WO1993019022A1

WO1993019022A1 - Thin polysilicon film and production thereof

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Publication number: WO1993019022A1
Application number: PCT/JP1993/000338
Authority: WO
Inventors: Kenji Yamamoto
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1992-03-25
Filing date: 1993-03-23
Publication date: 1993-09-30
Anticipated expiration: 1994-09-25
Also published as: DE69327559D1; US5739043A; US5517037A; DE69327559T2; EP0589049B1; EP0589049A1; EP0589049A4

Description

糸田

ポリシリコン薄膜およびその製法技術分野

本発明は、安価なガラス基板等に作成されてなる、ポリシリコン薄膜およびその製法に関する。冃、キ又術

従来より薄膜トランジスタや薄膜太陽電池の製造プロセスの簡素化および製造コストの低減のためにポリシリコン薄膜が用いられている。このポリシリコン薄膜を得るのに、従来技術では 6 5 0 °C以上の高温を必要とするので、安価なガラス基板（通常軟化点が 6 5 0 °C以下）を用いることができない。一方、軟化点が高いものではガラス基板の不純物がポリシリコンへ拡散するという問題があり、また、ポリシリコンとガラス基板との熱膨張係数の違いからガラス基板へのポリシリコンの成膜は困難であるという問題がある。

さらに、このポリシリコン薄膜におけるキヤリァの再結合を最小にするために、結晶粒径（以下、グレインサイズともいう）をコン卜ロールする必要がある ₌ このポリシリコン薄膜のグレインサイズは基板温度に影響されるため、ポリシリコン薄膜のグレインサイズをコントロールする方法として、基板温度を変えることが一般的に行われている。その際、基板温度は 6 0 0 °C〜 1 1 0 0 °Cの間にて変化させられている。したがって、前記した理由により安価なガラス基板上にポリシリコンを形成して、そのグレインサイズをコントロールすることはできない。同様の理由により金属基板上にポリシリコン薄膜を形成して、そのグレインサイズをコントロールすることもできない。

一方、最近になって提案されているエキシマーレ一ザを用いてァモルファスシリコン膜をァニールしてポリシリコン膜を得るァニ一

新たな用紙リング法では、レーザスポットが小さいため、基板またはレーザ光学系を移動する必要がある。その際、境界部分に結晶の不均一なあるいは非晶質部分が残り、大面積に均一にポリシリコン膜を得ることが難しいという問題がある。

また、ポリシリコン膜のグレインサイズのコン卜ロールということに閲しても、基板の温度でグレインサイズが決定されてしまい、大粒径のものが形成しにくいという欠点もある。

本発明はかかる従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、安価なガラス基板や金属基板に形成されることができ、しかもグレィンサイズがコン卜ロールされてなるポリシリコン薄膜およびその製法を提供することを主たる目的とする。また、本発明はポリシリコン薄膜形成用基板およびその製法ならびにポリシリコン薄膜形成に用いるラジカルソースを提供することも目的とする。発明の開示

本発明の第 1態様は、基板上に形成されてなるポリシリコン薄膜であって、その基板との界面に 1 0 O A以下のサイズの S i 〇_x ( 0 < x≤ 2 ) の粒子状生成物を有することを特徴とするポリシリコン薄膜に関する。

本発明の第 1態様においては、前記 1 0 0 A以下のサイズの S i 〇、の粒子状生成物が 0 . Ι μ πι角の領域に 1 0 0個以下分散されてなるのが好ましい。

本発明の第 1態様においては、前記 S ί Ο _χの粒子状生成物が、アモルファスシリコンマ卜リックス中に存在するのが好ましい。また、本発明の第 1態様においては、前記 S i Ο _χの粒子状生成物がシラン系ガス、酸素系ガスの混合ガスをプラズマ C V D法により処理することによリ形成されてなるのが好ましい。

そして、前記シラン系ガスが S i Η ₄ガス、 S i H _Eガスまたはこれらの混合ガスであり、前記酸素系ガスがガス、 0 ₂ガス、

新たな ^m ^ H ₂0ガスまたはこれらの混合ガスであるのが好ましい。

その上、前記 S i O_xの粒子状生成物の密度が酸素系ガスとシラン系ガスの比によって決定されるとともに、前記比の値が、

酸素系ガス流量

0 < < 0. 2 '

シラン系ガス流量

であるのが好ましい。

さらにまた、本発明の第 1態様においては、前記基板がガラス基板または金属基板であるのが好ましい。

本発明の第 2態様は、基板上に 1 0 0 A以下のサイズの S i O_s ( 0 <x≤ 2 ) の粒子状生成物を形成し、しかるのち、その粒状生成物を核としてポシリコン薄膜を成長させることを特徴とするポリシリコン薄膜の製法に関する。

本発明の第 2態様においては、前記 1 0 0 A以下のサイズの S i 0.、の粒子状生成物を 0. 1 m角の領域に 1 0 0個以下分散させるのが好ましい。

また、本発明の第 2態様においては、前記 S i 0.、の粒子状生成物をァモルファスシリコンマトリックス中に存在させるのが好ましい

さらに、本発明の第 2態様においては、前記 S i O_xの粒子状生成物がシラン系ガス、酸素系ガスの混合ガスをプラズマ C \' D法により処理することにより形成されてなるのが好ましい。

そして、前記シラン系ガス力^ S i H₄ガス、 S i z Hsガスまたはこれらの混合ガスであり、前記酸素系ガスが Χ₂〇ガス、〇 2ガス、 H ₂〇ガスまたはこれらの混合ガスであるのが好ましい _c

その上、本発明の第 2態様においては、前記 S i 〇_xの粒子状生成物の密度が酸素系ガスとシラン系ガスの比によって決定されるとともに、前記比の値が、

新たな'用衹酸素系ガス流量

0 < < 0 . 2

シラン系ガス流量

であるのが好ましい。

さらにまた、本発明の第 2態様においては、前記基板がガラス基板または金属基板であるのが好ましい。

本発明の第 3態様は、シリコンパウダーにより研磨された基板上に形成されてなることを特徴とするポリシリコン薄膜に関する。本発明の第 3態様においては、前記基板が、ガラス基板または透明電極もしくは金属薄膜が形成されてなるガラス基板であるのが好ましい。

また、本発明の第 3態様においては、前記シリコンパウダーの粒径が 1 0 0 0 A〜 1 0 0 μ HIであるのが好ましい。

さらに、本発明の第 3態様においては、前記ポリシリコン薄膜が、 C V D法または P V D法によりアモルファスシリコン膜が形成された後、水素プラズマにて一定時間暴露されるという繰返しによリ形成されてなるのが好ましく、そして前記水素プラズマの水素原子フラックスが 1 X 1 0 ^{1 5} a t o m / c m ² · s e c以上であり、水素イオンフラックスが' 1 X 1 0 ^{, K} a t o m / c m ' · s e c以下であリ、前記水素プラズマが、永久磁石を用いた E C R放電により形成されてなるのがさらに好ましい。

その上、本発明の第 3態様においては、前記ボリシリコン薄膜が、 δ 0 0 °C以下の温度にて形成されてなるのが好ましい。

本発明の第 4態様は、基板をシリコンパウダ一により研磨した後、該基板上にポリシリコン薄膜を形成することを特徴とするボリシリコン薄膜の製法に関する。

本発明の第 4態様においては、前記基板が、ガラス基板または透明電極もしくは金属薄膜が形成されてなるガラス基板であるのが好ましい、-

'新たな用紙また、本発明の第 4態様においては、前記シリコンバウダ一の粒径が 1 0 0 0 A〜 1 0 0 μ mであるのが好ましい。

さらに、本発明の第 4態様においては、前記ポリシリコン薄膜を、 C V D法または P V D法によりアモルファスシリコン膜が形成された後、水素プラズマにて一定時間暴露されるという繰返しにより形成するのが好ましく、そして、前記水素プラズマの水素原子フラックスが 1 X 1 0 ^{1 b} a L o m / c m ² · s e c以上であり、水素ィォンフラックスが 1 X 1 0 ^{1 ε} a t o m / c m ² · s e c以下であり、前記水素プラズマを、永久磁石を用いた E C R放電により形成するのがさらに好ましい。

その上、本発明の第 4態様においては、前記ポリシリコン薄膜を 5 〇 0 °C以下の温度にて形成するのが好ましい。

本発明の第 5態様は、アモルファスシリコン膜が形成されてなるポリシリコン薄膜形成用基板であって、前記アモルファスシリコン膜の膜厚が 2 0 0 A以下であり、前記アモルファスシリコンが、ェキシマレーザ光照射により結晶化されるとともに、水素ラジカル照射によりエッチングされることによリシリコン微粒子が形成されてなることを特徴とするポリシリコン薄膜形成用基板に関する。

本発明の第 5態様においては、前記エキシマレーザが A r F， K r Fまたは F なるエキシマレーザであるのが好ましい。

また、本発明の第 5態様においては、前記水素ラジカルのフラッタスが、基板付近にて 1 X 1 0 ^{1 b} a t o / c m ^z · s e c以上であるのが好ましい。

さらに、本発明の第 5態様においては、前記エキシマレ一ザのェネルギ一が 2 0 m J Z c m ²以上であるのが好ましい。

その上、本発明の第 5態様においては、前記アモルファスシリコンがプラズマ C V D法により形成されてなるのが好ましい。

本発明の第 6態様は、基板上に形成された膜厚が 2 0 0 A以下のァモルファスシリコン膜に、エキシマレーザ光照射することにより

新たな用紙前記ァモルファスシリコン膜に含有されているシリコン粒子を結品化するとともに、水素ラジカル照射することより前記アモルファスシリコン膜をエッチングすることを特徵とするポリシリコン薄膜形成用基板の製法に関する。

本発明の第 6態様においては、前記エキシマレーザが、 A r F， K r Fまたは F ₂ なるエキシマレーザであるのが好ましい。

また、本発明の第 6態様においては、前記水素ラジカルのフラックスが、基板付近にて 1 X 1 0 ^{1 s} a t o m / c m ² · s e c以上であるのが好ましい- さらに、本発明の第 6態様においては、前記エキシマレーザのェネルギ一が 2 0 m J / c m ²以上であるのが好ましい。

その上、本発明の第 6態様においては、前記アモルファスシリコンが、プラズマ C V D法により形成されているのが好ましい。

本発明の第 7態様は、プラズマ源から発生したラジカルが、 3 0 0 °C以上に加熱された輸送チューブを通して輸送されてなることを特徴とする大面積ラジカルソースに関する。

本発明の第 7態様においては、前記 3 0 0 °C以上に加熱された輸送チューブがシリコン酸化物、シリコン窒化物、ボロンナイトライドまたはアルミナ酸化物であるのが好ましい。

また、本発明の第 7態様においては、前記輸送チューブの表面の 111 & 乂が0 . 1 m以下であるのが好ましい。

さらに、本発明の第 7態様においては、前記プラズマ源が永久磁石を有する E C Rプラズマソースであるのが好ましい。

その上、本発明の第 7態様においては、前記ラジカルが水素、酸素、窒素またはハロゲンであるのが好ましく、前記ラジカルが水尜または酸素であり、かつ、水晶振動子上の銀の酸化還元速度から求めたラジカゾレフラックスが 1 X 1 0 ^{1 K} a L o m / c m ² · s e c以上であるのがさらに好ましい。

本発明の第 1態様に関するポリシリコン薄膜は、基板との界面に

新たな用紙存在する 1 0 0 A以下のサイズの S i 〇.、の粒子状生成物を核として、成長 ' 形成されてなるものである。そのため、本発明の第 1 態様に関するポリシリコン薄膜のグレインサイズは、 S i 〇.、の粒子状生成物の密度に依存する。したがって、本発明の第 1 態様に関するポリシリコン薄膜のグレインサイズは、 S i 0、の粒子状生成物をコントロールすることにより、コントロールされる。また、この S i O _xは、 5 0 0 °C以下で基板上に形成できるので、ポリシリコン薄膜のグレインサイズのコン卜ロールが 5 0 CTC以下でできる。本発明の第 2態様に関するポリシリコン薄膜の製法は、基板上に 1 0 0 A以下のサイズの S i Ο χ ( 0 < x≤ 2 ) の粒子状生成物を形成し、しかるのち、その粒状生成物を核としてポりシリコン薄膜を成長させるものである。したがって、本発明の第 2態様に関するポリシリコン薄膜の製法では、 S i O _xの粒子状生成物の密度をコントロ一ルすることにより、グレインサイズがコントロールされたポリシリコン薄膜を製造することができる。また、この S i O xは前述のごとく、 5 0 0 °C以下で形成することができるので、本発明の第 2態様のポリシリコン薄膜の製法によれば、 5 0 0 °C以下でポリシリコン薄膜のグレインサイズがコン卜ロールできる。

本発明の第 3態様に関するボリシリコン薄膜は、基板をシリコンパウダーによリ研磨された基板上に付着したシリコンパウダ一の粒子を核として成長 · 形成されているので、低温にて形成することができる。したがって、安価なガラス基板に形成できる。また、シリコンパウダ一の粒子を核として形成されているので、シリコンパゥダ一の粒径をコン卜口一ルすることにより、グレインサイズをコン卜ロールすることができる _c

本発明の第 4態様に関するボリシリコン薄膜の製法は、基板をシリコンパゥダ一により研磨した後、この基板上に付着したシリコンパウダーの粒子を核としてポリシリコン薄膜を形成しているので、低温でポリシリコン薄膜を形成することができる。また、安価なガ

新たな用紙ラス基板に成膜できるため、大面積ポリシリコン薄膜を得ることができる。しかも、シリコンパウダーの粒子を核としてポリシリコン薄膜を形成しているので、シリコンパウダ一の粒径をコン卜ロールすることにより、グレインサイズをコントロールできる。

本発明の第 5態様に関するポリシリコン薄膜形成用基板は、基板に膜厚が 2 0 0 A以下のァモルファスシリコン膜が形成され、そして、その膜がエキシマレーザ光照射によリ結晶化されるとともに、水素ラジ力ル照射にょリエッチングすることによリシリコン微粒子が形成されてなるものである。そのため、基板上のシリコン核のサィズと発生密度がコントロールされている。したがって、本発明の第 5態様に関するポリシリコン用基板を用いれば、グレインサイズをコントロールされたポリシリコン薄膜を形成することができる。本発明の第 6態様に関するポリシリコン薄膜形成用基板の製法は、基板上に膜厚が 2 0 0 A以下のアモルファスシリコン膜を形成し、そして、その膜にエキシマレーザ光照射することによりその膜に含有されているシリコン粒子を結晶化するとともに、水素ラジカルを照射しているので、基板上に形成されるシリコン核のサイズと発生密度とをコントロールすることができる。したがって、本発明の第 6態様に関するポリシリコン薄膜形成用基板の製法により得られた基板を用いてポリシリコン薄膜を形成すれば、ボリシリコン薄膜のグレインサイズをコントロールすることができる- 本発明の第 7態様に関する大面積ラジカルソースは、プラズマ源から発生したラジカルを、 3 0 0 °C以上に加熱された輸送チューブを通して輸送するものである。このように、本発明の第 7態様に関する大面積ラジカルソースでは、 3 0 0 °C以上に加熱された輸送チユーブによリラジカルを供給しているので、基板表面が荷電粒子にさらされることなくかつラジカルの再結合も減少でき、それによリ大きなフラックスのラジカルを基板表面に導入することができる- 図面の簡単な説明

図 1 は本発明の第 3態様および第 4態様に用いる成膜装置の概略図であり、図 2は本発明の第 5態様および第 6態様に用いる装置の概略図であリ、図 3は本発明の第 7態様の大面積ラジカルソースを用いた成膜装置の概略図であり、図 4は E C Rプラズマにより発生したラジ力ルの測定結果のグラフである。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明を実施例に基づいて説明するが本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。

本発明の第 1態様に関するポリシリコン薄膜および本発明の第 2 態様に関するポリシリコン薄膜の製法においては、ポリシリコン薄膜のグレインサイズのコントロールは、基板上に S i O_xの微粒子を形成し、その密度をコントロールすることにより行なっている。ここで、基板としては、ガラス基板、透明電極や金属電極を形成したガラス基板、ステンレス、タングステン、モリブデン、ニッケル, チタン等の金属基板などが用いられる。

この基板上に形成される S i 〇_xにおける Xは、 0<x≤ 2であリ、そして、 S i 0 _xがシリコン形成の核となる。ポリシリコンの核発生密度は S i 〇_xの密度によってほぼ決定される。核となりうる S i O_xのサイズは、好ましくは 5 A〜 1 00 Aであり、さらに好ましくは 1 0 A〜4 O Aである。

しかるに、 S i 0.、の発生密度は、酸素系ガス流量とシラン系ガス流量とのガス流量比によって決定される。

ここで、酸素系ガスとは、 N₂0ガス、〇ガス、 H₂〇ガスまたはそれらの混合ガスをいい、シラン系ガスとは、 S i H₄ガス、 S i ₂H_Eガスまたはそれらの混合ガスをいう。ただし、一般には、酸素系ガスとしては H ₂ 0ガス力、シラン系ガスとしては S i H ₄ が用いられる。（H₂ 0 S i H₄ ) ガス流量比は、 0. 00 1 %〜

新たな用紙 0

1 0 %とされ、 0. 0 1 %〜 1 %とされるのが好ましい _π

そして、 S i 0、の核発生密度と（H ₂ OX S i ί - ) ガス流比との関係は、 O S i H, = 0. 0 0 0 1 で 1個/ 0. 1 μ m角程度であり、 I- 0 Z S i H二 = 0. 0 1 で 2 0個ノ 0. 1 μ m角程度である _c ここで、 0. I m角とは、 0. Ι μ πι Χ θ . 1 μ mを表す。

ガス流量比以外に S i 〇_xの粒状生成物の密度をコン卜ロールするものとしては基板温度がある。

基板温度は、高温ほど粒状の S i 〇_xがアモルファスシリコンマ卜リックス中により明瞭に分離された形で形成され、次のポリシリコン形成が容易である点から好ましい。ここで、アモルファスシリコンマ卜リックスとは、水素化アモルファスシリコン a — S i ： H で水素量が 0. 0 1 a t o m%以上、 6 0 a t o m%以下で定義されるものをいう。

一方、反応室圧力は圧力が高いほど酸素系ガス流量が増加したと同様の傾向にあるが、それほど核発生密度には影響しない。

核発生後のポリシリコン薄膜の形成法としては次の 3つの方法がある _c

( 1 ) シラン、ジシランを高水素希釈してプラブマ C V D法によりポリシリコン薄膜を得る方法である。

この方法における代表的な成膜方法は、シラン、ジシランを水素にて 1 %〜 0. 0 0 1 %に希釈し、反応室圧力： 1 T o r r〜 1 0 T o r r、 R Fパワー密度： 5 \\' / c n 〜 1 0 W_ c m'、基板温度： 2 0 0て〜 5 0 0 として、プラズマ C \' D法によるボリシリコン薄膜を形成するものである：：

( 2 ) シラン、ジシランをプラズマ C V D法により処理しァモルファスシリコン膜を成膜し、 5 0 0で〜 6 0 0での温度で長時間ァニ —ルすることにより結晶化させる方法である. - この方法における代表的な成膜方法は、シラン、ジシランガス：

新たな用紙 5 0〜 2 0 0 S C C M、反応室圧力： 1 T o r r〜 2丁 o r r、 R Fパワー密度： 1 WZ c m²〜 1 O WZ c m 基板温度： 3 0 0 X：〜 5 0 0 °Cにてプラズマ C V D法によりアモルファスシリコン膜を堆積し、 5 5 0 °Cにて 4 0時間真空中でァニールするものである。

( 3 ) 極薄膜のァモルファスシリコンの成膜と水素プラズマ処理の繰り返しによリボリシリコン膜を形成する方法である。

この方法における代表的な成膜方法は、プラズマ C V D法により極薄膜のアモルファスシリコン（ 2 Aから 2 0 O A程度）を形成し、引き続き水素プラズマにより生成した水素原子によリこの極薄膜の a - S i ： Hを結晶化させる。このプラズマ C V D法による a— S i ： Hの堆積と、水素プラズマ処理の繰り返しにより結晶を得るものである。特に、水素プラズマ処理には、 E C R放電により水素プラズマを生成することが、水素原子濃度を大面積に大量に生成可能という点から優れている。

以下、具体的な実施例に基づいて、本発明の第 1態様および第 2 態様をより詳細に説明する。

実施例 1

プラズマ C V D装置にて、成膜条件を S i H ₄ガス： 4 0 S C C λΐ、 Η , ガス： 2 0 0 S C C Μ、 II , 0ガス： 2 S C C \1、基板温度： 4 0 0 °C、 R Fパワー密度： l WZ c m²として、ガラス基板上にアモルファスシリコン膜を膜厚 2 0 A膜で堆積させた。

堆積した膜を観察したところ、粒状の S i 〇.、を含むァモルファスシリコンであった T E M観察の結果、 2 ()〜 3 0 Aの粒状の生成物が平均 1 0 0 0 A角に 5〜 7個観察された

同じ装置を用いて、成膜条件を S i H— ： 1 S C C -M、 H . ： 2 0 0 S C C M , 反応室圧力： l T o r r、 R Fパワー密度： 1 \\' / c m 基板温度： 4 0 0 °Cとして、前記処理がなされて粒子状：成物.が形成されたガラス基板上にポリシリコン薄膜を成膜した. 成膜された膜の粒径は、 S E M観察から 2 0 0 0 A〜 3 0 0 0 A 靳たな用紙 2

であった- 実施例 2〜 5

実施例 1 と同じ装置を用いて、ガラス基板上に成膜条件を基板温度： 4 0 0°C、反応室圧力： 1 T o r r、 R Fパワー密度： 1 WZ c m H₂0XS i ガス流量比： 0. 0 ◦ 1〜 0. 1 0と変化させ 2 O A厚の膜を堆積し、引き続き実施例 1 と同条件にてポリシリコン膜を形成した。

酸素系ガス流量とシラン系ガス流量とのガス流量比（酸素系ガス流量/シラン系ガス流量）を変化させて得られたポリシリコン薄膜のグレインサイズを調査した。結果を表 1 に示した。

表 1 より、酸素系ガス流量の減少に伴いポリシリコン膜のグレインサイズが増加し、大粒形のポリシリコン薄膜を得られるのがわかる。

ガス流量比 H₂ 0 S i H₄ ί シリコンのグレインサイズ

0. 0 0 1 (実施例 2 ) 7 0 0 0 Λ〜 1 μ πι

0. 0 0 5 (実施例 3 ) 2 0 0 0 Α〜4 0 0 0 Α

0. 04 (実施例 4 ) 6 〇 0 Α〜 1 5 0 0 A

0. 1 0 (実施例 5 ) 2 0 0 A 5 0 0 Λ

比較例 1

S i 0、を形成しなかった他は、実施例 1 と同様にして成膜を行なった

新たな用紙得られた膜を観察したところ、 S i 0 核が形成されていないために、ボリシリコン膜の成長は見られなかった。

比較例 2

S i 0、を形成することなくプラズマ C V D法にて、成膜条件を S i トし： 1 0 0 S C C , 反応室圧力： 1 T o r r、基板温度： 4 0 0で、 R Fパワー密度： 0 . 5 W / c m ²として、ァモルファスシリコン膜を膜厚を 5 μ mで成膜した。しかるのち、 5 5 0 °Cの温度で 4 0時間真空中にてァニールした。

成膜された膜は S E M観察の結果、 1 0 0〜 2 0 0 Aの小さな粒形のボリシリコン薄膜しか得られなかった。

以上説明したように、本発明の第 1態様に関するポリシリコン薄膜は、安価なガラス基板等に形成されているにもかかわらず、グレインサイズがコントロールされているものである。また、本発明の第 2態様に関するポリシリコン薄膜の製法によれば、グレインサイズをコントロールしながら、安価なガラス基板等の上にポリシリコン薄膜を成膜できる。したがって、本発明の第 1態様および第 2態様によれば、薄膜トランジスタや薄膜太陽電池のコスト低減を図ることができる。

図 1 は本発明の第 3態様および第 4態様に用いる成膜装置の概略図である。図において、 1 はチャンバ一、 2は基板回転装置、 3はガラス基板、 4は R F電極、 5は E C R装置を示す。

本発明の第 3態様に関するポリシリコン薄膜はガラス基板上に形成されたものであって、特にその粒形がコントロールされてなるものであるまた、本発明の第 4態様に関するボリシリコン薄膜の製法は、特に粒径をコントロールしながら、ガラス基板上にポリシリコン薄膜を形成するものである。

粒径のコン卜ロール方法としては、ガラス基板またはガラス基板上に形成された透明電極もしくは金属電極を、シリコンパウダーまたはシリコンパウダーを含むベ一ストにて研磨することによって行

新たな用紙う- この際、シリコンパウダーとしては、 1 0 0 0 A〜 1 0 ϋ μ m の粒径のものが好ましく、 I μ m〜 5 0 mの粒径ものであるのがさらに好ましい。

また研磨方法としては、シリコンパウダ一を有機溶媒中に分散し、超音波洗浄機を用いてその時間を管理することにより行う。その際に分散させるシリコンパウダ一の量は、ェタノ一ル 1 リツ卜ルに対して 0. 1 8〜 1 0 8-、好ましくは 1 8〜 1 0 8でぁる。また研磨時間は 5分〜 3 0分、好ましくは 1 0分〜 2 0分である。

以下、具体的な実施例に基づいて本発明の第 3態様および第 4態様を詳細に説明する。

実施例 1 1

ガラス基板（コ一二ング 7 0 5 9基板（フラット）） 3 を、シリコン粒径 1 μ mのパウダー 1 0 gをエタノール 1 リツトル中に分散した濾液中にて、超音波処理を 2 0分行った。この後、アセトンにて超音波洗浄後、図 1 に示すプラズマ C V D装置にてポリシリコン薄膜を形成した。

形成条件としては、図 1 に示す R F電極 4側にてァモルファスシリコン（以下、 a — S i ： Hとも表わす）を 1 5 A堆積し、 E C R 装置 5側にて水素原子（ 1 X I 0 ' ^K a t o m Z c m ' %以上）にてァニールするという繰返しによりボリシリコン膜を得た。なお、図において、 5 aは永久磁石を示す。

a - S i ： Hの成膜条件は、 S i H：ガス： 4 0 S C C M、 11 , ガス： 2 () 0 S C C λし反応室圧力： 0. 5 T o r r、 R Fパワー密度： 2 0 m\V / c 基板温度： 2 5 0 °Cとした。

水素原子によるァニールは、！· ガス： O O S C C X 反応室圧力： 2 0 m T o r r、マイクロ波パヮ一： 4 5 0 W、基板温度： 2 5 0 ⁼Cにて行った。この際、基板 3に到達した水素原子フラックスは i X 1 0^{1 G} a t. o m c m ^? · s e c以上、水素イオンフラックスは 1 X 1 0^{1 4} a t ο ηι / c m ·" · s e c以下であった：得られ

新たな用紙 5

た膜は、 X線回折、ラマン測定の結果から、結晶であることがわかつた。また S E M観察からその粒径は、 Ι μ πιの膜厚の範囲では 1 0 0 0 Α〜 2 0 0 O Aであった。

比較例 1 1

ガラス基板（コ一ニング 7 0 5 9基板（フラット））を、シリコンパウダーを含まないエタノールァセトン溶液にて超音波洗浄した後、実施例 1 1 と同様の条件にて成膜を行った。

パウダーによる研磨のない状態では、ガラス基板上に膜はいつさい形成されなかった。このことはガラス基板上にシリコンの核が形成されず結晶成長しなかったものといえる。

このことから、シリコンパウダ一による研磨がガラス基板上での核発生を促進していることがわかる。

実施例 1 2

ガラス基板（コ一ニング 7 0 5 9基板（フラット）） 3を、シリコン粒径 1 μ mのパゥダ一 1 0 g をェタノール 1 リットル中に分散した溶液にて、超音波処理を 1 0分行った。

その後、実施例 1 1 と同様の方法にてポリシリコン薄膜を形成した。形成されたポリシリコン薄膜を S E Mにて観察したところ、その粒形は 2 0 0 0 A〜 5 0 0 O Aであった。

このことから、超音波処理の時間により核発生密度をコント口一ルでき、それにより粒形をコントロールできるのがわかる。

以上説明したように、本発明の第 3態様に関するポリシリコン薄膜は、安価なガラス基板上にポリシリコン薄膜を低温にてグレインサイズをコントロールしながら形成されたものである。また、本発明の第 4態様に関するポリシリコン薄膜の製法は、安価なガラス基板上にポリシリコン薄膜をグレインサイズをコントロールしながら形成できる。安価なガラス基板に成膜できることから、容易に大面積ポリシリコン薄膜を得ることができる。したがって、薄膜卜ランジスタゃ薄膜太陽電池の大形化が、低コス卜で達成することができ

新たな用紙る

図 2は本発明の第 5態様に関するポリシリコン形成用基板および本発明の第 6態様に関するポリシリコン薄膜形成用基板の製法に用いる装置の概略図である。図 2において、 2 1 は反応室、 2 2は基板、 2 3はヒータ、 2 4は E C Rプラズマ発生装置、 2 5はエキシマレ一ザ光源、 2 6はプラズマ C V D装置、 2 7はレーザ光入射窓を示す。

基板 2 2 としては、ガラス基板、透明電極や金属電極を形成したガラス基板、ステンレス、タングステン、モリブデン、ニッケル、チタン等の金属基板などが用いられる。

なお、ヒータ 2 3、 E C Rプラズマ発生装置 2 4、エキシマレ一ザ光源 2 5、プラズマ C V D装置 2 6およびレーザ光入射窓 2 7の構成は従来のものと同様であるので、その構成の詳細な説明は省略する。

図 2に示す装置を用いて、基板 2 2上に大きなグレインサイズのポリシリコンを成膜するためには、シリコン核のサイズと密度をいかにコントロールするかが重要となる。

( 1 ) 基板 2 2上に形成するシリコン核のサイズとてしては 1 0 A 〜 2 0 0 Aとされていればよいが、 2 0 A〜 1 0 0 Aの粒径とされているのが好ましい。ここで、シリコン核のサイズは基板 2 2上に成膜されているアモルファスシリコン膜の膜厚によリコン卜ロールされている。

このァモルファスシリコン膜は、通常プラズマ C V D法により、基板温度： 2 5 0で.〜 3 5 0 °C、反応室圧力： 0 . 1 T 0 r r〜 1 T o r r、 R Fパワー密度： 0 . 0 1 W Z c m ²〜 1 Wノ c m ²の条件の下で成膜される。

また、アモルファスシリコン膜の膜厚は、 1 5 Α〜 2 δ 0 Αとされている: · このアモルファスシリコン膜をエキシマレ一ザにより、レーザァニ一ルして形成されるシリコン核の粒径はほぼ膜厚と等し

新たな用秕くなる力^ 少し膜厚より小さくなる傾向にある。この際に用いるェキシマレ一ザとしては、アモルファスシリコンの吸収係数から、より短波長のものが好ましく、例えば、 K r F、 A r F、 F , などが好ましい。レーザァニールの際のエネルギーは、その波長により最適値は異なるが、 2 0 m J Z c m²〜4 0 O m J / c m²とされていればよく、 5 0 m J / c m'〜 3 0 O m J / c m²とされているのが好ましい

( 2 ) シリコン核の密度は、主に水素ラジカルのフラックス量と基板温度によって決定される。

水素ラジカルのフラックス量は、 1 X 1 0 ' ^b a L o m/ c m^? · s e c〜 l X 1 0^{1 8} a t o m c m² · s e c とされてレ、れぱ、よい、 1 X 1 0 a t o m/ c m² - s e c ~ l X l O a t o m/ c m² ' s e c とされているのが好ましい。 1 X 1 0 ' ⁵ a t o m/ c m² ' s e c未満では、ァモルファスシリコン膜のエツチング反応が進行せず、シリコン核の密度がコントロールできないという欠点がある。逆に、 1 X 1 0 ' ⁸ a t 0 m/ c m² · s e c以上では、アモルファスシリコン膜が全てエッチングされてしまい好ましくない。

基板温度は高温ほどエッチング反応が進行し好ましいが、基板 2 2 としてガラスも用いられることもあることを考慮すると 2 0 0 °C 〜 5 0 0でとされるのがよく、 3 0 0 C〜 5 0 0 Cとされるのが好ましい- 以下、より具体的な実施例に基づいて本発明の第 5態様および第 6態様を詳細に説明する-.

実施例 2 1

図 2に示す装置によりポリシリコン薄膜形成用基板を下記の要領で作製した- まず、 S i ガス： 5 0 S C CMを基板付近に導入し、図 2のフラズマ C V D装置 2 ΰにより、基板温度： 4 0 0 t:、反応室圧力

新たな用紙 ϋ . I T o r r、 R Fパヮ一密度： ϋ . 1 WZ c m'"の成膜条件のドで、ガラス基板 2上にアモルファスシリコン膜を膜厚 1 0 0 Aで成膜した:■ なお、図 2において、 2 6 1 は R F電極、 2 G 2はマツチングボックス、 2 6 3は電源を示す。

次に、図 2に示す装置にてプラズマ C V D装置 2 6 を用いずに、エキシマレーザ光源 2 5 と、 E C Rプラズマ装置 2 4 を用いて、前記処理により I 0 0 Aの膜厚でァモルファスシリコン膜が成膜された基板 2 2を処理した ₌ なお、図 2において、 2 4 1 は E C Rブラズマソース、 24 2はマイクロ波電源を示す

エキシマレーザ光としては A r F ( 1 9 3 n m ) を用い、そのェネルギ一は、 7 0 m J /c m²とした。また、レーザ光照射は、レ —ザ光入射窓 2 7 を通して、周波数 5 H zにて 2分間行った _ε 同時に、水素ガス： 1 0 0 S C CMを E C Rプラズマソース 4 1 から導入し、 E C Rパワー： 4 0 0W、反応室圧力： 5 mT 0 r r の下で、水素プラズマを発生させ、このプラズマを基板 2 2に 2分間照射した。この時の水素プラズマのフラックスは 4 X 1 0^{1 B} a t o m/ c m² ' s e cであリ、基板温度は 4 0 0 °Cであった。

以上のプロセスによりガラス基板 2 2上にシリコン核が形成された：

前記処理がなされた基板 2 2に、プラズマ C V D法によりポリシリコン膜を成膜した。成膜条件は、 S i ガス： 2 S C CM、 H ；ガス： 4 0 0 S C C M、反応室圧力： 1 T o r r、 R Fパワー密度： 1 \\-/ c m 基板温度： 4 ◦ 0 ^GCとした:.

得られたボリシリコン薄膜の粒径は、 S E M観察から 4 0 0 0 A 〜 Γ) 0 0 0 Aであった _c

製造例 2 1 〜 2 7

前述の方法により処理がなされた基板 2 2 を片 Jいて、基板温度を 4 0 0で一定、反応室圧力を 5 mT o r r'—定、水素ガス流量を 1 0 0 S C CM—定、水素プラズマおよびレーザ光照射時間を一定、

新たな用紙レーザ照射周波数を 5〗〗 z として、 A r Fエキシマレーザのェネルギ密度および水素ブラズマ究生用 E C Rパヮ一を変化させて、ボリシリコン薄膜を成膜し（製造例 2 1 2 7 ) S 1ι Μ写真に基づいて粒径を測定した。結果を表 2 1 に示した。

表 2 1

新たな用紙以上説明したように、本発明の第 5態様に関するポリシリコン薄膜形成用基板を用いれば、グレインサイズの大きなポリシリコン薄膜を得ことができる。また、本発明の第 6態様に関するポリシリコン薄膜形成用基板の製法によれば、グレインサイズの大きなポリシリコン薄膜が形成できる基板を作製することができる。

図 3は本発明の第 7態様の大面積ラジカルソースを用いた成膜装置の概略図、図 4は E C Rプラズマによリ発生したラジカルの測定結果のグラフである。図において、 3 1 は反応室、 3 2は基板、 3 3はヒータ、 3 4は水晶振動子、 3 5は石英管、 3 6は石英管 3 5 に内蔵されたヒータ、 3 7は E C Rプラズマ発生装置、 3 8はマイクロ波導入アンテナ、 3 9はマッチングボックス、 4 0はマイクロ波電源を示す。

図 3に示される成膜装置においては、ヒータ 3 6 を内蔵した石英管 3 5、 E C Rプラズマ発生装置 3 7、マイクロ波導入アンテナ 3 8、マッチングボックス 3 9およびマイク口波電源 4 0がラジ力ルソースを構成し、石英管 3 5が輸送チューブを構成する。

図 3に示される実施例においては、輸送チューブを構成する石英管 3 5は、それが内蔵しているヒータ 3 6により 3 0 0 °C以上に加熱されている。この 3 0 0 °C以上に加熱された輸送チューブを用いれば、基板 3 2の表面が荷電粒子にさらされることがなくなり、しかもラジカルの界結合をも減少できる。そのため、より大きなフラックスのラジカルを基板 3 2の表面に導入することができる - ラジカルの基板 3 2への輸送効率を向上させるプラズマ源（ラジカル発生源）としては、反応圧力が低い方が衝突による再結合が少なくなるので、低圧でも放電可能な E C Rプラズマ源が好ましい- また、大面積なプラズマ源とする観点からは、電磁石を用いた磁場を有する E C Rプラズマ源より、永久磁石を用いた E C Rプラズマ源の方が、さらに好ましい- そして、永久磁石としては、マイクロ波の伝播に対してできるだけ磁場勾配を形成しない、つまリ磁場が

新たな用紙急しゅんに減衰する磁場の厚み特性を有する磁石が好ましい。

次に輸送チューブ表面の温度であるが、使用するラジカルの種類によリ最適温度は異なるが、どのラジカルにおいても表面温度が 3 0 0 °C以上とされればよい。それ以下の温度、例えば、室温ではラジ力ルが輸送チュ一ブ表面に吸着し、輸送チューブ表面においてラジカル同志が再結合し、基板 3 2の表面に到達するラジカルが減少する。なお、水素原子では 3 0 0 °C以上でよいが、酸素原子では 4 0 0 °C以上とされるのがより好ましい。

輸送チューブの表面形状は、ラジカルの吸着面積の観点から、吸着面積を少なくする点で、表面粗度（以下、 R m a xという）が 0 . 1 μ m以下であるのが好ましい。

輸送チューブの材質としては、酸素ラジカルに対しては酸化物、窒素ラジカルに対しては窒化物、水素ラジカルに対しては酸化物や窒化物、ハロゲン系のラジカルに対しては窒化物が好ましい。もちろん金属、例えばステンレスの表面を前記酸化物や窒化物にてコ一ティングしてもよい。 ■

その余の構成については、従来のラジカルソースと特に異なる点はないので、その構成の詳細な説明は省略する。

次に、この様にして構成されたラジカルソースを用いてラジカルフラックスを生成し、その生成量の測定を行った。その結果を図 4 に示す。その際におけるラジカルフラックスの算出は、水晶振動子 3 上の銀の酸化還元速度から酸素原子および水素原子フラックスの生成量を換算することにより行った。すなわち、まず酸素プラズマにより水晶振動子 3 4上の銀を酸化し、その重量増加から酸素原子フラックスを求めた。その結果、酸素原子フラックスは、 5 X 1 0 ^{1 ≥} a t 0 m / c m ² - s e cであった。次に、酸化銀の還元速度、つまり重量減少から水素原子フラックスを求めた。その結果、水素原子フラックは、 5 X 1 0 ^{1 5} a t o m / c m ^z · s e cであった。

ここにおける絶対値は、酸素、水素の付着確立の不明確さから、

新たな用紙必ずしも正しいとはかぎらないが、最小限のフラックス量の測定は可能でかつある数値以上であることはわかるので、相対的な比較は行いうるものである。

以下、より具体的な実施例に基づいて本発明の第 7態様をよリ詳細に説明する。

実施例 3 1および比較例 3 1

図 3に示す装置の永久磁石 3 7 aを用いた E C R放電管 3 7 bを有する E C Rプラズマ発生装置 3 7をプラズマ源として、水素ガス 4 0 0 S CCM、圧力 2 0 mT o r r、マイクロ波パワー 4 5 0 W の条件下において、内径 1 5 O mm0で Rm a xが 0. 0 5 μ m以下の石英管内にてプラズマを発生させ、それにより生成されたラジカルを輸送チューブを経由して基板 3 2に導入した。そして、その際生成されたラジカルの酸素原子フラックスおよび水素原子フラックスを基板 3 2近傍にて前述の方法により測定し、測定結果を表 3 1に示した（実施例 3 1 ) 。内面がすりの石英管を用いた他は実施例 3 1 と同様にしてラジカルを生成し、その際生成されたラジカルの酸素原子フラックスおよび水素原子フラックスを基板 3 2近傍にて前述の方法により測定し、測定結果を表 3 1に併せて示した（比較例 3 1 ) 。

なお、ラングミュア一プロ一プにて基板 3 2付近の荷電粒子の測定を行なったが、実施例 3 1においては、イオン、電子とも全く観測されなかった。

表 3 1 より明らかなように、内面がすりの石英管（比較例 3 1 ) より Rm a Xが 0. 0 5 m以下の石英管（実施例 3 1 ) を用いることによりラジカルのフラックスが増加するのがわかる- 実施例 3 2〜 3 3および比較例 3 2〜 34

実施例 3 1の石英管を用いて石英管の表面温度の影響を調査した, その結果を表 3 2に示した（実施例 3 2〜 3 3および比較例 3 2〜 34 ) ₌

新たな用紙表 3 2より明らかなように、石英管表面の温度を上昇させることにより急激にラジカルフラックスが増加するのがわかる。

表 3 1

新たな用紙表 3 2

以上説明したように、本発明の第 7態様によれば基板が荷電粒子にさらされることなく、かつ、ラジカルの再結合による減衰をさけることができる大面積に照射可能なラジカルソースを提供することができる。

新たな用紙産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明によれば安価なガラス基板や金属基板上に、グレインサイズをコントロールしながらポリシリコン薄膜を形成できる。

新たな甩紙

Claims

請求の範囲

1 . 基板上に形成されてなるポリシリコン薄膜であって、その基板との界面に 1 0 O A以下のサイズの S i O _x ( 0 <x≤ 2 ) の粒子状生成物を有することを特徴とするポリシリコン薄膜。

2. 前記 1 0 O A以下のサイズの S i 〇_xの粒子状生成物が 0.

1 β m角の領域に 1 0 0個以下分散されてなることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のポリシリコン薄膜。

3 . 前記 S i 〇_xの粒子状生成物が、アモルファスシリコンマ卜リックス中に存在することを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項記載のポリシリコン薄膜。

4. 前記 S i O_xの粒子状生成物がシラン系ガス、酸素系ガスの混合ガスをプラズマ C V D法により処理することにより形成されてなることを特徴とする請求の範囲第 1項、第 2項または第 3項記載のポリシリコン薄膜。

5. 前記シラン系ガスが S i H₄ガス、 S i ₂ H_sガスまたはこれらの混合ガスであることを特徴とする請求の範囲第 4項記載のポリシリコン薄膜。

6. 前記酸素系ガスが N _a〇ガス、〇₂ガス、 H ₂0ガスまたはこれらの混合ガスであることを特徴とする請求の範囲第 4項記載のポリシリコン薄膜。

7. 前記 S i O _xの粒子状生成物の密度が酸素系ガスとシラン系ガスの比によつて決定されるとともに、前記比の値が、

酸素系ガス流量

0 < < 0 · 2

シラン系ガス流量

であることを特徴とする請求の範囲第 1項、第 2項、第 3項、第 4項、第 5項または第 6項記載のポリシリコン薄膜。

S . 前記基板がガラス基板または金属基板であることを特徴とす

新たな用紙る請求の範囲第 1 項、第 2項、第 3項、第 4項、第 5項、第 6 項または第 7項記載のポリシリコン薄膜。

9. シリコンパウダ一により研磨された基板上に形成されてなることを特徴とするポリシリコン薄膜。

1 0. 前記基板が、ガラス基板または透明電極もしくは金属薄膜が形成されてなるガラス基板であることを特徴とする請求の範囲第 9項記載のポリシリコン薄膜。

1 1 . 前記シリコンパゥダ一の粒径が 1 0 0 0 A〜 1 O O y niであることを特徴とする請求の範囲第 9項または第 1 0項記載のボリシリコン薄膜。

1 2. 前記ポリシリコン薄膜が、 C V D法または P V D法によりァモルファスシリコン膜が形成された後、水素プラズマにて一定時間暴露されるという繰返しによリ形成されてなることを特徴とする請求の範囲第 9項、第 1 0項または第 1 1項記載のポリシリコン薄膜。

1 3. 前記水素プラズマの水素原子フラックスが 1 X 1 0¹⁵ a t o m/ c m² ' s e c以上であり、水素ィオンフラックスが 1 X 1 0^{1 ε} a t o m/ c m² · s e c以下であることを特徴とする請求の範囲第 1 2項記載のポリシリコン薄膜。

1 4. 前記水素プラズマが、永久磁石を用いた E C R放電により形成されてなることを特徴とする請求の範囲第 1 2項または第 1 3項記載のポリシリコン薄膜。

1 5. 前記ポリシリコン薄膜が、 5 0 0 °C以下の温度にて形成されてなることを-特徴とする請求の範囲第 9項、第 1 0項、第 1 1 項、第 1 2項、第 1 3項または第 1 4項記載のボリシリコン薄膜。

1 6. アモルファスシリコン膜が形成されてなるボリシリコン薄膜形成用基板であって、

前記ァモルファスシリコン膜の膜厚が 2 0 0 A以下であリ、

新たな用紙前記ァモルファスシリコンが、エキシマレーザ光照射によリ, 曰

曰 Β化されるとともに、水素ラジカル照射によりエッチングされることによりシリコン微粒子が形成されてなる

ことを特徴とするポリシリコン薄膜形成用基板。

1 7. 前記エキシマレーザが A r F， K r Fまたは F_a なるエキシマレ一ザであることを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載のポリシリコン薄膜形成用基板。

1 8. 前記水素ラジカルのフラックスが、基板付近にて 1 X 1 0'⁵ a t 0 mZ c m² * s e c以上であることを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載のポリシリコン薄膜形成用基板。

1 9. 前記エキシマレーザのエネルギーが 2 0 m J / c m²以上であることを特徴とする請求の範囲第 1 6項または第 1 7項記載のポリシリコン薄膜形成用基板。

2 0. 前記アモルファスシリコンがプラズマ CVD法により形成されてなることを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載のポリシリコン薄膜形成用基板。

2 1. プラズマ源から発生したラジカルが、 3 0 0 °C以上に加熱された輸送チューブを通して輸送されてなることを特徴とする大面積ラジカルソース。

2 2. 前記 3 0 0°C以上に加熱された輸送チューブがシリコン酸化物、シリコン窒化物、ボロンナイトライドまたはアルミナ酸化物であることを特徴とする請求の範囲第 2 1項記載の大面積ラジカルソース。

2 3. 前記輸送チューブの表面の Rm a Xが 0. Ι μπι以下であることを特徴とする請求の範囲第 2 1項または第 2 2項記載の大面積ラジカルソース：

24. 前記プラズマ源が永久磁石を有する E GRプラズマソースであることを特徴とする請求の範囲第 2 1項記載の大面積ラジカレソース _c

新たな用紙

2 5. 前記ラジカルが、水素、酸素、窒素またはハロゲンであることを特徴とする請求の範囲第 2 1項記載の大面積ラジカルソース。

2 6. 請求の範囲第 2 5項記載のラジカルが水素または酸素であり、かつ、水晶振動子上の銀の酸化還元速度から求めたラジカルフラックスが 1 X 1 0^{1 G} a t o m/ c m² · s e c以上であることを特徴とする大面積ラジカルソース。

2 7. 基板上に 1 0 0 A以下のサイズの S i 〇_x ( 0 < X≤ 2 ) の粒子状生成物を形成し、しかるのち、その粒状生成物を核としてポシリコン薄膜を成長させることを特徴とするポリシリコン薄膜の製法。

2 8. 前記 1 0 O A以下のサイズの S i O_xの粒子状生成物を 0.

1 μ m角の領域に 1 0 0個以下分散させることを特徴とする請求の範囲第 2 7項記載のポリシリコン薄膜の製法。

2 9. 前記 S i 〇_xの粒子状生成物をァモルファスシリコンマトリックス中に存在させることを特徴とする請求の範囲第 2' 7項または第 2 8項記載のポリシリコン薄膜の製法。

3 0. 前記 S i 0.、の粒子状生成物がシラン系ガス、酸素系ガスの混合ガスをプラズマ C V D法によリ処理することによリ形成されてなることを特徴とする請求の範囲第 2 7項、第 2 8項または第 2 9項記載のポリシリコン薄膜の製法。

3 1 . 前記シラン系ガスが、 S i H₄ガス、 S i ₂ H_eガスまたはこれらの混合ガスであることを特徴とする請求の範囲第 3 0項記載のポリシリコン薄膜の製法。

3 2. 前記酸素系ガスが N ₂〇ガス、 0₂ガス、 H ₂〇ガスまたはこれらの混合ガスであることを特徴とする請求の範囲第 3 0項記載のポリシリコン薄膜の製法。

3 3. 前記 S i 〇_xの粒子状生成物の密度が酸素系ガスとシラン系ガスの比によって決定されるとともに、前記比の値が、

新たな用紙酸素系ガス流量

0< < 0. 2

シラン系ガス流量

であることを特徴とする請求の範囲第 2 7項、第 2 8項、第 2 5 9項、第 3 0項、第 3 1項または第 3 2項記載のポリシリコン薄膜の製法。

3 4. 前記基板が、ガラス基板または金属基板であることを特徴とする請求の範囲第 2 7項、第 2 8項、第 2 9項、第 3 0項、第 3 1項、第 3 2項または第 3 3項記載のポリシリコン薄膜の製0 法。

3 5. 基板をシリコンパウダーにより研磨した後、該基板上にポリシリコン薄膜を形成することを特徴とするポリシリコン薄膜の製法。

3 6. 前記基板が、ガラス基板または透明電極もしくは金属薄膜が5 形成されてなるガラス基板であることを特徴とする請求の範囲第 3 5項記載のポリシリコン薄膜の製法。

3 7. 前記シリコンパゥダ一の粒径が 1 0 0 0 Α〜 1 0 0 μ πιであることを特徴とする請求の範囲第 3 5項または第 3 6項記載のポリシリコン薄膜の製法。

0 3 8. 前記ポリシリコン薄膜を、 CVD法または P VD法によリアモルファスシリコン膜が形成された後、水素プラズマにて一定時間暴露されるという繰返しにより形成することを特徴とする請求の範囲第 3 5項、第 3 6項または第 3 7項記載のポリシリコン薄膜の製法。

S 3 9. 前記水素プラズマの水素原子フラックスが 1 X 1 0 ' ⁵ a L ο

m/ c m² - s e c以上であリ、水素イオンフラックスが 1 X 1 0^{1 ε} a t o m/ c m² · s e c以下であることを特徵とする請求の範囲第 3 8項記載のポリシリコン薄膜の製法-

4 0. 前記水素プラズマを、永久磁石を用いた E C R放電により形

新たな用 3

成することを特徴とする請求の範囲第 3 8項または第 3 9項記載のポリシリコン薄膜の製法。

1 . 前記ポリシリコン薄膜を 5 0 0 °C以下の温度にて形成することを特徴とする請求の範囲第 3 5項、第 3 6項、第 3 7項、第 3 8項；第 3 9項または第 4 0項記載のポリシリコン薄膜の製法。

2. 基板上に形成された膜厚が 2 0 0 A以下のアモルファスシリコン膜に、エキシマレーザ光照射することにより前記ァモルファスシリコン膜に含有されているシリコン粒子を結晶化するとともに、水素ラジカル照射することより前記アモルファスシリコン膜をエッチングすることを特徴とするポリシリコン薄膜形成用基板の製法。

3. 前記エキシマレーザが、 A r F， K r Fまたは F ₂ なるェキシマレーザであることを特徴とする請求の範囲第 4 2項記載のポリシリコン薄膜形成用基板の製法。

4. 前記水素ラジカルのフラックスが、基板付近にて 1 X 1 0'⁵ a t o m/ c m² · s e c以上であることを特徴とする請求の範囲第 4 2項記載のポリシリコン薄膜形成用基板の製法。

δ . 前記エキシマレ一ザのエネルギーが 2 0 m Jノ c m ²以上であることを特徴とする請求の範囲第 4 2項または第 4 3項記載のポリシリコン薄膜形成用基板の製法。

6. 前記アモルファスシリコンカ^ プラズマ C V D法により形成されていることを特徴とする請求の範囲第 4 2項記載のポリシリコン薄膜形成用基板の製法。

新たな用紙