JPS6263419A - 多結晶シリコン薄膜の形成方法 - Google Patents

多結晶シリコン薄膜の形成方法

Info

Publication number
JPS6263419A
JPS6263419A JP20380085A JP20380085A JPS6263419A JP S6263419 A JPS6263419 A JP S6263419A JP 20380085 A JP20380085 A JP 20380085A JP 20380085 A JP20380085 A JP 20380085A JP S6263419 A JPS6263419 A JP S6263419A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
silicon thin
intermediate layer
polycrystalline silicon
polycrystalline
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.)
Pending
Application number
JP20380085A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsushi Kudo
淳 工藤
Masayoshi Koba
木場 正義
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.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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 Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP20380085A priority Critical patent/JPS6263419A/ja
Publication of JPS6263419A publication Critical patent/JPS6263419A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、電気的特性に優れ、簿膜トランジスタ等への
応用に適した多結晶シリコン薄膜を低温にて形成する方
法に関するものである。
(ロ)従来の技術 従来より多結晶シリコンは半導体デバイスを作成するた
めに広く利用されてきたが、近年、これを素子形成のた
めの活性層として用いる試みが活発になってきている。
例えば、液晶表示パネルやi11!IEL素子等の画質
向上を目的として用いるアクティブマトリクス方式にお
いて、各画素又は駆動回路に設けられる薄膜トランジス
タには、アモルファスシリコンとともに多結晶シリコン
が用いられる。殊に、多結晶シリコンは、アモルファス
シリコンと比較してキャリア移動度が大きく、動作速度
や電流駆動能力などトランジスタの基本性能において優
れており、更に安定性や信頼性が高い点から有望な材料
と考えられている。
この多結晶シリコンは、従来主として減圧気相成長(L
PCVD)法で形成されている。この方法は、反応炉内
にキャリアガスとともにシリコンを主成分として含む原
料ガスを送り込み基板表面における原料ガスの熱分解を
利用してシリコン膜を堆積する方法である。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 しかし、LPCVD法で多結晶シリコン薄膜を得るには
、結晶化を促進し更に蒸着速度を向上させるのに、基板
温度を少なくとも550℃、望ましくは600℃以上に
保つ必要がある。このため、耐熱性の低い廉価なガラス
等の絶縁基板を用いることができず、薄膜トランジスタ
素子の低価格化をはかる上で障害となっていた。
最近では、上記の問題点を解決するためにクラスタイオ
ンビーム(IC8)法、分子線蒸1(MBC)法などの
低温成長法が開発されており、その基本性能が確認され
つつある。しかし、発明者の基礎検討結果によれば、非
晶質のガラス基板上にこれらの方法で直接シリコン薄膜
を成長させた場合、特にそのシリコン薄膜が薄膜トラン
ジスタ形成に適した1000へ3000人の膜厚の場合
には、多結晶の粒径は高々1000Å以下であり、所望
のデバイス性能を得る上で必ずしも充分とはいい難かっ
た。
本発明は以上のような従来技術の問題点に鑑みてなされ
たもので、非晶質絶縁基板上に予め多結晶質の絶縁膜を
形成し、500℃以下の基板温度において、この絶縁膜
上に多結晶シリコン薄膜を形成して、耐熱性の低い廉価
なガラス等の絶縁基板を用いることができるようにし、
かつ所望のデバイス性能を得ることができるようにする
ことを目的とするものである。
(ニ)問題点を解決するための手段 本発明は、多結晶シリコン薄膜の形成方法であって、非
晶質絶縁基板の少なくとも一面に、予め多結晶質の絶縁
薄膜を中間層として形成し、前記基板の温度から500
℃以下の状態において、前記中間層上にシリコン薄膜を
堆積することにより、多結晶シリコン薄膜を形成させた
ものである。
本発明を第1図及び第3図を用いて説明する。
第3図は従来例を示しており、多結晶質絶縁膜からなる
中間層がないために、非晶質絶縁基板(1)上に堆積さ
れた非晶質シリコンm膜(2)内の多結晶シリコン(3
)の自発的な核発生点が少なく、結晶化の程度が低くな
る様子を示している。第1図は本発明の好ましい実施態
様の一例を示しており、中間層(4)を手がかりとして
よく粒成長した多結晶シリコンiil III(5)が
得られる様子を示している。
第1図において、例えばボロシリケートガラスなどの非
晶質絶縁基板(6)上に、多結晶絶縁薄膜からなる中間
層(4)を形成し、前記基板(6)の温度が500℃以
下の状態において、中間層4)上に多結晶シリコン薄1
1!4 (5)を形成する。
中間層(4)は、シリコンとの反応性、耐熱性も含め構
造的に安定な材料でなければなく、その膜純度は99.
99%(4N)以上が必要であり、シリコンとのミスマ
ツチが大きいと多結晶シリコン薄膜(Sの核発生や粒成
長が阻害されやすくなる可能性があることから、シリコ
ン(001)面の格子定数5.43人に対し、±15%
以内で格子整合されることが必要である。これらの条件
を満たす中間層(4)としては、蛍石構造のCa F2
 、立方晶Zr 02、α−An203などが挙げられ
る。
また、中間層(4)は反応スパッタ法、IC8法を含む
イオンビーム蒸着法等を用いることにより、大粒径でし
かも配向性のそろった層を形成でき、それによって良質
な多結晶シリコンの堆積を可能とする。さらに、中間層
(4)の膜厚は、膜応力で発生するクラック、表面凹凸
の発生によってflIJ限され、0.01〜10)a程
度が好ましく、特に0.1〜2膚が好ましい。
多結晶シリコン薄膜(5)の形成は、ICB蒸着法、分
子線エピタキシ法によるのが好ましい。ここではイオン
の利用により特←超真空等を必要とせず高純度のシリコ
ン薄膜が得られるICB蒸着法について簡単に説明する
第2図に示すように、まず噴射ノズル(刀を有する密閉
型るつぼ(8)内にシリコン(9)を充填する。次いで
、このシリコン(9)を加熱蒸気化し、このシリコン蒸
気を該シリコン蒸気の圧力よりも充分低い圧力雰囲気中
又は真空中(蒸着室内)に、噴射ノズル(刀から噴射さ
せる。このとき、シリコン蒸気はその断熱膨張によって
過冷却状態となり、通常500〜2000個程度の原子
がファンデアワールス力により弱く結合した原子集団、
いわゆるクラスタを形成する。その後、噴射ノズル(力
から噴射されたシリコン蒸気流の少なくとも一部を、イ
オン化用フィラメント(K)lから放出される電子によ
ってイオン化する。そしてこのイオンを加速電極ai)
によって加速して中性粒子と共に中間層(4)上に射突
、堆積させてltlIIg!成長を行う。なお、第2図
において、(13)はドーピング用ガス導入管、(社)
はシャッタ、05)は基板[F]を加熱するための赤外
ランプである。
IC8法で形成される多結晶シリコン薄膜(5)の構造
は、中間層(4)の構造の他、上記蒸着室のベースの真
空度、基板温度、シリコンの蒸発速度、イオン化率、加
速電圧等によって影響される。上記真空度はシリコン薄
膜中へのC,N、0等不純物の混入を防ぐため10″6
pa以下に保つことが好ましく、基板(6)温度は低温
成長を目的とするため、500℃以下にするのが好まし
く、特に350〜500℃に設定するのが好ましい。ま
た7、イオン化電流は、基板(6)表面に到来するイオ
ン電流密度を0.1〜10A4とするため5〜5001
1A 1.:設定するのが好ましく、加速電圧は原子間
結合や表面マイグレーションを促進する意味からL2 
kV以上とすることが好ましいが、5〜6kV以上では
イオンの運動エネルギーに起因するスパッタ現象やシリ
コン薄膜の破損が無視できなくなるため、0.2〜4k
Vが特に好ましい。なお、多結晶シリコン薄Ill (
51の厚みは、トランジスタ形成条件によって規定され
、通常500〜3000人の厚みで形成される。また、
多結晶シリコン薄815)の平均粒径は実用上200Å
以上が好ましい。
他の好ましい実施態様として、非晶質絶縁基板の両面に
多結晶質絶縁膜からなる中間層を形成し、これらの中間
層の一面に多結晶シリコン薄膜を形成する方法も挙げら
れる。この場合は、上記基板の耐熱性を高めることがで
き、しかもその基板の成分に起因するシリコンミl膜へ
の汚染を防止することができる。
(ホ)作 用 本発明は、非晶質絶縁基板上に、多結晶質絶縁膜からな
る中間層を介して、シリコン薄膜を成長させることによ
り、該シリコン薄膜の核発生及び粒成長を容易にし、低
基板温度において高品質の多結晶シリコン薄膜を得るよ
うにしたものである。
(へ)実施例 以下この発明の実施例について詳述する。
実施例 マグネトロンスパッタ5A置にターゲットとして純度4
N 、 20cmφのジルコニウムターゲットをセット
し、その上に膜の結晶構造を安定化させるための添加物
としてイツトリウムの2cm+角のベレットを置く。そ
してガラス基板を装填した後、真空排気し、導入ガスA
r+Ozで121TORR,基板温度500℃、放電電
力2W/cjでガラス基板上に膜厚5000人の立方晶
ジルコニア膜を形成した。
この立方晶ジルコニア膜は透明度が高く、X線回折法で
強い(111)配向性を示した。
次に、このように形成されたガラス基板と立方晶ジルコ
ニア膜とからなる試料を、第2図に示すIC8装置の基
板[F]位置にセットし、るつぼ(5)内にシリコン蒸
着源(9)を充填した後、真空チェンバlX10’Pa
迄排気する。その後、赤外ランプ刊を用いて基板面を4
00℃に加熱し、るつぼ(8)を電子線衝撃により、約
2000℃以上に加熱してシリコン蒸気をノズル(刀よ
り噴射し、この一部をイオン化電流400mA (7)
電子線照射によりイオン化するとともに、更に2kVで
加速して中性クラスタとともに基板面上に導き、アンド
ープの多結晶シリコン薄膜を厚さ0.3膚成長させた。
この多結晶シリコン薄膜を反射電子線回折法により観察
したところ、強い(111)配向性を示す回折パターン
が得られた。更に、この得られた試料をフッ酸水溶液に
浸して上記シリコン薄膜を剥離し、それを透過電子顕微
鏡観察したところ、平均粒巻駒0,67Jの多結晶が得
られていることが確認された。
比較例 ガラス基板上に、立方晶ジルコニア層を形成することな
く、直接シリコン薄膜を前記実験例と同様の条件で形成
した。このシリコン薄膜を電子顕微鏡観察したところ、
このシリコン薄膜は一部小さな結晶粒を含むが結晶化率
は低く、非晶質に近い状態にあることがわかった。
以上のような方法を用いることによって、多結晶絶Q!
l!からなる中間層上にヘテロエピタキシャル成長の形
で多結晶シリコンi[の成長が可能となり、成長初期に
おける核の発生及び成長が進行する。特に、シリコン層
の形成にクラスタイオンビーム法等を用いることにより
、イオン種の化学的な活性及びイオンの加速により付与
される運動エネルギがシリコンS膜の低温成長を促進す
る。
更に、クラスタが基板表面において崩壊することによっ
て生じる原子のマイグレーション効果も粒成長に有効な
役割を果す。これらの効果により、500℃以下の基板
温度においてもグレインサイズが大きく、平滑な表面を
有し、かつ電気特性に優れた多結晶シリコン薄膜の成長
が可能となる。
(ト)発明の効果 この発明によれば、500℃以下の低い基板温度におい
て電気的特性に優れた多結晶シリコン薄膜を得ることが
できる。また、基板として、安価なガラス基板を用いる
ことができる。したがって、薄膜トランジスタの低コス
ト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法による多結晶シリコン成長法の一
例を示す模式図、第2図は本発明に用いられるクラスタ
イオンビーム装置の重水構成説明図、第3図は従来例の
第1図相当図である。 (4)・・・・・・中間層、  (5)・・・・・・多
結晶シリコン薄膜、(6)・・・・・・ガラス基板。 第1図 6□ し−一一一一一一一」 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、非晶質絶縁基板の少なくとも一面に、予め多結晶質
    の絶縁薄膜を中間層として形成し、前記基板の温度が5
    00℃以下の状態において、前記中間層上にシリコン薄
    膜を堆積することにより、多結晶シリコン薄膜を形成さ
    すことを特徴とする多結晶シリコン薄膜の形成方法。 2、中間層が、シリコン(001)面の格子定数5.4
    3Åに対して±15%以内で格子整合する絶縁体であり
    、螢石型又はスピネル型の立方晶物質からなる特許請求
    の範囲第1項記載の形成方法。 3、中間層が、純度99.99%以上で、その膜厚が0
    .01〜10μmからなる特許請求の範囲第1項及び第
    2項記載の形成方法。 4、シリコン薄膜が、クラスタイオンビーム法、分子線
    エピタキシ法等によつて堆積されてなる特許請求の範囲
    第1項記載の形成方法。
JP20380085A 1985-09-14 1985-09-14 多結晶シリコン薄膜の形成方法 Pending JPS6263419A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20380085A JPS6263419A (ja) 1985-09-14 1985-09-14 多結晶シリコン薄膜の形成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20380085A JPS6263419A (ja) 1985-09-14 1985-09-14 多結晶シリコン薄膜の形成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6263419A true JPS6263419A (ja) 1987-03-20

Family

ID=16479945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20380085A Pending JPS6263419A (ja) 1985-09-14 1985-09-14 多結晶シリコン薄膜の形成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6263419A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5455430A (en) * 1991-08-01 1995-10-03 Sanyo Electric Co., Ltd. Photovoltaic device having a semiconductor grade silicon layer formed on a metallurgical grade substrate
JP2006261183A (ja) * 2005-03-15 2006-09-28 Hitachi Cable Ltd 薄膜半導体装置
DE112009000609T5 (de) 2008-03-13 2011-01-13 NTN Corporation, Osaka-shi Verfahren zur Herstellung eines Außenrings, Außenring für zweireihiges Schräglager, zweireihiges Schräglager und Lagervorrichtung für Räder
US8047722B2 (en) 2006-11-07 2011-11-01 Ntn Corporation Wheel bearing apparatus for a vehicle

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5455430A (en) * 1991-08-01 1995-10-03 Sanyo Electric Co., Ltd. Photovoltaic device having a semiconductor grade silicon layer formed on a metallurgical grade substrate
JP2006261183A (ja) * 2005-03-15 2006-09-28 Hitachi Cable Ltd 薄膜半導体装置
US8047722B2 (en) 2006-11-07 2011-11-01 Ntn Corporation Wheel bearing apparatus for a vehicle
DE112009000609T5 (de) 2008-03-13 2011-01-13 NTN Corporation, Osaka-shi Verfahren zur Herstellung eines Außenrings, Außenring für zweireihiges Schräglager, zweireihiges Schräglager und Lagervorrichtung für Räder
US9889493B2 (en) 2008-03-13 2018-02-13 Ntn Corporation Wheel bearing device with a clearance formed between the inner race and the hub wheel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4397511B2 (ja) 低抵抗ito薄膜及びその製造方法
JPH06508000A (ja) 高絶縁性単結晶窒化ガリウム薄膜の作製及びドープ方法
US7781067B2 (en) Aligned crystalline semiconducting film on a glass substrate and method of making
US6821338B2 (en) Particle beam biaxial orientation of a substrate for epitaxial crystal growth
US4874741A (en) Non-enhanced laser evaporation of oxide superconductors
US20030019668A1 (en) Particle beam biaxial orientation of a substrate for epitaxial crystal growth
JPS6263419A (ja) 多結晶シリコン薄膜の形成方法
JP5035857B2 (ja) 低抵抗ito薄膜及びその製造方法
JPH0682651B2 (ja) 半導体装置用エピタキシヤル絶縁膜とその製造方法
JP3366169B2 (ja) 多結晶シリコン薄膜積層体、シリコン薄膜太陽電池および薄膜トランジスタ
JPH0476217B2 (ja)
JP2928071B2 (ja) アモルファスシリコン膜の形成方法
JPH04349616A (ja) 多結晶シリコン薄膜の形成方法
JPS62132312A (ja) 半導体薄膜の製造方法
JP2541037B2 (ja) 酸化物超電導薄膜合成方法
JPH0685264A (ja) 多結晶シリコン薄膜及び該薄膜を用いたトランジスタ
JP2861683B2 (ja) アモルファスシリコン膜の形成方法
JPH04263480A (ja) 酸化物超伝導体単結晶薄膜の形成用基板及びその製造方法
JPS60236213A (ja) 半導体基盤の製造方法
JP2522618B2 (ja) リン合金化立方晶窒化ホウ素膜
JPS61251022A (ja) 化合物半導体の液相エピタキシヤル成長法及び成長装置
JP2582741B2 (ja) エピタキシャル薄膜の形成方法
JPH08158042A (ja) ゲルマニウム薄膜成長方法
JPH05109629A (ja) 多結晶シリコン薄膜とその製造方法及びこの薄膜を用いた薄膜トランジスタ
JPS61230317A (ja) 多結晶質薄膜の形成方法