JPS62229924A - 半導体の改質処理方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体に所望とする結晶性を得るための改質
処理方法に関し、特に簡便で安価な装置で、かつ穏和な
温度条件下で実施可能であり、しかも大面積での処理が
生産性良く行なえる半導体の改質処理方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体の製造において、製品に所望とする結晶性を得る
ために、通出な段階で組み込まれる半導体の結晶性を変
化させるための改質処理過程には、従来よりビーム再結
晶化法や帯域溶融再結晶化法等の方法が用いられてきた
。この改質処理によって１例えば非晶質（アモルファス
）半導体を多結晶化したり、多結晶半導体を単結晶化す
ることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ビーム再結晶化法は、基板上に形成したアモルファス半
導体や多結晶半導体膜に、基板温度をあまり上げないで
おいて、レーザービームや電子ビームを照射し、半導体
の表面層のみを加熱して、その部分を多結晶化したり、
単結晶化する方法である。この方法では、低い基板温度
で実施できるという利点はあるが、ビームの照射スポッ
トの大きさに限界があり、大面積での処理を実施しよう
とする場合、Ｔｑ板またはビームを走査して、部分的に
順次処理していかなければならず、処理時間が長く、生
産性が悪い、しかも、用いる装置が複雑化し、高価であ
るという欠点がある。

一方、帯域溶融再結晶化法は、その表面に半導体膜が形
成されている基板を、１２００〜１３００℃程度に昇温
し、線状カーボンヒーターや管状ランプによって基板上
の半導体の表面に１〜２■幅の帯状溶融領域を形成させ
、線状カーボンヒーターや管状ランプの半導体膜表面で
の作用点を移動させながら、帯状溶融領域を半導体全面
にわたって移動させていき、基板全面で一括して再結晶
化層を得る方法である。しかしながら、この方法では、
基板を高温とするために、基板に優れた耐熱性が要求さ
れ、基板に用いる材質の選択の幅が著しく制限されてし
まう。

本発明の目的は、上記のような改質方法を含む従来の方
法における欠点を解消した。すなわち簡便で安価な装置
で、かつ穏和な温度条件下で実施でき、かつ大面積での
処理が生産性良く行なえる半導体の改質処理方法を提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は以下の本発明によって達成することができ
る。

本発明は、半導体に、光とマイクロ波とを同時に照射し
て、その結晶性を変化させる過程を含むことを特徴とす
る半導体の改質処理方法である。

このような特徴を有する本発明の方法は、例えば非晶質
（アモルファス）若しくは多結晶半導体に、光とマイク
ロ波とを同時に照射すると、照射エネルギーが効率良く
半導体に吸収されて、これが然エネルギーに有効に変換
され、その結果、半導体に結晶化や単結晶化に必要な十
分な熱量が得られることをみいだし完成されたものであ
る。

すなわち、アモルファス若しくは多結晶半導体は、自由
電子、自由正孔の存在による伝導吸収によってマイクロ
波を吸収でき、吸収されたマイクロ波は熱に変換される
。しかしながら、通常、アモルファス若しくは多結晶半
導体には、十分な量の自由電子、自由正札が存在してい
ない場合が多く、マイクロ波のみを照射してもその結晶
性を変化させることができなかった。

一方、アモルファス若しくは多結晶半導体に光を照射す
ると、光電効果によって自由電子、自由正孔が発生する
。従って、光とマイクロ波とを同時に半導体に照射すれ
ば、光照射によって発生した十分な量の自由電子や自由
正孔の作用によってマイクロ波が効率良く吸収され、か
つこれが然エネルギーに変換されて、アモルファス半導
体の多結晶化や多結晶半導体の単結晶化に十分な量の熱
エネルギーが得られる。

以下本発明の方法の一例を図面を参照しつつ詳細に説明
する。

第１図は本発明の方法に用いる一装置の模式的概略図で
ある。

この装とは、処理する半導体装置する部分に半導体を加
熱するためのヒーター１と、半導体に照射する光４を発
生するための光源（不図示）と、マイクロ波６を発生す
るためのマイクロ波電源５とを具備し、金属メツシュ８
及びマイクロ波導波管７を介して、光４とマイクロ波６
が半導体装置した部分に到達できるような構成を有した
ものである。なお、メツシュ８は、光を透過し、かつマ
イクロ波の漏れを防１トする機能を有する。

この装置によって１本発明の方法を実施するには、まず
、例えば、その表面にアモルファス若しくは多結晶の半
導体膜３が形成されている基板２を、ヒーター１の設置
部に配置する０次に、ヒーター１によって基板２を所定
の温度に加熱したところで、光源（不図示）とマイクロ
波電源５とを作動させ、半導体膜３での光４とマイクロ
波６との照射条件が所定のものとなるようにこれらを操
作して、光４とマイクロ波６とを同時に所定時間基板ｚ
上の半導体１１９３に照射する。すると、前述したよう
な作用によって、アモルファス半導体を多結晶化したり
、多結晶半導体を単結晶化することができる。このよう
に、本発明の方法は第１図に示した装置のように簡便で
安価な装置を用いて実施可能である。

本発明の方法において処理できる半導体としては、例え
ばＺｎ、　Ｃｄ、　Ａ１．　Ｇａ、Ｉｎ、　Ｓｉ、　Ｇ
ｅ、　Ｓｂ、Ｐ、　Ａｓ、　　Ｓ、　Ｓｅ、　Ｔｅ、　
Ｃ等の元素を含んで形成されたアモルファス半導体、あ
るいは例えばＺｎ。

Ｃｄ、　Ａ１．　Ｇａ、　Ｉｎ、　Ｓｊ、　Ｇｅ、　Ｓ
ｂ、　Ｐ、　Ａｓ、　Ｓ　、　Ｓｅ、Ｔｅ、　Ｃ等の元
素を含んで形成された多結晶半導体などを挙げることが
できる。

本発明の方法で照射するマイクロ波及び光の種類は、前
述したような自由電子、自由正孔の発生と、それにとも
なうマイクロ波の吸収が効率良く得られるように、処理
する半導体の種類の応じて適宜選択される。

例えば、マイクロ波としては、Ｉ　ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ
程度の周波数を有するものの中から適宜選択することが
できる。また、光としては、紫外光、可視光、赤外光な
どから適宜選択できる０例えば、アモルファスシリコン
を処理するには、５ｏｏｏ　Ａ程度以下の波長を有する
。可視光、紫外光などが使用できる。

本発明の方法では、光の照射位置、光の波長、その照度
あるいは照射時間を適宜選択することによって、半導体
における結晶化や単結晶化領域を制御することができる
。また、本発明の方法は、改質処理する際の基板の温度
が、１００〜６００℃程度と、比較的低温でも実施でき
、しかも半導体に照射されたマイクロ波は、自由電子、
自由正孔に吸収されてしまうために、基板に到達せず、
これが基板に到達して基板の温度を上昇させるようなこ
とはない。従って１例えば前述した帯域溶融再結晶化法
のように、半導体を担持させる基板に高温に対する耐熱
性が要求されないので、本発明の方法で処理する半導体
を担持させる基板の材料の選択性は大幅に拡大されたも
のとなった。

更に、本発明の方法においては、アモルファス半導体の
結晶化や多結晶半導体の単結晶化のためのエネルギーと
して、大面積照射可能なエネルギー、すなわち光及びマ
イクロ波を用いるので、大面枯半導体の処理面にこれら
を一括して照射し、照射面での均一な再結晶化処理が可
能である。なお、大面積照射をする場合には、光の照度
を数百１１Ｗ／ｃｍ２程度以上とすると効果的である。

〔実施例〕

以下実施例に従って本発明を更に詳細に説明する。

実施例１ 第１図に示した装置内のヒーターｌの設置部に、ガラス
製の基板２上に形成したアモルファスシリコンからなる
半導体膜３（層厚；　１００ＧＯＡ）を配置した。

次に、ヒーターｌで基板２を約４００℃に加熱したとこ
ろで、アモルファスシリコン膜３に波長３５００Ａ、照
度的１００■−ＩＣ１１２の紫外光４を金属メツシュ８
を介して、これと同時にマイクロ波電源５で発生させた
周波数的２．４５ＧＨｚ　、パワー２ｋＷのマイクロ波
６をマイクロ波導波管７を介して５分間照射した。

照射後の半導体膜３をＸ線回折により試験したところ、
半導体膜３は多結晶化されていることが確認できた。

なお、木実施例で得た多結晶半導体と同様のサイズでか
つ同程度の品質の半導体を、パワー１２ＷのＡｒレーザ
ーを用い、ビーム幅；２００μｓ、走査速度；　　５ｃ
ｍ／秒及び、基板温度；４００℃の走査条件によるビー
ム再結晶化法によって形成したところ、半導体全面にわ
たって処理するのに、３０分の照射処理時間を要した。

比較例１ 紫外光のみを半導体膜３に照射する以外は、実施例１と
同様にして半導体膜３を処理した。

処理後の半導体膜３をＸ線回折により試験したところ、
半導体膜３はアモルファスの状態のままであった。

比較例２ マイクロ波のみを半導体膜３に照射する以外は、実施例
１と同様にして半導体膜３を処理した。

処理後の半導体膜３をｘ！ａ回折により試験したところ
、半導体膜３はアモルファスの状態のままであった。

実施例２ 第１図に示した装置内のヒーター１の設置部に、ガラス
製の基板２上に形成した多結晶シリコンからなる半導体
膜３（層厚；５０００Ａ）を配置した。

次に、ヒーター１で基板２を約４００℃に加熱したとこ
ろで、半導体膜３に波長７５００Ａ、照度２００ｍＷ／
ｃｍ２の可視光４を金属メツシュ８を介して。

これと同時にマイクロ波電源５で発生させた周波数２．
４５ＧＨｚ　、パワー３に−のマイクロ波６をマイクロ
波導波管７を介して１０分間照射した。

照射後の半導体ｖ３をＸ線回折により試験したところ、
半導体膜３は単結晶化されていることが確認できた。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明の方法によれば、光とマイクロ波を
同時に照射するという簡単な方法で、アモルファス半導
体を多結晶化したり、多結晶半導体を単結晶化するなど
半導体の結晶性を変化させることができる。

しかも、本発明の方法は簡便で安価な装置で実施可能で
あり、かつ比較的低い温度条件下で十分な効果が得られ
るので、本発明で処理する半導体を形成するのに用いる
基板の選択性が大幅に拡大されている。

また、大面積への照射が容易な光及びマイクロ波を改質
処理のためのエネルギー源として用いるので、大面積で
の改質処理を生産性良〈実施可能となった。

更に、本発明によれば、照射光の照射位置、波長、照度
あるいは照射時間などを適宜コントロールすることによ
って、半導体における改質領域を容易に制御することが
可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に用いる一装置の模式的概略図で
ある。 １：ヒーター　　　　２：基板 ３：半導体膜　　　　４：光 ５：マイクロ波電源　６：マイクロ波 ７：マイクロ波導波管 ８：金属メツシュ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）半導体に、光とマイクロ波とを同時に照射して、そ
   の結晶性を変化させる過程を含むことを特徴とする半導
   体の改質処理方法。