JPH0485923A - 半導体薄膜の形成方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体薄膜の形成方法に関し、特に非晶質半導
体膜にレーザ光を照射して結晶化する半導体薄膜の形成
方法に関する。

（従来の技術） 従来から、ガラス基板上などに形成した非晶質半導体膜
にレーザ光を照射して非晶質半導体膜を溶融・固化させ
て結晶化するレーザビーム結晶化法があり、不純物の混
入か少なくてグレインの大きな結晶化膜を作るために種
々の試みか為されている。

例えば特公昭６１−１６７５８号公報には、ガラスや石
英なとから成る電気絶縁基板と非晶質半導体膜との間に
、熱酸化法で形成した下地層としてのＳ　ｉ　Ｏ２膜を
介在させることによって、非晶質半導体膜か溶融したと
きに基板からの汚染を防いだり、固化するときの熱衝撃
を緩和することが開示されている。この下地層としての
Ｓｉｎ、膜と非晶質半導体層は、それぞれ０．５μｍ程
度の厚みに形成される。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、この従来のレーザビーム結晶化法では、半導
体膜の結晶化幅が例えば１００μｍ程度以上になると、
半導体膜を加熱・溶融して固化する際の熱ストレスが半
導体膜中に発生して、半導体膜が結晶化する際に半導体
膜自体にクラックが発生し、グレインの大きな結晶化膜
を得ることかできないという問題かあった。

本発明は、このような従来方法の問題点に鑑みて案出さ
れたものであり、半導体膜を加熱・溶融して結晶化させ
る際に発生する熱ストレスを吸収することによって半導
体膜にクラックなどが生じにくい半導体薄膜の形成方法
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、基板上に酸化シリコン膜から成る第１
下地層を形成するとともに、この第１下地層上に第１非
晶質半導体膜と酸化シリコン膜とから成る第２下地層と
を少なくとも各一層形成し、さらにこの第２下地層上に
第２非晶質半導体膜と保護膜とを順次形成した後、保護
膜上からレーザ光を照射して第２非晶質半導体膜を結晶
化する半導体薄膜の形成方法が提供され、そのことによ
り上記目的が達成される。

（作用） 上記のように構成することにより、第２の非晶質半導体
膜を加熱・溶融して結晶化させる際に発生する熱ストレ
スは、下地層の一部に形成された第１の非晶質半導体膜
で吸収され、結晶化する半導体膜にクラックなどが生じ
にくくなり、もって大きなグレインを有する結晶化膜を
得ることかできる。

（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図は、本発明に係る半導体結晶化膜の形成方法に用
いられる層構成を示す断面図であり、１は基板、２は第
１の下地層、３は第２の下地層、４は結晶化される第２
の非晶質半導体膜、５は保護膜である。

前記基板ｌは、＃７０５９ガラス基板なとて構成される
。

前記基板１上には、第１の酸化シリコン膜から成る第１
の下地層２が形成される。この第１の下地層２は、基板
１からの汚染を防止するために形成され、厚み５００〜
３０００人程度に形成さ形成。この第１の下地層２は、
例えばプラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、或いは熱ＣＶＤ
法で形成される。プラズマＣＶＤ法で形成する場合、例
えばプラズマ反応炉を０，１〜５ｔｏｒｒ、好適には２
ｔｏｒｒに減圧して、基板ＩをｌＯｏ〜５ｏｏ′Ｃ１好
適には４００°Ｃに維持しながら、Ｎ２０ガスとＳ　ｉ
　Ｈ４ガスとを流量比（Ｎ２０／Ｓ　ｉＨ，）か１〜２
００程度、好適には３７になるように反応炉内に供給し
て約０．１〜２Ｗ／ｃｍ２、好適には０．５Ｗ／ｃｍ’
で１３．５６ＭＨｚの放電用電源でグロー放電を起こさ
せてガスを分解して非平衡プラズマを作り、分解生成物
の気層中または基板上での化学反応によって固相膜を析
出させることにより形成する。

前記第１の下地層２上には、第２の下地層３か形成され
る。この第２の下地層３は、第１の非晶質半導体膜３ａ
と第２の酸化シリコン膜３ｂとで構成される。第１の非
晶質半導体膜３ａは、結晶化される第２の非晶質半導体
膜４が加熱されて固化する際の熱ストレスを吸収するた
めに設ける。

すなわち、非晶質半導体膜は熱力学的に非平衡状態にあ
り、加熱されたりすると比較的容易に構造を変化させて
対応する。したかって、第２の下地層３中に、第１の非
晶質半導体膜３ａを介在させて、第２の非晶質半導体膜
４を結晶化すると、第２の下地層３の一部と結晶化され
る第２の非晶質半導体膜４の熱膨張係数が同じであるこ
とと相まって結晶化される半導体膜４に発生する熱スト
レスを下地層３中の第１の非晶質半導体膜３ａて吸収で
きるようになる。なお、第２の酸化シリコン膜３ｂは、
第２の非晶質半導体膜４か加熱されて溶融したときに第
２の非晶質半導体膜４が下層側から汚染されるのを防止
するために設ける。第２の下地層３中の第１の非晶質半
導体膜３ａは、例えば非晶質シリコンなどで構成され厚
み２００〜１０００人程度に形成さ形成第２の下地層３
ｂ中の第２の酸化シリコン膜３ｂは、１０００〜３００
０人程度の厚みに形形成れる。第１の非晶質半導体膜３
ａは、例えば従来周知のプラズマＣＶＤ法などで形成さ
れる。すなわち、第１の下地層２か形成された基板ｌを
プラズマ反応炉に搬入して、モノシラン（ＳｉＨ４）な
どの水素化シリコンガスを反応炉に導入し、基板１を１
５０〜４００°Ｃに加熱しながら水素化シリコンガスを
プラズマ中で分解して第２の下地層３上に析出させるこ
とによって第１に下地層２上に形成する。なお、第２の
下地層３中の第２の酸化シリコン膜３ｂは、第１の下地
層２の第１の酸化シリコン膜２と同一の方法で形成され
る。

また、第１の非晶質半導体膜３ａと第２の酸化シリコン
膜３ｂから成る第２の下地層３は、一層形成することに
限らず、第１図に示すように、二層以上形成してもよい
。二層以上形成することにより、熱ストレスの吸収効果
は、さらに向上する。

上記のように形成した第２の下地層３上に、結晶化され
る第２の非晶質半導体膜４か形成される。

この第２の非晶質半導体膜４は、非晶質シリコンなどの
半導体膜で構成され、厚み１０００〜１００００人程度
に形成される形成の第２の非晶質半導体膜４は、第２の
下地層３中の第１の非晶質半導体膜３ａと同様な方法に
より形成されるか、必要に応じて半導体用不純物を構成
するフォスフイン（ＰＨ，）、ジボラン（Ｂ、Ｈ，）、
或いはキャリアガスとしての水素ガス（Ｈ２）を用いて
形成される。

前記第２の非晶質半導体膜４上に、保護膜５か形成され
る。この保護膜５は、第２の非晶半導体膜４にレーザ光
を照射して結晶化する際に、第２の非晶質半導体膜４が
大気中から汚染されたり、結晶化される第２の半導体膜
４の表面が平坦度を失うことを防止するために設けられ
、酸化シリコンなどを用いて厚み３００〜１０００人程
度に形成さ形成。この保護膜５も第１の下地層２と同様
な方法で形成される。

上述のように形成した第２の非晶質半導体膜４にレーザ
光Ｒを照射して結晶化する。レーザ光Ｒとしては、１×
１０＠〜１０７Ｗ／ｃｍ２のパワー密度で１００μｍ程
度のスポット径を有する連続発振アルゴンレーザを走査
速度０．５〜２０ｃｍ／ｓｅｃて照射して第２の非晶質
半導体膜４を溶融・固化させて結晶化する。なお、上記
のような条件てレーザ光Ｒを第２の非晶質半導体膜４に
照射すると、第２の非晶質半導体膜４部分だけが溶融し
て固化し、第２の下地層３部分の第１の非晶質半導体膜
３ａが溶融することはない。

（発明の効果） 以上のように、本発明に係る半導体薄膜の形成方法によ
れば、基板上に酸化シリコン膜から成る第１下地層を形
成するとともに、この第１下地層上に第１非晶質半導体
膜と酸化シリコン膜とから成る第２下地層とを少なくと
も各一層形成し、さらにこの第２下地層上に第２非晶質
半導体膜と保護膜とを順次形成した後、保護膜上からレ
ーザ光を照射して第２非晶質半導体膜を結晶化すること
から、非晶質半導体膜が溶融して固化する際の熱ストレ
スは、第２の下地層内に形成された非晶質半導体膜で吸
収され、結晶化幅を大きくしてもクラックが生じにくく
なり、グレインか大きくて結晶性の良好な半導体結晶化
膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体薄膜の形成方法の一実施例
を説明するための断面図である。 ｌ　・ ３　： ３ａ　： ３ｂ　： ４　： ５　： 基板　　　　　　　２：第１の下地層 第２の下地層 第１の非晶質半導体膜 第２の酸化シリコン膜 第２の非晶質半導体膜 保護膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上に酸化シリコン膜から成る第１下地層を形成する
   とともに、この第１下地層上に第１非晶質半導体膜と酸
   化シリコン膜とから成る第２下地層とを少なくとも各一
   層形成し、さらにこの第２下地層上に第２非晶質半導体
   膜と保護膜とを順次形成した後、保護膜上からレーザ光
   を照射して第２非晶質半導体膜を結晶化する半導体薄膜
   の形成方法。