JPH0855808A - Polycrystalline si film forming method - Google Patents
Polycrystalline si film forming methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、多結晶シリコン薄膜
の形成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a polycrystalline silicon thin film.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の多結晶薄膜の形成方法の一例が、
文献Ｉ：「電子情報通信学会技術研究報告、ＥＤ９２−
４１、ＳＤＭ９２−２２、ｐｐ．１７−２２」に開示さ
れている。この文献によれば、ＴＦＴ（薄膜トランジス
タの略称）のチャネル層をプラズマＣＶＤ法を用いて多
結晶シリコンを堆積させて形成している。また、プラズ
マＣＶＤ法を用いることにより、３００℃程度の基板温
度ではガラス基板上に〈１１０〉方位に強く配向した多
結晶シリコン（以下、ｐｏｌｙ−Ｓｉとも称する。）薄
膜を形成することができる。2. Description of the Related Art An example of a conventional method for forming a polycrystalline thin film is
Reference I: "Technical Report of IEICE, ED92-"
41, SDM92-22, pp. 17-22 ". According to this document, a channel layer of a TFT (abbreviation of thin film transistor) is formed by depositing polycrystalline silicon using a plasma CVD method. Further, by using the plasma CVD method, a polycrystalline silicon (hereinafter also referred to as poly-Si) thin film strongly oriented in the <110> direction can be formed on a glass substrate at a substrate temperature of about 300 ° C.
【０００３】また、シリコン基板に対して異方性エッチ
ングを行う場合、好適な異方性エッチング溶液を用いる
ことにより、エッチング速度が変化することは周知の技
術である。すなわち、異方位性エッチングされたシリコ
ン基板の凸部は、エッチング速度が速い面（たとえば
｛１００｝面）が現れるのに対して、異方位性エッチン
グされたシリコン基板の凹部はエッチング速度（エッチ
ングレートとも称する。）が遅い面（例えば｛１１１｝
面）が現れることが知られている（文献ＩＩ：「マイク
ロマシーニングとマイクロメカトラニックス」、倍風
館、１９９２年６月、ｐｐ．１６〜１９）。Further, when performing anisotropic etching on a silicon substrate, it is a well-known technique that the etching rate is changed by using a suitable anisotropic etching solution. That is, the convex portion of the silicon substrate which is anisotropically etched has a surface with a high etching rate (for example, {100} plane), while the concave portion of the anisotropically etched silicon substrate has an etching rate (etching rate). Also referred to as a slow surface (eg {111})
Surface is known to appear (Reference II: “Micromachining and Micromechatronics”, Baifukan, June 1992, pp. 16-19).
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、プラズマＣ
ＶＤ法を用いて低温で成膜したｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜は、
膜厚の依存性によって特定の結晶が強く現れる。例え
ば、膜厚が薄い場合（膜厚が２０００Å以下）には、成
膜の初期状態においてｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜を構成してい
る結晶粒の（１１１）面、（２２０）面、（３１１）面
及び（４００）面などの面配向を有する多結晶シリコン
薄膜（ｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜とも称する）が形成される。
そして、このｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜の結晶粒径も数１００
Åと小さい。By the way, plasma C
The poly-Si thin film formed at a low temperature using the VD method is
A specific crystal appears strongly due to the dependence of the film thickness. For example, when the film thickness is small (the film thickness is 2000 Å or less), in the initial state of film formation, the (111) plane, (220) plane, (311) plane of the crystal grains constituting the poly-Si thin film and A polycrystalline silicon thin film (also referred to as a poly-Si thin film) having a plane orientation such as a (400) plane is formed.
The crystal grain size of this poly-Si thin film is also several hundreds.
Å small.
【０００５】これに対して、ｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜の膜厚
を例えば４０００Å程度に厚くした場合、（２２０）面
が優先配向する。On the other hand, when the thickness of the poly-Si thin film is increased to about 4000 Å, the (220) plane is preferentially oriented.
【０００６】また、多結晶シリコン薄膜の電気特性（電
気伝導度）は、この多結晶シリコン薄膜を構成する結晶
粒径に依存する。このため、電気特性の優れた多結晶シ
リコン薄膜を得るには、大きな結晶粒径を得ることが必
要になる。したがって、従来は大きな結晶粒径を得るた
めに、多結晶シリコン薄膜の膜厚を例えば４０００Å程
度に厚くして電気特性を確保する必要があった。しかし
ながら、ＴＦＴのチャネル層として、低温成長させたｐ
ｏｌｙ−Ｓｉ薄膜を用いる場合、この膜厚を厚くするこ
とはＴＦＴ素子の微細化を阻害する要因となり、好まし
くない。The electrical characteristics (electrical conductivity) of the polycrystalline silicon thin film depend on the crystal grain size of the polycrystalline silicon thin film. Therefore, in order to obtain a polycrystalline silicon thin film having excellent electric characteristics, it is necessary to obtain a large crystal grain size. Therefore, conventionally, in order to obtain a large crystal grain size, it is necessary to increase the film thickness of the polycrystalline silicon thin film to, for example, about 4000 Å to secure the electrical characteristics. However, as a channel layer of TFT, p grown at low temperature is used.
When using an oli-Si thin film, increasing the film thickness is not preferable because it becomes a factor that hinders the miniaturization of the TFT element.
【０００７】また、ｐｏｌｙ−Ｓｉ薄膜を構成する結晶
粒間の粒界面のバリアの影響をできるだけ減少させ、キ
ャリア（電子又は正孔）の流れを良くするためには、結
晶粒径が大きい方が良い。しかしながら、上述した文献
Ｉに記載のプラズマＣＶＤ法で形成されたｐｏｌｙ−Ｓ
ｉ薄膜は、特定の結晶面を有する配向性の良いものは形
成できるが、電気特性を確保するためにはどうしても膜
厚を厚くする必要があり、また結晶粒径の大きさにも限
界があった。Further, in order to reduce the influence of the barrier at the grain boundary between the crystal grains forming the poly-Si thin film as much as possible and improve the flow of carriers (electrons or holes), the larger the crystal grain size is. good. However, the poly-S formed by the plasma CVD method described in the above-mentioned document I is used.
The i thin film can be formed to have a specific crystal plane and good orientation, but it is necessary to increase the film thickness in order to secure the electrical characteristics, and the size of the crystal grain size is also limited. It was
【０００８】このため、結晶粒径が大きく、かつ膜厚も
薄い多結晶シリコン薄膜を形成する方法が望まれてい
た。Therefore, a method for forming a polycrystalline silicon thin film having a large crystal grain size and a small film thickness has been desired.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明の多結晶シリコ
ン薄膜の形成方法によれば、プラズマＣＶＤ法を用いて
多結晶シリコン薄膜を形成するに当たり、基板上に、多
結晶シリコンからなる第１薄膜を最終的に形成しょうと
する多結晶シリコン薄膜よりも薄く形成する工程と、こ
の第１薄膜を、第１薄膜の表面に現れている特定の面に
対してエッチングレートが小さい異方性エッチング溶液
を用いてエッチングして、主として特定の配向性を有
し、かつ次の結晶成長のための種結晶を形成する工程
と、その後、この種結晶を利用して基板上に、多結晶シ
リコンからなる第２薄膜を形成することによって、種結
晶と第２薄膜とで多結晶シリコン薄膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする。According to the method for forming a polycrystalline silicon thin film of the present invention, the first thin film made of polycrystalline silicon is formed on the substrate when forming the polycrystalline silicon thin film by using the plasma CVD method. Is formed to be thinner than the polycrystalline silicon thin film to be finally formed, and an anisotropic etching solution in which this first thin film has a small etching rate with respect to a specific surface appearing on the surface of the first thin film. A step of forming a seed crystal having a specific orientation and having a specific orientation for the next crystal growth, and then using this seed crystal to form a polycrystalline silicon on the substrate. Forming a polycrystalline silicon thin film with the seed crystal and the second thin film by forming the second thin film.
【００１０】また、この発明の実施にあたり、好ましく
は第１薄膜の膜厚を最大限２０００Åとするのが良い。Further, in carrying out the present invention, it is preferable to set the thickness of the first thin film to a maximum of 2000 Å.
【００１１】また、この発明の実施にあたり、好ましく
は異方性エッチング溶液を、ヒドラジン、エチレンジア
ミン−ピロカテコール−水（ＥＰＷとも称する。）、ま
たは水酸化テトラメチル−アンモニウム（ＴＭＡＨとも
称する。）の溶液とするのが良い。In implementing the present invention, the anisotropic etching solution is preferably a solution of hydrazine, ethylenediamine-pyrocatechol-water (also referred to as EPW), or tetramethyl-ammonium hydroxide (also referred to as TMAH). It is good to
【００１２】また、この発明の実施にあたり、好ましく
は種結晶の面方位を、｛１１０｝面か、｛１００｝面又
は｛１１１｝面とするのが良い。Further, in carrying out the present invention, it is preferable that the plane direction of the seed crystal is the {110} plane, the {100} plane or the {111} plane.
【００１３】[0013]
【作用】この発明の多結晶シリコン薄膜の形成方法によ
れば、先ず、基板上に多結晶シリコンからなる第１薄膜
を、最終的に形成しようとする多結晶シリコン薄膜の膜
厚よりも薄く形成する。このときの第１薄膜の結晶粒径
の面方位は、例えば（１１１）面、（２２０）面、（３
１１）面及び（４００）面などからなる面となるが、主
に（２２０）面が強く優先配向している。According to the method for forming a polycrystalline silicon thin film of the present invention, first, the first thin film made of polycrystalline silicon is formed on the substrate to be thinner than the polycrystalline silicon thin film to be finally formed. To do. The plane orientation of the crystal grain size of the first thin film at this time is, for example, (111) plane, (220) plane, (3
The surface is composed of the (11) plane and the (400) plane, but the (220) plane is mainly strongly oriented.
【００１４】次に、第１薄膜の表面に現れている特定の
面（ここでは（２２０）面）に対してエッチングレート
が小さい異方性エッチング溶液を用いて第１薄膜をエッ
チングする。このとき、エッチング速度が速く進行する
結晶面と遅く進行する結晶面とが現れるので、第１薄膜
の表面に凹凸が形成される。このとき、主として｛１１
０｝面か、｛１００｝面又は｛１１１｝面のみが選択的
に残存して、他の結晶面はエッチングされる。このエッ
チングにより残存した結晶は、特定の結晶面が現れるの
で、次に結晶成長させるときの種結晶となる（図２参
照）。Next, the first thin film is etched using an anisotropic etching solution having a small etching rate with respect to a specific surface (here, (220) surface) appearing on the surface of the first thin film. At this time, a crystal plane with a fast etching rate and a crystal plane with a slow etching rate appear, so that irregularities are formed on the surface of the first thin film. At this time, mainly {11
Only the 0} plane, the {100} plane, or the {111} plane remains selectively, and the other crystal planes are etched. The crystal left by this etching has a specific crystal plane, and thus becomes a seed crystal for the next crystal growth (see FIG. 2).
【００１５】その後、この種結晶を利用して基板上に多
結晶シリコンからなる第２薄膜を形成することによっ
て、種結晶と第２薄膜とで多結晶シリコン薄膜を形成す
る。このとき形成される第２薄膜は、配向性を有する種
結晶が特定の面をもっているので、結晶成長速度も速く
なり、結晶粒径の大きなｐｏｌｙ−Ｓｉ膜が形成され
る。したがって、種結晶と第２薄膜とで形成された多結
晶シリコン薄膜の結晶粒径は、従来のものに比べて大き
いので、膜厚を薄くしても従来と同等な電気特性を確保
することができる。After that, a second thin film made of polycrystalline silicon is formed on the substrate by using this seed crystal to form a polycrystalline silicon thin film with the seed crystal and the second thin film. Since the seed crystal having orientation has a specific surface in the second thin film formed at this time, the crystal growth rate is increased and a poly-Si film having a large crystal grain size is formed. Therefore, since the crystal grain size of the polycrystalline silicon thin film formed by the seed crystal and the second thin film is larger than that of the conventional one, even if the film thickness is made thin, it is possible to secure the same electrical characteristics as the conventional one. it can.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の多結晶シリ
コン薄膜の形成方法の一例について説明する。尚、図面
は、これらの発明が理解できる程度に概略的に示してあ
るにすぎない。従って、これらの発明は、図示した例に
のみ限定されるものでないことは明らかである。尚、図
１では、図面を明確にするため、断面を表すハッチング
を一部省略して示している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of the method for forming a polycrystalline silicon thin film of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the drawings are merely schematic representations so that these inventions can be understood. Therefore, it is clear that these inventions are not limited to the examples shown. In FIG. 1, hatching showing a cross section is partially omitted for clarity of the drawing.
【００１７】図１の（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の多結
晶シリコン薄膜の形成方法を説明するための断面工程図
である。FIGS. 1A to 1C are sectional process drawings for explaining a method for forming a polycrystalline silicon thin film according to the present invention.
【００１８】まず、基板１０としてガラス基板を用い
る。この基板１０をプラズマＣＶＤ装置（図示せず）の
反応室に搬入する。このとき、基板温度が例えば２５０
〜３５０℃になるように反応室の加熱ヒータを設定す
る。更に、多結晶シリコンからなる第１薄膜を形成する
ために使用するガスを反応室に供給する。このときの供
給ガスとして、四フッ化シリコン（ＳｉＦ4 ）ガス、シ
ラン（ＳｉＨ4 ）ガス及び水素（Ｈ2 ）ガスの混合ガス
を用いる。このときのガスの流量は以下の通りとする。First, a glass substrate is used as the substrate 10. This substrate 10 is loaded into a reaction chamber of a plasma CVD apparatus (not shown). At this time, the substrate temperature is, for example, 250
Set the heater of the reaction chamber so that the temperature is up to 350 ° C. Further, the gas used to form the first thin film of polycrystalline silicon is supplied to the reaction chamber. As a supply gas at this time, a mixed gas of silicon tetrafluoride (SiF 4 ) gas, silane (SiH 4 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas is used. The flow rate of gas at this time is as follows.
【００１９】 四フッ化シリコン（ＳｉＦ4 ）ガス：１０ｓｃｃｍ シラン（ＳｉＨ4 ）ガス ：０．１ｓｃｃｍ 水素（Ｈ2 ）ガス ：８０ｓｃｃｍ また、ＲＦパワー密度を０．０５〜０．５Ｗ／ｃｍ2 と
し、混合ガスの全圧を０．５〜３．０Ｔｏｒｒとする。Silicon tetrafluoride (SiF 4 ) gas: 10 sccm Silane (SiH 4 ) gas: 0.1 sccm Hydrogen (H 2 ) gas: 80 sccm Further, the RF power density is 0.05 to 0.5 W / cm 2 , The total pressure of the mixed gas is 0.5 to 3.0 Torr.
【００２０】上述した成膜条件のもとで、電極（図示せ
ず）間に高周波数電力を印加することによって、グロー
放電を発生させる。このとき、供給した混合ガスが分解
して基板１０上に第１薄膜１２（以下、第１ｐｏｌｙ−
Ｓｉ膜と称する。）が形成される（図１の（Ａ））。な
お、好ましくは第１ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１２の膜厚を最大
限２０００Åとするのが良い。また、第１ｐｏｌｙ−Ｓ
ｉ膜１２の膜厚を最終的に形成しようとする多結晶シリ
コン薄膜の膜厚よりも薄く形成してある。この第１ｐｏ
ｌｙ−Ｓｉ膜１２の結晶面としては、例えば（１１１）
面、（２２０）面、（３１１）面及び（４００）面が共
存して現れる。Under the above film forming conditions, glow discharge is generated by applying high frequency power between electrodes (not shown). At this time, the supplied mixed gas is decomposed and the first thin film 12 (hereinafter, referred to as the first poly-
It is called a Si film. ) Is formed ((A) of FIG. 1). In addition, it is preferable that the film thickness of the first poly-Si film 12 is 2000 Å at maximum. In addition, the first poly-S
The film thickness of the i film 12 is formed thinner than the film thickness of the polycrystalline silicon thin film to be finally formed. This first po
The crystal plane of the ly-Si film 12 is, for example, (111)
Planes, (220) planes, (311) planes, and (400) planes coexist.
【００２１】図２は、このとき形成された第１ｐｏｌｙ
−Ｓｉ膜１２の表面ＡＦＭ（原子間力顕微鏡の略称）像
を示した図である。FIG. 2 shows the first poly formed at this time.
FIG. 4 is a diagram showing a surface AFM (abbreviation of atomic force microscope) image of the Si film 12.
【００２２】基板１０に鉛直する方向を〈１１０〉方向
としたとき、第１ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１２としては、（２
２０）面が優先配向しており、この他にも図示していな
いが、（１１１）面、（３１１）面及び（４００）面な
どの面も凸部は小さいが共存している。ただし、図２で
は、（１１１）面、（３１１）面、及び（４００）面な
どは省略して示してある。When the direction perpendicular to the substrate 10 is set to the <110> direction, the first poly-Si film 12 has (2
The (20) plane is preferentially oriented, and although not shown in the figure, the (111) plane, the (311) plane, and the (400) plane also coexist with each other, although the projections are small. However, in FIG. 2, the (111) plane, the (311) plane, the (400) plane, and the like are omitted.
【００２３】次に、図１の（Ａ）の構造体を一旦反応室
から取り出した後、周知の異方エッチング溶液、例えば
エチレンジアミン−ピロカテコール−水（ＥＰＷとも称
する）中に図１の（Ａ）の構造体を浸漬して特定の配向
性を有する面、例えば｛１１０｝面か、｛１００｝面又
は｛１１１｝面のみを選択的に残存させて種結晶１４を
形成する（図１の（Ｂ））。なお、この発明の成膜条件
では（２２０）面が優先配向している（図２参照）。こ
こで、図１の（Ａ）の構造体の浸漬時間は数秒とする。
このとき、（２２０）面がエッチング速度が遅い面とな
り、（２２０）面の凸部が残存する。その他の（１１
１）面、（３１１）面及び（４００）面などはエッチン
グ速度が速い面となるためエッチング除去される。Next, after the structure of FIG. 1 (A) is once taken out of the reaction chamber, it is placed in a well-known anisotropic etching solution such as ethylenediamine-pyrocatechol-water (also referred to as EPW) as shown in FIG. 1 (A). 1) is immersed in the structure to selectively leave only a plane having a specific orientation, for example, a {110} plane, a {100} plane or a {111} plane, to form a seed crystal 14 (see FIG. 1). (B)). The (220) plane is preferentially oriented under the film forming conditions of the present invention (see FIG. 2). Here, the immersion time of the structure of FIG. 1A is set to several seconds.
At this time, the (220) plane becomes a plane having a slow etching rate, and the convex portion of the (220) plane remains. Other (11
Since the 1) plane, the (311) plane, the (400) plane, and the like have high etching rates, they are removed by etching.
【００２４】また、この実施例では、異方性エッチング
溶液として、ＥＰＷを用いたが、なんらこの溶液に限定
されるものではなく、ヒドラジンや水酸化テトラメチル
アンモニウム（ＴＭＡＨ）を用いても良い。次に、異方
性エッチングした種結晶を有する構造体を洗浄・乾燥さ
せた後、この構造体を再度プラズマＣＶＤ装置の反応室
へ搬入する。その後、上述した第１ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１
２を形成したときと同様な成膜条件によって、多結晶シ
リコンからなる第２薄膜１６（以下、第２ｐｏｌｙ−Ｓ
ｉ膜とも称する。）を基板１０及び種結晶１４上に形成
する（図１の（Ｃ））。なお、このときの第２ｐｏｌｙ
−Ｓｉ膜１６の膜厚を例えば１０００Åとする。また、
ここでは種結晶１４と第２ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１６とを総
称して多結晶シリコン薄膜１８と称する。そして、この
多結晶シリコン薄膜１８の最終的な膜厚を例えば３００
０Å程度とする。Although EPW is used as the anisotropic etching solution in this embodiment, the anisotropic etching solution is not limited to this solution, and hydrazine or tetramethylammonium hydroxide (TMAH) may be used. Next, after the structure having the anisotropically-etched seed crystal is washed and dried, the structure is again loaded into the reaction chamber of the plasma CVD apparatus. Then, the above-mentioned first poly-Si film 1
The second thin film 16 made of polycrystalline silicon (hereinafter, second poly-S
It is also called an i film. ) Is formed on the substrate 10 and the seed crystal 14 ((C) of FIG. 1). In addition, the second poly at this time
-The film thickness of the Si film 16 is, eg, 1000 Å. Also,
Here, the seed crystal 14 and the second poly-Si film 16 are collectively referred to as a polycrystalline silicon thin film 18. Then, the final film thickness of the polycrystalline silicon thin film 18 is set to, for example, 300
It is about 0Å.
【００２５】このとき、第２ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１６は、
配向性を有する種結晶１４となって、（２２０）面が優
先配向する。このため、第２ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１６を形
成するとき、種結晶１４の（２２０）面を有する結晶成
長が速くなり、したがって、結晶粒径の大きい第２ｐｏ
ｌｙ−Ｓｉ膜１６が形成されると考えられる。At this time, the second poly-Si film 16 is
The seed crystal 14 having orientation is formed, and the (220) plane is preferentially oriented. For this reason, when the second poly-Si film 16 is formed, the crystal growth having the (220) plane of the seed crystal 14 is accelerated, and thus the second po having a large crystal grain size is formed.
It is considered that the ly-Si film 16 is formed.
【００２６】上述した多結晶シリコン薄膜の形成方法か
らも明らかなように、基板１０上にまず形成された第１
ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１２を形成し、異方性エッチング溶液
に第１ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１２を有する構造体を浸漬させ
てエッチングした後、種結晶１４を形成する。更に、こ
の種結晶１４を利用して第２ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１６を形
成するので、第２ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１６の結晶粒径は種
結晶を用いて大きな結晶粒径に成長する。したがって、
ＴＦＴのチャネル層としてこの多結晶シリコン薄膜を用
いた場合、従来よりも種結晶と第２ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜と
の結晶粒径が大きくなる分、膜厚を薄くしても電気特性
を従来と同程度に確保することができる。ここで、ＴＦ
Ｔの電気特性とは、オン電流や移動度をいう。As is apparent from the method of forming the polycrystalline silicon thin film described above, the first film formed on the substrate 10 first
After the poly-Si film 12 is formed and the structure having the first poly-Si film 12 is dipped in an anisotropic etching solution for etching, the seed crystal 14 is formed. Furthermore, since the second poly-Si film 16 is formed using this seed crystal 14, the crystal grain size of the second poly-Si film 16 grows to a large crystal grain size using the seed crystal. Therefore,
When this polycrystalline silicon thin film is used as the channel layer of the TFT, the crystal grain size of the seed crystal and the second poly-Si film is larger than that of the conventional one, so that even if the film thickness is made thin, the electrical characteristics are similar to those of the conventional one. Can be secured. Where TF
The electrical characteristics of T refer to on-current and mobility.
【００２７】また、この実施例で形成された多結晶シリ
コン薄膜１８の結晶粒径も主として特定の配向性を有し
ているので、従来と同様のＴＦＴの電気特性が確保でき
るという利点もある。Further, since the crystal grain size of the polycrystalline silicon thin film 18 formed in this embodiment also has a particular orientation, there is an advantage that the electric characteristics of the TFT similar to the conventional one can be secured.
【００２８】更に、この実施例の多結晶シリコン薄膜
は、結晶が規則正しく配列し、結晶粒径が大きい。した
がって、ＴＦＴのチャネル層に用いたとき、多結晶シリ
コン薄膜中の電子の移動が円滑となり、移動度やオン電
流の大きいＴＦＴを得ることができる。Further, in the polycrystalline silicon thin film of this embodiment, the crystals are regularly arranged and the crystal grain size is large. Therefore, when it is used for the channel layer of a TFT, the movement of electrons in the polycrystalline silicon thin film becomes smooth, and a TFT having a high mobility and a large on-current can be obtained.
【００２９】また、上述したこの実施例の第１及び第２
ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜を形成する成膜条件は一例にすぎず、
基板の種類あるいは膜厚によって成膜条件が変わること
はいうまでもない。The first and second embodiments of this embodiment described above
The film forming conditions for forming the poly-Si film are merely examples,
It goes without saying that the film forming conditions vary depending on the type of substrate or the film thickness.
【００３０】[0030]
【発明の効果】この発明の多結晶シリコン薄膜の形成方
法によれば、まず、基板上に多結晶シリコンからなる第
１薄膜を最終的に形成しようとする多結晶シリコン薄膜
の膜厚よりも薄く形成する。このとき、第１薄膜の結晶
面としては、例えば（１１１）面、（２２０）面、（３
１１）面及び（４００）面などの面が形成される。続い
て、第１薄膜を、特定の面に対してエッチングレートが
小さい異方性エッチング溶液を用いてエッチングするた
め、主として特定の配向性を有し、かつ次の結晶成長の
ための種結晶を形成する。このとき、種結晶の｛１１
０｝面か、｛１００｝面又は｛１１１｝面のみが選択的
に残存するようになる。そして、この種結晶を利用して
多結晶シリコンからなる第２薄膜を形成する。したがっ
て、種結晶と第２薄膜とで形成された多結晶シリコン薄
膜は、種結晶の面に対して結晶成長が速くなるので、結
晶粒径の大きな多結晶シリコン薄膜になると考えられ
る。このため、この実施例の多結晶シリコン薄膜は、従
来に比べて結晶粒径が大きくなる分、膜厚を薄くしても
電気特性は劣化せず、従来と同等な電気特性が得られる
ことが期待できる。According to the method for forming a polycrystalline silicon thin film of the present invention, first, the first thin film made of polycrystalline silicon is thinner than the film thickness of the polycrystalline silicon thin film to be finally formed on the substrate. Form. At this time, the crystal planes of the first thin film are, for example, (111) plane, (220) plane, (3
Surfaces such as 11) plane and (400) plane are formed. Subsequently, since the first thin film is etched using an anisotropic etching solution having a small etching rate with respect to a specific surface, a seed crystal mainly having a specific orientation and for the next crystal growth is obtained. Form. At this time, the seed crystal {11
Only the 0} plane, the {100} plane, or the {111} plane is selectively left. Then, using this seed crystal, a second thin film made of polycrystalline silicon is formed. Therefore, the polycrystalline silicon thin film formed by the seed crystal and the second thin film is considered to be a polycrystalline silicon thin film having a large crystal grain size because the crystal growth is faster with respect to the plane of the seed crystal. Therefore, the polycrystalline silicon thin film of this example has a larger crystal grain size as compared with the conventional one, so that even if the film thickness is thinned, the electrical properties are not deteriorated, and the electrical properties equivalent to the conventional one can be obtained. Can be expected.
【００３１】また、第１薄膜の膜厚を最大限２０００Å
とすることによって、特定の面方位を持った面を優先配
向させることができる。The maximum thickness of the first thin film is 2000Å
By this, it is possible to preferentially orient a surface having a specific surface orientation.
【００３２】また、種結晶の面方位を、｛１１０｝面
か、｛１００｝面又は｛１１１｝面とすることにより、
第２薄膜の結晶成長を速めることができる。Further, by setting the plane orientation of the seed crystal to the {110} plane, the {100} plane or the {111} plane,
The crystal growth of the second thin film can be accelerated.
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の多結晶シリコン
薄膜の形成方法を説明するために供する工程図である。1A to 1C are process drawings provided for explaining a method of forming a polycrystalline silicon thin film according to the present invention.
【図２】この発明の第１ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜の表面形態を
説明するためのモデル図である。FIG. 2 is a model diagram for explaining the surface morphology of the first poly-Si film of the present invention.
１０：ガラス基板 １２：第１ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜 １４：種結晶 １６：第２ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜 １８：多結晶シリコン薄膜 10: Glass substrate 12: First poly-Si film 14: Seed crystal 16: Second poly-Si film 18: Polycrystalline silicon thin film
Claims (4)
ン薄膜を形成するに当たり、 （ａ）基板上に、多結晶シリコンからなる第１薄膜を最
終的に形成しようとする多結晶シリコン薄膜の膜厚より
も薄く形成する工程と、 （ｂ）該第１薄膜を、該第１薄膜の表面に現れている特
定の面に対してエッチングレートが小さい異方性エッチ
ング溶液を用いてエッチングして、主として特定の配向
性を有し、かつ次の結晶成長のための種結晶を形成する
工程と、 （ｃ）その後、前記種結晶を利用して前記基板上に、多
結晶シリコンからなる第２薄膜を形成することによっ
て、前記種結晶と第２薄膜とで多結晶シリコン薄膜を形
成する工程とを含むことを特徴とする多結晶シリコン薄
膜の形成方法。1. When forming a polycrystalline silicon thin film by using a plasma CVD method, (a) a film thickness of the polycrystalline silicon thin film to finally form a first thin film made of polycrystalline silicon on a substrate. And (b) etching the first thin film with an anisotropic etching solution having a small etching rate with respect to a specific surface appearing on the surface of the first thin film. A step of forming a seed crystal having a specific orientation and for the next crystal growth, and (c) thereafter, using the seed crystal, a second thin film made of polycrystalline silicon is formed on the substrate. Forming the polycrystalline silicon thin film with the seed crystal and the second thin film.
形成する方法において、 前記異方性エッチング溶液を、ヒドラジン、エチレンジ
アミン−ピロカテコール−水（ＥＰＷとも称する。）、
又は水酸化テトラメチル−アンモニウム（ＴＭＡＨとも
称する。）の溶液としたことを特徴とする多結晶シリコ
ン薄膜の形成方法。2. The method for forming a polycrystalline silicon thin film according to claim 1, wherein the anisotropic etching solution is hydrazine, ethylenediamine-pyrocatechol-water (also referred to as EPW).
Alternatively, a method of forming a polycrystalline silicon thin film is characterized in that a solution of tetramethyl-ammonium hydroxide (also referred to as TMAH) is used.
形成する方法において、 前記第１薄膜の膜厚を、最大限２０００Åとしたことを
特徴とする多結晶シリコン薄膜の形成方法。3. The method for forming a polycrystalline silicon thin film according to claim 1, wherein the first thin film has a maximum film thickness of 2000 Å.
形成する方法において、 前記種結晶の面方位を、｛１１０｝面か、｛１００｝面
又は｛１１１｝面とすることを特徴とする多結晶シリコ
ン薄膜の形成方法。4. The method for forming a polycrystalline silicon thin film according to claim 1, wherein the plane orientation of the seed crystal is {110} plane, {100} plane or {111} plane. Method for forming polycrystalline silicon thin film.
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|---|---|---|---|
| JP19298494A JP3294439B2 (en) | 1994-08-17 | 1994-08-17 | Method of forming polycrystalline silicon thin film |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2003124230A (en) * | 2001-10-12 | 2003-04-25 | Hitachi Ltd | Thin film transistor device, method of manufacturing the same, and image display device using the same |
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| KR101402261B1 (en) * | 2007-09-18 | 2014-06-03 | 삼성디스플레이 주식회사 | Method of manufacturing thin film transistor |
-
1994
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| US7256423B2 (en) | 2002-05-17 | 2007-08-14 | Hitachi, Ltd. | Thin film semiconductor device |
| US7442958B2 (en) | 2002-05-17 | 2008-10-28 | Hitachi, Ltd. | Thin film semiconductor device |
| US7939826B2 (en) | 2002-05-17 | 2011-05-10 | Hitachi Displays, Ltd. | Thin film semiconductor device |
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