JPH1064816A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH1064816A JPH1064816A JP21896296A JP21896296A JPH1064816A JP H1064816 A JPH1064816 A JP H1064816A JP 21896296 A JP21896296 A JP 21896296A JP 21896296 A JP21896296 A JP 21896296A JP H1064816 A JPH1064816 A JP H1064816A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon film
- film
- manufacturing
- semiconductor device
- transparent base
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】レーザ光照射によりシリコンの結晶を改善する
工程を含む半導体装置のい製造方法に関し、低いエネル
ギーのレーザ光を使用して、面内分布が均一な多結晶シ
リコンを形成すること。 【解決手段】透明下地１３上に、該透明下地１３の法線
方向に向かって連続的に結晶化率が変化する結晶成分を
有するシリコン膜１４を形成する工程と、前記シリコン
膜１４にレーザ光を照射して結晶性を改善する工程とを
有することを含む。
工程を含む半導体装置のい製造方法に関し、低いエネル
ギーのレーザ光を使用して、面内分布が均一な多結晶シ
リコンを形成すること。 【解決手段】透明下地１３上に、該透明下地１３の法線
方向に向かって連続的に結晶化率が変化する結晶成分を
有するシリコン膜１４を形成する工程と、前記シリコン
膜１４にレーザ光を照射して結晶性を改善する工程とを
有することを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、より詳しくは、レーザ光照射によりシリコ
ンの結晶を改善する工程を含む半導体装置の製造方法に
関する。
方法に関し、より詳しくは、レーザ光照射によりシリコ
ンの結晶を改善する工程を含む半導体装置の製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜の多結晶シリコン（poly−Si）は、
例えば液晶表示パネル、半導体記憶装置などに用いられ
る薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の動作半導体層（又はチ
ャネル層）として利用されている。多結晶シリコンは、
非晶質シリコンに比べてキャリアの移動度が高く、ＴＦ
Ｔの高速動作の要求に適するので、液晶表示パネルで使
用されることが多くなってきている。
例えば液晶表示パネル、半導体記憶装置などに用いられ
る薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の動作半導体層（又はチ
ャネル層）として利用されている。多結晶シリコンは、
非晶質シリコンに比べてキャリアの移動度が高く、ＴＦ
Ｔの高速動作の要求に適するので、液晶表示パネルで使
用されることが多くなってきている。
【０００３】薄膜の多結晶シリコンの形成は、一般に次
のような３つの方法により行われる。まず、第１に、非
晶質シリコン（以下、a-Siという）膜を基板上に形成し
た後に、６００℃程度の熱処理を５０時間ほど加えて非
晶質シリコン膜を結晶化する方法がある。これは、熱処
理の初期段階に非晶質シリコン膜に結晶の核を形成さ
せ、その核をさらに成長させることによって結晶化を図
るものである。
のような３つの方法により行われる。まず、第１に、非
晶質シリコン（以下、a-Siという）膜を基板上に形成し
た後に、６００℃程度の熱処理を５０時間ほど加えて非
晶質シリコン膜を結晶化する方法がある。これは、熱処
理の初期段階に非晶質シリコン膜に結晶の核を形成さ
せ、その核をさらに成長させることによって結晶化を図
るものである。
【０００４】第２に、a-Si膜を基板上に形成した後に、
レーザ光のエネルギー照射によりa-Si膜を溶融し、冷却
時に結晶化させて多結晶シリコン膜を形成する方法があ
る。この方法は、例えば特開昭６４−７６７１５号公報
に記載されている。第３に、シリコン膜をＣＶＤ方法に
より形成する際に、６００℃以上の温度をかけて成長す
る方法がある。
レーザ光のエネルギー照射によりa-Si膜を溶融し、冷却
時に結晶化させて多結晶シリコン膜を形成する方法があ
る。この方法は、例えば特開昭６４−７６７１５号公報
に記載されている。第３に、シリコン膜をＣＶＤ方法に
より形成する際に、６００℃以上の温度をかけて成長す
る方法がある。
【０００５】これらの３つの方法のうち、最も結晶性が
優れているのは、レーザ光照射を利用する第２の方法で
ある。
優れているのは、レーザ光照射を利用する第２の方法で
ある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、a-Si膜をレー
ザ光照射により結晶化する場合に、高品質の結晶を作製
するためには大きなエネルギーが必要になるし、しか
も、大きなレーザ光エネルギーを利用した場合に、均一
な面内分布を有する多結晶シリコン膜が得られないとい
う問題がある。
ザ光照射により結晶化する場合に、高品質の結晶を作製
するためには大きなエネルギーが必要になるし、しか
も、大きなレーザ光エネルギーを利用した場合に、均一
な面内分布を有する多結晶シリコン膜が得られないとい
う問題がある。
【０００７】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、低いエネルギーのレーザ光を使用して、
面内分布が均一な多結晶シリコンを形成することができ
る半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
ものであって、低いエネルギーのレーザ光を使用して、
面内分布が均一な多結晶シリコンを形成することができ
る半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
（手段）上記した課題は、図７(a),(b) に例示するよう
に、透明下地１３上に、該透明下地１３の法線方向に向
かって連続的に結晶化率が変化する結晶成分を有するシ
リコン膜１４を形成する工程と、前記シリコン膜１４に
レーザ光を照射して結晶性を改善する工程とを有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法によって解決す
る。
に、透明下地１３上に、該透明下地１３の法線方向に向
かって連続的に結晶化率が変化する結晶成分を有するシ
リコン膜１４を形成する工程と、前記シリコン膜１４に
レーザ光を照射して結晶性を改善する工程とを有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法によって解決す
る。
【０００９】上記半導体装置の製造方法において、前記
結晶化率は、前記透明下地から離れるにつれて連続的に
増加又は減少することを特徴とする。上記半導体装置の
製造方法において、前記結晶化率は、前記透明下地から
離れるにつれて連続的に増加と減少を１回以上繰り返す
ことを特徴とする。上記半導体装置の製造方法におい
て、前記レーザ光のエネルギーは、非晶質シリコン膜に
照射した場合にその結晶成分のラマン散乱の半値幅が単
結晶シリコンのラマン散乱の半値幅と比較して所定の閾
値よりも広くなる大きさであることを特徴とする。この
場合、前記所定の閾値は、１．５倍以上であることを特
徴とする。
結晶化率は、前記透明下地から離れるにつれて連続的に
増加又は減少することを特徴とする。上記半導体装置の
製造方法において、前記結晶化率は、前記透明下地から
離れるにつれて連続的に増加と減少を１回以上繰り返す
ことを特徴とする。上記半導体装置の製造方法におい
て、前記レーザ光のエネルギーは、非晶質シリコン膜に
照射した場合にその結晶成分のラマン散乱の半値幅が単
結晶シリコンのラマン散乱の半値幅と比較して所定の閾
値よりも広くなる大きさであることを特徴とする。この
場合、前記所定の閾値は、１．５倍以上であることを特
徴とする。
【００１０】上記半導体装置の製造方法において、前記
レーザ光のエネルギーは、非晶質シリコンが熔融する大
きさ以上であることを特徴とする。の製造方法。上記半
導体装置の製造方法において、前記透明下地は、ガラス
基板、石英基板、酸化膜、窒化膜、窒化酸化膜のいずれ
かであることを特徴とする。
レーザ光のエネルギーは、非晶質シリコンが熔融する大
きさ以上であることを特徴とする。の製造方法。上記半
導体装置の製造方法において、前記透明下地は、ガラス
基板、石英基板、酸化膜、窒化膜、窒化酸化膜のいずれ
かであることを特徴とする。
【００１１】上記半導体装置の製造方法において、前記
シリコン膜は、気相成長又は物理蒸着により形成される
ことを特徴とする。 （作 用）次に、本発明の作用について説明する。本発
明によれば、透明下地の法線方向に向かって連続的に結
晶化率が変化する結晶成分を有するシリコン膜、即ち多
結晶シリコン膜を形成した後に、その多結晶シリコン膜
にレーザ光を照射して結晶性を改善している。これによ
れば、レーザ光の照射に際し、非晶質シリコンを多結晶
化するためのエネルギーより低く設定しても、非晶質シ
リコンを多結晶化する場合に比べてラマン散乱スペクト
ルの半値幅が小さくなって結晶性が改善されることが実
験により明らかになり、しかも、その半値幅のバラツキ
の範囲が狭くなってより質の一定な膜が得られた。ま
た、その結晶性は、初期のシリコン膜を非晶質にする場
合に比べて、面内分布が均一化され、結晶粒径も大きく
なることが実験により明らかになった。
シリコン膜は、気相成長又は物理蒸着により形成される
ことを特徴とする。 （作 用）次に、本発明の作用について説明する。本発
明によれば、透明下地の法線方向に向かって連続的に結
晶化率が変化する結晶成分を有するシリコン膜、即ち多
結晶シリコン膜を形成した後に、その多結晶シリコン膜
にレーザ光を照射して結晶性を改善している。これによ
れば、レーザ光の照射に際し、非晶質シリコンを多結晶
化するためのエネルギーより低く設定しても、非晶質シ
リコンを多結晶化する場合に比べてラマン散乱スペクト
ルの半値幅が小さくなって結晶性が改善されることが実
験により明らかになり、しかも、その半値幅のバラツキ
の範囲が狭くなってより質の一定な膜が得られた。ま
た、その結晶性は、初期のシリコン膜を非晶質にする場
合に比べて、面内分布が均一化され、結晶粒径も大きく
なることが実験により明らかになった。
【００１２】多結晶シリコン膜に照射するレーザ光のエ
ネルギーは、非晶質シリコンが熔融する大きさ以上であ
り、或いは、非晶質シリコンに照射した場合にそのラマ
ン散乱が単結晶シリコンのラマン散乱の例えば１．５倍
以上になる大きさにすることが好ましい。
ネルギーは、非晶質シリコンが熔融する大きさ以上であ
り、或いは、非晶質シリコンに照射した場合にそのラマ
ン散乱が単結晶シリコンのラマン散乱の例えば１．５倍
以上になる大きさにすることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】そこで、以下に本発明の実施形態
を図面に基づいて説明する。まず、図１に示すように、
ガラス、石英のような透明な基板１の上にＥＣＲ−ＣＶ
Ｄ法によって厚さ１２０nmの多結晶シリコン膜２を成長
した。成長ガスとして、SiH4とH2の混合ガスを用い、基
板温度を２５０℃に設定し、圧力を１０mmTorrにした。
その多結晶シリコン膜２の断面ＴＥＭ写真を図２に示
す。
を図面に基づいて説明する。まず、図１に示すように、
ガラス、石英のような透明な基板１の上にＥＣＲ−ＣＶ
Ｄ法によって厚さ１２０nmの多結晶シリコン膜２を成長
した。成長ガスとして、SiH4とH2の混合ガスを用い、基
板温度を２５０℃に設定し、圧力を１０mmTorrにした。
その多結晶シリコン膜２の断面ＴＥＭ写真を図２に示
す。
【００１４】図２によれば、基板１表面からシリコン結
晶粒が法線方向に向かって成長していて、そのシリコン
結晶粒は、法線方向に結晶化率が連続的に増加してい
る。そのシリコン結晶粒は、法線方向に結晶化率が連続
的に減少することもあり、さらに連続的に減少と増加を
少なくとも１回繰り返すこともある。結晶化率は、非晶
質を含むシリコン膜の多結晶が占める割合である。
晶粒が法線方向に向かって成長していて、そのシリコン
結晶粒は、法線方向に結晶化率が連続的に増加してい
る。そのシリコン結晶粒は、法線方向に結晶化率が連続
的に減少することもあり、さらに連続的に減少と増加を
少なくとも１回繰り返すこともある。結晶化率は、非晶
質を含むシリコン膜の多結晶が占める割合である。
【００１５】このような条件で多結晶シリコン膜２を厚
さ５０nmに成長して、その後に何らの処理も施さずにラ
マン散乱スペクトルを調べたところ図３に示すような結
果が得られた。何らの処理も施さない状態を以下に初期
状態という。図３によれば、多結晶シリコン膜２は完全
に結晶化しておらず、a-Si成分が存在することがわか
る。また、単結晶シリコンの波数は５２０cm-1であり、
その波数における結晶成分を示す半半値幅（ＨＦＷＨＭ
(half full width of half maximum))は４．５cm-1とな
り、単結晶の半半値幅（２．２cm-1）の２倍であった。
半半値幅は、半値幅の１／２を示す。
さ５０nmに成長して、その後に何らの処理も施さずにラ
マン散乱スペクトルを調べたところ図３に示すような結
果が得られた。何らの処理も施さない状態を以下に初期
状態という。図３によれば、多結晶シリコン膜２は完全
に結晶化しておらず、a-Si成分が存在することがわか
る。また、単結晶シリコンの波数は５２０cm-1であり、
その波数における結晶成分を示す半半値幅（ＨＦＷＨＭ
(half full width of half maximum))は４．５cm-1とな
り、単結晶の半半値幅（２．２cm-1）の２倍であった。
半半値幅は、半値幅の１／２を示す。
【００１６】次に、ＥＣＲ−ＣＶＤ法により形成した厚
さ５０nmの多結晶シリコン膜と、ＣＶＤにより形成した
厚さ５０nmの非晶質シリコン膜にエネルギーの異なるレ
ーザ光を照射して、ラマン散乱スペクトルの半半値幅の
エネルギー依存性を調べたところ、図４に示すような結
果が得られた。なお、それらの試料の多結晶シリコン及
び非晶質シリコン膜には、成膜の際に含まれた水素を放
出するために、窒素雰囲気中で４５０℃の熱を９０分間
加えた。
さ５０nmの多結晶シリコン膜と、ＣＶＤにより形成した
厚さ５０nmの非晶質シリコン膜にエネルギーの異なるレ
ーザ光を照射して、ラマン散乱スペクトルの半半値幅の
エネルギー依存性を調べたところ、図４に示すような結
果が得られた。なお、それらの試料の多結晶シリコン及
び非晶質シリコン膜には、成膜の際に含まれた水素を放
出するために、窒素雰囲気中で４５０℃の熱を９０分間
加えた。
【００１７】図４によれば、多結晶シリコン膜に照射す
るレーザ光のエネルギーが２１０mJ/cm2では高エネルギ
ー照射時とほとんど変化がなく、しかも半半値幅が３．
８cm -1以下と小さく安定していることがわかり、例えば
２４５mJ/cm2では、約３．３cm-1となっている。また、
１８０mJ/cm2と低くても、その半半値幅のバラツキが
３．８〜４．７cm-1と狭い範囲にある。
るレーザ光のエネルギーが２１０mJ/cm2では高エネルギ
ー照射時とほとんど変化がなく、しかも半半値幅が３．
８cm -1以下と小さく安定していることがわかり、例えば
２４５mJ/cm2では、約３．３cm-1となっている。また、
１８０mJ/cm2と低くても、その半半値幅のバラツキが
３．８〜４．７cm-1と狭い範囲にある。
【００１８】これに対して、非晶質シリコン膜の結晶性
は、レーザ光エネルギーが２４５mJ/cm2以下になるにつ
れて、ラマン散乱の半半値幅が次第に大きくなり、その
バラツキの範囲も次第に大きくなり、これにより初期状
態を多結晶シリコン膜とするよりも結晶性が劣化してい
ることがわかる。また、初期状態が非晶質シリコン膜に
レーザ光を照射した場合のラマン散乱スペクトルの半半
値幅は、図４の２４５mJ/cm2では約３．８cm-1となり、
単結晶シリコンの半半値幅（２．２cm-1）の約１．７倍
となっている。
は、レーザ光エネルギーが２４５mJ/cm2以下になるにつ
れて、ラマン散乱の半半値幅が次第に大きくなり、その
バラツキの範囲も次第に大きくなり、これにより初期状
態を多結晶シリコン膜とするよりも結晶性が劣化してい
ることがわかる。また、初期状態が非晶質シリコン膜に
レーザ光を照射した場合のラマン散乱スペクトルの半半
値幅は、図４の２４５mJ/cm2では約３．８cm-1となり、
単結晶シリコンの半半値幅（２．２cm-1）の約１．７倍
となっている。
【００１９】半半値幅が狭いことは結晶性が優れている
ことを意味しているので、多結晶シリコン膜に低エネル
ギーのレーザ光を照射しても高エネルギー照射と殆ど変
わらない同等の結晶性が得られることがわかる。次に、
レーザ光を多結晶シリコン膜に照射した場合と非晶質シ
リコン膜に照射して後のそれぞれの結晶の大きさを図５
(a),(b) の写真に示す。これらは、レーザ光照射エネル
ギーを２３２mJ/cm2とした場合の結晶を示し、写真中の
白い部分は結晶粒の境界部分を示している。これらの写
真を比較すると、同じ照射エネルギーでも、初期状態を
ＥＣＲ−ＣＶＤ法による多結晶シリコン膜とした場合に
（図５(a))結晶粒の大きさが３５０nmとなり、初期状態
を非晶質シリコン膜とした場合（図５(b))の多結晶シリ
コン膜の結晶粒の１５０nmよりも大きいことがわかる。
ことを意味しているので、多結晶シリコン膜に低エネル
ギーのレーザ光を照射しても高エネルギー照射と殆ど変
わらない同等の結晶性が得られることがわかる。次に、
レーザ光を多結晶シリコン膜に照射した場合と非晶質シ
リコン膜に照射して後のそれぞれの結晶の大きさを図５
(a),(b) の写真に示す。これらは、レーザ光照射エネル
ギーを２３２mJ/cm2とした場合の結晶を示し、写真中の
白い部分は結晶粒の境界部分を示している。これらの写
真を比較すると、同じ照射エネルギーでも、初期状態を
ＥＣＲ−ＣＶＤ法による多結晶シリコン膜とした場合に
（図５(a))結晶粒の大きさが３５０nmとなり、初期状態
を非晶質シリコン膜とした場合（図５(b))の多結晶シリ
コン膜の結晶粒の１５０nmよりも大きいことがわかる。
【００２０】次に、面内の位置の相違によってレーザ光
照射後の膜のラマン散乱スペクトルの半半値幅の分布を
調べた結果を図６に示す。図６は、レーザ光をエネルギ
ー２３２mJ/cm2としてラインスキャンした場合の結果を
示し、多結晶シリコン膜を初期状態とした場合には殆ど
均一の半半値幅が膜得られたが、非晶質シリコン膜を初
期状態とした場合には、結晶化が不十分であって半半値
幅にバラツキがみられた。
照射後の膜のラマン散乱スペクトルの半半値幅の分布を
調べた結果を図６に示す。図６は、レーザ光をエネルギ
ー２３２mJ/cm2としてラインスキャンした場合の結果を
示し、多結晶シリコン膜を初期状態とした場合には殆ど
均一の半半値幅が膜得られたが、非晶質シリコン膜を初
期状態とした場合には、結晶化が不十分であって半半値
幅にバラツキがみられた。
【００２１】次に、ＥＣＲ−ＣＶＤ法により形成した多
結晶シリコン膜を使用してＴＦＴを形成する工程を簡単
に説明する。まず、図７(a) に示すように、ガラス又は
石英よりなる透明基板１１の上にゲート電極１２を形成
し、さらにその上にＣＶＤ法によりSiO2、Si3N4 又はSi
ONよりなる透明な下地絶縁層１３を形成し、続いて、Ｅ
ＣＲ−ＣＶＤ法により下地絶縁層１３上に多結晶シリコ
ン膜１４を３０〜１００nm程度の厚さに形成する。この
場合、透明基板１１がガラスの場合には熔融を防止する
ために、成長基板温度を４５０℃以下に設定して圧力、
ガス流量を決める。多結晶シリコン膜の成長のためのガ
スは、SiH4とH2の混合ガスである。
結晶シリコン膜を使用してＴＦＴを形成する工程を簡単
に説明する。まず、図７(a) に示すように、ガラス又は
石英よりなる透明基板１１の上にゲート電極１２を形成
し、さらにその上にＣＶＤ法によりSiO2、Si3N4 又はSi
ONよりなる透明な下地絶縁層１３を形成し、続いて、Ｅ
ＣＲ−ＣＶＤ法により下地絶縁層１３上に多結晶シリコ
ン膜１４を３０〜１００nm程度の厚さに形成する。この
場合、透明基板１１がガラスの場合には熔融を防止する
ために、成長基板温度を４５０℃以下に設定して圧力、
ガス流量を決める。多結晶シリコン膜の成長のためのガ
スは、SiH4とH2の混合ガスである。
【００２２】続いて、多結晶シリコン膜１４内の水素を
除去する加熱処理を行った後に、図７(b) に示すよう
に、多結晶シリコン膜１４に例えば２００〜２５０mJ/c
m2のエネルギーのレーザ光をラインスキャンしながら照
射する。ラインスキャンは、面上で線状となるレーザ光
をその線の直交方向に移動させて照射することである。
そのレーザ光の照射の大きさは、例えば、非晶質シリコ
ン膜（不図示）に照射した場合にその結晶成分のラマン
散乱の半値幅が単結晶シリコンの半値幅と比較してある
定義された閾値（例えば１．５倍）よりも広くなるよう
な小さい値とし、かつ、非晶質シリコン膜が熔融するエ
ネルギー以上である。
除去する加熱処理を行った後に、図７(b) に示すよう
に、多結晶シリコン膜１４に例えば２００〜２５０mJ/c
m2のエネルギーのレーザ光をラインスキャンしながら照
射する。ラインスキャンは、面上で線状となるレーザ光
をその線の直交方向に移動させて照射することである。
そのレーザ光の照射の大きさは、例えば、非晶質シリコ
ン膜（不図示）に照射した場合にその結晶成分のラマン
散乱の半値幅が単結晶シリコンの半値幅と比較してある
定義された閾値（例えば１．５倍）よりも広くなるよう
な小さい値とし、かつ、非晶質シリコン膜が熔融するエ
ネルギー以上である。
【００２３】このレーザ光の照射により結晶粒が大きく
なった多結晶シリコン膜１２を、図７(c) に示すように
フォトリソグラフィー法によりパターニングし、これに
よりＴＦＴ形成領域に動作半導体層１４ａとして残す。
次に、動作半導体層１４ａの上の中央にソース・ドレイ
ン分離用絶縁層１５を形成し、続いて、ソース・ドレイ
ン分離用絶縁層１５の両側から露出している動作半導体
層１４ａに不純物を注入してソース層１４ｓとドレイン
層１４ｄを形成し、最後にソース層１４ｓにソース電極
１６ｓ、ドレイン層１４ｄにドレイン電極１６ｄを接続
し、これによりＴＦＴの形成が終了する。
なった多結晶シリコン膜１２を、図７(c) に示すように
フォトリソグラフィー法によりパターニングし、これに
よりＴＦＴ形成領域に動作半導体層１４ａとして残す。
次に、動作半導体層１４ａの上の中央にソース・ドレイ
ン分離用絶縁層１５を形成し、続いて、ソース・ドレイ
ン分離用絶縁層１５の両側から露出している動作半導体
層１４ａに不純物を注入してソース層１４ｓとドレイン
層１４ｄを形成し、最後にソース層１４ｓにソース電極
１６ｓ、ドレイン層１４ｄにドレイン電極１６ｄを接続
し、これによりＴＦＴの形成が終了する。
【００２４】このような工程を経た動作半導体層１４ａ
の結晶性は良く、しかもその結晶性の分布は均一である
ので、透明基板１１上に複数形成されるＴＦＴの特性を
均一にすることができる。ところで、上記した説明で
は、多結晶シリコン膜の成長方法をＥＣＲ−ＣＶＤ法に
よったが、プラズマＣＶＤ、熱フィラメントＣＶＤ、Ｌ
ＰＣＶＤ、光ＣＶＤ、水銀増感ＣＶＤなどその他の気相
成長法を利用してもよいし、ＭＢＥ、スパッタリング、
マグネトロンスパッタ、イオンビームスパッタ、クラス
ターイオンビーム、ダイレクトイオンビーム蒸着などの
物理的蒸着法を用いてもよい。
の結晶性は良く、しかもその結晶性の分布は均一である
ので、透明基板１１上に複数形成されるＴＦＴの特性を
均一にすることができる。ところで、上記した説明で
は、多結晶シリコン膜の成長方法をＥＣＲ−ＣＶＤ法に
よったが、プラズマＣＶＤ、熱フィラメントＣＶＤ、Ｌ
ＰＣＶＤ、光ＣＶＤ、水銀増感ＣＶＤなどその他の気相
成長法を利用してもよいし、ＭＢＥ、スパッタリング、
マグネトロンスパッタ、イオンビームスパッタ、クラス
ターイオンビーム、ダイレクトイオンビーム蒸着などの
物理的蒸着法を用いてもよい。
【００２５】また、レーザ光は、紫外レーザ、エキシマ
レーザ、アルゴンレーザなどを用いる。
レーザ、アルゴンレーザなどを用いる。
【００２６】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、透明
下地の法線方向に向かって連続的に結晶化率が変化する
結晶成分を有するシリコン膜、即ち多結晶シリコン膜を
形成した後に、その多結晶シリコン膜にレーザ光を照射
して結晶性を改善したので、レーザ光が低くても、初期
のシリコン膜を非晶質にする場合よりもラマン散乱スペ
クトルの半値幅が小さくなって結晶性が改善されること
ができ、しかも、その半値幅のバラツキの範囲が狭くな
ってより質の一定な膜を得ることができ、さらに、面内
分布を均一化し、結晶粒径を大きくすることができる。
下地の法線方向に向かって連続的に結晶化率が変化する
結晶成分を有するシリコン膜、即ち多結晶シリコン膜を
形成した後に、その多結晶シリコン膜にレーザ光を照射
して結晶性を改善したので、レーザ光が低くても、初期
のシリコン膜を非晶質にする場合よりもラマン散乱スペ
クトルの半値幅が小さくなって結晶性が改善されること
ができ、しかも、その半値幅のバラツキの範囲が狭くな
ってより質の一定な膜を得ることができ、さらに、面内
分布を均一化し、結晶粒径を大きくすることができる。
【図１】本発明の一実施形態における多結晶シリコン膜
の初期状態を示す断面図である。
の初期状態を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の図１に示す多結晶シリコ
ン膜の断面を示す写真である。
ン膜の断面を示す写真である。
【図３】本発明の一実施形態における多結晶シリコン膜
の初期状態のラマン散乱スペクトルである。
の初期状態のラマン散乱スペクトルである。
【図４】本発明の一実施形態における多結晶シリコン膜
にエネルギーの異なるレーザ光を照射した後のラマン散
乱スペクトルの半半値幅と、従来技術における非晶質シ
リコン膜にエネルギーの異なるレーザ光を照射した後の
ラマン散乱スペクトルの半半値幅を示す図である。
にエネルギーの異なるレーザ光を照射した後のラマン散
乱スペクトルの半半値幅と、従来技術における非晶質シ
リコン膜にエネルギーの異なるレーザ光を照射した後の
ラマン散乱スペクトルの半半値幅を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態における多結晶シリコン膜
にレーザ光を照射した後と、従来技術に係る非晶質シリ
コン膜にレーザ光を照射した後のそれぞれの結晶状態を
示す写真である。
にレーザ光を照射した後と、従来技術に係る非晶質シリ
コン膜にレーザ光を照射した後のそれぞれの結晶状態を
示す写真である。
【図６】本発明の一実施形態における多結晶シリコン膜
にレーザ光を照射した後のラマン散乱スペクトルの半半
値幅の面の均一性を示す半半値幅分布図と、従来技術に
おける非晶質シリコン膜にレーザ光を照射した後のラマ
ン散乱スペクトルの半半値幅の面の不均一性を示す半半
値幅分布図である。
にレーザ光を照射した後のラマン散乱スペクトルの半半
値幅の面の均一性を示す半半値幅分布図と、従来技術に
おける非晶質シリコン膜にレーザ光を照射した後のラマ
ン散乱スペクトルの半半値幅の面の不均一性を示す半半
値幅分布図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るレーザ光照射後の多
結晶シリコン膜を薄膜トランジスタに適用した場合の薄
膜トランジスタを製造する工程を示す図である。
結晶シリコン膜を薄膜トランジスタに適用した場合の薄
膜トランジスタを製造する工程を示す図である。
１ 基板（透明下地） ２ 多結晶シリコン膜 １１ 透明基板 １２ ゲート電極 １３ 下地絶縁層（透明下地） １４ 多結晶シリコンシリコン膜 １４ａ 動作半導体層 １４ｓ ソース層 １４ｄ ドレイン層 １５ ソース・ドレイン分離用絶縁層 １６ｓ ソース電極 １６ｄ ドレイン電極
Claims (8)
- 【請求項１】透明下地上に、該透明下地の法線方向に向
かって連続的に結晶化率が変化する結晶成分を有するシ
リコン膜を形成する工程と、 前記シリコン膜にレーザ光を照射して結晶性を改善する
工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項２】前記結晶化率は、前記透明下地から離れる
につれて連続的に増加又は減少することを特徴とする請
求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】前記結晶化率は、前記透明下地から離れる
につれて連続的に増加と減少を１回以上繰り返すことを
特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】前記レーザ光のエネルギーは、非晶質シリ
コン膜に照射した場合にその結晶成分のラマン散乱の半
値幅が単結晶シリコンのラマン散乱の半値幅と比較して
所定の閾値よりも広くなる大きさであることを特徴とす
る請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】前記所定の閾値は１．５倍以上であること
を特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】前記レーザ光のエネルギーは、非晶質シリ
コンが熔融する大きさ以上であることを特徴とする請求
項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】前記透明下地は、ガラス基板、石英基板、
酸化膜、窒化膜、窒化酸化膜のいずれかであることを特
徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】前記シリコン膜は、気相成長又は物理蒸着
により形成されることを特徴とする請求項１記載の半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21896296A JPH1064816A (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21896296A JPH1064816A (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1064816A true JPH1064816A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=16728087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21896296A Pending JPH1064816A (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1064816A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005175476A (ja) * | 2003-12-06 | 2005-06-30 | Samsung Electronics Co Ltd | 多結晶シリコン薄膜の製造方法およびそれを利用したトランジスタの製造方法 |
| WO2011114551A1 (ja) * | 2010-03-18 | 2011-09-22 | 富士電機ホールディングス株式会社 | 太陽電池及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-08-20 JP JP21896296A patent/JPH1064816A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005175476A (ja) * | 2003-12-06 | 2005-06-30 | Samsung Electronics Co Ltd | 多結晶シリコン薄膜の製造方法およびそれを利用したトランジスタの製造方法 |
| WO2011114551A1 (ja) * | 2010-03-18 | 2011-09-22 | 富士電機ホールディングス株式会社 | 太陽電池及びその製造方法 |
| JPWO2011114551A1 (ja) * | 2010-03-18 | 2013-06-27 | 富士電機株式会社 | 太陽電池及びその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100227439B1 (ko) | 다결정 박막 및 박막 반도체 장치 제작 방법 | |
| US6755909B2 (en) | Method of crystallizing amorphous silicon using a mask | |
| US7365358B2 (en) | Semiconductor thin film and method of fabricating semiconductor thin film, apparatus for fabricating single crystal semiconductor thin film, and method of fabricating single crystal thin film, single crystal thin film substrate, and semiconductor device | |
| JP3306258B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US5858819A (en) | Fabrication method for a thin film semiconductor device, the thin film semiconductor device itself, liquid crystal display, and electronic device | |
| KR100473996B1 (ko) | 비정질 실리콘의 결정화 방법 | |
| JP2004087535A (ja) | 結晶質半導体材料の製造方法および半導体装置の製造方法 | |
| JP3999138B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、表示装置の製造方法、および電子機器の製造方法 | |
| JPH08298329A (ja) | 多結晶シリコン−ゲルマニウム薄膜トランジスタの製造方法 | |
| US6486046B2 (en) | Method of forming polycrystalline semiconductor film | |
| US5707744A (en) | Solid phase epitaxial crystallization of amorphous silicon films on insulating substrates | |
| JP3924828B2 (ja) | 結晶性半導体膜の製造方法、および薄膜トランジスタの製造方法 | |
| JPH06283422A (ja) | 多結晶半導体膜およびこれを用いた薄膜トランジスタ並びに多結晶半導体膜の製造方法 | |
| JPH1064816A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2809152B2 (ja) | 薄膜トランジスタの製造方法 | |
| JP3269730B2 (ja) | 半導体基板の製造方法及び半導体装置の製造方法 | |
| JPH0567782A (ja) | 薄膜トランジスタとその製造方法 | |
| JP2000232066A (ja) | 半導体基板の製造方法 | |
| JPH0945926A (ja) | 多結晶半導体薄膜の形成方法、並びに薄膜トランジスタ及びその製造方法 | |
| JP3141909B2 (ja) | 半導体装置作製方法 | |
| JP2661571B2 (ja) | 薄膜トランジスタの製造方法 | |
| JPH06216044A (ja) | 半導体薄膜の製造方法 | |
| JP2000068203A (ja) | 微結晶シリコンの結晶化から形成される多結晶シリコンおよびその形成方法 | |
| JP4147492B2 (ja) | 結晶質半導体材料の製造方法および半導体装置の製造方法 | |
| JPH11354446A (ja) | 半導体膜の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20050713 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20050721 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050721 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20050818 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060905 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20070123 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |