JP2000299284A - 半導体膜の製造方法 - Google Patents
半導体膜の製造方法Info
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- JP2000299284A JP2000299284A JP11108711A JP10871199A JP2000299284A JP 2000299284 A JP2000299284 A JP 2000299284A JP 11108711 A JP11108711 A JP 11108711A JP 10871199 A JP10871199 A JP 10871199A JP 2000299284 A JP2000299284 A JP 2000299284A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 近年、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に代表さ
れる薄膜半導体素子が注目されており、これらに用いる
半導体薄膜の開発がなされている。しかし、従来の製造
方法では、触媒物質導入窓から触媒物質を添加していた
が、触媒物質導入窓から離れるにつれ、触媒物質が不足
するので、結晶性がよく、大面積の半導体薄膜を形成す
ることができなかった。 【解決手段】 本発明は、基板上に非晶質珪素膜を形成
する工程と、前記非晶質珪素膜上に、触媒物質導入窓を
有し、かつ、部分的に膜厚の薄くなった領域を有するマ
スク層を形成する工程と、前記マスク層を通して、非晶
質珪素膜に触媒物質を添加する工程と、エネルギーを印
加することにより前記非晶質珪素膜を結晶化する工程と
を含むことを特徴とする半導体膜の製造方法である。
れる薄膜半導体素子が注目されており、これらに用いる
半導体薄膜の開発がなされている。しかし、従来の製造
方法では、触媒物質導入窓から触媒物質を添加していた
が、触媒物質導入窓から離れるにつれ、触媒物質が不足
するので、結晶性がよく、大面積の半導体薄膜を形成す
ることができなかった。 【解決手段】 本発明は、基板上に非晶質珪素膜を形成
する工程と、前記非晶質珪素膜上に、触媒物質導入窓を
有し、かつ、部分的に膜厚の薄くなった領域を有するマ
スク層を形成する工程と、前記マスク層を通して、非晶
質珪素膜に触媒物質を添加する工程と、エネルギーを印
加することにより前記非晶質珪素膜を結晶化する工程と
を含むことを特徴とする半導体膜の製造方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に形成する
半導体膜の製造方法に関し、特に、基板上に形成する非
晶質珪素膜を結晶化して結晶珪素膜を製造する方法に関
する。
半導体膜の製造方法に関し、特に、基板上に形成する非
晶質珪素膜を結晶化して結晶珪素膜を製造する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に代
表される薄膜半導体素子が注目されている。薄膜半導体
素子は、絶縁表面を有する基板上に数１０ｎｍ〜数１０
０ｎｍの半導体薄膜をＣＶＤ法等で形成し、形成した半
導体薄膜を活性層として、絶縁ゲート型電界効果半導体
装置やダイオード等を構成するものである。
表される薄膜半導体素子が注目されている。薄膜半導体
素子は、絶縁表面を有する基板上に数１０ｎｍ〜数１０
０ｎｍの半導体薄膜をＣＶＤ法等で形成し、形成した半
導体薄膜を活性層として、絶縁ゲート型電界効果半導体
装置やダイオード等を構成するものである。
【０００３】このような半導体薄膜を用いた応用分野と
しては、アクティブマトリックス型液晶電気光学装置な
どが知られている。アクティブマトリックス型の液晶電
気光学装置は、マトリックス状に配置された数十万個以
上の画素電極のそれぞれに１つ以上のＴＦＴを配置し、
画素電極に供給する電荷をＴＦＴによって制御するもの
である。
しては、アクティブマトリックス型液晶電気光学装置な
どが知られている。アクティブマトリックス型の液晶電
気光学装置は、マトリックス状に配置された数十万個以
上の画素電極のそれぞれに１つ以上のＴＦＴを配置し、
画素電極に供給する電荷をＴＦＴによって制御するもの
である。
【０００４】ＴＦＴに用いる薄膜半導体としては、非晶
質珪素薄膜を用いることが簡便であるが、移動度が小さ
いなどの電気的特性が低いという問題がある。ＴＦＴの
特性向上を図るためには、結晶性を有する珪素薄膜を利
用することが考えられている。結晶性を有する珪素膜と
して、多結晶珪素、ポリシリコン、微結晶珪素などと称
されている。結晶性を有する珪素膜を得るためには、ま
ず非晶質珪素膜を形成した後、加熱によって結晶化する
ことが行われている。
質珪素薄膜を用いることが簡便であるが、移動度が小さ
いなどの電気的特性が低いという問題がある。ＴＦＴの
特性向上を図るためには、結晶性を有する珪素薄膜を利
用することが考えられている。結晶性を有する珪素膜と
して、多結晶珪素、ポリシリコン、微結晶珪素などと称
されている。結晶性を有する珪素膜を得るためには、ま
ず非晶質珪素膜を形成した後、加熱によって結晶化する
ことが行われている。
【０００５】たとえば、特開平７−１３０６５２号公報
には、基板上に形成した非晶質珪素膜の表面に触媒物質
導入窓を有する酸化珪素膜のマスクを形成し、マスク表
面に珪素の結晶化を助長する触媒物質（ニッケル）を含
む溶液を塗布し、触媒物質導入窓からのみ触媒物質を添
加した後、アニールすることによって、非晶質珪素を結
晶化して結晶性珪素膜を得る方法が提案されている。
には、基板上に形成した非晶質珪素膜の表面に触媒物質
導入窓を有する酸化珪素膜のマスクを形成し、マスク表
面に珪素の結晶化を助長する触媒物質（ニッケル）を含
む溶液を塗布し、触媒物質導入窓からのみ触媒物質を添
加した後、アニールすることによって、非晶質珪素を結
晶化して結晶性珪素膜を得る方法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体素子の高
密度化及び電気光学特性の安定化のために、大面積の結
晶性のよい半導体薄膜を得ることが不可欠である。しか
しながら、特開平７−１３０６５２号公報の従来技術で
は、結晶化がすすむにつれ、つまり、触媒物質導入窓か
らの結晶化している部分との距離が大きくなるにつれ
て、結晶化した領域に触媒物質が残存するため、必要な
触媒物質が不足し、結晶化レートが落ちてくる。そのた
め、結晶化できず非晶質珪素が残留し、最終的には結晶
化が起こりにくくなる問題が生じた。また、結晶化領域
を大きくする目的で、触媒物質を高濃度に含んだ溶液を
塗布した場合には、マスク層を通して非晶質珪素層にま
で触媒物質が拡散したために、触媒物質導入窓から直接
添加を行った領域以外からも結晶核が発生し、結晶方位
の異なった結晶粒が成長し、均一性が損なわれる。その
ために結晶性がよく、大面積の半導体薄膜を形成するこ
とができなかった。
密度化及び電気光学特性の安定化のために、大面積の結
晶性のよい半導体薄膜を得ることが不可欠である。しか
しながら、特開平７−１３０６５２号公報の従来技術で
は、結晶化がすすむにつれ、つまり、触媒物質導入窓か
らの結晶化している部分との距離が大きくなるにつれ
て、結晶化した領域に触媒物質が残存するため、必要な
触媒物質が不足し、結晶化レートが落ちてくる。そのた
め、結晶化できず非晶質珪素が残留し、最終的には結晶
化が起こりにくくなる問題が生じた。また、結晶化領域
を大きくする目的で、触媒物質を高濃度に含んだ溶液を
塗布した場合には、マスク層を通して非晶質珪素層にま
で触媒物質が拡散したために、触媒物質導入窓から直接
添加を行った領域以外からも結晶核が発生し、結晶方位
の異なった結晶粒が成長し、均一性が損なわれる。その
ために結晶性がよく、大面積の半導体薄膜を形成するこ
とができなかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明の製造方法は、基板上に非晶質珪素膜を形
成する工程と、前記非晶質珪素膜上に、触媒物質導入窓
を有し、かつ、部分的に膜厚の薄くなった領域を有する
マスク層を形成する工程と、前記マスク層を通して、非
晶質珪素膜に触媒物質を添加する工程と、エネルギーを
印加することにより前記非晶質珪素膜を結晶化する工程
とを含むことを特徴とする。
めに、本発明の製造方法は、基板上に非晶質珪素膜を形
成する工程と、前記非晶質珪素膜上に、触媒物質導入窓
を有し、かつ、部分的に膜厚の薄くなった領域を有する
マスク層を形成する工程と、前記マスク層を通して、非
晶質珪素膜に触媒物質を添加する工程と、エネルギーを
印加することにより前記非晶質珪素膜を結晶化する工程
とを含むことを特徴とする。
【０００８】また、本発明の製造方法は、前記マスク層
は、前記触媒物質導入窓から添加された触媒物質による
結晶化によって部分的に膜厚の薄くなった領域下の非晶
質珪素膜が結晶化した後、膜厚の薄くなった領域から添
加される触媒物質が珪素膜に到達するように、規定され
た膜厚の薄くなった領域を有することを特徴とする。前
記マスク層は、触媒物質導入窓から近いところに存在す
るほど、膜厚が薄くなった領域を有することを特徴とす
る。
は、前記触媒物質導入窓から添加された触媒物質による
結晶化によって部分的に膜厚の薄くなった領域下の非晶
質珪素膜が結晶化した後、膜厚の薄くなった領域から添
加される触媒物質が珪素膜に到達するように、規定され
た膜厚の薄くなった領域を有することを特徴とする。前
記マスク層は、触媒物質導入窓から近いところに存在す
るほど、膜厚が薄くなった領域を有することを特徴とす
る。
【０００９】さらには、前記触媒物質はＦｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｇｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃ
ｕ、Ａｕのいずれか少なくとも１種類の元素を含むこと
を特徴とする。前記元素が結晶化した半導体膜中に１×
１０16ｃｍ-3〜５×１０19ｃｍ -3の濃度を含んでいるこ
とを特徴とする。あるいは、前記元素がマスク層上及び
半導体膜上において１×１０10ａｔｏｍｓ／ｃｍ2〜１
×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ2の表面原子濃度であること
を特徴とする。
ｉ、Ｇｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃ
ｕ、Ａｕのいずれか少なくとも１種類の元素を含むこと
を特徴とする。前記元素が結晶化した半導体膜中に１×
１０16ｃｍ-3〜５×１０19ｃｍ -3の濃度を含んでいるこ
とを特徴とする。あるいは、前記元素がマスク層上及び
半導体膜上において１×１０10ａｔｏｍｓ／ｃｍ2〜１
×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ2の表面原子濃度であること
を特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、基板上の非晶質珪素膜
を触媒物質に導入した特定の領域から結晶成長レートを
一定に保ったまま、大面積で結晶性のよい半導体薄膜を
得るためになされたものである。
を触媒物質に導入した特定の領域から結晶成長レートを
一定に保ったまま、大面積で結晶性のよい半導体薄膜を
得るためになされたものである。
【００１１】絶縁表面を有する基板として、例えば、石
英基板やガラス基板、あるいは珪素基板上にＳｉＯ2膜
又はＳｉＮ膜などの薄膜を形成した基板上に、半導体薄
膜ととして非晶質珪素膜を形成する。さらに、非晶質珪
素膜の一部が露出し（触媒物質導入窓）、かつ、適切な
場所に膜厚が薄くなったＳｉＯ2膜あるいはＳｉＮ膜を
形成し、マスク層とする。このマスク層は直接導入する
触媒導入窓に近いほど、連続的あるいは段階的に膜厚が
薄いものでもよい。
英基板やガラス基板、あるいは珪素基板上にＳｉＯ2膜
又はＳｉＮ膜などの薄膜を形成した基板上に、半導体薄
膜ととして非晶質珪素膜を形成する。さらに、非晶質珪
素膜の一部が露出し（触媒物質導入窓）、かつ、適切な
場所に膜厚が薄くなったＳｉＯ2膜あるいはＳｉＮ膜を
形成し、マスク層とする。このマスク層は直接導入する
触媒導入窓に近いほど、連続的あるいは段階的に膜厚が
薄いものでもよい。
【００１２】このマスク層上及び露出した非晶質珪素膜
上にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕの元素のうち少なくとも１
種類を含む触媒物質を添加したあと、熱、光、或は荷電
粒子などのエネルギーを印加する。以上の方法を用いる
ことにより、マスク層の触媒導入窓から触媒が添加され
て結晶化する領域に、薄くなったマスク領域からの不純
物が拡散・添加されることによって、結晶化レートを一
定に保ったまま大面積の半導体薄膜を形成することがで
きる。
上にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕの元素のうち少なくとも１
種類を含む触媒物質を添加したあと、熱、光、或は荷電
粒子などのエネルギーを印加する。以上の方法を用いる
ことにより、マスク層の触媒導入窓から触媒が添加され
て結晶化する領域に、薄くなったマスク領域からの不純
物が拡散・添加されることによって、結晶化レートを一
定に保ったまま大面積の半導体薄膜を形成することがで
きる。
【００１３】このときに、膜厚の薄くなった領域の厚さ
を、前記触媒物質導入窓から添加された触媒物質による
結晶化によって部分的に膜厚の薄くなった領域下の非晶
質珪素膜が結晶化した後、膜厚の薄くなった領域から添
加される触媒物質が珪素膜に到達するように、規定する
ことが肝要である。マスク層の材料物性や膜質或は結晶
化を行うエネルギー印加量によって異なるが、マスク層
の部分的に膜厚の薄くなった領域の膜厚が薄すぎると、
未だ結晶化していない非晶質珪素領域にも触媒物質が拡
散し、新たな結晶核を生成し結晶粒を形成することによ
って、半導体薄膜の信頼性を損なうことになる。また、
材料物性や膜質或は結晶化を行うエネルギー印加量によ
って異なるが、マスク層の部分的に膜厚の薄くなった領
域の膜厚が厚すぎると、膜厚の薄くなった領域からの触
媒物質の供給が行われなくなり、従来技術と同様に触媒
物質導入窓からの距離が遠くなるにつれ、結晶化に必要
な触媒物質質量が不足し、結晶化レートが低くなること
から、最終的には結晶化が起こらなくなることが考えら
れる。
を、前記触媒物質導入窓から添加された触媒物質による
結晶化によって部分的に膜厚の薄くなった領域下の非晶
質珪素膜が結晶化した後、膜厚の薄くなった領域から添
加される触媒物質が珪素膜に到達するように、規定する
ことが肝要である。マスク層の材料物性や膜質或は結晶
化を行うエネルギー印加量によって異なるが、マスク層
の部分的に膜厚の薄くなった領域の膜厚が薄すぎると、
未だ結晶化していない非晶質珪素領域にも触媒物質が拡
散し、新たな結晶核を生成し結晶粒を形成することによ
って、半導体薄膜の信頼性を損なうことになる。また、
材料物性や膜質或は結晶化を行うエネルギー印加量によ
って異なるが、マスク層の部分的に膜厚の薄くなった領
域の膜厚が厚すぎると、膜厚の薄くなった領域からの触
媒物質の供給が行われなくなり、従来技術と同様に触媒
物質導入窓からの距離が遠くなるにつれ、結晶化に必要
な触媒物質質量が不足し、結晶化レートが低くなること
から、最終的には結晶化が起こらなくなることが考えら
れる。
【００１４】また、触媒物質の添加方法としては、スパ
ッタ法による成膜、蒸着法による成膜、あるいは、触媒
物質溶液を塗布する方法が用いられる。また、触媒物質
として、珪素膜を結晶化する場合には、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｇｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃ
ｕ、Ａｕの元素のうち少なくとも１種類が含まれていれ
ばよい。
ッタ法による成膜、蒸着法による成膜、あるいは、触媒
物質溶液を塗布する方法が用いられる。また、触媒物質
として、珪素膜を結晶化する場合には、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｇｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃ
ｕ、Ａｕの元素のうち少なくとも１種類が含まれていれ
ばよい。
【００１５】また、結晶化を進行させるには、結晶成長
した領域中の触媒物質濃度が結晶化した半導体薄膜中に
１×１０16ｃｍ-3〜５×１０19ｃｍ-3の濃度を含んでい
ることが好ましい。１×１０16ｃｍ-3以下の濃度であれ
ば、結晶化が進行しなくなり、また、５×１０19ｃｍ-3
以上の濃度であれば触媒物質が残存し過ぎて結晶化した
半導体薄膜の電気的特性を損なうことになる。
した領域中の触媒物質濃度が結晶化した半導体薄膜中に
１×１０16ｃｍ-3〜５×１０19ｃｍ-3の濃度を含んでい
ることが好ましい。１×１０16ｃｍ-3以下の濃度であれ
ば、結晶化が進行しなくなり、また、５×１０19ｃｍ-3
以上の濃度であれば触媒物質が残存し過ぎて結晶化した
半導体薄膜の電気的特性を損なうことになる。
【００１６】このような結晶化半導体薄膜に残存する触
媒物質の濃度とするためには、触媒物質がマスク層上及
び半導体薄膜上には１×１０10ａｔｏｍｓ／ｃｍ2〜１
×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ2の表面原子濃度であること
が好ましい。
媒物質の濃度とするためには、触媒物質がマスク層上及
び半導体薄膜上には１×１０10ａｔｏｍｓ／ｃｍ2〜１
×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ2の表面原子濃度であること
が好ましい。
【００１７】以下、具体的に本発明の実施の形態を説明
する。 （実施例１）図１は、本発明の一実施例を説明するため
の構造図である。まず、図１に示すように、石英基板１
上に減圧ＣＶＤ法により、Ｓｉ2Ｈ6ガスを用いて非晶質
珪素膜２を１００ｎｍ形成する。次に、常圧ＣＶＤ法に
よりＳｉＨ4ガスとＯ2ガスを用いてＳｉＯ2マスク層３
を１００ｎｍ形成する。その後、レジスト塗布、露光、
現像のフォト工程を行い、ＳｉＯ2マスク層３の一部を
１０：１ＢＨＦでエッチングして開口し、非晶質珪素膜
２の一部を露出させる。この非晶質珪素膜の一部が露出
した部分を触媒物質導入窓４とする。
する。 （実施例１）図１は、本発明の一実施例を説明するため
の構造図である。まず、図１に示すように、石英基板１
上に減圧ＣＶＤ法により、Ｓｉ2Ｈ6ガスを用いて非晶質
珪素膜２を１００ｎｍ形成する。次に、常圧ＣＶＤ法に
よりＳｉＨ4ガスとＯ2ガスを用いてＳｉＯ2マスク層３
を１００ｎｍ形成する。その後、レジスト塗布、露光、
現像のフォト工程を行い、ＳｉＯ2マスク層３の一部を
１０：１ＢＨＦでエッチングして開口し、非晶質珪素膜
２の一部を露出させる。この非晶質珪素膜の一部が露出
した部分を触媒物質導入窓４とする。
【００１８】次に、前記フォト工程と同様にして、Ｓｉ
Ｏ2マスク層３に膜厚が３０ｎｍとする膜厚の薄くなっ
た領域５を触媒物質導入窓４から１００μｍ離れたとこ
ろに形成する。
Ｏ2マスク層３に膜厚が３０ｎｍとする膜厚の薄くなっ
た領域５を触媒物質導入窓４から１００μｍ離れたとこ
ろに形成する。
【００１９】このＳｉＯ2マスク層３上及び触媒物質導
入窓４にスパッタリング法によって、厚さ１０ｎｍのニ
ッケル薄膜（表面原子濃度１×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ
2のニッケル薄膜）を形成し、６００℃でアニール処理
を行った。アニール処理によって、触媒物質導入窓４の
領域の非晶質珪素膜２から結晶核生成が起こり、触媒物
質導入窓以外の領域へも結晶化が進行する。この結晶化
工程の進行により、部分的に膜厚の薄くなった領域下の
非晶質珪素膜が結晶化した後、ニッケルが膜厚の薄くな
った領域５中を通して結晶化した半導体薄膜に拡散す
る。結晶化した珪素膜中に拡散したニッケルは、さらに
結晶化が起こっている領域近傍に供給され、結晶化レー
トを一定に保ったまま大面積の結晶化した半導体薄膜を
得ることができる。結晶化した半導体薄膜の中には、元
素濃度が１×１０16ｃｍ-3のニッケルが含まれていた。
入窓４にスパッタリング法によって、厚さ１０ｎｍのニ
ッケル薄膜（表面原子濃度１×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ
2のニッケル薄膜）を形成し、６００℃でアニール処理
を行った。アニール処理によって、触媒物質導入窓４の
領域の非晶質珪素膜２から結晶核生成が起こり、触媒物
質導入窓以外の領域へも結晶化が進行する。この結晶化
工程の進行により、部分的に膜厚の薄くなった領域下の
非晶質珪素膜が結晶化した後、ニッケルが膜厚の薄くな
った領域５中を通して結晶化した半導体薄膜に拡散す
る。結晶化した珪素膜中に拡散したニッケルは、さらに
結晶化が起こっている領域近傍に供給され、結晶化レー
トを一定に保ったまま大面積の結晶化した半導体薄膜を
得ることができる。結晶化した半導体薄膜の中には、元
素濃度が１×１０16ｃｍ-3のニッケルが含まれていた。
【００２０】本実施例では、触媒物質としてニッケルを
用いたが、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐ
ｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕを用いてもよく、ま
た、これらの元素を複数種含んでいてもよい。
用いたが、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐ
ｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕを用いてもよく、ま
た、これらの元素を複数種含んでいてもよい。
【００２１】また、本実施例では、３０μｍの膜厚を有
する領域を示したが、触媒物質導入窓との距離によって
膜厚の薄くなった領域でのマスク層の厚さは、当然異な
っている。また、異なる膜厚である膜厚の薄くなった領
域を複数種形成し、これらを適当な触媒物質導入窓から
適切な位置に配置することによって、より大面積の半導
体薄膜を形成することができる。 （実施例２）次に、本発明の別の実施例での図２を用い
て説明する。実施例１と同様に、石英基板１上に減圧Ｃ
ＶＤ法により、Ｓｉ2Ｈ6ガスを用いて非晶質珪素膜２を
１００ｎｍ形成する。次に、常圧ＣＶＤ法によりＳｉＨ
4ガスとＯ2ガスを用いてＳｉＯ2マスク層３を１００ｎ
ｍ形成する。その後、レジスト塗布、露光、現像のフォ
ト工程を行い、ＳｉＯ2マスク層３の一部を１０：１Ｂ
ＨＦでエッチングして開口し、非晶質珪素膜２の一部を
露出させる。この非晶質珪素膜の一部が露出した部分を
触媒物質導入窓４とする。
する領域を示したが、触媒物質導入窓との距離によって
膜厚の薄くなった領域でのマスク層の厚さは、当然異な
っている。また、異なる膜厚である膜厚の薄くなった領
域を複数種形成し、これらを適当な触媒物質導入窓から
適切な位置に配置することによって、より大面積の半導
体薄膜を形成することができる。 （実施例２）次に、本発明の別の実施例での図２を用い
て説明する。実施例１と同様に、石英基板１上に減圧Ｃ
ＶＤ法により、Ｓｉ2Ｈ6ガスを用いて非晶質珪素膜２を
１００ｎｍ形成する。次に、常圧ＣＶＤ法によりＳｉＨ
4ガスとＯ2ガスを用いてＳｉＯ2マスク層３を１００ｎ
ｍ形成する。その後、レジスト塗布、露光、現像のフォ
ト工程を行い、ＳｉＯ2マスク層３の一部を１０：１Ｂ
ＨＦでエッチングして開口し、非晶質珪素膜２の一部を
露出させる。この非晶質珪素膜の一部が露出した部分を
触媒物質導入窓４とする。
【００２２】次に、前記フォト工程と同様にして、触媒
物質導入窓４から５０μｍ離れるにつれ、ＳｉＯ2マス
ク層３に膜厚を２０ｎｍずつ厚くなるように膜厚の薄く
なった領域５を形成する。
物質導入窓４から５０μｍ離れるにつれ、ＳｉＯ2マス
ク層３に膜厚を２０ｎｍずつ厚くなるように膜厚の薄く
なった領域５を形成する。
【００２３】このＳｉＯ2マスク層３上及び触媒物質導
入窓４にスパッタリング法によって、厚さ１０ｎｍのニ
ッケル薄膜（表面原子濃度１×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ
2のニッケル薄膜）を形成し、６００℃でアニール処理
を行った。アニール処理によって、触媒物質導入窓４の
領域の非晶質珪素膜２から結晶核生成が起こり、触媒物
質導入窓以外の領域へも結晶化が進行する。この結晶化
工程の進行により、膜厚の薄くなった領域を通してニッ
ケルが拡散するが、ニッケルは触媒物質導入窓に近い順
に、つまり、膜厚の薄い順番にＳｉＯ2マスク層３を通
って、すでに結晶化した半導体薄膜にニッケルが拡散す
る。結晶化した珪素膜中に拡散したニッケルは、さらに
結晶化が起こっている領域近傍に供給され、結晶化レー
トを一定に保ったまま大面積の結晶化した半導体薄膜を
得ることができる。結晶化した半導体薄膜の中には、元
素濃度が１×１０16ｃｍ-3のニッケルが含まれていた。
入窓４にスパッタリング法によって、厚さ１０ｎｍのニ
ッケル薄膜（表面原子濃度１×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ
2のニッケル薄膜）を形成し、６００℃でアニール処理
を行った。アニール処理によって、触媒物質導入窓４の
領域の非晶質珪素膜２から結晶核生成が起こり、触媒物
質導入窓以外の領域へも結晶化が進行する。この結晶化
工程の進行により、膜厚の薄くなった領域を通してニッ
ケルが拡散するが、ニッケルは触媒物質導入窓に近い順
に、つまり、膜厚の薄い順番にＳｉＯ2マスク層３を通
って、すでに結晶化した半導体薄膜にニッケルが拡散す
る。結晶化した珪素膜中に拡散したニッケルは、さらに
結晶化が起こっている領域近傍に供給され、結晶化レー
トを一定に保ったまま大面積の結晶化した半導体薄膜を
得ることができる。結晶化した半導体薄膜の中には、元
素濃度が１×１０16ｃｍ-3のニッケルが含まれていた。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、大面積で、かつ、結晶
性のよい半導体薄膜が得られ、その半導体薄膜の特性も
均一に形成することができる。また、触媒物質を触媒物
質導入窓から直接添加した特定の領域からの成長レート
を一定に保ったまま、大面積の結晶成長を行うことがで
きる。
性のよい半導体薄膜が得られ、その半導体薄膜の特性も
均一に形成することができる。また、触媒物質を触媒物
質導入窓から直接添加した特定の領域からの成長レート
を一定に保ったまま、大面積の結晶成長を行うことがで
きる。
【図１】本発明の一実施例の半導体薄膜の構成図を示
す。
す。
【図２】本発明の別の実施例の半導体薄膜の構成図を示
す。
す。
１ 石英基板 ２ 非晶質珪素膜 ３ ＳｉＯ2マスク層 ４ 触媒物質導入窓 ５ 膜厚の薄くなった領域
フロントページの続き (72)発明者 前川 真司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5F052 AA11 DA02 DB02 EA01 FA06 JA01 JA10
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に非晶質珪素膜を形成する工程
と、 前記非晶質珪素膜上に、触媒物質導入窓を有し、かつ、
部分的に膜厚の薄くなった領域を有するマスク層を形成
する工程と、 前記マスク層を通して、非晶質珪素膜に触媒物質を添加
する工程と、 エネルギーを印加することにより前記非晶質珪素膜を結
晶化する工程とを含むことを特徴とする半導体膜の製造
方法。 - 【請求項２】 前記マスク層は、前記触媒物質導入窓か
ら添加された触媒物質による結晶化によって部分的に膜
厚の薄くなった領域下の非晶質珪素膜が結晶化した後、
膜厚の薄くなった領域から添加される触媒物質が珪素膜
に到達するように、規定された膜厚の薄くなった領域を
有することを特徴とする請求項１に記載の半導体膜の製
造方法。 - 【請求項３】 前記マスク層は、触媒物質導入窓から近
いところに存在するほど、膜厚が薄くなった領域を有す
ることを特徴とする請求項1又は２に記載の半導体膜の
製造方法。 - 【請求項４】 前記触媒物質は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇ
ｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ
のいずれか少なくとも１種類の元素を含むことを特徴と
する請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体膜の製造
方法。 - 【請求項５】 前記元素が結晶化した珪素膜中に１×１
０16ｃｍ-3以上５×１０19ｃｍ-3以下の濃度を含んでい
ることを特徴とする請求項４に記載の半導体膜の製造方
法。 - 【請求項６】 前記元素がマスク層上及び珪素膜上にお
いて１×１０10ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以上１×１０19ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ2以下の表面原子濃度であることを特徴と
する請求項４に記載の半導体膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11108711A JP2000299284A (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | 半導体膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11108711A JP2000299284A (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | 半導体膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000299284A true JP2000299284A (ja) | 2000-10-24 |
Family
ID=14491668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11108711A Pending JP2000299284A (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | 半導体膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000299284A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7683373B2 (en) | 2004-10-05 | 2010-03-23 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Thin film transistor and method of fabricating the same |
-
1999
- 1999-04-16 JP JP11108711A patent/JP2000299284A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7683373B2 (en) | 2004-10-05 | 2010-03-23 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Thin film transistor and method of fabricating the same |
| US7815734B2 (en) | 2004-10-05 | 2010-10-19 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Thin film transistor and method of fabricating the same |
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