JPH09306838A - 多結晶シリコン膜の固相成長方法 - Google Patents

多結晶シリコン膜の固相成長方法

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JPH09306838A
JPH09306838A JP12470296A JP12470296A JPH09306838A JP H09306838 A JPH09306838 A JP H09306838A JP 12470296 A JP12470296 A JP 12470296A JP 12470296 A JP12470296 A JP 12470296A JP H09306838 A JPH09306838 A JP H09306838A
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JP
Japan
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silicon film
polycrystalline silicon
phase growth
solid phase
torr
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JP12470296A
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Yoshihiro Hashimoto
芳浩 橋本
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 グレイン・サイズが大きく揃っており、これ
を材料としてキャリヤ移動が大で特性の安定したトラン
ジスタを形成させ得る多結晶シリコン膜の固相成長方法
を提供すること。 【解決手段】 ガラス基板をボード15にセットし装填
した減圧CVD炉1を10-5Torrよりも高真空に排
気した後に、原料ガスのシランを導入し、圧力0.1〜
10Torr、温度500〜700℃に維持してガラス
基板上に多結晶シリコン膜(1)を成膜する。この多結
晶シリコン膜(1)にSi+ イオンを注入して形成され
るアモルファス・シリコン膜を10-3Torrよりも高
真空の雰囲気下に400〜500℃、3〜24時間の熱
処理を行うことによりグレイン・サイズ500〜600
nmの多結晶シリコン膜が固相成長される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は多結晶シリコン膜の
固相成長方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば液晶表示装置(LCD)は透明な
ガラス基板上の多結晶シリコン膜を半導体材料として製
造されているが、この多結晶シリコン膜に形成させるト
ランジスタのキャリヤ移動度を向上させるべく、アモル
ファス・シリコン膜からグレイン・サイズ(結晶粒のサ
イズ)の大きい多結晶シリコン膜を固相成長させること
が行なわれている。すなわち、ガラス基板上にCVD
(化学的気相成長)法等によって多結晶シリコン膜
(1)を成膜し、一旦これをアモルファス・シリコン膜
としてからグレイン・サイズの大きい多結晶シリコン膜
を固相成長させる方法である。
【0003】(従来例1)LCDにはガラス基板が使用
されることもあり、その製造は減圧CVD法で行なうの
が一般的である。図2は減圧CVD法によって多結晶シ
リコン膜(1)を成膜する場合の減圧CVD炉とその真
空排気系を示す図である。減圧CVD炉1はOーリング
18を介して基台19上に設置された二重筒17からな
り、ガラス基板はボード15にセットされ、減圧CVD
炉1内の台座16上に多数枚積み重ねて装填される。原
料ガスとしてのシラン(SiH4 )は減圧CVD炉1の
導入口11から内套12を上昇して上方から流し込ま
れ、排気口14から排気される。そして、減圧CVD炉
1は主バルブ2を介してドライポンプ4で真空排気さ
れ、0.1〜10Torrの減圧下に500〜700℃
の温度に維持することによりガラス基板上に多結晶シリ
コン膜(1)が成膜される。
【0004】その後、成膜された多結晶シリコン膜
(1)にSi+ のイオン注入を行い多結晶シリコン膜
(1)を破壊してアモルファス・シリコン膜とし、次い
で400〜800℃、3〜24時間の熱処理を行なって
グレイン・サイズの大きい多結晶シリコン膜(2)を固
相成長させている。
【0005】(従来例2)この多結晶シリコン膜の固相
成長について、例えば特開平1−222432号公報に
係る「半導体装置の製造方法」は、アモルファス・シリ
コン膜を多結晶シリコン膜に固相成長させる時に膜中に
クラックが発生し易いことから、アモルファス・シリコ
ン膜の段階で小さい島に分離する製造方法を開示するも
のであるが、その実施例の結晶粒を大きくする工程で
は、石英基板上に成膜させた多結晶シリコン膜にSi+
のイオン注入を行ってアモルファス・シリコン膜とし、
次いで小さい島に分離した後、窒素ガス(N2 )雰囲気
中で600℃、100時間の条件下、多結晶シリコン島
に固相成長させており、さらには結晶中の結晶欠陥を減
らすために1000℃、4時間の熱処理が行なわれてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来例1の減圧CVD
法による成膜では、ガラス基板をボード15にセットし
減圧CVD炉1内に装填する時に、大気を巻き込むこと
は避けられない。その後、ドライポンプ4で0.1〜1
0Torr程度に減圧されるが、高真空に排気される訳
ではないので、減圧CVD炉1内には酸素ガス(O2
や窒素ガス(N2)等が残留することになり、これらは
導入される原料のシランガスの不純物となる。その結
果、最終的に形成される多結晶シリコン膜(2)に膜質
のバラツキや抵抗不良を生じ、これに形成されるトラン
ジスタの特性不良を招くものと思われる。
【0007】また、アモルファス・シリコン膜をグレイ
ン・サイズの大きい多結晶シリコン膜(2)とする固相
成長の過程においても、大気との接触を特に避けている
訳ではないので、O2 ガスやN2 ガス等が表面に吸着さ
れ内部へ拡散することによって不純物として働き、グレ
イン・サイズのバラツキや形成されるトランジスタの特
性不良を招くものと思われる。
【0008】従来例2は、アモルファス・シリコン膜を
結晶粒の大きい多結晶シリコン島とする固相成長をN2
ガス雰囲気中で行なうものであるほか、通常は固相成長
させた後の多結晶シリコン膜を小さい島に分離してトラ
ンジスタを形成させるに対し、アモルファス・シリコン
膜の段階で小さい島に分離することが行なわれており、
通常の工程を変更するものとなっている。
【0009】本発明はかかる点に鑑みてなされ、従来の
工程を変更することなく、グレイン・サイズが大きく揃
っており均質で、これを半導体材料としてキャリヤ移動
度が大で、かつ特性の安定したトランジスタを形成させ
得る多結晶シリコン膜の固相成長方法を提供することを
課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の多結晶シリコン
膜の固相成長方法は、成膜装置を10-5Torrよりも
高真空に排気した後に基板上に多結晶シリコン膜(1)
を成膜させている。従って得られる多結晶シリコン膜
(1)中にO2 ガスやN2 ガス等が含まれてこれらが不
純物として働くことはない。
【0011】また、この多結晶シリコン膜(1)から形
成されるアモルファス・シリコン膜、または基板上に直
接に形成されるアモルファス・シリコン膜を、10-3
orrよりも高真空の雰囲気下でグレイン・サイズの大
きい多結晶シリコン膜(2)に固相成長させるので、O
2 ガスやN2 ガス等が吸着され拡散して固相成長の過程
で不純物として働くこともない。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態に使用
される減圧CVD炉1とその真空排気系を示す図であ
る。減圧CVD炉1には主バルブ2を介して高真空に排
気可能なターボ分子ポンプ3がドライポンプ4と共に接
続されている。なお、図示せずともドライポンプ4の排
気は除害装置へ導かれている。すなわち、ターボ分子ポ
ンプ3が付加された以外は図2に示した従来例1の場合
とまったく同様であるので、その説明は省略する。
【0013】グレイン・サイズの大きい多結晶シリコン
膜(2)の固相成長は次のように行われる。ガラス基板
がボード15にセットされ、台座16上に積み重ねて減
圧CVD炉1内に装填され、ドライポンプ4、ターボ分
子ポンプ3を起動し、主バルブ2を開けて、減圧CVD
炉1内を10-5Torrよりも高真空に排気した後に、
原料ガスのシラン(SiH4 )を導入すると共にターボ
分子ポンプ3を停止し、従来例1の場合と同様にドライ
ポンプ4のみで排気し、圧力0.1〜10Torr、温
度500〜700℃に維持してガラス基板上に多結晶シ
リコン膜(1)を成膜させる。
【0014】上記の多結晶シリコン膜(1)に対して従
来例と同様にSi+ のイオン注入を行って多結晶シリコ
ン膜(1)を破壊しアモルファス・シリコン膜とする。
次いで、このアモルファス・シリコン膜を図示しない真
空熱処理炉内で10-3Torrよりも高真空の雰囲気
下、400〜800℃、3〜24時間の条件で熱処理し
て、グレイン・サイズの大きい多結晶シリコン膜(2)
を固相成長させる。
【0015】このような方法で固相成長させることによ
り、全面均質でグレイン・サイズが大きく揃った多結晶
シリコン膜(2)が形成され、通常の固相成長による場
合はグレイン・サイズは350〜500nmであるに対
し、本発明方法で固相成長させた多結晶シリコン膜
(2)のグレイン・サイズは500〜600nmにもな
る。従ってまた、この多結晶シリコン膜(2)に形成さ
れるトランジスタはキャリヤ移動度が大であり、かつ安
定した特性を示す。
【0016】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明
の技術的精神に基づいて種々の変形が可能である。
【0017】例えば本実施の形態においては、減圧CV
D法によってガラス基板上に多結晶シリコン膜(1)を
成膜したが、この多結晶シリコン膜(1)はこれ以外の
方法、例えば常圧CVD法、プラズマCVD法によって
成膜してもよい。また、電子ビームによる真空蒸着法や
スパッタ法による成膜も可能である。
【0018】また本実施の形態においては、減圧CVD
法による多結晶シリコン膜(1)の成膜前に減圧CVD
炉1を10-5Torr以上の高真空に排気した後、原料
ガスのシランを導入して成膜を開始し、かつ、アモルフ
ァス・シリコン膜をグレイン・サイズの大きい多結晶シ
リコン膜(2)に固相成長させる熱処理を10-3Tor
rよりも高真空の雰囲気下に実施したが、多結晶シリコ
ン膜(1)の成膜前に10-5Torrよりも高真空に排
気すれば、その後のアモルファス・シリコン膜を多結晶
シリコン膜(2)に固相成長させる熱処理を大気下で実
施しても従来例1における固相成長よりは遥かに大きい
グレイン・サイズの多結晶シリコン膜(2)が得られ
る。
【0019】また本実施の形態においては、減圧CVD
法によって成膜した多結晶シリコン膜(1)にSi+
オンを注入してアモルファス・シリコン膜としたが、こ
のアモルファス・シリコン膜と同程度に不純物を含まな
い限りにおいて、ガラス基板に直接にアモルファス・シ
リコン膜を成膜させ、続いて10-3Torrより高真空
の雰囲気下に熱処理して多結晶シリコン膜(2)を固相
成長させてもよい。
【0020】また本実施の形態においては、減圧CVD
法によって成膜した多結晶シリコン膜(1)にSi+
オンを注入してアモルファス・シリコン膜としたが、S
+のイオン注入以外の方法、例えば高エネルギの電子
線の照射、ないしは加熱によってアモルファス・シリコ
ン膜とすることも可能である。
【0021】また本実施の形態においては、減圧CVD
炉1を高真空に排気する真空ポンプとして、ターボ分子
ポンプ3を採用したが、これに代えて同等な排気能を有
するオイル・フリーの真空ポンプ、例えばクライオポン
プを使用してもよい。
【0022】また本実施の形態においては、ガラス基板
に多結晶シリコン膜(1)を成膜したが、本発明の多結
晶シリコン膜の固相成長方法は、ガラス基板以外の基
板、例えば石英基板やシリコン基板を使用する場合にも
有効である。
【0023】
【発明の効果】本発明は以上に説明したような実施の形
態で実施され、次ぎに示すような効果を奏する。
【0024】成膜装置内を10-5Torrよりも高真空
に排気した後に基板上に多結晶シリコン膜(1)を成膜
させているので、多結晶シリコン膜(1)にはO2 ガス
やN2 ガス等が不純物として含まれてこず、この多結晶
シリコン膜(1)から形成されるアモルファス・シリコ
ン膜を固相成長させることにより、グレイン・サイズが
通常の固相成長法によるよりは20〜40%大きく、か
つグレイン・サイズの揃った多結晶シリコン膜(2)が
得られ、これに形成されるトランジスタはキャリヤ移動
度が大であり、安定した特性を示す。
【0025】また、アモルファス・シリコン膜を10-3
Torrより高真空の雰囲気で熱処理して固相成長させ
ることにより、固相成長時にO2 ガスやN2 ガス等が吸
着され拡散し不純物として働くようなことはないので、
グレイン・サイズが大きく揃った多結晶シリコン膜
(2)が形成され、この多結晶シリコン膜(2)を半導
体材料としてキャリヤ移動度が大で特性の安定したトラ
ンジスタを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態で使用される減圧CVD炉
とその排気系を示す図である。
【図2】従来例1で使用される減圧CVD炉とその排気
系を示す図である。
【符号の説明】
1……減圧CVD炉、2……主バルブ、3……ターボ分
子ポンプ、4……ドライポンプ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板に成膜される多結晶シリコン膜
    (1)を一旦アモルファス・シリコン膜とし、該アモル
    ファス・シリコン膜をグレイン・サイズの大きい多結晶
    シリコン膜(2)に固相成長させる方法において、 成膜装置内を10-5Torrよりも高真空に排気した後
    に、前記基板に前記多結晶シリコン膜(1)を成膜させ
    ることを特徴とする多結晶シリコン膜の固相成長方法。
  2. 【請求項2】 前記アモルファス・シリコン膜を10-3
    Torrよりも高真空の雰囲気下で前記多結晶シリコン
    膜(2)に固相成長させることを特徴とする請求項1に
    記載の多結晶シリコン膜の固相成長方法。
  3. 【請求項3】 前記多結晶シリコン膜(1)が減圧CV
    D法によって成膜されることを特徴とする請求項1に記
    載の多結晶シリコン膜の固相成長方法。
  4. 【請求項4】 前記アモルファス・シリコン膜が前記多
    結晶シリコン膜(1)にSi+ のイオン注入を行なって
    形成されることを特徴とする請求項1に記載の多結晶シ
    リコン膜の固相成長方法。
  5. 【請求項5】 基板に直接に成膜された純度の高いアモ
    ルファス・シリコン膜をグレイン・サイズの大きい前記
    多結晶シリコン膜(2)に固相成長させる方法におい
    て、 前記アモルファス・シリコン膜を10-3Torrよりも
    高真空の雰囲気下で固相成長させることを特徴とする多
    結晶シリコン膜の固相成長方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002222804A (ja) * 2001-01-25 2002-08-09 Tokyo Electron Ltd 熱処理方法及び熱処理装置
US7575985B2 (en) 2000-12-05 2009-08-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of fabricating semiconductor device
US9484203B2 (en) 2014-02-19 2016-11-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of manufacturing semiconductor devices

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7575985B2 (en) 2000-12-05 2009-08-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of fabricating semiconductor device
KR100962054B1 (ko) * 2000-12-05 2010-06-08 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치 제조 방법
KR101017861B1 (ko) * 2000-12-05 2011-03-04 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치 제조 방법
JP2002222804A (ja) * 2001-01-25 2002-08-09 Tokyo Electron Ltd 熱処理方法及び熱処理装置
US9484203B2 (en) 2014-02-19 2016-11-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of manufacturing semiconductor devices

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