JPH0582442A - 多結晶半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
多結晶半導体薄膜の製造方法Info
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- JPH0582442A JPH0582442A JP26846991A JP26846991A JPH0582442A JP H0582442 A JPH0582442 A JP H0582442A JP 26846991 A JP26846991 A JP 26846991A JP 26846991 A JP26846991 A JP 26846991A JP H0582442 A JPH0582442 A JP H0582442A
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- polycrystalline semiconductor
- semiconductor thin
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- semiconductor layer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、大粒径の結晶で形成した多結晶半
導体薄膜に、エキシマレーザ光を照射してアニール処理
することにより、多結晶半導体薄膜の結晶性を高性能化
して、移動度，ＯＮ／ＯＦＦ比等のトランジスタ特性の
向上を図る。 【構成】 第１の工程で、基板１１の上面に形成した非
晶質半導体層１３を低温固相成長させることにより多結
晶半導体層１４を生成し、次いで第２の工程で、多結晶
半導体層１４の上層側を除去することで当該多結晶半導
体層１４を薄膜化して、多結晶半導体薄膜１５を形成す
る。その後第３の工程で、多結晶半導体薄膜１５にエキ
シマレーザ光３０を照射してアニール処理する。
導体薄膜に、エキシマレーザ光を照射してアニール処理
することにより、多結晶半導体薄膜の結晶性を高性能化
して、移動度，ＯＮ／ＯＦＦ比等のトランジスタ特性の
向上を図る。 【構成】 第１の工程で、基板１１の上面に形成した非
晶質半導体層１３を低温固相成長させることにより多結
晶半導体層１４を生成し、次いで第２の工程で、多結晶
半導体層１４の上層側を除去することで当該多結晶半導
体層１４を薄膜化して、多結晶半導体薄膜１５を形成す
る。その後第３の工程で、多結晶半導体薄膜１５にエキ
シマレーザ光３０を照射してアニール処理する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多結晶半導体薄膜の製
造方法に関する。
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】非晶質シリコンの低温固相成長は現在非
常に盛んに行われている。この低温固相成長では、結晶
の大粒径化が可能である。しかし、大粒径化したシリコ
ン粒（粒径が１μｍ以上のもの）の内部には、双晶や転
移等の微小な結晶欠陥が存在するために、高温アニール
処理が必要になる。特に高温で非常に短時間で行うアニ
ール処理の一つに、エキシマレーザ光照射によって膜全
体を溶融することなくアニール処理する方法がある。こ
のアニール処理方法は、処理後の膜の平坦性がよくしか
も低温化プロセスに適合する。このため、ＳＲＡＭやＬ
ＣＤ等の製造方法におけるアニール処理方法として有効
である。
常に盛んに行われている。この低温固相成長では、結晶
の大粒径化が可能である。しかし、大粒径化したシリコ
ン粒（粒径が１μｍ以上のもの）の内部には、双晶や転
移等の微小な結晶欠陥が存在するために、高温アニール
処理が必要になる。特に高温で非常に短時間で行うアニ
ール処理の一つに、エキシマレーザ光照射によって膜全
体を溶融することなくアニール処理する方法がある。こ
のアニール処理方法は、処理後の膜の平坦性がよくしか
も低温化プロセスに適合する。このため、ＳＲＡＭやＬ
ＣＤ等の製造方法におけるアニール処理方法として有効
である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エキシ
マレーザ光は、その波長が短く、シリコンに対する吸収
係数（α）がおよそ１０6 ｃｍ-1と大きい。このため、
エキシマレーザ光は、多結晶シリコン膜中の１０ｎｍ程
度の深さまでしか到達しないので、エキシマレーザ光照
射によってアニール処理される深さは熱伝導を考慮して
４０ｎｍ程度になる。ところが、厚さが４０ｎｍ程度以
下の多結晶シリコン膜では、十分な大きさの結晶粒が得
られない。そこで、大きな結晶粒（例えば粒径が１μｍ
以上）が得られる厚い多結晶シリコン膜（例えば厚さが
１００ｎｍ）を形成し、この厚い多結晶シリコン膜に対
してエキシマレーザ光照射によるアニール処理を行った
場合には、厚い多結晶シリコン膜は深さがおよそ４０ｎ
ｍまでしかアニール処理されない。 したがって、膜厚
方向の全域にわたって結晶性に優れた大きな結晶粒を有
する多結晶シリコン膜を形成することは困難であった。
マレーザ光は、その波長が短く、シリコンに対する吸収
係数（α）がおよそ１０6 ｃｍ-1と大きい。このため、
エキシマレーザ光は、多結晶シリコン膜中の１０ｎｍ程
度の深さまでしか到達しないので、エキシマレーザ光照
射によってアニール処理される深さは熱伝導を考慮して
４０ｎｍ程度になる。ところが、厚さが４０ｎｍ程度以
下の多結晶シリコン膜では、十分な大きさの結晶粒が得
られない。そこで、大きな結晶粒（例えば粒径が１μｍ
以上）が得られる厚い多結晶シリコン膜（例えば厚さが
１００ｎｍ）を形成し、この厚い多結晶シリコン膜に対
してエキシマレーザ光照射によるアニール処理を行った
場合には、厚い多結晶シリコン膜は深さがおよそ４０ｎ
ｍまでしかアニール処理されない。 したがって、膜厚
方向の全域にわたって結晶性に優れた大きな結晶粒を有
する多結晶シリコン膜を形成することは困難であった。
【０００４】本発明は、結晶性に優れた多結晶半導体薄
膜の製造方法を提供することを目的とする。
膜の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた多結晶半導体薄膜の製造方法であ
る。すなわち、第１の工程で、基板の上面に形成した非
晶質半導体層を低温固相成長させることにより多結晶半
導体層を形成し、次いで第２の工程で、多結晶半導体層
の上層側を除去することで、当該多結晶半導体層を薄膜
化して多結晶半導体薄膜を形成する。その後第３の工程
で、多結晶半導体薄膜にエキシマレーザ光を照射してア
ニール処理する。
成するためになされた多結晶半導体薄膜の製造方法であ
る。すなわち、第１の工程で、基板の上面に形成した非
晶質半導体層を低温固相成長させることにより多結晶半
導体層を形成し、次いで第２の工程で、多結晶半導体層
の上層側を除去することで、当該多結晶半導体層を薄膜
化して多結晶半導体薄膜を形成する。その後第３の工程
で、多結晶半導体薄膜にエキシマレーザ光を照射してア
ニール処理する。
【０００６】
【作用】上記多結晶半導体薄膜の製造方法では、多結晶
半導体層を非晶質半導体層の低温固相成長により形成し
たので、多結晶半導体層は大粒径の結晶で形成される。
また多結晶半導体層を薄膜化し、多結晶半導体薄膜を形
成した後にエキシマレーザ光を照射したので、多結晶半
導体薄膜の膜厚方向の全域にわたって均一にアニール処
理される。
半導体層を非晶質半導体層の低温固相成長により形成し
たので、多結晶半導体層は大粒径の結晶で形成される。
また多結晶半導体層を薄膜化し、多結晶半導体薄膜を形
成した後にエキシマレーザ光を照射したので、多結晶半
導体薄膜の膜厚方向の全域にわたって均一にアニール処
理される。
【０００７】
【実施例】本発明の実施例を図１に示す製造工程図によ
り説明する。図に示すように、まず第１の工程（１）
で、例えば化学的気相成長法によって、基板（例えばシ
リコン基板）１１の上面に酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）層
１２を形成する。続いて例えば化学的気相成長法によっ
て、酸化シリコン層１２の上面に非晶質シリコンよりな
る非晶質半導体層１３を４０ｎｍ以上の厚さ（例えば１
５０ｎｍの厚さ）に成膜する。次いで第１の工程（２）
で、低温（例えばおよそ６００℃で２０時間）で固相成
長させることにより、非晶質半導体層１３中に結晶粒を
成長させて、例えば粒径が２μｍ以上の多結晶シリコン
よりなる多結晶半導体層１４を形成する。
り説明する。図に示すように、まず第１の工程（１）
で、例えば化学的気相成長法によって、基板（例えばシ
リコン基板）１１の上面に酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）層
１２を形成する。続いて例えば化学的気相成長法によっ
て、酸化シリコン層１２の上面に非晶質シリコンよりな
る非晶質半導体層１３を４０ｎｍ以上の厚さ（例えば１
５０ｎｍの厚さ）に成膜する。次いで第１の工程（２）
で、低温（例えばおよそ６００℃で２０時間）で固相成
長させることにより、非晶質半導体層１３中に結晶粒を
成長させて、例えば粒径が２μｍ以上の多結晶シリコン
よりなる多結晶半導体層１４を形成する。
【０００８】また前記第１の工程（１）において、化学
的気相成長法によって基板１１の上面に多結晶シリコン
層を形成し、その後形成した多結晶シリコン層にシリコ
ン（Ｓｉ+ ）をイオン注入して、多結晶シリコン層を非
晶質化して、非晶質半導体層１３を形成してもよい。あ
るいは、基板１１の上面に酸化シリコン層１２を形成し
ないで、基板１１を石英ガラスで形成し、この基板１１
に上記同様に化学的気相成長法によって非晶質シリコン
よりなる非晶質半導体層１３を成膜することも可能であ
る。
的気相成長法によって基板１１の上面に多結晶シリコン
層を形成し、その後形成した多結晶シリコン層にシリコ
ン（Ｓｉ+ ）をイオン注入して、多結晶シリコン層を非
晶質化して、非晶質半導体層１３を形成してもよい。あ
るいは、基板１１の上面に酸化シリコン層１２を形成し
ないで、基板１１を石英ガラスで形成し、この基板１１
に上記同様に化学的気相成長法によって非晶質シリコン
よりなる非晶質半導体層１３を成膜することも可能であ
る。
【０００９】次いで第２の工程で、多結晶半導体層１４
の上層側をエッチングして、当該多結晶半導体層１４よ
りなる多結晶半導体薄膜１５を形成する。多結晶半導体
薄膜１５は、エキシマレーザ光３０を照射することによ
り多結晶半導体薄膜１５の膜厚方向の全域にわたってア
ニール処理される厚さとして、例えば４０ｎｍ以下の厚
さに形成される。また上記エッチングは、多結晶半導体
薄膜１５の被エッチング面が面あれを起こさないよう
に、例えばエッチングダメージが少ない通常のプラズマ
エッチングまたはアンモニア（ＮＨ3 ）と過酸化水素水
（Ｈ2 Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ）との混合溶液によるウエットエッ
チングで行う。
の上層側をエッチングして、当該多結晶半導体層１４よ
りなる多結晶半導体薄膜１５を形成する。多結晶半導体
薄膜１５は、エキシマレーザ光３０を照射することによ
り多結晶半導体薄膜１５の膜厚方向の全域にわたってア
ニール処理される厚さとして、例えば４０ｎｍ以下の厚
さに形成される。また上記エッチングは、多結晶半導体
薄膜１５の被エッチング面が面あれを起こさないよう
に、例えばエッチングダメージが少ない通常のプラズマ
エッチングまたはアンモニア（ＮＨ3 ）と過酸化水素水
（Ｈ2 Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ）との混合溶液によるウエットエッ
チングで行う。
【００１０】その後第３の工程で、多結晶半導体薄膜１
５の全面にエキシマレーザ光３０（例えばエネルギー密
度がおよそ２８０ｍＪ／ｃｍ2 ）を照射して、多結晶半
導体薄膜１５をアニール処理する。このアニール処理に
よって、多結晶半導体薄膜１５中の双晶や転移等の結晶
欠陥が低減され、多結晶半導体薄膜１５の結晶性が改善
される。
５の全面にエキシマレーザ光３０（例えばエネルギー密
度がおよそ２８０ｍＪ／ｃｍ2 ）を照射して、多結晶半
導体薄膜１５をアニール処理する。このアニール処理に
よって、多結晶半導体薄膜１５中の双晶や転移等の結晶
欠陥が低減され、多結晶半導体薄膜１５の結晶性が改善
される。
【００１１】上記実施例で説明した如くにして形成した
多結晶半導体薄膜１５は、一つの結晶粒が大きく（例え
ば粒径が２μｍ以上）、その結晶粒の結晶性は改善され
ている。このような多結晶半導体薄膜１５の一つの結晶
粒に薄膜トランジスタ（図示せず）を形成した場合また
は複数の結晶粒にわたって薄膜トランジスタ（図示せ
ず）を形成した場合には、リーク電流が少ない、移動度
が高い、スイングが低い、ＯＮ／ＯＦＦ比が大きい等の
特性を有する薄膜トランジスタになる。またエキシマレ
ーザ光照射によるアニール処理では、多結晶半導体薄膜
１５の表面がほぼ平坦でしかも面あれがほとんどないの
で、その後のプロセス処理が容易になる。
多結晶半導体薄膜１５は、一つの結晶粒が大きく（例え
ば粒径が２μｍ以上）、その結晶粒の結晶性は改善され
ている。このような多結晶半導体薄膜１５の一つの結晶
粒に薄膜トランジスタ（図示せず）を形成した場合また
は複数の結晶粒にわたって薄膜トランジスタ（図示せ
ず）を形成した場合には、リーク電流が少ない、移動度
が高い、スイングが低い、ＯＮ／ＯＦＦ比が大きい等の
特性を有する薄膜トランジスタになる。またエキシマレ
ーザ光照射によるアニール処理では、多結晶半導体薄膜
１５の表面がほぼ平坦でしかも面あれがほとんどないの
で、その後のプロセス処理が容易になる。
【００１２】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
基板上の非晶質半導体層を低温固相成長させることによ
り多結晶半導体層を形成したので、結晶粒が大きい多結
晶半導体層を生成できる。また多結晶半導体層を薄膜化
して多結晶半導体薄膜を形成した後、エキシマレーザ光
照射を行ったので、多結晶半導体薄膜は膜厚方向の全域
にわたって均一にアニール処理される。したがって、多
結晶半導体薄膜を形成する結晶の粒径は大きく、しかも
各結晶粒中の結晶欠陥が少なくなるので、各結晶粒内に
トランジスタを形成した場合にはトランジスタ特性の向
上が図れる。
基板上の非晶質半導体層を低温固相成長させることによ
り多結晶半導体層を形成したので、結晶粒が大きい多結
晶半導体層を生成できる。また多結晶半導体層を薄膜化
して多結晶半導体薄膜を形成した後、エキシマレーザ光
照射を行ったので、多結晶半導体薄膜は膜厚方向の全域
にわたって均一にアニール処理される。したがって、多
結晶半導体薄膜を形成する結晶の粒径は大きく、しかも
各結晶粒中の結晶欠陥が少なくなるので、各結晶粒内に
トランジスタを形成した場合にはトランジスタ特性の向
上が図れる。
【図１】実施例の製造工程図である。
１１ 基板 １３ 非晶質半導体層
１４ 多結晶半導体層 １５ 多結晶半導体薄膜 ３０ エキシマレーザ光
１４ 多結晶半導体層 １５ 多結晶半導体薄膜 ３０ エキシマレーザ光
Claims (1)
- 【請求項１】 基板の上面に形成した非晶質半導体層を
低温固相成長させることにより多結晶半導体層を生成す
る第１の工程と、 前記多結晶半導体層の上層側を除去することで、当該多
結晶半導体層を薄膜化して多結晶半導体薄膜を形成する
第２の工程と、 前記多結晶半導体薄膜層にエキシマレーザ光を照射して
アニール処理する第３の工程とによりなることを特徴と
する多結晶半導体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26846991A JPH0582442A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 多結晶半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26846991A JPH0582442A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 多結晶半導体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582442A true JPH0582442A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=17458939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26846991A Pending JPH0582442A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 多結晶半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0582442A (ja) |
Cited By (25)
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-
1991
- 1991-09-18 JP JP26846991A patent/JPH0582442A/ja active Pending
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