JPH02295111A - 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
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- JPH02295111A JPH02295111A JP11652189A JP11652189A JPH02295111A JP H02295111 A JPH02295111 A JP H02295111A JP 11652189 A JP11652189 A JP 11652189A JP 11652189 A JP11652189 A JP 11652189A JP H02295111 A JPH02295111 A JP H02295111A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
この発明は、薄膜結晶層を有する半導体装置の製造方法
、特にレーザな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。
、特にレーザな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、例えば従来のエキンマレーザを用いて水素化
アモルファスシリコン膜をア二一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)、窒化ンリコン(Si3N
4+などの絶縁膜、〈3)は水素化アモルファスンリコ
ン膜(a−Si:Hlである。
アモルファスシリコン膜をア二一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)、窒化ンリコン(Si3N
4+などの絶縁膜、〈3)は水素化アモルファスンリコ
ン膜(a−Si:Hlである。
次いでエキシマレーザにより、a−Si:!−{膜をレ
ーザアニールする方法について述べる。
ーザア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ツa −S i :I−III
ll(3)に上部よりエキシマレーザを照射する。a−
S i :H膜〈3)はエキシマレーザの例えば308
nmの光を吸収し、温度が上昇して溶融する。エヰシマ
レーザの照射が止まると、溶融したa−Si:H)II
Jは冷却し結晶化する。S i 02. S i IN
4などの絶縁1]11(2) ハ, a−S i :
H)IIIが溶融するような高温において、基板中のN
a.K等の不純物がa−SiH膜中へ拡散するのを防止
する。
ll(3)に上部よりエキシマレーザを照射する。a−
S i :H膜〈3)はエキシマレーザの例えば308
nmの光を吸収し、温度が上昇して溶融する。エヰシマ
レーザの照射が止まると、溶融したa−Si:H)II
Jは冷却し結晶化する。S i 02. S i IN
4などの絶縁1]11(2) ハ, a−S i :
H)IIIが溶融するような高温において、基板中のN
a.K等の不純物がa−SiH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一Si:H#JI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(世裏ほか.rSi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18
p−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(鮫島はカ.「エキシマレーザブロ七スを
用いたPolySiTFTJ応用電子物性分科会研究報
告N0427.P 31(1989))。
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一Si:H#JI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(世裏ほか.rSi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18
p−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(鮫島はカ.「エキシマレーザブロ七スを
用いたPolySiTFTJ応用電子物性分科会研究報
告N0427.P 31(1989))。
[発明が解決しようとする課題]
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バ
ワーでア二一ルすると、不可避的に表面アレが発生しや
す《なるという課題があった。
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バ
ワーでア二一ルすると、不可避的に表面アレが発生しや
す《なるという課題があった。
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な得ることを目的とする。
化の進んだシリコン膜な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、水素を含むンリコン膜にレーザを照射してレー
ザアニール法で結晶化する工程、この工程によるレーザ
アニールされたシリコン膜上にレーザな透過し、シリコ
ンが溶融する温度に耐熱性を有する絶縁膜を形成する工
程、及び上記絶縁膜を通してレーザを再びンリコン膜ニ
照射し、レーザアニールを再度行う工程を施すようにし
たものである。
方法は、水素を含むンリコン膜にレーザを照射してレー
ザアニール法で結晶化する工程、この工程によるレーザ
アニールされたシリコン膜上にレーザな透過し、シリコ
ンが溶融する温度に耐熱性を有する絶縁膜を形成する工
程、及び上記絶縁膜を通してレーザを再びンリコン膜ニ
照射し、レーザアニールを再度行う工程を施すようにし
たものである。
[作 用]
二の発明における薄膜結晶暦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を照射してレー
ザアニール法で結晶化する工程で、レーザアニールで水
素を含むシリコン膜を結晶化するとともに、膜中の水素
を放出させる。
方法は、水素を含むシリコン膜にレーザを照射してレー
ザアニール法で結晶化する工程で、レーザアニールで水
素を含むシリコン膜を結晶化するとともに、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模し、
更に絶縁膜を通してレーザを再びシリコン膜に照射し、
レーザアニールする工程により、結晶化が更に進むとと
もに、溶融しているシリコン表蘭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。
性を有する絶縁膜を結晶化したシリコン膜上に成模し、
更に絶縁膜を通してレーザを再びシリコン膜に照射し、
レーザアニールする工程により、結晶化が更に進むとと
もに、溶融しているシリコン表蘭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。
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(El)において、(1)は基板、(2)はSi02
.S!3Naなどの絶縁III!(厚さ1000〜30
00人)、(3)はa−Si:HII莫、第1図(b)
において、(4〉はレーザアニールでa−S i :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1000人)、(5〉はSi0
2、S13N4などの耐熱性絶縁膜(厚さ1000〜3
000人)である。
図(El)において、(1)は基板、(2)はSi02
.S!3Naなどの絶縁III!(厚さ1000〜30
00人)、(3)はa−Si:HII莫、第1図(b)
において、(4〉はレーザアニールでa−S i :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1000人)、(5〉はSi0
2、S13N4などの耐熱性絶縁膜(厚さ1000〜3
000人)である。
この発明によるエキシマレーザを用いてa−SiH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
キン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、レーザの照射を多段階的に行い、レーザ
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。レーザの強さは、例えば1段、240m
J/cm2 と最終段400mJ/cm2の間を数段階
に分けて照射する。二二・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
防止スる。 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S i 02. S
i 3N4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)上にエキンマレーザを用い、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。
キン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、レーザの照射を多段階的に行い、レーザ
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。レーザの強さは、例えば1段、240m
J/cm2 と最終段400mJ/cm2の間を数段階
に分けて照射する。二二・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
防止スる。 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S i 02. S
i 3N4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)上にエキンマレーザを用い、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。
この場合もレーザ照射にあたっては多段階に行い、例允
ば、レーザ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辱られる。レーザの強さは
、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。
ば、レーザ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辱られる。レーザの強さは
、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、A「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。
場合を説明したが、A「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C■Dで作成したときは
、水素が数%〜lO%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。
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C■Dで作成したときは
、水素が数%〜lO%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
膜にレーザを照射してレーザアニールし、膜を結晶化す
る工程、この工程によるレーザアニールされたシリコン
膜上にレーザを透過し、シリコンが溶融する温度に耐熱
性を有する絶縁膜を形成する工程、及び上記絶縁膜を通
してレーザを再びシリコン膜に照射し、レーザアニール
を再度行う工程を施すため、表面アレが少なく、結晶化
が進んだ結晶化ンリコン膜が簿られた。
膜にレーザを照射してレーザアニールし、膜を結晶化す
る工程、この工程によるレーザアニールされたシリコン
膜上にレーザを透過し、シリコンが溶融する温度に耐熱
性を有する絶縁膜を形成する工程、及び上記絶縁膜を通
してレーザを再びシリコン膜に照射し、レーザアニール
を再度行う工程を施すため、表面アレが少なく、結晶化
が進んだ結晶化ンリコン膜が簿られた。
第1図(n)(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ンリコン膜なアニー
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−St: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ンリコン膜なアニー
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−St: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)
- 基板上に成膜された水素を含むシリコン膜を、レーザア
ニール法で結晶化する薄膜結晶層を有する半導体装置の
製造方法において、上記水素を含むシリコン膜にレーザ
を照射してレーザアニールし、膜を結晶化する工程、こ
の工程によるレーザアニールされたシリコン膜上にレー
ザを透過し、シリコンが溶融する温度に耐熱性を有する
絶縁膜を形成する工程、及び上記絶縁膜を通してレーザ
を再びシリコン膜に照射し、レーザアニールを再度行う
工程を施すことを特徴とする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 |
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Publications (2)
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JPH02295111A true JPH02295111A (ja) | 1990-12-06 |
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---|---|
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US6624477B1 (en) | 1992-10-09 | 2003-09-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
-
1989
- 1989-05-09 JP JP11652189A patent/JP2731236B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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JP2731236B2 (ja) | 1998-03-25 |
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