專利名稱：制造半導體薄膜的方法及其所用設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及制造如多晶硅(poly-Si)或非晶硅等半導體薄膜的方法及實施這種方法的制造設備。具體說，本發明涉及一種半導體薄膜的制造方法和制造設備，能夠在低于常規技術的溫度下高可控地實現薄膜的生長。
背景技術：
通常，非晶硅或多晶硅的薄膜形成利用化學汽相淀積(CVD)法進行，這種方法利用汽相實現在襯底上的淀積。具體說，利用在大氣壓(標準氣壓)或低壓下熱分解例如SiH4(甲硅烷)、Si2H6(乙硅烷)等氫化硅的源氣或如SiH2Cl2(二氯硅烷)等鹵化硅源氣的工藝，或利用通過在低壓下對源氣施加DC功率或射頻功率用等離子體分解源氣的工藝，實現利用汽相的上述淀積。
例如，在采用低壓CVD設備的典型常規多晶硅形成設備中，利用真空泵從真空室抽出空氣后，利用外部加熱型加熱器，加熱真空室和其中的襯底，以便在高于分解溫度的溫度下，加熱主要由從氣體入口引入的甲硅烷(SiH4)等構成的源氣。在這種熱分解工藝產生的中間產物到達襯底上時，在襯底的溫度設置為低于約600℃時，淀積非晶硅，在襯底的溫度設置在高于600℃時，淀積多晶硅。
然而，在由采用如上所述的熱分解工藝或等離子體分解工藝的常規低壓CVD法或等離子體CVD法制造硅薄膜的方法中，要求形成溫度(襯底溫度)設置在大于約600℃，以形成多晶硅。因此，半導體薄膜的制造設備變得更加昂貴，并且只可以采用有限的襯底材料。為了實現低成本工業器件的制造，必須解決這些嚴重問題。另外，由于要加熱區的尺寸(體積和/或面積)因加熱器的能力而受限，所以很難實現具有大面積薄膜的形成，而這是多晶硅薄膜廣泛應用所需要的。
避免這些問題的一條途徑是采用微波電子回旋共振(ECR)的等離子體CVD法(ECR等離子體CVD法)。圖6中，示意性地展示了一種ECR等離子體CVD設備的典型結構。
在具有圖6所示結構的設備中，甚至在約1毫乇的低壓SiH4氣氛中也可以產生等離子體。因此，提出了一種利用具有這種結構的設備的方法，例如，將SiH4氣設置在高激發狀態下后，在約300℃的較低襯底加熱溫度下，在襯底上淀積微晶硅膜或多晶硅膜，而在更低的襯底加熱溫度(如，約50℃)下，在襯底上淀積非晶硅。利用此方法，可以在低溫下制造高質量的半導體(硅)薄膜。
以下將詳細介紹圖6所示設備結構。真空室61通過排氣口62抽空。在通過波導63從微波功率源64向等離子體發生室65引入微波時，同時利用電磁線圈66給等離子體發生室65施加磁場。關于源氣，通過氣體入口67，從源氣容器(源氣源)60，向真空室61引入主要的甲硅烷(SiH4)氣。通過設置所加磁場的強度，以滿足電子回旋共振條件，從而在等離子體發生室65中得到高度離解的等離子體80。所產生的等離子體80通過等離子體抽取窗68進入真空室61，并到達例如在約250℃的溫度下被加熱的襯底固定器69，從而在置于襯底固定器69上的襯底70的表面上淀積多晶硅。
然而，利用上述微波ECR等離子體CVD法的制造方法仍有一些待解決的問題。
首先，在上述方法中，盡管可以在低溫下實現半導體薄膜的形成，但圖6的設備結構需要共振磁場。
例如，在向等離子體發生室65中引入約1.25GHz的微波時，需要產生與上述微波共振的875高斯的強磁場。因此，需要強磁場發生裝置(例如，電磁線圈)。由于這種磁體的尺寸，等離子體發生室(等離子體發生源)65的尺寸受限。例如，為了利用圖6所示的電磁線圈66產生上述強電磁場，需要流過數百安培量級的大電流，并且因而使得電磁線圈66的尺寸和重量變得相當大。
具體說，在超大規模LSI領域中，由于硅襯底直徑越來越大，要求在直徑約300mm的晶片上淀積半導體薄膜。在利用薄膜晶體管(TFT)的液晶顯示器中，產品數量在這些年來已有相當大的增加，要求在大于500mm×500mm尺寸的大尺度襯底上淀積半導體薄膜。在設計一次處理這種大面積的微波ECR等離子體CVD設備時，計算出所需電磁線圈66的重量為幾百千克。此外，為了為這種電磁線圈66提供DC電流，需要輸出為幾十千瓦的電源。而且，為了防止電磁線圈66過熱，從而導致低工作效率，還要求如水冷等冷卻機構。
所以，作為一個整體的設備變得越來越龐大和復雜，導致了低效率的系統。
為了產生ECR等離子體80，向等離子體發生室65引入微波，被認為是利用波導63或線圈天線的電功率的局部發射供應。因此，等離子體發生區的尺寸(體積/面積)受到了限制。換言之，由于在一點上燃燒ECR等離子體80，所以很難通過使等離子體發生區的尺寸變大，在大面積上淀積半導體薄膜。
從上述幾點整體考慮，通常認為很難實現大面積上的薄膜形成，但預計在半導體薄膜應用領域廣泛需要這種薄膜。
利用多個小ECR等離子體源或在工藝過程中移動襯底，可以上述克服問題。然而，這種解決方式導致了淀積速率極大地下降，以致于不具備以低溫和高速率形成半導體薄膜的可能性。所以，妨礙了制造這種大面積半導體薄膜方法的實際應用。
另外，在采用利用強磁場的常規ECR等離子體源80的制造方法和設備中，在要被處理的襯底70附近存在著相當大的磁場。因而，在等離子體發生室65中產生的等離子體80沿該磁場梯度移動，所以離子和電子這些帶電粒子以高能量打到襯底70的表面上。因而，很可能損傷襯底70或損傷將形成于其表面上用作底層膜的膜。另外，襯底70附近的磁場常常是不均勻的，所以帶電粒子易不均勻地打到襯底70等上。結果，極有可能引起不均勻的或局部的損傷。這是妨礙上述制造方法實際應用的因素之一。
發明公開本發明致力于解決上述問題。本發明的目的是提供一種制造半導體薄膜的方法以及實施這種方法的設備，其中可以在低溫下生產高質量的半導體薄膜，并且通過控制襯底的溫度，能夠以很好的可控制性選擇性地獲得最終半導體薄膜的結晶性(即，多晶硅薄膜或非晶硅薄膜)。
本發明制造半導體薄膜的方法包括以下步驟向真空室中供應源氣；利用通過施加射頻電源產生的射頻感應耦合等離子體(ICP)，通過等離子體分解來分解所供應的源氣，并由利用分解源氣的化學汽相淀積工藝，在襯底上形成預定的半導體薄膜，其中通過控制形成半導體薄膜期間襯底的加熱溫度，控制要形成的半導體薄膜的結晶條件，從而實現上述目的。
在一個實施方案中，源氣是包括硅的氣體。
在一個實施方案中，源氣是氫與包括硅的氣體混合的混合氣體。
優選地，在半導體薄膜形成期間，襯底的加熱溫度設置在約50℃-約550℃的范圍內。
要施加的射頻功率的頻率可以設置為約50Hz至約500MHz。
在一個實施方案中，利用位于射頻感應耦合等離子體的發生區內或附近產生磁場的裝置，產生射頻感應耦合等離子體。
產生磁場的裝置可以是電磁線圈。另外，產生磁場的裝置可以是具有預定磁通密度的永久性磁體。
在半導體薄膜形成期間，射頻感應耦合等離子體的發生區內的壓力為約5×10-5乇到約2×10-2乇。
在一個實施方案中，該方法還包括以下步驟測量至少位于襯底附近的射頻感應耦合等離子體的發光譜；測量所測得的發光譜中SiH分子的發光峰強度[SiH]、Si原子的發光峰強度[Si]、和H原子的發光峰強度[H]間的相對比([Si]/[SiH]比，和[H]/[SiH]比)；調整預定的工藝參數，以使這些相對比滿足[Si]/[SiH]＞1.0和[H]/[SiH]＞2.0中的至少一個。
要調整的預定工藝參數可以是射頻感應耦合等離子體發生區中的壓力、源氣的供應流量、源氣的供應流量的比例、和所施加的射頻功率的值中的至少一個。
本發明的制造半導體薄膜的設備包括向真空室中供應源氣的裝置；利用通過施加射頻功率產生的射頻感應耦合等離子體(ICP)，通過等離子體分解，分解所供應的源氣，并由利用分解的源氣的化學汽相淀積法在襯底上形成預定的半導體薄膜的裝置；控制化學汽相淀積工藝期間襯底加熱溫度的襯底溫度控制裝置，其中通過利用襯底溫度控制裝置，控制形成半導體薄膜期間襯底的加熱溫度，控制要形成的半導體薄膜的結晶條件，從而實現上述目的。
在一個實施方案中，源氣是包括硅的氣體。
在一個實施方案中，源氣是氫與包括硅的氣體混合的混合氣體。
優選地，在半導體薄膜形成期間，襯底的加熱溫度設置在約50℃-約550℃的范圍內。
要施加的射頻功率的頻率可以設置為約50Hz至約500MHz。
在一個實施方案中，所說設備還包括在射頻感應耦合等離子體的發生區內或附近產生磁場的裝置。
產生磁場的裝置可以是電磁線圈。另外，產生磁場的裝置可以是具有預定磁通密度的永久磁體。
優選地，在半導體薄膜形成期間，射頻感應耦合等離子體的發生區內的壓力為約5×10-5乇到約2×10-2乇。
在一個實施方案中，所說設備還包括測量至少位于襯底附近的射頻感應耦合等離子體的發光譜的裝置；測量所測得的發光譜中SiH分子的發光峰強度[SiH]、Si原子的發光峰強度[Si] 、和H原子的發光峰強度[H]間的相對比([Si]/[SiH]比，和[H]/[SiH]比)的裝置；調整預定的工藝參數，以使這些相對比滿足[Si]/[SiH]＞1.0,[H]/[SiH]＞2.0中的至少一個的裝置。
要調整的預定工藝參數可以是射頻感應耦合等離子體發生區中的壓力、源氣的供應流量、源氣的供應流量的比例、和所加射頻功率的值中的至少一個。
根據本發明，利用感應耦合等離子體CVD(ICPCVD)設備代替微波ECR，實現通常只利用微波ECR等離子體CVD實現的半導體薄膜尤其是多晶硅形成溫度的降低，所說感應耦合等離子體CVD設備利用感應耦合等離子體(ICP)，而不采用強磁場作等離子體源。通過利用感應耦合等離子體(ICP)，可以利用低壓區中在大淀積面積上均勻的等離子體分解SiH4氣，而不必用大尺寸的磁場產生裝置。
具體說，在常規方法中，為了用由于其高度離解而不易被分解的等離子體分解SiH4，要利用微波和強磁場間的共振現象(ECR)產生高電子溫度的低壓等離子體。因此，磁場產生裝置的尺寸，用于微波的波導等變得更大，其小型化困難。而且，還很難在大面積上均勻地淀積半導體薄膜。
另一方面，本發明利用了以下事實，即，在大面積上均勻且大量激發的高密度等離子體條件下，作為不采用強磁場或微波的等離子體源的射頻感應耦合等離子體，可以產生低壓等離子體。因此，可以在沒有損傷的情況下，以相當快的淀積速率淀積高質量的薄膜。
附圖簡述

圖1是展示本發明實施例1中ICPCVD設備的結構的透視示意圖。
圖2是展示根據本發明淀積的硅薄膜的光電導率和暗電導率與膜形成期間的襯底溫度的關系的曲線圖。
圖3是展示根據本發明淀積的硅薄膜的光電導率和暗電導率與膜形成期間所施加射頻功率的關系的曲線圖。
圖4是本發明實施例2中的ICPCVD設備的示意圖。
圖5是展示在保持襯底溫度不變，而其它工藝參數進行了各種變化時，所生產的不同硅薄膜的光電導率/暗電導率比(光/暗電導率比)的測量數據的曲線圖。
圖6是展示現有技術的ECR等離子體CVD設備的結構的示意圖。
實施本發明的最佳方式下面結合各附圖介紹本發明的代表性實施方案。(實施例1)圖1是展示本發明實施例1的ICPCVD設備的結構的示意圖。
具體說，真空室11通過排氣口12抽空。等離子體發生室16與真空到11附設在一起，感應線圈13繞在等離子體發生室16上。由射頻振蕩器14產生且通過調節器25設定在預定參數(如，頻率)的射頻功率加到感應線圈13上。等離子體發生室16的至少靠近感應線圈13所在區的那部分，由如石英管等絕緣材料構成。通過在感應線圈13上施加射頻功率，產生感應磁場，從而將電磁場加到等離子體發生室16。
包括硅元素的源氣如甲硅烷(SiH4)氣，從源氣容器(源氣源)30，通過氣體入口17，引入到真空室11。通過設定感應線圈13的匝數滿足具有要施加的射頻功率的感應耦合條件，在等離子體發生室16中得到高度離解的射頻感應耦合等離子體(ICP)50。所產生的等離子體50被利用襯底加熱器29的加熱電源(控溫加熱電源)加熱，并到達其溫度受溫度監控器28控制的襯底固定器19。于是，在置于固定器19上的襯底20的表面上淀積硅薄膜(多晶硅或非晶硅)。
要施加到感應線圈13上的射頻功率的頻率只需設定為可利用感應線圈13實現耦合并產生放電等離子體50的頻率。例如，優選將之設定為約50Hz到約500MHz。從等離子體50的角度而言，上述范圍的下限約50Hz是一個實際的AC頻率，不被看作DC。約500MHz的上限是可以由線圈天線而不是利用波導施加電場的頻率上限。
一般情況下，要施加到感應線圈13上的射頻功率的頻率設定為約10MHz到約100MHz，例如在13.56MHz。然而，只要產生放電等離子體50，在如上所述的寬頻率范圍內也可以得到相同的效果。
在所施加的射頻功率的頻率設定為上述的13.56MHz時，產生等離子體50所需的電流小到幾毫安，因而，感應線圈13的匝數可以少到2匝。所以可以容易實現設備整體尺寸的小型化。
盡管產生了高密度的等離子體50，但磁場僅在感應線圈13附近產生，而不在要處理的襯底20附近產生，這不同于利用ECR等離子體CVD設備的情況。因此，帶電粒子不沿磁場梯度打到襯底上，這是ECR等離子體CVD設備的問題之一，所以抑制了對襯底的損傷。
而且，在本發明的設備結構中，可以通過適當地選擇源氣，適當地選擇要形成的半導體薄膜的類型。例如，要形成硅薄膜，需要供應包括硅元素，如SiH4(甲硅烷)或Si2H6(乙硅烷)等氫化硅，或如SiH2Cl2(二氯硅烷)等鹵化硅的至少一種源氣。另外，通過在要供應的源氣中混合甲烷(CH4)，可以形成碳化硅(SiC)膜。
在形成半導體薄膜時，等離子體(射頻感應耦合等離子體=ICP)50產生區的壓力優選設定為約5×10-5乇到約2×10-2乇。
另外，通過用如氫等合適的氣體稀釋包括硅的要供應的源氣(如SiH4)，或通過提高要加到線圈13的射頻功率，可以形成多晶硅膜。下面結合圖2和3作進一步介紹。
圖2中，就引入通過用流量為20sccm的氫氣稀釋流量為5sccm的100％SiH氣制成的SiH4/H2混合源氣(記作“SiH4/H25％”)的情況，和以10sccm的流量不作稀釋地引入SiH4(記作“SiH4100％”)的情況，示出了以形成期間襯底20的加熱溫度作為參數的硅薄膜的電導率(光電導率和暗電導率)的測量值，其中硅薄膜是通過供應源氣，以在真空室11內設定1毫乇的壓力，在襯底20的表面上淀積的。
如圖2所示，在這兩種情況下，襯底溫度從室溫升高到約150℃時，可以得到令人滿意的光電導率和光-暗比(即光電導率和暗電導率的比)。這意味著，形成了非晶硅膜。而且，從X射線衍射的結果證實形成了氫化非晶硅。
另一方面，在高于150℃的襯底溫度下，要形成膜的特征根據是否用氫稀釋而不同，即，用氫作稀釋時，就高于150℃的襯底溫度而言，暗電導率提高，意味著淀積了結晶膜。實際上，從X射線衍射的結果可以證實所淀積膜的結晶性。相反，在不用氫稀釋時，到襯底溫度升高到約400℃之前，暗電導率幾乎沒有變化。這種情況下，從X射線衍射結果可以證實膜沒有結晶，仍為非晶態。
所以，在上述條件下進行氫稀釋時，在高達約150℃范圍內的襯底溫度下淀積非晶硅膜，而在高于約150℃的襯底溫度下淀積多晶硅膜。然而，要淀積膜從非晶變到多晶(結晶)的150℃附近的上述臨界溫度，可以根據源氣的供應量和類型、設備結構、所加功率、放電頻率等進行改變。
另一方面，圖3示出了在室溫下，供應上述5％氫稀釋的SiH4氣體時，在以下條件下形成的硅薄膜的光電導率和暗電導率的變化真空室11內的壓力約1毫乇；恒定的襯底溫度約250℃；所加射頻功率在約100W到約1000W范圍內變化。從該圖可知，暗電導率在約500W到約1000W的較高功率范圍下提高，證明了在該范圍所淀積膜的結晶性。
盡管圖1中未示出，但實際上，圖1的設備結構可以包括調節來自源氣容器30的氣體流量的流量調節器，通過調節從排氣口12到泵的排放速率來調節真空室11內的壓力的壓力調節器等。圖4的結構中也示出了這些調節器，下面將作介紹。
另外，為了采用上述氫稀釋源氣，只需要分別提供如源氣容器30、氫氣(H2)容器31、和包括硅元素的氣體如SiH4的容器32，如圖4所示。(實施例2)圖4是展示本發明實施例2的ICPCVD設備的結構的示意圖。
在圖4所示的設備結構中，與圖1結構相應的部件給予相同的參考數字，這里略去對它們的說明。而且，圖4中略去了圖1所示的加熱襯底的電源(控溫加熱電源)18、襯底加熱器29、及溫度監控器28。
在圖4的設備結構中，在淀積期間，通過光纖等將所產生的等離子體50的光引到波譜儀41，進行發光波譜分析，從而探測預定發光峰強度的變化。另外，通過借數據處理器42監測所探測的發光峰強度，并構成到放電壓力、放電功率和供應流量的反饋電路43，相對于流量調節器44、壓力調節器45和射頻振蕩器(電源)14進行反饋控制。因此，通過將等離子體50的Si、SiH、和H的發光峰強度(本說明書中分別稱為[Si]、[SiH]和[H])控制在預定的值，可以穩定地制造高質量的半導體薄膜。
圖5示出了不同硅薄膜的光電導率/暗電導率(光-暗電導率比)的測量數據比，所說不同硅薄膜同在以下條件制造的，保持襯底溫度恒定在約250℃，同時改變如要加的射頻功率、要供應的源氣(如SiH4)流量、要供應的源氣流量比(如H2和SiH4的流量比=稀釋率)、等離子體50產生區的壓力等工藝參數。這里，橫坐標軸表示在約400nm到約420nm附近看到的SiH分子的發光峰強度[SiH]、在約288nm(從約280nm到約290nm)附近看到的Si原子的發光峰強度[Si]、和在約618nm(從約610nm到約620nm)附近看到的H原子的發光峰強度[H]之間的相對比([Si]/[SiH]比，[H]/[SiH]比)。
從圖5可知，在相對地滿足[Si]＞[SiH]或[H]＞[SiH]，即[Si]/[SiH]比或[H]/[SiH]比變得較大時，所制造的硅薄膜的光-暗電導率比變得較小，因而造成了容易實現要淀積的薄膜的結晶的條件。
因此，為了在保持薄膜形成期間的低襯底溫度的同時，得到結晶硅薄膜(多晶硅)，只需要按如上所述觀察等離子體的發光波譜，并調整不同的工藝參數，如要加的射頻功率、要供應的源氣(如SiH4)流量、要供應的源氣流量比(如H2和SiH4的流量比)、等離子體50產生區的壓力等工藝參數，以便Si、SiH和H間的發光峰強度([Si]、[SiH]和[H])的上述相對比滿足[Si]＞[SiH]或[H]＞[SiH]。更具體說，通過調整上述各工藝參數(如要加的射頻功率、要供應的源氣流量、要供應的源氣流量比、等離子體50產生區的壓力等)，以便滿足([Si]/[SiH])＞1.0和([H]/[SiH])＞2.0中的至少一個，則可以得到高質量的結晶(多晶)硅薄膜。
另外，在約50℃的襯底溫度下，同時保持不同的工藝參數，以便Si、SiH和H的發光峰強度間的上述比滿足[Si]＞[SiH]或[H]＞[SiH]，進行薄膜形成，則可以得到高質量的氫化非晶硅膜。
所以，等離子體的上述發光波譜分析(具體說，作為Si、SiH和H的發光峰強度間的相對比的[Si]/[SiH]比和[H]/[SiH]比的分析)，對于在低溫下制造高質量的半導體薄膜時，作為實現關于薄膜是非晶還是多晶的具有優異的可控性的薄膜形成所用的工藝監控器來說是有效的。
在測量如上所述的圖5所示的數據時，在不同條件下的膜形成速率約為1埃/秒到約10埃/秒，這是一個相當實際的速率。
如圖1或4所示，實施例1和實施例2的上述設備結構，采用具有外部線圈結構的感應耦合裝置，其中靠近等離子體發生室16設置的螺線管線圈型外部線圈，用作感應線圈13，作為產生磁場的裝置，用于產生射頻感應耦合等離子體(ICP)50。然而，本發明的應用不限于此。在不同結構的情況下，例如，在具有線圈繞在同一平面上的螺旋型線圈結構的感應耦合裝置、具有設置于反應室內部的感應線圈的內線圈結構的感應耦合裝置、及其中還在上述結構中加入輔助磁體的結構的情況下，可以得到完全類似的優點。另外，可以提供具有預定磁通量密度的永久性磁體，代替電磁線圈。
工業應用性如上所述，根據本發明，在利用CVD法形成半導體薄膜時，采用了一種射頻感應耦合等離子體，進行源氣的等離子體分解，所說射頻感應耦合等離子體是一種能夠不用強磁場或微波在大面積上產生低壓等離子體的等離子體源。所以，可以用均勻地分布于低壓區內大淀積面積上的等離子體分解如SiH4氣等源氣等，而不必采用強磁場發生裝置。結果，可以以相當快的淀積速率，淀積高質量的半導體薄膜(非晶硅膜或多晶硅膜)，同時不會損傷襯底或形成于其表面上用作底層膜的膜。因而，可以制造高性能的半導體元件。
權利要求
1.一種制造半導體薄膜的方法，包括以下步驟向真空室中供應源氣；以及利用通過施加射頻電源產生的射頻感應耦合等離子體(ICP)，通過等離子體分解來分解所供應的源氣，并由利用所分解的源氣的化學汽相淀積工藝，在襯底上形成預定半導體薄膜，其中通過控制在形成半導體薄膜期間襯底的加熱溫度，控制要形成的半導體薄膜的結晶條件。
2.根據權利要求1的制造半導體薄膜的方法，其中源氣是包括硅的氣體。
3.根據權利要求1的制造半導體薄膜的方法，其中源氣是氫與包括硅的氣體混合的混合氣體。
4.根據權利要求1的制造半導體薄膜的方法，其中在半導體薄膜形成期間，襯底的加熱溫度設置在約50℃-約550℃的范圍內。
5.根據權利要求1的制造半導體薄膜的方法，其中要施加的射頻功率的頻率可以設置為約50Hz至約500MHz。
6.根據權利要求1的制造半導體薄膜的方法，其中利用位于射頻感應耦合等離子體的發生區內或其附近產生磁場的裝置，產生射頻感應耦合等離子體。
7.根據權利要求6的制造半導體薄膜的方法，其中產生磁場的裝置可以是電磁線圈。
8.根據權利要求6的制造半導體薄膜的方法，其中產生磁場的裝置可以是具有預定磁通密度的永久磁體。
9.根據權利要求1的制造半導體薄膜的方法，其中在半導體薄膜形成期間，射頻感應耦合等離子體的發生區內的壓力設置在約5×10-5乇到約2×10-2乇。
10.根據權利要求1的制造半導體薄膜的方法，還包括以下步驟測量至少位于襯底附近的射頻感應耦合等離子體的發光譜；測量所測得的發光譜中SiH分子的發光峰強度[SiH]、Si原子的發光峰強度[Si]、和H原子的發光峰強度[H]間的相對比([Si]/[SiH]比，和[H]/[SiH]比)；及調整預定的工藝參數，以使這些相對比滿足[Si]/[SiH]＞1.0和[H]/[SiH]＞2.0中的至少一個。
11.根據權利要求10的制造半導體薄膜的方法，其中要調整的預定工藝參數可以是，射頻感應耦合等離子體發生區中的壓力、源氣的供應流量、源氣的供應流量的比例、和所加射頻功率的值中的至少一個。
12.一種制造半導體薄膜的設備，包括向真空室中供應源氣的裝置；以及利用通過施加射頻功率產生的射頻感應耦合等離子體(ICP)，通過等離子體分解，分解所供應的源氣，并由利用分解的源氣的化學汽相淀積法，在襯底上形成預定的半導體薄膜的裝置；以及控制化學汽相淀積工藝中襯底加熱溫度的襯底溫度控制裝置，其中通過利用襯底溫度控制裝置，控制在形成半導體薄膜期間襯底的加熱溫度，控制要形成的半導體薄膜的結晶條件。
13.根據權利要求12的制造半導體薄膜的設備，其中源氣是包括硅的氣體。
14.根據權利要求12的制造半導體薄膜的設備，其中源氣是氫與包括硅的氣體混合的混合氣體。
15.根據權利要求12的制造半導體薄膜的設備，其中在半導體薄膜形成期間，襯底的加熱溫度設置在約50℃-約550℃的范圍內。
16.根據權利要求12的制造半導體薄膜的設備，其中要施加的射頻功率的頻率可以設置為約50Hz至約500MHz。
17.根據權利要求12的制造半導體薄膜的設備，還包括在射頻感應耦合等離子體的發生區內或其附近產生磁場的裝置。
18.根據權利要求17的制造半導體薄膜的設備，其中產生磁場的裝置可以是電磁線圈。
19.根據權利要求17的制造半導體薄膜的設備，其中產生磁場的裝置可以是具有預定磁通密度的永久磁體。
20.根據權利要求12的制造半導體薄膜的設備，其中在半導體薄膜形成期間，射頻感應耦合等離子體的發生區內的壓力為約5×10-5乇到約2×10-2乇。
21.根據權利要求12的制造半導體薄膜的設備，還包括測量至少位于襯底附近的射頻感應耦合等離子體的發光譜的裝置；測量所測得的發光譜中SiH分子的發光峰強度[SiH]、Si原子的發光峰強度[Si]、和H原子的發光峰強度[H]之間的相對比([Si]/[SiH]比，和[H]/[SiH]比)的裝置；以及調整預定的工藝參數，以使這些相對比滿足[Si]/[SiH]＞1.0和[H]/[SiH]＞2.0中的至少一個的裝置。
22.根據權利要求21的制造半導體薄膜的設備，其中要調整的預定工藝參數可以是射頻感應耦合等離子體發生區中的壓力、泊氣的供應流量、源氣的供應流量的比例、和所加射頻功率的值中的至少一個。
全文摘要
一種制造半導體薄膜的方法包括以下步驟:向真空室中供應源氣;利用通過施加射頻電源產生的射頻感應耦合等離子體(ICP),通過等離子體分解來分解所供應的源氣,并由利用所分解源氣的化學汽相淀積工藝,在襯底上形成預定半導體薄膜,其中通過控制形成半導體薄膜期間襯底的加熱溫度,控制要形成的半導體薄膜的結晶條件。
文檔編號C23C16/50GK1237273SQ98801248
公開日1999年12月1日 申請日期1998年6月29日 優先權日1997年6月30日
發明者北川雅俊, 吉田哲久, 澁谷宗裕, 菅井秀郎 申請人:松下電器產業株式會社