JPH01183111A - 多結晶シリコン薄膜の製造方法 - Google Patents
多結晶シリコン薄膜の製造方法Info
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- JPH01183111A JPH01183111A JP798688A JP798688A JPH01183111A JP H01183111 A JPH01183111 A JP H01183111A JP 798688 A JP798688 A JP 798688A JP 798688 A JP798688 A JP 798688A JP H01183111 A JPH01183111 A JP H01183111A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、多結晶シリコン薄膜における結晶粒の大粒径
化に関する。
化に関する。
従来の、非晶質シリコンに熱処理を行い多結晶シリコン
を形成する多結晶シリコン薄膜の製造方法は、１９８７
年秋季第４８回応用物理学会学術講演会講演予稿集１８
Ｐ−Ｌ−３等に示される如く、熱処理は一定温度で連続
して行っていた。
を形成する多結晶シリコン薄膜の製造方法は、１９８７
年秋季第４８回応用物理学会学術講演会講演予稿集１８
Ｐ−Ｌ−３等に示される如く、熱処理は一定温度で連続
して行っていた。
従来の技術においても、２μ７ｒＬＮ度の粒径をもつ多
結晶シリコン薄膜は形成出来ているが、非晶質シリコン
の形成方法に制限があり、減圧ＣＶＤ法やプラズマＣＶ
Ｄ法により形成された非晶質シリコン薄膜に熱処理を行
っても、１μｍ以上の大粒径化は望めなかった。このた
め、大面積にわたって大粒径の多結晶シリコン薄膜を形
成することが困難であった。また、この多結晶シリコン
薄膜′を用いて薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと示す
）を形成する場合、前記多結晶シリコン薄膜にあらかじ
め不純物が混入されていた方が望ましいが、従来例の如
き製造方法においては、多結晶シリコン薄膜を形成して
後、熱拡散法やイオン注入法等により不純物を混入する
工程が必要であった。
結晶シリコン薄膜は形成出来ているが、非晶質シリコン
の形成方法に制限があり、減圧ＣＶＤ法やプラズマＣＶ
Ｄ法により形成された非晶質シリコン薄膜に熱処理を行
っても、１μｍ以上の大粒径化は望めなかった。このた
め、大面積にわたって大粒径の多結晶シリコン薄膜を形
成することが困難であった。また、この多結晶シリコン
薄膜′を用いて薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと示す
）を形成する場合、前記多結晶シリコン薄膜にあらかじ
め不純物が混入されていた方が望ましいが、従来例の如
き製造方法においては、多結晶シリコン薄膜を形成して
後、熱拡散法やイオン注入法等により不純物を混入する
工程が必要であった。
本発明は以上の問題点を解決するもので、その目的とす
るところは、大面積にわたって大粒径の多結晶シリコン
薄膜を形成し、また、該多結晶シリコン薄膜の不純物濃
度を簡単に効率よく制御することにある。
るところは、大面積にわたって大粒径の多結晶シリコン
薄膜を形成し、また、該多結晶シリコン薄膜の不純物濃
度を簡単に効率よく制御することにある。
以上の問題点を解決するため、本発明は、非晶質シリコ
ンの多結晶化の為の熱処理工程を２回以上に分割して行
うことを特徴とする。
ンの多結晶化の為の熱処理工程を２回以上に分割して行
うことを特徴とする。
本発明の実施例の多結晶シリコン薄膜の製造方法を以下
に示す。まず、絶縁基板上もしくは絶縁性薄膜上にプラ
ズマＣＶＤ法で非晶質シリコン薄膜を形成する。この非
晶質シリコンを窒素雰囲気中６０゛０℃で２時間熱処理
を行う。ここで−担冷却し、再び窒素雰囲気中６００℃
で８時間程度熱処理を行う。これにより、最大１．５μ
ｍ程度の粒径の多結晶シリコン薄膜が形成できた。
に示す。まず、絶縁基板上もしくは絶縁性薄膜上にプラ
ズマＣＶＤ法で非晶質シリコン薄膜を形成する。この非
晶質シリコンを窒素雰囲気中６０゛０℃で２時間熱処理
を行う。ここで−担冷却し、再び窒素雰囲気中６００℃
で８時間程度熱処理を行う。これにより、最大１．５μ
ｍ程度の粒径の多結晶シリコン薄膜が形成できた。
本発明の実施例を用いて形成された多結晶シリコンの結
晶粒径の熱処理時間依存性の図を第１図′に示す。実線
は上記プロセスで形成された本発明の実施例（熱処理時
間は積算したもの）、点線は従来の製造方法（熱処理は
窒素雰囲気中６００℃で連続）で形成された多結晶シリ
コンの粒径を表わす。同図に示される如く、従来の連続
熱処理の場合は多結晶シリコンの結晶粒径は１μｍ以下
で成長がストップしていたが、本発明の如く熱処理を分
割して行うことにより１．５μｍ％度の粒径を持つ多結
晶シリコン薄膜が形成できた。
晶粒径の熱処理時間依存性の図を第１図′に示す。実線
は上記プロセスで形成された本発明の実施例（熱処理時
間は積算したもの）、点線は従来の製造方法（熱処理は
窒素雰囲気中６００℃で連続）で形成された多結晶シリ
コンの粒径を表わす。同図に示される如く、従来の連続
熱処理の場合は多結晶シリコンの結晶粒径は１μｍ以下
で成長がストップしていたが、本発明の如く熱処理を分
割して行うことにより１．５μｍ％度の粒径を持つ多結
晶シリコン薄膜が形成できた。
熱処理により非結晶シリコンの状態から多結晶シリコン
の状態へ固相成長してゆく模式図を第２図（α）〜（ｃ
）に示す。同図（α）は非晶質シリコン中に結晶質の核
が形成された状態である。
の状態へ固相成長してゆく模式図を第２図（α）〜（ｃ
）に示す。同図（α）は非晶質シリコン中に結晶質の核
が形成された状態である。
同図において２０１は核であり、熱処理を行ってゆくと
まずこの様な状態になると考えられる。第２図（ｂ）は
更に熱処理を進′め、結晶粒と核が混在している状態を
示した図である。同図において２０２は第２図（α）２
０１に示す核より成長したシリコンの結晶粒であり、２
０５は新たに発生した核である。第２図（ｃ）は更に熱
処理を進め、様々な大きさの粒径の結晶粒と、核が混在
している状態を示した図である。同図におい【、２０４
．２０５はそれぞれ第２図Ｃｂ）に示す２０２．２０５
より成長し゛たシリコンの結晶粒であり、２０６は新た
に発生した核である。この様に成長してゆく結晶粒は、
隣接した結晶粒にぶつかり、成長が止まるものと考えら
れ、前記文献にも発生する核密度が小さい方が、大粒径
の多結晶シリコン薄膜が形成できることが示されている
。ここで、熱処理を分割して行うことにより結晶粒が大
きくなる事は、−産熱処理を中断することにより、ある
程度核の発生が抑えられるものと考えられる前記実施例
は同一温度で２ステツプの熱処理を行っている例である
が、異なる温度で熱処理を行う様にしても良い。例えば
、５７０℃程度で核を発生させ、６００℃程度で結晶粒
を成長させれば、最初の核発生密度を小さく、また結晶
成長速度を前記実施例と同等に出来るため、さほど時間
を余分に有することなく大粒径のシリコン結晶粒を成長
させる事が出来る。また、６２０℃程度で核を発生させ
、５７０℃程度で結晶成長させれば、核発生までの時間
が短縮出来、また結晶成長中に発生する核密度を前述の
実施例より小さく出来るため、大粒径シリコン結晶粒を
成長させる事が出来る。またもちろん、熱処理を５ステ
ップ以上行い、結晶成長させても良い。また、他の形成
方法（ＥＢ蒸着法等）により形成した非晶質シリコン薄
膜に本発明を実施すると、より大きな効果が得られる。
まずこの様な状態になると考えられる。第２図（ｂ）は
更に熱処理を進′め、結晶粒と核が混在している状態を
示した図である。同図において２０２は第２図（α）２
０１に示す核より成長したシリコンの結晶粒であり、２
０５は新たに発生した核である。第２図（ｃ）は更に熱
処理を進め、様々な大きさの粒径の結晶粒と、核が混在
している状態を示した図である。同図におい【、２０４
．２０５はそれぞれ第２図Ｃｂ）に示す２０２．２０５
より成長し゛たシリコンの結晶粒であり、２０６は新た
に発生した核である。この様に成長してゆく結晶粒は、
隣接した結晶粒にぶつかり、成長が止まるものと考えら
れ、前記文献にも発生する核密度が小さい方が、大粒径
の多結晶シリコン薄膜が形成できることが示されている
。ここで、熱処理を分割して行うことにより結晶粒が大
きくなる事は、−産熱処理を中断することにより、ある
程度核の発生が抑えられるものと考えられる前記実施例
は同一温度で２ステツプの熱処理を行っている例である
が、異なる温度で熱処理を行う様にしても良い。例えば
、５７０℃程度で核を発生させ、６００℃程度で結晶粒
を成長させれば、最初の核発生密度を小さく、また結晶
成長速度を前記実施例と同等に出来るため、さほど時間
を余分に有することなく大粒径のシリコン結晶粒を成長
させる事が出来る。また、６２０℃程度で核を発生させ
、５７０℃程度で結晶成長させれば、核発生までの時間
が短縮出来、また結晶成長中に発生する核密度を前述の
実施例より小さく出来るため、大粒径シリコン結晶粒を
成長させる事が出来る。またもちろん、熱処理を５ステ
ップ以上行い、結晶成長させても良い。また、他の形成
方法（ＥＢ蒸着法等）により形成した非晶質シリコン薄
膜に本発明を実施すると、より大きな効果が得られる。
非晶質シリコン薄膜をプラズマＣＶＤ法で形成すること
の利点は、大面積に形成出来る点と、薄膜形成時に不純
物のドーピングが出来る点である。不純物をドープした
非晶質シリコンに熱処理を行うことにより、所望の不純
物濃度の大粒径多結晶シリコン薄膜が得られる。
の利点は、大面積に形成出来る点と、薄膜形成時に不純
物のドーピングが出来る点である。不純物をドープした
非晶質シリコンに熱処理を行うことにより、所望の不純
物濃度の大粒径多結晶シリコン薄膜が得られる。
第３図に本発明の実施例により形成した多結晶シリコン
薄膜を用いた、ＴＰＴの構造例（断面図）を示す。同図
において、３０１は絶縁基板、３０２はチャネル部、３
０３は電極部であり、３０２及び３０３は本発明により
形成された多結晶シリコン薄膜により成り、５０３には
Ｐ型もしくはＮ型牛導体となる様な不純物（ボロンもし
くはリン等）が混入される。３０２には、所望の型、濃
度で不純物が混入されている。（１０”１０Ｍ４以下の
濃度） ３０４はゲート絶縁膜、５０５はゲート電極で
ある。同図に示す如き構造のＴＩＦＴを形成する場合、
あらかじめ所望の型、濃度の不純物が多結晶シリコン薄
膜に混入されていれば３０２゜を形成するために行う不
純物拡散もしくは注入の工程を省略することが出来る。
薄膜を用いた、ＴＰＴの構造例（断面図）を示す。同図
において、３０１は絶縁基板、３０２はチャネル部、３
０３は電極部であり、３０２及び３０３は本発明により
形成された多結晶シリコン薄膜により成り、５０３には
Ｐ型もしくはＮ型牛導体となる様な不純物（ボロンもし
くはリン等）が混入される。３０２には、所望の型、濃
度で不純物が混入されている。（１０”１０Ｍ４以下の
濃度） ３０４はゲート絶縁膜、５０５はゲート電極で
ある。同図に示す如き構造のＴＩＦＴを形成する場合、
あらかじめ所望の型、濃度の不純物が多結晶シリコン薄
膜に混入されていれば３０２゜を形成するために行う不
純物拡散もしくは注入の工程を省略することが出来る。
このため、本発明を用いて、ドーピングされた大粒径多
結晶シリコン薄膜が形成出来る意義は、ＴＰＴ作成を考
える上で大きい。本発明により形成された多結晶シリコ
ン薄膜を用いて作成されたＴ Ｆ Ｔ （Ｎｃｈ）にお
ける、電子の電界効果移動度は６０ｄ／ｖ−ｓｅｃ程度
であった。これは更に水素プラズマ処理等を行うことに
より増大する。
結晶シリコン薄膜が形成出来る意義は、ＴＰＴ作成を考
える上で大きい。本発明により形成された多結晶シリコ
ン薄膜を用いて作成されたＴ Ｆ Ｔ （Ｎｃｈ）にお
ける、電子の電界効果移動度は６０ｄ／ｖ−ｓｅｃ程度
であった。これは更に水素プラズマ処理等を行うことに
より増大する。
以上述べた如く本発明を用いることにより、大粒径の多
結晶シリコン薄膜が大面積に形成出来る。また、この多
結晶シリコン薄膜は形成された時点で不純物の型及び濃
度が制御出来る。そして、本発明により形成された多結
晶シリコン薄膜を用いて、高い電界効果移動度のＴ’Ｆ
Ｔが実現された
結晶シリコン薄膜が大面積に形成出来る。また、この多
結晶シリコン薄膜は形成された時点で不純物の型及び濃
度が制御出来る。そして、本発明により形成された多結
晶シリコン薄膜を用いて、高い電界効果移動度のＴ’Ｆ
Ｔが実現された
第１図は本発明の実施例を用いて形成された多結晶シリ
コンの結晶粒径の熱処理時間依存性の図。 第２図（α）〜（Ｃ）は熱処理により非晶質シリコンの
状態から多結晶シリコンの状態へ固相成長してゆく模式
図。 第６図は本発明の実施例により形成した多結晶シリコン
薄膜を用いたＴＮＴの構造例（断面図）以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 Ｐ吟ｓｉ ａ峰 （、メ７）Ｎン θ
り
ノ。 熟苅裡峙関（ｈｒｓ、 ） 第１図
コンの結晶粒径の熱処理時間依存性の図。 第２図（α）〜（Ｃ）は熱処理により非晶質シリコンの
状態から多結晶シリコンの状態へ固相成長してゆく模式
図。 第６図は本発明の実施例により形成した多結晶シリコン
薄膜を用いたＴＮＴの構造例（断面図）以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 Ｐ吟ｓｉ ａ峰 （、メ７）Ｎン θ
り
ノ。 熟苅裡峙関（ｈｒｓ、 ） 第１図
Claims (3)
- （１）絶縁基板上もしくは絶縁性薄膜上に非晶質シリコ
ンを堆積し、熱処理を行う工程を有する多結晶シリコン
薄膜の製造方法において、前記熱処理工程を２回以上に
分割して行うことを特徴とする多結晶シリコン薄膜の製
造方法。 - （２）前記絶縁基板上もしくは絶縁性薄膜上に堆積する
非晶質シリコン薄膜は、プラズマＣＶＤ法により堆積す
ることを特徴とする第１項記載の多結晶シリコン薄膜の
製造方法。 - （３）前記プラズマＣＶＤ法により堆積される非晶質シ
リコン薄膜には、ボロン、リン等の不純物が１０＾−＾
１＾８ｃｍ＾−＾３以下の濃度で混入されていることを
特徴とする、第２項記載の多結晶シリコン薄膜の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP798688A JPH01183111A (ja) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | 多結晶シリコン薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP798688A JPH01183111A (ja) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | 多結晶シリコン薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01183111A true JPH01183111A (ja) | 1989-07-20 |
Family
ID=11680749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP798688A Pending JPH01183111A (ja) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | 多結晶シリコン薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01183111A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100500631B1 (ko) * | 1998-10-23 | 2005-11-25 | 삼성전자주식회사 | 박막트랜지스터의 제조방법_ |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56135968A (en) * | 1980-03-27 | 1981-10-23 | Canon Inc | Amorphous silicon thin film transistor and manufacture thereof |
| JPS62151572A (ja) * | 1985-12-25 | 1987-07-06 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
| JPS62210618A (ja) * | 1986-03-12 | 1987-09-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
| JPS62287615A (ja) * | 1986-06-06 | 1987-12-14 | Sony Corp | 多結晶シリコン膜の形成方法 |
-
1988
- 1988-01-18 JP JP798688A patent/JPH01183111A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56135968A (en) * | 1980-03-27 | 1981-10-23 | Canon Inc | Amorphous silicon thin film transistor and manufacture thereof |
| JPS62151572A (ja) * | 1985-12-25 | 1987-07-06 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
| JPS62210618A (ja) * | 1986-03-12 | 1987-09-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
| JPS62287615A (ja) * | 1986-06-06 | 1987-12-14 | Sony Corp | 多結晶シリコン膜の形成方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100500631B1 (ko) * | 1998-10-23 | 2005-11-25 | 삼성전자주식회사 | 박막트랜지스터의 제조방법_ |
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