JPH05335255A - 膜形成方法 - Google Patents

膜形成方法

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JPH05335255A
JPH05335255A JP4141525A JP14152592A JPH05335255A JP H05335255 A JPH05335255 A JP H05335255A JP 4141525 A JP4141525 A JP 4141525A JP 14152592 A JP14152592 A JP 14152592A JP H05335255 A JPH05335255 A JP H05335255A
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俊之 鮫島
Masateru Hara
昌輝 原
Naoki Sano
直樹 佐野
Setsuo Usui
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被成膜体と膜とのストレスを生じることな
く、良好な膜質をもって膜を形成する方法を提供する。 【構成】 基体1上に、揮発性物質を含有する固体膜2
を形成した後、この固体膜2上に成膜すべき材料層3を
被着形成し、材料層3に対向して被成膜体4を設置し
て、基体1の裏面1Rから固体膜2の吸収するエネルギ
ービームを照射してこの固体膜2から材料層3を剥離し
て、被成膜体4上に材料層3から成る膜5を被着形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば各種半導体装置
における膜の形成に適用して好適な膜形成方法に係わ
る。
【0002】
【従来の技術】膜の形成方法としては、化学的気相成長
法(CVD法)、蒸着法、スパッタリング法等が用いら
れている。これらの成膜法において良質な膜を得るため
には、これを被着する基体を高温に加熱して成膜する必
要がある。このため、膜と基体との間に大きなストレス
が生じるという問題がある。
【0003】また、プラズマCVD法、ECR(電子サ
イクロトロン共鳴)プラズマCVD法を用いる場合は、
低温成膜が可能であるが、プラズマによって発生するイ
オンの衝撃が結果的に膜質の劣化を招くという問題があ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は基体とこの上
に成膜された膜とのストレスを生じることなく、良好な
膜質をもって形成し得る膜形成方法を提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明膜形成方法は、そ
の一例の工程図を図1A〜Cに示すように、基体1上
に、揮発性物質を含有する固体膜2を形成した後、この
固体膜2上に成膜すべき材料層3を被着形成し、材料層
3に対向して被成膜体4を設置して、基体1の裏面1R
から固体膜2の吸収するエネルギービームを照射してこ
の固体膜2から材料層3を剥離して、被成膜体4上に材
料層3から成る膜5を被着形成する。
【0006】また本発明は、上述の膜形成方法におい
て、図2にその一工程図を示すように、上述の固体膜2
上に、分離層14を介して成膜すべき材料層3を被着形
成する。
【0007】
【作用】上述したように、本発明によれば一旦基体1上
に揮発性物質を含有する固体膜2を介して材料層3を形
成した後、基体1の裏面側からエネルギービームを照射
することにより固体膜2中の揮発性物質を蒸発させ、こ
れにより固体膜2上の材料層3を剥離させるのみなら
ず、これを固体膜2上に成膜された状態で対向する被成
膜体4上に被着させて膜5を形成することができた。以
下これを説明する。
【0008】先ず、図3Aに示すように石英ガラスより
成る基体1上に、プラズマCVD法により水素化アモル
ファスSi膜(a−Si:H)12を全面的に厚さ50
0Å程度として成膜した。a−Si:H膜12は膜中に
約10%の多量の水素を含有して成る。これに対し、そ
の基体1上の半面にXeClエキシマレーザを照射して
結晶化し、多結晶Si(poly−Si)膜13を形成
した。この多結晶Si膜13はレーザ加熱時に水素が蒸
発するために、膜中には水素は含有されない。そしてこ
の後Si膜12及び13上に全面的にAl等の材料層3
を厚さ3000Åとして蒸着し、幅w及び間隔sを20
μmとしてRIE(反応性イオンエッチング)等の異方
性エッチングによりパターニングを行った。その後、こ
の材料層3と対向して、固体膜2の上面から1mm程度
の間隔Lを保持するように、ガラスより成る被成膜体4
を対向して設置し、真空チャンバー内に配置した。
【0009】そして真空中で基体1の裏面1R側から矢
印Eで示すようにXeClエキシマレーザ等のエネルギ
ービームパルスを照射した。a−Si:H膜12に20
0mJ/cm2 のエネルギー密度のレーザを照射したと
き材料層3が矢印aで示すように剥離して、図3Bに示
すように対向する被成膜体4に材料層3のパターンが転
写されて膜5が形成された。これに対して、多結晶Si
膜13上の材料層3はレーザを照射しても剥離されなか
った。
【0010】またこのようにして成膜した膜5に対し、
アセトン超音波処理を施しても被成膜体4から剥離され
ることなく、充分な密着性をもって転写形成されること
を確認した。
【0011】即ちこの結果から、レーザ等のエネルギー
ビームを固体膜に照射することによってこの固体膜中の
加熱された揮発性物質、この場合水素の内圧が高まり、
この水素が蒸発する圧力によって材料層3この場合Al
膜が剥離して、対向する被成膜体4に被着されて充分な
密着性をもって転写形成されるものと考えられる。
【0012】また他の本発明においては、図2に示すよ
うに、固体膜2上に分離層14を介して成膜すべき材料
層3を被着形成し、この後基板1の裏面1R側から矢印
Eで示すようにエネルギービームを照射することによ
り、この分離層14及びこれの上の材料層3を、被成膜
体4に転写させることができる。この場合、成膜すべき
材料層3と揮発性物質を含有する固体膜2とが同材料よ
り成る場合においても、確実に材料層3を固体膜2上か
ら剥離させることができる。
【0013】このように本発明によれば、被成膜体4上
に直接的に膜を成膜することなく、別体の基板1上に成
膜した材料層3を転写して形成することができることか
ら、被成膜体4自体が高温に加熱されることがなく、膜
5と被成膜体4とのストレスが生じることを回避でき
る。またこの場合プラズマイオン等による衝撃をも回避
でき、良好な膜質をもって膜を形成することができる。
【0014】
【実施例】以下本発明膜形成方法を図面を参照して詳細
に説明する。本発明方法は、先ず図1Aに示すように、
石英ガラス等より成る基体1上に、プラズマCVD法等
により揮発性物質を含有する固体膜2、例えば水素を膜
中に約10%含有する水素化アモルファスSiより成る
固体膜2を全面的に厚さ500Å程度として成膜し、更
にこの上にAl等より成る所定のパターンの材料層3を
形成した。この材料層3は、例えば厚さ3000Åとし
て蒸着した後、幅w及び間隔sを20μmとしてRIE
(反応性イオンエッチング)等の異方性エッチングによ
りパターニングを行って形成した。
【0015】そしてこの後図1Bに示すように、この材
料層3と対向して、固体膜2の上面から1mm程度の間
隔Lを保持するように、ガラスより成る被成膜体4を対
向して設置し、真空チャンバー内に配置した。そして真
空中で基体1の裏面1R側から矢印Eで示すようにXe
Clエキシマレーザ等のエネルギービームをパルス照射
した。
【0016】材料層3に200mJ/cm2 のエネルギ
ー密度のレーザを照射したとき、この材料層3が矢印a
で示すように剥離して、図1Cに示すように対向する被
成膜体4上に、固体膜2上に成膜したパターンと同パタ
ーンの材料層3が転写されて膜5が形成された。
【0017】このような転写は、膜5の材料がSiO2
等の他の場合においても同様に行うことができた。ま
た、固体膜2としても例えば水素を大量に含有できるP
d等の金属膜を用いることもできる。
【0018】また、例えば固体膜2として上述したよう
に水素化アモルファスSiを用いて、Siより成る材料
層3を成膜する場合は、図2に示すように、固体膜2と
材料層3との間に例えばSiO2 等の固体膜2に比し高
融点の分離層14を設けることによって、この分離層1
4とこれの上の材料層3とを同時に転写させることによ
り、膜を形成することができる。
【0019】次に、このような膜形成方法を適用して薄
膜トランジスタを形成する場合について図4A〜Cの製
造工程図を参照して詳細に説明する。この場合、先ず図
4Aに示すように、薄膜トランジスタを構成するガラス
等より成る基体21上に、Si等より成る不純物含有半
導体層15をCVD法等により被着形成して、後述する
工程においてチャネル領域となる部分を除去してパター
ニングし、更にこの上にSi等より成る半導体層16を
全面的に被着する。そしてこの半導体層16の上面上か
ら全面的にパルスレーザを照射して結晶化を行う。
【0020】そしてこれら半導体層15及び16をフォ
トリソグラフィ等の適用により所定のパターンにパター
ニングしてソース及びドレイン領域22S及び22Dを
形成し、この上に、本発明膜形成方法によりソース及び
ドレイン電極を転写形成する。即ち、図4Bに示すよう
に、石英ガラス等より成る基体1上に、水素化アモルフ
ァスSi等より成る固体膜2とこの上にAl等より成る
電極材料がパターニング形成された材料層3とが被着さ
れて成り、この材料層3がソース/ドレイン領域22S
及び22D上に対向配置されるように持ち来し、真空中
において基体1の裏面1R側から、XeClエキシマレ
ーザ等のエネルギービームを矢印Eで示すようにパルス
照射して、材料層3を矢印aで示すように、ソース/ド
レイン領域22S及び22D上に転写形成する。このよ
うに本発明方法を適用することによって、チャネル領域
22上に金属層が被着されることなく電極をパターニン
グ形成することができるため、このチャネル領域22の
金属汚染を回避することができ、薄膜トランジスタの特
性の向上をはかることができる。
【0021】そして更にこの上に、本発明膜形成方法を
利用して、SiO2 等より成る絶縁層を全面的に転写形
成する。即ち図4Cに示すように、基体1上に揮発性物
質を含有する固体膜2、SiO2 等の材料層17が順次
被着されて成り、これを同様にソース/ドレイン電極2
3S及び23D上に持ち来して、同様にパルスレーザ等
のエネルギービームを基体1の裏面1R上から照射し
て、材料層17を全面的に被着してゲート絶縁膜を形成
する。通常SiO2 等の絶縁層を被着する場合は、プラ
ズマCVD法等を用いて被着形成するものであるが、本
発明膜形成方法を適用することによって、基体21を高
温に加熱することを回避し、またプラズマイオンによる
汚損を回避して、良好なゲート絶縁膜を形成することが
できる。
【0022】そしてこの後、図5に示すように、チャネ
ル領域22上のゲート絶縁膜24上に、Al等より成る
ゲート電極25を例えば上述したように本発明膜形成方
法を適用して形成し、薄膜トランジスタを形成すること
ができる。
【0023】このように本発明方法を薄膜トランジスタ
の製造工程に適用する場合は、ソース/ドレイン電極2
3S及び23D、ゲート絶縁膜24、又ゲート電極25
等の各薄膜の形成とパターニングを、トランジスタを製
造する工程とは別工程として並行して行うことができる
ことから、トランジスタ作成工程の簡略化をはかること
ができる。
【0024】尚、上述の実施例においては、各例共に、
単層の材料層3を転写して膜を形成する場合を示すが、
2層以上の複数の材料層を1回のレーザ照射で転写する
こともできる。また材料層としては、上述したようにパ
ターンでも膜でも同様に転写することができる。
【0025】また本発明は上述の実施例に限ることなく
その他種々の材料構成、転写態様を採ることができ、ま
た薄膜トランジスタ製造工程に限ることなく、種々の半
導体装置の製造にあたって本発明方法を適用し得ること
はいうまでもない。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、被成膜体を高温に加熱
することなく膜を形成することができて、被成膜体と膜
とのストレスを回避することができ、またプラズマイオ
ン等による膜質の劣化を回避することができる。
【0027】更に、他の本発明によれば、固体膜上に分
離層を介して材料層を形成することから、この分離層と
共に材料層を転写させることによって、揮発性物質を含
有する固体膜の材料と転写すべき膜の材料とが同材料で
ある場合においても、確実に材料層を剥離させて被成膜
体上に転写して成膜することができる。
【0028】また、本発明を薄膜トランジスタの製造に
適用するときには、チャネル領域への金属汚染、ゲート
絶縁膜作成の際の熱処理工程を回避することができ、ト
ランジスタ特性の向上をはかることができる。更に、電
極、ゲート絶縁膜等の形成工程を、トランジスタの形成
工程と別工程として並行処理を行うことができ、薄膜ト
ランジスタ等の各種半導体装置の製造にあたってその製
造の簡易化をはかることができるという多大な効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明膜形成方法の一例の製造工程図である。
【図2】本発明膜形成方法の他の例の一製造工程図であ
る。
【図3】本発明膜形成方法の説明図である。
【図4】薄膜トランジスタの製造工程図である。
【図5】薄膜トランジスタ一例の略線的拡大断面図であ
る。
【符号の説明】
1 基体 2 固体膜 3 材料層 4 被成膜体 5 膜 14 分離層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // H01L 21/336 29/784 (72)発明者 碓井 節夫 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基体上に、揮発性物質を含有する固体膜
    を形成した後、上記固体膜上に成膜すべき材料層を被着
    形成し、 上記材料層に対向して被成膜体を設置して、上記基体の
    裏面から上記固体膜の吸収するエネルギービームを照射
    して上記固体膜から上記材料層を剥離して、上記被成膜
    体上に上記材料層から成る膜を被着形成することを特徴
    とする膜形成方法。
  2. 【請求項2】 上記固体膜上に、分離層を介して成膜す
    べき材料層を被着形成することを特徴とする上記請求項
    1に記載の膜形成方法。
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