JPH043913A - シリコン薄膜‐絶縁基板よりなる積層体とその製法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、半導体装置等として有用な特殊なシリコン薄
膜−絶縁基板よりなる積層体とその製法に関する。

〔従来技術〕

多結晶シリコン膜を薄膜トランジスタの活性層などとし
て用いる場合、そのキャリヤ移動度が、単結晶シリコン
のそれに比べて小さいという欠点がある。この主な原因
は、キャリヤが結晶粒界にトラップされるためであると
いうことが知られている。そのため、最近、多結晶シリ
コン（以下、Ｐｏ１ｙ−５ｉということがある）の粒径
を大きくしようという試みがなされ、その方法の一つと
して、非晶質シリコンの固相結晶化がある。

しかし、上記方法では結晶核の生成がランダムなため、
大小様々な大きさの結晶粒がバラバラの方向に成長して
しまうという欠点がある。

また、単結晶シリコンのシードからエピタキシャル固相
成長させる方法もあるが絶縁基板上に単結晶のシードを
形成し、しかも大面積にエピタキシャル成長させること
は難しい。

〔目　　的〕

本発明の目的は、大面積の絶縁基板上で、粒径が大きく
、かつ特定方向に結晶が長く伸びた多結晶シリコン膜を
形成し、その方向のキャリヤ移動度が大きな膜を形成す
る点にある。

また、本発明の他の１つは半導体装置として有用な絶縁
基板と特定方向の粒界数が少ない多結晶シリコン薄膜と
の積層体を提供する点にある。

〔構　　成〕

本発明は、絶縁基板上の多結晶シリコン薄膜のごく１部
を残して他の部分を非晶質化させ、残った多結晶シリコ
ンの結晶核をシードとして非晶質領域を固相結晶成長さ
せることを特徴とする絶縁基板上にできるだけ結晶成長
の方向がそろった多結晶シリコン薄膜を形成する方法に
関する。

本発明の他の１つは、前記方法により得られた絶縁基板
とその上に設けられた特定方向の粒界数が少ない多結晶
シリコン薄膜よりなる積層体に関する。

絶縁基板とその上に形成されたシリコン薄膜よりなる積
層体において、該シリコン薄膜がその薄膜内にストライ
プ状に設けられたシート用の多結晶シリコン領域と該多
結晶シリコン領域の結晶核をシートとして結晶成長させ
て得られた成長結晶領域よりなる積層体であることが好
ましい。

シード用に残すストライプ状多結晶シリコン領域のスト
ライプの巾は、結晶粒１個分以下の巾で、通常２〜３μ
ｍ、好ましくは１μｍ以下である。ただし、このＰｏ１
ｙ−３ｉ＠をパターニングして素子として用いる場合、
このシード用領域を素子として用いないことを考えると
、この巾は素子間の間隔以下であればよい。

ストライプ状多結晶シリコン領域に挟まれる結晶成長用
の領域の巾は、結晶成長速度の限界や素子のサイズと数
などの条件を考慮して決定する。その巾は通常１〜２０
μｍ、好ましくは１０μｍ以下である。

以下、本発明を図面を参照して説明する。

まず、絶縁基板１上にＰｏ１ｙ−５ｉを製膜する。

これは、減圧ＣＶＤ法によって得られたものでもよいが
、減圧ＣＶＤ法、シリコンイオン注入法、プラズマＣＶ
Ｄ法等によって作製したａＳｉ膜をアニールによって同
相結晶化させることにより一層大粒径にしたＰｏ１ｙ−
５ｉ膜の方がより良い。

次に、第１図の３の部分の上に通常のフォトリソグラフ
ィにより、レジストをパターニングして形成する。その
後、シリコンイオン注入により、２の部分を非晶質化さ
せ、レジストを除去する。ちなみに第１図は、この状態
の上から見た図（ａ）と断面図（ｂ）である。矢印が、
キャリヤの伝導方向を示し、２の部分を素子形成領域と
する。これをアニールすることにより結晶はＰｏ１ｙ−
５ｉ　３をシードとして矢印方向に固相成長し、その結
果、粒界の多くは、矢印に平行となる。

〔実施例〕

以下に実施例を示す。まず石英基板上に減圧ＣＶＤ法に
よってａ−５ｉ膜を１０００人堆積する。

この場合の堆積温度は５（１０〜５５０”Ｃである。次
に、これを６００℃で５〜２０時間アニールすることに
より平均粒径数千人のＰｏ１ｙ−５ｉが得られる。次に
、第１図３の上の部分にフォトリングラフィによりレジ
ストを形成させる。２の部分の巾は、素子形成に用いな
い部分なので、できるだけ狭い方が良く、数μｍとした
。また、２の部分の巾は、アニール条件に依存する結晶
成長速度や、素子のサイズや数を考慮に入れなければな
らないが、ここでは数十μｍとする。次に、シリコンイ
オン注入法により２の部分をａ−３ｊにする。

この場合、加速電圧／ドーズ量を３０ＫｅＶ／ＩＸ　１
０１ｓａｎ−２，６０ＫｅＶ／　２　Ｘ　１０”ａｎ−
’　トＬ　Ｔ：　２度の注入を行う。その後、レジスト
をとり除いて再び６００℃で数時間アニールする。

〔効　　果〕

本発明の方法により、一定方向に結晶粒が長くのびた多
結晶シリコン領域を形成することができる。そのためこ
の方法で得られた多結晶シリコン領域はキャリヤ移動方
向の結晶粒界が少ないので、大きなキャリヤ移動度を得
ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明の方法により得られたＭ！縁縁
板板その上に設けられた特定方向の粒界数が少ない多結
晶シリコン薄膜よりなる積層体の平面図、第１図（ｂ）
はその断面図である。 １・・絶縁基板 ２・・結晶成長により得られた成長結晶領域３・・シー
ド用の多結晶シリコン領域

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁基板上の多結晶シリコン薄膜のごく１部を残し
   て他の部分を非晶質化させ、残った多結晶シリコンの結
   晶核をシードとして非晶質領域を固相結晶成長させるこ
   とを特徴とする絶縁基板上にできるだけ結晶成長の方向
   がそろった多結晶シリコン薄膜を形成する方法。 ２、請求項１の方法により得られた絶縁基板とその上に
   設けられた特定方向の粒界数が少ない多結晶シリコン薄
   膜よりなる積層体。