JPH088180A - Film formation method - Google Patents
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- JPH088180A JPH088180A JP13840094A JP13840094A JPH088180A JP H088180 A JPH088180 A JP H088180A JP 13840094 A JP13840094 A JP 13840094A JP 13840094 A JP13840094 A JP 13840094A JP H088180 A JPH088180 A JP H088180A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜形成方法、特に、
液晶表示装置を構成する絶縁性基板の上に非晶質シリコ
ン薄膜と多結晶薄膜を形成する方法に関する。現在、薄
型の表示装置として非晶質シリコン薄膜を用いた液晶表
示装置が脚光を浴びている。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a thin film forming method, and more particularly,
The present invention relates to a method for forming an amorphous silicon thin film and a polycrystalline thin film on an insulating substrate which constitutes a liquid crystal display device. At present, a liquid crystal display device using an amorphous silicon thin film is in the spotlight as a thin display device.
【０００２】そして、小型の液晶表示装置においては、
多結晶シリコン薄膜を用いた周辺回路を液晶表示領域と
一体的に形成することが実施化されている。また、精細
画像を得るために画素が微細化されるにつれて、高画質
を保つために画素部での駆動用ＴＦＴ素子にはオフ電流
をより下げるという要求が高まり、画素部には非晶質シ
リコン薄膜を用い、周辺回路の駆動部には移動度が高い
多結晶シリコン薄膜を用いる方式が検討され始めてい
る。In a small liquid crystal display device,
It has been practiced to integrally form a peripheral circuit using a polycrystalline silicon thin film with a liquid crystal display region. Further, as pixels are miniaturized in order to obtain a fine image, there is an increasing demand for the driving TFT element in the pixel portion to have a lower off current in order to maintain high image quality. A method of using a thin film and using a polycrystalline silicon thin film having a high mobility for a driving portion of a peripheral circuit has begun to be studied.
【０００３】[0003]
【従来の技術】従来の同一基板の上に非晶質シリコン薄
膜と多結晶シリコン薄膜を形成する方法としては、基板
の上にまず非晶質シリコン薄膜をＰ−ＣＶＤ（プラズマ
ＣＶＤ）法あるいはＬＰ−ＣＶＤ（低圧ＣＶＤ）法によ
って形成し、多結晶化したい領域をレーザアニールする
のが一般的であった。2. Description of the Related Art As a conventional method for forming an amorphous silicon thin film and a polycrystalline silicon thin film on the same substrate, first, an amorphous silicon thin film is formed on the substrate by P-CVD (plasma CVD) method or LP. In general, laser annealing is performed on a region to be polycrystallized, which is formed by the CVD (low pressure CVD) method.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、このレーザ
アニールは、間欠的に放射されるレーザ光を一次元的、
あるいは二次元的に走査することによって行われていた
ため、レーザ光の強度の変動によって、またはレーザ光
の走査境界の輝度むらによって、多結晶化領域に生じる
均一性や再現性に技術的なネックがあった。本発明は、
同一基板の上に非晶質シリコン薄膜と多結晶シリコン薄
膜を、均一性や再現性の問題を伴うことなく形成する方
法を提供することを目的とする。However, in this laser annealing, the laser light emitted intermittently is one-dimensionally
Alternatively, since it is performed by two-dimensional scanning, there is a technical bottleneck in the uniformity and reproducibility generated in the polycrystallized region due to the fluctuation of the laser light intensity or the uneven brightness of the scanning boundary of the laser light. there were. The present invention
An object of the present invention is to provide a method for forming an amorphous silicon thin film and a polycrystalline silicon thin film on the same substrate without causing problems of uniformity and reproducibility.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明にかかる薄膜形成
方法においては、絶縁性基板の上に非晶質シリコン薄膜
もしくは多結晶シリコン薄膜を形成する工程と、該非晶
質シリコン薄膜もしくは多結晶シリコン薄膜の上に選択
的に第２の膜を形成する工程と、該第２の膜によって覆
われていない領域の該非晶質シリコン薄膜を多結晶シリ
コン薄膜に、もしくは、第２の膜によって覆われていな
い領域の該多結晶シリコン薄膜を非晶質シリコン薄膜に
相構造を変換する工程を含み、同一の絶縁性基板の上に
非晶質シリコン薄膜と多結晶薄膜を形成する工程を採用
した。In the method of forming a thin film according to the present invention, a step of forming an amorphous silicon thin film or a polycrystalline silicon thin film on an insulating substrate, and the amorphous silicon thin film or the polycrystalline silicon thin film. A step of selectively forming a second film on the thin film; and a step of forming the amorphous silicon thin film in a region not covered by the second film into a polycrystalline silicon thin film or by covering the amorphous silicon thin film with the second film. The step of forming the amorphous silicon thin film and the polycrystalline thin film on the same insulative substrate was adopted, including the step of converting the phase structure of the polycrystalline silicon thin film in the unfilled region into the amorphous silicon thin film.
【０００６】この場合、絶縁性基板の上に非晶質シリコ
ン薄膜を形成し、熱処理を加えることによって、第２の
膜によって覆われていない領域の該非晶質シリコン薄膜
を多結晶シリコン薄膜に相構造を変換する工程とするこ
とができる。In this case, an amorphous silicon thin film is formed on an insulating substrate and heat-treated to convert the amorphous silicon thin film in the region not covered by the second film into a polycrystalline silicon thin film. It can be a step of converting the structure.
【０００７】また、この場合、絶縁性基板の上に非晶質
シリコン薄膜を形成し、シリコン酸化膜またはシリコン
窒化膜からなる第２の膜を形成し、該第２の膜によって
覆われていない領域の該非晶質シリコン薄膜の表面に酸
素が接触しない状態で熱処理を加えることによって該非
晶質シリコン薄膜を多結晶シリコン薄膜に相構造を変換
する工程とすることができる。In this case, an amorphous silicon thin film is formed on the insulating substrate, a second film made of a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed, and the second film is not covered with the second film. A step of converting the phase structure of the amorphous silicon thin film into a polycrystalline silicon thin film can be performed by applying heat treatment to the surface of the amorphous silicon thin film in a state where oxygen does not come into contact with the surface.
【０００８】また、この場合、第２の膜によって覆われ
ていない領域の該非晶質シリコン薄膜に加える熱処理を
６００℃以下で行う工程とすることができる。In this case, the heat treatment applied to the amorphous silicon thin film in the region not covered by the second film may be performed at 600 ° C. or lower.
【０００９】また、この場合、絶縁性基板の上に多結晶
シリコン薄膜を形成し、第２の膜によって覆われていな
い領域の該多結晶シリコン薄膜にイオンを注入すること
によって多結晶シリコン薄膜を非晶質シリコン薄膜に相
構造を変換する工程とすることができる。Further, in this case, the polycrystalline silicon thin film is formed on the insulating substrate, and the polycrystalline silicon thin film is formed by implanting ions into the polycrystalline silicon thin film in the region not covered by the second film. It may be a step of converting the phase structure into an amorphous silicon thin film.
【００１０】また、この場合、第２の膜によって覆われ
ていない領域の該多結晶シリコン薄膜にシリコンイオン
を注入する工程とすることができる。Further, in this case, a step of implanting silicon ions into the polycrystalline silicon thin film in a region not covered with the second film can be adopted.
【００１１】また、この場合、第２の膜によって覆われ
ていない領域の該多結晶シリコン薄膜にＳｉＨ4 ガスを
用いたイオンシャワー注入を行い、該多結晶シリコン薄
膜を非晶質シリコン薄膜に相構造の変換を行うととも
に、非晶質シリコン薄膜および多結晶シリコン薄膜の水
素化を行う工程とすることができる。Further, in this case, ion shower implantation using SiH 4 gas is performed on the polycrystalline silicon thin film in the region not covered by the second film, and the polycrystalline silicon thin film is converted into an amorphous silicon thin film. A process of converting the structure and hydrogenating the amorphous silicon thin film and the polycrystalline silicon thin film can be performed.
【００１２】また、これらの場合、絶縁性基板の上に形
成した非晶質シリコン薄膜および多結晶シリコン薄膜
に、水素プラズマもしくは水素イオンシャワー注入によ
って水素を導入する工程とすることができる。Further, in these cases, a step of introducing hydrogen into the amorphous silicon thin film and the polycrystalline silicon thin film formed on the insulating substrate by hydrogen plasma or hydrogen ion shower injection can be performed.
【００１３】[0013]
【作用】図１は、本発明の第１の薄膜形成方法の原理説
明図であり、（Ａp ），（Ａs）〜（Ｄp ），（Ｄs ）
は各工程を示している。この図において、例えば
（Ａp ）は基板の上に薄膜を形成する過程の平面を示
し、（Ａs ）は断面を示している。この図において、１
は絶縁性基板、２は非晶質シリコン薄膜、２1 は多結晶
シリコン薄膜、３はＳｉＯ2 膜である。この原理説明図
によって、本発明の第１の薄膜形成方法を説明する。FIG. 1 is an explanatory view of the principle of the first thin film forming method of the present invention, in which (A p ), (A s )-(D p ), (D s ).
Indicates each step. In this figure, for example, (A p ) shows a plane in the process of forming a thin film on a substrate, and (A s ) shows a cross section. In this figure, 1
Is an insulating substrate, 2 is an amorphous silicon thin film, 2 1 is a polycrystalline silicon thin film, and 3 is a SiO 2 film. The first thin film forming method of the present invention will be described with reference to this principle explanatory diagram.
【００１４】第１工程（図１（Ａp ），（Ａs ）参照） 絶縁性基板１の上に、非晶質シリコン薄膜２を形成す
る。First Step (See FIGS. 1A p and 1 A s ) An amorphous silicon thin film 2 is formed on an insulating substrate 1.
【００１５】第２工程（図１（Ｂp ），（Ｂs ）参照） 非晶質シリコン薄膜２の上の中央部の画素を駆動するＴ
ＦＴを形成する領域にＳｉＯ2 膜３を形成する。Second Step (Refer to FIGS. 1 (B p ), (B s )) T for driving the central pixel on the amorphous silicon thin film 2
The SiO 2 film 3 is formed in the region where the FT is formed.
【００１６】第３工程（図１（Ｃp ），（Ｃs ）参照） 非晶質シリコン薄膜２の周辺部のＳｉＯ2 膜３が形成さ
れていない領域に酸素が吸着されない状態にして５５０
℃程度の熱処理を加えることによって、ＳｉＯ 2 膜３が
形成されていない領域の非晶質シリコン薄膜２を結晶化
して、多結晶シリコン薄膜２1 に相構造を変換する。Third step (FIG. 1 (Cp), (Cs)) SiO around the amorphous silicon thin film 22Membrane 3 formed
550 with oxygen not adsorbed in the unfilled area
By applying a heat treatment at about ℃, 2Membrane 3
Crystallize the amorphous silicon thin film 2 in the area not formed
Then, the polycrystalline silicon thin film 21Convert the phase structure to.
【００１７】この際、結晶化温度より低い熱処理によっ
て、非晶質シリコン薄膜２のシリコン原子の運動が盛ん
になり、表面から結晶化が進行するが、この非晶質シリ
コン薄膜２の表面にＳｉＯ2 膜３あるいは、シリコン以
外の物質が付着していると、シリコン原子の運動が妨げ
られて表面からの結晶化が始まらないため非晶質シリコ
ン薄膜２の状態を維持する。At this time, due to the heat treatment lower than the crystallization temperature, the movement of silicon atoms in the amorphous silicon thin film 2 becomes active, and the crystallization proceeds from the surface. 2 If the film 3 or a substance other than silicon is attached, the movement of silicon atoms is hindered and crystallization from the surface does not start, so that the state of the amorphous silicon thin film 2 is maintained.
【００１８】第４工程（図１（Ｄp ），（Ｄs ）参照） 最後に、ＳｉＯ2 膜３を除去する。Fourth Step (see (D p ), (D s ) in FIG. 1) Finally, the SiO 2 film 3 is removed.
【００１９】この場合、ＳｉＯ2 膜３に代えて、ＳｉＮ
膜等を用いることができる。この方法によると、一度の
熱処理によって、同一基板の上に非晶質シリコン薄膜と
多結晶シリコン薄膜を形成することができる。In this case, instead of the SiO 2 film 3, SiN is used.
A film or the like can be used. According to this method, the amorphous silicon thin film and the polycrystalline silicon thin film can be formed on the same substrate by one heat treatment.
【００２０】図２は、本発明の第２の薄膜形成方法の原
理説明図であり、（Ａp ），（Ａs）〜（Ｄp ），（Ｄ
s ）は各工程を示している。この図において、例えば
（Ａp ）は基板の上に薄膜を形成する過程の平面を示
し、（Ａs ）は断面を示している。この図において、１
１は絶縁性基板、１２は多結晶シリコン薄膜、１２1 は
非晶質シリコン薄膜、１３はＳｉＯ2 膜である。この原
理説明図によって、本発明の第２の薄膜形成方法を説明
する。FIG. 2 is an explanatory view of the principle of the second thin film forming method of the present invention, in which (A p ), (A s )-(D p ), (D p ).
s ) indicates each process. In this figure, for example, (A p ) shows a plane in the process of forming a thin film on a substrate, and (A s ) shows a cross section. In this figure, 1
Reference numeral 1 is an insulating substrate, 12 is a polycrystalline silicon thin film, 12 1 is an amorphous silicon thin film, and 13 is a SiO 2 film. The second thin film forming method of the present invention will be described with reference to this principle explanatory diagram.
【００２１】第１工程（図２（Ａp ），（Ａs ）参照） 絶縁性基板１１の上に、多結晶シリコン薄膜１２を形成
する。First Step (See FIGS. 2A p and 2 A s ) A polycrystalline silicon thin film 12 is formed on an insulating substrate 11.
【００２２】第２工程（図２（Ｂp ），（Ｂs ）参照） 多結晶シリコン薄膜１２の上の周辺部の周辺回路のＴＦ
Ｔを形成する領域にＳｉＯ2 膜１３を形成する。Second step (see FIGS. 2 (B p ), (B s )) TF of the peripheral circuit on the periphery of the polycrystalline silicon thin film 12
The SiO 2 film 13 is formed in the region where T is to be formed.
【００２３】第３工程（図２（Ｃp ），（Ｃs ）参照） 多結晶シリコン薄膜１２の中央部のＳｉＯ2 膜１３が形
成されていない領域にシリコンイオンを注入して、この
領域の多結晶シリコン薄膜１２を非晶質シリコン薄膜１
２1 に相構造を変換する。Third Step (see FIGS. 2 (C p ), (C s )) Silicon ions are implanted into the central portion of the polycrystalline silicon thin film 12 in which the SiO 2 film 13 is not formed, and this region is The polycrystalline silicon thin film 12 is replaced with the amorphous silicon thin film 1
Convert the phase structure to 2 1 .
【００２４】この工程において、シリコンイオンの注入
によって、多結晶シリコン薄膜１２が非晶質化するが、
この多結晶シリコン薄膜１２の表面にＳｉＯ2 膜１３が
ある領域ではシリコンイオンが注入されないため、多結
晶シリコン薄膜１２の状態が維持される。In this step, the polycrystalline silicon thin film 12 is made amorphous by the implantation of silicon ions.
In the region where the SiO 2 film 13 is present on the surface of the polycrystalline silicon thin film 12, silicon ions are not implanted, so that the state of the polycrystalline silicon thin film 12 is maintained.
【００２５】第４工程（図２（Ｄp ），（Ｄs ）参照） 最後に、ＳｉＯ2 膜１３を除去する。多結晶シリコン薄
膜１２が結晶化しない程度の低温で熱処理を施すことに
よって、多結晶シリコン薄膜１２および非晶質シリコン
薄膜１２1 に生じている欠陥を改善する。The fourth step (FIG. 2 (D p), (D s) refer) Finally, to remove the SiO 2 film 13. By performing the heat treatment at a low temperature at which the polycrystalline silicon thin film 12 is not crystallized, defects occurring in the polycrystalline silicon thin film 12 and the amorphous silicon thin film 12 1 are improved.
【００２６】この場合、ＳｉＯ2 膜１３に代えて、Ｓｉ
Ｎ膜、レジスト膜等のマスクを用いることができる。ま
た、シリコンイオンに代えて、アルゴン、キセノン等の
質量が大きいイオンを用いることもできるが、注入され
たアルゴン、キセノン等が電気特性に悪影響を与える場
合は、その恐れがないシリコンイオンを用いる。この方
法によると、一度の処理によって、同一基板の上に非晶
質シリコン薄膜と多結晶シリコン薄膜を形成することが
できる。In this case, instead of the SiO 2 film 13, Si
A mask such as an N film or a resist film can be used. Further, instead of silicon ions, ions having a large mass such as argon and xenon can be used. However, when the implanted argon, xenon, etc. adversely affect the electrical characteristics, silicon ions that do not cause such adverse effects are used. According to this method, the amorphous silicon thin film and the polycrystalline silicon thin film can be formed on the same substrate by one treatment.
【００２７】上記のように、本発明によると、一度の処
理によって一括して非晶質シリコン薄膜と多結晶シリコ
ン薄膜を形成することができるため、前記従来技術にお
いて問題になっていたレーザアニールで生じるビーム間
の境界の相構造の不均一性を除くことができる。As described above, according to the present invention, the amorphous silicon thin film and the polycrystalline silicon thin film can be collectively formed by one treatment, so that the laser annealing which has been a problem in the prior art can be performed. The resulting non-uniformity of the phase structure of the boundaries between the beams can be eliminated.
【００２８】[0028]
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 （第１実施例）図３は、第１実施例の薄膜形成方法の工
程説明図であり、（Ａp ），（Ａs ）〜（Ｄp ），（Ｄ
s ）は各工程を示している。この図において、例えば
（Ａp ）は基板の上に薄膜を形成する過程の平面を示
し、（Ａs ）は断面を示している。この図において、２
１は石英基板、２２は非晶質シリコン薄膜、２２1 は多
結晶シリコン薄膜、２３はＳｉＯ2 膜である。この実施
例の薄膜形成方法は、前記の本発明の第１の薄膜形成方
法の原理に基づくものである。Embodiments of the present invention will be described below. (First Embodiment) FIG. 3 is a process explanatory view of the thin film forming method of the first embodiment, in which (A p ), (A s )-(D p ), (D p ).
s ) indicates each process. In this figure, for example, (A p ) shows a plane in the process of forming a thin film on a substrate, and (A s ) shows a cross section. In this figure, 2
Reference numeral 1 is a quartz substrate, 22 is an amorphous silicon thin film, 22 1 is a polycrystalline silicon thin film, and 23 is a SiO 2 film. The thin film forming method of this embodiment is based on the principle of the first thin film forming method of the present invention.
【００２９】第１工程（図３（Ａp ），（Ａs ）参照） 石英基板２１の上に、ＬＰ−ＣＶＤ法によって５００℃
で膜厚１５００Åの非晶質シリコン薄膜２２を形成す
る。First step (see FIGS. 3 (A p ), (A s )) On the quartz substrate 21, the temperature is 500 ° C. by the LP-CVD method.
Then, an amorphous silicon thin film 22 having a film thickness of 1500 Å is formed.
【００３０】第２工程（図３（Ｂp ），（Ｂs ）参照） 非晶質シリコン薄膜２２の上にＬＰ−ＣＶＤ法によって
４００℃で膜厚１０００ÅのＳｉＯ2 膜を形成し、液晶
表示装置に用いることを予定して、画素部に当たる中心
部に矩形状のＳｉＯ2 膜２３が残るように、ＳｉＯ2 膜
の周囲をフォトリソグラフィー技術によってエッチング
除去する。Second step (see FIGS. 3 (B p ), (B s )) A SiO 2 film having a film thickness of 1000 Å is formed on the amorphous silicon thin film 22 at 400 ° C. by the LP-CVD method to display a liquid crystal display. For use in the device, the periphery of the SiO 2 film is etched and removed by a photolithography technique so that the rectangular SiO 2 film 23 remains in the central portion corresponding to the pixel portion.
【００３１】第３工程（図３（Ｃp ），（Ｃs ）参照） ＳｉＯ2 膜２３によって覆われていない領域の非晶質シ
リコン薄膜２２の表面に付着している酸素をＨＦ処理し
て除去し、この領域が空気に触れないように注意して、
非酸化性雰囲気を満たした熱処理炉に導入して、５５０
℃で２時間熱処理を行う。Third step (see FIGS. 3 (C p ), (C s )) Oxygen adhering to the surface of the amorphous silicon thin film 22 in the region not covered with the SiO 2 film 23 is subjected to HF treatment. Remove and be careful not to let this area touch the air,
550 by introducing into a heat treatment furnace filled with a non-oxidizing atmosphere
Heat treatment is performed at ℃ for 2 hours.
【００３２】この熱処理によって、ＳｉＯ2 膜２３によ
って覆われていない領域の非晶質シリコン薄膜２２の表
面から結晶化が起こり、（１１１）の面方位で多結晶化
した多結晶シリコン薄膜２２1 が形成される。By this heat treatment, crystallization occurs from the surface of the amorphous silicon thin film 22 in the region not covered by the SiO 2 film 23, and the polycrystalline silicon thin film 22 1 polycrystallized in the (111) plane orientation is formed. It is formed.
【００３３】前述したように、この際、結晶化温度より
低い熱処理によって、非晶質シリコン薄膜２２のシリコ
ン原子の運動が盛んになり、表面から結晶化が進行する
が、この非晶質シリコン薄膜２２に表面にＳｉＯ2 膜２
３あるいは、シリコン以外の物質が付着していると、シ
リコン原子の運動が妨げられて表面からの結晶化が始ま
らないため非晶質シリコン薄膜２２の状態を維持する。As described above, at this time, due to the heat treatment lower than the crystallization temperature, the movement of silicon atoms in the amorphous silicon thin film 22 becomes active and the crystallization proceeds from the surface. 22 SiO 2 film 2 on the surface
3 or if a substance other than silicon is attached, the movement of silicon atoms is hindered and crystallization from the surface does not start, so that the state of the amorphous silicon thin film 22 is maintained.
【００３４】第４工程（図３（Ｄp ），（Ｄs ）参照） 最後に、ＳｉＯ2 膜２３を除去する。そして、３３０℃
で水素プラズマ処理を行って、非晶質シリコン薄膜２２
と多結晶シリコン薄膜２２1 に水素を添加してシリコン
原子のダングリングボンドを補償する。Fourth Step (see FIGS. 3 (D p ), (D s )) Finally, the SiO 2 film 23 is removed. And 330 ℃
Hydrogen plasma treatment is carried out at
And hydrogen is added to the polycrystalline silicon thin film 22 1 to compensate for dangling bonds of silicon atoms.
【００３５】この場合、ＳｉＯ2 膜２３に代えて、Ｓｉ
Ｎ膜等を用いることができる。この方法によると、一度
の熱処理によって、同一基板の上に非晶質シリコン薄膜
と多結晶シリコン薄膜を形成することができる。この実
施例においては、非晶質シリコン薄膜を５５０℃で熱処
理して多結晶シリコン薄膜に相構造を変換したが、温度
を６００℃程度より高くすると、非晶質シリコン薄膜の
底面からも結晶化が進行して全体的に多結晶化すること
になり、所期の目的を達成することができなくなるた
め、この熱処理温度を６００℃以下に抑えることが必要
である。In this case, instead of the SiO 2 film 23, Si
An N film or the like can be used. According to this method, the amorphous silicon thin film and the polycrystalline silicon thin film can be formed on the same substrate by one heat treatment. In this example, the amorphous silicon thin film was heat-treated at 550 ° C. to convert the phase structure into a polycrystalline silicon thin film. However, the heat treatment temperature is required to be kept at 600 ° C. or lower because the above-mentioned progresses to polycrystallize as a whole and the intended purpose cannot be achieved.
【００３６】（第２実施例）図４は、第２実施例の薄膜
形成方法の工程説明図であり、（Ａp ），（Ａs ）〜
（Ｄp ），（Ｄs ）は各工程を示している。この図にお
いて、例えば（Ａp ）は基板の上に薄膜を形成する過程
の平面を示し、（Ａs ）は断面を示している。この図に
おいて、３１は石英基板、３２は多結晶シリコン薄膜、
３２1 は非晶質シリコン薄膜、３３はＳｉＯ2 膜であ
る。(Second Embodiment) FIG. 4 is a process explanatory view of the thin film forming method of the second embodiment, and includes (A p ), (A s )-
(D p ) and (D s ) show each process. In this figure, for example, (A p ) shows a plane in the process of forming a thin film on a substrate, and (A s ) shows a cross section. In this figure, 31 is a quartz substrate, 32 is a polycrystalline silicon thin film,
32 1 is an amorphous silicon thin film and 33 is a SiO 2 film.
【００３７】この実施例の薄膜形成方法は、前記の本発
明の第２の薄膜形成方法の原理に基づくものである。The thin film forming method of this embodiment is based on the principle of the second thin film forming method of the present invention.
【００３８】第１工程（図４（Ａp ），（Ａs ）参照） 石英基板３１の上に、ＬＰ−ＣＶＤ法によって５００℃
で膜厚８００Åの非晶質シリコン薄膜を形成する。その
後、６００℃で２５時間の熱処理を加えることによっ
て、全面を多結晶化して、多結晶シリコン薄膜３２を形
成する。First Step (See FIGS. 4A p and 4 A s ) On the quartz substrate 31, the temperature is 500 ° C. by the LP-CVD method.
To form an amorphous silicon thin film having a film thickness of 800Å. Then, heat treatment is performed at 600 ° C. for 25 hours to polycrystallize the entire surface to form a polycrystalline silicon thin film 32.
【００３９】第２工程（図４（Ｂp ），（Ｂs ）参照） 前工程で形成した多結晶シリコン薄膜３２の上に、ＬＰ
−ＣＶＤ法によって４００℃で、膜厚１０００ÅのＳｉ
Ｏ2 膜３３を形成し、液晶表示装置に用いることを予定
して、周辺回路のＴＦＴを形成する領域に枠状のＳｉＯ
2 膜３３が残るように、ＳｉＯ2 膜の中心部をフォトリ
ソグラフィー技術によってエッチング除去する。Second step (see FIGS. 4 (B p ) and (B s )) LP is formed on the polycrystalline silicon thin film 32 formed in the previous step.
-Si by CVD method at a temperature of 400 ° C and a film thickness of 1000Å
A frame-shaped SiO 2 film is formed in a region of the peripheral circuit where a TFT is formed, with the O 2 film 33 formed and being used in a liquid crystal display device.
The central portion of the SiO 2 film is removed by etching by photolithography so that the 2 film 33 remains.
【００４０】第３工程（図４（Ｃp ），（Ｃs ）参照） 多結晶シリコン薄膜３２の中央部のＳｉＯ2 膜３３が形
成されていない領域に加速電圧３０ｋＶ以下で約５×１
０15ｉｏｎ／ｃｍ2 の密度でシリコンイオンを注入し
て、この領域の多結晶シリコン薄膜３２を非晶質シリコ
ン薄膜３２1 に相構造を変換する。Third Step (Refer to FIGS. 4 (C p ), (C s )) About 5 × 1 at an acceleration voltage of 30 kV or less in a region of the polycrystalline silicon thin film 32 where the SiO 2 film 33 is not formed.
Silicon ions are implanted at a density of 0 15 ion / cm 2 to change the phase structure of the polycrystalline silicon thin film 32 in this region to the amorphous silicon thin film 32 1 .
【００４１】この工程において、シリコンイオンの注入
によって、多結晶シリコン薄膜３２が非晶質化するが、
この多結晶シリコン薄膜３２の表面にＳｉＯ2 膜３３が
ある領域ではシリコンイオンが注入されないため、多結
晶シリコン薄膜３２の状態が維持される。In this step, the polycrystalline silicon thin film 32 is made amorphous by the implantation of silicon ions.
In the region where the SiO 2 film 33 is present on the surface of the polycrystalline silicon thin film 32, silicon ions are not implanted, so that the state of the polycrystalline silicon thin film 32 is maintained.
【００４２】第４工程（図４（Ｄp ），（Ｄs ）参照） 最後に、ＳｉＯ2 膜３３を除去する。非晶質シリコン薄
膜３２1 が結晶化しない３３０℃程度の低温で水素プラ
ズマ処理を行うことによって、多結晶シリコン薄膜３２
および非晶質シリコン薄膜３２1 に水素を添加して特性
を改善する。Fourth Step (see FIGS. 4 (D p ), (D s )) Finally, the SiO 2 film 33 is removed. By performing hydrogen plasma treatment at a low temperature of about 330 ° C. at which the amorphous silicon thin film 32 1 does not crystallize, the polycrystalline silicon thin film 32 1
And hydrogen is added to the amorphous silicon thin film 32 1 to improve the characteristics.
【００４３】この場合、前述のように、ＳｉＯ2 膜３３
に代えて、ＳｉＮ膜、レジスト膜等のマスクを用いるこ
とができ、シリコンイオンに代えて、アルゴン、キセノ
ン等の質量が大きいイオンを用いることもできるが、注
入されたイオンが電気特性に悪影響を与える恐れがない
シリコンイオンを用いることが望ましい。この方法によ
ると、一度の処理によって、同一基板の上に非晶質シリ
コン薄膜と多結晶シリコン薄膜を形成することができ
る。In this case, as described above, the SiO 2 film 33 is formed.
Alternatively, a mask such as a SiN film or a resist film can be used, and ions having a large mass such as argon and xenon can be used instead of silicon ions, but the implanted ions do not adversely affect the electrical characteristics. It is desirable to use silicon ions that are not likely to be given. According to this method, the amorphous silicon thin film and the polycrystalline silicon thin film can be formed on the same substrate by one treatment.
【００４４】（第３実施例）第１実施例と第２実施例に
おいては、非晶質シリコン薄膜をＬＰ−ＣＶＤ法によっ
て形成したが、この非晶質シリコン薄膜をスパッタ法、
Ｐ−ＣＶＤ法によって形成した場合でも、同様の効果を
奏した。スパッタ法によって非晶質シリコン薄膜を形成
する場合、その温度を、室温もしくは３００℃程度の広
い範囲で実施することができる。Ｐ−ＣＶＤ法によって
非晶質シリコン薄膜を形成する場合は、３００℃以下に
することができる。(Third Embodiment) In the first and second embodiments, the amorphous silicon thin film is formed by the LP-CVD method. This amorphous silicon thin film is formed by the sputtering method,
The same effect was obtained even when formed by the P-CVD method. When the amorphous silicon thin film is formed by the sputtering method, the temperature may be room temperature or a wide range of about 300 ° C. When the amorphous silicon thin film is formed by the P-CVD method, the temperature can be set to 300 ° C. or lower.
【００４５】（第４実施例）第２実施例においては、質
量分離されたシリコン原子を用いるイオン注入法を用い
たが、イオン注入法に代えて、ＳｉＨ4 ガスを用いるイ
オンドーピング法（イオンシャワー法）を用いることが
できる。この場合は、多結晶シリコン薄膜をシリコン原
子によって非晶質シリコン薄膜に変換した所に水素が導
入され、シリコン原子の注入によって発生した欠陥を補
償してａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜が形成されるため、Ｐ−ＣＶＤ
法によって形成した非晶質シリコン薄膜と同等の特性を
持たせることができる。(Fourth Embodiment) In the second embodiment, the ion implantation method using mass-separated silicon atoms is used. Instead of the ion implantation method, an ion doping method using SiH 4 gas (ion shower) is used. Method) can be used. In this case, hydrogen is introduced where the polycrystalline silicon thin film is converted into an amorphous silicon thin film by silicon atoms, and the a-Si: H thin film is formed by compensating for the defects generated by the implantation of silicon atoms. , P-CVD
It is possible to provide the same characteristics as the amorphous silicon thin film formed by the method.
【００４６】上記の各実施例によって説明したように、
本発明によると、一度の処理によって一括して非晶質シ
リコン薄膜と多結晶シリコン薄膜を形成することができ
るため、前記従来技術において問題になっていたレーザ
アニールで生じるビーム間の境界の相構造の不均一性を
除くことができる。As described by the above embodiments,
According to the present invention, since the amorphous silicon thin film and the polycrystalline silicon thin film can be collectively formed by a single treatment, the phase structure of the boundary between the beams caused by the laser annealing, which has been a problem in the above-mentioned prior art. Can be eliminated.
【００４７】[0047]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
同一基板の上に形成した非晶質シリコン薄膜あるいは多
結晶シリコン薄膜を、簡単な工程によって、多結晶シリ
コン薄膜あるいは非晶質シリコン薄膜に相構造を変換す
ることが可能になり、液晶表示装置等の技術分野におい
て寄与するところが大きい。As described above, according to the present invention,
It is possible to convert the phase structure of an amorphous silicon thin film or a polycrystalline silicon thin film formed on the same substrate into a polycrystalline silicon thin film or an amorphous silicon thin film by a simple process, such as a liquid crystal display device. Has a great contribution in the technical field of.
【図１】本発明の第１の薄膜形成方法の原理説明図であ
り、（Ａp ），（Ａs ）〜（Ｄ p ），（Ｄs ）は各工程
を示している。FIG. 1 is an explanatory view of the principle of a first thin film forming method of the present invention.
, (Ap), (As) ~ (D p), (Ds) Is each process
Is shown.
【図２】本発明の第２の薄膜形成方法の原理説明図であ
り、（Ａp ），（Ａs ）〜（Ｄ p ），（Ｄs ）は各工程
を示している。FIG. 2 is an explanatory view of the principle of a second thin film forming method of the present invention.
, (Ap), (As) ~ (D p), (Ds) Is each process
Is shown.
【図３】第１実施例の薄膜形成方法の工程説明図であ
り、（Ａp ），（Ａs ）〜（Ｄp），（Ｄs ）は各工程
を示している。FIG. 3 is a process explanatory view of the thin film forming method of the first embodiment, in which (A p ), (A s )-(D p ), and (D s ) show each process.
【図４】第２実施例の薄膜形成方法の工程説明図であ
り、（Ａp ），（Ａs ）〜（Ｄp），（Ｄs ）は各工程
を示している。FIG. 4 is a process explanatory diagram of a thin film forming method of a second embodiment, in which (A p ), (A s )-(D p ), and (D s ) show each process.
１ 絶縁性基板 ２ 非晶質シリコン薄膜 ２1 多結晶シリコン薄膜 ３ ＳｉＯ2 膜 １１ 絶縁性基板 １２ 多結晶シリコン薄膜 １２1 非晶質シリコン薄膜 １３ ＳｉＯ2 膜 ２１ 石英基板 ２２ 非晶質シリコン薄膜 ２２1 多結晶シリコン薄膜 ２３ ＳｉＯ2 膜 ３１ 石英基板 ３２ 多結晶シリコン薄膜 ３２1 非晶質シリコン薄膜 ３３ ＳｉＯ2 膜1 insulating substrate 2 amorphous silicon thin film 2 1 polycrystalline silicon thin film 3 SiO 2 film 11 insulating substrate 12 the polycrystalline silicon thin film 12 1 amorphous silicon thin film 13 SiO 2 film 21 quartz substrate 22 amorphous silicon thin film 22 1 Polycrystalline Silicon Thin Film 23 SiO 2 Film 31 Quartz Substrate 32 Polycrystalline Silicon Thin Film 32 1 Amorphous Silicon Thin Film 33 SiO 2 Film
───────────────────────────────────────────────────── 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 筧 達也 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 植松 達也 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication location H01L 21/336 (72) Inventor Tatsuya Kakei 1015 Uedotachu, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Within Fujitsu Limited (72) Inventor Tatsuya Uematsu 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited
Claims (8)
しくは多結晶シリコン薄膜を形成する工程と、該非晶質
シリコン薄膜もしくは多結晶シリコン薄膜の上に選択的
に第２の膜を形成する工程と、第２の膜によって覆われ
ていない領域の該非晶質シリコン薄膜を多結晶シリコン
薄膜に、もしくは、該第２の膜によって覆われていない
領域の該多結晶シリコン薄膜を非晶質シリコン薄膜に相
構造を変換する工程を含み、同一の絶縁性基板の上に非
晶質シリコン薄膜と多結晶薄膜を形成することを特徴と
する薄膜形成方法。1. A step of forming an amorphous silicon thin film or a polycrystalline silicon thin film on an insulating substrate, and a second film is selectively formed on the amorphous silicon thin film or the polycrystalline silicon thin film. And the amorphous silicon thin film in a region not covered by the second film is a polycrystalline silicon thin film, or the polycrystalline silicon thin film in a region not covered by the second film is amorphous silicon. A method of forming a thin film, comprising the steps of converting a phase structure into a thin film, and forming an amorphous silicon thin film and a polycrystalline thin film on the same insulating substrate.
形成し、熱処理を加えることによって、第２の膜によっ
て覆われていない領域の該非晶質シリコン薄膜を多結晶
シリコン薄膜に相構造を変換することを特徴とする請求
項１に記載された薄膜形成方法。2. An amorphous silicon thin film is formed on an insulating substrate, and a heat treatment is applied to the amorphous silicon thin film in a region not covered by the second film to form a polycrystalline silicon thin film having a phase structure. The method for forming a thin film according to claim 1, wherein
形成し、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜からなる
第２の膜を形成し、該第２の膜によって覆われていない
領域の該非晶質シリコン薄膜の表面に酸素が接触しない
状態で熱処理を加えることによって該非晶質シリコン薄
膜を多結晶シリコン薄膜に相構造を変換することを特徴
とする請求項２に記載された薄膜形成方法。3. An amorphous silicon thin film is formed on an insulating substrate, a second film made of a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed, and the non-silicon film in a region not covered by the second film is formed. The thin film forming method according to claim 2, wherein the amorphous silicon thin film is transformed into a polycrystalline silicon thin film in a phase structure by applying heat treatment to the surface of the crystalline silicon thin film in a state where oxygen is not in contact with the surface of the amorphous silicon thin film.
該非晶質シリコン薄膜に加える熱処理を６００℃以下で
行うことを特徴とする請求項２または請求項３に記載さ
れた薄膜形成方法。4. The thin film forming method according to claim 2, wherein the heat treatment applied to the amorphous silicon thin film in the region not covered by the second film is performed at 600 ° C. or lower.
形成し、第２の膜によって覆われていない領域の該多結
晶シリコン薄膜にイオンを注入することによって多結晶
シリコン薄膜を非晶質シリコン薄膜に相構造を変換する
ことを特徴とする請求項１に記載された薄膜形成方法。5. A polycrystalline silicon thin film is formed by forming a polycrystalline silicon thin film on an insulating substrate and implanting ions into the polycrystalline silicon thin film in a region not covered by the second film. The thin film forming method according to claim 1, wherein the phase structure is converted into a silicon thin film.
該多結晶シリコン薄膜にシリコンイオンを注入すること
を特徴とする請求項５に記載された薄膜形成方法。6. The method for forming a thin film according to claim 5, wherein silicon ions are implanted into the polycrystalline silicon thin film in a region not covered by the second film.
該多結晶シリコン薄膜にＳｉＨ4 ガスを用いたイオンシ
ャワー注入を行い、該多結晶シリコン薄膜を非晶質シリ
コン薄膜に相構造の変換を行うとともに、非晶質シリコ
ン薄膜および多結晶シリコン薄膜の水素化を行うことを
特徴とする請求項６に記載された薄膜形成方法。7. The polycrystalline silicon thin film in a region not covered by the second film is subjected to ion shower implantation using SiH 4 gas to convert the polycrystalline silicon thin film into an amorphous silicon thin film in a phase structure. The method of forming a thin film according to claim 6, wherein the amorphous silicon thin film and the polycrystalline silicon thin film are hydrogenated together with the above.
ン薄膜および多結晶シリコン薄膜に、水素プラズマもし
くは水素イオンシャワー注入によって水素を添加するこ
とを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１
項に記載された薄膜形成方法。8. The method according to claim 1, wherein hydrogen is added to the amorphous silicon thin film and the polycrystalline silicon thin film formed on the insulating substrate by hydrogen plasma or hydrogen ion shower implantation. One of
The method of forming a thin film as described in the item.
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| JP13840094A JP3348259B2 (en) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | Thin film formation method |
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| JPH088180A true JPH088180A (en) | 1996-01-12 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007049402A1 (en) | 2005-10-26 | 2007-05-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Process for producing film using atmospheric pressure hydrogen plasma, and method and apparatus for producing purification film |
| JP2012182503A (en) * | 2000-08-14 | 2012-09-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device |
-
1994
- 1994-06-21 JP JP13840094A patent/JP3348259B2/en not_active Expired - Fee Related
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| WO2007049402A1 (en) | 2005-10-26 | 2007-05-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Process for producing film using atmospheric pressure hydrogen plasma, and method and apparatus for producing purification film |
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