JPH0485922A - シリコン薄膜の製造方法 - Google Patents
シリコン薄膜の製造方法Info
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- JPH0485922A JPH0485922A JP20002190A JP20002190A JPH0485922A JP H0485922 A JPH0485922 A JP H0485922A JP 20002190 A JP20002190 A JP 20002190A JP 20002190 A JP20002190 A JP 20002190A JP H0485922 A JPH0485922 A JP H0485922A
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- Japan
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- silicon thin
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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】
（イ）産業上の利用分野
本発明は、シリコン薄膜の製造方法に関する。
さらに詳しくは各種半導体素子の基材や母材となるノリ
コン薄膜の製造方法に関する。
コン薄膜の製造方法に関する。
（ロ）従来の技術
従来から、各種半導体素子の基材や母材としてシリコン
薄１［ｉ（厚み５００人〜１μｍ程度）が用いられてお
り、このシリコン薄膜の物理化学的特性が半導体素子の
性能に大きな影響を及ぼすことが知られている。
薄１［ｉ（厚み５００人〜１μｍ程度）が用いられてお
り、このシリコン薄膜の物理化学的特性が半導体素子の
性能に大きな影響を及ぼすことが知られている。
例えば、シリコン薄膜からなる薄膜トランジスタ（ＴＰ
Ｔ）を利用した５−ＲＡＭにおいては、素子の低消費電
流化の為に、ＴＰＴのリーク電流の低減と、メモリセル
の安定化の為に、ＴＰＴのオン電流の増大が要求される
。そして、この要求性能を満たすには、気相成長して得
られ１こ多結晶シリコン薄膜中における結晶粒界、結晶
粒内の欠陥、すなわち局在準位をできるだけ低減させる
ことが必要である。
Ｔ）を利用した５−ＲＡＭにおいては、素子の低消費電
流化の為に、ＴＰＴのリーク電流の低減と、メモリセル
の安定化の為に、ＴＰＴのオン電流の増大が要求される
。そして、この要求性能を満たすには、気相成長して得
られ１こ多結晶シリコン薄膜中における結晶粒界、結晶
粒内の欠陥、すなわち局在準位をできるだけ低減させる
ことが必要である。
例えば、シリコン薄膜を形成する代表的な手法として、
ＳｉＨ４を原料ガスとして用い、不活性ガス雰囲気下、
約６００℃程度の温度下で多結晶ノリコンを気相成長す
る方法が知られている。しかし、このような方法では、
結晶性の大きな（例えば、数μａ＋）多結晶シリコン薄
膜を得るのは困難であり、結晶欠陥ことに結晶粒界での
欠陥が減少されたシリコン薄膜は得られない。
ＳｉＨ４を原料ガスとして用い、不活性ガス雰囲気下、
約６００℃程度の温度下で多結晶ノリコンを気相成長す
る方法が知られている。しかし、このような方法では、
結晶性の大きな（例えば、数μａ＋）多結晶シリコン薄
膜を得るのは困難であり、結晶欠陥ことに結晶粒界での
欠陥が減少されたシリコン薄膜は得られない。
そこで、ＳｉＨ４又は５ｉｔＨｓを原料ガスとして用い
、不活性ガス雰囲気下約５００℃の温度下で非晶質シリ
コンを気相成長させ、次いで同じく不活性ガス雰囲気下
で６００℃程度の温度で処理して多結晶化させる方法ら
行われている（非晶質−多結晶化法）。
、不活性ガス雰囲気下約５００℃の温度下で非晶質シリ
コンを気相成長させ、次いで同じく不活性ガス雰囲気下
で６００℃程度の温度で処理して多結晶化させる方法ら
行われている（非晶質−多結晶化法）。
（ハ）発明が解決しようとする課題
上記非晶質−多結晶化法においては、大きな結晶粒（場
合によっては０５μｍ以上）の多結晶シリコン薄膜を得
ることができる。
合によっては０５μｍ以上）の多結晶シリコン薄膜を得
ることができる。
しかしながら、このようにして得られ１こ多結晶シリコ
ン薄膜には結晶粒中に多数の欠陥が存在するという問題
があった。
ン薄膜には結晶粒中に多数の欠陥が存在するという問題
があった。
本発明はかかる状況下なされたものであり、ことに結晶
欠陥が著しく減少された多結晶シリコン薄膜を効率良く
形成することができる方法を提供しようとするものであ
る。
欠陥が著しく減少された多結晶シリコン薄膜を効率良く
形成することができる方法を提供しようとするものであ
る。
（ニ）課題を解決するための手段
かくして本発明によれば、絶縁基板上に、非晶質シリコ
ン層を気相成長法で形成し、この非晶質シリコン層を不
活性ガス雰囲気下で約５００〜７００℃の温度で処理し
て結晶化させ、次いで不活性ガス雰囲気下で９００℃以
上の温度でアニール処理することからなるシリコン薄膜
の製造方法が提供される。
ン層を気相成長法で形成し、この非晶質シリコン層を不
活性ガス雰囲気下で約５００〜７００℃の温度で処理し
て結晶化させ、次いで不活性ガス雰囲気下で９００℃以
上の温度でアニール処理することからなるシリコン薄膜
の製造方法が提供される。
本発明は、従来の非晶質−多結晶化法で得られた多結晶
ノリコン薄膜を、特定の高温下でアニル処理することに
より、結晶欠陥か著しく減少された多結晶シリコン薄膜
が得られるという事実の発見に基づくものである。
ノリコン薄膜を、特定の高温下でアニル処理することに
より、結晶欠陥か著しく減少された多結晶シリコン薄膜
が得られるという事実の発見に基づくものである。
本発明では、まず、熱酸化したＳｉ、石英等の絶縁基板
上に非晶質ノリコン層が形成される。この非晶質ノリコ
ン層は原料ガスとしてＳｉＨ４，５ｉｔＨａ等のンラン
やボリンラン類を用い、公知の気相成長法で形成するこ
とができる。通常、不活性ガス中５５０〜５７０”Ｃ程
度温Ｉ下で気相成長を行うことにり、非晶質シリコン層
を効率良く形成することができる。但し、前述したごと
く、６００℃程度の多結晶シリコンの気相成長条件下で
シリコン層を形成し、これにノリコノイオンをイオン注
入（例えば、ドーズＩ ２ Ｘ Ｌ Ｏ１５ａｍ−’、
エネルギ４０ＫｅＶ） して非晶質化させた、非晶質ノ
リコン層を用いることもできる。
上に非晶質ノリコン層が形成される。この非晶質ノリコ
ン層は原料ガスとしてＳｉＨ４，５ｉｔＨａ等のンラン
やボリンラン類を用い、公知の気相成長法で形成するこ
とができる。通常、不活性ガス中５５０〜５７０”Ｃ程
度温Ｉ下で気相成長を行うことにり、非晶質シリコン層
を効率良く形成することができる。但し、前述したごと
く、６００℃程度の多結晶シリコンの気相成長条件下で
シリコン層を形成し、これにノリコノイオンをイオン注
入（例えば、ドーズＩ ２ Ｘ Ｌ Ｏ１５ａｍ−’、
エネルギ４０ＫｅＶ） して非晶質化させた、非晶質ノ
リコン層を用いることもできる。
かかる非晶質ノリコン層は次いで不活性ガス雰囲気下で
約５００〜７００℃、好ましくは６００〜６５０ ’Ｃ
の温度で結晶化処理に付される。処理時間は、通常４８
〜９６時間程度で充分であり、これにより非晶質ノリコ
ン層は固相成長して多結晶シリコン層に変換される。な
お、この際の不活性ガスとしては、例えば窒素ガス、ア
ルゴンガス等が適している。
約５００〜７００℃、好ましくは６００〜６５０ ’Ｃ
の温度で結晶化処理に付される。処理時間は、通常４８
〜９６時間程度で充分であり、これにより非晶質ノリコ
ン層は固相成長して多結晶シリコン層に変換される。な
お、この際の不活性ガスとしては、例えば窒素ガス、ア
ルゴンガス等が適している。
このようにして得られた多結晶シリコン層は、次いでア
ニール処理に付される。アニール処理は、上記と同じく
不活性ガス雰囲気下で行われ、処理温度は９００℃以上
とされ、通常、ｌ０ＱＯ−１１５０℃とするのが好まし
い。
ニール処理に付される。アニール処理は、上記と同じく
不活性ガス雰囲気下で行われ、処理温度は９００℃以上
とされ、通常、ｌ０ＱＯ−１１５０℃とするのが好まし
い。
９００℃未満では、結晶欠陥が充分に減少された多結晶
シリコン薄膜を得ることが困難である。ここで処理時間
はランプアニール法を用いた場合には、通常３０〜３０
０秒程度とするのが適しており、１００〜２００秒とす
るのが好ましい。
シリコン薄膜を得ることが困難である。ここで処理時間
はランプアニール法を用いた場合には、通常３０〜３０
０秒程度とするのが適しており、１００〜２００秒とす
るのが好ましい。
このようにして得られたシリコン薄膜は、結晶粒界、結
品位内の欠陥が著しく減少したものであり、種々の半導
体素子の基材、母材として役立つしのである。
品位内の欠陥が著しく減少したものであり、種々の半導
体素子の基材、母材として役立つしのである。
（ホ）作用
不活性ガス雰囲気下、９００℃以上のアニール処理を行
うことにより、比較的大粒径の多結晶ノリコン薄層中の
結品内座欠陥が著しく減少されることとなる。
うことにより、比較的大粒径の多結晶ノリコン薄層中の
結品内座欠陥が著しく減少されることとなる。
（へ）実施例
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。
実施例１
（非晶質ノリコン層の形成）
まず、第１図（ａ）に示すように、石英基板１上にＳｉ
Ｈ，を原料ガスとするＣＶＤ法により窒素ガス流通下約
５００人の厚さの非晶質シリコン層２゛を形成した。こ
の際のＣＶＤの条件は以下の通りである。
Ｈ，を原料ガスとするＣＶＤ法により窒素ガス流通下約
５００人の厚さの非晶質シリコン層２゛を形成した。こ
の際のＣＶＤの条件は以下の通りである。
堆積温度二５００℃
堆積速度：〜１０人／ｗｉｎ
圧 カニ Ｄ、３Ｔｏｒｒ
流通（ＳｉＨａ） ： １００ｓｅｃ＋ｎＮ、流量：
３００ｓｃｃｍ （多結晶化） 上記非晶質シリコン層形成基板を、窒素ガス流通下、６
００℃で９６時間加熱処理することにより、非晶質ンリ
コン層２゛を第１図（ｂ）に示すように結晶粒径約０．
５μｍの多結晶ノリコン層２に変換させた。なお、図中
３は多結晶シリコン層中に存在する結晶欠陥を示すもの
である。
３００ｓｃｃｍ （多結晶化） 上記非晶質シリコン層形成基板を、窒素ガス流通下、６
００℃で９６時間加熱処理することにより、非晶質ンリ
コン層２゛を第１図（ｂ）に示すように結晶粒径約０．
５μｍの多結晶ノリコン層２に変換させた。なお、図中
３は多結晶シリコン層中に存在する結晶欠陥を示すもの
である。
（高温アニール）
次いで、上記多結晶シリコン層形成基板を、窒素ガス流
通下、ランプアニール装置を用いて１１５０℃の温度で
１５０秒間アニール処理することにより、第１図に示さ
れるように、結晶欠陥が改善されたシリコン薄膜４を得
た。
通下、ランプアニール装置を用いて１１５０℃の温度で
１５０秒間アニール処理することにより、第１図に示さ
れるように、結晶欠陥が改善されたシリコン薄膜４を得
た。
なお、このシリコン薄膜４の結晶欠陥については、ＥＳ
Ｒ（ＩＥ子ススピン共鳴によって評価を行ったが、それ
により、高温アニールをしない従来の多結晶シリコン薄
膜に比して、約１７１０であり、短時間の高温アニール
処理にも拘わらず、欠陥の量が著しく減少していること
が確認された。
Ｒ（ＩＥ子ススピン共鳴によって評価を行ったが、それ
により、高温アニールをしない従来の多結晶シリコン薄
膜に比して、約１７１０であり、短時間の高温アニール
処理にも拘わらず、欠陥の量が著しく減少していること
が確認された。
なお、上記実施例では、ランプアニール装置によって加
熱を行ったか、電気炉を用いて１０００℃で３０分間高
温アニール処理を行っても同様の結果が得られた。
熱を行ったか、電気炉を用いて１０００℃で３０分間高
温アニール処理を行っても同様の結果が得られた。
実施例２
ＳｉｔＨａを原料ガスとして、下記条件で非晶質シリコ
ン層を形成する以外、実施例１と同様にして５００人の
シリコン薄膜４を形成した。
ン層を形成する以外、実施例１と同様にして５００人の
シリコン薄膜４を形成した。
堆積温度二５００℃
堆積速度二〜７０、入／ｍｉｎ
圧 カニ Ｑ、２Ｔｏｒｒ
流通（ＳｉＪａ） ： １００１００５ｃ、流量： ３
００ｓｅｃ＠ このようにして得られたシリコン薄膜は、実施例１と同
様に、欠陥が著しく減少されたものであった。なお、本
実施例では、結晶粒径が１μｍを越える多結晶シリコン
薄膜を得た（実施例１より大）。
００ｓｅｃ＠ このようにして得られたシリコン薄膜は、実施例１と同
様に、欠陥が著しく減少されたものであった。なお、本
実施例では、結晶粒径が１μｍを越える多結晶シリコン
薄膜を得た（実施例１より大）。
（ト）発明の効果
本発明によれば、結晶粒径が大きく、かつ粒内に欠陥の
少なく多結晶シリコン薄膜を形成゛することができ、こ
れを用いることにより、とくにリーク電流が小さくオン
電流の大きいＴＰＴを作製することができる。
少なく多結晶シリコン薄膜を形成゛することができ、こ
れを用いることにより、とくにリーク電流が小さくオン
電流の大きいＴＰＴを作製することができる。
第１図（ａ）〜（ｃ）は、本発明のシリコン薄膜の製造
方法の製造工程を示す構成説明図である。 第１図 （ａ） ｌ・・・・・石英基板、２・・・・多結晶ンリコン層、
２° ・・・・非晶質シリコン層、 ３・・・・・欠陥、４・・・・・・ノリコン薄膜。 （ｂ）
方法の製造工程を示す構成説明図である。 第１図 （ａ） ｌ・・・・・石英基板、２・・・・多結晶ンリコン層、
２° ・・・・非晶質シリコン層、 ３・・・・・欠陥、４・・・・・・ノリコン薄膜。 （ｂ）
Claims (1)
- １．絶縁基板上に、非晶質シリコン層を気相成長法で形
成し、この非晶質シリコン層を不活性ガス雰囲気下で約
５００〜７００℃の温度で処理して結晶化させ、次いで
不活性ガス雰囲気下で９００℃以上の温度でアニール処
理することからなるシリコン薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2200021A JP2592984B2 (ja) | 1990-07-28 | 1990-07-28 | シリコン薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2200021A JP2592984B2 (ja) | 1990-07-28 | 1990-07-28 | シリコン薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0485922A true JPH0485922A (ja) | 1992-03-18 |
| JP2592984B2 JP2592984B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=16417494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2200021A Expired - Fee Related JP2592984B2 (ja) | 1990-07-28 | 1990-07-28 | シリコン薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2592984B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6964890B1 (en) | 1992-03-17 | 2005-11-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for forming the same |
| JP2010530642A (ja) * | 2007-06-19 | 2010-09-09 | サンディスク スリーディー，エルエルシー | 逆方向電流が低減された接合ダイオード |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01270309A (ja) * | 1988-04-22 | 1989-10-27 | Seiko Epson Corp | 薄膜形成方法 |
| JPH02154416A (ja) * | 1988-12-07 | 1990-06-13 | Hitachi Ltd | 半導体単結晶膜の製造方法 |
-
1990
- 1990-07-28 JP JP2200021A patent/JP2592984B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01270309A (ja) * | 1988-04-22 | 1989-10-27 | Seiko Epson Corp | 薄膜形成方法 |
| JPH02154416A (ja) * | 1988-12-07 | 1990-06-13 | Hitachi Ltd | 半導体単結晶膜の製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6964890B1 (en) | 1992-03-17 | 2005-11-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for forming the same |
| US7564057B1 (en) | 1992-03-17 | 2009-07-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having an aluminum nitride film |
| JP2010530642A (ja) * | 2007-06-19 | 2010-09-09 | サンディスク スリーディー，エルエルシー | 逆方向電流が低減された接合ダイオード |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2592984B2 (ja) | 1997-03-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071219 Year of fee payment: 11 |
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081219 Year of fee payment: 12 |
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