JPS62213115A - 多結晶シリコン薄膜の製造方法及びその製造装置 - Google Patents
多結晶シリコン薄膜の製造方法及びその製造装置Info
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- JPS62213115A JPS62213115A JP5617186A JP5617186A JPS62213115A JP S62213115 A JPS62213115 A JP S62213115A JP 5617186 A JP5617186 A JP 5617186A JP 5617186 A JP5617186 A JP 5617186A JP S62213115 A JPS62213115 A JP S62213115A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は多結晶シリコン薄膜の製造方法及びその製造装
置に関する。
置に関する。
液晶や薄膜発光素子を用いた画像表示装置や、アモルフ
ァス・シリコンを用いた光センサーを駆動するのに、多
結晶シリコン薄膜トランジスタが、使用され始めている
。
ァス・シリコンを用いた光センサーを駆動するのに、多
結晶シリコン薄膜トランジスタが、使用され始めている
。
例えば、ジャーナル・オン・アプライド・フィジックス
（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉ
ｃｓ） ５５巻１９８４年１５９０頁の「スイン・フィ
ルム・トランジスターズ・オン・モレキュラ・ビーム・
デボジッテッド・ポリクリスタルライン・シリコン」（
”Ｔｈ１ｎゴｉ１ｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ ｏｎ
ｍｏｌｅｃｕｌａｒ−ｂｅａｗ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ
ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ５ｉｌｌｉｃｏ
ｎ” ） やエクステンプイツト・アブストラクツ
・オン・ザ・シックスティーンス（１９８４インターナ
ショナル）コンファレンス・オン・ソリッド・ステ−ト
・デバイシズ・アンド・マテリアルズ、コーベ、 １９
８４ （Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ ｏｆ
ｔｈｅ １６ｔｈ（１９８４Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ
ａｌ ） Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ ５ｏｌｉｄ
５ｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａ
ｌｓ、Ｋｏｂｅｌ ９８４ ）中の５５５頁からの「セ
ミトランスペアレンタ・メタル−５ｉ・エレクトローズ
・ファ・ａ−Ｓｉ：Ｈフォトダイオーズ・ゼア・アプリ
ケーション・トク・ア・コンタクト−タイプ・リニア・
センサ・アレイ（”５ｅｎｉｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ
ＭｅｔａトＳｉ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ ｆｏｒ ａ−
５ｉ：ＨＰｂｏｔｏｄｉｏｄｅｓ ａｎｄ Ｔｂｅｉｒ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ａ Ｃｏｎｔ
ａｃｔ−ｔｙｐｅ Ｌｉｎｅａｒ ５ｅｎｓｏｒ
Ａｒｒａｙ″ ）や５６３頁からの「ハイ・トランス
コンダクタンス−５ｉ−ＴＰＴ’ ｓ ・ニージングー
Ｔａ２０ｇフィルムズ・アズ・ゲート・インシェレイ
ターズ」（” ＨｉｇｈＴｒａｎｓｃｏｎｄｕｃｔａｎ
ｃｅ ５ｉ−ＴＦＴ’ ｓ Ｕｓｉｎｇ Ｔａ２０５
Ｆｉｌｍａｓ Ｇａｔｅ Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒｓ”）に
その例がみられる。
（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉ
ｃｓ） ５５巻１９８４年１５９０頁の「スイン・フィ
ルム・トランジスターズ・オン・モレキュラ・ビーム・
デボジッテッド・ポリクリスタルライン・シリコン」（
”Ｔｈ１ｎゴｉ１ｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ ｏｎ
ｍｏｌｅｃｕｌａｒ−ｂｅａｗ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ
ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ５ｉｌｌｉｃｏ
ｎ” ） やエクステンプイツト・アブストラクツ
・オン・ザ・シックスティーンス（１９８４インターナ
ショナル）コンファレンス・オン・ソリッド・ステ−ト
・デバイシズ・アンド・マテリアルズ、コーベ、 １９
８４ （Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ ｏｆ
ｔｈｅ １６ｔｈ（１９８４Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ
ａｌ ） Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ ５ｏｌｉｄ
５ｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａ
ｌｓ、Ｋｏｂｅｌ ９８４ ）中の５５５頁からの「セ
ミトランスペアレンタ・メタル−５ｉ・エレクトローズ
・ファ・ａ−Ｓｉ：Ｈフォトダイオーズ・ゼア・アプリ
ケーション・トク・ア・コンタクト−タイプ・リニア・
センサ・アレイ（”５ｅｎｉｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ
ＭｅｔａトＳｉ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ ｆｏｒ ａ−
５ｉ：ＨＰｂｏｔｏｄｉｏｄｅｓ ａｎｄ Ｔｂｅｉｒ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ａ Ｃｏｎｔ
ａｃｔ−ｔｙｐｅ Ｌｉｎｅａｒ ５ｅｎｓｏｒ
Ａｒｒａｙ″ ）や５６３頁からの「ハイ・トランス
コンダクタンス−５ｉ−ＴＰＴ’ ｓ ・ニージングー
Ｔａ２０ｇフィルムズ・アズ・ゲート・インシェレイ
ターズ」（” ＨｉｇｈＴｒａｎｓｃｏｎｄｕｃｔａｎ
ｃｅ ５ｉ−ＴＦＴ’ ｓ Ｕｓｉｎｇ Ｔａ２０５
Ｆｉｌｍａｓ Ｇａｔｅ Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒｓ”）に
その例がみられる。
この多結晶シリコン薄膜は通常ＣＶＤ法〔例えば、エク
ステンデッド アブストラクツ オンザ シックスティ
ーンス（１９８４インターナショナル）コンファレンス
オン ソリッド ステート デバイシズ アンド マ
テリアルズ。
ステンデッド アブストラクツ オンザ シックスティ
ーンス（１９８４インターナショナル）コンファレンス
オン ソリッド ステート デバイシズ アンド マ
テリアルズ。
コーベ、１９８４の５５９頁〕や超高真空蒸着法〔例え
ば、ジャーナル・オン・アプライド・フィジックス（Ｊ
ｏｕｒｎａｌ ｏｒ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
）５５巻（１９８４年＞１５９０頁〕で作られる。
ば、ジャーナル・オン・アプライド・フィジックス（Ｊ
ｏｕｒｎａｌ ｏｒ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
）５５巻（１９８４年＞１５９０頁〕で作られる。
上述の方法により得られる多結晶シリコン薄膜の結晶粒
径は、１００〜１０００人程度のもので形成。上述の多
結晶シリコン薄膜から形成された薄膜トランジスタの実
効移動度は結晶粒径に依存する。なぜならば、多結晶シ
リコン薄膜中のキャリアは、主に結晶粒径により散乱さ
れる。シリコン薄膜中の結晶粒径が大きければ結晶粒径
により散乱される割合が減少し、移動度が増大する。従
って、移動度の大きな多結晶シリコン薄膜トランジスタ
を得るためには、結晶粒径の大きな多結晶シリコン薄膜
を得なければならない。
径は、１００〜１０００人程度のもので形成。上述の多
結晶シリコン薄膜から形成された薄膜トランジスタの実
効移動度は結晶粒径に依存する。なぜならば、多結晶シ
リコン薄膜中のキャリアは、主に結晶粒径により散乱さ
れる。シリコン薄膜中の結晶粒径が大きければ結晶粒径
により散乱される割合が減少し、移動度が増大する。従
って、移動度の大きな多結晶シリコン薄膜トランジスタ
を得るためには、結晶粒径の大きな多結晶シリコン薄膜
を得なければならない。
従来、結晶粒径を大きくし移動度の大きい多結晶シリコ
ン薄膜を得ようとした場合、基板温度を上げるというこ
とが行われてきた。
ン薄膜を得ようとした場合、基板温度を上げるというこ
とが行われてきた。
しかし、高温に軟化点をもつ基板は高価であり、安価な
基板を用いる場合には十分に温度を上げることはできず
、大きい移動度の多結晶シリコン薄膜を得ることができ
ないという問題点を有していた。
基板を用いる場合には十分に温度を上げることはできず
、大きい移動度の多結晶シリコン薄膜を得ることができ
ないという問題点を有していた。
本発明の目的は、上記問題点を解決し、大きな結晶粒径
を有する多結晶シリコン薄膜の製造方法及びその製造装
置を提供することにある。
を有する多結晶シリコン薄膜の製造方法及びその製造装
置を提供することにある。
本発明の多結晶シリコン薄膜の製造方法は、真空槽内に
設置した絶縁物基板表面へ加速した電子線を照射しなが
ら、この絶縁物基板表面を、固体シリコンを加熱するこ
とにより生成したシリコン蒸気又はシリコン化合物気体
中に曝し、絶縁物基板上に多結晶シリコン薄膜を形成す
るものである。
設置した絶縁物基板表面へ加速した電子線を照射しなが
ら、この絶縁物基板表面を、固体シリコンを加熱するこ
とにより生成したシリコン蒸気又はシリコン化合物気体
中に曝し、絶縁物基板上に多結晶シリコン薄膜を形成す
るものである。
本発明の多結晶シリコン薄膜の製造装置は、真空槽と、
この真空槽内部に設けられた基板を設置する基板設置部
と設置された基板表面に電子線を照射する電子銃と、前
記基板表面へシリコン原子あるいはシリコン化合物分子
を供給するシリコン供給部とを有して構成される。
この真空槽内部に設けられた基板を設置する基板設置部
と設置された基板表面に電子線を照射する電子銃と、前
記基板表面へシリコン原子あるいはシリコン化合物分子
を供給するシリコン供給部とを有して構成される。
本発明においては、真空槽内に設置された絶縁物基板表
面に加速された電子線が照射される。電子線の加速電圧
を選ぶことにより、絶縁物基板の表面のみを加熱するこ
とができる。
面に加速された電子線が照射される。電子線の加速電圧
を選ぶことにより、絶縁物基板の表面のみを加熱するこ
とができる。
これは、電子が絶縁物基板表面へ入射した際、加速電圧
で決まる平均自由工程まで進み、エネルギーを失う。普
通、低加速の電子線の平均自由工程は、１０００Å以下
である。このことにより、絶縁物基板全体を加熱するの
ではなく、絶縁物基板表面のみを加熱することが可能と
なる。次に、固体シリコンを加熱することにより生成し
たシリコン蒸気又はシリコン化合物気体中に絶縁物基板
表面を曝す。これは例えば、固体シリコンを電子銃によ
り加熱し融解し、生成したシリコン蒸気中に絶縁物基板
表面を曝すことにより行われる。あるいは、水素化シリ
コン気体を絶縁物基板表面へ吹付けることにより行われ
る。
で決まる平均自由工程まで進み、エネルギーを失う。普
通、低加速の電子線の平均自由工程は、１０００Å以下
である。このことにより、絶縁物基板全体を加熱するの
ではなく、絶縁物基板表面のみを加熱することが可能と
なる。次に、固体シリコンを加熱することにより生成し
たシリコン蒸気又はシリコン化合物気体中に絶縁物基板
表面を曝す。これは例えば、固体シリコンを電子銃によ
り加熱し融解し、生成したシリコン蒸気中に絶縁物基板
表面を曝すことにより行われる。あるいは、水素化シリ
コン気体を絶縁物基板表面へ吹付けることにより行われ
る。
上述の方法により絶縁物基板表面に到達したシリコン原
子又はシリコン化合物分子は、絶縁物基板表面を移動す
る。従来の方法では基板温度で定まる距離内を、前述の
原子や分子は移動する。このため、基板温度が低ければ
、移動距離は小さく、原子や分子はこの距離の範囲内で
結晶核を形成する。
子又はシリコン化合物分子は、絶縁物基板表面を移動す
る。従来の方法では基板温度で定まる距離内を、前述の
原子や分子は移動する。このため、基板温度が低ければ
、移動距離は小さく、原子や分子はこの距離の範囲内で
結晶核を形成する。
しかし、本発明においては、加速した電子を同時に絶縁
物基板表面へ照射するため、絶縁物表面上の原子や分子
は照射された電子のエネルギーを得ることにより、大き
な距離を移動することができ、この距離内で原子や分子
は結晶核を形成する。従って、本発明の製造方法におい
ては、単位面積当りの結晶核生成率は低くなり結晶粒径
の大きな多結晶シリコン薄膜を得ることができる。
物基板表面へ照射するため、絶縁物表面上の原子や分子
は照射された電子のエネルギーを得ることにより、大き
な距離を移動することができ、この距離内で原子や分子
は結晶核を形成する。従って、本発明の製造方法におい
ては、単位面積当りの結晶核生成率は低くなり結晶粒径
の大きな多結晶シリコン薄膜を得ることができる。
次に、本発明の多結晶シリコン薄膜の製造装置の実施例
を図面を用いて説明する。
を図面を用いて説明する。
第１図は本発明の多結晶シリコン薄膜の製造装置の一実
施例の構成図である。
施例の構成図である。
第１図において真空槽１００内部に基板を設置できるよ
うにタングステンヒーター１０２を埋め込んだアルミナ
製のヒーターブロック１０３を設け、又基板に電子線を
照射できるように電子銃１０５をこの真空槽１００の内
部に設けた。電子銃１０５は、タングステンフィラメン
Ｉ・を加熱することにより電子を得ている。本実施例で
は基板へシリコンを供給する方法として、電子銃１０６
によるシリコン結晶１０７の融解によるシリコン蒸気を
用いた。電子銃１０６から放出された電子は磁場により
旋回してシリコン結晶１０７に衝突するように構成しで
ある。
うにタングステンヒーター１０２を埋め込んだアルミナ
製のヒーターブロック１０３を設け、又基板に電子線を
照射できるように電子銃１０５をこの真空槽１００の内
部に設けた。電子銃１０５は、タングステンフィラメン
Ｉ・を加熱することにより電子を得ている。本実施例で
は基板へシリコンを供給する方法として、電子銃１０６
によるシリコン結晶１０７の融解によるシリコン蒸気を
用いた。電子銃１０６から放出された電子は磁場により
旋回してシリコン結晶１０７に衝突するように構成しで
ある。
次に、上述の製造装置を用いた多結晶シリコン薄膜の製
造方法の一実施例を説明する。
造方法の一実施例を説明する。
石英基板１０１を真空槽内のタングステンヒーター線１
０２を埋め込んだアルミナのヒーターブロック１０３に
固定した。ターボ分子ポンプ１０４により、Ｉ Ｘ １
０−７Ｔｏｒｒの圧力まで真空槽１００内を排気した。
０２を埋め込んだアルミナのヒーターブロック１０３に
固定した。ターボ分子ポンプ１０４により、Ｉ Ｘ １
０−７Ｔｏｒｒの圧力まで真空槽１００内を排気した。
次いでタングステンヒーター１０２により、石英基板１
０１の温度を６００℃まで加熱した。
０１の温度を６００℃まで加熱した。
次に、７ ｋｅＶの電子銃１０５により、石英基板１０
１表面へ電子線を照射した。この直後、別の電子銃１０
６を作動させ、シリコン結晶１０７を電子銃１０６によ
る電子線に曝し融解させた。真空槽１００内の圧力は、
一度、５ Ｘ １０−６Ｔｏｒｒまで上がるが、１０分
後、５ Ｘ １０−７Ｔｏｒｒで安定した。この後、シ
ャッタ１０８を開き、石英基板１０１への多結晶シリコ
ン薄膜の成膜を開始した。
１表面へ電子線を照射した。この直後、別の電子銃１０
６を作動させ、シリコン結晶１０７を電子銃１０６によ
る電子線に曝し融解させた。真空槽１００内の圧力は、
一度、５ Ｘ １０−６Ｔｏｒｒまで上がるが、１０分
後、５ Ｘ １０−７Ｔｏｒｒで安定した。この後、シ
ャッタ１０８を開き、石英基板１０１への多結晶シリコ
ン薄膜の成膜を開始した。
膜厚は、水晶振動子１０９で観測した。電子銃１０５か
らの電子線を石英基板１０１へ照射しながら、膜厚５０
００人の多結晶シリコン薄膜を形成した。比較のために
、基板温度を同じ６００℃に設定して、電子銃１０５を
動作させないで膜厚５０００人の多結晶シリコン薄膜も
形成した。
らの電子線を石英基板１０１へ照射しながら、膜厚５０
００人の多結晶シリコン薄膜を形成した。比較のために
、基板温度を同じ６００℃に設定して、電子銃１０５を
動作させないで膜厚５０００人の多結晶シリコン薄膜も
形成した。
上述の２つの多結晶シリコン薄膜を電子顕微鏡により観
察することによりその結晶粒径を調べた。その結果、石
英基板に電子線を照射しないものについては、結晶粒径
は２００〜６００人程度、石英形成に電子線を照射した
ものについては、結晶粒径は２０００〜５０００人程度
であること形成認された。
察することによりその結晶粒径を調べた。その結果、石
英基板に電子線を照射しないものについては、結晶粒径
は２００〜６００人程度、石英形成に電子線を照射した
ものについては、結晶粒径は２０００〜５０００人程度
であること形成認された。
以上説明したように、電子線を照射しながら多結晶シリ
コン薄膜を形成することにより、電子線を照射せずに得
た多結晶シリコン薄膜の結晶粒径より、おおきな結晶粒
径の多結晶シリコン薄膜を得ることができ、た。
コン薄膜を形成することにより、電子線を照射せずに得
た多結晶シリコン薄膜の結晶粒径より、おおきな結晶粒
径の多結晶シリコン薄膜を得ることができ、た。
第１図は本発明の多結晶シリコン薄膜の製造装置の一実
施例の構成図である。
施例の構成図である。
Claims (2)
- （１）真空槽内に設置した絶縁物基板表面へ加速した電
子線を照射しながら、該絶縁物基板表面を、固体シリコ
ンを加熱することにより生成したシリコン蒸気又はシリ
コン化合物気体中に曝し、該絶縁物基板上に多結晶シリ
コン薄膜を形成することを特徴とする多結晶シリコン薄
膜の製造方法。 - （２）真空槽と、該真空槽内部に設けられた基板を設置
する基板設置部と、設置された基板表面に電子線を照射
する電子銃と、前記基板表面へシリコン原子あるいはシ
リコン化合物分子を供給するシリコン供給部とを有する
ことを特徴とする多結成シリコン薄膜の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5617186A JPS62213115A (ja) | 1986-03-13 | 1986-03-13 | 多結晶シリコン薄膜の製造方法及びその製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5617186A JPS62213115A (ja) | 1986-03-13 | 1986-03-13 | 多結晶シリコン薄膜の製造方法及びその製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62213115A true JPS62213115A (ja) | 1987-09-19 |
Family
ID=13019652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5617186A Pending JPS62213115A (ja) | 1986-03-13 | 1986-03-13 | 多結晶シリコン薄膜の製造方法及びその製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62213115A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012506143A (ja) * | 2008-10-15 | 2012-03-08 | インフォビオン カンパニー リミテッド | エネルギービームの照射を利用したシリコーン薄膜の製造方法 |
-
1986
- 1986-03-13 JP JP5617186A patent/JPS62213115A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012506143A (ja) * | 2008-10-15 | 2012-03-08 | インフォビオン カンパニー リミテッド | エネルギービームの照射を利用したシリコーン薄膜の製造方法 |
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