JPS59154016A - 薄膜結晶形成法 - Google Patents

薄膜結晶形成法

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JPS59154016A
JPS59154016A JP58029021A JP2902183A JPS59154016A JP S59154016 A JPS59154016 A JP S59154016A JP 58029021 A JP58029021 A JP 58029021A JP 2902183 A JP2902183 A JP 2902183A JP S59154016 A JPS59154016 A JP S59154016A
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JP
Japan
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laser beam
thin film
film
domain
island
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JP58029021A
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English (en)
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Shinji Maekawa
真司 前川
Atsushi Kudo
淳 工藤
Tatsuo Morita
達夫 森田
Masayoshi Koba
木場　正義
Katsuteru Awane
粟根　克昶
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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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】 く技術分野〉 本発明は半導体薄膜を単結晶化させる方法に関し、特に
レーザ光を照射して単結晶化させる際のレーザ光の照射
方法に関するものである。
〈従来技術〉 近年より高密度化された集積回路をめざして、絶縁体上
に一旦非晶質或いは多結晶からなる半導体薄膜を形成し
、この半導体薄膜を単結晶化して利用することが種々試
みられている。その一つとして絶縁体上に多結晶あるい
は非晶質シリコンを堆積し、これにレーザ光あるいは電
子線等のエネルギービームを照射することにより、結晶
化させる方法がある。
このような結晶化方法を採る場合、特に多結晶或いは非
晶質シリコンを堆積させた絶縁体が非晶質からなる表面
を有している状態では、単にエネルギービームを照射し
ただけでは良質な単結晶膜を得ることは難しく欠陥や粒
界を多数含んだものになってしまう。これはンリコン膜
を堆積させている、絶縁体の熱伝導のため、ビーム照射
位置の周囲の部分が中央部に比べて温度が低くなって、
結晶化の際周囲からのランダムな核発生が起こるからで
ある。このような点を考慮して熱酸化膜をつけたシリコ
ンウェハ上のシリコン膜の場合、シリコン膜全レーザ光
がもつエネルギー全配慮した寸法の島状に予め加工して
次にレーザ光を照射する方法が行われている。
上記のように結晶性シリコン基板を用いて、この上に絶
縁膜を介してシリコン膜を堆積させ、このシリコン膜の
形状を島状に加工してレーザ光を照射すれば、シリコン
基板は石英等の透明な絶縁材料とは異なってレーザ光を
吸収するため・、島の中央部より周囲の方が高いような
温度分布となる。
従って島の周辺からの多数のランダムな核成長が抑えら
れ中央部からの均一な核成長によって単結晶となる。し
かしながら基板として石英ウェハのような透光性の絶縁
体を用いた場合には、基板自体がレーザ光を吸収しない
ため上述のようなランダムな核発生を抑えることができ
ず、単結晶薄膜を作成することが非常に困難であった。
〈発明の目的〉 本発明は上記従来の薄膜結晶形成法の問題に鑑みてなさ
れたもので、レーザ光の照射方法を工夫することにより
石英ウェハ上のシリコン島のレーザ光照射時の温度分布
を均一にし幅の広い単結晶島を得ることを可能にする。
〈実施例〉 第１図乃至第５図は本発明による一実施例の薄膜結晶形
成方法の工程を示す図で、図において、非晶質絶縁体の
石英基板１表面にＬＰＧＶＤによって多結晶シリコン膜
２を堆積する。該多結晶シリコン膜２を、後に照射する
レーザ光のエネルギーで単結晶化し得る範囲の領域を単
位として第２図に示すように島状２．．２２に加工する
。このとき各島状領域２１．２２は、単に所望領域をも
った形状として加工されるだけではなく第４図の平面図
に示すように、幅の広い本体部分２ａと本体部分と連結
されているが幅が本体部分２ａより充分に小さい結晶誘
導化の領域２ｂが形成され、面領域間の連結部では幅が
比較的連続的に変化するように傾斜して形成されている
。シリコン膜２＋’　２２は島状に加工された後表面が
第３図のように反射防止膜３で被われ、その後レーザ光
が照射される。
該レーザ光の照射にあたっては、まず上記狭い領域２ｂ
の幅とほぼ同根に細く絞ったレーザ光を用いて上記幅の
狭い結晶化誘導領域２ｂからこの領域に連続する領域２
ａの中央部を細いレーザ光で走査する。この走査により
第４図に示すように島状シリコン膜２７．の中央部２ｃ
の結晶が粗大化されより高い結晶性を帯びる。次にレー
ザ光径を島の幅と同程度に広げてシリコン膜面を再度走
査し領域全体を第５図のように単結晶化する。
通常のガウス分布をもつレーザ光を照射すると領域の中
央部の温度が最も高くなり周辺部の温度はそれに比べて
上昇しにくい。しかし上記のように予め領域の中央部を
結晶化させておくと、２回めの走査時には結晶シリコン
の部分の光吸収率が周囲の多結晶あるいは非晶質シリコ
ンと比べて約１桁小さいため温度の上昇が抑えられ、ビ
ーム中央部と周囲との間に生じる温度差が非常に小さく
なり、領域内に比較的均一な温度分布が得られ幅の広い
単結晶等が得られる。しかも得られた結晶膜は狭い領域
２ｂｋ利用して作成しているため欠陥が少なく、単一方
位をもったものになり易い。
次に上記工程を実施したより具体的な例を挙げる０ 厚さ４００μｍの石英基板１上にＬＰＧＶＤにより５０
００Ａの多結晶シリコン２を堆積し、該多結晶シリコン
膜２を、結晶誘導化領域２ｂ’ｔ−もった島状に加工す
る。続いて表面に反射防止膜として酸化ソリコン膜３を
形成する。該反射防止膜はＳｉＮのような透明絶縁膜を
利用することもできる。表面を反射防止膜３で被った後
、まず第１走査として１２Ｗ９発振モードＣＷのＡｒレ
ーザ光をビーム径２０μｍに絞り、狭い領域２ｂ’に走
査開始端として島の中央部２ｃを走査して結晶化させる
。次に第２走査として４Ｗのレーザ光をビーム径１４０
μｍに拡げ島全体を順次溶融径単結晶化させる。〜（の
とき走査速度は１．Ｏｍｍ／ｓ〜７０　ｔｍＶ／ｓ程度
とし、基板温度は４００℃に保持する。
尚ソリコン膜に照射するレーザ光としてＡｒレーザに限
られるものではなく、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ全用
いることもできる。
く効果〉 以上のように本発明によれば、絶縁体上に堆積させた非
晶質或いは多結晶半導体薄膜を結晶化するために、予め
径の小さいレーザ光を領域中央部に照射し、この中央部
を被って径の大きいビームを照射して結晶化することに
より、レーザ光照射時の薄膜における温度分布が改善さ
れ、広い領域にわたって単結晶化された薄膜を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第３図は本発明による一実施例の工程を説明
するための側面図、＄４図及び第５図は同実施例の工程
を説明する平面図である。 に石英基板、２：多結晶ンリコン膜、３：反射防止膜、
４：走査１により結晶化される部分。 ′２ａ：広面積領域、２ｂ：狭い領域、２ｃ：中央部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 】）基板上に多結晶又は非晶質の半導体膜を堆積し、該
    半導体膜にレーザ光を照射して溶融させ、基板上に半導
    体単結晶膜を形成する方法において、半導体膜に、単結
    晶化のための広面積領域に連続して結晶化誘導のための
    狭い領域を加工する工程と、加工後の半導体膜にビーム
    径を相違させて少なくとも２度レーザ光を走査して単結
    晶化させる工程とからなることを特徴とする薄膜結晶形
    成法。 ２）前記少なくとも２度のレーザ光の走査は、上記結晶
    化誘導のための狭い領域の幅と同程度の小さいビーム径
    のレーザ光によって半導体膜の中央部ｔはじめに走査し
    、その径径の大きいレーザ光によって上記中央部を含む
    半導体膜を走査することを特徴とする特許請求の範囲第
    １項記載の薄膜結晶形成法。
JP58029021A 1983-02-22 1983-02-22 薄膜結晶形成法 Pending JPS59154016A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4888302A (en) * 1987-11-25 1989-12-19 North American Philips Corporation Method of reduced stress recrystallization
US7205184B2 (en) * 1997-10-14 2007-04-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of crystallizing silicon film and method of manufacturing thin film transistor liquid crystal display
US7229861B2 (en) 1994-09-16 2007-06-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for producing semiconductor device

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