JPH04337626A - アモルファスシリコンの結晶化方法 - Google Patents

アモルファスシリコンの結晶化方法

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JPH04337626A
JPH04337626A JP3137018A JP13701891A JPH04337626A JP H04337626 A JPH04337626 A JP H04337626A JP 3137018 A JP3137018 A JP 3137018A JP 13701891 A JP13701891 A JP 13701891A JP H04337626 A JPH04337626 A JP H04337626A
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JP
Japan
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film
amorphous silicon
silicon oxide
oxide film
thickness
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Pending
Application number
JP3137018A
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English (en)
Inventor
Haruo Wakai
若井 晴夫
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はアモルファスシリコン
の結晶化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アモルファスシリコンを結晶化して例え
ば薄膜トランジスタを製造する方法には、比較的大きな
ガラス基板等からなる絶縁基板の上面全体にアモルファ
スシリコン膜を形成し、このアモルファスシリコン膜に
エキシマレーザ光を照射することにより該アモルファス
シリコン膜を結晶化してポリシリコン膜とし、このポリ
シリコン膜をエッチングして多数の薄膜トランジスタ形
成領域を形成する方法がある。この場合、絶縁基板の大
きさに対してエキシマレーザ光のスポットサイズが最大
でも10mm×10mm程度とかなり小さいので、エキ
シマレーザ光をスキャンさせて絶縁基板上のアモルファ
スシリコン膜全体を照射するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このようなアモルファスシリコンの結晶化方法では、絶
縁基板上のアモルファスシリコン膜全体を確実に照射す
るには、隣接する2つのレーザ光照射領域の境界部分を
二重照射することになり、このため同境界部分に対応す
る領域のアモルファスシリコン膜のみを二度に亘ってア
ニーリングすることになり、この部分の結晶粒子のみを
増大させるから、ポリシリコン膜の特性にバラツキが生
じてしまうという問題があった。この発明の目的は、ポ
リシリコン膜の結晶粒子の大きさを均一にして特性を向
上することのできるアモルファスシリコンの結晶化方法
を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
アモルファスシリコン膜上に絶縁薄膜を形成し、レーザ
光を照射することにより、アモルファスシリコン膜を結
晶化するアモルファスシリコンの結晶化方法であって、
レーザ光の波長をλとし、絶縁薄膜の屈折率をnとする
とき、絶縁薄膜の所定部分の膜厚を(2m+1)λ/2
n(m;正の整数)程度とし、絶縁薄膜の所定部分以外
の部分の膜厚を(2m+1)λ/4n程度とし、レーザ
光を照射することにより、絶縁薄膜の所定部分に対応す
る領域のアモルファスシリコン膜のみを結晶化するよう
にしたものである。また、請求項2記載の発明は、絶縁
薄膜の所定部分に対応する領域のアモルファスシリコン
膜のみを結晶化した後、絶縁薄膜の所定部分の膜厚を(
2m+1)λ/4n程度とし、絶縁薄膜の所定部分以外
の部分の膜厚を(2m+1)λ/2n程度とし、レーザ
光を照射することにより、絶縁薄膜の所定部分以外の部
分に対応する領域のアモルファスシリコン膜のみを結晶
化するようにしたものである。
【0005】
【作用】この発明によれば、絶縁薄膜の所定部分に対応
する領域のアモルファスシリコン膜のみを結晶化し、こ
の後絶縁薄膜の所定部分以外の部分に対応する領域のア
モルファスシリコン膜のみを結晶化するとともに、絶縁
薄膜の所定部分および所定部分以外の部分の大きさをレ
ーザ光のスポットサイズよりも小さくすると、絶縁薄膜
の所定部分と所定部分以外の部分との境界部分を二重照
射しても、同境界部分に対応する領域のアモルファスシ
リコン膜には一度しか大きなエネルギが与えられず、し
たがってポリシリコン膜の結晶粒子の大きさを均一にし
て特性を向上することができる。
【0006】
【実施例】図1〜図5はそれぞれこの発明の一実施例に
おけるアモルファスシリコンの結晶化方法の各工程を示
したものである。そこで、これらの図を順に参照しなが
ら、アモルファスシリコンの結晶化方法について説明す
る。
【0007】まず、図1に示すように、ガラス基板等か
らなる絶縁基板1の上面全体にアモルファスシリコン膜
2を形成する。次に、アモルファスシリコン膜2の上面
全体に第1の酸化シリコン膜(絶縁薄膜)3を所定の厚
さtに形成する。次に、図2に示すように、第1の酸化
シリコン膜3の上面に窒化シリコン膜4をパターン形成
する。この場合、窒化シリコン膜4の幅Aと間隔Bは、
同一の大きさで、図4に示すエキシマレーザ光のスポッ
トサイズC(例えば10mm×10mm)よりも若干小
さくなるようにする。次に、図3に示すように、隣接す
る窒化シリコン膜4間における第1の酸化シリコン膜3
の上面に第2の酸化シリコン膜(絶縁薄膜)5を第1の
酸化シリコン膜3の膜厚tと同じ厚さtに形成する。次
に、窒化シリコン膜4をエッチングして除去する。次に
、図4に示すように、エキシマレーザ光をスキャンさせ
て第2の酸化シリコン膜5に対応する部分を照射すると
、後で詳述するように、第2の酸化シリコン膜5に対応
する領域のアモルファスシリコン膜2のみが結晶化して
ポリシリコン膜6となる。
【0008】ここで、アモルファスシリコン膜の上面に
酸化シリコン膜を形成し、エキシマレーザ光を照射した
とき、アモルファスシリコン膜と酸化シリコン膜の境界
面で反射される反射光と酸化シリコン膜の表面から入射
する入射光の位相が合っている場合には、エキシマレー
ザ光の透過率が高くなり、このためアモルファスシリコ
ン膜に到達するレーザエネルギが増大する。一方、位相
がズレている場合には、エキシマレーザ光の反射率が高
くなり、このためアモルファスシリコン膜に到達するレ
ーザエネルギが減少する。したがって、エキシマレーザ
光の波長をλとし、酸化シリコン膜の屈折率をnとする
と、酸化シリコン膜の膜厚が(2m+1)λ/2n(m
;正の整数)のとき、アモルファスシリコン膜に到達す
るレーザエネルギが増大し、一方、酸化シリコン膜の膜
厚が(2m+1)λ/4nのとき、アモルファスシリコ
ン膜に到達するレーザエネルギが最低となる。
【0009】そこで、第1および第2の酸化シリコン膜
3、5の各膜厚tを(2m+1)λ/4n程度とすると
、第1の酸化シリコン膜3のみが存在する部分では酸化
シリコン膜の膜厚が(2m+1)λ/4n程度となり、
第1および第2の酸化シリコン膜3、5が存在する部分
では酸化シリコン膜の膜厚が(2m+1)λ/2n程度
となる。このため、エキシマレーザ光をスキャンさせて
第2の酸化シリコン膜5に対応する部分を照射すると、
第2の酸化シリコン膜5に対応する領域のアモルファス
シリコン膜2のみに十分なレーザエネルギが到達し、第
2の酸化シリコン膜5に対応する領域のアモルファスシ
リコン膜2のみが結晶化してポリシリコン膜6となる。
【0010】次に、図5に示すように、全表面に第3の
酸化シリコン膜(絶縁薄膜)7を第1および第2の酸化
シリコン膜3、5の膜厚tと同じ厚さtに形成する。す
ると、第1〜第3の酸化シリコン膜3、5、7が存在す
る部分では酸化シリコン膜の膜厚が3×(2m+1)λ
/4n程度となり、第1および第3の酸化シリコン膜3
、7のみが存在する部分では酸化シリコン膜の膜厚が(
2m+1)λ/2n程度となる。このため、エキシマレ
ーザ光をスキャンさせて第2の酸化シリコン膜5に対応
しない部分を照射すると、第2の酸化シリコン膜5に対
応しない領域のアモルファスシリコン膜2のみに十分な
レーザエネルギが到達し、第2の酸化シリコン膜5に対
応しない領域のアモルファスシリコン膜2のみが結晶化
してポリシリコン膜8となる。
【0011】このように、このアモルファスシリコンの
結晶化方法では、第2の酸化シリコン膜5に対応する領
域のアモルファスシリコン膜2のみを結晶化し、この後
第2の酸化シリコン膜5に対応しない領域のアモルファ
スシリコン膜2のみを結晶化するとともに、第2の酸化
シリコン膜5の存在する部分および存在しない部分の大
きさをエキシマレーザ光のスポットサイズよりも小さく
しているので、第2の酸化シリコン膜5の存在する部分
と存在しない部分との境界部分を二重照射しても、同境
界部分に対応する領域アモルファスシリコン膜2には大
きなエネルギは一度しか与えられず、したがってポリシ
リコン膜6、8の結晶粒子の大きさは均一となり特性を
向上することができる。
【0012】ここで、一例として、エキシマレーザ光の
波長λを3000Åとし、酸化シリコン膜の屈折率nを
約1.5とし、第1〜第3の酸化シリコン膜3、5、7
の各膜厚tを3λ/4n=1500Åとすると、図4に
示す状態において結晶化される領域に対応する部分の酸
化シリコン膜の膜厚が3λ/2n=3000Åとなり、
また図5に示す状態において結晶化される領域に対応す
る部分の酸化シリコン膜の膜厚がこれまた3λ/2n=
3000Åとなり、したがってアモルファスシリコン膜
2に到達するレーザエネルギを共に最高とすることがで
きる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、絶縁薄膜の所定部分に対応する領域のアモルファスシ
リコン膜のみを結晶化し、この後絶縁薄膜の所定部分以
外の部分に対応する領域のアモルファスシリコン膜のみ
を結晶化しているので、絶縁薄膜の所定部分および所定
部分以外の部分の大きさをレーザ光のスポットサイズよ
りも小さくすると、絶縁薄膜の所定部分と所定部分以外
の部分との境界部分を二重照射しても、同境界部分に対
応する領域のアモルファスシリコン膜は一度しかアニー
リングされず、したがってポリシリコン膜の結晶粒子の
大きさを均一にして特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例におけるアモルファスシリ
コンの結晶化方法においてアモルファスシリコン膜の上
面全体に第1の酸化シリコン膜を形成した状態の断面図
。
【図2】このアモルファスシリコンの結晶化方法におい
て第1の酸化シリコン膜の上面に窒化シリコン膜をパタ
ーン形成した状態の断面図。
【図3】このアモルファスシリコンの結晶化方法におい
て隣接する窒化シリコン膜間における第1の酸化シリコ
ン膜の上面に第2の酸化シリコン膜を形成した状態の断
面図。
【図4】このアモルファスシリコンの結晶化方法におい
てエキシマレーザ光の照射により第2の酸化シリコン膜
に対応する領域のアモルファスシリコン膜のみを結晶化
してポリシリコン膜とした状態の断面図。
【図5】このアモルファスシリコンの結晶化方法におい
て全表面に第3の酸化シリコン膜を形成した後エキシマ
レーザ光の照射により第2の酸化シリコン膜に対応しな
い部分のアモルファスシリコン膜のみを結晶化してポリ
シリコン膜とした状態の断面図。
【符号の説明】
1  絶縁基板 2  アモルファスシリコン膜 3  第1の酸化シリコン膜(絶縁薄膜)5  第2の
酸化シリコン膜(絶縁薄膜)6  ポリシリコン膜 7  第3の酸化シリコン膜(絶縁薄膜)8  ポリシ
リコン膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  アモルファスシリコン膜上に絶縁薄膜
    を形成し、レーザ光を照射することにより、前記アモル
    ファスシリコン膜を結晶化するアモルファスシリコンの
    結晶化方法であって、前記レーザ光の波長をλとし、前
    記絶縁薄膜の屈折率をnとするとき、前記絶縁薄膜の所
    定部分の膜厚を(2m+1)λ/2n(m;正の整数)
    程度とし、前記絶縁薄膜の所定部分以外の部分の膜厚を
    (2m+1)λ/4n程度とし、レーザ光を照射するこ
    とにより、前記絶縁薄膜の所定部分に対応する領域の前
    記アモルファスシリコン膜のみを結晶化することを特徴
    とするアモルファスシリコンの結晶化方法。
  2. 【請求項2】  前記絶縁薄膜の所定部分に対応する領
    域の前記アモルファスシリコン膜のみを結晶化した後、
    前記絶縁薄膜の所定部分の膜厚を(2m+1)λ/4n
    程度とし、前記絶縁薄膜の所定部分以外の部分の膜厚を
    (2m+1)λ/2n程度とし、レーザ光を照射するこ
    とにより、前記絶縁薄膜の所定部分以外の部分に対応す
    る領域の前記アモルファスシリコン膜のみを結晶化する
    ことを特徴とする請求項1記載のアモルファスシリコン
    の結晶化方法。
  3. 【請求項3】  前記絶縁薄膜は酸化シリコン膜からな
    ることを特徴とする請求項1または2記載のアモルファ
    スシリコンの結晶化方法。
JP3137018A 1991-05-14 1991-05-14 アモルファスシリコンの結晶化方法 Pending JPH04337626A (ja)

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JP (1) JPH04337626A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6337231B1 (en) * 1993-05-26 2002-01-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for producing semiconductor device
US6924506B2 (en) 1993-05-26 2005-08-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device having channel formation region comprising silicon and containing a group IV element

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6337231B1 (en) * 1993-05-26 2002-01-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for producing semiconductor device
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