JP2731236B2 - 薄膜結晶層を有する半導体装置の製造方法 - Google Patents
薄膜結晶層を有する半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JP2731236B2 JP2731236B2 JP11652189A JP11652189A JP2731236B2 JP 2731236 B2 JP2731236 B2 JP 2731236B2 JP 11652189 A JP11652189 A JP 11652189A JP 11652189 A JP11652189 A JP 11652189A JP 2731236 B2 JP2731236 B2 JP 2731236B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- laser
- silicon
- silicon film
- semiconductor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、薄膜結晶層を有する半導体装置の製造方
法、特にレーザを用いて水素を含むシリコン膜をレーザ
アニールし、結晶化する方法に関するものである。
法、特にレーザを用いて水素を含むシリコン膜をレーザ
アニールし、結晶化する方法に関するものである。
［従来の技術］ 第２図は、例えば従来のエキシマレーザを用いて水素
化アモルファスシリコン膜をアニールする方法を説明す
る半導体装置の断面図である。図において（１）は基
板、（２）はシリカ（SiO2）、窒化シリコン（Si3N4）
などの絶縁膜、（３）は水素化アモルファスシリコン膜
（ａ−Si:H）である。
化アモルファスシリコン膜をアニールする方法を説明す
る半導体装置の断面図である。図において（１）は基
板、（２）はシリカ（SiO2）、窒化シリコン（Si3N4）
などの絶縁膜、（３）は水素化アモルファスシリコン膜
（ａ−Si:H）である。
次いでエキシマレーザにより、ａ−Si:H膜をレーザア
ニールする方法について述べる。
ニールする方法について述べる。
第２図のような構成をもつａ−Si:H膜（３）に上部よ
りエキシマレーザを照射する。ａ−Si:H膜（３）はエキ
シマレーザの例えば308nmの光を吸収し、温度が上昇し
て溶融する。エキシマレーザの照射が止まると、溶融し
たａ−Si:H膜は冷却し結晶化する。SiO2,Si3N4などの絶
縁膜（２）は、ａ−Si:H膜が溶融するような高温におい
て、基板中のNa、Ｋ等の不純物がａ−Si:H膜中へ拡散す
るのを防止する。
りエキシマレーザを照射する。ａ−Si:H膜（３）はエキ
シマレーザの例えば308nmの光を吸収し、温度が上昇し
て溶融する。エキシマレーザの照射が止まると、溶融し
たａ−Si:H膜は冷却し結晶化する。SiO2,Si3N4などの絶
縁膜（２）は、ａ−Si:H膜が溶融するような高温におい
て、基板中のNa、Ｋ等の不純物がａ−Si:H膜中へ拡散す
るのを防止する。
この方法においては、プラズマCVD法により作成した
ａ−Si:H膜は膜中に多量の水素（10〜20％）を含んでい
るため、レーザアニール中に水素の放出等により、レー
ザアニール後のシリコン膜に表面アレが発生しやすく、
このためａ−Si:H膜が本格的な溶融が始まらないような
低いレーザ強度で、プレアニールし、膜中の水素を放出
後高いレーザパワーで本アニールする方法が行われてい
る（世良ほか，「Si薄膜のエキシマレーザアニール」応
用物理学会学術講演会，講演18p−Ｌ−1,（1987）
秋）。
ａ−Si:H膜は膜中に多量の水素（10〜20％）を含んでい
るため、レーザアニール中に水素の放出等により、レー
ザアニール後のシリコン膜に表面アレが発生しやすく、
このためａ−Si:H膜が本格的な溶融が始まらないような
低いレーザ強度で、プレアニールし、膜中の水素を放出
後高いレーザパワーで本アニールする方法が行われてい
る（世良ほか，「Si薄膜のエキシマレーザアニール」応
用物理学会学術講演会，講演18p−Ｌ−1,（1987）
秋）。
また、このプレアニールを異なったレーザ照射条件で
多段階的に行っている場合もある（鮫島ほか，「エキシ
マレーザプロセスを用いたPoly−Si TFT」応用電子物性
分科会研究報告No.427,P.31（1989））。
多段階的に行っている場合もある（鮫島ほか，「エキシ
マレーザプロセスを用いたPoly−Si TFT」応用電子物性
分科会研究報告No.427,P.31（1989））。
［発明が解決しょうとする課題］ 従来の薄膜結晶層を有する半導体装置の製造方法に、
エキシマレーザを用いたａ−Si:H膜のアニールは、以上
のように段階的に、或は異なった照射条件で多段階的に
行われているが、結晶化を進めるために高いレーザパワ
ーでアニールすると、不可避的に表面アレが発生しやす
くなるという課題があった。
エキシマレーザを用いたａ−Si:H膜のアニールは、以上
のように段階的に、或は異なった照射条件で多段階的に
行われているが、結晶化を進めるために高いレーザパワ
ーでアニールすると、不可避的に表面アレが発生しやす
くなるという課題があった。
この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、例へばａ−Si:H膜をエキシマレーザを用いて
アニールする場合、表面アレを少なくし、結晶化の進ん
だシリコン膜を得ることを目的とする。
たもので、例へばａ−Si:H膜をエキシマレーザを用いて
アニールする場合、表面アレを少なくし、結晶化の進ん
だシリコン膜を得ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］ この発明に係わる薄膜結晶層を有する半導体装置の製
造方法は、水素を含むシリコン膜にレーザ光を照射し
て、膜中の水素を放出させる第１の結晶化工程、レーザ
光を透過し且つシリコンが溶融する温度に耐熱性を有す
る絶縁膜を上記水素が放出されたシリコン膜上に形成す
る工程、及び上記絶縁膜を介して上記シリコン膜にレー
ザ光を照射して、上記シリコン膜を結晶化させる第２の
結晶化工程を備えたものである。
造方法は、水素を含むシリコン膜にレーザ光を照射し
て、膜中の水素を放出させる第１の結晶化工程、レーザ
光を透過し且つシリコンが溶融する温度に耐熱性を有す
る絶縁膜を上記水素が放出されたシリコン膜上に形成す
る工程、及び上記絶縁膜を介して上記シリコン膜にレー
ザ光を照射して、上記シリコン膜を結晶化させる第２の
結晶化工程を備えたものである。
［作 用］ この発明における薄膜結晶層を有する半導体装置の製
造方法は、水素を含むシリコン膜にレーザ光を照射して
レーザアニールし、膜を結晶化する方法において、第１
の結晶化工程でレーザ光を照射して、膜中の水素を放出
させる。次いでレーザを透過し、シリコンが溶融する温
度に耐熱性を有する絶縁膜を結晶化したシリコン膜上に
成膜し、更に絶縁膜を通してレーザ光を再びシリコン膜
に照射し、レーザアニールする第２の結晶化工程によ
り、結晶化が更に進むとともに、溶融しているシリコン
表面を絶縁膜がおおうことにより、溶融しているシリコ
ン表面のゆらぎを抑えることになる。この結果、溶融シ
リコンが固化後、表面アレのない結晶化の進んだ結晶性
シリコン膜が形成される。
造方法は、水素を含むシリコン膜にレーザ光を照射して
レーザアニールし、膜を結晶化する方法において、第１
の結晶化工程でレーザ光を照射して、膜中の水素を放出
させる。次いでレーザを透過し、シリコンが溶融する温
度に耐熱性を有する絶縁膜を結晶化したシリコン膜上に
成膜し、更に絶縁膜を通してレーザ光を再びシリコン膜
に照射し、レーザアニールする第２の結晶化工程によ
り、結晶化が更に進むとともに、溶融しているシリコン
表面を絶縁膜がおおうことにより、溶融しているシリコ
ン表面のゆらぎを抑えることになる。この結果、溶融シ
リコンが固化後、表面アレのない結晶化の進んだ結晶性
シリコン膜が形成される。
［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図（ａ）において、（１）は基板、（２）はSiO2,Si3
N4などの絶縁膜（厚さ1000〜3000Å）、（３）はａ−S
i:H膜、第１図（ｂ）において、（４）はレーザアニー
ルでａ−Si:H膜を結晶化することにより形成した結晶化
したａ−Si:H膜（厚さ数100〜数1000Å）、（５）はSiO
2、Si3N4などの耐熱性絶縁膜（厚さ1000〜3000Å）であ
る。
１図（ａ）において、（１）は基板、（２）はSiO2,Si3
N4などの絶縁膜（厚さ1000〜3000Å）、（３）はａ−S
i:H膜、第１図（ｂ）において、（４）はレーザアニー
ルでａ−Si:H膜を結晶化することにより形成した結晶化
したａ−Si:H膜（厚さ数100〜数1000Å）、（５）はSiO
2、Si3N4などの耐熱性絶縁膜（厚さ1000〜3000Å）であ
る。
この発明によるエキシマレーザを用いてａ−Si:H膜を
結晶化する方法について説明する。
結晶化する方法について説明する。
第１図（ａ）の構造をもつａ−Si:H膜（３）に、エキ
シマレーザ光を用いレーザ光を照射し、アニールを行
う。この場合、レーザ光の照射を多段階的に行い、レー
ザ光の照射毎に膜中の水素を放出するため、例えばレー
ザパワーを少しづつ増加させ、表面アレを抑制しつつ結
晶化を促進させる。レーザ光の強さは、例えば１段、24
0mJ/cm2と最終段400mJ/cm2の間を数段階に分けて照射
し、膜全体の水素を放出させる。ここで絶縁膜（２）
は、基板中のNa,K等の不純物が、シリコン膜中に拡散す
ることを防止する。次いでレーザアニールを行った結晶
化が生じているシリコン膜（４）上にSiO2,Si3N4等のレ
ーザ光を透過し、Siが溶融する温度に耐熱性をもつ絶縁
膜（５）を成膜する。次に再び絶縁膜（５）上にエキシ
マレーザを用い、レーザ光をシリコン膜に照射し、シリ
コン膜のレーザアニールを行う。この場合もレーザ光照
射にあたっては多段階に行い、例えば、レーザ光照射毎
に少しずつレーザパワーを増加させる手段を用いると良
好な結果が得られる。レーザ光の強さは、例えば１段、
240mJ/cm2と最終段400mJ/cm2の間を数段階に分けて照射
する。
シマレーザ光を用いレーザ光を照射し、アニールを行
う。この場合、レーザ光の照射を多段階的に行い、レー
ザ光の照射毎に膜中の水素を放出するため、例えばレー
ザパワーを少しづつ増加させ、表面アレを抑制しつつ結
晶化を促進させる。レーザ光の強さは、例えば１段、24
0mJ/cm2と最終段400mJ/cm2の間を数段階に分けて照射
し、膜全体の水素を放出させる。ここで絶縁膜（２）
は、基板中のNa,K等の不純物が、シリコン膜中に拡散す
ることを防止する。次いでレーザアニールを行った結晶
化が生じているシリコン膜（４）上にSiO2,Si3N4等のレ
ーザ光を透過し、Siが溶融する温度に耐熱性をもつ絶縁
膜（５）を成膜する。次に再び絶縁膜（５）上にエキシ
マレーザを用い、レーザ光をシリコン膜に照射し、シリ
コン膜のレーザアニールを行う。この場合もレーザ光照
射にあたっては多段階に行い、例えば、レーザ光照射毎
に少しずつレーザパワーを増加させる手段を用いると良
好な結果が得られる。レーザ光の強さは、例えば１段、
240mJ/cm2と最終段400mJ/cm2の間を数段階に分けて照射
する。
上記実施例では、レーザとしてエキシマレーザを用い
た場合を説明したが、Arレーザを用いてもよく、上記実
施例と同様の効果を奏する。
た場合を説明したが、Arレーザを用いてもよく、上記実
施例と同様の効果を奏する。
また、上記実施例ではレーザアニールを行うシリコン
膜として、ａ−Si:H膜を用いた場合について述べたが、
微結晶シリコン膜（プラズマCVDで作成したときは、水
素が数％〜10％含む）及び多結晶シリコン膜（プラズマ
CVDで作成したときは、水素が10％以下含む）を用いて
もよい。
膜として、ａ−Si:H膜を用いた場合について述べたが、
微結晶シリコン膜（プラズマCVDで作成したときは、水
素が数％〜10％含む）及び多結晶シリコン膜（プラズマ
CVDで作成したときは、水素が10％以下含む）を用いて
もよい。
［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、水素を含むシリコン
膜にレーザ光を照射して、膜中の水素を放出させる第１
の結晶化工程、レーザ光を透過し且つシリコンが溶融す
る温度に耐熱性を有する絶縁膜を上記水素が放出された
シリコン膜上に形成する工程、及び上記絶縁膜を介して
上記シリコン膜にレーザ光を照射して、上記シリコン膜
を結晶化させる第２の結晶化工程を備え、十分な結晶化
を進める前に膜中の水素を放出させておくので、表面ア
レが少なく、結晶化が進んだ結晶化シリコン膜が得られ
た。
膜にレーザ光を照射して、膜中の水素を放出させる第１
の結晶化工程、レーザ光を透過し且つシリコンが溶融す
る温度に耐熱性を有する絶縁膜を上記水素が放出された
シリコン膜上に形成する工程、及び上記絶縁膜を介して
上記シリコン膜にレーザ光を照射して、上記シリコン膜
を結晶化させる第２の結晶化工程を備え、十分な結晶化
を進める前に膜中の水素を放出させておくので、表面ア
レが少なく、結晶化が進んだ結晶化シリコン膜が得られ
た。
第１図（ａ）（ｂ）はこの発明の一実施例による水素化
アモルファスシリコン膜をアニールする方法を工程順に
説明する半導体装置の断面図、第２図は従来のエキシマ
レーザを用いて水素化アモルファスシリコン膜をアニー
ルする方法を説明する半導体装置の断面図である。図に
おいて（１）は基板、（２）は絶縁膜、（３）はａ−S
i:H膜、（４）は結晶化したａ−Si:H膜、（５）は耐熱
性絶縁膜である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
アモルファスシリコン膜をアニールする方法を工程順に
説明する半導体装置の断面図、第２図は従来のエキシマ
レーザを用いて水素化アモルファスシリコン膜をアニー
ルする方法を説明する半導体装置の断面図である。図に
おいて（１）は基板、（２）は絶縁膜、（３）はａ−S
i:H膜、（４）は結晶化したａ−Si:H膜、（５）は耐熱
性絶縁膜である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に成膜された水素を含むシリコン膜
を、レーザアニール法で結晶化して薄膜結晶層を有する
半導体装置を製造する方法において、 上記水素を含むシリコン膜にレーザ光を照射して、膜中
の水素を放出させる第１の結晶化工程、 レーザ光を透過し且つシリコンが溶融する温度に耐熱性
を有する絶縁膜を上記水素が放出されたシリコン膜上に
形成する工程、 及び上記絶縁膜を介して上記シリコン膜にレーザ光を多
段階に照射して、上記シリコン膜を結晶化させる第２の
結晶化工程 を備えた薄膜結晶層を有する半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11652189A JP2731236B2 (ja) | 1989-05-09 | 1989-05-09 | 薄膜結晶層を有する半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11652189A JP2731236B2 (ja) | 1989-05-09 | 1989-05-09 | 薄膜結晶層を有する半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02295111A JPH02295111A (ja) | 1990-12-06 |
| JP2731236B2 true JP2731236B2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=14689196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11652189A Expired - Fee Related JP2731236B2 (ja) | 1989-05-09 | 1989-05-09 | 薄膜結晶層を有する半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2731236B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5578520A (en) | 1991-05-28 | 1996-11-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for annealing a semiconductor |
| US5766344A (en) | 1991-09-21 | 1998-06-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for forming a semiconductor |
| CN100483651C (zh) | 1992-08-27 | 2009-04-29 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体器件的制造方法 |
| TW232751B (en) | 1992-10-09 | 1994-10-21 | Semiconductor Energy Res Co Ltd | Semiconductor device and method for forming the same |
| US6624477B1 (en) | 1992-10-09 | 2003-09-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| JPH0730125A (ja) | 1993-07-07 | 1995-01-31 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
| DE4342261C2 (de) * | 1993-12-10 | 1995-11-30 | Sfs Ind Holding Ag | Großflächige Unterlegscheibe |
| JPH098313A (ja) * | 1995-06-23 | 1997-01-10 | Sharp Corp | 半導体装置の製造方法および液晶表示装置の製造方法 |
-
1989
- 1989-05-09 JP JP11652189A patent/JP2731236B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02295111A (ja) | 1990-12-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7169690B2 (en) | Method of producing crystalline semiconductor material and method of fabricating semiconductor device | |
| JP2616741B2 (ja) | 多結晶シリコン−ゲルマニウム薄膜トランジスタの製造方法 | |
| JP3227980B2 (ja) | 多結晶シリコン薄膜形成方法およびｍｏｓトランジスタのチャネル形成方法 | |
| JP2000068520A (ja) | 半導体薄膜、その製造方法、および製造装置、ならびに半導体素子、およびその製造方法 | |
| JP2731236B2 (ja) | 薄膜結晶層を有する半導体装置の製造方法 | |
| JP2002261015A (ja) | 半導体薄膜、その製造方法、および製造装置、ならびに半導体素子、およびその製造方法 | |
| JP3411408B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| KR980012600A (ko) | 반도체 장치 및 박막 트랜지스터의 제조 방법 | |
| JPH0343769B2 (ja) | ||
| JP2002151410A (ja) | 結晶質半導体材料の製造方法および半導体装置の製造方法 | |
| JP3377160B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP3221251B2 (ja) | 非晶質シリコンの結晶化方法および薄膜トランジスタの製造方法 | |
| JP2534980B2 (ja) | 結晶性半導体薄膜の製造方法 | |
| JP2709591B2 (ja) | 再結晶半導体薄膜の製造方法 | |
| JPS61260621A (ja) | 非晶質シリコンもしくは多結晶シリコンの再処理方法 | |
| JP3210313B2 (ja) | 多結晶シリコン薄膜の特性改善方法 | |
| JP2817613B2 (ja) | 結晶シリコン膜の形成方法 | |
| JP2799888B2 (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
| JPH0773094B2 (ja) | 結晶性半導体薄膜の製造方法 | |
| JP2830718B2 (ja) | 薄膜トランジスタの製造方法 | |
| JPH03284831A (ja) | 半導体薄膜の形成方法 | |
| JP3338756B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH11102863A (ja) | 多結晶半導体膜の製造方法 | |
| JPH01200673A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH04139727A (ja) | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |