JPH07169689A - 半導体被膜の結晶化方法 - Google Patents
半導体被膜の結晶化方法Info
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- JPH07169689A JPH07169689A JP6228620A JP22862094A JPH07169689A JP H07169689 A JPH07169689 A JP H07169689A JP 6228620 A JP6228620 A JP 6228620A JP 22862094 A JP22862094 A JP 22862094A JP H07169689 A JPH07169689 A JP H07169689A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 融点以下の温度条件で長時間を要さずに半導
体被膜の結晶化又は再結晶化が図れる半導体被膜の結晶
化方法を提供する。 【構成】 プラズマＣＶＤ法により基材３上に製膜され
た非晶質Si（シリコン以下同様）膜（半導体被膜）30を
搬送ベルト４を介して結晶化装置内に搬入し、ガイド板
５に取付けられた超音波振動子６から非晶質Si膜30に対
し超音波振動エネルギーを与えながらSiの融点以下の条
件で加熱処理し非晶質Si膜30の結晶化を行う方法。この
方法によれば結晶化途中の多結晶Si膜内に結晶粒径が小
さい部位やSi原子の結合が切れあるいは結合間距離が不
規則な部位等結晶性が良好でない部位が発生しても、こ
の結晶性が良好でない部位は良好な部位に較べ超音波振
動エネルギーの作用を受けて破壊され易く、かつ破壊さ
れたこれ等部位は周囲から熱エネルギーの作用を受けて
再結晶化が促進されるため結晶性の改善が図れる。
体被膜の結晶化又は再結晶化が図れる半導体被膜の結晶
化方法を提供する。 【構成】 プラズマＣＶＤ法により基材３上に製膜され
た非晶質Si（シリコン以下同様）膜（半導体被膜）30を
搬送ベルト４を介して結晶化装置内に搬入し、ガイド板
５に取付けられた超音波振動子６から非晶質Si膜30に対
し超音波振動エネルギーを与えながらSiの融点以下の条
件で加熱処理し非晶質Si膜30の結晶化を行う方法。この
方法によれば結晶化途中の多結晶Si膜内に結晶粒径が小
さい部位やSi原子の結合が切れあるいは結合間距離が不
規則な部位等結晶性が良好でない部位が発生しても、こ
の結晶性が良好でない部位は良好な部位に較べ超音波振
動エネルギーの作用を受けて破壊され易く、かつ破壊さ
れたこれ等部位は周囲から熱エネルギーの作用を受けて
再結晶化が促進されるため結晶性の改善が図れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタや太
陽電池等に適用される半導体被膜の製造方法に係り、特
に、基材上に製膜された半導体被膜を加熱処理してその
結晶化又は再結晶化を行う結晶化方法の改良に関するも
のである。
陽電池等に適用される半導体被膜の製造方法に係り、特
に、基材上に製膜された半導体被膜を加熱処理してその
結晶化又は再結晶化を行う結晶化方法の改良に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】この種の半導体被膜として、従来、基材
上にＣＶＤ（化学的気相成長）法やスパッタリング法等
の製膜手段により形成された多結晶シリコン膜が広く利
用されている。しかし、このような方法にて製造された
多結晶シリコン膜は結晶粒径が小さくその電気的特性が
十分でないため、近年、耐熱性基材上に非晶質シリコン
膜を一旦製膜しこれを加熱溶融して結晶化したり、ある
いは、上記耐熱性基材上に多結晶シリコン膜を一旦製膜
しこれを加熱溶融して再結晶化する等半導体被膜の結晶
化方法が試みられている。
上にＣＶＤ（化学的気相成長）法やスパッタリング法等
の製膜手段により形成された多結晶シリコン膜が広く利
用されている。しかし、このような方法にて製造された
多結晶シリコン膜は結晶粒径が小さくその電気的特性が
十分でないため、近年、耐熱性基材上に非晶質シリコン
膜を一旦製膜しこれを加熱溶融して結晶化したり、ある
いは、上記耐熱性基材上に多結晶シリコン膜を一旦製膜
しこれを加熱溶融して再結晶化する等半導体被膜の結晶
化方法が試みられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
結晶化法を採ることにより結晶粒径の大きい半導体被膜
を得ることは可能となるが、その反面、従来の結晶化方
法においては一旦製膜された半導体被膜をその融点以上
の温度に加熱処理する必要があるため、上記基材に耐熱
性が要求されてその材料の選択範囲を狭めてしまう問題
点があり、更に、上記半導体被膜を加熱溶融させた際、
基材中に含まれていた不純物が結晶化又は再結晶化され
た半導体被膜内に熱拡散され易い問題点を有していた。
結晶化法を採ることにより結晶粒径の大きい半導体被膜
を得ることは可能となるが、その反面、従来の結晶化方
法においては一旦製膜された半導体被膜をその融点以上
の温度に加熱処理する必要があるため、上記基材に耐熱
性が要求されてその材料の選択範囲を狭めてしまう問題
点があり、更に、上記半導体被膜を加熱溶融させた際、
基材中に含まれていた不純物が結晶化又は再結晶化され
た半導体被膜内に熱拡散され易い問題点を有していた。
【０００４】尚、この様な問題を解決する方法として、
基材上に非晶質の半導体被膜を一旦製膜しかつ半導体被
膜を構成する半導体材料の融点以下の温度条件で加熱処
理して半導体被膜の結晶化を行う方法（固相成長法）も
提案されている。
基材上に非晶質の半導体被膜を一旦製膜しかつ半導体被
膜を構成する半導体材料の融点以下の温度条件で加熱処
理して半導体被膜の結晶化を行う方法（固相成長法）も
提案されている。
【０００５】しかし、融点以下の温度条件で半導体被膜
の結晶化を行うこの方法は、温度条件が低い分、結晶化
に長時間を要するためその生産性が劣る問題点を有して
おり、例えば、非晶質シリコン膜を５５０℃の温度条件
でその結晶化を行った場合には４０時間程度も要した。
一方、生産性の改善を目的として結晶化のための温度条
件を上げる方向へ変更した場合、得られた半導体被膜の
結晶性が乱れ易いといった問題点を有していた。
の結晶化を行うこの方法は、温度条件が低い分、結晶化
に長時間を要するためその生産性が劣る問題点を有して
おり、例えば、非晶質シリコン膜を５５０℃の温度条件
でその結晶化を行った場合には４０時間程度も要した。
一方、生産性の改善を目的として結晶化のための温度条
件を上げる方向へ変更した場合、得られた半導体被膜の
結晶性が乱れ易いといった問題点を有していた。
【０００６】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、融点以下の温度
条件でしかも長時間を要さずに半導体被膜の結晶化又は
再結晶化が図れる半導体被膜の結晶化方法を提供するこ
とにある。
れたもので、その課題とするところは、融点以下の温度
条件でしかも長時間を要さずに半導体被膜の結晶化又は
再結晶化が図れる半導体被膜の結晶化方法を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に係
る発明は、基材上に製膜された非晶質又は結晶質の半導
体被膜を加熱処理してその結晶化又は再結晶化を行う半
導体被膜の結晶化方法を前提とし、上記基材上に製膜さ
れた非晶質又は結晶質の半導体被膜に対し超音波振動エ
ネルギーを与えながら上記半導体被膜を構成する半導体
材料の融点以下の温度条件で加熱処理を行うことを特徴
とするものである。
る発明は、基材上に製膜された非晶質又は結晶質の半導
体被膜を加熱処理してその結晶化又は再結晶化を行う半
導体被膜の結晶化方法を前提とし、上記基材上に製膜さ
れた非晶質又は結晶質の半導体被膜に対し超音波振動エ
ネルギーを与えながら上記半導体被膜を構成する半導体
材料の融点以下の温度条件で加熱処理を行うことを特徴
とするものである。
【０００８】そして、この請求項１記載の発明に係る半
導体被膜の結晶化方法によれば、基材上に製膜された非
晶質又は結晶質の半導体被膜に対し超音波振動エネルギ
ーを与えながら加熱処理を施しており、結晶化又は再結
晶化途中における半導体被膜内にその結晶粒径が小さい
部位あるいは半導体材料原子の結合が切れ若しくは結合
間距離が不規則な部位等その結晶性が良好でない部位が
発生しても、これ等結晶性が良好でない部位は良好な部
位に較べ上記超音波振動エネルギーの作用を受けて破壊
され易く、かつ、破壊されたこれ等部位は周囲から熱エ
ネルギー及び上記超音波振動エネルギーの作用を受けて
その再結晶化が促進されるため、上記加熱処理温度を半
導体材料の融点以下に設定しても結晶粒径の大きい半導
体被膜を短時間で得ることが可能となる。
導体被膜の結晶化方法によれば、基材上に製膜された非
晶質又は結晶質の半導体被膜に対し超音波振動エネルギ
ーを与えながら加熱処理を施しており、結晶化又は再結
晶化途中における半導体被膜内にその結晶粒径が小さい
部位あるいは半導体材料原子の結合が切れ若しくは結合
間距離が不規則な部位等その結晶性が良好でない部位が
発生しても、これ等結晶性が良好でない部位は良好な部
位に較べ上記超音波振動エネルギーの作用を受けて破壊
され易く、かつ、破壊されたこれ等部位は周囲から熱エ
ネルギー及び上記超音波振動エネルギーの作用を受けて
その再結晶化が促進されるため、上記加熱処理温度を半
導体材料の融点以下に設定しても結晶粒径の大きい半導
体被膜を短時間で得ることが可能となる。
【０００９】すなわち、請求項１に係る発明によれば、
上記超音波振動エネルギーの作用により結晶化又は再結
晶化途中における半導体被膜内の結晶粒の合一、それに
よる結晶粒径の拡大並びに格子欠陥等の低減が図れるた
め、結晶化又は再結晶化に要する加熱条件を半導体材料
の融点以下に設定しても結晶粒径の大きい結晶性良好な
半導体被膜を短時間で得ることが可能となる。
上記超音波振動エネルギーの作用により結晶化又は再結
晶化途中における半導体被膜内の結晶粒の合一、それに
よる結晶粒径の拡大並びに格子欠陥等の低減が図れるた
め、結晶化又は再結晶化に要する加熱条件を半導体材料
の融点以下に設定しても結晶粒径の大きい結晶性良好な
半導体被膜を短時間で得ることが可能となる。
【００１０】従って、加熱温度を半導体材料の融点以上
に設定した従来の結晶化方法に較べ適用できる基材の選
択範囲が拡大されると共に基材内に含まれる不純物の半
導体被膜内への熱拡散も抑制されるため不純物拡散に伴
う半導体特性の劣化をも防止することが可能となり、ま
た、加熱温度を半導体材料の融点以下に設定した従来の
固相成長法に較べて結晶化に要する時間の短縮が図れ、
かつ、結晶性の大幅な改善が図れる。
に設定した従来の結晶化方法に較べ適用できる基材の選
択範囲が拡大されると共に基材内に含まれる不純物の半
導体被膜内への熱拡散も抑制されるため不純物拡散に伴
う半導体特性の劣化をも防止することが可能となり、ま
た、加熱温度を半導体材料の融点以下に設定した従来の
固相成長法に較べて結晶化に要する時間の短縮が図れ、
かつ、結晶性の大幅な改善が図れる。
【００１１】尚、基材上に製膜された非晶質の半導体被
膜を結晶化させる場合、結晶質の半導体被膜を再結晶化
させる場合に較べて当初の結晶性が悪い分、上記超音波
振動エネルギーによる不良結晶領域の破壊が後者より起
こり易いため、結晶化処理に要する加熱条件の緩和を図
ることが可能となる。
膜を結晶化させる場合、結晶質の半導体被膜を再結晶化
させる場合に較べて当初の結晶性が悪い分、上記超音波
振動エネルギーによる不良結晶領域の破壊が後者より起
こり易いため、結晶化処理に要する加熱条件の緩和を図
ることが可能となる。
【００１２】ここで、この発明に適用できる基材として
は、従来法において適用されている耐熱性基材がそのま
ま利用でき、更にその耐熱温度が半導体材料の融点以下
の基材材料も適用することが可能である。そして、製膜
される半導体材料との濡れ性等を考慮して、例えば、半
導体材料がシリコンの場合、シリコン板、グラファイト
板、炭素−炭素複合材料（例えばカーボンファイバーと
炭化された樹脂成分とでその主要部が構成されたもの
等）、カーボンファイバー織布等のカーボン系材料、ア
ルミナ、ジルコニア等のセラミックス基材、及び、石英
基材を始めとする耐熱ガラス系基材等が挙げられ、更
に、ＳＵＳ、インコネル、モリブデン、チタン、タング
ステン等の金属の適用も可能である。
は、従来法において適用されている耐熱性基材がそのま
ま利用でき、更にその耐熱温度が半導体材料の融点以下
の基材材料も適用することが可能である。そして、製膜
される半導体材料との濡れ性等を考慮して、例えば、半
導体材料がシリコンの場合、シリコン板、グラファイト
板、炭素−炭素複合材料（例えばカーボンファイバーと
炭化された樹脂成分とでその主要部が構成されたもの
等）、カーボンファイバー織布等のカーボン系材料、ア
ルミナ、ジルコニア等のセラミックス基材、及び、石英
基材を始めとする耐熱ガラス系基材等が挙げられ、更
に、ＳＵＳ、インコネル、モリブデン、チタン、タング
ステン等の金属の適用も可能である。
【００１３】また、この発明に適用できる半導体材料と
しては、シリコン、ゲルマニウム、シリコンカーバイ
ド、シリコンゲルマニウム合金、シリコンゲルマニウム
カーバイド等が例示できる。
しては、シリコン、ゲルマニウム、シリコンカーバイ
ド、シリコンゲルマニウム合金、シリコンゲルマニウム
カーバイド等が例示できる。
【００１４】尚、上記基材上に非晶質又は結晶質の半導
体被膜を製膜する手段としては、一旦製膜した後に結晶
化又は再結晶化させて半導体被膜の結晶性を調整する方
式のため、従来同様、任意の製膜手段を適用することが
でき、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、光ＣＶＤ等
のＣＶＤ（化学的気相成長）法や、真空蒸着法、スパッ
タリング法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ（物理
的気相成長）法等が挙げられる。
体被膜を製膜する手段としては、一旦製膜した後に結晶
化又は再結晶化させて半導体被膜の結晶性を調整する方
式のため、従来同様、任意の製膜手段を適用することが
でき、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、光ＣＶＤ等
のＣＶＤ（化学的気相成長）法や、真空蒸着法、スパッ
タリング法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ（物理
的気相成長）法等が挙げられる。
【００１５】
【作用】請求項１に係る発明によれば、基材上に製膜さ
れた非晶質又は結晶質の半導体被膜に対し超音波振動エ
ネルギーを与えながら上記半導体被膜を構成する半導体
材料の融点以下の温度条件で加熱処理を行っており、上
記超音波振動エネルギーの作用により結晶化又は再結晶
化途中における半導体被膜内の結晶粒の合一、それによ
る結晶粒径の拡大並びに格子欠陥等の低減が図れるた
め、結晶化又は再結晶化に要する加熱条件を半導体材料
の融点以下に設定しても結晶粒径の大きい結晶性良好な
半導体被膜を短時間で得ることが可能となる。
れた非晶質又は結晶質の半導体被膜に対し超音波振動エ
ネルギーを与えながら上記半導体被膜を構成する半導体
材料の融点以下の温度条件で加熱処理を行っており、上
記超音波振動エネルギーの作用により結晶化又は再結晶
化途中における半導体被膜内の結晶粒の合一、それによ
る結晶粒径の拡大並びに格子欠陥等の低減が図れるた
め、結晶化又は再結晶化に要する加熱条件を半導体材料
の融点以下に設定しても結晶粒径の大きい結晶性良好な
半導体被膜を短時間で得ることが可能となる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。
る。
【００１７】図１はこの実施例において適用された結晶
化装置の構成概念図を示しており、この結晶化装置は、
一対の回動ローラ１、２と、この回動ローラ１、２に巻
装され非晶質又は結晶質の半導体被膜３０が製膜された
基材３を搬送するエンドレス搬送ベルト４と、このエン
ドレス搬送ベルト４の上方背面側に搬送ベルト４の背面
と摺動可能に配設されかつ搬送ベルト４の幅寸法よりそ
の幅寸法が広いガイド板５と、このガイド板５の幅方向
端部に取付けられた超音波振動子６と、この超音波振動
子６に接続され超音波振動子６から超音波振動エネルギ
ーを発振させる発振器７と、上記エンドレス搬送ベルト
４の上方側に設けられこの搬送ベルト４により搬送され
る基材３上の非晶質又は結晶質の半導体被膜３０を加熱
するオーブン８とでその主要部が構成されている。 ［実施例１］上記基材３として厚さ１ｍｍのカーボンシ
ート（東海カーボン社製 商品名グラッシーカーボン）
を適用し、かつ、この基材３上にプラズマＣＶＤ法によ
り膜厚３μｍの非晶質シリコン膜３０を製膜した。尚、
非晶質シリコン膜３０の製膜条件は以下の通りである。 （製膜条件） 反応ガスの種類；ＳｉＨ4 反応ガスの供給速度；２０ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力；２００ｍＴｏｒｒ 放電電力；２０Ｗ 基材３の加熱温度；２５０℃ 次に、上記非晶質シリコン膜３０が製膜された基材３を
エンドレス搬送ベルト４を介して上記結晶化装置内に搬
入し、かつ、下記の結晶化条件に従い非晶質シリコン膜
３０を加熱処理して多結晶シリコン膜を得た。尚、加熱
時間は上記エンドレス搬送ベルト４の速度を調整して設
定されている。 （結晶化条件） 加熱温度；６００℃ 加熱時間；４時間 超音波振動子への投入電力；１．０ｋＷ このようにして得られた多結晶シリコン膜についてＴＥ
Ｍ観察を行ったところ、その結晶粒径は５μｍ程度に達
しており、かつ、その膜特性も均一になっていることが
確認された。
化装置の構成概念図を示しており、この結晶化装置は、
一対の回動ローラ１、２と、この回動ローラ１、２に巻
装され非晶質又は結晶質の半導体被膜３０が製膜された
基材３を搬送するエンドレス搬送ベルト４と、このエン
ドレス搬送ベルト４の上方背面側に搬送ベルト４の背面
と摺動可能に配設されかつ搬送ベルト４の幅寸法よりそ
の幅寸法が広いガイド板５と、このガイド板５の幅方向
端部に取付けられた超音波振動子６と、この超音波振動
子６に接続され超音波振動子６から超音波振動エネルギ
ーを発振させる発振器７と、上記エンドレス搬送ベルト
４の上方側に設けられこの搬送ベルト４により搬送され
る基材３上の非晶質又は結晶質の半導体被膜３０を加熱
するオーブン８とでその主要部が構成されている。 ［実施例１］上記基材３として厚さ１ｍｍのカーボンシ
ート（東海カーボン社製 商品名グラッシーカーボン）
を適用し、かつ、この基材３上にプラズマＣＶＤ法によ
り膜厚３μｍの非晶質シリコン膜３０を製膜した。尚、
非晶質シリコン膜３０の製膜条件は以下の通りである。 （製膜条件） 反応ガスの種類；ＳｉＨ4 反応ガスの供給速度；２０ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力；２００ｍＴｏｒｒ 放電電力；２０Ｗ 基材３の加熱温度；２５０℃ 次に、上記非晶質シリコン膜３０が製膜された基材３を
エンドレス搬送ベルト４を介して上記結晶化装置内に搬
入し、かつ、下記の結晶化条件に従い非晶質シリコン膜
３０を加熱処理して多結晶シリコン膜を得た。尚、加熱
時間は上記エンドレス搬送ベルト４の速度を調整して設
定されている。 （結晶化条件） 加熱温度；６００℃ 加熱時間；４時間 超音波振動子への投入電力；１．０ｋＷ このようにして得られた多結晶シリコン膜についてＴＥ
Ｍ観察を行ったところ、その結晶粒径は５μｍ程度に達
しており、かつ、その膜特性も均一になっていることが
確認された。
【００１８】尚、上記製膜条件については以下に示す範
囲内においてその条件を代えても略同一特性の多結晶シ
リコン膜が得られている。
囲内においてその条件を代えても略同一特性の多結晶シ
リコン膜が得られている。
【００１９】反応ガスの供給速度（５ＳＣＣＭ〜１００
ＳＣＣＭ） 反応ガスの圧力；（５０ｍＴｏｒｒ〜１Ｔｏｒｒ） 放電電力；（５Ｗ〜１００Ｗ） 基材３の加熱温度；（１００℃〜３００℃） ［比較例１］上記結晶化装置において超音波振動エネル
ギーを作用させてない点と、加熱条件が１４３０℃であ
る点を除き実施例１と略同一の条件で非晶質シリコン膜
の結晶化処理を行った。
ＳＣＣＭ） 反応ガスの圧力；（５０ｍＴｏｒｒ〜１Ｔｏｒｒ） 放電電力；（５Ｗ〜１００Ｗ） 基材３の加熱温度；（１００℃〜３００℃） ［比較例１］上記結晶化装置において超音波振動エネル
ギーを作用させてない点と、加熱条件が１４３０℃であ
る点を除き実施例１と略同一の条件で非晶質シリコン膜
の結晶化処理を行った。
【００２０】この多結晶シリコン膜についてＴＥＭ観察
を行ったところその結晶粒径は３μｍ程度であった。 ［比較例２］上記結晶化装置において超音波振動エネル
ギーを作用させてない点と、加熱時間が４０時間である
点を除き実施例１と略同一の条件で非晶質シリコン膜の
結晶化処理を行った。
を行ったところその結晶粒径は３μｍ程度であった。 ［比較例２］上記結晶化装置において超音波振動エネル
ギーを作用させてない点と、加熱時間が４０時間である
点を除き実施例１と略同一の条件で非晶質シリコン膜の
結晶化処理を行った。
【００２１】この多結晶シリコン膜についてＴＥＭ観察
を行ったところその結晶粒径は４μｍ程度であり、結晶
粒内には多数のツインが見られた。 ［実施例２］上記基材３として以下の表１にその特性が
示された株式会社有沢製作所のカーボンファイバークロ
ス（商品名 ＣＦＳ １１４０）を適用し、かつ、この
基材３上に以下の製膜条件による熱ＣＶＤ法にて膜厚５
０μｍの多結晶シリコン膜３０を製膜すると共に、下記
の再結晶化条件に従い多結晶シリコン膜３０を加熱処理
してその再結晶化を行った。
を行ったところその結晶粒径は４μｍ程度であり、結晶
粒内には多数のツインが見られた。 ［実施例２］上記基材３として以下の表１にその特性が
示された株式会社有沢製作所のカーボンファイバークロ
ス（商品名 ＣＦＳ １１４０）を適用し、かつ、この
基材３上に以下の製膜条件による熱ＣＶＤ法にて膜厚５
０μｍの多結晶シリコン膜３０を製膜すると共に、下記
の再結晶化条件に従い多結晶シリコン膜３０を加熱処理
してその再結晶化を行った。
【００２２】
【表１】 （製膜条件） 反応ガスの種類；ＳｉＨ4 ＋ Ｈ2 （ＳｉＨ4 ：１％） 反応ガスの供給速度；１ＳＬＭ 反応ガスの圧力；１０Ｔｏｒｒ 基材３の加熱温度；９００℃ （再結晶化条件） 加熱温度；１３００℃ 加熱時間；３０分間 超音波振動子への投入電力；１．０ｋＷ このようにして得られた多結晶シリコン膜についてＴＥ
Ｍ観察を行ったところ、その結晶粒径は１００μｍ程度
に達しており、かつ、その膜特性も均一になっているこ
とが確認された。
Ｍ観察を行ったところ、その結晶粒径は１００μｍ程度
に達しており、かつ、その膜特性も均一になっているこ
とが確認された。
【００２３】尚、上記製膜条件並びに再結晶化条件につ
いては以下に示す範囲内においてその条件を代えても略
同一特性の多結晶シリコン膜が得られている。 （製膜条件） 反応ガスの供給速度（０．１ＳＬＭ〜５ＳＬＭ） 反応ガスの圧力；（１Ｔｏｒｒ〜１００Ｔｏｒｒ） 基材３の加熱温度；（８５０℃〜１０００℃） （再結晶化条件） 加熱温度；（１２５０℃〜１４００℃） 加熱時間；（１０分間〜１２０分間） 超音波振動子への投入電力；（０．３ｋＷ〜２．０ｋ
Ｗ） ［実施例３］上記カーボンシートから成る基材３上に以
下の製膜条件による光ＣＶＤ法により膜厚２μｍの非晶
質シリコン膜３０を製膜し、かつ、実施例１と同一の結
晶化条件でこの非晶質シリコン膜３０の結晶化を行っ
た。 （製膜条件） 反応ガスの種類；Ｓｉ2Ｈ6 ＋ Ｈ2 （Ｓｉ2Ｈ6 ：１
％） 反応ガスの供給速度；１００ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力；１０Ｔｏｒｒ 紫外光の照射光源；Ｈｇランプ 基材３の加熱温度；２５０℃ このようにして得られた多結晶シリコン膜についてＴＥ
Ｍ観察を行ったところ、実施例１と同様、その結晶粒径
は５μｍ程度に達しており、かつ、その膜特性も均一に
なっていることが確認された。 ［実施例４］上記カーボンシートから成る基材３上にス
パッタリング法により膜厚３μｍの非晶質シリコン膜３
０を製膜し、かつ、実施例１と同一の結晶化条件でこの
非晶質シリコン膜３０の結晶化を行った。
いては以下に示す範囲内においてその条件を代えても略
同一特性の多結晶シリコン膜が得られている。 （製膜条件） 反応ガスの供給速度（０．１ＳＬＭ〜５ＳＬＭ） 反応ガスの圧力；（１Ｔｏｒｒ〜１００Ｔｏｒｒ） 基材３の加熱温度；（８５０℃〜１０００℃） （再結晶化条件） 加熱温度；（１２５０℃〜１４００℃） 加熱時間；（１０分間〜１２０分間） 超音波振動子への投入電力；（０．３ｋＷ〜２．０ｋ
Ｗ） ［実施例３］上記カーボンシートから成る基材３上に以
下の製膜条件による光ＣＶＤ法により膜厚２μｍの非晶
質シリコン膜３０を製膜し、かつ、実施例１と同一の結
晶化条件でこの非晶質シリコン膜３０の結晶化を行っ
た。 （製膜条件） 反応ガスの種類；Ｓｉ2Ｈ6 ＋ Ｈ2 （Ｓｉ2Ｈ6 ：１
％） 反応ガスの供給速度；１００ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力；１０Ｔｏｒｒ 紫外光の照射光源；Ｈｇランプ 基材３の加熱温度；２５０℃ このようにして得られた多結晶シリコン膜についてＴＥ
Ｍ観察を行ったところ、実施例１と同様、その結晶粒径
は５μｍ程度に達しており、かつ、その膜特性も均一に
なっていることが確認された。 ［実施例４］上記カーボンシートから成る基材３上にス
パッタリング法により膜厚３μｍの非晶質シリコン膜３
０を製膜し、かつ、実施例１と同一の結晶化条件でこの
非晶質シリコン膜３０の結晶化を行った。
【００２４】このようにして得られた多結晶シリコン膜
についてＴＥＭ観察を行ったところ、実施例１と略同
様、その結晶粒径は４．５μｍ程度に達しており、か
つ、その膜特性も均一になっていることが確認された。 ［実施例５］上記カーボンシートから成る基材３上に以
下の製膜条件によるイオンプレーティング法により膜厚
５０μｍの多結晶シリコン膜３０を製膜し、かつ、実施
例２と同一の再結晶化条件に従い多結晶シリコン膜３０
を加熱処理してその再結晶化を行った。 （製膜条件） 製膜室内の圧力；５ｍＴｏｒｒ ターゲット；Ｓｉターゲット ＲＦコイルへの投入電力；１００Ｗ 基材３の加熱温度；７００℃ このようにして得られた多結晶シリコン膜についてＴＥ
Ｍ観察を行ったところ、実施例２と同様、その結晶粒径
は１００μｍ程度に達しており、かつ、その膜特性も均
一になっていることが確認された。
についてＴＥＭ観察を行ったところ、実施例１と略同
様、その結晶粒径は４．５μｍ程度に達しており、か
つ、その膜特性も均一になっていることが確認された。 ［実施例５］上記カーボンシートから成る基材３上に以
下の製膜条件によるイオンプレーティング法により膜厚
５０μｍの多結晶シリコン膜３０を製膜し、かつ、実施
例２と同一の再結晶化条件に従い多結晶シリコン膜３０
を加熱処理してその再結晶化を行った。 （製膜条件） 製膜室内の圧力；５ｍＴｏｒｒ ターゲット；Ｓｉターゲット ＲＦコイルへの投入電力；１００Ｗ 基材３の加熱温度；７００℃ このようにして得られた多結晶シリコン膜についてＴＥ
Ｍ観察を行ったところ、実施例２と同様、その結晶粒径
は１００μｍ程度に達しており、かつ、その膜特性も均
一になっていることが確認された。
【００２５】尚、上記製膜条件については以下に示す範
囲内においてその条件を代えても略同一特性の多結晶シ
リコン膜が得られている。 （製膜条件） 製膜室内の圧力；（１〜１０ｍＴｏｒｒ） ＲＦコイルへの投入電力；（５０〜２００Ｗ） ［実施例６］上記基材３としてガラスを適用し、かつ、
この基材３上にプラズマＣＶＤ法により膜厚３μｍの非
晶質ゲルマニウム膜３０を製膜した。尚、非晶質ゲルマ
ニウム膜３０の製膜条件は以下の通りである。 （製膜条件） 反応ガスの種類；ＧｅＨ4 反応ガスの供給速度；２０ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力；２００ｍＴｏｒｒ 放電電力；２０Ｗ 基材３の加熱温度；２５０℃ 次に、上記非晶質のゲルマニウム膜３０が製膜された基
材３をエンドレス搬送ベルト４を介して上記結晶化装置
内に搬入し、かつ、下記の結晶化条件に従い非晶質ゲル
マニウム膜３０を加熱処理して多結晶のゲルマニウム膜
を得た。 （結晶化条件） 加熱温度；５００℃ 加熱時間；４時間 超音波振動子への投入電力；１．０ｋＷ このようにして得られた多結晶のゲルマニウム膜につい
てＴＥＭ観察を行ったところ、その結晶粒径は５μｍ程
度に達しており、かつ、その膜特性も均一になっている
ことが確認された。 ［実施例７］上記カーボンシートから成る基材３上に以
下の製膜条件による熱ＣＶＤ法により膜厚３０μｍの多
結晶ゲルマニウム膜３０を製膜し、かつ、下記の再結晶
化条件に従い多結晶ゲルマニウム膜３０を加熱処理して
その再結晶化を行った。 （製膜条件） 反応ガスの種類；ＧｅＨ4 ＋ Ｈ2 （ＧｅＨ4 ：１％） 反応ガスの供給速度；１ＳＬＭ 反応ガスの圧力；１０Ｔｏｒｒ 基材３の加熱温度；７００℃ （再結晶化条件） 加熱温度；９００℃ 加熱時間；３０分間 超音波振動子への投入電力；１．０ｋＷ このようにして得られた多結晶ゲルマニウム膜について
ＴＥＭ観察を行ったところ、その結晶粒径は５０μｍ程
度に達しており、かつ、その膜特性も均一になっている
ことが確認された。
囲内においてその条件を代えても略同一特性の多結晶シ
リコン膜が得られている。 （製膜条件） 製膜室内の圧力；（１〜１０ｍＴｏｒｒ） ＲＦコイルへの投入電力；（５０〜２００Ｗ） ［実施例６］上記基材３としてガラスを適用し、かつ、
この基材３上にプラズマＣＶＤ法により膜厚３μｍの非
晶質ゲルマニウム膜３０を製膜した。尚、非晶質ゲルマ
ニウム膜３０の製膜条件は以下の通りである。 （製膜条件） 反応ガスの種類；ＧｅＨ4 反応ガスの供給速度；２０ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力；２００ｍＴｏｒｒ 放電電力；２０Ｗ 基材３の加熱温度；２５０℃ 次に、上記非晶質のゲルマニウム膜３０が製膜された基
材３をエンドレス搬送ベルト４を介して上記結晶化装置
内に搬入し、かつ、下記の結晶化条件に従い非晶質ゲル
マニウム膜３０を加熱処理して多結晶のゲルマニウム膜
を得た。 （結晶化条件） 加熱温度；５００℃ 加熱時間；４時間 超音波振動子への投入電力；１．０ｋＷ このようにして得られた多結晶のゲルマニウム膜につい
てＴＥＭ観察を行ったところ、その結晶粒径は５μｍ程
度に達しており、かつ、その膜特性も均一になっている
ことが確認された。 ［実施例７］上記カーボンシートから成る基材３上に以
下の製膜条件による熱ＣＶＤ法により膜厚３０μｍの多
結晶ゲルマニウム膜３０を製膜し、かつ、下記の再結晶
化条件に従い多結晶ゲルマニウム膜３０を加熱処理して
その再結晶化を行った。 （製膜条件） 反応ガスの種類；ＧｅＨ4 ＋ Ｈ2 （ＧｅＨ4 ：１％） 反応ガスの供給速度；１ＳＬＭ 反応ガスの圧力；１０Ｔｏｒｒ 基材３の加熱温度；７００℃ （再結晶化条件） 加熱温度；９００℃ 加熱時間；３０分間 超音波振動子への投入電力；１．０ｋＷ このようにして得られた多結晶ゲルマニウム膜について
ＴＥＭ観察を行ったところ、その結晶粒径は５０μｍ程
度に達しており、かつ、その膜特性も均一になっている
ことが確認された。
【００２６】尚、上記製膜条件並びに再結晶化条件につ
いては以下に示す範囲内においてその条件を代えても略
同一特性の多結晶ゲルマニウム膜が得られている。 （製膜条件） 反応ガスの供給速度（０．１ＳＬＭ〜５ＳＬＭ） 反応ガスの圧力；（１Ｔｏｒｒ〜１００Ｔｏｒｒ） 基材３の加熱温度；（５５０℃〜８００℃） （再結晶化条件） 加熱温度；（８５０℃〜９５０℃） 加熱時間；（１０分間〜１２０分間） 超音波振動子への投入電力；（０．３ｋＷ〜２．０ｋ
Ｗ） ［実施例８］上記カーボンシートから成る基材３上に以
下の製膜条件によるプラズマＣＶＤ法により膜厚１０μ
ｍの多結晶シリコンゲルマニウム合金膜３０を製膜し、
かつ、下記の再結晶化条件に従い多結晶シリコンゲルマ
ニウム合金膜３０を加熱処理してその再結晶化を行っ
た。 （製膜条件） 反応ガスの種類；ＳｉＨ4 ＋ＧｅＨ4 ＋Ｈ2 （５％：５
％：９０％） 反応ガスの供給速度；１００ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力；２００ｍＴｏｒｒ 放電電力；５０Ｗ 基材３の加熱温度；６００℃ （再結晶化条件） 加熱温度；１１００℃ 加熱時間；３０分間 超音波振動子への投入電力；１．０ｋＷ このようにして得られた多結晶シリコンゲルマニウム合
金膜についてＴＥＭ観察を行ったところ、その結晶粒径
は１５μｍ程度に達しており、かつ、その膜特性も均一
になっていることが確認された。
いては以下に示す範囲内においてその条件を代えても略
同一特性の多結晶ゲルマニウム膜が得られている。 （製膜条件） 反応ガスの供給速度（０．１ＳＬＭ〜５ＳＬＭ） 反応ガスの圧力；（１Ｔｏｒｒ〜１００Ｔｏｒｒ） 基材３の加熱温度；（５５０℃〜８００℃） （再結晶化条件） 加熱温度；（８５０℃〜９５０℃） 加熱時間；（１０分間〜１２０分間） 超音波振動子への投入電力；（０．３ｋＷ〜２．０ｋ
Ｗ） ［実施例８］上記カーボンシートから成る基材３上に以
下の製膜条件によるプラズマＣＶＤ法により膜厚１０μ
ｍの多結晶シリコンゲルマニウム合金膜３０を製膜し、
かつ、下記の再結晶化条件に従い多結晶シリコンゲルマ
ニウム合金膜３０を加熱処理してその再結晶化を行っ
た。 （製膜条件） 反応ガスの種類；ＳｉＨ4 ＋ＧｅＨ4 ＋Ｈ2 （５％：５
％：９０％） 反応ガスの供給速度；１００ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力；２００ｍＴｏｒｒ 放電電力；５０Ｗ 基材３の加熱温度；６００℃ （再結晶化条件） 加熱温度；１１００℃ 加熱時間；３０分間 超音波振動子への投入電力；１．０ｋＷ このようにして得られた多結晶シリコンゲルマニウム合
金膜についてＴＥＭ観察を行ったところ、その結晶粒径
は１５μｍ程度に達しており、かつ、その膜特性も均一
になっていることが確認された。
【００２７】尚、上記製膜条件並びに再結晶化条件につ
いては以下に示す範囲内においてその条件を代えても略
同一特性の多結晶シリコンゲルマニウム合金膜が得られ
ている。 （製膜条件） 反応ガスの供給速度（２０ＳＣＣＭ〜２００ＳＣＣＭ） 反応ガスの圧力；（５０ｍＴｏｒｒ〜３００ｍＴｏｒ
ｒ） 放電電力；（２０Ｗ〜１００Ｗ） 基材３の加熱温度；（４５０℃〜８００℃） （再結晶化条件） 加熱温度；（１０００℃〜１１５０℃） 加熱時間；（１０分間〜１２０分間） 超音波振動子への投入電力；（０．３ｋＷ〜２．０ｋ
Ｗ）
いては以下に示す範囲内においてその条件を代えても略
同一特性の多結晶シリコンゲルマニウム合金膜が得られ
ている。 （製膜条件） 反応ガスの供給速度（２０ＳＣＣＭ〜２００ＳＣＣＭ） 反応ガスの圧力；（５０ｍＴｏｒｒ〜３００ｍＴｏｒ
ｒ） 放電電力；（２０Ｗ〜１００Ｗ） 基材３の加熱温度；（４５０℃〜８００℃） （再結晶化条件） 加熱温度；（１０００℃〜１１５０℃） 加熱時間；（１０分間〜１２０分間） 超音波振動子への投入電力；（０．３ｋＷ〜２．０ｋ
Ｗ）
【００２８】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、超音波振
動エネルギーの作用により結晶化又は再結晶化途中にお
ける半導体被膜内の結晶粒の合一、それによる結晶粒径
の拡大並びに格子欠陥等の低減が図れるため、結晶化又
は再結晶化に要する加熱条件を半導体材料の融点以下に
設定しても結晶粒径の大きい結晶性良好な半導体被膜を
短時間で得ることが可能となる。
動エネルギーの作用により結晶化又は再結晶化途中にお
ける半導体被膜内の結晶粒の合一、それによる結晶粒径
の拡大並びに格子欠陥等の低減が図れるため、結晶化又
は再結晶化に要する加熱条件を半導体材料の融点以下に
設定しても結晶粒径の大きい結晶性良好な半導体被膜を
短時間で得ることが可能となる。
【００２９】従って、加熱温度を半導体材料の融点以上
に設定した従来の結晶化方法に較べ適用できる基材の選
択範囲を拡大できると共に基材内に含まれる不純物の半
導体被膜内への熱拡散も抑制されるため半導体特性の劣
化をも防止することが可能となり、また、加熱温度を半
導体材料の融点以下に設定した従来の結晶化方法に較べ
て結晶化又は再結晶化に要する時間の短縮が図れ、か
つ、結晶性の大幅な改善が図れる効果を有している。
に設定した従来の結晶化方法に較べ適用できる基材の選
択範囲を拡大できると共に基材内に含まれる不純物の半
導体被膜内への熱拡散も抑制されるため半導体特性の劣
化をも防止することが可能となり、また、加熱温度を半
導体材料の融点以下に設定した従来の結晶化方法に較べ
て結晶化又は再結晶化に要する時間の短縮が図れ、か
つ、結晶性の大幅な改善が図れる効果を有している。
【図１】実施例において適用された結晶化装置の構成概
念図。
念図。
３ 基材 ４ 搬送ベルト ５ ガイド板 ６ 超音波振動子 ７ 発振器 ８ オーブン ３０ 半導体被膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/324 Ｚ 29/786 21/336 31/04
Claims (1)
- 【請求項１】基材上に製膜された非晶質又は結晶質の半
導体被膜を加熱処理してその結晶化又は再結晶化を行う
半導体被膜の結晶化方法において、 上記基材上に製膜された非晶質又は結晶質の半導体被膜
に対し超音波振動エネルギーを与えながら上記半導体被
膜を構成する半導体材料の融点以下の温度条件で加熱処
理を行うことを特徴とする半導体被膜の結晶化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6228620A JPH07169689A (ja) | 1993-09-29 | 1994-08-30 | 半導体被膜の結晶化方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24304293 | 1993-09-29 | ||
| JP5-243042 | 1993-09-29 | ||
| JP6228620A JPH07169689A (ja) | 1993-09-29 | 1994-08-30 | 半導体被膜の結晶化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07169689A true JPH07169689A (ja) | 1995-07-04 |
Family
ID=26528360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6228620A Pending JPH07169689A (ja) | 1993-09-29 | 1994-08-30 | 半導体被膜の結晶化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07169689A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010533989A (ja) * | 2007-07-20 | 2010-10-28 | アイメック | 基板上に結晶ゲルマニウム層を形成する方法 |
| JP2021061451A (ja) * | 2017-02-28 | 2021-04-15 | 国立大学法人 筑波大学 | 半導体装置とその製造方法 |
| CN113521791A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-10-22 | 福建江夏学院 | 一种光电半导体薄膜的超声波振荡制备装置 |
-
1994
- 1994-08-30 JP JP6228620A patent/JPH07169689A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010533989A (ja) * | 2007-07-20 | 2010-10-28 | アイメック | 基板上に結晶ゲルマニウム層を形成する方法 |
| JP2021061451A (ja) * | 2017-02-28 | 2021-04-15 | 国立大学法人 筑波大学 | 半導体装置とその製造方法 |
| CN113521791A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-10-22 | 福建江夏学院 | 一种光电半导体薄膜的超声波振荡制备装置 |
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