JPH0360026A - 結晶性シリコン膜の製造方法 - Google Patents

結晶性シリコン膜の製造方法

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JPH0360026A
JPH0360026A JP19582289A JP19582289A JPH0360026A JP H0360026 A JPH0360026 A JP H0360026A JP 19582289 A JP19582289 A JP 19582289A JP 19582289 A JP19582289 A JP 19582289A JP H0360026 A JPH0360026 A JP H0360026A
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crystalline nucleus
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Seiichi Kiyama
木山 精一
Koji Araki
荒木 孝次
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は多結晶、成るいは1を結晶で代表される結晶性
シリコン膜の製造方法に関する。
(ロ)従来の技術 結晶膜の低温成膜要求や火面偵化要求を実現する方法と
して、虎板表面に低温成膜技術であるプラズマCVD法
、熱CV I)法、直空蒸着法、成るいはスパッタ法な
どにより、非晶質膜や多結晶膜などの非単結晶膜を得、
その非晶質膜を多結晶膜や単結晶膜に変換したり、成る
いは多結晶膜を単結晶膜に変換する方法が挙げられる。
その−例として、例えば特開昭63−170976号公
報に開示された先行技術は、予め基板表面にプラズマC
VD法により非晶質膜を低温成膜し、その後にレーザビ
ーム照射によるアニーリングを施し、多結晶膜を得る方
法がある。
(ハ)!明が解決しようとする課題 然し乍らアニーリングに用いるレーザビームの強度分布
は概して中心部にピークを持つガウス分布を呈するため
に、レーザビームの中心部と周縁部分とでは均一なアニ
ーリングを施すことができず、また多結晶膜の結晶粒径
はアニール時間と温度により決定されるために、再現性
の点で問題があった。
(ニ)課題を解決するための手段 本発明はこのような課題に鑑みて為されたものであって
、載板表面近傍にシラン系の反応ガスを漂わせた状態で
、該反応ガスを分解し得るエネルギービームを基板表面
に集光して該基板表面にシリコンの結晶核を形成すると
同時に、不活性イオンビームを照射して配向性が制御さ
れた結晶核を得、その核を基に結晶性シリコン膜を成長
させるものである。
(ホ〉作用 本発明によれば、不活性イオンビームによって配向性が
制御された結晶核を結晶成長の核としているので、成長
じたシリコン膜の品質は高く、欠陥の少ない結晶性シリ
コン膜が得られる。
(へ)実施例 本発明の第1の工程は第1図に示すように、ガラス、セ
ラミックなどの絶縁性材料からなる基板】を、SiH,
、Si、tl、などのシラン系反応ガスが0.1〜10
Torr程度の圧力で満たされた反応炉に導入した後、
エキシマレーザなどのハイパワー紫外光レーザ2を基板
1表面に集光させて該基板1表面付近に漂っている反応
ガスを分解してその基板1表面にシリコンの結晶核3・
・・を形成すると同時に、基板1の側方から、Ar、I
le、IIなどの不活性イオンビーム4を照射してこの
結晶核3・・・の配向性を制御するところにある。ここ
で用いられる紫外光レーザ2はレンズ系5によってレー
ザビーム径が1帥以下に集光されて基板1表面における
パワー密度は、0.1〜100W / COI ”程度
である。また、不活性イオンビーム4は、加速エネルギ
ー数〜数千eV、イオン電流数十#A〜数へで所望のシ
リコン結晶核の配向方向に照射するのが適している。斯
る条件下において0.1〜lO分間程度紫外光レーザ2
、並びに不活性イオンビーム4を照射することによって
、基板状態に依存せず、数μ麿以下の直径のシリコンの
任意の結晶袖に配向した結晶核3・・・が得られる。尚
、この特の基板1の温度は、その基板1がガラスであっ
ても変形などすることのない、600℃以下であること
が望ましい。このような結晶核3を基板1表面に106
〜10’/cm”程度の密度で散在させておくのが多結
晶「ヒするのに適している。
第2の工程は、結晶核3・・・を表面に有する基板1表
面に該結晶核3・・も含めてプラズマCVD法、熱CV
D法、真空蒸着法、成るいはスパッタ法などにより、厚
さ0.1〜104m程度のアモルファスシリコン膜6を
成長させるところにある(第2図)。
本発明の最終工程は第3図に示す如く、基板1表面のア
モルファスシリコン膜6にArレーザ、エキシマレーザ
などのハイパワーのレーザビーム7を照射して該アモル
ファスシリコン膜6にレーザアニールを施すところにあ
る。具体的には例えばArレーザを用いた場合、5〜1
0 W / clの出力のものが用いられ、数am/秒
の速度で走査される。このレーザアニール処理を施すこ
とによって、アモルファスシリコン膜6は溶融、再結晶
化が行われ、各結晶核3・・・を再結晶化の核として+
B結晶化が進み、多結晶シリコン膜8が得られる。
このようにして得られた多結晶シリコン膜8中に°f1
:威したTPTの電T−電界効果移動度は、+50−3
00cm ’ / V ・sを示し、プラズマCV D
法を用いてj1トた従来品のそれが40〜50c+n’
/V・Sであったことに鑑みると、本発明による特性改
善はW4著であろう。
尚、上記した実施例においては、基板1の表面に結晶核
3・・・を散在させた状態でアモルファスシリコンa6
を成長させ、そのアモルファスシリコン膜6は結晶核3
・・・を再結晶化の核として結晶化していたが、結晶核
3・・・の成長工程を長時間、具体的には0.1〜1時
間程度継続することによって、その結晶核3・・・その
ものを核として0.1〜1μmの厚みの単結晶シリコン
膜にまで拡大成長させることも可能である。
また、上述の各実施例においては基板l全面に多結晶シ
リコン膜や単結晶シリコン膜などの結晶性シリコン膜を
形成していたが、この結晶性シリコン膜を基板表面の限
られた個所にのみ設けることも考えられる。例えば液晶
TVのパネルの場合、中央にデイスプレィ部、周辺部に
駆動回路部を設けることが多いが、その周辺部にのみ本
発明による桔品性シリコン膜を設ける手法を採用すれば
、液晶TV用戸パネル右動に活用することができる。
(ト)発明の効果 本発明は以−Eの説明から明らかなように、基板表面近
傍にシラン系の反応ガスを漂わせた状態で、該反応ガス
を分解し得るエネルギービームを基板表面に集光して該
基板表面にシリコンの結晶核を形成すると同時に、不活
性イオンビームを照射して配向性が制御された結晶核を
得、その核を基に結晶性シリコン膜を成長させているの
で、欠陥の少ない多結晶、成るいは単結晶の結晶性シリ
コン膜が得られる。その結果、本発明によって得た結晶
性シリコン膜中の電子移動度が高いことから、ダイオー
ドやトランジスタなどの素子特性の向上を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は本発明方法の実施例を工程順に示した
断面図である。 1・・・基板、2・・ハイパワー紫外線レーザ、3・・
・結晶核、4・・・不活性イオンビーム、6・・・アモ
ルファスシリコン膜、 7・・・多結晶シリコン膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板表面に結晶性シリコン膜を成長させるに際し
    、基板表面近傍にシラン系の反応ガスを漂わせた状態で
    、該反応ガスを分解し得るエネルギービームを基板表面
    に集光して該基板表面にシリコンの結晶核を形成すると
    同時に、不活性イオンビームを照射して配向性が制御さ
    れた結晶核を得、その核を基に結晶性シリコン膜を成長
    させることを特徴とした結晶性シリコン膜の製造方法。
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