JPH02295111A - 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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- JPH02295111A JPH02295111A JP11652189A JP11652189A JPH02295111A JP H02295111 A JPH02295111 A JP H02295111A JP 11652189 A JP11652189 A JP 11652189A JP 11652189 A JP11652189 A JP 11652189A JP H02295111 A JPH02295111 A JP H02295111A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
この発明は、薄膜結晶層を有する半導体装置の製造方法
、特にレーザな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。
、特にレーザな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、例えば従来のエキンマレーザを用いて水素化
アモルファスシリコン膜をア二一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）、窒化ンリコン（Ｓｉ３Ｎ
４＋などの絶縁膜、〈３）は水素化アモルファスンリコ
ン膜（ａ−Ｓｉ：Ｈｌである。
アモルファスシリコン膜をア二一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）、窒化ンリコン（Ｓｉ３Ｎ
４＋などの絶縁膜、〈３）は水素化アモルファスンリコ
ン膜（ａ−Ｓｉ：Ｈｌである。
次いでエキシマレーザにより、ａ−Ｓｉ：！−｛膜をレ
ーザアニールする方法について述べる。
ーザア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ツａ −Ｓ ｉ ：Ｉ−ＩＩＩ
ｌｌ（３）に上部よりエキシマレーザを照射する。ａ−
Ｓ ｉ ：Ｈ膜〈３）はエキシマレーザの例えば３０８
ｎｍの光を吸収し、温度が上昇して溶融する。エヰシマ
レーザの照射が止まると、溶融したａ−Ｓｉ：Ｈ）ＩＩ
Ｊは冷却し結晶化する。Ｓ ｉ ０２． Ｓ ｉ ＩＮ
４などの絶縁１］１１（２） ハ， ａ−Ｓ ｉ ：
Ｈ）ＩＩＩが溶融するような高温において、基板中のＮ
ａ．Ｋ等の不純物がａ−ＳｉＨ膜中へ拡散するのを防止
する。
ｌｌ（３）に上部よりエキシマレーザを照射する。ａ−
Ｓ ｉ ：Ｈ膜〈３）はエキシマレーザの例えば３０８
ｎｍの光を吸収し、温度が上昇して溶融する。エヰシマ
レーザの照射が止まると、溶融したａ−Ｓｉ：Ｈ）ＩＩ
Ｊは冷却し結晶化する。Ｓ ｉ ０２． Ｓ ｉ ＩＮ
４などの絶縁１］１１（２） ハ， ａ−Ｓ ｉ ：
Ｈ）ＩＩＩが溶融するような高温において、基板中のＮ
ａ．Ｋ等の不純物がａ−ＳｉＨ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一Ｓｉ：Ｈ＃ＪＩ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（世裏ほか．ｒＳｉ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１８
ｐ−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（鮫島はカ．「エキシマレーザブロ七スを
用いたＰｏｌｙＳｉＴＦＴＪ応用電子物性分科会研究報
告Ｎ０４２７．Ｐ ３１（１９８９））。
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一Ｓｉ：Ｈ＃ＪＩ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（世裏ほか．ｒＳｉ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１８
ｐ−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（鮫島はカ．「エキシマレーザブロ七スを
用いたＰｏｌｙＳｉＴＦＴＪ応用電子物性分科会研究報
告Ｎ０４２７．Ｐ ３１（１９８９））。
［発明が解決しようとする課題］
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バ
ワーでア二一ルすると、不可避的に表面アレが発生しや
す《なるという課題があった。
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バ
ワーでア二一ルすると、不可避的に表面アレが発生しや
す《なるという課題があった。
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な得ることを目的とする。
化の進んだシリコン膜な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、水素を含むンリコン膜にレーザを照射してレー
ザアニール法で結晶化する工程、この工程によるレーザ
アニールされたシリコン膜上にレーザな透過し、シリコ
ンが溶融する温度に耐熱性を有する絶縁膜を形成する工
程、及び上記絶縁膜を通してレーザを再びンリコン膜ニ
照射し、レーザアニールを再度行う工程を施すようにし
たものである。
方法は、水素を含むンリコン膜にレーザを照射してレー
ザアニール法で結晶化する工程、この工程によるレーザ
アニールされたシリコン膜上にレーザな透過し、シリコ
ンが溶融する温度に耐熱性を有する絶縁膜を形成する工
程、及び上記絶縁膜を通してレーザを再びンリコン膜ニ
照射し、レーザアニールを再度行う工程を施すようにし
たものである。
［作 用］
二の発明における薄膜結晶暦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を照射してレー
ザアニール法で結晶化する工程で、レーザアニールで水
素を含むシリコン膜を結晶化するとともに、膜中の水素
を放出させる。
方法は、水素を含むシリコン膜にレーザを照射してレー
ザアニール法で結晶化する工程で、レーザアニールで水
素を含むシリコン膜を結晶化するとともに、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模し、
更に絶縁膜を通してレーザを再びシリコン膜に照射し、
レーザアニールする工程により、結晶化が更に進むとと
もに、溶融しているシリコン表蘭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。
性を有する絶縁膜を結晶化したシリコン膜上に成模し、
更に絶縁膜を通してレーザを再びシリコン膜に照射し、
レーザアニールする工程により、結晶化が更に進むとと
もに、溶融しているシリコン表蘭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。
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（Ｅｌ）において、（１）は基板、（２）はＳｉ０２
．Ｓ！３Ｎａなどの絶縁ＩＩＩ！（厚さ１０００〜３０
００人）、（３）はａ−Ｓｉ：ＨＩＩ莫、第１図（ｂ）
において、（４〉はレーザアニールでａ−Ｓ ｉ ：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１０００人）、（５〉はＳｉ０
２、Ｓ１３Ｎ４などの耐熱性絶縁膜（厚さ１０００〜３
０００人）である。
図（Ｅｌ）において、（１）は基板、（２）はＳｉ０２
．Ｓ！３Ｎａなどの絶縁ＩＩＩ！（厚さ１０００〜３０
００人）、（３）はａ−Ｓｉ：ＨＩＩ莫、第１図（ｂ）
において、（４〉はレーザアニールでａ−Ｓ ｉ ：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１０００人）、（５〉はＳｉ０
２、Ｓ１３Ｎ４などの耐熱性絶縁膜（厚さ１０００〜３
０００人）である。
この発明によるエキシマレーザを用いてａ−ＳｉＨ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
キン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、レーザの照射を多段階的に行い、レーザ
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。レーザの強さは、例えば１段、２４０ｍ
Ｊ／ｃｍ２ と最終段４００ｍＪ／ｃｍ２の間を数段階
に分けて照射する。二二・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
防止スる。 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Ｓ ｉ ０２． Ｓ
ｉ ３Ｎ４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）上にエキンマレーザを用い、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。
キン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、レーザの照射を多段階的に行い、レーザ
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。レーザの強さは、例えば１段、２４０ｍ
Ｊ／ｃｍ２ と最終段４００ｍＪ／ｃｍ２の間を数段階
に分けて照射する。二二・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
防止スる。 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Ｓ ｉ ０２． Ｓ
ｉ ３Ｎ４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）上にエキンマレーザを用い、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。
この場合もレーザ照射にあたっては多段階に行い、例允
ば、レーザ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辱られる。レーザの強さは
、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。
ば、レーザ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辱られる。レーザの強さは
、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、Ａ「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。
場合を説明したが、Ａ「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Ｃ■Ｄで作成したときは
、水素が数％〜ｌＯ％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。
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Ｃ■Ｄで作成したときは
、水素が数％〜ｌＯ％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
膜にレーザを照射してレーザアニールし、膜を結晶化す
る工程、この工程によるレーザアニールされたシリコン
膜上にレーザを透過し、シリコンが溶融する温度に耐熱
性を有する絶縁膜を形成する工程、及び上記絶縁膜を通
してレーザを再びシリコン膜に照射し、レーザアニール
を再度行う工程を施すため、表面アレが少なく、結晶化
が進んだ結晶化ンリコン膜が簿られた。
膜にレーザを照射してレーザアニールし、膜を結晶化す
る工程、この工程によるレーザアニールされたシリコン
膜上にレーザを透過し、シリコンが溶融する温度に耐熱
性を有する絶縁膜を形成する工程、及び上記絶縁膜を通
してレーザを再びシリコン膜に照射し、レーザアニール
を再度行う工程を施すため、表面アレが少なく、結晶化
が進んだ結晶化ンリコン膜が簿られた。
第１図（ｎ）（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ンリコン膜なアニー
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−Ｓｔ：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ンリコン膜なアニー
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−Ｓｔ：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)
- 基板上に成膜された水素を含むシリコン膜を、レーザア
ニール法で結晶化する薄膜結晶層を有する半導体装置の
製造方法において、上記水素を含むシリコン膜にレーザ
を照射してレーザアニールし、膜を結晶化する工程、こ
の工程によるレーザアニールされたシリコン膜上にレー
ザを透過し、シリコンが溶融する温度に耐熱性を有する
絶縁膜を形成する工程、及び上記絶縁膜を通してレーザ
を再びシリコン膜に照射し、レーザアニールを再度行う
工程を施すことを特徴とする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 true JPH02295111A (ja) | 1990-12-06 |
| JP2731236B2 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) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5937304A (en) * | 1995-06-23 | 1999-08-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for fabricating semiconductor device and method for producing liquid crystal display apparatus |
| US5934855A (en) * | 1993-12-10 | 1999-08-10 | Sfs Industrie Holding Ag | Large-area washer |
| US6168980B1 (en) | 1992-08-27 | 2001-01-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for forming the same |
| US6174374B1 (en) | 1991-05-28 | 2001-01-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for annealing a semiconductor |
| US6201281B1 (en) | 1993-07-07 | 2001-03-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for producing the same |
| US6455875B2 (en) | 1992-10-09 | 2002-09-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Thin film transistor having enhanced field mobility |
| US6576534B1 (en) | 1991-09-21 | 2003-06-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for forming a semiconductor |
| US6624477B1 (en) | 1992-10-09 | 2003-09-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
-
1989
- 1989-05-09 JP JP11652189A patent/JP2731236B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6494162B1 (en) | 1991-05-28 | 2002-12-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for annealing a semiconductor |
| US6174374B1 (en) | 1991-05-28 | 2001-01-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for annealing a semiconductor |
| US6770143B2 (en) | 1991-05-28 | 2004-08-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for annealing a semiconductor |
| US7368367B2 (en) | 1991-09-21 | 2008-05-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for forming a semiconductor |
| US6924212B2 (en) | 1991-09-21 | 2005-08-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for forming a semiconductor |
| US6576534B1 (en) | 1991-09-21 | 2003-06-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for forming a semiconductor |
| US7329906B2 (en) | 1992-08-27 | 2008-02-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for forming the same |
| US7416907B2 (en) | 1992-08-27 | 2008-08-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for forming the same |
| US6168980B1 (en) | 1992-08-27 | 2001-01-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for forming the same |
| US6455875B2 (en) | 1992-10-09 | 2002-09-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Thin film transistor having enhanced field mobility |
| US6624477B1 (en) | 1992-10-09 | 2003-09-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| US8017506B2 (en) | 1992-10-09 | 2011-09-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for forming the same |
| US7723788B2 (en) | 1992-10-09 | 2010-05-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for forming the same |
| US6790749B2 (en) | 1992-10-09 | 2004-09-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
| US7109108B2 (en) | 1992-10-09 | 2006-09-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device having metal silicide |
| US7602020B2 (en) | 1992-10-09 | 2009-10-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for forming the same |
| US6201281B1 (en) | 1993-07-07 | 2001-03-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for producing the same |
| US6784453B2 (en) | 1993-07-07 | 2004-08-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for producing the same |
| US6569719B2 (en) | 1993-07-07 | 2003-05-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for producing the same |
| US5934855A (en) * | 1993-12-10 | 1999-08-10 | Sfs Industrie Holding Ag | Large-area washer |
| US5937304A (en) * | 1995-06-23 | 1999-08-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for fabricating semiconductor device and method for producing liquid crystal display apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2731236B2 (ja) | 1998-03-25 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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