JPH05182919A - 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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- JPH05182919A JPH05182919A JP55192A JP55192A JPH05182919A JP H05182919 A JPH05182919 A JP H05182919A JP 55192 A JP55192 A JP 55192A JP 55192 A JP55192 A JP 55192A JP H05182919 A JPH05182919 A JP H05182919A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 多結晶シリコン薄膜の製造方法に関し、ガラ
ス基板への形成を目的とする。 【構成】 ガラス基板を被処理基板とし、ジシランを反
応ガスとして減圧気相成長法により被処理基板上にアモ
ルファス・シリコン膜を形成した後に、この基板を酸素
雰囲気中に置き、アモルファス・シリコン膜の表面を酸
化させた後、600℃以下の熱処理を行ってアモルファス
・シリコンを多結晶化するか、或いは、ガラス基板を被
処理基板とし、反応ガスとしてシランを、希釈ガスとし
て水素または不活性ガスを用い減圧気相反応を行い、被
処理基板上にアモルファス・シリコン膜を形成する際、
希釈ガスを活性化した状態で供給して成膜させた後、熱
処理を行ってアモルファス膜を結晶化することを特徴と
して多結晶シリコン薄膜の製造方法を構成する。
ス基板への形成を目的とする。 【構成】 ガラス基板を被処理基板とし、ジシランを反
応ガスとして減圧気相成長法により被処理基板上にアモ
ルファス・シリコン膜を形成した後に、この基板を酸素
雰囲気中に置き、アモルファス・シリコン膜の表面を酸
化させた後、600℃以下の熱処理を行ってアモルファス
・シリコンを多結晶化するか、或いは、ガラス基板を被
処理基板とし、反応ガスとしてシランを、希釈ガスとし
て水素または不活性ガスを用い減圧気相反応を行い、被
処理基板上にアモルファス・シリコン膜を形成する際、
希釈ガスを活性化した状態で供給して成膜させた後、熱
処理を行ってアモルファス膜を結晶化することを特徴と
して多結晶シリコン薄膜の製造方法を構成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶ディスプレイ(略称
LCD)に使用する多結晶シリコン( 以下ポリSi)薄膜の製
造方法に関する。
LCD)に使用する多結晶シリコン( 以下ポリSi)薄膜の製
造方法に関する。
【0002】液晶ディスプレイは透明電極をパターン形
成してあるガラスなどの透明基板の間に液晶を挟んで構
成されているものであり、表示電極の駆動方式として単
純マトリックス方式をとのものと、透明基板上にマトリ
ックス状に素子形成してある多数の薄膜トランジスタ
(略称TFT)により駆動するアクティブマトリックス方式
をとるものがあり、それぞれ大面積表示用LCD の実用化
が進められている。
成してあるガラスなどの透明基板の間に液晶を挟んで構
成されているものであり、表示電極の駆動方式として単
純マトリックス方式をとのものと、透明基板上にマトリ
ックス状に素子形成してある多数の薄膜トランジスタ
(略称TFT)により駆動するアクティブマトリックス方式
をとるものがあり、それぞれ大面積表示用LCD の実用化
が進められている。
【0003】本発明はアクティブマトリックス方式をと
るLCD において、ガラス基板上へのポリSi薄膜の製造方
法に関するものである。
るLCD において、ガラス基板上へのポリSi薄膜の製造方
法に関するものである。
【0004】
【従来の技術】現在、LCD 用の基板としてはプラズマ気
相成長法( 略称PCVD) 法によりガラス基板の上にアモル
ファス(非晶質) Si薄膜を作り、これを用いてマトリッ
クス上に多数のTFT を形成している。
相成長法( 略称PCVD) 法によりガラス基板の上にアモル
ファス(非晶質) Si薄膜を作り、これを用いてマトリッ
クス上に多数のTFT を形成している。
【0005】然し、アモルファスSi薄膜の代わりにポリ
Si薄膜を使用すれば、基板の周辺に設けるシフトレジス
タなどのTFT 駆動部も同一基板上に形成できることか
ら、LCD の小形化と薄型化が可能になる。
Si薄膜を使用すれば、基板の周辺に設けるシフトレジス
タなどのTFT 駆動部も同一基板上に形成できることか
ら、LCD の小形化と薄型化が可能になる。
【0006】然し、ポリSi薄膜をCVD 法を用いて形成す
るには高温での処理が必要である。すなわち、シラン(S
iH4)あるいはジシラン(Si2H6) を反応ガスとして減圧気
相成長法により被処理基板上にポリSi膜を形成するには
基板温度を900 〜1000℃に保持する必要があり、そのた
め被処理基板としては石英基板を使用する必要があり、
高価になっている。
るには高温での処理が必要である。すなわち、シラン(S
iH4)あるいはジシラン(Si2H6) を反応ガスとして減圧気
相成長法により被処理基板上にポリSi膜を形成するには
基板温度を900 〜1000℃に保持する必要があり、そのた
め被処理基板としては石英基板を使用する必要があり、
高価になっている。
【0007】そこで、コスト低減のためには石英に代わ
ってガラスの使用が必要であり、そのためポリSi膜を低
温で形成する方法が研究されている。例えば、弗化シリ
コン(SiF4)を反応ガスに使用して400 ℃程度の温度でPC
VDを行う方法や、アモルファスSi薄膜にレーザ照射を行
ってアニール( 焼鈍) し、結晶化する方法などがある。
ってガラスの使用が必要であり、そのためポリSi膜を低
温で形成する方法が研究されている。例えば、弗化シリ
コン(SiF4)を反応ガスに使用して400 ℃程度の温度でPC
VDを行う方法や、アモルファスSi薄膜にレーザ照射を行
ってアニール( 焼鈍) し、結晶化する方法などがある。
【0008】然し、これらの方法は結晶性,再現性, 生
産性( スループット) などの点で何れも不充分である。
産性( スループット) などの点で何れも不充分である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】LCD の小形化や薄型化
のためにはTFT の駆動部まで同一基板上に形成が可能な
ポリSi膜の使用が望ましく、そのためには石英基板を使
用する必要があるが、材料費低減の目的には沿わない。
のためにはTFT の駆動部まで同一基板上に形成が可能な
ポリSi膜の使用が望ましく、そのためには石英基板を使
用する必要があるが、材料費低減の目的には沿わない。
【0010】そこで、ポリSi膜の低温での形成方法を実
用化してガラス基板を使用できるようにすることが課題
である。
用化してガラス基板を使用できるようにすることが課題
である。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の課題はガラス基板
を被処理基板とし、ジシランを反応ガスとして減圧気相
成長法により被処理基板上にアモルファスSi膜を形成し
た後に、この基板を酸素雰囲気中に置き、アモルファス
Si膜の表面を酸化させた後、600 ℃以下の熱処理を行っ
てアモルファスSiを多結晶化するか、或いは、ガラス基
板を被処理基板とし、反応ガスとしてシランを、希釈ガ
スとして水素または不活性ガスを用い減圧気相反応を行
い、被処理基板上にアモルファスSi膜を形成する際、希
釈ガスを活性化した状態で供給して成膜させた後、熱処
理を行ってアモルファス膜を結晶化することを特徴とし
てポリSi薄膜の製造方法を構成することにより解決する
ことができる。
を被処理基板とし、ジシランを反応ガスとして減圧気相
成長法により被処理基板上にアモルファスSi膜を形成し
た後に、この基板を酸素雰囲気中に置き、アモルファス
Si膜の表面を酸化させた後、600 ℃以下の熱処理を行っ
てアモルファスSiを多結晶化するか、或いは、ガラス基
板を被処理基板とし、反応ガスとしてシランを、希釈ガ
スとして水素または不活性ガスを用い減圧気相反応を行
い、被処理基板上にアモルファスSi膜を形成する際、希
釈ガスを活性化した状態で供給して成膜させた後、熱処
理を行ってアモルファス膜を結晶化することを特徴とし
てポリSi薄膜の製造方法を構成することにより解決する
ことができる。
【0012】
【作用】LCD 用ガラス基板に熱処理を行う場合に、歪み
や変形を生ずることなく処理できる最高温度は約600 ℃
に限られることから、減圧CVD 法を用いてガラス基板上
にポリSi薄膜を形成するには、反応ガスの分解温度や結
晶化温度を600 ℃以下とする必要がある。
や変形を生ずることなく処理できる最高温度は約600 ℃
に限られることから、減圧CVD 法を用いてガラス基板上
にポリSi薄膜を形成するには、反応ガスの分解温度や結
晶化温度を600 ℃以下とする必要がある。
【0013】そこで、発明者等は反応ガスの分解温度を
下げ、また、Si膜の結晶化温度を下げる方法として、 アモルファスSiの成膜にジシランを使用することに
より、熱分解温度を下げる。 アモルファスSi膜の表面を酸化した後に熱処理する
ことにより結晶化温度を下げる。 モノシランを反応ガスとして減圧CVD を行う場合に
は希釈ガスにマイクロ波を照射してラジカル化したもの
を使用することにより熱分解温度を下げ、また結晶化し
易くする。などの方法をとる。
下げ、また、Si膜の結晶化温度を下げる方法として、 アモルファスSiの成膜にジシランを使用することに
より、熱分解温度を下げる。 アモルファスSi膜の表面を酸化した後に熱処理する
ことにより結晶化温度を下げる。 モノシランを反応ガスとして減圧CVD を行う場合に
は希釈ガスにマイクロ波を照射してラジカル化したもの
を使用することにより熱分解温度を下げ、また結晶化し
易くする。などの方法をとる。
【0014】こゝで、についてはモノシラン(SiH4)の
熱分解温度が約500 ℃であるのに対し、ジシラン(Si
2H6) の熱分解温度は400 〜450 ℃であり、そのため減
圧CVD の処理温度を下げることができ、またこのように
して形成したアモルファスSi膜は高温で形成したものに
較べて結晶化した際の結晶性のよいことで知られてい
る。
熱分解温度が約500 ℃であるのに対し、ジシラン(Si
2H6) の熱分解温度は400 〜450 ℃であり、そのため減
圧CVD の処理温度を下げることができ、またこのように
して形成したアモルファスSi膜は高温で形成したものに
較べて結晶化した際の結晶性のよいことで知られてい
る。
【0015】また、についてはアモルファスSiの成膜
が終わった反応管に大気を導入するか、或いは酸素
(O2) プラズマに曝して表面に酸素(O) 原子を吸着さ
せ、表面を酸化物(SiOx ) とすることにより、アモルフ
ァスSi内に歪みが生じ、空格子点(Vacancy)や空孔(Voi
d)を形成する結果、熱処理の際にこの周辺部が結晶化の
核になり、そのため結晶化温度を下げ、また結晶化速度
を速めることができる。
が終わった反応管に大気を導入するか、或いは酸素
(O2) プラズマに曝して表面に酸素(O) 原子を吸着さ
せ、表面を酸化物(SiOx ) とすることにより、アモルフ
ァスSi内に歪みが生じ、空格子点(Vacancy)や空孔(Voi
d)を形成する結果、熱処理の際にこの周辺部が結晶化の
核になり、そのため結晶化温度を下げ、また結晶化速度
を速めることができる。
【0016】図1はこの状態を模式的に示すもので、格
子点よりもずれた位置に層形成してあるアモルファスSi
層1の上にO原子2が吸着して酸化物を形成するため
に、アモルファスSi層1の上層部の配列2乱れて空格子
点3ができ、そのため、不活性雰囲気中で熱処理してア
モルファスSi層を結晶化する際に、空格子点3の周辺に
結晶核ができ易いことを示している。
子点よりもずれた位置に層形成してあるアモルファスSi
層1の上にO原子2が吸着して酸化物を形成するため
に、アモルファスSi層1の上層部の配列2乱れて空格子
点3ができ、そのため、不活性雰囲気中で熱処理してア
モルファスSi層を結晶化する際に、空格子点3の周辺に
結晶核ができ易いことを示している。
【0017】また、についてはモノシラン(SiH4)を反
応ガスとして使用する場合に希釈ガスにマイクロ波など
を照射し、ラジカル化しておくことにより反応ガスに有
効に衝させ、熱分解温度を下げるものである。
応ガスとして使用する場合に希釈ガスにマイクロ波など
を照射し、ラジカル化しておくことにより反応ガスに有
効に衝させ、熱分解温度を下げるものである。
【0018】図2はこの状態を示すもので、減圧CVD 装
置の反応管5の中に複数のガラス基板6を挿入し、反応
管5の排気口7を排気系に接続して排気してあり、また
外部よりヒータ8でガラス基板6を加熱してある状態
で、給気口側に設けてある反応ガス供給口9よりSiH
4を、また希釈ガス供給口10よりArガスやH2ガスを供給
するが、この際、高周波電源11より発振させたマイクロ
波( μ波) を共振器12で希釈ガスに照射してラジカル化
し、この状態で反応管5に供給するものである。
置の反応管5の中に複数のガラス基板6を挿入し、反応
管5の排気口7を排気系に接続して排気してあり、また
外部よりヒータ8でガラス基板6を加熱してある状態
で、給気口側に設けてある反応ガス供給口9よりSiH
4を、また希釈ガス供給口10よりArガスやH2ガスを供給
するが、この際、高周波電源11より発振させたマイクロ
波( μ波) を共振器12で希釈ガスに照射してラジカル化
し、この状態で反応管5に供給するものである。
【0019】また、希釈ガスとして例えばH2を用いる場
合、H原子はアモルファスSiのダングリングボンドに吸
着されており、基板加熱により離脱するが、この際にSi
原子の再配列が生ずることから結晶化が起こり易くな
り、そのため結晶化温度を下げることができる。
合、H原子はアモルファスSiのダングリングボンドに吸
着されており、基板加熱により離脱するが、この際にSi
原子の再配列が生ずることから結晶化が起こり易くな
り、そのため結晶化温度を下げることができる。
【0020】本発明はこのような方法をとることにより
600 ℃以下の温度でポリSi膜を形成するものである。
600 ℃以下の温度でポリSi膜を形成するものである。
【0021】
【実施例】実施例1:図2の装置を用いて硬質ガラス基
板上にポリSi膜を形成した。
板上にポリSi膜を形成した。
【0022】先ず、排気系を用いて反応管内を排気した
後、反応ガスとしてSi2H6 を、また希釈ガスとしてArを
用い、Si2H6 を20%に希釈し、排気系により管内を0.2
torrに減圧し、また、ガラス基板を500 ℃に保ってて減
圧CVD を行い、表面にアモルファスSi膜を形成した。
後、反応ガスとしてSi2H6 を、また希釈ガスとしてArを
用い、Si2H6 を20%に希釈し、排気系により管内を0.2
torrに減圧し、また、ガラス基板を500 ℃に保ってて減
圧CVD を行い、表面にアモルファスSi膜を形成した。
【0023】次に、この基板を二分し、一方は大気中に
取り出して1時間放置して表面を酸化させた後、また、
他方はそのまゝ雰囲気ガスをN2に切り換え、0.2 torrに
減圧して600 ℃で2時間の熱処理を行った。
取り出して1時間放置して表面を酸化させた後、また、
他方はそのまゝ雰囲気ガスをN2に切り換え、0.2 torrに
減圧して600 ℃で2時間の熱処理を行った。
【0024】そして、X線回折法でX線反射強度を測定
した結果、前者は結晶化しているが、後者はアモルファ
スのまゝであった。 実施例2:実施例1と全く同様に減圧CVD によりガラス
基板上にアモルファスSi膜を形成した後、半分の試料に
ついてO2プラズマ処理を行い、以下実施例1と同様にし
て600 ℃で2時間の熱処理を行った。
した結果、前者は結晶化しているが、後者はアモルファ
スのまゝであった。 実施例2:実施例1と全く同様に減圧CVD によりガラス
基板上にアモルファスSi膜を形成した後、半分の試料に
ついてO2プラズマ処理を行い、以下実施例1と同様にし
て600 ℃で2時間の熱処理を行った。
【0025】そして、X線回折法でX線反射強度を測定
した結果、前者は結晶化しているが、後者はアモルファ
スのまゝであった。 実施例3:図2の装置を用い、反応ガスとしてSiH4を20
SCCM の流量で、また希釈ガスとしてArを用い、マイク
ロ波を照射して活性化した後、100 SCCMの流量で反応管
に供給し、0.1 torrに減圧し、ガラス基板を450 ℃に保
ってCVD を行った。
した結果、前者は結晶化しているが、後者はアモルファ
スのまゝであった。 実施例3:図2の装置を用い、反応ガスとしてSiH4を20
SCCM の流量で、また希釈ガスとしてArを用い、マイク
ロ波を照射して活性化した後、100 SCCMの流量で反応管
に供給し、0.1 torrに減圧し、ガラス基板を450 ℃に保
ってCVD を行った。
【0026】次に、雰囲気ガスをN2に切り換え、0.1 to
rrに減圧して550 ℃で2時間の熱処理を行い、X線反射
強度を測定した結果、ポリSiになっていることを確認す
ることができた。
rrに減圧して550 ℃で2時間の熱処理を行い、X線反射
強度を測定した結果、ポリSiになっていることを確認す
ることができた。
【0027】
【発明の効果】本発明の実施によりガラス基板上にポリ
Si膜を形成することができ、これにより、コストの低減
ができると共にLCD の小形化と薄膜化が可能になる。
Si膜を形成することができ、これにより、コストの低減
ができると共にLCD の小形化と薄膜化が可能になる。
【図1】表面酸化により空格子点ができる状態を示す模
式図である。
式図である。
【図2】減圧CVD を説明する断面模式図である。
1 アモルファスSi層 2 酸素原子 3 空格子点 6 ガラス基板 9 反応ガス供給口 10 希釈ガス供給口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/784
Claims (4)
- 【請求項1】 ガラス基板を被処理基板とし、ジシラン
を反応ガスとして減圧気相成長法により該被処理基板上
にアモルファス・シリコン膜を形成した後に該基板を酸
素雰囲気中に置き、該アモルファス・シリコン膜の表面
を酸化させた後、不活性ガス雰囲気中で600 ℃以下の熱
処理を行って該アモルファス・シリコンを多結晶化する
ことを特徴とする多結晶シリコン薄膜の製造方法。 - 【請求項2】 前記酸素雰囲気が大気であることを特徴
とする請求項1記載の多結晶シリコン薄膜の製造方法。 - 【請求項3】 前記酸素雰囲気が酸素プラズマであるこ
とを特徴とする請求項1記載の多結晶シリコン薄膜の製
造方法。 - 【請求項4】 ガラス基板を被処理基板とし、反応ガス
としてシランを、希釈ガスとして水素または不活性ガス
を用いて減圧気相反応を行い、被処理基板上にアモルフ
ァス・シリコン膜を形成する際、前記希釈ガスを活性化
した状態で供給してアモルファス・シリコンを成膜させ
た後、不活性ガス雰囲気中で熱処理を行って該アモルフ
ァス膜を結晶化することを特徴とする多結晶シリコン薄
膜の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55192A JPH05182919A (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | 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 |
---|---|---|---|
JP55192A JPH05182919A (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | 多結晶シリコン薄膜の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05182919A true JPH05182919A (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=11476862
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP55192A Withdrawn JPH05182919A (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | 多結晶シリコン薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05182919A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08250423A (ja) * | 1994-12-28 | 1996-09-27 | Lg Electron Inc | 多結晶シリコンの製造方法 |
US5677235A (en) * | 1993-09-16 | 1997-10-14 | Tokyo Electron Limited | Method for forming silicon film |
US6642091B1 (en) | 1999-07-15 | 2003-11-04 | Nec Corporation | Thin-film semiconductor device and apparatus for fabricating thin-film semiconductor device |
US6863733B1 (en) | 1999-07-15 | 2005-03-08 | Nec Corporation | Apparatus for fabricating thin-film semiconductor device |
US7696030B2 (en) | 2004-06-30 | 2010-04-13 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Method of fabricating semiconductor device and semiconductor fabricated by the same method |
-
1992
- 1992-01-07 JP JP55192A patent/JPH05182919A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5677235A (en) * | 1993-09-16 | 1997-10-14 | Tokyo Electron Limited | Method for forming silicon film |
JPH08250423A (ja) * | 1994-12-28 | 1996-09-27 | Lg Electron Inc | 多結晶シリコンの製造方法 |
US6642091B1 (en) | 1999-07-15 | 2003-11-04 | Nec Corporation | Thin-film semiconductor device and apparatus for fabricating thin-film semiconductor device |
US6863733B1 (en) | 1999-07-15 | 2005-03-08 | Nec Corporation | Apparatus for fabricating thin-film semiconductor device |
US7696030B2 (en) | 2004-06-30 | 2010-04-13 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Method of fabricating semiconductor device and semiconductor fabricated by the same method |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990408 |