JP2731236B2 - 薄膜結晶層を有する半導体装置の製造方法 - Google Patents
薄膜結晶層を有する半導体装置の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、薄膜結晶層を有する半導体装置の製造方
法、特にレーザを用いて水素を含むシリコン膜をレーザ
アニールし、結晶化する方法に関するものである。
法、特にレーザを用いて水素を含むシリコン膜をレーザ
アニールし、結晶化する方法に関するものである。
[従来の技術] 第2図は、例えば従来のエキシマレーザを用いて水素
化アモルファスシリコン膜をアニールする方法を説明す
る半導体装置の断面図である。図において(1)は基
板、(2)はシリカ(SiO2)、窒化シリコン(Si3N4)
などの絶縁膜、(3)は水素化アモルファスシリコン膜
(a−Si:H)である。
化アモルファスシリコン膜をアニールする方法を説明す
る半導体装置の断面図である。図において(1)は基
板、(2)はシリカ(SiO2)、窒化シリコン(Si3N4)
などの絶縁膜、(3)は水素化アモルファスシリコン膜
(a−Si:H)である。
次いでエキシマレーザにより、a−Si:H膜をレーザア
ニールする方法について述べる。
ニールする方法について述べる。
第2図のような構成をもつa−Si:H膜(3)に上部よ
りエキシマレーザを照射する。a−Si:H膜(3)はエキ
シマレーザの例えば308nmの光を吸収し、温度が上昇し
て溶融する。エキシマレーザの照射が止まると、溶融し
たa−Si:H膜は冷却し結晶化する。SiO2,Si3N4などの絶
縁膜(2)は、a−Si:H膜が溶融するような高温におい
て、基板中のNa、K等の不純物がa−Si:H膜中へ拡散す
るのを防止する。
りエキシマレーザを照射する。a−Si:H膜(3)はエキ
シマレーザの例えば308nmの光を吸収し、温度が上昇し
て溶融する。エキシマレーザの照射が止まると、溶融し
たa−Si:H膜は冷却し結晶化する。SiO2,Si3N4などの絶
縁膜(2)は、a−Si:H膜が溶融するような高温におい
て、基板中のNa、K等の不純物がa−Si:H膜中へ拡散す
るのを防止する。
この方法においては、プラズマCVD法により作成した
a−Si:H膜は膜中に多量の水素(10〜20%)を含んでい
るため、レーザアニール中に水素の放出等により、レー
ザアニール後のシリコン膜に表面アレが発生しやすく、
このためa−Si:H膜が本格的な溶融が始まらないような
低いレーザ強度で、プレアニールし、膜中の水素を放出
後高いレーザパワーで本アニールする方法が行われてい
る(世良ほか,「Si薄膜のエキシマレーザアニール」応
用物理学会学術講演会,講演18p−L−1,(1987)
秋)。
a−Si:H膜は膜中に多量の水素(10〜20%)を含んでい
るため、レーザアニール中に水素の放出等により、レー
ザアニール後のシリコン膜に表面アレが発生しやすく、
このためa−Si:H膜が本格的な溶融が始まらないような
低いレーザ強度で、プレアニールし、膜中の水素を放出
後高いレーザパワーで本アニールする方法が行われてい
る(世良ほか,「Si薄膜のエキシマレーザアニール」応
用物理学会学術講演会,講演18p−L−1,(1987)
秋)。
また、このプレアニールを異なったレーザ照射条件で
多段階的に行っている場合もある(鮫島ほか,「エキシ
マレーザプロセスを用いたPoly−Si TFT」応用電子物性
分科会研究報告No.427,P.31(1989))。
多段階的に行っている場合もある(鮫島ほか,「エキシ
マレーザプロセスを用いたPoly−Si TFT」応用電子物性
分科会研究報告No.427,P.31(1989))。
[発明が解決しょうとする課題] 従来の薄膜結晶層を有する半導体装置の製造方法に、
エキシマレーザを用いたa−Si:H膜のアニールは、以上
のように段階的に、或は異なった照射条件で多段階的に
行われているが、結晶化を進めるために高いレーザパワ
ーでアニールすると、不可避的に表面アレが発生しやす
くなるという課題があった。
エキシマレーザを用いたa−Si:H膜のアニールは、以上
のように段階的に、或は異なった照射条件で多段階的に
行われているが、結晶化を進めるために高いレーザパワ
ーでアニールすると、不可避的に表面アレが発生しやす
くなるという課題があった。
この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、例へばa−Si:H膜をエキシマレーザを用いて
アニールする場合、表面アレを少なくし、結晶化の進ん
だシリコン膜を得ることを目的とする。
たもので、例へばa−Si:H膜をエキシマレーザを用いて
アニールする場合、表面アレを少なくし、結晶化の進ん
だシリコン膜を得ることを目的とする。
[課題を解決するための手段] この発明に係わる薄膜結晶層を有する半導体装置の製
造方法は、水素を含むシリコン膜にレーザ光を照射し
て、膜中の水素を放出させる第1の結晶化工程、レーザ
光を透過し且つシリコンが溶融する温度に耐熱性を有す
る絶縁膜を上記水素が放出されたシリコン膜上に形成す
る工程、及び上記絶縁膜を介して上記シリコン膜にレー
ザ光を照射して、上記シリコン膜を結晶化させる第2の
結晶化工程を備えたものである。
造方法は、水素を含むシリコン膜にレーザ光を照射し
て、膜中の水素を放出させる第1の結晶化工程、レーザ
光を透過し且つシリコンが溶融する温度に耐熱性を有す
る絶縁膜を上記水素が放出されたシリコン膜上に形成す
る工程、及び上記絶縁膜を介して上記シリコン膜にレー
ザ光を照射して、上記シリコン膜を結晶化させる第2の
結晶化工程を備えたものである。
[作 用] この発明における薄膜結晶層を有する半導体装置の製
造方法は、水素を含むシリコン膜にレーザ光を照射して
レーザアニールし、膜を結晶化する方法において、第1
の結晶化工程でレーザ光を照射して、膜中の水素を放出
させる。次いでレーザを透過し、シリコンが溶融する温
度に耐熱性を有する絶縁膜を結晶化したシリコン膜上に
成膜し、更に絶縁膜を通してレーザ光を再びシリコン膜
に照射し、レーザアニールする第2の結晶化工程によ
り、結晶化が更に進むとともに、溶融しているシリコン
表面を絶縁膜がおおうことにより、溶融しているシリコ
ン表面のゆらぎを抑えることになる。この結果、溶融シ
リコンが固化後、表面アレのない結晶化の進んだ結晶性
シリコン膜が形成される。
造方法は、水素を含むシリコン膜にレーザ光を照射して
レーザアニールし、膜を結晶化する方法において、第1
の結晶化工程でレーザ光を照射して、膜中の水素を放出
させる。次いでレーザを透過し、シリコンが溶融する温
度に耐熱性を有する絶縁膜を結晶化したシリコン膜上に
成膜し、更に絶縁膜を通してレーザ光を再びシリコン膜
に照射し、レーザアニールする第2の結晶化工程によ
り、結晶化が更に進むとともに、溶融しているシリコン
表面を絶縁膜がおおうことにより、溶融しているシリコ
ン表面のゆらぎを抑えることになる。この結果、溶融シ
リコンが固化後、表面アレのない結晶化の進んだ結晶性
シリコン膜が形成される。
[実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
1図(a)において、(1)は基板、(2)はSiO2,Si3
N4などの絶縁膜(厚さ1000〜3000Å)、(3)はa−S
i:H膜、第1図(b)において、(4)はレーザアニー
ルでa−Si:H膜を結晶化することにより形成した結晶化
したa−Si:H膜(厚さ数100〜数1000Å)、(5)はSiO
2、Si3N4などの耐熱性絶縁膜(厚さ1000〜3000Å)であ
る。
1図(a)において、(1)は基板、(2)はSiO2,Si3
N4などの絶縁膜(厚さ1000〜3000Å)、(3)はa−S
i:H膜、第1図(b)において、(4)はレーザアニー
ルでa−Si:H膜を結晶化することにより形成した結晶化
したa−Si:H膜(厚さ数100〜数1000Å)、(5)はSiO
2、Si3N4などの耐熱性絶縁膜(厚さ1000〜3000Å)であ
る。
この発明によるエキシマレーザを用いてa−Si:H膜を
結晶化する方法について説明する。
結晶化する方法について説明する。
第1図(a)の構造をもつa−Si:H膜(3)に、エキ
シマレーザ光を用いレーザ光を照射し、アニールを行
う。この場合、レーザ光の照射を多段階的に行い、レー
ザ光の照射毎に膜中の水素を放出するため、例えばレー
ザパワーを少しづつ増加させ、表面アレを抑制しつつ結
晶化を促進させる。レーザ光の強さは、例えば1段、24
0mJ/cm2と最終段400mJ/cm2の間を数段階に分けて照射
し、膜全体の水素を放出させる。ここで絶縁膜(2)
は、基板中のNa,K等の不純物が、シリコン膜中に拡散す
ることを防止する。次いでレーザアニールを行った結晶
化が生じているシリコン膜(4)上にSiO2,Si3N4等のレ
ーザ光を透過し、Siが溶融する温度に耐熱性をもつ絶縁
膜(5)を成膜する。次に再び絶縁膜(5)上にエキシ
マレーザを用い、レーザ光をシリコン膜に照射し、シリ
コン膜のレーザアニールを行う。この場合もレーザ光照
射にあたっては多段階に行い、例えば、レーザ光照射毎
に少しずつレーザパワーを増加させる手段を用いると良
好な結果が得られる。レーザ光の強さは、例えば1段、
240mJ/cm2と最終段400mJ/cm2の間を数段階に分けて照射
する。
シマレーザ光を用いレーザ光を照射し、アニールを行
う。この場合、レーザ光の照射を多段階的に行い、レー
ザ光の照射毎に膜中の水素を放出するため、例えばレー
ザパワーを少しづつ増加させ、表面アレを抑制しつつ結
晶化を促進させる。レーザ光の強さは、例えば1段、24
0mJ/cm2と最終段400mJ/cm2の間を数段階に分けて照射
し、膜全体の水素を放出させる。ここで絶縁膜(2)
は、基板中のNa,K等の不純物が、シリコン膜中に拡散す
ることを防止する。次いでレーザアニールを行った結晶
化が生じているシリコン膜(4)上にSiO2,Si3N4等のレ
ーザ光を透過し、Siが溶融する温度に耐熱性をもつ絶縁
膜(5)を成膜する。次に再び絶縁膜(5)上にエキシ
マレーザを用い、レーザ光をシリコン膜に照射し、シリ
コン膜のレーザアニールを行う。この場合もレーザ光照
射にあたっては多段階に行い、例えば、レーザ光照射毎
に少しずつレーザパワーを増加させる手段を用いると良
好な結果が得られる。レーザ光の強さは、例えば1段、
240mJ/cm2と最終段400mJ/cm2の間を数段階に分けて照射
する。
上記実施例では、レーザとしてエキシマレーザを用い
た場合を説明したが、Arレーザを用いてもよく、上記実
施例と同様の効果を奏する。
た場合を説明したが、Arレーザを用いてもよく、上記実
施例と同様の効果を奏する。
また、上記実施例ではレーザアニールを行うシリコン
膜として、a−Si:H膜を用いた場合について述べたが、
微結晶シリコン膜(プラズマCVDで作成したときは、水
素が数%〜10%含む)及び多結晶シリコン膜(プラズマ
CVDで作成したときは、水素が10%以下含む)を用いて
もよい。
膜として、a−Si:H膜を用いた場合について述べたが、
微結晶シリコン膜(プラズマCVDで作成したときは、水
素が数%〜10%含む)及び多結晶シリコン膜(プラズマ
CVDで作成したときは、水素が10%以下含む)を用いて
もよい。
[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、水素を含むシリコン
膜にレーザ光を照射して、膜中の水素を放出させる第1
の結晶化工程、レーザ光を透過し且つシリコンが溶融す
る温度に耐熱性を有する絶縁膜を上記水素が放出された
シリコン膜上に形成する工程、及び上記絶縁膜を介して
上記シリコン膜にレーザ光を照射して、上記シリコン膜
を結晶化させる第2の結晶化工程を備え、十分な結晶化
を進める前に膜中の水素を放出させておくので、表面ア
レが少なく、結晶化が進んだ結晶化シリコン膜が得られ
た。
膜にレーザ光を照射して、膜中の水素を放出させる第1
の結晶化工程、レーザ光を透過し且つシリコンが溶融す
る温度に耐熱性を有する絶縁膜を上記水素が放出された
シリコン膜上に形成する工程、及び上記絶縁膜を介して
上記シリコン膜にレーザ光を照射して、上記シリコン膜
を結晶化させる第2の結晶化工程を備え、十分な結晶化
を進める前に膜中の水素を放出させておくので、表面ア
レが少なく、結晶化が進んだ結晶化シリコン膜が得られ
た。
第1図(a)(b)はこの発明の一実施例による水素化
アモルファスシリコン膜をアニールする方法を工程順に
説明する半導体装置の断面図、第2図は従来のエキシマ
レーザを用いて水素化アモルファスシリコン膜をアニー
ルする方法を説明する半導体装置の断面図である。図に
おいて(1)は基板、(2)は絶縁膜、(3)はa−S
i:H膜、(4)は結晶化したa−Si:H膜、(5)は耐熱
性絶縁膜である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
アモルファスシリコン膜をアニールする方法を工程順に
説明する半導体装置の断面図、第2図は従来のエキシマ
レーザを用いて水素化アモルファスシリコン膜をアニー
ルする方法を説明する半導体装置の断面図である。図に
おいて(1)は基板、(2)は絶縁膜、(3)はa−S
i:H膜、(4)は結晶化したa−Si:H膜、(5)は耐熱
性絶縁膜である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項1】基板上に成膜された水素を含むシリコン膜
を、レーザアニール法で結晶化して薄膜結晶層を有する
半導体装置を製造する方法において、 上記水素を含むシリコン膜にレーザ光を照射して、膜中
の水素を放出させる第1の結晶化工程、 レーザ光を透過し且つシリコンが溶融する温度に耐熱性
を有する絶縁膜を上記水素が放出されたシリコン膜上に
形成する工程、 及び上記絶縁膜を介して上記シリコン膜にレーザ光を多
段階に照射して、上記シリコン膜を結晶化させる第2の
結晶化工程 を備えた薄膜結晶層を有する半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11652189A JP2731236B2 (ja) | 1989-05-09 | 1989-05-09 | 薄膜結晶層を有する半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11652189A JP2731236B2 (ja) | 1989-05-09 | 1989-05-09 | 薄膜結晶層を有する半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02295111A JPH02295111A (ja) | 1990-12-06 |
JP2731236B2 true JP2731236B2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=14689196
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11652189A Expired - Fee Related JP2731236B2 (ja) | 1989-05-09 | 1989-05-09 | 薄膜結晶層を有する半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2731236B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5578520A (en) | 1991-05-28 | 1996-11-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for annealing a semiconductor |
US5766344A (en) | 1991-09-21 | 1998-06-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for forming a semiconductor |
CN100483651C (zh) | 1992-08-27 | 2009-04-29 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体器件的制造方法 |
US6624477B1 (en) | 1992-10-09 | 2003-09-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
TW232751B (en) | 1992-10-09 | 1994-10-21 | Semiconductor Energy Res Co Ltd | Semiconductor device and method for forming the same |
JPH0730125A (ja) | 1993-07-07 | 1995-01-31 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
DE4342261C2 (de) * | 1993-12-10 | 1995-11-30 | Sfs Ind Holding Ag | Großflächige Unterlegscheibe |
JPH098313A (ja) * | 1995-06-23 | 1997-01-10 | Sharp Corp | 半導体装置の製造方法および液晶表示装置の製造方法 |
-
1989
- 1989-05-09 JP JP11652189A patent/JP2731236B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02295111A (ja) | 1990-12-06 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |