JPH07263342A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JPH07263342A
JPH07263342A JP7975694A JP7975694A JPH07263342A JP H07263342 A JPH07263342 A JP H07263342A JP 7975694 A JP7975694 A JP 7975694A JP 7975694 A JP7975694 A JP 7975694A JP H07263342 A JPH07263342 A JP H07263342A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon layer
substrate
polycrystalline silicon
insulating substrate
amorphous silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7975694A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisashi Abe
寿 阿部
Hidekane Ogata
秀謙 尾方
Shiro Nakanishi
史朗 中西
Takashi Masahara
鎬 昌原
Yoshihiro Morimoto
佳宏 森本
Hiroyoshi Hamada
弘喜 浜田
Kiyoshi Yoneda
清 米田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP7975694A priority Critical patent/JPH07263342A/ja
Publication of JPH07263342A publication Critical patent/JPH07263342A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固相成長後の多結晶シリコン薄膜の粒径を大
きくして、移動度の高いデバイスを得ること。 【構成】 絶縁基板1の上にアモルファスシリコン薄膜
2を堆積させる前に、絶縁基板の表面をオゾン処理した
り、絶縁基板の表面を窒素雰囲気中比較的低温でアニー
ルしておくと、表面に付着しているカーボン系の不純物
が除去される。従って、固相成長時にこのカーボン系の
不純物が核となって、至る所で固相成長が起こるような
ことはなく、大きな粒径の多結晶シリコンが得られる。
また、基板の表面を水素雰囲気中でベーキングしておく
と、基板の表面が滑らかになり、しかも、カーボン系の
不純物も除去される。従って、固相成長時の核が発生す
る原因が大幅に除去され、固相成長後の多結晶シリコン
の粒径も大きなものが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば液晶表示デバイ
スの制御素子として利用される薄膜トランジスタ(Thin
Film Transistor:以下TFTという)に使用される半
導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶デバイスとしてのLCDにあって
は、近年は単純マトリックス方式からアクティブマトリ
ックス方式の開発が盛んとなっている。
【0003】アクティブマトリックス方式には、各画素
毎に薄膜トランジスタを付けたTFT型と非線形ダイオ
−ドを付けたダイオ−ド型とがある。このうち、TFT
型は、そのスイッチング特性と画素容量を利用して、選
択期間に印加された電圧を次の走査まで保持するもので
あり、大容量で高いコントラスト及び中間調を容易に得
ることができる。
【0004】ところで、近年、アクティブマトリックス
型のLCDの表示特性の向上を実現すべく、例えば、高
品位TV用表示器やハイビジョン用液晶プロジェクター
への採用を目指して、TFTのスイッチング時間を短縮
させるために、能動層としてアモルファスシリコン薄膜
を使用することに代えて、電子移動度の高い多結晶シリ
コン膜を使用することの開発が盛んである。
【0005】このような多結晶シリコン薄膜を得るめ
に、例えば、特開平1−268064号公報(H01L
29/78)には、反応ガスとしてジシランやトリシラ
ンを用い、550℃以下の温度で分解させ、基板上にア
モルファスシリコンを堆積し、これを更に高い温度で熱
処理することにより、多結晶化させる技術が記載されて
いる。
【0006】この技術は、多結晶シリコンの結晶粒径を
大きくして、電子移動度を更に向上させることにより、
動作電流を増加させることを目的としている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来例にあっては、反
応ガスや温度等の諸条件を調整することにより、多結晶
シリコンの粒径を大きくするものであるが、アモルファ
スシリコンを堆積させる基板の表面にはカーボン系の不
純物が付着していたり、微細な凹凸があったりして、ア
モルファスシリコンが良質な多結晶シリコンに固相成長
しない問題がある。
【0008】即ち、表面に付着しているカーボン系の不
純物は、固相成長時の核となって、アモルファスシリコ
ンの至る所で固相成長が行われ、結果、出来上がった多
結晶シリコンの粒径が小さくなる。
【0009】通常、基板の表面は、RCA洗浄法等の化
学的洗浄法を用いて洗浄されるが、カーボン系の不純物
は、この洗浄法ではなかなか落ちにくい。
【0010】また、基板の表面に微細な凹凸があると、
この凹凸が固相成長時の核を発生させる原因となりやす
く、アモルファスシリコン内に多数の核が発生し、上記
カーボン系の不純物と同様にアモルファスシリコンの至
る所で固相成長が行われてしまうことになる。
【0011】本発明は、半導体装置の製造方法に関し、
斯かる問題点を解消するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の半導体装
置の製造方法は、絶縁基板の上に多結晶シリコン層を固
相成長させるものであって、前記多結晶シリコン層を形
成する前に、前記絶縁基板の少なくとも表面をオゾン
(O3)と接触させるものである。
【0013】また、本発明の第2の半導体装置の製造方
法は、前記オゾンと接触させる工程として、前記基板を
酸素雰囲気中に晒し、紫外線を照射することによって、
前記酸素をオゾンに変換するものである。
【0014】また、本発明の第3の半導体装置の製造方
法は、絶縁基板の少なくとも表面をオゾン処理した後、
この表面にアモルファスシリコン層を形成し、これを熱
処理することにより前記アモルファスシリコン層を多結
晶シリコン層に固相成長させるものである。
【0015】また、本発明の第4の半導体装置の製造方
法は、絶縁基板の上に多結晶シリコン層を固相成長させ
るものであって、前記多結晶シリコン層を形成する前
に、前記絶縁基板の少なくとも表面を窒素雰囲気中比較
的低温でベーキングするものである。
【0016】また、本発明の第5の半導体装置の製造方
法は、絶縁基板の少なくとも表面を窒素雰囲気中比較的
低温でベーキングした後、この表面にアモルファスシリ
コン層を形成し、これを熱処理することにより前記アモ
ルファスシリコン層を多結晶シリコン層に固相成長させ
るものである。
【0017】また、本発明の第6の半導体装置の製造方
法は、絶縁基板の上に多結晶シリコン層を固相成長させ
るものであって、前記多結晶シリコン層を形成する前
に、前記絶縁基板の少なくとも表面を水素雰囲気中でベ
ーキングするものである。
【0018】また、本発明の第7の半導体装置の製造方
法は、絶縁基板の少なくとも表面を水素雰囲気中でベー
キングした後、この表面にアモルファスシリコン層を形
成し、これを熱処理することにより前記アモルファスシ
リコン層を多結晶シリコン層に固相成長させるものであ
る。
【0019】また、本発明の第8の半導体装置の製造方
法は、絶縁基板の上に多結晶シリコン層を固相成長させ
るものであって、前記絶縁基板の少なくとも表面をオゾ
ン(O3)と接触させる工程と、水素雰囲気中でベーキ
ングする工程のうち、一方の工程を先に、他方の工程を
後に実行した後、前記基板の表面にアモルファスシリコ
ン層を形成するものである。
【0020】また、本発明の第9の半導体装置の製造方
法は、絶縁基板の上に多結晶シリコン層を固相成長させ
るものであって、前記絶縁基板の少なくとも表面を、窒
素雰囲気中比較的低温でベーキングする工程と、水素雰
囲気中でベーキングする工程のうち、一方の工程を先
に、他方の工程を後に実行した後、前記基板の表面にア
モルファスシリコン層を形成するものである。
【0021】
【作用】アモルファスシリコンから多結晶シリコンへの
一般的な固相成長は、図5のように行われる。
【0022】即ち、図5Aにおいて、ガラス、石英等の
絶縁基板1の上に、減圧CVD法(使用ガス:Si
4、流量:20sccm、圧力:0.25Torr)
により、500℃〜600℃程度の温度で膜厚100Å
〜2000Å程度のアモルファスシリコン薄膜2を堆積
させる。
【0023】次に、図5Bにおいて、窒素(N2)やア
ルゴン(Ar)等の不活性ガスの雰囲気中、550℃〜
650℃程度の温度で、これを2〜20時間程熱処理す
る。すると、アモルファスシリコン薄膜2は結晶核を中
心に固相成長し、多結晶シリコン薄膜3へと変質する。
【0024】ここで、アモルファスシリコン薄膜2を堆
積させる前に、絶縁基板の表面をオゾン処理しておく
と、オゾン分子が化学反応して、表面に付着しているカ
ーボン系の不純物が除去される。
【0025】また、アモルファスシリコン薄膜2を堆積
させる前に、絶縁基板の表面を窒素雰囲気中比較的低温
でアニールしておいても、基板表面に付着しているカー
ボン系の不純物が除去される。
【0026】従って、固相成長時にこのカーボン系の不
純物が核となって、至る所で固相成長が起こるようなこ
とはなく、大きな粒径の多結晶シリコンが得られる。
【0027】また、基板の表面を水素雰囲気中でベーキ
ングしておくと、水素ガスによるエッチング効果のた
め、基板の表面が滑らかになり、しかも、カーボン系の
不純物も除去される。
【0028】従って、固相成長時の核が発生する原因が
大幅に除去され、固相成長後の多結晶シリコンの粒径も
大きなものが得られる。
【0029】また、オゾン処理、窒素雰囲気中比較的低
温でのベーキング及び水素雰囲気中でのベーキングとを
組み合わせて行うことにより、基板表面のカーボン系の
不純物をより念入りに除去することができ、しかも基板
表面の微細な凹凸も滑らかになり、より良好な状態で固
相成長を行うことができる。
【0030】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【0031】まず、本発明者は、4枚の石英基板を準備
し、各表面をRCA洗浄(NH4OH:H22:H2O=
1:1:5及びHCl:H22:H2O=1:1:5を
用いた化学的洗浄法)した後、夫々に次のような処理を
施した。
【0032】その後、図5A及び図5Bと同様に、まず
減圧CVD法により580℃の基板温度で膜厚1000
Åのアモルファスシリコン薄膜を堆積し、その後、窒素
雰囲気中で600℃の温度で20時間の熱処理を行うこ
とにより、アモルファスシリコン薄膜を多結晶化し、試
料1〜試料4を作成した。 (処理) 試料1:基板表面に何も処理しない。
【0033】試料2:オゾン処理(酸素(O2)雰囲気
中に紫外線を照射することにより、酸素をオゾン
(O3)に変換し、基板表面と接触させる(本発明)。
【0034】試料3:基板表面に水素プラズマ処理を行
う。
【0035】試料4:基板を窒素雰囲気中1050℃の
温度でアニールする。
【0036】試料5:基板を窒素雰囲気中600℃の温
度でアニールする。
【0037】試料6:基板を水素雰囲気中750℃の温
度でベーキングする。
【0038】図1は上述の方法で結晶化した多結晶シリ
コン膜をSEM(走査型電子顕微鏡:Scanning Electro
n Microscopy)で観察し、夫々の試料の粒径を測定した
ものである。
【0039】図の通り、基板に事前にオゾン処理を施し
たもの(試料2)、基板を窒素雰囲気中で比較的低温で
アニールしたもの(試料5)及び基板を水素雰囲気中で
ベーキングしたもの(試料6)が、大きな粒径が得られ
ることが分かる。これは、これらの処理により、基板表
面に付着していた固相成長の核となる不純物質が除去さ
れ、大きく結晶成長できる土壌が整ったからである。
【0040】特に、試料6は、水素によるエッチング効
果により、基板表面の微細な凹凸を滑らかにし、核を発
生させる原因を更に除去するので、大きな粒径が得られ
る。
【0041】図2、図3及び図4は、熱処理を初めて3
0分後、即ち、固相成長初期の多結晶シリコン薄膜の断
面を撮影した写真であり、図2は試料2(本発明)を、
図3は試料6(本発明)を、そして図4は試料4を示し
ている。
【0042】これらの図を比較しても明らかなように、
試料2や試料6は数ケ所の核から固相成長が起こり始め
ており、大きな結晶に成長できることが分かる。一方、
試料4では至る所に核が存在しているため、そこから成
長する結晶は、他の成長核に阻まれて、粒径が大きくな
りえない。
【0043】また、上述した通り、試料6の処理では、
基板の表面の凹凸を滑らかにするという作用も持ち合わ
せている。従って、試料2や試料5の処理と試料6の処
理とを両方行うことにより、カーボン系の不純物がより
一層除去され、しかも基板表面の凹凸も滑らかとなっ
て、更に良好な粒径の多結晶シリコン膜を得ることがで
きる。
【0044】尚、本実施例においては、基板として石英
基板を使用したが、絶縁性のある例えばガラス基板であ
ってもよい。
【0045】また、本実施例のオゾン処理は、処理室内
に基板を装填し、酸素(O2)を充満した状態で紫外線
を照射することにより、酸素をオゾン(O3)に変換
し、基板と接触させているが、オゾンガスを処理室内に
直接導入しても良いことは勿論である。
【0046】
【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法にあって
は、多結晶への固相成長作業のためのアモルファスシリ
コンを堆積させる前に、基板表面のカーボン系の不純物
の数や基板表面の微細な凹凸度合いを軽減する処理を施
すので、固相成長時の核発生となる原因が減少し、少な
い核から大きな結晶へ成長させることができる。
【0047】従って、これをトランジスタの能動層とし
て採用したときに、移動度の高いデバイスを得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における石英基板の表面処理方
法と固相成長後の粒径との関係を示す図である。
【図2】石英基板をオゾン処理したときの固相成長初期
におけるアモルファスシリコン薄膜中の核成長の状態を
撮影したSEM写真である。
【図3】石英基板を水素雰囲気中でベーキング処理した
ときの固相成長初期におけるアモルファスシリコン薄膜
中の核成長の状態を撮影したSEM写真である。
【図4】石英基板を窒素雰囲気中高温でアニール処理し
たときの固相成長初期におけるアモルファスシリコン薄
膜中の核成長の状態を撮影したSEM写真である。
【図5】石英基板上のアモルファスシリコン薄膜を固相
成長により多結晶化させる工程を示す図である。
【符号の説明】
1 絶縁基板 2 アモルファスシリコン薄膜 3 多結晶シリコン薄膜
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/336 (72)発明者 昌原 鎬 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 森本 佳宏 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 浜田 弘喜 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 米田 清 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁基板の上に多結晶シリコン層を固相
    成長させるものであって、前記多結晶シリコン層を形成
    する前に、前記絶縁基板の少なくとも表面をオゾン(O
    3)と接触させることを特徴とした半導体装置の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記オゾンと接触させる工程は、前記基
    板を酸素雰囲気中に晒し、紫外線を照射することによっ
    て、前記酸素をオゾンに変換するものであることを特徴
    とした請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 絶縁基板の少なくとも表面をオゾン処理
    した後、この表面にアモルファスシリコン層を形成し、
    これを熱処理することにより前記アモルファスシリコン
    層を多結晶シリコン層に固相成長させることを特徴とし
    た半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 絶縁基板の上に多結晶シリコン層を固相
    成長させるものであって、前記多結晶シリコン層を形成
    する前に、前記絶縁基板の少なくとも表面を窒素雰囲気
    中比較的低温でベーキングすることを特徴とした半導体
    装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 絶縁基板の少なくとも表面を窒素雰囲気
    中比較的低温でベーキングした後、この表面にアモルフ
    ァスシリコン層を形成し、これを熱処理することにより
    前記アモルファスシリコン層を多結晶シリコン層に固相
    成長させることを特徴とした半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 絶縁基板の上に多結晶シリコン層を固相
    成長させるものであって、前記多結晶シリコン層を形成
    する前に、前記絶縁基板の少なくとも表面を水素雰囲気
    中でベーキングすることを特徴とした半導体装置の製造
    方法。
  7. 【請求項7】 絶縁基板の少なくとも表面を水素雰囲気
    中でベーキングした後、この表面にアモルファスシリコ
    ン層を形成し、これを熱処理することにより前記アモル
    ファスシリコン層を多結晶シリコン層に固相成長させる
    ことを特徴とした半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 絶縁基板の上に多結晶シリコン層を固相
    成長させるものであって、前記絶縁基板の少なくとも表
    面をオゾン(O3)と接触させる工程と、水素雰囲気中
    でベーキングする工程のうち、一方の工程を先に、他方
    の工程を後に実行した後、前記基板の表面にアモルファ
    スシリコン層を形成したことを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  9. 【請求項9】 絶縁基板の上に多結晶シリコン層を固相
    成長させるものであって、前記絶縁基板の少なくとも表
    面を、窒素雰囲気中比較的低温でベーキングする工程
    と、水素雰囲気中でベーキングする工程のうち、一方の
    工程を先に、他方の工程を後に実行した後、前記基板の
    表面にアモルファスシリコン層を形成したことを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
JP7975694A 1994-03-25 1994-03-25 半導体装置の製造方法 Pending JPH07263342A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7975694A JPH07263342A (ja) 1994-03-25 1994-03-25 半導体装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7975694A JPH07263342A (ja) 1994-03-25 1994-03-25 半導体装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07263342A true JPH07263342A (ja) 1995-10-13

Family

ID=13699073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7975694A Pending JPH07263342A (ja) 1994-03-25 1994-03-25 半導体装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07263342A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005109352A (ja) * 2003-10-01 2005-04-21 Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd アニール用薄膜半導体構造体、薄膜半導体用アニール方法、薄膜半導体装置、薄膜半導体装置製造方法、および表示装置
CN100413025C (zh) * 2003-09-05 2008-08-20 美光科技公司 电容器结构、粗糙的含硅表面与形成粗糙的含硅表面的方法
JP2016044347A (ja) * 2014-08-26 2016-04-04 株式会社東芝 成膜装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100413025C (zh) * 2003-09-05 2008-08-20 美光科技公司 电容器结构、粗糙的含硅表面与形成粗糙的含硅表面的方法
JP2005109352A (ja) * 2003-10-01 2005-04-21 Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd アニール用薄膜半導体構造体、薄膜半導体用アニール方法、薄膜半導体装置、薄膜半導体装置製造方法、および表示装置
JP2016044347A (ja) * 2014-08-26 2016-04-04 株式会社東芝 成膜装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6057557A (en) Semiconductor substrate semiconductor device and liquid crystal display device
EP0598409B1 (en) A method of manufacturing a semiconductor device
KR100392120B1 (ko) 다결정 실리콘 막의 형성 방법
KR970006723B1 (ko) 입자 크기가 큰 다결정 규소 박막의 제조방법
US5893949A (en) Solid phase epitaxial crystallization of amorphous silicon films on insulating substrates
US5707744A (en) Solid phase epitaxial crystallization of amorphous silicon films on insulating substrates
JP3204735B2 (ja) 水素化アモルファスシリコン薄膜トランジスタの製造方法
JPH06283422A (ja) 多結晶半導体膜およびこれを用いた薄膜トランジスタ並びに多結晶半導体膜の製造方法
JP2830705B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH07263342A (ja) 半導体装置の製造方法
US9217209B2 (en) Methods for epitaxial silicon growth
KR100469503B1 (ko) 비정질막을결정화하는방법
JPH02207537A (ja) 薄膜半導体装置の製造方法
JPH07297151A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0722130B2 (ja) シリコン薄膜およびその作成方法
JP2000260997A (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
JP2752164B2 (ja) 多結晶シリコン膜の製造方法
JPH0319340A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3203772B2 (ja) 半導体膜形成方法及び薄膜半導体装置の製造方法
JP3078101B2 (ja) 大面積ポリシリコン薄膜およびその低温形成法
Yin et al. A Comprehensive Study of Plasma Enhanced Crystallization of a-Si: H Films on Glass
JPH05326397A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH04225572A (ja) 薄膜トランジスタ
JPH0661192A (ja) 半導体薄膜素子の製造方法
JPH0555140A (ja) 多結晶シリコン膜の作製方法