JPH03284832A - 半導体膜の単結晶化法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、非単結晶半導体膜にレーザ等のエネルギビー
ムを照射走査させることによって、前記半導体膜を単結
晶化する方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、非単結晶のシリコン膜にレーザ等エネルギビーム
（以下、単にビームともいう）を照射走査させることに
よって、該シリコン膜を溶融し単結晶化する方法がＳＯ
Ｉ　（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ）技
術等において有望視されている。

また、最近では良質かつ大型の単結晶半導体膜を形成さ
せるために、絶縁層上に非単結晶の半導体膜を形成しこ
れを島状に分離した後、ビームでアニールして、ＬＳＩ
の単位素子寸法程度の大きさの単結晶半導体膜を単結晶
化する方法が提案されている（特開昭５９−２１０６３
８号公報等参照）。第６図はこの方法を概念的に示した
図であり、基板１０１上に絶縁膜１０２を被覆し、絶縁
膜１０２上に島状の半導体膜１０３，１０３を形成し、
さらにそれらの上に絶縁膜１０４を形成して、層重１か
ら工２へ向かってビームＬを照射走査させる様子を示し
たものである。この方法によれば、層重１と層重２との
間には半導体膜等の層がなく、ビームＬでこれら層をア
ニールする際に、それぞれの層の周辺からの核形成が生
じないため単結晶の成長には効果的である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記技術ではビームＬの照射の際に層Ｉ
Ｉ、Ｉ２の外側へ熱放散できる層がないため、ビームＬ
が各層においてどこに位置しているかによって熱の放散
の様相が異なる。第７図は層■１における上面側から視
たＰ挽回である。なお、図において小矢印はビームＬが
破線内に位置しているときに半導体膜の面内方向で生じ
る熱放散の方向を示す。例えばビームＬが半導体膜１０
３の前端Ｂや後端Ａの両端に位置する場合には、熱放散
は半導体膜１０３の中央Ｃ側へ偏り、熱が両端から外側
へ逃げることができない。このためビームＬが両端Ａ、
　　Ｂに位置する場合には、中央Ｃに位置する場合に比
してかなり高温となる。

したがって、このような温度の上昇により特定の箇所（
特に半導体膜の両端）で絶縁膜と半導体膜との反応生成
が促進される等して良質の半導体膜の形成に大きな障害
となる。

そこで、本発明はこれら問題点に鑑み案出されたもので
あって、非単結晶の半導体膜をビームの照射によって単
結晶化させる場合に、ビームによる熱が半導体膜の周囲
へ逃げるようにすることにより膜質が改善され、ひいて
は所望の特性を有する半導体膜が形成される半導体膜の
単結晶化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〕

上記課題は以下に述べる手段によって解決される。

すなわち、 絶縁層上に間隔を置いて形成した複数の金属膜被覆領域
のそれぞれに絶縁膜を被覆し、前記金属膜被覆領域のそ
れぞれに跨った状態で非単結晶の半導体膜を被覆し、一
方の金属膜被覆領域から他方の金属膜被覆領域の方向へ
エネルギビームを照射走査して前記半導体膜を単結晶化
させることを特徴とする半導体膜の単結晶化法によって
課題は解決される。

〔作用〕

次に、本発明の作用について説明する。

本発明の半導体膜結晶化法によれば、非単結晶の半導体
膜にエネルギビームが照射されても、半導体膜に発生し
た熱は、ビームの走査方向に対し間隔を置いて形成した
金属膜被覆領域側へ効果的に逃げる。すなわち、半導体
膜は両金属膜被覆領域に跨った状態で形成されるため、
熱は半導体膜の面内方向だけでなく厚み方向にも逃げる
ことができる。

したがって、ビームの照射走査時に半導体膜全体にわた
って温度分布を均一に保つことができ、従来のような半
導体膜における高温部の形成が極力避けられ、良質な単
結晶膜が得られる。

〔実施例〕

本発明の半導体膜の単結晶化法に係る実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。

まず、第１図〜第３図に示した第１実施例について説明
する。第１図は絶縁層上に形成された半導体膜の上面側
（ビームの照射側）から視た図である。第２図は第１図
の■−■線断面図であり、第３図は第１図の■−■線断
面図である。

図において、基板となる絶縁層１は、ガラス（例えば＃
７０５９や石英ガラス）であり、この上の所定箇所に高
融点の金属（例えばモリブデン、タンタル、タングステ
ン、ニッケル）からなる金属膜領域を所定間隔を置いて
スパツタリングや真空蒸着法等の薄膜形成法により形成
する。すなわち、金属膜３ａと金属膜３ｂとが厚さ約１
μｍ程度に形成される。

次いで、これら両金属膜３ａ、３ｂに絶縁膜２を被覆す
る。ここで、絶縁膜２は英気ガス（Ｎ　２０）並びにシ
ランガスもしくはジシランガス等を用いてプラズマＣＶ
Ｄ法等により厚さ約０．５〜約２μｍの酸化シリコン、
窒化シリコンもしくは炭化シリコン等を形成したものを
用いる。この絶縁膜２はビームが照射されたときに、後
記する半導体膜へ両金属膜３ａ、３ｂからの拡散を防止
するためのブロックとして機能する。

次いで、両金属膜被覆領域Ｄｉ、Ｄ２に跨って非単結晶
の半導体ｗＬ４を被覆する。すなわち、絶縁膜２上にシ
ランガスもしくはジシランガスを用いたプラズマＣＶＤ
法等により厚さ約０．０５〜約２μｍの非単結晶シリコ
ンの半導体膜４を形成する。この半導体膜４は形成後約
５５０〜約６００℃の温度でアニールして脱水素処理を
施したものを用いる。

さらに、この半導体膜４上に絶縁膜２と同様な方法で絶
縁膜５を被覆する。

このような構成において、半導体膜４を単結晶化させる
ために、ビームＬを一方の金属膜被覆領域Ｄ１から他方
の金属膜被覆領域Ｄ２へ矢印Ｓの方向に照射走査させる
。ここでビームＬは出力パワー密度ｌＸ１０６〜１×１
０７Ｗ／Ｃｍ２程度の連続発振アルゴンレーザを用い、
ビーム径を約１０〜約３００μｍに集光させて、速度約
１〜約２０ｃｍ／秒程度で走査させる。なお、エネルギ
ビームとしてレーザビームの他に電子ビーム等を用いて
もかまわない。

本実施例によれば、ビームＬが半導体膜４の両端に位置
していても熱は両金属被覆領域Ｄｉ、　Ｄ２側へ逃げる
ため、半導体膜４内の温度の上昇を避けることができる
。第１図において、小矢印は半導体膜４の面内方向にお
ける放熱方向を示すが。

熱は金属膜３ａ、３ｂが形成されている側へ逃げるので
、図示されている半導体膜４の面内方向だけでなく厚み
方向へも逃げる。したがって、半導体膜４における温度
分布が均一化され良質な単結晶膜が得ることができる。

次に、第４図及び第５図に示した第２実施例について説
明する。

第４図は第１図と同様にビームＬの照射側から視た平面
図であり、第５図はその■−Ｖ線断面図である。なお、
第１実施例と同一部分については同一符号を付し、説明
を省略する。

第１実施例は半導体膜４における放熱方向がビームＬの
走査方向に対し左右及び下方向であったが、第２実施例
はビームＬの走査方向に対し前後及び下方向である。す
なわち、半導体膜４が熱放散＃Ｄ１．Ｄ２に対して覆わ
ない領域がビームＬの走査方向に対し前後方向に形成す
ることによって放熱方向を変えたものである。したがっ
て、この第２実施例によっても第１実施例と同様な作用
効果が得られる。なお、第１実施例と第２実施例とを組
み合わせて、放熱方向を前後左右及び下方向にするよう
に各膜を形成してもよい。また、実施例において簡単の
ため互いに島状の金属膜被覆領域を形成した例をしめし
たが、これらの領域は間隔を置いて形成されていれば互
いに連続したものであってもかまわないし、３以上の領
域が形成されていてもよい。

なおまた、本発明は上記しかつ図面に示す実施例にのみ
限定されるものではなく、要冒を逸脱しない範囲内で適
宜変更して実施し得る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の半導体膜の単結晶化法に
よれば、非単結晶の半導体膜にエネルギビームが照射さ
れても、半導体膜に発生した熱は、ビームの走査方向に
対し間隔を置いて形成した金属膜被覆領域へ逃げるので
、従来のように半導体膜における高温部の形成が避けら
れ、良質の単結晶膜が得られる。このように、半導体膜
の面内方向及び厚み方向の温度分布を均一にすることが
でき、結晶性の良好な単結晶の半導体膜が得られ、所望
の特性を有する半導体膜が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本発明に係る第１実施例を示す図で
あり、第１図は絶縁層上に被覆した膜の上面側から視た
平面図、第２図は第１図の■−■線断面図、第３図は第
１図の■−■線断面図である。 第４図及び第５図は第２実施例を示す図であり、第４図
は絶縁層上に被覆した膜の上面側から視た平面図、第５
図は第４図の■−■線断面図である。 第６図及び第７図は従来の技術を示す図であり、第６図
は島状に形成された膜にビームを照射走査する様子を示
した図であり、第７図は半導体膜の面内方向における熱
の放散の様子を説明する図である。 ２．５ ３ａ、３ｂ 絶ｍ層、 絶縁膜、 金属膜、 半導体膜、 ビーム、 Ｄｌ。 Ｄ２ 金属膜被覆領域。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　絶縁層上に間隔を置いて形成した複数の金属膜被覆領
   域のそれぞれに絶縁膜を被覆し、前記金属膜被覆領域の
   それぞれに跨った状態で非単結晶の半導体膜を被覆し、
   一方の金属膜被覆領域から他方の金属膜被覆領域の方向
   へエネルギビームを照射走査して前記半導体膜を単結晶
   化させることを特徴とする半導体膜の単結晶化法。