JPH05315255A - 多結晶シリコン薄膜の形成方法 - Google Patents

多結晶シリコン薄膜の形成方法

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JPH05315255A
JPH05315255A JP9664991A JP9664991A JPH05315255A JP H05315255 A JPH05315255 A JP H05315255A JP 9664991 A JP9664991 A JP 9664991A JP 9664991 A JP9664991 A JP 9664991A JP H05315255 A JPH05315255 A JP H05315255A
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JP
Japan
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film
polycrystalline silicon
thin film
substrate
silicon
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JP9664991A
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English (en)
Inventor
Kenji Fujimoto
健治 藤本
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Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Tonen Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気的特性に優れた多結晶シリコン薄膜の形
成法を提供すること。 【構成】 酸化シリコン皮膜が設けられた仮基板上へ熱
CVD法により多結晶シリコン層を形成した後エポキシ
系接着剤4を介しガラス基板5を積層する。次にこれを
フッ酸溶液内へ浸漬して積層部位にフッ酸溶液を侵入さ
せ、この溶液で上記皮膜を溶解させて仮基板と多結晶シ
リコン層とを剥離させた後、露出する多結晶シリコン層
表面をプラズマエッチング処理して未成長領域のシリコ
ンを除去し多結晶シリコン薄膜31を求めた。この形成
法によると成膜工程の際に酸化シリコン皮膜との界面部
位に形成された未成長領域のシリコンが除去される一
方、上記皮膜から離れた部位に存在する結晶成長の十分
なシリコンにより多結晶シリコン薄膜が形成されるた
め、薄膜でしかも結晶粒径が大きい多結晶シリコン薄膜
を簡便にかつ確実に形成できる効果を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ等の
半導体や太陽電池に利用可能な多結晶シリコン薄膜の形
成方法に係り、特に、薄膜でしかも結晶粒径が大きい多
結晶シリコン薄膜を簡便かつ確実に求められる多結晶シ
リコン薄膜の形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】多結晶シリコン薄膜は数百オングストロ
ーム〜数μmの結晶シリコンが多数集合して形成された
薄膜で、従来、この種の薄膜を形成する方法として、例
えばガラス等の基板上に多結晶シリコン薄膜を直接成膜
して多結晶シリコン薄膜を求める熱CVDやプラズマC
VD等の化学的気相成長法、上記基板上にアモルファス
シリコンを一旦成膜しこれを加熱炉内で長時間加熱し結
晶成長させて多結晶シリコン薄膜を求める固相成長法、
及び、上記アモルファスシリコン薄膜面へレーザビーム
を照射しその部位を結晶化させて多結晶シリコン薄膜を
求めるレーザアニール成長法等が利用されている。
【0003】しかし、固相成長法においては長時間の結
晶化アニール処理を必要とするため作業効率が劣る欠点
があり、他方、レーザアニール成長法においても長時間
の結晶化アニール処理を必要とし、かつ、高いアニール
技術を要すると共に、レーザの出力が変動した場合に不
均質な結晶領域が生ずる欠点があるため、熱CVDやプ
ラズマCVD等の化学的気相成長法が主に利用されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この化学的
気相成長法により多結晶シリコン薄膜を求めた場合、図
5に示すようにこの成膜法ではシリコンの結晶成長が基
板aとの界面部位から開始するため、成膜された多結晶
シリコン薄膜bの上記基板aとの界面部位に結晶成長の
不十分な未成長領域cが形成され易い欠点がありその電
子移動度等の電気的特性が著しく劣化する問題点があっ
た。
【0005】従って、基板上に形成する多結晶シリコン
薄膜の膜厚を薄く設定しようとすると膜中に含まれる未
成長領域の割合が相対的に多くなるため、薄膜でしかも
結晶粒径が大きい多結晶シリコン薄膜を求めることが困
難になる問題点があった。
【0006】尚、基板温度を上げ高温条件下で多結晶シ
リコン薄膜を形成することにより上記未成長領域cの低
減を図ることも可能であるが、この様な方法を採った場
合、適用できる基板が高価な耐熱基板に限定されてしま
うため現実的には適用困難な方法であった。
【0007】本発明はこの様な問題点に着目してなされ
たもので、その課題とするところは、基板温度を高く設
定することなく薄膜でしかも結晶粒径の大きい多結晶シ
リコン薄膜を簡便かつ確実に求められる多結晶シリコン
薄膜の形成方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、基板
上へ若しくはこの基板に設けられた絶縁膜上へ多結晶シ
リコンの薄膜を形成する方法を前提とし、溶解性の皮膜
が形成された仮基板面上へ化学的気相成長法により多結
晶シリコン膜を成膜する成膜工程と、成膜された多結晶
シリコン膜上へ接着剤を介して上記基板若しくは絶縁膜
が設けられた基板を積層する積層工程と、上記仮基板と
多結晶シリコン膜との積層部位にその端部側から溶剤を
侵入させると共にこの溶剤により上記仮基板面に形成さ
れた溶解性の皮膜を溶解させて仮基板と多結晶シリコン
膜とを剥離する剥離工程と、露出する多結晶シリコン膜
の表面をエッチング処理して薄膜の多結晶シリコン膜に
するエッチング工程、とを具備することを特徴とするも
のである。
【0009】この様な技術的手段において上記基板とし
ては、従来同様、ガラス、セラミックス等の絶縁性基板
が適用できる外、基板表面に酸化シリコン(Si
x )、窒化シリコン(SiNx )、窒化酸化シリコン
(SiOx y )等の絶縁膜が設けられている場合には
金属等の導電性基板の適用も可能である。尚、多結晶シ
リコン薄膜の用途如何によっては上記絶縁膜を設けるこ
となく導電性基板の適用が可能である。
【0010】また、成膜工程において適用される仮基板
としては上記基板と同様のものが適用できる外、この仮
基板は剥離工程後においては不必要な部材となるため上
記基板より安価な耐熱材料も適用可能である。尚、この
仮基板が若干熱劣化を起こしても後工程で問題を生ずる
ことがないためより高温の条件下で多結晶シリコンの成
膜が行える。従って、シリコンの結晶成長が促進されて
上記未成長領域の低減が図れる利点を有している。ま
た、この成膜工程において適用できる溶解性の皮膜とし
ては、フッ酸等の溶剤により溶解される酸化シリコン
(SiOx )や窒化シリコン(SiNx )等の皮膜が挙
げられる。
【0011】次に、積層工程において成膜された多結晶
シリコン膜と基板若しくは絶縁膜が設けられた基板とを
接着するための接着剤としては、エポキシ系接着剤等が
適用できる。尚、この接着剤は基板と共に将来に亘って
残留するものであるため経時変化を起こさない材料が好
ましい。
【0012】また、エッチング工程において露出する多
結晶シリコン膜の表面をエッチング処理して薄膜の多結
晶シリコン膜にするエッチング手段としては特に制限は
なく、ウェットエッチング法でもドライエッチング法で
も適用可能である。
【0013】この場合、所定の膜厚でエッチングが止め
られるように、例えば、ウェットエッチング法を適用し
た際にはエッチャントの種類や処理温度、処理時間等の
ファクターを適宜調整し、他方、プラズマエッチング等
のドライエッチング法を適用した際には、エッチャント
ガスの種類並びに供給速度、適用圧力、RF出力、エッ
チング速度、処理時間等のファクターを適宜調整するこ
とを要する。
【0014】尚、未成長領域のシリコンは結晶成長が十
分でその結晶粒径の大きいシリコンと較べてエッチング
を受け易いためこれ等エッチング条件の設定は比較的容
易に行うことが可能である。
【0015】また、この技術的手段においては真性の多
結晶シリコン薄膜を製造できるのみならず、成膜時にお
ける適用ガス中に元素周期率表第III 族又は第V族のド
ーパントガスを混入することにより求めた多結晶シリコ
ン薄膜をp型又はn型にすることができる。この場合の
上記ドーパントガスとしては、例えば、ジボラン、ホス
フィン、アルシン等の水素化物が挙げられる。
【0016】
【作用】この様な技術的手段によれば、溶解性の皮膜が
形成された仮基板面上へ化学的気相成長法により多結晶
シリコン膜を成膜する成膜工程と、成膜された多結晶シ
リコン膜上へ接着剤を介して上記基板若しくは絶縁膜が
設けられた基板を積層する積層工程と、上記仮基板と多
結晶シリコン膜との積層部位にその端部側から溶剤を侵
入させると共にこの溶剤により上記仮基板面に形成され
た溶解性の皮膜を溶解させて仮基板と多結晶シリコン膜
とを剥離する剥離工程と、露出する多結晶シリコン膜の
表面をエッチング処理して薄膜の多結晶シリコン膜にす
るエッチング工程、とを具備するため、上記成膜工程の
際に溶解性皮膜との界面部位に形成された結晶成長の不
十分なシリコンがエッチング処理により除去される一
方、溶解性皮膜から離れた部位に存在する結晶成長の十
分なシリコンにより上記多結晶シリコン薄膜が形成され
ることになる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。
【0018】まず、図1に示すようにガラス製仮基板1
の表面上へシランガス(SH4 )と酸素ガス(O2 )を
用いた熱CVD法により酸化シリコン(SiO2 )の皮
膜2を成膜した後、この仮基板1を600℃に加熱した
状態でシランガス(SH4 )を用いた熱CVD法により
上記皮膜2上へ厚さ3000オングストロームの多結晶
シリコン層3を成膜した。
【0019】尚、成膜条件は以下の通りであった。
【0020】適用ガス:SH4 (1%)+H2 適用圧力:1Torr 基板温度:600℃ また、上記多結晶シリコン層3の酸化シリコン(SiO
2 )皮膜2との界面部位には、図1に示すようにその結
晶成長が不十分な小粒径シリコンやアモルファスシリコ
ンからなる未成長領域30が形成されていた。
【0021】次に、図2に示すように成膜された多結晶
シリコン層3上へエポキシ系接着剤4を介してガラス基
板5を積層した後、この積層物をフッ酸溶液内へ浸漬し
ガラス製仮基板1と多結晶シリコン層3との積層部位に
その端部側からフッ酸溶液を侵入させ、かつ、このフッ
酸溶液により上記仮基板1面に形成された酸化シリコン
(SiO2 )の皮膜2を溶解させて仮基板1と多結晶シ
リコン層3とを剥離すると共に上記仮基板1を取除いて
図3に示すように多結晶シリコン層3表面を露出させ
た。
【0022】そして、露出された多結晶シリコン層3表
面をプラズマエッチング処理し、その未成長領域30の
シリコンをエッチング除去して図4に示すように厚さ2
000オングストロームの多結晶シリコン薄膜31を形
成した。
【0023】尚、エッチング条件は以下の通りであっ
た。
【0024】 適用ガス:CF4 (95%)+O2 (5%) 供給速度:40sccm 適用圧力:17Pa RF出力:0.08W/cm2 エッチング速度:〜700オングストローム/分 この様に実施例に係る多結晶シリコン薄膜の製法による
と、成膜工程の際に多結晶シリコン層3の酸化シリコン
(SiO2 )皮膜2との界面部位に形成された結晶成長
の不十分なシリコンがエッチング処理により除去される
一方、酸化シリコン(SiO2 )皮膜2から離れた領域
に存在する結晶成長の十分なシリコンにより上記多結晶
シリコン薄膜31が形成されるため、薄膜でしかも結晶
粒径が大きく従って電子移動度等電気的特性に優れた多
結晶シリコン薄膜を簡便にかつ確実に形成できる利点を
有している。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、成膜工程の際に溶解性
皮膜との界面部位に形成された結晶成長の不十分なシリ
コンがエッチング処理により除去される一方、上記溶解
性皮膜から離れた部位に存在する結晶成長の十分なシリ
コンにより多結晶シリコン薄膜が形成されることにな
る。
【0026】従って、従来よりその膜厚が小さくしかも
その結晶粒径が大きい多結晶シリコン薄膜を簡便かつ確
実に形成できる効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係る多結晶シリコン薄膜の形成工程
図。
【図2】実施例に係る多結晶シリコン薄膜の形成工程
図。
【図3】実施例に係る多結晶シリコン薄膜の形成工程
図。
【図4】実施例に係る多結晶シリコン薄膜の形成工程
図。
【図5】従来法により形成された多結晶シリコン薄膜の
断面図。
【符号の説明】
1 仮基板 2 酸化シリコン皮膜 3 多結晶シリコン層 4 接着剤 5 ガラス基板 30 未成長領域 31 多結晶シリコン薄膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上へ若しくはこの基板に設けられた
    絶縁膜上へ多結晶シリコンの薄膜を形成する方法におい
    て、 溶解性の皮膜が形成された仮基板面上へ化学的気相成長
    法により多結晶シリコン膜を成膜する成膜工程と、 成膜された多結晶シリコン膜上へ接着剤を介して上記基
    板若しくは絶縁膜が設けられた基板を積層する積層工程
    と、 上記仮基板と多結晶シリコン膜との積層部位にその端部
    側から溶剤を侵入させると共にこの溶剤により上記仮基
    板面に形成された溶解性の皮膜を溶解させて仮基板と多
    結晶シリコン膜とを剥離する剥離工程と、 露出する多結晶シリコン膜の表面をエッチング処理して
    薄膜の多結晶シリコン膜にするエッチング工程、とを具
    備することを特徴とする多結晶シリコン薄膜の形成方
    法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1197357A (ja) * 1997-09-16 1999-04-09 Tokyo University Of Agriculture And Technology 半導体素子形成法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1197357A (ja) * 1997-09-16 1999-04-09 Tokyo University Of Agriculture And Technology 半導体素子形成法
US6339010B2 (en) 1997-09-16 2002-01-15 President Of Tokyo University Of Agriculture & Technology Semiconductor element forming process having a step of separating film structure from substrate

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