JPH11329972A - 半導体膜の形成方法 - Google Patents
半導体膜の形成方法Info
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- JPH11329972A JPH11329972A JP13631098A JP13631098A JPH11329972A JP H11329972 A JPH11329972 A JP H11329972A JP 13631098 A JP13631098 A JP 13631098A JP 13631098 A JP13631098 A JP 13631098A JP H11329972 A JPH11329972 A JP H11329972A
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- Japan
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- polycrystalline silicon
- film
- oxidizing
- amorphous silicon
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体膜の品質向上を図る。
【解決手段】 絶縁性基板１上に非晶質シリコン膜２を
形成する第１工程と、上記非晶質シリコン膜２にニッケ
ルを添加する第２工程と、上記ニッケルを添加した非晶
質シリコン膜２を熱処理して多結晶シリコン膜３に変換
する第３工程と、水蒸気や酸素等の酸化能力のある気体
を主成分とし、圧力が５〜５０気圧の雰囲気で上記多結
晶シリコン膜３の表面層を酸化する第４工程とを有する
ものである。
形成する第１工程と、上記非晶質シリコン膜２にニッケ
ルを添加する第２工程と、上記ニッケルを添加した非晶
質シリコン膜２を熱処理して多結晶シリコン膜３に変換
する第３工程と、水蒸気や酸素等の酸化能力のある気体
を主成分とし、圧力が５〜５０気圧の雰囲気で上記多結
晶シリコン膜３の表面層を酸化する第４工程とを有する
ものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体膜の形成方法
に係り、特に絶縁性基板上に形成される半導体膜の形成
方法に関する。
に係り、特に絶縁性基板上に形成される半導体膜の形成
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶ディスプレイやイメージセンサ等の
画像入出力デバイスの駆動回路は、いわゆるＬＳＩとし
て形成され、画像入出力デバイスの基板上に貼り付けら
れて実装されていた。ところが、この貼付作業は複雑、
かつ、面倒であるため、近年では、駆動回路を画像入出
力デバイスと同一基板上に直接作製するための開発が進
められている。これらの画像入出力デバイスの基板に
は、通常、半導体素子への不純物の影響を考慮して、無
アルカリガラスが用いられている。無アルカリガラスに
は、バリウムホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、ア
ルミノホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス等があ
る。これらの無アルカリガラスを使用したガラス基板の
歪点は５９３〜７００℃程度であるため、この基板上に
駆動回路を直接作製するときには、少なくとも７００℃
以下の温度で処理することが要求される。
画像入出力デバイスの駆動回路は、いわゆるＬＳＩとし
て形成され、画像入出力デバイスの基板上に貼り付けら
れて実装されていた。ところが、この貼付作業は複雑、
かつ、面倒であるため、近年では、駆動回路を画像入出
力デバイスと同一基板上に直接作製するための開発が進
められている。これらの画像入出力デバイスの基板に
は、通常、半導体素子への不純物の影響を考慮して、無
アルカリガラスが用いられている。無アルカリガラスに
は、バリウムホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、ア
ルミノホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス等があ
る。これらの無アルカリガラスを使用したガラス基板の
歪点は５９３〜７００℃程度であるため、この基板上に
駆動回路を直接作製するときには、少なくとも７００℃
以下の温度で処理することが要求される。
【０００３】しかし、駆動回路を形成するのに必要な性
能を持ったトランジスタの半導体膜を、７００゜Ｃ以下
の温度で作製するのは一般に困難である。７００℃以下
の温度で半導体膜を形成する方法として固相成長法があ
る。固相成長法は、非晶質シリコン膜を出発材料とし
て、６００℃程度の温度でアニールして多結晶化するこ
とにより、多結晶シリコン膜を作って半導体膜を形成す
る方法であるが、その多結晶化の段階でそれぞれの結晶
方位が異なるため、その結晶粒界で多くの結晶欠陥が発
生する。
能を持ったトランジスタの半導体膜を、７００゜Ｃ以下
の温度で作製するのは一般に困難である。７００℃以下
の温度で半導体膜を形成する方法として固相成長法があ
る。固相成長法は、非晶質シリコン膜を出発材料とし
て、６００℃程度の温度でアニールして多結晶化するこ
とにより、多結晶シリコン膜を作って半導体膜を形成す
る方法であるが、その多結晶化の段階でそれぞれの結晶
方位が異なるため、その結晶粒界で多くの結晶欠陥が発
生する。
【０００４】短波長のエキシマレーザを非晶質シリコン
膜または多結晶シリコン膜に照射して溶融固化すること
により良質な半導体膜を得る方法もある。エキシマレー
ザは、パルスレーザであり、かつ、ビームサイズが限ら
れているので、大面積照射する場合は、ビームを継ぎ合
わせて照射しなければならず、その継ぎ合わせ部分で多
結晶シリコン膜の膜質が変化し、その部分のトランジス
タは、異なった特性になってしまう。また、シリコン膜
にレーザ照射するとシリコン膜の表面は局所的、かつ、
瞬間的に溶融し凝固するため、照射エネルギによって多
結晶シリコン膜の膜質は急峻に変化し、結果的に安定し
て同一膜質の多結晶シリコン膜を得ることが困難であ
る。
膜または多結晶シリコン膜に照射して溶融固化すること
により良質な半導体膜を得る方法もある。エキシマレー
ザは、パルスレーザであり、かつ、ビームサイズが限ら
れているので、大面積照射する場合は、ビームを継ぎ合
わせて照射しなければならず、その継ぎ合わせ部分で多
結晶シリコン膜の膜質が変化し、その部分のトランジス
タは、異なった特性になってしまう。また、シリコン膜
にレーザ照射するとシリコン膜の表面は局所的、かつ、
瞬間的に溶融し凝固するため、照射エネルギによって多
結晶シリコン膜の膜質は急峻に変化し、結果的に安定し
て同一膜質の多結晶シリコン膜を得ることが困難であ
る。
【０００５】以上述べた問題点を解決するものとして、
特開平７−１６２００２号公報では、多結晶シリコン膜
の表面層を水蒸気を主成分とする雰囲気下で酸化した
後、その酸化膜を除去することによって、良質の半導体
膜を得る方法が提案されている。このように多結晶シリ
コン膜を酸化処理すると、シリコン原子が酸化されて酸
素原子と結合する過程において、シリコン原子同士の結
合が切り離され、ある確率で完全に自由になるシリコン
原子が生成される。この完全に自由になったシリコン原
子が、多結晶シリコン膜中を拡散して多結晶シリコン膜
中の結晶欠陥を補償し、結晶欠陥が低減されると考えら
れている。
特開平７−１６２００２号公報では、多結晶シリコン膜
の表面層を水蒸気を主成分とする雰囲気下で酸化した
後、その酸化膜を除去することによって、良質の半導体
膜を得る方法が提案されている。このように多結晶シリ
コン膜を酸化処理すると、シリコン原子が酸化されて酸
素原子と結合する過程において、シリコン原子同士の結
合が切り離され、ある確率で完全に自由になるシリコン
原子が生成される。この完全に自由になったシリコン原
子が、多結晶シリコン膜中を拡散して多結晶シリコン膜
中の結晶欠陥を補償し、結晶欠陥が低減されると考えら
れている。
【０００６】一方、特開平６−２４４１０３号公報に
は、非晶質シリコン膜を通常の結晶化温度よりも低い温
度で結晶化する技術が開示されている。すなわち、非晶
質シリコン膜上にニッケル、鉄、コバルト、白金の単体
もしくはその珪化物等の触媒材料の被膜、粒子、クラス
ター等を形成し、これと非晶質シリコンとの反応によっ
て生じる物質のうち、前記触媒材料を含むものを除去
し、残った結晶シリコンを核として結晶化を進展させ、
結晶シリコン膜を得るものである。
は、非晶質シリコン膜を通常の結晶化温度よりも低い温
度で結晶化する技術が開示されている。すなわち、非晶
質シリコン膜上にニッケル、鉄、コバルト、白金の単体
もしくはその珪化物等の触媒材料の被膜、粒子、クラス
ター等を形成し、これと非晶質シリコンとの反応によっ
て生じる物質のうち、前記触媒材料を含むものを除去
し、残った結晶シリコンを核として結晶化を進展させ、
結晶シリコン膜を得るものである。
【０００７】このようにニッケル等の触媒作用により、
結晶化を促進することにより５５０℃程度の低温で非晶
質シリコン膜のアニールが可能であるとともに、良質の
多結晶シリコン膜を得ることができるので、絶縁性基板
にガラスを使用しても歪が生じることがなく、アニール
時間も短縮することができる。
結晶化を促進することにより５５０℃程度の低温で非晶
質シリコン膜のアニールが可能であるとともに、良質の
多結晶シリコン膜を得ることができるので、絶縁性基板
にガラスを使用しても歪が生じることがなく、アニール
時間も短縮することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、多
結晶シリコン膜を酸化して表面層に酸化シリコン膜を形
成することにより、残った多結晶シリコン膜の膜質が向
上するが、出発物質の多結晶シリコン膜の膜質が良質で
なければ、最終的に得られる多結晶シリコン膜も十分に
良質な特性のものにはならない。
結晶シリコン膜を酸化して表面層に酸化シリコン膜を形
成することにより、残った多結晶シリコン膜の膜質が向
上するが、出発物質の多結晶シリコン膜の膜質が良質で
なければ、最終的に得られる多結晶シリコン膜も十分に
良質な特性のものにはならない。
【０００９】本発明は以上述べた問題点に鑑み案出され
たもので、非晶質シリコン膜を出発物質としてニッケル
触媒を用いたアニールにより良質な多結晶シリコン膜を
得て、さらにそれを酸化することにより、酸化されずに
残った多結晶シリコン膜の改質を行い、最終的に十分に
良質な多結晶シリコン膜を得ることを目的とする。
たもので、非晶質シリコン膜を出発物質としてニッケル
触媒を用いたアニールにより良質な多結晶シリコン膜を
得て、さらにそれを酸化することにより、酸化されずに
残った多結晶シリコン膜の改質を行い、最終的に十分に
良質な多結晶シリコン膜を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の半導体膜の形成方法は、絶縁性基板上に非晶質
シリコン膜を形成する第１工程と、上記非晶質シリコン
膜にニッケルを添加する第２工場と、上記ニッケルを添
加した非晶質シリコン膜を熱処理して多結晶シリコン膜
に変換する第３工程と、水蒸気や酸素等の酸化能力のあ
る気体を主成分とし、圧力が５〜５０気圧の雰囲気で上
記多結晶シリコン膜の表面層を酸化する第４工程とを有
するものである。
本発明の半導体膜の形成方法は、絶縁性基板上に非晶質
シリコン膜を形成する第１工程と、上記非晶質シリコン
膜にニッケルを添加する第２工場と、上記ニッケルを添
加した非晶質シリコン膜を熱処理して多結晶シリコン膜
に変換する第３工程と、水蒸気や酸素等の酸化能力のあ
る気体を主成分とし、圧力が５〜５０気圧の雰囲気で上
記多結晶シリコン膜の表面層を酸化する第４工程とを有
するものである。
【００１１】上記非晶質シリコン膜を熱処理して多結晶
シリコン膜に変換する第３工程は、窒素、ヘリウム、ア
ルゴン等の不活性な気体を主成分とし、圧力が５〜５０
気圧の雰囲気で行ってもよいし、酸素、水蒸気、酸化窒
素等の酸化能力のある気体を主成分とし、圧力が５〜５
０気圧の雰囲気で行ってもよい。
シリコン膜に変換する第３工程は、窒素、ヘリウム、ア
ルゴン等の不活性な気体を主成分とし、圧力が５〜５０
気圧の雰囲気で行ってもよいし、酸素、水蒸気、酸化窒
素等の酸化能力のある気体を主成分とし、圧力が５〜５
０気圧の雰囲気で行ってもよい。
【００１２】上記非晶質シリコン膜を熱処理して、多結
晶シリコン膜に変換する第３工程および多結晶シリコン
膜の表面層を酸化する第４工程は、３００〜７００℃の
温度で行われるのが好ましい。
晶シリコン膜に変換する第３工程および多結晶シリコン
膜の表面層を酸化する第４工程は、３００〜７００℃の
温度で行われるのが好ましい。
【００１３】前記多結晶シリコン膜の表面層を酸化して
形成されたシリコン膜を除去する第５工程を付加しても
よい。
形成されたシリコン膜を除去する第５工程を付加しても
よい。
【００１４】次に本発明の作用を説明する。本発明の第
１工程の絶縁性基板上に非晶質シリコン膜を形成するに
は、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法、減圧ＣＶＤ法など
があるが、得られる品質の点で減圧ＣＶＤ法が好まし
い。
１工程の絶縁性基板上に非晶質シリコン膜を形成するに
は、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法、減圧ＣＶＤ法など
があるが、得られる品質の点で減圧ＣＶＤ法が好まし
い。
【００１５】非晶質シリコン膜上にニッケルを添加する
第２工程は、イオン注入法、スパッタ法等による超薄膜
を形成してもよいし、溶液に溶かして塗布してもよい。
第２工程は、イオン注入法、スパッタ法等による超薄膜
を形成してもよいし、溶液に溶かして塗布してもよい。
【００１６】ニッケルを添加した非晶質シリコン膜を熱
処理して多結晶シリコン膜に変換する第３工程は、不活
性な気体を主成分とする雰囲気で行えば、不純物がシリ
コン膜に侵入しないし、酸化能力のある気体を主成分と
する雰囲気で行えば、後の酸化工程の一部が省略できる
という利点がある。ニッケルが触媒になるので低温のア
ニールで良質な多結晶シリコン膜を短時間で得ることが
できる。アニール温度は３００〜７００℃とする。
処理して多結晶シリコン膜に変換する第３工程は、不活
性な気体を主成分とする雰囲気で行えば、不純物がシリ
コン膜に侵入しないし、酸化能力のある気体を主成分と
する雰囲気で行えば、後の酸化工程の一部が省略できる
という利点がある。ニッケルが触媒になるので低温のア
ニールで良質な多結晶シリコン膜を短時間で得ることが
できる。アニール温度は３００〜７００℃とする。
【００１７】多結晶シリコン膜の表面層を酸化する第４
工程は、水蒸気等の酸化能力のある気体を主成分とし、
圧力が５〜５０気圧の雰囲気で３００〜７００℃の温度
で行う、表面層が酸化されるとき自由なシリコン原子が
発生し、これが多結晶シリコン膜の結晶の欠陥を補償す
るからであると考えられる。圧力を高めるのは熱伝達率
が向上して酸化速度の均一性が高まり、したがって、酸
化シリコン膜と残された多結晶シリコン膜の膜厚の均一
性が向上するとともに、処理温度を低下させることがで
き、多結晶シリコン膜の膜質の向上が図れるからであ
る。
工程は、水蒸気等の酸化能力のある気体を主成分とし、
圧力が５〜５０気圧の雰囲気で３００〜７００℃の温度
で行う、表面層が酸化されるとき自由なシリコン原子が
発生し、これが多結晶シリコン膜の結晶の欠陥を補償す
るからであると考えられる。圧力を高めるのは熱伝達率
が向上して酸化速度の均一性が高まり、したがって、酸
化シリコン膜と残された多結晶シリコン膜の膜厚の均一
性が向上するとともに、処理温度を低下させることがで
き、多結晶シリコン膜の膜質の向上が図れるからであ
る。
【００１８】多結晶シリコン膜の表面層を酸化して形成
された酸化シリコン膜を除去する第５工程は、エッチン
グ法によるが、ドライエッチングではＣＨＦ4 などのフ
ッ素系ガスを使用すればよく、ウェットエッチングで
は、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）などのフッ酸系のエ
ッチング液を使用すればよい。薄膜トランジスタ等のデ
バイス作成時の絶縁膜として使用できれば酸化シリコン
膜を残しておけばよいし、使用できなければ除去して、
再度酸化シリコン膜などの絶縁膜を形成することにな
る。
された酸化シリコン膜を除去する第５工程は、エッチン
グ法によるが、ドライエッチングではＣＨＦ4 などのフ
ッ素系ガスを使用すればよく、ウェットエッチングで
は、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）などのフッ酸系のエ
ッチング液を使用すればよい。薄膜トランジスタ等のデ
バイス作成時の絶縁膜として使用できれば酸化シリコン
膜を残しておけばよいし、使用できなければ除去して、
再度酸化シリコン膜などの絶縁膜を形成することにな
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下本発明の１実施形態につい
て、図面を参照しつつ説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は
請求項２に係る発明の半導体膜の形成方法の説明のため
の断面図である。図において、１は絶縁性基板、２は非
晶質シリコン膜、３は多結晶シリコン膜、４は酸化シリ
コン膜、５は膜質向上した高品質な多結晶シリコン膜で
ある。絶縁性基板１はガラス基板、石英基板、サファイ
ア基板等の基板を用いる。ガラス基板は安価であり作製
するデバイスコストを低減できるので好ましい。これら
の基板上またはシリコンウエハ上に絶縁膜を形成したも
のを用いることもできる。この絶縁膜には酸化シリコン
膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム、酸化タンタル
等の単膜または２種以上を積層したものを用いることが
できる。
て、図面を参照しつつ説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は
請求項２に係る発明の半導体膜の形成方法の説明のため
の断面図である。図において、１は絶縁性基板、２は非
晶質シリコン膜、３は多結晶シリコン膜、４は酸化シリ
コン膜、５は膜質向上した高品質な多結晶シリコン膜で
ある。絶縁性基板１はガラス基板、石英基板、サファイ
ア基板等の基板を用いる。ガラス基板は安価であり作製
するデバイスコストを低減できるので好ましい。これら
の基板上またはシリコンウエハ上に絶縁膜を形成したも
のを用いることもできる。この絶縁膜には酸化シリコン
膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム、酸化タンタル
等の単膜または２種以上を積層したものを用いることが
できる。
【００２０】図１（ａ）に示すように、第１工程として
上記絶縁性基板１上に非晶質シリコン膜２を形成するに
は、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法、減圧ＣＶＤ法等が
使用できる。減圧ＣＶＤ法は熱処理後に良質な多結晶シ
リコン膜が得られるので好ましい。基板温度は４００〜
６００℃が好ましく、使用する原料ガスはＳｉＨ4 、Ｓ
ｉ2 Ｈ6 を用い、膜厚は５０〜５００ｎｍとする。
上記絶縁性基板１上に非晶質シリコン膜２を形成するに
は、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法、減圧ＣＶＤ法等が
使用できる。減圧ＣＶＤ法は熱処理後に良質な多結晶シ
リコン膜が得られるので好ましい。基板温度は４００〜
６００℃が好ましく、使用する原料ガスはＳｉＨ4 、Ｓ
ｉ2 Ｈ6 を用い、膜厚は５０〜５００ｎｍとする。
【００２１】この後、第２工程として非晶質シリコン膜
２にニッケルを添加する。ニッケルの添加方法はイオン
注入法、スパッタ法等による超薄膜を成膜する方法、溶
液に溶かして塗布する方法等のいずれの方法でも可能で
ある。ここではイオン注入法を用いた。注入エネルギー
は５ｋｅＶ、注入量は１Ｅ１４〜１Ｅ１６個／ｃｍ2で
行った。
２にニッケルを添加する。ニッケルの添加方法はイオン
注入法、スパッタ法等による超薄膜を成膜する方法、溶
液に溶かして塗布する方法等のいずれの方法でも可能で
ある。ここではイオン注入法を用いた。注入エネルギー
は５ｋｅＶ、注入量は１Ｅ１４〜１Ｅ１６個／ｃｍ2で
行った。
【００２２】次に、第３工程として図１（ｂ）に示すよ
うに、熱処理して多結晶シリコン膜に変換する。熱処理
は通常大気圧で行うが、５気圧以上の高圧雰囲気で行う
のが良い。窒素雰囲気中でアニール温度３００〜７００
℃、アニール時間２〜１２時間で行うことができる。雰
囲気気体は窒素以外にもヘリウム、アルゴン等の不活性
な気体を用いてもよい。５気圧以上の高い圧力下で熱処
理すると熱の伝達効率が高まるので熱処理の均一性が高
くなり、一層良質の多結晶シリコン膜を得ることができ
る。
うに、熱処理して多結晶シリコン膜に変換する。熱処理
は通常大気圧で行うが、５気圧以上の高圧雰囲気で行う
のが良い。窒素雰囲気中でアニール温度３００〜７００
℃、アニール時間２〜１２時間で行うことができる。雰
囲気気体は窒素以外にもヘリウム、アルゴン等の不活性
な気体を用いてもよい。５気圧以上の高い圧力下で熱処
理すると熱の伝達効率が高まるので熱処理の均一性が高
くなり、一層良質の多結晶シリコン膜を得ることができ
る。
【００２３】次に、第４工程として図１（ｃ）に示すよ
うに、この多結晶シリコン膜３を５気圧以上の圧力雰囲
気で酸化する。これによって表面層に酸化シリコン膜４
が形成されるとともに、膜質向上した高品質な多結晶シ
リコン膜５が形成される。
うに、この多結晶シリコン膜３を５気圧以上の圧力雰囲
気で酸化する。これによって表面層に酸化シリコン膜４
が形成されるとともに、膜質向上した高品質な多結晶シ
リコン膜５が形成される。
【００２４】図３は、請求項２に係る発明の熱処理工程
の圧力の時間的変化と示すグラフである。処理を行う処
理室の雰囲気圧力を昇圧し、非晶質シリコン膜２から多
結晶シリコン膜３への変換工程を行う。ここでは、一例
として２５気圧までの昇圧工程に１時間、その後２５気
圧に保持して５時間の処理を行った。処理温度は６００
℃で、窒素を主成分とする雰囲気で行った。処理温度は
安価なガラス基板が使用できる３００〜７００℃とし
た。このようにして、高い圧力下で熱処理すると熱の伝
達効率が高まるので熱処理の均一性が高くなる。したが
って、良質の多結晶シリコン膜３を得ることができる。
の圧力の時間的変化と示すグラフである。処理を行う処
理室の雰囲気圧力を昇圧し、非晶質シリコン膜２から多
結晶シリコン膜３への変換工程を行う。ここでは、一例
として２５気圧までの昇圧工程に１時間、その後２５気
圧に保持して５時間の処理を行った。処理温度は６００
℃で、窒素を主成分とする雰囲気で行った。処理温度は
安価なガラス基板が使用できる３００〜７００℃とし
た。このようにして、高い圧力下で熱処理すると熱の伝
達効率が高まるので熱処理の均一性が高くなる。したが
って、良質の多結晶シリコン膜３を得ることができる。
【００２５】この後、酸素、水蒸気、酸化窒素等の酸化
能力のある気体を処理室に導入することにより、処理室
内を酸化雰囲気として多結晶シリコン膜３の酸化工程を
行う。ここでは、連続して圧力は２５気圧で、３時間行
い、その後降圧工程を１時間行って処理工程を終えた。
このように多結晶シリコン膜３を酸化することによっ
て、酸化されずに残る多結晶シリコン膜５の膜質を向上
させることができる。多結晶シリコン膜３は、膜表面や
結晶粒内や結晶粒界等に多くの結晶欠陥を持っている。
このような多結晶シリコン膜３を酸化処理すると、シリ
コン原子が酸化されて酸素原子と結合する過程におい
て、シリコン原子同士の結合が切り離されて、ある確率
で完全に自由になるシリコン原子が生成される。この完
全に自由になったシリコン原子は多結晶シリコン膜３中
を拡散して、多結晶シリコン膜３中の結晶欠陥を補償し
欠陥が低減される。したがって、本発明によれば極めて
良質な多結晶シリコン膜５を得ることができる。この処
理に関しても、５気圧を超える圧力雰囲気で酸化するこ
とにより、酸化均一性および酸化速度を高めることがで
きるので、均一性がよく効率の良い酸化処理を行うこと
ができる。したがって、さらに一層良質な多結晶シリコ
ン膜５を得ることができる。
能力のある気体を処理室に導入することにより、処理室
内を酸化雰囲気として多結晶シリコン膜３の酸化工程を
行う。ここでは、連続して圧力は２５気圧で、３時間行
い、その後降圧工程を１時間行って処理工程を終えた。
このように多結晶シリコン膜３を酸化することによっ
て、酸化されずに残る多結晶シリコン膜５の膜質を向上
させることができる。多結晶シリコン膜３は、膜表面や
結晶粒内や結晶粒界等に多くの結晶欠陥を持っている。
このような多結晶シリコン膜３を酸化処理すると、シリ
コン原子が酸化されて酸素原子と結合する過程におい
て、シリコン原子同士の結合が切り離されて、ある確率
で完全に自由になるシリコン原子が生成される。この完
全に自由になったシリコン原子は多結晶シリコン膜３中
を拡散して、多結晶シリコン膜３中の結晶欠陥を補償し
欠陥が低減される。したがって、本発明によれば極めて
良質な多結晶シリコン膜５を得ることができる。この処
理に関しても、５気圧を超える圧力雰囲気で酸化するこ
とにより、酸化均一性および酸化速度を高めることがで
きるので、均一性がよく効率の良い酸化処理を行うこと
ができる。したがって、さらに一層良質な多結晶シリコ
ン膜５を得ることができる。
【００２６】図５は、雰囲気圧力と温度均一性との関係
の実験結果を示すグラフである。温度設定を６００℃と
して、４００×５００ｍｍ角のガラス基板の面内温度の
均一性を評価した。測定点数は５０点である。ここで、
温度均一性（％）とは、最高温度と最低温度との差の半
分を平均値で除した商を１００倍した数値である。図５
から、高い圧力下で熱処理すると圧力に応じて熱の伝達
効率が高まるので、熱処理の均一性を高めることができ
ることが判る。非晶質シリコン膜を、均一性の高い温度
雰囲気で処理すれば、それだけ均一性の良い多結晶シリ
コン膜を得ることができる。１０％以下の良好な均一性
を得るためには、およそ５気圧以上の雰囲気下で熱処理
すれば良いことが判る。また、１０気圧程度まで均一性
の向上が顕著であって、１０気圧以上から飽和傾向にあ
ることから、特に好ましくは、１０気圧以上とすること
が効果的であり、逆に５０気圧以上としても均一性の向
上はみられない。
の実験結果を示すグラフである。温度設定を６００℃と
して、４００×５００ｍｍ角のガラス基板の面内温度の
均一性を評価した。測定点数は５０点である。ここで、
温度均一性（％）とは、最高温度と最低温度との差の半
分を平均値で除した商を１００倍した数値である。図５
から、高い圧力下で熱処理すると圧力に応じて熱の伝達
効率が高まるので、熱処理の均一性を高めることができ
ることが判る。非晶質シリコン膜を、均一性の高い温度
雰囲気で処理すれば、それだけ均一性の良い多結晶シリ
コン膜を得ることができる。１０％以下の良好な均一性
を得るためには、およそ５気圧以上の雰囲気下で熱処理
すれば良いことが判る。また、１０気圧程度まで均一性
の向上が顕著であって、１０気圧以上から飽和傾向にあ
ることから、特に好ましくは、１０気圧以上とすること
が効果的であり、逆に５０気圧以上としても均一性の向
上はみられない。
【００２７】図２（ａ）〜（ｃ）は、請求項３に係る発
明の半導体膜の形成方法の説明のための断面図である。
図において、１１は絶縁性基板、１２は非晶質シリコン
膜、１３は多結晶シリコン膜、１４ａは非晶質シリコン
膜を多結晶シリコン膜に変換する工程で形成される酸化
シリコン膜、１４ｂは多結晶シリコン膜を酸化する工程
が完了したときに形成されている酸化シリコン膜、１５
は膜質向上した高品質な多結晶シリコン膜である。非晶
質シリコン膜１２から多結晶シリコン膜１３に変換する
工程が酸化雰囲気である場合の処理工程を示している。
非晶質シリコン膜１２から多結晶シリコン膜１３への変
換工程をあらかじめ酸化雰囲気で行うことにより、図１
で示した工程よりも多結晶シリコン膜１３への変換工程
および酸化工程時間が短縮でき、工程の簡略化ができ
る。
明の半導体膜の形成方法の説明のための断面図である。
図において、１１は絶縁性基板、１２は非晶質シリコン
膜、１３は多結晶シリコン膜、１４ａは非晶質シリコン
膜を多結晶シリコン膜に変換する工程で形成される酸化
シリコン膜、１４ｂは多結晶シリコン膜を酸化する工程
が完了したときに形成されている酸化シリコン膜、１５
は膜質向上した高品質な多結晶シリコン膜である。非晶
質シリコン膜１２から多結晶シリコン膜１３に変換する
工程が酸化雰囲気である場合の処理工程を示している。
非晶質シリコン膜１２から多結晶シリコン膜１３への変
換工程をあらかじめ酸化雰囲気で行うことにより、図１
で示した工程よりも多結晶シリコン膜１３への変換工程
および酸化工程時間が短縮でき、工程の簡略化ができ
る。
【００２８】図２（ｂ）に示すように、非晶質シリコン
膜１２から多結晶シリコン膜１３への変換工程を酸化雰
囲気で行うことにより、非晶質シリコン膜１２表面に酸
化シリコン膜１４ａが形成され、これが核となって結晶
化の進行が速くなり、結果的にこの変換工程時間が短く
てすむ。
膜１２から多結晶シリコン膜１３への変換工程を酸化雰
囲気で行うことにより、非晶質シリコン膜１２表面に酸
化シリコン膜１４ａが形成され、これが核となって結晶
化の進行が速くなり、結果的にこの変換工程時間が短く
てすむ。
【００２９】また、あらかじめ酸化も進んでいるので、
図２（ｃ）に示す高品質な多結晶シリコン膜１５を形成
するための酸化工程の時間も短くできて、総合的に時間
短縮を図ることができる。
図２（ｃ）に示す高品質な多結晶シリコン膜１５を形成
するための酸化工程の時間も短くできて、総合的に時間
短縮を図ることができる。
【００３０】図４は、請求項３に係る発明の熱処理工程
の圧力の時間的変化の状態を示すグラフである。非晶質
シリコン膜１２から多結晶シリコン膜１３の変化工程を
あらかじめ酸化雰囲気で行うことにより、図３で示した
工程よりも、非晶質シリコン膜１２から多結晶シリコン
膜１３への変換工程および酸化工程の時間が短縮でき、
工程の簡略化ができる。多結晶シリコン膜１３への変換
工程を酸化雰囲気で行うことにより、非晶質シリコン膜
１２表面に酸化膜が形成され、これが核となって結晶化
の進行が速くなり、結果的にこの変換工程時間が短くて
すむ。また、あらかじめ酸化も進んでいるので、高品質
な多結晶シリコン膜１５を形成するための酸化工程時間
も短くできて、総合的に２０％程度の時間短縮を図るこ
とができる。
の圧力の時間的変化の状態を示すグラフである。非晶質
シリコン膜１２から多結晶シリコン膜１３の変化工程を
あらかじめ酸化雰囲気で行うことにより、図３で示した
工程よりも、非晶質シリコン膜１２から多結晶シリコン
膜１３への変換工程および酸化工程の時間が短縮でき、
工程の簡略化ができる。多結晶シリコン膜１３への変換
工程を酸化雰囲気で行うことにより、非晶質シリコン膜
１２表面に酸化膜が形成され、これが核となって結晶化
の進行が速くなり、結果的にこの変換工程時間が短くて
すむ。また、あらかじめ酸化も進んでいるので、高品質
な多結晶シリコン膜１５を形成するための酸化工程時間
も短くできて、総合的に２０％程度の時間短縮を図るこ
とができる。
【００３１】本発明は以上述べた実施形態に限定される
ものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変
更が可能である。
ものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変
更が可能である。
【００３２】
【発明の効果】以上述べたように本発明の半導体膜の形
成方法は、絶縁性基板上に形成された非晶質シリコン膜
にニッケルを添加し、それをアニールして多結晶シリコ
ン膜に変換し、さらにその表面層を酸化することによ
り、酸化されずに残された多結晶シリコン膜の改質を行
うようにしたので、多結晶シリコン膜の改質が重複して
行われることになり、品質のより一層の向上が達成でき
るなどの優れた効果を有する。
成方法は、絶縁性基板上に形成された非晶質シリコン膜
にニッケルを添加し、それをアニールして多結晶シリコ
ン膜に変換し、さらにその表面層を酸化することによ
り、酸化されずに残された多結晶シリコン膜の改質を行
うようにしたので、多結晶シリコン膜の改質が重複して
行われることになり、品質のより一層の向上が達成でき
るなどの優れた効果を有する。
【図１】本発明の半導体膜の形成方法の説明のための断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の他の実施形態の説明のための断面図で
ある。
ある。
【図３】本発明の熱処理工程の圧力の時間的変化を示す
グラフである。
グラフである。
【図４】本発明の他の実施形態の熱処理工程の圧力の時
間的変化を示すグラフである
間的変化を示すグラフである
【図５】雰囲気圧力と温度の均一性との関係を示すグラ
フである。
フである。
１ 絶縁性基板 ２ 非晶質シリコン膜 ３ 多結晶シリコン膜 ４ 酸化シリコン膜 ５ 高品質な多結晶シリコン膜 １１ 絶縁性基板 １２ 非晶質シリコン膜 １３ 多結晶シリコン膜 １４ａ 酸化シリコン膜 １４ｂ 酸化シリコン膜 １５ 高品質な多結晶シリコン膜
Claims (5)
- 【請求項１】 絶縁性基板上に非晶質シリコン膜を形成
する第１工程と、上記非晶質シリコン膜にニッケルを添
加する第２工程と、上記ニッケルを添加した非晶質シリ
コン膜を熱処理して多結晶シリコン膜に変換する第３工
程と、水蒸気や酸素等の酸化能力のある気体を主成分と
し、圧力が５〜５０気圧の雰囲気で上記多結晶シリコン
膜の表面層を酸化する第４工程とを有することを特徴と
する半導体膜の形成方法。 - 【請求項２】 上記非晶質シリコン膜を熱処理して多結
晶シリコン膜に変換する第３工程は、窒素、ヘリウム、
アルゴン等の不活性な気体を主成分とし、圧力が５〜５
０気圧の雰囲気で行う請求項１記載の半導体膜の形成方
法。 - 【請求項３】 上記非晶質シリコン膜を熱処理して多結
晶シリコン膜に変換する第３工程は、酸素、水蒸気、酸
化窒素等の酸化能力のある気体を主成分とし、圧力が５
〜５０気圧の雰囲気で行う請求項１記載の半導体膜の形
成方法。 - 【請求項４】 上記非晶質シリコン膜を熱処理して多結
晶シリコン膜に変換する第３工程および多結晶シリコン
膜の表面層を酸化する第４工程は、３００〜７００℃の
温度で行われる請求項１ないし請求項３記載の半導体膜
の形成方法。 - 【請求項５】 上記多結晶シリコン膜の表面層を酸化し
て形成された酸化シリコン膜を除去する第５工程を付加
した請求項１ないし請求項４記載の半導体膜の形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13631098A JPH11329972A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | 半導体膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13631098A JPH11329972A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | 半導体膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11329972A true JPH11329972A (ja) | 1999-11-30 |
Family
ID=15172219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13631098A Pending JPH11329972A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | 半導体膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11329972A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100685391B1 (ko) * | 2004-05-18 | 2007-02-22 | 삼성에스디아이 주식회사 | 박막 트랜지스터와 그의 제조방법 및 박막 트랜지스터를포함하는 평판 표시 장치 |
| US7964456B2 (en) | 2004-02-19 | 2011-06-21 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Method of fabricating polysilicon thin film and thin film transistor using polysilicon fabricated by the same method |
| US20160020095A1 (en) * | 2014-07-18 | 2016-01-21 | The Hong Kong University Of Science And Technology | Metal-induced crystallization of amorphous silicon in an oxidizing atmosphere |
-
1998
- 1998-05-19 JP JP13631098A patent/JPH11329972A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7964456B2 (en) | 2004-02-19 | 2011-06-21 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Method of fabricating polysilicon thin film and thin film transistor using polysilicon fabricated by the same method |
| KR100685391B1 (ko) * | 2004-05-18 | 2007-02-22 | 삼성에스디아이 주식회사 | 박막 트랜지스터와 그의 제조방법 및 박막 트랜지스터를포함하는 평판 표시 장치 |
| US20160020095A1 (en) * | 2014-07-18 | 2016-01-21 | The Hong Kong University Of Science And Technology | Metal-induced crystallization of amorphous silicon in an oxidizing atmosphere |
| US9818607B2 (en) * | 2014-07-18 | 2017-11-14 | The Hong Kong University Of Science And Technology | Metal-induced crystallization of amorphous silicon in an oxidizing atmosphere |
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|
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