JPS6231111A - 結晶性半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
結晶性半導体薄膜の製造方法Info
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- JPS6231111A JPS6231111A JP17046785A JP17046785A JPS6231111A JP S6231111 A JPS6231111 A JP S6231111A JP 17046785 A JP17046785 A JP 17046785A JP 17046785 A JP17046785 A JP 17046785A JP S6231111 A JPS6231111 A JP S6231111A
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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。
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〕
本発明は結晶性半導体薄膜の製造方法に関するものであ
って、Ｓｉその他の各種半導体の結晶性薄膜を製造する
のに用いて最適なものである。
って、Ｓｉその他の各種半導体の結晶性薄膜を製造する
のに用いて最適なものである。
本発明は、結晶性半導体薄膜の製造方法において、少な
くとも水素を含む雰■気中で半導体薄膜にエネルギービ
ームを照射することにより、上記半導体薄膜に水素を拡
散させると共に、上記半導体薄膜を熱処理することによ
って、低温で半導体薄膜の結晶化及び水素化によるパッ
シベーションを行って良質の結晶性半導体薄膜を短時間
で製造することができるようにしたものである。
くとも水素を含む雰■気中で半導体薄膜にエネルギービ
ームを照射することにより、上記半導体薄膜に水素を拡
散させると共に、上記半導体薄膜を熱処理することによ
って、低温で半導体薄膜の結晶化及び水素化によるパッ
シベーションを行って良質の結晶性半導体薄膜を短時間
で製造することができるようにしたものである。
電子（または正孔）移動度が大きく、リーク電流が小さ
い等の特性の良好な多結晶５ｉＴＰＴを作製するために
は、多結晶Ｓｉの結晶粒径が大きくかつ結晶粒界のパッ
シベーションが十分に行われていることが必要である。
い等の特性の良好な多結晶５ｉＴＰＴを作製するために
は、多結晶Ｓｉの結晶粒径が大きくかつ結晶粒界のパッ
シベーションが十分に行われていることが必要である。
従来、このような多結晶Ｓｉを得るためには、高温（＞
６００℃）での長時間アニールによる結晶化と５ｉｓＬ
： ＨまたはＨ，プラズマアニールを用いた水素化
によるパッシベーションとが行われてきた。
６００℃）での長時間アニールによる結晶化と５ｉｓＬ
： ＨまたはＨ，プラズマアニールを用いた水素化
によるパッシベーションとが行われてきた。
しかしながら、上述のような従来の方法では、結晶化と
水素化とを別々に行わなければならないのみならず、長
時間アニールを必要とするので能率的でないという欠点
がある。また高温でのアニールが必要であるため、低温
プロセス化に適合しないという欠点もある。
水素化とを別々に行わなければならないのみならず、長
時間アニールを必要とするので能率的でないという欠点
がある。また高温でのアニールが必要であるため、低温
プロセス化に適合しないという欠点もある。
なお本発明の先行文献として特開昭５８−１８２８３５
号公報が挙げられ、この文献には基板上に形成した多結
晶Ｓｔ裏表面結晶粒界にＨ，Ｈｅ、０等を高温で拡散さ
せ、次いでレーザービーム照射等によりアニールを行っ
た後、ＰＸＢ％ＡＳ等の不純物原子をイオン注入するよ
うにした薄膜トランジスタ用基板の処理方法が開示され
ている。
号公報が挙げられ、この文献には基板上に形成した多結
晶Ｓｔ裏表面結晶粒界にＨ，Ｈｅ、０等を高温で拡散さ
せ、次いでレーザービーム照射等によりアニールを行っ
た後、ＰＸＢ％ＡＳ等の不純物原子をイオン注入するよ
うにした薄膜トランジスタ用基板の処理方法が開示され
ている。
本発明は、上述の問題にかんがみ、従来技術が有する上
述のような欠点を是正した結晶性半導体薄膜の製造方法
を提供することを目的とする。
述のような欠点を是正した結晶性半導体薄膜の製造方法
を提供することを目的とする。
本発明に係る結晶性半導体薄膜の製造方法は、少なくと
も水素を含む雰囲気中で半導体薄膜（例えばａ −Ｓｔ
： Ｈ膜２）にこの半導体薄膜に吸収されやすいエネ
ルギービーム（例えばＸｅＣｌエキシマ−レーザーによ
るレーザービーム７）を照射することにより、上記半導
体薄膜に上記水素を拡散させると共に、上記半導体薄膜
を熱処理するようにしている。
も水素を含む雰囲気中で半導体薄膜（例えばａ −Ｓｔ
： Ｈ膜２）にこの半導体薄膜に吸収されやすいエネ
ルギービーム（例えばＸｅＣｌエキシマ−レーザーによ
るレーザービーム７）を照射することにより、上記半導
体薄膜に上記水素を拡散させると共に、上記半導体薄膜
を熱処理するようにしている。
このようにすることによって、熱処理による半導体薄膜
の結晶化及び水素化によるパッシベーションを低温でか
つ短時間で行うことが可能となる。
の結晶化及び水素化によるパッシベーションを低温でか
つ短時間で行うことが可能となる。
以下本発明に係る結晶性半導体薄膜の製造方法を多結晶
Ｓｉ膜の製造に適用した一実施例につき図面を参照しな
がら説明する。
Ｓｉ膜の製造に適用した一実施例につき図面を参照しな
がら説明する。
第１Ａ図に示すように、まず例えばガラス基板１上にプ
ラズマＣＶＤ法により例えば膜厚８００人の水素化アモ
ルファスＳｉ膜すなわちａ −Ｓｔ ： Ｈ膜２を形成
する。
ラズマＣＶＤ法により例えば膜厚８００人の水素化アモ
ルファスＳｉ膜すなわちａ −Ｓｔ ： Ｈ膜２を形成
する。
次にこのａ −Ｓｉ ： Ｈ膜２が形成されたガラス基
板１を第２図に示す装置の真空チャンバー３内の所定位
置にセットする。次にこの真空チャンバー３内を排気管
４を通じて図示省略した真空ポンプにより真空排気した
後、ガス導入管５から水素ガスまたは水素ガスプラズマ
を導入して真空チャンバー３内を水素雰囲気にする。次
に真空チャンバー３の上部に設けられたレーザー照射用
の窓６を通じて、外部からＳｔに強く吸収される波長の
レーザービーム、例えばＸｅＣｊ！ｌエキシマレーザー
による波長λ＝３０８ｎｍ、パルス幅τ＝３５ｎｓのレ
ーザービーム７を例えばレーザーエネルギー２２０ｍＪ
／ ｃｉでａ −５ｔ ： Ｈ膜２に照射する。なおこ
の際、ガラス基板１は常温に保つ。このレーザービーム
７の照射により、ａ −Ｓｉ ： Ｈ膜２は表面温度が
例えばＳｉの融点前後に達する程度まで加熱され、これ
によるアニールの結果結晶化が起きて第１Ｂ図に示すよ
うに結晶粒径が１０００人程度にも達する大きな結晶粒
から成る多結晶Ｓｉ膜８が形成される。
板１を第２図に示す装置の真空チャンバー３内の所定位
置にセットする。次にこの真空チャンバー３内を排気管
４を通じて図示省略した真空ポンプにより真空排気した
後、ガス導入管５から水素ガスまたは水素ガスプラズマ
を導入して真空チャンバー３内を水素雰囲気にする。次
に真空チャンバー３の上部に設けられたレーザー照射用
の窓６を通じて、外部からＳｔに強く吸収される波長の
レーザービーム、例えばＸｅＣｊ！ｌエキシマレーザー
による波長λ＝３０８ｎｍ、パルス幅τ＝３５ｎｓのレ
ーザービーム７を例えばレーザーエネルギー２２０ｍＪ
／ ｃｉでａ −５ｔ ： Ｈ膜２に照射する。なおこ
の際、ガラス基板１は常温に保つ。このレーザービーム
７の照射により、ａ −Ｓｉ ： Ｈ膜２は表面温度が
例えばＳｉの融点前後に達する程度まで加熱され、これ
によるアニールの結果結晶化が起きて第１Ｂ図に示すよ
うに結晶粒径が１０００人程度にも達する大きな結晶粒
から成る多結晶Ｓｉ膜８が形成される。
またこの結晶化と同時に次のようにして多結晶Ｓｉ膜８
の水素化が行われる。すなわち、上述のようにレーザー
ビーム７の照射によりａ −Ｓｉ ： Ｈ膜２の表面は
Ｓｔの融点付近まで加熱されるが、融点近傍では雰囲気
ガスである■２のＳｉへの拡散係数はＤ＝３Ｘ１０−’
ａｄ／ｓにも達する。従って、レーザービーム７の照射
によるアニール中に水素は気相からＳｉ中へ約２ｈｒ＝
２ 、／”ｊ−５丁７蝉汀Ｘｌ０−’＝６５０人の深さ
まで拡散する。一方、熱拡散によってＳｉ膜の温度はレ
ーザービーム照射後も１００ｎｓ程度の間は約１０００
℃に保たれるから、水素はレーザービーム照射後も例え
ば数１００人は拡散し、この結果多結晶Ｓｉ膜８の全体
に亘って水素化が行われ、これによって結晶欠陥の減少
、特に結晶粒界のパッシベーションが行われる。しかも
この水素の拡散は結晶化と同時に行われるので、多結晶
Ｓｉ膜８の全体に亘って均一に水素化が行われる。
の水素化が行われる。すなわち、上述のようにレーザー
ビーム７の照射によりａ −Ｓｉ ： Ｈ膜２の表面は
Ｓｔの融点付近まで加熱されるが、融点近傍では雰囲気
ガスである■２のＳｉへの拡散係数はＤ＝３Ｘ１０−’
ａｄ／ｓにも達する。従って、レーザービーム７の照射
によるアニール中に水素は気相からＳｉ中へ約２ｈｒ＝
２ 、／”ｊ−５丁７蝉汀Ｘｌ０−’＝６５０人の深さ
まで拡散する。一方、熱拡散によってＳｉ膜の温度はレ
ーザービーム照射後も１００ｎｓ程度の間は約１０００
℃に保たれるから、水素はレーザービーム照射後も例え
ば数１００人は拡散し、この結果多結晶Ｓｉ膜８の全体
に亘って水素化が行われ、これによって結晶欠陥の減少
、特に結晶粒界のパッシベーションが行われる。しかも
この水素の拡散は結晶化と同時に行われるので、多結晶
Ｓｉ膜８の全体に亘って均一に水素化が行われる。
このように、上述の実施例によれば、水素雰囲気中でＳ
ｉに吸収されやすいＸｅＣｌエキシマ−レーザーによる
レーザービーム７をａ −Ｓｔ ： Ｈ膜２に照射する
ことにより、結晶化を行うと共に水素化を行っているの
で、結晶粒径がｔｏｏｏ人程度と極めて大きくしかも結
晶粒界が水素でパッシベートされた良質の多結晶Ｓｉ膜
８を製造することができる。従って、この良質な多結晶
Ｓｉ膜８を用いることにより、移動度が極めて大きく、
リーク電流も極めて小さい等の特性の良好な多結晶５ｉ
ＴＦＴ等を製造することが可能である。
ｉに吸収されやすいＸｅＣｌエキシマ−レーザーによる
レーザービーム７をａ −Ｓｔ ： Ｈ膜２に照射する
ことにより、結晶化を行うと共に水素化を行っているの
で、結晶粒径がｔｏｏｏ人程度と極めて大きくしかも結
晶粒界が水素でパッシベートされた良質の多結晶Ｓｉ膜
８を製造することができる。従って、この良質な多結晶
Ｓｉ膜８を用いることにより、移動度が極めて大きく、
リーク電流も極めて小さい等の特性の良好な多結晶５ｉ
ＴＦＴ等を製造することが可能である。
のみならず、Ｓｉに吸収されやすいレーザービーム照射
による局部的短時間加熱により、ガラス基ｖｉ１を高温
に加熱することなく常温で結晶化と水素化とを行うこと
ができ、従って低融点のガラス基板１上に良質の多結晶
Ｓｉ膜８を形成することができる。しかも結晶化と水素
化とを同時にかつ極めて短時間で行うことができるので
、多結晶５ｉｌｌ１８の製造に要する時間が極めて短い
。
による局部的短時間加熱により、ガラス基ｖｉ１を高温
に加熱することなく常温で結晶化と水素化とを行うこと
ができ、従って低融点のガラス基板１上に良質の多結晶
Ｓｉ膜８を形成することができる。しかも結晶化と水素
化とを同時にかつ極めて短時間で行うことができるので
、多結晶５ｉｌｌ１８の製造に要する時間が極めて短い
。
以上本発明の実施例につき説明したが、本発明は上述の
実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想
に基づく各種の変形が可能である。
実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想
に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施例においては、加熱源としてＸｅＣ
ｌエキシマ−レーザーを用いたが、必要に応じてＫｒＦ
エキシマ−レーザー（λ＝２４８ｎｍ）やＡｒレーザー
、さらにはイオンビーム、電子ビーム、ＩＲ照射等の各
種エネルギービームを用いることが可能である。なおレ
ーザービーム７の吸収係数は１０３ｅｌｌ−’程度以上
であることが好ましい。また加熱に用いるビームのエネ
ルギーは必要に応じて選定することができる。さらに上
述の実施例においては常温においてレーザービーム７の
照射を行ったが、必要に応じて基板を加熱した状態でビ
ーム照射を行うことも可能である。しかし、水素化を効
果的に行うためには基板温度は６００℃以下であるのが
好ましい。さらにまた、上述の実施例においては、ａ−
８ｉ： Ｈ膜２の膜厚を８００人としたが、これに限定
されるものでは勿論なく、必要に応じて適宜選定し得る
ものである。しかし、比較的膜厚が大きい場合（＞２０
００人）、膜全体に亘って水素化を完全に行うためには
、結晶化に要するエネルギー以上のエネルギービームで
結晶化及び水素化を行った後、結晶化に要するエネルギ
ー以下のエネルギービームで加熱することにより水素を
膜全体に拡散させるのが好ましい。
ｌエキシマ−レーザーを用いたが、必要に応じてＫｒＦ
エキシマ−レーザー（λ＝２４８ｎｍ）やＡｒレーザー
、さらにはイオンビーム、電子ビーム、ＩＲ照射等の各
種エネルギービームを用いることが可能である。なおレ
ーザービーム７の吸収係数は１０３ｅｌｌ−’程度以上
であることが好ましい。また加熱に用いるビームのエネ
ルギーは必要に応じて選定することができる。さらに上
述の実施例においては常温においてレーザービーム７の
照射を行ったが、必要に応じて基板を加熱した状態でビ
ーム照射を行うことも可能である。しかし、水素化を効
果的に行うためには基板温度は６００℃以下であるのが
好ましい。さらにまた、上述の実施例においては、ａ−
８ｉ： Ｈ膜２の膜厚を８００人としたが、これに限定
されるものでは勿論なく、必要に応じて適宜選定し得る
ものである。しかし、比較的膜厚が大きい場合（＞２０
００人）、膜全体に亘って水素化を完全に行うためには
、結晶化に要するエネルギー以上のエネルギービームで
結晶化及び水素化を行った後、結晶化に要するエネルギ
ー以下のエネルギービームで加熱することにより水素を
膜全体に拡散させるのが好ましい。
また上述の実施例においては、最初にａ −Ｓｔ ：Ｈ
膜２を形成したが、このａ −Ｓｉ ： Ｈ膜２の代わ
りに多結晶Ｓｉ膜を形成した後、これを上述の実施例と
同様にして再結晶化及び水素化することも可能である。
膜２を形成したが、このａ −Ｓｉ ： Ｈ膜２の代わ
りに多結晶Ｓｉ膜を形成した後、これを上述の実施例と
同様にして再結晶化及び水素化することも可能である。
さらにまた、必要に応じてガラス基板ｌ以外の基板、例
えば石英基板を用いることも可能である。
えば石英基板を用いることも可能である。
さらに上述の実施例においては、水素のみから成る雰囲
気中でレーザービーム照射を行ったが、例えば１１□ガ
スとＰＨ３ガスとの混合ガス雰囲気中でＳｔ膜９に第３
図に示すように紫外域の波長のレーザービーム７を選択
的に照射することにより水素化とＰ拡散による１層１０
の形成とを同時に行うことも可能である。
気中でレーザービーム照射を行ったが、例えば１１□ガ
スとＰＨ３ガスとの混合ガス雰囲気中でＳｔ膜９に第３
図に示すように紫外域の波長のレーザービーム７を選択
的に照射することにより水素化とＰ拡散による１層１０
の形成とを同時に行うことも可能である。
なお上述の実施例においては、本発明を多結晶Ｓｉ膜８
の製造に適用した場合につき説明したが、Ｓｉ以外の各
種半導体の結晶性薄膜の製造に本発明を適用することも
可能である。
の製造に適用した場合につき説明したが、Ｓｉ以外の各
種半導体の結晶性薄膜の製造に本発明を適用することも
可能である。
本発明に係る結晶性半導体薄膜の製造方法によれば、熱
処理による半導体薄膜の結晶化及び水素化によるパッシ
ベーションを低温でしかも短時間で行うことができ、従
って良質の結晶性半導体薄膜を低温でしかも短時間で製
造することができる。
処理による半導体薄膜の結晶化及び水素化によるパッシ
ベーションを低温でしかも短時間で行うことができ、従
って良質の結晶性半導体薄膜を低温でしかも短時間で製
造することができる。
第１Ａ図及び第１Ｂ図は本発明の一実施例による多結晶
Ｓｉ膜の製造方法を工程順に示す断面図、第２図は実施
例による多結晶Ｓｉ膜の製造方法を実施するために用い
る装置の概略的な構成図、第３図は本発明の変形例を示
す断面図である。 なお図面に用いた符号において、 １−−−−・−−−−一・−−−−−一−−・ガラス基
讐反２−−−−−−−〜−・−−−−−・−ａ −５ｔ
： Ｈ膜５・−・・・−・−・−・−ガス導入管７−
−−−−−−−−−−−−−−−−−レーザービーム８
−・・・−一−−−−・−・・−・−多結晶Ｓｉ膜であ
る。
Ｓｉ膜の製造方法を工程順に示す断面図、第２図は実施
例による多結晶Ｓｉ膜の製造方法を実施するために用い
る装置の概略的な構成図、第３図は本発明の変形例を示
す断面図である。 なお図面に用いた符号において、 １−−−−・−−−−一・−−−−−一−−・ガラス基
讐反２−−−−−−−〜−・−−−−−・−ａ −５ｔ
： Ｈ膜５・−・・・−・−・−・−ガス導入管７−
−−−−−−−−−−−−−−−−−レーザービーム８
−・・・−一−−−−・−・・−・−多結晶Ｓｉ膜であ
る。
Claims (1)
- 少なくとも水素を含む雰囲気中で半導体薄膜にこの半導
体薄膜に吸収されやすいエネルギービームを照射するこ
とにより、上記半導体薄膜に上記水素を拡散させると共
に、上記半導体薄膜を熱処理するようにしたことを特徴
とする結晶性半導体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60170467A JPH0773094B2 (ja) | 1985-08-01 | 1985-08-01 | 結晶性半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60170467A JPH0773094B2 (ja) | 1985-08-01 | 1985-08-01 | 結晶性半導体薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6231111A true JPS6231111A (ja) | 1987-02-10 |
| JPH0773094B2 JPH0773094B2 (ja) | 1995-08-02 |
Family
ID=15905480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60170467A Expired - Lifetime JPH0773094B2 (ja) | 1985-08-01 | 1985-08-01 | 結晶性半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0773094B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63271916A (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-09 | Sony Corp | シリコン薄膜の形成方法 |
| JPH02271611A (ja) * | 1989-04-13 | 1990-11-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 多結晶シリコンの生産方法 |
| US5466617A (en) * | 1992-03-20 | 1995-11-14 | U.S. Philips Corporation | Manufacturing electronic devices comprising TFTs and MIMs |
| US5624873A (en) * | 1993-11-12 | 1997-04-29 | The Penn State Research Foundation | Enhanced crystallization of amorphous films |
| US5739043A (en) * | 1992-03-25 | 1998-04-14 | Kanegafuchi Chemical Industry Co., Ltd. | Method for producing a substrate having crystalline silicon nuclei for forming a polysilicon thin film |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57194518A (en) * | 1981-05-27 | 1982-11-30 | Toshiba Corp | Manufacture of polycrystalline silicon |
| JPS5954218A (ja) * | 1982-09-21 | 1984-03-29 | Nec Corp | 半導体基板の製造方法 |
-
1985
- 1985-08-01 JP JP60170467A patent/JPH0773094B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57194518A (en) * | 1981-05-27 | 1982-11-30 | Toshiba Corp | Manufacture of polycrystalline silicon |
| JPS5954218A (ja) * | 1982-09-21 | 1984-03-29 | Nec Corp | 半導体基板の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS63271916A (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-09 | Sony Corp | シリコン薄膜の形成方法 |
| JPH02271611A (ja) * | 1989-04-13 | 1990-11-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 多結晶シリコンの生産方法 |
| US5466617A (en) * | 1992-03-20 | 1995-11-14 | U.S. Philips Corporation | Manufacturing electronic devices comprising TFTs and MIMs |
| US5739043A (en) * | 1992-03-25 | 1998-04-14 | Kanegafuchi Chemical Industry Co., Ltd. | Method for producing a substrate having crystalline silicon nuclei for forming a polysilicon thin film |
| US5624873A (en) * | 1993-11-12 | 1997-04-29 | The Penn State Research Foundation | Enhanced crystallization of amorphous films |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0773094B2 (ja) | 1995-08-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |