JPH07221016A - 多結晶半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
多結晶半導体薄膜の製造方法Info
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- JPH07221016A JPH07221016A JP1152694A JP1152694A JPH07221016A JP H07221016 A JPH07221016 A JP H07221016A JP 1152694 A JP1152694 A JP 1152694A JP 1152694 A JP1152694 A JP 1152694A JP H07221016 A JPH07221016 A JP H07221016A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 非晶質半導体薄膜を熱処理し固相成長法によ
り結晶化して多結晶半導体薄膜を製造する方法におい
て、より低い温度で固相成長させることを可能にする。 【構成】 非晶質半導体薄膜２に電界を印加しながら熱
処理を施すことを特徴としている。
り結晶化して多結晶半導体薄膜を製造する方法におい
て、より低い温度で固相成長させることを可能にする。 【構成】 非晶質半導体薄膜２に電界を印加しながら熱
処理を施すことを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコンまたはゲルマ
ニウムなどの非晶質半導体薄膜を固相成長法により結晶
化して多結晶半導体薄膜を製造する方法に関するもので
ある。
ニウムなどの非晶質半導体薄膜を固相成長法により結晶
化して多結晶半導体薄膜を製造する方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】ポリシリコンなどの多結晶半導体薄膜
は、薄膜トランジスタや光起電力素子等の活性層を構成
する材料として幅広く用いられている。このような多結
晶半導体薄膜の製造方法として、非晶質半導体薄膜を熱
処理し固相成長法により結晶化して多結晶半導体薄膜と
する方法が知られている（特開平４−２１２４７３号公
報等）。このような固相成長法によれば、成長条件を適
宜選択することにより、大きな結晶粒径を有し、移動度
等に優れた多結晶半導体薄膜を製造することができる。
は、薄膜トランジスタや光起電力素子等の活性層を構成
する材料として幅広く用いられている。このような多結
晶半導体薄膜の製造方法として、非晶質半導体薄膜を熱
処理し固相成長法により結晶化して多結晶半導体薄膜と
する方法が知られている（特開平４−２１２４７３号公
報等）。このような固相成長法によれば、成長条件を適
宜選択することにより、大きな結晶粒径を有し、移動度
等に優れた多結晶半導体薄膜を製造することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光起電力素
子等においては、下地基板上に非晶質半導体薄膜を形成
し、これを固相成長させて多結晶半導体薄膜を形成して
いる。しかしながら、通常の固相成長法で実用的な固相
成長速度を得るには、約５００℃以上の温度に下地基板
を加熱することが必要であり、このため固相成長法より
多結晶半導体薄膜を形成する場合には下地基板として用
いる材料が限定されてしまうという問題があった。
子等においては、下地基板上に非晶質半導体薄膜を形成
し、これを固相成長させて多結晶半導体薄膜を形成して
いる。しかしながら、通常の固相成長法で実用的な固相
成長速度を得るには、約５００℃以上の温度に下地基板
を加熱することが必要であり、このため固相成長法より
多結晶半導体薄膜を形成する場合には下地基板として用
いる材料が限定されてしまうという問題があった。
【０００４】また、経済性及び工程の面からもより低い
温度で固相成長可能なものが好ましい。本発明の目的
は、従来よりも低い温度で固相成長が可能な多結晶半導
体薄膜の製造方法を提供することにある。
温度で固相成長可能なものが好ましい。本発明の目的
は、従来よりも低い温度で固相成長が可能な多結晶半導
体薄膜の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、非晶質半導体
薄膜を熱処理し固相成長法により結晶化して多結晶半導
体薄膜を製造する方法であり、非晶質半導体薄膜に電界
を印加しながら熱処理を施すことを特徴としている。
薄膜を熱処理し固相成長法により結晶化して多結晶半導
体薄膜を製造する方法であり、非晶質半導体薄膜に電界
を印加しながら熱処理を施すことを特徴としている。
【０００６】
【作用】本発明に従えば、熱処理して固相成長させる
際、非晶質半導体薄膜に電界を印加している。このよう
な電界の印加により、薄膜中のキャリアまたは注入キャ
リアにエネルギーが付与され、エネルギーが付与された
高速のキャリアが、非晶質半導体中の弱いボンドに衝突
してこれを切断する。このようにして非晶質半導体中の
弱いボンドが切断されることにより、固相成長が促進さ
れ、より低い温度においても固相成長を進行させること
ができるようになる。
際、非晶質半導体薄膜に電界を印加している。このよう
な電界の印加により、薄膜中のキャリアまたは注入キャ
リアにエネルギーが付与され、エネルギーが付与された
高速のキャリアが、非晶質半導体中の弱いボンドに衝突
してこれを切断する。このようにして非晶質半導体中の
弱いボンドが切断されることにより、固相成長が促進さ
れ、より低い温度においても固相成長を進行させること
ができるようになる。
【０００７】本発明において、非晶質半導体薄膜に印加
する電界の強さは、非晶質半導体薄膜の膜厚や種類及び
固相成長温度などにより適宜調整されるものであるが、
印加電界としては１０6 Ｖ／ｃｍ以上であることが好ま
しい。
する電界の強さは、非晶質半導体薄膜の膜厚や種類及び
固相成長温度などにより適宜調整されるものであるが、
印加電界としては１０6 Ｖ／ｃｍ以上であることが好ま
しい。
【０００８】本発明における非晶質半導体薄膜の形成方
法は特に限定されるものではなく、一般的な形成方法に
より形成された非晶質半導体薄膜に対して適用すること
ができる。このような形成方法として、例えば、蒸着
法、ＣＶＤ法、スパッタリング法などを挙げることがで
き、また結晶層のイオンインプランテーション等により
非晶質にした半導体薄膜に対しても適用することができ
る。
法は特に限定されるものではなく、一般的な形成方法に
より形成された非晶質半導体薄膜に対して適用すること
ができる。このような形成方法として、例えば、蒸着
法、ＣＶＤ法、スパッタリング法などを挙げることがで
き、また結晶層のイオンインプランテーション等により
非晶質にした半導体薄膜に対しても適用することができ
る。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例を挙げて説明
する。実施例１ 図１に示すように、タングステン、モリブデン、タンタ
ル等の高融点金属からなる金属基板１上に、プラズマＣ
ＶＤ法により非晶質シリコン薄膜２（膜厚約１０μｍ）
を形成し、非晶質シリコン薄膜２上にＡｌからなる金属
電極層３を形成した。非晶質シリコン薄膜２は、一般的
なプラズマＣＶＤ法の条件により形成することができ、
例えば、ＳｉＨ4 またはＳｉ2 Ｈ6 ガス流量３０〜８０
ｓｃｃｍ、基板温度１００〜６００℃、圧力１３．３〜
２６６Ｐａ、ＲＦパワー３０〜１００Ｗの条件で形成す
ることができる。
する。実施例１ 図１に示すように、タングステン、モリブデン、タンタ
ル等の高融点金属からなる金属基板１上に、プラズマＣ
ＶＤ法により非晶質シリコン薄膜２（膜厚約１０μｍ）
を形成し、非晶質シリコン薄膜２上にＡｌからなる金属
電極層３を形成した。非晶質シリコン薄膜２は、一般的
なプラズマＣＶＤ法の条件により形成することができ、
例えば、ＳｉＨ4 またはＳｉ2 Ｈ6 ガス流量３０〜８０
ｓｃｃｍ、基板温度１００〜６００℃、圧力１３．３〜
２６６Ｐａ、ＲＦパワー３０〜１００Ｗの条件で形成す
ることができる。
【００１０】金属基板１に直流電源の正極を接続し、表
面電極層３に負極を接続して、非晶質シリコン薄膜２上
に１０7 Ｖ／ｃｍに相当する電界を印加しながら非晶質
シリコン薄膜２を４５０℃の温度で熱処理した。この結
果、非晶質シリコン薄膜２が結晶化し多結晶シリコン薄
膜が得られた。
面電極層３に負極を接続して、非晶質シリコン薄膜２上
に１０7 Ｖ／ｃｍに相当する電界を印加しながら非晶質
シリコン薄膜２を４５０℃の温度で熱処理した。この結
果、非晶質シリコン薄膜２が結晶化し多結晶シリコン薄
膜が得られた。
【００１１】比較例１ 実施例１と同様にして、金属基板１上に非晶質シリコン
薄膜２及び表面電極層３を設け、非晶質シリコン薄膜２
に電界を印加せずに、実施例１と同じ４５０℃で非晶質
シリコン薄膜２を熱処理した。この結果、非晶質シリコ
ン薄膜２は実用的な速度で結晶化しなかった。
薄膜２及び表面電極層３を設け、非晶質シリコン薄膜２
に電界を印加せずに、実施例１と同じ４５０℃で非晶質
シリコン薄膜２を熱処理した。この結果、非晶質シリコ
ン薄膜２は実用的な速度で結晶化しなかった。
【００１２】実施例２ 図２に示すように、タングステン、モリブデン、タンタ
ル等の高融点金属からなる金属基板１１上に、実施例１
と同様にして非晶質シリコン薄膜１２を形成し、この非
晶質シリコン薄膜１２の上に表面電極層１３を形成し
た。本実施例では、表面電極層１３として下方に針状凸
部１３ａを有するものを用いた。このような針状凸部１
３ａを有する表面電極層１３を用いることにより、非晶
質シリコン薄膜１２と針状凸部１３ａの接点で局所的に
電界を印加することができる。従って、局所的に結晶成
長を促進することができ、結晶を大粒径化することが可
能となる。針状凸部１３ａを設ける間隔は、１μｍ〜１
ｍｍの範囲であることが好ましく、本実施例では１０μ
ｍの間隔としている。
ル等の高融点金属からなる金属基板１１上に、実施例１
と同様にして非晶質シリコン薄膜１２を形成し、この非
晶質シリコン薄膜１２の上に表面電極層１３を形成し
た。本実施例では、表面電極層１３として下方に針状凸
部１３ａを有するものを用いた。このような針状凸部１
３ａを有する表面電極層１３を用いることにより、非晶
質シリコン薄膜１２と針状凸部１３ａの接点で局所的に
電界を印加することができる。従って、局所的に結晶成
長を促進することができ、結晶を大粒径化することが可
能となる。針状凸部１３ａを設ける間隔は、１μｍ〜１
ｍｍの範囲であることが好ましく、本実施例では１０μ
ｍの間隔としている。
【００１３】実施例１と同様にして、金属基板１１に直
流電源の正極を、表面電極層１３に直流電源の負極を接
続して、非晶質シリコン薄膜１２に１０7 Ｖ／ｃｍの電
界を印加しながら、４５０℃の温度で熱処理した。
流電源の正極を、表面電極層１３に直流電源の負極を接
続して、非晶質シリコン薄膜１２に１０7 Ｖ／ｃｍの電
界を印加しながら、４５０℃の温度で熱処理した。
【００１４】この結果、非晶質シリコン薄膜１２を結晶
化させることができ、１０μｍ程度の結晶粒径をもつ多
結晶シリコン薄膜を得ることができた。
化させることができ、１０μｍ程度の結晶粒径をもつ多
結晶シリコン薄膜を得ることができた。
【００１５】比較例２ 実施例２と同様にして金属基板１１上に非晶質シリコン
薄膜１２を形成し、ここでは表面電極層１３を載せず
に、６００℃の温度（従来の固相成長法で結晶化可能な
温度を補充下さい。）で熱処理した。この結果、非晶質
シリコン薄膜１２が結晶化し多結晶シリコン薄膜が得ら
れた。得られた多結晶シリコン薄膜の結晶粒径は１μｍ
程度であり、実施例２の結晶粒径よりも小さい粒径であ
った。
薄膜１２を形成し、ここでは表面電極層１３を載せず
に、６００℃の温度（従来の固相成長法で結晶化可能な
温度を補充下さい。）で熱処理した。この結果、非晶質
シリコン薄膜１２が結晶化し多結晶シリコン薄膜が得ら
れた。得られた多結晶シリコン薄膜の結晶粒径は１μｍ
程度であり、実施例２の結晶粒径よりも小さい粒径であ
った。
【００１６】実施例２から明らかなように、針状凸部を
有する表面電極層を用い非晶質シリコン薄膜の一部を局
所的に電界印加しながら熱処理することにより、局所的
に結晶成長を促進し、結晶の大粒径化を図ることができ
る。
有する表面電極層を用い非晶質シリコン薄膜の一部を局
所的に電界印加しながら熱処理することにより、局所的
に結晶成長を促進し、結晶の大粒径化を図ることができ
る。
【００１７】上記実施例では、金属基板上に非晶質シリ
コン薄膜を形成し、この金属基板を電極として用いてい
るが、絶縁性基板上に金属層などを形成し、この金属層
を電界印加の際の電極としてもよい。
コン薄膜を形成し、この金属基板を電極として用いてい
るが、絶縁性基板上に金属層などを形成し、この金属層
を電界印加の際の電極としてもよい。
【００１８】また上記実施例では非晶質シリコン薄膜上
に表面電極層を形成し電極としているが、金属電極など
を非晶質シリコン薄膜上に載せて接触させ電極として用
いてもよい。
に表面電極層を形成し電極としているが、金属電極など
を非晶質シリコン薄膜上に載せて接触させ電極として用
いてもよい。
【００１９】また、本発明は、ＰＮ接合を有する、すな
わち異なる導電型の半導体を接合させた非晶質半導体薄
膜に対しても適用することができる。図３は、このよう
な実施例を示しており、金属基板２１上に、例えばリン
をドープしたｎ型非晶質シリコン薄膜２２ｎ及び、例え
ばボロンをドープしたｐ型非晶質シリコン薄膜２２ｐを
順次積層し、ｐ型非晶質シリコン薄膜２２ｐ上に所定の
間隔で金属電極２３を形成している。金属基板２１に直
流電源の正極、金属電極２３に負極を接続し電界を印加
しながらｎ型非晶質シリコン薄膜２２ｎ及びｐ型非晶質
シリコン薄膜２２ｐを熱処理して結晶化させ固相成長さ
せることができる。このように異なる導電型の半導体を
接合させた非晶質半導体薄膜を固相成長させる場合に
は、半導体接合における拡散電位を印加電圧の一部とし
て用いることができ、より小さな印加電圧で本発明の効
果を得ることができる。
わち異なる導電型の半導体を接合させた非晶質半導体薄
膜に対しても適用することができる。図３は、このよう
な実施例を示しており、金属基板２１上に、例えばリン
をドープしたｎ型非晶質シリコン薄膜２２ｎ及び、例え
ばボロンをドープしたｐ型非晶質シリコン薄膜２２ｐを
順次積層し、ｐ型非晶質シリコン薄膜２２ｐ上に所定の
間隔で金属電極２３を形成している。金属基板２１に直
流電源の正極、金属電極２３に負極を接続し電界を印加
しながらｎ型非晶質シリコン薄膜２２ｎ及びｐ型非晶質
シリコン薄膜２２ｐを熱処理して結晶化させ固相成長さ
せることができる。このように異なる導電型の半導体を
接合させた非晶質半導体薄膜を固相成長させる場合に
は、半導体接合における拡散電位を印加電圧の一部とし
て用いることができ、より小さな印加電圧で本発明の効
果を得ることができる。
【００２０】また、図３に示すような構造のものを光起
電力装置として用いる場合には、本発明に従い非晶質半
導体層を固相成長させた後、表面の金属電極２３を光起
電力装置の表面電極として用いることも可能である。
電力装置として用いる場合には、本発明に従い非晶質半
導体層を固相成長させた後、表面の金属電極２３を光起
電力装置の表面電極として用いることも可能である。
【００２１】上記実施例では、半導体薄膜としてシリコ
ン薄膜を例にして説明したが、本発明はゲルマニウムな
どその他の半導体薄膜の固相成長にも適用され得るもの
である。
ン薄膜を例にして説明したが、本発明はゲルマニウムな
どその他の半導体薄膜の固相成長にも適用され得るもの
である。
【００２２】
【発明の効果】本発明の多結晶半導体薄膜の製造方法で
は、非晶質半導体薄膜に電界を印加しながら熱処理を施
している。このような電界の印加により薄膜中のキャリ
アにエネルギーが付与される。エネルギーを付与された
キャリアは非晶質半導体薄膜中の弱いボンドと衝突して
これを破壊し、固相成長が促進される。このため、本発
明に従えば、より低い温度で非晶質半導体薄膜を結晶化
することができ、固相成長させることができる。
は、非晶質半導体薄膜に電界を印加しながら熱処理を施
している。このような電界の印加により薄膜中のキャリ
アにエネルギーが付与される。エネルギーを付与された
キャリアは非晶質半導体薄膜中の弱いボンドと衝突して
これを破壊し、固相成長が促進される。このため、本発
明に従えば、より低い温度で非晶質半導体薄膜を結晶化
することができ、固相成長させることができる。
【００２３】従って、従来は高い固相成長温度のため使
用できなかったような下地基板を使用することが可能と
なり、下地基板選択の範囲を広めることができる。ま
た、より低い温度で固相成長が可能なため、経済性及び
工程の面からも好ましいものとなる。
用できなかったような下地基板を使用することが可能と
なり、下地基板選択の範囲を広めることができる。ま
た、より低い温度で固相成長が可能なため、経済性及び
工程の面からも好ましいものとなる。
【図１】本発明に従う一実施例を説明するための断面
図。
図。
【図２】本発明に従う他の実施例を説明するための断面
図。
図。
【図３】本発明に従うさらに他の実施例を説明するため
の断面図。
の断面図。
１，１１，２１…金属基板 ２，１２…非晶質シリコン薄膜 ２２ｎ…ｎ型非晶質シリコン薄膜 ２２ｐ…ｐ型非晶質シリコン薄膜 ３，１３，２３…表面電極層 １３ａ…表面電極層の針状凸部
Claims (1)
- 【請求項１】 非晶質半導体薄膜を熱処理し固相成長法
により結晶化して多結晶半導体薄膜を製造する方法にお
いて、 前記非晶質半導体薄膜に電界を印加しながら前記熱処理
を施すことを特徴とする多結晶半導体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6011526A JP2978051B2 (ja) | 1994-02-03 | 1994-02-03 | 多結晶半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6011526A JP2978051B2 (ja) | 1994-02-03 | 1994-02-03 | 多結晶半導体薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07221016A true JPH07221016A (ja) | 1995-08-18 |
| JP2978051B2 JP2978051B2 (ja) | 1999-11-15 |
Family
ID=11780419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6011526A Expired - Fee Related JP2978051B2 (ja) | 1994-02-03 | 1994-02-03 | 多結晶半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2978051B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007502025A (ja) * | 2003-05-27 | 2007-02-01 | ロ，ジェ−サン | シリコン薄膜の焼鈍方法およびそれから調製される多結晶シリコン薄膜 |
-
1994
- 1994-02-03 JP JP6011526A patent/JP2978051B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007502025A (ja) * | 2003-05-27 | 2007-02-01 | ロ，ジェ−サン | シリコン薄膜の焼鈍方法およびそれから調製される多結晶シリコン薄膜 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2978051B2 (ja) | 1999-11-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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