JPH08293471A - 薄膜の製造方法および薄膜素子の製造方法 - Google Patents
薄膜の製造方法および薄膜素子の製造方法Info
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- JPH08293471A JPH08293471A JP12051095A JP12051095A JPH08293471A JP H08293471 A JPH08293471 A JP H08293471A JP 12051095 A JP12051095 A JP 12051095A JP 12051095 A JP12051095 A JP 12051095A JP H08293471 A JPH08293471 A JP H08293471A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 危険なガスを用いることなく薄膜を製造する
ことができ、しかもレーザービームなどの照射により薄
膜を結晶化させる際に膜の破壊が生ずるのを防止するこ
とができる薄膜の製造方法およびそれを用いた薄膜素子
の製造方法を提供する。 【構成】 多結晶Ｓｉ薄膜形成用の非晶質Ｓｉ薄膜６
を、スパッタガスとしてＨｅガスを用いたスパッタリン
グ法により形成した後、２５０〜４００℃で熱処理を行
うことにより、成膜中に非晶質Ｓｉ薄膜６中に入ったＨ
ｅを外部に放出させる。この後、非晶質Ｓｉ薄膜６にレ
ーザービームを照射することにより結晶化を行い、多結
晶Ｓｉ薄膜を形成する。
ことができ、しかもレーザービームなどの照射により薄
膜を結晶化させる際に膜の破壊が生ずるのを防止するこ
とができる薄膜の製造方法およびそれを用いた薄膜素子
の製造方法を提供する。 【構成】 多結晶Ｓｉ薄膜形成用の非晶質Ｓｉ薄膜６
を、スパッタガスとしてＨｅガスを用いたスパッタリン
グ法により形成した後、２５０〜４００℃で熱処理を行
うことにより、成膜中に非晶質Ｓｉ薄膜６中に入ったＨ
ｅを外部に放出させる。この後、非晶質Ｓｉ薄膜６にレ
ーザービームを照射することにより結晶化を行い、多結
晶Ｓｉ薄膜を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、薄膜の製造方法およ
び薄膜素子の製造方法に関し、例えば、薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）の製造に適用して好適なものである。
び薄膜素子の製造方法に関し、例えば、薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）の製造に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン（Ｓｉ）薄膜は、原料ガ
スとしてシラン（ＳｉＨ4 ）などを用いたプラズマＣＶ
Ｄ法や低圧ＣＶＤ法により形成するのが一般的である。
スとしてシラン（ＳｉＨ4 ）などを用いたプラズマＣＶ
Ｄ法や低圧ＣＶＤ法により形成するのが一般的である。
【０００３】しかしながら、上述のＳｉＨ4 などは発火
しやすいなどの危険なガスであるため、保守管理が面倒
であるという問題がある。そこで、プラズマＣＶＤ法や
低圧ＣＶＤ法の代わりに、ＳｉＨ4 などの危険なガスを
用いないでＳｉ薄膜を形成することが可能なスパッタリ
ング法を用いることが考えられる。
しやすいなどの危険なガスであるため、保守管理が面倒
であるという問題がある。そこで、プラズマＣＶＤ法や
低圧ＣＶＤ法の代わりに、ＳｉＨ4 などの危険なガスを
用いないでＳｉ薄膜を形成することが可能なスパッタリ
ング法を用いることが考えられる。
【０００４】一方、近年、多結晶Ｓｉ薄膜を用いたＴＦ
Ｔ（以下「多結晶ＳｉＴＦＴ」という。）を画素スイッ
チング素子として用いた液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の
開発が盛んに行われており、すでに一部で実用化されて
いる。この場合、多結晶Ｓｉ薄膜の形成方法として、基
板上にまずプラズマＣＶＤ法や低圧ＣＶＤ法により非晶
質Ｓｉ薄膜を形成した後、この非晶質Ｓｉ薄膜にレーザ
ービームを照射して結晶化させる方法がある。
Ｔ（以下「多結晶ＳｉＴＦＴ」という。）を画素スイッ
チング素子として用いた液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の
開発が盛んに行われており、すでに一部で実用化されて
いる。この場合、多結晶Ｓｉ薄膜の形成方法として、基
板上にまずプラズマＣＶＤ法や低圧ＣＶＤ法により非晶
質Ｓｉ薄膜を形成した後、この非晶質Ｓｉ薄膜にレーザ
ービームを照射して結晶化させる方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の多結晶Ｓｉ薄膜
の形成方法において非晶質Ｓｉ薄膜をスパッタリング法
により形成するようにすれば、ＳｉＨ4 などの危険なガ
スを用いないで済み、好ましいが、この場合には次のよ
うな問題が新たに生ずる。
の形成方法において非晶質Ｓｉ薄膜をスパッタリング法
により形成するようにすれば、ＳｉＨ4 などの危険なガ
スを用いないで済み、好ましいが、この場合には次のよ
うな問題が新たに生ずる。
【０００６】すなわち、スパッタリング法においては通
常、スパッタレートの大きいアルゴン（Ａｒ）のガスが
スパッタガスとして用いられるが、このＡｒガスを用い
たスパッタリング法により非晶質Ｓｉ薄膜を形成する
と、膜中にＡｒが入るのを避けることができない。一
方、結晶化を行うためにこの非晶質Ｓｉ薄膜に例えばパ
ルスレーザービーム（パルス幅は例えば２０〜３０ｎ
ｓ）を照射したとき、この非晶質Ｓｉ薄膜は１４００℃
以上の高温に加熱される。このとき、非晶質Ｓｉ薄膜中
に入っているＡｒが膜中から外部に急激に放出される結
果、膜が破壊されてしまう。
常、スパッタレートの大きいアルゴン（Ａｒ）のガスが
スパッタガスとして用いられるが、このＡｒガスを用い
たスパッタリング法により非晶質Ｓｉ薄膜を形成する
と、膜中にＡｒが入るのを避けることができない。一
方、結晶化を行うためにこの非晶質Ｓｉ薄膜に例えばパ
ルスレーザービーム（パルス幅は例えば２０〜３０ｎ
ｓ）を照射したとき、この非晶質Ｓｉ薄膜は１４００℃
以上の高温に加熱される。このとき、非晶質Ｓｉ薄膜中
に入っているＡｒが膜中から外部に急激に放出される結
果、膜が破壊されてしまう。
【０００７】この問題を防止するために、レーザービー
ムを照射する前に非晶質Ｓｉ薄膜を熱処理することによ
り膜中に入っているＡｒをあらかじめ外部に放出させて
おくことが考えられるが、例えばガラス基板を用いて多
結晶ＳｉＴＦＴを製造する場合の典型的なプロセス温度
である４００℃程度での熱処理によっては勿論、その場
合のプロセス温度の上限である６００℃程度での熱処理
によっても、膜中に入っているＡｒを外部に放出させる
ことはできない。
ムを照射する前に非晶質Ｓｉ薄膜を熱処理することによ
り膜中に入っているＡｒをあらかじめ外部に放出させて
おくことが考えられるが、例えばガラス基板を用いて多
結晶ＳｉＴＦＴを製造する場合の典型的なプロセス温度
である４００℃程度での熱処理によっては勿論、その場
合のプロセス温度の上限である６００℃程度での熱処理
によっても、膜中に入っているＡｒを外部に放出させる
ことはできない。
【０００８】なお、文献によると、Ａｒガスを用いたス
パッタリング法により形成されたタンタルシリサイド
（ＴａＳｉ2 ）膜の場合、膜中に入ったＡｒを外部に放
出させるために必要な熱処理温度は９００℃以上であ
り、Ａｒを１００％放出させるために必要な熱処理温度
は１１００℃以上にもなる。これとの類推から、Ａｒガ
スを用いたスパッタリング法により形成された非晶質Ｓ
ｉ薄膜中のＡｒを放出させるために必要な熱処理温度
は、９００℃以上であると考えられる。
パッタリング法により形成されたタンタルシリサイド
（ＴａＳｉ2 ）膜の場合、膜中に入ったＡｒを外部に放
出させるために必要な熱処理温度は９００℃以上であ
り、Ａｒを１００％放出させるために必要な熱処理温度
は１１００℃以上にもなる。これとの類推から、Ａｒガ
スを用いたスパッタリング法により形成された非晶質Ｓ
ｉ薄膜中のＡｒを放出させるために必要な熱処理温度
は、９００℃以上であると考えられる。
【０００９】以上のような理由により、従来は、スパッ
タリング法により形成された非晶質Ｓｉ薄膜をレーザー
ビームの照射により結晶化させることは困難であった。
タリング法により形成された非晶質Ｓｉ薄膜をレーザー
ビームの照射により結晶化させることは困難であった。
【００１０】したがって、この発明の目的は、危険なガ
スを用いることなく薄膜を製造することができ、しかも
レーザービームなどのエネルギービームの照射により薄
膜を結晶化させる際に膜の破壊が生ずるのを防止するこ
とができる薄膜の製造方法を提供することにある。
スを用いることなく薄膜を製造することができ、しかも
レーザービームなどのエネルギービームの照射により薄
膜を結晶化させる際に膜の破壊が生ずるのを防止するこ
とができる薄膜の製造方法を提供することにある。
【００１１】この発明の他の目的は、危険なガスを用い
ることなく薄膜を製造することができ、しかもレーザー
ビームなどのエネルギービームの照射により薄膜を結晶
化させる際に膜の破壊が生ずるのを防止することがで
き、結晶化された薄膜を用いて薄膜素子を製造すること
ができる薄膜素子の製造方法を提供することにある。
ることなく薄膜を製造することができ、しかもレーザー
ビームなどのエネルギービームの照射により薄膜を結晶
化させる際に膜の破壊が生ずるのを防止することがで
き、結晶化された薄膜を用いて薄膜素子を製造すること
ができる薄膜素子の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者の考察によれ
ば、スパッタガスとしてＡｒガスを用いた従来のスパッ
タリング法により非晶質Ｓｉ薄膜などを形成したとき、
成膜中に膜中に入ったＡｒが６００℃程度での熱処理に
よって外部に放出されないのは、主としてＡｒの原子半
径が大きいことによるものと考えられる。そこで、スパ
ッタガスとしてＡｒより原子半径が小さい元素のガスを
用いれば、膜中に入った元素を、スパッタガスとしてＡ
ｒガスを用いた場合よりも低温の熱処理により外部に放
出させることができると考えられる。
ば、スパッタガスとしてＡｒガスを用いた従来のスパッ
タリング法により非晶質Ｓｉ薄膜などを形成したとき、
成膜中に膜中に入ったＡｒが６００℃程度での熱処理に
よって外部に放出されないのは、主としてＡｒの原子半
径が大きいことによるものと考えられる。そこで、スパ
ッタガスとしてＡｒより原子半径が小さい元素のガスを
用いれば、膜中に入った元素を、スパッタガスとしてＡ
ｒガスを用いた場合よりも低温の熱処理により外部に放
出させることができると考えられる。
【００１３】この発明は、本発明者による上記考察に基
づいて案出されたものである。
づいて案出されたものである。
【００１４】すなわち、上記目的を達成するために、こ
の発明の第１の発明による薄膜の製造方法は、アルゴン
より原子半径が小さい希ガス元素のガスをスパッタガス
として用いたスパッタリング法により低耐熱性の基板上
に薄膜を形成する工程と、薄膜を基板の軟化温度より低
い温度で熱処理する工程とを有することを特徴とするも
のである。
の発明の第１の発明による薄膜の製造方法は、アルゴン
より原子半径が小さい希ガス元素のガスをスパッタガス
として用いたスパッタリング法により低耐熱性の基板上
に薄膜を形成する工程と、薄膜を基板の軟化温度より低
い温度で熱処理する工程とを有することを特徴とするも
のである。
【００１５】この発明の第１の発明においては、典型的
には、薄膜を熱処理した後、その薄膜にエネルギービー
ムを照射することにより薄膜を結晶化させる工程をさら
に有する。
には、薄膜を熱処理した後、その薄膜にエネルギービー
ムを照射することにより薄膜を結晶化させる工程をさら
に有する。
【００１６】この発明の第２の発明による薄膜の製造方
法は、アルゴンより原子半径が小さい希ガス元素のガス
をスパッタガスとして用いたスパッタリング法により低
耐熱性の基板上に薄膜を形成する工程と、薄膜を基板の
軟化温度より低い温度で熱処理することにより、薄膜の
成膜中に薄膜中に入った希ガス元素を外部に放出させる
工程とを有することを特徴とするものである。
法は、アルゴンより原子半径が小さい希ガス元素のガス
をスパッタガスとして用いたスパッタリング法により低
耐熱性の基板上に薄膜を形成する工程と、薄膜を基板の
軟化温度より低い温度で熱処理することにより、薄膜の
成膜中に薄膜中に入った希ガス元素を外部に放出させる
工程とを有することを特徴とするものである。
【００１７】この発明の第２の発明においては、典型的
には、薄膜を熱処理した後、その薄膜にエネルギービー
ムを照射することにより薄膜を結晶化させる工程をさら
に有する。
には、薄膜を熱処理した後、その薄膜にエネルギービー
ムを照射することにより薄膜を結晶化させる工程をさら
に有する。
【００１８】この発明の第３の発明による薄膜素子の製
造方法は、アルゴンより原子半径が小さい希ガス元素の
ガスをスパッタガスとして用いたスパッタリング法によ
り低耐熱性の基板上に薄膜を形成する工程と、薄膜を基
板の軟化温度より低い温度で熱処理する工程と、薄膜に
エネルギービームを照射することにより薄膜を結晶化さ
せる工程とを有することを特徴とするものである。
造方法は、アルゴンより原子半径が小さい希ガス元素の
ガスをスパッタガスとして用いたスパッタリング法によ
り低耐熱性の基板上に薄膜を形成する工程と、薄膜を基
板の軟化温度より低い温度で熱処理する工程と、薄膜に
エネルギービームを照射することにより薄膜を結晶化さ
せる工程とを有することを特徴とするものである。
【００１９】この発明の第３の発明において、薄膜素子
は、典型的には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）である。
は、典型的には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）である。
【００２０】この発明において、アルゴンより原子半径
が小さい希ガス元素としては、具体的には、ヘリウム
（Ｈｅ）およびネオン（Ｎｅ）が挙げられる。このうち
Ｈｅは原子半径が極めて小さいため、特に好適に用いら
れる。
が小さい希ガス元素としては、具体的には、ヘリウム
（Ｈｅ）およびネオン（Ｎｅ）が挙げられる。このうち
Ｈｅは原子半径が極めて小さいため、特に好適に用いら
れる。
【００２１】ここで、下記の表１は、イオンエネルギー
が５００ｅＶであるときのＨｅおよびＡｒのスパッタ率
をいくつかのターゲット材料について示したものであ
る。この表１からわかるように、ターゲット材料がＳｉ
の場合、Ｈｅのスパッタ率はＡｒのスパッタ率に比べて
小さく、したがってスパッタガスとしてＨｅガスを用い
たスパッタリング法によりＳｉ薄膜を形成する場合の成
膜速度はスパッタガスとしてＡｒガスを用いたスパッタ
リング法によりＳｉ薄膜を形成する場合の成膜速度に比
べて低い。しかしながら、例えば多結晶ＳｉＴＦＴの製
造に用いられる非晶質Ｓｉ薄膜の厚さは例えば２０〜３
０ｎｍと小さいため、このように成膜速度が低いこと
は、実用上ほとんど問題にならないと考えられる。
が５００ｅＶであるときのＨｅおよびＡｒのスパッタ率
をいくつかのターゲット材料について示したものであ
る。この表１からわかるように、ターゲット材料がＳｉ
の場合、Ｈｅのスパッタ率はＡｒのスパッタ率に比べて
小さく、したがってスパッタガスとしてＨｅガスを用い
たスパッタリング法によりＳｉ薄膜を形成する場合の成
膜速度はスパッタガスとしてＡｒガスを用いたスパッタ
リング法によりＳｉ薄膜を形成する場合の成膜速度に比
べて低い。しかしながら、例えば多結晶ＳｉＴＦＴの製
造に用いられる非晶質Ｓｉ薄膜の厚さは例えば２０〜３
０ｎｍと小さいため、このように成膜速度が低いこと
は、実用上ほとんど問題にならないと考えられる。
【００２２】 表１ スパッタ率 ─────────────────────── ターゲット材料 Ｈｅ Ａｒ ─────────────────────── Ｓｉ ０．１３ ０．５０ Ａｕ ０．０７ ２．４０ Ａｌ ０．１６ １．０５ ───────────────────────
【００２３】この発明において、薄膜は、典型的には半
導体薄膜であり、具体的には例えばシリコン薄膜であ
る。
導体薄膜であり、具体的には例えばシリコン薄膜であ
る。
【００２４】この発明において、低耐熱性の基板は、例
えば軟化温度が６００℃程度以下の基板であり、具体的
には、例えばガラス基板やプラスチック基板である。
えば軟化温度が６００℃程度以下の基板であり、具体的
には、例えばガラス基板やプラスチック基板である。
【００２５】この発明において、エネルギービームとし
ては、例えばレーザービーム、特にパルスレーザービー
ムが用いられるが、場合によっては例えば電子ビームを
用いてもよい。
ては、例えばレーザービーム、特にパルスレーザービー
ムが用いられるが、場合によっては例えば電子ビームを
用いてもよい。
【００２６】
【作用】この発明においては、アルゴンより原子半径が
小さい希ガス元素のガスをスパッタガスとして用いたス
パッタリング法により低耐熱性の基板上に薄膜を形成し
た後に、その薄膜を基板の軟化温度より低い温度で熱処
理することにより、成膜中に薄膜中に入った希ガス元素
を容易に外部に放出させることができる。このため、こ
の薄膜にレーザービームなどのエネルギービームを照射
して結晶化させる際に、膜の破壊が生ずることがない。
小さい希ガス元素のガスをスパッタガスとして用いたス
パッタリング法により低耐熱性の基板上に薄膜を形成し
た後に、その薄膜を基板の軟化温度より低い温度で熱処
理することにより、成膜中に薄膜中に入った希ガス元素
を容易に外部に放出させることができる。このため、こ
の薄膜にレーザービームなどのエネルギービームを照射
して結晶化させる際に、膜の破壊が生ずることがない。
【００２７】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。なお、実施例の全図において、同一
または対応する部分には同一の符号を付す。
しながら説明する。なお、実施例の全図において、同一
または対応する部分には同一の符号を付す。
【００２８】図１〜図７は、この発明の第１実施例によ
る多結晶ＳｉＴＦＴの製造方法を工程順に示す断面図で
ある。
る多結晶ＳｉＴＦＴの製造方法を工程順に示す断面図で
ある。
【００２９】この第１実施例による多結晶ＳｉＴＦＴの
製造方法においては、まず、図１に示すように、スパッ
タガスとしてＡｒガスを用いたスパッタリング法により
ガラス基板１の全面に例えばモリブデンタンタル（Ｍｏ
Ｔａ）膜を形成した後、このＭｏＴａ膜をエッチングに
より所定形状にパターニングしてゲート電極２を形成す
る。この後、このゲート電極２を陽極酸化することによ
り、その表面に酸化膜３を形成する。
製造方法においては、まず、図１に示すように、スパッ
タガスとしてＡｒガスを用いたスパッタリング法により
ガラス基板１の全面に例えばモリブデンタンタル（Ｍｏ
Ｔａ）膜を形成した後、このＭｏＴａ膜をエッチングに
より所定形状にパターニングしてゲート電極２を形成す
る。この後、このゲート電極２を陽極酸化することによ
り、その表面に酸化膜３を形成する。
【００３０】次に、図２に示すように、スパッタガスと
してＡｒガスを用いたスパッタリング法により窒化シリ
コン（ＳｉＮx ）膜４および二酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ2 ）膜５を全面に順次形成した後、スパッタガスとし
てＨｅガスを用いたスパッタリング法によりＳｉＯ2 膜
５上に非晶質Ｓｉ薄膜６を形成する。この場合、ゲート
電極２の表面に形成された酸化膜３、ＳｉＮx 膜４およ
びＳｉＯ2 膜５が、ゲート絶縁膜として用いられる。
してＡｒガスを用いたスパッタリング法により窒化シリ
コン（ＳｉＮx ）膜４および二酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ2 ）膜５を全面に順次形成した後、スパッタガスとし
てＨｅガスを用いたスパッタリング法によりＳｉＯ2 膜
５上に非晶質Ｓｉ薄膜６を形成する。この場合、ゲート
電極２の表面に形成された酸化膜３、ＳｉＮx 膜４およ
びＳｉＯ2 膜５が、ゲート絶縁膜として用いられる。
【００３１】ここで、ゲート電極２形成用のＭｏＴａ
膜、ＳｉＮx 膜４およびＳｉＯ2 膜５を、スパッタガス
としてＨｅガスを用いたスパッタリング法ではなく、ス
パッタガスとしてＡｒガスを用いたスパッタリング法に
より形成している理由は、後者の方が前者よりもスパッ
タ率が大きく、より短時間で成膜が可能であるためであ
る。成膜速度をあまり問題としない場合には、スパッタ
ガスとしてＨｅガスを用いたスパッタリング法によりこ
れらの膜を形成してもよいことは、言うまでもない。
膜、ＳｉＮx 膜４およびＳｉＯ2 膜５を、スパッタガス
としてＨｅガスを用いたスパッタリング法ではなく、ス
パッタガスとしてＡｒガスを用いたスパッタリング法に
より形成している理由は、後者の方が前者よりもスパッ
タ率が大きく、より短時間で成膜が可能であるためであ
る。成膜速度をあまり問題としない場合には、スパッタ
ガスとしてＨｅガスを用いたスパッタリング法によりこ
れらの膜を形成してもよいことは、言うまでもない。
【００３２】次に、例えば２５０〜４００℃の温度、具
体的には３５０℃程度の温度で熱処理を行うことによ
り、成膜中に非晶質Ｓｉ薄膜６中に入ったＨｅを外部に
放出させる。ここで、スパッタガスとしてＨｅガスを用
いたスパッタリング法により形成された非晶質Ｓｉ薄膜
６中のＨｅを２５０〜４００℃の低温熱処理により外部
に放出させることができることは、本発明者が行った残
留ガス分析（ＲＧＡ）の実験により確認されている。
体的には３５０℃程度の温度で熱処理を行うことによ
り、成膜中に非晶質Ｓｉ薄膜６中に入ったＨｅを外部に
放出させる。ここで、スパッタガスとしてＨｅガスを用
いたスパッタリング法により形成された非晶質Ｓｉ薄膜
６中のＨｅを２５０〜４００℃の低温熱処理により外部
に放出させることができることは、本発明者が行った残
留ガス分析（ＲＧＡ）の実験により確認されている。
【００３３】次に、図３に示すように、非晶質Ｓｉ薄膜
６にレーザービーム７を照射することによりこの非晶質
Ｓｉ薄膜６を一旦溶融させ、その後、室温に冷却して固
化させる。これによって、図４に示すように、多結晶Ｓ
ｉ薄膜８が形成される。ここで、レーザービーム７とし
ては、例えばエキシマーレーザーによるパルスレーザー
ビーム、より具体的には例えばＸｅＣｌエキシマーレー
ザーによるパルスレーザービーム（波長３０８ｎｍ）や
ＸｅＦエキシマーレーザーによるパルスレーザービーム
（波長３５０ｎｍ）などが用いられる。
６にレーザービーム７を照射することによりこの非晶質
Ｓｉ薄膜６を一旦溶融させ、その後、室温に冷却して固
化させる。これによって、図４に示すように、多結晶Ｓ
ｉ薄膜８が形成される。ここで、レーザービーム７とし
ては、例えばエキシマーレーザーによるパルスレーザー
ビーム、より具体的には例えばＸｅＣｌエキシマーレー
ザーによるパルスレーザービーム（波長３０８ｎｍ）や
ＸｅＦエキシマーレーザーによるパルスレーザービーム
（波長３５０ｎｍ）などが用いられる。
【００３４】図８に、このようにして形成された多結晶
Ｓｉ薄膜８の紫外線反射スペクトルの測定結果を、単結
晶Ｓｉの紫外線反射スペクトルの測定結果とともに示
す。図８から明らかなように、多結晶Ｓｉ薄膜８の紫外
線反射スペクトルには、結晶化を示す波長２７５ｎｍに
おけるＥ2 ピークと呼ばれるピークが観測される。これ
は、プラズマＣＶＤ法により形成した非晶質Ｓｉ薄膜に
レーザービームを照射して結晶化させることにより形成
された多結晶Ｓｉ薄膜と同等である。すなわち、多結晶
Ｓｉ薄膜８は、プラズマＣＶＤ法により形成した非晶質
Ｓｉ薄膜にレーザービームを照射して結晶化させること
により形成された多結晶Ｓｉ薄膜と同等の結晶性を有す
ることがわかる。
Ｓｉ薄膜８の紫外線反射スペクトルの測定結果を、単結
晶Ｓｉの紫外線反射スペクトルの測定結果とともに示
す。図８から明らかなように、多結晶Ｓｉ薄膜８の紫外
線反射スペクトルには、結晶化を示す波長２７５ｎｍに
おけるＥ2 ピークと呼ばれるピークが観測される。これ
は、プラズマＣＶＤ法により形成した非晶質Ｓｉ薄膜に
レーザービームを照射して結晶化させることにより形成
された多結晶Ｓｉ薄膜と同等である。すなわち、多結晶
Ｓｉ薄膜８は、プラズマＣＶＤ法により形成した非晶質
Ｓｉ薄膜にレーザービームを照射して結晶化させること
により形成された多結晶Ｓｉ薄膜と同等の結晶性を有す
ることがわかる。
【００３５】次に、図５に示すように、チャネル領域と
なる部分の多結晶Ｓｉ薄膜８上にチャネル領域に対応す
る形状を有するＳｉＯ2 膜９を形成した後、このＳｉＯ
2 膜９をマスクとして用いて多結晶Ｓｉ薄膜８にｎ型不
純物、例えばリン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）をイオン注入す
る。この後、例えば熱処理を行ったり、レーザービーム
照射による加熱を行ったりして、注入不純物を電気的に
活性化する。これによって、例えばｎ+ 型のソース領域
１０およびドレイン領域１１が形成される。
なる部分の多結晶Ｓｉ薄膜８上にチャネル領域に対応す
る形状を有するＳｉＯ2 膜９を形成した後、このＳｉＯ
2 膜９をマスクとして用いて多結晶Ｓｉ薄膜８にｎ型不
純物、例えばリン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）をイオン注入す
る。この後、例えば熱処理を行ったり、レーザービーム
照射による加熱を行ったりして、注入不純物を電気的に
活性化する。これによって、例えばｎ+ 型のソース領域
１０およびドレイン領域１１が形成される。
【００３６】次に、スパッタガスとしてＡｒガスを用い
たスパッタリング法により全面に例えばアルミニウム
（Ａｌ）膜を形成した後、このＡｌ膜をエッチングによ
り所定形状にパターニングし、図６に示すように、ソー
ス領域１０およびドレイン領域１１上にそれぞれソース
電極１２およびドレイン電極１３を形成する。
たスパッタリング法により全面に例えばアルミニウム
（Ａｌ）膜を形成した後、このＡｌ膜をエッチングによ
り所定形状にパターニングし、図６に示すように、ソー
ス領域１０およびドレイン領域１１上にそれぞれソース
電極１２およびドレイン電極１３を形成する。
【００３７】次に、例えば３５０℃程度の温度で熱処理
を行うことにより、多結晶Ｓｉ薄膜８中の欠陥（ダング
リングボンドなど）を減少させる。
を行うことにより、多結晶Ｓｉ薄膜８中の欠陥（ダング
リングボンドなど）を減少させる。
【００３８】次に、図７に示すように、スパッタガスと
してＡｒガスを用いたスパッタリング法により全面にリ
ンシリケートガラス（ＰＳＧ）膜１４を形成した後、Ａ
ｒガスにＨ2 ガスを添加したものをスパッタガスとして
用いたスパッタリング法によりＰＳＧ膜１４上にＨを含
むＳｉＮx 膜１５を形成する。
してＡｒガスを用いたスパッタリング法により全面にリ
ンシリケートガラス（ＰＳＧ）膜１４を形成した後、Ａ
ｒガスにＨ2 ガスを添加したものをスパッタガスとして
用いたスパッタリング法によりＰＳＧ膜１４上にＨを含
むＳｉＮx 膜１５を形成する。
【００３９】この後、例えば３５０℃程度の温度で熱処
理を行う。これによって、ＳｉＮx膜１５中のＨが放出
されて多結晶Ｓｉ薄膜８の水素化が行われる。
理を行う。これによって、ＳｉＮx膜１５中のＨが放出
されて多結晶Ｓｉ薄膜８の水素化が行われる。
【００４０】以上により、目的とする多結晶ＳｉＴＦＴ
が製造される。
が製造される。
【００４１】以上のように、この第１実施例によれば、
スパッタガスとしてＨｅガスを用いたスパッタリング法
により非晶質Ｓｉ薄膜６を形成した後、２５０〜４００
℃の温度で熱処理を行うことにより、成膜中に非晶質Ｓ
ｉ薄膜６中に入ったＨｅを外部に放出させているので、
その後に非晶質Ｓｉ薄膜６にレーザービーム７を照射し
て結晶化を行う際に、膜中のＨｅが急激に放出される問
題がなく、したがって膜の破壊を防止することができ
る。また、スパッタリング法により非晶質Ｓｉ薄膜６を
形成していることにより、プラズマＣＶＤ法や低圧ＣＶ
Ｄ法により非晶質Ｓｉ薄膜を形成する場合のようにＳｉ
Ｈ4 などの危険なガスを用いる必要がないため、安全で
あり、保守管理も容易である。
スパッタガスとしてＨｅガスを用いたスパッタリング法
により非晶質Ｓｉ薄膜６を形成した後、２５０〜４００
℃の温度で熱処理を行うことにより、成膜中に非晶質Ｓ
ｉ薄膜６中に入ったＨｅを外部に放出させているので、
その後に非晶質Ｓｉ薄膜６にレーザービーム７を照射し
て結晶化を行う際に、膜中のＨｅが急激に放出される問
題がなく、したがって膜の破壊を防止することができ
る。また、スパッタリング法により非晶質Ｓｉ薄膜６を
形成していることにより、プラズマＣＶＤ法や低圧ＣＶ
Ｄ法により非晶質Ｓｉ薄膜を形成する場合のようにＳｉ
Ｈ4 などの危険なガスを用いる必要がないため、安全で
あり、保守管理も容易である。
【００４２】また、この第１実施例によれば、多結晶Ｓ
ｉＴＦＴの製造に必要な全ての成膜をスパッタリング法
により行っているので、成膜に必要な装置はスパッタリ
ング装置だけで済む。このため、多結晶ＳｉＴＦＴの製
造コストの低減を図ることができる。
ｉＴＦＴの製造に必要な全ての成膜をスパッタリング法
により行っているので、成膜に必要な装置はスパッタリ
ング装置だけで済む。このため、多結晶ＳｉＴＦＴの製
造コストの低減を図ることができる。
【００４３】さらに、多結晶ＳｉＴＦＴを画素スイッチ
ング素子として用いた液晶ディスプレイにおいては、透
明電極としてＩＴＯ（Indium-Tin Oxide) が通常用いら
れるが、このＩＴＯもスパッタリング法により形成する
ことができるので、液晶ディスプレイの製造に必要な全
ての成膜をスパッタリング法により行うことができ、し
たがって液晶ディスプレイの製造コストの低減を図るこ
とができる。
ング素子として用いた液晶ディスプレイにおいては、透
明電極としてＩＴＯ（Indium-Tin Oxide) が通常用いら
れるが、このＩＴＯもスパッタリング法により形成する
ことができるので、液晶ディスプレイの製造に必要な全
ての成膜をスパッタリング法により行うことができ、し
たがって液晶ディスプレイの製造コストの低減を図るこ
とができる。
【００４４】次に、この発明の第２実施例について説明
する。
する。
【００４５】この第２実施例による多結晶ＳｉＴＦＴの
製造方法においては、第１実施例による多結晶ＳｉＴＦ
Ｔの製造方法と同様なプロセスにより、図１〜図５に示
す工程を終了させる。
製造方法においては、第１実施例による多結晶ＳｉＴＦ
Ｔの製造方法と同様なプロセスにより、図１〜図５に示
す工程を終了させる。
【００４６】次に、図９に示すように、水素プラズマ中
でプラズマ水素化を行うことにより多結晶Ｓｉ薄膜８を
水素化し、ダングリングボンドなどを不活性化する。
でプラズマ水素化を行うことにより多結晶Ｓｉ薄膜８を
水素化し、ダングリングボンドなどを不活性化する。
【００４７】次に、図１０に示すように、第１実施例に
よる多結晶ＳｉＴＦＴの製造方法と同様にして、ソース
電極１２およびドレイン電極１３の形成、熱処理による
多結晶Ｓｉ薄膜８中の欠陥（ダングリングボンドなど）
の減少などを行った後、ＡｒガスにＨ2 ガスを添加した
ものをスパッタガスとして用いたスパッタリング法によ
りＨを含むＳｉＮx 膜１５を全面に形成する。
よる多結晶ＳｉＴＦＴの製造方法と同様にして、ソース
電極１２およびドレイン電極１３の形成、熱処理による
多結晶Ｓｉ薄膜８中の欠陥（ダングリングボンドなど）
の減少などを行った後、ＡｒガスにＨ2 ガスを添加した
ものをスパッタガスとして用いたスパッタリング法によ
りＨを含むＳｉＮx 膜１５を全面に形成する。
【００４８】この後、例えば３５０℃程度の温度で熱処
理を行う。これによって、ＳｉＮx膜１５中のＨが放出
されて多結晶Ｓｉ薄膜８が水素化される。
理を行う。これによって、ＳｉＮx膜１５中のＨが放出
されて多結晶Ｓｉ薄膜８が水素化される。
【００４９】以上により、目的とする多結晶ＳｉＴＦＴ
が製造される。
が製造される。
【００５０】この第２実施例によっても、第１実施例と
同様な種々の利点を得ることができる。
同様な種々の利点を得ることができる。
【００５１】以上、この発明の実施例について具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。
【００５２】例えば、上述の第１実施例および第２実施
例においては、いわゆるボトムゲート型の多結晶ＳｉＴ
ＦＴの製造にこの発明を適用した場合について説明した
が、この発明は、いわゆるトップゲート型の多結晶Ｓｉ
ＴＦＴの製造に適用することも可能であることは、言う
までもよい。
例においては、いわゆるボトムゲート型の多結晶ＳｉＴ
ＦＴの製造にこの発明を適用した場合について説明した
が、この発明は、いわゆるトップゲート型の多結晶Ｓｉ
ＴＦＴの製造に適用することも可能であることは、言う
までもよい。
【００５３】また、Ｈを含むＳｉＮx 膜１５は、場合に
よってはプラズマＣＶＤ法によって形成してもよい。
よってはプラズマＣＶＤ法によって形成してもよい。
【００５４】なお、この発明は、Ｓｉ薄膜などの半導体
薄膜ばかりでなく、例えばＩＴＯ膜の製造に適用するこ
とも可能である。
薄膜ばかりでなく、例えばＩＴＯ膜の製造に適用するこ
とも可能である。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、アルゴンより原子半径が小さい希ガス元素のガスを
スパッタガスとして用いたスパッタリング法により低耐
熱性の基板上に薄膜を形成した後に、その薄膜を基板の
軟化温度より低い温度で熱処理する工程を有することに
より、危険なガスを用いることなく薄膜を製造すること
ができ、しかもレーザービームなどのエネルギービーム
の照射により薄膜を結晶化させる際に膜の破壊が生ずる
のを防止することができる。
ば、アルゴンより原子半径が小さい希ガス元素のガスを
スパッタガスとして用いたスパッタリング法により低耐
熱性の基板上に薄膜を形成した後に、その薄膜を基板の
軟化温度より低い温度で熱処理する工程を有することに
より、危険なガスを用いることなく薄膜を製造すること
ができ、しかもレーザービームなどのエネルギービーム
の照射により薄膜を結晶化させる際に膜の破壊が生ずる
のを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例による多結晶ＳｉＴＦＴ
の製造方法を説明するための断面図である。
の製造方法を説明するための断面図である。
【図２】この発明の第１実施例による多結晶ＳｉＴＦＴ
の製造方法を説明するための断面図である。
の製造方法を説明するための断面図である。
【図３】この発明の第１実施例による多結晶ＳｉＴＦＴ
の製造方法を説明するための断面図である。
の製造方法を説明するための断面図である。
【図４】この発明の第１実施例による多結晶ＳｉＴＦＴ
の製造方法を説明するための断面図である。
の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】この発明の第１実施例による多結晶ＳｉＴＦＴ
の製造方法を説明するための断面図である。
の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】この発明の第１実施例による多結晶ＳｉＴＦＴ
の製造方法を説明するための断面図である。
の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】この発明の第１実施例による多結晶ＳｉＴＦＴ
の製造方法を説明するための断面図である。
の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】この発明の第１実施例による多結晶ＳｉＴＦＴ
の製造方法において形成された多結晶Ｓｉ薄膜の紫外線
反射スペクトルの測定結果を示すグラフである。
の製造方法において形成された多結晶Ｓｉ薄膜の紫外線
反射スペクトルの測定結果を示すグラフである。
【図９】この発明の第２実施例による多結晶ＳｉＴＦＴ
の製造方法を説明するための断面図である。
の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】この発明の第２実施例による多結晶ＳｉＴＦ
Ｔの製造方法を説明するための断面図である。
Ｔの製造方法を説明するための断面図である。
１ ガラス基板 ２ ゲート電極 ３ 酸化膜 ４ ＳｉＮx 膜 ５、１５ ＳｉＯ2 膜 ６ 非晶質Ｓｉ薄膜 ７ レーザービーム ８ 多結晶Ｓｉ薄膜 １０ ソース領域 １１ ドレイン領域 １２ ソース電極 １３ ドレイン電極
───────────────────────────────────────────────────── 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 29/786 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２６Ｃ 21/336 ６２７Ｇ
Claims (21)
- 【請求項１】 アルゴンより原子半径が小さい希ガス元
素のガスをスパッタガスとして用いたスパッタリング法
により低耐熱性の基板上に薄膜を形成する工程と、 上記薄膜を上記基板の軟化温度より低い温度で熱処理す
る工程とを有することを特徴とする薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 上記薄膜を熱処理した後、上記薄膜にエ
ネルギービームを照射することにより上記薄膜を結晶化
させる工程をさらに有することを特徴とする請求項１記
載の薄膜の製造方法。 - 【請求項３】 上記希ガス元素はヘリウムであることを
特徴とする請求項１記載の薄膜の製造方法。 - 【請求項４】 上記薄膜は半導体薄膜であることを特徴
とする請求項１記載の薄膜の製造方法。 - 【請求項５】 上記半導体薄膜はシリコン薄膜であるこ
とを特徴とする請求項４記載の薄膜の製造方法。 - 【請求項６】 上記基板はガラス基板であることを特徴
とする請求項１記載の薄膜の製造方法。 - 【請求項７】 上記基板はプラスチック基板であること
を特徴とする請求項１記載の薄膜の製造方法。 - 【請求項８】 アルゴンより原子半径が小さい希ガス元
素のガスをスパッタガスとして用いたスパッタリング法
により低耐熱性の基板上に薄膜を形成する工程と、 上記薄膜を上記基板の軟化温度より低い温度で熱処理す
ることにより、上記薄膜の成膜中に上記薄膜中に入った
上記希ガス元素を外部に放出させる工程とを有すること
を特徴とする薄膜の製造方法。 - 【請求項９】 上記薄膜を熱処理した後、上記薄膜にエ
ネルギービームを照射することにより上記薄膜を結晶化
させる工程をさらに有することを特徴とする請求項８記
載の薄膜の製造方法。 - 【請求項１０】 上記希ガス元素はヘリウムであること
を特徴とする請求項８記載の薄膜の製造方法。 - 【請求項１１】 上記薄膜は半導体薄膜であることを特
徴とする請求項８記載の薄膜の製造方法。 - 【請求項１２】 上記半導体薄膜はシリコン薄膜である
ことを特徴とする請求項１１記載の薄膜の製造方法。 - 【請求項１３】 上記基板はガラス基板であることを特
徴とする請求項８記載の薄膜の製造方法。 - 【請求項１４】 上記基板はプラスチック基板であるこ
とを特徴とする請求項８記載の薄膜の製造方法。 - 【請求項１５】 アルゴンより原子半径が小さい希ガス
元素のガスをスパッタガスとして用いたスパッタリング
法により低耐熱性の基板上に薄膜を形成する工程と、 上記薄膜を上記基板の軟化温度より低い温度で熱処理す
る工程と、 上記薄膜にエネルギービームを照射することにより上記
薄膜を結晶化させる工程とを有することを特徴とする薄
膜素子の製造方法。 - 【請求項１６】 上記希ガス元素はヘリウムであること
を特徴とする請求項１５記載の薄膜素子の製造方法。 - 【請求項１７】 上記薄膜は半導体薄膜であることを特
徴とする請求項１５記載の薄膜素子の製造方法。 - 【請求項１８】 上記半導体薄膜はシリコン薄膜である
ことを特徴とする請求項１７記載の薄膜素子の製造方
法。 - 【請求項１９】 上記基板はガラス基板であることを特
徴とする請求項１５記載の薄膜素子の製造方法。 - 【請求項２０】 上記基板はプラスチック基板であるこ
とを特徴とする請求項１５記載の薄膜素子の製造方法。 - 【請求項２１】 上記薄膜素子は薄膜トランジスタであ
ることを特徴とする請求項１５記載の薄膜素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12051095A JPH08293471A (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | 薄膜の製造方法および薄膜素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12051095A JPH08293471A (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | 薄膜の製造方法および薄膜素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08293471A true JPH08293471A (ja) | 1996-11-05 |
Family
ID=14788004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12051095A Pending JPH08293471A (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | 薄膜の製造方法および薄膜素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08293471A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011122176A1 (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-06 | シャープ株式会社 | 半導体装置の製造方法、表示装置およびその製造方法 |
| 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 |
-
1995
- 1995-04-21 JP JP12051095A patent/JPH08293471A/ja active Pending
Cited By (2)
| 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 |
| WO2011122176A1 (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-06 | シャープ株式会社 | 半導体装置の製造方法、表示装置およびその製造方法 |
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