JP3007525B2 - 不純物ドープ多結晶シリコン薄膜の製造方法 - Google Patents

不純物ドープ多結晶シリコン薄膜の製造方法

Info

Publication number
JP3007525B2
JP3007525B2 JP6059494A JP5949494A JP3007525B2 JP 3007525 B2 JP3007525 B2 JP 3007525B2 JP 6059494 A JP6059494 A JP 6059494A JP 5949494 A JP5949494 A JP 5949494A JP 3007525 B2 JP3007525 B2 JP 3007525B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
silicon thin
amorphous silicon
impurity
film
Prior art date
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP6059494A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH07273040A (ja
Inventor
聡 石田
俊明 馬場
典裕 寺田
健一郎 脇坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP6059494A priority Critical patent/JP3007525B2/ja
Publication of JPH07273040A publication Critical patent/JPH07273040A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3007525B2 publication Critical patent/JP3007525B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、不純物を含有した非晶
質シリコン薄膜を基板上に形成し、その非晶質シリコン
薄膜を加熱溶融して結晶化することにより不純物ドープ
シリコン薄膜を製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】不純物がドープされた半導体薄膜を形成
する方法としては、不純物ガスを含有する雰囲気中に半
導体薄膜をさらし熱処理することにより半導体薄膜中に
不純物を拡散させる方法や、薄膜形成のための原料ガス
中に不純物ガスを混合し、不純物を含有した状態で半導
体薄膜をCVD法等により形成する方法などがある。
【0003】また、不純物をドープした多結晶シリコン
薄膜を製造する方法としては、上記の方法以外に、不純
物を含有した非晶質シリコン薄膜を基板上に形成した
後、これを熱処理することにより結晶化して多結晶シリ
コン薄膜とする方法がある。この方法は、一般に固相成
長法と言われており、非晶質シリコン薄膜を溶融させず
に固相で結晶成長させる方法である。
【0004】一方、半導体薄膜を一旦加熱溶融し結晶化
させる方法が知られている。このような溶融による結晶
化の方法としては、膜厚0.1μm以下の非晶質シリコ
ン薄膜を、エキシマレーザ等のナノ秒オーダの短パルス
レーザを用い、マイクロ秒オーダの短時間の溶融により
結晶化させ、結晶性の高い多結晶シリコン薄膜を得る方
法が知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、膜厚
0.1μm以上の非晶質シリコン薄膜を溶融し結晶化す
る技術については、十分に検討されておらず、特に薄膜
中における不純物濃度の分布に関しては十分な知見が得
られていなかった。本発明者らは、このような膜厚0.
1μm以上の非晶質シリコン薄膜を溶融し結晶化する方
法について、重力下における場合と無重力下における場
合とで比較検討を行った結果、重力下で加熱溶融し結晶
化させた場合、薄膜の表面近傍及び基板との界面近傍に
おいて不純物濃度が著しく低下することを見い出した。
【0006】本発明は、このような知見に基づくもので
あり、重力下においても、無重力下におけるのと同様
の、薄膜の厚さ方向において不純物濃度が均一な不純物
ドープシリコン薄膜を製造することができる方法を提供
することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、不
純物を含有した非晶質シリコン薄膜を基板上に形成する
工程と、非晶質シリコン薄膜を加熱溶融して結晶化する
工程とを備える不純物ドープ多結晶シリコン薄膜の製造
方法であり、非晶質シリコン薄膜における基板側界面近
傍及び膜表面近傍での不純物濃度を膜中央部での不純物
濃度よりも相対的に高く設定しておき、この非晶質シリ
コン薄膜を加熱溶融して結晶化することにより、厚み方
向での不純物濃度がほぼ均一な不純物ドープ多結晶シリ
コン薄膜を形成することを特徴としている。
【0008】本発明の製造方法に従い、薄膜の厚さ方向
において不純物濃度が均一なシリコン薄膜を得ようとす
る場合には、基板側界面近傍及び膜表面近傍での不純物
濃度を、膜中央部での不純物濃度の1.5〜2.5倍、
好ましくは2倍程度とした非晶質シリコン薄膜を形成
し、この非晶質シリコン薄膜を加熱溶融して結晶化する
ことが好ましい。
【0009】本発明の製造方法によって製造されるシリ
コン薄膜の膜厚は特に限定されるものではないが、膜厚
0.1μm以上の薄膜では、エキシマレーザ等を用いて
の短時間での全膜厚領域の溶融結晶化が困難であり、こ
の点から、本発明は膜厚0.1μm以上のシリコン薄膜
を形成するのに特に有用である。
【0010】
【作用】本発明の製造方法では、加熱溶融による結晶化
に伴い基板側界面近傍及び膜表面近傍での不純物濃度が
膜中央部での不純物濃度よりも相対的に低下することに
より前記結晶化シリコン薄膜の厚み方向の不純物濃度分
布が不均一化するのを抑制すべく、非晶質薄膜における
基板側界面近傍及び膜表面近傍での不純物濃度を膜中央
部での不純物濃度よりも相対的に高く設定している。従
って、このような不純物濃度分布を有する非晶質シリコ
ン薄膜を加熱溶融して結晶化することにより得られる結
晶化シリコン薄膜においては、膜中央部での不純物濃度
と、基板側界面近傍及び膜表面近傍での不純物濃度をほ
ぼ同程度にすることができ、薄膜の厚み方向において不
純物濃度を均一にすることが可能となる。
【0011】
【実施例】図2は、本発明の製造方法に従う一実施例に
おける非晶質シリコン薄膜を示す断面図である。図2を
参照して、石英、セラミックス等の絶縁性材料、または
単結晶シリコンウエハ等の半導体材料からなる基板1上
に、プラズマCVD法を用いて非晶質シリコン薄膜2を
形成する。非晶質シリコン薄膜2は、不純物濃度の低い
膜中央部2bと、不純物濃度の高い基板側界面近傍部2
a及び膜表面近傍部2cから構成する。図2においては
3つの層に分割して図示しているが、実際には、図5を
参照して後述するように、なだらかな濃度分布である。
【0012】このような不純物濃度分布の変化は、基板
温度、RFパワー、反応圧力及びシラン(SiH4 )流
量を一定条件にし、供給する原料ガス中のドーパント/
シランの流量比を変化させることにより実現することが
できる。図4は、薄膜形成の反応開始から反応終了まで
のドーパント/シランのガス流量比を示す図である。反
応開始(t=0)におけるドーパント/シランのガス流
量比をX1 とし、膜中央部を形成する際のドーパント/
シランのガス流量比をX0 とすると、X1 はX 0 の約
1.5倍〜2.5倍が好ましく、さらに好ましく2倍程
度である。図2に示す基板側界面近傍部2aの部分を形
成する際には、ドーパント/シランのガス流量比を、X
1 からX0 まで徐々に減少させていく。膜中央部2bを
形成する際には、ドーパント/シランのガス流量比をX
0 と一定にする。膜表面近傍部2cを形成する際には、
ドーパント/シランのガス流量比をX0 からX2 まで徐
々に増加させる。X2 は、好ましくは、X0 の約1.5
〜2.5倍であり、さらに好ましくは2倍程度である。
【0013】基板側界面近傍部2aを形成する反応時間
1 は、全反応時間をTとすると、1/5T〜1/2T
程度が好ましくは、さらに好ましくは約1/3Tであ
る。また膜中央部2bの形成が終了する反応時間t
2 は、全反応時間Tとすると、1/2T〜4/5T程度
が好ましく、さらに好ましくは2/3Tである。
【0014】以下、本発明の具体的な実施例について説
明する。 〈100〉単結晶シリコンウエハ上に、プラズマCVD
法により、膜厚1μmのP(燐)ドープ非晶質シリコン
薄膜を形成した。薄膜形成条件は以下の条件とし、薄膜
形成の間一定にした。
【0015】反応温度:550℃ RFパワー:80W 反応圧力:0.5Torr シランガス流量:40SCCM ドーパントガスとしてはホスフィン(PH3 )を用い、
ホスフィン/シランのガス流量比を、図4に示すX0
1 及びX2 で、 X0 =2.5×10-41 =X2 =2X0 =5×10-4 の関係となるように調整した。
【0016】また、全反応時間Tを480秒とし、図4
に示す時間t1 及びt2 をそれぞれ反応開始より約16
0秒及び320秒とした。その結果、図5に示すような
不純物濃度分布を有する非晶質シリコン薄膜が得られ
た。図5において、CMID =1.5×1019cm-3、C
SUR =CSUB =3×1019cm-3である。
【0017】また、比較として、図4に比較例として示
すような、ドーパント/シランのガス流量比を反応開始
から反応終了までX0 =2.5×10-4と一定にした非
晶質シリコン薄膜を作製した。その他の薄膜形成条件は
上記実施例と同じにした。得られた比較例の非晶質シリ
コン薄膜は、図5に点線で示すような不純物濃度分布を
有しており、膜表面から基板側界面までC0 =1.5×
1019cm-3と一定であった。図3は、このような比較
例の非晶質シリコン薄膜の構造を示しており、図2に示
す基板1と同様の基板11の上に不純物濃度分布が厚さ
方向に一定である非晶質シリコン薄膜12が形成されて
いる。
【0018】以上のようにして得られた実施例及び比較
例の非晶質シリコン薄膜を、加熱溶融して結晶化させ
た。加熱は、2kWの赤外線ランプ光を集光するイメー
ジ炉を用いて、30秒間で最高1200〜1300℃ま
で高速加熱し、1200℃以上を6秒間保持して溶融し
結晶化させた。なお、実施例及び比較例の非晶質シリコ
ン薄膜の融点は、約1190℃であることを別の実験で
確認している。このような加熱溶融の結果、図1に示す
ような濃度分布を有する多結晶シリコン薄膜が得られ
た。
【0019】図1に示されるように、比較例の多結晶シ
リコン薄膜では、膜表面及び基板側界面において不純物
濃度が低くなっているのに対し、本発明に従う実施例の
多結晶シリコン薄膜は、厚み方向において不純物である
燐濃度が9×1018cm-3であり、ほぼ均一であること
がわかる。
【0020】また、実施例の多結晶シリコン薄膜の表面
抵抗を4端針法により測定したところ、比較例では13
0Ω/□程度であるのに対し、実施例の多結晶シリコン
薄膜では75Ω/□程度であり、低い表面抵抗を示し
た。
【0021】上記実施例では不純物として燐を用いてい
るが、砒素及びアンチモンなどのその他のn型ドーパン
ト、ホウ素、ガリウム、アルミニウムなどのp型ドーパ
ントをドープする場合にも、本発明を適用することがで
きる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に従えば、
非晶質シリコン薄膜における基板側界面近傍及び膜表面
近傍での不純物濃度を膜中央部での不純物濃度よりも相
対的に高く設定しておくことにより、無重力下で加熱溶
融して得ることができる結晶化シリコン薄膜と同様の、
薄膜全体に不純物濃度が均一である結晶化シリコン薄膜
を得ることができる。
【0023】また、本発明で得られる結晶化シリコン薄
膜は、加熱溶融して結晶化させるものであるため、いわ
ゆる固相成長法により得られる結晶化シリコン薄膜より
も結晶性に優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従う一実施例において得られた多結晶
シリコン薄膜の厚み方向の不純物濃度分布を示す図。
【図2】本発明に従う一実施例における非晶質シリコン
薄膜を模式的に示す断面図。
【図3】比較例の非晶質シリコン薄膜を模式的に示す断
面図。
【図4】本発明に従う一実施例におけるドーパント/シ
ランのガス流量比の変化を示す図。
【図5】図4に示すドーパント/シランのガス流量比の
変化により得られた非晶質シリコン薄膜の厚み方向にお
けるドーパント濃度分布を示す図。
【符号の説明】
1…基板 2…非晶質シリコン薄膜 2a…基板側界面近傍部 2b…膜中央部 2c…膜表面部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 脇坂 健一郎 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−29754(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 H01L 21/31

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不純物を含有した非晶質シリコン薄膜を
    基板上に形成する工程と、前記非晶質シリコン薄膜を加
    熱溶融して結晶化する工程とを備える不純物ドープ多結
    シリコン薄膜の製造方法において、 記非晶質シリコン薄膜における基板側界面近傍及び膜
    表面近傍での不純物濃度を膜中央部での不純物濃度より
    も相対的に高く設定しておき、この非晶質シリコン薄膜
    を加熱溶融して結晶化することにより、厚み方向での不
    純物濃度がほぼ均一な不純物ドープ多結晶シリコン薄膜
    を形成することを特徴とする不純物ドープ多結晶シリコ
    ン薄膜の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記非晶質シリコン薄膜における基板側
    界面近傍及び膜表面近傍での不純物濃度を、膜中央部で
    の不純物濃度の1.5〜2.5倍としたことを特徴とす
    る請求項1に記載の不純物ドープ多結晶シリコン薄膜の
    製造方法。
JP6059494A 1994-03-29 1994-03-29 不純物ドープ多結晶シリコン薄膜の製造方法 Expired - Fee Related JP3007525B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6059494A JP3007525B2 (ja) 1994-03-29 1994-03-29 不純物ドープ多結晶シリコン薄膜の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6059494A JP3007525B2 (ja) 1994-03-29 1994-03-29 不純物ドープ多結晶シリコン薄膜の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07273040A JPH07273040A (ja) 1995-10-20
JP3007525B2 true JP3007525B2 (ja) 2000-02-07

Family

ID=13114904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6059494A Expired - Fee Related JP3007525B2 (ja) 1994-03-29 1994-03-29 不純物ドープ多結晶シリコン薄膜の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3007525B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102063542B1 (ko) * 2012-05-11 2020-01-09 필립스-메디사이즈 에이/에스 분배 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102063542B1 (ko) * 2012-05-11 2020-01-09 필립스-메디사이즈 에이/에스 분배 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07273040A (ja) 1995-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3822238B2 (ja) 多層太陽電池の製造方法
JPH0514413B2 (ja)
JPH05343316A (ja) 半導体装置の製造方法
US4808546A (en) SOI process for forming a thin film transistor using solid phase epitaxy
JP2689935B2 (ja) 半導体薄膜形成方法
JP2917392B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP3007525B2 (ja) 不純物ドープ多結晶シリコン薄膜の製造方法
JPH0563439B2 (ja)
JP2708559B2 (ja) 結晶性半導体膜の形成方法
JP3006396B2 (ja) 半導体薄膜の形成方法
JP2756320B2 (ja) 結晶の形成方法
JP2872425B2 (ja) 半導体デバイスの形成方法
JP3102772B2 (ja) シリコン系半導体薄膜の製造方法
JP2889718B2 (ja) 光起電力装置の製造方法
JP3208201B2 (ja) 多結晶半導体薄膜の製造方法
JP2810284B2 (ja) 光起電力素子用薄膜多結晶シリコンの製造方法
JPH11251241A (ja) 結晶質珪素層の製造方法、太陽電池の製造方法及び薄膜トランジスタの製造方法
JPH0284772A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2766315B2 (ja) 半導体の製造法
JP2532252B2 (ja) Soi基板の製造方法
JP2737152B2 (ja) Soi形成方法
JP2592984B2 (ja) シリコン薄膜の製造方法
JP3332645B2 (ja) 多結晶半導体の製造方法
JP2692683B2 (ja) 半導体装置とその製造方法
JP2771667B2 (ja) 半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees