JPH04212410A - Light annealing method for semiconductor layer and forming method for semiconductor device - Google Patents

Light annealing method for semiconductor layer and forming method for semiconductor device

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JPH04212410A
JPH04212410A JP5881591A JP5881591A JPH04212410A JP H04212410 A JPH04212410 A JP H04212410A JP 5881591 A JP5881591 A JP 5881591A JP 5881591 A JP5881591 A JP 5881591A JP H04212410 A JPH04212410 A JP H04212410A
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semiconductor
semiconductor layer
light
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Abstract

PURPOSE:To obtain a forming method of a semiconductor device by using a light annealing method for obtaining a semiconductor layer having uniform semiconductor characteristics and said semiconductor layer. CONSTITUTION:A substratum wherein an excellent absorbing body 24 for an incoherent light is arranged on a semiconductor layer 22 via an insulating layer 23 is irradiated with the incoherent light, and light annealing is performed. In the title forming method of a semiconductor device, the above-mentioned substratum is used, and the above-mentioned insulating layer also is utilized as a part of a semiconductor device.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は高品質の半導体層を得る
ための光アニール方法及び前記半導体層を用いた半導体
デバイスの形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoannealing method for obtaining a high quality semiconductor layer and a method for forming a semiconductor device using the semiconductor layer.

【0002】0002

【従来の技術】非晶質基板上に結晶性の薄膜を成長させ
る結晶形成技術の分野に於けるひとつの方法として基板
上に予め形成された非晶質薄膜を融点以下の温度で熱処
理して、結晶化させる固相成長方法が提案されている。
[Prior Art] One method in the field of crystal formation technology for growing a crystalline thin film on an amorphous substrate is to heat-treat the amorphous thin film previously formed on the substrate at a temperature below its melting point. , a solid-phase growth method for crystallization has been proposed.

【0003】例えば、非晶質絶縁物基板上に形成された
イオン注入によって非晶質化されたSi薄膜をN2雰囲
気に於いて600℃、数十時間熱処理を施し、ミクロン
オーダーの大粒径樹枝状多結晶を形成し、そこに作製さ
れたトランジスター特性が良好であることが報告されて
いる。(T.Noguchi,H.Hayashi& 
 H.Oshima1987,Mat.Res.Soc
.Symp.Proc.,106,Polysilic
on  and  Interfaces,293,E
lsevier  Science  Publish
ing,New  York,1988)。
For example, a Si thin film formed on an amorphous insulating substrate and made amorphous by ion implantation is heat-treated at 600° C. for several tens of hours in an N2 atmosphere to form large grains on the order of microns. It has been reported that the transistors formed thereon have good characteristics. (T. Noguchi, H. Hayashi &
H. Oshima1987, Mat. Res. Soc.
.. Symp. Proc. ,106,Polysilic
on and Interfaces, 293, E
lsevier Science Publish
ing, New York, 1988).

【0004】その他の方法として、上記薄膜及びデバイ
ス特性向上のために、紫外光レーザーを照射する方法や
、赤外線ランプ光を照射する方法が提案されている。 (野口隆、他、特開昭61−289620号公報),(
猪野、谷、Richo  Technical  Re
port  No.14,p4.November19
85)。
As other methods, methods of irradiating with an ultraviolet laser and methods of irradiating with infrared lamp light have been proposed in order to improve the characteristics of the thin film and the device. (Takashi Noguchi et al., JP-A-61-289620), (
Ino, Tani, Richo Technical Re
port no. 14, p4. November19
85).

【0005】この2つの報告及び出願に記述されている
ランプ加熱方法は、石英基板上にSi薄膜を堆積させ、
Siウエハーを重ねて前記Si薄膜と接触させておき、
ランプ光は、前記石英基板及び前記Si薄膜を透過し、
前記Siウエハーに吸収されその発生した熱を接触によ
る熱伝導により前記石英基板上の前記Si薄膜を加熱し
ようというものである。この方法によると、単に良吸収
体を重ね合せるということに招来される微視的観点に於
ける非密着性、及び不均一性、或いは汚染、融着等の問
題がある。
The lamp heating method described in these two reports and applications involves depositing a Si thin film on a quartz substrate;
Layering Si wafers and bringing them into contact with the Si thin film,
The lamp light passes through the quartz substrate and the Si thin film,
The idea is to heat the Si thin film on the quartz substrate by thermal conduction through contact with the generated heat absorbed by the Si wafer. According to this method, there are problems such as non-adhesion and non-uniformity from a microscopic point of view, contamination, and fusion caused by simply superimposing good absorbers.

【0006】例えばSi  Waferは、平滑といえ
ども、一般的に数μmのうねりがあることは周知の事実
である。そのために、Si薄膜と前記Siウエハーを接
触(重ね合せ)により完全密着することは不可能であり
、前記Si薄膜が受ける熱量の不均一性が生じる。その
結果、昇温される前記Si薄膜内に温度分布ができる。 この温度不均一性は、結晶内部の構造変化を均一にする
上で障害となり、ひいてはデバイス特性に悪影響を与え
る。又、融点近くまで高温にした場合、Si薄膜と、光
吸収体であるSi  waferが融着してしまい、素
子作製工程に移行できないという問題がある。
For example, it is a well-known fact that although Si Wafer is smooth, it generally has undulations of several μm. For this reason, it is impossible to bring the Si thin film and the Si wafer into complete contact with each other (overlapping them), resulting in non-uniformity in the amount of heat received by the Si thin film. As a result, a temperature distribution is created within the Si thin film that is heated. This temperature non-uniformity becomes a hindrance to making uniform structural changes inside the crystal, which in turn adversely affects device characteristics. Furthermore, when the temperature is raised to near the melting point, the Si thin film and the Si wafer, which is a light absorber, are fused together, making it impossible to proceed to the device manufacturing process.

【0007】[目的] 本発明の目的は前述の従来例が有する課題を解消し、大
面積にわたって均一な熱処理を施し、均一な半導体特性
を有する半導体層の光アニール方法を提供することであ
る。
[Objective] An object of the present invention is to provide a method for optically annealing a semiconductor layer, which can perform uniform heat treatment over a large area and have uniform semiconductor characteristics, by solving the problems of the prior art described above.

【0008】本発明の他の目的は大面積にわたって均一
な半導体特性の半導体層を形成し、該半導体層を用いて
半導体デバイスを形成する方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a method for forming a semiconductor layer having uniform semiconductor characteristics over a large area and for forming a semiconductor device using the semiconductor layer.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体層の光ア
ニール方法は下地基体上に配した半導体層への光アニー
ル方法において、前記半導体層に絶縁層を介してインコ
ヒーレント光の良吸収体層を配した基体にインコヒーレ
ント光照射処理を行うことを特徴とする。
Means for Solving the Problems The method of photo-annealing a semiconductor layer of the present invention is a method of photo-annealing a semiconductor layer disposed on a base substrate, in which a good absorber of incoherent light is provided to the semiconductor layer via an insulating layer. It is characterized by performing an incoherent light irradiation treatment on a substrate on which a layer is arranged.

【0010】本発明の半導体デバイスの形成方法は、下
地基体上に配した半導体層に能動領域を有する半導体デ
バイスの形成方法において、絶縁層を介してインコヒー
レント光の良吸収体層を配した半導体層にインコヒーレ
ント光照射処理を施し、前記半導体層の少なくとも1部
を能動領域とし、前記良吸体層の少なくとも1部を電極
とするためのパターニングを施すことを特徴とする。
The method for forming a semiconductor device of the present invention is a method for forming a semiconductor device having an active region in a semiconductor layer disposed on an underlying substrate. The method is characterized in that the layer is subjected to incoherent light irradiation treatment, and patterned so that at least a portion of the semiconductor layer becomes an active region and at least a portion of the good absorber layer becomes an electrode.

【0011】以下に本発明の作用・構成の詳細を本発明
をなすに際し得た知見とともに説明する。
[0011] The details of the operation and structure of the present invention will be explained below along with the knowledge obtained in making the present invention.

【0012】一般に使用されるタングステンハロゲンラ
ンプ光(2200K)の黒体幅射スペクトルと、Siの
吸収係数及びSi内の自由キャリアの吸収係数の照射さ
れる光の波長との関係を図1に示す。
FIG. 1 shows the relationship between the blackbody radiation spectrum of commonly used tungsten halogen lamp light (2200K), the absorption coefficient of Si, and the absorption coefficient of free carriers in Si with the wavelength of the irradiated light. .

【0013】図1に示されるとおり、Siの基礎吸収端
の吸収係数は、波長1.2μm以下で急激に増加する。 それに対してタングステンハロゲンランプの2200K
に於ける黒体幅射スペクトルは、石英ガラスのカットオ
フ波長3.5μm以下、0.4μm以上の広い範囲の赤
外線領域に渡っている。更に自由キャリア−吸収成分の
波長依存性を見ると、波長1μm以上で、長波長側に伸
びており、高濃度のキャリアーが存在するほど光の吸収
率が高いことがわかる。
As shown in FIG. 1, the absorption coefficient of the basic absorption edge of Si increases rapidly at a wavelength of 1.2 μm or less. In contrast, the 2200K of a tungsten halogen lamp
The blackbody radiation spectrum in quartz glass covers a wide range of infrared rays from below the cutoff wavelength of 3.5 μm to 0.4 μm or more. Furthermore, looking at the wavelength dependence of the free carrier-absorption component, it can be seen that it extends toward longer wavelengths at wavelengths of 1 μm or more, and the higher the concentration of carriers, the higher the light absorption rate.

【0014】以上のことから次の3つの事実は明らかで
ある。■石英基板は赤外線照射によってほとんど加熱で
きない。■Si層には約1μm以下の波長域の光が吸収
されるが、それはランプ光の極一部でしかない。■Si
層にキャリアーを増加させると、光の吸収率が増加し、
ランプ光を有効に使用できる。
From the above, the following three facts are clear. ■Quartz substrates can hardly be heated by infrared irradiation. (2) The Si layer absorbs light in a wavelength range of approximately 1 μm or less, but this is only a small portion of the lamp light. ■Si
Increasing the carrier content in the layer increases the light absorption rate,
Lamp light can be used effectively.

【0015】以上3つの事実に加え、Si層への光吸収
は厚膜依存性がある。Si層の層厚は、リーク電流等の
電気的特性を考慮するとトランジスターに用いる半導体
層としてSi層を用いる場合には前記Si層の層厚は0
.1μm以下が特に望ましい。しかしながら、石英基板
上の0.1μm程度の厚みのSi層にはランプ光はほと
んど透過してしまい光の吸収は極めて微量である。
In addition to the above three facts, light absorption into the Si layer is dependent on the thickness of the Si layer. Considering electrical characteristics such as leakage current, when using a Si layer as a semiconductor layer for a transistor, the thickness of the Si layer is 0.
.. A thickness of 1 μm or less is particularly desirable. However, most of the lamp light passes through the Si layer with a thickness of about 0.1 μm on the quartz substrate, and the amount of light absorbed is extremely small.

【0016】このため例えば厚さ7500μmのSiウ
ェハなら1200℃にも昇温可能な照射強度のインコヒ
ーレントなランプ光を照射しても光透過性材料である石
英基板上に配した層厚0.1μmしかないSi層は数百
℃程度にしか加熱されない。
For this reason, for example, if a Si wafer is 7500 μm thick, even if it is irradiated with incoherent lamp light with an irradiation intensity that can raise the temperature to 1200° C., the layer thickness of a 0.5 μm layer placed on a quartz substrate, which is a light-transmitting material, will be irradiated with incoherent lamp light with an irradiation intensity that can raise the temperature to 1200° C. The Si layer, which is only 1 μm thick, can only be heated to about several hundred degrees Celsius.

【0017】ところで他の知見として、金属は、Si層
よりも光の吸収率が高いことも既に知られている。
[0017] As another finding, it is already known that metal has a higher light absorption rate than a Si layer.

【0018】本発明は、光透過性基板上の薄膜Si層を
アニールするに十分昇温するために吸収層を絶縁物を介
して前記Si層上に堆積している。その基本形態となる
層構成を図2に示す。
In the present invention, an absorption layer is deposited on the thin Si layer with an insulator interposed therebetween in order to raise the temperature sufficiently to anneal the thin Si layer on the light-transmitting substrate. The basic layer structure is shown in FIG.

【0019】図2に示すとおり、石英等の光透過性基板
21上にはSi等の半導体層22、絶縁層23、光吸収
層24と保護層25とが順に設けられている。
As shown in FIG. 2, a semiconductor layer 22 made of Si or the like, an insulating layer 23, a light absorption layer 24, and a protective layer 25 are provided in this order on a light-transmissive substrate 21 made of quartz or the like.

【0020】図2に示す層構成の基体を形成するにはま
ず光透過性基板に通常の堆積膜形成方法によりSi,S
iGe,GaAs,InP等の半導体層22を形成する
To form a substrate having the layered structure shown in FIG. 2, Si, S
A semiconductor layer 22 of iGe, GaAs, InP, etc. is formed.

【0021】ここで本発明によりアニールされた半導体
層を用いて薄膜電子デバイスを形成するためには、半導
体層2の層厚としては好ましくは0.05μm以上0.
3μm以下、より好ましくは0.06μm以上0.2μ
m以下が望ましい。
In order to form a thin film electronic device using the semiconductor layer annealed according to the present invention, the thickness of the semiconductor layer 2 is preferably 0.05 μm or more.
3 μm or less, more preferably 0.06 μm or more 0.2 μm
m or less is desirable.

【0022】続いて分離層として絶縁層23を通常の堆
積膜形成方法により形成する。絶縁層23としては、例
えば酸化けい素、ちっ化けい素、SiO2Ny,酸化タ
ンタルがなどが用いられる。
Subsequently, an insulating layer 23 is formed as a separation layer by a normal deposited film forming method. As the insulating layer 23, silicon oxide, silicon nitride, SiO2Ny, tantalum oxide, etc. are used, for example.

【0023】前記絶縁層23の層厚としては好ましくは
0.05μm以上1μm以下、より好ましくは0.05
μm以上0.5μm以下、最適には0.05μm以上0
.1μm以下とするのが半導体層22及び光吸収層24
とを分離すると共に、デバイス形成の際に絶縁層23を
デバイスの構成要素の一部として使用するのに望ましい
The thickness of the insulating layer 23 is preferably from 0.05 μm to 1 μm, more preferably from 0.05 μm to 1 μm.
μm or more and 0.5 μm or less, optimally 0.05 μm or more and 0
.. The semiconductor layer 22 and the light absorption layer 24 should be 1 μm or less.
It is desirable to use insulating layer 23 as part of the device component during device formation.

【0024】続いて前記絶縁層23上に光吸収層24を
形成する。該光吸収層24の材料としては、例えば多結
晶Si,非晶質Si,多結晶SiGe等が挙げられる。
Subsequently, a light absorption layer 24 is formed on the insulating layer 23. Examples of the material for the light absorption layer 24 include polycrystalline Si, amorphous Si, and polycrystalline SiGe.

【0025】また、自由キャリアを有することによる吸
収の増大を図ったドープされた半導体材料、例えばリン
添加非品質Si,ホウ素添加非晶質Si,ヒ素添加非晶
質Si等を光吸収層24の材料として用いてもよい。
In addition, a doped semiconductor material designed to increase absorption by having free carriers, such as phosphorus-doped non-quality Si, boron-doped amorphous Si, arsenic-doped amorphous Si, etc., may be used in the light absorption layer 24. It may also be used as a material.

【0026】例えばPを1020/cm3添加した層厚
0.5μmの多結晶Si層は、無添加のものに比較して
同じ光照射条件での光照射による加熱で約100℃高温
となる。又、光吸収層24の材料となる金属としては例
えばW(タングステン)、Mo(モリブデン)、WSi
(タングステンシリサイド)、MoSi(モリブデンシ
リサイド)等が好適に用いられる。
For example, a 0.5 μm thick polycrystalline Si layer doped with P at 10 20 /cm 3 becomes about 100° C. higher when heated by light irradiation under the same light irradiation conditions than a layer without addition. Further, examples of metals that can be used as materials for the light absorption layer 24 include W (tungsten), Mo (molybdenum), and WSi.
(tungsten silicide), MoSi (molybdenum silicide), etc. are preferably used.

【0027】光強度が強い場合、光吸収層24の表面荒
れや蒸発を防止するための保護層25を被ふくすること
により、前記表面荒れを防いでも良い。保護層25には
例えば、SiO2或いはSi3N4もしくはSiO2/
Si3N4の二層構造などの光透過性であって高温に耐
える材料を用いることができる。ランプ光を該多層構造
に上部から照射すると、光は保護層25を通過し、吸収
層24に吸収され該吸収層24が昇温する。その結果、
分離層24を介して、本来光を透過して加熱されない層
厚の半導体層22が熱伝導により十分な加熱が行われる
。下部より光を照射した場合には、ランプからの光は、
例えば石英基板21を透過し、更に半導体層(活性層)
22と分離層23とを通して吸収層24で光を吸収し該
光吸収層24を昇温する。上下より照射すれば光吸収層
の昇温効果はより向上する。図3に示すように吸収層2
4は半導体層(活性層)22と基板21の間にあっても
良く、又、基板21の裏面に配して基板温度を昇温し、
より制御性を高め、歪みの軽減も可能である。
When the light intensity is strong, the surface roughening may be prevented by covering the light absorbing layer 24 with a protective layer 25 for preventing surface roughening and evaporation. The protective layer 25 includes, for example, SiO2, Si3N4, or SiO2/
A material that is optically transparent and resistant to high temperatures, such as a two-layer structure of Si3N4, can be used. When the multilayer structure is irradiated with lamp light from above, the light passes through the protective layer 25 and is absorbed by the absorption layer 24, thereby raising the temperature of the absorption layer 24. the result,
Through the separation layer 24, the semiconductor layer 22, which has a thickness that would normally not be heated by transmitting light, is sufficiently heated by thermal conduction. When the light is emitted from the bottom, the light from the lamp is
For example, it passes through the quartz substrate 21, and furthermore, the semiconductor layer (active layer).
The light is absorbed by the absorption layer 24 through the light absorption layer 22 and the separation layer 23, and the temperature of the light absorption layer 24 is increased. If the light is irradiated from above and below, the effect of increasing the temperature of the light absorption layer will be further improved. Absorbent layer 2 as shown in Figure 3
4 may be placed between the semiconductor layer (active layer) 22 and the substrate 21, or may be placed on the back surface of the substrate 21 to increase the substrate temperature,
It is also possible to improve controllability and reduce distortion.

【0028】光吸収層の層厚としては、入射光を充分吸
収し半導体層を昇温するために、好ましくは0.5μm
以上2μm以下、より好ましくは0.5μm以上1.5
μm以下、最適には0.5μm以上1.0μm以下とす
るのが望ましい。
The thickness of the light absorption layer is preferably 0.5 μm in order to sufficiently absorb incident light and raise the temperature of the semiconductor layer.
2μm or more, more preferably 0.5μm or more and 1.5μm or more
The thickness is preferably 0.5 μm or more and 1.0 μm or less, preferably 0.5 μm or more and 1.0 μm or less.

【0029】半導体層22の出発材料を非晶質Siや微
細な粒径をもつ多結晶Siを用いた場合、粒成長がおこ
り、ミクロンオーダーに結晶粒が成長し、粒界の影響が
少なくなるためデバイス特性が向上する。前述した様な
ミクロンオーダーの大粒径樹枝状多結晶を半導体層22
の出発材料とした場合、該半導体層22内に高密度に存
在する双晶欠陥の著しい減少がおこる。
When amorphous Si or polycrystalline Si with a fine grain size is used as the starting material for the semiconductor layer 22, grain growth occurs and crystal grains grow to the micron order, reducing the influence of grain boundaries. Therefore, device characteristics are improved. The semiconductor layer 22 is made of large-grain dendritic polycrystals on the micron order as described above.
When used as a starting material, twin defects present in high density in the semiconductor layer 22 are significantly reduced.

【0030】特に結晶群に施す熱処理の温度として好ま
しくは、1000℃以上1420℃以下の高温で光照射
によるアニールを行うと半導体層22内部の積層欠陥、
転移が効率よく消滅する。
In particular, it is preferable that the temperature of the heat treatment applied to the crystal group be at a high temperature of 1000° C. or more and 1420° C. or less, and that the annealing is performed by light irradiation to eliminate stacking faults and stacking defects inside the semiconductor layer 22.
Transference is efficiently eliminated.

【0031】光透過性基板上のSi薄膜の上部、或いは
下部、又は上、下部共に半導体層、或いは金属の光良吸
収層を絶縁物質層を介して堆積により形成し、密着性を
確保した上で光照射することにより、Si薄膜の温度上
昇を補助し、その制御性、均一性を向上させることがで
きる。
A semiconductor layer or a metal good light absorption layer is formed on the top or bottom of the Si thin film on the light-transmitting substrate, or on both the top and bottom, through an insulating material layer, and after ensuring adhesion. By irradiating light, it is possible to assist in raising the temperature of the Si thin film and improve its controllability and uniformity.

【0032】更に光良吸収層を半導体素子の構造の一部
に使用することによって、工程の簡略化が計られる。
Furthermore, by using the light-absorbing layer as part of the structure of the semiconductor element, the process can be simplified.

【0033】又、インコヒレント光を使用するための照
射のさいに光の干渉による熱処理温度の不均一を防ぐこ
とができるので膜全体を均一に熱処理することができる
Furthermore, since it is possible to prevent uneven heat treatment temperature due to light interference during irradiation using incoherent light, the entire film can be uniformly heat treated.

【0034】光照射の強度としては好ましくは0.1W
/cm2以上300W/cm2以下より好ましくは10
W/cm2以上150W/cm2以下とすることが短時
間に大面積を一括に熱処理するのには望ましい。
The intensity of light irradiation is preferably 0.1W.
/cm2 or more and 300W/cm2 or less, preferably 10
It is desirable to set it to W/cm2 or more and 150 W/cm2 or less in order to heat-treat a large area at once in a short time.

【0035】光照射により加熱される半導体層の熱処理
温度は好ましくは1200℃以上1400℃以下、より
好ましくは1250℃以上1400℃以下、最適には1
300℃以上1380℃以下とするのが高品質の半導体
層を得るには望ましい。
The heat treatment temperature of the semiconductor layer heated by light irradiation is preferably 1200° C. or more and 1400° C. or less, more preferably 1250° C. or more and 1400° C. or less, and optimally 1250° C. or more and 1400° C. or less.
In order to obtain a high quality semiconductor layer, it is desirable to set the temperature to 300° C. or higher and 1380° C. or lower.

【0036】次に、上記多層構造をもったSi層を電界
効果型トランジスタに利用する場合について説明する。 半導体層22は、通常の半導体プロセスにより加工する
ことによりチャンネル部分31として使用され、分離層
23は、ゲート絶縁層38として使用され、光吸収層2
4は、ゲート電極層37に転用される。図4に示すソー
ス32、ドレイン33の高濃度不純物添加領域を形成す
るには図2に示す分離層23のソース32、ドレイン3
3に対応する部分に開口を設けると共に光吸収層24に
不純物添加された多結晶Siを使用し、ランプ加熱時に
熱拡散して形成するかあるいは、通常の半導体プロセス
により前記開口にイオン注入しても良い。
Next, the case where the Si layer having the multilayer structure described above is used in a field effect transistor will be explained. The semiconductor layer 22 is processed by a normal semiconductor process to be used as a channel portion 31, the separation layer 23 is used as a gate insulating layer 38, and the light absorption layer 2 is used as a gate insulating layer 38.
4 is used as the gate electrode layer 37. To form the highly doped regions of the source 32 and drain 33 shown in FIG. 4, the source 32 and drain 3 of the isolation layer 23 shown in FIG.
An opening is provided in the portion corresponding to 3, and polycrystalline Si doped with impurities is used for the light absorption layer 24, and it is formed by thermal diffusion during lamp heating, or ions are implanted into the opening by a normal semiconductor process. Also good.

【0037】前記ソース32、ドレイン33、ゲート電
極層37との電気的接触のために例えばアルミニウム等
の導電性材料からなるのゲート電極34、ソース電極3
5、ドレイン電極36を設ける。以上の様にして作製さ
れた薄膜電界トランジスタは、ランプ加熱温度に応じて
特性が向上する。
For electrical contact with the source 32, drain 33, and gate electrode layer 37, a gate electrode 34 and a source electrode 3 are made of a conductive material such as aluminum.
5. Provide a drain electrode 36. The characteristics of the thin film field transistor manufactured as described above improve depending on the lamp heating temperature.

【0038】[0038]

【実施例】以下、本発明をより一層明確にするための実
施例を記すが、本発明は以下に記す実施例のみに何等限
定されるものではない。
[Examples] Hereinafter, examples will be described to further clarify the present invention, but the present invention is in no way limited to the examples described below.

【0039】実施例1 10cm×10cmの大きさで厚さ500μmの石英ガ
ラス板21に減圧CVDにより、圧力0.3Torr、
基体温度620℃の条件でSiH4を熱分解し、平均約
500Åの微細な結晶粒径をもつ多結晶Si層(活性層
)22を層厚0.1μm堆積した。
Example 1 A quartz glass plate 21 with a size of 10 cm x 10 cm and a thickness of 500 μm was coated with a pressure of 0.3 Torr by low pressure CVD.
SiH4 was thermally decomposed at a substrate temperature of 620° C., and a polycrystalline Si layer (active layer) 22 having a fine crystal grain size of about 500 Å on average was deposited to a thickness of 0.1 μm.

【0040】該多結晶Si層22上に、基体温度400
℃、圧力760Torrの条件でSiH4ガスとO2ガ
スとを導入しSiO2層23を層厚500Å熱CVD法
により形成した。
[0040] On the polycrystalline Si layer 22, a substrate temperature of 400°C is applied.
℃ and a pressure of 760 Torr, SiH 4 gas and O 2 gas were introduced to form a SiO 2 layer 23 with a thickness of 500 Å by thermal CVD.

【0041】続いて、該SiO2層23上に減圧CVD
法により、圧力0.3Torr、基体温度620℃の条
件でSiH4ガスを熱分解して層厚5000Åの多結晶
Si層を形成し、リンイオンを1020ions/cm
3の濃度にイオン注入し、リンイオンを高濃度に含有す
る光吸収層24を形成した。
[0041] Subsequently, low pressure CVD is performed on the SiO2 layer 23.
By the method, SiH4 gas was thermally decomposed under the conditions of a pressure of 0.3 Torr and a substrate temperature of 620°C to form a polycrystalline Si layer with a layer thickness of 5000 Å, and phosphorus ions were decomposed at a rate of 1020 ions/cm.
Ions were implanted to a concentration of 3 to form a light absorption layer 24 containing a high concentration of phosphorus ions.

【0042】更にその上部に保護層として層厚1μmの
SiO2層25を基体温度400℃、圧力760Tor
rの条件でSiH4ガスとO2ガスを導入し熱CVD法
により形成した。
Furthermore, a SiO2 layer 25 with a thickness of 1 μm is placed on top of the protective layer at a substrate temperature of 400° C. and a pressure of 760 Torr.
It was formed by thermal CVD method by introducing SiH4 gas and O2 gas under the conditions of r.

【0043】図2に示した多層構造をもつ基体に3分間
タングステンハロゲンランプ光を78W/cm2の強度
で前記基体の上下より照射した。照射雰囲気はN2であ
り温度測定のために前記基体とは別に設けたSi  w
aferを温度モニターとしてオプティカルパイロメー
タで温度測定したところ照射時間3分での温度は138
0℃であった。
The substrate having the multilayer structure shown in FIG. 2 was irradiated with tungsten halogen lamp light from above and below for 3 minutes at an intensity of 78 W/cm 2 . The irradiation atmosphere was N2, and a Si w was installed separately from the base for temperature measurement.
When I measured the temperature with an optical pyrometer using afer as a temperature monitor, the temperature after 3 minutes of irradiation was 138.
It was 0°C.

【0044】この照射により層厚0.5μmのn+po
lySi層24に吸収された光による熱エネルギーは、
無添加の層厚0.1μmのpoly  Si層22へS
iO2層23を介して伝導し前記Si層22に対して熱
処理を施した。この熱処理により前記Si層22の結晶
粒径は数百倍以上の数μmの粒径に拡大された。また保
護層25のキャップ効果により、Si層の表面荒れはな
かった。
This irradiation results in a layer thickness of 0.5 μm.
The thermal energy due to the light absorbed by the lySi layer 24 is
Additive-free poly-Si layer 22 with a layer thickness of 0.1 μm
The heat was conducted through the iO2 layer 23 and the Si layer 22 was subjected to heat treatment. By this heat treatment, the crystal grain size of the Si layer 22 was enlarged several hundred times or more to a grain size of several μm. Further, due to the capping effect of the protective layer 25, the surface of the Si layer was not roughened.

【0045】続いて、前述の光照射によるアニールを施
した基体を用いて電界効果トランジスターを通常のIC
プロセスを用いて形成した。
Next, using the substrate annealed by light irradiation as described above, a field effect transistor is formed into an ordinary IC.
formed using the process.

【0046】以下、前記電界効果トランジスタの形成工
程につき図4乃至図7を参照しつつ説明する。
Hereinafter, the steps for forming the field effect transistor will be explained with reference to FIGS. 4 to 7.

【0047】まず保護層25を緩衡フッ酸を用いてエッ
チング除却した。続いてゲート領域を形成するため、ゲ
ート電極層37の部分を残して光吸収層24をエッチン
グ除却しゲート電極層を形成し、分離層23にソース及
びドレイン形成のための開口を設け、ゲート絶縁層38
を形成した(図4)。
First, the protective layer 25 was removed by etching using buffered hydrofluoric acid. Subsequently, in order to form a gate region, the light absorption layer 24 is etched away leaving a portion of the gate electrode layer 37 to form a gate electrode layer, an opening for forming a source and a drain is provided in the isolation layer 23, and gate insulation is removed. layer 38
was formed (Figure 4).

【0048】前記開口にて露出している半導体層22に
イオン注入法によりPイオンをドーズ量5×1015i
ons/cm2でイオン注入し、ソース32、及びドレ
イン33を形成した(図5)。
P ions are implanted into the semiconductor layer 22 exposed through the opening at a dose of 5×10 15 i.
Ion implantation was performed at ons/cm2 to form a source 32 and a drain 33 (FIG. 5).

【0049】前記ソース32、ドレイン33を形成した
後、基体温度400℃、圧力760Torrの条件でS
iH4ガス及びO2ガスを導入しCVD法にて層厚1μ
mのSiO2層を保護層39として形成し、ゲート電極
層37、ソース32及びドレイン33との電気的接触の
ためのコンタクトホールを形成した(図6)。
After forming the source 32 and drain 33, S is heated at a substrate temperature of 400° C. and a pressure of 760 Torr.
Introducing iH4 gas and O2 gas and using CVD method to create a layer thickness of 1μ
A SiO2 layer of m thickness was formed as a protective layer 39, and contact holes for electrical contact with the gate electrode layer 37, source 32, and drain 33 were formed (FIG. 6).

【0050】ゲート電極層37、ソース32及びドレイ
ン33との電気的接触を得るため、電極材料としてアル
ミニウムを堆積し、ゲート電極34、ソース電極35及
びドレイン電極36をパターニングして形成し、電界効
果トランジスタを形成した(図7)。
In order to obtain electrical contact with the gate electrode layer 37, source 32, and drain 33, aluminum is deposited as an electrode material, and the gate electrode 34, source electrode 35, and drain electrode 36 are formed by patterning, and the field effect A transistor was formed (FIG. 7).

【0051】このようにして形成したトランジスタの特
性を評価したところ、キャリア易動度100cm2/V
・sec以上、しきい値約1.5V、サブスレッシュホ
ールド特性300mV/decadeであり良好なトラ
ンジスタ特性を有していた。即ち、本実施例によりアニ
ールされた半導体層22は、半導体デバイスの能動領域
として充分な電気特性を有していた。
When the characteristics of the transistor thus formed were evaluated, the carrier mobility was 100 cm2/V.
sec or more, the threshold was about 1.5V, the subthreshold characteristic was 300mV/decade, and it had good transistor characteristics. That is, the semiconductor layer 22 annealed according to this example had sufficient electrical properties as an active region of a semiconductor device.

【0052】また、本実施例によればアニールを施した
基体がリン原子を多量に含む多結晶Siからなる光吸収
層24、優れた半導体特性を有する大粒径Siからなる
半導体層22、該光吸収層24と半導体層22とを分離
する絶縁材料からなる分離層23とを有しているため、
該半導体層22にソース32、ドレイン33を形成し得
るのみならず、該分離層23を利用してゲート絶縁層3
8を形成し得、該光吸収層24を利用してゲート電極層
37を形成し得た。そのため本発明により、高品質の半
導体層を得るためのアニール処理に続いて、新たにゲー
ト絶縁層用の絶縁材料層及びゲート電極層用の高ドープ
層を形成する工程を設けることなく少ない工程で半導体
デバイスを形成し得た。
According to this embodiment, the annealed substrate includes a light absorption layer 24 made of polycrystalline Si containing a large amount of phosphorus atoms, a semiconductor layer 22 made of large grain size Si having excellent semiconductor properties, and Since it has a separation layer 23 made of an insulating material that separates the light absorption layer 24 and the semiconductor layer 22,
Not only can a source 32 and a drain 33 be formed in the semiconductor layer 22, but also a gate insulating layer 3 can be formed using the separation layer 23.
8 could be formed, and the gate electrode layer 37 could be formed using the light absorption layer 24. Therefore, according to the present invention, following the annealing treatment to obtain a high-quality semiconductor layer, there is no need to newly form an insulating material layer for the gate insulating layer and a highly doped layer for the gate electrode layer, with fewer steps. A semiconductor device could be formed.

【0053】実施例2 まず、大きさ10cm×10cm厚さ500μmの石英
ガラス製の下地材料121上に圧力0.3Torr基体
温度550℃の条件で原料ガスとしてSiH4を用いた
減圧CVD法により非晶質Si層122を層厚0.1μ
m形成した。
Example 2 First, an amorphous material was formed on a base material 121 made of quartz glass having a size of 10 cm x 10 cm and a thickness of 500 μm by a low pressure CVD method using SiH4 as a raw material gas at a pressure of 0.3 Torr and a substrate temperature of 550°C. The layer thickness of the quality Si layer 122 is 0.1μ.
m was formed.

【0054】続いて、該非晶質Si層122上に圧力7
60Torr,基体温度400℃の条件で原料ガスとし
てSiH4とO2とを用いたCVD法によりSiO2か
らなる分離層123を形成した後、スパッター成膜装置
に基体を移し、該分離層123上に圧力10mTorr
,基体温度室温アルゴン雰囲気中にてタングステン層を
層厚5000Åスパッター法で形成し光吸収層124と
した。
Subsequently, a pressure of 7° is applied to the amorphous Si layer 122.
After forming a separation layer 123 made of SiO2 by the CVD method using SiH4 and O2 as source gases under conditions of 60 Torr and a substrate temperature of 400°C, the substrate was transferred to a sputter film forming apparatus, and a pressure of 10 mTorr was applied onto the separation layer 123.
A tungsten layer with a thickness of 5000 Å was formed by sputtering in an argon atmosphere at room temperature and the substrate temperature to form a light absorption layer 124.

【0055】該タングステンからなる光吸収層124上
にSiO2からなる第1の保護層125を前述の分離層
と同様の条件で層厚1μm形成し、該第1の保護層12
5上に圧力0.5Torr,基体温度800℃の条件で
原料ガスSiH2Cl2及びNH3とを用いた減圧CV
D法でSi3N4からなる第2の保護層126を層厚5
00Å形成し、二層構造の保護層127を有する基体1
01を形成した(図8)。
A first protective layer 125 made of SiO2 is formed to a thickness of 1 μm on the light absorption layer 124 made of tungsten under the same conditions as the above-mentioned separation layer, and the first protective layer 125 is
Reduced pressure CV using raw material gases SiH2Cl2 and NH3 under the conditions of a pressure of 0.5 Torr and a substrate temperature of 800° C.
The second protective layer 126 made of Si3N4 was formed with a layer thickness of 5 using method D.
Substrate 1 having a protective layer 127 of 00 Å and having a two-layer structure
01 was formed (FIG. 8).

【0056】前記基体101にタングステンハロゲンラ
ンプ光を60W/cm2の強度で前記基体101の上部
(図8中の矢印hνの方向)から該基体101に1分間
照射した。
The substrate 101 was irradiated with tungsten halogen lamp light at an intensity of 60 W/cm 2 from above the substrate 101 (in the direction of the arrow hv in FIG. 8) for 1 minute.

【0057】温度測定のために前記基体101とは別に
設けたシリコンウェハのモニタ温度は1分間の光照射で
1350℃になった。
The monitor temperature of the silicon wafer, which was provided separately from the base 101 for temperature measurement, reached 1350° C. after 1 minute of light irradiation.

【0058】続いて、前述の光照射によるアニールを施
した基体101を用いて、電界効果トランジスタを通常
のICプロセスにて形成した。
Subsequently, a field effect transistor was formed by a normal IC process using the substrate 101 which had been annealed by light irradiation as described above.

【0059】まず、保護層127をリン酸とフッ酸を用
いて除去し、ゲート電極137部を残して他の箇所の光
吸収層124を反応性イオンエッチングを用いて除去し
、ソース及びドレインを形成する箇所が分離層123か
ら露出するよう  を用いて開口部を形成し、ゲート1
37及びゲート絶縁層138を有する基体を形成した。
First, the protective layer 127 is removed using phosphoric acid and hydrofluoric acid, and the other parts of the light absorption layer 124 are removed using reactive ion etching, leaving only the gate electrode 137, and the source and drain are removed. An opening is formed using a metal so that the part to be formed is exposed from the separation layer 123, and the gate 1
37 and a gate insulating layer 138 were formed.

【0060】続いて、前記開口部にPイオンをドーズ量
4×1015ions/cm2でイオン注入しソース1
32及びドレイン133を有する基体を形成した(図1
0)。
Next, P ions are implanted into the opening at a dose of 4×10 15 ions/cm 2 to form the source 1.
32 and a drain 133 were formed (Figure 1
0).

【0061】続いて、前記基体に圧力760Torr,
基体温度400℃の条件で原料ガスとしてSiH4とO
2とを使用したCVD法により層厚1μmの保護層13
9を形成し、ソース132、ドレイン133及びゲート
137がそれぞれ露出するためのコンタクトホールを形
成した(図11)。
[0061] Subsequently, a pressure of 760 Torr was applied to the base.
SiH4 and O were used as source gases at a substrate temperature of 400°C.
A protective layer 13 with a layer thickness of 1 μm was formed by the CVD method using
9, and contact holes were formed to expose the source 132, drain 133, and gate 137, respectively (FIG. 11).

【0062】続いて、ソース132、ドレイン133及
びゲート137との電気的接触をとるために100To
rr,室温でスパッター法を用いてアルミニウムの電極
層を層厚1μm形成し、パターニングして図12に示す
電界効果トタンジスタを形成した。こうして得られた電
界効果トランジスタのキャリア移動度及びサブスレッシ
ュホールド特性を測定した所極めて良好なトランジスタ
特性を示した。
[0062] Next, 100To
An aluminum electrode layer having a thickness of 1 μm was formed using a sputtering method at room temperature and patterned to form a field effect transistor shown in FIG. The carrier mobility and subthreshold characteristics of the field effect transistor thus obtained were measured and showed very good transistor characteristics.

【0063】本実施例のアニールによる効果を調べるた
めに、本実施例の光アニールを施さなかった以外は同様
にして電界効果トランジスタを作成し、そのキャリア移
動度及びサブスレッシュホールド特性を測定した(比較
例)。
In order to investigate the effect of the annealing in this example, a field effect transistor was fabricated in the same manner as in this example except that the photo-annealing was not performed, and its carrier mobility and subthreshold characteristics were measured ( comparative example).

【0064】本実施例のトランジスタ及び比較例のトラ
ンジスタのおのおのの特性を表1にまとめて示す。
Table 1 summarizes the characteristics of the transistor of this example and the transistor of the comparative example.

【0065】[0065]

【表1】[Table 1]

【0066】表1からも明らかなとおり、本実施例の光
アニールを施したトランジスタは高いキャリア移動度と
低いサブスレッシュホールド特性を有しており、極めて
良好なトランジスタ特性を有していた。
As is clear from Table 1, the photo-annealed transistor of this example had high carrier mobility and low subthreshold characteristics, and had extremely good transistor characteristics.

【0067】また、シリコン層122を透過電子顕微鏡
観察したところシリコン層122は平均粒径10μmに
達する多結晶シリコン層であった。
Further, when the silicon layer 122 was observed under a transmission electron microscope, it was found that the silicon layer 122 was a polycrystalline silicon layer with an average grain size of 10 μm.

【0068】また、本実施例によれば保護層127をS
iO2からなる第1の保護層125とSi3N4からな
る第2の保護層126との二重構造としたため、Si層
の表面が処理後に於いて極めて平坦に形成できた。その
平坦性はSi層の堆積のまま維持された。
Further, according to this embodiment, the protective layer 127 is
Because of the dual structure of the first protective layer 125 made of iO2 and the second protective layer 126 made of Si3N4, the surface of the Si layer could be formed to be extremely flat after processing. Its flatness was maintained as the Si layer was deposited.

【0069】実施例3 15cm×15cmの大きさで厚さ500μmの石英か
らなる下地材料221上に圧力0.3Torr、基体温
度620℃の条件で原料カスとしてSiH4を用いた減
圧CVD法により層厚0.1μmの多結晶Si層222
を形成し、該多結晶Si層にSi+イオンを加速電圧5
0KeV、ドーズ量2×1015ions/cm2の条
件でイオン注入し該多結晶Si層222を非晶質化し非
晶質Si層222を有する基体を形成した(図13)。
Example 3 A layer thickness was deposited on a base material 221 made of quartz having a size of 15 cm x 15 cm and a thickness of 500 μm by a low pressure CVD method using SiH4 as raw material waste under conditions of a pressure of 0.3 Torr and a substrate temperature of 620° C. 0.1 μm polycrystalline Si layer 222
is formed, and Si+ ions are accelerated in the polycrystalline Si layer at a voltage of 5
Ion implantation was performed under the conditions of 0 KeV and a dose of 2×10 15 ions/cm 2 to make the polycrystalline Si layer 222 amorphous, thereby forming a substrate having an amorphous Si layer 222 (FIG. 13).

【0070】該基体をN2雰囲気中600℃で50時間
加熱処理し、前記非晶質Si層222中に固相成長によ
り、最大粒径5μmに達する大粒径樹枝状結晶層222
を形成した。
The substrate is heat-treated at 600° C. for 50 hours in a N2 atmosphere, and a large-grain dendrite layer 222 with a maximum grain size of 5 μm is formed in the amorphous Si layer 222 by solid phase growth.
was formed.

【0071】該樹枝状結晶層222を有する基体を酸化
雰囲気中で表面側から厚さ500Å熱酸化してSiO2
層223を形成し絶縁層とした。酸化されずに残った樹
枝状結晶層222は層厚約500Åの多結晶Si層22
4になった。
The substrate having the dendrite layer 222 is thermally oxidized from the surface side to a thickness of 500 Å in an oxidizing atmosphere to form SiO2.
A layer 223 was formed to serve as an insulating layer. The dendrite layer 222 that remains unoxidized is a polycrystalline Si layer 22 with a thickness of approximately 500 Å.
It became 4.

【0072】該絶縁層223上に圧力0.3Torr基
体温度620℃の条件で原料ガスとしてSiH4を用い
た減圧CVD法により層厚0.5μmの多結晶Si層2
25を形成し、該多結晶Si層225上に圧力20mT
orr基体温度室温の条件でスパッタ法により層厚0.
1μmのTi層226を形成し光吸収層とした。
A polycrystalline Si layer 2 with a thickness of 0.5 μm is formed on the insulating layer 223 by a low pressure CVD method using SiH4 as a raw material gas under conditions of a pressure of 0.3 Torr and a substrate temperature of 620° C.
25 is formed, and a pressure of 20 mT is applied on the polycrystalline Si layer 225.
A layer with a thickness of 0.0 is formed by sputtering at a substrate temperature of room temperature.
A 1 μm thick Ti layer 226 was formed to serve as a light absorption layer.

【0073】該光吸収層226上に保護層として圧力7
60Torr基体温度400℃の条件で原料ガスとして
SiH4及びO2を用いたCVD法により層厚1.0μ
mのSiO2層227を形成した。下地材料221裏面
に多結晶Si層228を層厚0.6μm形成し基体裏面
の光吸収層とした。
[0073] Pressure 7 is applied as a protective layer on the light absorption layer 226.
A layer thickness of 1.0 μm was obtained by CVD using SiH4 and O2 as raw material gases at a substrate temperature of 60 Torr and 400°C.
A SiO2 layer 227 of m thickness was formed. A polycrystalline Si layer 228 having a thickness of 0.6 μm was formed on the back surface of the base material 221 to serve as a light absorption layer on the back surface of the substrate.

【0074】このようにして図14に示す基体を作成し
た。
In this manner, the substrate shown in FIG. 14 was produced.

【0075】該基体に70W/cm2の強度のタングス
テンランプ光を基体両面より3分間照射した。この照射
条件で3分間光照射した際のSiウェハーの温度モニタ
ーは1380℃を示した。
[0075] The substrate was irradiated with tungsten lamp light having an intensity of 70 W/cm2 for 3 minutes from both sides of the substrate. The temperature monitor of the Si wafer when irradiated with light for 3 minutes under these irradiation conditions showed a temperature of 1380°C.

【0076】前述の光照射により光吸収層である多結晶
Si層225とTi層226とは反応しTiSi2を形
成した。
By the above-described light irradiation, the polycrystalline Si layer 225 and the Ti layer 226, which are light absorption layers, reacted to form TiSi2.

【0077】最大粒径5μmの大粒径樹枝状多結晶層2
24は光アニール処理前には粒内に転移群が存在してい
たが、光アニール処理後には転移群がほとんど消滅し、
極めて良好な結晶性が得られた。
Large grain dendritic polycrystalline layer 2 with a maximum grain size of 5 μm
In No. 24, dislocation groups existed within the grains before photoannealing, but after photoannealing, most of the dislocation groups disappeared.
Very good crystallinity was obtained.

【0078】該基体を用いて実施例1と同様にして電界
効果トランジスタを形成した。
A field effect transistor was formed using the substrate in the same manner as in Example 1.

【0079】得られた電界効果トランジスターはSi単
結晶ウェハに作製したものとほぼ同等の優れた特性を有
していた。
The obtained field effect transistor had almost the same excellent characteristics as that produced on a Si single crystal wafer.

【0080】実施例4 石英基板(100mmφ)上に基板温度200℃、圧力
1×10−8Torr、堆積速度1Å/Secの条件で
真空蒸着法によりSi層を層厚0.1μm堆積した。
Example 4 A Si layer was deposited to a thickness of 0.1 μm on a quartz substrate (100 mmφ) by vacuum evaporation at a substrate temperature of 200° C., a pressure of 1×10 −8 Torr, and a deposition rate of 1 Å/Sec.

【0081】このSi層は堆積されたままでは非晶質S
i層であるが、N2中600℃50時間の熱処理で実施
例3と同等の大粒径樹枝状多結晶層となった。
[0081] This Si layer is amorphous S as it is deposited.
The i-layer was heat-treated at 600° C. for 50 hours in N2 to become a large-grain dendritic polycrystalline layer similar to that of Example 3.

【0082】続いて分離層として前記樹枝状多結晶層上
にTa2O5層をスパッター法により層厚500Å堆積
した後、Pを1020原子/cm3以上添加した多結晶
Si層を層厚0.5μm堆積し光吸収層とした。続いて
CVD法によりSiO2層を層厚1.0μm堆積し、保
護層とした基体を形成した。
Subsequently, a Ta2O5 layer with a thickness of 500 Å was deposited on the dendritic polycrystalline layer as a separation layer by sputtering, and then a polycrystalline Si layer doped with P at 1020 atoms/cm3 or more was deposited with a thickness of 0.5 μm. It was used as a light absorption layer. Subsequently, a SiO2 layer having a thickness of 1.0 .mu.m was deposited by the CVD method to form a substrate serving as a protective layer.

【0083】72W/cm2の強度のタングステンハロ
ゲンランプ光を前記基体の上下より3分間照射した。S
iウエハモニター温度は3分間の光照射により1345
℃となった。吸収層として用いた多結晶Si層をゲート
に転用して電界効果トランジスターを実施例1と同様に
して作製した結果、その特性はSiウエハーに作製した
電界効果トランジスタと同等の良好な特性を示した。
[0083] Light from a tungsten halogen lamp having an intensity of 72 W/cm2 was irradiated from above and below the substrate for 3 minutes. S
The i-wafer monitor temperature was 1345 after 3 minutes of light irradiation.
It became ℃. A field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 1 by using the polycrystalline Si layer used as an absorption layer as a gate, and as a result, its characteristics showed good characteristics equivalent to those of a field effect transistor fabricated on a Si wafer. .

【0084】透過電子顕微鏡の観察の結果、界面近傍の
Si活性層内に存在していた欠陥群が大巾に減少してい
るのが判った。
As a result of observation using a transmission electron microscope, it was found that the defect group existing in the Si active layer near the interface was significantly reduced.

【0085】実施例5 100mmφの石英ガラス基板に、減圧CVD法により
圧力0.3Torr,基体温度620℃でSiH4を熱
分解し、平均粒径約500Åの微細な結晶粒をもつ多結
晶Si層(半導体層)を層厚0.1μm堆積したのちS
iO2層を熱酸化により層厚500Å形成する。更に再
び前述の多結晶Si層形成条件と同様の減圧CVD法に
より多結晶Si層を層厚5000Å堆積し、リンガラス
からの拡散によりPを1021原子/cm3の高濃度で
前記多結晶Si層に添加する(光吸収層)。
Example 5 A polycrystalline Si layer (with fine crystal grains with an average grain size of about 500 Å) was formed on a 100 mmφ quartz glass substrate by thermally decomposing SiH4 at a pressure of 0.3 Torr and a substrate temperature of 620° C. using the low-pressure CVD method. After depositing a semiconductor layer) with a thickness of 0.1 μm, S
An iO2 layer with a thickness of 500 Å is formed by thermal oxidation. Furthermore, a polycrystalline Si layer with a layer thickness of 5000 Å was deposited again using the same low-pressure CVD method as the conditions for forming the polycrystalline Si layer described above, and P was diffused from the phosphorus glass into the polycrystalline Si layer at a high concentration of 1021 atoms/cm3. Add (light absorption layer).

【0086】こうして形成した多層構造をもつ基体に7
5W/cm2の強度でタングステンハロゲンランプ光を
前記基体の上下より3分間照射した。照射雰囲気はN2
とした。Si  waferを温度モニターとしてオプ
ティカルパイロメータで測定したところ3分間の照射時
間内での温度は1380℃であった。
[0086] 7.
Tungsten halogen lamp light was irradiated from above and below the substrate at an intensity of 5 W/cm 2 for 3 minutes. The irradiation atmosphere is N2
And so. When measured with an optical pyrometer using the Si wafer as a temperature monitor, the temperature was 1380° C. within 3 minutes of irradiation time.

【0087】この照射により層厚0.5μmのn+po
ly  Si層に吸収された光による熱エネルギーは、
無添加の0.1μmのpoly  Si層へ前記SiO
2層を介して伝導し前記半導体層を昇温する。この熱処
理により前記多結晶Si層の粒径は数百倍以上の3μm
まで拡大された。
This irradiation results in an n+po layer with a thickness of 0.5 μm.
The thermal energy due to the light absorbed by the ly Si layer is
The SiO was added to the additive-free 0.1 μm poly Si layer.
It conducts through the two layers and raises the temperature of the semiconductor layer. This heat treatment reduces the grain size of the polycrystalline Si layer to 3 μm, which is several hundred times larger.
It was expanded to.

【0088】照射後、通常のICプロセスを用いて光吸
収層のn+poly  Siをゲートとして実施例1と
同様に電界効果トランジスターを作製したところ良好な
特性を示した。
After the irradiation, a field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 1 using the n+poly Si of the light absorption layer as a gate using a normal IC process, and it showed good characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】波長とシリコンの吸収係数との関係を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between wavelength and absorption coefficient of silicon.

【図2】本発明を説明するための模式的説明図である。FIG. 2 is a schematic explanatory diagram for explaining the present invention.

【図3】本発明を説明するための模式的説明図である。FIG. 3 is a schematic explanatory diagram for explaining the present invention.

【図4】半導体デバイスの模式的説明図である。FIG. 4 is a schematic explanatory diagram of a semiconductor device.

【図5】半導体デバイスの形成工程の模式的説明図であ
る。
FIG. 5 is a schematic explanatory diagram of a process for forming a semiconductor device.

【図6】半導体デバイスの形成工程の模式的説明図であ
る。
FIG. 6 is a schematic explanatory diagram of a process for forming a semiconductor device.

【図7】半導体デバイスの形成工程の模式的説明図であ
る。
FIG. 7 is a schematic explanatory diagram of a process for forming a semiconductor device.

【図8】半導体デバイスの形成工程の模式的説明図であ
る。
FIG. 8 is a schematic explanatory diagram of a process for forming a semiconductor device.

【図9】半導体デバイスの形成工程の模式的説明図であ
る。
FIG. 9 is a schematic explanatory diagram of a process for forming a semiconductor device.

【図10】半導体デバイスの形成工程の模式的説明図で
ある。
FIG. 10 is a schematic explanatory diagram of a process for forming a semiconductor device.

【図11】半導体デバイスの形成工程の模式的説明図で
ある。
FIG. 11 is a schematic explanatory diagram of a process for forming a semiconductor device.

【図12】半導体デバイスの形成工程の模式的説明図で
ある。
FIG. 12 is a schematic explanatory diagram of a process for forming a semiconductor device.

【図13】本発明を説明するための模式的説明図である
FIG. 13 is a schematic explanatory diagram for explaining the present invention.

【図14】本発明を説明するための模式的説明図である
FIG. 14 is a schematic explanatory diagram for explaining the present invention.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  下地基体上に配した半導体層への光ア
ニール方法において、前記半導体層に絶縁層を介してイ
ンコヒーレント光の良吸収体層を配した基体にインコヒ
ーレント光照射処理を行うことを特徴とする半導体層の
光アニール方法。
1. A method of photo-annealing a semiconductor layer disposed on a base substrate, comprising performing incoherent light irradiation treatment on a substrate in which a good absorber layer for incoherent light is disposed on the semiconductor layer via an insulating layer. A method for optically annealing a semiconductor layer, characterized by:
【請求項2】  前記良吸収体層は前記半導体層の上部
或いは下部又は両方に配する請求項1の半導体層の光ア
ニール方法。
2. The method of photo-annealing a semiconductor layer according to claim 1, wherein the good absorber layer is disposed above or below the semiconductor layer or both.
【請求項3】  前記基体は最表面に保護層を有する請
求項1の半導体層の光アニール方法。
3. The method of photo-annealing a semiconductor layer according to claim 1, wherein the substrate has a protective layer on the outermost surface.
【請求項4】  前記半導体層はシリコン系半導体材料
で構成されている請求項1の半導体層の光アニール方法
4. The method of photo-annealing a semiconductor layer according to claim 1, wherein the semiconductor layer is made of a silicon-based semiconductor material.
【請求項5】  前記良吸収体層は半導体材料又は金属
材料で構成されている請求項1の半導体層の光アニール
方法。
5. The method of photo-annealing a semiconductor layer according to claim 1, wherein the good absorber layer is made of a semiconductor material or a metal material.
【請求項6】  下地基体上に配した半導体層に能動領
域を有する半導体デバイスの形成方法において、絶縁層
を介してインコヒーレント光の良吸収体層を配した半導
体層にインコヒーレント光照射処理を施し、前記半導体
層の少なくとも1部を能動領域とし、前記良吸収体層の
少なくとも1部を電極とするためのパターニングを施す
ことを特徴とする半導体デバイスの形成方法。
6. A method for forming a semiconductor device having an active region in a semiconductor layer disposed on a base substrate, the semiconductor layer having a good absorber layer for incoherent light disposed thereon via an insulating layer is subjected to incoherent light irradiation treatment. A method for forming a semiconductor device, comprising patterning the semiconductor layer to make at least a part of the semiconductor layer an active region and to make at least a part of the good absorber layer an electrode.
【請求項7】  前記絶縁層の一部をエッチング除去す
る請求項6の半導体デバイスの形成方法。
7. The method of forming a semiconductor device according to claim 6, wherein a portion of the insulating layer is removed by etching.
【請求項8】  前記半導体層にイオン注入する請求項
6の半導体デバイスの形成方法。
8. The method for forming a semiconductor device according to claim 6, wherein ions are implanted into the semiconductor layer.
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