JPS60202931A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS60202931A
JPS60202931A JP5824684A JP5824684A JPS60202931A JP S60202931 A JPS60202931 A JP S60202931A JP 5824684 A JP5824684 A JP 5824684A JP 5824684 A JP5824684 A JP 5824684A JP S60202931 A JPS60202931 A JP S60202931A
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昭男 斉藤
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、詳しくは低抵
抗のアモルファス相を含有するn又はp形半導体部を有
する薄膜半導体装置の製造方法に関する。
〔発明の背景〕
従来のアモルファスSi相を含有する半導体薄膜は、ガ
ラス、金属又は高分子薄板上にプラズマCVD法などの
方法で形成され、導電型の制御はPH3−?A、H3ガ
スを流してのn形ドーピングもしくはB2ll6ガスを
流してのp形ドーピングによって行っていた。かかるド
ープドSi膜の抵抗率はp形で約10”Ω・cm、n形
で】02Ω’Cnlと高く、高い直列抵抗のため素子性
能が劣っていた。又、n形ドーピングの場合、プラズマ
パワーを増加するなどの方法でアモルファス相を微結晶
化することも可能であるが、得られた抵抗率は約1Ω・
cmとあまシ低くはない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決し、低抵抗
の導電型層を形成できる半導体装置の製造方法を提供す
ることにある。
〔発明の概要〕
従来、半導体膜の低抵抗化を実現する方法として熱処理
法がある。しかし、アモルファス膜の場合、通常の電気
炉を用いる長時間熱処理法では、活性層であるノヴドー
プ層が変質し、デバイスが劣化してしまう。この点を解
決するため、本発明では、熱処理時間が1秒以下のレー
ザを用いた短時間熱処理法を用いる。レーザとして、パ
ルスレーザとCWレーザがあり、CWの場合走査速度を
早くすれば実質的に短時間の熱処理が可能である。
かかるレーザとして次のものがある。パルスレーザとし
て、エキシマレーザ(波長157〜351nm)、ルビ
ーレーザ(694nm)、ネオジウムYAG(266,
532,101064n、ガラスレーザ(531nm)
やアレキサンドライトレーザ(700〜818nm)な
どがある。
CWレーザとして、Arイオンレーザ(257nm)や
He N eレーザ(633nm) などがある。今迄
、アモルファスSiのレーザアニールとして、Qスイッ
f(7)Nd:YAGレーザ(101064nが用いら
れた例は知られているが、アモルファスSi膜の吸収係
数からして適切な波長では無く、従って良好なデバイス
特性は得られていない。
アモルファスSi半導体装置で用いられる半導体膜の厚
さは通常1μm以下であるので吸収係数としてlo’c
m’ 以上の値を持つレーザ波長を選択する必要がある
。このためには、アモルファスSi@の場合、750n
mよシ短かい波長のレーザ光を用いる必要がある。特に
、上記各種レーザ光の中で、波長300 nm以下のレ
ーザ光を用いれば吸収係数は10’cm’ となシ光の
吸収深さは約10nmで縦方向の上部半導体層のみ熱処
理できるなどの利点を有する。これに適したレーサトシ
て、エキシマレーザ、アルゴンイオンレーザとNd:Y
AGレーザ(波長−電型で266nm)がある。特に、
エキシマレーデは励起ガスの種類を変えて、発振波長を
変えることが可能である。
例えば、F2(157nm)、ArF(193nm)、
KrCj(222nm)、KrF(248nm)、Xe
Br(282nm)、XeCJ(308nm)とXeF
(351nm)で出力も数十W迄の大出力で大口径のレ
ーザが得られている。
本発明は、かかる短波長のレーザを用い、アモルファス
Si相を含有する半導体膜の熱処理を行う。半導体膜と
して、B又はAjなとのp形不純物、P又はAsなどの
n形不純物を含有するアモル7−r、t、 8 i :
 H[、微結晶化Si : H@、 8iGe:H膜、
8iN:H@やSiC:H膜などがある。
不純物を該Si膜中に含有させる工程として、プラズマ
CVDなどの膜形成中にガスから導入する方法とノンド
ープ又は低濃度ドープ層中にイオン打込み法で導入する
方法の2種類がある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の詳細な説明する。
実施例1 グロー放電を用いるプラズマCVD法により、5iH4
−82H6(又は、PH3)系ガスを用い、B又はPド
ープのアモルファスSi@を形成した。
その膜の抵抗率を第1表に示す。
第1表 レーザとして、KrF系エキシマレーザ(波長248n
ms パルス幅15ns)を用い、 該アモルファスS
i@を照射した。第1図は、レーデ照射強度を変えて照
射した後の抵抗率変化を示す。
レーザパワー密度0.2 J / cm2 迄はスーパ
ーリニアに抵抗率が減少し、その後直線的に減少してい
る。得られた抵抗率は第1表の値に比べて極めて小さく
、通常の多結晶膜と同程度の値となっている。特に、レ
ーザパワー密度0.2 J / cm 2 以上でのア
ニール膜はX線回折によると結晶化していることが明ら
かになった。レーザパワー密度0、2 J / cm 
2 以下でアニールした膜は、微結晶相を含む非晶質膜
で、膜表面の形状は平滑であシ、デバイス作製用として
適している。
実施例2 CW(連続発振)のアルゴンイオンレーザを用い、実施
例1と同様な非晶質膜にレーザアニールを行った。
波長はADP光学結晶を用い第2高調波である2 57
 nmとし、走査速度1mm/秒で該ドープ非晶質シリ
コン膜をアニールした。照射後の抵抗変化は第1図と同
様であった。この方法では、ビーム走査により、均質に
熱処理を行える特長がある。
実施例3 グロー放電を用いるプラズマCVD法により、第2図に
示したように、ガラス基板1上に、n形層2、i形層3
およびp形層4を形成した。その後、波長193 nm
のArFエキシマレーザ7を照射した結果、照射前の抵
抗率2.4X10 Ω・cmが照射後3. I X 1
0Ω・Cmと抵抗率が低下した。
これによLptn型ダイオードの直列抵抗が低下し、整
流比が改善された。
実施例4 実施例3においてp形層4として、炭素入シの非晶質シ
リコンカーバイド膜を用いた。レーザ照射前の抵抗率3
X107Ω・cmが照射後3.0X106Ω・cm と
抵抗率を低減することができた。
実施例5 シリコン薄膜を用いたMOSFETの製造方法を第3図
に示す。
ガラス基板1上にゲート電極(Mo、Crなど)11を
形成後、プラズマCVD法によ18i02[12および
n形弁晶質シリコン薄膜3を形成した。
ソースおよびドレイン電極14および15を蒸着し、ガ
ラス基板1の下部からレーザ7の照射を行った。レーザ
照射条件は実施例1〜3と同様で良い。このレーザ照射
により、ゲート電極11上の非晶質シリコン膜は変化し
ないがソースおよびドレイン電極14と15の下部の非
晶質シリコン膜は結晶質を含むシリコン1116に変質
した。
実施例6 シリコン薄膜MO8FETの他の製造方法を第4図に示
す。
ガラス基板1上にソースおよびドレイン電極21および
22を形成後、プラズマCVD法によ]SiO□23お
よびn−形弁晶質シリコン@24を連続形成し/ヒ。ゲ
ート電極25を形成後、該ゲート電極をマスクとしてp
”(オン8の打込みを行い、実施例1〜3と同様なレー
ザアニールを行った。このレーザアニールにより、低抵
抗シリコン膜26を形成した。この方法で、MO8FB
3Tのセルファラインによる形成が可能となシ、得られ
たF B ’l’の0N10FF’比も向上した。
〔発明の効果〕
本発明によれば下記のことが実現できる。
(])極めて低抵抗のn形およびp形層を作製できる。
(2)セルアラインが可能である。
(3)極く表面層のみアニールできる。
(4)低温プロセスである。
従って、本発明によシ、安価な大面積基板上に、秀れた
性能を有する半導体薄膜装置を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の詳細な説明するための図、第2図乃至
第4図は、それぞれ本発明の異なる実施例を示す工程図
である。 1・・・ガラス基板、2・・・n形層、3・・・i形層
、4・・・p形層、7・・・レーザ光、8・・・イオン
、11・・・ゲート電極、12・・・5i02膜、 1
3・・・n形弁晶質シリコン膜。 第 1 図 し−ずパワー(J/cm2) 第2 M 第3 図 $ 4 い 第1頁の続き ■発明者中谷 光雄槓 徐 :浜市戸塚区吉田町2替番地 株式会社日立製作所生産
技゛6j1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、絶縁された基板上に形成した非晶質シリコン膜を主
    体として構成したシリコン系薄膜半導体装置の製造方法
    において、n形もしくはp形不純物を含有する非晶質相
    シリコンを含有する半導体膜をレーザアニールによシ低
    抵抗化することを特徴とする半導体装置の製造方法。 2、特許請求の範囲第1項において、上記レーザとして
    波長300nm以下の紫外レーザを用いることを特徴と
    する半導体装置の製造方法。 ″3.特許請求の範囲第1項或いは第2項において、レ
    ーザとして波長300 nm以下で照射強度0、2 J
     / cm 2 以下の紫外レーザを用い、シリコン膜
    の表面近傍をアニールすることを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
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