JP2799888B2 - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
半導体素子の製造方法Info
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- JP2799888B2 JP2799888B2 JP28413389A JP28413389A JP2799888B2 JP 2799888 B2 JP2799888 B2 JP 2799888B2 JP 28413389 A JP28413389 A JP 28413389A JP 28413389 A JP28413389 A JP 28413389A JP 2799888 B2 JP2799888 B2 JP 2799888B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体素子の製造方法に関し、特に非晶質又
は多結晶のシリコン膜にレーザ光を照射して単結晶化し
た膜に半導体素子を形成する半導体素子の製造方法に関
する。
は多結晶のシリコン膜にレーザ光を照射して単結晶化し
た膜に半導体素子を形成する半導体素子の製造方法に関
する。
（従来の技術） 従来から、絶縁基板上に形成した非晶質又は多結晶の
シリコン膜にレーザ光を照射して単結晶化し、この単結
晶化した膜にトランジスタ等の半導体素子を形成するこ
とが提案されている。
シリコン膜にレーザ光を照射して単結晶化し、この単結
晶化した膜にトランジスタ等の半導体素子を形成するこ
とが提案されている。
例えば特公昭61−16758号公報には、絶縁基板上に、
酸化シリコン等から成る下地層、非晶質又は多結晶のシ
リコン膜等から成る半導体薄膜、及び酸化シリコン又は
窒化シリコン等から成る保護膜を順次形成してレーザ光
を照射することによりレーザ光の照射中に気相中から半
導体薄膜へ不純物が混入することを防いで良質の単結晶
化膜を形成することが開示されている。
酸化シリコン等から成る下地層、非晶質又は多結晶のシ
リコン膜等から成る半導体薄膜、及び酸化シリコン又は
窒化シリコン等から成る保護膜を順次形成してレーザ光
を照射することによりレーザ光の照射中に気相中から半
導体薄膜へ不純物が混入することを防いで良質の単結晶
化膜を形成することが開示されている。
ところが、この従来の半導体素子の製造方法では、非
晶質又は多結晶のシリコン膜から単結晶化膜を形成した
後に、保護膜だけをエッチング除去して半導体素子を形
成することから良好な半導体素子は得られ難いという問
題があった。
晶質又は多結晶のシリコン膜から単結晶化膜を形成した
後に、保護膜だけをエッチング除去して半導体素子を形
成することから良好な半導体素子は得られ難いという問
題があった。
即ち、非晶質又は多結晶のシリコン膜上に酸化シリコ
ン膜や窒化シリコン膜等から成る保護膜を形成してレー
ザ光を照射して単結晶化すると非晶質又は多結晶のシリ
コン膜が溶融した際に保護膜自体の成分がシリコン膜中
に混入して、シリコン膜中に固溶したり、不純物として
偏析し、半導体素子の特性を低下させてしまうという問
題がある。
ン膜や窒化シリコン膜等から成る保護膜を形成してレー
ザ光を照射して単結晶化すると非晶質又は多結晶のシリ
コン膜が溶融した際に保護膜自体の成分がシリコン膜中
に混入して、シリコン膜中に固溶したり、不純物として
偏析し、半導体素子の特性を低下させてしまうという問
題がある。
例えば、第２図に示すように、厚み5000Å程度の非晶
質又は多結晶のシリコン膜上に酸化シリコン等から成る
保護膜を形成してレーザ光を照射して単結晶化する単結
晶化膜の表面側の2000Å程度までに保護膜の成分である
酸化シリコン膜が固溶する。なぜなら、シリコン膜上に
保護膜を形成してレーザ光を照射するとシリコン膜が溶
融したときに保護膜の成分がシリコン膜中に拡散する
が、シリコン膜は絶縁基板側から固化するために保護膜
の成分がシリコン膜の上層側に偏析するためと考えられ
る。尚、第２図はガラス基板上に、酸化シリコンから成
る下地層、非晶質シリコン膜、及び酸化シリコンから成
る保護膜を順次形成してレーザ光を照射して単結晶化し
た単結晶化膜の酸素元素の含有度合をXPS（Ｘ線光電子
分光）で調べたものである。
質又は多結晶のシリコン膜上に酸化シリコン等から成る
保護膜を形成してレーザ光を照射して単結晶化する単結
晶化膜の表面側の2000Å程度までに保護膜の成分である
酸化シリコン膜が固溶する。なぜなら、シリコン膜上に
保護膜を形成してレーザ光を照射するとシリコン膜が溶
融したときに保護膜の成分がシリコン膜中に拡散する
が、シリコン膜は絶縁基板側から固化するために保護膜
の成分がシリコン膜の上層側に偏析するためと考えられ
る。尚、第２図はガラス基板上に、酸化シリコンから成
る下地層、非晶質シリコン膜、及び酸化シリコンから成
る保護膜を順次形成してレーザ光を照射して単結晶化し
た単結晶化膜の酸素元素の含有度合をXPS（Ｘ線光電子
分光）で調べたものである。
従って、上述のようにして単結晶化膜を形成した後
に、保護膜だけをエッチング除去してトランジスタを形
成しても、この単結晶化膜は多量の酸素元素を含有して
おり、特性の良好なトランジスタは到底形成できないの
である。
に、保護膜だけをエッチング除去してトランジスタを形
成しても、この単結晶化膜は多量の酸素元素を含有して
おり、特性の良好なトランジスタは到底形成できないの
である。
（発明の目的） 本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて案出
されたものであり、保護膜を被着した非晶質又は多結晶
のシリコン膜にレーザ光を照射して単結晶化した単結晶
化膜にも、特性の良好な半導体素子を形成することがで
きる半導体素子の製造方法を提供することを目的とする
ものである。
されたものであり、保護膜を被着した非晶質又は多結晶
のシリコン膜にレーザ光を照射して単結晶化した単結晶
化膜にも、特性の良好な半導体素子を形成することがで
きる半導体素子の製造方法を提供することを目的とする
ものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明に係る半導体素子の製造方法によれば、絶縁基
板上に、非晶質又は多結晶のシリコン層と保護膜を形成
してレーザ光を照射して非晶質又は多結晶のシリコン膜
を溶融・固化させることにより単結晶化膜を形成し、こ
の単結晶化膜に半導体素子を形成する半導体素子の形成
方法において、前記非晶質又は多結晶のシリコン膜から
単結晶化膜を形成した後、前記保護膜及び単結晶化膜の
表面部分のみをエッチング除去し、このエッチング除去
した部位に半導体素子を形成することを特徴とする半導
体素子の製造方法が提供され、そのことにより上記目的
が達成される。
板上に、非晶質又は多結晶のシリコン層と保護膜を形成
してレーザ光を照射して非晶質又は多結晶のシリコン膜
を溶融・固化させることにより単結晶化膜を形成し、こ
の単結晶化膜に半導体素子を形成する半導体素子の形成
方法において、前記非晶質又は多結晶のシリコン膜から
単結晶化膜を形成した後、前記保護膜及び単結晶化膜の
表面部分のみをエッチング除去し、このエッチング除去
した部位に半導体素子を形成することを特徴とする半導
体素子の製造方法が提供され、そのことにより上記目的
が達成される。
（実施例） 以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。
第１図（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係る半導体素子の
製造方法の一実施例を説明するための工程を示す図であ
り、１は絶縁基板、２は下地層、３は非晶質又は多結晶
のシリコン膜、４は保護膜である。
製造方法の一実施例を説明するための工程を示す図であ
り、１は絶縁基板、２は下地層、３は非晶質又は多結晶
のシリコン膜、４は保護膜である。
まず、絶縁基板１を用意する（第１図（ａ）参照）。
この絶縁基板１は、＃7059ガラス基板や石英基板で構成
される。
この絶縁基板１は、＃7059ガラス基板や石英基板で構成
される。
前記絶縁基板１上に、下地層２を形成する（同図
（ｂ）参照）。この下地層２は、レーザビームを照射し
た際に、非晶質又は多結晶のシリコン膜３が基板１から
汚染されるのを防止したり、非晶質又は多結晶のシリコ
ン膜が溶融して固化する際の絶縁基板１とシリコン膜３
との熱膨張率の差に起因する熱衝撃を緩和するために設
けられる。このような下地層２としては、例えば酸化シ
リコン（SiO2）、炭化シリコン（SiC）、酸化アルミニ
ウム（Al2O3）膜などが好適に用いられる。この下地層
２は、厚みが0.05〜10μｍ程度に形成され、酸化シリコ
ン膜と炭化シリコン膜で形成する場合は、例えばプラズ
マCVD法で形成され、酸化アルミニウム膜で形成する場
合は、例えばスパッタリング法で形成される。
（ｂ）参照）。この下地層２は、レーザビームを照射し
た際に、非晶質又は多結晶のシリコン膜３が基板１から
汚染されるのを防止したり、非晶質又は多結晶のシリコ
ン膜が溶融して固化する際の絶縁基板１とシリコン膜３
との熱膨張率の差に起因する熱衝撃を緩和するために設
けられる。このような下地層２としては、例えば酸化シ
リコン（SiO2）、炭化シリコン（SiC）、酸化アルミニ
ウム（Al2O3）膜などが好適に用いられる。この下地層
２は、厚みが0.05〜10μｍ程度に形成され、酸化シリコ
ン膜と炭化シリコン膜で形成する場合は、例えばプラズ
マCVD法で形成され、酸化アルミニウム膜で形成する場
合は、例えばスパッタリング法で形成される。
前記下地層２上に、非晶質又は多結晶のシリコン膜３
を形成する（同図（ｃ）参照）。下地層２上に、非晶質
シリコン膜を形成する場合は、プラズマCVD法で形成さ
れ、多結晶シリコン膜を形成する場合は、減圧CVD法で
形成される。この非晶質又は多結晶のシリコン膜３を形
成すると同時に、ドナー又はアクセプターとなる不純物
を含有させておくとよい。即ち、非晶質又は多結晶の半
導体膜を形成する際にドナー成分を含有させておくと、
後述するトランジスタを形成する場合に不純物の拡散工
程を省略することができ、工程を著しく簡略化すること
ができる。このように非晶質又は多結晶のシリコン膜３
を形成すると同時に、ドナー又はアクセプターとなる不
純物を含有させるためには、B2H6/SiHガスを用いて非晶
質又は多結晶のシリコン膜を形成することによりｐ型半
導体層を形成するか、またPH3/SiH4ガスを用いて非晶質
又は多結晶のシリコン膜を形成することによりｎ型半導
体層を形成すればよい。なお、この非晶質又は多結晶の
シリコン膜３は、厚み0.05〜２μｍ程度に形成される。
を形成する（同図（ｃ）参照）。下地層２上に、非晶質
シリコン膜を形成する場合は、プラズマCVD法で形成さ
れ、多結晶シリコン膜を形成する場合は、減圧CVD法で
形成される。この非晶質又は多結晶のシリコン膜３を形
成すると同時に、ドナー又はアクセプターとなる不純物
を含有させておくとよい。即ち、非晶質又は多結晶の半
導体膜を形成する際にドナー成分を含有させておくと、
後述するトランジスタを形成する場合に不純物の拡散工
程を省略することができ、工程を著しく簡略化すること
ができる。このように非晶質又は多結晶のシリコン膜３
を形成すると同時に、ドナー又はアクセプターとなる不
純物を含有させるためには、B2H6/SiHガスを用いて非晶
質又は多結晶のシリコン膜を形成することによりｐ型半
導体層を形成するか、またPH3/SiH4ガスを用いて非晶質
又は多結晶のシリコン膜を形成することによりｎ型半導
体層を形成すればよい。なお、この非晶質又は多結晶の
シリコン膜３は、厚み0.05〜２μｍ程度に形成される。
この非晶質又は多結晶のシリコン膜３上に、保護膜４
を形成する（同図（ｃ）参照）。この保護膜４は、非晶
質又は多結晶のシリコン膜３を溶融・固化させて単結晶
化する際に、気相中からシリコン膜３に不純物が混入す
るのを防止したり、シリコン膜３の表面が平坦度を維持
できるようにするために設ける。この保護膜４は、酸化
シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン等で厚み100Å
〜10μｍ程度に形成される。この保護膜４を酸化シリコ
ン、窒化シリコン、炭化シリコンで形成する場合は、い
ずれも従来周知のプラズマCVD法で形成する。
を形成する（同図（ｃ）参照）。この保護膜４は、非晶
質又は多結晶のシリコン膜３を溶融・固化させて単結晶
化する際に、気相中からシリコン膜３に不純物が混入す
るのを防止したり、シリコン膜３の表面が平坦度を維持
できるようにするために設ける。この保護膜４は、酸化
シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン等で厚み100Å
〜10μｍ程度に形成される。この保護膜４を酸化シリコ
ン、窒化シリコン、炭化シリコンで形成する場合は、い
ずれも従来周知のプラズマCVD法で形成する。
次に、前記保護膜４側から、若しくは絶縁基板１側か
らレーザ光を照射して非晶質又は多結晶のシリコン膜３
を単結晶化する（同図（ｄ）参照）。非晶質又は多結晶
のシリコン膜３を単結晶化するには、0.1〜20Wの出力の
連続波アルゴンレーザを走査速膜0.5〜20cm/secで照射
して非晶質又は多結晶のシリコン膜３で溶融・固化させ
て単結晶化する。
らレーザ光を照射して非晶質又は多結晶のシリコン膜３
を単結晶化する（同図（ｄ）参照）。非晶質又は多結晶
のシリコン膜３を単結晶化するには、0.1〜20Wの出力の
連続波アルゴンレーザを走査速膜0.5〜20cm/secで照射
して非晶質又は多結晶のシリコン膜３で溶融・固化させ
て単結晶化する。
次に、前記保護膜４及び単結晶化したシリコン膜３′
の表面部分をエッチング除去する（同図（ｅ）参照）。
このエッチングは、１〜10％のフッ硝酸溶液（HNO3＋H
F）中に数秒〜数分程度浸漬することにより行ったり、
プラズマエッチングすることにより行う。尚、単結晶化
した膜の表面部分の除去量は、単結晶化時の条件によっ
ても異なるが、通常500〜3000Å程度除去すればよい。
の表面部分をエッチング除去する（同図（ｅ）参照）。
このエッチングは、１〜10％のフッ硝酸溶液（HNO3＋H
F）中に数秒〜数分程度浸漬することにより行ったり、
プラズマエッチングすることにより行う。尚、単結晶化
した膜の表面部分の除去量は、単結晶化時の条件によっ
ても異なるが、通常500〜3000Å程度除去すればよい。
次に、上述のようにして形成した単結晶化膜３′にト
ランジスタを形成する。この単結晶化膜３′は予めドナ
ー又はアクセプターとなる不純物を含有していることか
ら、トランジスタを形成するに際しては、この単結晶化
膜３′上に逆導電型不純物をイオン注入法や熱拡散法に
よって拡散させるだけでよいが、低温工程で半導体素子
を形成するには、単結晶化膜３′上にプラズマCVD法で
非晶質又は微結晶のシリコン膜を堆積するのが好適であ
る。この場合も不純物を含有したシランガスで形成する
ことができ、不純物の拡散工程を省略することができ
る。
ランジスタを形成する。この単結晶化膜３′は予めドナ
ー又はアクセプターとなる不純物を含有していることか
ら、トランジスタを形成するに際しては、この単結晶化
膜３′上に逆導電型不純物をイオン注入法や熱拡散法に
よって拡散させるだけでよいが、低温工程で半導体素子
を形成するには、単結晶化膜３′上にプラズマCVD法で
非晶質又は微結晶のシリコン膜を堆積するのが好適であ
る。この場合も不純物を含有したシランガスで形成する
ことができ、不純物の拡散工程を省略することができ
る。
このように単結晶化膜の表面側をエッチング除去して
ｎチャンネルMOSトランジスタを形成すると112cm2/V・
Ｓと極めて移動度の速い電界効果型トランジスタを得る
ことができ、従来の保護膜だけを除去した単結晶化膜に
トランジスタを形成した場合の7cm2/V・Ｓに加べて約16
倍の移動度を有するトランジスタを形成することができ
る。
ｎチャンネルMOSトランジスタを形成すると112cm2/V・
Ｓと極めて移動度の速い電界効果型トランジスタを得る
ことができ、従来の保護膜だけを除去した単結晶化膜に
トランジスタを形成した場合の7cm2/V・Ｓに加べて約16
倍の移動度を有するトランジスタを形成することができ
る。
（発明の効果） 以上のように、本発明に係る半導体素子の製造方法に
よれば、非晶質又は多結晶のシリコン膜から単結晶化膜
を形成して、保護膜及び単結晶化膜の表面部分をエッチ
ング除去し、このエッチング除去した部位の単結晶化膜
に半導体素子を形成することから、この単結晶化膜には
単結晶化時に表面側に偏析した保護膜からの汚染物質を
ほとんど含有しておらず、もって頗る高特性の半導体素
子を形成することができる。
よれば、非晶質又は多結晶のシリコン膜から単結晶化膜
を形成して、保護膜及び単結晶化膜の表面部分をエッチ
ング除去し、このエッチング除去した部位の単結晶化膜
に半導体素子を形成することから、この単結晶化膜には
単結晶化時に表面側に偏析した保護膜からの汚染物質を
ほとんど含有しておらず、もって頗る高特性の半導体素
子を形成することができる。
第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明に係る半導体素子の製造
方法の製造工程を示す図、第２図は単結晶化膜中の酸素
元素の混入状態を示す図である。 １……絶縁基板、２……下地層 ３……シリコン膜、３′……単結晶化膜 ４……保護膜
方法の製造工程を示す図、第２図は単結晶化膜中の酸素
元素の混入状態を示す図である。 １……絶縁基板、２……下地層 ３……シリコン膜、３′……単結晶化膜 ４……保護膜
フロントページの続き 審査官 高木 康晴 (56)参考文献 特開 昭61−244019（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−99347（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−59694（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−143417（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−219215（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/20
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁基板上に、非晶質又は多結晶のシリコ
ン膜と保護膜を形成してレーザ光を照射して非晶質又は
多結晶のシリコン膜を溶融・固化させることにより単結
晶化膜を形成し、この単結晶化膜に半導体素子を形成す
る半導体素子の製造方法において、 前記非晶質又は多結晶のシリコン膜から単結晶化膜を形
成した後、前記保護膜及び単結晶化膜の表面部分をエッ
チング除去し、このエッチング除去した部位に半導体素
子を形成することを特徴とする半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28413389A JP2799888B2 (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28413389A JP2799888B2 (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 半導体素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03145717A JPH03145717A (ja) | 1991-06-20 |
| JP2799888B2 true JP2799888B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=17674596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28413389A Expired - Fee Related JP2799888B2 (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2799888B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP2000195792A (ja) * | 1998-12-25 | 2000-07-14 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2003178979A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-06-27 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
| JP4729953B2 (ja) * | 2005-03-15 | 2011-07-20 | 日立電線株式会社 | 薄膜半導体装置の製造方法 |
| JP4632902B2 (ja) * | 2005-08-24 | 2011-02-16 | シャープ株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
1989
- 1989-10-31 JP JP28413389A patent/JP2799888B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH03145717A (ja) | 1991-06-20 |
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|---|---|---|---|
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