(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上に非晶質シリコンを蒸着し、次にこれを結晶化させるために金属層を形成する工程を含む多結晶シリコン薄膜製造方法において、
前記非晶質シリコンが形成されたガラス基板が配置された工程空間に気相の金属化合物を導入して前記金属化合物に含まれていた金属核を触媒として吸着させる金属核吸着段階と、
前記金属核の吸着による自己制限により金属核が含まれる金属化合物が先占した占有平面境界領域で多数の非晶質シリコン粒子が含まれて、前記金属分子の占有領域により一つの前記金属核当たり多数のシリコン粒子を含む群集領域を形成させる金属核分布領域形成段階と、
前記金属分布領域形成段階で吸着できない剰余ガスをパージして除去する剰余ガス除去段階と、を含み、
前記剰余ガス除去段階が、前記剰余ガスを除去した後、さらに、前記金属核を酸素雰囲気で熱処理酸化させて金属−シリサイド核形成を無作為に抑制する金属核配置密度調節段階、及び、
前記剰余ガス除去段階で剰余ガスを除去した後、前記金属核分布領域の非晶質シリコンを結晶化する金属誘導結晶化熱処理段階を含み、
前記金属核配置密度調節段階が、前記金属誘導結晶化熱処理段階におけるより低い温度でなされる、ことを特徴とする多結晶シリコン薄膜製造方法。
【請求項２】
前記剰余ガス除去段階が、前記剰余ガスをパージ除去した後、さらに、前記吸着された金属化合物を熱分解した後、または反応ガスを導入して前記非晶質シリコンに吸着された金属核外のラジカルと反応させた後、次に、この熱分解生成物または反応生成物をパージ除去して前記金属化合物が成す群集領域を解除し、先占した金属核間に金属化合物をまた吸着させて前記金属核の分布密度を調節する分布密度調節段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコン薄膜製造方法。
【請求項３】
前記剰余ガス除去段階後、同一工程空間である反応チャンバーで結晶化のために熱処理を遂行する多結晶工程処理段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコン薄膜製造方法。
【請求項４】
前記気相の金属化合物に含まれる金属はＮｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｓｂ、Ｐｄ、Ｃｕの中どれか一つまたは二以上の組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコン薄膜製造方法。
【請求項５】
前記金属核分布領域形成段階は、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により遂行されることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコン薄膜製造方法。
【請求項６】
前記金属核分布領域形成段階の次に、剰余ガスの除去で吸着された金属化合物を熱分解した後、または反応ガスを導入して前記非晶質シリコンに吸着された金属核外のラジカルと反応させた後、次に、この熱分解による生成物または反応生成物をパージ除去し、その際、１サイクルのＡＬＤにより単一原子層厚さの金属核分布が遂行されることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコン薄膜製造方法。
【請求項７】
前記金属核吸着段階には、工程空間が１００℃〜３００℃の温度環境に造成されることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコン薄膜製造方法。
【請求項８】
気相の金属化合物は、０．１Ｔｏｒｒ〜３００Ｔｏｒｒの圧力で供給されることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコン薄膜製造方法。
【請求項９】
前記金属核配置密度調節段階で前記酸素雰囲気の造成は、工程空間に、Ｏ２ガス、Ｈ２Ｏガス、Ｎ２Ｏガス、及びＯ３ガスのいずれかの酸素化合物が投入されてなされることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコン薄膜製造方法。
【請求項１０】
前記酸素雰囲気の造成は、前記酸素化合物がプラズマ状態で工程空間に投入されることを特徴とする請求項９に記載の多結晶シリコン薄膜製造方法。
【請求項１１】
前記金属核配置密度調節段階で、前記酸素雰囲気における金属−シリサイド核形成の抑制のための熱処理は、前記金属核の吸着工程温度より高く、且つ、前記金属誘導結晶化熱処理温度より低い温度で遂行されることを特徴とする請求項１記載の多結晶シリコン薄膜製造方法。
【請求項１２】
前記金属核配置密度調節段階で、前記酸素雰囲気における金属−シリサイド核形成の抑制のための熱処理は、前記金属誘導結晶化熱処理を遂行するための昇温過程に含まれて遂行されることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコン薄膜製造方法。
【請求項１３】
前記熱処理金属核配置密度調節段階で、前記熱処理酸素雰囲気における熱処理温度と露出時間に依存して金属−シリサイド核の無作為抑制が遂行される際に、前記熱処理温度と露出時間の変更にともなうグレーンサイズの微調節段階が、さらに含まれることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコン薄膜製造方法。
【請求項１４】
反応チャンバーが作られて非晶質シリコンが形成されたガラス基板に金属核を塗布する金属核塗布装置が作られて、この金属核塗布装置とは別途に工程空間である反応チャンバーが作られて金属核が塗布になったガラス基板に熱処理を遂行して結晶化工程処理になる多結晶シリコン薄膜製造装置であって、
工程空間を提供する分布工程反応チャンバー（１）に金属核を吸着させるための気相の金属化合物を供給するソースガス供給装置（１０）と剰余ガス排出のためガス排出装置（１４）及び吸着のためヒーティング装置（１６）が作られるのと合わせて、上記分布工程反応チャンバー（１）と別途に複数の他の反応チャンバーとして結晶化工程処理のためのヒーティング装置（１６）が設置された結晶化工程反応チャンバー（１８）が設置されて、この複数の結晶工程反応チャンバー（１８）は分布工程反応チャンバー（１）から工程処理になったガラス基板（１００）の熱処理が遂行になるようにローディング／アンローディングを遂行するエンドエフェクター（２２）が設置されたロードラック室（２０）を媒介で上記分布工程反応チャンバー（１）と連結した多結晶シリコン薄膜製造装置において、
前記分布工程反応チャンバー（１）は、
前記非晶質シリコンが形成されたガラス基板が配置された工程空間を提供し、
前記ソースガス供給装置（１０）により、気相の金属化合物を導入して前記金属化合物に含まれていた金属核を触媒として吸着させ、
前記金属核の吸着による自己制限により金属核が含まれる金属化合物が先行獲得した占有平面境界領域で多数の非晶質シリコン粒子が含まれて、前記金属分子の占有領域により一つの前記金属核当たり多数のシリコン粒子を含む群集領域からなる金属核分布領域を形成させ、
前記ガス排出装置（１４）により、前記金属核分布領域形成の際に吸着されない剰余ガスをパージして除去し、
前記吸着のためのヒーティング装置（１６）により与えた金属核配置密度調節温度下において、前記剰余ガスを除去した後、前記金属核を酸素雰囲気で熱処理酸化させて金属−シリサイド核形成を無作為に抑制する金属核配置密度調節を遂行し、
前記結晶化工程反応チャンバー（１８）は、
前記結晶化工程処理のためのヒーティング装置（１６）により与えた金属誘導結晶化熱処理温度下において、前記金属核分布領域の非晶質シリコンを結晶化する金属誘導結晶化熱処理を遂行し、
前記金属核配置密度調節温度は、前記金属誘導結晶化熱処理より低い、
ことを特徴とする多結晶シリコン薄膜製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多結晶シリコン薄膜製造方法及びその製造装置に係り、金属を利用して非晶質シリコンから多結晶シリコンを形成する多結晶シリコン薄膜製造方法及びその製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明が適用されて形成される多結晶シリコン薄膜が使われる技術分野としては例えば、液晶を利用したＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬなどがある。
【０００３】
例えば、ＬＣＤはＣＲＴとは違い自己発光性がなくてバックライトが必要であるが、動作電圧が低く消費電力が少なく、重さと体積面から携帯用に使うことができるので、広く使われる平板ディスプレーである。
【０００４】
上記ＬＣＤにおいては、色相を表現するためにカラーフィルターが使用され、フィルターのピクセル単位はＲＧＢの３個のサブピクセルで構成され、このような個々のセルを通し色相を表現するためにマトリックスコントロール方式が採択されている。
【０００５】
この中、能動マトリックス（ａｃｔｉｖｅ  ｍａｔｒｉｘ）方式のＬＣＤとしては、各画素に赤、グリーン、青色信号を処理できる３個のトランジスターを使用することによって鮮明な色相を得ることができる、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）ＬＣＤが主に作られている。
【０００６】
このような理由でＬＣＤ製造工程は半導体製造工程のそれと範疇を同じくする所が多く、例えば、ＬＣＤ基板の表面にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）の薄膜及び電極パターンを形成する際には、半導体製造工程の場合と同様に共にフォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）技術が使われている。
【０００７】
反面、ウェハとは違いガラスを基板とする根本的な理由から半導体製造工程とは差を見せるようになる。
【０００８】
これをもう少し詳細に説明すれば、基板上にシリコン膜を形成するためのシランガス（ＳｉＨ４）の熱分解による蒸着は該当工程で６００℃程度の高温を要求するのに対して、ガラス基板は長時間熱環境に露出になる場合４５０℃〜５００℃でも変形がおきるようになるので、半導体製造工程の蒸着工程をそのままは適用できない。
【０００９】
これに伴い、一般的にプラズマ蒸着（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が用いられる。これは３５０℃以内の温度でシリコンを蒸着させることができるので、ガラス基板に対しても適用できるからである。
【００１０】
しかし、この時形成されるシリコン薄膜は非晶質シリコン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ｓｉｌｉｃｏｎ）という限界があり、上記マトリックスコントロール方式において画素部に非晶質シリコン薄膜トランジスターを使用すると、画素を駆動する駆動回路としては別途単結晶シリコンウェハに回路を構成し、両者を連結しなければならないことになる。
【００１１】
すなわち、非晶質シリコンは電子移動度が低くて高速動作回路には使用できないという問題があるので、非晶質シリコンＴＦＴを使用するＬＣＤを製造するには、ガラス基板にピクセルトランジスターを形成し、基板周辺にＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）に収容した駆動ＩＣを搭載したＰＣＢを用意し、ガラス基板とＰＣＢを連結しなければならない。
【００１２】
このような場合駆動ＩＣの製造費用と実装・連結費用が上昇するという問題点と、ＴＣＰ駆動ＩＣとＰＣＢの連結部位またはＴＣＰ駆動ＩＣとガラス基板間の連結部位が機械的、熱的衝撃に脆弱で接触抵抗が大きくなるという問題点があり、さらに、ＬＣＤパネルの解像度が高まるにつれて信号線と走査線のパッドピッチが短くなりＴＣＰボンディング自体が難しくなるという問題点が生じている。
【００１３】
結局、大面積化、高画質化という平板表示素子に要求される趨勢を見ると、非晶質シリコンＴＦＴは速度が遅く、サイズが大きく、このような要求条件を満足させるのは限界がある。
【００１４】
これに伴い、重要な点はガラス基板上に形成された非晶質シリコンを結晶質シリコンに転換することであり、公然実施になった手段では高尚結晶化（ＳＰＣ）、レーザー結晶化（ＥＬＣ）、金属誘導結晶化（ＭＩＣ）、金属誘導側面結晶化（ＭＩＬＣ）方式がある。
【００１５】
この中生産性と基板の大面積化で現在に注目されていることは金属誘導結晶化や金属誘導側面結晶化方式と同じ特定の種類の金属層を非晶質シリコンに蒸着したり添加した後、熱処理してガラス基板が損傷できない低温でも非晶質シリコンを結晶化するものだ。
【００１６】
金属誘導結晶化方法は特定の種類の金属を非晶質シリコンに接触するようにして非晶質シリコンの結晶化温度を低くする方法で、例えばニッケルによる金属誘導結晶化はニッケルシリサイドの最後の相であるＮｉＳｉ２が結晶化核で作用して決定化を促進する。
【００１７】
実際にＮｉＳｉ２はシリコンと同じ構造を持って、格子定数は５．４０６Åでシリコンの  ５．４３０Åと非常に似ていて、非晶質シリコンの結晶化核で作用して結晶化を促進する。
【００１８】
非晶質シリコンの結晶化はＮ２，  Ｈｅ，  Ａｒ，  Ｈ２プラズマにより結晶化が促進になって、これはプラズマにより金属原子らが電極から非晶質シリコン薄膜上に蒸着なって金属誘導結晶化が起きるためだ。
【００１９】
ここで、金属粒子密度が高くて表面に多数の金属シリサイド核が形成されて薄膜内部で結晶化が進行になるのを  ＭＩＣ（金属誘導結晶化）と称して、金属シリサイド核の密度が低くてシリコンの結晶化が側面で進行になりながらなされるのを  ＭＩＬＣ（金属誘導側面結晶化）と称するものだ。
【００２０】
一方、このような金属核（結晶化核）を非晶質シリコン薄膜上に分布させるために、一般的にスパッタリングが遂行になって、スパッタリングは工程空間にターゲットであるニッケルパネルを配置させて、基板間にプラズマを形成させて基板で分解になったニッケル粒子が吸着になるのを利用している。
【００２１】
しかし、このような金属核の分布において、特にニッケルをターゲットとする  場合大面積化になる表示基板に対応できないという問題点がある。
【００２２】
すなわち、スパッタリングは工程空間（真空）でアルゴンガスが導入になって、電磁気場により基板でニッケル粒子が吸着になるのに、ニッケル自体が強磁性体なので工程空間内部に磁場を形成させることが困難である。
【００２３】
これを改善するためにターゲット（ニッケル）の磁場ドメインを垂直で配列して、工程空間で磁場が形成されるようにしたことが公然実施になっているが、このようなターゲットは  ３００ｍｍ  程度が超過する縁の長さを持つように形成することが現行技術では困難であることが知られている。
【００２４】
さらに、多結晶化のための適切な金属触媒の分布が難しく、これは金属誘導側面結晶化工程を進行するためにスパッタリングにより金属薄膜を形成するとかえって問題が大きくなる。
【００２５】
すなわち、金属触媒により薄膜の形成する必要はなく、結晶化核を分布させる程度であれば充分であり、この結晶化核から側面誘導が進み、これに伴い非晶質シリコンが結晶化して多結晶シリコンになる。
【００２６】
この時、結晶化核すなわち、金属粒子（元素）はガラス基板全域にわたりまんべんなく分布する必要があって、これを遂行するためにガラス基板全域にわたり膜を形成するスパッタリングは結晶化核の分布という金属誘導側面結晶化工程においては過度な工程及び装置である。何故なら、スパッタリングにより提供されていた金属触媒はむしろシリコン薄膜内で不純物として作用し、結晶化されたシリコン薄膜の特性を低下させる要因となる。
【００２７】
このような金属誘導結晶化や金属誘導側面結晶化による多結晶薄膜トランジスターにおいて実際にはチャンネル領域に広がった金属が多量で分布していることが確認されており、そのような金属汚染問題もやはり深刻な問題である。
【００２８】
すなわち、チャンネル領域への金属不純物の汚染は漏洩電流発生に大きい影響を及ぼし、電界効果移動度と閾値電圧特性を低下させ、したがって多結晶シリコン薄膜トランジスターの電気的特性を低下させるようになる。
【００２９】
結局、ガラス基板の物性により高温熱処理が不可能で低温熱処理を遂行するしかない実情で、低温熱処理を遂行するための金属触媒層の形成は不回避であるにもかかわらず、投入触媒金属はチャンネル領域の汚染物質として作用するというジレンマが生じる。
【００３０】
これを改善するためには、例えばオフセットによりチャンネル領域外側でこれを包囲する別途の領域をおいてチャンネル領域への金属物質侵入を防止させようとする提案がある（大韓民国特許出願第１０−１９９８−０００３７８１号，  名称：薄膜トランジスター製造方法）。
【００３１】
しかし、このようなオフセット領域を備えるにはオフセットパターンを別途に  形成させる工程が追加されるのに、このような薄膜トランジスターの主要部分がパターンの形成で、このようなパターンの重複的な形成である工程の追加により生産性下落が不回避なことに、より根本的な問題の解決が要求される。
【００３２】
一方、より一層重要でまた根本的に扱われなければならない問題点では、多結晶シリコン薄膜上への望ましいグレーン（ｇｒａｉｎ）大きさ調節が難しくなって、これはスパッタリング又はその他薄膜形成を通してはグレーンの大きさ調節のため触媒として金属粒子の分布濃度を調節できないということを意味する。
【００３３】
これをもう少し詳細に説明すれば、例示図面図１〜３は側面誘導結晶により多結晶シリコン薄膜が形成された  ＴＦＴのゲート電極（チャンネル領域）に占有になる下部グレーンの大きさを示した概念図として、まず多結晶シリコンは上記の結晶化核を中心で結晶が進行になって、それぞれ他の核を中心で遂行になる結晶進行方向でお互い重複が発生になる部分にはグレーンバウンダリが生成される。
【００３４】
この時、チャンネル領域は設計要件によって人為的にその大きさが決まることと、グレーン大きさが小さい場合チャンネル領域にかかるグレーンバウンダリが多くてグレーンが大きい場合にはグレーンバウンダリが少ないことがなりを分かる。
【００３５】
一方、上記されたことと共に多結晶シリコン薄膜は  ＬＣＤ  あるいは有機ＥＬ  ディスプレーの画素駆動素子である  ＴＦＴの半導体膜で使われるのに各画素を駆動する  ＴＦＴ  特性が他の場合画質の不均一を誘発させるので均一度維持は重要な部分を占めている。
【００３６】
ところが、グレーンバウンダリはシリコン原子間結合が完壁にできないことで  Ｃｈａｒｇｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ（電子又は正孔）が捕獲になって電位障壁を形成させて、このような電位障壁はキャリアの移動を妨害して  ＴＦＴの特性を低下させるようになる。
【００３７】
すなわち、  ｍｏｂｉｌｉｔｙ  減少や  Ｖｔｈ  増加または  Ｌｅａｋａｇｅ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  増加を誘発させて、チャンネル領域に存在になるグレーンバウンダリの数と位置によって  ＴＦＴ  特性が  変わるようになる。
【００３８】
例えば、同じ大きさを持つチャンネル領域で  図１  のようでチャンネル領域に対してグレーン大きさがカーソルチャンネル領域内に存在になったバウンダリの数が少ない場合、個別チャンネル領域に対する  ＴＦＴ  特性は向上する。
【００３９】
ところが、個別チャンネル領域に対しては図示されたことと共に左側のチャンネル領域にはグレーンバウンダリの数が２ケ所が存在して、右側のチャンネル領域でグレーンバウンダリの数が５ケ所が存在するようにグレーンバウンダリの数の偏差が大きくなって全体的に均一性が低下する。
【００４０】
反面、図２  のようでチャンネル領域に対してグレーン大きさが小さくて存在になったバウンダリの数が適正な場合、個別チャンネル領域に対する  ＴＦＴ  特性は低減できるけれど全体的に均一性を確保することができるので、全体的な  ＴＦＴ  特性では最も  望ましい。
【００４１】
ところが、これは均一性を確保することができる条件下で最大限のグレーン大きさを持つことが条件であり、例示図面図３  のような場合、グレーン大きさが小さくて均一性は確保された状態だが、グレーン大きさが過小なために、ＴＦＴ特性の劣化が甚だしく、実用的な結晶化条件として考慮に値しない。
【００４２】
結局、どの大きさを持つチャンネル領域に対して均一性を維持させるためのグレーンバウンダリの適正な配置が必要で、これに伴い設計段階で結晶されたチャンネル領域に対して適切な大きさのグレーンバウンダリを持つ多結晶シリコン薄膜層が要求される。
【００４３】
このような状況で上記のスパッタリングは過濃度の金属―シリサイドを形成させて、これを通じてグレーンバウンダリを調節できないことはきわめて当然なことである。
【００４４】
これは結局従来の金属誘導側面結晶において、結晶化核の投入は非晶質シリコン層で結晶化核を分布させるよりは金属層を形成させることなので、分布の濃度を調節できる結晶化核を形成させる手段を提供できないからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４５】
本発明は上記問題点を改善するためになされたものであって、非晶質シリコン層で結晶化核を形成するための金属粒子の適切な分布を維持する金属層を形成させることによって、低濃度の金属粒子分布度を保ちながらも均一な分布度を持つようにガラス基板上に金属層を形成させてこの金属により非晶質シリコンの結晶化速度を増大して結晶化温度を低減させながら金属粒子による汚染を根本的に軽減させた多結晶薄膜トランジスター表示基板製造工程を提供するにその目的がある。
【００４６】
なお一層、低濃度の金属核を分布させてここにまた金属―シリサイドの反応を抑制する雰囲気を造成してきわめて低濃度の金属−シリサイドを非晶質シリコン層に形成させて、グレーン大きさの調節を可能にすることによって、結晶化核の分布濃度制御が遂行になるようにした多結晶薄膜トランジスター表示基板製造工程を提供するにもう一つの目的がある。
【００４７】
ここにより組合わせて、低濃度の分布とこれを１サイクルで複数のサイクルである段階別重複による結晶化核の分布濃度調節がより一層細分化になるように調節可能な多結晶シリコン薄膜製造方法を提供するにもその目的がある。
【００４８】
合わせて、このような多結晶シリコン薄膜を製造するための製造装置を提供するにもその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００４９】
前記の課題を解決するためになされた本発明による多結晶シリコン薄膜製造方法は、ガラス基板上に非晶質シリコンを蒸着し、次にこれを結晶化させるために金属層を形成する工程を含む多結晶シリコン薄膜製造方法において、前記非晶質シリコンが形成されたガラス基板が配置された工程空間に気相の金属化合物を導入して前記金属化合物に含まれていた金属核を触媒として吸着させる金属核吸着段階と、前記金属核の吸着による自己制限により金属核が含まれる金属化合物が先占した占有平面境界領域で多数の非晶質シリコン粒子が含まれて、前記金属分子の占有領域により一つの前記金属核当たり多数のシリコン粒子を含む群集領域を形成させる金属核分布領域形成段階と、前記金属分布領域形成段階で吸着できない剰余ガスをパージして除去する剰余ガス除去段階と、を含み、前記剰余ガス除去段階が、前記剰余ガスを除去した後、さらに、前記金属核を酸素雰囲気で熱処理酸化させて金属−シリサイド核形成を無作為に抑制する金属核配置密度調節段階、及び、前記剰余ガス除去段階で剰余ガスを除去した後、前記金属核分布領域の非晶質シリコンを結晶化する金属誘導結晶化熱処理段階を含み、前記金属核配置密度調節段階が、前記金属誘導結晶化熱処理段階におけるより低い温度でなされる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００５０】
詳述になった通り本発明によれば、非晶質シリコン層で結晶化核を形成するための金属粒子の適切な分布を維持する金属層を形成させることによって、金属誘導側面  結晶化工程で金属粒子による汚染を減少させる効果がある。
【００５１】
特に、非晶質シリコン層で結晶化核を形成するための金属粒子の適切な密度として金属核を分布させるようになって、非晶質シリコン層で結晶化核を形成するための金属粒子をきわめて低濃度で配置させるようになって、これを通じてグレーン大きさ制御が遂行になる効果がある。
【００５２】
また、化学吸着による金属層の形成が採択されることによって、既存のスパッタリング方法で不可能な大面積ながらも薄い厚さ調節、そして既存の一般的な  ＣＶＤで不可能な原子層や厚さの均一な金属／金属化合物塗布を可能にする効果がある。
【００５３】
合わせて、一つの装置で非晶質シリコン層の蒸着工程と金属核の分布工程と結晶化熱処理工程が連続になって遂行になって、これに伴い工程時間が短縮になって生産性が向上する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下、添付された例示図面と共に本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。
【００５５】
例示図面図４〜６は本発明によって触媒として金属核（ニッケル核）をガラス基板に  分布させるために応用になる  ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）  装置を示した概念図で、例示図面図７は  Ｎｉ（Ｃ５Ｈ５）２によりニッケル分子が非晶質シリコン上に先占になった占有領域を持ちながら吸着になったことを示した概念図である。
【００５６】
そして、例示図面図８はみた発明にともなう金属核としてニッケル核の形成段階を示した側面概念図であり、例示図面図９〜１１という金属核配置密度調節によってグレーン大きさが調節になるのを示した多結晶シリコン薄膜の拡大写真である。
【００５７】
また、例示図面図１２は本発明にともなう分布密度調節段階を示した側面概念図であり、例示図面図１３は本発明の他の実施例として、非晶質シリコン薄膜間に金属触媒が分布したことを示した製造工程図である。
【実施例１】
【００５８】
本発明はガラス基板上に非晶質シリコンを蒸着した次に、これを結晶化させるために金属層を形成させる工程が含まれてなされた多結晶シリコン薄膜製造方法において、
非晶質シリコンが形成されたガラス基板が配置された工程空間で気相の金属化合物を導入して上記金属化合物に含まれていた金属核を触媒として吸着させる金属核  吸着段階；
上記金属核の吸着による自己制限により金属核が含まれる金属化合物が先占した占有平面境界領域で多数の非晶質シリコン粒子らが含まれて、上記金属分子の占有領域により一つの上記金属核当多数のシリコン粒子を含む群集領域を形成させる金属核  分布領域形成段階；
金属分布領域形成段階で吸着できない剰余ガスをパージして除去する剰余ガス除去段階が含まれてなされた多結晶シリコン薄膜製造方法である。
【００５９】
この時、上記金属分子が配置された状態でガラス基板を熱分解温度で加熱させて非晶質シリコンと化学吸着になった金属元素外のラジカルを熱分解したり、反応ガスを導入して非晶質シリコンと化学吸着になった金属元素外のラジカルと反応させた次に、これをパージ除去して上記金属分布領域で金属元素だけを取得して低濃度均一分布を持つ金属層（金属核）を得る金属層形成段階が含まれてなされることができる。
【００６０】
特に、上記金属層（金属核）の形成で、上記剰余ガス除去段階で剰余ガスを除去して、上記金属核を酸素雰囲気で熱処理酸化させて金属誘導結晶のため金属−シリサイド核形成を無作為で抑制させた次に、金属誘導結晶化工程を遂行する金属核配置密度  調節段階がより含まれてなされることができる。
【００６１】
これとは別途に、上記金属層（金属核）の形成で、上記剰余ガス除去段階で剰余ガスを除去して、吸着になった金属化合物の熱分解または反応ガスを導入して非晶質  シリコンと吸着になった金属核外のラジカルと反応させた次に、これをパージ除去して上記金属化合物ができた群集領域を解除させて先占になった金属核間で金属化合物をまた吸着させて金属核の分布密度を調節する分布密度調節段階がより含まれてなされることができる。
【００６２】
上記金属核配置密度調節からグレーン大きさの調節が可能で、特に上記分布密度調節段階で上記金属核配置密度調節段階とのコンビネーションで金属核配置密度調節を通しきわめて低濃度の金属核を配置させて、これを土台でまた分布密度調節段階を通し望みの金属核の分布密度を獲得できる。
【００６３】
合わせて、このような本発明を通し獲得になった金属層（金属核）を同一工程空間で金属誘導結晶を遂行することができて、これに伴い本発明では剰余ガス除去段階後同一工程空間である反応チャンバーで結晶化のために熱処理を遂行する多結晶工程処理段階がより含まれてなされたことを特徴とする。
【００６４】
このような本発明で、上記気相の金属化合物に含まれる金属は  Ｎｉ，  Ａｌ，  Ｔｉ，  Ａｇ，  Ａｕ，  Ｃｏ，  Ｓｂ  ，Ｐｄ，  Ｃｕの中どれ一つまたは二以上の組合であることを特徴として、特に  望ましいのには  Ｎｉ  で、この場合ソースガスは  Ｎｉ（Ｃｐ）２である。
【００６５】
そして、上記金属核分布領域形成段階を通し形成される金属層は  ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により遂行になるのを特徴として、この時、剰余ガスの除去で吸着になった金属化合物の熱分解または反応ガスを導入して非晶質シリコンと吸着になった  金属核外のラジカルと反応させた次に、これをパージ除去するによって、１サイクルの  ＡＬＤにより単一原子層厚さ以下で金属核分布が遂行になるのを特徴とする。
【００６６】
一方、金属核吸着段階には工程空間が  １００℃〜３００℃の温度環境が造成されたことを特徴として、気相の金属化合物は  ０．１Ｔｏｒｒ〜３００Ｔｏｒｒの圧力で供給されるのを特徴とする。
【００６７】
次に、上記金属核配置密度調節段階は具体的に、上記酸素雰囲気の造成は工程空間で  Ｏ２  ガスまたは  Ｈ２Ｏ  ガスまたは  Ｎ２Ｏ  ガスまたは  Ｏ３  ガスが投入になるのを特徴とする。
【００６８】
この時、酸素雰囲気の造成は酸素化合物がプラズマ状態で工程空間で投入になるのを特徴とする。
【００６９】
そして、このような金属核配置密度調節段階で工程空間である反応チャンバーで上記酸素雰囲気を造成させるために反応チャンバーの圧力が大気圧以下で造成されることができる。
【００７０】
一方、上記金属核配置密度調節段階で酸素雰囲気で金属−シリサイド核形成の抑制のための熱処理は金属核の吸着工程温度から結晶化熱処理温度以下にで遂行になるのを特徴とする。
【００７１】
これとは別途に、上記金属核配置密度調節段階で酸素雰囲気で金属−シリサイド核形成の抑制のための熱処理は金属誘導結晶化を遂行するための昇温過程が含まれて遂行になったことを特徴とする。
【００７２】
このような金属核配置密度調節段階で酸素雰囲気で熱処理温度と露出時間に相関になって金属−シリサイド核の無作為抑制が遂行になるによって、熱処理温度と露出時間にともなうグレーン大きさ細部調節段階がより含まれたことを特徴とする。
【００７３】
次に、このような本発明によって金属核を配置させた次に、金属核が配置された非晶質シリコン層上にまた非晶質シリコン層を覆って金属核を非晶質シリコン間で配置固定させることができる。
【００７４】
すなわち、上記剰余ガス除去段階で剰余ガスを除去した次に、上記金属化合物の熱分解または反応ガスを導入して非晶質シリコンと吸着になったニッケル金属核外のラジカルと反応させた次に、これをパージ除去して金属核だけを配置させる金属核配置段階；
上記金属核配置段階で一部の厚さで形成された非晶質シリコン層上に配置された金属核の分布上に余り残余厚さの非晶質シリコン層を形成する金属触媒含む非晶質シリコン層形成段階がより含まれてなされたことを特徴とする。
【００７５】
一方、本発明ではこのような多結晶薄膜シリコン製造方法を遂行するための多結晶薄膜シリコン製造装置を提供する。
【００７６】
このような多結晶薄膜シリコン製造装置は三つで区分されて、ひとつは非晶質シリコンは蒸着時すると、ここで金属核を配置させる装置ででのことと、ここにまた多結晶シリコンを形成するための熱処理装置が含まれたことの２種類として区分される。
【００７７】
すなわち、本発明は  ＡＬＤが適用されるによって従来の  スパッタリング装備とは違い一つの反応空間で非晶質シリコンの蒸着と金属核の配置を連続して遂行することができる。
【００７８】
具体的に例示図面図５のようで、本発明は工程空間である反応チャンバーが作られてガラス基板上に非晶質シリコンを蒸着するための蒸着装置が設置されて、この蒸着装置とは別途に工程空間である反応チャンバーが作られて非晶質シリコンが形成されたガラス基板に金属核を塗布する金属核塗布装置により金属層が工程処理になる多結晶シリコン薄膜製造装置において、
【００７９】
工程空間を提供する反応チャンバー（１）に非晶質シリコンを蒸着するための蒸着ガス供給装置（１２）とともに金属核を吸着させるための気相の金属化合物を供給するソースガス供給装置（１０）と上記反応になった蒸着ガスと剰余ソースガス排出のためガス排出装置（１４）が作られて、上記反応チャンバー（１）には上記非晶質シリコンの蒸着のため熱分解温度環境とともに金属核の吸着のため熱分解温度環境を提供する共用のヒーティング装置（１６）が装着になって、上記反応チャンバー（１）は上記蒸着ガス供給装置（１２）とソースガス供給装置（１０）と共用になった排出装置（１４）及びヒーティング装置（１６）により非晶質シリコンの蒸着工程と連続になって金属核吸着を同一工程空間で遂行する連続工程反応チャンバーとして含まれたことを特徴とする多結晶シリコン薄膜製造装置である。
【００８０】
また、本発明は  ＡＬＤが適用されるによって従来のスパッタリング装備とは違い  一つの反応空間で金属核の配置とこの金属核の誘導結晶化工程を連続して遂行することができる。
【００８１】
具体的に例示図面図４及び５の装置に適用されて、本発明は工程空間である反応チャンバーが作られて非晶質シリコンが形成されたガラス基板に金属核を塗布する金属核塗布装置が作られて、この金属核塗布装置とは別途に工程空間である反応チャンバーが作られて金属核が塗布になったガラス基板に熱処理を遂行して結晶化工程処理になる多結晶シリコン薄膜製造装置において；
工程空間を提供する反応チャンバーに金属核を吸着させるための気相の金属化合物、例えば  Ｎｉ（Ｃｐ）２  ガスを供給するソースガス供給装置（１０）と剰余ガス排出のためガス排出装置（１４）が作られて、上記反応チャンバー（１）には上記金属核の吸着のため熱分解温度環境とともに決定化のため熱処理環境を提供するヒーティング装置（１６）が装着になって、上記反応チャンバー（１）は金属核を形成するためのソースガス供給及び排出装置と共用になったヒーティング装置（１６）によりガラス基板上に金属核が吸着になるに連続になって結晶熱処理を同一工程空間で遂行する連続工程反応チャンバーとして含まれたことを特徴とする多結晶シリコン薄膜製造装置である。
【００８２】
これは  ＲＴＰ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）により具現されて、ＡＬＤが応用になるによって反応チャンバーを同一工程で共用できる訳である。
一方、分離になった工程空間でも本発明の組合的な配置が可能で、これは例示図面図６のようで複数の結晶工程反応チャンバーと一つの分布工程反応チャンバーで組合わせる。
【００８３】
これは金属触媒の分布工程と結晶化熱処理工程を対応する時、熱処理工程時間が必要とするによって、全体処理工程時間を組合するためで、上記  ＲＴＰ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）により進行にならない場合である。
【００８４】
すなわち、本発明は工程空間である反応チャンバーが作られて非晶質シリコンが形成されたガラス基板に金属核を塗布する金属核塗布装置が作られて、この金属核塗布装置とは別途に工程空間である反応チャンバーが作られて金属核が塗布になったガラス基板に熱処理を遂行して決定化工程処理になる多結晶シリコン薄膜製造装置において；
工程空間を提供する分布工程反応チャンバー（１）に金属核を吸着させるための気相の金属化合物を供給するソースガス供給装置（１２）と剰余ガス排出のためガス排出装置（１４）及び吸着のためヒーティング装置（１６）が作られると合わせて、上記分布工程反応チャンバー（１）と別途に複数の他の反応チャンバーとして結晶化工政処理のためのヒーティング装置（１６）が設置された結晶工程反応チャンバー（１８）が設置されて、この複数の結晶工程反応チャンバー（１８）は分布工程反応チャンバー（１）から工程処理になったガラス基板（１００）の熱処理が遂行になるようにローディング／アンローディングを遂行するエンドエフェクター（２２）が設置されたロードラック室（２０）を媒介で上記分布工程反応チャンバー（１）と連結したことを特徴とする多結晶シリコン薄膜製造装置である。
【００８５】
詳述になった通り本発明はまず、非晶質シリコン層で結晶化核を形成するために金属粒子の適切な（制御  可能な）分布を維持する多結晶シリコン製造方法を提供する。
【００８６】
この時投入になる金属粒子がチャンネル領域の汚染物質として作用する必然的な条件下から最も基礎的へ接近になるべき課題は、非晶質シリコン層で結晶化核を形成するための金属粒子の適切な分布を維持する金属触媒層の形成である。
【００８７】
これを通じて低濃度の金属粒子分布図を持ちながらも均一な分布図を持つようにガラス基板上に金属触媒層を形成させる場合、  ＭＩＣによった結晶核と  ＭＩＬＣによった  側面誘導進行などと共に、金属粒子によるチャンネル領域の汚染を根本的に防止させることができるものである。
【００８８】
合わせて、グレーンの大きさを制御する為には最大限のグレーン大きさを持つ、すなわちきわめて低濃度の金属核を分布させる工程が基礎になってこれを通じてグレーンの大きさの制御が可能になるのである。
【００８９】
これに本発明はガラス基板に金属粒子を蒸着するので、金属分子の大きさを利用して金属分子が先占して占有する領域で多数の非晶質シリコン粒子等の群集領域を確定させることによって、一つの金属核が多数の非晶質シリコン粒子を含む均した分布が形成されるようにしたことである。
【００９０】
また、吸着方式を利用して特にニッケル金属層が適用される場合スパッタリングから得ることはありえない大面積化に十分に対応できる方法を提供する。
合わせて、同一空間である反応チャンバーでガラス基板の非晶質シリコン上に  金属核を分布させる工程とこれを熱処理して結晶化を連続して遂行する製造装置を提供する。
【００９１】
これは本発明が所定の厚さを持つ金属層の形成でなく、結晶化核としてニッケル核（粒子）を非晶質シリコン膜に分布させる根本的な理由から出発になる。
したがって、薄膜を形成させる目的下でのスパッタリング等に集中できないし、これを脱皮することによって同一工程空間で金属核の分布と結晶化を連続して進行する。
【００９２】
従来の問題点をもう一度注意深くみればこれは非晶質シリコンの結晶化工程を進行するためにスパッタリングによる薄膜を形成するべきな誤謬から問題が起因になる。
【００９３】
すなわち、薄膜の形成でなく結晶化核を分布させる程度ならば充分で、この結晶化核から結晶が進行になって、これに伴い非晶質シリコンが多結晶シリコンで結晶化になる。
【００９４】
この時、結晶化核すなわち、金属粒子（元素）はガラス基板全域にわたりまんべんなく分布する必要があって、これを遂行するためにガラス基板全域にわたり防ぐ形成するスパッタリングは結晶化核の分布という必要性対備、過度な工程及び装置である。
【００９５】
したがって、本発明ではこのような結晶化核を大面積のガラス基板にまんべんなく分布させるために  ＡＬＤ工程の表面反応を利用する。
すなわち、金属核生成（分布）をための金属粒子の塗布はガラス基板表面上から  原子の吸着と拡散によって進行になる。
【００９６】
吸着になる金属核らはガラス基板の先占になった領域を形成して、これらの成長は反応ガスから直接的にそして表面の露出になった部分を通した表面拡散からそれぞれの原子エディションにより進行になる。
【００９７】
このような成長プロセス間原子のエディションは一般的に  Ｋｉｎｋのような最低自由エネルギー部分で微小決定を形成するように進行になることであり、このような  ＡＬＤが反応チャンバーと反応ガス供給及び排出装置で、結晶化のための工程装置やはり反応チャンバーと工程ガス供給及び排出装置を持つお互いの工程装置が重複するによって、一つの装置で金属核の分布工程と結晶工程が遂行できるものである。
【００９８】
また、非晶質シリコンの蒸着と金属核分布工程が同一工程で遂行できる。
【００９９】
このような本発明を非晶質シリコン層上にニッケル金属層を形成するための実施例を通し説明すれば、まず本発明にともなう金属層を形成するための装置は例示図面図４  のような  ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）  装置が応用になる。
【０１００】
すなわち、工程空間を提供する反応チャンバー（１）が形成されて、ここに金属分子を吸着させるためのソースガスと吸着になった金属分子が熱分解なって反応になるための反応ガスを反応チャンバー（１）で供給するためのソースガス供給装置（１０）が設置される。
【０１０１】
ここで、ソースガス供給装置（１０）は、ガラス基板（１００）に吸着できない剰余ガスを除去するためのパージガス供給装置（未図示）とガラス基板（１００）に吸着になった金属化合物で例えばニッケルを除外した他のラジカルと反応してこれを除去するための反応ガス供給装置（未図示）を含む全体装置を意味する。
【０１０２】
このような各供給装置と反応チャンバー（１）は供給管で連結して、微細薄膜を  吸着させるためにハイスピードバルブ（未図示）が媒介になる。
【０１０３】
そして、剰余ガスまたは反応ガスを排出するためのガス排出装置（１４）が反応チャンバー（１）に設置される。
【０１０４】
一方、反応チャンバー（１）にはガラス基板（１００）の熱分解を遂行するためのヒーティング装置（１６）が設置されて、ボートは反応チャンバー（１）へのガラス基板（１００）  投入のために乗降装置（未図示）が設置される。
【０１０５】
そして、反応チャンバーには還元物質を感じさせるためにプラズマ環境を造成するために反応性ガス発生装置が装着できる。
【０１０６】
しかし、本発明がこのような装置概念に必ず限定になるのではなくて、例えば  キャリアガスを利用する場合、各ガス供給装置が変わるはずで、図示になったことは  その概念を説明するためのガラス基板１枚を処理する枚葉式の処理処置や多数のガラス基板を処理するための配置式処理処置が適用される場合、加熱装置やボートの構造が変わるはずである。
【０１０７】
このような本発明によって金属触媒がガラス基板（１００）で塗布になるにより、他の工程と連続になる工程空間が提供されていることができる。
すなわち、本発明にともなう金属核の分布は大きく  ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）に含まれて、シリコン熱分解環境での非晶質シリコン層の形成やはり  ＣＶＤに含まれる。
【０１０８】
これに伴い、非晶質シリコン層の形成と金属核の分布工程が同一工程空間で連続になって遂行できて、本発明では上記実施例と同じように一部の非晶質シリコン層、例えば半分の非晶質シリコン層を形成してその上に触媒として金属核を分布させて、この上にまた半分の非晶質シリコン層を形成させる工程が可能で、これのために製造装置が提供されていることができることである。
【０１０９】
すなわち、例示図面図５  のようで、工程空間を提供する反応チャンバー（１）に  非晶質シリコンを蒸着するための蒸着ガス供給装置（１２）とともに金属核を吸着させるための気相の金属化合物を供給するソースガス供給装置（１０）と上記反応になった蒸着ガスと剰余ソースガス排出のためガス排出装置（１４）が作られて、上記反応チャンバー（１）には上記非晶質シリコンの蒸着のため熱分解温度環境とともに金属核の吸着のため（の）熱分解温度環境を提供する共用のヒーティング装置（１６）が装着になって、上記反応チャンバー（１）は上記蒸着ガス供給装置（１２）とソースガス供給装置（１０）と共用になった排出装置（１４）及びヒーティング装置（１６）により非晶質シリコンの蒸着工程と連続になって金属核吸着を同一工程空間で遂行する連続工程反応チャンバーとして含まれるものである。
【０１１０】
このような本発明を通し例えば、ニッケル金属核が本発明によって非晶質シリコン層上に分布するのを見ると、例示図面図７は銀  Ｎｉ（Ｃｐ）２、具体的には  Ｎｉ（Ｃ５Ｈ５）２によりニッケル分子が非晶質シリコン上に先占になった占有領域を持ちながら吸着になったことを示した概念図で、例示図面図８は本発明にともなうニッケル核の形成段階を  示した側面概念図である。
【０１１１】
すなわち、加熱装置により約  １３０℃  乃至  ３００℃で反応チャンバーの環境が造成された状態で金属ソースガス、例えば  Ｎｉ（ＣＰ）２が反応チャンバーで流入すれば、ガラス基板具体的には非晶質シリコン層上に吸着になる。（図７及び図８参照）
【０１１２】
この時、自己制限（Ｓｅｌｆ−Ｌｉｍｉｔｔｅｄ  Ｍｅｃｈａｎｓｍ）により１Ｌａｙｅｒ  以下のニッケル分子層が化学吸着になって、化学吸着できない剰余ガスを工程空間外部で排出するために  パージ（ｐｕｒｇｅ）ガスが導入になって輩出する。
【０１１３】
ここで、剰余ガスはガラス基板と物理吸着になったニッケル分子を含む意味であり、パージガスを通しこれを除去することによって、上記自己制限によるニッケル分子層の分布で非晶質シリコン層（ガラス基板：１００）  上には均一なニッケル分子が配置される。
【０１１４】
そして、一つのニッケル分子は非晶質シリコン層上にその大きさにより占有領域を持って配置される。
【０１１５】
これにより非晶質シリコン層上に配置された一つのニッケル分子は平面上の領域（Ｄ）で多数の非晶質シリコン粒子（２６）らを含むようになる。
【０１１６】
すなわち、自己制限により化学吸着になった一つのニッケル分子の領域により  非晶質シリコン粒子等の群集領域（Ｄ）が確定になるものである。
【０１１７】
他の意味では、いかなる分子式を持つソースガスを使用するかによって分子構造が違うようになって、これにより決定される群集領域の大きさやはり変わるようになって、一つの金属粒子が含まれる非晶質シリコン粒子等の群集領域（Ｄ）の大きさが変わるようになるものである。
【０１１８】
このような化学吸着の特性に沿ってみた発明では群集領域の形成段階を含むようになって、上記群集領域は均一に分布して低濃度領域でその濃度調節が可能で均一な分布を持つ一つの金属粒子当たり群集領域を形成させることができる。
【０１１９】
一方、既存  ＡＬＤ  工程では上記自己制限特性と金属分子にともなう高密度の薄膜を十分に期待できなくて、これを補完するために多数の層を重複させるようになるけれど、本発明ではこのような特性を長所に転換して上記群集領域を金属粒子の濃度に合せて調節するようになるものである。
【０１２０】
このような群集領域を形成するためのソースガスとその流れ及び造成温度は実験的に決定される事項であり、このような化学吸着は前述になったスパッタリングのようなターゲットである金属パネルを利用しなくて金属化合物ガスが利用されて、磁場を形成させる必要がないので、大面積化になるガラス基板への充分の適用を可能にする。
【０１２１】
次に、ニッケル分子で非晶質シリコンと化学吸着になったニッケル元素外のラジカルを除去するために、すなわち非晶質シリコン上に金属層を形成するために、熱分解温度を造成したり、熱分解温度以下にで反応ガスが工程空間で導入になる。
【０１２２】
例えば、反応ガスは  Ｈ２，  ＮＨ３のような還元性ガス，Ａｒ，  Ｎ２等  不活性ガス，  Ｏ２，  Ｎ２Ｏ等  酸化性ガスまたはプラズマで成るガスであり、この反応ガスと  ＣＰが反応して、結局金属核が非晶質シリコン層の上記群集領域に残留されて、副産物である  ｍＣｎＨ２ｎ＋２が  生成されてパージされることで除去になる。
【０１２３】
すなわち、  Ｎｉｃｐ２  ＋  Ｈ２  →  Ｎｉ  ＋  ｍＣｎＨ２ｎ＋２により非晶質シリコン層一つの群集領域（Ｄ）に一つのニッケルが配置されて、この群集領域の集合がニッケル金属層を形成するようになる。
【０１２４】
上記副産物であるパージガスにより工程空間外部で排出して、結局上記均一な分布図を持って、また広さの調節が可能な群集領域に一つのニッケルが配置されて非晶質シリコン層上に低濃度の金属核分布としてニッケル層が形成されるものである。
【０１２５】
このようなラジカルの除去または抑制として望ましいでは、上記剰余ガスの除去で、きわめて低濃度の金属核の分布のために上記群集領域へのニッケル核の分布にまた上記ニッケル核を無作為で抽出してこれを抑制させることで、ニッケル核の分布密度を減少させて最小限のきわめて低濃度を持つ金属核の配置密度を獲得して、これを基礎でグレーンの大きさ制御を遂行する。
【０１２６】
すなわち、ソースガスの熱分解と  Ｎｉ−Ｓｉの結合とこれにともなう自己制限によるシリコン層への群集領域形成は確率的な分布として配置される。
【０１２７】
この確率的分布で結局  Ｎｉ−Ｓｉ  結合外の他の群集領域を抽出（または金属シリサイド核抑制）させて金属核である  Ｎｉの配置密度を最小で造成するようにしたのである。
【０１２８】
これに伴い本発明では上記一つの金属核が持つ群集領域らがとなりなって形成された金属核分布領域で金属核を除去する雰囲気を造成させて上記吸着になった金属核を非晶質シリコン層で無作為で離脱させる金属核配置密度調節段階が含まれる。
【０１２９】
ここで、金属核配置密度調節段階は工程空間を酸素雰囲気で造成させた次に、所定の温度で熱処理して吸着になった金属核を酸化させることによって金属シリサイド核形成を抑制させるのを特徴とする。
【０１３０】
すなわち、ここで、金属シリサイド核形成で酸素とニッケルが反応してニッケル酸化物が形成されてこれがシリサイド形成に参加できなくされることとして遂行になる。
【０１３１】
この時、上記工程空間の酸素雰囲気造成のために工程空間で  Ｏ２ガス、  Ｈ２Ｏガス  または  Ｎ２Ｏガス  または  Ｏ３  ガスが投入になるのを特徴とする。
【０１３２】
また、金属核酸化を補助するためにプラズマ状態から供給されたことを特徴へ  する。
【０１３３】
これを通じて非晶質シリコン層上でニッケル原子の分布密度が減少になって結局グレーンの大きさが拡張されることが確認されて、無作為によるニッケルシリサイド核形成の抑制は確率上で均した分布を見せるようになることが確認された。
【０１３４】
このようなニッケルシリサイド核形成の抑制は全体工程と組合わせて実験的に決定される事項で、これを例示図面図９〜１１を用いて詳細に説明する。
図９は  ＡＬＤにより群集領域に形成された状態で側面誘導結晶のため熱処理が遂行になって多結晶シリコン薄膜が形成されたことを示している。
【０１３５】
この時、条件は酸素雰囲気熱処理を進行しなくて  ６００℃  １時間窒素雰囲気で  結晶化熱処理が遂行になったし、これを通じては最も密度が高い群集領域の状態から多結晶シリコン薄膜へ形成される。
【０１３６】
次に、例示図面図１０は  ３００℃  酸素雰囲気で  ３０分間熱処理を進行した後  ６００℃  １時間窒素雰囲気で結晶化熱処理が遂行になった多結晶シリコン薄膜表面を示していて、これを通じて平均約  ４．５ｕｍの直径を持つグレーンが獲得になった。
【０１３７】
この時の工程は工程分離が勘案になったことに、例えば金属核抑制工程と金属誘導工程のため熱処理工程をお互い分離して適用したのである。
【０１３８】
これは酸素熱処理が効果が現れる温度は  ２５０℃  以上であるが  ＡＬＤ  方式の自分  制限による蒸着は  ＮｉＣｐ２の  熱分解温度である  １８６℃  以下にで可能なので酸素熱処理  温度と蒸着温度が  １００℃  程度の差が起こるようになる。
【０１３９】
また結晶化温度は  ５００℃  以上が必要なので蒸着温度と  ３００℃  以上の差があって、したがって蒸着と結晶化が同一工程空間で可能なように装備を構成する場合装備が簡素化になって装備価格が低い長所はあるが温度を上る時間が必要とするので、生産性を考慮して金属核蒸着工程と金属核抑制工程及び結晶化工程を分離して装備が構成されることができることによって遂行になった結果である。
【０１４０】
次に、例示図面図１１  という  ６００℃  １時間酸素雰囲気で結晶化熱処理が遂行になった多結晶シリコン薄膜表面を示していて、これを通じて平均約  ２０ｕｍの直径を持つグレーンが獲得になった。
【０１４１】
これは金属核蒸着後１時間内で温度を  ６００℃で順次的に増進させて獲得になった結果として、金属核抑制工程が遂行になる温度範囲と結晶化が進行になる温度範囲の境界区域がお互い連続になるように具現したのである。
【０１４２】
結局、金属誘導側面結晶化を遂行するための熱処理のためにはこの結晶化熱処理温度で反応チャンバーを加熱させるべきで、この時の昇温過程で金属核抑制のための  熱処理温度範囲（区域）が含まれて、  昇温過程での該当温度範囲と該当露出時間により自然に金属核の抑制が遂行になるものである。
【０１４３】
このような実験結果で工程分離や連続工程の可否を占めても、結局酸素雰囲気で熱処理露出時間と金属核の抑制は相関関係があることが確認されたし、このような本発明を通しグレーン大きさの制御は選択的に遂行できて、この選択内で多数のコンビネーションが存在になる。
【０１４４】
すなわち、  ＡＬＤの表面反応を利用した１ｌａｙｅｒの金属核の分布とここでまた金属核の抽出による金属核の配置を通し最小密度の金属核の配置密度が獲得になる。
【０１４５】
この時、熱酸化の条件制御を通し無作為による金属核酸化にのに金属シリサイド反応抑制条件を制御できて、これは上記酸素雰囲気の濃度と温度条件及び時間により調節になる。
【０１４６】
このようなニッケル層は  ＡＬＤで１サイクルにも充分で、原子層以下の厚さで形成されるものである。
【０１４７】
ここで、原子層以下の厚さ形成という本発明によって金属原子が低濃度の配置を持つことによりその金属層の平均厚さが原子層以下で形成されることを意味する。
【０１４８】
ここに、また２ｌａｙｅｒの金属核分布と金属核の抽出により金属核の分布密度を上昇させることができて、条件によって金属核の抽出段階が削除されることができる。
【０１４９】
結局、最小密度を確保する金属核の配置とここにまた追加される反復工程によりチャンネル領域が要求する妥当な大きさのグレーンが確保されることができることである。
【０１５０】
なお一層例示図面図１２のようで、本発明では上記剰余ガス除去段階で剰余ガスを  除去して、吸着になった金属化合物の熱分解または反応ガスを導入して非晶質シリコンと吸着になった金属核外のラジカルと反応させた次に、これをパージ除去して上記金属化合物が成る群集領域を解除させて先占になった金属核間で金属化合物をまた吸着させて金属核の分布密度を調節する分布密度調節段階がより含まれてなされる。
【０１５１】
上記金属核配置密度調節からグレーン大きさの調節が可能で、特に上記分布密度調節段階で上記金属核配置密度調節段階とのコンビネーションで金属核配置密度調節を通しきわめて低濃度の金属核を配置させて、これを土台でまた分布密度調節段階を通し望みの金属核の分布密度を獲得できる。
【０１５２】
これに伴い本発明は剰余ガス除去段階を通し剰余ガスを除去した次に、  ＮｉＣｐの  熱分解または反応ガスを導入して非晶質シリコンと吸着になったニッケル金属核外のラジカルと反応させた次に、これをパージ除去して  ＮｉＣｐが成る群集領域を解除させて先占になったニッケル金属核間で  ＮｉＣｐを吸着させて金属核の分布密度を調節する  分布密度調節段階がより含まれたことを特徴とする。
【０１５３】
これに伴い、例えば１サイクル工程により形成された  ＮｉＣｐが成る群集領域が  解体になって、ニッケル核だけシリコンと結びついた状態であり、このニッケル核の間の空間はもう一つの  ＮｉＣｐが先占になる条件を提供するようになる。
【０１５４】
ここに２サイクル  ＡＬＤ工程が進行になればニッケル核の間で  ＮｉＣｐが吸着になりながらその先占になった他の群集領域を形成するようになって、これに伴い金属核の分布密度が増加する。
【０１５５】
次に、例示図面図１３は本発明にともなう他の実施例を示した側面概念図として、これは半分の非晶質シリコン層上に金属核を配置させた次に、また半分の非晶質シリコン層を形成させて金属核を非晶質シリコン層間で固定する。
【０１５６】
物理的には非晶質シリコン層内部に金属核が配置されることによって、吸着になった金属核の物理的な離脱を根本的を防止させるようになって、このような触媒を通した金属核の生成時全体的な非晶質シリコン層の中間に配置されて結晶化が進行になるので、その速度と均一性をより一層増加させることができる。
【０１５７】
このような本発明は上記一実施例で金属核分布領域形成段階と剰余ガスパージ及びラジカル除去段階を通し金属核だけ獲得になった状態でまた半分の非晶質シリコン層が形成されてなされる。
【０１５８】
このような実施例を通り非晶質シリコン相で均した分布領域でニッケル核が形成されて、剰余ガスが十分にパージなって除去になった状態で結晶化のための熱処理工程が進行になる。
【０１５９】
熱処理が進行になる途中  ＮｉＣｐで熱分解なって、これに伴い  Ｃｐをパージして  除去する  Ｃｐパージ段階がより含まれることができる。
【０１６０】
ここで、上記になった理由のような脈絡で、本発明は  ＣＶＤ装置が応用になって  その条件に含まれるによって、同一工程空間で結晶化熱処理工程が遂行できる。
【０１６１】
すなわち、ＣＶＤでは蒸着環境を提供するヒーティング装置が必須なので、このヒーティング装置を利用して結晶化熱処理工程が同一工程に遂行できる。
【０１６２】
このような熱処理装置は従来スパッタリング装置とは共用になれないことであり、本発明で各工程の条件が共用できることによって遂行される。
【０１６３】
このような理由で、本発明には剰余ガス除去段階後同一工程空間である反応チャンバーで結晶化のために熱処理を遂行する多結晶工程処理段階がより含まれてなされたことを特徴とする。
【０１６４】
ここに、例示図面図４  及び５に適用されることができることで、本発明は  工程空間を提供する反応チャンバーに金属核を吸着させるための気相の金属化合物、例えば  Ｎｉ（Ｃｐ）２  ガスを供給するソースガス供給装置（１０）と剰余ガス排出のためガス排出装置（１４）が作られて、上記反応チャンバー（１）には上記金属核の吸着のため熱分解温度環境とともに結晶化のため熱処理環境を提供するヒーティング装置（１６）が装着になって、上記反応チャンバー（１）は金属核を形成するためのソースガス供給及び排出装置と共用になったヒーティング装置（１６）によりガラス基板上に金属核が吸着になるに連続になって結晶熱処理を同一工程空間で遂行する連続工程反応チャンバーとして含まれる。
【０１６５】
ここで、ヒーティング装置（１６）はこれは  ＲＴＰ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）により具現されて、  ＡＬＤが応用になるによって反応チャンバーを同一工程で共用できる訳である。
【０１６６】
一方、分離になった工程空間でも本発明の組合的な配置が可能で、これは例示図面図６のようで複数の結晶工程反応チャンバーと一つの分布工程反応チャンバーで組合わせる。
【０１６７】
これは金属触媒の分布工程と結晶化熱処理工程を対備する時、熱処理工程時間が必要とするによって、全体処理工程時間を組合するためで、上記  ＲＴＰ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）により進行にならない場合である。
【０１６８】
これのために本発明の多結晶シリコン薄膜製造装置は工程空間を提供する分布工程反応チャンバー（１）に金属核を吸着させるための気相の金属化合物を供給するソースガス供給装置（１２）と剰余ガス排出のためガス排出装置（１４）  及び吸着のためヒーティング装置（１６）が作られる。
【０１６９】
そして、上記分布工程反応チャンバー（１）と別途に複数の他の反応チャンバーとして結晶化工程処理のためのヒーティング装置（１６）が設置された結晶工程反応チャンバー（１８）が設置される。
【０１７０】
合わせて、上記複数の結晶工程反応チャンバー（１８）は分布工程反応チャンバー（１）から工程処理になったガラス基板（１００）の熱処理が遂行になるようにローディング／アンローディングを遂行するエンドエフェクター（２２）が設置されたロードラック室（２０）を媒介で上記分布工程反応チャンバー（１）と連結したのである。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１】多結晶シリコン薄膜でチャンネル領域に形成されたグレーンを示した概念説明図で、グレーンのサイズがチャネル領域のサイズに比べて過大な場合である。
【図２】多結晶シリコン薄膜でチャンネル領域に形成されたグレーンを示した概念説明図で、グレーンのサイズがチャネル領域のサイズに比べて適正な場合である。
【図３】多結晶シリコン薄膜でチャンネル領域に形成されたグレーンを示した概念説明図で、グレーンのサイズがチャネル領域のサイズに比べて過小な場合である。
【図４】本発明によって触媒として金属核（ニッケル核）をガラス基板に分布させるために応用になるＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を示した概念図
【図５】本発明によって触媒として金属核（ニッケル核）をガラス基板に分布させるために応用になるＡＬＤ装置を示した概念図である。
【図６】本発明によって触媒として金属核（ニッケル核）をガラス基板に分布させるために応用になるＡＬＤ装置を示した概念図である。
【図７】Ｎｉ（Ｃ５Ｈ５）２によりニッケル分子が非晶質シリコン上に先占になった占有領域を持ちながら吸着になったことを示した概念図である。
【図８】本発明にともなう金属核としてニッケル核の形成段階を示した側面概念図である。
【図９】金属核配置密度調節によってグレーンの大きさが調節になるのを示した多結晶シリコン薄膜の拡大写真である。
【図１０】金属核配置密度調節によってグレーンの大きさが調節になるのを示した多結晶シリコン薄膜の拡大写真である。
【図１１】金属核配置密度調節によってグレーンの大きさが調節になるのを示した多結晶シリコン薄膜の拡大写真である。
【図１２】本発明にともなう分布密度調節段階を示した側面概念図である。
【図１３】本発明の他の実施例として、非晶質シリコン薄膜間に金属触媒が分布したことを示した製造工程図である。
【符号の説明】
【０１７２】
１、  １８    反応チャンバー
１０    ソースガス供給装置
１２    蒸着ガス供給装置
１４    ガス排出装置
１６    ヒーティング装置
２０    ロードラック室
２２    エンドエフェクター
１００    ガラス基板
【図１】
0004815600.tif 000002
【図２】
0004815600.tif 000003
【図３】
0004815600.tif 000004
【図４】
0004815600.tif 000005
【図５】
0004815600.tif 000006
【図６】
0004815600.tif 000007
【図７】
0004815600.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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