JPH0582466A - 半導体層のアニール処理方法 - Google Patents
半導体層のアニール処理方法Info
- Publication number
- JPH0582466A JPH0582466A JP3268467A JP26846791A JPH0582466A JP H0582466 A JPH0582466 A JP H0582466A JP 3268467 A JP3268467 A JP 3268467A JP 26846791 A JP26846791 A JP 26846791A JP H0582466 A JPH0582466 A JP H0582466A
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- JP
- Japan
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- semiconductor layer
- excimer laser
- laser light
- layer
- annealed
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、基板側から半導体層へのエキシマ
レーザ光の照射を可能にして、エキシマレーザ光を半導
体層の両面側より照射することにより、厚い半導体層の
アニール処理を可能にし、大粒径の半導体層の形成を図
る。 【構成】 第１の工程で紫外線透過性基板１１の上面に
半導体層１３を形成し、その後第２の工程で半導体層１
３の上面側よりエキシマレーザ光２０を半導体層１３に
照射して半導体層１３の上層をアニール処理するととも
に、紫外線透過性基板１１の下面側よりエキシマレーザ
光２１を半導体層１３に照射して半導体層１３の下層を
アニール処理することにより、半導体層１３を厚さ方向
の全域にわたってアニール処理する。
レーザ光の照射を可能にして、エキシマレーザ光を半導
体層の両面側より照射することにより、厚い半導体層の
アニール処理を可能にし、大粒径の半導体層の形成を図
る。 【構成】 第１の工程で紫外線透過性基板１１の上面に
半導体層１３を形成し、その後第２の工程で半導体層１
３の上面側よりエキシマレーザ光２０を半導体層１３に
照射して半導体層１３の上層をアニール処理するととも
に、紫外線透過性基板１１の下面側よりエキシマレーザ
光２１を半導体層１３に照射して半導体層１３の下層を
アニール処理することにより、半導体層１３を厚さ方向
の全域にわたってアニール処理する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体層のアニール処
理方法に関する。
理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】低温プロセスで基板上に形成した半導体
層（例えば多結晶シリコン層）のアニール処理を行う方
法の一つに、半導体層の上方側よりエキシマレーザ光を
照射して加熱する方法がある。上記アニール処理方法は
半導体層の結晶性を改善して高性能化する方法として提
案されている。通常、エキシマレーザ光は、波長が３０
８ｎｍまたは２４９ｎｍの紫外線で、パルス発振され
る。このため、アニール処理では、半導体層の上面より
およそ４０ｎｍの深さまで十分に加熱され、双晶や転移
等の結晶欠陥が解消されて結晶性が向上する。この結
果、上記半導体層にトランジスタを形成した場合には、
トランジスタの移動度が高くなり、しきい値電圧が低減
され、スイングが小さくなり、リーク電流が低減され
て、トランジスタが高性能化される。
層（例えば多結晶シリコン層）のアニール処理を行う方
法の一つに、半導体層の上方側よりエキシマレーザ光を
照射して加熱する方法がある。上記アニール処理方法は
半導体層の結晶性を改善して高性能化する方法として提
案されている。通常、エキシマレーザ光は、波長が３０
８ｎｍまたは２４９ｎｍの紫外線で、パルス発振され
る。このため、アニール処理では、半導体層の上面より
およそ４０ｎｍの深さまで十分に加熱され、双晶や転移
等の結晶欠陥が解消されて結晶性が向上する。この結
果、上記半導体層にトランジスタを形成した場合には、
トランジスタの移動度が高くなり、しきい値電圧が低減
され、スイングが小さくなり、リーク電流が低減され
て、トランジスタが高性能化される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにエキシマレーザ光を半導体層の上面側より照射し
てアニール処理する方法によって、半導体層の厚さ方向
の全域にわたってアニール処理するには、半導体層の厚
さをおよそ４０ｎｍ以下にしなければならない。また照
射回数を重ねても、エキシマレーザ光がパルス発振のた
め、半導体層の厚さが４０ｎｍ以上になるとアニール処
理効果が低減する。ところが半導体層を４０ｎｍ以下の
厚さに形成した場合には、半導体層を構成する結晶の粒
径が小さくなる。このため、半導体層にトランジスタを
形成した場合に、トランジスタの接合領域に結晶粒界が
掛かるために、例えばリーク電流が発生してトランジス
タの特性が低下する。
ようにエキシマレーザ光を半導体層の上面側より照射し
てアニール処理する方法によって、半導体層の厚さ方向
の全域にわたってアニール処理するには、半導体層の厚
さをおよそ４０ｎｍ以下にしなければならない。また照
射回数を重ねても、エキシマレーザ光がパルス発振のた
め、半導体層の厚さが４０ｎｍ以上になるとアニール処
理効果が低減する。ところが半導体層を４０ｎｍ以下の
厚さに形成した場合には、半導体層を構成する結晶の粒
径が小さくなる。このため、半導体層にトランジスタを
形成した場合に、トランジスタの接合領域に結晶粒界が
掛かるために、例えばリーク電流が発生してトランジス
タの特性が低下する。
【０００４】本発明は、大きな結晶粒を有しかつ性能に
優れた半導体層を形成する半導体層のアニール処理方法
を提供することを目的とする。
優れた半導体層を形成する半導体層のアニール処理方法
を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた半導体層のアニール処理方法であ
る。すなわち、第１の工程で紫外線透過性基板の上面に
半導体層を形成し、その後第２の工程で半導体層の上面
側と紫外線透過性基板の下面側との両方向よりエキシマ
レーザ光を半導体層に照射することにより当該半導体層
をアニール処理する。
成するためになされた半導体層のアニール処理方法であ
る。すなわち、第１の工程で紫外線透過性基板の上面に
半導体層を形成し、その後第２の工程で半導体層の上面
側と紫外線透過性基板の下面側との両方向よりエキシマ
レーザ光を半導体層に照射することにより当該半導体層
をアニール処理する。
【０００６】
【作用】上記アニール処理方法では、半導体層を形成す
る基板に紫外線透過性基板を用いたので、半導体層の上
面側からエキシマレーザ光を照射するアニール処理に加
えて、エキシマレーザ光を紫外線透過性基板側からも照
射することにより、半導体層は下面側からもアニール処
理される。このため、従来の半導体層のおよそ２倍の厚
さの半導体層が厚さ方向の全域にわたってアニール処理
される。また半導体層の厚さがおよそ２倍になるので、
半導体層を形成する結晶の粒径も大きくなる。
る基板に紫外線透過性基板を用いたので、半導体層の上
面側からエキシマレーザ光を照射するアニール処理に加
えて、エキシマレーザ光を紫外線透過性基板側からも照
射することにより、半導体層は下面側からもアニール処
理される。このため、従来の半導体層のおよそ２倍の厚
さの半導体層が厚さ方向の全域にわたってアニール処理
される。また半導体層の厚さがおよそ２倍になるので、
半導体層を形成する結晶の粒径も大きくなる。
【０００７】
【実施例】本発明の実施例の一例を図１に示す処理工程
図により説明する。図に示すように、第１の工程（１）
で、例えば低圧化学的気相成長法によって、石英ガラス
よりなる紫外線透過性基板１１の上面に非晶質シリコン
層１２を例えば１００ｎｍの厚さに形成する。上記化学
的気相成長法では、例えば反応ガスにモノシラン（Ｓｉ
Ｈ4 ）を用い、反応温度を５５０℃以下にして非晶質シ
リコン層１２を成長させる。なお化学的気相成長法によ
って形成したシリコン層が非晶質化していない場合に
は、シリコン層にシリコン（Ｓｉ+ ）をイオン注入して
非晶質化して非晶質シリコン層１２を生成する。次いで
第１の工程（２）で、上記非晶質シリコン層１２に対し
て固相成長（例えば６００℃で２０時間）を行って、所
定の粒径（例えばおよそ２μｍ以上の粒径）を有する多
結晶シリコンよりなる半導体層１３を生成する。このと
き、生成された結晶粒中には双晶や転移等の結晶欠陥１
４が発生する。
図により説明する。図に示すように、第１の工程（１）
で、例えば低圧化学的気相成長法によって、石英ガラス
よりなる紫外線透過性基板１１の上面に非晶質シリコン
層１２を例えば１００ｎｍの厚さに形成する。上記化学
的気相成長法では、例えば反応ガスにモノシラン（Ｓｉ
Ｈ4 ）を用い、反応温度を５５０℃以下にして非晶質シ
リコン層１２を成長させる。なお化学的気相成長法によ
って形成したシリコン層が非晶質化していない場合に
は、シリコン層にシリコン（Ｓｉ+ ）をイオン注入して
非晶質化して非晶質シリコン層１２を生成する。次いで
第１の工程（２）で、上記非晶質シリコン層１２に対し
て固相成長（例えば６００℃で２０時間）を行って、所
定の粒径（例えばおよそ２μｍ以上の粒径）を有する多
結晶シリコンよりなる半導体層１３を生成する。このと
き、生成された結晶粒中には双晶や転移等の結晶欠陥１
４が発生する。
【０００８】その後第２の工程で、半導体層１３の上面
側より当該半導体層１３にエキシマレーザ光２０を例え
ば１パルス照射して、半導体層１３の上層をアニール処
理する。続いて紫外線透過性基板１１の下面側より半導
体層１３にエキシマレーザ光２１を例えば１パルス照射
する。照射したエキシマレーザ光２１は紫外線透過性基
板１１を透過して半導体層１３の下層に吸収され、半導
体層１３の下層をアニール処理する。上記アニール処理
方法では、半導体層１３の両面側よりエキシマレーザ光
２０，２１を照射するので、厚さがおよそ１００ｎｍの
半導体層１３の厚さ方向の全域にわたってアニール処理
される。このため、半導体層１３に発生した結晶欠陥１
４〔第１の工程（２）参照〕は解消される。なおエキシ
マレーザ光２０，２１の照射は、同時に行ってもよく、
またはどちらか一方側より順に行ってもよい。
側より当該半導体層１３にエキシマレーザ光２０を例え
ば１パルス照射して、半導体層１３の上層をアニール処
理する。続いて紫外線透過性基板１１の下面側より半導
体層１３にエキシマレーザ光２１を例えば１パルス照射
する。照射したエキシマレーザ光２１は紫外線透過性基
板１１を透過して半導体層１３の下層に吸収され、半導
体層１３の下層をアニール処理する。上記アニール処理
方法では、半導体層１３の両面側よりエキシマレーザ光
２０，２１を照射するので、厚さがおよそ１００ｎｍの
半導体層１３の厚さ方向の全域にわたってアニール処理
される。このため、半導体層１３に発生した結晶欠陥１
４〔第１の工程（２）参照〕は解消される。なおエキシ
マレーザ光２０，２１の照射は、同時に行ってもよく、
またはどちらか一方側より順に行ってもよい。
【０００９】上記の如くにアニール処理された半導体層
１３に、薄膜トランジスタ（図示せず）を形成した場合
には、薄膜トランジスタの特性のうち、例えば（イ）移
動度が高くなる、（ロ）しきい値電圧が低下する、
（ハ）スイングが小さくなる、（ニ）リーク電流が少な
くなる。したがって、薄膜トランジスタは高性能化され
る。
１３に、薄膜トランジスタ（図示せず）を形成した場合
には、薄膜トランジスタの特性のうち、例えば（イ）移
動度が高くなる、（ロ）しきい値電圧が低下する、
（ハ）スイングが小さくなる、（ニ）リーク電流が少な
くなる。したがって、薄膜トランジスタは高性能化され
る。
【００１０】また上記アニール処理において、半導体層
１３に、エキシマレーザ光２０，２１を連続して複数回
パルス照射することにより、さらに厚い半導体層１３を
その厚さ方向の全域にわたってアニール処理することが
できる。
１３に、エキシマレーザ光２０，２１を連続して複数回
パルス照射することにより、さらに厚い半導体層１３を
その厚さ方向の全域にわたってアニール処理することが
できる。
【００１１】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
基板に紫外線透過性基板を用いて、半導体層の上面側か
らと紫外線透過性基板側からとよりエキシマレーザ光を
照射するので、半導体層は両面側よりアニール処理され
る。このため、従来の半導体層のおよそ２倍の厚さの半
導体層をアニール処理することができる。この結果、半
導体層の厚さをおよそ２倍にできるので、大粒径の半導
体層を形成することが可能になる。したがって、半導体
層に形成する薄膜トランジスタの特性の向上が図れる。
基板に紫外線透過性基板を用いて、半導体層の上面側か
らと紫外線透過性基板側からとよりエキシマレーザ光を
照射するので、半導体層は両面側よりアニール処理され
る。このため、従来の半導体層のおよそ２倍の厚さの半
導体層をアニール処理することができる。この結果、半
導体層の厚さをおよそ２倍にできるので、大粒径の半導
体層を形成することが可能になる。したがって、半導体
層に形成する薄膜トランジスタの特性の向上が図れる。
【図１】実施例の処理工程図である。
１１ 紫外線透過性基板 １３ 半導体層 ２０ エキシマレーザ光 ２１ エキシマレーザ光
Claims (1)
- 【請求項１】 紫外線透過性基板の上面に半導体層を形
成する第１の工程と、 前記半導体層の上面側と前記紫外線透過性基板の下面側
との両方向よりエキシマレーザ光を当該半導体層に照射
して、当該半導体層をアニール処理する第２の工程とに
よりなる半導体層のアニール処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26846791A JP3203706B2 (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 半導体層のアニール処理方法および薄膜トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26846791A JP3203706B2 (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 半導体層のアニール処理方法および薄膜トランジスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582466A true JPH0582466A (ja) | 1993-04-02 |
| JP3203706B2 JP3203706B2 (ja) | 2001-08-27 |
Family
ID=17458909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26846791A Expired - Fee Related JP3203706B2 (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 半導体層のアニール処理方法および薄膜トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3203706B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07106596A (ja) * | 1993-09-30 | 1995-04-21 | Nec Corp | 薄膜トランジスタの製造方法 |
| JP2006093212A (ja) * | 2004-09-21 | 2006-04-06 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 多結晶層の形成方法、半導体装置の製造方法、及び半導体装置 |
| US7179698B2 (en) | 1999-08-13 | 2007-02-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser apparatus, laser annealing method, and manufacturing method of a semiconductor device |
| US7470575B2 (en) | 1994-06-02 | 2008-12-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Process for fabricating semiconductor device |
| US7767559B2 (en) | 1994-06-02 | 2010-08-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Process for fabricating semiconductor device |
-
1991
- 1991-09-18 JP JP26846791A patent/JP3203706B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07106596A (ja) * | 1993-09-30 | 1995-04-21 | Nec Corp | 薄膜トランジスタの製造方法 |
| US7470575B2 (en) | 1994-06-02 | 2008-12-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Process for fabricating semiconductor device |
| US7767559B2 (en) | 1994-06-02 | 2010-08-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Process for fabricating semiconductor device |
| US7179698B2 (en) | 1999-08-13 | 2007-02-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser apparatus, laser annealing method, and manufacturing method of a semiconductor device |
| US7473622B2 (en) | 1999-08-13 | 2009-01-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser annealing method and manufacturing method of a semiconductor device |
| JP2006093212A (ja) * | 2004-09-21 | 2006-04-06 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 多結晶層の形成方法、半導体装置の製造方法、及び半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3203706B2 (ja) | 2001-08-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |