JPH02119122A - 低抵抗多結晶半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
低抵抗多結晶半導体薄膜の製造方法Info
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- JPH02119122A JPH02119122A JP27230088A JP27230088A JPH02119122A JP H02119122 A JPH02119122 A JP H02119122A JP 27230088 A JP27230088 A JP 27230088A JP 27230088 A JP27230088 A JP 27230088A JP H02119122 A JPH02119122 A JP H02119122A
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- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、低抵抗多結晶半導体薄膜の製造方法に関する
。
。
本発明は、低抵抗多結晶半導体薄膜の製造方法において
、非晶質半導体薄膜を低温で固相成長させることにより
多結晶半導体薄膜を形成した後、上記多結晶半導体薄膜
に上記多結晶半導体薄膜が溶融しないエネルギー範囲で
パルスレーザ−ビームを照射することによって、低抵抗
の多結晶半導体薄膜を低温プロセスで製造することがで
きるようにしたものである。
、非晶質半導体薄膜を低温で固相成長させることにより
多結晶半導体薄膜を形成した後、上記多結晶半導体薄膜
に上記多結晶半導体薄膜が溶融しないエネルギー範囲で
パルスレーザ−ビームを照射することによって、低抵抗
の多結晶半導体薄膜を低温プロセスで製造することがで
きるようにしたものである。
低抵抗の多結晶シリコン(St)薄膜を形成する場合に
は、−旦形成された多結晶Si薄膜にn型またはp型の
不純物をイオン注入して非晶質化した後、アニールを行
うことによりこの非晶質Si薄膜を固相成長させて結晶
化を行う方法が有効である。
は、−旦形成された多結晶Si薄膜にn型またはp型の
不純物をイオン注入して非晶質化した後、アニールを行
うことによりこの非晶質Si薄膜を固相成長させて結晶
化を行う方法が有効である。
この場合、アニールを600°C程度の低温で行うと、
結晶化が進んで低抵抗の多結晶Si薄膜が得られる0例
えば、膜厚800人の多結晶Si薄膜の場合には、例え
ばリン(P)をドーズ量1.5X10 lS/cd、エ
ネルギー40keVの条件でイオン注入し、アニールを
窒素(N2)雰囲気中において600 ’Cで60時間
行った場合には、シート抵抗が約200Ω/口程度の多
結晶sty膜が得られる。
結晶化が進んで低抵抗の多結晶Si薄膜が得られる0例
えば、膜厚800人の多結晶Si薄膜の場合には、例え
ばリン(P)をドーズ量1.5X10 lS/cd、エ
ネルギー40keVの条件でイオン注入し、アニールを
窒素(N2)雰囲気中において600 ’Cで60時間
行った場合には、シート抵抗が約200Ω/口程度の多
結晶sty膜が得られる。
なお、多結晶Siから成る抵抗体の形成方法として、多
1fl J% S i膜に不活性イオンを注入して非晶
質化させた後、熱処理を行ってホッピング伝導を示しか
つ光伝導率が小さくなるようにした方法が知られている
(特開昭62−69546号公報)。
1fl J% S i膜に不活性イオンを注入して非晶
質化させた後、熱処理を行ってホッピング伝導を示しか
つ光伝導率が小さくなるようにした方法が知られている
(特開昭62−69546号公報)。
また、薄膜単結晶の製造方法として、絶縁基板上の薄膜
半導体層にレーザを照射して溶融した後、冷却固化して
なる薄膜単結晶の製造方法において、上記レーザー照射
の前工程で熱処理を施して上記半導体層の結晶粒径を均
一にする方法が知られている(特開昭61−78120
号公報)。
半導体層にレーザを照射して溶融した後、冷却固化して
なる薄膜単結晶の製造方法において、上記レーザー照射
の前工程で熱処理を施して上記半導体層の結晶粒径を均
一にする方法が知られている(特開昭61−78120
号公報)。
本発明者の検討によれば、上述の従来の方法では、20
0Ω/口程度よりも低抵抗の多結晶St薄膜を得ること
は困難である。アニール温度を1000℃程度に高くす
ることも考えられるが、この場合には結晶化があまり進
まないため、得られる多結晶St薄膜の結晶粒径は小さ
く、また膜表面の平坦性も悪くなる。しかも、このよう
に1000°C程度の高温でアニールを行うと、不純物
の再拡散等が起きるので、特に高密度のLSIへ適用す
る場合には問題となる。また、例えば多結晶Si薄膜を
用いた薄膜トランジスタへ適用する場合には、基板が高
温処理に耐えられる石英基板等に限定されてしまう、一
方、600℃程度でアニールを行って固相成長させた後
に1000°C程度でアニールすれば、低抵抗の多結晶
Si薄膜を得ることは可能であるが、やはり高温プロセ
スを用いるため上述と同様な問題がある。
0Ω/口程度よりも低抵抗の多結晶St薄膜を得ること
は困難である。アニール温度を1000℃程度に高くす
ることも考えられるが、この場合には結晶化があまり進
まないため、得られる多結晶St薄膜の結晶粒径は小さ
く、また膜表面の平坦性も悪くなる。しかも、このよう
に1000°C程度の高温でアニールを行うと、不純物
の再拡散等が起きるので、特に高密度のLSIへ適用す
る場合には問題となる。また、例えば多結晶Si薄膜を
用いた薄膜トランジスタへ適用する場合には、基板が高
温処理に耐えられる石英基板等に限定されてしまう、一
方、600℃程度でアニールを行って固相成長させた後
に1000°C程度でアニールすれば、低抵抗の多結晶
Si薄膜を得ることは可能であるが、やはり高温プロセ
スを用いるため上述と同様な問題がある。
従って本発明の目的は、低抵抗の多結晶半導体薄膜を低
温プロセスで製造することができる低抵抗多結晶半導体
薄膜の製造方法を提供することにある。
温プロセスで製造することができる低抵抗多結晶半導体
薄膜の製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明は、非晶質半導体薄膜
(3)を低温で固相成長させることに−より多結晶半導
体薄膜(4)を形成した後、多結晶半導体薄膜(4)に
多結晶半導体薄膜(4)が溶融しないエネルギー範囲で
パルスレーザ−ビーム(5)を照射するようにしている
。
(3)を低温で固相成長させることに−より多結晶半導
体薄膜(4)を形成した後、多結晶半導体薄膜(4)に
多結晶半導体薄膜(4)が溶融しないエネルギー範囲で
パルスレーザ−ビーム(5)を照射するようにしている
。
多結晶半導体薄膜(4)が溶融しないエネルギー範囲で
パルスレーザ−ビーム(5)を照射するのは、この多結
晶半導体薄膜(4)の表面の平坦性を確保すること、こ
の多結晶半導体薄膜(4)中の結晶粒径を保存すること
等の理由による。
パルスレーザ−ビーム(5)を照射するのは、この多結
晶半導体薄膜(4)の表面の平坦性を確保すること、こ
の多結晶半導体薄膜(4)中の結晶粒径を保存すること
等の理由による。
上記非晶質半導体薄膜(3)は、多結晶半導体薄膜を非
晶質化することにより形成されたものであっても、低圧
CVD法等によって直接形成されたものであってもよい
、また、この非晶質半導体薄膜(3)の固相成長は、例
えば500〜700℃の範囲内の温度で行うことができ
る。
晶質化することにより形成されたものであっても、低圧
CVD法等によって直接形成されたものであってもよい
、また、この非晶質半導体薄膜(3)の固相成長は、例
えば500〜700℃の範囲内の温度で行うことができ
る。
上記多結晶半導体薄膜(4)は、パルスレーザ−ビーム
(5)の照射により膜全体が加熱される膜厚、例えば8
00人程皮取下の膜厚とするのがが好ましい。
(5)の照射により膜全体が加熱される膜厚、例えば8
00人程皮取下の膜厚とするのがが好ましい。
上記パルスレーザ−ビーム(5)としては、例えばエキ
シマ−レーザーによる紫外光領域のパルスレーザ−ビー
ムを用いることができる。
シマ−レーザーによる紫外光領域のパルスレーザ−ビー
ムを用いることができる。
上記した手段によれば、低温での固相成長により、結晶
粒径が大きくかなり低抵抗の多結晶半導体薄膜(4)が
まず形成される。次に、パルスレーザ−ビーム(5)の
照射によりこの多結晶半導体薄膜(4)は瞬間的に高温
に加熱され、この加熱によるアニールの効果でこの多結
晶半導体薄膜(4)中の結晶粒界や結晶粒内に残留する
結晶欠陥が低減し、また不純物の電気的活性化も十分に
行われる。その結果、この多結晶半導体薄膜(4)の抵
抗はパルスレーザ−ビーム(5)の照射前に比べてさら
に低下する。しかも、このパルスレーザ−ビーム(5)
の照射によるアニールは、低温プ、ロセスである。これ
によって、低抵抗の多結晶半導体薄膜(4)を低温プロ
セスで製造することができる。
粒径が大きくかなり低抵抗の多結晶半導体薄膜(4)が
まず形成される。次に、パルスレーザ−ビーム(5)の
照射によりこの多結晶半導体薄膜(4)は瞬間的に高温
に加熱され、この加熱によるアニールの効果でこの多結
晶半導体薄膜(4)中の結晶粒界や結晶粒内に残留する
結晶欠陥が低減し、また不純物の電気的活性化も十分に
行われる。その結果、この多結晶半導体薄膜(4)の抵
抗はパルスレーザ−ビーム(5)の照射前に比べてさら
に低下する。しかも、このパルスレーザ−ビーム(5)
の照射によるアニールは、低温プ、ロセスである。これ
によって、低抵抗の多結晶半導体薄膜(4)を低温プロ
セスで製造することができる。
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。この実施例は、低抵抗多結晶Si薄膜の製造に
本発明を通用した実施例である。
明する。この実施例は、低抵抗多結晶Si薄膜の製造に
本発明を通用した実施例である。
第1図A〜第1図りは本発明の一実施例による低抵抗多
結晶Si薄膜の製造方法を工程順に示す。
結晶Si薄膜の製造方法を工程順に示す。
本実施例においては、第1図Aに示すように、基板lの
上に例えば低圧CVD法により例えば600°C程度の
低温で例えば膜厚400人程皮取多結晶Si薄膜2を形
成する。基板1は、例えば表面にSiO□膜が形成され
たSi基板のような半導体基板であってもよいし、石英
基板やガラス基板であってもよい。なお、低圧CVD法
により形成されたこの多結晶Si薄膜2中の結晶粒2a
の粒径は一般に小さく、例えば500〜1000人程度
である。
上に例えば低圧CVD法により例えば600°C程度の
低温で例えば膜厚400人程皮取多結晶Si薄膜2を形
成する。基板1は、例えば表面にSiO□膜が形成され
たSi基板のような半導体基板であってもよいし、石英
基板やガラス基板であってもよい。なお、低圧CVD法
により形成されたこの多結晶Si薄膜2中の結晶粒2a
の粒径は一般に小さく、例えば500〜1000人程度
である。
皮取、この多結晶Si薄膜2に例えばPのようなn型不
純物を例えばドーズ量1,5xlO”/cd、エネルギ
ー20keVの条件でイオン注入することにより、この
多結晶St薄膜2を非晶質化するとともに、不純物ドー
ピングを行う。これによって、第1図Bに示すように、
非晶質Si薄膜3が形成される。
純物を例えばドーズ量1,5xlO”/cd、エネルギ
ー20keVの条件でイオン注入することにより、この
多結晶St薄膜2を非晶質化するとともに、不純物ドー
ピングを行う。これによって、第1図Bに示すように、
非晶質Si薄膜3が形成される。
次に、この非晶1i S i薄膜3.を例えばN!雰囲
気中において例えば600℃程度の低温で例えば30時
間アニールすることにより固相成長させる。
気中において例えば600℃程度の低温で例えば30時
間アニールすることにより固相成長させる。
これによって、第1図Cに示すように、多結晶Si薄膜
4が形成されるが、この多結晶5ftl[M4中の結晶
粒4aの粒径は例えば1.5〜2μm程度と極めて大き
くすることができる。この時点におけるこの多結晶Si
薄膜4のシート抵抗は例えば200Ω/口程度である。
4が形成されるが、この多結晶5ftl[M4中の結晶
粒4aの粒径は例えば1.5〜2μm程度と極めて大き
くすることができる。この時点におけるこの多結晶Si
薄膜4のシート抵抗は例えば200Ω/口程度である。
次に第1図りに示すように、この多結晶Si薄膜4が溶
融しないエネルギー範囲で全面にパルスレーザ−ビーム
5を照射する。具体的には、このパルスレーザ−ビーム
5として例えばXeClエキシマ−レーザーによるパル
スレーザ−ビーム(波長308 nm)を用い、エネル
ギー密度は100〜300mJ/dlの範囲、より好ま
しくは190〜280mJ/c−の範囲内の値とする。
融しないエネルギー範囲で全面にパルスレーザ−ビーム
5を照射する。具体的には、このパルスレーザ−ビーム
5として例えばXeClエキシマ−レーザーによるパル
スレーザ−ビーム(波長308 nm)を用い、エネル
ギー密度は100〜300mJ/dlの範囲、より好ま
しくは190〜280mJ/c−の範囲内の値とする。
パルス幅は例えば60ns程度である。このパルスレー
ザ−ビーム5の照射によって、多結晶Si薄膜4は瞬間
的に高温に加熱され、この加熱によるアニールの効果で
この多結晶Si薄膜4中の残留結晶欠陥が低減するとと
もに、注入不純物の電気的活性化もほぼ完全に行われる
。これによって、低抵抗のn型の多結晶Si薄膜4を得
ることができる。
ザ−ビーム5の照射によって、多結晶Si薄膜4は瞬間
的に高温に加熱され、この加熱によるアニールの効果で
この多結晶Si薄膜4中の残留結晶欠陥が低減するとと
もに、注入不純物の電気的活性化もほぼ完全に行われる
。これによって、低抵抗のn型の多結晶Si薄膜4を得
ることができる。
抵抗値の具体例を挙げると、出発物質である多結晶Si
薄膜2の膜厚が800人、Pのイオン注入条件がドーズ
量1. 5X10”/cr1、エネルギー40keV、
固相成長のためのアニールの条件がN、、600°C1
60時間である場合、パルスレーザ−ビーム5の照射前
の多結晶Si薄膜4のシート抵抗は約200Ω/口であ
ったが、パルスレーザ−ビーム5をエネルギー密度約2
00mJ/cIaで照射した後にはシート抵抗は約15
0Ω/口にまで低下した。
薄膜2の膜厚が800人、Pのイオン注入条件がドーズ
量1. 5X10”/cr1、エネルギー40keV、
固相成長のためのアニールの条件がN、、600°C1
60時間である場合、パルスレーザ−ビーム5の照射前
の多結晶Si薄膜4のシート抵抗は約200Ω/口であ
ったが、パルスレーザ−ビーム5をエネルギー密度約2
00mJ/cIaで照射した後にはシート抵抗は約15
0Ω/口にまで低下した。
以上のように、この実施例によれば、非晶質St薄膜3
を600°C程度の低温で固相成長させることによりか
なり抵抗の低い多結晶Si薄膜4を形成した後、この多
結晶Si薄膜4にパルスレーザ−ビーム5を照射するこ
とによりさらに低抵抗化しているので、低温プロセスで
シート抵抗が例えば150Ω/口と低い多結晶Si薄膜
4を製造することができる。
を600°C程度の低温で固相成長させることによりか
なり抵抗の低い多結晶Si薄膜4を形成した後、この多
結晶Si薄膜4にパルスレーザ−ビーム5を照射するこ
とによりさらに低抵抗化しているので、低温プロセスで
シート抵抗が例えば150Ω/口と低い多結晶Si薄膜
4を製造することができる。
本実施例による低抵抗多結晶St薄膜の製造方法は、例
えば多結晶Si薄膜を用いた薄膜トランジスタの製造に
応用する場合には基板1として低融点のガラス基板等を
用いることができるという利点があり、また基板1とし
てs s 15 板を用いたLSIの製造に応用する場
合には不純物の再拡散等がないため、素子の微細化に支
障を生じないという利点がある。
えば多結晶Si薄膜を用いた薄膜トランジスタの製造に
応用する場合には基板1として低融点のガラス基板等を
用いることができるという利点があり、また基板1とし
てs s 15 板を用いたLSIの製造に応用する場
合には不純物の再拡散等がないため、素子の微細化に支
障を生じないという利点がある。
以上、本発明の実施例につき具体的に説明したが、本発
明は、上述の実施例に限定されるものではな(、本発明
の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
明は、上述の実施例に限定されるものではな(、本発明
の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施例においては、多結晶Si薄膜2を
非晶質化するためのイオン注入の不純物としてPのよう
なn型不純物を用いているが、p型の多結晶Si薄膜を
製造する場合には例えばホウ素(B)のようなP型不純
物が用いられる。また、これらの不純物のドーズ量及び
注入エネルギーは上述の実施例で用いた数値に限定され
るものではない、さらに、上述の実施例においては、多
結晶5iil膜2にイオン注入を行って非晶質化するこ
とにより非晶質5ill膜3を形成しているが、例えば
低圧CVD法やプラズマCVD法によりn型またはp型
の不純物がドープされた非晶質Si薄膜を直接形成する
ことも可能である。さらにまた、上述の実施例において
は、本発明を多結晶5ifl膜の製造に適用した場合に
ついて説明したが、本発明は、多結晶5iil膜以外の
他の多結晶半導体薄膜の製造に適用することも可能であ
る。
非晶質化するためのイオン注入の不純物としてPのよう
なn型不純物を用いているが、p型の多結晶Si薄膜を
製造する場合には例えばホウ素(B)のようなP型不純
物が用いられる。また、これらの不純物のドーズ量及び
注入エネルギーは上述の実施例で用いた数値に限定され
るものではない、さらに、上述の実施例においては、多
結晶5iil膜2にイオン注入を行って非晶質化するこ
とにより非晶質5ill膜3を形成しているが、例えば
低圧CVD法やプラズマCVD法によりn型またはp型
の不純物がドープされた非晶質Si薄膜を直接形成する
ことも可能である。さらにまた、上述の実施例において
は、本発明を多結晶5ifl膜の製造に適用した場合に
ついて説明したが、本発明は、多結晶5iil膜以外の
他の多結晶半導体薄膜の製造に適用することも可能であ
る。
なお、上述のパルスレーザ−ビーム5の照射による多結
晶Si薄膜4のアニールは、表面に5tot膜のキャッ
プを形成することなく、しかも不活性ガス中よりも真空
中で行うのが好ましい、多結晶Si薄膜4の表面の平坦
性を確保するためにこの多結晶Sim膜4の表面に上述
のようにStow膜のキャップを形成した状態でレーザ
ービーム照射によるアニールを行う方法が知られている
が、このようにすると多結晶Si薄膜とSiOオ膜との
間の界面が荒れ、かえって多結晶5iF1膜4の表面の
平坦性が悪くなることがあるが、上述のようにキャップ
を形成しないでアニールを行えばこのような問題はなく
なる。また、多結晶5iff膜4の表面にSiO2膜の
キャップを形成した場合には、5totlllの膜厚の
ばらつきによる光の干渉条件の変化により、結果的に多
結晶Si薄膜4のアニール条件が変化してしまうことが
あるが、キャップを形成しなければこのような問題もな
くなる。さらに、例えばN2やアルゴン(Ar)のよう
な不活性ガス中で例えばXeC1エキシマ−レーザーに
よる高エネルギーのパルスレーザ−ビーム5の照射を行
うと、NやArが多結晶Si薄膜4中に取り込まれて汚
染が生じるが、パルスレーザ−ビーム5の照射を真空中
で行えばこのような問題もなくなる。
晶Si薄膜4のアニールは、表面に5tot膜のキャッ
プを形成することなく、しかも不活性ガス中よりも真空
中で行うのが好ましい、多結晶Si薄膜4の表面の平坦
性を確保するためにこの多結晶Sim膜4の表面に上述
のようにStow膜のキャップを形成した状態でレーザ
ービーム照射によるアニールを行う方法が知られている
が、このようにすると多結晶Si薄膜とSiOオ膜との
間の界面が荒れ、かえって多結晶5iF1膜4の表面の
平坦性が悪くなることがあるが、上述のようにキャップ
を形成しないでアニールを行えばこのような問題はなく
なる。また、多結晶5iff膜4の表面にSiO2膜の
キャップを形成した場合には、5totlllの膜厚の
ばらつきによる光の干渉条件の変化により、結果的に多
結晶Si薄膜4のアニール条件が変化してしまうことが
あるが、キャップを形成しなければこのような問題もな
くなる。さらに、例えばN2やアルゴン(Ar)のよう
な不活性ガス中で例えばXeC1エキシマ−レーザーに
よる高エネルギーのパルスレーザ−ビーム5の照射を行
うと、NやArが多結晶Si薄膜4中に取り込まれて汚
染が生じるが、パルスレーザ−ビーム5の照射を真空中
で行えばこのような問題もなくなる。
以上述べたように、本発明によれば、非晶質半導体薄膜
を低温で固相成長させることにより多結晶半導体薄膜を
形成した後、上記多結晶半導体薄膜に上記多結晶半導体
薄膜が溶融しないエネルギー範囲でパルスレーザ−ビー
ムを照射するようにしているので、低抵抗の多結晶半導
体薄膜を低温プロセスで製造することができる。
を低温で固相成長させることにより多結晶半導体薄膜を
形成した後、上記多結晶半導体薄膜に上記多結晶半導体
薄膜が溶融しないエネルギー範囲でパルスレーザ−ビー
ムを照射するようにしているので、低抵抗の多結晶半導
体薄膜を低温プロセスで製造することができる。
第1図A〜第1図りは本発明の一実施例による低抵抗多
結晶Si薄膜の製造方法を工程順に示す断面図である。 図面における主要な符号の説明 1:基板、 2.4:多結晶Si薄膜、 3:非晶質s
t薄膜、5 :パルスレーザービーム。
結晶Si薄膜の製造方法を工程順に示す断面図である。 図面における主要な符号の説明 1:基板、 2.4:多結晶Si薄膜、 3:非晶質s
t薄膜、5 :パルスレーザービーム。
Claims (1)
- 非晶質半導体薄膜を低温で固相成長させることにより多
結晶半導体薄膜を形成した後、上記多結晶半導体薄膜に
上記多結晶半導体薄膜が溶融しないエネルギー範囲でパ
ルスレーザービームを照射するようにしたことを特徴と
する低抵抗多結晶半導体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27230088A JPH02119122A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 低抵抗多結晶半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27230088A JPH02119122A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 低抵抗多結晶半導体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02119122A true JPH02119122A (ja) | 1990-05-07 |
Family
ID=17511949
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27230088A Pending JPH02119122A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 低抵抗多結晶半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02119122A (ja) |
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-
1988
- 1988-10-28 JP JP27230088A patent/JPH02119122A/ja active Pending
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