JPH01278012A - 半導体薄膜の形成方法 - Google Patents
半導体薄膜の形成方法Info
- Publication number
- JPH01278012A JPH01278012A JP10785188A JP10785188A JPH01278012A JP H01278012 A JPH01278012 A JP H01278012A JP 10785188 A JP10785188 A JP 10785188A JP 10785188 A JP10785188 A JP 10785188A JP H01278012 A JPH01278012 A JP H01278012A
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- amorphous
- silicon
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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】
［産業上の利用分野コ
この発明は、半導体薄膜の形成方法に関し、更に詳しく
は、非晶質半導体層を結晶質半導体層に結晶成長させる
方法に係わる。
は、非晶質半導体層を結晶質半導体層に結晶成長させる
方法に係わる。
［発明の概要］
本発明は、基体上の非晶質半導体領域を結晶質半導体領
域に変える半導体薄膜の形成方法において、 非晶質半導体領域を構成する原子の原子間結合エネルギ
ーよりも大きく且つ前記原子によって構成される単結晶
の原子間結合エネルギーよりも小さいエネルギーを有す
゛るエネルギー線を、前記非晶質半導体領域に照射する
ことにより、製造工程を短縮すると共に、下地基体を熱
損傷することなく、且つ表面が平坦な結晶半導体領域の
形成を可能とするものである。
域に変える半導体薄膜の形成方法において、 非晶質半導体領域を構成する原子の原子間結合エネルギ
ーよりも大きく且つ前記原子によって構成される単結晶
の原子間結合エネルギーよりも小さいエネルギーを有す
゛るエネルギー線を、前記非晶質半導体領域に照射する
ことにより、製造工程を短縮すると共に、下地基体を熱
損傷することなく、且つ表面が平坦な結晶半導体領域の
形成を可能とするものである。
［従来の技術］
従来、この種の半導体薄膜の形成方法どしては、デバイ
スの特性の向上等のために、結晶粒径（グレインサイズ
）“を成長させるアニールが行われている。更に詳しく
は、所定のデバイスを形成すべき基板、例えばシリコン
基板上に、ＣＶＤ （化学気相成長）法等により薄膜の
多結晶シリコン層を形成し、次に、この薄膜の多結晶シ
リコン層に対して、例えばシリコンイオンが注入され、
当該多結晶シリコン層の内部のグレイン（結晶粒）が破
壊されて多結晶シリコン層の全部または一部が非品質化
する。このように非晶質化した薄膜の半導体に対して、
光照射アニールとして例えばレーザアニールを施すこと
により結晶核の形成を短時間で行い、所定のグレイン成
長を行なわせ、そのダレインサイズを大きくして特性の
優れたデバイスの形成が可能となる。
スの特性の向上等のために、結晶粒径（グレインサイズ
）“を成長させるアニールが行われている。更に詳しく
は、所定のデバイスを形成すべき基板、例えばシリコン
基板上に、ＣＶＤ （化学気相成長）法等により薄膜の
多結晶シリコン層を形成し、次に、この薄膜の多結晶シ
リコン層に対して、例えばシリコンイオンが注入され、
当該多結晶シリコン層の内部のグレイン（結晶粒）が破
壊されて多結晶シリコン層の全部または一部が非品質化
する。このように非晶質化した薄膜の半導体に対して、
光照射アニールとして例えばレーザアニールを施すこと
により結晶核の形成を短時間で行い、所定のグレイン成
長を行なわせ、そのダレインサイズを大きくして特性の
優れたデバイスの形成が可能となる。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、このような従来の半導体薄膜の形成方法
にあっては、薄膜の半導体層に対して、このようなレー
ザアニールを施した場合には、表面の平坦性が悪く、Ｔ
ＰＴ （薄膜トランジスタ）等の薄膜デバイスの形成が
難しいなどの問題点がある。
にあっては、薄膜の半導体層に対して、このようなレー
ザアニールを施した場合には、表面の平坦性が悪く、Ｔ
ＰＴ （薄膜トランジスタ）等の薄膜デバイスの形成が
難しいなどの問題点がある。
本発明は、斯る問題点に着目して案出されたものであっ
て、半導体薄膜の平坦性を改善する形成本発明を得んと
するものである。
て、半導体薄膜の平坦性を改善する形成本発明を得んと
するものである。
［課題を解決するための手段］
そこで、本発明は、基体上の非晶質半導体領域に、該非
晶質半導体を構成する原子の原子間結合エネルギーより
も大きく且つ前記原子によって構成される単結晶の原子
間結合エネルギーよりも小さいエネルギーを有するエネ
ルギー線を照射することを、その解決手段としている。
晶質半導体を構成する原子の原子間結合エネルギーより
も大きく且つ前記原子によって構成される単結晶の原子
間結合エネルギーよりも小さいエネルギーを有するエネ
ルギー線を照射することを、その解決手段としている。
［作用］
非晶質半導体の原子間の結合エネルギーより大きく結晶
質（単結晶）の原子間結晶エネルギーより小さいエネル
ギーを有するエネルギー線を非晶質半導体領域に照射す
るこにより、非晶質半導体領域では原子の結合が切れて
遊離し、より安定な結晶質に次第に配列する。
質（単結晶）の原子間結晶エネルギーより小さいエネル
ギーを有するエネルギー線を非晶質半導体領域に照射す
るこにより、非晶質半導体領域では原子の結合が切れて
遊離し、より安定な結晶質に次第に配列する。
［実施４例］
以下、本発明に係る半導体薄膜の形成方法の実施例を説
明する。
明する。
先ず、例えば、シリコン基板や石英基板等の基体上に、
薄膜の半導体層を形成する。なお、この半導体層として
は、例えばＬＰＣＶＤ法等により形成される多結晶シリ
コンであり、その半導体層の膜厚は、５００人程度であ
る。
薄膜の半導体層を形成する。なお、この半導体層として
は、例えばＬＰＣＶＤ法等により形成される多結晶シリ
コンであり、その半導体層の膜厚は、５００人程度であ
る。
次に、中性イオンとして例えばシリコンイオン（Ｓｉ”
）を前記半導体層にイオン注入して、該半導体層を非晶
質化し非晶質半導体領域にする。
）を前記半導体層にイオン注入して、該半導体層を非晶
質化し非晶質半導体領域にする。
なお、このイオン注入の条件としては、例えば注入エネ
ルギー３０ Ｋ ｅ Ｖ 、注入量５ＸＩＯ”／ｃｍ！
の条件で行なうことができる。
ルギー３０ Ｋ ｅ Ｖ 、注入量５ＸＩＯ”／ｃｍ！
の条件で行なうことができる。
次に、このように非晶質化された後、例えば電気炉によ
る加熱処理（プレアニール）を施す。この加熱処理の場
合には、例えば窒素雰囲気中において、温度６００℃で
３時間の条件で行なう。
る加熱処理（プレアニール）を施す。この加熱処理の場
合には、例えば窒素雰囲気中において、温度６００℃で
３時間の条件で行なう。
そして、本実施例の半導体薄膜の形成方法においては、
このように加熱処理を施した後、エネルギー線の照射を
行なう。このエネルギー線としては、その量子エネルギ
ー（ｅＶ）が非結晶シリコンの５ｔ−Ｓｉ結合エネルギ
ーよりも大きく且つ結晶シリコンの５ｉ−Ｓｉ結合エネ
ルギーより小さいもの（３，３〜３．８ ｅＶ） 、即
ち、このような条件を満足する光としてとしては、具体
的にはＸｅＦ（３，５４ｅＶ）がある。
このように加熱処理を施した後、エネルギー線の照射を
行なう。このエネルギー線としては、その量子エネルギ
ー（ｅＶ）が非結晶シリコンの５ｔ−Ｓｉ結合エネルギ
ーよりも大きく且つ結晶シリコンの５ｉ−Ｓｉ結合エネ
ルギーより小さいもの（３，３〜３．８ ｅＶ） 、即
ち、このような条件を満足する光としてとしては、具体
的にはＸｅＦ（３，５４ｅＶ）がある。
一般に、非晶質シリコンの吸収係数は、レーザ域では、
結晶シリコンより小さい。これは、シリコン原子間の結
合エネルギーに対応する、即ち非晶質シリコンの方が低
いエネルギーで結合が切れることを意味している。
結晶シリコンより小さい。これは、シリコン原子間の結
合エネルギーに対応する、即ち非晶質シリコンの方が低
いエネルギーで結合が切れることを意味している。
なお、結晶シリコンの５ｔ−３ｉ結合エネルギーは、８
８．０４Ｋｃａｌ／ｍｏ１で３．８ｅＶであり、微粒子
となっている非晶質シリコンの５ｉ−Ｓｉ結合エネルギ
ーは、７６Ｋｃａｌ／ｍｏｌで３．３ｅＶとなっている
。
８．０４Ｋｃａｌ／ｍｏ１で３．８ｅＶであり、微粒子
となっている非晶質シリコンの５ｉ−Ｓｉ結合エネルギ
ーは、７６Ｋｃａｌ／ｍｏｌで３．３ｅＶとなっている
。
以上、実施例について説明したが、この他に各種の設計
変更は勿論可能である。
変更は勿論可能である。
例えば、上記実施例にあっては、基体としてシリコン基
板や石英基板等を示したが、他の半導体基板や絶縁性基
板でもよい。
板や石英基板等を示したが、他の半導体基板や絶縁性基
板でもよい。
また、上記実施例においては、ＬＰＣＶＤ法により形成
した多結晶シリコンにシリコンイオンをイオン注入して
非晶質半導体領域を形成したが、例えば、プラズマＣＶ
Ｄ法等により非晶質即ちアモルファス状のシリコン層を
形成しても勿論よい。
した多結晶シリコンにシリコンイオンをイオン注入して
非晶質半導体領域を形成したが、例えば、プラズマＣＶ
Ｄ法等により非晶質即ちアモルファス状のシリコン層を
形成しても勿論よい。
さらに、上記実施例においては、エネルギー線としてＸ
ｅＦ （３，５４ｅＶ）光を照射したが、３．３ｅＶ〜
３．８ｅＶの範囲のエネルギーを有する光パルス又はＳ
ｉを溶融させないパルスエネルギーを照射してもよい。
ｅＦ （３，５４ｅＶ）光を照射したが、３．３ｅＶ〜
３．８ｅＶの範囲のエネルギーを有する光パルス又はＳ
ｉを溶融させないパルスエネルギーを照射してもよい。
［発明の効果］
以上の説明から明らかなように、本発明に係る半導体薄
膜の形成方法にあっては、半導体層を溶融させることが
ないため結晶部を劣化させることなく非晶質部のみを成
長、再配列（エピタキシー）させることが可能となり、
表面の平坦性が良い半導体薄膜を形成することができる
効果がある。このため、例えばＴＰＴ （薄膜トランジ
スタ）等の薄膜デバイスを容易に製造することを可能と
すると共に、特性が良くバラツキのないデバイスを実現
できる効果がある。
膜の形成方法にあっては、半導体層を溶融させることが
ないため結晶部を劣化させることなく非晶質部のみを成
長、再配列（エピタキシー）させることが可能となり、
表面の平坦性が良い半導体薄膜を形成することができる
効果がある。このため、例えばＴＰＴ （薄膜トランジ
スタ）等の薄膜デバイスを容易に製造することを可能と
すると共に、特性が良くバラツキのないデバイスを実現
できる効果がある。
Claims (1)
- （１）基体上の非晶質半導体領域に、該非晶質半導体を
構成する原子の原子間結合エネルギーよりも大きく且つ
前記原子によって構成される単結晶の原子間結合エネル
ギーよりも小さいエネルギーを有するエネルギー線を照
射することを特徴とする半導体薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63107851A JP2844601B2 (ja) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | 半導体薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63107851A JP2844601B2 (ja) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | 半導体薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01278012A true JPH01278012A (ja) | 1989-11-08 |
| JP2844601B2 JP2844601B2 (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=14469669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63107851A Expired - Lifetime JP2844601B2 (ja) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | 半導体薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2844601B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6235571A (ja) * | 1985-08-08 | 1987-02-16 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS631026A (ja) * | 1986-06-20 | 1988-01-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体製造方法 |
-
1988
- 1988-04-30 JP JP63107851A patent/JP2844601B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6235571A (ja) * | 1985-08-08 | 1987-02-16 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS631026A (ja) * | 1986-06-20 | 1988-01-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2844601B2 (ja) | 1999-01-06 |
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