JP3348259B2 - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜形成方法、特に、
液晶表示装置を構成する絶縁性基板の上に非晶質シリコ
ン薄膜と多結晶薄膜を形成する方法に関する。現在、薄
型の表示装置として非晶質シリコン薄膜を用いた液晶表
示装置が脚光を浴びている。
液晶表示装置を構成する絶縁性基板の上に非晶質シリコ
ン薄膜と多結晶薄膜を形成する方法に関する。現在、薄
型の表示装置として非晶質シリコン薄膜を用いた液晶表
示装置が脚光を浴びている。
【０００２】そして、小型の液晶表示装置においては、
多結晶シリコン薄膜を用いた周辺回路を液晶表示領域と
一体的に形成することが実施化されている。また、精細
画像を得るために画素が微細化されるにつれて、高画質
を保つために画素部での駆動用ＴＦＴ素子にはオフ電流
をより下げるという要求が高まり、画素部には非晶質シ
リコン薄膜を用い、周辺回路の駆動部には移動度が高い
多結晶シリコン薄膜を用いる方式が検討され始めてい
る。
多結晶シリコン薄膜を用いた周辺回路を液晶表示領域と
一体的に形成することが実施化されている。また、精細
画像を得るために画素が微細化されるにつれて、高画質
を保つために画素部での駆動用ＴＦＴ素子にはオフ電流
をより下げるという要求が高まり、画素部には非晶質シ
リコン薄膜を用い、周辺回路の駆動部には移動度が高い
多結晶シリコン薄膜を用いる方式が検討され始めてい
る。
【０００３】
【従来の技術】従来の同一基板の上に非晶質シリコン薄
膜と多結晶シリコン薄膜を形成する方法としては、基板
の上にまず非晶質シリコン薄膜をＰ−ＣＶＤ（プラズマ
ＣＶＤ）法あるいはＬＰ−ＣＶＤ（低圧ＣＶＤ）法によ
って形成し、多結晶化したい領域をレーザアニールする
のが一般的であった。
膜と多結晶シリコン薄膜を形成する方法としては、基板
の上にまず非晶質シリコン薄膜をＰ−ＣＶＤ（プラズマ
ＣＶＤ）法あるいはＬＰ−ＣＶＤ（低圧ＣＶＤ）法によ
って形成し、多結晶化したい領域をレーザアニールする
のが一般的であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このレーザ
アニールは、間欠的に放射されるレーザ光を一次元的、
あるいは二次元的に走査することによって行われていた
ため、レーザ光の強度の変動によって、またはレーザ光
の走査境界の輝度むらによって、多結晶化領域に生じる
均一性や再現性に技術的なネックがあった。本発明は、
同一基板の上に非晶質シリコン薄膜と多結晶シリコン薄
膜を、均一性や再現性の問題を伴うことなく形成する方
法を提供することを目的とする。
アニールは、間欠的に放射されるレーザ光を一次元的、
あるいは二次元的に走査することによって行われていた
ため、レーザ光の強度の変動によって、またはレーザ光
の走査境界の輝度むらによって、多結晶化領域に生じる
均一性や再現性に技術的なネックがあった。本発明は、
同一基板の上に非晶質シリコン薄膜と多結晶シリコン薄
膜を、均一性や再現性の問題を伴うことなく形成する方
法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に依る薄膜形成方
法に於いては、 （１） 絶縁性基板の上に非晶質シリコン薄膜を形成する工程
と、該非晶質シリコン薄膜の上に選択的に第１の膜を形
成する工程と、第１の膜によって覆われていない領域の
該非晶質シリコン薄膜の表面に酸素が接触しない状態で
熱処理を加えることによって第１の膜によって覆われて
いない領域の該非晶質シリコン薄膜を多結晶シリコン薄
膜に相構造を変換する工程を含み、同一の絶縁性基板の
上に非晶質シリコン薄膜と多結晶薄膜を形成することを
特徴とするか、或いは、 （２） 前記（１）に於いて、第１の膜はシリコン酸化膜または
シリコン窒化膜からなることを特徴とするか、或いは、 （３） 前記（１）に於いて、第１の膜によって覆われていない
領域の該非晶質シリコン薄膜に加える熱処理を６００
〔℃〕以下で行うことを特徴とするか、或いは、 （４） 絶縁性基板の上に多結晶シリコン薄膜を形成する工程
と、該多結晶シリコン薄膜の上に選択的に第１の膜を形
成する工程と、第１の膜によって覆われていない領域の
該多結晶シリコン薄膜にイオンを注入することによって
該多結晶シリコン薄膜を非晶質シリコン薄膜に相構造を
変換する工程と、該非晶質シリコン薄膜に水素を添加す
る工程とを含み、同一の絶縁性基板の上に非晶質シリコ
ン薄膜と多結晶薄膜とを形成することを特徴とするか、
或いは、 （５） 前記（４）に於いて、第１の膜によって覆われていない
領域の該多結晶シリコン薄膜にシリコンイオンを注入す
ることを特徴とするか、或いは、 （６） 前記（４）に於いて、絶縁性基板の上に形成した非晶質
シリコン薄膜および多結晶シリコン薄膜に水素プラズマ
もしくは水素イオンシャワー注入によって水素 を添加す
ることを特徴とするか、或いは、 （７） 前記（５）に於いて、第１の膜によって覆われていない
領域の該多結晶シリコン薄膜にＳｉＨ 4 ガスを用いたイ
オンシャワー注入を行い該多結晶シリコン薄膜を非晶質
シリコン薄膜に相構造の変換を行うとともに非晶質シリ
コン薄膜および多結晶シリコン薄膜の水素化を行うこと
を特徴とする。
法に於いては、 （１） 絶縁性基板の上に非晶質シリコン薄膜を形成する工程
と、該非晶質シリコン薄膜の上に選択的に第１の膜を形
成する工程と、第１の膜によって覆われていない領域の
該非晶質シリコン薄膜の表面に酸素が接触しない状態で
熱処理を加えることによって第１の膜によって覆われて
いない領域の該非晶質シリコン薄膜を多結晶シリコン薄
膜に相構造を変換する工程を含み、同一の絶縁性基板の
上に非晶質シリコン薄膜と多結晶薄膜を形成することを
特徴とするか、或いは、 （２） 前記（１）に於いて、第１の膜はシリコン酸化膜または
シリコン窒化膜からなることを特徴とするか、或いは、 （３） 前記（１）に於いて、第１の膜によって覆われていない
領域の該非晶質シリコン薄膜に加える熱処理を６００
〔℃〕以下で行うことを特徴とするか、或いは、 （４） 絶縁性基板の上に多結晶シリコン薄膜を形成する工程
と、該多結晶シリコン薄膜の上に選択的に第１の膜を形
成する工程と、第１の膜によって覆われていない領域の
該多結晶シリコン薄膜にイオンを注入することによって
該多結晶シリコン薄膜を非晶質シリコン薄膜に相構造を
変換する工程と、該非晶質シリコン薄膜に水素を添加す
る工程とを含み、同一の絶縁性基板の上に非晶質シリコ
ン薄膜と多結晶薄膜とを形成することを特徴とするか、
或いは、 （５） 前記（４）に於いて、第１の膜によって覆われていない
領域の該多結晶シリコン薄膜にシリコンイオンを注入す
ることを特徴とするか、或いは、 （６） 前記（４）に於いて、絶縁性基板の上に形成した非晶質
シリコン薄膜および多結晶シリコン薄膜に水素プラズマ
もしくは水素イオンシャワー注入によって水素 を添加す
ることを特徴とするか、或いは、 （７） 前記（５）に於いて、第１の膜によって覆われていない
領域の該多結晶シリコン薄膜にＳｉＨ 4 ガスを用いたイ
オンシャワー注入を行い該多結晶シリコン薄膜を非晶質
シリコン薄膜に相構造の変換を行うとともに非晶質シリ
コン薄膜および多結晶シリコン薄膜の水素化を行うこと
を特徴とする。
【０００６】
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【作用】図１は、本発明の第１の薄膜形成方法の原理説
明図であり、（Ａp ），（Ａs）〜（Ｄp ），（Ｄs ）
は各工程を示している。この図において、例えば
（Ａp ）は基板の上に薄膜を形成する過程の平面を示
し、（Ａs ）は断面を示している。この図において、１
は絶縁性基板、２は非晶質シリコン薄膜、２1 は多結晶
シリコン薄膜、３はＳｉＯ2 膜である。この原理説明図
によって、本発明の第１の薄膜形成方法を説明する。
明図であり、（Ａp ），（Ａs）〜（Ｄp ），（Ｄs ）
は各工程を示している。この図において、例えば
（Ａp ）は基板の上に薄膜を形成する過程の平面を示
し、（Ａs ）は断面を示している。この図において、１
は絶縁性基板、２は非晶質シリコン薄膜、２1 は多結晶
シリコン薄膜、３はＳｉＯ2 膜である。この原理説明図
によって、本発明の第１の薄膜形成方法を説明する。
【００１４】第１工程（図１（Ａp ），（Ａs ）参照） 絶縁性基板１の上に、非晶質シリコン薄膜２を形成す
る。
る。
【００１５】第２工程（図１（Ｂp ），（Ｂs ）参照） 非晶質シリコン薄膜２の上の中央部の画素を駆動するＴ
ＦＴを形成する領域にＳｉＯ2 膜３を形成する。
ＦＴを形成する領域にＳｉＯ2 膜３を形成する。
【００１６】第３工程（図１（Ｃp ），（Ｃs ）参照） 非晶質シリコン薄膜２の周辺部のＳｉＯ2 膜３が形成さ
れていない領域に酸素が吸着されない状態にして５５０
℃程度の熱処理を加えることによって、ＳｉＯ 2 膜３が
形成されていない領域の非晶質シリコン薄膜２を結晶化
して、多結晶シリコン薄膜２1 に相構造を変換する。
れていない領域に酸素が吸着されない状態にして５５０
℃程度の熱処理を加えることによって、ＳｉＯ 2 膜３が
形成されていない領域の非晶質シリコン薄膜２を結晶化
して、多結晶シリコン薄膜２1 に相構造を変換する。
【００１７】この際、結晶化温度より低い熱処理によっ
て、非晶質シリコン薄膜２のシリコン原子の運動が盛ん
になり、表面から結晶化が進行するが、この非晶質シリ
コン薄膜２の表面にＳｉＯ2 膜３あるいは、シリコン以
外の物質が付着していると、シリコン原子の運動が妨げ
られて表面からの結晶化が始まらないため非晶質シリコ
ン薄膜２の状態を維持する。
て、非晶質シリコン薄膜２のシリコン原子の運動が盛ん
になり、表面から結晶化が進行するが、この非晶質シリ
コン薄膜２の表面にＳｉＯ2 膜３あるいは、シリコン以
外の物質が付着していると、シリコン原子の運動が妨げ
られて表面からの結晶化が始まらないため非晶質シリコ
ン薄膜２の状態を維持する。
【００１８】第４工程（図１（Ｄp ），（Ｄs ）参照） 最後に、ＳｉＯ2 膜３を除去する。
【００１９】この場合、ＳｉＯ2 膜３に代えて、ＳｉＮ
膜等を用いることができる。この方法によると、一度の
熱処理によって、同一基板の上に非晶質シリコン薄膜と
多結晶シリコン薄膜を形成することができる。
膜等を用いることができる。この方法によると、一度の
熱処理によって、同一基板の上に非晶質シリコン薄膜と
多結晶シリコン薄膜を形成することができる。
【００２０】図２は、本発明の第２の薄膜形成方法の原
理説明図であり、（Ａp ），（Ａs）〜（Ｄp ），（Ｄ
s ）は各工程を示している。この図において、例えば
（Ａp ）は基板の上に薄膜を形成する過程の平面を示
し、（Ａs ）は断面を示している。この図において、１
１は絶縁性基板、１２は多結晶シリコン薄膜、１２1 は
非晶質シリコン薄膜、１３はＳｉＯ2 膜である。この原
理説明図によって、本発明の第２の薄膜形成方法を説明
する。
理説明図であり、（Ａp ），（Ａs）〜（Ｄp ），（Ｄ
s ）は各工程を示している。この図において、例えば
（Ａp ）は基板の上に薄膜を形成する過程の平面を示
し、（Ａs ）は断面を示している。この図において、１
１は絶縁性基板、１２は多結晶シリコン薄膜、１２1 は
非晶質シリコン薄膜、１３はＳｉＯ2 膜である。この原
理説明図によって、本発明の第２の薄膜形成方法を説明
する。
【００２１】第１工程（図２（Ａp ），（Ａs ）参照） 絶縁性基板１１の上に、多結晶シリコン薄膜１２を形成
する。
する。
【００２２】第２工程（図２（Ｂp ），（Ｂs ）参照） 多結晶シリコン薄膜１２の上の周辺部の周辺回路のＴＦ
Ｔを形成する領域にＳｉＯ2 膜１３を形成する。
Ｔを形成する領域にＳｉＯ2 膜１３を形成する。
【００２３】第３工程（図２（Ｃp ），（Ｃs ）参照） 多結晶シリコン薄膜１２の中央部のＳｉＯ2 膜１３が形
成されていない領域にシリコンイオンを注入して、この
領域の多結晶シリコン薄膜１２を非晶質シリコン薄膜１
２1 に相構造を変換する。
成されていない領域にシリコンイオンを注入して、この
領域の多結晶シリコン薄膜１２を非晶質シリコン薄膜１
２1 に相構造を変換する。
【００２４】この工程において、シリコンイオンの注入
によって、多結晶シリコン薄膜１２が非晶質化するが、
この多結晶シリコン薄膜１２の表面にＳｉＯ2 膜１３が
ある領域ではシリコンイオンが注入されないため、多結
晶シリコン薄膜１２の状態が維持される。
によって、多結晶シリコン薄膜１２が非晶質化するが、
この多結晶シリコン薄膜１２の表面にＳｉＯ2 膜１３が
ある領域ではシリコンイオンが注入されないため、多結
晶シリコン薄膜１２の状態が維持される。
【００２５】第４工程（図２（Ｄp ），（Ｄs ）参照） 最後に、ＳｉＯ2 膜１３を除去する。多結晶シリコン薄
膜１２が結晶化しない程度の低温で熱処理を施すことに
よって、多結晶シリコン薄膜１２および非晶質シリコン
薄膜１２1 に生じている欠陥を改善する。
膜１２が結晶化しない程度の低温で熱処理を施すことに
よって、多結晶シリコン薄膜１２および非晶質シリコン
薄膜１２1 に生じている欠陥を改善する。
【００２６】この場合、ＳｉＯ2 膜１３に代えて、Ｓｉ
Ｎ膜、レジスト膜等のマスクを用いることができる。ま
た、シリコンイオンに代えて、アルゴン、キセノン等の
質量が大きいイオンを用いることもできるが、注入され
たアルゴン、キセノン等が電気特性に悪影響を与える場
合は、その恐れがないシリコンイオンを用いる。この方
法によると、一度の処理によって、同一基板の上に非晶
質シリコン薄膜と多結晶シリコン薄膜を形成することが
できる。
Ｎ膜、レジスト膜等のマスクを用いることができる。ま
た、シリコンイオンに代えて、アルゴン、キセノン等の
質量が大きいイオンを用いることもできるが、注入され
たアルゴン、キセノン等が電気特性に悪影響を与える場
合は、その恐れがないシリコンイオンを用いる。この方
法によると、一度の処理によって、同一基板の上に非晶
質シリコン薄膜と多結晶シリコン薄膜を形成することが
できる。
【００２７】上記のように、本発明によると、一度の処
理によって一括して非晶質シリコン薄膜と多結晶シリコ
ン薄膜を形成することができるため、前記従来技術にお
いて問題になっていたレーザアニールで生じるビーム間
の境界の相構造の不均一性を除くことができる。
理によって一括して非晶質シリコン薄膜と多結晶シリコ
ン薄膜を形成することができるため、前記従来技術にお
いて問題になっていたレーザアニールで生じるビーム間
の境界の相構造の不均一性を除くことができる。
【００２８】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 （第１実施例）図３は、第１実施例の薄膜形成方法の工
程説明図であり、（Ａp ），（Ａs ）〜（Ｄp ），（Ｄ
s ）は各工程を示している。この図において、例えば
（Ａp ）は基板の上に薄膜を形成する過程の平面を示
し、（Ａs ）は断面を示している。この図において、２
１は石英基板、２２は非晶質シリコン薄膜、２２1 は多
結晶シリコン薄膜、２３はＳｉＯ2 膜である。この実施
例の薄膜形成方法は、前記の本発明の第１の薄膜形成方
法の原理に基づくものである。
程説明図であり、（Ａp ），（Ａs ）〜（Ｄp ），（Ｄ
s ）は各工程を示している。この図において、例えば
（Ａp ）は基板の上に薄膜を形成する過程の平面を示
し、（Ａs ）は断面を示している。この図において、２
１は石英基板、２２は非晶質シリコン薄膜、２２1 は多
結晶シリコン薄膜、２３はＳｉＯ2 膜である。この実施
例の薄膜形成方法は、前記の本発明の第１の薄膜形成方
法の原理に基づくものである。
【００２９】第１工程（図３（Ａp ），（Ａs ）参照） 石英基板２１の上に、ＬＰ−ＣＶＤ法によって５００℃
で膜厚１５００Åの非晶質シリコン薄膜２２を形成す
る。
で膜厚１５００Åの非晶質シリコン薄膜２２を形成す
る。
【００３０】第２工程（図３（Ｂp ），（Ｂs ）参照） 非晶質シリコン薄膜２２の上にＬＰ−ＣＶＤ法によって
４００℃で膜厚１０００ÅのＳｉＯ2 膜を形成し、液晶
表示装置に用いることを予定して、画素部に当たる中心
部に矩形状のＳｉＯ2 膜２３が残るように、ＳｉＯ2 膜
の周囲をフォトリソグラフィー技術によってエッチング
除去する。
４００℃で膜厚１０００ÅのＳｉＯ2 膜を形成し、液晶
表示装置に用いることを予定して、画素部に当たる中心
部に矩形状のＳｉＯ2 膜２３が残るように、ＳｉＯ2 膜
の周囲をフォトリソグラフィー技術によってエッチング
除去する。
【００３１】第３工程（図３（Ｃp ），（Ｃs ）参照） ＳｉＯ2 膜２３によって覆われていない領域の非晶質シ
リコン薄膜２２の表面に付着している酸素をＨＦ処理し
て除去し、この領域が空気に触れないように注意して、
非酸化性雰囲気を満たした熱処理炉に導入して、５５０
℃で２時間熱処理を行う。
リコン薄膜２２の表面に付着している酸素をＨＦ処理し
て除去し、この領域が空気に触れないように注意して、
非酸化性雰囲気を満たした熱処理炉に導入して、５５０
℃で２時間熱処理を行う。
【００３２】この熱処理によって、ＳｉＯ2 膜２３によ
って覆われていない領域の非晶質シリコン薄膜２２の表
面から結晶化が起こり、（１１１）の面方位で多結晶化
した多結晶シリコン薄膜２２1 が形成される。
って覆われていない領域の非晶質シリコン薄膜２２の表
面から結晶化が起こり、（１１１）の面方位で多結晶化
した多結晶シリコン薄膜２２1 が形成される。
【００３３】前述したように、この際、結晶化温度より
低い熱処理によって、非晶質シリコン薄膜２２のシリコ
ン原子の運動が盛んになり、表面から結晶化が進行する
が、この非晶質シリコン薄膜２２に表面にＳｉＯ2 膜２
３あるいは、シリコン以外の物質が付着していると、シ
リコン原子の運動が妨げられて表面からの結晶化が始ま
らないため非晶質シリコン薄膜２２の状態を維持する。
低い熱処理によって、非晶質シリコン薄膜２２のシリコ
ン原子の運動が盛んになり、表面から結晶化が進行する
が、この非晶質シリコン薄膜２２に表面にＳｉＯ2 膜２
３あるいは、シリコン以外の物質が付着していると、シ
リコン原子の運動が妨げられて表面からの結晶化が始ま
らないため非晶質シリコン薄膜２２の状態を維持する。
【００３４】第４工程（図３（Ｄp ），（Ｄs ）参照） 最後に、ＳｉＯ2 膜２３を除去する。そして、３３０℃
で水素プラズマ処理を行って、非晶質シリコン薄膜２２
と多結晶シリコン薄膜２２1 に水素を添加してシリコン
原子のダングリングボンドを補償する。
で水素プラズマ処理を行って、非晶質シリコン薄膜２２
と多結晶シリコン薄膜２２1 に水素を添加してシリコン
原子のダングリングボンドを補償する。
【００３５】この場合、ＳｉＯ2 膜２３に代えて、Ｓｉ
Ｎ膜等を用いることができる。この方法によると、一度
の熱処理によって、同一基板の上に非晶質シリコン薄膜
と多結晶シリコン薄膜を形成することができる。この実
施例においては、非晶質シリコン薄膜を５５０℃で熱処
理して多結晶シリコン薄膜に相構造を変換したが、温度
を６００℃程度より高くすると、非晶質シリコン薄膜の
底面からも結晶化が進行して全体的に多結晶化すること
になり、所期の目的を達成することができなくなるた
め、この熱処理温度を６００℃以下に抑えることが必要
である。
Ｎ膜等を用いることができる。この方法によると、一度
の熱処理によって、同一基板の上に非晶質シリコン薄膜
と多結晶シリコン薄膜を形成することができる。この実
施例においては、非晶質シリコン薄膜を５５０℃で熱処
理して多結晶シリコン薄膜に相構造を変換したが、温度
を６００℃程度より高くすると、非晶質シリコン薄膜の
底面からも結晶化が進行して全体的に多結晶化すること
になり、所期の目的を達成することができなくなるた
め、この熱処理温度を６００℃以下に抑えることが必要
である。
【００３６】（第２実施例）図４は、第２実施例の薄膜
形成方法の工程説明図であり、（Ａp ），（Ａs ）〜
（Ｄp ），（Ｄs ）は各工程を示している。この図にお
いて、例えば（Ａp ）は基板の上に薄膜を形成する過程
の平面を示し、（Ａs ）は断面を示している。この図に
おいて、３１は石英基板、３２は多結晶シリコン薄膜、
３２1 は非晶質シリコン薄膜、３３はＳｉＯ2 膜であ
る。
形成方法の工程説明図であり、（Ａp ），（Ａs ）〜
（Ｄp ），（Ｄs ）は各工程を示している。この図にお
いて、例えば（Ａp ）は基板の上に薄膜を形成する過程
の平面を示し、（Ａs ）は断面を示している。この図に
おいて、３１は石英基板、３２は多結晶シリコン薄膜、
３２1 は非晶質シリコン薄膜、３３はＳｉＯ2 膜であ
る。
【００３７】この実施例の薄膜形成方法は、前記の本発
明の第２の薄膜形成方法の原理に基づくものである。
明の第２の薄膜形成方法の原理に基づくものである。
【００３８】第１工程（図４（Ａp ），（Ａs ）参照） 石英基板３１の上に、ＬＰ−ＣＶＤ法によって５００℃
で膜厚８００Åの非晶質シリコン薄膜を形成する。その
後、６００℃で２５時間の熱処理を加えることによっ
て、全面を多結晶化して、多結晶シリコン薄膜３２を形
成する。
で膜厚８００Åの非晶質シリコン薄膜を形成する。その
後、６００℃で２５時間の熱処理を加えることによっ
て、全面を多結晶化して、多結晶シリコン薄膜３２を形
成する。
【００３９】第２工程（図４（Ｂp ），（Ｂs ）参照） 前工程で形成した多結晶シリコン薄膜３２の上に、ＬＰ
−ＣＶＤ法によって４００℃で、膜厚１０００ÅのＳｉ
Ｏ2 膜３３を形成し、液晶表示装置に用いることを予定
して、周辺回路のＴＦＴを形成する領域に枠状のＳｉＯ
2 膜３３が残るように、ＳｉＯ2 膜の中心部をフォトリ
ソグラフィー技術によってエッチング除去する。
−ＣＶＤ法によって４００℃で、膜厚１０００ÅのＳｉ
Ｏ2 膜３３を形成し、液晶表示装置に用いることを予定
して、周辺回路のＴＦＴを形成する領域に枠状のＳｉＯ
2 膜３３が残るように、ＳｉＯ2 膜の中心部をフォトリ
ソグラフィー技術によってエッチング除去する。
【００４０】第３工程（図４（Ｃp ），（Ｃs ）参照） 多結晶シリコン薄膜３２の中央部のＳｉＯ2 膜３３が形
成されていない領域に加速電圧３０ｋＶ以下で約５×１
０15ｉｏｎ／ｃｍ2 の密度でシリコンイオンを注入し
て、この領域の多結晶シリコン薄膜３２を非晶質シリコ
ン薄膜３２1 に相構造を変換する。
成されていない領域に加速電圧３０ｋＶ以下で約５×１
０15ｉｏｎ／ｃｍ2 の密度でシリコンイオンを注入し
て、この領域の多結晶シリコン薄膜３２を非晶質シリコ
ン薄膜３２1 に相構造を変換する。
【００４１】この工程において、シリコンイオンの注入
によって、多結晶シリコン薄膜３２が非晶質化するが、
この多結晶シリコン薄膜３２の表面にＳｉＯ2 膜３３が
ある領域ではシリコンイオンが注入されないため、多結
晶シリコン薄膜３２の状態が維持される。
によって、多結晶シリコン薄膜３２が非晶質化するが、
この多結晶シリコン薄膜３２の表面にＳｉＯ2 膜３３が
ある領域ではシリコンイオンが注入されないため、多結
晶シリコン薄膜３２の状態が維持される。
【００４２】第４工程（図４（Ｄp ），（Ｄs ）参照） 最後に、ＳｉＯ2 膜３３を除去する。非晶質シリコン薄
膜３２1 が結晶化しない３３０℃程度の低温で水素プラ
ズマ処理を行うことによって、多結晶シリコン薄膜３２
および非晶質シリコン薄膜３２1 に水素を添加して特性
を改善する。
膜３２1 が結晶化しない３３０℃程度の低温で水素プラ
ズマ処理を行うことによって、多結晶シリコン薄膜３２
および非晶質シリコン薄膜３２1 に水素を添加して特性
を改善する。
【００４３】この場合、前述のように、ＳｉＯ2 膜３３
に代えて、ＳｉＮ膜、レジスト膜等のマスクを用いるこ
とができ、シリコンイオンに代えて、アルゴン、キセノ
ン等の質量が大きいイオンを用いることもできるが、注
入されたイオンが電気特性に悪影響を与える恐れがない
シリコンイオンを用いることが望ましい。この方法によ
ると、一度の処理によって、同一基板の上に非晶質シリ
コン薄膜と多結晶シリコン薄膜を形成することができ
る。
に代えて、ＳｉＮ膜、レジスト膜等のマスクを用いるこ
とができ、シリコンイオンに代えて、アルゴン、キセノ
ン等の質量が大きいイオンを用いることもできるが、注
入されたイオンが電気特性に悪影響を与える恐れがない
シリコンイオンを用いることが望ましい。この方法によ
ると、一度の処理によって、同一基板の上に非晶質シリ
コン薄膜と多結晶シリコン薄膜を形成することができ
る。
【００４４】（第３実施例）第１実施例と第２実施例に
おいては、非晶質シリコン薄膜をＬＰ−ＣＶＤ法によっ
て形成したが、この非晶質シリコン薄膜をスパッタ法、
Ｐ−ＣＶＤ法によって形成した場合でも、同様の効果を
奏した。スパッタ法によって非晶質シリコン薄膜を形成
する場合、その温度を、室温もしくは３００℃程度の広
い範囲で実施することができる。Ｐ−ＣＶＤ法によって
非晶質シリコン薄膜を形成する場合は、３００℃以下に
することができる。
おいては、非晶質シリコン薄膜をＬＰ−ＣＶＤ法によっ
て形成したが、この非晶質シリコン薄膜をスパッタ法、
Ｐ−ＣＶＤ法によって形成した場合でも、同様の効果を
奏した。スパッタ法によって非晶質シリコン薄膜を形成
する場合、その温度を、室温もしくは３００℃程度の広
い範囲で実施することができる。Ｐ−ＣＶＤ法によって
非晶質シリコン薄膜を形成する場合は、３００℃以下に
することができる。
【００４５】（第４実施例） 第２実施例においては、質量分離されたシリコン原子を
用いるイオン注入法を適用したが、イオン注入法に代え
て、ＳｉＨ4 ガスを用いるイオンドーピング法（イオン
シャワー法）を用いることができる。この場合は、多結
晶シリコン薄膜をシリコン原子によって非晶質シリコン
薄膜に変換した所に水素が導入され、シリコン原子の注
入によって発生した欠陥を補償してａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜が
形成されるため、Ｐ−ＣＶＤ法によって形成した非晶質
シリコン薄膜と同等の特性を持たせることができる。こ
こで、第２実施例の説明に用いた図４を参照すると、下
地である多結晶シリコン薄膜３２上には枠状の第１の膜
であるＳｉＯ 2 膜３３が存在しているのであるが、その
状態でＳｉＨ 4 ガスのイオンシャワーを浴びせると、Ｓ
ｉＯ 2 膜３３で覆われている部分、即ち、多結晶シリコ
ン薄膜３２の部分も水素化することができる。 その理由
は、ＳｉＨ 4 ガスのイオンシャワーを実施した場合、Ｓ
ｉとＨとが同時に注入されるのであるが、Ｈは軽いので
深く入り、そして、Ｓｉは深く入ることができず、その
結果、多結晶シリコン薄膜３２がＳｉＯ 2 膜３３に覆わ
れていても、Ｈのみが注入されて水素化が行われるので
ある。勿論、ＳｉＯ 2 膜３３に覆われていない領域には
Ｓｉ（及び水素）が注入され、結晶が壊れて非晶質にな
る。
用いるイオン注入法を適用したが、イオン注入法に代え
て、ＳｉＨ4 ガスを用いるイオンドーピング法（イオン
シャワー法）を用いることができる。この場合は、多結
晶シリコン薄膜をシリコン原子によって非晶質シリコン
薄膜に変換した所に水素が導入され、シリコン原子の注
入によって発生した欠陥を補償してａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜が
形成されるため、Ｐ−ＣＶＤ法によって形成した非晶質
シリコン薄膜と同等の特性を持たせることができる。こ
こで、第２実施例の説明に用いた図４を参照すると、下
地である多結晶シリコン薄膜３２上には枠状の第１の膜
であるＳｉＯ 2 膜３３が存在しているのであるが、その
状態でＳｉＨ 4 ガスのイオンシャワーを浴びせると、Ｓ
ｉＯ 2 膜３３で覆われている部分、即ち、多結晶シリコ
ン薄膜３２の部分も水素化することができる。 その理由
は、ＳｉＨ 4 ガスのイオンシャワーを実施した場合、Ｓ
ｉとＨとが同時に注入されるのであるが、Ｈは軽いので
深く入り、そして、Ｓｉは深く入ることができず、その
結果、多結晶シリコン薄膜３２がＳｉＯ 2 膜３３に覆わ
れていても、Ｈのみが注入されて水素化が行われるので
ある。勿論、ＳｉＯ 2 膜３３に覆われていない領域には
Ｓｉ（及び水素）が注入され、結晶が壊れて非晶質にな
る。
【００４６】上記の各実施例によって説明したように、
本発明によると、一度の処理によって一括して非晶質シ
リコン薄膜と多結晶シリコン薄膜を形成することができ
るため、前記従来技術において問題になっていたレーザ
アニールで生じるビーム間の境界の相構造の不均一性を
除くことができる。
本発明によると、一度の処理によって一括して非晶質シ
リコン薄膜と多結晶シリコン薄膜を形成することができ
るため、前記従来技術において問題になっていたレーザ
アニールで生じるビーム間の境界の相構造の不均一性を
除くことができる。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
同一基板の上に形成した非晶質シリコン薄膜あるいは多
結晶シリコン薄膜を、簡単な工程によって、多結晶シリ
コン薄膜あるいは非晶質シリコン薄膜に相構造を変換す
ることが可能になり、液晶表示装置等の技術分野におい
て寄与するところが大きい。
同一基板の上に形成した非晶質シリコン薄膜あるいは多
結晶シリコン薄膜を、簡単な工程によって、多結晶シリ
コン薄膜あるいは非晶質シリコン薄膜に相構造を変換す
ることが可能になり、液晶表示装置等の技術分野におい
て寄与するところが大きい。
【図１】本発明の第１の薄膜形成方法の原理説明図であ
り、（Ａp ），（Ａs ）〜（Ｄ p ），（Ｄs ）は各工程
を示している。
り、（Ａp ），（Ａs ）〜（Ｄ p ），（Ｄs ）は各工程
を示している。
【図２】本発明の第２の薄膜形成方法の原理説明図であ
り、（Ａp ），（Ａs ）〜（Ｄ p ），（Ｄs ）は各工程
を示している。
り、（Ａp ），（Ａs ）〜（Ｄ p ），（Ｄs ）は各工程
を示している。
【図３】第１実施例の薄膜形成方法の工程説明図であ
り、（Ａp ），（Ａs ）〜（Ｄp），（Ｄs ）は各工程
を示している。
り、（Ａp ），（Ａs ）〜（Ｄp），（Ｄs ）は各工程
を示している。
【図４】第２実施例の薄膜形成方法の工程説明図であ
り、（Ａp ），（Ａs ）〜（Ｄp），（Ｄs ）は各工程
を示している。
り、（Ａp ），（Ａs ）〜（Ｄp），（Ｄs ）は各工程
を示している。
１ 絶縁性基板 ２ 非晶質シリコン薄膜 ２1 多結晶シリコン薄膜 ３ ＳｉＯ2 膜 １１ 絶縁性基板 １２ 多結晶シリコン薄膜 １２1 非晶質シリコン薄膜 １３ ＳｉＯ2 膜 ２１ 石英基板 ２２ 非晶質シリコン薄膜 ２２1 多結晶シリコン薄膜 ２３ ＳｉＯ2 膜 ３１ 石英基板 ３２ 多結晶シリコン薄膜 ３２1 非晶質シリコン薄膜 ３３ ＳｉＯ2 膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 筧 達也 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 植松 達也 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−55142（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−97074（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−253972（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−283134（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/20 H01L 21/265 P H01L 29/78
Claims (7)
- 【請求項１】絶縁性基板の上に非晶質シリコン薄膜を形
成する工程と、 該非晶質シリコン薄膜の上に選択的に第１の膜を形成す
る工程と、 第１の膜によって覆われていない領域の該非晶質シリコ
ン薄膜の表面に酸素が接触しない状態で熱処理を加える
ことによって第１の膜によって覆われていない領域の該
非晶質シリコン薄膜を多結晶シリコン薄膜に相構造を変
換する工程を含み、 同一の絶縁性基板の上に非晶質シリコン薄膜と多結晶薄
膜を形成することを特徴とする薄膜形成方法。 - 【請求項２】第１の膜はシリコン酸化膜またはシリコン
窒化膜からなることを特徴とする請求項１記載の薄膜形
成方法。 - 【請求項３】第１の膜によって覆われていない領域の該
非晶質シリコン薄膜に加える熱処理を６００〔℃〕以下
で行うことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成方法。 - 【請求項４】絶縁性基板の上に多結晶シリコン薄膜を形
成する工程と、 該多結晶シリコン薄膜の上に選択的に第１の膜を形成す
る工程と、 第１の膜によって覆われていない領域の該多結晶シリコ
ン薄膜にイオンを注入することによって該多結晶シリコ
ン薄膜を非晶質シリコン薄膜に相構造を変換する工程
と、 該非晶質シリコン薄膜に水素を添加する工程とを含み、 同一の絶縁性基板の上に非晶質シリコン薄膜と多結晶薄
膜とを形成することを特徴とする 薄膜形成方法。 - 【請求項５】第１の膜によって覆われていない領域の該
多結晶シリコン薄膜にシリコンイオンを注入すること を
特徴とする請求項４記載の薄膜形成方法。 - 【請求項６】絶縁性基板の上に形成した非晶質シリコン
薄膜および多結晶シリコン薄膜に水素プラズマもしくは
水素イオンシャワー注入によって水素を添加することを
特徴とする請求項４記載の薄膜形成方法。 - 【請求項７】第１の膜によって覆われていない領域の該
多結晶シリコン薄膜にＳｉＨ4 ガスを用いたイオンシャ
ワー注入を行い該多結晶シリコン薄膜を非晶質シリコン
薄膜に相構造の変換を行うとともに非晶質シリコン薄膜
および多結晶シリコン薄膜の水素化を行うことを特徴と
する請求項５記載の薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13840094A JP3348259B2 (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | 薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13840094A JP3348259B2 (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | 薄膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH088180A JPH088180A (ja) | 1996-01-12 |
| JP3348259B2 true JP3348259B2 (ja) | 2002-11-20 |
Family
ID=15221075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13840094A Expired - Fee Related JP3348259B2 (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | 薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3348259B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5143272B2 (ja) * | 2000-08-14 | 2013-02-13 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Ｅｌ表示装置の作製方法 |
| US8357267B2 (en) | 2005-10-26 | 2013-01-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Film producing method using atmospheric pressure hydrogen plasma, and method and apparatus for producing refined film |
-
1994
- 1994-06-21 JP JP13840094A patent/JP3348259B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH088180A (ja) | 1996-01-12 |
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