JP2005236130A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2005236130A
JP2005236130A JP2004044958A JP2004044958A JP2005236130A JP 2005236130 A JP2005236130 A JP 2005236130A JP 2004044958 A JP2004044958 A JP 2004044958A JP 2004044958 A JP2004044958 A JP 2004044958A JP 2005236130 A JP2005236130 A JP 2005236130A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
silicon film
manufacturing
semiconductor device
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.)
Pending
Application number
JP2004044958A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumito Oka
史人 岡
Shinichi Muramatsu
信一 村松
Katsumi Nomura
克己 野村
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.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable 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 Hitachi Cable Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP2004044958A priority Critical patent/JP2005236130A/en
Publication of JP2005236130A publication Critical patent/JP2005236130A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a semiconductor device for turning a large-area non-single crystal silicon film to be a single crystal silicon film by using a rectangular laser beams. <P>SOLUTION: The non-single crystal silicon film 05 (or 10) is formed, diffusion prevention layers 03 and 04 (or 11) in contact with the non-single crystal silicon film, and a light absorption layer 02 (or 12) are formed in contact with a surface opposing the non-single crystal silicon film of the diffusion prevention layers. In this state, the non-single crystal silicon film 05 (or 10) is scanned irradiated with a laser beam 30 by a semiconductor laser as an oscillation source. Thus, the non-single crystal silicon film is melt and crystallized to be the single crystal silicon film 05a (10a or 18). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、太陽電池用基板、TFT(Thin Film Transistor)用基板等の半導体素子用基板や半導体素子(以下、これらを半導体装置と総称する)を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor element substrate such as a solar cell substrate, a TFT (Thin Film Transistor) substrate, or a semiconductor element (hereinafter collectively referred to as a semiconductor device).

近年、非導電性の異種基板上、例えばガラス基板等の上にシリコン結晶膜を形成する研究が盛んに行なわれている。このガラス基板上に形成したシリコン結晶膜の用途は広く、液晶デバイス用TFT(Thin Film Transistor)、光電変換素子などに用いることができる。   In recent years, research on forming a silicon crystal film on a non-conductive heterogeneous substrate such as a glass substrate has been actively conducted. The silicon crystal film formed on this glass substrate can be used for a wide range of applications, such as TFTs for liquid crystal devices (Thin Film Transistors), photoelectric conversion elements, and the like.

太陽電池は、安価な基板上に低温プロセスで良好な結晶性をもつ結晶シリコン膜を形成し、これを用いて光電変換を行ない、低コスト化と高性能化を図った光電変換素子のことであり、これを用いることにより、非晶質シリコン光電変換素子で問題となっている光劣化が観測されず、さらに非晶質シリコン光電変換素子では感度のない、長波長光をも電気的エネルギーに変換することができる。この技術は太陽電池のみならず、光センサ素子等への応用も可能であると期待されている。   A solar cell is a photoelectric conversion element that forms a crystalline silicon film with good crystallinity on a low-cost substrate and performs photoelectric conversion using this to achieve low cost and high performance. By using this, light degradation, which is a problem in amorphous silicon photoelectric conversion elements, is not observed, and even long wavelength light, which is insensitive in amorphous silicon photoelectric conversion elements, is converted into electrical energy. Can be converted. This technology is expected to be applicable not only to solar cells but also to optical sensor elements and the like.

この太陽電池は、一般的にプラズマCVDによって直接結晶シリコン膜を堆積させる手法が用いられている。この手法により、基板上に低温で結晶シリコン膜が形成され得ることが知られており、低コスト化に有効であるとされている。   This solar cell generally uses a technique of directly depositing a crystalline silicon film by plasma CVD. It is known that a crystalline silicon film can be formed on a substrate at a low temperature by this method, which is said to be effective for cost reduction.

この手法においては、プラズマCVDの形成条件として、水素でシラン系原料ガスを15倍程度以上に希釈し、プラズマ反応室内の圧力を10mTorr〜10Torr、基板温度を150℃〜550℃、望ましくは400℃以下の範囲内に制御して成膜する。これにより結晶シリコン膜が基板上に形成される。しかし、この方法では結晶シリコン膜の結晶粒径は高々数μmで膜厚以上に粒径を大きくすることは困難である。その上、この方法では基板上から柱状の結晶が成長するが、その結晶内部には欠陥が多く存在し、結晶の質もさほど良くない。また、発電機能の根幹を担うi層は、素子構造最適化のためにドーピングを行なうと品質が急激に低下する。これらのことから、光電変換素子としては低コスト化に有利なシングルセルで10%を大きく上回る効率を達成することは困難であった。また、液晶デバイス用の低温成長多結晶シリコンとしては、移動度が10cm/Vsを超えることが困難であった。 In this method, as a plasma CVD formation condition, the silane source gas is diluted with hydrogen by about 15 times or more, the pressure in the plasma reaction chamber is 10 mTorr to 10 Torr, the substrate temperature is 150 ° C. to 550 ° C., preferably 400 ° C. The film formation is controlled within the following range. Thereby, a crystalline silicon film is formed on the substrate. However, with this method, the crystal grain size of the crystalline silicon film is at most several μm, and it is difficult to make the grain size larger than the film thickness. Moreover, in this method, columnar crystals grow from the substrate, but there are many defects inside the crystals and the quality of the crystals is not so good. In addition, the quality of the i layer, which is the basis of the power generation function, is drastically lowered when doping is performed to optimize the device structure. For these reasons, it has been difficult for a photoelectric conversion element to achieve an efficiency significantly exceeding 10% with a single cell advantageous for cost reduction. Moreover, it was difficult for the low temperature growth polycrystalline silicon for liquid crystal devices to have a mobility exceeding 10 cm 2 / Vs.

一方、レーザ光の走査によって結晶化する試みも種々検討されており、連続波レーザを用いる方法が、その一例として特開2001−351863号公報(特許文献1参照)に開示されている。この方法は異種基板上に非晶質シリコンを形成し、帯状の連続波レーザ光を走査することで多結晶シリコン膜を熔融・結晶化するもので、走査方向に長い結晶粒を成長させることを可能にしている。   On the other hand, various attempts to crystallize by scanning with laser light have been studied, and a method using a continuous wave laser is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-351863 (see Patent Document 1) as an example. In this method, amorphous silicon is formed on a heterogeneous substrate, and a polycrystalline silicon film is melted and crystallized by scanning a band-like continuous wave laser beam. It is possible.

この連続波レーザ光を用いて結晶化を行なう場合、Nd:YAGやNd:YVO等の固体レーザの第二高調波を用いて結晶化を行なうことが試みられている。これら固体レーザを用いることで、ランニングコストを大幅に低下させると同時に品質の高い多結晶シリコン膜を形成することが可能となった。 When crystallization is performed using this continuous wave laser beam, attempts have been made to perform crystallization using a second harmonic of a solid-state laser such as Nd: YAG or Nd: YVO 4 . By using these solid-state lasers, it has become possible to significantly reduce the running cost and at the same time form a high-quality polycrystalline silicon film.

上記したように、従来、非晶質シリコンに連続波(CW)レーザ光を照射して結晶化する方法が提案されており、この方法では連続発振するNd:YAGもしくはNd:YVOレーザの第二高調波を照射する。この方法は液晶デバイス用TFT向けに開発が進められている。従って、表面にはMOSFETを形成することから平坦であることが求められており、固体レーザを用いることで非常に平坦にできることが報告されている(例えば、非特許文献1参照)。 As described above, a method of crystallizing amorphous silicon by irradiating it with continuous wave (CW) laser light has been proposed. In this method, the first of a continuous oscillation Nd: YAG or Nd: YVO 4 laser is proposed. Irradiate the second harmonic. This method is being developed for TFTs for liquid crystal devices. Therefore, it is required to be flat because a MOSFET is formed on the surface, and it has been reported that it can be made extremely flat by using a solid-state laser (see, for example, Non-Patent Document 1).

また、光吸収層を用いてYAGレーザの基本波で加熱する方法が提案されている。この方法を用いることで上記第二高調波を用いる方法よりも効率良く大粒径の多結晶シリコン膜が得られるとされている(例えば、非特許文献2参照)。
特開2001−351863号公報 電子通信学会論文誌vol.j85−cNo.8(2002)p601 第63回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集(2002.9新潟大学)第二分冊26a−G−6(p780)
Further, a method of heating with a fundamental wave of a YAG laser using a light absorption layer has been proposed. By using this method, it is said that a polycrystalline silicon film having a large grain size can be obtained more efficiently than the method using the second harmonic (see, for example, Non-Patent Document 2).
JP 2001-351863 A IEICE Transactions vol. j85-cNo. 8 (2002) p601 63rd Applied Physics Related Conference Lecture Proceedings (2002.9 Niigata University) Volume 2 26a-G-6 (p780)

非晶質シリコン膜等のプリカーサ膜を直接加熱して融解するレーザ光としては、上記Nd:YAGやNd:YVOレーザの第二高調波があるが、これらのレーザ光は、現状では10W程度のものしか存在しない。その為、レーザアニールに適したエネルギー強度とするためには、レーザ光の直径を数百μm程度以上にはできず、また、そのレーザ光の断面形状が円形に限定される。一方、上記液晶デバイス用の低温成長多結晶シリコン、太陽電池等のデバイスは大面積を均一に結晶化する必要がある。その場合、上記Nd:YAGやNd:YVOレーザの第二高調波では何百回もの走査を繰り返すことが必要であり、スループットが非常に悪くなる。 As laser light for directly heating and melting a precursor film such as an amorphous silicon film, there is the second harmonic of the Nd: YAG or Nd: YVO 4 laser, but these laser lights are currently about 10 W. There are only things. For this reason, in order to obtain an energy intensity suitable for laser annealing, the diameter of the laser beam cannot be increased to several hundred μm or more, and the cross-sectional shape of the laser beam is limited to a circle. On the other hand, devices such as low-temperature grown polycrystalline silicon and solar cells for liquid crystal devices need to be uniformly crystallized over a large area. In that case, the second harmonic of the Nd: YAG or Nd: YVO 4 laser needs to be scanned hundreds of times, resulting in very poor throughput.

一方、Nd:YAGレーザやNd:YVOレーザの基本波では、CW発振で200W程度の出力を有するレーザ光源がある。しかしながら、このレーザ光源から発振されたレーザ光は、直径7mm程度の断面形状が円形のレーザ光であり、これを大面積走査に適した形状にするのは困難である。 On the other hand, in the fundamental wave of Nd: YAG laser or Nd: YVO 4 laser, there is a laser light source having an output of about 200 W by CW oscillation. However, the laser light oscillated from the laser light source is a laser light having a circular cross section with a diameter of about 7 mm, and it is difficult to make it suitable for large area scanning.

ここで、大面積走査に適した形状について考えてみる。ある一定の出力を有するレーザ光を用いて走査を行なう場合、最も効率的に走査が可能なレーザ光の形状とはどのような形であるか考えてみる。   Consider a shape suitable for large area scanning. When scanning is performed using a laser beam having a certain output, the shape of the laser beam that can be scanned most efficiently is considered.

通常よくあるレーザ光の断面形状は、円形のガウス分布である。このような断面形状のレーザ光を走査した場合、断面の中心部分は、より強いエネルギー強度で、より長い時間、レーザ光が照射されることになる。これに対して断面の周辺部分は、より弱いエネルギー強度で、より短い時間しかレーザ光が照射されないことになる。このように断面形状が円形のガウス分布のレーザ光をレーザアニールに用いる場合、断面の場所によって、照射されるレーザ光のエネルギー強度が大きく違うことになる。従って、より大きな面積を結晶化させようとした場合、断面の中心部分には、断面の周辺部分で不足するエネルギーを補うために、より強いエネルギーを投入し、伝熱によって融解させる必要がある。この結果、断面の中心部分では基板温度が上昇するなど、多結晶シリコン膜を形成する上で望ましくない。また、レーザパワーの大部分が断面の中心部分に集中することから、実際のレーザスポットの大きさよりも小さい領域しか融解現象を起こすことができないことから、レーザエネルギーを有効に利用できないという問題もあった。   A common cross-sectional shape of laser light is a circular Gaussian distribution. When a laser beam having such a cross-sectional shape is scanned, the central portion of the cross-section is irradiated with the laser light for a longer time with a stronger energy intensity. In contrast, the peripheral portion of the cross section is irradiated with laser light for a shorter time with a weaker energy intensity. When laser light having a Gaussian distribution with a circular cross section is used for laser annealing in this way, the energy intensity of the irradiated laser light varies greatly depending on the location of the cross section. Therefore, when trying to crystallize a larger area, it is necessary to supply stronger energy to the central portion of the cross section to make up for the energy deficient in the peripheral portion of the cross section and to melt by heat transfer. As a result, the substrate temperature rises at the center of the cross section, which is not desirable for forming a polycrystalline silicon film. In addition, since most of the laser power is concentrated at the center of the cross section, only the region smaller than the actual laser spot size can cause the melting phenomenon, so that there is a problem that the laser energy cannot be used effectively. It was.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、断面が長方形のレーザ光により大面積の非単結晶シリコン膜を結晶性シリコン膜とする半導体装置の製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device in which the above-described problems are solved and a non-single-crystal silicon film having a large area is made a crystalline silicon film by laser light having a rectangular cross section.

上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。   In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

請求項1の発明に係る半導体装置の製造方法は、非単結晶シリコン膜と光吸収層とを、拡散防止層における異なる面にそれぞれ形成し、半導体レーザを発振源としたレーザ光を前記光吸収層に照射、走査することにより発生する熱で、前記非単結晶シリコン膜を融解、結晶化させて結晶性シリコン膜とすることを特徴とする。     According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a non-single crystal silicon film and a light absorption layer on different surfaces of a diffusion prevention layer; The non-single crystal silicon film is melted and crystallized by heat generated by irradiating and scanning the layer to form a crystalline silicon film.

ここで、非単結晶シリコン膜とは、単結晶シリコン膜以外のシリコン膜(非晶質シリコン膜、微結晶シリコン膜、多結晶シリコン膜等)のことをいい、また、結晶性シリコン膜とは、多結晶シリコン膜等のように結晶性を有するシリコン膜のことをいう。   Here, the non-single crystal silicon film refers to a silicon film other than the single crystal silicon film (amorphous silicon film, microcrystalline silicon film, polycrystalline silicon film, etc.), and the crystalline silicon film is It means a silicon film having crystallinity such as a polycrystalline silicon film.

本発明の半導体装置の製造方法に用いる半導体レーザとしては、活性層にAlGaAsを用いているAlGaAs半導体レーザがある。   As a semiconductor laser used in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, there is an AlGaAs semiconductor laser using AlGaAs for an active layer.

本発明において、光吸収層は、非単結晶シリコン膜の下部に形成されていてもよいし、非単結晶シリコン膜の上部に形成されていてもよい。また、光吸収層及び拡散防止層は、必要に応じ、レーザ光の照射による融解、結晶化の後、取り除くことができる。   In the present invention, the light absorption layer may be formed below the non-single crystal silicon film, or may be formed above the non-single crystal silicon film. In addition, the light absorption layer and the diffusion prevention layer can be removed after melting and crystallization by laser light irradiation, if necessary.

請求項2の発明は、請求項1記載の半導体装置の製造方法において、上記拡散防止層が、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸化窒化物のいずれか、もしくは、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸化窒化物の積層構造からなることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, the diffusion prevention layer is any one of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or silicon oxide, silicon nitride. It is characterized by comprising a laminated structure of silicon oxynitride.

請求項3の発明は、請求項1記載の半導体装置の製造方法において、上記光吸収層がシリコンの融点よりも高い融点を有する物質であることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method according to the first aspect, the light absorption layer is a substance having a melting point higher than that of silicon.

請求項4の発明は、請求項3記載の半導体装置の製造方法において、上記光吸収層がタングステンもしくはモリブデンであることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect, the light absorption layer is tungsten or molybdenum.

請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、上記半導体レーザを発振源としたレーザ光の波長が750nm〜900nmであることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the first to fourth aspects, the wavelength of laser light using the semiconductor laser as an oscillation source is 750 nm to 900 nm.

請求項6の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、上記半導体レーザを発振源としたレーザ光の断面形状が長方形であることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the first to fifth aspects, the cross-sectional shape of the laser beam using the semiconductor laser as an oscillation source is rectangular.

請求項7の発明は、請求項6記載の半導体装置の製造方法において、上記半導体レーザを発振源としたレーザ光がレーザユニットを横に並べた半導体レーザアレイから出射され、且つ該レーザ光の断面形状が長方形であることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect, the laser beam using the semiconductor laser as an oscillation source is emitted from a semiconductor laser array in which laser units are arranged side by side, and a cross section of the laser beam. The shape is rectangular.

請求項8の発明は、請求項1〜7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、上記結晶性シリコン膜の膜厚が300nm以下であることを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the first to seventh aspects, the thickness of the crystalline silicon film is 300 nm or less.

<発明の要点>
上記したように、従来、大面積の非単結晶シリコン膜に照射し走査して結晶性シリコン膜とするのに用いているレーザ光の断面形状は、円形のガウス分布である。
<Key points of the invention>
As described above, the cross-sectional shape of laser light conventionally used for irradiating and scanning a large-area non-single-crystal silicon film to form a crystalline silicon film has a circular Gaussian distribution.

これに対して、断面形状が長方形であり、且つエネルギー強度が均一なレーザ光を用いることを考える。この場合、エネルギー強度は均一であるため、伝熱によって熱量を横方向に伝える必要がない。従って、このような形状であると照射する箇所のみを融解させるのに必要なエネルギーのレーザ光のみを照射させるだけでよい。また、長方形の短軸を短く、長軸を長くすることでより大きな面積を一度の走査で結晶化させることが可能である。   On the other hand, consider using a laser beam having a rectangular cross-sectional shape and a uniform energy intensity. In this case, since the energy intensity is uniform, it is not necessary to transfer the amount of heat in the lateral direction by heat transfer. Therefore, it is only necessary to irradiate only the laser beam having the energy necessary for melting only the irradiated portion with such a shape. In addition, it is possible to crystallize a larger area by a single scan by shortening the short axis of the rectangle and lengthening the long axis.

以上の理由によって、断面形状が長方形のレーザ光はレーザアニールに用いるのに非常に有利な形状である。   For the above reasons, laser light having a rectangular cross-sectional shape is a very advantageous shape for use in laser annealing.

しかしながら、Nd:YAG、Nd:YVOレーザ等、断面形状が円形のガウス分布のレーザ光をこの形状にすることは非常に困難である。これらのレーザ光は可干渉性が非常に高いため、適当に均一化することが難しい。また、断面形状が円形のレーザ光の断面形状を長方形に加工することも困難である。 However, it is very difficult to make a laser beam having a Gaussian distribution with a circular cross section, such as an Nd: YAG, Nd: YVO 4 laser, or the like. Since these laser beams have very high coherence, it is difficult to make them uniform appropriately. It is also difficult to process the cross-sectional shape of laser light having a circular cross-sectional shape into a rectangular shape.

さらにレーザ発振器のサイズにも問題点があった。固体レーザと呼ばれているもののレーザ光の発振原理は次の通りである。レーザ光を発振するのは結晶性の物質であり、この結晶性の物質(レーザ結晶)の中にイオンを注入し準位を形成する。そこへ励起光を照射することによって注入したイオンを励起させ、反転分布を形成することでレーザ発振する。特に4準位系と呼ばれるレーザ、例えばNd:YAGレーザや、Nd:YVOレーザは励起エネルギーが比較的小さくても、発振しやすいことから広く使用されている。しかしながら、励起するためには励起光源が必要であり、このことから、発振器は半導体レーザと比較して大掛かりになることが必定である。固体レーザ発振器の、一般的な構成は次の通りである。まず、レーザ結晶がセットされたレーザ発振ユニットと、励起用レーザ光源及び、電源である。一般に励起用レーザ光源はレーザ発振ユニットと別体のレーザ電源の中に組み込まれ、そこから光ファイバに集光されてレーザ発振ユニットに導入される。このようにレーザ発振ユニットとレーザ電源はファイバーで結ばれた構成となっている。このような構成であることから、1台当たり10cmオーダーの幅が必要であり、そのため、大面積を照射する為に、断面形状が長方形の細長いレーザ光を形成するためには、幾つものレーザユニットを横に並べて照射することが必要である。しかし、これは困難である。 There was also a problem with the size of the laser oscillator. Although it is called a solid-state laser, the oscillation principle of laser light is as follows. It is a crystalline substance that oscillates laser light, and ions are implanted into this crystalline substance (laser crystal) to form levels. By irradiating excitation light there, the implanted ions are excited to form a population inversion and laser oscillation occurs. In particular, a laser called a four-level system, such as an Nd: YAG laser or an Nd: YVO 4 laser, is widely used because it easily oscillates even when the excitation energy is relatively small. However, in order to excite, an excitation light source is necessary, and from this, it is necessary that an oscillator becomes larger than a semiconductor laser. The general configuration of the solid-state laser oscillator is as follows. First, a laser oscillation unit in which a laser crystal is set, an excitation laser light source, and a power source. In general, an excitation laser light source is incorporated in a laser power source that is separate from the laser oscillation unit, and is then focused on an optical fiber and introduced into the laser oscillation unit. As described above, the laser oscillation unit and the laser power source are connected by the fiber. Because of such a configuration, a width of the order of 10 cm per unit is required. Therefore, in order to form a long and narrow laser beam having a rectangular cross-section in order to irradiate a large area, several laser units are used. Need to be irradiated side by side. However, this is difficult.

これに対して、本発明では、半導体レーザを用いる。半導体レーザはレーザ光を、例えば半導体レーザアレイから長方形の断面形状で出射する。従って、断面形状を大きく変形させる必要がない。個々の半導体レーザは長方形のレーザ出射口から直接、断面形状が長方形のレーザ光を出射することから、レーザ光の断面形状を大きく変える必要はない。また、そのサイズは40Wの出力を有する半導体レーザアレイで厚さ1cm、高さ2cm、幅2.5cmであり、固体レーザ発振ユニットと比較して桁違いに小さい。このことから、このレーザユニットを積層させることによって1回の走査で同時に多くの面積を照射させることが可能である。また、その取り扱いも容易である。   In contrast, in the present invention, a semiconductor laser is used. The semiconductor laser emits laser light, for example, from a semiconductor laser array with a rectangular cross-sectional shape. Therefore, it is not necessary to greatly change the cross-sectional shape. Since each semiconductor laser emits laser light having a rectangular cross section directly from a rectangular laser emission port, there is no need to greatly change the cross sectional shape of the laser light. Further, the semiconductor laser array having an output of 40 W has a thickness of 1 cm, a height of 2 cm, and a width of 2.5 cm, which is an order of magnitude smaller than that of the solid-state laser oscillation unit. Therefore, by laminating the laser units, it is possible to irradiate a large area simultaneously with one scanning. Moreover, the handling is also easy.

半導体レーザは、一般的には縦方向にpin構造(i層を挟むように、p層、n層を形成した構造)で作製される。このpin構造のうち、i層を活性層として用いる。このプレーナ型の半導体レーザに順方向の電流を流すと、i層内にはp型、n型のキャリアが注入されるが、このキャリアが再結合する際にフォトンを放出する。このとき、エネルギーの高いキャリアを十分にi層内に注入させることによって反転分布を形成し、放出されたフォトンを共振させることで、レーザ光を発振する。従って、固体レーザのように励起光源が必要でないことから、装置構成は容易であり、メンテナンスは全く必要がない。   A semiconductor laser is generally manufactured with a pin structure in a vertical direction (a structure in which a p layer and an n layer are formed so as to sandwich an i layer). Of this pin structure, the i layer is used as the active layer. When a forward current is passed through the planar semiconductor laser, p-type and n-type carriers are injected into the i layer, and photons are emitted when the carriers recombine. At this time, inversion distribution is formed by sufficiently injecting carriers having high energy into the i layer, and the emitted photons are resonated to oscillate laser light. Therefore, since an excitation light source is not required unlike a solid-state laser, the apparatus configuration is easy and no maintenance is required.

このように半導体レーザを使用することによって、高いスループットで大面積を結晶化させることが可能となる。また、上記固体レーザの基本波の波長は1064nmである。これに対して大出力半導体レーザはAlGaAsを活性層に用いたもので波長が750〜900nmのものがあり、固体レーザと比較して短波長である。このことから、プリカーサ膜の膜厚が厚い場合はプリカーサ膜にレーザ光を直接照射させることでも融解可能である。   By using a semiconductor laser in this way, a large area can be crystallized with high throughput. The fundamental wave wavelength of the solid-state laser is 1064 nm. On the other hand, high-power semiconductor lasers use AlGaAs as an active layer and have a wavelength of 750 to 900 nm, which is shorter than that of a solid-state laser. For this reason, when the precursor film is thick, it can be melted by directly irradiating the precursor film with laser light.

しかし、プリカーサ膜が薄い場合や、よりエネルギー強度を低くして、大面積を一括で結晶化させる場合には、高融点材料、例えばタングステンやモリブデンから成る光吸収層を用いることが必要である。よりエネルギー強度を低くすると、同じレーザ発振器を用いた場合、より広い範囲を照射することが可能となる。従って、よりエネルギー強度を下げることはより広い面積を一括で結晶化できることを意味する。この場合においても、レーザ光の波長が短いことにより、光吸収層の膜厚を小さくすることが可能であり、スループットの向上に寄与する。また、光吸収層の使用を少なくすることが可能であることから、プリカーサ膜の融解時に光吸収層が持つ熱量が少なくて済む。このことから、下地のガラス基板へ流出する熱量がより少なく、ガラス基板からプリカーサ膜及び、結晶化後の多結晶シリコン膜へのボロン等の汚染物の拡散を最小限度に抑えることが可能になる。   However, when the precursor film is thin or when the energy intensity is lowered and the large area is crystallized at once, it is necessary to use a light absorption layer made of a high melting point material such as tungsten or molybdenum. If the energy intensity is further reduced, it is possible to irradiate a wider range when the same laser oscillator is used. Therefore, lowering the energy intensity means that a larger area can be crystallized in a lump. Even in this case, since the wavelength of the laser light is short, the thickness of the light absorption layer can be reduced, which contributes to the improvement of the throughput. In addition, since the use of the light absorption layer can be reduced, the amount of heat that the light absorption layer has when the precursor film is melted can be reduced. As a result, the amount of heat flowing out to the underlying glass substrate is less, and it becomes possible to minimize the diffusion of contaminants such as boron from the glass substrate to the precursor film and the polycrystalline silicon film after crystallization. .

また、光吸収層をプリカーサ膜に接して直接形成すると、融解時、プリカーサ膜中に不純物が混入することがある。光吸収層は瞬間的に2000℃近い温度となることから、プリカーサ膜に不純物が混入することがある。その為、光吸収層として働く層とプリカーサ膜の間には拡散防止層を形成することが望ましい。この拡散防止層としては、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、酸化窒化膜や、これら(窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、酸化窒化膜)の積層構造が使用できる。この拡散防止層を用いることで、光吸収層から多結晶シリコン膜中に拡散する不純物は大きく減少する。   Further, if the light absorption layer is formed directly in contact with the precursor film, impurities may be mixed in the precursor film during melting. Since the light absorption layer instantaneously has a temperature close to 2000 ° C., impurities may be mixed into the precursor film. Therefore, it is desirable to form a diffusion preventing layer between the layer serving as the light absorption layer and the precursor film. As the diffusion preventing layer, a silicon nitride film, a silicon oxide film, an oxynitride film, or a laminated structure of these (a silicon nitride film, a silicon oxide film, and an oxynitride film) can be used. By using this diffusion prevention layer, impurities diffused from the light absorption layer into the polycrystalline silicon film are greatly reduced.

このように、高融点材料からなる光吸収層を有したプリカーサ膜に半導体レーザから発振されたレーザ光を照射し走査することで高品質な多結晶シリコン膜を形成することが可能となる。このようにして形成した多結晶シリコン膜は、太陽電池や、TFT、その他の電子デバイスに使用可能である。   In this way, a high quality polycrystalline silicon film can be formed by irradiating and scanning a precursor film having a light absorption layer made of a high melting point material with a laser beam oscillated from a semiconductor laser. The polycrystalline silicon film thus formed can be used for solar cells, TFTs, and other electronic devices.

本発明によれば、次のような優れた効果が得られる。   According to the present invention, the following excellent effects can be obtained.

本発明では、非単結晶シリコン膜に半導体レーザを発振源としたレーザ光を照射し走査することで、該非単結晶シリコン膜を融解、結晶化させて、結晶性シリコン膜とする。半導体レーザでは長方形のレーザ出射口から直接、断面が長方形のレーザ光が出射されることから、レーザ光の形状を大きく変える必要はない。   In the present invention, the non-single crystal silicon film is irradiated with a laser beam using a semiconductor laser as an oscillation source and scanned to melt and crystallize the non-single crystal silicon film to obtain a crystalline silicon film. In a semiconductor laser, laser light having a rectangular cross section is emitted directly from a rectangular laser emission port, so there is no need to greatly change the shape of the laser light.

本発明に従い、半導体レーザを発振源とする、断面形状が長方形のレーザ光を用いた場合、エネルギー強度が均一であるため、伝熱によって熱量を横方向に伝える必要がない。従って、このようにレーザ光の断面形状が長方形であると、照射する箇所のみを融解させるに必要なエネルギーのレーザ光のみを照射させるだけでよい。また、長方形の短軸を短く、長軸を長くすることでより大きな面積を一度の走査で結晶化させることが可能である。   According to the present invention, when a laser beam having a semiconductor laser as an oscillation source and having a rectangular cross-sectional shape is used, the energy intensity is uniform, so that it is not necessary to transmit the amount of heat laterally by heat transfer. Therefore, when the cross-sectional shape of the laser beam is rectangular as described above, it is only necessary to irradiate only the laser beam having an energy necessary for melting only the irradiated portion. In addition, it is possible to crystallize a larger area by a single scan by shortening the short axis of the rectangle and lengthening the long axis.

また本発明では、半導体レーザを発振源としたレーザ光が、レーザユニットを横に並べた半導体レーザアレイから出射され、且つ該レーザ光の断面形状が長方形である。半導体レーザは、固体レーザのように外部に励起光源を必要とせず、小サイズであるので、大面積を照射すべく、幾つものレーザユニットを横に並べ、断面形状が長方形の細長いビーム光を形成して、1回の走査で同時に広い面積を照射させることが可能である。また、その取り扱いも容易である。従って、半導体レーザを使用することによって、大面積を高いスループットで結晶化させることが可能となる。   Further, in the present invention, laser light using a semiconductor laser as an oscillation source is emitted from a semiconductor laser array in which laser units are arranged side by side, and the cross-sectional shape of the laser light is rectangular. The semiconductor laser does not require an external excitation light source like a solid-state laser, and is small in size. Therefore, in order to irradiate a large area, several laser units are arranged side by side to form an elongated beam with a rectangular cross-sectional shape. Thus, it is possible to irradiate a wide area simultaneously with one scanning. Moreover, the handling is also easy. Therefore, by using a semiconductor laser, it is possible to crystallize a large area with high throughput.

本発明において、半導体レーザは、固体レーザのように励起光源が必要でないことから、装置構成は容易であり、メンテナンスは全く必要がない。   In the present invention, since a semiconductor laser does not require an excitation light source unlike a solid-state laser, the apparatus configuration is easy and no maintenance is required.

また、本発明において、光吸収層は瞬間的に2000℃近い温度となることから、高融点材料、例えばタングステンやモリブデンから成る光吸収層を用いることが必要である。この光吸収層を用いることによりエネルギー強度を低くして、より広い面積を一括で結晶化させることができる。   In the present invention, since the light absorption layer instantaneously has a temperature close to 2000 ° C., it is necessary to use a light absorption layer made of a high melting point material such as tungsten or molybdenum. By using this light absorption layer, the energy intensity can be lowered and a wider area can be crystallized in a lump.

本発明において、拡散防止層にはシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸化窒化物のいずれか、もしくは、これら(シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸化窒化物)の積層構造を用いる。かかる拡散防止層を用いることで、光吸収層から多結晶シリコン膜中に拡散する不純物は大きく減少する。   In the present invention, any of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or a laminated structure of these (silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride) is used for the diffusion prevention layer. By using such a diffusion prevention layer, impurities diffused from the light absorption layer into the polycrystalline silicon film are greatly reduced.

このように、高融点材料からなる光吸収層を有したプリカーサ膜に半導体レーザから発振されたレーザ光を照射し走査することで、高品質な多結晶シリコン膜を形成することが可能となる。このようにして形成した多結晶シリコン膜は太陽電池や、TFT、その他の電子デバイスに使用可能である。   In this manner, a high quality polycrystalline silicon film can be formed by irradiating the precursor film having a light absorption layer made of a high melting point material with the laser beam oscillated from the semiconductor laser and scanning. The polycrystalline silicon film thus formed can be used for solar cells, TFTs, and other electronic devices.

以下、本発明の実施の形態を実施例を中心に説明する。なお、以下の実施例は本発明の一例を示すものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described focusing on examples. In addition, the following Examples show an example of this invention and this invention is not limited to these.

[実施例1]
図1に示すように、石英基板01上に、光吸収層として厚さ100nmのタングステン膜02をスパッタリングで形成し、その上部に拡散防止層として窒化シリコン膜03、酸化シリコン膜04をそれぞれ100nmずつ形成した。その上部にプリカーサ膜として非晶質シリコン膜(非単結晶シリコン膜)05を50nm形成した。非晶質シリコン膜05の形成にはプラズマCVD法を用いた。原料ガスとしてモノシランガスを10ccm導入し、並行平板型電極にRF電力を5W導入して形成した。
[Example 1]
As shown in FIG. 1, a tungsten film 02 having a thickness of 100 nm is formed as a light absorption layer on a quartz substrate 01 by sputtering, and a silicon nitride film 03 and a silicon oxide film 04 are respectively formed as a diffusion preventing layer on the top thereof by 100 nm. Formed. An amorphous silicon film (non-single crystal silicon film) 05 having a thickness of 50 nm was formed thereon as a precursor film. A plasma CVD method was used to form the amorphous silicon film 05. A monosilane gas of 10 ccm was introduced as a source gas, and 5 W of RF power was introduced into the parallel plate electrode.

上記のようにして形成した基板の非晶質シリコン膜05に、図2の如く、AlGaAs半導体レーザの波長750nm〜900nmのレーザ光30を照射し、10cm/sで走査したところ、上記非晶質シリコン膜05の光学特性が変化していた。   When the amorphous silicon film 05 of the substrate formed as described above is irradiated with a laser beam 30 of an AlGaAs semiconductor laser having a wavelength of 750 nm to 900 nm as shown in FIG. The optical characteristics of the silicon film 05 have changed.

レーザ光は、レーザ発振器から発振したレーザ光を光ファイバに集光することでガウシアン形状に変形させた、断面形状が円形のガウス分布のレーザ光を使用した。   As the laser beam, a laser beam having a Gaussian distribution with a circular cross-sectional shape, which is transformed into a Gaussian shape by condensing the laser beam oscillated from a laser oscillator on an optical fiber, was used.

図2に、非晶質シリコン膜05が、レーザ光30により融解し、融解したシリコン06となった後、結晶化して結晶シリコン膜(結晶性シリコン膜)05aとなる状態を示す。   FIG. 2 shows a state in which the amorphous silicon film 05 is melted by the laser beam 30 to be melted silicon 06 and then crystallized to become a crystalline silicon film (crystalline silicon film) 05a.

処理されたシリコン膜をラマン分光分析法で解析した結果、520cm−1に鋭いピークを持つことから、結晶シリコン膜05aに変化していることが分かった。さらに上記AlGaAs半導体レーザの出力と走査速度を最適化することで、融解したシリコンは横方向に成長し、その結晶粒は幅1μm、縦方向には10μm以上の大きさになった。 As a result of analyzing the treated silicon film by a Raman spectroscopic analysis method, it was found that since it had a sharp peak at 520 cm −1 , it changed to a crystalline silicon film 05a. Furthermore, by optimizing the output and scanning speed of the AlGaAs semiconductor laser, the molten silicon grew in the horizontal direction, and the crystal grains became 1 μm wide and 10 μm or larger in the vertical direction.

[実施例2]
図3に示すように、ガラス基板07上に窒化シリコン膜08を100nm、酸化シリコン膜09を50nm形成した。その上部にプリカーサ膜として微結晶シリコン膜(非単結晶シリコン膜)10をプラズマCVD法で100nm形成した。その上部に拡散防止層として酸化シリコン膜11を50nm形成した後、光吸収層としてモリブデン膜12を50nm形成した。
[Example 2]
As shown in FIG. 3, a silicon nitride film 08 and a silicon oxide film 09 were formed on a glass substrate 07 with a thickness of 100 nm and a thickness of 50 nm, respectively. A microcrystalline silicon film (non-single-crystal silicon film) 10 was formed as a precursor film to a thickness of 100 nm on the upper portion by plasma CVD. A silicon oxide film 11 having a thickness of 50 nm was formed thereon as a diffusion preventing layer, and then a molybdenum film 12 having a thickness of 50 nm was formed as a light absorption layer.

次に図4に示すように、この基板に、実施例1で使用したものと同じ、AlGaAsを活性層に用いた半導体レーザのレーザ光30を走査させることで照射した。   Next, as shown in FIG. 4, this substrate was irradiated with a laser beam 30 of a semiconductor laser using AlGaAs as an active layer, which was the same as that used in Example 1.

図4中に、微結晶シリコン膜10が、レーザ光30により融解し、融解したシリコン13となった後、結晶化して結晶シリコン膜(結晶性シリコン膜)10aとなる状態を示す。   FIG. 4 shows a state in which the microcrystalline silicon film 10 is melted by the laser light 30 to be melted silicon 13 and then crystallized to become a crystalline silicon film (crystalline silicon film) 10a.

その後、上記酸化シリコン膜(拡散防止層)11とモリブデン膜(光吸収層)12を5%のHFリンスで除去すると、プリカーサ膜である微結晶シリコン膜10は結晶化され、多結晶シリコン膜10aに変化していた。   Thereafter, when the silicon oxide film (diffusion prevention layer) 11 and the molybdenum film (light absorption layer) 12 are removed by HF rinsing with 5%, the microcrystalline silicon film 10 which is the precursor film is crystallized, and the polycrystalline silicon film 10a. Had changed.

この場合においても実施例1と同様に、レーザパワーと走査速度を最適化することによって、結晶シリコン膜10aをラテラル成長した。その結晶粒の大きさは幅1μm以上、長さ10μm以上の巨大なものとなった。   Also in this case, similarly to Example 1, the crystalline silicon film 10a was laterally grown by optimizing the laser power and the scanning speed. The size of the crystal grains became huge with a width of 1 μm or more and a length of 10 μm or more.

上記方法を用いることで、光吸収層を除去した構造を作製することができる。例えばTFT駆動用の多結晶シリコン膜を形成したい場合に、本構造は有効である。   By using the above method, a structure in which the light absorption layer is removed can be manufactured. For example, this structure is effective when a polycrystalline silicon film for driving a TFT is to be formed.

[実施例3]
図5に、実施例3の半導体装置として、太陽電池の構造を示す。
[Example 3]
FIG. 5 shows the structure of a solar cell as a semiconductor device of Example 3.

図5において、ガラス基板14上に窒化シリコン膜15を100nm、酸化シリコン膜16を50nm形成した後、下部電極層としてタングステン層17を50nm形成した。   In FIG. 5, after a silicon nitride film 15 and a silicon oxide film 16 were formed on a glass substrate 14 with a thickness of 100 nm and 50 nm, respectively, a tungsten layer 17 was formed as a lower electrode layer with a thickness of 50 nm.

その上部にプリカーサ膜として500nmの非晶質シリコン膜(非単結晶シリコン膜)(図5にはこれを半導体レーザのレーザ光で結晶化した後の結晶シリコン膜18を示している)を形成した。この非晶質シリコン膜にはドーパントとして燐を1×1017cm−3混入させている。その上部に拡散防止層として酸化シリコン膜(図示せず)を50nm形成した。その上部に光吸収層として50nmのタングステン層(図示せず)を形成した。 An amorphous silicon film (non-single crystal silicon film) having a thickness of 500 nm (a crystalline silicon film 18 after being crystallized with a laser beam of a semiconductor laser is shown in FIG. 5) is formed thereon as a precursor film. . This amorphous silicon film is mixed with 1 × 10 17 cm −3 of phosphorus as a dopant. A 50 nm thick silicon oxide film (not shown) was formed thereon as a diffusion preventing layer. A 50 nm tungsten layer (not shown) was formed thereon as a light absorption layer.

これに実施例1で使用したレーザと同様のAlGaAsを活性層に用いた半導体レーザのレーザ光30を照射し走査させることで、プリカーサ膜の結晶化を行った。これにより上記非晶質シリコン膜(図示せず)は、半導体レーザのレーザ光で結晶化され、結晶シリコン膜(結晶性シリコン膜)18となった。   The precursor film was crystallized by irradiating and scanning the laser beam 30 of a semiconductor laser using AlGaAs similar to the laser used in Example 1 as an active layer. As a result, the amorphous silicon film (not shown) was crystallized by the laser beam of the semiconductor laser, and became a crystalline silicon film (crystalline silicon film) 18.

その後、HFリンスによって光吸収層のタングステン膜(図示せず)と拡散防止層の酸化シリコン膜(図示せず)を除去した。   Thereafter, the tungsten film (not shown) of the light absorption layer and the silicon oxide film (not shown) of the diffusion prevention layer were removed by HF rinsing.

プリカーサ膜の上部の膜をすべて除去した後、結晶化したプリカーサ膜(結晶シリコン膜18)を観察した結果、プリカーサ膜はラテラル成長した多結晶シリコン膜(結晶シリコン膜18)となっていることが分かった。   After removing all the film above the precursor film and observing the crystallized precursor film (crystalline silicon film 18), it is confirmed that the precursor film is a laterally grown polycrystalline silicon film (crystalline silicon film 18). I understood.

この多結晶シリコン膜(結晶シリコン膜18)の上部に、ボロンを1×1020cm−3の濃度でドーピングしたp型の微結晶シリコン膜19を100nm形成し、透明導電膜としてITO膜20、さらにその上部の一部に取り出し用金属電極21を形成し、太陽電池構造とした。 A p-type microcrystalline silicon film 19 doped with boron at a concentration of 1 × 10 20 cm −3 is formed to a thickness of 100 nm on the polycrystalline silicon film (crystalline silicon film 18), and the ITO film 20 is formed as a transparent conductive film. Further, a takeout metal electrode 21 was formed on a part of the upper portion to form a solar cell structure.

このようにして形成した太陽電池に1SUNの擬似太陽光を照射し、電流−電圧特性を測定したところ、開放電圧は0.58Vを示した。この実施例3で作製した方法によれば、膜の上下に電極を持つデバイスを作製することができる。   When the solar cell thus formed was irradiated with 1 SUN pseudo-sunlight and the current-voltage characteristics were measured, the open circuit voltage was 0.58V. According to the method manufactured in Example 3, a device having electrodes on the upper and lower sides of the film can be manufactured.

[実施例4]
本実施例では、半導体レーザを、断面形状が長方形で均一なレーザ光としてレーザ照射を実施した。断面形状が均一な長方形の形状とは、長方形の短い辺をx軸、長い辺をy軸とすると、x方向にはガウス分布、y軸方向にはx座標が同じ箇所においては、100μm以上の幅で±10%以内の強度で均一なエネルギー強度となっているものである。
[Example 4]
In this example, the semiconductor laser was irradiated with laser light as a uniform laser beam having a rectangular cross-sectional shape. A rectangular shape with a uniform cross-sectional shape means that when the short side of the rectangle is the x-axis and the long side is the y-axis, the Gaussian distribution is in the x-direction and the x-coordinate is the same in the y-axis direction. It is a uniform energy intensity with an intensity within ± 10% in width.

このような形状のレーザ光を、実施例1で作製した光吸収層を有したプリカーサ膜に照射したところ、実施例1と同様に融解、結晶化が起こり、出力と走査速度を制御することによって、その結晶はラテラル成長したことを示す結晶粒となっていることが、SEM(走査型電子顕微鏡)観察より確認できた。   When the precursor film having the light absorption layer produced in Example 1 was irradiated with the laser beam having such a shape, melting and crystallization occurred as in Example 1, and the output and scanning speed were controlled by controlling the output and scanning speed. It was confirmed by SEM (scanning electron microscope) observation that the crystals were crystal grains indicating lateral growth.

この実施例4の方法を用いることで、従来の円形ビーム光よりも幅広い面積を一回の照射で結晶化させることが可能である。   By using the method of Example 4, it is possible to crystallize a wider area than a conventional circular beam light by one irradiation.

なお、上記実施例1〜4においては、非単結晶シリコン膜として非晶質シリコン膜、微結晶シリコン膜を用いているが、非単結晶シリコン膜として粒径の小さな多結晶シリコン膜を用いることもできる。   In Examples 1 to 4, an amorphous silicon film and a microcrystalline silicon film are used as the non-single crystal silicon film, but a polycrystalline silicon film having a small grain size is used as the non-single crystal silicon film. You can also.

つまり、非単結晶シリコン膜として粒径の小さな多結晶シリコン膜を用い、その上で光吸収層に半導体レーザを発振源としたレーザ光を照射、走査することにより、粒径の大きな多結晶シリコン膜(結晶性シリコン膜)を形成することも可能であり、このような実施の形態も本発明の範囲に含まれるものである。   In other words, a polycrystalline silicon film having a small grain size is used as the non-single crystal silicon film, and then a laser beam using a semiconductor laser as an oscillation source is irradiated and scanned on the polycrystalline silicon film having a large grain size. A film (crystalline silicon film) can be formed, and such an embodiment is also included in the scope of the present invention.

本発明の実施例1における製造方法のレーザ光照射前を示す半導体装置の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the semiconductor device which shows before the laser beam irradiation of the manufacturing method in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1における製造方法のレーザ光照射工程を示す半導体装置の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the semiconductor device which shows the laser beam irradiation process of the manufacturing method in Example 1 of this invention. 本発明の実施例2における製造方法のレーザ光照射前を示す半導体装置の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the semiconductor device which shows before the laser beam irradiation of the manufacturing method in Example 2 of this invention. 本発明の実施例2における製造方法のレーザ光照射工程を示す半導体装置の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the semiconductor device which shows the laser beam irradiation process of the manufacturing method in Example 2 of this invention. 本発明の実施例3における結晶シリコン系半導体装置の完成模式図である。It is a completion schematic diagram of the crystalline silicon type semiconductor device in Example 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

01 石英基板
02 タングステン膜(光吸収層)
03 窒化シリコン膜(拡散防止層)
04 酸化シリコン膜(拡散防止層)
05 非晶質シリコン膜(非単結晶シリコン膜)
05a 結晶シリコン膜(結晶性シリコン膜)
06、13 融解したシリコン
07、14 ガラス基板
08、15 窒化シリコン膜
09、16 酸化シリコン膜
10 微結晶シリコン膜(非単結晶シリコン膜)
10a 結晶シリコン膜(結晶性シリコン膜)
11 酸化シリコン膜(拡散防止層)
12 モリブデン膜(光吸収層)
17 タングステン膜
18 結晶シリコン膜(結晶性シリコン膜)
19 p型の微結晶シリコン膜
20 ITO膜
21 取り出し用電極
30 レーザ光
01 Quartz substrate 02 Tungsten film (light absorption layer)
03 Silicon nitride film (diffusion prevention layer)
04 Silicon oxide film (diffusion prevention layer)
05 Amorphous silicon film (non-single crystal silicon film)
05a Crystalline silicon film (crystalline silicon film)
06, 13 Melted silicon 07, 14 Glass substrate 08, 15 Silicon nitride film 09, 16 Silicon oxide film 10 Microcrystalline silicon film (non-single crystal silicon film)
10a Crystalline silicon film (crystalline silicon film)
11 Silicon oxide film (diffusion prevention layer)
12 Molybdenum film (light absorption layer)
17 Tungsten film 18 Crystalline silicon film (crystalline silicon film)
19 p-type microcrystalline silicon film 20 ITO film 21 Extraction electrode 30 Laser light

Claims (8)

非単結晶シリコン膜と光吸収層とを、拡散防止層における異なる面にそれぞれ形成し、半導体レーザを発振源としたレーザ光を前記光吸収層に照射、走査することにより発生する熱で、前記非単結晶シリコン膜を融解、結晶化させて結晶性シリコン膜とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。   The non-single crystal silicon film and the light absorption layer are formed on different surfaces of the diffusion prevention layer, respectively, and heat generated by irradiating and scanning the light absorption layer with a laser beam using a semiconductor laser as an oscillation source, A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a non-single crystal silicon film is melted and crystallized to form a crystalline silicon film. 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
上記拡散防止層が、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸化窒化物のいずれか、もしくは、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸化窒化物の積層構造からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
Manufacturing of a semiconductor device, wherein the diffusion prevention layer is formed of any one of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride, or a stacked structure of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride. Method.
請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
上記光吸収層がシリコンの融点よりも高い融点を有する物質であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the light absorption layer is a substance having a melting point higher than that of silicon.
請求項3記載の半導体装置の製造方法において、
上記光吸収層がタングステンもしくはモリブデンであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 3,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the light absorption layer is tungsten or molybdenum.
請求項1〜4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
上記半導体レーザを発振源としたレーザ光の波長が750nm〜900nmであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device in any one of Claims 1-4,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a wavelength of laser light using the semiconductor laser as an oscillation source is 750 nm to 900 nm.
請求項1〜5のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
上記半導体レーザを発振源としたレーザ光の断面形状が長方形であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the cross-sectional shape of laser light using the semiconductor laser as an oscillation source is rectangular.
請求項6記載の半導体装置の製造方法において、
上記半導体レーザを発振源としたレーザ光がレーザユニットを横に並べた半導体レーザアレイから出射され、且つ該レーザ光の断面形状が長方形であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6.
A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that laser light using the semiconductor laser as an oscillation source is emitted from a semiconductor laser array in which laser units are arranged side by side, and the cross-sectional shape of the laser light is rectangular.
請求項1〜7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
上記結晶性シリコン膜の膜厚が300nm以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device in any one of Claims 1-7,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the crystalline silicon film has a thickness of 300 nm or less.
JP2004044958A 2004-02-20 2004-02-20 Manufacturing method of semiconductor device Pending JP2005236130A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004044958A JP2005236130A (en) 2004-02-20 2004-02-20 Manufacturing method of semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004044958A JP2005236130A (en) 2004-02-20 2004-02-20 Manufacturing method of semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005236130A true JP2005236130A (en) 2005-09-02

Family

ID=35018743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004044958A Pending JP2005236130A (en) 2004-02-20 2004-02-20 Manufacturing method of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005236130A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006310445A (en) * 2005-04-27 2006-11-09 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Manufacturing method of semiconductor device
WO2010044738A1 (en) * 2008-10-13 2010-04-22 Solibro Research Ab A method for manufacturing a thin film solar cell module

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03181120A (en) * 1989-12-11 1991-08-07 Sharp Corp Method of forming recrystallized silicon film
JPH06291034A (en) * 1993-03-31 1994-10-18 Sony Corp Heat treatment of thin film
JPH0851076A (en) * 1994-05-30 1996-02-20 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor device, manufacture thereof, thin film transistor, manufacture thereof, and display device
JPH09116158A (en) * 1995-10-17 1997-05-02 Hitachi Ltd Light weight substrate thin film semiconductor device and liquid crystal display device
JP2000091231A (en) * 1998-09-16 2000-03-31 Toshiba Corp Method for growing polycrystal and manufacturing device
JP2002050576A (en) * 2000-08-03 2002-02-15 Sanyo Electric Co Ltd Method of manufacturing semiconductor device
JP2002367904A (en) * 2000-06-12 2002-12-20 Seiko Epson Corp Method of manufacturing thin film semiconductor device
JP2003059858A (en) * 2001-08-09 2003-02-28 Sony Corp Laser annealing device and method of manufacturing thin film transistor
JP2004134577A (en) * 2002-10-10 2004-04-30 Seiko Epson Corp Manufacturing method of semiconductor thin film, tft, semiconductor device, thin film solar cell and composite semiconductor device, photoelectric device and electronic device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03181120A (en) * 1989-12-11 1991-08-07 Sharp Corp Method of forming recrystallized silicon film
JPH06291034A (en) * 1993-03-31 1994-10-18 Sony Corp Heat treatment of thin film
JPH0851076A (en) * 1994-05-30 1996-02-20 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor device, manufacture thereof, thin film transistor, manufacture thereof, and display device
JPH09116158A (en) * 1995-10-17 1997-05-02 Hitachi Ltd Light weight substrate thin film semiconductor device and liquid crystal display device
JP2000091231A (en) * 1998-09-16 2000-03-31 Toshiba Corp Method for growing polycrystal and manufacturing device
JP2002367904A (en) * 2000-06-12 2002-12-20 Seiko Epson Corp Method of manufacturing thin film semiconductor device
JP2002050576A (en) * 2000-08-03 2002-02-15 Sanyo Electric Co Ltd Method of manufacturing semiconductor device
JP2003059858A (en) * 2001-08-09 2003-02-28 Sony Corp Laser annealing device and method of manufacturing thin film transistor
JP2004134577A (en) * 2002-10-10 2004-04-30 Seiko Epson Corp Manufacturing method of semiconductor thin film, tft, semiconductor device, thin film solar cell and composite semiconductor device, photoelectric device and electronic device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006310445A (en) * 2005-04-27 2006-11-09 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Manufacturing method of semiconductor device
WO2010044738A1 (en) * 2008-10-13 2010-04-22 Solibro Research Ab A method for manufacturing a thin film solar cell module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5459901B2 (en) Method for manufacturing photoelectric conversion device module
US7551655B2 (en) Laser irradiation apparatus, laser irradiation method and method for manufacturing semiconductor device
KR100506956B1 (en) Semiconductor device formation method and semiconductor device manufacturing method
CN101546794A (en) Photoelectric conversion device and method for manufacturing the same
JP2001110743A (en) Semiconductor device and manufacturing method therefor
CN1706028A (en) Method of producing thin-film semiconductor and production device
JP5305431B2 (en) Impurity introduction method for semiconductors used in photovoltaic power generation
US7723167B2 (en) Process and system for laser annealing and laser-annealed semiconductor film
JP4594601B2 (en) Method for manufacturing crystalline silicon-based thin film solar cell and solar cell formed using the same
JP2004087667A (en) Method of manufacturing crystalline silicon thin film semiconductor device
JP2004273887A (en) Crystalline thin film semiconductor device and solar cell element
JP2004134577A (en) Manufacturing method of semiconductor thin film, tft, semiconductor device, thin film solar cell and composite semiconductor device, photoelectric device and electronic device
JP2005236130A (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP4586585B2 (en) Method for manufacturing thin film semiconductor device
JP4389514B2 (en) Method for forming thin film semiconductor
US7838397B2 (en) Process and system for laser annealing and laser-annealed semiconductor film
JP4289018B2 (en) Method for manufacturing photovoltaic power generation element
JP4729953B2 (en) Method for manufacturing thin film semiconductor device
JP4534585B2 (en) Thin film semiconductor substrate and manufacturing method thereof
JP2005005323A (en) Method and apparatus for processing semiconductor
JP4581764B2 (en) Method for manufacturing thin film semiconductor device
US9245758B2 (en) Method for fabricating silicon-doped or boron-doped aluminum electrode
TW200814163A (en) Semiconductor thin film, thin film transistor, method of manufacturing the semiconductor thin film, method of manufacturing the thin film transistor, and manufacturing device of semiconductor thin film
JP4200530B2 (en) Thin film transistor manufacturing method
JP3680677B2 (en) Semiconductor element manufacturing apparatus and semiconductor element manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070216

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20070216

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100105

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100305

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100406

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100528

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100622