JPH08330226A - 半導体の作製方法 - Google Patents

半導体の作製方法

Info

Publication number
JPH08330226A
JPH08330226A JP7158644A JP15864495A JPH08330226A JP H08330226 A JPH08330226 A JP H08330226A JP 7158644 A JP7158644 A JP 7158644A JP 15864495 A JP15864495 A JP 15864495A JP H08330226 A JPH08330226 A JP H08330226A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon film
amorphous silicon
film
mhz
plasma treatment
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.)
Withdrawn
Application number
JP7158644A
Other languages
English (en)
Inventor
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Satoshi Teramoto
聡 寺本
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.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory 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 Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP7158644A priority Critical patent/JPH08330226A/ja
Publication of JPH08330226A publication Critical patent/JPH08330226A/ja
Priority to US08/928,746 priority patent/US6077759A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/24—Deposition of silicon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02422—Non-crystalline insulating materials, e.g. glass, polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02488—Insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02672—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using crystallisation enhancing elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02675—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
    • H01L21/02686—Pulsed laser beam

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラス基板上に結晶製珪素膜を形成する技
術を提供する。 【構成】 ガラス基板１０１に下地膜１０２を成膜
し、さらに非晶質珪素膜１０３を成膜する。そして、５
０〜１００ＭＨｚの周波数でプラズマした水素プラズマ
によって、この非晶質珪素膜を処理する。この結果、非
晶質珪素膜中の水素が脱ガス化し、珪素分子同士の結合
が起こりやすくなる状態とすることができる。そして加
熱処理を加えることにより、結晶性珪素膜を得ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本明細書に開示する発明は、ガラ
ス基板に代表される絶縁表面を有する基板上に結晶性珪
素膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ガラス基板上に形成された珪素薄
膜を用いて薄膜トランジスタを構成する技術が注目され
ている。この薄膜トランジスタは、主にアクティブマト
リクス型の液晶電気光学装置に利用されている。また、
各種薄膜集積回路に利用されている。液晶電気光学装置
は、一対のガラス基板間に液晶を封入し、液晶に電界を
加えることによって、液晶の光学特性を変化させ、画像
表示を行わせるものである。
【０００３】特に薄膜トランジスタが用いられるアクテ
ィブマトリクス型の液晶表示装置は、各画素に薄膜トラ
ンジスタを配置し、画素電極に保持される電荷を薄膜ト
ランジスタをスイッチとして制御することを特徴とす
る。アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、微細な
画像を高速で表示できるため、各種電子機器（例えば携
帯型のワードプロセッサーや携帯型のコンピュータ）の
ディスプレーに利用されている。
【０００４】アクティブマトリクス型の液晶表示装置に
利用される薄膜トランジスタとしては、非晶質珪素薄膜
（アモルファスシリコン薄膜）を利用したものが一般的
である。しかし、非晶質珪素薄膜を用いた薄膜トランジ
スタでは、 （１）特性が低く、より高品質な画像表示を行うことが
できない。 （２）画素に配置された薄膜トランジスタを駆動するた
めの周辺回路を構成することができない。 といった問題がある。
【０００５】上記（２）の問題は、非晶質珪素薄膜を用
いた薄膜トランジスタではＰチャネル型の薄膜トランジ
スタが実用にならないので、ＣＭＯＳ回路が構成できな
いという問題と、非晶質珪素薄膜を用いた薄膜トランジ
スタでは高速動作ができず、また大電流を流すことがで
きないので、周辺駆動回路を組むことができないという
問題とに分けて考えることができる。
【０００６】上記のような問題を解決する方法として
は、結晶性珪素薄膜を用いて薄膜トランジスタを形成す
る技術を挙げることができる。結晶性珪素薄膜を得る方
法としては、非晶質珪素膜に対して加熱処理を加える方
法と非晶質珪素膜に対してレーザー光を照射する方法と
を挙げることができる。
【０００７】加熱処理により非晶質珪素膜を結晶化させ
る方法は、一般的に以下のような問題がある。普通、液
晶電気光学装置に利用される薄膜トランジスタを構成し
ようとする場合、透光性を有する基板上に形成すること
が要求される。透光性を有する基板としては、石英基板
やガラス基板を挙げることができる。しかし、石英基板
は高価であり、コストの削減が大きな技術的課題である
液晶電気光学装置に利用することはできない。従って一
般的にはガラス基板が利用されることになる。しかしガ
ラス基板はその耐熱温度が低いという問題がある。
【０００８】一般に液晶電気光学装置に利用されるガラ
ス基板として利用されるコーニング７０５９ガラス基板
は、その歪点が５９３℃であり、この温度以上の温度で
加熱処理を加えた場合、基板の縮みや変形が顕著になっ
てしまう。また、高温での加熱が可能なガラス基板とし
てコーニング１７３７ガラス基板（歪点６６７℃）が知
られている。しかし、このガラス基板を用いた場合であ
っても、その面積を大面積化した場合には、６００℃以
上の温度で１０時間以上の加熱は好ましいものではい。
【０００９】特に近年、液晶電気光学装置は大面積化さ
れる傾向にあり、基板の縮みや変形は極力抑えなければ
ならない。このような問題を解決するには、結晶化をさ
せる際の温度を５５０℃程度以下とし、さらにその加熱
時間を数時間以下にすることが必要とされる。
【００１０】またレーザー光の照射によって、非晶質珪
素膜を結晶化させる技術も知られている。この方法を用
いた場合、ガラス基板を問題となる程に加熱することが
ないという有意性がある。しかし、レーザー光の照射の
効果を再現性良く得ることが困難であるという問題があ
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本明細書で開示する発
明は、ガラス基板が耐える程度の加熱処理によって、結
晶性珪素膜を得る技術を提供することを課題とする。ま
た、前記課題に加えて、所定の電気的な特性を有する結
晶性珪素膜を高い再現性でもって得ることを課題とす
る。
【００１２】
【課題を解決しようとする手段】本明細書で開示する主
要な発明は、非晶質珪素膜に対してプラズマ処理を加え
る工程を有し、前記プラズマ処理のプラズマは、水素を
主成分とするガスに対して高周波エネルギーを加えるこ
とによって生成されるものであり、前記高周波エネルギ
ーは３０〜１２０ＭＨｚの周波数であることを特徴とす
る。
【００１３】上記構成において、非晶質珪素膜として減
圧熱ＣＶＤ法で成膜されたのを用いることは好ましい。
これは、減圧熱ＣＶＤ法で成膜された非晶質珪素膜は、
膜中における水素の含有率が低く、プラズマ処理による
脱水素化工程を施すことによって、より結晶化しやすい
状態とすることができるからである。
【００１４】上記構成において、水素を主成分とするガ
スとしては、水素またはヘリウムを５０体積％以上含ん
でいる必要がある。
【００１５】上記構成において、プラズマ処理と同時に
非晶質珪素膜に対して４５０℃〜７００℃、好ましくは
５００℃〜７００℃、さらに好ましくは５５０℃〜７０
０℃の温度で加熱を行うことは有効である。これは、プ
ラズマ処理による効果をより助長させるためである。一
般に非晶質珪素膜に対して、７００℃、数時間（３時間
以内）の加熱処理を加えても非晶質珪素膜は結晶化しな
い。従って、この加熱を併用することによって、非晶質
珪素膜は結晶化しない。また、プラズマ処理の時間は１
時間以下であるので、コーニング１７３７ガラス基板の
ようなガラス基板の場合には、７００℃程度の高い温度
を加えることは許容される。勿論、ガラス基板が大面積
化した場合は、許容できる温度まで加熱温度を下げる必
要がる。
【００１６】このプラズマ処理を加えた後に加熱処理を
加えることで、結晶性珪素膜を得ることができる。この
加熱処理は、５００℃〜５５０℃の温度で行うことがで
きる。また、その加熱時間は４〜１０時間程度という短
い時間で行うことができる。この５５０℃程度以下の温
度で加熱処理を加える場合は、１０時間程度の時間をか
けても一般にガラス基板は耐えることができる。
【００１７】上記構成において、プラズマ処理の後に非
晶質珪素膜に対して加熱処理および／またはレーザー光
の照射が行われることは有用である。例えば、加熱処理
の後にレーザー光の照射を行うことによって、加熱処理
によって結晶化しなかった非晶質成分を結晶化させるこ
とができ、結晶性の高い結晶性珪素膜を得ることができ
る。
【００１８】上記構成において、高周波エネルギーの周
波数は５０〜１００ＭＨｚであることがより好ましい。
これは、この周波数の範囲が膜中の水素の離脱をより効
果的に促進するからである。
【００１９】また、上記構成において、プラズマ処理の
後に非晶質珪素膜の表面に珪素の結晶化を助長する金属
元素を接して保持させ、さらに加熱処理を施し結晶性珪
素膜に変成することは有効である。この金属元素を利用
することで、５５０℃以下の低温でしかも５時間以下の
加熱処理によって結晶化を行わすことができる。
【００２０】この珪素の結晶化を助長する金属元素とし
ては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉ
ｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種類
の元素を用いることができる。この中で特にＮｉ元素を
利用することがその効果や再現性の点から最も好まし
い。
【００２１】上記金属元素は、溶液に含ませてその溶液
を非晶質珪素膜の表面に塗布する方法を採用することが
好ましい。この方法では、溶液中の金属元素の濃度を調
整することで、最終的に珪素膜中に残存する金属元素の
濃度を容易に制御することができる。また、最終的に珪
素膜中に残存する金属元素の濃度は、１×１０16原子ｃ
ｍ-3〜５×１０19原子ｃｍ-3程度の範囲内とすることが
好ましい。なおこの金属元素の濃度は、ＳＩＭＳ（２次
イオン分析方法）で得られる計測値の最小値として定義
される。
【００２２】本明細書で開示する発明において、高周波
エネルギーを３０〜１２０ＭＨｚ、好ましくは５０〜１
００ＭＨｚとする理由を以下に述べる。図４に示すの
は、非晶質珪素膜に対して水素プラズマ処理を行った後
に、電子スピン共鳴法により、膜中のスピン密度を計測
した結果である。図の縦軸はスピン密度の規格化した値
である。また、横軸は水素プラズマ処理を行う際に利用
した高周波の周波数である。
【００２３】図４の４０で示される曲線は、３５０℃の
加熱を行うながら水素プラズマ処理を行った場合のスピ
ン密度の周波数依存性を示す。また４１は５００℃の加
熱を行うながら水素プラズマ処理を行った場合のスピン
密度の周波数依存性を示す。また４２は６２０℃の加熱
を行うながら水素プラズマ処理を行った場合のスピン密
度の周波数依存性を示す。
【００２４】スピン密度は、膜中の珪素の不対結合手の
数を見積もる指標であると考えることができる。従っ
て、図４はプラズマ処理による脱水素化によって、どれ
だけ不対結合手が増加したかを示すものであると理解す
ることができる。
【００２５】図４において、スピン密度の値は、その最
大値の半分より大きな値であれば、有意であると見るこ
とができる。従って、およそ３０ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ
の周波数を利用した場合に有意な効果が得られることに
なる。またこのような有意な効果を得るためには、非晶
質珪素膜を５００℃以上の温度で加熱することが有効と
なる。この加熱温度の上限は、ガラス基板にもよるが一
般に７００℃程度となる。
【００２６】また、スピン密度の最大値の７５％以上の
効果を得ることが最も有意であると見ることができる。
この場合、プラズマを生成させるための周波数を５０Ｍ
Ｈｚ〜１００ＭＨｚとすることが好ましいことになる。
またこの際、非晶質珪素膜を５５０℃〜７００℃の温度
に加熱することが有効となる。
【００２７】
【作用】水素を主成分とするガスを３０〜１２０ＭＨｚ
の周波数の高周波エネルギーによってプラズマ化するこ
とによって、水素原子を効果的に電離させることができ
る。そして、このプラズマを用いて非晶質珪素膜を処理
することにより、非晶質珪素膜中からの脱水素化を促進
させることができ、結晶化しやすい状態とすることがで
きる。そして加熱処理および／またはレーザー光の照射
を行うことにより、高い再現性でもって結晶性珪素膜を
得ることができる。
【００２８】
【実施例】
〔実施例１〕本実施例は、ガラス基板上に非晶質珪素膜
を成膜し、さらにこの非晶質珪素膜に対して水素プラズ
マ処理を行い、さらに加熱処理を施すことにより、結晶
性珪素膜に変成する構成に関する。
【００２９】図１に本実施例で示す結晶性珪素膜の作製
工程を示す。まずガラス基板１０１上に下地膜１０２と
して酸化珪素膜１０３をプラズマＣＶＤ法またはスパッ
タ法によって成膜する。さらにその上にプラズマＣＶＤ
法または減圧熱ＣＶＤ法により、非晶質珪素膜１０３を
成膜する。ここでは、下地膜の厚さを３０００Å、非晶
質珪素膜の厚さは５００Åとする。（図１（Ａ））
【００３０】次に図２に示す装置を用いて水素プラズマ
による処理を行う。図２に示す装置は、ステンレス製の
減圧チャンバー２０１内に一対の電極２０３と２０２を
供えている。ここで、一方の電極２０３は基板ホルダー
を兼ねた構成となっている。基板２０４は基板ホルダー
２０３上に配置される。また一方の電極を兼ねる基板ホ
ルダー２０３内には加熱用のヒーターが備えられてお
り、基板２０４を必要とする温度に加熱することができ
る構成となっている。また、電極を兼ねる基板ホールダ
ー２０３には、正または負のバイアスを加えることがで
きる構成となっている。
【００３１】チャンバー２０１には必要するガスの供給
系２０６と排気ポンプ２０７を備えた排気系２０８が備
えられている。プラズマは高周波発振器２０５から供給
される高周波電力によって生成される。本実施例では、
高周波発振器２０５から供給される高周波電力の周波数
を７０ＭＨｚとする。また投入電力は５００Ｗとする。
なお、図には示されていないが、電極とのインピーダン
ス整合をとる手段やブロッキングコンデンサーが電極と
発振器との間には備えられている。
【００３２】なお１００ＭＨｚ以上の周波数は、インピ
ーダンス不整合となるので、放電が不安定になり、また
損失電力が多くなるので一般的には不適当なものとな
る。
【００３３】本実施例においては、ガスとして水素を用
い、７０ＭＨｚの高周波によってプラズマ化された水素
プラズマで、図３に示すようなガラス基板１０１上に形
成された非晶質珪素膜１０３を処理する。このプラズマ
処理において、非晶質珪素膜中の水素原子は、高エネル
ギー状態にあるプラズマ中の水素原子と結合し、ガス化
する。そして、非晶質珪素膜からの脱水素化が進行す
る。
【００３４】図１（Ｂ）に示す脱水素化が終了した後、
（Ｃ）に示すように加熱処理を行い、非晶質珪素膜１０
３を結晶化させる。ここでは、５８０℃、８時間の加熱
処理を行い、非晶質珪素膜１０４を結晶性珪素膜１０５
に変成する。（図１（Ｄ））
【００３５】上記の水素プラズマによる処理を行うと、
非晶質珪素膜中の水素が膜中から離脱し、珪素原子同士
の結合が生じやすい状態となる。そこで、加熱による処
理を行うと高い結晶性を有する結晶性珪素膜を、高い再
現性でもって得ることができる。また、５８０℃、８時
間の加熱処理であれば、ガラス基板の変形や歪みの問題
もそれ程問題とはならない。
【００３６】〔実施例２〕本実施例は、実施例１に示す
構成において、図１（Ｄ）に示す状態を得た後に、レー
ザー光の照射をさらに行う構成に関する。実施例１に示
すような加熱処理によって得られた結晶性珪素膜は、膜
中に少なからず非晶質成分を含んでいる。この非晶質成
分を結晶化させるには、さらに長い加熱処理を行えばよ
い。しかし、この加熱時間は、５５０℃以上の温度で数
時間以上かけないと効果の現れないものであり、生産性
の点からいうと不適当であるといえる。
【００３７】そこで本実施例においては、レーザー光の
照射を行うことにより、図１（Ｄ）に示す状態において
残存する非晶質成分を結晶化させる。前述したように、
非晶質珪素膜に対してレーザー光を照射して結晶性珪素
膜に変成することは、その再現性に問題がある。しか
し、本実施例に示すように、一端結晶化された珪素膜に
再びレーザー光を照射し、その結晶性を高める場合、非
常に高い再現性が得られることが判明している。
【００３８】この原因については明らかではないが、現
状においては以下のような原因であると考察される。即
ち、全体が非晶質の状態を有しているところにレーザー
光を照射した場合、急激な相変化が起こり、そのことに
起因する結晶粒界の生成や不均一な結晶成長が不確定が
ものとして実現される。この結晶粒界の生成や不均一な
結晶成長は不確定なものであり、再現性がとれるもので
はない。
【００３９】一方、全体では結晶化しているが、ミクロ
なレベルでは、非晶質成分が残存している場合、レーザ
ー光の照射に際して、前述の結晶粒界の生成や不均一な
結晶成長があまり目立たないものとなる。従って、レー
ザー光の照射による効果のバラツキも目立たないものと
なる。
【００４０】レーザー光としては、紫外領域の波長を有
するエキシマレーザーを用いることが好ましい。ここで
は、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）を用
い、その照射エネルギー密度を２５０ｍＪ／ｃｍ2 〜３
００ｍＪ／ｃｍ2 として照射を行う。
【００４１】このようにして、結晶性珪素膜１０５の結
晶性をさらに高めることができる。例えば薄膜トランジ
スタを作製した場合において、その活性層を構成する結
晶性珪素膜中に非晶質成分が残存していると、特性の再
現性や安定性が阻害されてしまう。これは、非晶質成分
中の不対結合手やそれに起因するトラップ準位が素子の
特性の再現性や安定性を阻害するからである。
【００４２】しかし、本実施例に示すようにレーザー光
の照射によって、非晶質成分を結晶化させ、その結晶性
を高めた場合、得られる半導体装置の特性の再現性や安
定性を高くすることができる。
【００４３】〔実施例３〕本実施例は、実施例１または
実施例２で作製した結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジ
スタを作製する例を示す。まず、実施例１または実施例
２に示した方法により、ガラス基板上に結晶性珪素膜を
得る。そしてそれをパターニングして、薄膜トランジス
タの活性層を構成する。
【００４４】この状態を図３（Ａ）に示す。図３（Ａ）
に示すのは、ガラス基板３０１上に下地膜である酸化珪
素膜３０２が成膜され、さらにその上に薄膜トランジス
タの活性層３０３が形成されている状態である。図３
（Ａ）において、下地膜３０２の厚さは３０００Åであ
り、活性層３０３は厚さ５００Åの結晶性珪素膜で構成
されている。
【００４５】次にゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素
膜３０４をプラズマＣＶＤ法で１０００Åの厚さに成膜
する。さらにゲイト電極を構成するためのアルミニウム
を主成分とする膜を５０００Åの厚さにスパッタ法また
は電子ビーム蒸着法で成膜する。このアルミニウムを主
成分とする膜中には、スカンジウムを０．１ｗｔ％含有
させる。
【００４６】次にパターニングを施すことにより、アル
ミニウムを主成分とする材料でなるゲイト電極３０５を
形成する。そして電解溶液中において、ゲイト電極３０
５を陽極とした陽極酸化を行うことにより、陽極酸化膜
３０６を形成する。この陽極酸化膜の厚さは６００Åと
する。（図３（Ｂ））
【００４７】そして、ゲイト電極３０５とその表面の陽
極酸化膜３０６をマスクとして、Ｐ+ イオン（リンイオ
ン）の注入を行う。ここでは、Ｎチャネル型の薄膜トラ
ンジスタを形成するためにＰ+ イオンの注入を行うが、
Ｐチャネル型を形成するのであれば、Ｂ+ イオン（ボロ
ンイオン）を用いればよい。
【００４８】ここでは、Ｐ+ イオンをプラズマドーピン
グ法を用いて行う。この工程において、３０７で示され
る領域と３０９で示される領域にＰ+ イオンが注入され
る。そしてレーザー光の照射によるアニールを行うこと
で、ソース領域３０７とドレイン領域３０９が形成され
る。また、チャネル形成領域３０８も同時に画定され
る。（図３（Ｃ））
【００４９】次に層間絶縁膜として酸化珪素膜３１０を
７０００Åの厚さにプラズマＣＶＤ法で成膜する。そし
てコンタクトホールの形成を行い、チタン膜とアルミニ
ウム膜との積層膜を用いてソース電極３１１とドレイン
電極３１２を形成する。チタン膜はスパッタ法で成膜
し、アルミニウム膜は蒸着法で成膜すればよい。
【００５０】
【発明の効果】本明細書で開示する発明を用いることに
よって、ガラス基板が耐えるような温度での加熱処理に
よって、結晶性珪素膜を得ることができる。またその再
現性を高いものとすることができる。そして、高性能な
特性を有する薄膜トランジスタを高い再現性でもって得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 結晶性珪素膜の作製工程を示す図。
【図２】 プラズマ処理を施す装置の概要を示す図。
【図３】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図４】 プラズマを生成させる高周波電力の周波数と
プラズマ密度が施された非晶質珪素膜中にスピン密度と
の関係を示す図。
【符号の説明】
１０１、３０１ ガラス基板 １０２、３０２ 下地膜（酸化珪素
膜） １０３ 非晶質珪素膜 １０４ 結晶性珪素膜 ２０１ チャンバー ２０２ 電極 ２０３ 電極（基板ホルダー
を兼ねる） ２０４ 基板 ２０５ 高周波発振器 ２０６ ガス導入系 ２０７ 排気ポンプ ２０８ 排気系 ３０３ 活性層 ３０４ ゲイト絶縁膜 ３０５ ゲイト電極 ３０６ 陽極酸化膜 ３０７ ソース領域 ３０８ チャネル形成領域 ３０９ ドレイン領域 ３１０ 層間絶縁膜（酸化珪
素膜） ３１１ ソース電極 ３１２ ドレイン電極
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０５Ｈ 1/46

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】非晶質珪素膜に対してプラズマ処理を加え
    る工程を有し、 前記プラズマ処理のプラズマは、水素を主成分とするガ
    スに対して高周波エネルギーを加えることによって生成
    されるものであり、 前記高周波エネルギーは３０ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚの周
    波数であることを特徴とする半導体の作製方法。
  2. 【請求項２】請求項１において、非晶質珪素膜は減圧熱
    ＣＶＤ法で成膜されたものであることを特徴とする半導
    体の作製方法。
  3. 【請求項３】請求項１において、プラズマ処理と同時に
    非晶質珪素膜に対して４５０℃〜７００℃の加熱を行う
    ことを特徴とする半導体の作製方法。
  4. 【請求項４】請求項１において、プラズマ処理の後に非
    晶質珪素膜に対して加熱処理および／またはレーザー光
    の照射が行われることを特徴とする半導体の作製方法。
  5. 【請求項５】請求項１において、高周波エネルギーの周
    波数は５０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚであることを特徴とす
    る半導体の作製方法。
  6. 【請求項６】請求項１において、高周波エネルギーの周
    波数は５０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚであり、かつプラズマ
    処理中に非晶質珪素膜が５５０℃〜７００℃の温度に加
    熱されていることを特徴とする半導体の作製方法。
  7. 【請求項７】請求項１において、 プラズマ処理の後に非晶質珪素膜の表面に珪素の結晶化
    を助長する金属元素を接して保持させる工程と、 加熱処理を施す工程と、 を有することを特徴とする半導体の作製方法。
  8. 【請求項８】請求項７において、珪素の結晶化を助長す
    る金属元素としてＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐ
    ｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種ま
    たは複数種類の元素が利用されることを特徴とする半導
    体の作製方法。
JP7158644A 1995-05-31 1995-05-31 半導体の作製方法 Withdrawn JPH08330226A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7158644A JPH08330226A (ja) 1995-05-31 1995-05-31 半導体の作製方法
US08/928,746 US6077759A (en) 1995-05-31 1997-09-12 Method of producing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7158644A JPH08330226A (ja) 1995-05-31 1995-05-31 半導体の作製方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08330226A true JPH08330226A (ja) 1996-12-13

Family

ID=15676218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7158644A Withdrawn JPH08330226A (ja) 1995-05-31 1995-05-31 半導体の作製方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6077759A (ja)
JP (1) JPH08330226A (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000058839A (ja) 1998-08-05 2000-02-25 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体素子からなる半導体回路を備えた半導体装置およびその作製方法
US6830994B2 (en) * 2001-03-09 2004-12-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device having a crystallized semiconductor film
JP5865806B2 (ja) * 2012-09-05 2016-02-17 株式会社東芝 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2461359A1 (fr) * 1979-07-06 1981-01-30 Commissariat Energie Atomique Procede et appareil d'hydrogenation de dispositifs a semi-conducteurs
US4690830A (en) * 1986-02-18 1987-09-01 Solarex Corporation Activation by dehydrogenation or dehalogenation of deposition feedstock and dopant materials useful in the fabrication of hydrogenated amorphous silicon alloys for photovoltaic devices and other semiconductor devices
JPS63131512A (ja) * 1986-11-21 1988-06-03 Ricoh Co Ltd 半導体薄膜
US5290712A (en) * 1989-03-31 1994-03-01 Canon Kabushiki Kaisha Process for forming crystalline semiconductor film
EP0456199B1 (en) * 1990-05-11 1997-08-27 Asahi Glass Company Ltd. Process for preparing a polycrystalline semiconductor thin film transistor
US5210050A (en) * 1990-10-15 1993-05-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing a semiconductor device comprising a semiconductor film
JP2880322B2 (ja) * 1991-05-24 1999-04-05 キヤノン株式会社 堆積膜の形成方法
JPH05182923A (ja) * 1991-05-28 1993-07-23 Semiconductor Energy Lab Co Ltd レーザーアニール方法
US5766344A (en) * 1991-09-21 1998-06-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for forming a semiconductor
US5354040A (en) * 1991-11-28 1994-10-11 Mitsubishi Materials Corporation Apparatus for closed cycle hydrogenation recovery and rehydrogenation
US5424230A (en) * 1992-02-19 1995-06-13 Casio Computer Co., Ltd. Method of manufacturing a polysilicon thin film transistor
WO2004083486A1 (ja) * 1993-03-23 2004-09-30 Atsushi Yamagami 超短波を用いたプラズマcvd法及び該プラズマcvd装置
JP3236111B2 (ja) * 1993-03-31 2001-12-10 キヤノン株式会社 プラズマ処理装置及び処理方法
US5366926A (en) * 1993-06-07 1994-11-22 Xerox Corporation Low temperature process for laser dehydrogenation and crystallization of amorphous silicon
JP3450376B2 (ja) * 1993-06-12 2003-09-22 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
US5529937A (en) * 1993-07-27 1996-06-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Process for fabricating thin film transistor
JP2762215B2 (ja) * 1993-08-12 1998-06-04 株式会社半導体エネルギー研究所 薄膜トランジスタおよび半導体装置の作製方法

Also Published As

Publication number Publication date
US6077759A (en) 2000-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5766977A (en) Method for producing semiconductor device
US6316789B1 (en) Semiconductor device and method for producing the same
JP3254072B2 (ja) 半導体装置の作製方法
JPH0688973A (ja) 透明導電膜およびそれを用いた半導体装置ならびにその作製方法
KR100417539B1 (ko) 반도체장치
US20050151132A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JPH01187814A (ja) 薄膜半導体装置の製造方法
JPH1050607A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3522381B2 (ja) 薄膜半導体デバイス及び薄膜半導体デバイスの作製方法
US20030089911A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JPH06124890A (ja) 薄膜状半導体装置の作製方法。
JPH06318701A (ja) 半導体回路およびその作製方法
JP4162727B2 (ja) 半導体装置の作製方法
JPH08330226A (ja) 半導体の作製方法
JP2717234B2 (ja) 絶縁ゲイト型電界効果半導体装置およびその作製方法
JPH11233791A (ja) 薄膜トランジスタ及びアクティブマトリクス型表示装置
JP3381184B2 (ja) 絶縁ゲイト型電界効果半導体装置
JPH06124889A (ja) 薄膜状半導体装置の作製方法
JP3986543B2 (ja) 半導体の作製方法
JPH08293467A (ja) 半導体の作製方法
JP3114964B2 (ja) 絶縁ゲイト型電界効果半導体装置の作製方法
JPH0982980A (ja) 薄膜半導体装置の製造方法
JP2003173970A (ja) 半導体膜、半導体装置及びこれらの作製方法
JP2000164888A (ja) 半導体装置
JP3161701B2 (ja) 液晶電気光学装置の作製方法

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060516

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060622

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060919

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20061010