專利名稱：成膜設備和形成結晶硅薄膜的方法
技術領域：
本發(fā)明是在日本專利申請10-17076的基礎上作出的，該申請在此引用參考。
本發(fā)明涉及用于形成結晶硅薄膜的成膜設備，所述硅薄膜可作為例如用于液晶顯示器的各個象素的TFT(薄膜晶體管)開關材料、集成電路、太陽能電池等，除了結晶薄膜以外，如有必要，該設備還可用于形成電絕緣薄膜(如硅化合物薄膜)。
本發(fā)明還涉及形成結晶硅薄膜的方法。
無定形硅薄膜已作為半導體薄膜用作TFT等，因為大面積的無定形硅薄膜能在低溫下制得。但是，目前需要晶體粒徑為200nm或更大，尤其是約300nm或更大的結晶硅薄膜，以改進晶體管特性和形成帶有集成的驅動電路的器件。可使用數(shù)種方法形成結晶硅薄膜。例如，可用熱CVD法形成該薄膜，在該方法中將基片(即在上面將形成或沉積薄膜的工件或物體)加熱至600℃或更高的高溫，并在常壓或減壓下通過熱CVD形成薄膜。在另一種方法中，用PVD法(如將基片保持在約700℃或更高的溫度下的真空沉積或陰極濺涂沉積)形成結晶硅薄膜。在另一個方法中，在相對低的溫度下通過合適的CVD或PVD法形成無定形硅薄膜，隨后后處理(在800℃或更高的溫度下對無定形薄膜進行熱處理，或者在約600℃的溫度下對其進行約20小時或更長時間的熱處理)進行結晶。另外，可使用對無定形硅薄膜進行激光退火的方法使之結晶。
在這些方法中，激光退火法(對無定形硅薄膜進行激光退火使之結晶)可在比其它方法更低的溫度下制造結晶硅薄膜。因此，激光退火法加工的基片不限于石英這類具有高熔點的材料，該方法可用于例如相對價廉并具有低熔點的玻璃這類材料。此外，加工退火可在較短的時間內(nèi)完成，從而改進了結晶硅薄膜的生產(chǎn)效率。
但是，形成無定形薄膜和進行激光退火常分別在不同的設備中進行，涂覆了薄膜的基片需遷入空氣中以便將基片和薄膜置于激光輻照設備中。
在某些情況下，在形成無定形硅薄膜之前或之后形成電絕緣薄膜(如硅化合物薄膜)。該絕緣膜通常在另一個設備中形成。因此，難以使各層膜的邊界或它們之間的界面保持清潔，因此難以得到良好的器件特性。另外，在這些設備之間傳送基片并重復加熱該基片需要長的時間，導致低的生產(chǎn)能力。
根據(jù)用激光束照射無定形硅薄膜的方法，該激光必須具有很高的能量密度，以便使結晶硅薄膜具有200nm或更大的實際需要的晶體粒徑值，最好具有300nm或更大的晶體粒徑值。因此，激光輻照設備必須具有高的功率。由此需要昂貴的設備，并且高發(fā)射功率的激光束變得不穩(wěn)定，使得生產(chǎn)力下降。
由于無定形硅薄膜含有大量的混入其中的氫，如果不經(jīng)處理，當用激光束輻照薄膜時，氫的膨脹(bumping)會影響薄膜的質量。因此，必須對形成于基片上的無定形硅薄膜進行熱處理以除去氫，從而需要耗時的加工步驟。
在使無定形硅薄膜結晶而形成的結晶硅薄膜中存在許多懸空鍵。因此，為了獲得良好的儀器特性，必須將該結晶硅薄膜置于氫等離子體中用氫填充這些懸空鍵，這也需要耗時的加工步驟。
在用激光束輻照使無定形硅薄膜結晶的方法中，如上所述該激光必須具有非常高的能量密度，以使制得的結晶硅薄膜具有實際允許的晶體粒徑值。但是，真空沉積法、陰極濺涂沉積法和其它方法形成的無定形硅薄膜不具有足夠高的與基片的粘性。因此，在激光退火過程中薄膜中會由于應力而容易產(chǎn)生局部脫層。
在用真空沉積、陰極濺涂沉積或其它方法形成無定形硅薄膜的情況下，用激光結晶法形成的晶體的粒徑難以控制。因此，最終形成的產(chǎn)品薄膜會沒有足夠大的晶體粒徑，或會具有過分大的晶體粒徑，形成不規(guī)則的晶粒邊界，使薄膜具有大的表面粗糙度。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種成膜設備，它可形成用作TFT等的半導體薄膜的結晶硅薄膜，它具有良好的質量，高的生產(chǎn)率，并提供這種結晶硅薄膜的形成方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種成膜設備，它可形成用作TFT等的半導體薄膜的結晶硅薄膜，它具有良好的在基片上的質量，具有良好的粘性，并提供這種結晶硅薄膜的形成方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種成膜設備，它可形成用作TFT等的半導體薄膜的結晶硅薄膜，它具有良好的質量和預定的晶體粒徑，并提供這種結晶硅薄膜的形成方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種成膜設備，它可形成具有良好質量的用作TFT等的半導體薄膜的結晶硅薄膜，并可形成層疊在該結晶硅薄膜上的電絕緣薄膜(如硅化合物薄膜)，更具體地說，它能以良好生產(chǎn)率形成這兩種薄膜，同時明顯地減少這些薄膜界面的缺陷。
本發(fā)明提供一種成膜設備，它包括形成硅薄膜的真空室，以在基片上形成結晶硅薄膜；為該真空室而裝備的成膜裝置，以在基片的目標表面上形成結晶硅薄膜的預制膜(pre-film)；為該真空室而裝備的能量束輻照裝置，以便用能量束輻照預制膜使之結晶。
本發(fā)明還提供一種結晶硅薄膜的形成方法，它包括制備具有形成硅薄膜的真空室以將結晶硅薄膜形成在基片上的成膜設備，該設備裝備有成膜裝置以將結晶硅薄膜的預制膜形成在基片的目標表面上，并裝備有能量束輻照裝置以用能量束輻照該預制膜使之結晶；將基片置于形成硅薄膜的真空室中，用成膜裝置在基片的目標表面上形成結晶硅薄膜的預制膜；在形成預制膜后，在真空室中用從能量束輻照裝置中發(fā)出的用于使該預制膜結晶的能量束輻照該預制膜，由該預制膜制得所需的結晶硅薄膜等步驟。
根據(jù)本發(fā)明，形成結晶硅薄膜的預制膜并隨后用能量束輻照該預制膜可在相同的真空室中連續(xù)進行。因此，可明顯縮短傳送基片所需的時間和加熱基片所需的時間，從而可提高生產(chǎn)率。另外，由于可在同一的真空室中形成預制膜和用能量束輻照之，因此可以制得具有良好質量的結晶硅薄膜，同時可減少雜質和其它物質的粘附。
下面結合附圖詳細描述本發(fā)明以展示本發(fā)明上述的和其它目的、特征和優(yōu)點。
圖1是本發(fā)明成膜設備的結構的一個例子的示意圖；圖2是本發(fā)明成膜裝備的結構的另一個例子的示意圖；圖3是本發(fā)明成膜裝備的結構的另一個例子的示意圖；圖4是本發(fā)明成膜裝備的結構的再一個例子的示意圖。
根據(jù)本發(fā)明的一個實例，成膜設備包括用于將結晶硅薄膜形成在基片上的形成硅薄膜的真空室；為該真空室而裝備的成膜裝置，以便將結晶硅薄膜的預制膜形成在基片的目標表面上；為該真空室而裝備的能量束輻照裝置，以便用能量束輻照該預制膜，使之結晶。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一個實例，結晶硅薄膜的形成方法包括下列步驟制備具有形成硅薄膜的真空室以將結晶硅薄膜形成在基片上的成膜設備，該設備裝備有成膜裝置以將結晶硅薄膜的預制膜形成在基片的目標表面上，并裝備有能量束輻照裝置以用能量束輻照該預制膜使之結晶；將基片置于形成硅薄膜的真空室中，用成膜裝置在基片的目標表面上形成結晶硅薄膜的預制膜；在形成預制膜后，在真空室中用從能量束輻照裝置中發(fā)出的用于使該預制膜結晶的能量束輻照該預制膜，由該預制膜制得所需的結晶硅薄膜。
根據(jù)上述成膜設備和結晶硅薄膜的形成方法，可在同一真空室中連續(xù)地形成結晶硅薄膜的預制膜并隨后用能量束輻照該預制膜。因此，可明顯縮短傳送基片所需的時間和加熱基片所需的時間，從而可提高生產(chǎn)率。另外，由于可在同一的真空室中形成預制膜和用能量束輻照之，因此可以制得具有良好質量的結晶硅薄膜，同時可減少雜質和其它物質的粘附。
成膜裝置可將預制膜直接形成于基片的目標表面(即要形成結晶硅薄膜的表面)上，或將預制膜形成在上面已形成有電絕緣薄膜等的目標表面上。
成膜裝置(換句話說，形成硅薄膜的真空室)可裝有離子源以向基片發(fā)射離子束。在這種情況下，該成膜裝置可以是等離子體CVD裝置、陰極濺射裝置等。
因此，可使用等離子體CVD法等將薄膜形成在基片上并將離子束發(fā)射至其上。通過適當?shù)剡x擇或控制離子類型、離子發(fā)射能量等，可獲得例如表面激發(fā)、改進結晶性和控制結晶取向等效果，可促進硅原子的遷移，并可在較低的溫度下在基片上形成具有良好結晶性的硅薄膜。在這種情況下，最好離子源發(fā)射的離子束的發(fā)射能約為100eV-1keV。
在上述方法中形成的預制膜可具有約10nm或更大的預定的晶體粒徑，可降低隨后為獲得具有實際所需晶體粒徑的結晶硅薄膜而要發(fā)射的能量束的能量密度。
可在形成預制膜前用離子束輻照基片，或在形成預制膜的初始階段用離子束輻照之。在形成預制膜前發(fā)射離子束的情況下，在形成預制膜的過程中基片表面上可具有一層微晶核層，如此形成的預制膜可具有一層上層，它是無定形硅層。在形成預制膜的初始階段發(fā)射離子束的情況下，可形成具有這種微晶核層的預制膜，或具有混合層以及是無定形硅層的上層的預制膜，上述混合層在與基片的界面上與基片相混合。
可使用離子源形成硅的微晶核層，這種離子源可發(fā)射發(fā)射能約為500eV-10keV的離子束。使用離子源可形成基片與預制膜的混合層，這種離子源可發(fā)射發(fā)射能約為2-10keV的離子束。
存在如此形成的混合層改進了基片與預制膜之間的粘合性，從而即使能量束輻照裝置產(chǎn)生的能量束在薄膜中形成大的內(nèi)部應力，也不會使薄膜發(fā)生局部或部分脫層。因此，可增加能量束的能量密度，擴大了可使用的能量密度范圍。
在要形成微晶核層的情況下，可控制晶體粒徑、微晶核的密度和微晶核層的厚度及其它參數(shù)，從而可控制將要形成的結晶硅薄膜的晶體粒徑，晶粒邊界的不規(guī)則性(凹陷和凸起)，因此最終形成的硅薄膜可具有良好的結晶性而無不合需求的粗糙度。
小的微晶核晶體粒徑不僅允許使用高能量密度的能量束來進行結晶，也允許使用低能量密度的能量束。通過控制微晶核層中微晶核的粒徑和其它參數(shù)，可使用選自高能量密度和低能量密度之間的寬范圍的能量密度的能量束來生長晶體。因此，可用相對低的精度控制能量束的輸出，并可使用低能量密度的能量束，從而可降低能量束輻照裝置的成本，并延長該裝置的壽命。
為了發(fā)射高能量密度的能量束，能量束輻照裝置必須具有大的功率，從而增加了該裝置的成本。同時，用大功率發(fā)射的能量束不穩(wěn)定，從而難以順利地生長均勻的晶體。相反，微晶核層的晶體粒徑可保持在很小的數(shù)值，可使用在相對低的和穩(wěn)定的能量密度輸出區(qū)的能量束。因此，可以制得具有均勻的晶體粒徑和光滑表面的結晶硅薄膜。
如上所述，無需在形成結晶硅薄膜的預制膜的整個過程中使用離子束進行輻照，可僅在上述過程的初始階段或者該過程前進行輻照，從而在指定的區(qū)域(即預制膜和基片的界面上)形成微晶核層。在這種情況下，在隨后的結晶過程中會生長具有均勻晶體粒徑的硅晶體，從而能在最終制得的結晶硅薄膜的表面上減少缺陷(不規(guī)則性)。另外，該結晶方法使晶粒圍繞微晶形成的晶核生長。因此，可減少整個薄膜的晶粒缺陷。
在裝有離子束輻照裝置的成膜設備中，可使用上述方法中的一種用離子束進行輻照。在這種情況下，最好選擇并控制離子類型、離子發(fā)射能、劑量等以使預制膜的氫濃度約為3×1021pcs/cm3或更小。從而可抑制薄膜質量的下降(這種質量下降是由于在能量束輻照過程中氫膨脹造成的)，無需在用能量束輻照前進行脫氫處理(如加熱)。這改進了生產(chǎn)率。
如果在CVD法(如等離子體CVD法)中成膜裝置用薄膜材料的氣體形成薄膜，則該薄膜材料的氣體可以是含硅氣體，如氫化硅氣體(如甲硅烷(SiH4)氣體或乙硅烷(Si2H6)氣體)、氟化硅氣體(如四氟化硅(SiF4)氣體)或者是氯化硅氣體(如四氯化硅(SiCl4)氣體)，還可以是含這種氣體的氣體。除了上述含硅氣體以外，還可使用含氫(H2)氣體。
將氫氣加入薄膜原料氣體中可促進氫與硅原子和/或含硅氣體分解釋放的SiHn(n=1,2或3)分子的反應。從而減少了硅-硅網(wǎng)絡中的懸空鍵和薄膜中的缺陷。
對于離子束的離子類型，離子源可發(fā)射以下至少一種氣體的離子，所述氣體包括惰性氣體(如氦氣(He)、氖氣(Ne)、氬氣(Ar)、氪氣(Ar)或氙氣(Xe))、活性氣體(如氫氣(H2)、氟氣(F2)、氟化氫氣體(HF))以及已被描述為薄膜原料氣體的含硅氣體。不使用質量數(shù)等于或大于氬氣離子的質量數(shù)的惰性氣體離子，如果這種離子會不利地影響要形成的薄膜，和/或會妨礙形成所需質量的預制膜的話，以免在隨后用能量束輻照結晶過程中在薄膜中形成孔穴或缺陷。
上述用惰性氣體離子進行輻照能控制結晶所需的物理激發(fā)。當使用氣體(上述活性氣體和含硅氣體外還含有氫(H)和/或氟(F))時，在薄膜的無定形相中氫原子和/或氟原子與硅原子鍵合并氣化。從而促進了硅的結晶，減少了硅-硅網(wǎng)絡中的懸空鍵及薄膜中的缺陷。因此，在形成預制膜的過程中用離子束連續(xù)地輻照預制膜可形成具有改進的結晶性的硅預制膜。
能量束輻照裝置通常具有能發(fā)射激光(激光束)的結構，如KrF激光器、XeCl激光器和Ar離子激光器。另外，它可以具有能發(fā)射電子束等的結構。
成膜設備可具有如此的結構，即為形成硅薄膜的真空室裝備的成膜裝置可以以預定的第一方向沿基片的目標表面的長度形成薄膜(在這種情況下，離子束輻照裝置(如果安裝的話)在第一方向沿目標表面的長度用離子束進行輻照)，即能量束輻照裝置可在第一方向沿基片目標表面的長度用能量束進行輻照，而安裝在形成硅薄膜的真空室中的基片傳送裝置以與所述第一方向交叉(通常垂直)的第二方向傳送基片。
在形成結晶硅薄膜的上述方法中，成膜裝置可具有如此結構，即以第一方向沿基片目標表面的長度形成預制膜，能量束輻照裝置可具有如此結構，即它能以第一方向沿基片目標表面的長度用能量束進行輻照。通過操作成膜裝置以第一方向在基片目標表面上連續(xù)地形成預制膜，并在沿與所述第一方向交叉的第二方向移動基片時，同時(concurrently)操作能量束輻照裝置以用能量束輻照形成的預制膜，可連續(xù)地形成所需的結晶硅薄膜。
根據(jù)上述成膜設備和成膜方法，被能量束輻照裝置的能量束所輻照的區(qū)域可具有正方的或線型的形狀，它以第一方向沿基片的目標表面的長度延伸。
當用上述設備和上述成膜方法形成結晶硅薄膜時，基片傳送裝置在硅薄膜形成室中沿目標表面的第二方向移動基片，從而在基片的所需表面上形成預制膜的同時使預制膜通過能量束輻照區(qū)，使得結晶硅薄膜能連續(xù)地形成。由于采用這種方法，即使基片具有細長的形狀，也可高產(chǎn)地在基片的目標表面上形成結晶硅薄膜。
本發(fā)明成膜設備可具有如此結構，即用于形成電絕緣薄膜(例如硅化合物薄膜如氧化硅薄膜、氮化硅薄膜等)的真空室通過一個對外氣密的連接裝置與形成硅薄膜的真空室相連。根據(jù)該結構，可在形成硅薄膜的真空室中形成結晶硅薄膜前和/或形成結晶硅薄膜以后，形成電絕緣薄膜，該絕緣薄膜與結晶硅薄膜一起在基片上形成層疊的結構，這種結構不具有或很少具有雜質等粘附在薄膜界面上形成的界面缺陷。由于可連續(xù)地形成結晶硅薄膜及形成電絕緣薄膜，無需脫離真空條件，因此可避免天然氧化物薄膜、水汽、有機物質等沉積在薄膜表面上，從而可獲得具有優(yōu)良器件特性的涂覆結晶硅薄膜的基片。
本發(fā)明成膜設備可裝有預熱真空室，以便在成膜前將基片預熱至成膜溫度。該預熱真空室通過一個對外氣密的連接裝置與形成硅薄膜的真空室相連。同樣，在外部傳送基片的初級真空室也可通過一個對外氣密的連接裝置與形成硅薄膜的真空室相連。本發(fā)明成膜設備可僅裝一個初級真空室以送入或取出基片，或可裝有不同的初級真空室以分別送入或取出基片。
形成電絕緣薄膜的真空室、預熱真空室以及一個或多個用于送入和/或取出基片的初級真空室可直接與形成硅薄膜的真空室相連，或者可通過另一個真空室與其相連?？偠灾?，與形成硅薄膜的真空室的連接需要是對外氣密的。
上述真空室可分別通過能氣密封閉相應的真空室的閥門連接在一起，并可以以例如用于送入基片的初級真空室、預熱的真空室、形成硅薄膜的真空室、形成電絕緣薄膜的真空室以及用于取出基片的真空室的次序排列。在這種情況下，基片被基片傳輸裝置連續(xù)地送入上述各真空室，在基片上形成結晶硅薄膜并在該薄膜上層疊電絕緣薄膜。各個真空室可通過閥門與裝有基片傳輸機器人的用于傳輸基片的真空室相連。在這種情況下，通過基片傳輸真空室將基片連續(xù)地傳輸至各個真空室中以形成結晶硅薄膜和電絕緣薄膜?；瑐鬏斦婵帐业臄?shù)量可為二個或多個。
下面將參照


本發(fā)明較好的實例。
圖1是本發(fā)明成膜設備的結構示意圖，它可以實施本發(fā)明方法。該設備具有基片傳輸真空室C1用于傳輸基片，它與用于從外部輸入基片的初級真空室C2相連；用于預熱基片的預熱真空室C3；用于形成結晶硅薄膜的第一成膜真空室(形成硅薄膜的真空室)C4；用于形成電絕緣薄膜的第二成膜真空室(形成電絕緣薄膜的真空室)C5；以及分別通過閥門V2、V3、V4、V5和V6取出基片的初級真空室C6。閥門V1和V7分別位于基片入口真空室C2和外部之間，以及位于基片出口真空室C6和外部之間。
盡管圖中未表示，但是這些真空室分別與各自的抽真空裝置或一個共同的抽真空裝置相連?；瑐鬏敊C器人1A置于基片傳輸真空室C1中。加熱裝置3A置于預熱真空室C3中以將基片加熱至成膜溫度。等離子體CVD裝置、離子源和激光輻照裝置被置于第一成膜真空室C4中。盡管圖1中未表示，這些裝置與成膜設備中的裝置相同(將在后面參照圖4進行具體描述)，僅對基片入口段、基片出口段等進行了某些改進。盡管圖中未表示，但是本實例中的第二成膜真空室C5裝有等離子體CVD裝置。
為了用圖1所示的成膜設備在基片上形成結晶硅薄膜和電絕緣薄膜，抽真空裝置從真空室C1、C3、C4和C5中抽去空氣或氣體并將其中的壓力降至預定的值。先將基片通過打開的閥門V1輸入初級真空室C2中。隨后關閉閥門V1，從真空室C2中抽氣，使壓力與真空室C1中的壓力基本相當。接著，打開閥門V2和V3，利用基片傳輸真空室C1中的基片傳輸機器人1A將基片輸入預熱真空室C3中。隨后關閉閥門V2和V3。在真空室C3中，加熱裝置3A將基片的溫度加熱至等于或接近于預定的成膜溫度。接著，打開閥門V3和V4，基片傳輸機器人1A將基片由真空室C3送入第一成膜真空室C4。關閉閥門V3和V4后，在真空室C4中通過等離子體CVD和離子束輻照在基片上形成結晶硅薄膜的預制膜。隨后，用激光束輻照使預制膜結晶，形成結晶硅薄膜。接著打開閥門V4和V5，基片傳輸機器人1A將基片由真空室C4送入第二成膜真空室C5。關閉閥門V4和V5后，在真空室C5中用等離子體CVD在結晶硅薄膜上形成薄膜(如氧化硅薄膜)。隨后，打開閥門V5和V6，基片傳輸機器人1A將涂覆結晶硅薄膜和例如氧化硅薄膜的基片傳輸至基片出口初級真空室C6中，該真空室已抽真空，其壓力與真空室C1的壓力基本相當。接著關閉閥門V5和V6，將真空室C6回復至大氣壓力，從打開的閥門V7中取出基片。最后關閉閥門V7。
根據(jù)本成膜設備，基片的預熱、結晶硅薄膜預制膜的形成、用激光束結晶和形成電絕緣薄膜可相繼地進行，無需將基片暴露在大氣中。因此，避免了天然氧化物薄膜、水汽和有機物質在薄膜界面上的沉積，從而能夠制得涂覆結晶硅薄膜等并具有良好器件性能的基片。由于這些步驟可連續(xù)地進行，可明顯縮短傳輸和加熱基片所需的時間，從而改進了生產(chǎn)率。尤其可在同一真空室中形成結晶硅薄膜的預制膜并隨后用能量束進行輻照，進一步改進了生產(chǎn)率。
圖2是本發(fā)明成膜設備的另一個例子的示意結構。本設備具有兩個真空室C11和C12用來傳輸基片。真空室C11分別通過閥門V9、V10和V11與用于傳輸基片的初級真空室C2、預熱真空室C3和用于形成結晶硅薄膜的第一成膜真空室C4相連。用于傳輸基片的真空室C12分別通過閥門V13和V14與用于形成電絕緣薄膜的第二成膜真空室C5和用于傳輸基片的初級真空室C6相連?；瑐鬏斦婵帐褻11和C12通過閥門V12連接在一起。閥門V8和V15分別位于基片入口初級真空室C2和外部之間，以及基片出口初級真空室C6和外部之間。
圖2中各個真空室與圖1中相應的真空室基本相同。位于真空室C11和C12中用于傳輸基片的機器人分別用標號11A和12A表示。
為了用圖2所示的成膜設備在基片上形成結晶硅薄膜和其它薄膜，使基片相繼地通過基片入口初級真空室C2、基片傳輸真空室C11、預熱真空室C3、基片傳輸真空室C11、第一成膜真空室C4、基片傳輸真空室C11、基片傳輸真空室C12、第二成膜真空室C5、基片傳輸真空室C12和基片出口初級真空室C6。結果與圖1所示的設備相類似，可連續(xù)地進行基片的預熱、形成結晶硅薄膜的預制膜、用激光束使其結晶和形成絕緣薄膜。
圖3是本發(fā)明成膜設備的另一個例子的示意結構。本成膜設備包括基片入口初級真空室C2、預熱真空室C3、用于形成結晶硅薄膜的第一成膜真空室C4、用于形成電絕緣薄膜的第二成膜真空室C5和基片出口初級真空室C6，它們通過閥門V17、V18、V19和V20連接在一起。閥門V16和V21分別位于基片入口初級真空室C2和外部之間，和位于基片出口初級真空室C6和外部之間。各個真空室與圖1所示設備中的真空室基本相似。
為了用圖3所示的設備在基片上形成結晶硅薄膜和其它薄膜，使基片相繼地通過基片入口初級真空室C2、預熱真空室C3、第一成膜真空室C4、第二成膜真空室C5和基片出口初級真空室C6。從而與圖1所示的設備相類似，可相繼地進行基片的預熱、形成結晶硅薄膜的預制膜、用激光束使其結晶和形成絕緣薄膜。
圖4是本發(fā)明成膜設備的另一個實例的示意結構。本設備包括與抽真空裝置18相連的等離子體產(chǎn)生室C和原料氣體供應段12。所述原料氣體供應段12包括環(huán)狀的噴氣管121，它向位于真空室C中具有圓形或矩形截面的圓柱形電極14a中的較下部區(qū)域供應薄膜原料氣體，該供應段12還包括原料氣體源、物質流量控制器等。但是這些裝置中僅有環(huán)狀噴氣管121示于附圖中。在真空室C中，裝有一個基片支承裝置11，它被引導裝置(圖中未顯示)所引導并能用驅動裝置100使之水平地往復運動，使得基片10以圖中箭頭α的方向移動。在真空室C中，部件11位于用以加熱基片的加熱器9上面。盡管不限于下列結構，驅動裝置10一般包括帶傳輸裝置101，它連續(xù)地排列在等離子體制造室C的下部，并在各自具有水平的細長的形狀的左傳輸室和右傳輸室CL和CR之間延伸。驅動裝置100還包括位于真空室外部用于向前和向后驅動帶傳輸裝置101的馬達M。帶傳輸裝置101由分別位于真空室CL和CR中的滑輪P1和P2、以及繞在這些滑輪上的帶BL組成。帶BL與支承部件11相連，滑輪P1與馬達M相連。
具有圓形或矩形截面的圓柱形電極14a位于與基片10的成膜區(qū)外沿相對的位置，所述基片10支承在等離子體產(chǎn)生區(qū)C中的支承部件11上。電極14a通過匹配裝置16與高頻能源17相連。用于施加磁場以穩(wěn)定地保持等離子體的磁體100b安裝在等離子體產(chǎn)生室C周圍對應于電極14a的位置。離子源12與支承部件11對置，使電極14a位于它們之間。離子源2與離子源氣體供應段1相連，并通過匹配裝置3與高頻能源電氣相連，用于由氣體產(chǎn)生等離子體。磁體100a位于離子源2周圍，它施加磁場以穩(wěn)定地保持等離子體。氣體供應段1同樣包括氣體源等(圖中未表示)。離子源2具有由三個電極(即加速電極、減速電極和接地電極，它們以所述次序從離子源的內(nèi)側向外排列)形成的離子束產(chǎn)生電極體系21a以產(chǎn)生離子。加速電源5和減速電源6連接于離子束產(chǎn)生電極體系21a和離子源2之間。雖然上述激發(fā)離子源2的方法是高頻型的，但是也可使用其它類型的激發(fā)方法，如燈絲型或微波型。盡管說明的電極體系21a是由三組電極組成的，但是它也可以由一組、兩組、四組或更多組電極組成。電極14a和離子源2的尺寸可使基片10的目標表面在沿第一方向(在本實例中為與基片傳輸方向α垂直的寬度方向)的長度上成膜并用離子束輻照。
在等離子體產(chǎn)生室C的外面排列著激光源19和光學系統(tǒng)20，光學系統(tǒng)20用于決定由激光源19發(fā)射的激光(激光束)的輻照范圍。在電極14a和等離子體產(chǎn)生室C的壁之間放置有鏡子22，用于將激光反射至預定的位置。在鏡子22和光學系統(tǒng)20之間置有石英窗21。鏡子20和激光L的光路覆蓋有保護板23，用于攔截等離子體和離子束。在圖4中，G代表在兩個傳輸真空室CL和CR中的閥門，用于加入或取出基片。
下面將描述用上述設備形成結晶硅薄膜的方法。
首先，開動抽真空裝置18將等離子體產(chǎn)生室C中的壓力降至預定的值。原料氣體供應段12將含有含硅氣體和含氫氣體的原料氣體供給等離子體產(chǎn)生室C，高頻能源17通過匹配裝置16向電極14a供應高頻能源。從而使引入真空室C中的氣體變成等離子體。因此，在圖4的位置13形成等離子體，該位置與支承在等離子體產(chǎn)生室C中支承部件11上的基片目標表面的外沿相鄰。
用這種方法，基片10暴露在等離子體中以在其表面上沉積薄膜，并以下述方法用離子束輻照該成膜表面。由離子源氣體供應段1將離子的原料氣體引入離子源2中，通過匹配裝置3從能源4向其施加高頻能源。從而在離子源內(nèi)的位置8產(chǎn)生等離子體，從電源5和6向離子束產(chǎn)生電極體系21a施加適當?shù)碾妷?，從而由等離子體8產(chǎn)生發(fā)射能為100eV-10keV的離子束，通過電極14a中的開口使離子束施加在基片10上。離子束的離子是由惰性氣體、活性氣體和含硅氣體中的至少一種氣體構成的。如果在等離子體產(chǎn)生室C和離子源2中使用相同的原料氣體，那么由原料氣體供應段12供給給等離子體產(chǎn)生室C的氣體或由氣體供應段1供給給離子源2的氣體也可供另一部分使用。
在上述步驟中，驅動裝置100沿長度方向α移動支承在支承裝置11上的基片10，使得基片10的整個目標表面通過在電極14a下面的成膜位置。在該成膜位置，基片10與支承該基片的支承裝置11一起位于加熱器9上面。從而在基片10的整個表面上從長度方向的一端開始連續(xù)地形成結晶硅預制膜。
在移動基片的同時，激光源19將激光(激光束)L通過光學系統(tǒng)20、石英窗21和鏡子22施加至基片10上。因此，激光(激光束)連續(xù)地施加至基片10上已經(jīng)形成有預制膜的部分上，從而使預制膜結晶。
如上所述，等離子體CVD裝置、離子源和激光輻照裝置被置于一個真空室C中，并裝有可水平地移動基片10的裝置。因此，即使基片10具有細長的形狀，也可在基片的一端和隨后部分上相繼地形成預制膜并使其結晶，結果可高生產(chǎn)率地形成結晶硅薄膜。另外，可在同一等離子體產(chǎn)生室C中形成預制膜并使其結晶。因此，在減少雜質等粘附的同時了形成質量良好的結晶硅薄膜。
在用等離子體CVD法等在基片上形成薄膜并用離子束對其進行輻照的方法中，可適當?shù)剡x擇或控制離子種類、離子發(fā)射能量等，從而可獲得例如表面激發(fā)、改進結晶度和控制結晶方向的效果，并可促進硅原子的遷移，從而可在相對低的溫度下在基片上形成具有良好結晶性的預制膜。因此，可以降低用于形成具有實際所需的晶粒粒徑的結晶硅薄膜而發(fā)射的能量束的能量密度。
用離子束輻照可降低預制膜中的氫濃度，并可省去激光(激光束)輻照前的脫氫步驟，改進了生產(chǎn)率。
使用含有氫氣的氣體作為等離子體原料氣體可減少硅薄膜中的懸空鍵，從而無需氫-等離子體處理就可形成很少有缺陷的預制膜，因此能形成很少具有缺陷的結晶硅薄膜。
代替并行地用等離子體CVD法在基片上形成薄膜，并用離子束輻照的方法，可在形成薄膜前先用離子束進行輻照，隨后成膜以形成預制膜，該預制膜具有在與基片的界面上的微晶核層和包含無定形硅層的上層。在這種情況下，通過沿其長度方向移動基片10用離子束輻照了整個基片10，隨后使基片10回復至初始位置。隨后，再次沿長度方向移動基片10在整個基片上形成薄膜，用激光同時地并連續(xù)地輻照涂覆薄膜的區(qū)域進行結晶。
可在預制膜形成前至預制膜形成的初始階段這一時期內(nèi)發(fā)射離子束，或者僅在預制膜形成的初始階段發(fā)射離子束，隨后僅進行預制膜的制備而不發(fā)射離子束。在這種情況下，該預制膜具有硅微晶核層(在與基片的界面上)和由無定形硅層構成的上層。在另一種結構中，預制膜具有含基片材料的混合層(位于與基片的界面上)及由無定形硅層構成的上層。此外，預制膜可具有與前面層相似的混合層和微晶核層，以及位于其上面的無定形硅層。在這種情況下，通過沿長度方向移動基片在基片的整個表面上形成薄膜并進行離子束輻照，接著中止離子束輻照，將基片回復至初始位置。隨后沿長度方向移動基片在基片的整個表面上形成薄膜，用激光(激光束)連續(xù)地輻照涂覆薄膜的區(qū)域同時地進行結晶。
在上述方法中，不是在整個形成預制膜的過程中均進行離子束輻照的，僅在成膜的初始階段和/或成膜前進行輻照，以便將硅微晶核層限定在預制膜與基片之間的界面上。這種方法可減少最終成品結晶硅薄膜表面上的缺陷(不規(guī)則度)，并可減少晶粒中的缺陷。
通過控制微晶核層的晶粒粒徑等，可在低能量密度至高能量密度的寬范圍內(nèi)選擇能生長良好晶體的能量束。因此，無需將能量束的輸出精度提至很高的程度，從而可降低設備成本，并可增加設備壽命。
由于可使用穩(wěn)定的低能量密度的能量束進行結晶，因此可低成本地制得具有穩(wěn)定質量的結晶硅薄膜。
在與基片10的界面上形成的混合層可改進預制膜與基片10之間的粘性，從而即使后來在激光結晶步驟中用能量束輻照在薄膜中產(chǎn)生大的應力，也可減少薄膜的脫層和磨損。
盡管不限于下列結構，圖1和圖2中每個設備的第一成膜真空室C4對應于這種結構，即用氣密壁代替圖4左側的傳輸真空室CL的閥門G，用圖1設備中的閥門V4或圖2設備中的閥門V11代替右側的傳輸真空室CR的閥門G。盡管不受此限制，但是在圖3成膜設備中的第一成膜真空室C4對應于這種結構，即用圖3的閥門V18代替圖4成膜設備左側的傳輸室CR的閥門G，用圖3的閥門G19代替圖4左側的傳輸室CL的閥門G。
在參照圖4描述的成膜設備中，由激光源19、光學系統(tǒng)20等形成的能量束輻照裝置僅被置于一個固定的位置。但是，它可以相對于基片移動。另外，也可使用兩個或多個能量束輻照裝置。
高頻電極14a可以具有與上述的圓柱形不同的形狀。
下面將描述用圖1所示的成膜設備連續(xù)地形成結晶硅薄膜和氧化硅薄膜的實際例子。另外，將描述一個比較例，其中用現(xiàn)有技術中的平行板等離子體CVD裝置(電容偶合型等離子體CVD裝置)形成無定形硅薄膜，使該無定形硅薄膜脫氫并用激光輻照結晶，形成結晶硅薄膜，再用另一個平行板等離子體CVD裝置在該結晶硅薄膜上形成氧化硅薄膜。
在下列各個實施例中，分別在各個新基片上成膜50次。
在下列實施例中，用透射電子顯微鏡(TEM)測量微晶核層的層厚(即含微晶核的范圍)，根據(jù)激光Raman光譜分析的峰值位置及掃描電子顯微鏡(SEM)的觀察結果決定結晶硅薄膜的晶粒粒徑。用掃描電子顯微鏡觀察測定微晶核層中微晶核的密度。用SIMS(二次離子質譜儀)進行雜質分析來評價最終制得的結晶硅薄膜和氧化硅薄膜的邊界清潔度。通過測量空穴遷移率來確定電氣特性。
實施例使用圖1所示設備。在第一成膜真空室C4中將基片置于薄膜原料氣體的等離子體中在基片上形成薄膜。在該成膜過程的初始階段，用離子束輻照目標表面，在基片上形成結晶硅薄膜的預制膜，并通過激光束輻照使該預制膜結晶。在不改變真空條件的情況下將該涂覆結晶硅薄膜的基片載入第二成膜真空室中，在真空室C5中用等離子體CVD法在結晶硅薄膜上形成氧化硅薄膜。
形成結晶硅薄膜的預制膜的條件基片 非堿玻璃基片(300×400mm)薄膜原料氣體 SiH450％H250％用于激發(fā)的高頻13.56MHz,1.5kW離子源離子種類 H和SiHx的正離子離子發(fā)射能1keV離子輻照劑量 1×1014-1×1015pcs/cm2成膜壓力 1×10-4乇成膜溫度 300℃離子輻照層的厚度 30nm層的總厚度50nm
結晶條件激光準分子激光器(XeCl)，波長=308nm能量密度100mJ/cm2-400mJ/cm2操作溫度300℃形成氧化硅薄膜的條件(連續(xù)操作)薄膜原料氣體SiH420％N2O 80％用于激發(fā)的高頻 13.56MHz,2kW成膜壓力1×10-3乇成膜溫度300℃膜厚40nm根據(jù)上述實施例，在激光退火前，在離基片表面的30nm范圍內(nèi)存在包含在結晶硅薄膜的預制膜中的微晶核，這些微晶核的密度約為1.0×1010pcs/cm2。在上層中未發(fā)現(xiàn)微晶核，并確認上層是無定形硅層。
對于經(jīng)激光退火的薄膜，激光的能量密度在100mJ/cm2-400mJ/cm2范圍內(nèi)時，可測得結晶硅的峰(Raman位移=520cm-1)。由SEM觀察結果可確認形成了粒徑約為150nm或更大的晶體。在能量密度為230-320mJ/cm2的范圍內(nèi)時，可確定粒徑為300nm的晶體。在能量密度為200-300mJ/cm2的范圍內(nèi)時，520cm-1Raman位移的半寬度為6cm-1，可理解為制得的硅薄膜高度有序并具有良好的結晶度。在單晶體中，520cm-1Raman位移的半寬度為5cm-1。如果激光的能量密度為350mJ/cm2或更高，晶體粒徑則為300nm或更小，但不會發(fā)生由于激光輻照而產(chǎn)生的脫層或磨損的問題。
成膜50次所需的時間為500分鐘。通過SIMS的雜質分析評價最終制得的結晶硅薄膜和氧化硅薄膜的邊界清潔度，發(fā)現(xiàn)在薄膜中碳雜質濃度為1×1017pcs/cm3，在兩層薄膜之間的界面上的碳雜質濃度為2×1017pcs/cm3?？昭ㄟw移率為50cm2/V.s。
比較例在下列條件下，用常規(guī)的平行板等離子體CVD設備形成無定形硅薄膜，隨后脫氫并結晶。另外，用常規(guī)的平行板等離子體CVD設備在結晶硅薄膜上形成氧化硅薄膜。
無定形硅薄膜的成膜條件基片非堿玻璃基片(300×400mm)薄膜原料氣體SiH450％H250％用于激發(fā)的高頻 13.56MHz,500W成膜壓力1×10-1乇成膜溫度300℃膜厚50nm脫氫條件操作溫度450℃操作時間2小時壓力大氣壓力，氮氣氣氛結晶條件激光 波長為308nm的準分子激光器(XeCl)能量密度100-400mJ/cm2加工溫度300℃形成氧化硅薄膜的條件(暴露在大氣中以后進行加工)薄膜原料氣體SiH420％N2O 80％用于激發(fā)的高頻 13.56MHz,1kW成膜壓力1×10-1乇成膜溫度300℃膜厚40nm在上面比較例中，激光退火前該薄膜完全是無定形薄膜，未發(fā)現(xiàn)其中有微晶核。在激光退火后的薄膜中，在150-400mJ/cm2的激光能量密度范圍內(nèi)，可測得結晶硅的峰(Raman位移=520cm-1)。由SEM的觀察結果可確認，僅在220-270mJ/cm2的窄的能量密度范圍內(nèi)才形成粒徑約250nm或更大的晶體。僅用240mJ/cm2的能量密度才能確定得到粒徑為300nm或更大的晶體。在250-270mJ/cm2的激光能量密度范圍內(nèi)，520cm-1Raman位移的半寬度為6cm-1。在350-400mJ/cm2的激光能量密度范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)由于激光輻照而造成的薄膜脫層。
成膜50次所需的時間為1000分鐘。用SIMS通過雜質分析評價最終制得的結晶硅薄膜和氧化硅薄膜的邊界清潔度，發(fā)現(xiàn)在薄膜中碳雜質濃度為1×1017pcs/cm3，但在兩層薄膜的邊界上的碳雜質濃度為5×1018pcs/cm3?？昭ㄟw移率為20cm2/V·s。
由上述實施例和比較例的結果可見，使用本發(fā)明設備的實施例可提供預定的晶粒粒徑，可以以比比較例更寬的范圍選擇用于結晶的激光的能量密度，在所述比較例中用常規(guī)平行板等離子體CVD設備形成無定形硅薄膜，隨后通過激光輻照使薄膜結晶。另外，根據(jù)前面的實施例，即使用高能量密度的激光束輻照也未產(chǎn)生薄膜的脫層或磨損。
根據(jù)實施例，可在基片上由其一端開始相繼地在其各部分形成結晶硅薄膜的預制膜和進行激光退火，并可在不改變真空條件的情況下在所述薄膜上形成氧化硅薄膜。另外，在激光退火前不需要脫氫。因此，與比較例相比可明顯縮短成膜50次所需的時間?？梢岳斫馀c比較例相比實施例能使涂覆薄膜的基片在結晶硅薄膜和氧化硅薄膜之間的邊界上具有高的清潔度，因此具有良好的電氣特性。
盡管對本發(fā)明進行了詳細的說明和描述，但是顯然應理解這僅是說明性和例舉性的而非限定性的，本發(fā)明的精神和范圍僅受所附權利要求的限定。
權利要求
1．一種成膜設備，它包括用于在基片上形成結晶硅薄膜的形成硅薄膜的真空室；為該真空室而裝備的成膜裝置，以在所述基片的目標表面上形成結晶硅薄膜的預制膜；以及為該真空室而裝備的能量束輻照裝置，以便用能量束輻照所述預制膜使之結晶。
2．如權利要求1所述的成膜設備，其特征在于所述成膜裝置能以第一方向沿所述基片的目標表面的一定長度形成所述預制膜，所述能量束輻照裝置能以第一方向沿基片的該長度用能量束輻照基片的目標表面，基片傳輸裝置位于所述形成硅薄膜的真空室中，以與目標表面的所述第一方向交叉的第二方向移動所述基片。
3．如權利要求1所述的成膜設備，其特征在于所述成膜裝置包括用于向基片發(fā)射離子束的離子源。
4．如權利要求3所述的成膜設備，其特征在于所述離子源可發(fā)射發(fā)射能約為100eV-10keV的離子束。
5．如權利要求2所述的成膜設備，其特征在于所述成膜設備包括用于向基片發(fā)射離子束的離子源。
6．如權利要求5所述的成膜設備，其特征在于所述離子源可發(fā)射發(fā)射能約為100eV-10keV的離子束。
7．如權利要求1所述的成膜設備，其特征在于用以在所述基片的目標表面上形成電絕緣薄膜的形成電絕緣薄膜的真空室通過一個對外氣密的連接裝置與所述形成硅薄膜的真空室相連。
8．如權利要求3所述的成膜設備，其特征在于用以在所述基片的目標表面上形成電絕緣薄膜的形成電絕緣薄膜的真空室通過一個對外氣密的連接裝置與所述形成硅薄膜的真空室相連。
9．如權利要求5所述的成膜設備，其特征在于用以在所述基片的目標表面上形成電絕緣薄膜的形成電絕緣薄膜的真空室通過一個對外氣密的連接裝置與所述形成硅薄膜的真空室相連。
10．如權利要求1所述的成膜設備，其特征在于用以在成膜前預熱基片的預熱真空室通過一個對外氣密的連接裝置與所述形成硅薄膜的真空室相連。
11．如權利要求1所述的成膜設備，其特征在于能與外部傳輸基片的初級真空室通過一個對外氣密的連接裝置與所述形成硅薄膜的真空室相連。
12．如權利要求10所述的成膜設備，其特征在于能與外部傳輸基片的初級真空室通過一個對外氣密的連接裝置與所述形成硅薄膜的真空室相連。
13．如權利要求7所述的成膜設備，其特征在于用以在成膜前預熱基片的預熱真空室通過一個對外氣密的連接裝置與所述形成硅薄膜的真空室相連；并且能與外部傳輸基片的初級真空室通過一個對外氣密的連接裝置與所述形成硅薄膜的真空室相連。
14．如權利要求8所述的成膜設備，其特征在于用以在成膜前預熱基片的預熱真空室通過一個對外氣密的連接裝置與所述形成硅薄膜的真空室相連；并且能與外部傳輸基片的初級真空室通過一個對外氣密的連接裝置與所述形成硅薄膜的真空室相連。
15．如權利要求9所述的成膜設備，其特征在于用以在成膜前預熱基片的預熱真空室通過一個對外氣密的連接裝置與所述形成硅薄膜的真空室相連；并且能與外部傳輸基片的初級真空室通過一個對外氣密的連接裝置與所述形成硅薄膜的真空室相連。
16．一種結晶硅薄膜的形成方法，它包括如下步驟制備具有形成硅薄膜的真空室以將結晶硅薄膜形成在基片上的成膜設備，該設備裝備有成膜裝置以將結晶硅薄膜的預制膜形成在基片的目標表面上，并裝備有能量束輻照裝置以用能量束輻照該預制膜使之結晶；將基片置于所述形成硅薄膜的真空室中，用所述成膜裝置在基片的目標表面上形成結晶硅薄膜的預制膜；在形成預制膜后，在所述真空室中用從能量束輻照裝置中發(fā)出的用于使所述預制膜結晶的所述能量束輻照所述預制膜，由所述預制膜制得所需的結晶硅薄膜。
17．如權利要求16所述的結晶硅薄膜的形成方法，其特征在于所述成膜裝置具有的結構能以第一方向沿所述基片的目標表面的長度形成所述預制膜，所述能量束輻照裝置具有的結構能以第一方向沿所述基片的目標表面的長度用能量束對其進行輻照，通過操作所述成膜裝置以所述第一方向在所述基片的目標表面上形成所述預制膜，同時操作所述能量束輻照裝置用能量束輻照形成的預制膜，并同時以與所述第一方向交叉的第二方向移動所述基片可連續(xù)地制得所需的結晶硅薄膜。
18．如權利要求16所述的結晶硅薄膜的形成方法，其特征在于所述形成硅薄膜的真空室還裝有離子源，在用所述成膜裝置形成所述預制膜的步驟中向所述基片的目標表面發(fā)射離子束而在該表面上形成結晶硅薄膜的預制膜。
19．如權利要求17所述的結晶硅薄膜的形成方法，其特征在于所述形成硅薄膜的真空室還裝有離子源，在用所述成膜裝置形成所述預制膜的步驟中向所述基片的目標表面發(fā)射離子束而在該表面上形成結晶硅薄膜的預制膜。
20．如權利要求16所述的結晶硅薄膜的形成方法，其特征在于所述形成硅薄膜的真空室還裝有離子源，在用所述成膜裝置形成所述預制膜的步驟前從所述離子源向所述基片的目標表面發(fā)射離子束，并且所述預制膜形成在經(jīng)離子束輻照的目標表面上。
21．如權利要求17所述的結晶硅薄膜的形成方法，其特征在于所述形成硅薄膜的真空室還裝有離子源，在用所述成膜裝置形成所述預制膜的步驟前從所述離子源向所述基片的目標表面發(fā)射離子束，并且所述預制膜形成在經(jīng)離子束輻照的目標表面上。
22．如權利要求16所述的結晶硅薄膜的形成方法，其特征在于所述形成硅薄膜的真空室還裝有離子源，在用所述成膜裝置形成所述預制膜的步驟的初始階段，從所述離子源向所述基片的目標表面發(fā)射離子束。
23．如權利要求17所述的結晶硅薄膜的形成方法，其特征在于所述形成硅薄膜的真空室還裝有離子源，在用所述成膜裝置形成所述預制膜的步驟的初始階段，從所述離子源向所述基片的目標表面發(fā)射離子束。
24．如權利要求16所述的結晶硅薄膜的形成方法，其特征在于所述形成硅薄膜的真空室還裝有離子源，在用所述成膜裝置形成所述預制膜的步驟前至所述預制膜形成步驟的初始階段這一段時間內(nèi)，從所述離子源向所述基片的目標表面發(fā)射離子束。
25．如權利要求17所述的結晶硅薄膜的形成方法，其特征在于所述形成硅薄膜的真空室還裝有離子源，從用所述成膜裝置形成所述預制膜的步驟前至所述預制膜形成步驟的初始階段這一段時間內(nèi)，從所述離子源向所述基片的目標表面發(fā)射離子束。
26．如權利要求18所述的結晶硅薄膜的形成方法，其特征在于所述離子束的發(fā)射能為100eV-1keV。
27．如權利要求20所述的結晶硅薄膜的形成方法，其特征在于所述離子束的發(fā)射能為500eV-10keV。
28．如權利要求22所述的結晶硅薄膜的形成方法，其特征在于所述離子束的發(fā)射能為500keV-10keV。
29．如權利要求22所述的結晶硅薄膜的形成方法，其特征在于所述離子束的發(fā)射能為2keV-10keV。
30．如權利要求25所述的結晶硅薄膜的形成方法，其特征在于所述離子束的發(fā)射能為500keV-10keV。
31．如權利要求18所述的結晶硅薄膜的形成方法，其特征在于所述成膜裝置使用的結構能用等離子體CVD法形成薄膜。
32．如權利要求31所述的結晶硅薄膜的形成方法，其特征在于用所述等離子體CVD法形成預制膜時使用含硅氣體和含氫氣體的混合氣體作為形成薄膜的氣體。
全文摘要
一種成膜設備,包括用于在基片上形成結晶硅薄膜的形成硅薄膜的真空室;為該真空室而裝備的成膜裝置,以在所述基片的目標表面上形成結晶硅薄膜的預制膜;以及為該真空室而裝備的能量束輻照裝置,以便用能量束輻照所述預制膜使之結晶。該成膜設備制得的結晶硅薄膜作為TFT等的半導體薄膜具有良好的質量和良好的生產(chǎn)率。
文檔編號C23C16/54GK1235367SQ9910173
公開日1999年11月17日 申請日期1999年1月29日 優(yōu)先權日1998年1月29日
發(fā)明者桐村浩哉, 緒方潔 申請人:日新電機株式會社