JPH02201917A - シリコン膜の形成法 - Google Patents
シリコン膜の形成法Info
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- JPH02201917A JPH02201917A JP2007689A JP2007689A JPH02201917A JP H02201917 A JPH02201917 A JP H02201917A JP 2007689 A JP2007689 A JP 2007689A JP 2007689 A JP2007689 A JP 2007689A JP H02201917 A JPH02201917 A JP H02201917A
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Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
- Recrystallisation Techniques (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）
本発明は薄膜トランジスタ等電界効果トランジスタのソ
ース・ドレイン電極、あるいはゲート電極等に使用する
低抵抗多結晶シリコン膜の形成方法に関する。
ース・ドレイン電極、あるいはゲート電極等に使用する
低抵抗多結晶シリコン膜の形成方法に関する。
（従来の技術）
近年、大面積，高機能アクティブマトリクス形平面デイ
スプレィパネルの実現を目的として、半導体薄膜トラン
ジスタに多結晶シリコン膜を用いた薄膜トランジスタの
研究，開発が進められている．この平面デイスプレィパ
ネルを安価に実現するためには、耐熱温度が６００℃以
下の低価格ガラス基板上に高性能な薄膜トランジスタを
形成することが不可欠である。高性能薄膜トランジスタ
を実現するためには、ソース・ドレイン電極およびゲー
ト電極に高導電率を有する材料を用いる必要がある。
スプレィパネルの実現を目的として、半導体薄膜トラン
ジスタに多結晶シリコン膜を用いた薄膜トランジスタの
研究，開発が進められている．この平面デイスプレィパ
ネルを安価に実現するためには、耐熱温度が６００℃以
下の低価格ガラス基板上に高性能な薄膜トランジスタを
形成することが不可欠である。高性能薄膜トランジスタ
を実現するためには、ソース・ドレイン電極およびゲー
ト電極に高導電率を有する材料を用いる必要がある。
これらの電極用低抵抗シリコン膜を形成するため、従来
、シリコン膜に不純物イオンを注入し、この不純物を熱
処理により活性化する方法、または、減圧ＣＶＤ法によ
ってシラン系ガスとドーピングガスの熱分解を用いる方
法が使われている。
、シリコン膜に不純物イオンを注入し、この不純物を熱
処理により活性化する方法、または、減圧ＣＶＤ法によ
ってシラン系ガスとドーピングガスの熱分解を用いる方
法が使われている。
（発明が解決しようとする課題）
不純物を注入する方法では、リン、ホウ素，ヒ素等の不
純物を多結晶シリコン膜へイオンの形で注入し、この不
純物を６００℃以上の温度で活性化して低抵抗多結晶シ
リコン膜を得ていた。このため、耐熱温度が６００°Ｃ
以下の低価格ガラス基板の使用が困難であり、また、こ
の方法では不純物の注入にイオン注入装置を用いている
ために、大面積基板の使用が困難であった。
純物を多結晶シリコン膜へイオンの形で注入し、この不
純物を６００℃以上の温度で活性化して低抵抗多結晶シ
リコン膜を得ていた。このため、耐熱温度が６００°Ｃ
以下の低価格ガラス基板の使用が困難であり、また、こ
の方法では不純物の注入にイオン注入装置を用いている
ために、大面積基板の使用が困難であった。
また、シラン（ＳｉＨ４）とフォスフイン（ＰＨ３）の
混合ガスを６００°Ｃの温度で熱分解し、高導電率を有
する多結晶シリコン膜を得る方法がある。しかし、この
方法では、大面積基板上に均一な膜厚の多結晶シリコン
膜を得るのが困難であった。また、この方法によって得
られる膜の導電率はたかだか０．１Ω”’ Ｉ ｃ １
１−１程度である。この膜を薄膜トランジスタのソース
・ドレイン電極に使用した場合、ソース電極およびドレ
イン電極の１ｎゲ一ト幅あたりの抵抗値は、５０にΩと
大きくソース・ドレイン電極の寄生抵抗が大きくなる。
混合ガスを６００°Ｃの温度で熱分解し、高導電率を有
する多結晶シリコン膜を得る方法がある。しかし、この
方法では、大面積基板上に均一な膜厚の多結晶シリコン
膜を得るのが困難であった。また、この方法によって得
られる膜の導電率はたかだか０．１Ω”’ Ｉ ｃ １
１−１程度である。この膜を薄膜トランジスタのソース
・ドレイン電極に使用した場合、ソース電極およびドレ
イン電極の１ｎゲ一ト幅あたりの抵抗値は、５０にΩと
大きくソース・ドレイン電極の寄生抵抗が大きくなる。
この結果、例えば多結晶シリコン膜を用いた裔速なスイ
ッチング特性を有するｆｌｉ１ｇ！）ランジスタにこの
方法により形成したドープトシリコン膜を通用すること
が困難であった。
ッチング特性を有するｆｌｉ１ｇ！）ランジスタにこの
方法により形成したドープトシリコン膜を通用すること
が困難であった。
このように、従来の技術では、大面Ｍ１基板上に簡易な
工程で低抵抗多結晶シリコン膜が形成できないという問
題があった。
工程で低抵抗多結晶シリコン膜が形成できないという問
題があった。
本発明は上記の欠点を改善するために提案されたもので
、その目的は、耐熱温度が６００°Ｃ以下で低価格な大
面積ガラス基板上に低抵抗な多結晶シリコン膜を形成す
る方法を提供することにある。
、その目的は、耐熱温度が６００°Ｃ以下で低価格な大
面積ガラス基板上に低抵抗な多結晶シリコン膜を形成す
る方法を提供することにある。
（課題を解決するための手段）
上記の目的を達成するため、本発明によるシリコン膜の
形成法は、水素化シリコンガスと、リンを含むドーピン
グガスまたはホウ素を含むドーピングガスとを含む反応
ガスの混合ガスを用いて、プラズマ分解あるいは光分解
によって基板上にドープトアモルファスシリコン膜ある
いはドープト微結晶シリコン膜を堆積する工程と、該ド
ープトアモルファスシリコン膜あるいはドープト微結晶
シリコン膜を熱処理によって多結晶化する工程を含むこ
とを特徴とするものである。
形成法は、水素化シリコンガスと、リンを含むドーピン
グガスまたはホウ素を含むドーピングガスとを含む反応
ガスの混合ガスを用いて、プラズマ分解あるいは光分解
によって基板上にドープトアモルファスシリコン膜ある
いはドープト微結晶シリコン膜を堆積する工程と、該ド
ープトアモルファスシリコン膜あるいはドープト微結晶
シリコン膜を熱処理によって多結晶化する工程を含むこ
とを特徴とするものである。
しかして上記ドープトアモルファスシリコン膜あるいは
ドープト微結晶シリコン膜に含まれる、リン濃度が６
ＸＩＯ”ｃｍ−’からＩ ＸＩＯ”ｃｍ−’の範囲にあ
るが、または、ホウ素濃度が１×１０１９Ｃ１１−！力
）う８×１０ｉｏＣ１１−２の範囲にあることを特徴と
する。
ドープト微結晶シリコン膜に含まれる、リン濃度が６
ＸＩＯ”ｃｍ−’からＩ ＸＩＯ”ｃｍ−’の範囲にあ
るが、または、ホウ素濃度が１×１０１９Ｃ１１−！力
）う８×１０ｉｏＣ１１−２の範囲にあることを特徴と
する。
従来の技術とは、プラズマ分解あるいは光分解によって
堆積したドープトアモルファスシリコン膜あるいはドー
プト微結晶シリコン膜を６００°Ｃ以下の熱処理で多結
晶化し、その多結晶化と同時に膜中の不純物を活性化さ
せる点が異なる。
堆積したドープトアモルファスシリコン膜あるいはドー
プト微結晶シリコン膜を６００°Ｃ以下の熱処理で多結
晶化し、その多結晶化と同時に膜中の不純物を活性化さ
せる点が異なる。
（作用）
本発明によれば、高導電率を有する多結晶シリコン膜が
６００°Ｃ以下の温度で形成できるため、耐熱温度が６
００°Ｃ以下で低価格なガラス基板の使用が可能である
。また、原料ガスの分解にプラズマあるいは光を利用す
るため、大面積基板の使用が可能となり、均一な膜が形
成できる。このため、安価に高導電率を有する多結晶シ
リコン膜が形成でき、大量に生産することができる。
６００°Ｃ以下の温度で形成できるため、耐熱温度が６
００°Ｃ以下で低価格なガラス基板の使用が可能である
。また、原料ガスの分解にプラズマあるいは光を利用す
るため、大面積基板の使用が可能となり、均一な膜が形
成できる。このため、安価に高導電率を有する多結晶シ
リコン膜が形成でき、大量に生産することができる。
（実施例）
次に本発明の実施例について説明する。なお、実施例は
一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で
種々の変更あるいは改良を行いうることは言うまでもな
い。
一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で
種々の変更あるいは改良を行いうることは言うまでもな
い。
１．０Ｘ１０−’Ｔｏｒｒまで排気されたプラズマＣＶ
Ｄ装置の反応槽内に例えば商品名ＨＯＹＡ１５ＮＡ−４
０ガラス基板を挿入し、例えば３００°Ｃの温度で加熱
する０次にリンドープシリコン膜を形成する場合、例え
ばシラン（ＳｉＨａ） ５０ｓｃｃｍ 、フォスフイン
（ＰＨｓ） ０．０２ｓｅｃｍ、水素（Ｈｚ） ４７０
ｓｅｃｍの混合ガスを反応槽に導入し、ガス圧を例えば
ｌ Ｔｏｒｒに設定する。また、ホウ素ドープシリコン
膜を形成する場合、例えばシラン（Ｓ ｉＨａ）５０ｓ
ｅｃｍ、ジボラン（ｎｚｔ＋ａ）０．０５ｓｃｃｍ、水
素（Ｈｚ） ４７０ｓｅｃｍの混合ガスを使用する０次
にこれらのガスを３．３．５６Ｍ＋４２の高周波を用い
て０．１Ｗ／ｃｍ”のパワーで分解し、ガラス基板上に
ドープトアモルファスシリコン膜を堆積した。この時、
リンドープシリコン膜中のリン濃度は４×１０１″ｃｆ
ｆＩ−３であり、ホウ素ドープシリコン膜中のホウ素濃
度は１．４Ｘ１０”ｃｍ−’である。この膜を、熱処理
炉内に挿入し、リンドープシリコン膜の場合４時間、ホ
ウ素ドープシリコン膜の場合２時間、窒素雰囲気中６０
０°Ｃの温度で熱処理して、ドープトアモルファスシリ
コン膜を多結晶化させた。このように形成した膜の導電
率は、リンドープシリコン膜で１２０Ω−１０１１−１
であり、ホウ素ドープシリコン膜で４００Ω−１０１１
であった。この導電率はイオン注入法で形成した膜の導
電率に匹敵する。
Ｄ装置の反応槽内に例えば商品名ＨＯＹＡ１５ＮＡ−４
０ガラス基板を挿入し、例えば３００°Ｃの温度で加熱
する０次にリンドープシリコン膜を形成する場合、例え
ばシラン（ＳｉＨａ） ５０ｓｃｃｍ 、フォスフイン
（ＰＨｓ） ０．０２ｓｅｃｍ、水素（Ｈｚ） ４７０
ｓｅｃｍの混合ガスを反応槽に導入し、ガス圧を例えば
ｌ Ｔｏｒｒに設定する。また、ホウ素ドープシリコン
膜を形成する場合、例えばシラン（Ｓ ｉＨａ）５０ｓ
ｅｃｍ、ジボラン（ｎｚｔ＋ａ）０．０５ｓｃｃｍ、水
素（Ｈｚ） ４７０ｓｅｃｍの混合ガスを使用する０次
にこれらのガスを３．３．５６Ｍ＋４２の高周波を用い
て０．１Ｗ／ｃｍ”のパワーで分解し、ガラス基板上に
ドープトアモルファスシリコン膜を堆積した。この時、
リンドープシリコン膜中のリン濃度は４×１０１″ｃｆ
ｆＩ−３であり、ホウ素ドープシリコン膜中のホウ素濃
度は１．４Ｘ１０”ｃｍ−’である。この膜を、熱処理
炉内に挿入し、リンドープシリコン膜の場合４時間、ホ
ウ素ドープシリコン膜の場合２時間、窒素雰囲気中６０
０°Ｃの温度で熱処理して、ドープトアモルファスシリ
コン膜を多結晶化させた。このように形成した膜の導電
率は、リンドープシリコン膜で１２０Ω−１０１１−１
であり、ホウ素ドープシリコン膜で４００Ω−１０１１
であった。この導電率はイオン注入法で形成した膜の導
電率に匹敵する。
第１図（ａ）に、本発明で得られたリンドープ多結晶シ
リコン膜の導電率および６００°Ｃアニールで多結晶化
するまでの時間と、膜堆積時の原料ガス供給比の関係を
、第１図の）に、本発明で得られたホウ素ドープ多結晶
シリコン膜の導電率および６００°Ｃアニールで多結晶
化するまでの時間と、膜堆積時の原料ガス供給比の関係
を示す、高速動作する多結晶薄膜トランジスタのソース
・ドレイン電極にドープト多結晶シリコン膜を使用する
場合、ソース電極およびドレイン電極の寄生抵抗値は、
ゲート幅１ｎあたり１にΩ以下であればよい、このため
には、ドープトシリコン膜の導電率が５Ω−１ｃｍ−’
以上であればよい、このため、今回実施した膜形成で、
リンドープ多結晶シリコン膜、ホウ素ドープ多結晶シリ
コン膜ともに、高速動作する多結晶薄膜トランジスタの
ソース・ドレイン電極に適用することができる。
リコン膜の導電率および６００°Ｃアニールで多結晶化
するまでの時間と、膜堆積時の原料ガス供給比の関係を
、第１図の）に、本発明で得られたホウ素ドープ多結晶
シリコン膜の導電率および６００°Ｃアニールで多結晶
化するまでの時間と、膜堆積時の原料ガス供給比の関係
を示す、高速動作する多結晶薄膜トランジスタのソース
・ドレイン電極にドープト多結晶シリコン膜を使用する
場合、ソース電極およびドレイン電極の寄生抵抗値は、
ゲート幅１ｎあたり１にΩ以下であればよい、このため
には、ドープトシリコン膜の導電率が５Ω−１ｃｍ−’
以上であればよい、このため、今回実施した膜形成で、
リンドープ多結晶シリコン膜、ホウ素ドープ多結晶シリ
コン膜ともに、高速動作する多結晶薄膜トランジスタの
ソース・ドレイン電極に適用することができる。
しかし、膜中の不純物濃度によっては、結晶化するまで
の時間が非常に長くかかり、低抵抗膜を得るための工程
時間が長くなる。この低抵抗膜を得るための熱処理工程
時間は、１０時間以内であれば、他の薄膜トランジスタ
形成工程を滞りなく進めることができる。リンドープシ
リコン膜の場合、リン濃度が６ ＸＩＯ”ＣＩＩ＋−’
からＩ ＸＩＯ”ｃｍ−”ノ範囲、ホウ素ドープシリコ
ン膜の場合、ホウ素濃度はｌＸｌ０”ｃｍ−”から８
ＸＩＯ”ｃｍ−’の範囲であレバ１０時間以内で低抵抗
多結晶シリコン膜を得ることができる。従って、これら
の不純物濃度の膜を形成することは、薄膜トランジスタ
形成工程時間を短縮するうえで大きな利点がある。
の時間が非常に長くかかり、低抵抗膜を得るための工程
時間が長くなる。この低抵抗膜を得るための熱処理工程
時間は、１０時間以内であれば、他の薄膜トランジスタ
形成工程を滞りなく進めることができる。リンドープシ
リコン膜の場合、リン濃度が６ ＸＩＯ”ＣＩＩ＋−’
からＩ ＸＩＯ”ｃｍ−”ノ範囲、ホウ素ドープシリコ
ン膜の場合、ホウ素濃度はｌＸｌ０”ｃｍ−”から８
ＸＩＯ”ｃｍ−’の範囲であレバ１０時間以内で低抵抗
多結晶シリコン膜を得ることができる。従って、これら
の不純物濃度の膜を形成することは、薄膜トランジスタ
形成工程時間を短縮するうえで大きな利点がある。
また、以上説明した実施例では、反応ガスの分解にプラ
ズマを用いた場合について説明したが、これに限ること
はなく、光分解によっても同様に実施できる。光分解に
よる場合に、水素化シリコンガスにシランのかわりにジ
シラン（ＳｉＪｉ）を用いた方が、堆積速度をより向上
することができる。
ズマを用いた場合について説明したが、これに限ること
はなく、光分解によっても同様に実施できる。光分解に
よる場合に、水素化シリコンガスにシランのかわりにジ
シラン（ＳｉＪｉ）を用いた方が、堆積速度をより向上
することができる。
トリシラン（ＳｉｓＨｓ）を用いればさらに堆積速度は
向上する。
向上する。
（発明の効果）
本発明によれば、高導電率を有する多結晶シリコン膜が
６００’Ｃ以下の温度で形成できるため、耐熱温度が６
００°Ｃ以下で低価格なガラス基板の使用が可能となる
。また、原料ガスの分解にプラズマあるいは光を利用す
るため大面積基板の使用が可能となり、均一な膜が形成
できる。このため、安価に高導電率を存する多結晶シリ
コン膜が形成でき、大量に生産することができる。
６００’Ｃ以下の温度で形成できるため、耐熱温度が６
００°Ｃ以下で低価格なガラス基板の使用が可能となる
。また、原料ガスの分解にプラズマあるいは光を利用す
るため大面積基板の使用が可能となり、均一な膜が形成
できる。このため、安価に高導電率を存する多結晶シリ
コン膜が形成でき、大量に生産することができる。
第１図は本発明の実施例の効果を説明するためのもので
あり、同図（ａ）はリンドープ多結晶シリコン膜の導電
率および６００°Ｃアニールで多結晶化するまでの時間
と膜堆積時の原料ガス供給比の関係、同図（ｂ）はホウ
素ドープ多結晶シリコン膜の導電率および６００℃００
℃アニール晶化するま７′。時間と膜堆積時の原料ガス
供給比の関係を示す。
あり、同図（ａ）はリンドープ多結晶シリコン膜の導電
率および６００°Ｃアニールで多結晶化するまでの時間
と膜堆積時の原料ガス供給比の関係、同図（ｂ）はホウ
素ドープ多結晶シリコン膜の導電率および６００℃００
℃アニール晶化するま７′。時間と膜堆積時の原料ガス
供給比の関係を示す。
Claims (1)
- 水素化シリコンガスと、リンを含むドーピングガスまた
はホウ素を含むドーピングガスとを含む反応ガスのプラ
ズマ分解あるいは光分解によって基板上にドープトアモ
ルファスシリコン膜あるいはドープト微結晶シリコン膜
を堆積する工程と、該ドープトアモルファスシリコン膜
あるいはドープト微結晶シリコン膜を熱処理によって多
結晶化する工程を含むことを特徴とするシリコン膜の形
成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007689A JPH02201917A (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | シリコン膜の形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007689A JPH02201917A (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | シリコン膜の形成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02201917A true JPH02201917A (ja) | 1990-08-10 |
Family
ID=12017009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007689A Pending JPH02201917A (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | シリコン膜の形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02201917A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61229346A (ja) * | 1985-02-23 | 1986-10-13 | エステイ−シ− ピ−エルシ− | 集積回路上への多結晶シリコンパタ−ンの形成方法 |
| JPS63310712A (ja) * | 1987-06-15 | 1988-12-19 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 新規な固体物質 |
| JPS63315510A (ja) * | 1987-06-17 | 1988-12-23 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 新規な薄膜物質 |
-
1989
- 1989-01-30 JP JP2007689A patent/JPH02201917A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61229346A (ja) * | 1985-02-23 | 1986-10-13 | エステイ−シ− ピ−エルシ− | 集積回路上への多結晶シリコンパタ−ンの形成方法 |
| JPS63310712A (ja) * | 1987-06-15 | 1988-12-19 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 新規な固体物質 |
| JPS63315510A (ja) * | 1987-06-17 | 1988-12-23 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 新規な薄膜物質 |
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