JP2000311856A - Polycrystalline silicon film and semiconductor device having it - Google Patents
Polycrystalline silicon film and semiconductor device having itInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜トランジスタに
好適な多結晶シリコン膜及びそれを有する半導体装置に
関し、特に、安定して高い移動度を得ることができる多
結晶シリコン膜及びそれを有する半導体装置に関する。The present invention relates to a polycrystalline silicon film suitable for a thin film transistor and a semiconductor device having the same, and more particularly to a polycrystalline silicon film capable of stably obtaining a high mobility and a semiconductor device having the same. .
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、薄膜トランジスタ(TFT)に
は、多結晶シリコン膜(ポリシリコン膜)が形成されて
おり、例えば特開平8−139018号公報に記載され
ているように、アモルファスシリコン膜をレーザーアニ
ールによって結晶化した単に{111}配向の低温ポリ
シリコン膜であれば、概ね高移動度の必要十分条件を満
たすものと信じられてきた。2. Description of the Related Art Conventionally, a polycrystalline silicon film (polysilicon film) has been formed on a thin film transistor (TFT). For example, as described in JP-A-8-139018, an amorphous silicon film is It has been believed that a low-temperature polysilicon film of only {111} orientation crystallized by annealing generally satisfies the necessary and sufficient conditions for high mobility.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
ー結晶化ポリシリコン膜を使用したMOS型電界効果ト
ランジスタからなるTFTの移動度は、上記の条件を満
たしても、実際には、製造装置及び結晶化の条件によっ
て大きく変化するという問題点がある。即ち、偶然高移
動度になる時があれば、原因が分からないまま低移動度
になってしまう場合があるというのが常であった。従っ
て、高移動度を有するレーザー結晶化ポリシリコン膜の
安定供給は困難であり、良品率の低い非効率な生産しか
できなかった。このため、{111}配向以外に、より
移動度と密接に関係した物性があることは明白である
が、それが何であるかは不明であった。However, even if the mobility of a TFT comprising a MOS type field effect transistor using a laser crystallized polysilicon film satisfies the above conditions, the mobility of a manufacturing apparatus and a crystallization method is actually high. However, there is a problem that it greatly changes depending on the condition (1). That is, if there is a time when the mobility becomes high accidentally, it is always the case that the mobility becomes low without understanding the cause. Therefore, it is difficult to stably supply a laser-crystallized polysilicon film having high mobility, and only inefficient production with a low yield rate has been achieved. For this reason, it is clear that there are physical properties closely related to the mobility other than the {111} orientation, but it is unclear what they are.
【0004】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、安定して高い移動度の薄膜トランジスタを
得ることができる多結晶シリコン膜及びそれを有する半
導体装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a polycrystalline silicon film capable of stably obtaining a thin film transistor having a high mobility and a semiconductor device having the same. .
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明に係る多結晶シリ
コン膜は、表面に平行な方向における格子歪がいずれの
方向においても3×10-3乃至5×10-3の伸張の歪で
あることを特徴とする。In the polycrystalline silicon film according to the present invention, the lattice strain in a direction parallel to the surface is an expansion strain of 3 × 10 −3 to 5 × 10 −3 in any direction. It is characterized by the following.
【0006】本発明に係る他の多結晶シリコン膜は、表
面に平行な方向における格子歪の最大値と最小値との差
が1×10-3以下であることを特徴とする。Another polycrystalline silicon film according to the present invention is characterized in that the difference between the maximum value and the minimum value of the lattice strain in a direction parallel to the surface is 1 × 10 −3 or less.
【0007】本発明においては、これらの双方の条件を
満たしていることが好ましい。In the present invention, it is preferable that both of these conditions are satisfied.
【0008】なお、これらの多結晶シリコン膜は、アモ
ルファスシリコン膜をレーザ照射により結晶化させて形
成することができる。[0008] These polycrystalline silicon films can be formed by crystallizing an amorphous silicon film by laser irradiation.
【0009】また、前記格子歪は、エネルギ分散微小角
入射X線回折法により得られた値であってもよい。The lattice strain may be a value obtained by an energy dispersive grazing incidence X-ray diffraction method.
【0010】本発明においては、表面に平行な方向にお
ける格子歪が適切に規定されているので、その製造装置
及び結晶化条件等に依存することなく高い移動度を安定
して得ることが可能となる。In the present invention, since the lattice strain in the direction parallel to the surface is appropriately defined, it is possible to stably obtain a high mobility without depending on the manufacturing apparatus and crystallization conditions. Become.
【0011】本発明に係る半導体装置は、いずれかの前
記多結晶シリコン膜が基板上に形成されていることを特
徴とする。A semiconductor device according to the present invention is characterized in that any one of the polycrystalline silicon films is formed on a substrate.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】本願発明者等が前記課題を解決す
べく、鋭意実験研究を重ねた結果、TFTの移動度は、
ポリシリコン膜の格子歪と密接に関係しており、その格
子歪を適当な範囲に規定することにより、安定して移動
度が高いTFTを得ることができることを見い出した。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As a result of intensive experiments and research conducted by the present inventors to solve the above-mentioned problems, the mobility of a TFT is
It is closely related to the lattice strain of the polysilicon film, and it has been found that by defining the lattice strain in an appropriate range, a TFT having a high mobility can be obtained stably.
【0013】具体的には、本願発明者等は、近時行われ
るようになったシンクロトロン放射光を使用したエネル
ギ分散微小角入射X線回折(SR−EDGID)法によ
る格子歪の測定を行った。SR−EDGID法は、例え
ば特許第2615452号に記載されている測定装置を
使用して行うことができる。この装置を使用してポリシ
リコン膜の格子歪を測定する場合、例えば試料表面への
X線の入射角は0.5度とし、回折角(2θ)を27度
とする。なお、SR−EDGID法による格子歪の測定
における各部品の基本的配置等の詳細は、例えば「A. T
anikawa and K.Akimoto, Jpn. J. Appl. Phys., 36, 57
59 (1997)」に記載されている。More specifically, the inventors of the present invention have measured lattice distortion by an energy dispersive grazing incidence X-ray diffraction (SR-EDGID) method using synchrotron radiation which has recently been performed. Was. The SR-EDGID method can be performed using, for example, a measuring device described in Japanese Patent No. 2615452. When measuring the lattice distortion of the polysilicon film using this apparatus, for example, the incident angle of X-rays on the sample surface is set to 0.5 degrees, and the diffraction angle (2θ) is set to 27 degrees. The details such as the basic arrangement of each component in the measurement of lattice strain by the SR-EDGID method are described in, for example, “A. T.
anikawa and K. Akimoto, Jpn. J. Appl. Phys., 36, 57
59 (1997) ".
【0014】図9はSR−EDGID法により得られる
エネルギ分散X線スペクトルを示すグラフ図である。な
お、このスペクトルは、エネルギ密度が500(mJ/
cm 2)の条件で結晶化が行われたポリシリコン膜のも
のである。このようなエネルギ分散X線スペクトルから
格子歪を解析する手順は以下の通りである。先ず、得ら
れたスペクトルに適切なスムージングをかける。次い
で、基板のみのスペクトルで除算したスペクトルを作成
する(バックグラウンド除去)。その後、ピークトップ
を適当なピーク関数でフィッティングすることでピーク
位置Eを得る。また、歪が導入されていない粉末シリコ
ンリファレンスについて、同様にしてピーク位置Erを
得る。そして、試料の歪εを下記数式1から算出する。FIG. 9 is obtained by the SR-EDGID method.
FIG. 3 is a graph showing an energy dispersive X-ray spectrum. What
This spectrum has an energy density of 500 (mJ /
cm TwoPolysilicon film crystallized under conditions
It is. From such an energy dispersive X-ray spectrum
The procedure for analyzing the lattice distortion is as follows. First, get
Apply the appropriate smoothing to the spectra obtained. Next
Creates a spectrum divided by the spectrum of the substrate only
(Background removal). Then peak top
By fitting with a suitable peak function
Get position E. In addition, powder silicon without strain introduced
For the reference, the peak position ErTo
obtain. Then, the strain ε of the sample is calculated from the following equation (1).
【0015】[0015]
【数1】ε=(Er/E)−1Ε = (E r / E) −1
【0016】本願発明者等が、このような実験事実に基
づいて想到した移動度変動のメカニズムは、以下に述べ
るようなものであり、従来の歪は小さい方がよいという
見解を覆すものであった。The mechanism of the mobility fluctuation conceived by the inventors of the present invention based on such experimental facts is as described below, and contradicts the conventional view that the smaller the distortion, the better. Was.
【0017】ガラス基板上の非晶質(アモルファス)シ
リコン膜をレーザ結晶化してポリシリコン膜を形成する
と、その結晶化中の温度勾配によってポリシリコン膜に
伸張歪が生じる。比較的粒径が大きいポリシリコン膜を
形成しようとする場合には、必然的にガラス基板は融解
せず、シリコンだけが全て溶解する極めて狭い範囲の温
度条件が必要とされる。従って、このような場合には、
結晶化中のポリシリコン膜の縦方向の温度勾配は大きく
なり、そのために発生する伸張歪も大きくなる。When an amorphous silicon film on a glass substrate is laser-crystallized to form a polysilicon film, a tensile strain occurs in the polysilicon film due to a temperature gradient during the crystallization. When a polysilicon film having a relatively large particle size is to be formed, a glass substrate inevitably does not melt, and a temperature condition in an extremely narrow range where only silicon is completely dissolved is required. Therefore, in such a case,
The temperature gradient in the vertical direction of the polysilicon film during crystallization increases, and the tensile strain generated thereby also increases.
【0018】そして、結晶化中にレーザ照射の均一性が
何らかの原因で損なわれると、結晶粒中に格子欠陥が生
じて伸張歪が緩和される。この伸張歪の緩和は、結晶方
位に異方性を示して生じるため、伸張歪には方位差が生
じる。格子欠陥はそれ自体がキャリアの散乱を引き起こ
して移動度を減少させるだけではなく、ポリシリコン膜
の表面に凹凸を形成することにより、表面近傍の移動度
を減少させる。また、ポリシリコン膜の伸張歪の緩和は
表面における結晶粒界に生じる凹凸を大きくし、伸張歪
の方位差は結晶粒表面に波状の凹凸を生じさせる。これ
は、折り目を作った紙を周囲から均等に引っ張ることで
平坦に保たれることと同様の原理によるものである。紙
の場合も、引っ張る力を弱めれば折り目の凹凸が大きく
なり、一方向にだけ強く引っ張れば、引っ張った方向に
垂直な方向に波が生じる。紙ではなく、ビニールフィル
ムのように弾性のあるシートの場合、このような現象は
より顕著に現れる。If the uniformity of laser irradiation is impaired during crystallization for some reason, lattice defects occur in the crystal grains, and the tensile strain is relaxed. Since the relaxation of the extensional strain is caused by showing anisotropy in the crystal orientation, the orientational difference occurs in the extensional strain. Lattice defects not only cause carrier scattering by themselves, but also decrease mobility, and also reduce mobility near the surface by forming irregularities on the surface of the polysilicon film. In addition, the relaxation of the extensional strain of the polysilicon film increases irregularities generated at the crystal grain boundary on the surface, and the difference in the orientation of the extensional strain causes wavy irregularities on the crystal grain surface. This is based on the same principle as that the creased paper is kept flat by pulling it evenly from the periphery. In the case of paper as well, if the pulling force is reduced, the unevenness of the fold increases, and if the paper is pulled only in one direction, a wave is generated in a direction perpendicular to the pulling direction. In the case of an elastic sheet such as a vinyl film instead of paper, such a phenomenon is more prominent.
【0019】以下、本発明の実施例に係る多結晶シリコ
ン膜について、添付の図面を参照して具体的に説明す
る。図1は本発明の実施例に係る多結晶シリコン膜を示
す断面図である。Hereinafter, a polycrystalline silicon film according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a polycrystalline silicon film according to an embodiment of the present invention.
【0020】本実施例のポリシリコン膜2は、基板1上
に形成されている。基板1は、例えばガラス基板又は表
面に絶縁性非晶質膜が形成された基板である。また、ポ
リシリコン膜2には、その表面に平行な全ての方向に3
×10-3乃至5×10-5の伸張の格子歪が存在する。ま
た、格子歪が上記の範囲内にない場合であっても、表面
に平行な方向における格子歪の結晶方位による差が最大
値と最小値との間で1×10-3以下であればよい。The polysilicon film 2 of this embodiment is formed on a substrate 1. The substrate 1 is, for example, a glass substrate or a substrate on which an insulating amorphous film is formed. The polysilicon film 2 has a thickness of 3 in all directions parallel to its surface.
There is a lattice strain of stretching from × 10 -3 to 5 × 10 -5 . Even when the lattice strain is not within the above range, the difference between the crystal orientation of the lattice strain in a direction parallel to the surface between the maximum value and the minimum value may be 1 × 10 −3 or less. .
【0021】ポリシリコン膜2は、例えば、ガラス基板
1上にプラズマCVD法によって膜厚が100nm以下
のアモルファスシリコン膜を堆積し、大面積一括エキシ
マレーザアニール装置を使用して、エネルギ密度及び照
射回数が最適化された条件でレーザ照射を行って、アモ
ルファスシリコン膜を結晶化することにより得ることが
できる。The polysilicon film 2 is formed, for example, by depositing an amorphous silicon film having a thickness of 100 nm or less on a glass substrate 1 by a plasma CVD method, and using a large area batch excimer laser annealing apparatus to obtain the energy density and the number of irradiation times. Can be obtained by performing laser irradiation under optimized conditions to crystallize the amorphous silicon film.
【0022】このようにして製造されたポリシリコン膜
2においては、100(cm2/V・秒)以上の高移動
度が得られる。なお、基板1のガラスの種類、レーザア
ニール装置、アニール均一性及びアモルファスシリコン
膜の密度等も照射条件に影響するが、ポリシリコン膜2
中の格子歪が上記の範囲内にあれば、100(cm2/
V・秒)以上の高移動度を得ることは可能である。In the polysilicon film 2 thus manufactured, a high mobility of 100 (cm 2 / V · sec) or more can be obtained. Note that the type of glass of the substrate 1, the laser annealing apparatus, the annealing uniformity, the density of the amorphous silicon film, and the like also affect the irradiation conditions.
If the lattice strain inside is within the above range, 100 (cm 2 /
V.sec) or higher.
【0023】特に、ポリシリコン膜2を形成する際に
は、微視的な結晶化の均一性を向上させるために、下記
のような点に注意を払うことが好ましい。In particular, when forming the polysilicon film 2, it is preferable to pay attention to the following points in order to improve the uniformity of microscopic crystallization.
【0024】第1に、表面への炭素原子の付着を防止す
るために、少なくともアモルファスシリコン膜の結晶化
までの間に、基板1が有機分子(CO2及びエタノール
等)に曝されないようにする。特に、クリーンルーム又
はレーザアニール装置内雰囲気に有機フィルタを通した
ものを使用する等の処置をとることが好ましい。First, in order to prevent carbon atoms from adhering to the surface, the substrate 1 is not exposed to organic molecules (such as CO 2 and ethanol) at least until crystallization of the amorphous silicon film. In particular, it is preferable to take a measure such as using a clean room or an atmosphere in a laser annealing apparatus through an organic filter.
【0025】第2に、エキシマレーザ装置のMgF2等
からなる共振器の窓及び石英等からなるチャンバの窓の
微視的平坦性は、使用されるレーザ光に応じて一定の水
準以上に保つ。例えば、波長が308nmのレーザ光を
使用する場合には、窓材の表面の凹凸は、1辺の長さが
ほぼ波長と等しい300nmの正方形内で3nm、即ち
波長の1/100程度以下であるならば、十分である。
また、これらを阻害する付着物を除去する必要がある。Second, the microscopic flatness of the window of the resonator made of MgF 2 or the like of the excimer laser device and the window of the chamber made of quartz or the like are kept at a certain level or more according to the laser beam used. . For example, when a laser beam having a wavelength of 308 nm is used, the unevenness of the surface of the window material is 3 nm in a 300 nm square whose one side length is almost equal to the wavelength, that is, about 1/100 or less of the wavelength. If that is enough.
In addition, it is necessary to remove deposits that inhibit these.
【0026】更に、これらの条件以外でも、製造現場に
依存する均一性を阻害する要因が存在するのであれば、
それを取り除く必要がある。In addition to these conditions, if there is a factor that inhibits uniformity depending on the manufacturing site,
You need to get rid of it.
【0027】つまり、格子歪が本発明範囲内にあるレー
ザ結晶化ポリシリコン膜を製造することは、上述の注意
事項その他のありとあらゆる移動度低下因子の有無を監
視し、これらを制御していることと同等であるともいえ
る。In other words, manufacturing a laser-crystallized polysilicon film having a lattice strain within the range of the present invention is performed by monitoring for the above-mentioned cautionary notes and any other mobility-reducing factors and controlling them. It can be said that it is equivalent to
【0028】[0028]
【実施例】以下、本発明の実施例について、その特許請
求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明す
る。図2はポリシリコン膜の製造方法を示す断面図であ
る。EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below in comparison with comparative examples that fall outside the scope of the claims. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a polysilicon film.
【0029】先ず、ガラス基板11上にCVD法によっ
て形成された厚さが50nmのSiO2膜12を有する
基板上にプラズマCVD法により厚さが75nmのアモ
ルファスシリコン膜を堆積した。次いで、大面積一括エ
キシマレーザアニール装置を使用して、エネルギ密度が
400(mJ/cm2)、照射回数が3回の照射条件に
て、アモルファスシリコン膜にレーザ照射を行うことに
より、アモルファスシリコン膜を結晶化させてレーザ結
晶化ポリシリコン膜13を形成した。First, an amorphous silicon film having a thickness of 75 nm was deposited by a plasma CVD method on a substrate having an SiO 2 film 12 having a thickness of 50 nm formed on a glass substrate 11 by a CVD method. Next, the amorphous silicon film is irradiated with a laser under the conditions of an energy density of 400 (mJ / cm 2 ) and an irradiation frequency of 3 using a large-area batch excimer laser annealing apparatus, whereby the amorphous silicon film is irradiated. Was crystallized to form a laser-crystallized polysilicon film 13.
【0030】なお、アモルファスシリコン膜の表面への
炭素原子の付着を防止するため、少なくともアモルファ
スシリコン膜を形成してからその結晶化までの間におい
ては、基板及びアモルファスシリコン膜が有機分子に曝
されないようにした。In order to prevent carbon atoms from adhering to the surface of the amorphous silicon film, the substrate and the amorphous silicon film are not exposed to organic molecules at least during the period from the formation of the amorphous silicon film to the crystallization thereof. I did it.
【0031】各実施例及び比較例におけるレーザ照射の
際のエネルギ密度及びその結果得られた面間隔の格子歪
を図3及び下記表1に示す。図3において、●は{22
0}面における格子歪を示し、■は{111}面におけ
る格子歪を示している。FIG. 3 and Table 1 below show the energy density during laser irradiation and the resulting lattice distortion of the interplanar spacing in each of the examples and comparative examples. In FIG. 3, ● represents $ 22.
The lattice distortion in the {0} plane is shown, and the lattice distortion in the {111} plane is shown.
【0032】[0032]
【表1】 [Table 1]
【0033】上記表1に示すように、実施例No.1は
請求項3に規定する範囲を満たし、実施例No.2は請
求項2に規定する範囲を満たし、実施例No.3は請求
項1に規定する範囲を満たしている。一方、比較例N
o.4はいずれの範囲も満たしていない。As shown in Table 1 above, Example No. Example No. 1 satisfies the range defined in claim 3. Example No. 2 satisfies the range defined in claim 2. 3 satisfies the range defined in claim 1. On the other hand, Comparative Example N
o. No. 4 does not satisfy any of the ranges.
【0034】そして、上述のようなポリシリコン膜を使
用して以下の工程を行うことによりMOSFETを作製
した。図4はMOSFETを示す断面図である。Then, a MOSFET was manufactured by performing the following steps using the polysilicon film as described above. FIG. 4 is a sectional view showing the MOSFET.
【0035】先ず、ガラス基板21上にCVD法により
SiO2膜22を堆積した。次いで、タングステンシリ
サイド電極24を所定の位置に形成した。その後、タン
グステンシリサイド電極24を覆うn+−ポリシリコン
電極25を選択的に形成した。次に、上述のような各実
施例又は較例のポリシリコン膜23を全面に形成した。First, an SiO 2 film 22 was deposited on a glass substrate 21 by a CVD method. Next, a tungsten silicide electrode 24 was formed at a predetermined position. Thereafter, an n + -polysilicon electrode 25 covering the tungsten silicide electrode 24 was selectively formed. Next, the polysilicon film 23 of each embodiment or comparative example as described above was formed on the entire surface.
【0036】更に、ポリシリコン膜23上にプラズマC
VD法によりSiO2膜26を形成した。その後、Si
O2膜26にポリシリコン電極28を形成し、これらの
多層膜にタングステンシリサイド電極24まで達するコ
ンタクトホールを形成した。次いで、このコンタクトホ
ールを埋設するように、アルミニウム電極膜27を全面
に形成した。そして、アルミニウム電極膜27及びポリ
シリコン電極28を所定の形状にパターニングすること
により、ソース電極29、ゲート電極30及びドレイン
電極31を形成し、ゲート電極30の直下に上述のポリ
シリコン膜23が存在するMOSトランジスタを完成さ
せた。Further, a plasma C is formed on the polysilicon film 23.
The SiO 2 film 26 was formed by the VD method. Then, Si
A polysilicon electrode 28 was formed on the O 2 film 26, and a contact hole reaching the tungsten silicide electrode 24 was formed in these multilayer films. Next, an aluminum electrode film 27 was formed on the entire surface so as to fill the contact hole. Then, the source electrode 29, the gate electrode 30, and the drain electrode 31 are formed by patterning the aluminum electrode film 27 and the polysilicon electrode 28 into predetermined shapes, and the above-described polysilicon film 23 exists immediately below the gate electrode 30. MOS transistor to be completed.
【0037】なお、これらの工程には、適宜フォトレジ
スト工程、イオン注入工程、プラズマCVD膜成長工程
及びスパッタ膜堆積工程等が含まれている。Note that these steps include a photoresist step, an ion implantation step, a plasma CVD film growth step, a sputter film deposition step, and the like as appropriate.
【0038】そして、このようにして作製したMOSト
ランジスタの移動度を測定した。この結果、ロット内平
均値は、実施例No.1において44(cm2/V・
秒)、実施例No.2において121(cm2/V・
秒)、実施例No.3において84(cm2/V・
秒)、比較例No.4において21(cm2/V・秒)
であった。図5は横軸に2方向における格子歪の平均値
をとり、縦軸に移動度をとって両者の関係を示すグラフ
図である。また、図6は横軸に2方向における格子歪の
差をとり、縦軸に移動度をとって両者の関係を示すグラ
フ図である。Then, the mobility of the MOS transistor thus manufactured was measured. As a result, the average value in the lot was equal to that of Example No. 44 (cm 2 / V
Second), Example No. In Example 2, 121 (cm 2 / V ·
Second), Example No. 84 at 3 (cm 2 / V ·
Second), Comparative Example No. 21 at 4 (cm 2 / V · sec)
Met. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the average values of lattice strain in two directions on the horizontal axis and the mobility on the vertical axis. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the lattice strain in two directions on the horizontal axis and the mobility on the vertical axis.
【0039】図5及び6に示すように、実施例No.1
乃至3においては、格子歪が本発明範囲内にあるので、
高い移動度が得られた。一方、比較例4においては、格
子歪が本発明の範囲を満たしていないので、移動度が低
かった。このように、格子歪が大きい程、かつ、その方
位差が小さい程、移動度が大きいという相関関係が存在
している。As shown in FIGS. 1
In Nos. 3 to 3, since the lattice strain is within the range of the present invention,
High mobility was obtained. On the other hand, in Comparative Example 4, since the lattice strain did not satisfy the range of the present invention, the mobility was low. Thus, there is a correlation that the larger the lattice strain and the smaller the azimuth difference, the higher the mobility.
【0040】なお、上述のように、ポリシリコン膜23
は、ゲート電極30の直下に形成されているが、その他
の領域に形成されていたとしても、通常、移動度に大き
な影響は及ばない。As described above, the polysilicon film 23
Is formed immediately below the gate electrode 30, but even if it is formed in other regions, the mobility is usually not significantly affected.
【0041】また、ロット内標準偏差は、実施例No.
1において13(cm2/V・秒)、実施例No.2に
おいて2(cm2/V・秒)、実施例No.3において
28(cm2/V・秒)、比較例No.4において9
(cm2/V・秒)であった。更に、5回の製作ロット
における移動度平均値の標準偏差は、実施例No.1に
おいて5(cm2/V・秒)、実施例No.2において
3(cm2/V・秒)、実施例No.3において19
(cm2/V・秒)、比較例No.4において7(cm2
/V・秒)であった。これだけでは、ロット内又はロッ
ト間のばらつきは格子歪と相関がないようにみえるが、
移動度で除した値(変動率)で比較すると、格子歪が大
きい程、かつ、その方位差が小さい程、ばらつきが小さ
いという相関関係がある。図7は横軸に2方向における
格子歪の平均値をとり、縦軸に変動率をとって両者の関
係を示すグラフ図である。また、図8は横軸に2方向に
おける格子歪の差をとり、縦軸に変動率をとって両者の
関係を示すグラフ図である。なお、図7及び8におい
て、●はロット間の変動率を示し、■はロット間の変動
率を示している。The standard deviation within the lot was determined in Example No.
In Example 1, 13 (cm 2 / V · sec) was obtained. In Example 2, 2 (cm 2 / V · sec) was obtained. In Comparative Example No. 3, 28 (cm 2 / V · sec). 9 in 4
(Cm 2 / V · sec). Further, the standard deviation of the mobility average value in the five production lots is shown in Example No. In Example No. 1, 5 (cm 2 / V · sec) was obtained. In Example 2, 3 (cm 2 / V · sec) was obtained. 19 in 3
(Cm 2 / V · sec), Comparative Example No. 7 in 4 (cm 2
/ V · sec). With this alone, the variation within a lot or between lots does not seem to correlate with the lattice strain,
When compared by a value (variation rate) divided by the mobility, there is a correlation that the larger the lattice strain and the smaller the azimuth difference, the smaller the variation. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the average values of the lattice strain in two directions on the horizontal axis and the fluctuation rate on the vertical axis. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the lattice strains in two directions on the horizontal axis and the fluctuation rate on the vertical axis. In FIGS. 7 and 8, .largecircle. Indicates the variation between lots, and .DELTA. Indicates the variation between lots.
【0042】[0042]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
表面に平行な方向における格子歪を適切に規定している
ので、その製造装置及び結晶化条件等に依存することな
く高い移動度を安定して得ることができる。また、移動
度の均一性が向上した薄膜トランジスタを安定して供給
することができる。特に、格子歪が請求項2に規定する
範囲内にある場合には、実効移動度が100(cm2/
V・秒)を超える薄膜トランジスタを安定して供給する
ことができる。As described in detail above, according to the present invention,
Since the lattice strain in the direction parallel to the surface is appropriately defined, a high mobility can be stably obtained without depending on the manufacturing apparatus and crystallization conditions. Further, a thin film transistor with improved mobility uniformity can be supplied stably. In particular, when the lattice strain is within the range defined in claim 2, the effective mobility is 100 (cm 2 / cm 2 ).
V · sec) can be supplied stably.
【図1】本発明の実施例に係る多結晶シリコン膜を示す
断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a polycrystalline silicon film according to an embodiment of the present invention.
【図2】ポリシリコン膜の製造方法を示す断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a polysilicon film.
【図3】レーザエネルギと格子歪との関係を示すグラフ
図である。FIG. 3 is a graph showing a relationship between laser energy and lattice distortion.
【図4】MOSFETを示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a MOSFET.
【図5】格子歪の平均値と移動度との関係を示すグラフ
図である。FIG. 5 is a graph showing a relationship between an average value of lattice distortion and mobility.
【図6】格子歪の差と移動度との関係を示すグラフ図で
ある。FIG. 6 is a graph showing a relationship between a difference in lattice strain and mobility.
【図7】格子歪の平均値と変動率との関係を示すグラフ
図である。FIG. 7 is a graph showing a relationship between an average value of lattice strain and a variation rate.
【図8】格子歪の差と変動率との関係を示すグラフ図で
ある。FIG. 8 is a graph showing a relationship between a difference in lattice strain and a variation rate.
【図9】SR−EDGID法により得られるエネルギ分
散X線スペクトルを示すグラフ図である。FIG. 9 is a graph showing an energy dispersive X-ray spectrum obtained by the SR-EDGID method.
1、11、21;基板 2、13、23;ポリシリコン膜 12、22、26;SiO2膜 24;タングステンシリサイド電極 25;n+−ポリシリコン電極 27;アルミニウム電極膜 28;ポリシリコン電極 29;ソース電極 30;ゲート電極 31;ドレイン電極1, 11, 21; substrates 2, 13, 23; polysilicon films 12, 22, 26; SiO 2 film 24; tungsten silicide electrode 25; n + -polysilicon electrode 27; aluminum electrode film 28; polysilicon electrode 29; Source electrode 30; gate electrode 31; drain electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 世良 賢二 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 奥村 藤男 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 Fターム(参考) 5F052 AA02 BB07 CA01 DA02 DB03 EA11 JA01 5F110 AA01 CC05 DD02 DD13 DD24 EE03 EE09 EE14 FF02 FF30 GG02 GG13 GG35 GG45 HK09 HK14 HK21 HL03 PP03 PP05 PP15 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kenji Sera 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo Inside NEC Corporation (72) Inventor Fujio Okumura 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo Japan F-term in the electric company (reference)
Claims (6)
れの方向においても3×10-3乃至5×10-3の伸張の
歪であることを特徴とする多結晶シリコン膜。1. A polycrystalline silicon film, wherein the lattice strain in a direction parallel to the surface is an extensional strain of 3 × 10 −3 to 5 × 10 −3 in any direction.
×10-3以下であることを特徴とする請求項1に記載の
多結晶シリコン膜。2. The method according to claim 1, wherein the difference between the maximum value and the minimum value of the lattice distortion is 1
2. The polycrystalline silicon film according to claim 1, wherein the thickness is not more than × 10 −3 .
値と最小値との差が1×10-3以下であることを特徴と
する多結晶シリコン膜。3. A polycrystalline silicon film, wherein a difference between a maximum value and a minimum value of lattice strain in a direction parallel to the surface is 1 × 10 −3 or less.
より結晶化させて形成されたことを特徴とする請求項1
乃至3のいずれか1項に記載の多結晶シリコン膜。4. An amorphous silicon film formed by crystallizing an amorphous silicon film by laser irradiation.
4. The polycrystalline silicon film according to any one of items 3 to 3.
X線回折法により得られた値であることを特徴とする請
求項1乃至4のいずれか1項に記載の多結晶シリコン
膜。5. The polycrystalline silicon film according to claim 1, wherein the lattice strain is a value obtained by an energy dispersive grazing incidence X-ray diffraction method.
前記多結晶シリコン膜が基板上に形成されていることを
特徴とする半導体装置。6. A semiconductor device, wherein the polycrystalline silicon film according to claim 1 is formed on a substrate.
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JP2021109802A (en) * | 2020-01-09 | 2021-08-02 | 株式会社豊田中央研究所 | Silicon materials, electrode for power storage device, power storage device, and method for producing the silicon materials |
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- 1999-04-27 JP JP12075399A patent/JP3391729B2/en not_active Expired - Fee Related
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