JP2002043274A - ポリシリコン膜の表面処理剤及びそれを用いたポリシリコン膜の表面処理方法 - Google Patents
ポリシリコン膜の表面処理剤及びそれを用いたポリシリコン膜の表面処理方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガラス等からなる絶縁基板上にレーザーアニ
ール法によって形成されたポリシリコン膜表面の平均粗
さ（Ｒａ）を、選択的に低減することが可能な安価な表
面処理剤を提供する。 【解決手段】 ０．０１〜０．５質量％のフッ化水素酸
又は０．５〜５質量％のフッ化アンモニウム、５０．０
〜８０．０質量％の硝酸及び水とから本質的になる、ポ
リシリコン膜の表面処理剤。
ール法によって形成されたポリシリコン膜表面の平均粗
さ（Ｒａ）を、選択的に低減することが可能な安価な表
面処理剤を提供する。 【解決手段】 ０．０１〜０．５質量％のフッ化水素酸
又は０．５〜５質量％のフッ化アンモニウム、５０．０
〜８０．０質量％の硝酸及び水とから本質的になる、ポ
リシリコン膜の表面処理剤。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリシリコン膜の
表面処理剤及びポリシリコン膜の表面処理方法に関し、
さらに詳しくは液晶表示装置の薄膜トランジスタ（thin
film transistor:TFT）のチャネル半導体層に好適に
使用されるポリシリコン膜の表面処理剤及びポリシリコ
ン膜の表面処理方法に関する。
表面処理剤及びポリシリコン膜の表面処理方法に関し、
さらに詳しくは液晶表示装置の薄膜トランジスタ（thin
film transistor:TFT）のチャネル半導体層に好適に
使用されるポリシリコン膜の表面処理剤及びポリシリコ
ン膜の表面処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ポリシリコンは、各種の半導体装置や液
晶表示装置を始めとした幅広い分野において利用されて
いる。特に、液晶表示装置の高密度化、低コスト化を実
現する技術として、石英やガラス基板の上に形成したポ
リシリコンＴＦＴが注目されている。液晶表示装置の技
術分野、とくに液晶表示装置にポリシリコン膜を活性層
としたＴＦＴを用いた場合、画素スイッチング素子以外
に、高速動作が可能であるため駆動回路にも用いて駆動
回路一体形成ができるという利点がある。特に、ガラス
基板上に高品質のポリシリコン膜を形成すればコストを
低減化することができる。
晶表示装置を始めとした幅広い分野において利用されて
いる。特に、液晶表示装置の高密度化、低コスト化を実
現する技術として、石英やガラス基板の上に形成したポ
リシリコンＴＦＴが注目されている。液晶表示装置の技
術分野、とくに液晶表示装置にポリシリコン膜を活性層
としたＴＦＴを用いた場合、画素スイッチング素子以外
に、高速動作が可能であるため駆動回路にも用いて駆動
回路一体形成ができるという利点がある。特に、ガラス
基板上に高品質のポリシリコン膜を形成すればコストを
低減化することができる。
【０００３】ＴＦＴにおいて活性層となるポリシリコン
膜は、ガラス等からなる絶縁基板上に堆積したアモルフ
ァスシリコン薄膜をレーザーアニール法によって結晶化
させることにより形成する。ポリシリコン膜を活性層と
したＴＦＴを用いた液晶表示装置では、とくに絶縁基板
がガラスである場合、高温での処理が困難である。した
がって、ポリシリコン膜を堆積する場合は低温でおこな
うのが好ましい。
膜は、ガラス等からなる絶縁基板上に堆積したアモルフ
ァスシリコン薄膜をレーザーアニール法によって結晶化
させることにより形成する。ポリシリコン膜を活性層と
したＴＦＴを用いた液晶表示装置では、とくに絶縁基板
がガラスである場合、高温での処理が困難である。した
がって、ポリシリコン膜を堆積する場合は低温でおこな
うのが好ましい。
【０００４】アモルファスシリコン薄膜を低温で結晶化
する方法には「固相成長法」と「レーザーアニール法」
があるが、近年では、レーザーアニール法による結晶化
技術が主流となりつつある。それは、固相成長法は低温
でシリコンの核成長を行うことが可能である一方、長時
間の処理が必要なため、製造プロセスを考えると量産的
でないからである。レーザーアニール法は、例えば特公
平７−１１８４４３号公報に開示されているように、紫
外光領域の波長のレーザーを用いるため、アモルファス
シリコン膜の表面のみが熱せられることにより、基板へ
の熱の影響が及びにくく、従ってガラス基板のような安
価な低耐熱性基板を用いることができる。
する方法には「固相成長法」と「レーザーアニール法」
があるが、近年では、レーザーアニール法による結晶化
技術が主流となりつつある。それは、固相成長法は低温
でシリコンの核成長を行うことが可能である一方、長時
間の処理が必要なため、製造プロセスを考えると量産的
でないからである。レーザーアニール法は、例えば特公
平７−１１８４４３号公報に開示されているように、紫
外光領域の波長のレーザーを用いるため、アモルファス
シリコン膜の表面のみが熱せられることにより、基板へ
の熱の影響が及びにくく、従ってガラス基板のような安
価な低耐熱性基板を用いることができる。
【０００５】しかしながら、レーザーアニール法で形成
されたポリシリコン膜表面はレーザーエネルギー密度の
ばらつきや急速加熱による結晶化などの原因で、結晶粒
がお互いにぶつかり合い、ポリシリコン膜の表面（特
に、シリコンの結晶粒界領域）に平均粗さ（Ｒａ）が１
０ｎｍ程度の凹凸形状が発生する。粒界、特に粒界三重
点は最後に凝固する部分であることから、密度の差に起
因する体積膨張によって突起が生じやすい。尚、平均面
粗さ（Ｒａ）とは、基準面（指定面の高さの平均値とな
るフラット面）から指定面までの偏差の絶対値を平均し
た値であり、ポリシリコン膜の表面凹凸の粗さ表す概念
である。平均面粗さ（Ｒａ）は下式にて表される。式
中、Ｓ０は基準面の面積、Ｚ０は基準面の高さ、Ｆ
（Ｘ, Ｙ）における指定面の高さを表す。
されたポリシリコン膜表面はレーザーエネルギー密度の
ばらつきや急速加熱による結晶化などの原因で、結晶粒
がお互いにぶつかり合い、ポリシリコン膜の表面（特
に、シリコンの結晶粒界領域）に平均粗さ（Ｒａ）が１
０ｎｍ程度の凹凸形状が発生する。粒界、特に粒界三重
点は最後に凝固する部分であることから、密度の差に起
因する体積膨張によって突起が生じやすい。尚、平均面
粗さ（Ｒａ）とは、基準面（指定面の高さの平均値とな
るフラット面）から指定面までの偏差の絶対値を平均し
た値であり、ポリシリコン膜の表面凹凸の粗さ表す概念
である。平均面粗さ（Ｒａ）は下式にて表される。式
中、Ｓ０は基準面の面積、Ｚ０は基準面の高さ、Ｆ
（Ｘ, Ｙ）における指定面の高さを表す。
【０００６】
【数１】
【０００７】ポリシリコン膜表面の凹凸、即ち平均面粗
さ（Ｒａ）が大きいほど、トランジスタ特性に悪影響を
及ぼす。また、ポリシリコンＴＦＴ−ＬＣＤ（薄膜トラ
ンジスタ型液晶ディスプレイ）では、ガラス基板上にＴ
ＦＴだけでなく液晶を駆動するためのドライバＬＳＩを
組み込むことができる。したがって、ポリシリコン膜の
表面にある金属不純物などの汚染がゲート電極との耐圧
性、素子の信頼性、リーク電流の増加等を招く原因とな
るため、レーザーアニール法によって形成されたポリシ
リコン膜表面の洗浄は非常に重要である。従って、ポリ
シリコン膜表面の洗浄とともに、ポリシリコン膜表面の
平均粗さ（Ｒａ）を低減させることができる表面処理剤
が求められている。
さ（Ｒａ）が大きいほど、トランジスタ特性に悪影響を
及ぼす。また、ポリシリコンＴＦＴ−ＬＣＤ（薄膜トラ
ンジスタ型液晶ディスプレイ）では、ガラス基板上にＴ
ＦＴだけでなく液晶を駆動するためのドライバＬＳＩを
組み込むことができる。したがって、ポリシリコン膜の
表面にある金属不純物などの汚染がゲート電極との耐圧
性、素子の信頼性、リーク電流の増加等を招く原因とな
るため、レーザーアニール法によって形成されたポリシ
リコン膜表面の洗浄は非常に重要である。従って、ポリ
シリコン膜表面の洗浄とともに、ポリシリコン膜表面の
平均粗さ（Ｒａ）を低減させることができる表面処理剤
が求められている。
【０００８】ポリシリコン膜を平坦化する技術として
は、例えば特開平１０−２００１２０号公報に、半導体
製造におけるＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishin
g）技術を利用した方法が示されている（ＣＭＰ法）。
また、特開２０００−１２４４５７号公報には、レジス
トを犠牲膜としてドライエッチング法によりポリシリコ
ン膜を平坦化する方法が示されている（エッチバック
法）。さらに、特開平２−１６３９３５号公報には、異
常成長した結晶の突起物を平坦化するために、この突起
物とポリシリコン表面の一部を同時に酸化し、さらに選
択的にその酸化層を薬液によって除去する方法が開示さ
れている。
は、例えば特開平１０−２００１２０号公報に、半導体
製造におけるＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishin
g）技術を利用した方法が示されている（ＣＭＰ法）。
また、特開２０００−１２４４５７号公報には、レジス
トを犠牲膜としてドライエッチング法によりポリシリコ
ン膜を平坦化する方法が示されている（エッチバック
法）。さらに、特開平２−１６３９３５号公報には、異
常成長した結晶の突起物を平坦化するために、この突起
物とポリシリコン表面の一部を同時に酸化し、さらに選
択的にその酸化層を薬液によって除去する方法が開示さ
れている。
【０００９】一方、アモルファスシリコン膜中に酸素を
含有させておき、エキシマレーザーアニール装置によっ
て多結晶化させた膜は、突起部分と膜表面に酸素が偏析
しているので、これをＢＯＥ（Buffered Oxide Etchan
t）で除去することでキャリア移動度を向上させたとい
う報告がある（1997 SID International Symposium dig
est of technical papers, May 1997,pp485−488）。
含有させておき、エキシマレーザーアニール装置によっ
て多結晶化させた膜は、突起部分と膜表面に酸素が偏析
しているので、これをＢＯＥ（Buffered Oxide Etchan
t）で除去することでキャリア移動度を向上させたとい
う報告がある（1997 SID International Symposium dig
est of technical papers, May 1997,pp485−488）。
【００１０】しかしながら、前述したような従来の技術
には以下のようないくつかの問題が残されている。ＣＭ
Ｐ法を用いてポリシリコン膜を平坦化した場合、平均粗
さ（Ｒａ）を１ｎｍ以下にすることが可能であるが、Ｃ
ＭＰ装置にかかるコストが高く、又、研磨剤からの不純
物の汚染が懸念される。さらに、ＣＭＰ法によって後洗
浄などの余分な製造工程が増えるため生産効率の低下を
招くという問題があった。
には以下のようないくつかの問題が残されている。ＣＭ
Ｐ法を用いてポリシリコン膜を平坦化した場合、平均粗
さ（Ｒａ）を１ｎｍ以下にすることが可能であるが、Ｃ
ＭＰ装置にかかるコストが高く、又、研磨剤からの不純
物の汚染が懸念される。さらに、ＣＭＰ法によって後洗
浄などの余分な製造工程が増えるため生産効率の低下を
招くという問題があった。
【００１１】エッチバック法を用いてポリシリコン膜を
平坦化した場合は、犠牲膜となるレジストを塗布し、さ
らにはＣＦ４ガスなどを用いてドライエッチングするた
め、製造工程数が増え、生産効率の低下を招くととも
に、装置や原料などのコストが高く経済的ではないとい
う問題があった。
平坦化した場合は、犠牲膜となるレジストを塗布し、さ
らにはＣＦ４ガスなどを用いてドライエッチングするた
め、製造工程数が増え、生産効率の低下を招くととも
に、装置や原料などのコストが高く経済的ではないとい
う問題があった。
【００１２】さらに、特開平２−１６３９３５公報に記
載された方法を用いた場合、上記公報の実施例から明ら
かなように、ポリシリコン膜の表面だけを選択的に酸化
させるのは困難である。つまり９５０℃においてウェッ
ト酸化すると、表面に限らずポリシリコン膜のすべてが
酸化してしまうという問題があった。
載された方法を用いた場合、上記公報の実施例から明ら
かなように、ポリシリコン膜の表面だけを選択的に酸化
させるのは困難である。つまり９５０℃においてウェッ
ト酸化すると、表面に限らずポリシリコン膜のすべてが
酸化してしまうという問題があった。
【００１３】又、アモルファスシリコン膜中に酸素を含
有させる方法では、多量に酸素を含有しているため、レ
ーザーアニール法などで結晶化する際に結晶が十分成長
できないという問題がある。結晶粒径が小さいと大きな
移動度が得られずトランジスタとして十分な機能を発揮
できない。またＢＯＥを用いた場合、ガラス基板からの
不純物拡散防止として形成されているシリコン酸化膜な
どをエッチングし、シリコン酸化膜の表面粗さ（Ｒａ）
を増大させてしまうという問題があった。
有させる方法では、多量に酸素を含有しているため、レ
ーザーアニール法などで結晶化する際に結晶が十分成長
できないという問題がある。結晶粒径が小さいと大きな
移動度が得られずトランジスタとして十分な機能を発揮
できない。またＢＯＥを用いた場合、ガラス基板からの
不純物拡散防止として形成されているシリコン酸化膜な
どをエッチングし、シリコン酸化膜の表面粗さ（Ｒａ）
を増大させてしまうという問題があった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、前記の問題点を解決し、コストの低減や生産効率の
向上を図ることが困難なＣＭＰ法、エッチバック法を用
いることなく、ガラス等からなる絶縁基板上にレーザー
アニール法によって形成されたポリシリコン膜表面の平
均粗さ（Ｒａ）を、選択的に低減することが可能な安価
な表面処理剤を提供することにある。
は、前記の問題点を解決し、コストの低減や生産効率の
向上を図ることが困難なＣＭＰ法、エッチバック法を用
いることなく、ガラス等からなる絶縁基板上にレーザー
アニール法によって形成されたポリシリコン膜表面の平
均粗さ（Ｒａ）を、選択的に低減することが可能な安価
な表面処理剤を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の発明者らは、か
かる課題を解決すべく鋭意研究を行ったところ、フッ化
水素酸またはフッ化アンモニウム及び硝酸を特定の範囲
の濃度で含む表面処理剤により、上記の課題を解決でき
ることを見いだし、本発明を完成するに至った。即ち、
本発明は、０．０１〜０．５質量％のフッ化水素酸又は
０．５〜５質量％のフッ化アンモニウム、５０．０〜８
０．０質量％の硝酸及び水とから本質的になる、ポリシ
リコン膜の表面処理剤に関する。
かる課題を解決すべく鋭意研究を行ったところ、フッ化
水素酸またはフッ化アンモニウム及び硝酸を特定の範囲
の濃度で含む表面処理剤により、上記の課題を解決でき
ることを見いだし、本発明を完成するに至った。即ち、
本発明は、０．０１〜０．５質量％のフッ化水素酸又は
０．５〜５質量％のフッ化アンモニウム、５０．０〜８
０．０質量％の硝酸及び水とから本質的になる、ポリシ
リコン膜の表面処理剤に関する。
【００１６】また本発明は、薄膜トランジスタを形成す
るポリシリコン膜表面の洗浄・平坦化に用いることを特
徴とする、前記の表面処理剤に関する。
るポリシリコン膜表面の洗浄・平坦化に用いることを特
徴とする、前記の表面処理剤に関する。
【００１７】そして本発明は、ポリシリコン膜がガラス
からなる絶縁膜基板上に形成されたものであることを特
徴とする、前記の表面処理剤に関する。
からなる絶縁膜基板上に形成されたものであることを特
徴とする、前記の表面処理剤に関する。
【００１８】さらに本発明は、絶縁基板上に堆積したア
モルファスシリコン膜をレーザーアニール法にて結晶化
させて形成したポリシリコン膜の表面を、前記の表面処
理剤で処理することを特徴とする、ポリシリコン膜の表
面処理方法に関する。
モルファスシリコン膜をレーザーアニール法にて結晶化
させて形成したポリシリコン膜の表面を、前記の表面処
理剤で処理することを特徴とする、ポリシリコン膜の表
面処理方法に関する。
【００１９】さらにまた本発明は、表面処理剤による処
理温度が５〜６０℃であり、処理時間が１０秒間〜３０
分間であることを特徴とする、前記に記載の方法に関す
る。
理温度が５〜６０℃であり、処理時間が１０秒間〜３０
分間であることを特徴とする、前記に記載の方法に関す
る。
【００２０】またさらに本発明は、ポリシリコン膜が、
薄膜トランジスタを形成するポリシリコン膜であること
を特徴とする、前記に記載の方法に関する。
薄膜トランジスタを形成するポリシリコン膜であること
を特徴とする、前記に記載の方法に関する。
【００２１】さらに本発明は、ポリシリコン膜が、ガラ
スからなる絶縁膜基板上に形成されたポリシリコン膜で
あることを特徴とする、前記の方法に関する。
スからなる絶縁膜基板上に形成されたポリシリコン膜で
あることを特徴とする、前記の方法に関する。
【００２２】上記の表面処理剤は、薄膜トランジスタを
形成するポリシリコン膜表面の洗浄・平坦化に用いるも
のであってもよく、又、ガラスからなる絶縁膜基板上に
形成されたポリシリコン膜表面の洗浄・平坦化に用いる
ものであってもよい。
形成するポリシリコン膜表面の洗浄・平坦化に用いるも
のであってもよく、又、ガラスからなる絶縁膜基板上に
形成されたポリシリコン膜表面の洗浄・平坦化に用いる
ものであってもよい。
【００２３】又、本発明によれば、絶縁基板上に堆積し
たアモルファスシリコン膜をレーザーアニール法にて結
晶化させて形成したポリシリコン膜の表面を上記の表面
処理剤で処理するポリシリコン膜の表面処理方法が提供
される。上記の表面処理方法において、表面処理剤によ
る処理温度は５〜６０℃であり、処理時間は１０秒間〜
３０分間であることが好ましい。又、上記の表面処理方
法において、ポリシリコン膜は、薄膜トランジスタを形
成するポリシリコン膜であってもよく、又、ガラスから
なる絶縁膜基板上に形成されたポリシリコン膜であって
もよい。
たアモルファスシリコン膜をレーザーアニール法にて結
晶化させて形成したポリシリコン膜の表面を上記の表面
処理剤で処理するポリシリコン膜の表面処理方法が提供
される。上記の表面処理方法において、表面処理剤によ
る処理温度は５〜６０℃であり、処理時間は１０秒間〜
３０分間であることが好ましい。又、上記の表面処理方
法において、ポリシリコン膜は、薄膜トランジスタを形
成するポリシリコン膜であってもよく、又、ガラスから
なる絶縁膜基板上に形成されたポリシリコン膜であって
もよい。
【００２４】ところで、従来からフッ化水素酸又はフッ
化アンモニウム及び硝酸を含有する液状組成物はシリコ
ンのエッチング液として知られている（たとえば特開平
６−２１０３４、楢岡清威著「エレクトロニクスの精密
微細加工」（総合電子出版社、昭和５５年、 ｐ８
３）、Ritsuo Takizawa、Toshiro Nakanishi、Kouichir
ouHonda、Akira Ohsawa著「Ultraclean Technique for
Silicon Wafer Surfaces with HNO３−HF Systems」（J
apanese Journal of Applied Physics、Vol．27、No．1
1、Nov．pp．L2210−L2212）参照）。しかしながらこれ
らのエッチング液におけるフッ化水素酸又はフッ化アン
モニウム及び硝酸の濃度は、いずれも本発明の表面処理
剤における各成分の濃度と異なっており、例えば典型的
なポリシリコンのエッチング液として知られている、フ
ッ化水素酸：硝酸：水＝１：６０：６０（容量比；楢岡
清威著「エレクトロニクスの精密微細加工」総合電子出
版社、昭和５５年）の混酸あるいはフッ化水素酸、硝
酸、酢酸を含有する混酸では、本発明の目的であるレー
ザーアニール後のポリシリコン膜表面の平均粗さ（Ｒ
ａ）の低減化を達成することは全くできない。
化アンモニウム及び硝酸を含有する液状組成物はシリコ
ンのエッチング液として知られている（たとえば特開平
６−２１０３４、楢岡清威著「エレクトロニクスの精密
微細加工」（総合電子出版社、昭和５５年、 ｐ８
３）、Ritsuo Takizawa、Toshiro Nakanishi、Kouichir
ouHonda、Akira Ohsawa著「Ultraclean Technique for
Silicon Wafer Surfaces with HNO３−HF Systems」（J
apanese Journal of Applied Physics、Vol．27、No．1
1、Nov．pp．L2210−L2212）参照）。しかしながらこれ
らのエッチング液におけるフッ化水素酸又はフッ化アン
モニウム及び硝酸の濃度は、いずれも本発明の表面処理
剤における各成分の濃度と異なっており、例えば典型的
なポリシリコンのエッチング液として知られている、フ
ッ化水素酸：硝酸：水＝１：６０：６０（容量比；楢岡
清威著「エレクトロニクスの精密微細加工」総合電子出
版社、昭和５５年）の混酸あるいはフッ化水素酸、硝
酸、酢酸を含有する混酸では、本発明の目的であるレー
ザーアニール後のポリシリコン膜表面の平均粗さ（Ｒ
ａ）の低減化を達成することは全くできない。
【００２５】なお、シリコンのエッチング液としては、
アルカリ成分を含有したものも知られているが、これら
は異方性エッチングの特徴をもっているため、シリコン
結晶の面方位によってエッチングのされかたが異なり、
ポリシリコン膜表面の平均粗さ（Ｒａ）を増加させる原
因となる。従って、これもレーザーアニール法によって
形成されるポリシリコン表面の洗浄・平坦化に用いるこ
とは到底できない。このような従来知られた本発明の表
面処理剤と類似の組成からなる、フッ化水素酸又はフッ
化アンモニウム及び硝酸を含有するエッチング液の性質
からすると、本発明の表面処理剤の奏する効果は、全く
驚くべきものという外ない。
アルカリ成分を含有したものも知られているが、これら
は異方性エッチングの特徴をもっているため、シリコン
結晶の面方位によってエッチングのされかたが異なり、
ポリシリコン膜表面の平均粗さ（Ｒａ）を増加させる原
因となる。従って、これもレーザーアニール法によって
形成されるポリシリコン表面の洗浄・平坦化に用いるこ
とは到底できない。このような従来知られた本発明の表
面処理剤と類似の組成からなる、フッ化水素酸又はフッ
化アンモニウム及び硝酸を含有するエッチング液の性質
からすると、本発明の表面処理剤の奏する効果は、全く
驚くべきものという外ない。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明のポリシリコン膜の表面処
理剤は、硝酸濃度が大きいためポリシリコンの酸化物の
反応が律速であり、又、フッ化水素酸含量、フッ化アン
モニウム濃度が非常に小さいため、ポリシリコンの結晶
軸方向や不純物などに依存することなくポリシリコン膜
表面の平均粗さ（Ｒａ）を低減することが可能である。
また本発明のポリシリコン膜の表面処理剤が含有するフ
ッ化水素酸又はフッ化アンモニウムおよび硝酸は半導体
用薬品として広く用いられているため、高純度のものが
安価に容易に入手できる。従って、本発明の表面処理剤
は低コストで製造することができ、又、不純物によりポ
リシリコン膜を逆汚染するおそれもない。
理剤は、硝酸濃度が大きいためポリシリコンの酸化物の
反応が律速であり、又、フッ化水素酸含量、フッ化アン
モニウム濃度が非常に小さいため、ポリシリコンの結晶
軸方向や不純物などに依存することなくポリシリコン膜
表面の平均粗さ（Ｒａ）を低減することが可能である。
また本発明のポリシリコン膜の表面処理剤が含有するフ
ッ化水素酸又はフッ化アンモニウムおよび硝酸は半導体
用薬品として広く用いられているため、高純度のものが
安価に容易に入手できる。従って、本発明の表面処理剤
は低コストで製造することができ、又、不純物によりポ
リシリコン膜を逆汚染するおそれもない。
【００２７】本発明のポリシリコン膜の表面処理剤にお
いて、フッ化水素酸の濃度を０．０１〜０．５質量％と
し、又はフッ化アンモニウムの濃度を０．５〜５質量％
としたのは、フッ化水素酸の濃度が０．５質量％よりも
大きい場合又はフッ化アンモニウムの濃度が５質量％よ
りも大きい場合、ポリシリコンの平坦化速度が速くな
り、ポリシリコン表面の平坦性を悪化させてしまう原因
となるからである。又、フッ化水素酸の濃度が０．０１
質量％より小さい場合又はフッ化アンモニウムの濃度が
０．５質量％よりも小さい場合、平坦化の進行が遅く、
生産効率を低下させることになるからである。尚、フッ
化水素酸の濃度は０．０５〜０．２質量％であることが
より好ましく、フッ化アンモニウムの濃度は１〜４質量
％であることがより好ましい。
いて、フッ化水素酸の濃度を０．０１〜０．５質量％と
し、又はフッ化アンモニウムの濃度を０．５〜５質量％
としたのは、フッ化水素酸の濃度が０．５質量％よりも
大きい場合又はフッ化アンモニウムの濃度が５質量％よ
りも大きい場合、ポリシリコンの平坦化速度が速くな
り、ポリシリコン表面の平坦性を悪化させてしまう原因
となるからである。又、フッ化水素酸の濃度が０．０１
質量％より小さい場合又はフッ化アンモニウムの濃度が
０．５質量％よりも小さい場合、平坦化の進行が遅く、
生産効率を低下させることになるからである。尚、フッ
化水素酸の濃度は０．０５〜０．２質量％であることが
より好ましく、フッ化アンモニウムの濃度は１〜４質量
％であることがより好ましい。
【００２８】又、本発明のポリシリコン膜の表面処理剤
において、硝酸の濃度を５０．０〜８０．０質量％とし
たのは、５０．０質量％よりも小さい場合、フッ化水素
酸によるエッチング反応が律速となりポリシリコン表面
の平坦性を悪化させてしまう原因となるからであり、８
０．０質量％よりも大きい場合、硝酸による酸化反応が
律速となりエッチングレートが低下し実用的ではなく、
又、８０．０質量％を越える濃度の硝酸は製造すること
が難しく経済的にも好ましくない。尚、硝酸の濃度は６
０．０〜７０．０質量％であることがより好ましい。
において、硝酸の濃度を５０．０〜８０．０質量％とし
たのは、５０．０質量％よりも小さい場合、フッ化水素
酸によるエッチング反応が律速となりポリシリコン表面
の平坦性を悪化させてしまう原因となるからであり、８
０．０質量％よりも大きい場合、硝酸による酸化反応が
律速となりエッチングレートが低下し実用的ではなく、
又、８０．０質量％を越える濃度の硝酸は製造すること
が難しく経済的にも好ましくない。尚、硝酸の濃度は６
０．０〜７０．０質量％であることがより好ましい。
【００２９】本発明の表面処理剤は、絶縁基板上に堆積
したアモルファスシリコン膜をレーザーアニール法にて
結晶化させて形成したポリシリコン膜表面の洗浄・平坦
化に好適に用いることができる。特に、薄膜トランジス
タを形成するポリシリコン膜表面の洗浄・平坦化に好適
に用いることができ、さらに、本発明の表面処理剤は、
高純度のものが供給されており、不純物汚染が少ないと
いう理由により、特にガラスからなる絶縁膜基板上に形
成されたポリシリコン膜表面の洗浄・平坦化に好適に用
いることができる。
したアモルファスシリコン膜をレーザーアニール法にて
結晶化させて形成したポリシリコン膜表面の洗浄・平坦
化に好適に用いることができる。特に、薄膜トランジス
タを形成するポリシリコン膜表面の洗浄・平坦化に好適
に用いることができ、さらに、本発明の表面処理剤は、
高純度のものが供給されており、不純物汚染が少ないと
いう理由により、特にガラスからなる絶縁膜基板上に形
成されたポリシリコン膜表面の洗浄・平坦化に好適に用
いることができる。
【００３０】本発明の表面処理剤を用いてポリシリコン
膜表面の洗浄・平坦化を行う場合の処理温度は５〜６０
℃であることが好ましく、処理時間は１０秒間〜３０分
間であることが好ましい。処理温度が低すぎると表面処
理剤の活性能力が低下し、平坦化を行う効果を発揮でき
ず、高すぎると処理装置の温度制御が難しく、安定した
効果が得られない。また、処理時間が短すぎると本表面
処理剤の効果が発揮できず、長すぎるとポリシリコンの
膜そのものをエッチングしてしまい、膜を失う可能性が
ある。なお、処理温度は１０〜５０℃であることがより
好ましく、処理時間は１〜２０分間であることがより好
ましい。
膜表面の洗浄・平坦化を行う場合の処理温度は５〜６０
℃であることが好ましく、処理時間は１０秒間〜３０分
間であることが好ましい。処理温度が低すぎると表面処
理剤の活性能力が低下し、平坦化を行う効果を発揮でき
ず、高すぎると処理装置の温度制御が難しく、安定した
効果が得られない。また、処理時間が短すぎると本表面
処理剤の効果が発揮できず、長すぎるとポリシリコンの
膜そのものをエッチングしてしまい、膜を失う可能性が
ある。なお、処理温度は１０〜５０℃であることがより
好ましく、処理時間は１〜２０分間であることがより好
ましい。
【００３１】
【実施例】以下に、実施例と比較例を挙げて本発明を更
に詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定さ
れるものではない。尚、本発明におけるポリシリコン膜
表面の平均粗さ（Ｒａ）は、タカノ株式会社製ＡＦＭ
（原子間力顕微鏡）を用いて測定した。また、調整する
際や分析に使用した水は超純水を使用し、実施例、比較
例で使用した薬品は超高純度薬品を用いた。
に詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定さ
れるものではない。尚、本発明におけるポリシリコン膜
表面の平均粗さ（Ｒａ）は、タカノ株式会社製ＡＦＭ
（原子間力顕微鏡）を用いて測定した。また、調整する
際や分析に使用した水は超純水を使用し、実施例、比較
例で使用した薬品は超高純度薬品を用いた。
【００３２】（実施例１〜６）図１（ａ）に示すよう
に、ガラス等からなる絶縁性基板１上に基板からの不純
物拡散の防止のためにＳｉＯ２膜およびＳｉＮ膜のコー
ティング膜２をスパッタリング法あるいはプラズマＣＶ
Ｄ（Chemical Vapor Deposition）法により、成膜し
た。この上にプラズマＣＶＤ法によりアモルファスシリ
コン膜３を１０〜７０ｎｍ（好ましくは２０〜６０ｎ
ｍ）の膜厚で成膜した。このアモルファスシリコン膜３
をエキシマレーザーによりレーザーパワー約３００ｍＪ
／ｃｍ２程度でアニールしてポリシリコン膜４とした。
に、ガラス等からなる絶縁性基板１上に基板からの不純
物拡散の防止のためにＳｉＯ２膜およびＳｉＮ膜のコー
ティング膜２をスパッタリング法あるいはプラズマＣＶ
Ｄ（Chemical Vapor Deposition）法により、成膜し
た。この上にプラズマＣＶＤ法によりアモルファスシリ
コン膜３を１０〜７０ｎｍ（好ましくは２０〜６０ｎ
ｍ）の膜厚で成膜した。このアモルファスシリコン膜３
をエキシマレーザーによりレーザーパワー約３００ｍＪ
／ｃｍ２程度でアニールしてポリシリコン膜４とした。
【００３３】レーザーアニールに用いるレーザーは、Ｘ
ｅＣｌ、ＡｒＦ、ＫｒＦのいずれのエキシマレーザーで
あってもよい。また、レーザーアニールの前に窒素雰囲
気中、６００℃で固相成長により、多結晶化してもよ
い。
ｅＣｌ、ＡｒＦ、ＫｒＦのいずれのエキシマレーザーで
あってもよい。また、レーザーアニールの前に窒素雰囲
気中、６００℃で固相成長により、多結晶化してもよ
い。
【００３４】次に、図１（ｂ）に示すように、レーザー
アニール法により結晶化したポリシリコン膜４を、表１
に示す各組成からなる表面処理剤に、表１に示す条件で
浸漬した。その後、超純水で洗浄し、窒素ブローで乾燥
後、ポリシリコン膜およびＳｉＯ２膜の平均粗さ（Ｒ
ａ）を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定した。結果
を表１に示す。
アニール法により結晶化したポリシリコン膜４を、表１
に示す各組成からなる表面処理剤に、表１に示す条件で
浸漬した。その後、超純水で洗浄し、窒素ブローで乾燥
後、ポリシリコン膜およびＳｉＯ２膜の平均粗さ（Ｒ
ａ）を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定した。結果
を表１に示す。
【００３５】（比較例１〜１０）表１に示す組成を有す
る表面処理剤を用いた点を除いては、実施例１〜６と同
様にポリシリコン膜を処理した。結果を表１に併せて示
す。
る表面処理剤を用いた点を除いては、実施例１〜６と同
様にポリシリコン膜を処理した。結果を表１に併せて示
す。
【００３６】
【表１】
【００３７】表１より、実施例１〜６の表面処理剤を用
いた場合、ＣＭＰ法、エッチバック法を用いることな
く、レーザーアニール法によって形成されたポリシリコ
ン膜表面の平均粗さ（Ｒａ）を低減化できることがわか
る。一方、フッ化水素酸又はフッ化アンモニウム及び硝
酸のいずれかの濃度が本発明の範囲から外れる比較例１
〜４、８及び９の洗浄・平坦化剤を用いた場合、ＢＯＥ
を用いた場合、従来用いられているシリコンのエッチン
グ液、例えば比較例 ６及び７のアルカリ溶液を用いた
場合等はポリシリコン膜表面の平均粗さ（Ｒａ）が十分
に低減化されていないことがわかる。さらに、ＢＯＥを
用いた場合は、シリコン酸化膜の平均粗さ（Ｒａ）が増
大していることがわかる。
いた場合、ＣＭＰ法、エッチバック法を用いることな
く、レーザーアニール法によって形成されたポリシリコ
ン膜表面の平均粗さ（Ｒａ）を低減化できることがわか
る。一方、フッ化水素酸又はフッ化アンモニウム及び硝
酸のいずれかの濃度が本発明の範囲から外れる比較例１
〜４、８及び９の洗浄・平坦化剤を用いた場合、ＢＯＥ
を用いた場合、従来用いられているシリコンのエッチン
グ液、例えば比較例 ６及び７のアルカリ溶液を用いた
場合等はポリシリコン膜表面の平均粗さ（Ｒａ）が十分
に低減化されていないことがわかる。さらに、ＢＯＥを
用いた場合は、シリコン酸化膜の平均粗さ（Ｒａ）が増
大していることがわかる。
【００３８】
【発明の効果】本発明の表面処理剤を使用することによ
り、ＣＭＰ法、エッチバック法を用いることなく、レー
ザーアニール法によって形成されたポリシリコン膜表面
の平均粗さ（Ｒａ）を低減化することが可能となる。特
に、本発明は、ガラス等からなる絶縁膜基板上に形成さ
れたポリシリコン膜表面の洗浄・平坦化に好適に用いる
ことができるため、薄膜トランジスタの生産効率の向上
及び生産コストの低減に資することができる。
り、ＣＭＰ法、エッチバック法を用いることなく、レー
ザーアニール法によって形成されたポリシリコン膜表面
の平均粗さ（Ｒａ）を低減化することが可能となる。特
に、本発明は、ガラス等からなる絶縁膜基板上に形成さ
れたポリシリコン膜表面の洗浄・平坦化に好適に用いる
ことができるため、薄膜トランジスタの生産効率の向上
及び生産コストの低減に資することができる。
【図１】 絶縁性基板の表面にポリシリコン膜を形成す
る工程を示す模式工程図である。
る工程を示す模式工程図である。
１…絶縁性基板、２…コーティング膜、３…アモルファ
スシリコン膜、４…ポリシリコン膜。
スシリコン膜、４…ポリシリコン膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 29/786 Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｇ 21/336 29/78 ６１８Ｚ // Ｃ１１Ｄ 7/08 ６２７Ａ ６２７Ｇ Ｆターム(参考） 4H003 BA12 DA15 EA03 EA05 ED02 FA15 FA21 5F043 AA10 BB03 BB27 FF07 5F052 AA02 AA11 BB07 CA08 DA02 DB03 EA16 FA19 JA01 5F110 AA18 DD02 DD13 DD14 DD17 GG02 GG13 GG25 GG45 PP01 PP03 PP10 PP13 PP29 PP38 QQ19
Claims (7)
- 【請求項１】 ０．０１〜０．５質量％のフッ化水素酸
又は０．５〜５質量％のフッ化アンモニウム、５０．０
〜８０．０質量％の硝酸及び水とから本質的になる、ポ
リシリコン膜の表面処理剤。 - 【請求項２】 薄膜トランジスタを形成するポリシリコ
ン膜表面の洗浄・平坦化に用いることを特徴とする、請
求項１に記載の表面処理剤。 - 【請求項３】 ポリシリコン膜がガラスからなる絶縁膜
基板上に形成されたものであることを特徴とする、請求
項１又は２に記載の表面処理剤。 - 【請求項４】 絶縁基板上に堆積したアモルファスシリ
コン膜をレーザーアニール法にて結晶化させて形成した
ポリシリコン膜の表面を、請求項１、２又は３のいずれ
かに記載の表面処理剤で処理することを特徴とする、ポ
リシリコン膜の表面処理方法。 - 【請求項５】 表面処理剤による処理温度が５〜６０℃
であり、処理時間が１０秒間〜３０分間であることを特
徴とする、請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 ポリシリコン膜が、薄膜トランジスタを
形成するポリシリコン膜であることを特徴とする、請求
項４又は５に記載の方法。 - 【請求項７】 ポリシリコン膜が、ガラスからなる絶縁
膜基板上に形成されたポリシリコン膜であることを特徴
とする、請求項４、５又は６に記載の方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000224003A JP2002043274A (ja) | 2000-07-25 | 2000-07-25 | ポリシリコン膜の表面処理剤及びそれを用いたポリシリコン膜の表面処理方法 |
| EP01306297A EP1176633A3 (en) | 2000-07-25 | 2001-07-23 | Surface treatment solution for polysilicon film and method of treating the surface of polysilicon film using the same |
| US09/910,721 US20020037654A1 (en) | 2000-07-25 | 2001-07-23 | Surface treatment solution for polysilicon film and method of treating the surface of polysilicon film using the same |
| CN01120328A CN1334312A (zh) | 2000-07-25 | 2001-07-24 | 多晶硅膜表面处理溶液和采用该溶液的多晶硅膜表面处理方法 |
| KR1020010044874A KR20020009511A (ko) | 2000-07-25 | 2001-07-25 | 폴리실리콘막의 표면처리용액 및 그것을 이용한폴리실리콘막의 표면처리방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000224003A JP2002043274A (ja) | 2000-07-25 | 2000-07-25 | ポリシリコン膜の表面処理剤及びそれを用いたポリシリコン膜の表面処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002043274A true JP2002043274A (ja) | 2002-02-08 |
Family
ID=18718030
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000224003A Pending JP2002043274A (ja) | 2000-07-25 | 2000-07-25 | ポリシリコン膜の表面処理剤及びそれを用いたポリシリコン膜の表面処理方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020037654A1 (ja) |
| EP (1) | EP1176633A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002043274A (ja) |
| KR (1) | KR20020009511A (ja) |
| CN (1) | CN1334312A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008050785A1 (fr) | 2006-10-24 | 2008-05-02 | Kanto Kagaku Kabushiki Kaisha | Composition liquide pour éliminer un résidu de photorésine et un résidu de polymère |
| US7371694B2 (en) | 2004-02-13 | 2008-05-13 | Elpida Memory Inc. | Semiconductor device fabrication method and fabrication apparatus |
| JP2008153271A (ja) * | 2006-12-14 | 2008-07-03 | Tosoh Corp | 使用済み治具の洗浄方法および洗浄組成物 |
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