JP2743370B2 - 多結晶膜の形成方法 - Google Patents
多結晶膜の形成方法Info
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- JP2743370B2 JP2743370B2 JP63074755A JP7475588A JP2743370B2 JP 2743370 B2 JP2743370 B2 JP 2743370B2 JP 63074755 A JP63074755 A JP 63074755A JP 7475588 A JP7475588 A JP 7475588A JP 2743370 B2 JP2743370 B2 JP 2743370B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、多結晶膜を形成する方法に関するもので
ある。
ある。
（従来の技術） これまで知られている多結晶膜の形成方法としては、
絶縁基板上に非晶質膜あるいは多結晶膜を形成し、熱ア
ニールすることにより比較的大きな粒径の多結晶膜を得
る方法などが試みられている（J.Electrochem.Soc.Vol.
134 No.7 p1771 1987）。
絶縁基板上に非晶質膜あるいは多結晶膜を形成し、熱ア
ニールすることにより比較的大きな粒径の多結晶膜を得
る方法などが試みられている（J.Electrochem.Soc.Vol.
134 No.7 p1771 1987）。
また、レーザ光，電子ビームなどを用いるレーザアニ
ール，ビームアニールなどによって、絶縁基板上に形成
した非晶質膜あるいは多結晶膜を再結晶化させ、粒界が
低減化された多結晶膜を得るようにした方法も発表され
ている（応用物理,Vol.54,p1274 1985）。
ール，ビームアニールなどによって、絶縁基板上に形成
した非晶質膜あるいは多結晶膜を再結晶化させ、粒界が
低減化された多結晶膜を得るようにした方法も発表され
ている（応用物理,Vol.54,p1274 1985）。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前者の結晶形成方法においては、成膜
時に形成される多結晶膜の粒径を大きくすることに限界
があるとともに、粒界の複雑に入った結晶性の良くない
結晶しか得られなかった。また、後者のレーザ光や電子
ビームを照射する方法においても、形成される結晶は均
質でない亜粒界が導入されるため結晶性が悪かった。
時に形成される多結晶膜の粒径を大きくすることに限界
があるとともに、粒界の複雑に入った結晶性の良くない
結晶しか得られなかった。また、後者のレーザ光や電子
ビームを照射する方法においても、形成される結晶は均
質でない亜粒界が導入されるため結晶性が悪かった。
この発明はこのような課題を解決するためになされた
ものであり、大粒径化と均質化を図ることができる多結
晶膜の形成方法を提供することを目的とするものであ
る。
ものであり、大粒径化と均質化を図ることができる多結
晶膜の形成方法を提供することを目的とするものであ
る。
（課題を解決するための手段） この発明は上記目的を達成するために、基板上に非晶
質膜結晶化のための核となる結晶子を化学気相成長法に
より微小島状に形成することで基板上に結晶子のみを点
在させる工程と、前記結晶子をアニール処理により再結
晶化する工程と、アニール処理した結晶子をエッチング
することによって基板上に残す結晶子の分布及び粒径を
調整する工程と、エッチング処理の工程を経た結晶子の
上に非晶質膜を堆積する工程と、非晶質膜を堆積した結
晶子をアーニル処理することにより非晶質膜を再結晶化
して多結晶膜とする工程と、を有することを要旨とす
る。
質膜結晶化のための核となる結晶子を化学気相成長法に
より微小島状に形成することで基板上に結晶子のみを点
在させる工程と、前記結晶子をアニール処理により再結
晶化する工程と、アニール処理した結晶子をエッチング
することによって基板上に残す結晶子の分布及び粒径を
調整する工程と、エッチング処理の工程を経た結晶子の
上に非晶質膜を堆積する工程と、非晶質膜を堆積した結
晶子をアーニル処理することにより非晶質膜を再結晶化
して多結晶膜とする工程と、を有することを要旨とす
る。
（作用） 上記多結晶膜の形成方法によれば、予め行われたアニ
ール処理による再結晶化で結晶子を単結晶に近い状態に
し、この後に行なわれるエッチング処理により粒径の小
さな結晶子を除去し粒径の大きな結晶子を小さくして基
板上に残す結晶子の分布及び粒径を調整する。そして、
残った結晶子の上に堆積した非晶質膜にアニール処理を
施すと結晶子は核として結晶化情報を正確に伝えて非晶
質膜の再結晶化を進めるため、多結晶の大粒径化と均質
化を図ることができる。
ール処理による再結晶化で結晶子を単結晶に近い状態に
し、この後に行なわれるエッチング処理により粒径の小
さな結晶子を除去し粒径の大きな結晶子を小さくして基
板上に残す結晶子の分布及び粒径を調整する。そして、
残った結晶子の上に堆積した非晶質膜にアニール処理を
施すと結晶子は核として結晶化情報を正確に伝えて非晶
質膜の再結晶化を進めるため、多結晶の大粒径化と均質
化を図ることができる。
（実施例） 以下、この発明の実施例を第１図（ａ）〜（ｆ）を基
に説明する。
に説明する。
最初に、例えばシリコンの基板１をCVD装置（図示せ
ず）内にセットし、O2のみまたは水蒸気とともにO2を供
給した中で1000℃で加熱し、基板１の鏡面上に第１図
（ａ）に示すように絶縁膜として酸化膜２を約5000Å形
成する。
ず）内にセットし、O2のみまたは水蒸気とともにO2を供
給した中で1000℃で加熱し、基板１の鏡面上に第１図
（ａ）に示すように絶縁膜として酸化膜２を約5000Å形
成する。
次に、基板１をCVD装置内で1000℃に保持したまま、H
clガスとSiH4ガスをそれぞれガス分圧7.2×10-3bar,7.3
×10-4barで10秒間供給してCVD反応を行わせる。このCV
D反応により、第１図（ｂ）に示すように前記酸化膜２
の表面上に、例えば約1000〜数1000Å径のシリコンの２
次元核群３が形成密度約104〜105個/cm2で微小島状に形
成される。なお、上記反応温度より低温の例えば560℃
において、SiH4系のガスを例えば0.8Torr等の低圧で短
時間供給し、２次元核群３を形成するようにしてもよ
い。
clガスとSiH4ガスをそれぞれガス分圧7.2×10-3bar,7.3
×10-4barで10秒間供給してCVD反応を行わせる。このCV
D反応により、第１図（ｂ）に示すように前記酸化膜２
の表面上に、例えば約1000〜数1000Å径のシリコンの２
次元核群３が形成密度約104〜105個/cm2で微小島状に形
成される。なお、上記反応温度より低温の例えば560℃
において、SiH4系のガスを例えば0.8Torr等の低圧で短
時間供給し、２次元核群３を形成するようにしてもよ
い。
このように形成された２次元核群３に対し、Hclガス
をガス分圧7.2×10-4barで供給しながら1000℃でエッチ
ング処理する。このエッチング反応により微小な２次元
核群３は除去されるとともに、第１図（ｃ）に示すよう
に２次元核群３の核径は例えば数10〜数100Å，形成密
度は102〜103個/cm2となり、エッチング反応以前に比べ
て核径で1/10,形成密度で1/100程に低減される。このよ
うにエッチング処理により核径および形成密度が適切に
制御された２次元核群30を結晶子として後述する非晶質
膜の再結晶を行うことにより、結晶子が多すぎることに
よる粒界の増大を防ぎ、大粒径化を促進することができ
る。
をガス分圧7.2×10-4barで供給しながら1000℃でエッチ
ング処理する。このエッチング反応により微小な２次元
核群３は除去されるとともに、第１図（ｃ）に示すよう
に２次元核群３の核径は例えば数10〜数100Å，形成密
度は102〜103個/cm2となり、エッチング反応以前に比べ
て核径で1/10,形成密度で1/100程に低減される。このよ
うにエッチング処理により核径および形成密度が適切に
制御された２次元核群30を結晶子として後述する非晶質
膜の再結晶を行うことにより、結晶子が多すぎることに
よる粒界の増大を防ぎ、大粒径化を促進することができ
る。
次に、同一CVD装置内にHeガス,N2ガス等の不活性ガス
を供給しながら、２次元核群30に対して1200℃で５時間
の加熱処理を行う。この熱アニール処理により、２次元
核群30は再結晶化され、単結晶に近い状態となる。な
お、この熱アニール処理を施した直後に、上述のエッチ
ング処理を行うようにしてもよい。
を供給しながら、２次元核群30に対して1200℃で５時間
の加熱処理を行う。この熱アニール処理により、２次元
核群30は再結晶化され、単結晶に近い状態となる。な
お、この熱アニール処理を施した直後に、上述のエッチ
ング処理を行うようにしてもよい。
次に、熱アニール処理された２次元核群300に対し、
温度を560℃に低下させるとともに、20％Heガス希釈さ
れたSiH4ガスを0.8Torrで供給することにより、第１図
（ｅ）に示すように、例えば約2000Åのシリコンの非晶
質膜４を形成する。なお、このように非晶質膜４を形成
する以前の２次元核群300に対しては、それぞれ酸素や
水蒸気および空気等の酸性ガスとの接触を極力さけるよ
うにしなければならない。すなわち、熱アニールにより
再結晶化され単結晶に近くなったと考えられる２次元核
群300の表面が酸化膜に覆われていると、その上に堆積
された非晶質膜４の結晶子として再結晶化に関与する際
に、この非晶質に面方位等の結晶化情報を伝達できなく
なってしまうためである。
温度を560℃に低下させるとともに、20％Heガス希釈さ
れたSiH4ガスを0.8Torrで供給することにより、第１図
（ｅ）に示すように、例えば約2000Åのシリコンの非晶
質膜４を形成する。なお、このように非晶質膜４を形成
する以前の２次元核群300に対しては、それぞれ酸素や
水蒸気および空気等の酸性ガスとの接触を極力さけるよ
うにしなければならない。すなわち、熱アニールにより
再結晶化され単結晶に近くなったと考えられる２次元核
群300の表面が酸化膜に覆われていると、その上に堆積
された非晶質膜４の結晶子として再結晶化に関与する際
に、この非晶質に面方位等の結晶化情報を伝達できなく
なってしまうためである。
次に、Heガス,N2ガス等の不活性ガスの中で、非晶質
膜４で覆われた基板１を560℃で５時間,600℃で10時間,
1000℃で10時間,1200℃で６時間加熱処理する。このよ
うな熱アニール処理を施すことにより、前記熱アニール
処理された２次元核群300を結晶子として非晶質膜４が
再結晶化され、例えば数μｍ以上の大粒径からなるシリ
コンの多結晶膜５が形成される。
膜４で覆われた基板１を560℃で５時間,600℃で10時間,
1000℃で10時間,1200℃で６時間加熱処理する。このよ
うな熱アニール処理を施すことにより、前記熱アニール
処理された２次元核群300を結晶子として非晶質膜４が
再結晶化され、例えば数μｍ以上の大粒径からなるシリ
コンの多結晶膜５が形成される。
以上実施例によれば、酸化膜２の表面に再結晶化のた
めの核となる２次元核群３を所要の密度で形成するか、
あるいは一端形成された２次元核群３にエッチッグ処理
等を施すことにより所要の密度に調節し、このようにし
て得られた２次元核群30を熱アニール処理により再結晶
化した上に非晶質膜４を堆積し、この非晶質膜４に熱ア
ニールを行い、前記熱アニールにより単結晶に近い状態
となった２次元核群300を結晶子として非晶質膜４の再
結晶化をスムーズに進め、大粒径で均質化が図られた多
結晶膜５を得ている。また、レーザ光や電子ビームを用
いた形成方法のようにビーム径によって再結晶される領
域が限定されることがなく、用いるCVD装置を選定する
ことにより多数の大面積基板を処理することが可能であ
るため、結晶性が良好な多結晶膜５を安価に形成するこ
とができる。
めの核となる２次元核群３を所要の密度で形成するか、
あるいは一端形成された２次元核群３にエッチッグ処理
等を施すことにより所要の密度に調節し、このようにし
て得られた２次元核群30を熱アニール処理により再結晶
化した上に非晶質膜４を堆積し、この非晶質膜４に熱ア
ニールを行い、前記熱アニールにより単結晶に近い状態
となった２次元核群300を結晶子として非晶質膜４の再
結晶化をスムーズに進め、大粒径で均質化が図られた多
結晶膜５を得ている。また、レーザ光や電子ビームを用
いた形成方法のようにビーム径によって再結晶される領
域が限定されることがなく、用いるCVD装置を選定する
ことにより多数の大面積基板を処理することが可能であ
るため、結晶性が良好な多結晶膜５を安価に形成するこ
とができる。
なお、上記実施例においては、２次元核群３を減圧CV
Dで形成しているが、その他プラズマCVD,MOCVD,光CVD,
スパッタ法，蒸着法,ECRプラズマCVD法などの一般に非
晶質半導体もしくは多結晶半導体を得るために行われて
いる方法を用いてもよい。
Dで形成しているが、その他プラズマCVD,MOCVD,光CVD,
スパッタ法，蒸着法,ECRプラズマCVD法などの一般に非
晶質半導体もしくは多結晶半導体を得るために行われて
いる方法を用いてもよい。
また上記実施例においては、熱酸化により形成した酸
化膜２の上に２次元核群を堆積するようにしているが、
熱酸化による酸化膜２以外にCVDによる酸化膜，窒化膜
あるいは炭化膜や、Al2O3,SiC,ガラス基板等であっても
よい。
化膜２の上に２次元核群を堆積するようにしているが、
熱酸化による酸化膜２以外にCVDによる酸化膜，窒化膜
あるいは炭化膜や、Al2O3,SiC,ガラス基板等であっても
よい。
また上記実施例においては、シリコンの基板１に酸化
膜２を形成し、この酸化膜２の上にシリコンの多結晶膜
５を形成するというシリコン半導体の形成プロセスを取
り上げているが、ゲルマニウム半導体やガリウムひ素半
導体等の形成プロセスにも応用できることはいうまでも
ない。
膜２を形成し、この酸化膜２の上にシリコンの多結晶膜
５を形成するというシリコン半導体の形成プロセスを取
り上げているが、ゲルマニウム半導体やガリウムひ素半
導体等の形成プロセスにも応用できることはいうまでも
ない。
以上説明したように本発明の多結晶膜の形成方法によ
れば、予め行われたアニール処理による再結晶化で結晶
子を単結晶に近い状態にし、この後に行なわれるエッチ
ング処理により粒径の小さな結晶子を除去し粒径の小さ
な結晶子を小さくして基板上に残す結晶子の分布及び粒
径を調整する。そして、残った結晶子の上に堆積した非
晶質膜にアニール処理を施すと結晶子は核として結晶化
情報を正確に伝えて非晶質膜の再結晶化を進めるように
しているため、大粒径化と均質化を図ることができ、も
って粒界長の短い良質な多結晶膜を形成することができ
る。
れば、予め行われたアニール処理による再結晶化で結晶
子を単結晶に近い状態にし、この後に行なわれるエッチ
ング処理により粒径の小さな結晶子を除去し粒径の小さ
な結晶子を小さくして基板上に残す結晶子の分布及び粒
径を調整する。そして、残った結晶子の上に堆積した非
晶質膜にアニール処理を施すと結晶子は核として結晶化
情報を正確に伝えて非晶質膜の再結晶化を進めるように
しているため、大粒径化と均質化を図ることができ、も
って粒界長の短い良質な多結晶膜を形成することができ
る。
第１図（ａ）は酸化膜を形成した状態を示す基板の部分
断面図，第１図（ｂ）は酸化膜の上にCVDで２次元核群
を形成した状態を示す部分断面図，第１図（ｃ）はスパ
ッタ処理により２次元核群を低減化させた状態を示す部
分断面図，第１図（ｄ）は熱アニールされた基板の状態
を示す部分断面図，第１図（ｅ）は２次元核群の上に非
晶質膜を堆積させた状態を示す部分断面図，第１図
（ｆ）は非晶質膜を熱アニールにより再結晶化した状態
を示す部分断面図である。 １……基板、２……酸化膜 3,30,300……２次元核群 ４……非晶質膜、５……多結晶膜
断面図，第１図（ｂ）は酸化膜の上にCVDで２次元核群
を形成した状態を示す部分断面図，第１図（ｃ）はスパ
ッタ処理により２次元核群を低減化させた状態を示す部
分断面図，第１図（ｄ）は熱アニールされた基板の状態
を示す部分断面図，第１図（ｅ）は２次元核群の上に非
晶質膜を堆積させた状態を示す部分断面図，第１図
（ｆ）は非晶質膜を熱アニールにより再結晶化した状態
を示す部分断面図である。 １……基板、２……酸化膜 3,30,300……２次元核群 ４……非晶質膜、５……多結晶膜
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に非晶質膜結晶化のための核となる
結晶子を化学気相成長法により微小島状に形成すること
で基板上に結晶子のみを点在させる工程と、 前記結晶子をアニール処理により再結晶化する工程と、 アニール処理した結晶子をエッチングすることによって
基板上に残す結晶子の分布及び粒径を調整する工程と、 エッチング処理の工程を経た結晶子の上に非晶質膜を堆
積する工程と、 非晶質膜を堆積した結晶子をアニール処理することによ
り非晶質膜を再結晶化して多結晶膜とする工程と、 を有することを特徴とする多結晶膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63074755A JP2743370B2 (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | 多結晶膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63074755A JP2743370B2 (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | 多結晶膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01248511A JPH01248511A (ja) | 1989-10-04 |
| JP2743370B2 true JP2743370B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=13556405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63074755A Expired - Fee Related JP2743370B2 (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | 多結晶膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2743370B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2752164B2 (ja) * | 1989-06-06 | 1998-05-18 | 三洋電機株式会社 | 多結晶シリコン膜の製造方法 |
| JP2708559B2 (ja) * | 1989-08-10 | 1998-02-04 | キヤノン株式会社 | 結晶性半導体膜の形成方法 |
| US5147826A (en) * | 1990-08-06 | 1992-09-15 | The Pennsylvania Research Corporation | Low temperature crystallization and pattering of amorphous silicon films |
| KR100270620B1 (ko) * | 1992-10-19 | 2000-12-01 | 윤종용 | 다결정 실리콘 박막의 제조방법 |
| KR100494321B1 (ko) * | 1997-12-31 | 2005-08-31 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의다결정실리콘막형성방법 |
| US8048773B2 (en) | 2009-03-24 | 2011-11-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing SOI substrate |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61260621A (ja) * | 1985-05-15 | 1986-11-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非晶質シリコンもしくは多結晶シリコンの再処理方法 |
| JPS6276715A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Sony Corp | 単結晶シリコン薄膜の形成方法 |
-
1988
- 1988-03-30 JP JP63074755A patent/JP2743370B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01248511A (ja) | 1989-10-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |