JPH1140637A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH1140637A JPH1140637A JP18999697A JP18999697A JPH1140637A JP H1140637 A JPH1140637 A JP H1140637A JP 18999697 A JP18999697 A JP 18999697A JP 18999697 A JP18999697 A JP 18999697A JP H1140637 A JPH1140637 A JP H1140637A
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- ela
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザーアニールの最適管理を行い、再現性
と均一性を向上する。 【解決手段】 製造用基体と同様にａ−Ｓｉが形成され
た評価用基体にて、製造工程と同じレーザーアニールを
行ってｐ−Ｓｉを形成する。評価用基体を用いて、４５
０ｎｍ付近のａ−Ｓｉの透過率に対するｐ−Ｓｉの透過
率の比率が３．５から４．０となるような条件と同じ条
件を、以降のロットのレーザーアニールに反映させる。
適当な頻度で製造工程に評価用基体を挿入し、これの光
学的観察を行うのみの簡便な方法で、処理条件の管理が
行える。
と均一性を向上する。 【解決手段】 製造用基体と同様にａ−Ｓｉが形成され
た評価用基体にて、製造工程と同じレーザーアニールを
行ってｐ−Ｓｉを形成する。評価用基体を用いて、４５
０ｎｍ付近のａ−Ｓｉの透過率に対するｐ−Ｓｉの透過
率の比率が３．５から４．０となるような条件と同じ条
件を、以降のロットのレーザーアニールに反映させる。
適当な頻度で製造工程に評価用基体を挿入し、これの光
学的観察を行うのみの簡便な方法で、処理条件の管理が
行える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に半導体膜
が形成された半導体装置の製造方法に関し、特に、光学
的観察により半導体膜の状態を割り出すことで、処理工
程の条件管理を簡便化するものである。
が形成された半導体装置の製造方法に関し、特に、光学
的観察により半導体膜の状態を割り出すことで、処理工
程の条件管理を簡便化するものである。
【０００２】
【従来の技術】基板上に半導体膜を作成する技術を用い
ることにより、集積回路の集積度を高めて大容量化を図
る、あるいは、液晶を間に挟持した一対の基板の一方
に、マトリクス表示部のスイッチング素子となる薄膜電
界効果型トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transisto
r）を作り込み、高精細の動画表示を可能とするアクテ
ィブマトリクス型の液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Cry
stal Display）の量産を行う等の開発が行われている。
ることにより、集積回路の集積度を高めて大容量化を図
る、あるいは、液晶を間に挟持した一対の基板の一方
に、マトリクス表示部のスイッチング素子となる薄膜電
界効果型トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transisto
r）を作り込み、高精細の動画表示を可能とするアクテ
ィブマトリクス型の液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Cry
stal Display）の量産を行う等の開発が行われている。
【０００３】特に、シリコン基板に作製されたＭＯＳＦ
ＥＴに近い特性を示し得るようなＴＦＴを絶縁基板上に
形成することができれば、ＬＣＤのマトリクス表示部の
スイッチング素子のみならず、周辺にＣＭＯＳを形成し
てマトリクス表示部に所望の駆動信号電圧を供給するた
めの周辺駆動回路を一体的に作り込むことも可能とな
り、いわゆるドライバー内蔵型ＬＣＤの量産を行うこと
ができるようになる。
ＥＴに近い特性を示し得るようなＴＦＴを絶縁基板上に
形成することができれば、ＬＣＤのマトリクス表示部の
スイッチング素子のみならず、周辺にＣＭＯＳを形成し
てマトリクス表示部に所望の駆動信号電圧を供給するた
めの周辺駆動回路を一体的に作り込むことも可能とな
り、いわゆるドライバー内蔵型ＬＣＤの量産を行うこと
ができるようになる。
【０００４】ドライバー内蔵型ＬＣＤは、液晶パネルに
ドライバー素子の外付けを行うことが不要となるため、
工程の削減、狭額縁化が可能となる。特に、狭額縁化
は、近年の携帯情報端末あるいはハンディビデオカメラ
のモニター等の用途においては、製品自体の小型化が図
られる。このようなドライバー内蔵型ＬＣＤの実用化に
おける重要な課題の一つとして、ガラス等の透明絶縁基
板上に、基板の耐熱限界範囲内の温度で良質な半導体膜
を作成することがある。従来、３００℃から４００℃程
度の比較的低温で、非晶質状の半導体層特にアモルファ
スシリコン（ａ−Ｓｉ）を作成することで、ガラス基板
上にＴＦＴを形成することが行われていた。しかし、こ
のようなａ−ＳｉＴＦＴは、オン抵抗が高く、マトリク
ス表示部のスイッチ素子には適用することはできても、
それよりも高速の動作が要求されるドライバー部を構成
するまでには到らなかった。
ドライバー素子の外付けを行うことが不要となるため、
工程の削減、狭額縁化が可能となる。特に、狭額縁化
は、近年の携帯情報端末あるいはハンディビデオカメラ
のモニター等の用途においては、製品自体の小型化が図
られる。このようなドライバー内蔵型ＬＣＤの実用化に
おける重要な課題の一つとして、ガラス等の透明絶縁基
板上に、基板の耐熱限界範囲内の温度で良質な半導体膜
を作成することがある。従来、３００℃から４００℃程
度の比較的低温で、非晶質状の半導体層特にアモルファ
スシリコン（ａ−Ｓｉ）を作成することで、ガラス基板
上にＴＦＴを形成することが行われていた。しかし、こ
のようなａ−ＳｉＴＦＴは、オン抵抗が高く、マトリク
ス表示部のスイッチ素子には適用することはできても、
それよりも高速の動作が要求されるドライバー部を構成
するまでには到らなかった。
【０００５】これに対して、数百Åから数千Åの粒径を
有した多数の単結晶粒（グレイン）が互いに接触した形
で存在する多結晶半導体をチャンネル層に用いること
で、ドライバー部にも適用できるＴＦＴを形成すること
ができる。特に多結晶シリコン即ちポリシリコン（ｐ−
Ｓｉ）は、移動度が数十から数百ｃｍ2／Ｖ・ｓ程度が
得られ、ａ−Ｓｉよりも２桁大きく、ＬＣＤのドライバ
ーを構成するには十分の速度を有したＣＭＯＳが形成さ
れる。
有した多数の単結晶粒（グレイン）が互いに接触した形
で存在する多結晶半導体をチャンネル層に用いること
で、ドライバー部にも適用できるＴＦＴを形成すること
ができる。特に多結晶シリコン即ちポリシリコン（ｐ−
Ｓｉ）は、移動度が数十から数百ｃｍ2／Ｖ・ｓ程度が
得られ、ａ−Ｓｉよりも２桁大きく、ＬＣＤのドライバ
ーを構成するには十分の速度を有したＣＭＯＳが形成さ
れる。
【０００６】このようなドライバー内蔵型ｐ−ＳｉＴＦ
ＴＬＣＤを作成するには、ガラス基板上に膜質の良好な
ｐ−Ｓｉを成膜することが最も大きな課題となってい
る。通常、ｐ−Ｓｉは、基板上に成膜されたａ−Ｓｉに
熱処理を施すことで結晶化を促す固相成長法（ＳＰ
Ｃ）、あるいは減圧ＣＶＤ等により直接に成膜するなど
の方法により形成される。これらの成膜方法は、いずれ
も７００℃から９００℃程度の高温での処理であり、こ
のような高温工程を含んだｐ−ＳｉＴＦＴＬＣＤの製造
プロセスは高温プロセスと呼ばれる。高温プロセスにお
いては、基板として耐熱性の高い石英ガラスなど、高価
な基板が要され、コストが高かった。
ＴＬＣＤを作成するには、ガラス基板上に膜質の良好な
ｐ−Ｓｉを成膜することが最も大きな課題となってい
る。通常、ｐ−Ｓｉは、基板上に成膜されたａ−Ｓｉに
熱処理を施すことで結晶化を促す固相成長法（ＳＰ
Ｃ）、あるいは減圧ＣＶＤ等により直接に成膜するなど
の方法により形成される。これらの成膜方法は、いずれ
も７００℃から９００℃程度の高温での処理であり、こ
のような高温工程を含んだｐ−ＳｉＴＦＴＬＣＤの製造
プロセスは高温プロセスと呼ばれる。高温プロセスにお
いては、基板として耐熱性の高い石英ガラスなど、高価
な基板が要され、コストが高かった。
【０００７】このため、出願人は、以前より、コストを
下げるために、プロセスの温度を最高でも６００℃程度
以下とし、基板として、安価なガラス基板を採用する方
法を開発してきた。このような、全プロセスを基板の耐
熱性の限界温度以下に抑えたｐ−ＳｉＴＦＴＬＣＤの製
造プロセスは、低温プロセスと呼ばれる。低温プロセス
は、ａ−Ｓｉにエキシマレーザーを施すことで、結晶化
を促してｐ−Ｓｉを作成するエキシマレーザーアニール
（ＥＬＡ）により可能となった。エキシマレーザーは、
励起状態にされたエキシマが基底状態に戻る際に発生す
る紫外光であるが、ＥＬＡでは、所定の光学系によりレ
ーザービームの形状を加工して被処理膜に照射してい
る。これにより、特にａ−Ｓｉの表面に熱エネルギーが
与えられ、基板の耐熱限界温度以下の温度で、結晶化が
行われ、ｐ−Ｓｉが形成される。
下げるために、プロセスの温度を最高でも６００℃程度
以下とし、基板として、安価なガラス基板を採用する方
法を開発してきた。このような、全プロセスを基板の耐
熱性の限界温度以下に抑えたｐ−ＳｉＴＦＴＬＣＤの製
造プロセスは、低温プロセスと呼ばれる。低温プロセス
は、ａ−Ｓｉにエキシマレーザーを施すことで、結晶化
を促してｐ−Ｓｉを作成するエキシマレーザーアニール
（ＥＬＡ）により可能となった。エキシマレーザーは、
励起状態にされたエキシマが基底状態に戻る際に発生す
る紫外光であるが、ＥＬＡでは、所定の光学系によりレ
ーザービームの形状を加工して被処理膜に照射してい
る。これにより、特にａ−Ｓｉの表面に熱エネルギーが
与えられ、基板の耐熱限界温度以下の温度で、結晶化が
行われ、ｐ−Ｓｉが形成される。
【０００８】また、ＥＬＡは、イオン注入後の活性化ア
ニールとしても用いられる。即ち、ｐ−Ｓｉの所定量域
に、Ｎ型あるいはＰ型の導電形を示す不純物を注入する
ことで、チャンネル領域の両側にソース及びドレイン領
域を形成するが、注入後のｐ−Ｓｉに生じた格子欠陥の
回復、及び、不純物イオンの格子位置への定着を目的と
して、活性化エネルギーを与える際にもＥＬＡが有用と
なる。
ニールとしても用いられる。即ち、ｐ−Ｓｉの所定量域
に、Ｎ型あるいはＰ型の導電形を示す不純物を注入する
ことで、チャンネル領域の両側にソース及びドレイン領
域を形成するが、注入後のｐ−Ｓｉに生じた格子欠陥の
回復、及び、不純物イオンの格子位置への定着を目的と
して、活性化エネルギーを与える際にもＥＬＡが有用と
なる。
【０００９】図６は、ＥＬＡ装置の構成図である。
（１）はレーザー発振源、（２，１１）はミラー、
（３，４，５，６）はシリンドリカルレンズ、（７，
８，９，１２，１３）は集光レンズ、（１０）は線幅方
向のスリット、（１４）は表面にａ−Ｓｉが形成された
被処理基板（２０）を支持するステージである。レーザ
ー発振源（１）から照射されたレーザー光は、シリンド
リカルレンズ（３，５）及び（４，６）からなるコンデ
ンサーレンズにより、被照射領域が所定の形状のシート
ビームに整形される。このシートビームは、特にレンズ
（８，９，１２，１３）により一方向に収束されるとと
もに、レンズ（７）により他の一方向に引き延ばされて
線状にされたラインビームとして被処理基板（２０）に
照射される。被処理基板（２０）を載置したステージ
（１４）は、照射ラインビームの線幅方向に走査され、
大面積処理による高スループットでのレーザーアニール
が実現される。
（１）はレーザー発振源、（２，１１）はミラー、
（３，４，５，６）はシリンドリカルレンズ、（７，
８，９，１２，１３）は集光レンズ、（１０）は線幅方
向のスリット、（１４）は表面にａ−Ｓｉが形成された
被処理基板（２０）を支持するステージである。レーザ
ー発振源（１）から照射されたレーザー光は、シリンド
リカルレンズ（３，５）及び（４，６）からなるコンデ
ンサーレンズにより、被照射領域が所定の形状のシート
ビームに整形される。このシートビームは、特にレンズ
（８，９，１２，１３）により一方向に収束されるとと
もに、レンズ（７）により他の一方向に引き延ばされて
線状にされたラインビームとして被処理基板（２０）に
照射される。被処理基板（２０）を載置したステージ
（１４）は、照射ラインビームの線幅方向に走査され、
大面積処理による高スループットでのレーザーアニール
が実現される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図６に示すＥＬＡ装置
において、ミラー（１，１１）、レンズ（３，４，５，
６，７，８，９）からなる光学系は、レーザー発振源か
ら射出された不定のエネルギーを所定の形状に整形する
ため、全長数メートルにも達し、ＥＬＡ装置の最も大き
な部分である。このため、レンズに大気中の塵、湿気、
化学物質が付着しやすく、レンズの透過率が低下してし
まう。この結果、レーザーパワーを最適に設定しても、
実効的な照射エネルギーが継時的に低下し、良好なレー
ザーアニールが行われないといった問題を招く。
において、ミラー（１，１１）、レンズ（３，４，５，
６，７，８，９）からなる光学系は、レーザー発振源か
ら射出された不定のエネルギーを所定の形状に整形する
ため、全長数メートルにも達し、ＥＬＡ装置の最も大き
な部分である。このため、レンズに大気中の塵、湿気、
化学物質が付着しやすく、レンズの透過率が低下してし
まう。この結果、レーザーパワーを最適に設定しても、
実効的な照射エネルギーが継時的に低下し、良好なレー
ザーアニールが行われないといった問題を招く。
【００１１】特に、活性化アニールにおいては、十分に
シート抵抗を下げ、良好なアニールを行うには、実効的
な照射エネルギーが最適範囲内になるようにしなければ
ならない。即ち、ある程度以上のエネルギーを与えるこ
とで、十分にシート抵抗を下げるとともに、エネルギー
を過剰に供給することで、膜中の不純物のアブレーショ
ンを防ぐ必要がある。
シート抵抗を下げ、良好なアニールを行うには、実効的
な照射エネルギーが最適範囲内になるようにしなければ
ならない。即ち、ある程度以上のエネルギーを与えるこ
とで、十分にシート抵抗を下げるとともに、エネルギー
を過剰に供給することで、膜中の不純物のアブレーショ
ンを防ぐ必要がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、この課題に鑑
みて成され、半導体膜の所定の波長域の光の透過率を調
べることにより、半導体装置の製造工程の処理条件を管
理する構成である。これにより、簡便な方法で処理条件
の管理が行われる。また、製造用基体における半導体装
置の製造工程の処理条件を、この製造工程と同じ処理が
行われた評価用基体における半導体膜の所定の波長域の
光の透過率を調べることにより、管理する構成である。
みて成され、半導体膜の所定の波長域の光の透過率を調
べることにより、半導体装置の製造工程の処理条件を管
理する構成である。これにより、簡便な方法で処理条件
の管理が行われる。また、製造用基体における半導体装
置の製造工程の処理条件を、この製造工程と同じ処理が
行われた評価用基体における半導体膜の所定の波長域の
光の透過率を調べることにより、管理する構成である。
【００１３】これにより、簡便な方法で評価用基体にて
最適処理条件の割り出しを行い、これを製造用基体に適
用することで、常時、処理条件の管理が行える。また、
基板上に形成された多結晶半導体膜の活性化処理工程を
有する半導体装置の製造方法において、評価用基体での
非晶質半導体膜における所定の波長域での光透過率と、
この非晶質半導体膜に前記活性化処理工程と同じ処理を
施すことで結晶化された多結晶半導体膜における所定の
波長域での光透過率とを調べ、前記２つの光透過率の比
率が所定の範囲内になる条件に、前記活性化処理工程の
条件を設定する構成である。
最適処理条件の割り出しを行い、これを製造用基体に適
用することで、常時、処理条件の管理が行える。また、
基板上に形成された多結晶半導体膜の活性化処理工程を
有する半導体装置の製造方法において、評価用基体での
非晶質半導体膜における所定の波長域での光透過率と、
この非晶質半導体膜に前記活性化処理工程と同じ処理を
施すことで結晶化された多結晶半導体膜における所定の
波長域での光透過率とを調べ、前記２つの光透過率の比
率が所定の範囲内になる条件に、前記活性化処理工程の
条件を設定する構成である。
【００１４】これにより、評価用基体を用いた光学的測
定によって、高い頻度で製造工程の処理条件の調査がで
きるので、常時、工程の管理が行われ、装置の継時変化
を吸収すべく、最適処理条件が維持される。特に、前記
活性化処理工程は、レーザーアニール工程である構成で
ある。これにより、再現性及び均一性の低いレーザーア
ニールの条件管理が可能となるので、良好な活性化処理
が行われる。
定によって、高い頻度で製造工程の処理条件の調査がで
きるので、常時、工程の管理が行われ、装置の継時変化
を吸収すべく、最適処理条件が維持される。特に、前記
活性化処理工程は、レーザーアニール工程である構成で
ある。これにより、再現性及び均一性の低いレーザーア
ニールの条件管理が可能となるので、良好な活性化処理
が行われる。
【００１５】特に、前記所定の波長域は４５０〜５００
ｎｍ付近である構成である。これにより、非晶質半導体
と多結晶半導体、あるいは、その中間段階での結晶状態
の変化が、透過率変化に最も大きく表れるので、処理条
件の最適設定が正確に行われる。特に、前記所定倍の範
囲は３．０〜４．０倍である構成である。
ｎｍ付近である構成である。これにより、非晶質半導体
と多結晶半導体、あるいは、その中間段階での結晶状態
の変化が、透過率変化に最も大きく表れるので、処理条
件の最適設定が正確に行われる。特に、前記所定倍の範
囲は３．０〜４．０倍である構成である。
【００１６】この時、最適な条件下での活性化アニール
が行われ、良好な特性を有した半導体素子が得られる。
が行われ、良好な特性を有した半導体素子が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１に、各エネルギーにて、ａ−
ＳｉにＥＬＡを施した結果、結晶化されて得られたｐ−
Ｓｉの透過率の波長依存性を調べた結果を示す。図中、
曲線Ａは、ａ−Ｓｉ、即ち、エネルギー０の場合、曲線
Ｂは１８０ｍＪ／ｃｍ2の場合、曲線Ｃは１９５ｍＪ／
ｃｍ2の場合である。図より、４５０〜５００ｎｍの波
長域において、ＥＬＡ照射エネルギーの変化に対する透
過率の変化が最も大きくなっていることが分かる。即
ち、この波長域において、ＥＬＡ照射エネルギーの変化
がｐ−Ｓｉの透過率に大きく影響を及ぼしている。この
ような関係はａ−Ｓｉの膜厚に依存するが、２００〜１
０００Åの範囲内、特に３００〜６００Åで上述の性質
を示す。
ＳｉにＥＬＡを施した結果、結晶化されて得られたｐ−
Ｓｉの透過率の波長依存性を調べた結果を示す。図中、
曲線Ａは、ａ−Ｓｉ、即ち、エネルギー０の場合、曲線
Ｂは１８０ｍＪ／ｃｍ2の場合、曲線Ｃは１９５ｍＪ／
ｃｍ2の場合である。図より、４５０〜５００ｎｍの波
長域において、ＥＬＡ照射エネルギーの変化に対する透
過率の変化が最も大きくなっていることが分かる。即
ち、この波長域において、ＥＬＡ照射エネルギーの変化
がｐ−Ｓｉの透過率に大きく影響を及ぼしている。この
ような関係はａ−Ｓｉの膜厚に依存するが、２００〜１
０００Åの範囲内、特に３００〜６００Åで上述の性質
を示す。
【００１８】従って、この波長域における透過率を調べ
ることで、そのｐ−ＳｉのＥＬＡ照射エネルギーを割り
出すことができる。更に図２に、ａ−ＳｉにＥＬＡを施
して得られたｐ−Ｓｉについて、ＥＬＡ照射エネルギー
とその時のｐ−Ｓｉの透過率との関係を示す。実験で
は、透明基板上にａ−Ｓｉが形成された各サンプルに関
して、それそれのエネルギーでＥＬＡを行い、それによ
り形成されたｐ−Ｓｉの、４５０ｎｍ付近の透過率を分
光測定により調べてプロットしている。なお、透過率は
ａ−Ｓｉを１とした相対値を示した。
ることで、そのｐ−ＳｉのＥＬＡ照射エネルギーを割り
出すことができる。更に図２に、ａ−ＳｉにＥＬＡを施
して得られたｐ−Ｓｉについて、ＥＬＡ照射エネルギー
とその時のｐ−Ｓｉの透過率との関係を示す。実験で
は、透明基板上にａ−Ｓｉが形成された各サンプルに関
して、それそれのエネルギーでＥＬＡを行い、それによ
り形成されたｐ−Ｓｉの、４５０ｎｍ付近の透過率を分
光測定により調べてプロットしている。なお、透過率は
ａ−Ｓｉを１とした相対値を示した。
【００１９】図より、ＥＬＡ照射エネルギーが１６５ｍ
Ｊ／ｃｍ2から２７０ｍＪ／ｃｍ2の間の範囲内で、ＥＬ
Ａ照射エネルギーと透過率がリニアに対応していること
が分かる。従って、所定の透過率を得るためのＥＬＡ照
射エネルギーが決定される。ａ−Ｓｉとｐ−Ｓｉとで
は、結晶構造が異なり、光学的バンドギャップが違って
いる。従って、入射エネルギーと射出エネルギーとの比
率、即ち、透過率が異なる。特に、図１に示すように波
長４５０ｎｍから５００ｎｍについて、透過率の違いが
大きくなるので、この波長域の透過率を調べることで、
結晶状態を知ることができ、ひいては、その時のＥＬＡ
照射エネルギーを知ることができる。
Ｊ／ｃｍ2から２７０ｍＪ／ｃｍ2の間の範囲内で、ＥＬ
Ａ照射エネルギーと透過率がリニアに対応していること
が分かる。従って、所定の透過率を得るためのＥＬＡ照
射エネルギーが決定される。ａ−Ｓｉとｐ−Ｓｉとで
は、結晶構造が異なり、光学的バンドギャップが違って
いる。従って、入射エネルギーと射出エネルギーとの比
率、即ち、透過率が異なる。特に、図１に示すように波
長４５０ｎｍから５００ｎｍについて、透過率の違いが
大きくなるので、この波長域の透過率を調べることで、
結晶状態を知ることができ、ひいては、その時のＥＬＡ
照射エネルギーを知ることができる。
【００２０】本願は、ｐ−ＳｉにＮ型あるいはＰ型の導
電形を示す不純物を注入することにより形成されたＴＦ
Ｔのソース領域とドレイン領域、あるいは、ノンドープ
のチャンネル領域とソース領域との間あるいはドレイン
領域との間に、低ドーズ量でソース及びドレインと同じ
導電形を示す不純物を注入することにより形成されたＬ
Ｄ（Lightly Doped）領域等において、注入により生じ
た格子欠陥の回復、あるいは、注入した不純物イオンの
格子位置への置換を促すための、活性化アニールとし
て、ＥＬＡを用いた場合、実際に被処理基板に与えられ
るエネルギーを割り出し、それにより、レーザーパワー
の最適設定を行うものである。
電形を示す不純物を注入することにより形成されたＴＦ
Ｔのソース領域とドレイン領域、あるいは、ノンドープ
のチャンネル領域とソース領域との間あるいはドレイン
領域との間に、低ドーズ量でソース及びドレインと同じ
導電形を示す不純物を注入することにより形成されたＬ
Ｄ（Lightly Doped）領域等において、注入により生じ
た格子欠陥の回復、あるいは、注入した不純物イオンの
格子位置への置換を促すための、活性化アニールとし
て、ＥＬＡを用いた場合、実際に被処理基板に与えられ
るエネルギーを割り出し、それにより、レーザーパワー
の最適設定を行うものである。
【００２１】図３に、３００ｍＪ／ｃｍ2で結晶化ＥＬ
Ａを行ったｐ−Ｓｉにドーズ量２×１０の１４条個／ｃ
ｍ2でドーピングを行ったＮ型領域において、活性化Ｅ
ＬＡの照射エネルギーとシート抵抗との関係を示す。縦
棒線は、各々のエネルギーで活性化ＥＬＡを行った時の
同一ｐ−Ｓｉ膜の複数箇所のシート抵抗の測定値の分布
範囲を示している。図より、エネルギーが大きいほど、
シート抵抗値は下がるが、２１０ｍＪ／ｃｍ2から２２
０ｍＪ／ｃｍ2の付近を境に下がり方が緩やかになって
いる。即ち、これよりもＥＬＡ照射エネルギーを大きく
しても、シート抵抗値を下げる効果が小さくなる。
Ａを行ったｐ−Ｓｉにドーズ量２×１０の１４条個／ｃ
ｍ2でドーピングを行ったＮ型領域において、活性化Ｅ
ＬＡの照射エネルギーとシート抵抗との関係を示す。縦
棒線は、各々のエネルギーで活性化ＥＬＡを行った時の
同一ｐ−Ｓｉ膜の複数箇所のシート抵抗の測定値の分布
範囲を示している。図より、エネルギーが大きいほど、
シート抵抗値は下がるが、２１０ｍＪ／ｃｍ2から２２
０ｍＪ／ｃｍ2の付近を境に下がり方が緩やかになって
いる。即ち、これよりもＥＬＡ照射エネルギーを大きく
しても、シート抵抗値を下げる効果が小さくなる。
【００２２】図４は、ａ−ＳｉにＥＬＡを施した時の、
照射エネルギーと透過率との関係である。縦棒線は、各
々のエネルギー値においてＥＬＡを行った時の同一ｐ−
Ｓｉ膜の複数箇所の透過率の測定値の分布範囲を示して
いる。図より、ＥＬＡ照射エネルギーが増大するにつれ
て透過率も増大するが、同時にばらつきも大きくなる傾
向がうかがえる。
照射エネルギーと透過率との関係である。縦棒線は、各
々のエネルギー値においてＥＬＡを行った時の同一ｐ−
Ｓｉ膜の複数箇所の透過率の測定値の分布範囲を示して
いる。図より、ＥＬＡ照射エネルギーが増大するにつれ
て透過率も増大するが、同時にばらつきも大きくなる傾
向がうかがえる。
【００２３】これらの結果から、ＥＬＡ照射エネルギー
の最適値を例えば２２５ｍＪ／ｃｍ2と設定することが
できる。この時、得られるｐ−Ｓｉの透過率は３２〜３
３％程度である。図５は、ＥＬＡを行って得たｐ−Ｓｉ
膜の透過率とその時のシート抵抗値との関係図である。
透過率とシート抵抗値が線形関係をもって対応している
ことがわかる。即ち、透過率を調べることにより、ｐ−
Ｓｉ膜の状態、即ち、ＥＬＡの評価をすることができ
る。図より、透過率が３２〜３３％の付近で、シート抵
抗が１０００Ω／□程度が得られ、それ以上のエネルギ
ーを与えてもシート抵抗はあまり低下しないことがわか
る。
の最適値を例えば２２５ｍＪ／ｃｍ2と設定することが
できる。この時、得られるｐ−Ｓｉの透過率は３２〜３
３％程度である。図５は、ＥＬＡを行って得たｐ−Ｓｉ
膜の透過率とその時のシート抵抗値との関係図である。
透過率とシート抵抗値が線形関係をもって対応している
ことがわかる。即ち、透過率を調べることにより、ｐ−
Ｓｉ膜の状態、即ち、ＥＬＡの評価をすることができ
る。図より、透過率が３２〜３３％の付近で、シート抵
抗が１０００Ω／□程度が得られ、それ以上のエネルギ
ーを与えてもシート抵抗はあまり低下しないことがわか
る。
【００２４】更に、結晶化ＥＬＡを行う前のａ−Ｓｉの
透過率が９．８％程度であることから、活性化ＥＬＡの
後のｐ−Ｓｉの透過率が、ａ−Ｓｉの３．０〜４．０倍
程度の範囲内にあることが、活性化ＥＬＡの良否を判定
する基準となる。即ち、これ以上のエネルギーを与えて
も大きな効果が得られず、過剰供給になるとドーピング
された不純物が結晶を破壊して気化する問題を招く。
透過率が９．８％程度であることから、活性化ＥＬＡの
後のｐ−Ｓｉの透過率が、ａ−Ｓｉの３．０〜４．０倍
程度の範囲内にあることが、活性化ＥＬＡの良否を判定
する基準となる。即ち、これ以上のエネルギーを与えて
も大きな効果が得られず、過剰供給になるとドーピング
された不純物が結晶を破壊して気化する問題を招く。
【００２５】図２より、透過率（ａ−Ｓｉ）相対比が
３．０〜４．０の時、照射エネルギーは１９５ｍＪ／ｃ
ｍ2から２２５ｍＪ／ｃｍ2の間にあることが確認でき
る。但し、図６に示すように、ＥＬＡ装置は、複数のレ
ンズ（３，４，５，６，７，８，９，１０，１２，１
３）及びミラー（２，１１）からなる長大な光学系を持
っており、これらに異物、湿気、化学物質等が付着する
と、透過率が低下し、レーザー光源のパワーと実効的な
照射レーザーとの間に漸次的に差が大きくなり、初期に
レーザーパワーを最適に設定しても、最適な活性化が行
われないといった問題を招く。即ち、図２に示すよう
な、ＥＬＡの照射エネルギーとそれに対応する透過率と
の関係は一定ではあっても、設定エネルギーと照射エネ
ルギーとの間に差が生じる。
３．０〜４．０の時、照射エネルギーは１９５ｍＪ／ｃ
ｍ2から２２５ｍＪ／ｃｍ2の間にあることが確認でき
る。但し、図６に示すように、ＥＬＡ装置は、複数のレ
ンズ（３，４，５，６，７，８，９，１０，１２，１
３）及びミラー（２，１１）からなる長大な光学系を持
っており、これらに異物、湿気、化学物質等が付着する
と、透過率が低下し、レーザー光源のパワーと実効的な
照射レーザーとの間に漸次的に差が大きくなり、初期に
レーザーパワーを最適に設定しても、最適な活性化が行
われないといった問題を招く。即ち、図２に示すよう
な、ＥＬＡの照射エネルギーとそれに対応する透過率と
の関係は一定ではあっても、設定エネルギーと照射エネ
ルギーとの間に差が生じる。
【００２６】このような、実効的照射エネルギーの変化
は、他に、シートビーム内におけるエネルギー密度のば
らつきによっても起こる。レンズの僅かの汚染によって
も、回析や屈折率の差を生み、照射レーザーエネルギー
の分布が不均一になる。また、レーザー媒体の継時的な
消耗によっても、実効エネルギーが低下する。従って、
本発明では、ａ−Ｓｉの透過率とＥＬＡにより形成され
たｐ−Ｓｉの透過率を頻繁に調べることで、直接に結晶
状態より、活性化アニールの最適エネルギーを管理し、
微調整を行う。
は、他に、シートビーム内におけるエネルギー密度のば
らつきによっても起こる。レンズの僅かの汚染によって
も、回析や屈折率の差を生み、照射レーザーエネルギー
の分布が不均一になる。また、レーザー媒体の継時的な
消耗によっても、実効エネルギーが低下する。従って、
本発明では、ａ−Ｓｉの透過率とＥＬＡにより形成され
たｐ−Ｓｉの透過率を頻繁に調べることで、直接に結晶
状態より、活性化アニールの最適エネルギーを管理し、
微調整を行う。
【００２７】それは、例えば、製造工程に定期的にリフ
ァレンス基板を挿入して、実際に、透明基板にａ−Ｓｉ
を成膜する工程と、これにＥＬＡを施してｐ−Ｓｉを形
成する工程とを通過させる。この時、成膜後のａ−Ｓｉ
の透過率とＥＬＡ後のｐ−Ｓｉの透過率を、同一箇所に
ついて調べる。そして、ａ−Ｓｉの透過率に対するｐ−
Ｓｉの透過率の比を求め、その比が所定範囲内、即ち、
３．０から４．０の間にあるか否かを判定する。そし
て、透過率の比が許容範囲の限界に近づいた場合、例え
ば、下限に近づいた場合、レーザーパワーを適量上げ
る。これにより、その後の、ロットからＥＬＡ工程に反
映されて、レーザーエネルギーが微調整され、常に、最
適な実効エネルギーによる活性化アニールが行われる。
ァレンス基板を挿入して、実際に、透明基板にａ−Ｓｉ
を成膜する工程と、これにＥＬＡを施してｐ−Ｓｉを形
成する工程とを通過させる。この時、成膜後のａ−Ｓｉ
の透過率とＥＬＡ後のｐ−Ｓｉの透過率を、同一箇所に
ついて調べる。そして、ａ−Ｓｉの透過率に対するｐ−
Ｓｉの透過率の比を求め、その比が所定範囲内、即ち、
３．０から４．０の間にあるか否かを判定する。そし
て、透過率の比が許容範囲の限界に近づいた場合、例え
ば、下限に近づいた場合、レーザーパワーを適量上げ
る。これにより、その後の、ロットからＥＬＡ工程に反
映されて、レーザーエネルギーが微調整され、常に、最
適な実効エネルギーによる活性化アニールが行われる。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、製造用基
体とは別に用意された評価用基体にて、当該製造工程と
同じ処理を行い、その評価用基体の処理状態を光学的観
察により調べることにより、簡便に処理条件の管理が行
われる。従って、このような管理を頻繁に行うことによ
り、周辺条件の継時変化に関わらず、最適処理条件が維
持され、再現性及び均一性が向上する。
体とは別に用意された評価用基体にて、当該製造工程と
同じ処理を行い、その評価用基体の処理状態を光学的観
察により調べることにより、簡便に処理条件の管理が行
われる。従って、このような管理を頻繁に行うことによ
り、周辺条件の継時変化に関わらず、最適処理条件が維
持され、再現性及び均一性が向上する。
【図１】ＥＬＡの条件に依存する波長とｐ−Ｓｉの透過
率との関係曲線図である。
率との関係曲線図である。
【図２】ＥＬＡ照射エネルギーとｐ−Ｓｉの透過率（相
対比）との関係図である。
対比）との関係図である。
【図３】活性化ＥＬＡの照射エネルギーとシート抵抗と
の関係図である。
の関係図である。
【図４】ＥＬＡ照射エネルギーとｐ−Ｓｉの透過率との
関係図である。
関係図である。
【図５】ＥＬＡを行って得たｐ−Ｓｉの透過率とシート
抵抗との関係図である。
抵抗との関係図である。
【図６】ＥＬＡ装置の構成図である。
１ レーザー発振源 ２，１１ ミラー ３，４，５，６ シリンドリカルレンズ ７，８，９，１２，１３ 集光レンズ １４ ステージ ２０ 被処理基板
フロントページの続き (72)発明者 米田 清 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体膜の所定の波長域の光の透過率を
調べることにより、半導体装置の製造工程の処理条件を
管理することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 製造用基体における半導体装置の製造工
程の処理条件を、この製造工程と同じ処理が行われた評
価用基体における半導体膜の所定の波長域の光の透過率
を調べることにより、管理することを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項３】 基板上に形成された多結晶半導体膜の活
性化処理工程を有する半導体装置の製造方法において、 評価用基体での非晶質半導体膜における所定の波長域で
の光透過率と、この非晶質半導体膜に前記活性化処理工
程と同じ処理を施すことで結晶化された多結晶半導体膜
における所定の波長域での光透過率とを調べ、前記２つ
の光透過率の比率が所定の範囲内になる条件に、前記活
性化処理工程の条件を設定することを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記活性化処理工程は、レーザーアニー
ル工程であることを特徴とする請求項３記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項５】 前記所定の波長域は４５０〜５００ｎｍ
付近であることを特徴とする請求項３記載の半導体装置
の製造方法。 - 【請求項６】 前記所定の範囲は、３．０〜４．０であ
ることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに
記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18999697A JPH1140637A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18999697A JPH1140637A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1140637A true JPH1140637A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16250656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18999697A Pending JPH1140637A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1140637A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008147578A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | 結晶化率の測定方法及び測定装置 |
-
1997
- 1997-07-15 JP JP18999697A patent/JPH1140637A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008147578A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | 結晶化率の測定方法及び測定装置 |
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