ナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法及びナノ結晶シリコン薄膜、並びに該薄膜を成膜する成膜装置
【課題】 ナノ結晶シリコン薄膜において、成膜初期におけるインキュベーション層の生成を抑制し、成膜初期から結晶性の良い膜を得ることができる成膜方法と、該成膜方法により得られるナノ結晶シリコン薄膜、並びに該薄膜を成膜する成膜装置を提供すること。
【解決手段】 基板上にナノ結晶シリコン薄膜を形成する成膜方法であって、該薄膜は少なくとも水素ガス及びシラン系ガスを原料としてプラズマ化学気相成長法により成膜され、成膜室内が減圧されるとともに前記基板にパルスバイアスが印加されることを特徴とするナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法とする。
【解決手段】 基板上にナノ結晶シリコン薄膜を形成する成膜方法であって、該薄膜は少なくとも水素ガス及びシラン系ガスを原料としてプラズマ化学気相成長法により成膜され、成膜室内が減圧されるとともに前記基板にパルスバイアスが印加されることを特徴とするナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高結晶性ナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法と、該成膜方法により得られるナノ結晶シリコン薄膜、並びに該薄膜を成膜する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、大面積液晶ディスプレイのスイッチング素子として、非晶質シリコンを利用した薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと示す）が用いられている。また、中小型の液晶ディスプレイのスイッチング素子としては、多結晶シリコンを利用したＴＦＴが用いられている。
非晶質シリコンを利用したＴＦＴは大面積化が可能であるが、電子移動度が０．５ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ未満と小さい。
これに対して、多結晶シリコンを利用したＴＦＴは電子移動度が１００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃと高いが、大面積化が容易ではない。
【０００３】
非晶質シリコン、多結晶シリコン夫々が上記した課題を有するため、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）やスーパーハイビジョン液晶等の次世代大画面ディスプレイの駆動素子に適用することは困難である。
【０００４】
上記した大面積化と電子移動度との両立における課題を解決するために、ナノ結晶（微結晶）シリコンについて多く検討がなされている。
しかしながら、ＴＦＴに用いられる薄膜の膜厚は５０ｎｍ以下と非常に薄いため、特に成膜初期において結晶性の良い膜を得ることが困難であった。
即ち、図７に示すように、成膜初期においてナノ結晶と非晶質の混在するインキュベーション層（Ａ）が形成され、その後に結晶層（Ｂ）が形成される。
【０００５】
非晶質シリコンを用いたＴＦＴにおいては、半導体層の下方にゲート電極が形成されるボトムゲート構造が一般的である。
このボトムゲート構造を、ナノ結晶シリコンを用いたＴＦＴに適用しようとすると、成膜初期に生成する層、即ち上記したインキュベーション層（Ａ）がＴＦＴのチャネルとして機能し、成膜初期層の結晶性が電子移動度の制限要因となる。
【０００６】
ナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法として、高密度プラズマを用いた化学気相成長法（ＰＣＶＤ）が挙げられ、表面波励起プラズマを利用した成膜方法が特許文献１に開示されている。
特許文献１に開示される技術では、高結晶性のナノ結晶シリコンからなる大面積の薄膜を得ることができ、太陽電池の活性層に使用される薄膜とすることができる。
しかしながら、太陽電池の活性層の膜厚は、ＴＦＴの膜厚の４０〜５０倍であるため、この成膜方法をＴＦＴに用いられる薄膜（膜厚が５０ｎｍ以下）の形成に適用することは困難であった。
【０００７】
ナノ結晶シリコン薄膜における成膜初期の結晶性改善を目的として、成膜前にゲート絶縁膜（基板）表面に水素プラズマ処理を施す技術が非特許文献１に開示されている。
非特許文献１の開示技術は、ゲート絶縁膜（基板）表面を水素終端処理するとともに、成膜室内壁のシリコンを水素によってエッチングしてゲート絶縁膜（基板）表面に化学輸送して結晶核形成させた後に、高い結晶性のシリコン結晶を成長させるものである。
しかしながら、成膜室内壁に形成されたシリコン薄膜の体積の影響を受けるため、確実に高結晶性のナノ結晶シリコン薄膜を得ることは困難であった。
【０００８】
また、非特許文献２にはナノ結晶シリコン薄膜の成膜時に、基板にバイアスを印加してインキュベーション層を低減させる技術が開示されている。具体的には、成膜方法としてマイクロ波化学気相成長法を用い、成膜時に基板に負の直流バイアスを連続的に印加するものである。
しかし、基板に負の直流バイアスが印加される場合、プラズマ中の正イオンが連続的に成膜面に照射されるため、形成された膜が損傷を受け、加えて基板表面がチャージアップする虞があった。
【０００９】
更に、ダイヤモンドライクカーボン薄膜の成膜において、成膜時に基板にパルスバイアスを印加することが非特許文献３に開示されている。
この技術を採用すると、ダイヤモンドライクカーボン薄膜の基板への密着性や薄膜の機械的強度を向上させることが可能である。
しかしながら、非特許文献３の開示技術はナノ結晶シリコン薄膜への適用やナノ結晶シリコンの結晶性についての言及は一切なされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−３８３１７号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】H. Kirimura et. al. Japanese Journal of Applied Physics Vol. 43, No. 12, 2004, pp. 7929-7933
【非特許文献２】H. Jia et. al. Journal of Physics D: Applied Physics 39 (2006) 3844-3848
【非特許文献３】K. Wazumi et. al. Diamond and Related Materials 12 (2003) 1018-1023
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、ナノ結晶シリコン薄膜において、成膜初期におけるインキュベーション層の生成を抑制し、成膜初期から結晶性の良い膜を得ることができる成膜方法と、該成膜方法により得られるナノ結晶シリコン薄膜、並びに該薄膜を成膜する成膜装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、基板上にナノ結晶シリコン薄膜を形成する成膜方法であって、該薄膜は少なくとも水素ガス及びシラン系ガスを原料としてプラズマ化学気相成長法により成膜され、成膜室内が減圧されるとともに前記基板にパルスバイアスが印加されることを特徴とするナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法に関する。
【００１４】
請求項２に係る発明は、前記プラズマ化学気相成長法に用いられるプラズマ源が、誘導結合型プラズマ源、高周波励起平行平板プラズマ源、マイクロ波励起プラズマ源のいずれかであることを特徴とする請求項１記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法に関する。
【００１５】
請求項３に係る発明は、前記パルスバイアスが両極性パルスバイアスであることを特徴とする請求項１又は２記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法に関する。
【００１６】
請求項４に係る発明は、前記パルスバイアスの周波数が１００ｋＨｚ以下であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法に関する。
【００１７】
請求項５に係る発明は、前記パルスバイアスの正負夫々の極性の印加時間が１０μ秒以下であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法に関する。
【００１８】
請求項６に係る発明は、前記成膜時の圧力が１００ｍＴｏｒｒ以下であることを特徴とする請求項1乃至５いずれかに記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法に関する。
【００１９】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至６いずれかに記載の成膜方法により成膜されることを特徴とするナノ結晶シリコン薄膜に関する。
【００２０】
請求項８に係る発明は、基板上にプラズマ化学気相成長法によりナノ結晶シリコン薄膜を形成する成膜装置であって、前記基板が内部に配設される成膜室と、該成膜室に少なくとも水素ガス及びシラン系ガスからなる原料ガスを導入する気体導入路と、成膜時に前記基板にパルスバイアスを印加するパルス電源と、成膜時に前記成膜室内を減圧する圧力調整手段とを備えていることを特徴とするナノ結晶シリコン薄膜の成膜装置に関する。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に係る発明によれば、少なくとも水素ガス及びシラン系ガスを原料としてプラズマ化学気相成長法により基板上にナノ結晶シリコン薄膜が成膜され、前記基板にパルスバイアスが印加されることで、効率的に基板上に結晶核が形成される。加えて、成膜時のチャージアップを緩和することができ、且つイオンによる成膜面の損傷を低減することができるため、膜厚が非常に薄い場合であっても、ナノ結晶シリコンと非晶質シリコンの混在するインキュベーション層の生成が抑制され、成膜初期においても結晶性の高い薄膜を得ることができる。従って、電子移動度に優れる薄膜とすることが可能となる。
【００２２】
請求項２に係る発明によれば、プラズマ化学気相成長法に用いられるプラズマ源が、誘導結合型プラズマ源、高周波励起平行平板プラズマ源、マイクロ波励起プラズマ源のいずれかであるため、効率的にナノ結晶シリコン薄膜を成膜することができる。
【００２３】
請求項３に係る発明によれば、成膜時に印加されるパルスバイアスが両極性パルスバイアスであるため、成膜時において成膜面のチャージアップを防ぐことができ、加えて成膜初期における結晶性の改善を図ることができる。
【００２４】
請求項４に係る発明によれば、パルスバイアスの周波数が１００ｋＨｚ以下であるため、イオンによる成膜面の損傷を低減することができ、高結晶性のナノ結晶シリコン薄膜とすることが可能となる。
【００２５】
請求項５に係る発明によれば、パルスバイアスの正負夫々の極性の印加時間が１０μ秒以下であるため、成膜面における結晶核の生成を促進することができるとともに、イオン照射による成膜面の欠陥生成を最小限とすることができる。
【００２６】
請求項６に係る発明によれば、成膜時の圧力が１００ｍＴｏｒｒ以下であるため、成膜面へのイオン照射を効率的に制御することが可能となり、高結晶性のナノ結晶シリコン薄膜を得ることができる。
【００２７】
請求項７に係る発明によれば、結晶性が高く、電子移動度に優れたナノ結晶シリコン薄膜とすることができる。
【００２８】
請求項８に係る発明によれば、高結晶性、高電子移動度のナノ結晶シリコン薄膜を効率的に成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る成膜方法に用いられる成膜装置の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係るナノ結晶シリコン薄膜と従来の成膜方法により得られたナノ結晶シリコン薄膜のラマンスペクトルであって（実施例１、比較例１）、（１）実施例１及び比較例１のスペクトル、（２）従来技術による薄膜のスペクトルである。
【図３】本発明に係るナノ結晶シリコン薄膜におけるラマンスペクトルであって、結晶性のプラズマ発生電力依存性を示すスペクトルである（実施例２）。
【図４】比較例におけるラマンスペクトルであって、結晶性のプラズマ発生電力依存性を示すスペクトルである（比較例２）。
【図５】本発明に係るナノ結晶シリコン薄膜におけるラマンスペクトルであって、誘電体と基板間距離の依存性を示すスペクトルである（実施例３）。
【図６】比較例におけるラマンスペクトルであって、誘電体と基板間距離の依存性を示すスペクトルである（比較例３）。
【図７】従来の成膜方法によりゲート絶縁膜上に形成されたナノ結晶シリコン薄膜の部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明に係るナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法及びナノ結晶シリコン薄膜、並びに該薄膜を成膜する成膜装置について詳述する。
本発明に係る成膜方法においては、プラズマ化学気相成長法が用いられる。そのプラズマ源は高励起プラズマ源であることが望ましく、具体的には例えば誘導結合型プラズマ源、高周波励起平行平板プラズマ源、マイクロ波励起プラズマ源が挙げられ、いずれも好適に用いられる。
【００３１】
図１は、本発明に係る成膜方法に用いられる成膜装置の概略構成図である。
成膜装置（１）は、成膜室（２）を備えており、成膜室（２）内には薄膜が形成される基板（３）と、この基板を保持する基板支持台（４）が配設されており、基板支持台（４）には基板加熱用ヒーターが内蔵されている（図示せず）。更に基板（３）に対向して誘電体（５）が設置される。誘電体（５）には高周波印加電極（６）が当接している。基板支持台（４）には、パルス電源（７）が連結されており、誘電体（５）に当接する高周波印加電極（６）にはマッチングボックス（図示せず）を介して高周波電源（８）が連結されている。
また、原料ガスを成膜室（２）内に導入するための気体導入路（９）が連結されており、この気体導入路（９）には原料ガスの流量を計測する流量計（１０）が備えられている。
尚、成膜時に成膜室（２）内を減圧するための真空排気系が備えられており、圧力調整バルブ（１１）を介して、ターボ分子ポンプ（１２）とドライポンプ（１３）とが設置されている。
ターボ分子ポンプ（１２）及びドライポンプ（１３）は、圧力調整バルブ（１１）を介して成膜室（２）と連結されており、圧力調整バルブ（１１）は成膜時に成膜室（２）内を減圧し、所定の圧力に調整して保持する圧力調整手段として機能することができる。
【００３２】
成膜の際、気体導入路（９）を通して成膜室（２）内に原料ガスが導入されると同時に、圧力調整バルブ（１１）により成膜室（２）内は所定の圧力に制御される。
成膜室（２）内の圧力調整後、高周波電源（８）により高周波印加電極（６）に電力が印加され、高励起プラズマが成膜室（２）内に発生する。
基板（３）は、基板支持台（４）に内蔵された基板加熱用ヒーターによって加熱される。これと同時に、基板（３）には基板支持台（４）を介してパルス電源（７）によりパルスバイアスが印加されて、ナノ結晶シリコン薄膜が形成される。
尚、成膜室（２）内に導入される原料ガスの流量は適宜調節される。
【００３３】
上記した高励起プラズマによって、原料ガスであるシラン系ガスと水素が分解し、中性のラジカルと正負夫々のイオンがプラズマ中に生成される。
【００３４】
基板（３）上への膜形成の際に印加されるパルスバイアスは、両極性パルスバイアスであることが好ましい。両極性パルスバイアスを基板（３）に印加することで、ナノ結晶シリコン薄膜の成膜初期において結晶性が向上することとなる。
【００３５】
正極性のバイアスを印加すると基板（３）の電位は正に変化し、負極性のバイアスを印加すると基板（３）の電位は負に変化する。
基板（３）に正極性バイアスが印加されている状態では、基板（３）の電位がプラズマ電位以上になると、プラズマ中の電子が基板（３）に流入する。そのため、基板（３）の電位の上昇が抑制され、チャージアップを防ぐことができる。
一方、基板（３）に負極性バイアスが印加されている状態では、上記したように基板（３）の電位は負であるため、プラズマ中に存在する正のイオンが成膜面に入射することとなる。
【００３６】
パルスバイアスを基板（３）に印加することで、成膜面に間欠的にイオンが入射される。そのため、結晶成長、特に成膜初期における結晶性が向上するとともに、成膜面へのイオン照射における欠陥生成を抑制することが可能となる。
従って、成膜初期におけるインキュベーション層（結晶、非晶質の混在する層）の生成を抑制することとなり、膜厚が非常に薄い場合（例えば５０ｎｍ以下）であっても高結晶性の薄膜とすることができる。
【００３７】
本発明において成膜時に印加される両極性パルスバイアスの周波数は１００〜０．１ｋＨｚとすることが好ましく、パルス幅は１〜１０μ秒とすることが好ましい。
低周波のパルスバイアスを１０μ秒以下の印加時間とし、且つ繰り返し周波数を１００〜０．１ｋＨｚとすることで、成膜面における結晶核の生成を促進しつつ、イオン照射による成膜面の欠陥生成を最小限とすることができる。
【００３８】
ナノ結晶シリコンの原料ガスとしては、水素ガス（Ｈ２）とシラン系ガスが用いられる。
シラン系ガスとしてはモノシランや、ジシラン、トリシラン等のポリシランが挙げられるが、いずれも好適に使用される。
【００３９】
薄膜を形成するナノ結晶シリコンは、結晶子サイズが数十ｎｍ以下の結晶である。このナノ結晶シリコンの結晶性は、上述したパルスバイアスの条件に加えて、成膜室（２）内の圧力、原料ガスの導入量、高周波電源（８）により印加される高周波電力等により調整される。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明に係る成膜方法に関する実施例及び比較例を示すことにより、本発明の効果をより明確なものとする。
但し、本発明は下記実施例には限定されない。
【００４１】
＜ナノ結晶シリコン薄膜の成膜＞
誘導結合型プラズマ化学気相成長法（以下、ＩＣＰ−ＣＶＤ）によりナノ結晶シリコン薄膜を成膜した。原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ４）及び水素（Ｈ２）を用い、流量比を１：１として夫々の流量を２０ｓｃｃｍとした。
成膜室内の圧力を４０ｍＴｏｒｒ、基板温度を２５０℃とした。
【００４２】
（実施例１）
上記した成膜方法において、成膜時に基板に両極性パルスバイアス（周波数１ｋＨｚ、正負夫々のパルス印加時間５μ秒）を印加して成膜し、膜厚５０ｎｍのナノ結晶シリコン薄膜を得た。
【００４３】
（実施例２）
上記した成膜方法において、ＩＣＰ電力が１．０ｋＷ、１．３ｋＷ、１．７５ｋＷの条件において夫々成膜し、膜厚５０ｎｍのナノ結晶シリコン薄膜を得た。尚、基板と誘電体間の距離は８０ｍｍとした。
【００４４】
（実施例３）
上記した成膜方法において、成膜時の基板と誘電体間の距離が５０ｍｍ、８０ｍｍ、１１０ｍｍの条件において夫々成膜し、膜厚５０ｎｍのナノ結晶シリコン薄膜を得た。尚、ＩＣＰ電力は１ｋＷとした。
【００４５】
（比較例１）
比較例１として、上記した成膜方法において、両極性パルスバイアスを印加しない以外は実施例１と同様に成膜し、膜厚５０ｎｍのナノ結晶シリコン薄膜を得た。
【００４６】
（比較例２）
比較例２として、上記した成膜方法において、両極性パルスバイアスを印加しない以外は実施例２と同様に成膜し、膜厚５０ｎｍのナノ結晶シリコン薄膜を得た。
【００４７】
（比較例３）
比較例３として、上記した成膜方法において、両極性パルスバイアスを印加しない以外は実施例３と同様に成膜し、膜厚５０ｎｍのナノ結晶シリコン薄膜を得た。
【００４８】
（参考例１）
参考例１として、上記した成膜方法において、比較例１と同様の成膜条件として膜厚８５ｎｍの薄膜を得た。
【００４９】
＜ラマン分光測定＞
得られたナノ結晶シリコン薄膜の結晶性を分析するために、ラマン分光測定を行った。
測定には、レーザーラマン分光光度計を用い、波長５３２ｎｍのレーザー光を用いた。露光時間は３０秒、積算回数を２０回とした。
【００５０】
実施例１及び比較例１の結果を図２（１）に示す。また、比較例１と両極性パルスバイアスを印加せずに成膜した膜厚８５ｎｍの薄膜におけるスペクトル（参考例１）を図２（２）に示す。
尚、図中（ａ）は実施例１、（ｂ）は比較例１、（ｃ）は参考例１のスペクトルである。
５２０ｃｍ−１付近に見られるピーク（ＴＯフォノンピーク）は結晶性のシリコンに由来するものである。一方、４８０ｃｍ−１付近に見られるブロードなピークは非晶質シリコンに由来するものである。
比較例１及び参考例１の結果から、膜厚の減少とともに非晶質シリコンの比率が増加していることがわかる。つまり、成膜初期に非晶質、ナノ結晶混在層が形成されている。
一方、実施例１のナノ結晶シリコン薄膜においては、膜厚が５０ｎｍにおいても非晶質シリコンの比率が比較例１に比して低いことが明らかである。
このことから、５０ｎｍという非常に薄い膜においても高結晶性の薄膜が得られることが確認された。
【００５１】
実施例２及び比較例２の結果を夫々図３、図４に示す。
尚、図３中（ａ）は１．０ｋＷ、（ｂ）は１．３ｋＷ、（ｃ）は１．７５ｋＷの実施例２におけるスペクトルであり、図４中（ｄ）は１．０ｋＷ、（ｅ）は１．３ｋＷ、（ｆ）は１．７５ｋＷの比較例２におけるスペクトルである。
図３からわかるように、実施例２においては、１．０ｋＷ、１．３ｋＷ、１．７５ｋＷとＩＣＰ電力が増加するに従って結晶性の良い薄膜が得られていることがわかる。
これに対して、比較例２では、１．３ｋＷ、１．７５ｋＷにおいては比較的結晶性の良い薄膜が得られているものの、実施例２で高結晶性の薄膜が得られた１．０ｋＷでは結晶性は低いことがわかる。
【００５２】
また、実施例３及び比較例３の結果を夫々図５、図６に示す。
尚、図５中（ａ）は５０ｍｍ、（ｂ）は８０ｍｍ、（ｃ）は１１０ｍｍの実施例３におけるスペクトルであり、図６中（ｄ）は５０ｍｍ、（ｅ）は８０ｍｍ、（ｆ）は１１０ｍｍの比較例３におけるスペクトルである。
図５では、いずれの薄膜においても５２０ｃｍ−１付近の結晶性シリコンに由来するピークが観測され、４８０ｃｍ−１付近の非晶質シリコンに由来するピークは略見られないことがわかる。
これに対して、比較例３では結晶性シリコンの生成は確認されるものの、実施例３に比してピークがブロードであり結晶性が低いことが確認された。
【００５３】
以上より、両極性パルスバイアスを印加した実施例１〜３では、成膜初期においてインキュベーション層の生成が抑制され、ＴＦＴに用いられる膜厚である５０ｎｍ以下の薄膜においても結晶性の高いナノ結晶シリコン薄膜を得ることができることが明らかとなった。
本発明に係る成膜方法によれば、結晶性の高い薄膜が得られる成膜条件の範囲を大幅に拡大することが可能であることが確認され、産業応用上極めて効果が大きいことが明らかとなった。
これに対して、両極性パルスバイアスを印加していない比較例１〜３では、結晶生成は見られるものの、結晶性の高い薄膜を得ることができる成膜条件が限定されていることが明らかとなった。
【００５４】
以上のことから、本発明に係るナノ結晶シリコン薄膜は、成膜初期におけるインキュベーション層の生成が抑制された結晶性に優れた薄膜であることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る成膜方法は、インキュベーション層の極めて少ない高結晶性のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法に好適に利用することができる。また本発明に係るナノ結晶シリコン薄膜は電子移動度に優れるため、大型の液晶や、有機エレクトロルミネッセンス、スーパーハイビジョン等の次世代ディスプレイの薄膜トランジスタとして好適に利用可能である。更に、本発明に係る成膜装置は、上記したナノ結晶シリコン薄膜を効率的に製造することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 成膜装置
２ 成膜室
３ 基板
４ 基板支持台
５ 誘電体
６ 高周波印加電極
７ パルス電源
８ 高周波電源
９ 気体導入路
１０ 流量計
１１ 圧力調整バルブ
１２ ターボ分子ポンプ
１３ ドライポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高結晶性ナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法と、該成膜方法により得られるナノ結晶シリコン薄膜、並びに該薄膜を成膜する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、大面積液晶ディスプレイのスイッチング素子として、非晶質シリコンを利用した薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと示す）が用いられている。また、中小型の液晶ディスプレイのスイッチング素子としては、多結晶シリコンを利用したＴＦＴが用いられている。
非晶質シリコンを利用したＴＦＴは大面積化が可能であるが、電子移動度が０．５ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ未満と小さい。
これに対して、多結晶シリコンを利用したＴＦＴは電子移動度が１００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃと高いが、大面積化が容易ではない。
【０００３】
非晶質シリコン、多結晶シリコン夫々が上記した課題を有するため、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）やスーパーハイビジョン液晶等の次世代大画面ディスプレイの駆動素子に適用することは困難である。
【０００４】
上記した大面積化と電子移動度との両立における課題を解決するために、ナノ結晶（微結晶）シリコンについて多く検討がなされている。
しかしながら、ＴＦＴに用いられる薄膜の膜厚は５０ｎｍ以下と非常に薄いため、特に成膜初期において結晶性の良い膜を得ることが困難であった。
即ち、図７に示すように、成膜初期においてナノ結晶と非晶質の混在するインキュベーション層（Ａ）が形成され、その後に結晶層（Ｂ）が形成される。
【０００５】
非晶質シリコンを用いたＴＦＴにおいては、半導体層の下方にゲート電極が形成されるボトムゲート構造が一般的である。
このボトムゲート構造を、ナノ結晶シリコンを用いたＴＦＴに適用しようとすると、成膜初期に生成する層、即ち上記したインキュベーション層（Ａ）がＴＦＴのチャネルとして機能し、成膜初期層の結晶性が電子移動度の制限要因となる。
【０００６】
ナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法として、高密度プラズマを用いた化学気相成長法（ＰＣＶＤ）が挙げられ、表面波励起プラズマを利用した成膜方法が特許文献１に開示されている。
特許文献１に開示される技術では、高結晶性のナノ結晶シリコンからなる大面積の薄膜を得ることができ、太陽電池の活性層に使用される薄膜とすることができる。
しかしながら、太陽電池の活性層の膜厚は、ＴＦＴの膜厚の４０〜５０倍であるため、この成膜方法をＴＦＴに用いられる薄膜（膜厚が５０ｎｍ以下）の形成に適用することは困難であった。
【０００７】
ナノ結晶シリコン薄膜における成膜初期の結晶性改善を目的として、成膜前にゲート絶縁膜（基板）表面に水素プラズマ処理を施す技術が非特許文献１に開示されている。
非特許文献１の開示技術は、ゲート絶縁膜（基板）表面を水素終端処理するとともに、成膜室内壁のシリコンを水素によってエッチングしてゲート絶縁膜（基板）表面に化学輸送して結晶核形成させた後に、高い結晶性のシリコン結晶を成長させるものである。
しかしながら、成膜室内壁に形成されたシリコン薄膜の体積の影響を受けるため、確実に高結晶性のナノ結晶シリコン薄膜を得ることは困難であった。
【０００８】
また、非特許文献２にはナノ結晶シリコン薄膜の成膜時に、基板にバイアスを印加してインキュベーション層を低減させる技術が開示されている。具体的には、成膜方法としてマイクロ波化学気相成長法を用い、成膜時に基板に負の直流バイアスを連続的に印加するものである。
しかし、基板に負の直流バイアスが印加される場合、プラズマ中の正イオンが連続的に成膜面に照射されるため、形成された膜が損傷を受け、加えて基板表面がチャージアップする虞があった。
【０００９】
更に、ダイヤモンドライクカーボン薄膜の成膜において、成膜時に基板にパルスバイアスを印加することが非特許文献３に開示されている。
この技術を採用すると、ダイヤモンドライクカーボン薄膜の基板への密着性や薄膜の機械的強度を向上させることが可能である。
しかしながら、非特許文献３の開示技術はナノ結晶シリコン薄膜への適用やナノ結晶シリコンの結晶性についての言及は一切なされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−３８３１７号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】H. Kirimura et. al. Japanese Journal of Applied Physics Vol. 43, No. 12, 2004, pp. 7929-7933
【非特許文献２】H. Jia et. al. Journal of Physics D: Applied Physics 39 (2006) 3844-3848
【非特許文献３】K. Wazumi et. al. Diamond and Related Materials 12 (2003) 1018-1023
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、ナノ結晶シリコン薄膜において、成膜初期におけるインキュベーション層の生成を抑制し、成膜初期から結晶性の良い膜を得ることができる成膜方法と、該成膜方法により得られるナノ結晶シリコン薄膜、並びに該薄膜を成膜する成膜装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、基板上にナノ結晶シリコン薄膜を形成する成膜方法であって、該薄膜は少なくとも水素ガス及びシラン系ガスを原料としてプラズマ化学気相成長法により成膜され、成膜室内が減圧されるとともに前記基板にパルスバイアスが印加されることを特徴とするナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法に関する。
【００１４】
請求項２に係る発明は、前記プラズマ化学気相成長法に用いられるプラズマ源が、誘導結合型プラズマ源、高周波励起平行平板プラズマ源、マイクロ波励起プラズマ源のいずれかであることを特徴とする請求項１記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法に関する。
【００１５】
請求項３に係る発明は、前記パルスバイアスが両極性パルスバイアスであることを特徴とする請求項１又は２記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法に関する。
【００１６】
請求項４に係る発明は、前記パルスバイアスの周波数が１００ｋＨｚ以下であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法に関する。
【００１７】
請求項５に係る発明は、前記パルスバイアスの正負夫々の極性の印加時間が１０μ秒以下であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法に関する。
【００１８】
請求項６に係る発明は、前記成膜時の圧力が１００ｍＴｏｒｒ以下であることを特徴とする請求項1乃至５いずれかに記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法に関する。
【００１９】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至６いずれかに記載の成膜方法により成膜されることを特徴とするナノ結晶シリコン薄膜に関する。
【００２０】
請求項８に係る発明は、基板上にプラズマ化学気相成長法によりナノ結晶シリコン薄膜を形成する成膜装置であって、前記基板が内部に配設される成膜室と、該成膜室に少なくとも水素ガス及びシラン系ガスからなる原料ガスを導入する気体導入路と、成膜時に前記基板にパルスバイアスを印加するパルス電源と、成膜時に前記成膜室内を減圧する圧力調整手段とを備えていることを特徴とするナノ結晶シリコン薄膜の成膜装置に関する。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に係る発明によれば、少なくとも水素ガス及びシラン系ガスを原料としてプラズマ化学気相成長法により基板上にナノ結晶シリコン薄膜が成膜され、前記基板にパルスバイアスが印加されることで、効率的に基板上に結晶核が形成される。加えて、成膜時のチャージアップを緩和することができ、且つイオンによる成膜面の損傷を低減することができるため、膜厚が非常に薄い場合であっても、ナノ結晶シリコンと非晶質シリコンの混在するインキュベーション層の生成が抑制され、成膜初期においても結晶性の高い薄膜を得ることができる。従って、電子移動度に優れる薄膜とすることが可能となる。
【００２２】
請求項２に係る発明によれば、プラズマ化学気相成長法に用いられるプラズマ源が、誘導結合型プラズマ源、高周波励起平行平板プラズマ源、マイクロ波励起プラズマ源のいずれかであるため、効率的にナノ結晶シリコン薄膜を成膜することができる。
【００２３】
請求項３に係る発明によれば、成膜時に印加されるパルスバイアスが両極性パルスバイアスであるため、成膜時において成膜面のチャージアップを防ぐことができ、加えて成膜初期における結晶性の改善を図ることができる。
【００２４】
請求項４に係る発明によれば、パルスバイアスの周波数が１００ｋＨｚ以下であるため、イオンによる成膜面の損傷を低減することができ、高結晶性のナノ結晶シリコン薄膜とすることが可能となる。
【００２５】
請求項５に係る発明によれば、パルスバイアスの正負夫々の極性の印加時間が１０μ秒以下であるため、成膜面における結晶核の生成を促進することができるとともに、イオン照射による成膜面の欠陥生成を最小限とすることができる。
【００２６】
請求項６に係る発明によれば、成膜時の圧力が１００ｍＴｏｒｒ以下であるため、成膜面へのイオン照射を効率的に制御することが可能となり、高結晶性のナノ結晶シリコン薄膜を得ることができる。
【００２７】
請求項７に係る発明によれば、結晶性が高く、電子移動度に優れたナノ結晶シリコン薄膜とすることができる。
【００２８】
請求項８に係る発明によれば、高結晶性、高電子移動度のナノ結晶シリコン薄膜を効率的に成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る成膜方法に用いられる成膜装置の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係るナノ結晶シリコン薄膜と従来の成膜方法により得られたナノ結晶シリコン薄膜のラマンスペクトルであって（実施例１、比較例１）、（１）実施例１及び比較例１のスペクトル、（２）従来技術による薄膜のスペクトルである。
【図３】本発明に係るナノ結晶シリコン薄膜におけるラマンスペクトルであって、結晶性のプラズマ発生電力依存性を示すスペクトルである（実施例２）。
【図４】比較例におけるラマンスペクトルであって、結晶性のプラズマ発生電力依存性を示すスペクトルである（比較例２）。
【図５】本発明に係るナノ結晶シリコン薄膜におけるラマンスペクトルであって、誘電体と基板間距離の依存性を示すスペクトルである（実施例３）。
【図６】比較例におけるラマンスペクトルであって、誘電体と基板間距離の依存性を示すスペクトルである（比較例３）。
【図７】従来の成膜方法によりゲート絶縁膜上に形成されたナノ結晶シリコン薄膜の部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明に係るナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法及びナノ結晶シリコン薄膜、並びに該薄膜を成膜する成膜装置について詳述する。
本発明に係る成膜方法においては、プラズマ化学気相成長法が用いられる。そのプラズマ源は高励起プラズマ源であることが望ましく、具体的には例えば誘導結合型プラズマ源、高周波励起平行平板プラズマ源、マイクロ波励起プラズマ源が挙げられ、いずれも好適に用いられる。
【００３１】
図１は、本発明に係る成膜方法に用いられる成膜装置の概略構成図である。
成膜装置（１）は、成膜室（２）を備えており、成膜室（２）内には薄膜が形成される基板（３）と、この基板を保持する基板支持台（４）が配設されており、基板支持台（４）には基板加熱用ヒーターが内蔵されている（図示せず）。更に基板（３）に対向して誘電体（５）が設置される。誘電体（５）には高周波印加電極（６）が当接している。基板支持台（４）には、パルス電源（７）が連結されており、誘電体（５）に当接する高周波印加電極（６）にはマッチングボックス（図示せず）を介して高周波電源（８）が連結されている。
また、原料ガスを成膜室（２）内に導入するための気体導入路（９）が連結されており、この気体導入路（９）には原料ガスの流量を計測する流量計（１０）が備えられている。
尚、成膜時に成膜室（２）内を減圧するための真空排気系が備えられており、圧力調整バルブ（１１）を介して、ターボ分子ポンプ（１２）とドライポンプ（１３）とが設置されている。
ターボ分子ポンプ（１２）及びドライポンプ（１３）は、圧力調整バルブ（１１）を介して成膜室（２）と連結されており、圧力調整バルブ（１１）は成膜時に成膜室（２）内を減圧し、所定の圧力に調整して保持する圧力調整手段として機能することができる。
【００３２】
成膜の際、気体導入路（９）を通して成膜室（２）内に原料ガスが導入されると同時に、圧力調整バルブ（１１）により成膜室（２）内は所定の圧力に制御される。
成膜室（２）内の圧力調整後、高周波電源（８）により高周波印加電極（６）に電力が印加され、高励起プラズマが成膜室（２）内に発生する。
基板（３）は、基板支持台（４）に内蔵された基板加熱用ヒーターによって加熱される。これと同時に、基板（３）には基板支持台（４）を介してパルス電源（７）によりパルスバイアスが印加されて、ナノ結晶シリコン薄膜が形成される。
尚、成膜室（２）内に導入される原料ガスの流量は適宜調節される。
【００３３】
上記した高励起プラズマによって、原料ガスであるシラン系ガスと水素が分解し、中性のラジカルと正負夫々のイオンがプラズマ中に生成される。
【００３４】
基板（３）上への膜形成の際に印加されるパルスバイアスは、両極性パルスバイアスであることが好ましい。両極性パルスバイアスを基板（３）に印加することで、ナノ結晶シリコン薄膜の成膜初期において結晶性が向上することとなる。
【００３５】
正極性のバイアスを印加すると基板（３）の電位は正に変化し、負極性のバイアスを印加すると基板（３）の電位は負に変化する。
基板（３）に正極性バイアスが印加されている状態では、基板（３）の電位がプラズマ電位以上になると、プラズマ中の電子が基板（３）に流入する。そのため、基板（３）の電位の上昇が抑制され、チャージアップを防ぐことができる。
一方、基板（３）に負極性バイアスが印加されている状態では、上記したように基板（３）の電位は負であるため、プラズマ中に存在する正のイオンが成膜面に入射することとなる。
【００３６】
パルスバイアスを基板（３）に印加することで、成膜面に間欠的にイオンが入射される。そのため、結晶成長、特に成膜初期における結晶性が向上するとともに、成膜面へのイオン照射における欠陥生成を抑制することが可能となる。
従って、成膜初期におけるインキュベーション層（結晶、非晶質の混在する層）の生成を抑制することとなり、膜厚が非常に薄い場合（例えば５０ｎｍ以下）であっても高結晶性の薄膜とすることができる。
【００３７】
本発明において成膜時に印加される両極性パルスバイアスの周波数は１００〜０．１ｋＨｚとすることが好ましく、パルス幅は１〜１０μ秒とすることが好ましい。
低周波のパルスバイアスを１０μ秒以下の印加時間とし、且つ繰り返し周波数を１００〜０．１ｋＨｚとすることで、成膜面における結晶核の生成を促進しつつ、イオン照射による成膜面の欠陥生成を最小限とすることができる。
【００３８】
ナノ結晶シリコンの原料ガスとしては、水素ガス（Ｈ２）とシラン系ガスが用いられる。
シラン系ガスとしてはモノシランや、ジシラン、トリシラン等のポリシランが挙げられるが、いずれも好適に使用される。
【００３９】
薄膜を形成するナノ結晶シリコンは、結晶子サイズが数十ｎｍ以下の結晶である。このナノ結晶シリコンの結晶性は、上述したパルスバイアスの条件に加えて、成膜室（２）内の圧力、原料ガスの導入量、高周波電源（８）により印加される高周波電力等により調整される。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明に係る成膜方法に関する実施例及び比較例を示すことにより、本発明の効果をより明確なものとする。
但し、本発明は下記実施例には限定されない。
【００４１】
＜ナノ結晶シリコン薄膜の成膜＞
誘導結合型プラズマ化学気相成長法（以下、ＩＣＰ−ＣＶＤ）によりナノ結晶シリコン薄膜を成膜した。原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ４）及び水素（Ｈ２）を用い、流量比を１：１として夫々の流量を２０ｓｃｃｍとした。
成膜室内の圧力を４０ｍＴｏｒｒ、基板温度を２５０℃とした。
【００４２】
（実施例１）
上記した成膜方法において、成膜時に基板に両極性パルスバイアス（周波数１ｋＨｚ、正負夫々のパルス印加時間５μ秒）を印加して成膜し、膜厚５０ｎｍのナノ結晶シリコン薄膜を得た。
【００４３】
（実施例２）
上記した成膜方法において、ＩＣＰ電力が１．０ｋＷ、１．３ｋＷ、１．７５ｋＷの条件において夫々成膜し、膜厚５０ｎｍのナノ結晶シリコン薄膜を得た。尚、基板と誘電体間の距離は８０ｍｍとした。
【００４４】
（実施例３）
上記した成膜方法において、成膜時の基板と誘電体間の距離が５０ｍｍ、８０ｍｍ、１１０ｍｍの条件において夫々成膜し、膜厚５０ｎｍのナノ結晶シリコン薄膜を得た。尚、ＩＣＰ電力は１ｋＷとした。
【００４５】
（比較例１）
比較例１として、上記した成膜方法において、両極性パルスバイアスを印加しない以外は実施例１と同様に成膜し、膜厚５０ｎｍのナノ結晶シリコン薄膜を得た。
【００４６】
（比較例２）
比較例２として、上記した成膜方法において、両極性パルスバイアスを印加しない以外は実施例２と同様に成膜し、膜厚５０ｎｍのナノ結晶シリコン薄膜を得た。
【００４７】
（比較例３）
比較例３として、上記した成膜方法において、両極性パルスバイアスを印加しない以外は実施例３と同様に成膜し、膜厚５０ｎｍのナノ結晶シリコン薄膜を得た。
【００４８】
（参考例１）
参考例１として、上記した成膜方法において、比較例１と同様の成膜条件として膜厚８５ｎｍの薄膜を得た。
【００４９】
＜ラマン分光測定＞
得られたナノ結晶シリコン薄膜の結晶性を分析するために、ラマン分光測定を行った。
測定には、レーザーラマン分光光度計を用い、波長５３２ｎｍのレーザー光を用いた。露光時間は３０秒、積算回数を２０回とした。
【００５０】
実施例１及び比較例１の結果を図２（１）に示す。また、比較例１と両極性パルスバイアスを印加せずに成膜した膜厚８５ｎｍの薄膜におけるスペクトル（参考例１）を図２（２）に示す。
尚、図中（ａ）は実施例１、（ｂ）は比較例１、（ｃ）は参考例１のスペクトルである。
５２０ｃｍ−１付近に見られるピーク（ＴＯフォノンピーク）は結晶性のシリコンに由来するものである。一方、４８０ｃｍ−１付近に見られるブロードなピークは非晶質シリコンに由来するものである。
比較例１及び参考例１の結果から、膜厚の減少とともに非晶質シリコンの比率が増加していることがわかる。つまり、成膜初期に非晶質、ナノ結晶混在層が形成されている。
一方、実施例１のナノ結晶シリコン薄膜においては、膜厚が５０ｎｍにおいても非晶質シリコンの比率が比較例１に比して低いことが明らかである。
このことから、５０ｎｍという非常に薄い膜においても高結晶性の薄膜が得られることが確認された。
【００５１】
実施例２及び比較例２の結果を夫々図３、図４に示す。
尚、図３中（ａ）は１．０ｋＷ、（ｂ）は１．３ｋＷ、（ｃ）は１．７５ｋＷの実施例２におけるスペクトルであり、図４中（ｄ）は１．０ｋＷ、（ｅ）は１．３ｋＷ、（ｆ）は１．７５ｋＷの比較例２におけるスペクトルである。
図３からわかるように、実施例２においては、１．０ｋＷ、１．３ｋＷ、１．７５ｋＷとＩＣＰ電力が増加するに従って結晶性の良い薄膜が得られていることがわかる。
これに対して、比較例２では、１．３ｋＷ、１．７５ｋＷにおいては比較的結晶性の良い薄膜が得られているものの、実施例２で高結晶性の薄膜が得られた１．０ｋＷでは結晶性は低いことがわかる。
【００５２】
また、実施例３及び比較例３の結果を夫々図５、図６に示す。
尚、図５中（ａ）は５０ｍｍ、（ｂ）は８０ｍｍ、（ｃ）は１１０ｍｍの実施例３におけるスペクトルであり、図６中（ｄ）は５０ｍｍ、（ｅ）は８０ｍｍ、（ｆ）は１１０ｍｍの比較例３におけるスペクトルである。
図５では、いずれの薄膜においても５２０ｃｍ−１付近の結晶性シリコンに由来するピークが観測され、４８０ｃｍ−１付近の非晶質シリコンに由来するピークは略見られないことがわかる。
これに対して、比較例３では結晶性シリコンの生成は確認されるものの、実施例３に比してピークがブロードであり結晶性が低いことが確認された。
【００５３】
以上より、両極性パルスバイアスを印加した実施例１〜３では、成膜初期においてインキュベーション層の生成が抑制され、ＴＦＴに用いられる膜厚である５０ｎｍ以下の薄膜においても結晶性の高いナノ結晶シリコン薄膜を得ることができることが明らかとなった。
本発明に係る成膜方法によれば、結晶性の高い薄膜が得られる成膜条件の範囲を大幅に拡大することが可能であることが確認され、産業応用上極めて効果が大きいことが明らかとなった。
これに対して、両極性パルスバイアスを印加していない比較例１〜３では、結晶生成は見られるものの、結晶性の高い薄膜を得ることができる成膜条件が限定されていることが明らかとなった。
【００５４】
以上のことから、本発明に係るナノ結晶シリコン薄膜は、成膜初期におけるインキュベーション層の生成が抑制された結晶性に優れた薄膜であることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る成膜方法は、インキュベーション層の極めて少ない高結晶性のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法に好適に利用することができる。また本発明に係るナノ結晶シリコン薄膜は電子移動度に優れるため、大型の液晶や、有機エレクトロルミネッセンス、スーパーハイビジョン等の次世代ディスプレイの薄膜トランジスタとして好適に利用可能である。更に、本発明に係る成膜装置は、上記したナノ結晶シリコン薄膜を効率的に製造することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 成膜装置
２ 成膜室
３ 基板
４ 基板支持台
５ 誘電体
６ 高周波印加電極
７ パルス電源
８ 高周波電源
９ 気体導入路
１０ 流量計
１１ 圧力調整バルブ
１２ ターボ分子ポンプ
１３ ドライポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にナノ結晶シリコン薄膜を形成する成膜方法であって、該薄膜は少なくとも水素ガス及びシラン系ガスを原料としてプラズマ化学気相成長法により成膜され、成膜室内が減圧されるとともに前記基板にパルスバイアスが印加されることを特徴とするナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法。
【請求項２】
前記プラズマ化学気相成長法に用いられるプラズマ源が、誘導結合型プラズマ源、高周波励起平行平板プラズマ源、マイクロ波励起プラズマ源のいずれかであることを特徴とする請求項１記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法。
【請求項３】
前記パルスバイアスが両極性パルスバイアスであることを特徴とする請求項１又は２記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法。
【請求項４】
前記パルスバイアスの周波数が１００ｋＨｚ以下であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法。
【請求項５】
前記パルスバイアスの正負夫々の極性の印加時間が１０μ秒以下であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法。
【請求項６】
前記成膜時の圧力が１００ｍＴｏｒｒ以下であることを特徴とする請求項1乃至５いずれかに記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかに記載の成膜方法により成膜されることを特徴とするナノ結晶シリコン薄膜。
【請求項８】
基板上にプラズマ化学気相成長法によりナノ結晶シリコン薄膜を形成する成膜装置であって、前記基板が内部に配設される成膜室と、該成膜室に少なくとも水素ガス及びシラン系ガスからなる原料ガスを導入する気体導入路と、成膜時に前記基板にパルスバイアスを印加するパルス電源と、成膜時に前記成膜室内を減圧する圧力調整手段とを備えていることを特徴とするナノ結晶シリコン薄膜の成膜装置。
【請求項１】
基板上にナノ結晶シリコン薄膜を形成する成膜方法であって、該薄膜は少なくとも水素ガス及びシラン系ガスを原料としてプラズマ化学気相成長法により成膜され、成膜室内が減圧されるとともに前記基板にパルスバイアスが印加されることを特徴とするナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法。
【請求項２】
前記プラズマ化学気相成長法に用いられるプラズマ源が、誘導結合型プラズマ源、高周波励起平行平板プラズマ源、マイクロ波励起プラズマ源のいずれかであることを特徴とする請求項１記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法。
【請求項３】
前記パルスバイアスが両極性パルスバイアスであることを特徴とする請求項１又は２記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法。
【請求項４】
前記パルスバイアスの周波数が１００ｋＨｚ以下であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法。
【請求項５】
前記パルスバイアスの正負夫々の極性の印加時間が１０μ秒以下であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法。
【請求項６】
前記成膜時の圧力が１００ｍＴｏｒｒ以下であることを特徴とする請求項1乃至５いずれかに記載のナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかに記載の成膜方法により成膜されることを特徴とするナノ結晶シリコン薄膜。
【請求項８】
基板上にプラズマ化学気相成長法によりナノ結晶シリコン薄膜を形成する成膜装置であって、前記基板が内部に配設される成膜室と、該成膜室に少なくとも水素ガス及びシラン系ガスからなる原料ガスを導入する気体導入路と、成膜時に前記基板にパルスバイアスを印加するパルス電源と、成膜時に前記成膜室内を減圧する圧力調整手段とを備えていることを特徴とするナノ結晶シリコン薄膜の成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２１２５６（Ｐ２０１１−２１２５６Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６８２６８（Ｐ２００９−１６８２６８）
【出願日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【出願人】（５０９０９３０２６）公立大学法人高知工科大学 (95)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【出願人】（５０９０９３０２６）公立大学法人高知工科大学 (95)
【Ｆターム（参考）】
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