JP3210313B2 - 多結晶シリコン薄膜の特性改善方法 - Google Patents
多結晶シリコン薄膜の特性改善方法Info
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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、多結晶シリコン薄膜の特性改善方法、特に
液晶表示装置やラインセンサ等に組込まれる大面積（大
容量）LSIを製造する際の能動領域となる多結晶シリコ
ン薄膜の特性を改善するのに好適な多結晶シリコン薄膜
の特性改善方法に関する。
液晶表示装置やラインセンサ等に組込まれる大面積（大
容量）LSIを製造する際の能動領域となる多結晶シリコ
ン薄膜の特性を改善するのに好適な多結晶シリコン薄膜
の特性改善方法に関する。
本発明は、例えばLSI等を製造する際に適用される多
結晶シリコン薄膜の特性改善方法において、多結晶シリ
コン薄膜上に絶縁膜を被着形成し、非晶質シリコンは溶
融するが単結晶シリコンは溶融しない範囲のエネルギ密
度に制御された矩形状のエネルギビームを多結晶シリコ
ン薄膜に照射領域が重なるように複数回走査し、１回目
の走査においては多結晶シリコン薄膜に順に走査し、２
回目以降の走査においては前回の走査の照射領域で不連
続領域となった部分に重ねて走査することより、大面積
を有する多結晶シリコン薄膜に対して不連続な部分を形
成させることなく電気的特性の改善を目的としたアニー
ルが行なえるようにしたものである。
結晶シリコン薄膜の特性改善方法において、多結晶シリ
コン薄膜上に絶縁膜を被着形成し、非晶質シリコンは溶
融するが単結晶シリコンは溶融しない範囲のエネルギ密
度に制御された矩形状のエネルギビームを多結晶シリコ
ン薄膜に照射領域が重なるように複数回走査し、１回目
の走査においては多結晶シリコン薄膜に順に走査し、２
回目以降の走査においては前回の走査の照射領域で不連
続領域となった部分に重ねて走査することより、大面積
を有する多結晶シリコン薄膜に対して不連続な部分を形
成させることなく電気的特性の改善を目的としたアニー
ルが行なえるようにしたものである。
一般に、薄膜トランジスタは、石英ガラス等の絶縁基
板上に、多結晶シリコン等の半導体薄膜を被着形成し、
この薄膜半導体層に例えばチャネルが形成される活性領
域や低抵抗のソース領域、ドレイン領域を夫々形成して
電界効果型トランジスタを構成するようにしている。
板上に、多結晶シリコン等の半導体薄膜を被着形成し、
この薄膜半導体層に例えばチャネルが形成される活性領
域や低抵抗のソース領域、ドレイン領域を夫々形成して
電界効果型トランジスタを構成するようにしている。
ところで、薄膜トランジスタの基板としては、従来よ
り高融点の石英ガラスが一般に用いられているが、材料
費が嵩み高価となるため、石英ガラスより低融点の通常
の耐熱ガラスを基板に用いることが望まれている。この
ような比較的低融点の耐熱ガラスを基板に用いる場合に
は、薄膜トランジスタの製造工程中の基板上の上限温度
を基板ガラスの歪点以下とするような低温プロセスが必
要となる。
り高融点の石英ガラスが一般に用いられているが、材料
費が嵩み高価となるため、石英ガラスより低融点の通常
の耐熱ガラスを基板に用いることが望まれている。この
ような比較的低融点の耐熱ガラスを基板に用いる場合に
は、薄膜トランジスタの製造工程中の基板上の上限温度
を基板ガラスの歪点以下とするような低温プロセスが必
要となる。
しかしながら、このような低温プロセスにおいては、
特性の良好な活性領域を得ることは困難である。即ち、
基板上に例えばCVD（化学気相成長）法等でシリコンを
被着形成したのみでは、結晶粒径の小さなトラップ密度
の高い多結晶シリコン層が形成され、電気的特性、特に
しきい値電圧Vth,サブスレッショルド特性、移動度μ，
リーク電流の点で良好なものが得られない。そのため、
基板上に多結晶シリコン層を形成した後、シリコンイオ
ンSi+を注入した非晶質化し、次いで低温アニール（600
℃程度）して結晶粒径を大きくした多結晶シリコン層を
得る方法が考えられている。この場合には、比較的高性
能の薄膜トランジスタが得られるが、1000℃の高温プロ
セスで製造された薄膜トランジスタには及ばない。この
原因は、多結晶シリコン層の結晶粒径でなく、その粒界
トラップ密度が600℃では充分改善されないからであ
る。
特性の良好な活性領域を得ることは困難である。即ち、
基板上に例えばCVD（化学気相成長）法等でシリコンを
被着形成したのみでは、結晶粒径の小さなトラップ密度
の高い多結晶シリコン層が形成され、電気的特性、特に
しきい値電圧Vth,サブスレッショルド特性、移動度μ，
リーク電流の点で良好なものが得られない。そのため、
基板上に多結晶シリコン層を形成した後、シリコンイオ
ンSi+を注入した非晶質化し、次いで低温アニール（600
℃程度）して結晶粒径を大きくした多結晶シリコン層を
得る方法が考えられている。この場合には、比較的高性
能の薄膜トランジスタが得られるが、1000℃の高温プロ
セスで製造された薄膜トランジスタには及ばない。この
原因は、多結晶シリコン層の結晶粒径でなく、その粒界
トラップ密度が600℃では充分改善されないからであ
る。
そこで、上記低温アニール後、Arレーザで短時間のア
ニールを施して多結晶シリコン層のトラップ密度を低減
させる方法が考えられるが、このArレーザは、波長が長
く、連続発振（CW）のため、面による照射が困難であ
り、大面積を有する膜厚1000Å未満の多結晶シリコン薄
膜には適さない。ところが、最近、短波長のパルスを発
振するエキシマレーザによるパルスレーザアニールが注
目され、実用化されている。
ニールを施して多結晶シリコン層のトラップ密度を低減
させる方法が考えられるが、このArレーザは、波長が長
く、連続発振（CW）のため、面による照射が困難であ
り、大面積を有する膜厚1000Å未満の多結晶シリコン薄
膜には適さない。ところが、最近、短波長のパルスを発
振するエキシマレーザによるパルスレーザアニールが注
目され、実用化されている。
しかしながら、従来のエキシマレーザによるパルスレ
ーザアニールは、照射領域を瞬時に溶融して行っている
ため、特に大面積の多結晶シリコン薄膜に対してアニー
ルした場合、不連続面が形成され、その後のデバイス作
製に影響を及ぼすという不都合があった。
ーザアニールは、照射領域を瞬時に溶融して行っている
ため、特に大面積の多結晶シリコン薄膜に対してアニー
ルした場合、不連続面が形成され、その後のデバイス作
製に影響を及ぼすという不都合があった。
即ち、エキシマレーザビームを光学的ホモジナイザを
介して多結晶シリコン薄膜に照射すると、10mm角以上の
照射面積を得ることができ、これを走査することによっ
て、大面積アニールが可能となるが、上述の如く、照射
領域を溶融する程度のエネルギ密度（約1J/cm2）で行な
うため、各照射領域間で未溶融領域が形成されるのを防
止する目的で照射領域を１部重ねて走査した場合、照射
領域の重なった部分が更に溶融し、結果的に多結晶シリ
コン薄膜表面が不連続面、即ち凹凸面となってしまい、
その後のデバイス作製に支障を来すという不都合があっ
た。
介して多結晶シリコン薄膜に照射すると、10mm角以上の
照射面積を得ることができ、これを走査することによっ
て、大面積アニールが可能となるが、上述の如く、照射
領域を溶融する程度のエネルギ密度（約1J/cm2）で行な
うため、各照射領域間で未溶融領域が形成されるのを防
止する目的で照射領域を１部重ねて走査した場合、照射
領域の重なった部分が更に溶融し、結果的に多結晶シリ
コン薄膜表面が不連続面、即ち凹凸面となってしまい、
その後のデバイス作製に支障を来すという不都合があっ
た。
本発明は、このような点に鑑み成されたもので、その
目的とするところは、大面積を有する多結晶シリコン薄
膜に対して、不連続面を形成することとなく、均一にト
ラップ密度の低減を目的としたアニールを行なうことが
できる多結晶シリコン薄膜の特性改善方法を提供するこ
とにある。
目的とするところは、大面積を有する多結晶シリコン薄
膜に対して、不連続面を形成することとなく、均一にト
ラップ密度の低減を目的としたアニールを行なうことが
できる多結晶シリコン薄膜の特性改善方法を提供するこ
とにある。
本発明の多結晶シリコン薄膜の改善方法は、多結晶シ
リコン薄膜（５）上に絶縁膜（６）を被着形成し、非晶
質シリコンは溶融するが単結晶シリコンは溶融しない範
囲のエネルギ密度に制御された矩形状のエネルギビーム
（７）を多結晶シリコン薄膜（５）にその照射領域（1
5）（17）が重なるように複数回走査し、１回目の走査
においては多結晶シリコン薄膜（５）に順に走査し、２
回目以降の走査においては前回の走査の照射領域（15）
で不連続領域となった部分に重ねて走査する。
リコン薄膜（５）上に絶縁膜（６）を被着形成し、非晶
質シリコンは溶融するが単結晶シリコンは溶融しない範
囲のエネルギ密度に制御された矩形状のエネルギビーム
（７）を多結晶シリコン薄膜（５）にその照射領域（1
5）（17）が重なるように複数回走査し、１回目の走査
においては多結晶シリコン薄膜（５）に順に走査し、２
回目以降の走査においては前回の走査の照射領域（15）
で不連続領域となった部分に重ねて走査する。
上記エネルギビーム（７）は、短波長でパルス発振す
るもの、例えばエキシマレーザを用いるを可とする。
るもの、例えばエキシマレーザを用いるを可とする。
上述の本発明の方法によれば、非晶質シリコンは溶融
するが単結晶シリコンは溶融しないようにエネルギ密度
を制御してエネルギビーム（７）をその照射領域（15）
が一部（17）で重なるように多結晶シリコン薄膜（５）
に走査するので、大面積を有する多結晶シリコン薄膜
（５）中の結晶部分は溶融せずに微小欠陥のみ改善され
る。従って、大面積を有する多結晶シリコン薄膜（５）
表面に不連続面（凹凸面）を形成することなく、多結晶
シリコン薄膜（５）のトラップ密度を低減することがで
きる。このことは、従来達成できなかった大面積を有す
る多結晶シリコン薄膜（５）に対する膜質向上を目的と
したアニールを実現させることができ、液晶表示装置や
ラインセンサ等に用いられる大容量メモリ（メガビット
級DRAMやSRAM等）の形成をより効率よく、かつ特性の劣
化を招来させることなく行なうことができる。
するが単結晶シリコンは溶融しないようにエネルギ密度
を制御してエネルギビーム（７）をその照射領域（15）
が一部（17）で重なるように多結晶シリコン薄膜（５）
に走査するので、大面積を有する多結晶シリコン薄膜
（５）中の結晶部分は溶融せずに微小欠陥のみ改善され
る。従って、大面積を有する多結晶シリコン薄膜（５）
表面に不連続面（凹凸面）を形成することなく、多結晶
シリコン薄膜（５）のトラップ密度を低減することがで
きる。このことは、従来達成できなかった大面積を有す
る多結晶シリコン薄膜（５）に対する膜質向上を目的と
したアニールを実現させることができ、液晶表示装置や
ラインセンサ等に用いられる大容量メモリ（メガビット
級DRAMやSRAM等）の形成をより効率よく、かつ特性の劣
化を招来させることなく行なうことができる。
また、多結晶シリコン薄膜（５）上の絶縁膜（６）を
被着形成してからエネルギービーム（７）を照射するの
で、絶縁膜（６）が一種の反射防止膜となり、多結晶シ
リコン薄膜（５）へのアニール効率をより高めることが
できる。
被着形成してからエネルギービーム（７）を照射するの
で、絶縁膜（６）が一種の反射防止膜となり、多結晶シ
リコン薄膜（５）へのアニール効率をより高めることが
できる。
以下、第１図〜第４図を参照しながら本発明の実施例
を説明する。
を説明する。
第１図は、本実施例に係る多結晶シリコン薄膜の特性
改善方法を示す工程図である。以下順を追ってその工程
を説明する。
改善方法を示す工程図である。以下順を追ってその工程
を説明する。
まず、第１図Ａに示すように、例えば耐熱ガラスより
成る絶縁基板（１）上に膜厚1000Å程度のSiO2膜（２）
を形成したのち、該SiO2膜（２）上に膜厚800Å程度の
多結晶シリコン薄膜（３）を例えばCVD法等で被着形成
する。
成る絶縁基板（１）上に膜厚1000Å程度のSiO2膜（２）
を形成したのち、該SiO2膜（２）上に膜厚800Å程度の
多結晶シリコン薄膜（３）を例えばCVD法等で被着形成
する。
次に、第１図Ｂに示すように、多結晶シリコン薄膜
（３）に対してシリコンイオンSi+をイオン注入して多
結晶シリコン薄膜（３）を非晶質シリコン薄膜（４）に
変化させる。このときのSi+のイオン注入条件として
は、例えば打込みエネルギ約40KeVとし、打込みドーズ
量を1.5×10-15cm-2程度とする。
（３）に対してシリコンイオンSi+をイオン注入して多
結晶シリコン薄膜（３）を非晶質シリコン薄膜（４）に
変化させる。このときのSi+のイオン注入条件として
は、例えば打込みエネルギ約40KeVとし、打込みドーズ
量を1.5×10-15cm-2程度とする。
次に、第１図Ｃに示すように、非晶質シリコン薄膜
（４）に対して例えば600℃、30時間の低温熱処理を施
して結晶成長させ、図示する如く結晶粒の大きな多結晶
シリコン薄膜（５）を形成する。このとき、多結晶シリ
コン薄膜（５）は、粒径は成長するが、粒界のトラップ
密度は悪い（高い）。
（４）に対して例えば600℃、30時間の低温熱処理を施
して結晶成長させ、図示する如く結晶粒の大きな多結晶
シリコン薄膜（５）を形成する。このとき、多結晶シリ
コン薄膜（５）は、粒径は成長するが、粒界のトラップ
密度は悪い（高い）。
次に、第１図Ｄに示すように、多結晶シリコン薄膜
（５）上に膜厚500Å程度のSiO2膜（６）を例えばCVD法
等で被着形成する。
（５）上に膜厚500Å程度のSiO2膜（６）を例えばCVD法
等で被着形成する。
次に、第１図Ｅに示すように、多結晶シリコン薄膜
（５）に対して希ガス・ハライドエキシマレーザビーム
（７）を照射してトラップ密度の低減化を目的としたア
ニールを行なう。本例では、第２図に示すように、希ガ
ス・ハライドエキシマレーザ光源（８）として波長308n
mのXeClエキシマレーザ光源を用い、該レーザ光源
（８）からのビーム（７）をワークステーション、図示
の例では、ミラー（９）、アッテネータ（10）、ミラー
（11）及び（12）、ビームホモジナイザ（13）を介して
ステージ（14）上に載置されたウェハ（図示せず）上の
多結晶シリコン薄膜（５）に照射する。このとき、ビー
ムホモジナイザ（13）を経て照射されたビーム（７）
は、そのビームプロファイルが広範囲にわたり極めて均
一となり、ビームスポット（7S）の形状が第２図の拡大
図で示すように、10mm角の矩形状の照射面積を有するも
のとなる。また、ビーム（７）は、その照射温度が、多
結晶シリコン薄膜（５）を溶融させない程度の温度、即
ち非晶質シリコンの融点より高く、単結晶シリコンの融
点より低くなるように、従って非晶質シリコンを溶融さ
せるが単結晶シリコンを溶融させないようにそのエネル
ギ密度を設定する。本例（800Å厚の多結晶シリコン薄
膜（５）、500Å厚のSiO2膜（６））では、300mJ/cm2よ
り近い密度に設定する。
（５）に対して希ガス・ハライドエキシマレーザビーム
（７）を照射してトラップ密度の低減化を目的としたア
ニールを行なう。本例では、第２図に示すように、希ガ
ス・ハライドエキシマレーザ光源（８）として波長308n
mのXeClエキシマレーザ光源を用い、該レーザ光源
（８）からのビーム（７）をワークステーション、図示
の例では、ミラー（９）、アッテネータ（10）、ミラー
（11）及び（12）、ビームホモジナイザ（13）を介して
ステージ（14）上に載置されたウェハ（図示せず）上の
多結晶シリコン薄膜（５）に照射する。このとき、ビー
ムホモジナイザ（13）を経て照射されたビーム（７）
は、そのビームプロファイルが広範囲にわたり極めて均
一となり、ビームスポット（7S）の形状が第２図の拡大
図で示すように、10mm角の矩形状の照射面積を有するも
のとなる。また、ビーム（７）は、その照射温度が、多
結晶シリコン薄膜（５）を溶融させない程度の温度、即
ち非晶質シリコンの融点より高く、単結晶シリコンの融
点より低くなるように、従って非晶質シリコンを溶融さ
せるが単結晶シリコンを溶融させないようにそのエネル
ギ密度を設定する。本例（800Å厚の多結晶シリコン薄
膜（５）、500Å厚のSiO2膜（６））では、300mJ/cm2よ
り近い密度に設定する。
そして、本例では、ステージ（14）又はビームホモジ
ナイザ（13）を相対的に移動させてビームスポット（7
S）をステージ（14）上の多結晶シリコン薄膜（５）に
対して走査させる。このようにすれば、大面積を有する
多結晶シリコン薄膜（５）に対しレーザビーム（７）に
よる大面積アニールを行なうことができる。
ナイザ（13）を相対的に移動させてビームスポット（7
S）をステージ（14）上の多結晶シリコン薄膜（５）に
対して走査させる。このようにすれば、大面積を有する
多結晶シリコン薄膜（５）に対しレーザビーム（７）に
よる大面積アニールを行なうことができる。
第３図は、20mm角の矩形状セル（多結晶シリコン薄
膜）（５）に対し、10mm角のビームスポットを走査させ
る例を示したもので、まず、第３図Ａに示すように、ビ
ームスポットをセル（５）に対し番号1,2,3,4の順に走
査させる。このときはまだ照射領域（15）の境界（16）
において未照射部分が存在し、セル（５）表面は不連続
となっている。
膜）（５）に対し、10mm角のビームスポットを走査させ
る例を示したもので、まず、第３図Ａに示すように、ビ
ームスポットをセル（５）に対し番号1,2,3,4の順に走
査させる。このときはまだ照射領域（15）の境界（16）
において未照射部分が存在し、セル（５）表面は不連続
となっている。
次に、第３図Ｂに示すように、ビームスポットをセル
（５）に対し番号5,6,7,8の順に走査し、更に、第３図
Ｃの番号９で示すように、セル（５）の中央部分を照射
する。この段階で完全に未照射部分がなくなりセル
（５）表面に存していた不連続部分は消失する。また、
ビーム（７）のエネルギ密度を上述の如く設定したの
で、最初の照射領域（番号1,2,3,4で示す領域）（15）
及び照射領域（15）が重なった領域（番号5,6,7,8で示
す領域）（17）における結晶部分は溶けず微小欠陥のみ
改善され、多結晶シリコン薄膜（５）中の結晶の溶融に
伴う不連続面は形成されない。上記の例は、エネルギ密
度を一定にしてビーム（７）を照射したが、番号5,6,7,
8,9で示す領域（17）を照射する際のエネルギ密度を番
号1,2,3,4で示す領域（15）を照射する際のエネルギ密
度より低く設定してもよい。また、走査順序としては、
上記の例のほか、第４図に示すように行ってもよい。こ
の場合においても、照射領域及び照射領域が重なった領
域における結晶部分は溶けず微小欠陥のみ改善され、不
連続面は形成されない。
（５）に対し番号5,6,7,8の順に走査し、更に、第３図
Ｃの番号９で示すように、セル（５）の中央部分を照射
する。この段階で完全に未照射部分がなくなりセル
（５）表面に存していた不連続部分は消失する。また、
ビーム（７）のエネルギ密度を上述の如く設定したの
で、最初の照射領域（番号1,2,3,4で示す領域）（15）
及び照射領域（15）が重なった領域（番号5,6,7,8で示
す領域）（17）における結晶部分は溶けず微小欠陥のみ
改善され、多結晶シリコン薄膜（５）中の結晶の溶融に
伴う不連続面は形成されない。上記の例は、エネルギ密
度を一定にしてビーム（７）を照射したが、番号5,6,7,
8,9で示す領域（17）を照射する際のエネルギ密度を番
号1,2,3,4で示す領域（15）を照射する際のエネルギ密
度より低く設定してもよい。また、走査順序としては、
上記の例のほか、第４図に示すように行ってもよい。こ
の場合においても、照射領域及び照射領域が重なった領
域における結晶部分は溶けず微小欠陥のみ改善され、不
連続面は形成されない。
この工程以降は、素子形成領域の分離、素子形成領域
へのデバイス作製等が行なわれて本例に係る電気的特性
が改善されたLSIを得る。
へのデバイス作製等が行なわれて本例に係る電気的特性
が改善されたLSIを得る。
上述の如く本例によれば、第１図Ｅにおいて、XeClエ
キシマレーザビーム（７）によるアニール処理時、ビー
ム（７）の照射温度が多結晶シリコン薄膜（５）中の結
晶の溶融温度より低くなるように、即ち非晶質シリコン
の融点より高く、単結晶シリコンの融点より低くなるよ
うにビーム（７）のエネルギ密度を設定し、更にビーム
ホモジナイザ（13）によりビームスポット（7S）の形状
を例えば10mm角の矩形状にし、そしてこのビームスポッ
ト（7S）を多結晶シリコン薄膜（５）に対し、一部が重
なるように走査するようにしたので、ビーム（７）の照
射領域（15）及び照射領域（15）が重なった領域（17）
における結晶部分は溶けず微小欠陥のみ改善される。そ
の結果、大面積を有する多結晶シリコン薄膜（５）表面
に未照射及び結晶部分の溶融に伴う不連続面（凹凸面）
を形成することなく、多結晶シリコン薄膜（５）のトラ
ップ密度を低減することができ、従来達成できなかった
大面積を有する多結晶シリコン薄膜（５）の膜質向上を
目的としたアニールを実現させることができ、液晶表示
装置やラインセンサ等に用いられる大容量メモリ（メガ
ビット級DRAMやSRAM等）の形成をより効率よく、かつ特
性の劣化を招来させることなく行なうことができる。
キシマレーザビーム（７）によるアニール処理時、ビー
ム（７）の照射温度が多結晶シリコン薄膜（５）中の結
晶の溶融温度より低くなるように、即ち非晶質シリコン
の融点より高く、単結晶シリコンの融点より低くなるよ
うにビーム（７）のエネルギ密度を設定し、更にビーム
ホモジナイザ（13）によりビームスポット（7S）の形状
を例えば10mm角の矩形状にし、そしてこのビームスポッ
ト（7S）を多結晶シリコン薄膜（５）に対し、一部が重
なるように走査するようにしたので、ビーム（７）の照
射領域（15）及び照射領域（15）が重なった領域（17）
における結晶部分は溶けず微小欠陥のみ改善される。そ
の結果、大面積を有する多結晶シリコン薄膜（５）表面
に未照射及び結晶部分の溶融に伴う不連続面（凹凸面）
を形成することなく、多結晶シリコン薄膜（５）のトラ
ップ密度を低減することができ、従来達成できなかった
大面積を有する多結晶シリコン薄膜（５）の膜質向上を
目的としたアニールを実現させることができ、液晶表示
装置やラインセンサ等に用いられる大容量メモリ（メガ
ビット級DRAMやSRAM等）の形成をより効率よく、かつ特
性の劣化を招来させることなく行なうことができる。
また、ビーム（７）のエネルギ密度を上述の如く多結
晶シリコン薄膜（５）中の結晶が溶融しない程度の照射
温度となるように設定したので、レーザ出力に関する負
担を軽減することができると共に、多層構造のメモリセ
ルを作製する場合、下部のトランジスタの特性を劣化さ
せることなく、即ち不純物領域を必要以上に拡散させる
ことなく上部のトランジスタを形成することができる。
晶シリコン薄膜（５）中の結晶が溶融しない程度の照射
温度となるように設定したので、レーザ出力に関する負
担を軽減することができると共に、多層構造のメモリセ
ルを作製する場合、下部のトランジスタの特性を劣化さ
せることなく、即ち不純物領域を必要以上に拡散させる
ことなく上部のトランジスタを形成することができる。
また、エキシマレーザビーム（７）による多結晶シリ
コン薄膜（５）へのアニール処理時、第１図Ｅに示すよ
うに、多結晶シリコン薄膜（５）上にSiO2膜（６）を形
成してから行なうようにしたので、SiO2膜（６）が一種
の反射防止膜となり（即ち、多結晶シリコン薄膜（５）
に直接XeClエキシマレーザビーム（７）を照射すると、
表面において約70％が反射されてしまうが、SiO2膜
（６）を介して照射するとほとんど反射されない）、多
結晶シリコン薄膜（５）へのアニール効率をより高める
ことができ、膜中のトラップ密度の低減化をより一層図
ることができる。
コン薄膜（５）へのアニール処理時、第１図Ｅに示すよ
うに、多結晶シリコン薄膜（５）上にSiO2膜（６）を形
成してから行なうようにしたので、SiO2膜（６）が一種
の反射防止膜となり（即ち、多結晶シリコン薄膜（５）
に直接XeClエキシマレーザビーム（７）を照射すると、
表面において約70％が反射されてしまうが、SiO2膜
（６）を介して照射するとほとんど反射されない）、多
結晶シリコン薄膜（５）へのアニール効率をより高める
ことができ、膜中のトラップ密度の低減化をより一層図
ることができる。
本発明に係る多結晶シリコン薄膜の特性改善方法は、
多結晶シリコン薄膜上に絶縁膜を被着形成し、非晶質シ
リコンは溶融するが単結晶シリコンは溶融しない範囲の
エネルギ密度に制御された矩形状のエネルギビームを多
結晶シリコン薄膜に照射領域が重なるように複数回走査
し、１回目の走査においては多結晶シリコン薄膜に順に
走査し、２回目以降の走査においては前回の走査の照射
領域で不連続領域となった部分に重ねて走査するように
したので、大面積を有する多結晶シリコン薄膜に対して
不連続な部分を形成することなく上記多結晶シリコン薄
膜の電気的特性を改善することができる。
多結晶シリコン薄膜上に絶縁膜を被着形成し、非晶質シ
リコンは溶融するが単結晶シリコンは溶融しない範囲の
エネルギ密度に制御された矩形状のエネルギビームを多
結晶シリコン薄膜に照射領域が重なるように複数回走査
し、１回目の走査においては多結晶シリコン薄膜に順に
走査し、２回目以降の走査においては前回の走査の照射
領域で不連続領域となった部分に重ねて走査するように
したので、大面積を有する多結晶シリコン薄膜に対して
不連続な部分を形成することなく上記多結晶シリコン薄
膜の電気的特性を改善することができる。
第１図は本実施例に係る多結晶シリコン薄膜の特性改善
方法を示す工程図、第２図は本実施例に係るレーザアニ
ール処理を示す構成図、第３図は本実施例に係る走査順
序を示す工程図、第４図は他の走査順序を示す工程図で
ある。 （１）は絶縁基板、（２），（６）はSiO2膜、（３），
（５）は多結晶シリコン薄膜、（４）は非晶質シリコン
薄膜、（７）はレーザビーム、（7S）はビームスポッ
ト、（８）は光源、（９），（11），（12）はミラー、
（10）はアッテネータ、（13）はビームホモジナイザ、
（14）はステージ、（15）は照射領域、（17）は照射領
域が重なった領域である。
方法を示す工程図、第２図は本実施例に係るレーザアニ
ール処理を示す構成図、第３図は本実施例に係る走査順
序を示す工程図、第４図は他の走査順序を示す工程図で
ある。 （１）は絶縁基板、（２），（６）はSiO2膜、（３），
（５）は多結晶シリコン薄膜、（４）は非晶質シリコン
薄膜、（７）はレーザビーム、（7S）はビームスポッ
ト、（８）は光源、（９），（11），（12）はミラー、
（10）はアッテネータ、（13）はビームホモジナイザ、
（14）はステージ、（15）は照射領域、（17）は照射領
域が重なった領域である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−104021（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−151015（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−281419（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−263714（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−78120（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−145819（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−128024（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−56316（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/00 - 29/96 H01L 21/00 - 21/98
Claims (1)
- 【請求項１】多結晶シリコン薄膜上に絶縁膜を被着形成
し、非晶質シリコンは溶融するが単結晶シリコンは溶融
しない範囲のエネルギ密度に制御された矩形状のエネル
ギビームを上記多結晶シリコン薄膜に照射領域が重なる
ように複数回走査し、１回目の走査においては上記多結
晶シリコン薄膜に順に走査し、２回目以降の走査におい
ては前回の走査の照射領域で不連続領域となった部分に
重ねて走査することを特徴とする多結晶シリコン薄膜の
特性改善方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20853989A JP3210313B2 (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 多結晶シリコン薄膜の特性改善方法 |
| JP10236993A JPH11121379A (ja) | 1989-08-11 | 1998-08-24 | 多結晶シリコン薄膜の特性改善方法 |
| JP10236992A JPH11121765A (ja) | 1989-08-11 | 1998-08-24 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP20853989A JP3210313B2 (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 多結晶シリコン薄膜の特性改善方法 |
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| JP10236993A Division JPH11121379A (ja) | 1989-08-11 | 1998-08-24 | 多結晶シリコン薄膜の特性改善方法 |
| JP10236992A Division JPH11121765A (ja) | 1989-08-11 | 1998-08-24 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0372617A JPH0372617A (ja) | 1991-03-27 |
| JP3210313B2 true JP3210313B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=16557863
Family Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP20853989A Expired - Lifetime JP3210313B2 (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 多結晶シリコン薄膜の特性改善方法 |
| JP10236993A Pending JPH11121379A (ja) | 1989-08-11 | 1998-08-24 | 多結晶シリコン薄膜の特性改善方法 |
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| Country | Link |
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|---|---|---|---|---|
| US5529951A (en) * | 1993-11-02 | 1996-06-25 | Sony Corporation | Method of forming polycrystalline silicon layer on substrate by large area excimer laser irradiation |
| US6066516A (en) * | 1995-06-26 | 2000-05-23 | Seiko Epson Corporation | Method for forming crystalline semiconductor layers, a method for fabricating thin film transistors, and method for fabricating solar cells and active matrix liquid crystal devices |
| JP2001147446A (ja) * | 1999-11-19 | 2001-05-29 | Hitachi Ltd | 液晶表示装置とその製造方法 |
| JP5244274B2 (ja) * | 2000-04-28 | 2013-07-24 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
-
1989
- 1989-08-11 JP JP20853989A patent/JP3210313B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-08-24 JP JP10236993A patent/JPH11121379A/ja active Pending
- 1998-08-24 JP JP10236992A patent/JPH11121765A/ja active Pending
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11121379A (ja) | 1999-04-30 |
| JPH11121765A (ja) | 1999-04-30 |
| JPH0372617A (ja) | 1991-03-27 |
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