JP2592984B2 - シリコン薄膜の製造方法 - Google Patents
シリコン薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JP2592984B2 JP2592984B2 JP2200021A JP20002190A JP2592984B2 JP 2592984 B2 JP2592984 B2 JP 2592984B2 JP 2200021 A JP2200021 A JP 2200021A JP 20002190 A JP20002190 A JP 20002190A JP 2592984 B2 JP2592984 B2 JP 2592984B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- silicon thin
- silicon layer
- polycrystalline silicon
- amorphous silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、シリコン薄膜の製造方法に関する。さらに
詳しくは各種半導体素子の基材や母材となるシリコン薄
膜の製造方法に関する。
詳しくは各種半導体素子の基材や母材となるシリコン薄
膜の製造方法に関する。
（ロ）従来の技術 従来から、各種半導体素子の基材や母材としてシリコ
ン薄膜（厚み500Å〜１μｍ程度）が用いられており、
このシリコン薄膜の物理化学的特性が半導体素子の性能
に大きな影響を及ぼすことが知られている。
ン薄膜（厚み500Å〜１μｍ程度）が用いられており、
このシリコン薄膜の物理化学的特性が半導体素子の性能
に大きな影響を及ぼすことが知られている。
例えば、シリコン薄膜からなる薄膜トランジスタ（TF
T）を利用したＳ−RAMにおいては、素子の低消費電流化
の為に、TFTのリーク電流の低減と、メモリセルの安定
化の為に、TFTのオン電流の増大が要求される。そし
て、この要求性能を満たすには、気相成長して得られた
多結晶シリコン薄膜中における結晶粒界、結晶粒内の欠
陥、すなわち局在準位をできるだけ低減させることが必
要である。
T）を利用したＳ−RAMにおいては、素子の低消費電流化
の為に、TFTのリーク電流の低減と、メモリセルの安定
化の為に、TFTのオン電流の増大が要求される。そし
て、この要求性能を満たすには、気相成長して得られた
多結晶シリコン薄膜中における結晶粒界、結晶粒内の欠
陥、すなわち局在準位をできるだけ低減させることが必
要である。
例えば、シリコン薄膜を形成する代表的な手法とし
て、SiH4を原料ガスとして用い、不活性ガス雰囲気下、
約600℃程度の温度下で多結晶シリコンを気相成長する
方法が知られている。しかし、このような方法では、結
晶性の大きな（例えば、数μｍ）多結晶シリコン薄膜を
得るのは困難であり、結晶欠陥ことに結晶粒界での欠陥
が減少されたシリコン薄膜は得られない。
て、SiH4を原料ガスとして用い、不活性ガス雰囲気下、
約600℃程度の温度下で多結晶シリコンを気相成長する
方法が知られている。しかし、このような方法では、結
晶性の大きな（例えば、数μｍ）多結晶シリコン薄膜を
得るのは困難であり、結晶欠陥ことに結晶粒界での欠陥
が減少されたシリコン薄膜は得られない。
そこで、SiH4又はSi2H6を原料ガスとして用い、不活
性ガス雰囲気下約500℃の温度下で非晶質シリコンを気
相成長させ、次いで同じく不活性ガス雰囲気下で600℃
程度の温度で処理して多結晶化させる方法も行われてい
る（非晶質−多結晶化法）。
性ガス雰囲気下約500℃の温度下で非晶質シリコンを気
相成長させ、次いで同じく不活性ガス雰囲気下で600℃
程度の温度で処理して多結晶化させる方法も行われてい
る（非晶質−多結晶化法）。
（ハ）発明が解決しようとする課題 上記非晶質−多結晶化法においては、大きな結晶粒
（場合によっては0.5μｍ以上）の多結晶シリコン薄膜
を得ることができる。
（場合によっては0.5μｍ以上）の多結晶シリコン薄膜
を得ることができる。
しかしながら、このようにして得られた多結晶シリコ
ン薄膜には結晶粒中に多数の欠陥が存在するという問題
があった。
ン薄膜には結晶粒中に多数の欠陥が存在するという問題
があった。
本発明はかかる状況下なされたものでり、ことに結晶
欠陥が著しく減少された多結晶シリコン薄膜を効率良く
形成することができる方法を提供しようとするものであ
る。
欠陥が著しく減少された多結晶シリコン薄膜を効率良く
形成することができる方法を提供しようとするものであ
る。
（ニ）課題を解決するための手段 かくして本発明によれば、絶縁基板上に、非晶質シリ
コン層を気相成長法で形成し、この非晶質シリコン層を
不活性ガス雰囲気下で約500〜700℃の温度で処理して結
晶化させ、次いで不活性ガス雰囲気下で900℃以上の温
度でアニール処理することからなるシリコン薄膜の製造
方法が提供される。
コン層を気相成長法で形成し、この非晶質シリコン層を
不活性ガス雰囲気下で約500〜700℃の温度で処理して結
晶化させ、次いで不活性ガス雰囲気下で900℃以上の温
度でアニール処理することからなるシリコン薄膜の製造
方法が提供される。
本発明は、従来の非晶質−多結晶化法で得られた多結
晶シリコン薄膜を、特定の高温下でアニール処理するこ
とにより、結晶欠陥が著しく減少された多結晶シリコン
薄膜が得られるという事実の発見に基づくものである。
晶シリコン薄膜を、特定の高温下でアニール処理するこ
とにより、結晶欠陥が著しく減少された多結晶シリコン
薄膜が得られるという事実の発見に基づくものである。
本発明では、まず、熱酸化したSi、石英等の絶縁基板
上に非晶質シリコン層が形成される。この非晶質シリコ
ン層は原料ガスとしてSiH4、Si2H6等のシランやポリシ
ラン類を用い、公知の気相成長法で形成することができ
る。通常、不活性ガス中450〜550℃程度温度下で気相成
長を行うことにより、非晶質シリコン層を効率良く形成
することができる。但し、前述したごとく、600℃程度
の多結晶シリコンの気相成長条件下でシリコン層を形成
し、これにシリコンイオンをイオン注入（例えば、ドー
ズ量２×1015cm-2、エネルギ40KeV）して非晶質化させ
た、非晶質シリコン層を用いることもできる。
上に非晶質シリコン層が形成される。この非晶質シリコ
ン層は原料ガスとしてSiH4、Si2H6等のシランやポリシ
ラン類を用い、公知の気相成長法で形成することができ
る。通常、不活性ガス中450〜550℃程度温度下で気相成
長を行うことにより、非晶質シリコン層を効率良く形成
することができる。但し、前述したごとく、600℃程度
の多結晶シリコンの気相成長条件下でシリコン層を形成
し、これにシリコンイオンをイオン注入（例えば、ドー
ズ量２×1015cm-2、エネルギ40KeV）して非晶質化させ
た、非晶質シリコン層を用いることもできる。
かかる非晶質シリコン層は次いで不活性ガス雰囲気下
で約500〜700℃、好ましくは600〜650℃の温度で結晶化
処理に付される。処理時間は、通常48〜96時間程度で充
分であり、これにより非晶質シリコン層は固相成長して
多結晶シリコン層に変換される。なお、この際の不活性
ガスとしては、例えば窒素ガス、アルゴンガス等が適し
ている。
で約500〜700℃、好ましくは600〜650℃の温度で結晶化
処理に付される。処理時間は、通常48〜96時間程度で充
分であり、これにより非晶質シリコン層は固相成長して
多結晶シリコン層に変換される。なお、この際の不活性
ガスとしては、例えば窒素ガス、アルゴンガス等が適し
ている。
このようにして得られた多結晶シリコン層は、次いで
アニール処理に付される。アニール処理は、上記と同じ
く不活性ガス雰囲気下で行われ、処理温度は900℃以上
とされ、通常、1000〜1150℃とするのが好ましい。
アニール処理に付される。アニール処理は、上記と同じ
く不活性ガス雰囲気下で行われ、処理温度は900℃以上
とされ、通常、1000〜1150℃とするのが好ましい。
900℃未満では、結晶欠陥が充分に減少された多結晶
シリコン薄膜を得ることが困難であるあ。ここで処理時
間はランプアニール法を用いた場合には、通常30〜300
秒程度とするのが適しており、100〜200秒とするのが好
ましい。
シリコン薄膜を得ることが困難であるあ。ここで処理時
間はランプアニール法を用いた場合には、通常30〜300
秒程度とするのが適しており、100〜200秒とするのが好
ましい。
このようにして得られたシリコン薄膜は、結晶粒界、
結晶粒内の欠陥が著しく減少したものであり、種々の半
導体素子の基材、母材として役立つものである。
結晶粒内の欠陥が著しく減少したものであり、種々の半
導体素子の基材、母材として役立つものである。
（ホ）作用 不活性ガス雰囲気下、900℃以上のアニール処理を行
うことにより、比較的大粒径の多結晶シリコン薄膜中の
結晶内部欠陥が著しく減少されることとなる。
うことにより、比較的大粒径の多結晶シリコン薄膜中の
結晶内部欠陥が著しく減少されることとなる。
（ヘ）実施例 以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。
実施例１ （非晶質シリコン層の形成） まず、第１図（ａ）に示すように、石英基板１上にSi
H4を原料ガスとするCVD法により窒素ガス流通下約500Å
の厚さの非晶質シリコン層２′を形成した。この際のCV
Dの条件は以下の通りである。
H4を原料ガスとするCVD法により窒素ガス流通下約500Å
の厚さの非晶質シリコン層２′を形成した。この際のCV
Dの条件は以下の通りである。
堆積温度:500℃ 堆積速度：〜10Å/min 圧 力:0.3Torr 流通（SiH4）:100sccm N2流量:300sccm （多結晶化） 上記非晶質シリコン層形成基板を、窒素ガス流通下、
600℃で96時間加熱処理することにより、非晶質シリコ
ン層２′を第１図（ｂ）に示すように結晶粒径約0.5μ
ｍの多結晶シリコン層２に変換させた。なお、図中３は
多結晶シリコン層中に存在する結晶欠陥を示すものであ
る。
600℃で96時間加熱処理することにより、非晶質シリコ
ン層２′を第１図（ｂ）に示すように結晶粒径約0.5μ
ｍの多結晶シリコン層２に変換させた。なお、図中３は
多結晶シリコン層中に存在する結晶欠陥を示すものであ
る。
（高温アニール） 次いで、上記多結晶シリコン層形成基板を、窒素ガス
流通下、ランプアニール装置を用いて1150℃の温度で15
0秒間アニール処理することにより、第１図に示される
ように、結晶欠陥が改善されたシリコン薄膜４を得た。
流通下、ランプアニール装置を用いて1150℃の温度で15
0秒間アニール処理することにより、第１図に示される
ように、結晶欠陥が改善されたシリコン薄膜４を得た。
なお、このシリコン薄膜４の結晶欠陥については、ES
R（電子スピン共鳴）によって評価を行ったが、それに
より、高温アニールをしない従来の多結晶シリコン薄膜
に比して、約1/10であり、短時間の高温アニール処理に
も拘わらず、欠陥の量が著しく減少していることが確認
された。
R（電子スピン共鳴）によって評価を行ったが、それに
より、高温アニールをしない従来の多結晶シリコン薄膜
に比して、約1/10であり、短時間の高温アニール処理に
も拘わらず、欠陥の量が著しく減少していることが確認
された。
なお、上記実施例では、ランプアニール装置によって
加熱を行ったが、電気炉を用いて1000℃で30分間高温ア
ニール処理を行っても同様の結果が得られた。
加熱を行ったが、電気炉を用いて1000℃で30分間高温ア
ニール処理を行っても同様の結果が得られた。
実施例１ Si2H6を原料ガスとして、下記条件で非晶質シリコン
層を形成する以外、実施例１と同様にして500Åのシリ
コン薄膜４を形成した。
層を形成する以外、実施例１と同様にして500Åのシリ
コン薄膜４を形成した。
堆積温度:500℃ 堆積速度：〜70Å/min 圧 力:0.3Torr 流通（Si2H4）:100sccm N2流量:300sccm このようにして得られたシリコン薄膜は、実施例１と
同様に、欠陥が著しく減少されたものであった。なお、
本実施例では、結晶粒径が１μｍを越える多結晶シリコ
ン薄膜を得た（実施例１より大）。
同様に、欠陥が著しく減少されたものであった。なお、
本実施例では、結晶粒径が１μｍを越える多結晶シリコ
ン薄膜を得た（実施例１より大）。
（ト）発明の効果 本発明によれば、結晶粒径が大きく、かつ粒内に欠陥
の少なく多結晶シリコン薄膜を形成することができ、こ
れを用いることにより、とくにリーク電流が小さくオン
電流の大きいTFTを作製することができる。
の少なく多結晶シリコン薄膜を形成することができ、こ
れを用いることにより、とくにリーク電流が小さくオン
電流の大きいTFTを作製することができる。
第１図（ａ）〜（ｃ）は、本発明のシリコン薄膜の製造
方法の製造工程を示す構成説明図である。 １……石英基板、２……多結晶シリコン層、２′……非
晶質シリコン層、３……欠陥、４……シリコン薄膜。
方法の製造工程を示す構成説明図である。 １……石英基板、２……多結晶シリコン層、２′……非
晶質シリコン層、３……欠陥、４……シリコン薄膜。
Claims (2)
- 【請求項１】絶縁基板上に、非晶質シリコン層を気相成
長法で形成し、この非晶質シリコン層を不活性ガス雰囲
気下で約500〜700℃の温度で処理して結晶化させ、次い
で不活性ガス雰囲気下で900℃以上の温度でアニール処
理することからなるシリコン薄膜の製造方法。 - 【請求項２】非晶質シリコン層を、ジシラン（Si2H6）
を原料ガスとして用いて気相成長法で形成する請求項１
記載のシリコン薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2200021A JP2592984B2 (ja) | 1990-07-28 | 1990-07-28 | シリコン薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2200021A JP2592984B2 (ja) | 1990-07-28 | 1990-07-28 | シリコン薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0485922A JPH0485922A (ja) | 1992-03-18 |
| JP2592984B2 true JP2592984B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=16417494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2200021A Expired - Fee Related JP2592984B2 (ja) | 1990-07-28 | 1990-07-28 | シリコン薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2592984B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7537968B2 (en) * | 2007-06-19 | 2009-05-26 | Sandisk 3D Llc | Junction diode with reduced reverse current |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01270309A (ja) * | 1988-04-22 | 1989-10-27 | Seiko Epson Corp | 薄膜形成方法 |
| JPH02154416A (ja) * | 1988-12-07 | 1990-06-13 | Hitachi Ltd | 半導体単結晶膜の製造方法 |
-
1990
- 1990-07-28 JP JP2200021A patent/JP2592984B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0485922A (ja) | 1992-03-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH08298329A (ja) | 多結晶シリコン−ゲルマニウム薄膜トランジスタの製造方法 | |
| KR970006723B1 (ko) | 입자 크기가 큰 다결정 규소 박막의 제조방법 | |
| JPH06177036A (ja) | 半導体薄膜結晶の成長方法 | |
| JP3220864B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2592984B2 (ja) | シリコン薄膜の製造方法 | |
| JP2822394B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3093762B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0555142A (ja) | 非晶質半導体層の結晶化方法 | |
| JPS61127117A (ja) | 多結晶半導体薄膜の形成方法 | |
| KR100341059B1 (ko) | 다결정실리콘박막형성방법 | |
| JPH02238617A (ja) | 半導体薄膜の結晶成長方法 | |
| JP2695462B2 (ja) | 結晶性半導体膜及びその形成方法 | |
| JPH0547660A (ja) | 半導体薄膜の固相成長方法 | |
| JP2680114B2 (ja) | 結晶性半導体薄膜の形成方法 | |
| JP2532252B2 (ja) | Ｓｏｉ基板の製造方法 | |
| JPH0677251A (ja) | 薄膜トランジスタの製造方法 | |
| JPH05166729A (ja) | 薄膜形成方法 | |
| JPH05335261A (ja) | 単結晶半導体薄膜の形成方法 | |
| JP2003528443A5 (ja) | ||
| JPH04286370A (ja) | 薄膜トランジスタの製造方法 | |
| JPH07263342A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0311618A (ja) | 半導体の製造法 | |
| JPH03248434A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH06120137A (ja) | 単結晶シリコン薄膜の形成方法 | |
| JPH053154A (ja) | 半導体装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071219 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081219 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |