JPH11102863A - 多結晶半導体膜の製造方法 - Google Patents
多結晶半導体膜の製造方法Info
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- JPH11102863A JPH11102863A JP26030797A JP26030797A JPH11102863A JP H11102863 A JPH11102863 A JP H11102863A JP 26030797 A JP26030797 A JP 26030797A JP 26030797 A JP26030797 A JP 26030797A JP H11102863 A JPH11102863 A JP H11102863A
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- semiconductor film
- irradiation
- film
- crystal grain
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Abstract
(57)【要約】
【課題】レーザアニール法により多結晶半導体膜を形成
する際、レーザ本体の性能の影響を受けずに有効照射エ
ネルギー範囲の拡大、特に上限近くで照射することで充
分大きな結晶粒径が得られ、しかも微小結晶を含まず均
一性の良い結晶からなる多結晶半導体膜を作製する方法
を提供することを目的とする。 【解決手段】 レーザ本体の性能の影響を受けずに有
効照射エネルギー範囲の拡大、特に上限近くで照射する
ことで充分大きな結晶粒径が得られ、しかも微小結晶を
含まず均一性の良い結晶からなる多結晶半導体膜を作製
する方法を提供する。
する際、レーザ本体の性能の影響を受けずに有効照射エ
ネルギー範囲の拡大、特に上限近くで照射することで充
分大きな結晶粒径が得られ、しかも微小結晶を含まず均
一性の良い結晶からなる多結晶半導体膜を作製する方法
を提供することを目的とする。 【解決手段】 レーザ本体の性能の影響を受けずに有
効照射エネルギー範囲の拡大、特に上限近くで照射する
ことで充分大きな結晶粒径が得られ、しかも微小結晶を
含まず均一性の良い結晶からなる多結晶半導体膜を作製
する方法を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ガラス基板等の
絶縁基板上に形成されたシリコン等の非晶質半導体膜を
レーザアニール法により処理して多結晶半導体膜を形成
するための多結晶半導体膜の形成方法に関する。
絶縁基板上に形成されたシリコン等の非晶質半導体膜を
レーザアニール法により処理して多結晶半導体膜を形成
するための多結晶半導体膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高精細液晶ディスプレイとともに周辺回
路も同一基板上に形成した駆動回路一体型ＴＦＴ−ＬＣ
Ｄを製造する目的で、ガラス、石英等の絶縁基板上に多
結晶シリコン膜を形成する様々な技術が研究されてい
る。この多結晶Ｓｉ（シリコン）膜を用いて前記駆動回
路ならびに薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成される。
なかでも、ガラス絶縁基板上の非晶質シリコン半導体膜
に対し、均一な強度を持つレーザビームを非晶質シリコ
ン半導体膜の表面側から照射しシリコンの溶融再結晶化
を図るレーザアニール法は、短軸方向を走査方向に向け
た細いビームパルスを用いるためシリコンの瞬時加熱・
冷却が行われガラス基板に与える熱的影響が少なく安価
なガラスを用いることができ、かつ移動度の高い薄膜ト
ランジスタが形成できる等の利点があるため盛んに研究
がなされている。
路も同一基板上に形成した駆動回路一体型ＴＦＴ−ＬＣ
Ｄを製造する目的で、ガラス、石英等の絶縁基板上に多
結晶シリコン膜を形成する様々な技術が研究されてい
る。この多結晶Ｓｉ（シリコン）膜を用いて前記駆動回
路ならびに薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成される。
なかでも、ガラス絶縁基板上の非晶質シリコン半導体膜
に対し、均一な強度を持つレーザビームを非晶質シリコ
ン半導体膜の表面側から照射しシリコンの溶融再結晶化
を図るレーザアニール法は、短軸方向を走査方向に向け
た細いビームパルスを用いるためシリコンの瞬時加熱・
冷却が行われガラス基板に与える熱的影響が少なく安価
なガラスを用いることができ、かつ移動度の高い薄膜ト
ランジスタが形成できる等の利点があるため盛んに研究
がなされている。
【０００３】またレーザアニール法は図４に示すように
ライン状のレーザビーム１１を形成し、ガラス基板上に
形成された非晶質シリコン薄膜１２に対してこのレーザ
ビーム１１をその短軸方向に沿って矢印方向に走査させ
ながら照射することで、大面積の非晶質シリコン薄膜１
２を短時間に結晶化して多結晶Ｓｉを形成することがで
きるという利点も兼ね備えている。
ライン状のレーザビーム１１を形成し、ガラス基板上に
形成された非晶質シリコン薄膜１２に対してこのレーザ
ビーム１１をその短軸方向に沿って矢印方向に走査させ
ながら照射することで、大面積の非晶質シリコン薄膜１
２を短時間に結晶化して多結晶Ｓｉを形成することがで
きるという利点も兼ね備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの方法
で形成される多結晶Ｓｉの結晶粒径はレーザビームの照
射エネルギー密度に対し非常に敏感であり、僅かなエネ
ルギー変動に対してその結晶粒径が大きく変化する。結
晶粒径はエネルギーが大きい程大きくなるが、ある限界
値を越えると逆に急激に粒径が小さくなってしまうこと
が知られている。たとえば、図５に示したように、９０
％のオーバーラップを行いながらすべての表面が１０回
の照射を受けるように走査したときの照射エネルギー密
度を３００ｍＪ／ｃｍ2から大きくしていくと、得られ
る平均の結晶粒径は０．１μｍから０．６μｍというよ
うに急激に拡大するが、ある値、図５に示した例では照
射エネルギー密度が３６０ｍＪ／ｃｍ2を少し越えたエ
ネルギー密度では大粒径の結晶とともに０．１μｍ以下
の微小結晶が形成され、エネルギー密度が更に大きくな
るにつれ急激に平均の結晶粒径が微小化され、かつ結晶
粒径の均一性が著しく低下してしまう。
で形成される多結晶Ｓｉの結晶粒径はレーザビームの照
射エネルギー密度に対し非常に敏感であり、僅かなエネ
ルギー変動に対してその結晶粒径が大きく変化する。結
晶粒径はエネルギーが大きい程大きくなるが、ある限界
値を越えると逆に急激に粒径が小さくなってしまうこと
が知られている。たとえば、図５に示したように、９０
％のオーバーラップを行いながらすべての表面が１０回
の照射を受けるように走査したときの照射エネルギー密
度を３００ｍＪ／ｃｍ2から大きくしていくと、得られ
る平均の結晶粒径は０．１μｍから０．６μｍというよ
うに急激に拡大するが、ある値、図５に示した例では照
射エネルギー密度が３６０ｍＪ／ｃｍ2を少し越えたエ
ネルギー密度では大粒径の結晶とともに０．１μｍ以下
の微小結晶が形成され、エネルギー密度が更に大きくな
るにつれ急激に平均の結晶粒径が微小化され、かつ結晶
粒径の均一性が著しく低下してしまう。
【０００５】これは所望の粒径を得るための有効照射エ
ネルギー密度範囲をある範囲に限定的に制御しなければ
ならないことを意味するが、この有効照射エネルギー密
度範囲は半導体膜の膜厚及び照射時間、照射回数により
その有効幅及び絶対値が変化するために所望の平均粒径
が大きい多結晶Ｓｉ膜を形成することは極めて困難であ
る。
ネルギー密度範囲をある範囲に限定的に制御しなければ
ならないことを意味するが、この有効照射エネルギー密
度範囲は半導体膜の膜厚及び照射時間、照射回数により
その有効幅及び絶対値が変化するために所望の平均粒径
が大きい多結晶Ｓｉ膜を形成することは極めて困難であ
る。
【０００６】もし前述の微小結晶または粒径の小さな結
晶を含むような多結晶半導体膜を用いて薄膜トランジス
タなどの薄膜半導体装置を作製した場合には、この粒径
の小さな領域に形成された薄膜トランジスタの移動度な
どの電気的特性が極めて悪く、また同一基板内での特性
ばらつきが非常に大きくなるため実用には適さない。特
にこの粒径の大きさがどの程度であるかを製造後にいち
いち検査するのは不可能であるので、製品の歩留まりを
向上させるのが困難となっている。
晶を含むような多結晶半導体膜を用いて薄膜トランジス
タなどの薄膜半導体装置を作製した場合には、この粒径
の小さな領域に形成された薄膜トランジスタの移動度な
どの電気的特性が極めて悪く、また同一基板内での特性
ばらつきが非常に大きくなるため実用には適さない。特
にこの粒径の大きさがどの程度であるかを製造後にいち
いち検査するのは不可能であるので、製品の歩留まりを
向上させるのが困難となっている。
【０００７】結晶粒径の大径化、均一化、特に結晶粒径
の大径化を図るには前述の有効照射エネルギー密度範囲
でのレーザビーム照射をそのエネルギー密度範囲の上限
近くに設定する必要があるが、レーザ本体が持つレーザ
出力強度のバラツキにより前記有効範囲を越えたエネル
ギーが照射される場合があり、結果として微小結晶が混
在した多結晶Ｓｉ膜が形成されてしまう。
の大径化を図るには前述の有効照射エネルギー密度範囲
でのレーザビーム照射をそのエネルギー密度範囲の上限
近くに設定する必要があるが、レーザ本体が持つレーザ
出力強度のバラツキにより前記有効範囲を越えたエネル
ギーが照射される場合があり、結果として微小結晶が混
在した多結晶Ｓｉ膜が形成されてしまう。
【０００８】従って、従来は上記のレーザ本体が持つレ
ーザ出力強度のバラツキを考慮に入れて有効照射エネル
ギー密度範囲の上限よりある程度下方のエネルギー密度
でレーザビームの照射を行わなければならなかったの
で、平均の結晶粒径を充分に大きく形成することができ
なかった。
ーザ出力強度のバラツキを考慮に入れて有効照射エネル
ギー密度範囲の上限よりある程度下方のエネルギー密度
でレーザビームの照射を行わなければならなかったの
で、平均の結晶粒径を充分に大きく形成することができ
なかった。
【０００９】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であり、その目的とするところはレーザアニール法によ
り多結晶半導体膜を形成する際、レーザ本体の性能の影
響を受けずに有効照射エネルギー範囲の拡大、特に上限
近くで照射することで充分大きな結晶粒径が得られ、し
かも微小結晶を含まず均一性の良い結晶からなる多結晶
半導体膜を作製する方法を提供するものである
であり、その目的とするところはレーザアニール法によ
り多結晶半導体膜を形成する際、レーザ本体の性能の影
響を受けずに有効照射エネルギー範囲の拡大、特に上限
近くで照射することで充分大きな結晶粒径が得られ、し
かも微小結晶を含まず均一性の良い結晶からなる多結晶
半導体膜を作製する方法を提供するものである
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明の多結晶半導体
膜の製造方法は、絶縁基板上に形成された非晶質の半導
体膜をビームアニール法によって結晶化する多結晶半導
体膜の製造方法において、前記非晶質半導体膜を溶融再
結晶化するに足る十分なエネルギー密度の第１のビーム
を照射して前記非晶質半導体膜を多結晶化させた後、前
記エネルギー密度よりも小さいエネルギー密度の第２の
ビームを前記多結晶半導体膜に照射して再結晶化するこ
とを特徴とする。
膜の製造方法は、絶縁基板上に形成された非晶質の半導
体膜をビームアニール法によって結晶化する多結晶半導
体膜の製造方法において、前記非晶質半導体膜を溶融再
結晶化するに足る十分なエネルギー密度の第１のビーム
を照射して前記非晶質半導体膜を多結晶化させた後、前
記エネルギー密度よりも小さいエネルギー密度の第２の
ビームを前記多結晶半導体膜に照射して再結晶化するこ
とを特徴とする。
【００１１】上記の方法によれば、大きい結晶の中に微
小結晶が混在するようなエネルギー密度で非晶質半導体
膜を多結晶化し、この微結晶部分のみを続く２回目のエ
ネルギー密度の小さいビームで大きい結晶に再結晶化す
ることでレーザ本体の性能の影響を受けずに有効照射エ
ネルギー範囲の拡大、特に上限近くで照射することで充
分大きな結晶粒径が得られ、しかも均一性の良い結晶か
らなる多結晶半導体膜を製造できる。
小結晶が混在するようなエネルギー密度で非晶質半導体
膜を多結晶化し、この微結晶部分のみを続く２回目のエ
ネルギー密度の小さいビームで大きい結晶に再結晶化す
ることでレーザ本体の性能の影響を受けずに有効照射エ
ネルギー範囲の拡大、特に上限近くで照射することで充
分大きな結晶粒径が得られ、しかも均一性の良い結晶か
らなる多結晶半導体膜を製造できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の第１の実施の形
態について図面を参照して説明する。実施例１ 図１は本発明の第１の実施例に係わる非晶質シリコン膜
が形成された半導体基板の断面図、図２はこの実施例の
方法により多結晶シリコン膜が形成された半導体基板の
断面図である。
態について図面を参照して説明する。実施例１ 図１は本発明の第１の実施例に係わる非晶質シリコン膜
が形成された半導体基板の断面図、図２はこの実施例の
方法により多結晶シリコン膜が形成された半導体基板の
断面図である。
【００１３】以下、この半導体基板の形成工程に従い説
明する。先ず図１において、無アルカリガラスからなる
絶縁基板１上に、プラズマＣＶＤ法によりアンダーコー
ト層としてＳｉＮ膜２とＳｉＯｘ膜３を順次形成し、さ
らに活性層として非晶質シリコン膜４を成膜する。
明する。先ず図１において、無アルカリガラスからなる
絶縁基板１上に、プラズマＣＶＤ法によりアンダーコー
ト層としてＳｉＮ膜２とＳｉＯｘ膜３を順次形成し、さ
らに活性層として非晶質シリコン膜４を成膜する。
【００１４】その後、全体を５００℃のＮ2雰囲気中で
１時間のアニールを行い、非晶質シリコン膜４内の水素
濃度を所定濃度まで低減させる。次に第１回目のビーム
照射として、波長３０８ｎｍ、パルス幅２５ｎｓｅｃの
エキシマレーザを用いて細長いレーザビームを形成し、
このレーザビームで１カ所当たり２０パルス照射される
ように基板１を非晶質シリコン膜４側から走査しながら
非晶質シリコン膜４をレーザアニールして、図２に示し
たように多結晶シリコン膜４２を形成する。
１時間のアニールを行い、非晶質シリコン膜４内の水素
濃度を所定濃度まで低減させる。次に第１回目のビーム
照射として、波長３０８ｎｍ、パルス幅２５ｎｓｅｃの
エキシマレーザを用いて細長いレーザビームを形成し、
このレーザビームで１カ所当たり２０パルス照射される
ように基板１を非晶質シリコン膜４側から走査しながら
非晶質シリコン膜４をレーザアニールして、図２に示し
たように多結晶シリコン膜４２を形成する。
【００１５】実際には例えば図４に示したように、レー
ザビーム１１をその短軸方向に移動させるかわりに、レ
ーザビーム１１を固定して基板１２をレーザビーム１１
の方向に移動させてビームによる走査が行われる。以下
の実施例の説明ではレーザビーム１１を非晶質シリコン
膜４に対して移動させることにより走査を行う場合につ
いて説明する。
ザビーム１１をその短軸方向に移動させるかわりに、レ
ーザビーム１１を固定して基板１２をレーザビーム１１
の方向に移動させてビームによる走査が行われる。以下
の実施例の説明ではレーザビーム１１を非晶質シリコン
膜４に対して移動させることにより走査を行う場合につ
いて説明する。
【００１６】このようなレーザアニール法を以下ではエ
キシマレーザアニール（ＥＬＡ）法と称する。この第１
回目のレーザアニールは常温・常圧のＮ2雰囲気中で行
い、照射エネルギー密度を３１０ｍＪ／ｃｍ2に設定し
た。ＥＬＡは真空雰囲気中でも大気雰囲気中でも行って
もよく、また絶縁基板であるガラス基板１を加熱しなが
ら行ってもよい。
キシマレーザアニール（ＥＬＡ）法と称する。この第１
回目のレーザアニールは常温・常圧のＮ2雰囲気中で行
い、照射エネルギー密度を３１０ｍＪ／ｃｍ2に設定し
た。ＥＬＡは真空雰囲気中でも大気雰囲気中でも行って
もよく、また絶縁基板であるガラス基板１を加熱しなが
ら行ってもよい。
【００１７】この第１回目の照射は０．１μｍ以下の微
小結晶と狙いとする大きさの結晶粒径が混在するような
照射エネルギー密度に設定した。今回は３１０ｍＪ／ｃ
ｍ2に設定した。このときの結晶粒径の分布は図３の分
布線Ｄ１に示したように０．１μｍ以下から０．６μｍ
まで広い範囲に分布していることが分かる。
小結晶と狙いとする大きさの結晶粒径が混在するような
照射エネルギー密度に設定した。今回は３１０ｍＪ／ｃ
ｍ2に設定した。このときの結晶粒径の分布は図３の分
布線Ｄ１に示したように０．１μｍ以下から０．６μｍ
まで広い範囲に分布していることが分かる。
【００１８】アニールは常温・常圧のＮ2雰囲気中で行
うが、真空雰囲気中でも大気雰囲気中でもかまわない。
また絶縁基板を加熱しながら行ってもよい。第１回目の
アニールが終わった後、多結晶シリコン膜４２に第１回
目より小さいエネルギー密度のレーザビームを用いて先
と同じ条件で２回目のレーザアニールを行う。今回は２
８０ｍＪ／ｃｍ2に設定した。
うが、真空雰囲気中でも大気雰囲気中でもかまわない。
また絶縁基板を加熱しながら行ってもよい。第１回目の
アニールが終わった後、多結晶シリコン膜４２に第１回
目より小さいエネルギー密度のレーザビームを用いて先
と同じ条件で２回目のレーザアニールを行う。今回は２
８０ｍＪ／ｃｍ2に設定した。
【００１９】第１回目の照射の結果、図３の分布線Ｄ１
に示したように多結晶シリコン膜には０．１μｍ以下の
微小結晶から０．６μｍまでの種々の粒径の結晶が混在
していたが、この第１回目の照射よりも弱い適切なエネ
ルギー密度で第２回目の照射を行った結果、図３の分布
線Ｄ２に示す如く、多結晶シリコン膜には微小結晶は観
察されず、０．３μｍから０．６μｍまでの比較的狭い
範囲に粒径がまとまり、平均約０．４μｍの均一な結晶
粒からなる多結晶シリコン膜４２が得られた。
に示したように多結晶シリコン膜には０．１μｍ以下の
微小結晶から０．６μｍまでの種々の粒径の結晶が混在
していたが、この第１回目の照射よりも弱い適切なエネ
ルギー密度で第２回目の照射を行った結果、図３の分布
線Ｄ２に示す如く、多結晶シリコン膜には微小結晶は観
察されず、０．３μｍから０．６μｍまでの比較的狭い
範囲に粒径がまとまり、平均約０．４μｍの均一な結晶
粒からなる多結晶シリコン膜４２が得られた。
【００２０】図３は第１回目の照射エネルギー密度を３
１０ｍＪ／ｃｍ2に設定した場合の第２回目のエネルギ
ー密度をそれより低い種々の値に変えたときの結晶粒径
の分布線を示すもので、それぞれ照射エネルギー密度を
２１０，２２０，２３０，３００，３１０ｍＪ／ｃｍ2
に設定した時の分布線Ｄ３〜Ｄ７である。これらはいず
れも０．１μｍ以下の微小結晶を含んでおり、明らかに
不可である。
１０ｍＪ／ｃｍ2に設定した場合の第２回目のエネルギ
ー密度をそれより低い種々の値に変えたときの結晶粒径
の分布線を示すもので、それぞれ照射エネルギー密度を
２１０，２２０，２３０，３００，３１０ｍＪ／ｃｍ2
に設定した時の分布線Ｄ３〜Ｄ７である。これらはいず
れも０．１μｍ以下の微小結晶を含んでおり、明らかに
不可である。
【００２１】一方、照射エネルギー密度を２４０〜２９
０ｍＪ／ｃｍ2の範囲に設定した場合には、いずれも
０．１μｍ以下の微小結晶を含んでおらず、いずれも粒
径の分布が０．２μｍから０．６μｍまでの範囲に収ま
っており、特に黒点で示した平均粒径は０．３μｍから
０．５μｍまでの範囲となり、粒径が大きく均一な多結
晶Ｓｉ膜４２が形成できた。
０ｍＪ／ｃｍ2の範囲に設定した場合には、いずれも
０．１μｍ以下の微小結晶を含んでおらず、いずれも粒
径の分布が０．２μｍから０．６μｍまでの範囲に収ま
っており、特に黒点で示した平均粒径は０．３μｍから
０．５μｍまでの範囲となり、粒径が大きく均一な多結
晶Ｓｉ膜４２が形成できた。
【００２２】実施例２ この実施例２で用いる非晶質シリコン膜および多結晶シ
リコン膜の製造工程における断面構造は実施例１と同様
であるので実施例１の説明に参照した図１、図２を実施
例２の製造方法の説明にも使用する。
リコン膜の製造工程における断面構造は実施例１と同様
であるので実施例１の説明に参照した図１、図２を実施
例２の製造方法の説明にも使用する。
【００２３】図１において、実施例１と同様の手順で、
無アルカリガラス基板１上に成膜されたＳＩＮ膜２、 Ｓ
ｉ０ｘ膜３と非晶質シリコン膜４に第１回目の照射エネ
ルギー密度を３１０ｍＪ／ｃｍ2に設定したレーザビー
ム１１を照射し多結晶シリコン膜４２を形成する。
無アルカリガラス基板１上に成膜されたＳＩＮ膜２、 Ｓ
ｉ０ｘ膜３と非晶質シリコン膜４に第１回目の照射エネ
ルギー密度を３１０ｍＪ／ｃｍ2に設定したレーザビー
ム１１を照射し多結晶シリコン膜４２を形成する。
【００２４】その後、２４０ｍＪ／ｃｍ2〜２９０ｍＪ
／ｃｍ2のエネルギー密度で２回目の照射を行う。その
他の条件は実施例１と同様にする。このときに得られた
結晶粒径と照射エネルギー密度との関係は図３に示すと
おりである。。
／ｃｍ2のエネルギー密度で２回目の照射を行う。その
他の条件は実施例１と同様にする。このときに得られた
結晶粒径と照射エネルギー密度との関係は図３に示すと
おりである。。
【００２５】第１回目の３１０ｍＪ／ｃｍ2での照射で
発生した０．１μｍ以下の微小結晶は、２回目の２４０
ｍＪ／ｃｍ2〜２９０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度での
照射によって再結晶化され全ての結晶粒が０．４〜０．
５μｍ程度の結晶に成長し、均一性の良い多結晶シリコ
ン膜が得られた。
発生した０．１μｍ以下の微小結晶は、２回目の２４０
ｍＪ／ｃｍ2〜２９０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度での
照射によって再結晶化され全ての結晶粒が０．４〜０．
５μｍ程度の結晶に成長し、均一性の良い多結晶シリコ
ン膜が得られた。
【００２６】ここで、この図３の粒径分布図から最も粒
型の大きい結晶が得られるエネルギー密度は平均粒型が
０．５μｍとなる２９０ｍＪ／ｃｍ2であることが分か
る。したがって、２回目のレーザビーム照射をこの２９
０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度で行えば１回目の３１
０ｍＪ／ｃｍ2でのレーザビーム照射で形成された微小
結晶は効果的に平均粒型０．５μｍの粒径を有する結晶
として再生される。
型の大きい結晶が得られるエネルギー密度は平均粒型が
０．５μｍとなる２９０ｍＪ／ｃｍ2であることが分か
る。したがって、２回目のレーザビーム照射をこの２９
０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度で行えば１回目の３１
０ｍＪ／ｃｍ2でのレーザビーム照射で形成された微小
結晶は効果的に平均粒型０．５μｍの粒径を有する結晶
として再生される。
【００２７】しかしながら、この結晶粒径は照射エネル
ギー密度に大きく依存し、かつこの照射エネルギー密度
はレーザ本体の特性に依存して変動するので、２回目の
レーザビーム照射をこの２９０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギ
ー密度で行う場合には、照射エネルギーが変動して３０
０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度に接近してしまい、微
小結晶が混成されてしまう可能性がある。そこで、実際
の製造に際してはたとえば２７０ｍＪ／ｃｍ2のエネル
ギー密度に設定すれば、平均粒径はやや小さくなるもの
の微小結晶が混成されてしまう可能性がずっと少なくな
る。
ギー密度に大きく依存し、かつこの照射エネルギー密度
はレーザ本体の特性に依存して変動するので、２回目の
レーザビーム照射をこの２９０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギ
ー密度で行う場合には、照射エネルギーが変動して３０
０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度に接近してしまい、微
小結晶が混成されてしまう可能性がある。そこで、実際
の製造に際してはたとえば２７０ｍＪ／ｃｍ2のエネル
ギー密度に設定すれば、平均粒径はやや小さくなるもの
の微小結晶が混成されてしまう可能性がずっと少なくな
る。
【００２８】いずれにしても、２回目のレーザビーム照
射のエネルギー密度を２４０ｍＪ／ｃｍ2〜２９０ｍＪ
／ｃｍ2の範囲のいずれかに設定することにより目的に
応じた平均結晶粒径を選択できることになる。
射のエネルギー密度を２４０ｍＪ／ｃｍ2〜２９０ｍＪ
／ｃｍ2の範囲のいずれかに設定することにより目的に
応じた平均結晶粒径を選択できることになる。
【００２９】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
非晶質半導体膜をレーザアニールにより多結晶半導体膜
を形成する際に、１回目のレーザビーム照射のエネルギ
ー密度を大きい結晶に微小結晶が混在するような値に設
定し、１回目より小さいエネルギーで２回目のレーザビ
ーム照射を行い、この微小結晶を効果的に大きい平均粒
型を有する結晶として再生するようにしたので、粒径の
揃った均一性のよい多結晶半導体膜を製造できる方法を
提供することができる。
非晶質半導体膜をレーザアニールにより多結晶半導体膜
を形成する際に、１回目のレーザビーム照射のエネルギ
ー密度を大きい結晶に微小結晶が混在するような値に設
定し、１回目より小さいエネルギーで２回目のレーザビ
ーム照射を行い、この微小結晶を効果的に大きい平均粒
型を有する結晶として再生するようにしたので、粒径の
揃った均一性のよい多結晶半導体膜を製造できる方法を
提供することができる。
【図１】この発明の製造方法に用いられる非晶質半導体
膜を形成した絶縁基板を示す断面図。
膜を形成した絶縁基板を示す断面図。
【図２】この発明の方法により製造された多結晶半導体
膜を持つ絶縁基板を示す断面図。
膜を持つ絶縁基板を示す断面図。
【図３】この発明の方法による２回目のレーザビーム照
射によるエネルギー密度と結晶粒径との関係を示す図。
射によるエネルギー密度と結晶粒径との関係を示す図。
【図４】非晶質半導体膜から多結晶半導体膜を形成する
際の走査の方法を示す図。
際の走査の方法を示す図。
【図５】レーザビームの照射エネルギー密度と平均結晶
粒径との関係を示す図。
粒径との関係を示す図。
１…ガラス基板 ２…ＳｉＮ膜 ３…ＳｉＯｘ膜 ４…非晶質シリコン膜 １１…レーザビーム ４２…多結晶シリコン膜 Ｄ１…第１回目のビーム照射で形成された多結晶膜の結
晶粒径の分布線。 Ｄ２〜Ｄ７…第２回目のビーム照射で形成された多結晶
膜の結晶粒径の分布線。
晶粒径の分布線。 Ｄ２〜Ｄ７…第２回目のビーム照射で形成された多結晶
膜の結晶粒径の分布線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 信雄 埼玉県深谷市幡羅町１丁目９番２号 株式 会社東芝深谷電子工場内 (72)発明者 三橋 浩 埼玉県深谷市幡羅町１丁目９番２号 株式 会社東芝深谷電子工場内
Claims (6)
- 【請求項１】 絶縁基板上に形成された非晶質の半導体
膜をビームアニール法によって結晶化する多結晶半導体
膜の製造方法において、前記非晶質半導体膜を溶融再結
晶化するに足る十分なエネルギー密度の第１のビームを
照射して前記非晶質半導体膜を多結晶化させた後、前記
エネルギー密度よりも小さいエネルギー密度の第２のビ
ームを前記多結晶半導体膜に照射して再結晶化すること
を特徴とする多結晶半導体膜の製造方法。 - 【請求項２】 前記後から照射する第２のビームのエネ
ルギー密度が先に照射する第１のビームのエネルギー密
度の７５％以上９６％以下であることを特徴とする請求
項１に記載の多結晶半導体膜の製造方法。 - 【請求項３】 前記後から照射する第２のビームのエネ
ルギー密度が第１のビームの照射により形成された多結
晶の結晶粒径の微小部分の再結晶化に有効でかつ大きい
粒径の結晶部分には影響を与えない値の範囲に設定され
ることを特徴とする請求項１に記載の多結晶半導体膜の
製造方法。 - 【請求項４】 前記先に照射される第１のビームのエネ
ルギー密度は径大の結晶に混在して微小結晶が発生する
閾値付近の値に設定されることを特徴とする請求項１に
記載の多結晶半導体膜の製造方法。 - 【請求項５】 前記後から照射する第２のビームのエネ
ルギー密度が先に照射する第１のビームのエネルギー密
度の７５％以上９６％以下であることを特徴とする請求
項４に記載の多結晶半導体膜の製造方法。 - 【請求項６】 前記ビームアニールを行う際に前記絶縁
基板を加熱することを特徴とする請求項１に記載の多結
晶半導体膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26030797A JPH11102863A (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 多結晶半導体膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26030797A JPH11102863A (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 多結晶半導体膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11102863A true JPH11102863A (ja) | 1999-04-13 |
Family
ID=17346218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26030797A Pending JPH11102863A (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 多結晶半導体膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11102863A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6800541B2 (en) | 1999-07-22 | 2004-10-05 | Nec Corporation | Pulse laser irradiation method for forming a semiconductor thin film |
| JP2005327865A (ja) * | 2004-05-13 | 2005-11-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
| JP2017508276A (ja) * | 2014-01-24 | 2017-03-23 | レイザー システムズ アンド ソリューションズ オブ ヨーロッパＬａｓｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ｏｆ Ｅｕｒｏｐｅ | ポリシリコンの形成方法 |
-
1997
- 1997-09-25 JP JP26030797A patent/JPH11102863A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6800541B2 (en) | 1999-07-22 | 2004-10-05 | Nec Corporation | Pulse laser irradiation method for forming a semiconductor thin film |
| JP2005327865A (ja) * | 2004-05-13 | 2005-11-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
| JP2017508276A (ja) * | 2014-01-24 | 2017-03-23 | レイザー システムズ アンド ソリューションズ オブ ヨーロッパＬａｓｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ｏｆ Ｅｕｒｏｐｅ | ポリシリコンの形成方法 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
| A02 | Decision of refusal |
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