以外，基板的温度以低温为佳，例如最好维持在550℃以下。
下面，参照附图对实施本发明的实施例进行说明。
图1是表示用于实施本发明方法的膜形成装置之1例的概略结构图。
图1所示的膜形成装置10包括真空容器1、配置在其中的基板支架2、设置在基板支架2的下侧的基板加热用加热器3、配置在支架上方以便面对基板支架2的周围部分的筒状放电电极4、配置在筒状电极4的上方并通过该电极的中空部分面对基板支架2的激励粒子发生源(这里是离子源)5。
将排气装置6与真空容器1连接，同时连接包含1个或者2个以上的质量流量控制器、阀、气体源的膜原料气体供给装置G1。此外，通过匹配盒41将高频电源PW与到放电电极4连接。
将基板支架2接地。
在图示的例中，离子源5是与真空容器1连接并设置在真空容器1外，但也可以设置在真空容器1内。
这里，离子源5是桶型离子源，将包含1个或者2个以上的质量流量控制器、阀、气体源的膜原料气体供给装置G2与该激励粒子生成室(这里是离子生成室)51连接。此外，在激励粒子生成室51的离子引出口中设置引出电极系统52，并在其上连接用于离子i引出的未图示的电源等。此外，在激励粒子生成室51中在其内侧上设置未图示的与电源连接的热电子发射用灯丝F，同时沿着外面设置形成尖端磁场的一组磁铁Mg。
在基板S上(不限于此，例如可以是玻璃制的基板S)形成结晶性硅系列半导体薄膜时，将该基板S设置在支架2上，使排气装置6运转，将真空容器1内减压到规定的压力为止，此外，用加热器3将基板S加热到基板表面为550℃以下的规定温度为止。
然后，由气体供给装置G1将构成膜原料气体的硅系列气体和在硅半导体形成中必需的杂质气体引入到真空容器1内。
杂质气体在形成p型硅半导体时采用p型杂质气体(例如乙硼烷等的硼系列气体)，而在形成n型硅半导体时采用n型杂质气体(例如磷化氢等的磷系列气体)。
硅系列气体和杂质气体的混合比例用前述质量流量控制器进行控制。对与硅系列气体混合的杂质气体的混合比例预先进行调整，以便根据其后制造的器件的种类得到适当的杂质浓度，但杂质气体分子的个数，最多为5×1015个/cm2左右。
这些膜原料气体是在真空容器1内混合，但也可以在引入到真空容器1内之前用其它方法引入到混合室内，并在其中混合后引入到真空容器1内。
此外，将真空容器1内维持在成膜压力下，由电源PW将高频电压施加在放电电极4上，由此，在基板S附近形成该原料气体的等离子体P，将含有杂质的硅薄膜堆积在基板S上，此外，在含有该杂质的硅薄膜形成的同时或者与堆积该薄膜交替向基板照射被激励的高能量粒子。
这里，用在前述离子源5中生成的离子i作为这种能量粒子，并将其向基板S照射。
离子源5的离子生成，是伴随着真空容器1的减压，由气体供给装置G2将激励粒子原料气体(例如由与引入到真空容器1内的硅系列气体相同的硅系列气体、氢气、惰性气体中的至少1种或者2种以上组成的气体)引人到减压到规定压力的激励粒子生成室51中，同时从灯丝F发射热电子，封闭在一组磁铁Mg的磁场中，在这样的状态下生成。在引出电极系统52的作用下引出生成的离子i，并照射到基板S上。
于是，能用较低的温度在基板S上形成优质的结晶性硅系列半导体薄膜。
此外，向基板S照射离子i时的到达该基板上的激励粒子(这里是离子)的动能为最低10eV、最高20keV左右，最好是用100eV到10keV的动能进行照射。利用在基板S上的迁移效应，到达基板S上的激励粒子与前述含有杂质的硅薄膜的硅原子碰撞，形成高激励状态，形成含有该杂质的优质的结晶性硅系列半导体薄膜。
因制造结晶性硅系列半导体薄膜时的基板S的温度维持在550℃以下，所以，能防止杂质扩散层的杂质扩散或者分离到成膜中规定的位置以外。
在前述说明了的例中，用放电电极通过高频放电，进行膜原料气体的等离子体化，但膜原料气体的等离子体化不限于此，也能采用微波放电、ECR放电等。此外，放电电极的形状也不限于前述的筒状电极，只要不妨碍激励粒子的照射，也能采用环状电极等其它的电极。
此外，在以上说明的例中，是使用桶型离子源作为离子源，但也能用考夫曼型离子源等其它类型的离子源。此外，也能利用直流放电、交流放电、微波放电、ECR放电，作为激励粒子的发生源，进行激励粒子原料气体的高激励化。
采用具有桶型离子源和考夫曼型离子源等有磁场型激励单元的激励粒子发生源时，激励粒子原料气体可通过将放电功率加入到有磁场型激励单元中进行电离，然后用引出电极系统进行电加速。此外，照射量(换言之，个数)是指使结晶化发生所要照射的适当的量，但如前所述，用堆积在基板S上的硅原子量(硅原子数)的0.1％到最高50％左右进行照射，最好是以5％到30％的照射量进行照射。
在前述实施例中，是使p型或者n型的杂质气体包含在膜原料气体中，但膜原料气体也可作为硅系列气体或者在该气体中混合氢气等的稀释气体而得到的气体，可以是在激励粒子原料气体中包含杂质气体。这种情况下，也可以仅用杂质气体构成激励粒子原料气体。
总之，也可以用包含p型或者n型杂质气体的激励粒子原料气体形成激励粒子，将其照射到由膜原料气体的等离子体堆积在基板上形成的硅膜上，形成结晶性硅系列半导体薄膜。将该杂质激励粒子到达基板S上时的动能控制成10eV到最高20keV，将其照射量控制成分别得到p型和n型硅半导体的适当的杂质量。在例如使用前述离子源进行照射的情况下，照射量能通过控制在高激励化该杂质气体时加入到有磁场型激励单元中的放电功率，或者通过控制照射电流来进行控制。
在前述说明了的结晶性硅系列半导体薄膜的制造中，在膜厚方向能用均匀的浓度形成具有良好结晶性的硅系列半导体薄膜。特别是，如前所述，以往用3道工序进行制造，但在前述说明的方法中，能用1台成膜装置制造结晶性硅系列半导体薄膜，能廉价制造结晶性硅系列半导体薄膜，并能节能，这带来极大的经济效益。
在前述说明了的结晶性硅系列半导体薄膜的制造中，是在薄膜的厚度方向上存在的杂质具有均匀的浓度，但如前所述，在膜厚的方向也能控制杂质的分布状态(特别是杂质的分布部位和浓度)。
也就是说，例如在将杂质气体混合到膜原料气体或激励粒子原料气体中时，在堆积在基板S上的硅薄膜达到规定的膜厚后，继续引入该杂质气体并使膜堆积，这样能在规定的膜厚方向部分形成包含p型或者n型杂质的层。利用这种方法，能例如在极浅层形成基于杂质的活性层。这时，通过将该杂质气体的引入量控制成规定的量，也能控制杂质浓度。因此也能形成以往技术难以形成的超高浓度极浅扩散层。
此外，在例如堆积在基板S上的硅薄膜达到规定的膜厚后，也能通过照射由杂质气体生成的激励粒子来实现。也就是说，为了在例如以硅系列原料气体的等离子体为基础在基板S上堆积硅薄膜时促进结晶化，以例如硅系列原料气体、氢气、惰性气体中1种或者至少2种组成的混合气体作为激励粒子用原料气体进行高激励化，并照射到基板上。然后，在硅薄膜达到规定的厚度后，将杂质气体混合到该激励粒子用原料气体中，使它们激励化同时进行照射，并继续进行膜的堆积。通过将该杂质气体的混合比控制成规定的比，就能与前述相同，在膜厚方向的规定的位置上形成规定的杂质浓度的杂质扩散层。
在前述说明了的结晶性硅系列半导体薄膜的制造中，是在基板S上直接形成结晶性硅半导体薄膜，但也能根据要求的器件结构，在基板S上用规定的气体压力连续地积层形成例如能用作栅极用绝缘膜的氧化物薄膜(例如氧化硅膜、SiO2膜)和能用作栅极电极的金属薄膜(例如铝、铬、镍膜等)和结晶性硅系列半导体薄膜，也能提供同时具有氧化物薄膜或金属薄膜的形成有结晶性硅系列半导体薄膜基板。
这种情况下，如图2所示，可采用成膜装置A该成膜装置A是通过能开闭的栅阀GV，与图1所示的结晶性硅系列半导体薄膜的形成装置10连接设置用于形成氧化物薄膜或金属薄膜的成膜装置7，打开这种栅阀GV，在两装置间能用未图示的基板运送装置使基板不暴露在大气中而在装置10与7之间进行交换。利用这种装置，能在氧化物薄膜或金属薄膜和积层在其上的结晶性硅系列半导体薄膜的界面部分上，尽量在不包含来自外部的杂质的状态下得到优质的结晶性硅系列半导体薄膜。
在基板S上或者在基板S上形成的结晶性硅系列半导体薄膜上形成氧化物薄膜时，以成膜装置7作为氧化物膜形成装置，这种情况下，作为氧化物膜形成手段不限于此，能采用例如减压CVD装置，等离子体CVD装置等的气相合成装置。此外，在基板S上或者在基板S上形成的结晶性硅系列半导体薄膜上形成金属薄膜时，以成膜装置7作为金属膜形成装置，这种情况下，作为金属膜形成手段不限于此，除例如CVD装置等的气相合成装置外，能采用例如利用溅射法、电子束蒸镀等的固相合成法的装置。
如前所述，采用本发明，则与以往的采用3道工序的方法相比，能提供廉价而且节能的制造结晶性硅系列半导体薄膜的方法。
此外，采用本发明，则能提供在低温下制造结晶性好的优质的结晶性硅系列半导体薄膜的方法。特别在本发明中，因作为得到结晶性硅系列半导体薄膜的方法，不用以往那样的激光退火法和高温退火等热处理工序，而用在基板上直接形成半导体膜的方法，所以能容易使硅的结晶粒径均匀，相应能提供具有稳定特性的器件，而且，也能采用耐热性差的基板，拓展基板材料的选择余地。
采用本发明，则能提供将在形成硅半导体中必需的杂质在膜厚方向的分布状态控制成所希望的状态、并能制造结晶性硅系列半导体薄膜的方法。因此，能得到适合今后LSI高集成化的超微细结构的晶体管结构，将带来工业上、技术上的巨大进步。
此外，采用本发明，则能提供在基板上将结晶性硅系列半导体薄膜与氧化物薄膜及(或)金属薄膜层叠以抑制在膜界面上来自外部的杂质的存在、从而得到结晶性硅系列半导体薄膜的结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法。因此，能生长出优质的硅结晶，并改善由形成有这种薄膜的基板得到的器件的特性。此外，因能得到将氧化物薄膜或金属薄膜和结晶性硅系列半导体薄膜层叠而成的半导体薄膜基板，所以能例如在玻璃基板上制作相应的层叠结构膜，具有能一次制造内装驱动器LSI、微处理器和存储器的系统在线板(system·on·panel)等的优点。
权利要求
1.一种结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法，是在基板上形成结晶性硅系列半导体薄膜，其特征在于，包括在基板附近至少形成包含硅系列气体的膜原料气体的等离子体、并在所述基板上形成硅主体的薄膜的工序；向所述基板照射由激励粒子原料气体生成的激励粒子、使所述硅主体的薄膜的硅结晶化的工序，使所述膜原料气体和激励粒子原料气体的至少一种气体包含用于形成硅半导体的杂质气体，通过这样在所述基板上形成结晶性硅系列半导体薄膜。
2.如权利要求1所述的结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法，其特征在于，在使所述杂质气体包含在所述膜原料气体中形成所述硅主体的薄膜的工序中，形成含有杂质的硅薄膜作为所述硅主体的薄膜。
3.如权利要求1所述的结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法，其特征在于，在使所述杂质气体包含在所述激励粒子原料气体中形成所述硅主体的薄膜的工序中，形成硅薄膜作为所述硅主体的薄膜。
4.如权利要求3所述的结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法，其特征在于，所述激励粒子原料气体作为所述杂质气体。
5.如权利要求2所述的结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法，其特征在于，为了控制结晶性硅系列半导体薄膜膜厚方向的所述杂质的分布状态，在形成所述硅主体的薄膜的规定时间段，将所述膜原料气体中的杂质气体量控制成规定的量。
6.如权利要求3所述的结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法，其特征在于，为了控制结晶性硅系列半导体薄膜在膜厚方向的所述杂质的分布状态，在形成所述硅主体的薄膜的规定时间段，将所述激励粒子原料气体中的杂质气体量控制成规定的量。
7.如权利要求3所述的结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法，其特征在于，为了控制结晶性硅系列半导体薄膜在膜厚方向的所述杂质的分布状态，在形成所述硅主体的薄膜的规定时间段，向所述基板照射由所述激励粒子原料气体生成的激励粒子。
8.如权利要求1至7任一项所述的结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法，其特征在于，所述杂质气体是用于得到p型硅半导体或者n型硅半导体的气体。
9.如权利要求1至7任一项所述的结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法，其特征在于，使在结晶性硅系列半导体薄膜的形成中照射的所述激励粒子的动能在10eV以上20keV以下。
10.如权利要求1至7任一项所述的结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法，其特征在于，使在结晶性硅系列半导体薄膜的形成中照射的所述激励粒子的照射量在堆积在所述基板上的硅原子量的0.1％到50％的范围内。
11.如权利要求1至7任一项所述的结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法，其特征在于，在结晶性硅系列半导体薄膜的形成中，将所述基板的温度维持在550℃以下。
12.一种结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法，其特征在于，在所述硅主体的薄膜形成前，在所述基板上形成氧化物薄膜，再用如权利要求1至7任一项所述的方法，在所述氧化物薄膜上形成结晶性硅系列半导体薄膜，所述氧化物薄膜和结晶性硅系列半导体薄膜分别在规定的气压下连续形成。
13.一种结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法，其特征在于，在所述硅主体的薄膜形成前，在所述基板上形成金属薄膜，再用如权利要求1至7任一项所述的方法，在所述金属薄膜上形成结晶性硅系列半导体薄膜，所述金属薄膜和结晶性硅系列半导体薄膜分别在规定的气压下连续形成。
14.一种结晶性硅系列半导体薄膜的制造方法，其特征在于，用如权利要求1至7任一项所述的方法，在基板上形成所述结晶性硅系列半导体薄膜后，在所述半导体薄膜上形成氧化物薄膜或者金属薄膜，所述半导体薄膜、氧化物薄膜或者金属薄膜分别在规定的气压下连续形成。
全文摘要
本发明揭示一种结晶性硅系列半导体薄膜的制备方法,是在基板(S)上形成结晶性硅系列半导体薄膜,该方法包括在基板(S)附近至少形成包含硅系列气体的膜原料气体的等离子体(P)、并在基板(S)上形成硅主体的薄膜的工序;向基板(S)照射由激励粒子原料气体生成的激励粒子、使硅主体的薄膜的硅结晶化的工序,使膜原料气体和激励粒子原料气体的至少一种气体包含用于形成硅半导体的杂质气体,通过这样在基板(S)上形成结晶性硅系列半导体薄膜。
文档编号H01L21/205GK1261203SQ99126970
公开日2000年7月26日 申请日期1999年12月22日 优先权日1998年12月22日
发明者土本修平, 田仲広久, 绪方洁, 桐村浩哉 申请人:夏普株式会社, 日新电机株式会社