JP2996997B2 - 半導体薄膜のレーザー溶融再結晶化方法 - Google Patents
半導体薄膜のレーザー溶融再結晶化方法Info
- Publication number
- JP2996997B2 JP2996997B2 JP2008993A JP899390A JP2996997B2 JP 2996997 B2 JP2996997 B2 JP 2996997B2 JP 2008993 A JP2008993 A JP 2008993A JP 899390 A JP899390 A JP 899390A JP 2996997 B2 JP2996997 B2 JP 2996997B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- semiconductor thin
- region
- laser melting
- semiconductor
- 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 - Lifetime
Links
Landscapes
- 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、半導体薄膜にレーザー光を照射して半導
体薄膜を溶融し、再結晶化させる方法に関する。
体薄膜を溶融し、再結晶化させる方法に関する。
［従来の技術］ 従来、半導体薄膜のレーザー光照射による溶融再結晶
化には、例えば、第４図に示すように、シリコン基板11
の表面に二酸化シリコン薄膜12を形成し、その上に再結
晶化するシリコン多結晶薄膜13を設け、さらに、二酸化
シリコン保護膜14を設けたものを用いている。そして、
この二酸化シリコン保護膜14を通してレーザー光がシリ
コン多結晶薄膜13に照射され、再結晶化領域15が形成さ
れていた。ここで二酸化シリコン薄膜12は、機械的強度
を保つためのものであり、二酸化シリコン保護膜14は、
溶融時に表面を保護するための保護膜である。
化には、例えば、第４図に示すように、シリコン基板11
の表面に二酸化シリコン薄膜12を形成し、その上に再結
晶化するシリコン多結晶薄膜13を設け、さらに、二酸化
シリコン保護膜14を設けたものを用いている。そして、
この二酸化シリコン保護膜14を通してレーザー光がシリ
コン多結晶薄膜13に照射され、再結晶化領域15が形成さ
れていた。ここで二酸化シリコン薄膜12は、機械的強度
を保つためのものであり、二酸化シリコン保護膜14は、
溶融時に表面を保護するための保護膜である。
［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の技術の場合、二酸化シリコン保護膜14は空
気に接しており、気体は熱伝導率が悪いので、レーザー
光の照射による局所的な加熱溶融の後の冷却は、主とし
て溶融領域の側面に隣接する未溶融半導体薄膜領域およ
び基板領域への熱放散によって行なわれていた。
気に接しており、気体は熱伝導率が悪いので、レーザー
光の照射による局所的な加熱溶融の後の冷却は、主とし
て溶融領域の側面に隣接する未溶融半導体薄膜領域およ
び基板領域への熱放散によって行なわれていた。
従って、熱放散性が悪く、溶融幅が広くなり、再結晶
化領域の結晶性が、側面に隣接する未溶融領域に影響さ
れるという欠点があった。
化領域の結晶性が、側面に隣接する未溶融領域に影響さ
れるという欠点があった。
また、上記問題に鑑みて、第５図に示すように二酸化
シリコン保護膜14の上に、冷却用の冷媒16とガラス板17
を設けたものも提案されている。
シリコン保護膜14の上に、冷却用の冷媒16とガラス板17
を設けたものも提案されている。
これによって、半導体薄膜の表面方向への熱放散が大
きくなり、側面に隣接する未溶融領域や基板領域の状態
による影響が少なくなり、再結晶化領域の結晶性が良く
なった。
きくなり、側面に隣接する未溶融領域や基板領域の状態
による影響が少なくなり、再結晶化領域の結晶性が良く
なった。
しかし、冷媒は単に静止状態で表面に設けられただけ
なので、冷媒の温度が上昇しやすく、冷却効果が小さい
上、水のように沸騰しやすい冷媒の場合、気泡18が生じ
て使用することが出来ないという不都合がある。
なので、冷媒の温度が上昇しやすく、冷却効果が小さい
上、水のように沸騰しやすい冷媒の場合、気泡18が生じ
て使用することが出来ないという不都合がある。
この発明は上記従来の技術に鑑みて成されたもので、
冷却効果が高く、再結晶化領域の結晶性が良好な半導体
薄膜のレーザー溶融再結晶化方法を提供することを目的
とする。
冷却効果が高く、再結晶化領域の結晶性が良好な半導体
薄膜のレーザー溶融再結晶化方法を提供することを目的
とする。
［課題を解決するための手段］ この発明は、半導体薄膜にレーザー光を照射して半導
体を溶融し、これを冷却してこの半導体を再結晶化する
際、半導体薄膜の表面に冷却媒体としての流体を所定の
１方向に流しながら上記レーザー光照射を行なう半導体
薄膜のレーザー溶融再結晶化方法である。さらに、上記
半導体薄膜に対する上記レーザー光の相対的移動方向
を、上記冷却媒体の流れる方向に設定するものである。
体を溶融し、これを冷却してこの半導体を再結晶化する
際、半導体薄膜の表面に冷却媒体としての流体を所定の
１方向に流しながら上記レーザー光照射を行なう半導体
薄膜のレーザー溶融再結晶化方法である。さらに、上記
半導体薄膜に対する上記レーザー光の相対的移動方向
を、上記冷却媒体の流れる方向に設定するものである。
［作用］ この発明の半導体薄膜のレーザー溶融再結晶化方法
は、冷媒を流しながらレーザー光照射を行なうため、半
導体薄膜表面の温度が常に一定に制御され、冷媒の温度
上昇もなく、沸騰しやすい冷媒の使用も可能となるもの
である。
は、冷媒を流しながらレーザー光照射を行なうため、半
導体薄膜表面の温度が常に一定に制御され、冷媒の温度
上昇もなく、沸騰しやすい冷媒の使用も可能となるもの
である。
［実施例］ 以下この発明の一実施例について図面に基づいて説明
する。
する。
この実施例の半導体薄膜のレーザー溶融再結晶化方法
は、第１図に示すようにシリコン基板21を熱酸化させ，
表面に二酸化シリコン薄膜22を900nmの膜厚で形成し、
その上に再結晶化するシリコン多結晶薄膜の半導体薄膜
23をLPCVD（Liquid Phaes CemicalVapor Depositio
n）法により500nmの膜厚で設ける。さらに、その表面
に、二酸化シリコン保護膜24を200nmの膜厚で設けたも
のを用いている。
は、第１図に示すようにシリコン基板21を熱酸化させ，
表面に二酸化シリコン薄膜22を900nmの膜厚で形成し、
その上に再結晶化するシリコン多結晶薄膜の半導体薄膜
23をLPCVD（Liquid Phaes CemicalVapor Depositio
n）法により500nmの膜厚で設ける。さらに、その表面
に、二酸化シリコン保護膜24を200nmの膜厚で設けたも
のを用いている。
そして、この実施例では、ポリエチレングリコール等
の冷媒25を二酸化シリコン保護膜24と光学ガラス板26と
の間に一定温度一定流量で流し、この光学ガラス板26と
冷媒25および二酸化シリコン保護膜24を通してレーザー
光が半導体薄膜23に照射される。
の冷媒25を二酸化シリコン保護膜24と光学ガラス板26と
の間に一定温度一定流量で流し、この光学ガラス板26と
冷媒25および二酸化シリコン保護膜24を通してレーザー
光が半導体薄膜23に照射される。
レーザー光は、出力3.5ワットのアルゴンイオンレー
ザーで、一本または二本のレーザービームが、集光レン
ズ（図示せず）により集光されて半導体薄膜23の表面に
照射される。また、半導体薄膜23が形成されたサンプル
は、2cm/secの一定速度で冷媒25が流れる方向に移動さ
せて、15μｍの幅のストライプ状に再結晶化領域27を形
成する。ここで、サンプルの移動方向は、冷媒25の流れ
る方向と逆にし、再結晶化層27の形成方向を冷媒25の流
れる方向と一致させた方が良好な結晶ができる。従っ
て、レーザー光を移動させる場合は、冷媒25の流れる方
向に移動させた方が良い。
ザーで、一本または二本のレーザービームが、集光レン
ズ（図示せず）により集光されて半導体薄膜23の表面に
照射される。また、半導体薄膜23が形成されたサンプル
は、2cm/secの一定速度で冷媒25が流れる方向に移動さ
せて、15μｍの幅のストライプ状に再結晶化領域27を形
成する。ここで、サンプルの移動方向は、冷媒25の流れ
る方向と逆にし、再結晶化層27の形成方向を冷媒25の流
れる方向と一致させた方が良好な結晶ができる。従っ
て、レーザー光を移動させる場合は、冷媒25の流れる方
向に移動させた方が良い。
この実施例によって、第２図（Ｂ）に示すように、半
導体薄膜23の表面が常に一定温度に冷却され、溶融領域
内部の温度分布が均一化され、再結晶化過程における結
晶成長の不安定性が抑制されグレインサイズが巨大化す
る。これに対し、従来の技術の方法によれば、第２図
（Ａ）に示すように表面温度が上がりすぎ、正確で良好
な再結晶化領域が得られない。
導体薄膜23の表面が常に一定温度に冷却され、溶融領域
内部の温度分布が均一化され、再結晶化過程における結
晶成長の不安定性が抑制されグレインサイズが巨大化す
る。これに対し、従来の技術の方法によれば、第２図
（Ａ）に示すように表面温度が上がりすぎ、正確で良好
な再結晶化領域が得られない。
また第３図（Ａ），（Ｂ）のスケッチは、この実施例
の方法で得られたものと従来の方法で得られたものを、
Secco液でエッチングした後の表面状態を比較したもの
である。これに示すように、従来の方法による図（Ａ）
の再結晶領域30、およびその中の単結晶領域31と比べ
て、この実施例による図（Ｂ）の再結晶化領域27の単結
晶領域28は、半導体薄膜23の未溶融領域29と奇麗に区別
されて形成されている。さら、単結晶領域28と31の結晶
状態を比べても、この実施例による単結晶領域28の方が
奇麗な単結晶になっている。
の方法で得られたものと従来の方法で得られたものを、
Secco液でエッチングした後の表面状態を比較したもの
である。これに示すように、従来の方法による図（Ａ）
の再結晶領域30、およびその中の単結晶領域31と比べ
て、この実施例による図（Ｂ）の再結晶化領域27の単結
晶領域28は、半導体薄膜23の未溶融領域29と奇麗に区別
されて形成されている。さら、単結晶領域28と31の結晶
状態を比べても、この実施例による単結晶領域28の方が
奇麗な単結晶になっている。
この発明により得られる半導体薄膜は、トランジス
タ、LSI、受光素子、磁電変換素子等シリコンウエハを
用いる用途と同様の用途がある。
タ、LSI、受光素子、磁電変換素子等シリコンウエハを
用いる用途と同様の用途がある。
なお、この発明の方法によれば、冷媒が常に流れてい
るので、冷媒として、ポリエチレングリコールの代わり
に純水を用いた場合でも、突沸の危険を伴うことがな
く、安定にレーザー溶融再結晶化ができる。
るので、冷媒として、ポリエチレングリコールの代わり
に純水を用いた場合でも、突沸の危険を伴うことがな
く、安定にレーザー溶融再結晶化ができる。
また、この発明の冷媒には、アルゴン、窒素、ヘリウ
ム等の気体も可能であり、気体の場合は、半導体薄膜表
面に吹き付けるだけで冷却効果があるので取扱が容易で
ある。
ム等の気体も可能であり、気体の場合は、半導体薄膜表
面に吹き付けるだけで冷却効果があるので取扱が容易で
ある。
さらに、この発明の半導体薄膜は、アモルファス半導
体も含むものであり、多結晶半導体薄膜の場合と同様に
単結晶の再結晶化領域が得られる。ここでこの発明にお
いて、再結晶化領域は、アモルファス半導体薄膜がレー
ザー溶融後結晶化したものも含むものである。
体も含むものであり、多結晶半導体薄膜の場合と同様に
単結晶の再結晶化領域が得られる。ここでこの発明にお
いて、再結晶化領域は、アモルファス半導体薄膜がレー
ザー溶融後結晶化したものも含むものである。
［発明の効果］ この発明は、冷媒を流しながらレーザー溶融を行なう
ことにより、冷却が効果的に行なわれ温度制御性も向上
し、溶融半導体領域内部の温度が均一に維持される。従
って、再結晶化時のグレインサイズが大きく、未溶融領
域との境界もはっきりとしたものになる。特に、上記半
導体薄膜に対する上記レーザー光の相対的移動方向を、
上記冷却媒体の流れる方向に設定することにより、良好
な再結晶化領域が得られる。また、この発明は、種々の
冷媒を使用することができ、製造コスト等の低減も可能
になる。
ことにより、冷却が効果的に行なわれ温度制御性も向上
し、溶融半導体領域内部の温度が均一に維持される。従
って、再結晶化時のグレインサイズが大きく、未溶融領
域との境界もはっきりとしたものになる。特に、上記半
導体薄膜に対する上記レーザー光の相対的移動方向を、
上記冷却媒体の流れる方向に設定することにより、良好
な再結晶化領域が得られる。また、この発明は、種々の
冷媒を使用することができ、製造コスト等の低減も可能
になる。
この発明による半導体薄膜は、薄い単結晶が絶縁基板
上にあるため、多種多様の素子を平面上に形成でき、電
子回路の形成に有利である上、立体回路が形成しやす
く、多層化が容易に可能となるものである。
上にあるため、多種多様の素子を平面上に形成でき、電
子回路の形成に有利である上、立体回路が形成しやす
く、多層化が容易に可能となるものである。
第１図はこの発明の半導体薄膜のレーザー溶融再結晶化
方法の一実施例を示す概略断面図、第２図（Ａ），
（Ｂ）はこの実施例と従来の技術で冷媒を静止させた場
合の溶融領域の温度を示すグラフ、第３図（Ａ），
（Ｂ）はこの実施例の方法と従来の技術による方法で形
成した半導体薄膜の表面を示す図、第４図は従来の技術
を示す概略図、第５図は他の従来の技術を示す概略図で
ある。 13,23……半導体薄膜、16,25……冷媒、27,30……再結
晶化領域、29……未溶融領域28,31……単結晶領域
方法の一実施例を示す概略断面図、第２図（Ａ），
（Ｂ）はこの実施例と従来の技術で冷媒を静止させた場
合の溶融領域の温度を示すグラフ、第３図（Ａ），
（Ｂ）はこの実施例の方法と従来の技術による方法で形
成した半導体薄膜の表面を示す図、第４図は従来の技術
を示す概略図、第５図は他の従来の技術を示す概略図で
ある。 13,23……半導体薄膜、16,25……冷媒、27,30……再結
晶化領域、29……未溶融領域28,31……単結晶領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−227423（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−240118（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−173417（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−11727（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/20
Claims (1)
- 【請求項１】半導体薄膜にレーザー光を照射して半導体
を溶融し、これを冷却してこの半導体を再結晶化する半
導体薄膜のレーザー溶融再結晶化方法において、半導体
薄膜の表面に冷却媒体としての流体を１方向に流しなが
ら上記レーザー光の照射を行なうとともに、上記半導体
薄膜に対する上記レーザー光の相対的移動方向を、上記
冷却媒体の流れる方向に設定することを特徴とする半導
体薄膜のレーザー溶融再結晶化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008993A JP2996997B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 半導体薄膜のレーザー溶融再結晶化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008993A JP2996997B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 半導体薄膜のレーザー溶融再結晶化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03212931A JPH03212931A (ja) | 1991-09-18 |
| JP2996997B2 true JP2996997B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=11708211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008993A Expired - Lifetime JP2996997B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 半導体薄膜のレーザー溶融再結晶化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2996997B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001061734A1 (fr) * | 2000-02-15 | 2001-08-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Film polycristallin, substrat assorti d'un film polycristallin, procede et appareil de production dudit film, procede et appareil d'inspection dudit film, transistor a couche mince, reseau de transistors a couche mince et afficheur d'image utilisant ledit reseau |
-
1990
- 1990-01-17 JP JP2008993A patent/JP2996997B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03212931A (ja) | 1991-09-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3213338B2 (ja) | 薄膜半導体装置の製法 | |
| JPH0454370B2 (ja) | ||
| US5264072A (en) | Method for recrystallizing conductive films by an indirect-heating with a thermal-conduction-controlling layer | |
| Hawkins et al. | Growth of single‐crystal silicon islands on bulk fused silica by CO2 laser annealing | |
| JPH06291034A (ja) | 薄膜の熱処理方法 | |
| JP2996997B2 (ja) | 半導体薄膜のレーザー溶融再結晶化方法 | |
| JP3252403B2 (ja) | レーザ照射装置及びシリコン薄膜の形成方法 | |
| JPH027415A (ja) | Ｓｏｉ薄膜形成方法 | |
| JPS6356912A (ja) | 再結晶半導体薄膜の製造方法 | |
| JP2631121B2 (ja) | 半導体薄膜のレーザー溶融再結晶化方法 | |
| JPH0311727A (ja) | 半導体薄膜の製造方法 | |
| JPH07105359B2 (ja) | 接続構造形成方法 | |
| JPH0556315B2 (ja) | ||
| JP2554864B2 (ja) | 半導体薄膜の再結晶化方法 | |
| JP3186114B2 (ja) | 半導体薄膜の製造方法 | |
| JPS61266387A (ja) | 半導体薄膜のレ−ザ再結晶化法 | |
| JP2834801B2 (ja) | 半導体薄膜の製造方法 | |
| JP3534069B2 (ja) | 半導体薄膜、その製造方法ならびに半導体薄膜の製造装置 | |
| JPH07131029A (ja) | 薄膜トランジスタの製造方法 | |
| JPH02211617A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS6130024A (ja) | Ｓｏｉ形成方法 | |
| JPH03108715A (ja) | 半導体膜の製造方法 | |
| JPH02181911A (ja) | 半導体単結晶薄膜の製造方法 | |
| JPH0287519A (ja) | 単結晶半導体薄膜の製造方法 | |
| JPH0372618A (ja) | 半導体膜の再結晶化法 |