JPH05315256A - 多結晶シリコン薄膜の形成方法 - Google Patents
多結晶シリコン薄膜の形成方法Info
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- JPH05315256A JPH05315256A JP9665091A JP9665091A JPH05315256A JP H05315256 A JPH05315256 A JP H05315256A JP 9665091 A JP9665091 A JP 9665091A JP 9665091 A JP9665091 A JP 9665091A JP H05315256 A JPH05315256 A JP H05315256A
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- silicon
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 薄膜でしかも結晶粒径が大きい多結晶シリコ
ン薄膜の形成法を提供すること。 【構成】 熱ＣＶＤ法によりガラス基板１面上に厚さ３
０００オングストロームの多結晶シリコン層２を成膜
し、かつ、この多結晶シリコン層の表面側からイオン注
入法によりその未成長領域２０へのみ酸素イオンを選択
的に注入した後、加熱処理を施し未成長領域のシリコン
と酸素とを反応させてＳｉＯ2 よりなる絶縁膜２１を形
成すると共に残りの多結晶シリコン層により厚さ２００
０オングストロームの多結晶シリコン薄膜３を求めた。
この形成法によると未成長領域のシリコンがガラス基板
１と一体化される一方、表面側に存在する結晶成長の十
分なシリコンにより多結晶シリコン薄膜が形成されるた
め、薄膜でしかも結晶粒径が大きい多結晶シリコン薄膜
を簡便にかつ確実に形成できる効果を有している。
ン薄膜の形成法を提供すること。 【構成】 熱ＣＶＤ法によりガラス基板１面上に厚さ３
０００オングストロームの多結晶シリコン層２を成膜
し、かつ、この多結晶シリコン層の表面側からイオン注
入法によりその未成長領域２０へのみ酸素イオンを選択
的に注入した後、加熱処理を施し未成長領域のシリコン
と酸素とを反応させてＳｉＯ2 よりなる絶縁膜２１を形
成すると共に残りの多結晶シリコン層により厚さ２００
０オングストロームの多結晶シリコン薄膜３を求めた。
この形成法によると未成長領域のシリコンがガラス基板
１と一体化される一方、表面側に存在する結晶成長の十
分なシリコンにより多結晶シリコン薄膜が形成されるた
め、薄膜でしかも結晶粒径が大きい多結晶シリコン薄膜
を簡便にかつ確実に形成できる効果を有している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ等の
半導体や太陽電池に利用可能な多結晶シリコン薄膜の形
成方法に係り、特に、薄膜でしかも結晶粒径が大きい多
結晶シリコン薄膜を簡便かつ確実に求められる多結晶シ
リコン薄膜の形成方法に関するものである。
半導体や太陽電池に利用可能な多結晶シリコン薄膜の形
成方法に係り、特に、薄膜でしかも結晶粒径が大きい多
結晶シリコン薄膜を簡便かつ確実に求められる多結晶シ
リコン薄膜の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】多結晶シリコン薄膜は数百オングストロ
ーム〜数μｍの結晶シリコンが多数集合して形成された
薄膜で、従来、この種の薄膜を形成する方法として、例
えばガラス等の基板上に多結晶シリコン薄膜を直接成膜
して多結晶シリコン薄膜を求める熱ＣＶＤやプラズマＣ
ＶＤ等の化学的気相成長法、上記基板上にアモルファス
シリコンを一旦成膜しこれを加熱炉内で長時間加熱し結
晶成長させて多結晶シリコン薄膜を求める固相成長法、
及び、上記アモルファスシリコン薄膜面へレーザビーム
を照射しその部位を結晶化させて多結晶シリコン薄膜を
求めるレーザアニール成長法等が利用されている。
ーム〜数μｍの結晶シリコンが多数集合して形成された
薄膜で、従来、この種の薄膜を形成する方法として、例
えばガラス等の基板上に多結晶シリコン薄膜を直接成膜
して多結晶シリコン薄膜を求める熱ＣＶＤやプラズマＣ
ＶＤ等の化学的気相成長法、上記基板上にアモルファス
シリコンを一旦成膜しこれを加熱炉内で長時間加熱し結
晶成長させて多結晶シリコン薄膜を求める固相成長法、
及び、上記アモルファスシリコン薄膜面へレーザビーム
を照射しその部位を結晶化させて多結晶シリコン薄膜を
求めるレーザアニール成長法等が利用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、これ等方法
により多結晶シリコン薄膜を求めた場合、上記基板と多
結晶シリコン薄膜との界面部位に結晶成長の不十分な未
成長領域が形成され易い欠点がありその電気的特性が劣
化する問題点があった。特に、基板面上に多結晶シリコ
ン薄膜を直接形成する化学的気相成長法にてこの薄膜を
求めた場合、シリコンの結晶成長が上記基板ａとの界面
部位から開始するため図５に示すように必然的に未成長
領域ｂが形成されてしまう欠点があった。
により多結晶シリコン薄膜を求めた場合、上記基板と多
結晶シリコン薄膜との界面部位に結晶成長の不十分な未
成長領域が形成され易い欠点がありその電気的特性が劣
化する問題点があった。特に、基板面上に多結晶シリコ
ン薄膜を直接形成する化学的気相成長法にてこの薄膜を
求めた場合、シリコンの結晶成長が上記基板ａとの界面
部位から開始するため図５に示すように必然的に未成長
領域ｂが形成されてしまう欠点があった。
【０００４】従って、基板上に形成する多結晶シリコン
薄膜の膜厚を薄く設定しようとすると膜中に含まれる未
成長領域の割合が相対的に多くなるため、薄膜でしかも
結晶粒径が大きい多結晶シリコン薄膜を求めることが困
難になる問題点があった。
薄膜の膜厚を薄く設定しようとすると膜中に含まれる未
成長領域の割合が相対的に多くなるため、薄膜でしかも
結晶粒径が大きい多結晶シリコン薄膜を求めることが困
難になる問題点があった。
【０００５】尚、基板温度を上げ高温条件下で多結晶シ
リコン薄膜を形成することにより上記未成長領域ｂの低
減を図ることも可能であるが、この様な方法を採った場
合、適用できる基板が高価な耐熱基板に限定されてしま
うため現実的には適用困難な方法であった。
リコン薄膜を形成することにより上記未成長領域ｂの低
減を図ることも可能であるが、この様な方法を採った場
合、適用できる基板が高価な耐熱基板に限定されてしま
うため現実的には適用困難な方法であった。
【０００６】本発明はこの様な問題点に着目してなされ
たもので、その課題とするところは、基板温度を高く設
定することなく薄膜でしかも結晶粒径の大きい多結晶シ
リコン薄膜を簡便かつ確実に求められる多結晶シリコン
薄膜の形成方法を提供することにある。
たもので、その課題とするところは、基板温度を高く設
定することなく薄膜でしかも結晶粒径の大きい多結晶シ
リコン薄膜を簡便かつ確実に求められる多結晶シリコン
薄膜の形成方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、基板
上へ若しくはこの基板に設けられた絶縁膜上へ多結晶シ
リコンの薄膜を形成する方法を前提とし、上記多結晶シ
リコン薄膜を成膜した後この多結晶シリコン薄膜の基板
若しくは絶縁膜との界面部位へ酸素及び／又は窒素をイ
オン注入し、かつ、注入された酸素及び／又は窒素とシ
リコンとを反応させてこの界面部位を絶縁膜にすること
を特徴とするものである。
上へ若しくはこの基板に設けられた絶縁膜上へ多結晶シ
リコンの薄膜を形成する方法を前提とし、上記多結晶シ
リコン薄膜を成膜した後この多結晶シリコン薄膜の基板
若しくは絶縁膜との界面部位へ酸素及び／又は窒素をイ
オン注入し、かつ、注入された酸素及び／又は窒素とシ
リコンとを反応させてこの界面部位を絶縁膜にすること
を特徴とするものである。
【０００８】この様な技術的手段において上記基板とし
ては、従来同様、ガラス、セラミックス等の絶縁性基板
が適用できる外、基板表面に酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏx ）、窒化シリコン（ＳｉＮx ）、窒化酸化シリコン
（ＳｉＯx Ｎy ）等の絶縁膜が設けられている場合には
金属等の導電性基板の適用も可能である。尚、多結晶シ
リコン薄膜の用途如何によっては上記絶縁膜を設けるこ
となく導電性基板の適用が可能である。
ては、従来同様、ガラス、セラミックス等の絶縁性基板
が適用できる外、基板表面に酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏx ）、窒化シリコン（ＳｉＮx ）、窒化酸化シリコン
（ＳｉＯx Ｎy ）等の絶縁膜が設けられている場合には
金属等の導電性基板の適用も可能である。尚、多結晶シ
リコン薄膜の用途如何によっては上記絶縁膜を設けるこ
となく導電性基板の適用が可能である。
【０００９】また、上記多結晶シリコン薄膜を成膜する
手段としては、従来技術において例示されているプラズ
マＣＶＤ等の化学的気相成長法や固相成長法並びにレー
ザアニール成長法等がそのまま適用できる。この場合、
結晶化アニール処理を必要とせず従って他の手段と較べ
て短時間で多結晶シリコン薄膜を形成できる化学的気相
成長法の適用が好ましい。
手段としては、従来技術において例示されているプラズ
マＣＶＤ等の化学的気相成長法や固相成長法並びにレー
ザアニール成長法等がそのまま適用できる。この場合、
結晶化アニール処理を必要とせず従って他の手段と較べ
て短時間で多結晶シリコン薄膜を形成できる化学的気相
成長法の適用が好ましい。
【００１０】次に、酸素及び／又は窒素をイオン注入す
る際のイオン注入条件については、これ等イオンが上記
多結晶シリコン薄膜の基板若しくは絶縁膜との界面部位
にのみ選択的に注入されるようその加速電圧（Ｋｅ
Ｖ）、イオン電流（μＡ／cm2 ）、イオンドーズ量（io
ns／cm2 ）等のパラメータを適宜考慮して設定すること
が望ましい。この場合、成膜された多結晶シリコン薄膜
の膜厚値、及び、基板、絶縁膜、多結晶シリコン薄膜等
に対する注入イオンの注入エネルギ損率等も併せて考慮
することが望ましい。
る際のイオン注入条件については、これ等イオンが上記
多結晶シリコン薄膜の基板若しくは絶縁膜との界面部位
にのみ選択的に注入されるようその加速電圧（Ｋｅ
Ｖ）、イオン電流（μＡ／cm2 ）、イオンドーズ量（io
ns／cm2 ）等のパラメータを適宜考慮して設定すること
が望ましい。この場合、成膜された多結晶シリコン薄膜
の膜厚値、及び、基板、絶縁膜、多結晶シリコン薄膜等
に対する注入イオンの注入エネルギ損率等も併せて考慮
することが望ましい。
【００１１】また、酸素及び／又は窒素とシリコンとの
反応は、通常、イオン注入時における熱的条件で十分進
行するが、より完全な反応を求める場合にはイオン注入
後短時間のアニール処理を施してもよい。
反応は、通常、イオン注入時における熱的条件で十分進
行するが、より完全な反応を求める場合にはイオン注入
後短時間のアニール処理を施してもよい。
【００１２】尚、この技術的手段においては真性の多結
晶シリコン薄膜を製造できるのみならず、成膜時におけ
る適用ガス中に元素周期率表第III 族又は第Ｖ族のドー
パントガスを混入することにより求めた多結晶シリコン
薄膜をｐ型又はｎ型にすることができる。この場合の上
記ドーパントガスとしては、例えば、ジボラン、ホスフ
ィン、アルシン等の水素化物が挙げられる。
晶シリコン薄膜を製造できるのみならず、成膜時におけ
る適用ガス中に元素周期率表第III 族又は第Ｖ族のドー
パントガスを混入することにより求めた多結晶シリコン
薄膜をｐ型又はｎ型にすることができる。この場合の上
記ドーパントガスとしては、例えば、ジボラン、ホスフ
ィン、アルシン等の水素化物が挙げられる。
【００１３】
【作用】この様な技術的手段によれば、多結晶シリコン
薄膜を成膜した後この多結晶シリコン薄膜の基板若しく
は絶縁膜との界面部位へ酸素及び／又は窒素をイオン注
入し、かつ、注入された酸素及び／又は窒素とシリコン
とを反応させてこの界面部位を絶縁膜にしているため、
上記界面部位に存在する結晶成長の不十分なシリコンが
絶縁性の酸化シリコン（ＳｉＯx ）、窒化シリコン（Ｓ
ｉＮx ）又は窒化酸化シリコン（ＳｉＯx Ｎy）になっ
て上記基板若しくは絶縁膜と一体化される一方、表面側
に存在する結晶成長の十分なシリコンにより上記多結晶
シリコン薄膜が形成されることになる。
薄膜を成膜した後この多結晶シリコン薄膜の基板若しく
は絶縁膜との界面部位へ酸素及び／又は窒素をイオン注
入し、かつ、注入された酸素及び／又は窒素とシリコン
とを反応させてこの界面部位を絶縁膜にしているため、
上記界面部位に存在する結晶成長の不十分なシリコンが
絶縁性の酸化シリコン（ＳｉＯx ）、窒化シリコン（Ｓ
ｉＮx ）又は窒化酸化シリコン（ＳｉＯx Ｎy）になっ
て上記基板若しくは絶縁膜と一体化される一方、表面側
に存在する結晶成長の十分なシリコンにより上記多結晶
シリコン薄膜が形成されることになる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１５】［実施例１］図１に示すようにガラス基板
１表面を適宜処理して不純物などを除去した後、このガ
ラス基板１を６００℃に加熱した状態でシランガスを用
いた熱ＣＶＤ法によりこのガラス基板１上へ厚さ３００
０オングストロームの多結晶シリコン層２を成膜した
（図２参照）。
１表面を適宜処理して不純物などを除去した後、このガ
ラス基板１を６００℃に加熱した状態でシランガスを用
いた熱ＣＶＤ法によりこのガラス基板１上へ厚さ３００
０オングストロームの多結晶シリコン層２を成膜した
（図２参照）。
【００１６】尚、成膜条件は以下の通りであった。
【００１７】適用ガス：ＳＨ4 ＋Ｈ2 （ＳＨ4 ：１％） 適用圧力：１Ｔｏｒｒ 基板温度：６００℃ ここで、上記多結晶シリコン層２のガラス基板１との界
面部位には、図２に示すようにその結晶成長が不十分な
小粒径シリコンやアモルファスシリコンからなる電気的
特性の劣っている未成長領域２０が形成されている。
面部位には、図２に示すようにその結晶成長が不十分な
小粒径シリコンやアモルファスシリコンからなる電気的
特性の劣っている未成長領域２０が形成されている。
【００１８】そこで、図３に示すようにイオン注入法に
より上記多結晶シリコン層２の表面側からこの多結晶シ
リコン層２の未成長領域２０のみへ酸素イオンを選択的
に注入した。
より上記多結晶シリコン層２の表面側からこの多結晶シ
リコン層２の未成長領域２０のみへ酸素イオンを選択的
に注入した。
【００１９】尚、イオン注入条件は以下の通りであっ
た。
た。
【００２０】注入イオン種：16Ｏ+ 加速電圧：１５０ＫｅＶ イオン電流：２５μＡ／cm2 イオンドーズ量：２．０×１０18ions／cm2 加熱条件：４００℃ 次に、酸素イオン注入後、６００℃、１０分間の加熱処
理を施して上記未成長領域２０のシリコンと酸素とを反
応させ、図４に示すように絶縁性の酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ2 ）よりなる絶縁膜２１を形成すると共に、残りの多
結晶シリコン層２により厚さ２０００オングストローム
の多結晶シリコン薄膜３を求めた。
理を施して上記未成長領域２０のシリコンと酸素とを反
応させ、図４に示すように絶縁性の酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ2 ）よりなる絶縁膜２１を形成すると共に、残りの多
結晶シリコン層２により厚さ２０００オングストローム
の多結晶シリコン薄膜３を求めた。
【００２１】この様にこの実施例に係る多結晶シリコン
薄膜の製法によると、界面部位に存在する結晶成長が不
十分なシリコンが絶縁性の酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）に
なってガラス基板１と一体化される一方、表面側に存在
する結晶成長の十分なシリコンにより多結晶シリコン薄
膜３が形成されるため、薄膜でしかも結晶粒径が大きく
従って電子移動度等電気的特性に優れた多結晶シリコン
薄膜を簡便にかつ確実に形成できる利点を有している。
薄膜の製法によると、界面部位に存在する結晶成長が不
十分なシリコンが絶縁性の酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）に
なってガラス基板１と一体化される一方、表面側に存在
する結晶成長の十分なシリコンにより多結晶シリコン薄
膜３が形成されるため、薄膜でしかも結晶粒径が大きく
従って電子移動度等電気的特性に優れた多結晶シリコン
薄膜を簡便にかつ確実に形成できる利点を有している。
【００２２】［実施例２］この実施例は、窒化膜（Ｓｉ
Ｎx ）を形成したガラス基板が適用された点と、イオン
注入ガスとして窒素ガスが適用されている点を除き実施
例１に係る多結晶シリコン薄膜の製法と略同一である。
Ｎx ）を形成したガラス基板が適用された点と、イオン
注入ガスとして窒素ガスが適用されている点を除き実施
例１に係る多結晶シリコン薄膜の製法と略同一である。
【００２３】尚、イオン注入条件は以下の通りであっ
た。
た。
【００２４】注入イオン種：14Ｎ+ 加速電圧：１５０ＫｅＶ イオン電流：２５μＡ／cm2 イオンドーズ量：２．０×１０18ions／cm2 加熱条件：４００℃ そして、この実施例に係る多結晶シリコン薄膜の製法に
おいても、界面部位に存在する結晶成長が不十分なシリ
コンが絶縁性の窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）になってガ
ラス基板と一体化される一方、表面側に存在する結晶成
長の十分なシリコンにより多結晶シリコン薄膜が形成さ
れるため、薄膜でしかも結晶粒径が大きく従って電子移
動度等電気的特性に優れた多結晶シリコン薄膜を簡便に
かつ確実に形成できる利点を有している。
おいても、界面部位に存在する結晶成長が不十分なシリ
コンが絶縁性の窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）になってガ
ラス基板と一体化される一方、表面側に存在する結晶成
長の十分なシリコンにより多結晶シリコン薄膜が形成さ
れるため、薄膜でしかも結晶粒径が大きく従って電子移
動度等電気的特性に優れた多結晶シリコン薄膜を簡便に
かつ確実に形成できる利点を有している。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、界面部位に存在する結
晶成長の不十分なシリコンが絶縁性の酸化シリコン（Ｓ
ｉＯx ）、窒化シリコン（ＳｉＮx ）又は窒化酸化シリ
コン（ＳｉＯx Ｎy ）になって上記基板若しくは絶縁膜
と一体化される一方、表面側に存在する結晶成長の十分
なシリコンにより上記多結晶シリコン薄膜が形成される
ことになる。
晶成長の不十分なシリコンが絶縁性の酸化シリコン（Ｓ
ｉＯx ）、窒化シリコン（ＳｉＮx ）又は窒化酸化シリ
コン（ＳｉＯx Ｎy ）になって上記基板若しくは絶縁膜
と一体化される一方、表面側に存在する結晶成長の十分
なシリコンにより上記多結晶シリコン薄膜が形成される
ことになる。
【００２６】従って、従来よりその膜厚が小さくしかも
その結晶粒径が大きい多結晶シリコン薄膜を形成できる
効果を有している。
その結晶粒径が大きい多結晶シリコン薄膜を形成できる
効果を有している。
【図１】実施例１に係る多結晶シリコン薄膜の形成工程
図。
図。
【図２】実施例１に係る多結晶シリコン薄膜の形成工程
図。
図。
【図３】実施例１に係る多結晶シリコン薄膜の形成工程
図。
図。
【図４】実施例１に係る多結晶シリコン薄膜の形成工程
図。
図。
【図５】従来法により形成された多結晶シリコン薄膜の
断面図。
断面図。
１ ガラス基板 ２ 多結晶シリコン層 ３ 多結晶シリコン膜 ２０ 未成長領域 ２１ 絶縁膜
Claims (1)
- 【請求項１】基板上へ若しくはこの基板に設けられた絶
縁膜上へ多結晶シリコンの薄膜を形成する方法におい
て、 上記多結晶シリコン薄膜を成膜した後この多結晶シリコ
ン薄膜の基板若しくは絶縁膜との界面部位へ酸素及び／
又は窒素をイオン注入し、 かつ、注入された酸素及び／又は窒素とシリコンとを反
応させてこの界面部位を絶縁膜にすることを特徴とする
多結晶シリコン薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9665091A JPH05315256A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 多結晶シリコン薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9665091A JPH05315256A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 多結晶シリコン薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05315256A true JPH05315256A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=14170709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9665091A Pending JPH05315256A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 多結晶シリコン薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05315256A (ja) |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP9665091A patent/JPH05315256A/ja active Pending
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