JP2510157B2 - 半導体の改質処理方法 - Google Patents
半導体の改質処理方法Info
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- JP2510157B2 JP2510157B2 JP61071098A JP7109886A JP2510157B2 JP 2510157 B2 JP2510157 B2 JP 2510157B2 JP 61071098 A JP61071098 A JP 61071098A JP 7109886 A JP7109886 A JP 7109886A JP 2510157 B2 JP2510157 B2 JP 2510157B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体に所望とする結晶性を得るための改
質処理方法に関し、特に簡便で安価な装置で、かつ穏和
な温度条件下で実施可能であり、しかも大面積での処理
が生産性良く行なえる半導体の改質処理方法に関する。
質処理方法に関し、特に簡便で安価な装置で、かつ穏和
な温度条件下で実施可能であり、しかも大面積での処理
が生産性良く行なえる半導体の改質処理方法に関する。
〔従来の技術〕 半導体の製造において、製品に所望とする結晶性を得
るために、適当な段階で組み込まれる半導体の結晶性を
変化させるための改質処理過程には、従来よりビーム再
結晶化法や帯域溶融再結晶化法等の方法が用いられてき
た。この改質処理によって、例えば非晶質（アモルファ
ス）半導体を多結晶化したり、多結晶半導体を単結晶化
することができる。
るために、適当な段階で組み込まれる半導体の結晶性を
変化させるための改質処理過程には、従来よりビーム再
結晶化法や帯域溶融再結晶化法等の方法が用いられてき
た。この改質処理によって、例えば非晶質（アモルファ
ス）半導体を多結晶化したり、多結晶半導体を単結晶化
することができる。
ビーム再結晶化法は、基板上に形成したアモルファス
半導体や多結晶半導体膜に、基板温度をあまり上げない
でおいて、レーザービームや電子ビームを照射し、半導
体の表面層のみを加熱して、その部分を多結晶化した
り、単結晶化する方法である。この方法では、低い基板
温度で実施できるという利点はあるが、ビームの照射ス
ポットの大きさに限界があり、大面積での処理を実施し
ようとする場合、基板またはビームを走査して、部分的
に順次処理していかなければならず、処理時間が長く、
生産性が悪い。しかも、用いる装置が複雑化し、高価で
あるという欠点がある。
半導体や多結晶半導体膜に、基板温度をあまり上げない
でおいて、レーザービームや電子ビームを照射し、半導
体の表面層のみを加熱して、その部分を多結晶化した
り、単結晶化する方法である。この方法では、低い基板
温度で実施できるという利点はあるが、ビームの照射ス
ポットの大きさに限界があり、大面積での処理を実施し
ようとする場合、基板またはビームを走査して、部分的
に順次処理していかなければならず、処理時間が長く、
生産性が悪い。しかも、用いる装置が複雑化し、高価で
あるという欠点がある。
一方、帯域溶融再結晶化法は、その表面に半導体膜が
形成されている基板を、1200〜1300℃程度に昇温し、線
状カーボンヒーターや管状ランプによって基板上の半導
体の表面に１〜2mm幅の帯状溶融領域を形成させ、線状
カーボンヒーターや管状ランプの半導体膜表面での作用
点を移動させながら、帯状溶融領域を半導体全面にわた
って移動させていき、基板全面で一括して再結晶化層を
得る方法である。しかしながら、この方法では、基板を
高温とするために、基板に優れた耐熱性が要求され、基
板に用いる材質の選択の幅が著しく制限されてしまう。
形成されている基板を、1200〜1300℃程度に昇温し、線
状カーボンヒーターや管状ランプによって基板上の半導
体の表面に１〜2mm幅の帯状溶融領域を形成させ、線状
カーボンヒーターや管状ランプの半導体膜表面での作用
点を移動させながら、帯状溶融領域を半導体全面にわた
って移動させていき、基板全面で一括して再結晶化層を
得る方法である。しかしながら、この方法では、基板を
高温とするために、基板に優れた耐熱性が要求され、基
板に用いる材質の選択の幅が著しく制限されてしまう。
本発明の目的は、上記のような改質方法を含む従来の
方法における欠点を解消した、すなわち簡便で安価な装
置で、かつ穏和な温度条件下で実施でき、かつ大面積で
の処理が生産性良く行なえる半導体の改質処理方法を提
供することにある。
方法における欠点を解消した、すなわち簡便で安価な装
置で、かつ穏和な温度条件下で実施でき、かつ大面積で
の処理が生産性良く行なえる半導体の改質処理方法を提
供することにある。
上記の目的は以下の本発明によって達成することがで
きる。本発明は、マイクロ波導入手段からのマイクロ波
と、前記マイクロ波導入手段の一部に形成された金属メ
ッシュを介して導入される光照射手段からの8000Å以下
の波長を有する光と、を、100〜600℃に保持された基体
上のアモルファス半導体に同時に照射して、前記半導体
の結晶性を変化させることを特徴とする半導体の改質処
理方法である。
きる。本発明は、マイクロ波導入手段からのマイクロ波
と、前記マイクロ波導入手段の一部に形成された金属メ
ッシュを介して導入される光照射手段からの8000Å以下
の波長を有する光と、を、100〜600℃に保持された基体
上のアモルファス半導体に同時に照射して、前記半導体
の結晶性を変化させることを特徴とする半導体の改質処
理方法である。
このような特徴を有する本発明の方法は、例えば非晶
質（アモルファス）若しくは多結晶半導体に、光とマイ
クロ波とを同時に照射すると、照射エネルギーが効率良
く半導体に吸収されて、これが熱エネルギーに有効に変
換され、その結果、半導体に結晶化や単結晶化に必要な
十分な熱量が得られることをみいだし完成されたもので
ある。
質（アモルファス）若しくは多結晶半導体に、光とマイ
クロ波とを同時に照射すると、照射エネルギーが効率良
く半導体に吸収されて、これが熱エネルギーに有効に変
換され、その結果、半導体に結晶化や単結晶化に必要な
十分な熱量が得られることをみいだし完成されたもので
ある。
すなわち、アモルファス若しくは多結晶半導体は、自
由電子、自由正孔の存在による伝導吸収によってマイク
ロ波を吸収でき、吸収されたマイクロ波は熱に変換され
る。しかしながら、通常、アモルファス若しくは多結晶
半導体には、十分な量の自由電子、自由正孔が存在して
いない場合が多く、マイクロ波のみを照射してもその結
晶性を変化させることができなかった。
由電子、自由正孔の存在による伝導吸収によってマイク
ロ波を吸収でき、吸収されたマイクロ波は熱に変換され
る。しかしながら、通常、アモルファス若しくは多結晶
半導体には、十分な量の自由電子、自由正孔が存在して
いない場合が多く、マイクロ波のみを照射してもその結
晶性を変化させることができなかった。
一方、アモルファス若しくは多結晶半導体に光を照射
すると、光電効果によって自由電子、自由正孔が発生す
る。従って、光とマイクロ波とを同時に半導体に照射す
れば、光照射によって発生した十分な量の自由電子や自
由正孔の作用によってマイクロ波が効率良く吸収され、
かつこれが熱エネルギーに変換されて、アモルファス半
導体の多結晶化や多結晶半導体の単結晶化に十分な量の
熱エネルギーが得られる。
すると、光電効果によって自由電子、自由正孔が発生す
る。従って、光とマイクロ波とを同時に半導体に照射す
れば、光照射によって発生した十分な量の自由電子や自
由正孔の作用によってマイクロ波が効率良く吸収され、
かつこれが熱エネルギーに変換されて、アモルファス半
導体の多結晶化や多結晶半導体の単結晶化に十分な量の
熱エネルギーが得られる。
以下本発明の方法の一例を図面を参照しつつ詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明の方法に用いる一装置の模式的概略図
である。
である。
この装置は、処理する半導体を配置する部分に半導体
を加熱するためのヒータ１と、半導体に照射する光４を
発生するための光源（不図示）と、マイクロ波６を発生
するためのマイクロ波電源５とを具備し、金属メッシュ
８及びマイクロ波導波管７を介して、光４とマイクロ波
６が半導体を配置した部分に到達できるような構成を有
したものである。なお、メッシュ８は、光を透過し、か
つマイクロ波の漏れを防止する機能を有する。
を加熱するためのヒータ１と、半導体に照射する光４を
発生するための光源（不図示）と、マイクロ波６を発生
するためのマイクロ波電源５とを具備し、金属メッシュ
８及びマイクロ波導波管７を介して、光４とマイクロ波
６が半導体を配置した部分に到達できるような構成を有
したものである。なお、メッシュ８は、光を透過し、か
つマイクロ波の漏れを防止する機能を有する。
この装置によって、本発明の方法を実施するには、ま
ず、例えば、その表面にアモルファス若しくは多結晶の
半導体膜３が形成されている基板２を、ヒーター１の設
置部に配置する。次に、ヒーター１によって基板２を所
定の温度に加熱したところで、光源（不図示）とマイク
ロ波電源５とを作動させ、半導体膜３での光４とマイク
ロ波６との照射条件が所定のものとなるようにこれらを
操作して、光４とマイクロ波６とを同時に所定時間基板
２上の半導体膜３に照射する。すると、前述したような
作用によって、アモルファス半導体を多結晶化したり、
多結晶半導体を単結晶化することができる。このよう
に、本発明の方法は第１図に示した装置のように簡便で
安価な装置を用いて実施可能である。
ず、例えば、その表面にアモルファス若しくは多結晶の
半導体膜３が形成されている基板２を、ヒーター１の設
置部に配置する。次に、ヒーター１によって基板２を所
定の温度に加熱したところで、光源（不図示）とマイク
ロ波電源５とを作動させ、半導体膜３での光４とマイク
ロ波６との照射条件が所定のものとなるようにこれらを
操作して、光４とマイクロ波６とを同時に所定時間基板
２上の半導体膜３に照射する。すると、前述したような
作用によって、アモルファス半導体を多結晶化したり、
多結晶半導体を単結晶化することができる。このよう
に、本発明の方法は第１図に示した装置のように簡便で
安価な装置を用いて実施可能である。
本発明の方法において処理できる半導体としては、例
えばZn、Cd、Al、Ga、In、Si、Ge、Sb、Ｐ、As、Ｓ、S
e、Te、Ｃ等の元素を含んで形成されたアモルファス半
導体、あるいは例えばZn、Cd、Al、Ga、In、Si、Ge、S
b、Ｐ、As、Ｓ、Se、Te、Ｃ等の元素を含んで形成され
た多結晶半導体などを挙げることができる。
えばZn、Cd、Al、Ga、In、Si、Ge、Sb、Ｐ、As、Ｓ、S
e、Te、Ｃ等の元素を含んで形成されたアモルファス半
導体、あるいは例えばZn、Cd、Al、Ga、In、Si、Ge、S
b、Ｐ、As、Ｓ、Se、Te、Ｃ等の元素を含んで形成され
た多結晶半導体などを挙げることができる。
本発明の方法で照射するマイクロ波及び光の種類は、
前述したような自由電子、自由正孔の発生と、それにと
もなうマイクロ波の吸収が効率良く得られるように、処
理する半導体の種類の応じて適宜選択される。
前述したような自由電子、自由正孔の発生と、それにと
もなうマイクロ波の吸収が効率良く得られるように、処
理する半導体の種類の応じて適宜選択される。
例えば、マイクロ波としては、1GHz〜10GHz程度の周
波数を有するものの中から適宣選択することができる。
また、光としては、紫外光、可視光、赤外光などから適
宣選択できる。例えば、アモルファスシリコンを処理す
るには、8000Å程度以下の波長を有する、可視光、紫外
光などが使用できる。
波数を有するものの中から適宣選択することができる。
また、光としては、紫外光、可視光、赤外光などから適
宣選択できる。例えば、アモルファスシリコンを処理す
るには、8000Å程度以下の波長を有する、可視光、紫外
光などが使用できる。
本発明の方法では、光の照射位置、光の波長、その照
度あるいは照射時間を適宣選択することによって、半導
体における結晶化や単結晶化領域を制御することができ
る。また、本発明の方法は、改質処理する際の基板の温
度が、100〜600℃程度と、比較的低温でも実施でき、し
かも半導体に照射されたマイクロ波は、自由電子、自由
正孔に吸収されてしまうために、基板に到達せず、これ
が基板に到達して基板の温度を上昇させるようなことは
ない。従って、例えば前述した帯域溶融再結晶化法のよ
うに、半導体を担持させる基板に高温に対する耐熱性が
要求されないので、本発明の方法で処理する半導体を担
持させる基板の材料の選択性は大幅に拡大されたものと
なった。
度あるいは照射時間を適宣選択することによって、半導
体における結晶化や単結晶化領域を制御することができ
る。また、本発明の方法は、改質処理する際の基板の温
度が、100〜600℃程度と、比較的低温でも実施でき、し
かも半導体に照射されたマイクロ波は、自由電子、自由
正孔に吸収されてしまうために、基板に到達せず、これ
が基板に到達して基板の温度を上昇させるようなことは
ない。従って、例えば前述した帯域溶融再結晶化法のよ
うに、半導体を担持させる基板に高温に対する耐熱性が
要求されないので、本発明の方法で処理する半導体を担
持させる基板の材料の選択性は大幅に拡大されたものと
なった。
更に、本発明の方法においては、アモルファス半導体
の結晶化や多結晶半導体の単結晶化のためのエネルギー
として、大面積照射可能なエネルギー、すなわち光及び
マイクロ波を用いるので、大面積半導体の処理面にこれ
らを一括して照射し、照射面での均一な再結晶化処理が
可能である。なお、大面積照射をする場合には、光の照
射を数百mW/cm2程度以上とすると効果的である。
の結晶化や多結晶半導体の単結晶化のためのエネルギー
として、大面積照射可能なエネルギー、すなわち光及び
マイクロ波を用いるので、大面積半導体の処理面にこれ
らを一括して照射し、照射面での均一な再結晶化処理が
可能である。なお、大面積照射をする場合には、光の照
射を数百mW/cm2程度以上とすると効果的である。
以下実施例に従って本発明を更に詳細に説明する。
実施例１ 第１図に示した装置内のヒーター１の設置部に、ガラ
ス製の基板２上に形成したアモルファスシリコンからな
る半導体膜３（層厚;10000Å）を配置した。
ス製の基板２上に形成したアモルファスシリコンからな
る半導体膜３（層厚;10000Å）を配置した。
次に、ヒーター１で基板２を約400℃に加熱したとこ
ろで、アモルファスシリコン膜３に波長3500Å、照度約
100mW/cm2の紫外光４を金属メッシュ８を介して、これ
と同時にマイクロ波電源５で発生させた周波数約2.45GH
z、パワー2kWのマイクロ波６をマイクロ波導波管７を介
して５分間照射した。
ろで、アモルファスシリコン膜３に波長3500Å、照度約
100mW/cm2の紫外光４を金属メッシュ８を介して、これ
と同時にマイクロ波電源５で発生させた周波数約2.45GH
z、パワー2kWのマイクロ波６をマイクロ波導波管７を介
して５分間照射した。
照射後の半導体膜３をＸ線回折により試験したとこ
ろ、半導体膜３は多結晶化されていることが確認でき
た。
ろ、半導体膜３は多結晶化されていることが確認でき
た。
なお、本実施例で得た多結晶半導体と同様のサイズで
かつ同程度の品質の半導体を、パワー12WのArレーザー
を用い、ビーム幅;200μｍ、走査速度;5cm/秒及び、基
板温度;400℃の走査条件によるビーム再結晶化法によっ
て形成したところ、半導体全面にわたって処理するの
に、30分の照射処理時間を要した。
かつ同程度の品質の半導体を、パワー12WのArレーザー
を用い、ビーム幅;200μｍ、走査速度;5cm/秒及び、基
板温度;400℃の走査条件によるビーム再結晶化法によっ
て形成したところ、半導体全面にわたって処理するの
に、30分の照射処理時間を要した。
比較例１ 紫外光のみを半導体膜３に照射する以外は、実施例１
と同様にして半導体膜３を処理した。
と同様にして半導体膜３を処理した。
処理後の半導体膜３をＸ線回折により試験したとこ
ろ、半導体膜３はアモルファスの状態のままであった。
ろ、半導体膜３はアモルファスの状態のままであった。
比較例２ マイクロ波のみを半導体膜３に照射する以外は、実施
例１と同様にして半導体膜３を処理した。
例１と同様にして半導体膜３を処理した。
処理後の半導体膜３をＸ線回折により試験したとこ
ろ、半導体膜３はアモルファスの状態のままであった。
ろ、半導体膜３はアモルファスの状態のままであった。
実施例２ 第１図に示した装置内のヒーター１の設置部に、ガラ
ス製の基板２上に形成した多結晶シリコンからなる半導
体膜３（層厚;5000Å）を配置した。
ス製の基板２上に形成した多結晶シリコンからなる半導
体膜３（層厚;5000Å）を配置した。
次に、ヒーター１で基板２を約400℃に加熱したとこ
ろで、半導体膜３に波長7500Å、照度200mW/cm2の可視
光４を金属メッシュ８を介して、これと同時にマイクロ
波電源５で発生させた周波数2.45GHz、パワー3kWのマイ
クロ波６をマイクロ波導波管７を介して10分間照射し
た。
ろで、半導体膜３に波長7500Å、照度200mW/cm2の可視
光４を金属メッシュ８を介して、これと同時にマイクロ
波電源５で発生させた周波数2.45GHz、パワー3kWのマイ
クロ波６をマイクロ波導波管７を介して10分間照射し
た。
照射後の半導体膜３をＸ線回折により試験したとこ
ろ、半導体膜３は単結晶化されていることが確認でき
た。
ろ、半導体膜３は単結晶化されていることが確認でき
た。
以上説明した本発明の方法によれば、光とマイクロ波
を同時に照射するという簡単な方法で、アモルファス半
導体を多結晶化したり、多結晶半導体を単結晶化するな
ど半導体の結晶性を変化させることができる。
を同時に照射するという簡単な方法で、アモルファス半
導体を多結晶化したり、多結晶半導体を単結晶化するな
ど半導体の結晶性を変化させることができる。
しかも、本発明の方法は簡便で安価な装置で実施可能
であり、かつ比較的低い温度条件下で十分な効果が得ら
れるので、本発明で処理する半導体を形成するのに用い
る基板の選択性が大幅に拡大されている。
であり、かつ比較的低い温度条件下で十分な効果が得ら
れるので、本発明で処理する半導体を形成するのに用い
る基板の選択性が大幅に拡大されている。
また、大面積への照射が容易な光及びマイクロ波を改
質処理のためのエネルギー源として用いるので、大面積
での改質処理を生産性良く実施可能となった。
質処理のためのエネルギー源として用いるので、大面積
での改質処理を生産性良く実施可能となった。
更に、本発明によれば、照射光の照射位置、波長、照
度あるいは照射時間などを適宣コントロールすることに
よって、半導体における改質領域を容易に制御すること
が可能となった。
度あるいは照射時間などを適宣コントロールすることに
よって、半導体における改質領域を容易に制御すること
が可能となった。
第１図は本発明の方法に用いる一装置の模式的概略図で
ある。 1:ヒーター、2:基板 3:半導体膜、4:光 5:マイクロ波電源、6:マイクロ波 7:マイクロ波導波管 8:金属メッシュ
ある。 1:ヒーター、2:基板 3:半導体膜、4:光 5:マイクロ波電源、6:マイクロ波 7:マイクロ波導波管 8:金属メッシュ
Claims (1)
- 【請求項１】マイクロ波導入手段からのマイクロ波と、
前記マイクロ波導入手段の一部に形成された金属メッシ
ュを介して導入される光照射手段からの8000Å以下の波
長を有する光と、を、 100〜600℃に保持された基体上のアモルファス半導体に
同時に照射して、前記半導体の結晶性を変化させること
を特徴とする半導体の改質処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61071098A JP2510157B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 半導体の改質処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61071098A JP2510157B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 半導体の改質処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62229924A JPS62229924A (ja) | 1987-10-08 |
| JP2510157B2 true JP2510157B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=13450721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61071098A Expired - Fee Related JP2510157B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 半導体の改質処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2510157B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2698363B2 (ja) * | 1988-02-01 | 1998-01-19 | 三井東圧化学株式会社 | 多結晶シリコン薄膜の製法 |
| JPH02199817A (ja) * | 1989-01-27 | 1990-08-08 | Nec Corp | 高周波アニール方法 |
| US6423585B1 (en) | 1997-03-11 | 2002-07-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Heating treatment device, heating treatment method and fabrication method of semiconductor device |
| JP2006032982A (ja) * | 2005-09-02 | 2006-02-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 薄膜の加熱処理方法 |
| KR100901343B1 (ko) * | 2007-07-23 | 2009-06-05 | (주)실리콘화일 | 결정질 반도체 박막 제조 방법 |
| JP5433462B2 (ja) | 2010-03-03 | 2014-03-05 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| JP6163442B2 (ja) * | 2014-03-05 | 2017-07-12 | 株式会社東芝 | 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2513659A1 (fr) * | 1981-09-29 | 1983-04-01 | Centre Nat Rech Scient | Procede de recuit superficiel par energie micro-onde pulsee de materiaux semi-conducteurs |
| JPS6020508A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-01 | Hitachi Ltd | 加熱装置 |
-
1986
- 1986-03-31 JP JP61071098A patent/JP2510157B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62229924A (ja) | 1987-10-08 |
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