JPH03286518A - 半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
半導体薄膜の製造方法Info
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- JPH03286518A JPH03286518A JP8797790A JP8797790A JPH03286518A JP H03286518 A JPH03286518 A JP H03286518A JP 8797790 A JP8797790 A JP 8797790A JP 8797790 A JP8797790 A JP 8797790A JP H03286518 A JPH03286518 A JP H03286518A
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- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Liquid Crystal (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１
本発明は、半導体薄膜結晶層の製造方法に関わり、特に
基板上に半導体薄膜を堆積し、この半導体薄膜に高エネ
ルギービームを連続的に照射しながら繰り返し操作する
結晶化処理工程の改良に関する。
基板上に半導体薄膜を堆積し、この半導体薄膜に高エネ
ルギービームを連続的に照射しながら繰り返し操作する
結晶化処理工程の改良に関する。
［従来の技術］
周知の如く、従来の２次元半導体装置の素子を微細化し
てこれを高集積化及び高速化するには限界があり、これ
を越える手段として多層に素子を形成するいわゆる３次
元半導体装置が提案された。そして、これを実現するた
め、基板上の多結晶あるいは非晶質半導体に高エネルギ
ービームを照射しながら走査して、粗大粒の多結晶若し
くは単結晶の半導体層を形成する結晶化処理方法がいく
つか提案されている。
てこれを高集積化及び高速化するには限界があり、これ
を越える手段として多層に素子を形成するいわゆる３次
元半導体装置が提案された。そして、これを実現するた
め、基板上の多結晶あるいは非晶質半導体に高エネルギ
ービームを照射しながら走査して、粗大粒の多結晶若し
くは単結晶の半導体層を形成する結晶化処理方法がいく
つか提案されている。
従来の方法でよく用いられている高エネルギービームの
走査方法を第１図に示す。このうち第１区ａは特によく
用いられているビームの走査方法である。ある方向へ（
Ｘ方向）への操作と、これと垂直な方向（Ｙ方向）の比
較的遅い送りとがらなっている。しかしこの方法では、
ビームの未照射領域を形成しないように、実線で表わせ
られるＸ軸の正方向に繰り返し照射すると、第１図ａに
示すようにビームの重複した照射領域１２が発生する、
このため、１回のみのビーム照射領域１１と、重複した
照射領域１２にあるシリコン層が受けるエネルギー量が
異なるため、その照射領域によって結晶化率または屈折
率などの物性値が異なるシリコン層が形成されてしまう
。さらに、ビーム強度が大きいときには、照射の重複部
分では、高エネルギーが集中して、半導体薄膜が蒸発し
てしまうなどの大きな損傷を受けた。
走査方法を第１図に示す。このうち第１区ａは特によく
用いられているビームの走査方法である。ある方向へ（
Ｘ方向）への操作と、これと垂直な方向（Ｙ方向）の比
較的遅い送りとがらなっている。しかしこの方法では、
ビームの未照射領域を形成しないように、実線で表わせ
られるＸ軸の正方向に繰り返し照射すると、第１図ａに
示すようにビームの重複した照射領域１２が発生する、
このため、１回のみのビーム照射領域１１と、重複した
照射領域１２にあるシリコン層が受けるエネルギー量が
異なるため、その照射領域によって結晶化率または屈折
率などの物性値が異なるシリコン層が形成されてしまう
。さらに、ビーム強度が大きいときには、照射の重複部
分では、高エネルギーが集中して、半導体薄膜が蒸発し
てしまうなどの大きな損傷を受けた。
一方、第１図すに示すのはＸ軸に正の方向の走査速度と
負の方向の走査速度を同じくして、操作の無駄をなくす
ために考えられた走査方法である。しかしこの場合らビ
ームのＸ軸方向の照射で、アニールが重複する領域１２
があり、半導体薄膜のエネルギー吸収量の違いによるシ
リコン層（半導体薄膜）の膜質の違いや、エネルギー集
中によるビーム損傷を避けることは困難となっていた。
負の方向の走査速度を同じくして、操作の無駄をなくす
ために考えられた走査方法である。しかしこの場合らビ
ームのＸ軸方向の照射で、アニールが重複する領域１２
があり、半導体薄膜のエネルギー吸収量の違いによるシ
リコン層（半導体薄膜）の膜質の違いや、エネルギー集
中によるビーム損傷を避けることは困難となっていた。
［発明が解決しようとする課題］
第１図ａの方法ではビームが照射している地点のＸ座標
を時間の関数で表わすと、ビームがＸの負の方向の速度
が必ず０となり、ここでビームが停滞することになる。
を時間の関数で表わすと、ビームがＸの負の方向の速度
が必ず０となり、ここでビームが停滞することになる。
このため、半導体薄膜の一地点に高エネルギーが集中し
て、半導体薄膜が蒸発してしまうなどの大きな損傷を受
けた。
て、半導体薄膜が蒸発してしまうなどの大きな損傷を受
けた。
一方、第１図すに示すのはＸ軸に正の方向の走査速度と
負の方向の走査速度を同じくして、操作の無駄をなくす
ために考えられた走査方法である。第２図の方法の場合
もビームのＸ軸方向の速度が必ずＯになる地点があり、
半導体薄膜の一地点に高エネルギーが集中することによ
る損傷を避けることは困難となっていた。
負の方向の走査速度を同じくして、操作の無駄をなくす
ために考えられた走査方法である。第２図の方法の場合
もビームのＸ軸方向の速度が必ずＯになる地点があり、
半導体薄膜の一地点に高エネルギーが集中することによ
る損傷を避けることは困難となっていた。
さらに、第１図ａの場合ち、第１図すの場合もビームを
Ｘ軸方向に繰り返し走査するために照射領域が重複する
部分１２が生じるため、重複する部分１２とそうでない
部分１１の間で、シリコン層（半導体層）が受けるエネ
ルギー量が異なり、結晶化率、または屈折率などの物性
が異なるシリコン層（半導体薄膜）が生じた。
Ｘ軸方向に繰り返し走査するために照射領域が重複する
部分１２が生じるため、重複する部分１２とそうでない
部分１１の間で、シリコン層（半導体層）が受けるエネ
ルギー量が異なり、結晶化率、または屈折率などの物性
が異なるシリコン層（半導体薄膜）が生じた。
本発明の目的は、かかる従来の欠点を取り除き、基板上
の半導体薄膜上で高出力のエネルギービームが一点に集
中して損傷を及ぼすことを防止し、均一な物性で良質の
半導体薄膜結晶層を従来に比べ簡便に製造することがで
き、３次元半導体装置の素子形成用基板の作成等に有用
な半導体薄膜結晶層の製造方法を提供することにある。
の半導体薄膜上で高出力のエネルギービームが一点に集
中して損傷を及ぼすことを防止し、均一な物性で良質の
半導体薄膜結晶層を従来に比べ簡便に製造することがで
き、３次元半導体装置の素子形成用基板の作成等に有用
な半導体薄膜結晶層の製造方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段１
（１）本発明の半導体結晶層の製造方法は基板上に半導
体薄膜を堆積し、この半導体薄膜に高出力エネルギービ
ームを連続的に頚射し、上記薄膜の結晶粒径拡大若しく
は単結晶化をはかる半導体薄膜結晶層の製造方法におい
て、前記ビームの形状を板状に変形して、ビームを走査
すると同時に半導体薄膜にビームを照射することを特徴
とする。
体薄膜を堆積し、この半導体薄膜に高出力エネルギービ
ームを連続的に頚射し、上記薄膜の結晶粒径拡大若しく
は単結晶化をはかる半導体薄膜結晶層の製造方法におい
て、前記ビームの形状を板状に変形して、ビームを走査
すると同時に半導体薄膜にビームを照射することを特徴
とする。
［作 用］
本発明の骨子は、エネルギービームの形状が板状になっ
ていることにある。
ていることにある。
すなわち本発明は、絶縁体基板上に半導体薄膜を堆積し
、この薄膜にレーザービームなどの高出力エネルギービ
ームを連続的に照射して、上記薄膜の結晶粒径増大化も
しくは単結晶化をはかる半導体薄膜結晶層の製造方法に
於て、ビーム源からのエネルギービームを凸レンズと凹
レンズに透過させて、板状に変形したちのである。
、この薄膜にレーザービームなどの高出力エネルギービ
ームを連続的に照射して、上記薄膜の結晶粒径増大化も
しくは単結晶化をはかる半導体薄膜結晶層の製造方法に
於て、ビーム源からのエネルギービームを凸レンズと凹
レンズに透過させて、板状に変形したちのである。
これによって、第１図ａや第１図すで示された、ビーム
の走査の繰り返しによって生じる、ジノコン層（半導体
薄膜）のビーム押射の重複部分がなくなり、シリコン層
（半導体薄膜）全面にわたって均一なエネルギー間引が
できる。
の走査の繰り返しによって生じる、ジノコン層（半導体
薄膜）のビーム押射の重複部分がなくなり、シリコン層
（半導体薄膜）全面にわたって均一なエネルギー間引が
できる。
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第２図は本発明の一実施例に使用したレーザアニール装
置を示す概略構成図である。図中２１はレーザー発振部
、２２は凹レンズ、２３は凸レンズ、２４は鏡、２５は
凸レンズ、２６は試料である。
置を示す概略構成図である。図中２１はレーザー発振部
、２２は凹レンズ、２３は凸レンズ、２４は鏡、２５は
凸レンズ、２６は試料である。
次に、上記装置を用いた半導体薄膜結晶層の製造方法に
ついて説明する。まず第３図ａに示すが如く１辺２５
［ｃｍｌ正方形のガラス基板（絶縁体基板）３１表面全
面に１０１００（ｎのシリコン層（半導体薄膜）３２を
形成する。レーザーの発振波長はＸｅＣ１エキシマレー
ザ−の３０８［ｎｍ］ とした。レーザービームの大き
さは、１辺５ ［ｍｍ］の正方形であり、エネルギー強
度は５００［ｍＪ／パルス］であり、レーザーのパルス
幅は約５０Ｉｎｓ］であり、発振周波数は１２０ ［Ｈ
ｚ］ とした。また、レーザービームの走査方法として
、鏡２４をＹ軸方向にｌ［ｍｍ／ｓ］の速度で動作して
レーザービームを走査した。Ｘ軸方向のレーザービーム
の幅は凹レンズ２２と凸レンズ２３の距離を変化させて
調節する。さらに、レーザー発信部出口でのレーザービ
ームのエネルギー密度は、２０００ ［ｍＪ／ （ｃｍ
２−パルス）］であるが、凸レンズ２４を透過直後では
、ビームの幅が５０倍となるため、４００［ｍＪ ／
ｃ ｍ ２ ・パルス）〕と５０分の１となる。アニ
ール効果を減少させないため、凸レンズ２５でエネルギ
ー密度を再び２０００ ［ｍＪ／ （ｃｍ２・パルス）
］に高める。エネルギー密度は、試料と凸レンズ２５の
距離で調整できる。この距離を少なくするには曲率の大
きい凸レンズを使用すれば実現できる。これにより、第
２図に示すが如くレーザービームの走査方向はＹ軸方向
のみとなるため、第１図の照射例でみられたようなシリ
コン層（半導体薄膜）のアニールの重複を防止でき、こ
れにより均一な物性で良質なシリコン層（半導体薄膜）
を得られるアニールが可能となった。
ついて説明する。まず第３図ａに示すが如く１辺２５
［ｃｍｌ正方形のガラス基板（絶縁体基板）３１表面全
面に１０１００（ｎのシリコン層（半導体薄膜）３２を
形成する。レーザーの発振波長はＸｅＣ１エキシマレー
ザ−の３０８［ｎｍ］ とした。レーザービームの大き
さは、１辺５ ［ｍｍ］の正方形であり、エネルギー強
度は５００［ｍＪ／パルス］であり、レーザーのパルス
幅は約５０Ｉｎｓ］であり、発振周波数は１２０ ［Ｈ
ｚ］ とした。また、レーザービームの走査方法として
、鏡２４をＹ軸方向にｌ［ｍｍ／ｓ］の速度で動作して
レーザービームを走査した。Ｘ軸方向のレーザービーム
の幅は凹レンズ２２と凸レンズ２３の距離を変化させて
調節する。さらに、レーザー発信部出口でのレーザービ
ームのエネルギー密度は、２０００ ［ｍＪ／ （ｃｍ
２−パルス）］であるが、凸レンズ２４を透過直後では
、ビームの幅が５０倍となるため、４００［ｍＪ ／
ｃ ｍ ２ ・パルス）〕と５０分の１となる。アニ
ール効果を減少させないため、凸レンズ２５でエネルギ
ー密度を再び２０００ ［ｍＪ／ （ｃｍ２・パルス）
］に高める。エネルギー密度は、試料と凸レンズ２５の
距離で調整できる。この距離を少なくするには曲率の大
きい凸レンズを使用すれば実現できる。これにより、第
２図に示すが如くレーザービームの走査方向はＹ軸方向
のみとなるため、第１図の照射例でみられたようなシリ
コン層（半導体薄膜）のアニールの重複を防止でき、こ
れにより均一な物性で良質なシリコン層（半導体薄膜）
を得られるアニールが可能となった。
これに対して、従来のようにＸ軸方向のビームを繰り返
すアニールのように、照射の重なり部分がある場合には
、シリコン層の物性のばらつきや、重なり部分でのビー
ム損傷が認められた。なお本発明は上述した実施例に限
定されるものではない。実施例では、ガラス基板（絶縁
体基板）全面にシリコン層を形威し、シリコン層の全領
域をアニールする例を示したが、シリコン層の必要な部
分だけをアニールしたい場合にはその必要な大きさの幅
にビームの大きさを調整した板状のビームで照射すれば
よい。また、シリコンの溶融再結晶化による結晶成長だ
けでなく、他の半導体や金属などにち適用することが可
能である。さらに、イオン注入層の活性化に本発明を適
用し、アニル領域を均一にすることち可能である。
すアニールのように、照射の重なり部分がある場合には
、シリコン層の物性のばらつきや、重なり部分でのビー
ム損傷が認められた。なお本発明は上述した実施例に限
定されるものではない。実施例では、ガラス基板（絶縁
体基板）全面にシリコン層を形威し、シリコン層の全領
域をアニールする例を示したが、シリコン層の必要な部
分だけをアニールしたい場合にはその必要な大きさの幅
にビームの大きさを調整した板状のビームで照射すれば
よい。また、シリコンの溶融再結晶化による結晶成長だ
けでなく、他の半導体や金属などにち適用することが可
能である。さらに、イオン注入層の活性化に本発明を適
用し、アニル領域を均一にすることち可能である。
［発明の効果］
本発明によれば、ビームの繰り返し走査によって生しる
照射領域の重複部分がなくなるので速度がＯに近い付近
、すなわちビームの走査方向の反転領域が、アニール領
域にないため、ビームが停留することがなくなり、また
照射の重複部分がなくなるので、アニール領域における
シリコン層（半導体薄膜）の物性のばらつきがなくなり
、さらにビーム損傷を未然に防止することができる。
照射領域の重複部分がなくなるので速度がＯに近い付近
、すなわちビームの走査方向の反転領域が、アニール領
域にないため、ビームが停留することがなくなり、また
照射の重複部分がなくなるので、アニール領域における
シリコン層（半導体薄膜）の物性のばらつきがなくなり
、さらにビーム損傷を未然に防止することができる。
このため均一で良質の半導体薄膜結晶層を積層すること
ができ、３次元半導体装置の素子形成基板として実用上
十分な特性をちたせることか可能となる。
ができ、３次元半導体装置の素子形成基板として実用上
十分な特性をちたせることか可能となる。
例を示す模式図、第２図は本発明のｌ実施例方法に使用
したレーザーアニール装置を示す概略構成図、第３図は
上記実施例にかかわるシリコン薄膜結晶層の製造工程を
示す断面図である。第４図は、本発明の実施例である。 ２１・・レーザー発振部 ２２・・凹レンズ ２３・・凸レンズ ２４・・鏡 ２５・・凸レンズ ２６・・試料 ３１・・ガラス基板（絶縁体基板） ３２・・シリコン層（半導体薄膜） 以上
したレーザーアニール装置を示す概略構成図、第３図は
上記実施例にかかわるシリコン薄膜結晶層の製造工程を
示す断面図である。第４図は、本発明の実施例である。 ２１・・レーザー発振部 ２２・・凹レンズ ２３・・凸レンズ ２４・・鏡 ２５・・凸レンズ ２６・・試料 ３１・・ガラス基板（絶縁体基板） ３２・・シリコン層（半導体薄膜） 以上
Claims (1)
- （１）基板上に半導体薄膜を堆積し、この半導体薄膜に
高出力エネルギービームを連続的に照射し、上記薄膜の
結晶粒径拡大若しくは単結晶化をはかる半導体薄膜結晶
層の製造方法において、上記ビームの形状を板状に変形
して、ビームを走査すると同時に半導体薄膜にビームを
照射することを特徴とする半導体薄膜結晶層の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2087977A JP3033120B2 (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | 半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2087977A JP3033120B2 (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | 半導体薄膜の製造方法 |
Related Child Applications (4)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10424299A Division JPH11345768A (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 半導体薄膜の製造方法 |
| JP10424499A Division JP3201382B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 半導体薄膜の製造方法 |
| JP10424399A Division JP3201381B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 半導体薄膜の製造方法 |
| JP32407199A Division JP3201395B2 (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | 半導体薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03286518A true JPH03286518A (ja) | 1991-12-17 |
| JP3033120B2 JP3033120B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=13929892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2087977A Expired - Fee Related JP3033120B2 (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | 半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3033120B2 (ja) |
Cited By (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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