JPH0382014A - 半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
半導体薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH0382014A JPH0382014A JP21823689A JP21823689A JPH0382014A JP H0382014 A JPH0382014 A JP H0382014A JP 21823689 A JP21823689 A JP 21823689A JP 21823689 A JP21823689 A JP 21823689A JP H0382014 A JPH0382014 A JP H0382014A
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- Japan
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- laser beam
- semiconductor thin
- thin film
- single crystal
- film
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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）
本発明は半導体薄膜の製造方法に関し、特にシリコン膜
にレーザビームを照射して半導体薄膜を単結晶化する半
導体薄膜の製造方法に関する。
にレーザビームを照射して半導体薄膜を単結晶化する半
導体薄膜の製造方法に関する。
（従来の技術及び問題点）
従来から、多結晶又は非晶質シリコンにレーザビームを
照射して単結晶化するレーザビーム結晶化法がある。こ
のレーザビーム結晶化法において多結晶又は非晶質シリ
コンがち良質な単結晶膜を得るための種々の試みが為さ
れている。
照射して単結晶化するレーザビーム結晶化法がある。こ
のレーザビーム結晶化法において多結晶又は非晶質シリ
コンがち良質な単結晶膜を得るための種々の試みが為さ
れている。
例えば特開昭５８−２１３１９号公報では、例えば連続
発振アルゴンレーザのビーム形状をドーナツ型にして、
レーザビームの強度分布を所謂双峰型とすることによっ
てレーザビームの走査線中央部を早く冷却すると共に、
レーザビームの走査線の両１部分を遅く冷却し、もって
レーザビームの走査線の中央部分から両側部分に向かっ
て単結晶を成長させて高品質で大型の薄膜単結晶を形成
することが提案されている。
発振アルゴンレーザのビーム形状をドーナツ型にして、
レーザビームの強度分布を所謂双峰型とすることによっ
てレーザビームの走査線中央部を早く冷却すると共に、
レーザビームの走査線の両１部分を遅く冷却し、もって
レーザビームの走査線の中央部分から両側部分に向かっ
て単結晶を成長させて高品質で大型の薄膜単結晶を形成
することが提案されている。
ところが、この従来の半導体薄膜の製造方法では、条件
的に不安定であり、中央部に粒界が走る場合がはεんど
である。すなわち、シリコンは熱伝導が良いため、レー
ザビームの走査線の中央部分から同化が始まっても、両
端間に達するまでに両端側からも冷却・固化が始まって
しまう、この場合、中央部から固化したものは単結晶と
なるが、両端部では固溶界面（レーザビームが通過した
部分とそうでない部分の界面）が多結晶又は非晶質のた
め単結晶は成長しない、結果的に両端側から成長した多
結晶と中央部から成長した単結晶が衝突することとなる
０両端側の多結晶部分の幅は、レーザパワー、レーザビ
ームの強度分布、或いはシリコン族の厚みなど多くのパ
ラメータが複雑に絡みあっており、条件的に不安定とな
るのである。
的に不安定であり、中央部に粒界が走る場合がはεんど
である。すなわち、シリコンは熱伝導が良いため、レー
ザビームの走査線の中央部分から同化が始まっても、両
端間に達するまでに両端側からも冷却・固化が始まって
しまう、この場合、中央部から固化したものは単結晶と
なるが、両端部では固溶界面（レーザビームが通過した
部分とそうでない部分の界面）が多結晶又は非晶質のた
め単結晶は成長しない、結果的に両端側から成長した多
結晶と中央部から成長した単結晶が衝突することとなる
０両端側の多結晶部分の幅は、レーザパワー、レーザビ
ームの強度分布、或いはシリコン族の厚みなど多くのパ
ラメータが複雑に絡みあっており、条件的に不安定とな
るのである。
一方、特開昭５９−２１０６３８号には、絶縁物上に、
多結晶、非晶質、又は無定形半導体膜を形成した後に、
この半導体膜を通常のフォトリソグラフィ技術で島状に
分離した後にレーザビームを照射することによって、小
面積単位で完全に単結晶化することが提案されている。
多結晶、非晶質、又は無定形半導体膜を形成した後に、
この半導体膜を通常のフォトリソグラフィ技術で島状に
分離した後にレーザビームを照射することによって、小
面積単位で完全に単結晶化することが提案されている。
ところが、この従来の半導体薄膜の製造方法では、半導
体薄膜にレーザビームを照射するに先立って半導体膜を
島状に分離することから、工程数が増加する。
体薄膜にレーザビームを照射するに先立って半導体膜を
島状に分離することから、工程数が増加する。
（発明の目的）
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて案出さ
れたものであり、レーザビームを照射した半導体薄膜の
中央部に粒界等が走ることがなく、良質な半導体薄膜単
結晶を得ることができ、しかも半導体薄膜を単結晶化す
ると同時に島状に分離することができる半導体薄膜の製
造方法を提供することを目的とするものである。
れたものであり、レーザビームを照射した半導体薄膜の
中央部に粒界等が走ることがなく、良質な半導体薄膜単
結晶を得ることができ、しかも半導体薄膜を単結晶化す
ると同時に島状に分離することができる半導体薄膜の製
造方法を提供することを目的とするものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明によれば、絶縁基板上に形成した非晶質若しくは
多結晶シリコン膜にレーザービームを照射して非晶質若
しくは多結晶シリコン族を溶融・固化させることにより
単結晶化する半導体薄膜の製造方法において、前記レー
ザビームの走査方向における両側部分のビーム強度を中
央部分より強くして、首記非晶質若しくは多結晶シリコ
ン族をレーザビームの走査方向に溶断しながら中央部分
を単結晶化することを特徴とする半導体′ｆｓＭの製造
方法が提供され、そのことにより上記目的が達成される
。
多結晶シリコン膜にレーザービームを照射して非晶質若
しくは多結晶シリコン族を溶融・固化させることにより
単結晶化する半導体薄膜の製造方法において、前記レー
ザビームの走査方向における両側部分のビーム強度を中
央部分より強くして、首記非晶質若しくは多結晶シリコ
ン族をレーザビームの走査方向に溶断しながら中央部分
を単結晶化することを特徴とする半導体′ｆｓＭの製造
方法が提供され、そのことにより上記目的が達成される
。
（作用）
上述のように構成することにより、レーザビーム走査後
、溶融した半導体薄膜は中央部分かち固化を始めるが一
１両側部分は溶断して半導体薄膜が引きちぎれ、横方向
への熱放散が抑制されると共に、両側部分からの悪影響
を与える多結晶の成長が抑制されて全面が単結晶化する
。
、溶融した半導体薄膜は中央部分かち固化を始めるが一
１両側部分は溶断して半導体薄膜が引きちぎれ、横方向
への熱放散が抑制されると共に、両側部分からの悪影響
を与える多結晶の成長が抑制されて全面が単結晶化する
。
（実施例）
以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。
第１図（ωはレーザビームの強度分布を示す図であり、
第１図（日はレーザビームが照射される半導体薄膜の上
面図である。
第１図（日はレーザビームが照射される半導体薄膜の上
面図である。
本発明に係る半導体薄膜の製造方法では、レーザビーム
の走査方向の両側部分のビーム強度が中央部のそれに比
して２倍以上強いレーザビームが用いられる。但し、レ
ーザ光の走査速度や被単結晶化膜の厚みによっても異な
るので、両側部分のビーム強度が中央部分のそれに比し
て１．５倍程度でもよい場合もある。また、レーザビー
ムの走査方向における中央部分のビーム強度は半導体薄
膜を加熱して溶融するに足る強度であればよい。
の走査方向の両側部分のビーム強度が中央部のそれに比
して２倍以上強いレーザビームが用いられる。但し、レ
ーザ光の走査速度や被単結晶化膜の厚みによっても異な
るので、両側部分のビーム強度が中央部分のそれに比し
て１．５倍程度でもよい場合もある。また、レーザビー
ムの走査方向における中央部分のビーム強度は半導体薄
膜を加熱して溶融するに足る強度であればよい。
このような、強度分布を有するレーザビームは、例えば
１本のレーザ光をフレネルレンズで分光してビーム形状
をいわゆる双峰型とし、次にアパーチャーを通過させて
双峰の両側の裾野部分をカットすることによってビーム
の両端を急峻化させ、最後にビームの中央部にＮＤフィ
ルタをかけて例えば第１図（ａ）に示すような強度分布
を有するビーム形状にすることができる。この場合、中
央部分の幅は１０〜１００μｍ程度、両端部の幅は１〜
３０μｍ程度となるようにビーム形状が整形される。
１本のレーザ光をフレネルレンズで分光してビーム形状
をいわゆる双峰型とし、次にアパーチャーを通過させて
双峰の両側の裾野部分をカットすることによってビーム
の両端を急峻化させ、最後にビームの中央部にＮＤフィ
ルタをかけて例えば第１図（ａ）に示すような強度分布
を有するビーム形状にすることができる。この場合、中
央部分の幅は１０〜１００μｍ程度、両端部の幅は１〜
３０μｍ程度となるようにビーム形状が整形される。
尚、このレーザビームとしては、パワー０．５〜２０Ｗ
の連続発振アルゴンレーザ等が好適に用いられ、例えば
ｌ〜２０ｃｍ／ｓｅｃ程度の走査速度で走査される。
の連続発振アルゴンレーザ等が好適に用いられ、例えば
ｌ〜２０ｃｍ／ｓｅｃ程度の走査速度で走査される。
本発明に係る半導体薄膜の製造方法では、例えばナトリ
ウムイオンをほとんど含有しないガラス基板上に、非晶
質シリコン層を例えばプラズマＣＶＤ法で厚み０．０５
〜２μｍ程度に形成し、この非晶質シリコン層上に所謂
キャップ層として作用する酸化シリコン膜（Ｓｉｎ２）
等を形成して上述のようなレーザビームを照射して溶融
・固化させて単結晶化する。
ウムイオンをほとんど含有しないガラス基板上に、非晶
質シリコン層を例えばプラズマＣＶＤ法で厚み０．０５
〜２μｍ程度に形成し、この非晶質シリコン層上に所謂
キャップ層として作用する酸化シリコン膜（Ｓｉｎ２）
等を形成して上述のようなレーザビームを照射して溶融
・固化させて単結晶化する。
また、非晶質シリコン層に限らず、例えば多結晶シリコ
ン薄膜を石英基板上に例えばＬ Ｐ ＣＶ Ｄ法で形成
して、この多結晶シリコン層上に上述のようなレーザビ
ームを照射して溶融・固化させて単結晶化してもよい。
ン薄膜を石英基板上に例えばＬ Ｐ ＣＶ Ｄ法で形成
して、この多結晶シリコン層上に上述のようなレーザビ
ームを照射して溶融・固化させて単結晶化してもよい。
尚、レーザビームを非晶質又は多結晶半導体股上で格子
状に走査すれば格子状に分離した一ψ結晶化領域を形成
することも可能であり、走査線の角度を可変することに
よって、単結晶化領域を平面視した場合に、六角形その
他の多角形状の多数の島に形成することもできる。
状に走査すれば格子状に分離した一ψ結晶化領域を形成
することも可能であり、走査線の角度を可変することに
よって、単結晶化領域を平面視した場合に、六角形その
他の多角形状の多数の島に形成することもできる。
（発明の効果）
以上のように、本発明に係る半導体薄膜の製造方法によ
れば、レーザビームの走査方向における両側部分のビー
ム強度を中央部分より強くして、両端の非晶質若しくは
多結晶シリコン膜をレーザビームの走査方向に溶断しな
がら中央部分を単結晶化することから、レーザビーム走
査後、溶融した半導体薄膜は中央部分から固化を始め、
しからレーザビーム走査方向の画側部分はシリコン薄膜
が溶断して横方向への熱放散が抑制され６と共に、両端
側からの多結晶の成長が著しく抑制され、もってレーザ
ビームが走査した部分のほとんどの部分を広面積にわた
って単結晶化できる画期的な半導体薄膜のＷＩ造方法の
提供が可能さなる。
れば、レーザビームの走査方向における両側部分のビー
ム強度を中央部分より強くして、両端の非晶質若しくは
多結晶シリコン膜をレーザビームの走査方向に溶断しな
がら中央部分を単結晶化することから、レーザビーム走
査後、溶融した半導体薄膜は中央部分から固化を始め、
しからレーザビーム走査方向の画側部分はシリコン薄膜
が溶断して横方向への熱放散が抑制され６と共に、両端
側からの多結晶の成長が著しく抑制され、もってレーザ
ビームが走査した部分のほとんどの部分を広面積にわた
って単結晶化できる画期的な半導体薄膜のＷＩ造方法の
提供が可能さなる。
また、レーザビームを走査して半導体薄膜を単結晶化す
るＬ同時に半導体薄膜を島状に分離することができ、ト
ランジスタ等の能動素子を形成する場合に工程を簡略化
でき著しく有利となる。
るＬ同時に半導体薄膜を島状に分離することができ、ト
ランジスタ等の能動素子を形成する場合に工程を簡略化
でき著しく有利となる。
第１図（ωは本発明に係る半導体薄膜の製造方法に用い
られるレーザビームの強度分布を示す図、第１図（Ｏは
同じ（単結晶化される半導体薄膜の上面図である。 第 （ 〉 − 図 ハ
られるレーザビームの強度分布を示す図、第１図（Ｏは
同じ（単結晶化される半導体薄膜の上面図である。 第 （ 〉 − 図 ハ
Claims (1)
- 絶縁基板上に形成した非晶質若しくは多結晶シリコン膜
にレーザービームを照射して溶融・固化させることによ
り単結晶化する半導体薄膜の製造方法において、前記レ
ーザビームの走査方向における両側部分のビーム強度を
中央部分より強くして、前記非晶質若しくは多結晶シリ
コン膜のレーザビームの走査方向の両側部分を溶断しな
がら中央部分を単結晶化することを特徴とする半導体薄
膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21823689A JPH0382014A (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | 半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21823689A JPH0382014A (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | 半導体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0382014A true JPH0382014A (ja) | 1991-04-08 |
Family
ID=16716734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21823689A Pending JPH0382014A (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | 半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0382014A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8173977B2 (en) | 2006-10-03 | 2012-05-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation apparatus and laser irradiation method |
-
1989
- 1989-08-24 JP JP21823689A patent/JPH0382014A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8173977B2 (en) | 2006-10-03 | 2012-05-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation apparatus and laser irradiation method |
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