JPH01108379A - 大粒子多結晶質膜の製造方法 - Google Patents
大粒子多結晶質膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH01108379A JPH01108379A JP63225497A JP22549788A JPH01108379A JP H01108379 A JPH01108379 A JP H01108379A JP 63225497 A JP63225497 A JP 63225497A JP 22549788 A JP22549788 A JP 22549788A JP H01108379 A JPH01108379 A JP H01108379A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- interface
- annealing
- layer
- energy
- 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.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 title abstract description 25
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 claims description 26
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 22
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 8
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims 1
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 36
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 16
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 7
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 7
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 abstract 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 25
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 15
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 14
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 12
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 7
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 7
- 230000037230 mobility Effects 0.000 description 7
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000927 Ge alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000007725 thermal activation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02656—Special treatments
- H01L21/02664—Aftertreatments
- H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
- H01L21/02422—Non-crystalline insulating materials, e.g. glass, polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02587—Structure
- H01L21/0259—Microstructure
- H01L21/02595—Microstructure polycrystalline
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は深イオン植込みおよびその後のアニーリングに
よる無定形(アモルファス)ケイ素膜から大粒度(la
rge grain 5ize)多結晶質膜を製造する
方法に関する。
よる無定形(アモルファス)ケイ素膜から大粒度(la
rge grain 5ize)多結晶質膜を製造する
方法に関する。
無定形ケイ素は太陽電池およびデイスプレィにおいて多
年に亘って広汎に使用されている。さらに最近、エレク
トロニクスの新しい分野が安価で透明な大ガラス基体上
への無定形ケイ素材料の大面積回路の構築をベースとし
て成長して来ている。
年に亘って広汎に使用されている。さらに最近、エレク
トロニクスの新しい分野が安価で透明な大ガラス基体上
への無定形ケイ素材料の大面積回路の構築をベースとし
て成長して来ている。
それを可能にする技術はこの半導性材料の薄膜を大面積
上に付着させる能力と通常のIC加工と同様の方法を用
いた回路の加工である〔米国特許第4.584,592
号、同4.588.997号〕。
上に付着させる能力と通常のIC加工と同様の方法を用
いた回路の加工である〔米国特許第4.584,592
号、同4.588.997号〕。
無定形ケイ素TPTはその応用において著しい成功をお
さめているけれども、その極端に低いキャリヤー移動性
(典型的にはI CIJ / V −3以下)がそめ電
流推進能力と最終装置の操作速度を制限している。これ
に対し、多結晶質ケイ素TPTは20〜100CI!/
V−s程度および恐らくはそれより幾分高速度で高キャ
リヤー移動性を達成することが期待されている。装置操
作速度の点からは、この材料は多くの用途において無定
形ケイ素の魅力的な代替品を提供することは明らかであ
ろう。
さめているけれども、その極端に低いキャリヤー移動性
(典型的にはI CIJ / V −3以下)がそめ電
流推進能力と最終装置の操作速度を制限している。これ
に対し、多結晶質ケイ素TPTは20〜100CI!/
V−s程度および恐らくはそれより幾分高速度で高キャ
リヤー移動性を達成することが期待されている。装置操
作速度の点からは、この材料は多くの用途において無定
形ケイ素の魅力的な代替品を提供することは明らかであ
ろう。
付着させたままの多結晶質膜の欠点はキャリヤー移動性
に悪影響を与えるその通常の小粒子である。粒度を増大
させて膜中の粒子境界の数および好ましくない効果を低
減させることがキャリヤー移動性を増大させ装置性能を
向上させることは公知である。通常、粒度促進は高温処
理(>1000”C)を必要とし、これは所望の低コス
トガラス基体上の大面積電子アレイにとって満足できる
ものではない。例えば、コーニング7059 (Cor
ning7059、登録商標)は高度の平坦性を有しそ
のアニール点が630℃である良好で安価な大間生産ガ
ラスである。このガラスの上で長時間に亘って600℃
を越える何らかの処理を行うことは賢明ではないであろ
う。最近、文献は多結晶質ケイ素薄膜中の粒子を増大さ
せるための低温方法を開示している。次の2つの論文が
この技術の現状を示す代表的なものである: ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィシ
4 ックス(Japanese Journal of
Applied Physics ) 、バート2 レ
ターズ、Vol、 25、Na、 2.1986年2月
、pp、 L121−Ll23で発表されたノグチ(
Noguchi)等による“ローテンブレーチャー ポ
リシリコン スーパー シン−フィルム トランジスタ
ー(Low Temperature polysil
icon 5uper Thim−Film Tran
sistor (LSFT)]” ;およびジャーナル
オブ アプライド フィジイックス(Journal
of Applied Physics)、61(4
)、1987年2月15日、pp、 1638−164
2で発表されたカン(Kung)等による”コンパリス
ンオブ シン フィルム トランジスターズ ファプリ
ケイテッド アト ロー テンブレーチャー(< 60
0℃)オン アズーヂボジッテッド アンド アモルフ
ァイズドークリスクライズド ポリクリスタリンSi
(Comparisori ofThin Film
Transistors Fabricated a
t、 LowTem perature (< 600
℃) on As−Depositedand Amo
rphized−Crystallized Po1y
crystallineSt) 。
に悪影響を与えるその通常の小粒子である。粒度を増大
させて膜中の粒子境界の数および好ましくない効果を低
減させることがキャリヤー移動性を増大させ装置性能を
向上させることは公知である。通常、粒度促進は高温処
理(>1000”C)を必要とし、これは所望の低コス
トガラス基体上の大面積電子アレイにとって満足できる
ものではない。例えば、コーニング7059 (Cor
ning7059、登録商標)は高度の平坦性を有しそ
のアニール点が630℃である良好で安価な大間生産ガ
ラスである。このガラスの上で長時間に亘って600℃
を越える何らかの処理を行うことは賢明ではないであろ
う。最近、文献は多結晶質ケイ素薄膜中の粒子を増大さ
せるための低温方法を開示している。次の2つの論文が
この技術の現状を示す代表的なものである: ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィシ
4 ックス(Japanese Journal of
Applied Physics ) 、バート2 レ
ターズ、Vol、 25、Na、 2.1986年2月
、pp、 L121−Ll23で発表されたノグチ(
Noguchi)等による“ローテンブレーチャー ポ
リシリコン スーパー シン−フィルム トランジスタ
ー(Low Temperature polysil
icon 5uper Thim−Film Tran
sistor (LSFT)]” ;およびジャーナル
オブ アプライド フィジイックス(Journal
of Applied Physics)、61(4
)、1987年2月15日、pp、 1638−164
2で発表されたカン(Kung)等による”コンパリス
ンオブ シン フィルム トランジスターズ ファプリ
ケイテッド アト ロー テンブレーチャー(< 60
0℃)オン アズーヂボジッテッド アンド アモルフ
ァイズドークリスクライズド ポリクリスタリンSi
(Comparisori ofThin Film
Transistors Fabricated a
t、 LowTem perature (< 600
℃) on As−Depositedand Amo
rphized−Crystallized Po1y
crystallineSt) 。
上記の2つの論文に記載された方法はケイ素イオン植込
みにより多結晶質膜を無定形化(アモルファス化)する
ことおよびその後この膜を低温(< 600℃)アニー
ルによって再結晶化することを含む。ノグヂ等の論文に
おいてはイオン植込みエネルギーがおよそ膜深中位にお
いてピークであることを述べているが、この植込みエネ
ルギービークの位置はカン等の論文では論じられていな
い。上述の両方法においては、イオン植込みの効果は結
晶格子構造を破壊させて多結晶質膜を無定形に転化させ
ることである。正常の入射に対して、適切なイオン植込
み角度を選択することにより、植込みは膜中の殆んどの
結晶粒子を無定形化するであろう。イオンビームによっ
て配列されたランダム微結晶はその後のアニーリング工
程において残存し生長するであろう。残存微結晶の密度
は大きく減少するので、各々は実際上障害なしに成長す
るであろうしまた微結晶が近隣の粒子に接合するまで拡
大し続けるであろう。
みにより多結晶質膜を無定形化(アモルファス化)する
ことおよびその後この膜を低温(< 600℃)アニー
ルによって再結晶化することを含む。ノグヂ等の論文に
おいてはイオン植込みエネルギーがおよそ膜深中位にお
いてピークであることを述べているが、この植込みエネ
ルギービークの位置はカン等の論文では論じられていな
い。上述の両方法においては、イオン植込みの効果は結
晶格子構造を破壊させて多結晶質膜を無定形に転化させ
ることである。正常の入射に対して、適切なイオン植込
み角度を選択することにより、植込みは膜中の殆んどの
結晶粒子を無定形化するであろう。イオンビームによっ
て配列されたランダム微結晶はその後のアニーリング工
程において残存し生長するであろう。残存微結晶の密度
は大きく減少するので、各々は実際上障害なしに成長す
るであろうしまた微結晶が近隣の粒子に接合するまで拡
大し続けるであろう。
前述の各文献においては、出発物質はイオン植込みによ
って殆んど完全に無定形化される多結晶質ケイ素膜であ
る。
って殆んど完全に無定形化される多結晶質ケイ素膜であ
る。
本発明者等は、無定形ケイ素を出発物質として使用する
ことが、その粒子成長部位がないこと、その低付着温度
、低コストガラスとの適合性、およびその極めて平滑な
付着表面(これば膜中に作製した装置チャンネル領域を
横切るキャリヤー移動性を増大させるファクターである
)故に、望ましいことを見い出した。従って、本発明の
目的は低コストの絶縁性ガラス基体」二に装置板の大粒
子薄膜多結晶質ケイ素膜を作製する低温方法を提供する
ことである。
ことが、その粒子成長部位がないこと、その低付着温度
、低コストガラスとの適合性、およびその極めて平滑な
付着表面(これば膜中に作製した装置チャンネル領域を
横切るキャリヤー移動性を増大させるファクターである
)故に、望ましいことを見い出した。従って、本発明の
目的は低コストの絶縁性ガラス基体」二に装置板の大粒
子薄膜多結晶質ケイ素膜を作製する低温方法を提供する
ことである。
」二記目的は、本発明方法の1つの態様においては、無
定形半導体材料の薄層をガラスのような絶縁性基体上に
付着させ、イオンを上記薄層中に無定形層と絶縁性基体
との界面を破壊するに十分な植込みエネルギーと投射量
で植込み、次いで植込み膜をアニーリングしてその結晶
化を起すことによって達成できる。イオン種、および無
定形層とその下地層の厚さと種類に対する植込みエネル
ギーと投射量を適当に選択することにより、十分なエネ
ルギーが界面に向けられてその後のアニーリング中の核
生成過程を遅延させ、大粒子の生長を可能にするであろ
う。
定形半導体材料の薄層をガラスのような絶縁性基体上に
付着させ、イオンを上記薄層中に無定形層と絶縁性基体
との界面を破壊するに十分な植込みエネルギーと投射量
で植込み、次いで植込み膜をアニーリングしてその結晶
化を起すことによって達成できる。イオン種、および無
定形層とその下地層の厚さと種類に対する植込みエネル
ギーと投射量を適当に選択することにより、十分なエネ
ルギーが界面に向けられてその後のアニーリング中の核
生成過程を遅延させ、大粒子の生長を可能にするであろ
う。
本発明の他の目的、さらなる特徴および利点は図面に沿
って述べる以下の説明により一層明確となろう。
って述べる以下の説明により一層明確となろう。
本発明の目的は大面積(恐らくは文書サイズの)無定形
絶縁基体から出発し、この上に薄い無定形半導体層を付
着させることである。その後、無定形半導体層を調整さ
れた方法でイオン植込みして界面を破壊させその後のア
ニーリング工程中の核生成を遅らせるようにする。本発
明は無定形膜から出発するので、その付着させたま\の
状態においては核が存在しない。熱アニーリング中、界
面からのランダムな温度依存性核生成が生じ、幾つかの
核の芽を与え、時間につれて十分なエネルギーを獲得し
て臨界的な大きさに達して核となる。
絶縁基体から出発し、この上に薄い無定形半導体層を付
着させることである。その後、無定形半導体層を調整さ
れた方法でイオン植込みして界面を破壊させその後のア
ニーリング工程中の核生成を遅らせるようにする。本発
明は無定形膜から出発するので、その付着させたま\の
状態においては核が存在しない。熱アニーリング中、界
面からのランダムな温度依存性核生成が生じ、幾つかの
核の芽を与え、時間につれて十分なエネルギーを獲得し
て臨界的な大きさに達して核となる。
これらの核は他の成長中の粒子に出会い互いにそれら粒
子のさらなる成長を抑制するまでより大きい結晶粒子に
成長し続けるであろう。本発明の遅延されたランダム核
生成方法は、結晶性半導体を先ず選択的に無定形化し次
いで少数の破壊されてない核から再結晶化する周知の再
結晶法とは区別すべきである。アニーリング工程開始時
に所定数の核が存在する公知方法においては、最終粒度
はこれら核の密度によって制限される。
子のさらなる成長を抑制するまでより大きい結晶粒子に
成長し続けるであろう。本発明の遅延されたランダム核
生成方法は、結晶性半導体を先ず選択的に無定形化し次
いで少数の破壊されてない核から再結晶化する周知の再
結晶法とは区別すべきである。アニーリング工程開始時
に所定数の核が存在する公知方法においては、最終粒度
はこれら核の密度によって制限される。
第1図においては、約1000人厚の無定形ケイ素の薄
膜12を本発明方法の第1工程において付着させ複合構
造体14を形成しているガラス基体10が例示されてい
る。付着はLPGVD (低圧化学蒸着) 、PIIC
VD (プラブマ促進化学蒸着)または他の任意の適
当な方法によって行い得る。好ましいガラスはコーニン
グ7059であり、これは630℃のアニール点を有し
ているので600℃を越える温度で長時間加工すべきで
ない。典型的には、無定形ケイ素膜はLPGVD反応器
中で流速100secmで導入した純シラン(SiHt
)の温度 ′575℃および圧力0.35トールでの
熱分解により付着させた。付着をPECVDにより行っ
たときには、典型的には、無定形ケイ素膜はRFプラズ
マ反応器中で流速68secmでで導入した純シランの
塩度250℃、圧力0.28t−−ルおよびRF出力3
ワットでの分解により付着させた。
膜12を本発明方法の第1工程において付着させ複合構
造体14を形成しているガラス基体10が例示されてい
る。付着はLPGVD (低圧化学蒸着) 、PIIC
VD (プラブマ促進化学蒸着)または他の任意の適
当な方法によって行い得る。好ましいガラスはコーニン
グ7059であり、これは630℃のアニール点を有し
ているので600℃を越える温度で長時間加工すべきで
ない。典型的には、無定形ケイ素膜はLPGVD反応器
中で流速100secmで導入した純シラン(SiHt
)の温度 ′575℃および圧力0.35トールでの
熱分解により付着させた。付着をPECVDにより行っ
たときには、典型的には、無定形ケイ素膜はRFプラズ
マ反応器中で流速68secmでで導入した純シランの
塩度250℃、圧力0.28t−−ルおよびRF出力3
ワットでの分解により付着させた。
付着後、複合構造体14を公知の粒子加速器中に置き、
そこで第2図の矢印16で図示しているようにして調整
されたイオン植込みに供する。この植込みの目的は界面
を適切に選択されたイオン加速エネルギーによってボン
バードしてケイ素層12と二酸化ケイ素基体10間の良
形成界面18を破壊し第3図で示すような不良形成界面
20を創り出すことである。これは植込みイオン濃度深
さ形態(プロフィル)のピークの位置(投射範囲R,と
して同定)を界面18の近くに位置させることによって
最適に行い得る。ドーピングなしのケイ素層を形成する
には、Si°イオンによって植込みを行う。もちろん、
半扉体層をドーピングしたい場合には、植込み段階はリ
ンまたは他の電気的に活性な元素、例えば、はう素、ひ
素またはアンチモンのイオンで行ってもよ(、実質的に
同じ粒度促進効果が得られる。
そこで第2図の矢印16で図示しているようにして調整
されたイオン植込みに供する。この植込みの目的は界面
を適切に選択されたイオン加速エネルギーによってボン
バードしてケイ素層12と二酸化ケイ素基体10間の良
形成界面18を破壊し第3図で示すような不良形成界面
20を創り出すことである。これは植込みイオン濃度深
さ形態(プロフィル)のピークの位置(投射範囲R,と
して同定)を界面18の近くに位置させることによって
最適に行い得る。ドーピングなしのケイ素層を形成する
には、Si°イオンによって植込みを行う。もちろん、
半扉体層をドーピングしたい場合には、植込み段階はリ
ンまたは他の電気的に活性な元素、例えば、はう素、ひ
素またはアンチモンのイオンで行ってもよ(、実質的に
同じ粒度促進効果が得られる。
植込み工程に引き続き、複合層14は粒子を完全に成長
させる結晶化動力学を与えるに必要な時間熱アニーリン
グに供する。得られた結果の比較から、付着させたま\
の(植込みなしの)無定形ケイ素膜は、600℃でアニ
ーリングしたとき、界面から直ちに結晶化し始め核生成
が直ちに始まることを示すことに注意すべきである。一
方、本発明方法に従って調整された無定形ケイ素膜のイ
オン植込みは界面の微構造を変化させて熱活性化工程中
に核生成を効果的に順調でないようにしている。遅延期
間後、粒子は界面から核生成し著しく大きい粒度に成長
する。
させる結晶化動力学を与えるに必要な時間熱アニーリン
グに供する。得られた結果の比較から、付着させたま\
の(植込みなしの)無定形ケイ素膜は、600℃でアニ
ーリングしたとき、界面から直ちに結晶化し始め核生成
が直ちに始まることを示すことに注意すべきである。一
方、本発明方法に従って調整された無定形ケイ素膜のイ
オン植込みは界面の微構造を変化させて熱活性化工程中
に核生成を効果的に順調でないようにしている。遅延期
間後、粒子は界面から核生成し著しく大きい粒度に成長
する。
第4図においては、付着させたま\および深植込みLP
GVD無定形ケイ素の結晶化動力学間の差異を容易に理
解することができる。アニーリング時間をアニーリング
中のX線回折強度に対してプロットしている(粒度と相
関させる容易に得られる尺度)、曲線Aは付着させたま
\ (植込みなし)の無定形ケイ素層である。結晶成長
が界面から出発して直ぐに始まり、最高粒度が0.1〜
0.2ミクロン程度であることに注意することが重要で
ある。
GVD無定形ケイ素の結晶化動力学間の差異を容易に理
解することができる。アニーリング時間をアニーリング
中のX線回折強度に対してプロットしている(粒度と相
関させる容易に得られる尺度)、曲線Aは付着させたま
\ (植込みなし)の無定形ケイ素層である。結晶成長
が界面から出発して直ぐに始まり、最高粒度が0.1〜
0.2ミクロン程度であることに注意することが重要で
ある。
劇的な対照として、曲線Bは本発明に従ってSi”イオ
ンで深植込みした無定形ケイ素層を示し、それには結晶
成長が起らない約10時間の遅延(インキエベーション
)期間、その後の大面積粒子の急速成長が存在する。粒
度約2〜3ミクロンの粒子を含む大粒子結晶質膜を生長
させることができた。
ンで深植込みした無定形ケイ素層を示し、それには結晶
成長が起らない約10時間の遅延(インキエベーション
)期間、その後の大面積粒子の急速成長が存在する。粒
度約2〜3ミクロンの粒子を含む大粒子結晶質膜を生長
させることができた。
同様に、第5図においては、付着させたま−(曲線C)
および深植込み(曲線D)のPIECVD無定形ケイ素
の結晶化動力学間の差異を容易に理解することができる
。この場合、付着させたま\(植込みしてない)の膜は
600℃でアニーリングしたとき約16時間の核生成の
遅延を示す。しかしながら、深植込み後は、前記と同様
な結果が現われる、即ち、遅延は長くなり、最大粒度は
増大する。
および深植込み(曲線D)のPIECVD無定形ケイ素
の結晶化動力学間の差異を容易に理解することができる
。この場合、付着させたま\(植込みしてない)の膜は
600℃でアニーリングしたとき約16時間の核生成の
遅延を示す。しかしながら、深植込み後は、前記と同様
な結果が現われる、即ち、遅延は長くなり、最大粒度は
増大する。
第6図においては、最適界面破壊条件
(R,NtSi + 1σ、こ\にR9は植込み形態の
ピークであり、tSiは無定形ケイ素膜の厚さであり、
σは植込み形態の標準偏差である)での、複合膜構造体
14上に重ねた植込みイオン濃度深さ形gEを示す。劣
化形態(最高付着動力学エネルギーイオン濃度深さ形B
)のピークが約1の標準偏差によって植込み形態のピー
ク(RP )を遅らせることは、ジャーナル オブ ア
プライド フィジフクス(Journal of Ap
plied Physics)、Vol、46、隘8、
(1975年8月)において公表され大プライスによる
1リコイル コントリビュージョン ツー イオンーイ
ンプラネーション エネルギー−デポジション ディス
トリビューション(Recoil Contribut
ion to Ion−Implanation l
Energy−Deposition Distri
butions)’に報告されているように周知のこと
である。従って、第6図の曲線Fは最大破壊が植込み濃
度形態のピーク(Rp )が界面から基体10へ約1の
標準偏差で位置するときの界面で起っていることを明ら
かに示唆している。
ピークであり、tSiは無定形ケイ素膜の厚さであり、
σは植込み形態の標準偏差である)での、複合膜構造体
14上に重ねた植込みイオン濃度深さ形gEを示す。劣
化形態(最高付着動力学エネルギーイオン濃度深さ形B
)のピークが約1の標準偏差によって植込み形態のピー
ク(RP )を遅らせることは、ジャーナル オブ ア
プライド フィジフクス(Journal of Ap
plied Physics)、Vol、46、隘8、
(1975年8月)において公表され大プライスによる
1リコイル コントリビュージョン ツー イオンーイ
ンプラネーション エネルギー−デポジション ディス
トリビューション(Recoil Contribut
ion to Ion−Implanation l
Energy−Deposition Distri
butions)’に報告されているように周知のこと
である。従って、第6図の曲線Fは最大破壊が植込み濃
度形態のピーク(Rp )が界面から基体10へ約1の
標準偏差で位置するときの界面で起っていることを明ら
かに示唆している。
第7.8および9図は600℃でアニーリングした81
5人のLPCVD無定形ケイ素膜のX線回折強度で示し
たとき粒子成長動力学上の植込みエネルギーおよび投射
量の効果を示す。第7図では、無定形ケイ素膜12内で
界面より少し浅いところテノイオン種”Si” 植込ミ
(Rp =tSi −1a)が40KeVの植込みエネ
ルギーで達成されている。
5人のLPCVD無定形ケイ素膜のX線回折強度で示し
たとき粒子成長動力学上の植込みエネルギーおよび投射
量の効果を示す。第7図では、無定形ケイ素膜12内で
界面より少し浅いところテノイオン種”Si” 植込ミ
(Rp =tSi −1a)が40KeVの植込みエネ
ルギーで達成されている。
強投射依存性が観察できる。事実、lXl0”cm″″
2の最小の投射量による膜は付着させたま−の膜と実質
的に同じに挙動する。著しく大きい投射量が与えられた
とき(2X101sおよび4X10′5)は、結晶化遅
延と大粒子成長が得られる。
2の最小の投射量による膜は付着させたま−の膜と実質
的に同じに挙動する。著しく大きい投射量が与えられた
とき(2X101sおよび4X10′5)は、結晶化遅
延と大粒子成長が得られる。
図示してないけれども、本発明者等は膜中位(Rp =
%tSx )で2 X 10 ”cm−2の投射量によ
り植込んだ膜の結晶化動力学は付着したま\の膜のそれ
と同じであることを観察している。第8図では、界面で
の28Si植込み(RP =tSi )が58KeVの
植込みエネルギーで得られている。使用した投射量の各
々には大粒子成長を得るのに十分に高いものである。最
良でかつ最も一貫した結果は第9図において見られ、界
面よりもSiO□基体IOへ少し深いところ(RP =
tSi + 10)での2851”植込みが92KeV
の植込みエネルギーで得られている。核生成遅延時間は
およそ同じであるが粒度は実質的に大きい、すべての投
射量が同じ遅延と粒度をもたらし、従って、破壊限界値
を越えていると結論付できることに留意すべきである。
%tSx )で2 X 10 ”cm−2の投射量によ
り植込んだ膜の結晶化動力学は付着したま\の膜のそれ
と同じであることを観察している。第8図では、界面で
の28Si植込み(RP =tSi )が58KeVの
植込みエネルギーで得られている。使用した投射量の各
々には大粒子成長を得るのに十分に高いものである。最
良でかつ最も一貫した結果は第9図において見られ、界
面よりもSiO□基体IOへ少し深いところ(RP =
tSi + 10)での2851”植込みが92KeV
の植込みエネルギーで得られている。核生成遅延時間は
およそ同じであるが粒度は実質的に大きい、すべての投
射量が同じ遅延と粒度をもたらし、従って、破壊限界値
を越えていると結論付できることに留意すべきである。
無定形ケイ素膜を基体上に付着させる場合、−方が純S
iで他方がSingである2つの層の間には分子的にシ
ャープな界面が存在する。十分な動力学的エネルギーを
加える本発明の目的はこのシャープな界面をイオン混合
によって混乱させ変性して界面での核生成のためのエネ
ルギー条件を変化させることである。次の説明は深イオ
ン植込みによる粒度促進機構の本発明者等の現在のとこ
ろの理解である。即ち、界面の近くに与えられたイオン
エネルギーは界面に隣接する基体のSiO□結合を破壊
し、酸素原子をケイ素膜中に反跳せしめる。ケイ素膜中
での反跳酸素の存在は無定形ケイ素の容量的自由エネル
ギーを変化させることによって核生成過程を遅延させる
ものと信じている。換言すれば、本発明者等は界面を核
生成するのが効果的に順調でないように変性することに
よって核生成過程を抑制している。
iで他方がSingである2つの層の間には分子的にシ
ャープな界面が存在する。十分な動力学的エネルギーを
加える本発明の目的はこのシャープな界面をイオン混合
によって混乱させ変性して界面での核生成のためのエネ
ルギー条件を変化させることである。次の説明は深イオ
ン植込みによる粒度促進機構の本発明者等の現在のとこ
ろの理解である。即ち、界面の近くに与えられたイオン
エネルギーは界面に隣接する基体のSiO□結合を破壊
し、酸素原子をケイ素膜中に反跳せしめる。ケイ素膜中
での反跳酸素の存在は無定形ケイ素の容量的自由エネル
ギーを変化させることによって核生成過程を遅延させる
ものと信じている。換言すれば、本発明者等は界面を核
生成するのが効果的に順調でないように変性することに
よって核生成過程を抑制している。
イオン植込み後、原子は高破壊状態で待期し十分な熱エ
ネルギーが与えられて原子自体を結晶格子方向に再配列
させる。熱アニーリングを開始するとき、原子はより急
速に振動し原子自体を規則正しい格子に整列し始める。
ネルギーが与えられて原子自体を結晶格子方向に再配列
させる。熱アニーリングを開始するとき、原子はより急
速に振動し原子自体を規則正しい格子に整列し始める。
原子はランダムに配列されるので、原子は先ず小群生ま
たは芽胞を形成し、これは短い寿命を有しさらにエネル
ギーを必要として臨界的な核の大きさに成長し続ける。
たは芽胞を形成し、これは短い寿命を有しさらにエネル
ギーを必要として臨界的な核の大きさに成長し続ける。
臨界内核が一旦形成されると、結晶は、エネルギーが供
給される限り、そのさらなる成長が隣接結晶の成長と拮
抗することにより抑制されるまで成長し始める。
給される限り、そのさらなる成長が隣接結晶の成長と拮
抗することにより抑制されるまで成長し始める。
本発明のランダム核生成法はアニーリング温度を低下さ
せることにより大粒子を得るように調整できる。第1O
図においては、ランダム結晶過程における逆数温度(1
/T)の関数とし、結晶粒子の核生成速度(N (事像
/−−秒)と成長速度(G (C11/秒)の自然対数
(fn)をプロットしたものである。一定のアニール温
度の低下において、核生成はよりゆっくりと進行し、少
な目の核が形成されるので、形成する核からの成長はよ
り大きい粒子を与える。上記のプロットは、熱活性化過
程であるので、アレ一二ウスの法則の式、即ち、核生成
用の式(j! n(N) = i n(No) −(口
、八T))および成長用の式(j!n(G)=ln(G
o) (QG/KT))にきっちりと従っている。核
生成用の活性化エネルギーQ、Nは成長用のエネルギー
Q6よりも大きいので、第1O図のプロットによりグラ
フによって示しているように、アニール温度を下げたと
き成長に対してよりも核生成に対して強い影響を期待で
きる0例として、1000人の厚さのSi゛植込みLP
CVD無定形ケイ素膜においては、Q〆=3、0eVS
QG = 1.6eVである。アニーリング温度を60
0℃から560℃に下げることによって、核生成速度(
N)は因子6.8まで低下するが成長速度(G)はわず
かに因子2.8まで低下するのみである。核生成密度が
面積寸法であり、粒度を通常平均線寸法(直径)で測定
していることを考えれば、約8ミクロンまでの粒度増大
の指数として核生成速度(2,6X)の平方根を用いな
ければならない。結晶化飽和に必要な相応に長いアニー
ル時間(2,8X)は実施するのに依然として全く実際
的である。
せることにより大粒子を得るように調整できる。第1O
図においては、ランダム結晶過程における逆数温度(1
/T)の関数とし、結晶粒子の核生成速度(N (事像
/−−秒)と成長速度(G (C11/秒)の自然対数
(fn)をプロットしたものである。一定のアニール温
度の低下において、核生成はよりゆっくりと進行し、少
な目の核が形成されるので、形成する核からの成長はよ
り大きい粒子を与える。上記のプロットは、熱活性化過
程であるので、アレ一二ウスの法則の式、即ち、核生成
用の式(j! n(N) = i n(No) −(口
、八T))および成長用の式(j!n(G)=ln(G
o) (QG/KT))にきっちりと従っている。核
生成用の活性化エネルギーQ、Nは成長用のエネルギー
Q6よりも大きいので、第1O図のプロットによりグラ
フによって示しているように、アニール温度を下げたと
き成長に対してよりも核生成に対して強い影響を期待で
きる0例として、1000人の厚さのSi゛植込みLP
CVD無定形ケイ素膜においては、Q〆=3、0eVS
QG = 1.6eVである。アニーリング温度を60
0℃から560℃に下げることによって、核生成速度(
N)は因子6.8まで低下するが成長速度(G)はわず
かに因子2.8まで低下するのみである。核生成密度が
面積寸法であり、粒度を通常平均線寸法(直径)で測定
していることを考えれば、約8ミクロンまでの粒度増大
の指数として核生成速度(2,6X)の平方根を用いな
ければならない。結晶化飽和に必要な相応に長いアニー
ル時間(2,8X)は実施するのに依然として全く実際
的である。
本発明方法は、3つの重要な理由により、前出のノグチ
等およびカン等の論文に報告されているような多結晶質
膜よりもむしろ無定形半導体膜の使用に基づいているこ
とに留意すべ舎である。第一に、無定形膜は多結晶質膜
に必要な温度(625℃以上)よりも低い温度(約58
0℃)で実際的に付着でき、この事実は上記高温度が限
界ぎりぎりでしか好ましい低コストガラス基体と適合し
ないので有意である。第2に、付着させたま\の無定形
ケイ素膜は極めて平滑な表面を有し、これは伝導に表面
チャンネルに依存しているMOSFETにおいては高移
動性を維持するのに重要である。付着させたま\の多結
晶質膜においてより典型的であるような粗表面はその後
で形成した装置におけるキャリヤーをチャンネルを通る
とき拡散せしめ、かくしてキャリヤー移動性を低下させ
る。第3に、与えられた一連の植込み条件において、粒
度をアニーリング温度を変化させることによって調整で
きる。これに対し、当該技術において公知の再結晶型無
定形化多結晶質膜の粒度はその予じめ存在する核のため
に予じめ決定している。
等およびカン等の論文に報告されているような多結晶質
膜よりもむしろ無定形半導体膜の使用に基づいているこ
とに留意すべ舎である。第一に、無定形膜は多結晶質膜
に必要な温度(625℃以上)よりも低い温度(約58
0℃)で実際的に付着でき、この事実は上記高温度が限
界ぎりぎりでしか好ましい低コストガラス基体と適合し
ないので有意である。第2に、付着させたま\の無定形
ケイ素膜は極めて平滑な表面を有し、これは伝導に表面
チャンネルに依存しているMOSFETにおいては高移
動性を維持するのに重要である。付着させたま\の多結
晶質膜においてより典型的であるような粗表面はその後
で形成した装置におけるキャリヤーをチャンネルを通る
とき拡散せしめ、かくしてキャリヤー移動性を低下させ
る。第3に、与えられた一連の植込み条件において、粒
度をアニーリング温度を変化させることによって調整で
きる。これに対し、当該技術において公知の再結晶型無
定形化多結晶質膜の粒度はその予じめ存在する核のため
に予じめ決定している。
−見すると、本発明と従来技術の教示における半導体膜
を支持している基体の露出表面を介してのイオン種の植
込みと間には強い類似性が存在するように見える。それ
は事実でない、何故ならば、本発明の植込みは全く異な
る目的で行い、従って、種々に制御されるからである。
を支持している基体の露出表面を介してのイオン種の植
込みと間には強い類似性が存在するように見える。それ
は事実でない、何故ならば、本発明の植込みは全く異な
る目的で行い、従って、種々に制御されるからである。
公知方法においては、イオン植込み工程は所定の角度で
行って多結品質膜の結晶格子構造を破壊しその殆んどを
無定形状態に転化している。方向付したイオンビームは
結晶の殆んどを破壊するけれども、これは膜中に幾分か
の核を残存させ、それから粒子成長がアニーリングが開
始するとすぐに始まることで臨界的である。本発明にお
いては、成長を開始する粒子核が存在せずまたイオン植
込み工程を界面を“撹き混ぜ”で核生成を遅延するに十
分なエネルギーを与えるために行っている。核生成が開
始するときはランダムに始まり予じめ存在する核からは
開始しない。
行って多結品質膜の結晶格子構造を破壊しその殆んどを
無定形状態に転化している。方向付したイオンビームは
結晶の殆んどを破壊するけれども、これは膜中に幾分か
の核を残存させ、それから粒子成長がアニーリングが開
始するとすぐに始まることで臨界的である。本発明にお
いては、成長を開始する粒子核が存在せずまたイオン植
込み工程を界面を“撹き混ぜ”で核生成を遅延するに十
分なエネルギーを与えるために行っている。核生成が開
始するときはランダムに始まり予じめ存在する核からは
開始しない。
上述の記載は単に例示としてなされたものであることを
理解すべきである。例えば、本発明を二酸化ケイ素基体
に関して説明しているけれども、本発明は炭化ケイ素、
窒化ケイ素または他の適当な基体においても実施できる
。そのような場合、深イオン植込み後、炭素、窒素また
は他の原子を界面に反跳させ核生成を変化させるであろ
う。同様に、無定形半導体材料はケイ素、ゲルマニウム
、ケイ素とゲルマニウムとの合金、ケイ素と炭素の合金
、または他の適当な材料であり得る。従5って、記載し
たプロセスパラメーターおよび材料における数多くの変
形が特許請求する本発明の真の精神および範囲を離れる
ことなくなされ得るであろう。
理解すべきである。例えば、本発明を二酸化ケイ素基体
に関して説明しているけれども、本発明は炭化ケイ素、
窒化ケイ素または他の適当な基体においても実施できる
。そのような場合、深イオン植込み後、炭素、窒素また
は他の原子を界面に反跳させ核生成を変化させるであろ
う。同様に、無定形半導体材料はケイ素、ゲルマニウム
、ケイ素とゲルマニウムとの合金、ケイ素と炭素の合金
、または他の適当な材料であり得る。従5って、記載し
たプロセスパラメーターおよび材料における数多くの変
形が特許請求する本発明の真の精神および範囲を離れる
ことなくなされ得るであろう。
第1図は無定形ケイ素膜を上に有する絶縁体基体の断面
図である。 第2図はイオン植込みされた第1図の複合膜構造体の断
面図である。 第3図はイオン植込みによって生じた界面破壊を示す第
1図の構造体の断面図である。 第4図は付着させたま\および植込み1.PCVD(低
圧化学蒸着)無定形ケイ素膜のアニーリング時間の関数
としての列理塵を示す代表的曲線である。 第5図は付着させたま\および植込みPECVD(プラ
ズマ促進化学蒸着)無定形ケイ素膜のアニーリング時間
の関数としての列理塵を示す代表的な曲線である。 第6図は列理塵促進のための複合膜構造体の界面に対し
ての最適植込みイオン密度分布の理想化図を示す。 第7図はL P G V D無定形膜とその基体との間
の界面よりも少し浅いところに位置する植込み濃度ピー
クの植込み量の関数としての列理塵を示す実験曲線であ
る。 第8図は界面での植込み濃度ピークの植込み壇の関数と
しての列理塵を示す実験曲線である。 第9図は界面よりも少し深いところに位置する植込み濃
度ピークの植込み量の関数としての列理塵を示す実験曲
線である。 第10図はランダム結晶過程における核生成速度および
成長速度の温度依存性を示す。 10・・・・・・ガラス基体 12・・・・・・無定形ケイ素層 18・・・・・・良形成算面 20・・・・・・不良形成界面 【− FIG、 I FIG、 2 FIG、 3 600℃アニーリ/グ時間(h「) (任意単位) 膜 600℃アニーリング時間(hr) Rρ FIG、 5 600℃アニーリ/グ時間(hr) FIG、 7 0 5 10 15 20 25 30
35 40 ’45 50 556CK)℃
アニーリング時間(h「) 815A a−9i X縁強度 −1,(28)5.十櫃込み
(任意単位) 600℃アニーリング時間(hr)
図である。 第2図はイオン植込みされた第1図の複合膜構造体の断
面図である。 第3図はイオン植込みによって生じた界面破壊を示す第
1図の構造体の断面図である。 第4図は付着させたま\および植込み1.PCVD(低
圧化学蒸着)無定形ケイ素膜のアニーリング時間の関数
としての列理塵を示す代表的曲線である。 第5図は付着させたま\および植込みPECVD(プラ
ズマ促進化学蒸着)無定形ケイ素膜のアニーリング時間
の関数としての列理塵を示す代表的な曲線である。 第6図は列理塵促進のための複合膜構造体の界面に対し
ての最適植込みイオン密度分布の理想化図を示す。 第7図はL P G V D無定形膜とその基体との間
の界面よりも少し浅いところに位置する植込み濃度ピー
クの植込み量の関数としての列理塵を示す実験曲線であ
る。 第8図は界面での植込み濃度ピークの植込み壇の関数と
しての列理塵を示す実験曲線である。 第9図は界面よりも少し深いところに位置する植込み濃
度ピークの植込み量の関数としての列理塵を示す実験曲
線である。 第10図はランダム結晶過程における核生成速度および
成長速度の温度依存性を示す。 10・・・・・・ガラス基体 12・・・・・・無定形ケイ素層 18・・・・・・良形成算面 20・・・・・・不良形成界面 【− FIG、 I FIG、 2 FIG、 3 600℃アニーリ/グ時間(h「) (任意単位) 膜 600℃アニーリング時間(hr) Rρ FIG、 5 600℃アニーリ/グ時間(hr) FIG、 7 0 5 10 15 20 25 30
35 40 ’45 50 556CK)℃
アニーリング時間(h「) 815A a−9i X縁強度 −1,(28)5.十櫃込み
(任意単位) 600℃アニーリング時間(hr)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 絶縁性材料の基体を用意すること、 上記基体上に無定形半導体材料の層を付着させて上記半
導体材料と上記基体との間に界面を有する複合構造体を
形成させること、 ある一定のイオン種を上記複合構造体中に植込みの最高
動力学エネルギーを生じるのに十分な植込みエネルギー
および投射量で植込んで実質的に上記界面に付着させる
こと、および 上記複合構造体をアニーリングして上記無定形層内にラ
ンダム核生成を起し、かつ粒子成長飽和を起させて大粒
子多結晶質膜を形成させること、の各工程を含む大粒子
多結晶質膜の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US9825987A | 1987-09-18 | 1987-09-18 | |
US098259 | 1987-09-18 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01108379A true JPH01108379A (ja) | 1989-04-25 |
JP2746606B2 JP2746606B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=22268436
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63225497A Expired - Fee Related JP2746606B2 (ja) | 1987-09-18 | 1988-09-08 | 大粒子多結晶質膜の製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0308166B1 (ja) |
JP (1) | JP2746606B2 (ja) |
DE (1) | DE3882856T2 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69031880T2 (de) * | 1989-03-31 | 1998-05-20 | Canon Kk | Verfahren zur Herstellung eines halbleitenden kristallinen Filmes |
US5290712A (en) * | 1989-03-31 | 1994-03-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for forming crystalline semiconductor film |
DE59010851D1 (de) * | 1989-04-27 | 1998-11-12 | Max Planck Gesellschaft | Halbleiterstruktur mit einer 2D-Ladungsträgerschicht und Herstellungsverfahren |
JP2695488B2 (ja) * | 1989-10-09 | 1997-12-24 | キヤノン株式会社 | 結晶の成長方法 |
US5207863A (en) * | 1990-04-06 | 1993-05-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Crystal growth method and crystalline article obtained by said method |
US5385865A (en) * | 1990-04-26 | 1995-01-31 | Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften | Method of generating active semiconductor structures by means of starting structures which have a 2D charge carrier layer parallel to the surface |
IT1248789B (it) * | 1990-05-02 | 1995-01-30 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Metodo per la produzione di una pellicola di semiconduttore policristallino |
TW374196B (en) * | 1996-02-23 | 1999-11-11 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor thin film and method for manufacturing the same and semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP2982739B2 (ja) * | 1997-04-22 | 1999-11-29 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58122036A (ja) * | 1982-01-12 | 1983-07-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 多結晶体膜の製造方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4509990A (en) * | 1982-11-15 | 1985-04-09 | Hughes Aircraft Company | Solid phase epitaxy and regrowth process with controlled defect density profiling for heteroepitaxial semiconductor on insulator composite substrates |
JPS61174621A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体薄膜結晶の製造方法 |
-
1988
- 1988-09-08 JP JP63225497A patent/JP2746606B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1988-09-13 EP EP88308427A patent/EP0308166B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-13 DE DE88308427T patent/DE3882856T2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58122036A (ja) * | 1982-01-12 | 1983-07-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 多結晶体膜の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3882856T2 (de) | 1993-11-25 |
EP0308166A3 (en) | 1990-02-21 |
EP0308166A2 (en) | 1989-03-22 |
JP2746606B2 (ja) | 1998-05-06 |
EP0308166B1 (en) | 1993-08-04 |
DE3882856D1 (de) | 1993-09-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4904611A (en) | Formation of large grain polycrystalline films | |
WO1986003334A2 (en) | Semiconductors having shallow, hyperabrupt doped regions, and process for preparation thereof using ion implanted impurities | |
JPH03125422A (ja) | 結晶の成長方法 | |
JPH01108379A (ja) | 大粒子多結晶質膜の製造方法 | |
Yoon et al. | A high-performance polycrystalline silicon thin-film transistor using metal-induced crystallization with Ni solution | |
GB2098818A (en) | Method of ion implantation | |
JPS5918196A (ja) | 単結晶薄膜の製造方法 | |
JP3389448B2 (ja) | アモルファス半導体状態の物質を多結晶半導体状態の物質に変換する方法 | |
JPS5856406A (ja) | 半導体膜の製造方法 | |
US6057213A (en) | Methods of forming polycrystalline semiconductor layers | |
JPH0491425A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2800060B2 (ja) | 半導体膜の製造方法 | |
JP2680114B2 (ja) | 結晶性半導体薄膜の形成方法 | |
JPS58167490A (ja) | 非晶質膜上の単結晶形成法 | |
JP3545061B2 (ja) | 配向性膜の形成方法 | |
Skorupa et al. | Advanced thermal processing of semiconductor materials in the msec-range | |
JPH04373171A (ja) | 半導体素子の作製方法 | |
JPH059089A (ja) | 結晶の成長方法 | |
JPS60164316A (ja) | 半導体薄膜の形成方法 | |
JP2844601B2 (ja) | 半導体薄膜の形成方法 | |
Spinella et al. | Ion-assisted crystallization in silicon: epitaxy and grain growth | |
Lee | Directed Crystallization of Amorphous Silicon Deposits on Glass Substrates | |
JPS63226913A (ja) | 半導体素子用ガラス基板 | |
JPH02185019A (ja) | 結晶粒径の大きい多結晶シリコン膜を製造する方法 | |
Tsai et al. | Fabrication of Polycrystalline Si1− xGex Films on Oxide for Thin-Film Transistors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |