JPS6360519A - Annealing method - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置等の製造工程における非単結晶半
導体層中の結晶粒径を成長させるためのアニール方法に
関し、特に、光透過性基板を用いたアニール方法に関す
る。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to an annealing method for growing the crystal grain size in a non-single crystal semiconductor layer in the manufacturing process of semiconductor devices, etc. This invention relates to an annealing method using.
〔発明のＷ１要〕
本発明は、非単結晶半導体層中の結晶粒径を成長させる
ためのアニール方法において、中性イオンで形成した非
単結晶半導体層の光透過性基板側から光を照射すること
により、上記非単結晶半導体層中の結晶粒径を大きくさ
せるものである。[W1 essential point of the invention] The present invention provides an annealing method for growing the crystal grain size in a non-single-crystal semiconductor layer, in which light is irradiated from the light-transmitting substrate side of the non-single-crystal semiconductor layer formed with neutral ions. By doing so, the crystal grain size in the non-single crystal semiconductor layer is increased.
半導体装置の製造技術においては、基板上に非単結晶半
導体層を形成し、デバイス特性の向上環のため、所定の
光源を用いてアニールが行われることがある。In semiconductor device manufacturing technology, a non-single crystal semiconductor layer is formed on a substrate, and annealing is sometimes performed using a predetermined light source in order to improve device characteristics.
そして、この非華結晶半４体層をアニールするための光
源としては、例えばレーザー装置等が用いられ、該レー
ザー装置から発生するレーザービームが基板上に形成さ
れた非華結晶半４体層に照射されて、その結晶粒径を太
き（するためのアニールが行われる。For example, a laser device or the like is used as a light source for annealing the non-flowering crystal semi-quadram layer, and a laser beam generated from the laser device is applied to the non-flowering crystal semi-quadram layer formed on the substrate. It is irradiated and annealed to increase the crystal grain size.
しかしながら、さらに大きな結晶粒径を半導体層中に得
ようとした場合には、それに対応して大きな光エネルギ
ーを出力する光照射装置が必要となる。However, when attempting to obtain a larger crystal grain size in a semiconductor layer, a light irradiation device that outputs a correspondingly large amount of light energy is required.
しかし、光照射装置として、例えば紫外域で発振するエ
キシマレーザ−を用い、その光エネルギーを大きくして
使用したときには大きな結晶粒径を有する半導体層を得
ることも可能であるが、その反面、大きなレーザーパワ
ーを出力するレーザー装置は高価であって直接製品コス
トのアップへとつながることになる。また、そのような
大きな光エネルギーを有する光は、非常に危険であり、
大きなレーザーパワーを有するレーザー装置を用いずに
、大きな結晶粒径を得るための方法が望まれている。However, when using an excimer laser that oscillates in the ultraviolet region as a light irradiation device and increasing the light energy, it is possible to obtain a semiconductor layer with a large crystal grain size. Laser equipment that outputs laser power is expensive and directly leads to an increase in product cost. Also, light with such a large amount of light energy is extremely dangerous.
A method for obtaining large grain sizes without using a laser device with large laser power is desired.
そこで、本発明は上述の問題点に鑑み、何ら大きな光エ
ネルギーの光を照射する装置を用いることもなく、有効
に非単結晶半導体層を加熱して、大きな結晶粒径を得る
アニール方法の提供を目的とする。Therefore, in view of the above-mentioned problems, the present invention provides an annealing method for effectively heating a non-single crystal semiconductor layer and obtaining a large crystal grain size without using any equipment that irradiates light with high optical energy. With the goal.
本発明は、非単結晶半導体層中の結晶粒径を成長させる
ためのアニール方法において、光透過性基板の一主面上
に中性イオンにより非単結晶質半導体層を形成し、上記
非単結晶半導体層と上記光透過性基板からなる積層体の
該光透過性基板側から、光源を用いて加熱することを特
徴とするアニール方法により上述の問題点を解決する。The present invention is an annealing method for growing the crystal grain size in a non-single crystal semiconductor layer, in which a non-single crystal semiconductor layer is formed on one principal surface of a light-transmitting substrate using neutral ions. The above-mentioned problem is solved by an annealing method characterized in that a laminate consisting of a crystalline semiconductor layer and the above-mentioned light-transmissive substrate is heated from the light-transparent substrate side using a light source.
ここで上記非単結晶半導体層は、例えば多結晶シリコン
層やアモルファスシリコン層等の単結晶半導体層でない
半導体層であり、ＬＰ（低圧）ＣＶＤ法やプラズマＣＶ
Ｄ法等によって形成することができる。Here, the non-single crystal semiconductor layer is a semiconductor layer that is not a single crystal semiconductor layer, such as a polycrystalline silicon layer or an amorphous silicon layer, and is a semiconductor layer that is not a single crystal semiconductor layer, such as a polycrystalline silicon layer or an amorphous silicon layer.
It can be formed by the D method or the like.
上記光透過性基板は、上記光源からの光線を透過する機
能を存する基板であり、例えば石英基板等を用いること
ができる。また、光源の波長によって、例えば光源の波
長が紫外域であるときには、その波長の光線を透過しう
るような基板を用いれば良い。The light-transmitting substrate is a substrate that has a function of transmitting light from the light source, and for example, a quartz substrate or the like can be used. Further, depending on the wavelength of the light source, for example, when the wavelength of the light source is in the ultraviolet region, a substrate that can transmit light of that wavelength may be used.
上記光源としては、例えばエキシマレーザ−等のレーザ
ー装置、ランプ装置等を用いることができる。As the light source, for example, a laser device such as an excimer laser, a lamp device, etc. can be used.
本発明のアニール方法は、光源からの光照射によってア
ニールを行うが、非単結晶半導体層が形成されてなる非
単結晶半導体層と光透過性基板からなる積層体の非単結
晶半導体層側からではなく、光透過性基板側から光透過
性基板を介して光線を当てることで、大きな結晶粒径を
当該半専体層中に得ることができる。In the annealing method of the present invention, annealing is performed by light irradiation from a light source, starting from the non-single-crystal semiconductor layer side of a laminate consisting of a non-single-crystal semiconductor layer and a light-transmitting substrate. Rather, a large crystal grain size can be obtained in the semi-dedicated layer by applying light from the light-transmitting substrate side through the light-transmitting substrate.
本発明の好適な実施例を実験例に基づき説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described based on experimental examples.
まず、アニールを行うサンプルとして、第１図に示すよ
うに、光透過性基板２の一生面に対して低圧のＣＶＤ法
により多結晶シリコン層を形成した０次にこの多結晶シ
リコン層に対して中性イオンであるシリコンイオンを注
入して、非単結晶半導体層ｌとしてアモルファス状態の
シリコン層を得た。なお、注入イオンはシリコンイオン
に限定されず、他の中性イオンであっても良い。また、
このような非単結晶半導体層の他の例としては、プラズ
マＣＶＤ法等によって直接に非晶質層を形成したもので
あっても良く、多結晶シリコン層であっても良い、また
、非単結晶半導体層ｌは必ずしも光透過性基板２の全面
に設けられていなくとも良い。First, as a sample to be annealed, as shown in FIG. Silicon ions, which are neutral ions, were implanted to obtain an amorphous silicon layer as a non-single crystal semiconductor layer l. Note that the implanted ions are not limited to silicon ions, and may be other neutral ions. Also,
Other examples of such a non-single-crystal semiconductor layer include an amorphous layer directly formed by a plasma CVD method, a polycrystalline silicon layer, and a non-single-crystal semiconductor layer. The crystalline semiconductor layer l does not necessarily have to be provided on the entire surface of the light-transmitting substrate 2.
このような光透過性基板２と非単結晶半導体層１を積層
させた積層体３からなるサンプルに対して、比較の目的
で光透過性基板２側からのエキシマレーザ−の照射ａと
、非単結晶半導体層１側からのエキシマレーザ−の照射
すを行って、それぞれ上記積層体３のアニールを行った
。ここで、この場合のエキシマレーザ−のレーザーパル
スエネルギーは、１５０ｍＪ／ａＪである。For comparison purposes, a sample consisting of a laminate 3 in which a light-transmitting substrate 2 and a non-single-crystal semiconductor layer 1 were stacked was exposed to excimer laser irradiation a from the light-transmitting substrate 2 side and non-single-crystal semiconductor layer 1. The laminated body 3 was annealed by irradiating excimer laser from the single crystal semiconductor layer 1 side. Here, the laser pulse energy of the excimer laser in this case is 150 mJ/aJ.
第２図は、それらエキシマレーザ−を用いたアニールに
よる結晶粒径の成長を説明するための図であり、その横
軸はレーザーアニール後の非単結晶半導体層ｌの紫外反
射スペクトルであり、その縦軸は反射率である。この図
では反射率が大きいことが結晶粒径（グレインサイズ）
が大きいことを意味している。Figure 2 is a diagram for explaining the growth of crystal grain size by annealing using these excimer lasers, and the horizontal axis is the ultraviolet reflection spectrum of the non-single crystal semiconductor layer l after laser annealing. The vertical axis is reflectance. In this figure, a large reflectance is the grain size.
means that it is large.
この第２図においては、光透過性基板２側からのエキシ
マレーザ−の照射ａによって得られた曲線Ａと、非単結
晶半導体層１側からのエキシマレーザ−の照射すによっ
て得られた曲線Ｂとが描かれている。これら曲ｖＡＡと
曲線Ｂを比較してみると、紫外反射スペクトルの全域で
、光透過性基板２側からのエキシマレーザ−の照射ａに
よる場合の方が、反射率が大きく、したがって、光透過
性基板２側からのエキシマレーザ−の照射ａによる場合
の方が、結晶粒径が大きくなることが示される。また、
このエキシマレーザ−の照射ａの場合の結晶粒径は、エ
キシマレーザ−のレーザーパルスエネルギーが１５０ｍ
Ｊ／ｃｄの下で、およそ１ｏｏｏｏ人程度とされ、非単
結晶半導体層２側からのエキシマレーザ−の照射すの場
合の結晶粒径およそ１５００人を大きく上回り、１桁大
きなサイズの結晶が得られていることがわかる。In FIG. 2, a curve A obtained by irradiating the excimer laser from the side of the transparent substrate 2 and a curve B obtained by irradiating the excimer laser from the side of the non-single crystal semiconductor layer 1 are shown. is depicted. Comparing these curves vAA and curve B, the reflectance is higher in the case of irradiation a of the excimer laser from the side of the light-transmitting substrate 2 over the entire range of the ultraviolet reflection spectrum. It is shown that the crystal grain size becomes larger when the excimer laser irradiation a is applied from the substrate 2 side. Also,
The crystal grain size in the case of excimer laser irradiation a is as follows: the excimer laser pulse energy is 150 m
J/cd, the crystal grain size is approximately 1000 nm, which is much larger than the crystal grain size of approximately 1,500 nm when excimer laser is irradiated from the non-single-crystal semiconductor layer 2 side, and a crystal with an order of magnitude larger size can be obtained. I can see that it is being done.
以上のような実験の結果より、光透過性基板２側からレ
ーザーでアニールしたときには、より大きいサイズの結
晶が得られていることが分かり、換言すれば所望のサイ
ズの結晶を得ようとした場合のエネルギーが、光透過性
基板２側からレーザーでアニールすることにより小さく
て良いことになる。また、レーザービームを絞って、エ
ネルギーの高密度化を行う必要もなく、十分な結晶粒径
の拡大化が図れるため、光学系例えばレンズ、ミラー等
の配設の必要性も最小限で良いことになる。From the results of the above experiments, it was found that larger crystals were obtained when laser annealing was performed from the side of the transparent substrate 2. In other words, when attempting to obtain crystals of a desired size, The energy can be reduced by annealing with a laser from the light-transmissive substrate 2 side. In addition, there is no need to focus the laser beam to increase the energy density, and the crystal grain size can be sufficiently expanded, so the need for optical systems such as lenses and mirrors can be minimized. become.
さらに、このように光透過性基板２側からレーザーでア
ニールすることにより、実質的に低エネルギーでアニー
ルを行うことができ、その作業の危険性は低くなる。Furthermore, by performing laser annealing from the light-transmissive substrate 2 side in this manner, annealing can be performed with substantially low energy, and the risk of the work is reduced.
また、このような光透過性基板２側からレーザーでアニ
ールすることによって、その結晶粒径の拡大化に必要な
時間を十分に短縮することができる。Furthermore, by performing laser annealing from the side of the light-transmissive substrate 2, the time required for enlarging the crystal grain size can be sufficiently shortened.
なお、上述の実施例においては、光源をエキシマレーザ
−としたが、これに限定されず、他のランプ等の光源で
も良い。In the above embodiments, the light source is an excimer laser, but the present invention is not limited to this, and other light sources such as lamps may be used.
本発明のアニール方法は、非単結晶半導体層と光透過性
基板からなる積層体の光透過性基板側から光線を照射す
ることで、単に非単結晶半導体層側より光線を照射する
場合に比べて大きな結晶粒径を当該半導体層中に得るこ
とができる。このため低エネルギーで所望の結晶粒径の
半導体層を得ることができ、高価な装置は不要となり、
また危険性を回避できる。また、その処理時間を短縮す
ることができることになる。The annealing method of the present invention irradiates a light beam from the light-transmissive substrate side of a laminate consisting of a non-single-crystal semiconductor layer and a light-transparent substrate, compared to the case where the light beam is simply irradiated from the non-single-crystal semiconductor layer side. Therefore, a large crystal grain size can be obtained in the semiconductor layer. Therefore, a semiconductor layer with a desired crystal grain size can be obtained with low energy, and expensive equipment is not required.
Also, danger can be avoided. Moreover, the processing time can be shortened.
第１図は本発明の詳細な説明するサンプル及びレーザー
の照射方向を示すための模式図であり、第２図は紫外反
射スペクトルとその反射率の関係を示す特性図である。
１・・・・非単結晶半導体層
２・・・・光ｉ３適性基板
３・・・・積層体
特 許 出 願 人 ソニー株式会社代理人 弁
理士 小泡 見回 田村榮−FIG. 1 is a schematic diagram showing a sample and laser irradiation direction for explaining the present invention in detail, and FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between an ultraviolet reflection spectrum and its reflectance. 1...Non-single crystal semiconductor layer 2...Optical i3 suitable substrate 3...Laminated body patent Applicant Sony Corporation representative Patent attorney Kobu Mimii Tamura Sakae
Claims (1)
ール方法において、 光透過性基板の一主面上に中性イオンにより非単結晶質
半導体層を形成し、上記非単結晶半導体層と上記光透過
性基板からなる積層体の該光透過性基板側から、光源を
用いて加熱することを特徴とするアニール方法。[Claims] In an annealing method for growing the crystal grain size in a non-single crystal semiconductor layer, a non-single crystal semiconductor layer is formed on one main surface of a light-transmitting substrate using neutral ions, An annealing method characterized in that a laminate consisting of a non-single-crystal semiconductor layer and the above-mentioned light-transmissive substrate is heated from the light-transparent substrate side using a light source.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20440486A JPS6360519A (en) | 1986-08-30 | 1986-08-30 | Annealing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20440486A JPS6360519A (en) | 1986-08-30 | 1986-08-30 | Annealing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6360519A true JPS6360519A (en) | 1988-03-16 |
Family
ID=16489983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20440486A Pending JPS6360519A (en) | 1986-08-30 | 1986-08-30 | Annealing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6360519A (en) |
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1986
- 1986-08-30 JP JP20440486A patent/JPS6360519A/en active Pending
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