本发明专利技术提供一种可在玻璃基板上高效地形成膜的加热装置及具有此加热装置的膜形成装置。此膜形成装置具有对支撑台（２６）上所载置的玻璃基板（２４）的表面（２５）垂直地喷吹比此玻璃基板的软化点温度高的高温气体的加热装置，且对所述玻璃基板的表面与高温气体一起同时喷吹热解而产生膜沉积的沉积用气体（４３）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用以在玻璃基板上形成例如硅薄膜等的加热装置及具有此加热 装置的膜形成装置及膜形成方法。另外，本专利技术涉及适于制作例如大面积电子元件的膜形成的改良，例如涉及在 不耐高温的基板，如在玻璃基板上或已结束配线工序的基板上，形成以需要比支撑此基 板的支撑台的温度高的温度的高温进行成长或者加热的膜，如硅膜或氧化硅膜、氮化硅 膜、或者3元以上的化合物膜等膜的方法及其膜形成装置。
技术介绍
通常，作为具有在玻璃基板上成长的硅薄膜的元件有液晶显示器或有机 EL (ELectro Luminescence,电致发光)显示器、太阳能电池等。硅薄膜是在任一元件中均是用来使电子或空穴产生或在电场中加速。而且，玻璃基板上所成长的硅薄膜的特性比硅结晶差，迁移率为1/100至 1/1000，或者更小。另外，为了在玻璃基板上成长膜或者在此膜上进行某些加工，而将工序的温度 限制为玻璃的软化点(例如300°C)以下。由于存在此限制，所以作为硅薄膜使用可在300°C以下成长的等离子非晶质 (amorphous)硅膜或用激光等急速熔融固化的再结晶硅膜。而且，这样用以在玻璃基板软化点以下的低温处理基板的温度的技术的开发对 于使用玻璃基板的元件来说是必要的。尤其重要的是控制将光转换为电的太阳能电池元 件的效率或显示元件的薄膜晶体管的性能的硅薄膜的制造技术。显示元件中，在玻璃基板上使用非晶质硅膜来制造薄膜晶体管。此时由于利用 等离子分解硅烷气体来进行膜成长，所以包含数个百分比以上的氢，也未有规律地产生 键结，因此迁移率小，特性会随着温度或光照射的时间延长而劣化。尤其，由光所引起 的劣化在太阳能电池的应用方面是一致命性的问题。以往，通过激光退火(laser anneal)或激光熔融而不提高基板的温度来改良表面 的硅薄膜的方法研究了 30年以上。此方法在允许耗费成本的元件中得以使用，但无法在 要求低成本的元件中使用。进而，虽然激光的寿命得到了改良，但无法用在太阳能电池等的大面积基板的 步骤中。另外，为了使杂质活化而仅对表面进行退火，因此使用激光退火。此方法的成本高，所以无法应用在不要求低成本的特殊用途以外的用途中。作为低成本地使表面成为高温而使薄膜结晶化的方法的以往例有下述的专利文 献1所记载的方法。该方法如下此膜形成装置如图4所示，将气体12导入到细管11 中，并从高频电源14将电力通过匹配电路15供给到缠绕在此细管11上的线圈13中，在 细管11的管前端生成微等离子16。通过此等离子16，在不会使玻璃基板17熔融的情况下将此玻璃基板17上所预先成长的非晶质膜(非晶质硅)18熔化而形成熔融膜19，进而 再使其固化。可认为此等离子熔融与激光熔融相比具有再现性，但在应用于大面积基板时必 须将其排列有多个。另外，通常，在基板上形成有膜的元件中，有必须将此基板保持在低温的元 件。例如，作为基板存在玻璃基板或已制作有所需膜之后的硅基板。作为具有在玻璃基 板上所成长的薄膜的元件，存在液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)或有机EL (电 致发光)显示器、太阳能电池等的所谓大面积电子元件。薄膜大多是在任一元件中均用作非晶质膜或结晶膜、绝缘膜、保护膜。而且，基板上所成长的膜在为例如等离子激发的非晶质薄膜的情况下进行非平 衡成长(并非可逆反应的成长)，所以气相的活性种彼此产生核成长并附着在基板上进行 成长，因此与高温的热CVD (Chemical Vapor Deposition，化学气相成长)膜相比在组成或 结构方面不稳定。由此，膜包含氢等杂质，且结构也不稳定，也容易吸湿，致密性差。因此，例如为了在玻璃基板上形成膜并进行加热处理或者使之成长、在所述膜 上进行某些加工，而将加工工序的温度限制在玻璃的软化点(例如300°C 400°C)以 下。由于存在此限制，所以使用可在300°C以下成长的等离子成长膜或用激光等进行了表 面退火的膜来作为薄膜。这样以低温来处理基板的温度的技术对使用玻璃基板的元件制造工序来说是必 要的。另外，近年出现如下情况，即为了使已制作出元件的硅晶片彼此粘贴来使元件积 层，而必须对工序已结束的基板进行其它工序。例如，在配线工序结束后进行贯通硅基板的电极(贯通电极)形成。通常会在 较深的贯通孔中埋入Cu，但为了防止Cu在基板硅中扩散，而使较厚的氧化膜或氮化膜在 孔的内侧成长。然而，如果即便在400°C以下的低温成长也无法获得致密的膜，则即便在 表面上成长也不会充分成长到内表面或底面。必须在整个表面进行成长。另外，即便在 低温气体氛围下成长，活性种的表面迁移也不充分，因此无法以均勻的厚度覆盖孔的内 表面。此将妨碍晶片的粘贴制造。由于存在这样的背景，所以以往以来就有用于在低温 下使膜成长的技术(例如，参照非专利文献1)。而且，在热激发的化学气相成长(CVD)中，作为基板温度而言即便较低通常 也需要500°C以上。然而，等离子激发的化学气相成长对在保持为低温的基板表面上平 坦地成长膜较为有效。例如ECR(Electron Cycrotron Resonance，电子回旋共振)等离子 CVD在基板温度为300°C以下也可进行膜成长，但覆盖性较差，所以宁可用于自下而上 (bottom-up)成长。另外，由于与等离子不同，ECR等离子存在微波的波长依赖的限制， 且装置的扩展不自由，所以无法应用于玻璃等大型基板。另外，虽然存在使膜形成气体 与钨丝接触而产生分解种的热触媒体CVD，但为了弥补钨进入膜中的缺点或致密性的不 足，必须追加有追加离子轰击的工序。此将导致装置大型化而妨碍装置的扩张。如以往所周知，使用500°C以上的温度高的热CVD较为理想，且在特性方面也 为在半导体产业中具有业绩的膜，因此如果不使基板为高温便能够使热CVD膜成长，则 其为实用上可靠性最高的可靠的膜形成方法。专利文献1日本专利特开2000-60130号公报非专利文献1“反応性熱CVD法(二 J:易多结晶SiGe薄膜們低温成長技術們 開発”東京工業大学大学院理工学研究科附属像情報工学研究施設半那研究室(“利用 反应性热CVD法的多晶SiGe薄膜的低温成长技术的开发”东京工业大学研究生院理工 科研究科附属像信息工程研究设施半那研究室)[平成20 (2008)年6月12日检索]因特网 (URL http://www.isl.titech.ac.jp hanna/cvd.html)
技术实现思路
[专利技术所要解决的问题]然而，此以往的薄膜形成方法中，虽然玻璃基板低成本且可使用大型基板，但 因熔点低而通常必须将基板保持在300度以下。为了即便在此低温也可使硅的薄膜在玻璃基板上成长，当前技术存在几个问题。例如，以300°C且用等离子CVD(化学气相成长)从硅烷气体成长的膜为非晶质 且包含不饱和键与氢，迁移率的初始性能也比单晶或多晶硅低1000倍。由于也存在经年 劣化行，所以只能在所获得的较低性能的范围内设计商品。另外，为了对此情况加以改良而存在将表面的硅熔化的激光退火或微等离子熔 融、激光熔融的技术，但作为一条边为几米的大面积玻璃基板的制造技术而言无法低成 本地使用。为了使成本低到可将用于较小面积的激光熔融技术应用到大面积的程度，而 要求激光输出的稳定化本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种加热装置，其特征在于：对支撑台上所载置的玻璃基板的表面垂直地喷吹比此玻璃基板的软化点温度高的高温气体。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-4-30 2008-119211;JP 2008-6-20 2008-1623321.一种加热装置，其特征在于对支撑台上所载置的玻璃基板的表面垂直地喷吹比 此玻璃基板的软化点温度高的高温气体。2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于所述气体是氮、氢、Ar、He、氧气中的任一种、或者这些气体的两种以上的混合气体。3.—种膜形成装置，其特征在于具有对支撑台上所载置的玻璃基板的表面垂直地 喷吹比此玻璃基板的软化点温度高的高温气体的加热装置，其中，与此加热装置的所述气体中的任一种、或者混合气体一起同时将进行热解而膜沉积 用的沉积气体喷吹到所述玻璃基板的表面。4.一种膜形成装置，其特征在于具有对支撑台上所载置的玻璃基板的表面垂直地 喷吹比此玻璃基板的软化点温度高的高温气体的加热装置，所述气体是氮、氢、Ar、 He、氧气中的任一种、或者这些气体的两种以上的混合气体，其中，与此加热装置的所述气体中的任一种、或者混合气体一起同时将进行热解而膜沉积 用的沉积气体喷吹到所述玻璃基板的表面。5.根据权利要求3或4所述的膜形成装置，其特征在于所述沉积气体包含硅。6.—种膜形成装置，其特征在于具有将比玻璃基板的软化点温度高的高温气体垂 直地喷吹到此玻璃基板的表面的加热装置，使与所述高温气体一起的、进行热解而膜沉 积用的沉积气体及掺杂气体二者的种类及浓度在沉积膜的厚度方向上发生变化，由此在 基板上形成倾斜结构或者异质结的结构的膜。7.—种元件，其特征在于搭载了通过权利要求3至6中任一项所述的膜形成装置所 形成的薄膜。8.—种膜形成方法，其特征在于在位于支撑在可冷却的支撑台上的基板表面的膜 上，相互空开所需间隔并大致垂直地喷吹多个高温气体束流来使所述膜退火。9.一种膜形成方法，其特征在于在支撑在可冷却的支撑台上的基板表面上，相互 空开所需间隔并大致垂直地喷吹多个高温气体束流，且对由这些高温气体束流与所述基 板的表面所...
【专利技术属性】
技术研发人员：古村雄二，西原晋治，村直美，
申请(专利权)人：株式会社菲尔科技，
类型：发明
国别省市：JP
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