JPS6124239A - 薄膜半導体装置の製造方法 - Google Patents
薄膜半導体装置の製造方法Info
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- JPS6124239A JPS6124239A JP14445984A JP14445984A JPS6124239A JP S6124239 A JPS6124239 A JP S6124239A JP 14445984 A JP14445984 A JP 14445984A JP 14445984 A JP14445984 A JP 14445984A JP S6124239 A JPS6124239 A JP S6124239A
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- Japan
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- thin film
- substrate
- light
- silicon thin
- oxidizing gas
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- 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
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/401—Oxides containing silicon
- C23C16/402—Silicon dioxide
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Formation Of Insulating Films (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術分野）
本願発明は、薄膜半導体装置の製造方法に関するもので
あり、特にその製造方法における酸化工程に関するもの
である。
あり、特にその製造方法における酸化工程に関するもの
である。
（従来の技術）
基板上に堆積した半導体薄膜を用いて、薄膜トランジス
タ、太陽電池、フォトセンサ等の半導体装置の開発が進
められている。半導体薄膜には、シリコン、カドミウム
セレン、ガリウムヒ素等多岐如わたる材料が使用されて
いるが、中でもシリコン薄膜は経済性、信頼性等の特徴
により適用性が広い。これらの半導体装置では、半導体
薄膜と上層の配線層間の層間絶縁膜や、薄膜トランジス
タやフォトセンサのゲート絶縁膜として、半導体薄膜を
直接酸化して得られる酸化膜が用いられる。
タ、太陽電池、フォトセンサ等の半導体装置の開発が進
められている。半導体薄膜には、シリコン、カドミウム
セレン、ガリウムヒ素等多岐如わたる材料が使用されて
いるが、中でもシリコン薄膜は経済性、信頼性等の特徴
により適用性が広い。これらの半導体装置では、半導体
薄膜と上層の配線層間の層間絶縁膜や、薄膜トランジス
タやフォトセンサのゲート絶縁膜として、半導体薄膜を
直接酸化して得られる酸化膜が用いられる。
酸化法としては熱酸化法、陽極酸化法、プラズマ酸化法
が周知であるが、熱酸化法は工程が少なく安定に良質の
酸化膜が形成できる点で優れている。
が周知であるが、熱酸化法は工程が少なく安定に良質の
酸化膜が形成できる点で優れている。
特にシリコン薄膜においては、絶縁耐圧が高く、シリコ
ン薄膜との界面準位の少ない酸化膜が得られるため頻用
されている。以下シリコン薄膜の熱酸化法を例に説明す
る。
ン薄膜との界面準位の少ない酸化膜が得られるため頻用
されている。以下シリコン薄膜の熱酸化法を例に説明す
る。
従来シリコン薄膜の熱酸化法としては電気炉法が用いら
れてきた。第１図に典型的な方法を示す。
れてきた。第１図に典型的な方法を示す。
カンタルヒータ１で包囲された石英チューブ２の中に１
石英ボート３とともに基板４上に堆積したシリコン薄膜
５を設置し、酸化ガス６を導入して雰囲気温度を８００
℃〜１３００℃にする。酸化ガス６としては酸素、水蒸
気等が用いられる。シリコン薄膜５め表面では、酸素の
拡散及びシリコンとの結合によりシリコン酸化膜（Ｓｉ
Ｏ２）が形成され、その速度は高温なほど、壕だ、水蒸
気分圧が大きいほど大きくなる。このような従来法では
、以下に述べる欠点がちった。
石英ボート３とともに基板４上に堆積したシリコン薄膜
５を設置し、酸化ガス６を導入して雰囲気温度を８００
℃〜１３００℃にする。酸化ガス６としては酸素、水蒸
気等が用いられる。シリコン薄膜５め表面では、酸素の
拡散及びシリコンとの結合によりシリコン酸化膜（Ｓｉ
Ｏ２）が形成され、その速度は高温なほど、壕だ、水蒸
気分圧が大きいほど大きくなる。このような従来法では
、以下に述べる欠点がちった。
（１）シリコン薄膜５とともに基板４も高温雰囲気にさ
らされるため、耐熱性のある基板材料を用いねばならな
い。例えば、石英やＳｔ ０２等を被着したシリコン酸
化膜・等が利用できるが、いずれも高価であり、寸法、
形成上の制限が大きい欠点がある。前述した半導体装置
の形成には低摩で大面積の基板材料として、ガラスの使
用が望ましい。しかし、ガラスの耐熱限界は６００℃程
度であるため、電気炉法でガラス基板上のシリコン薄膜
を酸化することは不可能であった。
らされるため、耐熱性のある基板材料を用いねばならな
い。例えば、石英やＳｔ ０２等を被着したシリコン酸
化膜・等が利用できるが、いずれも高価であり、寸法、
形成上の制限が大きい欠点がある。前述した半導体装置
の形成には低摩で大面積の基板材料として、ガラスの使
用が望ましい。しかし、ガラスの耐熱限界は６００℃程
度であるため、電気炉法でガラス基板上のシリコン薄膜
を酸化することは不可能であった。
（２）温度制御に関して、電気炉法はヒータ、石英チュ
ーブ、断熱材石英ボート等熱容量の大きな部分で構成さ
れているため、短時間での昇温と降温か不可能である。
ーブ、断熱材石英ボート等熱容量の大きな部分で構成さ
れているため、短時間での昇温と降温か不可能である。
従って、短時間の酸イヒやきめの細い温度制御には不適
当であった。
当であった。
（３）基板４とともに石英チューブ゛２や石英ボート３
も高温に加熱されるため、それらの材料に含まれる不純
物が酸化膜中に取り込まれ、半導体装置の特性に悪影響
を及ぼす可能性が高７５＝つた。
も高温に加熱されるため、それらの材料に含まれる不純
物が酸化膜中に取り込まれ、半導体装置の特性に悪影響
を及ぼす可能性が高７５＝つた。
（発明の目的）
本願発明は、基板上に堆積した半導体薄膜を酸化ガス雰
囲気中に設置し、半導体薄膜の光吸収波長を含む光を一
括照射することによって、基板を加熱せずに短時間で良
質な酸化膜を得ることのできる薄膜半導体装置の製造方
法を提供するものである。
囲気中に設置し、半導体薄膜の光吸収波長を含む光を一
括照射することによって、基板を加熱せずに短時間で良
質な酸化膜を得ることのできる薄膜半導体装置の製造方
法を提供するものである。
（発明の構成及び作用）
以下本発明の詳細な説明する。
第２図は、本願発明に用いる光照射酸化装置の一構成例
である。１０は基板１１上に堆積された半導体薄膜、１
２は基板支持台、１３はチャンバで、１２゜１３はとも
に石英で形成される。１４は半導体薄膜１０を一括して
光照射するために配列された光照射用ランプ、１５は光
反射板、１６は酸化ガス導入口、１７は酸化ガス排気口
、１８は基板出入口である。
である。１０は基板１１上に堆積された半導体薄膜、１
２は基板支持台、１３はチャンバで、１２゜１３はとも
に石英で形成される。１４は半導体薄膜１０を一括して
光照射するために配列された光照射用ランプ、１５は光
反射板、１６は酸化ガス導入口、１７は酸化ガス排気口
、１８は基板出入口である。
次に、本願発明の一実施例として、ガラス基板上に堆積
したシリコン薄膜表面にシリコン酸化膜を形成する方法
を説明する。ガラス基板材料としては、比較的耐熱性が
よく熱膨張率の小さいボロシリケートガラスが適してお
り、また、酸化膜の特性安定化を図るため、アルカリ金
属等不純物成分の少ないものが望ましい。シリコン薄膜
は、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法等で１１００ｎ〜数
μｍ厚に堆積する。シリコン薄膜１０と堆積した基板１
１は基板支持台１２に載せ、石英チャンバ１３内に設置
する。チャンバ１３内は酸化ガスで充満する。酸化ガス
としては電気炉法で用いるガスと同じでよく、一般的に
は乾燥酸素、加湿酸素、水蒸気及びそれらにゲッタ用塩
素系ガスを混入したものを用いる。
したシリコン薄膜表面にシリコン酸化膜を形成する方法
を説明する。ガラス基板材料としては、比較的耐熱性が
よく熱膨張率の小さいボロシリケートガラスが適してお
り、また、酸化膜の特性安定化を図るため、アルカリ金
属等不純物成分の少ないものが望ましい。シリコン薄膜
は、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法等で１１００ｎ〜数
μｍ厚に堆積する。シリコン薄膜１０と堆積した基板１
１は基板支持台１２に載せ、石英チャンバ１３内に設置
する。チャンバ１３内は酸化ガスで充満する。酸化ガス
としては電気炉法で用いるガスと同じでよく、一般的に
は乾燥酸素、加湿酸素、水蒸気及びそれらにゲッタ用塩
素系ガスを混入したものを用いる。
照射光としてはノ・ログ７ランプ光又はクセノンランプ
光を用いる。これらのランプは、酸イヒ雰囲気にさらさ
れることを避けるため、石英チャンノ（１３外に設置し
、光は石英を通して−シリコン薄膜１０に一括照射され
る。
光を用いる。これらのランプは、酸イヒ雰囲気にさらさ
れることを避けるため、石英チャンノ（１３外に設置し
、光は石英を通して−シリコン薄膜１０に一括照射され
る。
次に酸化機構について説明する。）１０ゲンランブ光お
よびクセノンランプ光は波長０．３μｍ〜２μｍに亘っ
て広い波長領域のスペクトルをもつ光源である。ガラス
及び石英の光吸収係数はこの帯域で極めて小さく、殆ど
の光エネルギーはガラス基板。
よびクセノンランプ光は波長０．３μｍ〜２μｍに亘っ
て広い波長領域のスペクトルをもつ光源である。ガラス
及び石英の光吸収係数はこの帯域で極めて小さく、殆ど
の光エネルギーはガラス基板。
石英チャンバを透過する。これに対しシリコンは波長１
μｍ以下の領域で大きな光吸収係数をもつため、照射光
エネルギーの殆んどはシリコン薄膜１０に吸収され熱に
変る。すなわちガラス基板２召英チャンバ等は発熱せず
、シリコン薄膜のみ力ｚカロ熱される。光照射による昇
温速度は数１００℃／秒に達し、１０秒以下の短時間で
酸化に必要な温度（８００℃以上）に加熱される。シリ
コン薄膜中で発生した熱は熱伝導によって基・板１１を
暖めるが、熱容量の大きな基板１１を耐熱限界まで昇温
するには約１０秒から数分の時間を必要とする。従って
、この間に酸化を終了すれば、基板１１に損傷を与えず
に熱酸化膜を形成できる。
μｍ以下の領域で大きな光吸収係数をもつため、照射光
エネルギーの殆んどはシリコン薄膜１０に吸収され熱に
変る。すなわちガラス基板２召英チャンバ等は発熱せず
、シリコン薄膜のみ力ｚカロ熱される。光照射による昇
温速度は数１００℃／秒に達し、１０秒以下の短時間で
酸化に必要な温度（８００℃以上）に加熱される。シリ
コン薄膜中で発生した熱は熱伝導によって基・板１１を
暖めるが、熱容量の大きな基板１１を耐熱限界まで昇温
するには約１０秒から数分の時間を必要とする。従って
、この間に酸化を終了すれば、基板１１に損傷を与えず
に熱酸化膜を形成できる。
本願発明によって形成できる酸化膜厚は、最も酸化速度
の速い水蒸気雰囲気中でシリコン薄膜を１２００℃に加
熱した場合、約３０秒で５０ ｎｍ以上に達する。この
値はゲート絶縁膜又は層間絶縁膜として実用的な厚さで
ある。このような方法で形成された酸化膜は、電気炉法
と同じ熱酸化を原理としていると考えられるため、絶縁
耐圧が高く界面準位の少ない良質な膜である。特に多結
晶／リコン薄膜の酸化に際しては、１１００℃以上の高
温酸化ができることから、結晶粒内と結晶粒界との酸化
速度差が小さくなめらかな表面形態（モルフォロジー）
を実現することができる。
の速い水蒸気雰囲気中でシリコン薄膜を１２００℃に加
熱した場合、約３０秒で５０ ｎｍ以上に達する。この
値はゲート絶縁膜又は層間絶縁膜として実用的な厚さで
ある。このような方法で形成された酸化膜は、電気炉法
と同じ熱酸化を原理としていると考えられるため、絶縁
耐圧が高く界面準位の少ない良質な膜である。特に多結
晶／リコン薄膜の酸化に際しては、１１００℃以上の高
温酸化ができることから、結晶粒内と結晶粒界との酸化
速度差が小さくなめらかな表面形態（モルフォロジー）
を実現することができる。
以上本願発明はシリコン薄膜の酸化を例として説明した
が、本願発明はインジウムリン等シリコン以外の半導体
薄膜の酸化にも有効であることは言うまでもない。また
、光照射光源についても、半導体薄膜の種類や、基板材
料の種類に対応して、基板を加熱せずに半導体薄膜のみ
を加熱するような波長をもつものを選択できる。また、
光源と試料との間に光フィルターを設け、所望の波長だ
けを照射することも可能である。１だ、照射は一括で行
われるため、レーザ光の走査による他の光照射加熱法に
比べ、均一性、生産効率に優れる特徴をもつ。
が、本願発明はインジウムリン等シリコン以外の半導体
薄膜の酸化にも有効であることは言うまでもない。また
、光照射光源についても、半導体薄膜の種類や、基板材
料の種類に対応して、基板を加熱せずに半導体薄膜のみ
を加熱するような波長をもつものを選択できる。また、
光源と試料との間に光フィルターを設け、所望の波長だ
けを照射することも可能である。１だ、照射は一括で行
われるため、レーザ光の走査による他の光照射加熱法に
比べ、均一性、生産効率に優れる特徴をもつ。
（発明の効果）
以上説明したように、本願発明によれば、基板を加熱せ
ずに基板上の半導体薄膜のみを加熱でき、耐熱性の低い
ガラス基板を用いても良質な酸化膜を形成することが可
能である。寸た、昇温、降温は熱容量の小さな半導体薄
膜のみで行えばよいので、高速な温度制御が可能である
。従って、短時間な酸化時間の制御を精度よ（行うこと
ができ、膜厚の再現性を向上することができる。さらに
、電気炉法で必要な基板導入時の温度回復時間が不要と
なり、生産効率が向上する利点がある。また、石英チュ
ーブや基板支持台は殆んど加熱されないため、それらに
含まれる不純物が酸化膜中に取シ込まれることがなく、
優れた特性の半導体装置を形成することができる。
ずに基板上の半導体薄膜のみを加熱でき、耐熱性の低い
ガラス基板を用いても良質な酸化膜を形成することが可
能である。寸た、昇温、降温は熱容量の小さな半導体薄
膜のみで行えばよいので、高速な温度制御が可能である
。従って、短時間な酸化時間の制御を精度よ（行うこと
ができ、膜厚の再現性を向上することができる。さらに
、電気炉法で必要な基板導入時の温度回復時間が不要と
なり、生産効率が向上する利点がある。また、石英チュ
ーブや基板支持台は殆んど加熱されないため、それらに
含まれる不純物が酸化膜中に取シ込まれることがなく、
優れた特性の半導体装置を形成することができる。
第１図は従来の酸化法である電気炉法の装置模式図、第
２図は本願発明の光照射酸化装置の一構成例を示す縦断
面略図である。 １・・・カンタルヒータ、 ２・・・石英チューブ、
３・・・石英ｇ−）、４．１１・・・基板、５．１０・
・・半導体薄膜、 ６・・・酸化ガス、１２・・・基
板支持台、１３・・・石英チャンバ、１４・・・光照射
用ランプ、１５・・・光反射板、１６・・・酸化ガス導
入口、１７・・・酸化ガス排出口、１８・・・基板出入
口。
２図は本願発明の光照射酸化装置の一構成例を示す縦断
面略図である。 １・・・カンタルヒータ、 ２・・・石英チューブ、
３・・・石英ｇ−）、４．１１・・・基板、５．１０・
・・半導体薄膜、 ６・・・酸化ガス、１２・・・基
板支持台、１３・・・石英チャンバ、１４・・・光照射
用ランプ、１５・・・光反射板、１６・・・酸化ガス導
入口、１７・・・酸化ガス排出口、１８・・・基板出入
口。
Claims (2)
- （１）基板上に堆積した半導体薄膜を酸化ガス雰囲気中
に設置し、前記半導体薄膜の光吸収波長を含む光を前記
半導体薄膜に一括照射することによつて、前記半導体薄
膜表面に酸化膜を形成する工程を含むことを特徴とする
薄膜半導体装置の製造方法。 - （２）基板としてガラス基板を用い、半導体薄膜として
シリコン薄膜を用い、酸化ガスとして水蒸気を主成分と
したガスを用いることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の薄膜半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14445984A JPS6124239A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 薄膜半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14445984A JPS6124239A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 薄膜半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6124239A true JPS6124239A (ja) | 1986-02-01 |
Family
ID=15362746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14445984A Pending JPS6124239A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 薄膜半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6124239A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61206230A (ja) * | 1985-03-08 | 1986-09-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置の製造方法 |
-
1984
- 1984-07-13 JP JP14445984A patent/JPS6124239A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61206230A (ja) * | 1985-03-08 | 1986-09-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置の製造方法 |
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