JP2752164B2 - 多結晶シリコン膜の製造方法 - Google Patents
多結晶シリコン膜の製造方法Info
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- JP2752164B2 JP2752164B2 JP1144972A JP14497289A JP2752164B2 JP 2752164 B2 JP2752164 B2 JP 2752164B2 JP 1144972 A JP1144972 A JP 1144972A JP 14497289 A JP14497289 A JP 14497289A JP 2752164 B2 JP2752164 B2 JP 2752164B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、絶縁物からなる下地表面上に多結晶シリコ
ン膜を製造する方法に関し、特に半導体装置の製造にと
って有用である。
ン膜を製造する方法に関し、特に半導体装置の製造にと
って有用である。
（ロ）従来の技術 多結晶シリコンは、LSIにおけるゲート電極及び配線
材料を始めとして、液晶表示パネルのスイッチング用素
子を形成するための能動層としても用いられており、半
導体装置を形成する上で重要な役割を担っている。
材料を始めとして、液晶表示パネルのスイッチング用素
子を形成するための能動層としても用いられており、半
導体装置を形成する上で重要な役割を担っている。
多結晶シリコンの特性は、その結晶粒の大きさに大き
く依存しており、結晶粒のサイズが大きい程、向上す
る。また、成長基板となる下地表面に垂直な方向に結晶
方位が揃っている方が、多結晶シリコン特性はよい。従
来多結晶シリコンは減圧CVDや常圧CVD法により、絶縁基
板や絶縁膜等の下地表面上に形成されているが、その結
晶粒の直径は小さく、約0.1μｍ以下であった。
く依存しており、結晶粒のサイズが大きい程、向上す
る。また、成長基板となる下地表面に垂直な方向に結晶
方位が揃っている方が、多結晶シリコン特性はよい。従
来多結晶シリコンは減圧CVDや常圧CVD法により、絶縁基
板や絶縁膜等の下地表面上に形成されているが、その結
晶粒の直径は小さく、約0.1μｍ以下であった。
最近になって、一旦非晶質シリコン膜を形成した後、
これをアニール処理して多結晶化する方法が検討され、
この方法により結晶粒径を増大させる試みがなされてい
る（例えば、J.Appl.Phys.,Vol.63,No.7,Apr.1,1988,PP
2260〜2266参照）。但し、この場合、各結晶粒の方位は
揃っていない。
これをアニール処理して多結晶化する方法が検討され、
この方法により結晶粒径を増大させる試みがなされてい
る（例えば、J.Appl.Phys.,Vol.63,No.7,Apr.1,1988,PP
2260〜2266参照）。但し、この場合、各結晶粒の方位は
揃っていない。
（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明は、結晶粒径をより大になし、かつ各結晶粒の
方位が、下地表面に対し垂直な方向に揃った多結晶シリ
コン膜を製造するための方法を提供するものである。
方位が、下地表面に対し垂直な方向に揃った多結晶シリ
コン膜を製造するための方法を提供するものである。
（ニ）課題を解決するための手段 本発明の方法は、絶縁物からなる下地表面上に、この
表面に対し垂直な方向に配向したシリコン島群を形成す
る工程、前記シリコン島群を含んで前記下地表面上に非
晶質シリコン膜を形成する工程、この非晶質シリコン膜
をアニール処理により多結晶シリコン膜に変化させる工
程を具備することを特徴とする。
表面に対し垂直な方向に配向したシリコン島群を形成す
る工程、前記シリコン島群を含んで前記下地表面上に非
晶質シリコン膜を形成する工程、この非晶質シリコン膜
をアニール処理により多結晶シリコン膜に変化させる工
程を具備することを特徴とする。
（ホ）作用 絶縁物からなる下地表面上に、この表面に対し垂直な
方向に配向した多結晶シリコンを形成し得ることは既に
知られている（例えばAppl,Phys.Lett.52（17）、April
25,1988,PP1389−1391参照）。より具体的には、SiO2膜
等の下地表面上に、SiH4ガスをソースガスとする減圧CV
Dにより多結晶膜を形成する際に、堆積温度を約630℃、
SiH4ガス分圧を10mTorr以下に設定すると、形成された
膜が含む各結晶粒は、前記下地表面に垂直な方向に対し
て〈100〉軸に配向したものとなる。
方向に配向した多結晶シリコンを形成し得ることは既に
知られている（例えばAppl,Phys.Lett.52（17）、April
25,1988,PP1389−1391参照）。より具体的には、SiO2膜
等の下地表面上に、SiH4ガスをソースガスとする減圧CV
Dにより多結晶膜を形成する際に、堆積温度を約630℃、
SiH4ガス分圧を10mTorr以下に設定すると、形成された
膜が含む各結晶粒は、前記下地表面に垂直な方向に対し
て〈100〉軸に配向したものとなる。
従って、本発明は、前記配向特性を呈し得る膜形成条
件に着目し、斯る膜形成を短時間のみ実施することで、
膜形成初期に見られるシリコン島群を得、かつその際、
前記下地表面に垂直な方向に対して〈100〉軸に配向し
たシリコン島群を得ることを第１の工程となしている。
件に着目し、斯る膜形成を短時間のみ実施することで、
膜形成初期に見られるシリコン島群を得、かつその際、
前記下地表面に垂直な方向に対して〈100〉軸に配向し
たシリコン島群を得ることを第１の工程となしている。
一方、シリコンの固相成長においては、その速度は成
長する結晶面に大きく依存し、｛100｝面の成長速度が
最も速いことが知られている。前記シリコン島は〈10
0〉配向しているので、島表面における｛100｝面の占め
る割合いは高く、従って、島の成長速度は他の結晶軸に
配向している場合よりも速い。また、アニール中、非晶
質Si膜中においてランダムな核が発生するが、ランダム
な核が発生するのに必要なエネルギーは、既に種となる
核が存在し、その核を種として固相成長が進行するのに
必要なエネルギーに比べて高く、従って、シリコン島を
種とした固相成長が優先的に起こり、ランダムな核発生
はかなり遅れて起こる。
長する結晶面に大きく依存し、｛100｝面の成長速度が
最も速いことが知られている。前記シリコン島は〈10
0〉配向しているので、島表面における｛100｝面の占め
る割合いは高く、従って、島の成長速度は他の結晶軸に
配向している場合よりも速い。また、アニール中、非晶
質Si膜中においてランダムな核が発生するが、ランダム
な核が発生するのに必要なエネルギーは、既に種となる
核が存在し、その核を種として固相成長が進行するのに
必要なエネルギーに比べて高く、従って、シリコン島を
種とした固相成長が優先的に起こり、ランダムな核発生
はかなり遅れて起こる。
よって、本発明における続く工程、即ち、前記シリコ
ン島群を含んで前記下地表面上に非晶質シリコン膜を形
成する工程、及びこの非晶質シリコン膜をアニール処理
により多結晶シリコン膜に変化させる工程を経ることに
より、ランダムな核が発生する前に、予め形成しておい
た〈100〉配向のシリコン島を種にした固相成長が優先
的に起り、膜全体が結晶化し、〈100〉配向した結晶粒
のみが存在することになる。結晶粒の大きさは、最初に
形成するシリコン島の密度によるが、１〜２×103cm-2
程度の密度のシリコン島を形成しておけば、結晶粒の大
きさを、直径５〜10μｍ程度まで大きくすることができ
る。
ン島群を含んで前記下地表面上に非晶質シリコン膜を形
成する工程、及びこの非晶質シリコン膜をアニール処理
により多結晶シリコン膜に変化させる工程を経ることに
より、ランダムな核が発生する前に、予め形成しておい
た〈100〉配向のシリコン島を種にした固相成長が優先
的に起り、膜全体が結晶化し、〈100〉配向した結晶粒
のみが存在することになる。結晶粒の大きさは、最初に
形成するシリコン島の密度によるが、１〜２×103cm-2
程度の密度のシリコン島を形成しておけば、結晶粒の大
きさを、直径５〜10μｍ程度まで大きくすることができ
る。
（ヘ）実施例 図面を参照し、本発明の実施例について説明する。ま
ず石英などの絶縁物からなる下地表面（１）に、SiH4の
熱分解を用いた減圧CVD法により、下地温度630℃、SiH4
分圧5mTorrの条件で、１分間、多結晶シリコンの堆積を
行うと、下地表面（１）に垂直な方向に対して〈100〉
軸に配向した群状のシリコン島（２）（２）…が形成さ
れる（第１図）。このシリコン島は直径が数100〜1000
Åのほゞ半球状をなし、その密度は約1.5×103cm-2で、
島と島との間の平均間隔は約７μｍである。
ず石英などの絶縁物からなる下地表面（１）に、SiH4の
熱分解を用いた減圧CVD法により、下地温度630℃、SiH4
分圧5mTorrの条件で、１分間、多結晶シリコンの堆積を
行うと、下地表面（１）に垂直な方向に対して〈100〉
軸に配向した群状のシリコン島（２）（２）…が形成さ
れる（第１図）。このシリコン島は直径が数100〜1000
Åのほゞ半球状をなし、その密度は約1.5×103cm-2で、
島と島との間の平均間隔は約７μｍである。
次に、前記シリコン島群を含んで、下地表面（１）上
に、減圧CVD法により、下地温度550℃、SiH4分圧6Torr
の条件で膜厚5000Åの非晶質シリコン（３）を堆積する
（第２図）。その後、N2雰囲気中で600℃、５時間のア
ニール処理を行うと、〈100〉配向したシリコン島
（２）を種にして固相成長が進行し、結晶化が進むこと
により、結晶粒（4a）（4a）…からなる多結晶シリコン
膜（４）が形成される。このとき、各結晶粒の大きさ
は、平均で直径約７μｍと大きく、かつ下地表面（１）
に垂直な方向に対して〈100〉軸に配向したものとな
る。尚図中、線（５）は結晶粒界を表わしている。
に、減圧CVD法により、下地温度550℃、SiH4分圧6Torr
の条件で膜厚5000Åの非晶質シリコン（３）を堆積する
（第２図）。その後、N2雰囲気中で600℃、５時間のア
ニール処理を行うと、〈100〉配向したシリコン島
（２）を種にして固相成長が進行し、結晶化が進むこと
により、結晶粒（4a）（4a）…からなる多結晶シリコン
膜（４）が形成される。このとき、各結晶粒の大きさ
は、平均で直径約７μｍと大きく、かつ下地表面（１）
に垂直な方向に対して〈100〉軸に配向したものとな
る。尚図中、線（５）は結晶粒界を表わしている。
（ト）発明の効果 本発明にあっては、結晶粒のサイズが大きく、しか
も、結晶粒の方位が揃った良質な多結晶シリコン膜を得
ることができる。
も、結晶粒の方位が揃った良質な多結晶シリコン膜を得
ることができる。
第１図乃至第３図は本発明実施例を説明するため工程別
断面図である。
断面図である。
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁物からなる下地表面上に、この表面に
垂直な方向に対して＜100＞軸に配向したシリコン島群
を形成する工程、前記シリコン島群を含んで前記下地表
面上に非晶質シリコン膜を形成する工程、この非晶質シ
リコン膜をアニール処理により多結晶シリコン膜に変化
させる工程を具備する多結晶シリコン膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1144972A JP2752164B2 (ja) | 1989-06-06 | 1989-06-06 | 多結晶シリコン膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1144972A JP2752164B2 (ja) | 1989-06-06 | 1989-06-06 | 多結晶シリコン膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH038798A JPH038798A (ja) | 1991-01-16 |
| JP2752164B2 true JP2752164B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=15374482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1144972A Expired - Fee Related JP2752164B2 (ja) | 1989-06-06 | 1989-06-06 | 多結晶シリコン膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2752164B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| CN102883870B (zh) * | 2010-05-03 | 2015-09-16 | 3M创新有限公司 | 制备纳米结构的方法 |
Family Cites Families (3)
| 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 |
| JP2743370B2 (ja) * | 1988-03-30 | 1998-04-22 | 日産自動車株式会社 | 多結晶膜の形成方法 |
-
1989
- 1989-06-06 JP JP1144972A patent/JP2752164B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH038798A (ja) | 1991-01-16 |
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Legal Events
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