JPH06342763A - 多結晶半導体膜の形成方法 - Google Patents
多結晶半導体膜の形成方法Info
- Publication number
- JPH06342763A JPH06342763A JP15413393A JP15413393A JPH06342763A JP H06342763 A JPH06342763 A JP H06342763A JP 15413393 A JP15413393 A JP 15413393A JP 15413393 A JP15413393 A JP 15413393A JP H06342763 A JPH06342763 A JP H06342763A
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- Japan
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- amorphous silicon
- substrate
- heat
- silicon film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は、より結晶粒径の大きな多結晶半
導体膜が得られる形成方法を提供することを目的とす
る。 【構成】 基板１上に非晶質半導体膜２を形成した後、
熱処理を施して非晶質半導体膜２の再結晶化を行って多
結晶半導体膜を形成する多結晶半導体膜の形成方法であ
って、非晶質半導体膜２上に、上記熱処理温度にて収縮
する熱収縮膜３を設ける。
導体膜が得られる形成方法を提供することを目的とす
る。 【構成】 基板１上に非晶質半導体膜２を形成した後、
熱処理を施して非晶質半導体膜２の再結晶化を行って多
結晶半導体膜を形成する多結晶半導体膜の形成方法であ
って、非晶質半導体膜２上に、上記熱処理温度にて収縮
する熱収縮膜３を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光起電力素子の活性
層として用いられる多結晶半導体膜の形成方法に関す
る。
層として用いられる多結晶半導体膜の形成方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】多結晶半導体膜を用いた光起電力素子で
は、この多結晶膜内の結晶粒径の大型化と、膜内のキャ
リア移動度の向上とその光電変換効率を向上するための
必須条件である。斯る多結晶半導体膜の代表としては、
多結晶シリコン膜がある。
は、この多結晶膜内の結晶粒径の大型化と、膜内のキャ
リア移動度の向上とその光電変換効率を向上するための
必須条件である。斯る多結晶半導体膜の代表としては、
多結晶シリコン膜がある。
【０００３】従来より、前記多結晶シリコン膜の形成方
法として、非晶質シリコンに熱処理を施し、再結晶化を
行ういわゆる固相成長法が採用されている。従来の固相
成長法としては、図５に示すように、基板１０上に核発
生促進層として不純物をドープした非晶質シリコン膜１
１を形成し、この非晶質シリコン膜１１上に真性非晶質
シリコン膜１２を成膜する。そして、これら非晶質シリ
コン膜に熱処理を施すことで、上記不純物が真性非晶質
シリコン層まで拡散されつつ結晶化が進み、一導電型の
多結晶シリコン膜を形成するものである。
法として、非晶質シリコンに熱処理を施し、再結晶化を
行ういわゆる固相成長法が採用されている。従来の固相
成長法としては、図５に示すように、基板１０上に核発
生促進層として不純物をドープした非晶質シリコン膜１
１を形成し、この非晶質シリコン膜１１上に真性非晶質
シリコン膜１２を成膜する。そして、これら非晶質シリ
コン膜に熱処理を施すことで、上記不純物が真性非晶質
シリコン層まで拡散されつつ結晶化が進み、一導電型の
多結晶シリコン膜を形成するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記方法によれば、あ
る程度の大きさの結晶粒径を有する多結晶シリコン膜が
得られる。しかし、真性非晶質半導体表面からも核発生
が生じるために、多結晶シリコン膜の結晶粒径が小さく
なるという問題があった。
る程度の大きさの結晶粒径を有する多結晶シリコン膜が
得られる。しかし、真性非晶質半導体表面からも核発生
が生じるために、多結晶シリコン膜の結晶粒径が小さく
なるという問題があった。
【０００５】この発明は上述した従来の問題点を解決す
るためになされたものにして、より結晶粒径の大きな多
結晶半導体膜が得られる形成方法を提供することをその
目的とする。
るためになされたものにして、より結晶粒径の大きな多
結晶半導体膜が得られる形成方法を提供することをその
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、基板上に非
晶質半導体膜を形成した後、熱処理を施して上記非晶質
半導体膜の再結晶化を行って多結晶半導体膜を形成する
多結晶半導体膜の形成方法であって、上記非晶質半導体
膜上または上記基板と非晶質半導体膜との間に、上記熱
処理温度にて収縮する熱収縮膜を設けることを特徴とす
る。
晶質半導体膜を形成した後、熱処理を施して上記非晶質
半導体膜の再結晶化を行って多結晶半導体膜を形成する
多結晶半導体膜の形成方法であって、上記非晶質半導体
膜上または上記基板と非晶質半導体膜との間に、上記熱
処理温度にて収縮する熱収縮膜を設けることを特徴とす
る。
【０００７】
【作用】この発明によれば、熱処理による熱収縮膜の収
縮により、非晶質半導体膜内にストレスが発生し、この
ストレスが発生した箇所の核発生が制御される。その結
果、一方向にのみ結晶化が進み、大きな結晶粒径の多結
晶半導体膜が得られる。
縮により、非晶質半導体膜内にストレスが発生し、この
ストレスが発生した箇所の核発生が制御される。その結
果、一方向にのみ結晶化が進み、大きな結晶粒径の多結
晶半導体膜が得られる。
【０００８】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に従い説明す
る。図１はこの発明の実施例に係る多結晶シリコン膜の
形成方法を説明するための素子構造図である。
る。図１はこの発明の実施例に係る多結晶シリコン膜の
形成方法を説明するための素子構造図である。
【０００９】非晶質シリコンの結晶化温度での耐熱性を
有する基板１上に真性非晶質シリコン膜２を従来周知の
プラズマＣＶＤ法により形成する。基板１としては導電
性あるいは絶縁性のいずれであってもよいが、この実施
例では透光性絶縁性基板を使用した。
有する基板１上に真性非晶質シリコン膜２を従来周知の
プラズマＣＶＤ法により形成する。基板１としては導電
性あるいは絶縁性のいずれであってもよいが、この実施
例では透光性絶縁性基板を使用した。
【００１０】プラズマＣＶＤ法による形成条件は、反応
ガスとしてシラン（ＳｉＨ4）またはジシラン（Ｓｉ2Ｈ
6）ガスを用い、基板温度を４００〜６００℃に設定
し、ガス流量は３０〜８０sccm、圧力は１３．３〜２６
６Ｐａ、パワーは３０〜６００Ｗである。
ガスとしてシラン（ＳｉＨ4）またはジシラン（Ｓｉ2Ｈ
6）ガスを用い、基板温度を４００〜６００℃に設定
し、ガス流量は３０〜８０sccm、圧力は１３．３〜２６
６Ｐａ、パワーは３０〜６００Ｗである。
【００１１】そして、この真性非晶質シリコン膜２を形
成した後、熱収縮膜として、常圧（ＡＰ）ＣＶＤ法でＳ
ｉＯ2からなる熱収縮膜３を形成する。このＡＰＣＶＤ
法で形成したＳｉＯ2膜３は、非晶質シリコン膜の形成
温度では収縮しないが固相成長温度で収縮する性質を有
する。このＳｉＯ2膜の成膜条件としては、基板温度を
２５０〜５００℃に設定し、反応ガスとしてＳｉＨ4ガ
スを０．１〜１０リットル／分、酸素（Ｏ2）ガスを
０．１〜１０リットル／分夫々流す。そして、ＡＰＣＶ
Ｄ法により非晶質シリコン膜２上に１００Å〜１０μｍ
堆積させる。
成した後、熱収縮膜として、常圧（ＡＰ）ＣＶＤ法でＳ
ｉＯ2からなる熱収縮膜３を形成する。このＡＰＣＶＤ
法で形成したＳｉＯ2膜３は、非晶質シリコン膜の形成
温度では収縮しないが固相成長温度で収縮する性質を有
する。このＳｉＯ2膜の成膜条件としては、基板温度を
２５０〜５００℃に設定し、反応ガスとしてＳｉＨ4ガ
スを０．１〜１０リットル／分、酸素（Ｏ2）ガスを
０．１〜１０リットル／分夫々流す。そして、ＡＰＣＶ
Ｄ法により非晶質シリコン膜２上に１００Å〜１０μｍ
堆積させる。
【００１２】次に、真性非晶質シリコン膜２及びこの上
にＳｉＯ2からなる熱収縮膜３が成膜された基板１を電
気炉内に設置し、結晶化温度（５００℃）以上で熱処理
を施す。この熱処理により、真性非晶質シリコン２の固
相成長が始まるが、この固相成長に際し、ＳｉＯ2から
なる熱収縮膜３が収縮し、この実施例では非晶質シリコ
ン膜２の表面に圧縮応力が発生する。例えば、ＡＰＣＶ
Ｄ法により形成したＳｉＯ2膜は６００℃の温度で２時
間熱アニールすることにより、約５％収縮する。これに
対し、真性非晶質シリコン膜の収縮は、約０．２％程度
である。この収縮率の差により、非晶質シリコン膜２の
表面に圧縮応力が発生する。この結果、この部分での核
発生が制御され、基板側から表面側に向かって一方向の
固相成長となり、多結晶シリコンの大粒径化が図れる。
にＳｉＯ2からなる熱収縮膜３が成膜された基板１を電
気炉内に設置し、結晶化温度（５００℃）以上で熱処理
を施す。この熱処理により、真性非晶質シリコン２の固
相成長が始まるが、この固相成長に際し、ＳｉＯ2から
なる熱収縮膜３が収縮し、この実施例では非晶質シリコ
ン膜２の表面に圧縮応力が発生する。例えば、ＡＰＣＶ
Ｄ法により形成したＳｉＯ2膜は６００℃の温度で２時
間熱アニールすることにより、約５％収縮する。これに
対し、真性非晶質シリコン膜の収縮は、約０．２％程度
である。この収縮率の差により、非晶質シリコン膜２の
表面に圧縮応力が発生する。この結果、この部分での核
発生が制御され、基板側から表面側に向かって一方向の
固相成長となり、多結晶シリコンの大粒径化が図れる。
【００１３】また、固相成長により形成された多結晶シ
リコン上のＳｉＯ2膜は、パッシベーション膜として用
いることができる。
リコン上のＳｉＯ2膜は、パッシベーション膜として用
いることができる。
【００１４】次に、この発明の第２実施例につき、図２
を参照して説明する。図１に示した実施例においては、
非晶質シリコン膜２上に熱収縮するＳｉＯ2からなる熱
収縮膜３を形成しているのに対し、図２に示す実施例に
おいては、基板１と非晶質シリコン膜２との間にＡＰＣ
ＶＤ法によるＳｉＯ2からなる熱収縮膜３を設けたもの
である。
を参照して説明する。図１に示した実施例においては、
非晶質シリコン膜２上に熱収縮するＳｉＯ2からなる熱
収縮膜３を形成しているのに対し、図２に示す実施例に
おいては、基板１と非晶質シリコン膜２との間にＡＰＣ
ＶＤ法によるＳｉＯ2からなる熱収縮膜３を設けたもの
である。
【００１５】この実施例においては、固相成長時に基板
１と非晶質シリコン膜２界面近傍に圧縮応力が発生し、
この部分での核発生が制御される。従って、非晶質シリ
コン膜２の表面側から基板１側へ向かって一方向の結晶
化が進み、多結晶シリコンの大粒径化が図れる。
１と非晶質シリコン膜２界面近傍に圧縮応力が発生し、
この部分での核発生が制御される。従って、非晶質シリ
コン膜２の表面側から基板１側へ向かって一方向の結晶
化が進み、多結晶シリコンの大粒径化が図れる。
【００１６】図３及び図４に従いこの発明の第３、第４
実施例につき説明する。この図３、図４に示した実施例
は、リンドープ非晶質シリコンあるいは微結晶シリコン
などの核発生促進層を更に設けたものである。図３は図
１の構成に核発生促進層４を設けたもの、すなわち基板
１と非晶質シリコン膜２との間に核発生促進層４を設
け、非晶質シリコン膜２上に熱収縮膜３を設けたもので
ある。
実施例につき説明する。この図３、図４に示した実施例
は、リンドープ非晶質シリコンあるいは微結晶シリコン
などの核発生促進層を更に設けたものである。図３は図
１の構成に核発生促進層４を設けたもの、すなわち基板
１と非晶質シリコン膜２との間に核発生促進層４を設
け、非晶質シリコン膜２上に熱収縮膜３を設けたもので
ある。
【００１７】また、図４は図２の構成に核発生促進層４
を設けたもの、すなわち、基板１と非晶質シリコン膜２
上に核発生促進層４を設けたものである。
を設けたもの、すなわち、基板１と非晶質シリコン膜２
上に核発生促進層４を設けたものである。
【００１８】これら核発生促進層４としては、プラズマ
ＣＶＤ法により形成されるリンドープ非晶質シリコン膜
が用いられる。この場合のプラズマＣＶＤ法の条件とし
ては、ＳｉＨ4またはＳｉ2Ｈ6ガスのガス流量は３０〜
８０sccm、ホスフィン(ＰＨ3）ガスのガス流量は０〜３
０sccm、基板温度は４００〜６００℃、圧力は１３．３
〜２６６Ｐａ、パワーは３０〜１００Ｗである。
ＣＶＤ法により形成されるリンドープ非晶質シリコン膜
が用いられる。この場合のプラズマＣＶＤ法の条件とし
ては、ＳｉＨ4またはＳｉ2Ｈ6ガスのガス流量は３０〜
８０sccm、ホスフィン(ＰＨ3）ガスのガス流量は０〜３
０sccm、基板温度は４００〜６００℃、圧力は１３．３
〜２６６Ｐａ、パワーは３０〜１００Ｗである。
【００１９】このように、核発生促進層４を設けること
により、その部分から一方向に結晶成長が進み、結晶の
一層の大粒径化が図れる。
により、その部分から一方向に結晶成長が進み、結晶の
一層の大粒径化が図れる。
【００２０】上述した各実施例において、熱収縮膜３と
して、ＡＰＣＶＤ法により形成したＳｉＯ2膜を例に挙
げたが、結晶化温度で熱収縮する膜であれば良く、熱Ｃ
ＶＤ法により形成したＳｉＯ2膜やＳｎＯ2膜を用いても
よい。また、ＳｎＯ2膜を用いた場合には、この膜をＴ
ＣＯ膜やＡＲコート膜として用いることもできる。
して、ＡＰＣＶＤ法により形成したＳｉＯ2膜を例に挙
げたが、結晶化温度で熱収縮する膜であれば良く、熱Ｃ
ＶＤ法により形成したＳｉＯ2膜やＳｎＯ2膜を用いても
よい。また、ＳｎＯ2膜を用いた場合には、この膜をＴ
ＣＯ膜やＡＲコート膜として用いることもできる。
【００２１】また、水素量を制御して、低密度非晶質シ
リコン層２を形成すると、この低密度シリコン層は結晶
化温度により熱収縮する。例えば、プラズマＣＶＤ法に
より水素含有量の多い低密度非晶質シリコン膜は結晶化
温度により水素の抜けが発生し、熱収縮する。この水素
含有量の多い低密度非晶質シリコン膜の形成条件として
は、ＳｉＨ4またはＳｉ2Ｈ6ガスのガス流量を３０〜１
００sccm、基板温度を５０〜４００℃、圧力を１３．３
〜２６６Ｐａ、パワーを３〜１００Ｗにする。このよう
に、この非晶質シリコン層２を形成する際に水素濃度制
御を行い、この低密度非晶質シリコン部分を熱収縮膜と
して用いることもできる。更に、低密度蒸着非晶質シリ
コンも同様に熱収縮膜として用いることができる。
リコン層２を形成すると、この低密度シリコン層は結晶
化温度により熱収縮する。例えば、プラズマＣＶＤ法に
より水素含有量の多い低密度非晶質シリコン膜は結晶化
温度により水素の抜けが発生し、熱収縮する。この水素
含有量の多い低密度非晶質シリコン膜の形成条件として
は、ＳｉＨ4またはＳｉ2Ｈ6ガスのガス流量を３０〜１
００sccm、基板温度を５０〜４００℃、圧力を１３．３
〜２６６Ｐａ、パワーを３〜１００Ｗにする。このよう
に、この非晶質シリコン層２を形成する際に水素濃度制
御を行い、この低密度非晶質シリコン部分を熱収縮膜と
して用いることもできる。更に、低密度蒸着非晶質シリ
コンも同様に熱収縮膜として用いることができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明は、熱収
縮膜の収縮により、非晶質半導体にストレスが発生し、
その部分の核発生が制御されるので、一方向の結晶化が
進み、多結晶半導体膜の大粒径化が図れる。
縮膜の収縮により、非晶質半導体にストレスが発生し、
その部分の核発生が制御されるので、一方向の結晶化が
進み、多結晶半導体膜の大粒径化が図れる。
【図１】この発明の第１実施例の多結晶シリコン膜の形
成方法を説明するための素子構造断面図である。
成方法を説明するための素子構造断面図である。
【図２】この発明の第２実施例の多結晶シリコン膜の形
成方法を説明するための素子構造断面図である。
成方法を説明するための素子構造断面図である。
【図３】この発明の第３実施例の多結晶シリコン膜の形
成方法を説明するための素子構造断面図である。
成方法を説明するための素子構造断面図である。
【図４】この発明の第４実施例の多結晶シリコン膜の形
成方法を説明するための素子構造断面図である。
成方法を説明するための素子構造断面図である。
【図５】従来の多結晶シリコン膜の形成方法を説明する
ための素子構造断面図である。
ための素子構造断面図である。
１ 基板 ２ 非晶質シリコン ３ 熱収縮膜
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に非晶質半導体膜を形成した後、
熱処理を施して上記非晶質半導体膜の再結晶化を行って
多結晶半導体膜を形成する多結晶半導体膜の形成方法で
あって、上記非晶質半導体膜上または上記基板と非晶質
半導体膜との間に上記熱処理温度にて収縮する熱収縮膜
を設けることを特徴とする多結晶半導体膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15413393A JPH06342763A (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | 多結晶半導体膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15413393A JPH06342763A (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | 多結晶半導体膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06342763A true JPH06342763A (ja) | 1994-12-13 |
Family
ID=15577620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15413393A Pending JPH06342763A (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | 多結晶半導体膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06342763A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3937562A1 (de) * | 1989-11-11 | 1991-05-16 | Battelle Institut E V | Austreibungsvorrichtung fuer zerstaeubbare substanzen aus druckbehaeltern |
| KR100237026B1 (ko) * | 1996-06-28 | 2000-01-15 | 김영환 | 반도체 소자의 폴리실리콘층 형성방법 |
| JP2011176095A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法及び基板処理方法及び基板処理装置 |
-
1993
- 1993-05-31 JP JP15413393A patent/JPH06342763A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3937562A1 (de) * | 1989-11-11 | 1991-05-16 | Battelle Institut E V | Austreibungsvorrichtung fuer zerstaeubbare substanzen aus druckbehaeltern |
| KR100237026B1 (ko) * | 1996-06-28 | 2000-01-15 | 김영환 | 반도체 소자의 폴리실리콘층 형성방법 |
| JP2011176095A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法及び基板処理方法及び基板処理装置 |
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