JPS61163631A - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
- Publication number
- JPS61163631A JPS61163631A JP60003178A JP317885A JPS61163631A JP S61163631 A JPS61163631 A JP S61163631A JP 60003178 A JP60003178 A JP 60003178A JP 317885 A JP317885 A JP 317885A JP S61163631 A JPS61163631 A JP S61163631A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- light
- substrate
- base
- support
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/38—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by treatments done after the formation of the materials
- H10P14/3802—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
- H10P14/3808—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
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】
技術分舒
本発明は、薄膜形成方法に関するものであって、更に詳
細には、絶縁性基板上に付着形成した薄膜をアニールし
て単結晶化乃至は微結晶化させる薄膜形成方法に関する
ものである。
細には、絶縁性基板上に付着形成した薄膜をアニールし
て単結晶化乃至は微結晶化させる薄膜形成方法に関する
ものである。
従来技術
比較的大きな面積を有し結晶性でない基板上に薄膜を付
着形成し、この薄膜をレーザ又は電子ビーム等によルア
ニールして単結晶化させることが知られている。この様
な方法によシ大きな面積を有する単結晶薄膜を形成する
ことが可能であυ、液晶駆動用スイッチング装置、等倍
光センナ用スイッチング装置、ＣＣＤセンナ等の種々の
電子デバイスの改良に多大な貢献を与えるものと期待さ
れている。しかしながら、この様な方法ではレーザや電
子ビームによるビーム加熱であシ、そのスＩット径は２
０〜３００ ｍ程度の大きさであるからアニール処理時
間が長く、又その制御が複線になるという欠点がある。
着形成し、この薄膜をレーザ又は電子ビーム等によルア
ニールして単結晶化させることが知られている。この様
な方法によシ大きな面積を有する単結晶薄膜を形成する
ことが可能であυ、液晶駆動用スイッチング装置、等倍
光センナ用スイッチング装置、ＣＣＤセンナ等の種々の
電子デバイスの改良に多大な貢献を与えるものと期待さ
れている。しかしながら、この様な方法ではレーザや電
子ビームによるビーム加熱であシ、そのスＩット径は２
０〜３００ ｍ程度の大きさであるからアニール処理時
間が長く、又その制御が複線になるという欠点がある。
目 的
本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、上述
した如き従来技術の欠点を解消し、単時間で且つ容易に
比較的大きな面積を持った薄膜を結晶化させることの可
能な方法を提供することを目的とする。
した如き従来技術の欠点を解消し、単時間で且つ容易に
比較的大きな面積を持った薄膜を結晶化させることの可
能な方法を提供することを目的とする。
構 成
本発明の薄膜形成方法においては、１表面上に半導体物
質からなる薄膜を付着形成させた絶縁性基板を支持体上
に載置し、前記支持体に対して光吸収性の高い光を射出
する光源から光学系を介して射出光の照射面積を拡大し
て光照射を行なって前記薄膜を熱処理してそれを少なく
ても部分的に結晶化又は微結晶化させることを特徴とす
るもの、である。
質からなる薄膜を付着形成させた絶縁性基板を支持体上
に載置し、前記支持体に対して光吸収性の高い光を射出
する光源から光学系を介して射出光の照射面積を拡大し
て光照射を行なって前記薄膜を熱処理してそれを少なく
ても部分的に結晶化又は微結晶化させることを特徴とす
るもの、である。
以下、添付の図面を参考に本発明の具体的実施の態様に
付いて詳細に説明する。第１図に示した如く、絶縁性基
板１は比較的大きな寸法を有する平板状であって、その
上表面上には半導体物質（本例ではシリコン）からなる
薄膜２を付着形成させである。仁の薄膜２は、例えば、
グロー放電法又はＣＶＤ法等によって形成してあシ、従
って薄膜２は未だ単結晶化されておらず、その多くは非
晶質或いは多結晶又はその混合した状態である。
付いて詳細に説明する。第１図に示した如く、絶縁性基
板１は比較的大きな寸法を有する平板状であって、その
上表面上には半導体物質（本例ではシリコン）からなる
薄膜２を付着形成させである。仁の薄膜２は、例えば、
グロー放電法又はＣＶＤ法等によって形成してあシ、従
って薄膜２は未だ単結晶化されておらず、その多くは非
晶質或いは多結晶又はその混合した状態である。
この様な薄膜２を被着された絶縁性基板１を支持体３上
に載置する。支持体３は本例ではシリコンウェハ（ｉｏ
ｏ）を使用しているが、本発明の特徴の１つとして、支
持体３は照射される光ｈνに対して光吸収性が高い物質
を使用する。シリコン以外１ｃ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ等の金
属又はアルミナ等を一方、絶縁性基板１は照射光に対し
比較的透過性の物質か形成されているものを使用し、例
えば透明な石英や二酸化シリコン等を使用する。尚、絶
縁性基板１とは必ずしもその全体が絶縁性であることが
必要ではなく、薄膜２を被着させる表面のみが絶縁性で
あれば良い。
に載置する。支持体３は本例ではシリコンウェハ（ｉｏ
ｏ）を使用しているが、本発明の特徴の１つとして、支
持体３は照射される光ｈνに対して光吸収性が高い物質
を使用する。シリコン以外１ｃ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ等の金
属又はアルミナ等を一方、絶縁性基板１は照射光に対し
比較的透過性の物質か形成されているものを使用し、例
えば透明な石英や二酸化シリコン等を使用する。尚、絶
縁性基板１とは必ずしもその全体が絶縁性であることが
必要ではなく、薄膜２を被着させる表面のみが絶縁性で
あれば良い。
絶縁性基板ｌは光学的禁止帯幅が５ ｅＶ以上の物質で
構成されたものが良い。
構成されたものが良い。
本発明の別の特徴としては、光源からの光を光学系を介
して拡大し光照射を行なう点である。
して拡大し光照射を行なう点である。
この様に拡大倍率を持った光学系を使用することによっ
て、光源としてレーザや電子ビーム発生器等を使用した
としても、そのビーム径を拡大して光照射を行なうので
、光照射する場合に走査を全く必要としないか、したと
しても最小に抑えることが可能である。又、光ビームを
拡大させると単位面積当シの光強度は低下するが、本発
明方法では光ビームを薄膜２に直接的に吸収させるもの
−ではなく、照射光を効果的に吸収することの可能な予
め選択した物質からなる支持体３を使用しておシ、この
支持体３が光・熱エネルギ変換を行ない熱伝導によって
薄膜２を加熱するものであるから何等問題となることは
ない・ 第２図（ａ）乃至（ｅ）はレーザ光源からのレーザビー
ムＢを拡大する光学系の幾つかの具体例を示している。
て、光源としてレーザや電子ビーム発生器等を使用した
としても、そのビーム径を拡大して光照射を行なうので
、光照射する場合に走査を全く必要としないか、したと
しても最小に抑えることが可能である。又、光ビームを
拡大させると単位面積当シの光強度は低下するが、本発
明方法では光ビームを薄膜２に直接的に吸収させるもの
−ではなく、照射光を効果的に吸収することの可能な予
め選択した物質からなる支持体３を使用しておシ、この
支持体３が光・熱エネルギ変換を行ない熱伝導によって
薄膜２を加熱するものであるから何等問題となることは
ない・ 第２図（ａ）乃至（ｅ）はレーザ光源からのレーザビー
ムＢを拡大する光学系の幾つかの具体例を示している。
第２図、（ａ）では凹レンズ５を使用しておシ、（ｂ）
では！対の凸レンズ５ｍ 、 ６ｂを使用しておシ、又
（ｔｌ）で拡多数本のオグテイカルファイバからなるオ
グテイカルファイバ束７を使用している。第２図（ａ）
は構造が簡単であシ大きな面積をカバーできるが、光強
度分布が一様ではない。又、第２図缶）は２個のレンズ
を使用しているが、平行光として光照射できるので照射
光の強度は略々一様であるが、照射光の範囲が制限され
るので多少の走査を行なうことが必要な場合もある。勿
論、直径の大きなレンズを使用することによ〕走査の必
要性を無くすことも可能である。第２図（ｅ）は、オグ
チカルファイバ束を上端側では集積させ下端側では互い
に離隔させて分散配置させたものである。この場合には
薄膜２０表面と平行に走査することが必要であるが、走
査の必要性を最小限に抑えることが可能である。その他
の例としてはシリンドリカルレンズも使用可能である。
では！対の凸レンズ５ｍ 、 ６ｂを使用しておシ、又
（ｔｌ）で拡多数本のオグテイカルファイバからなるオ
グテイカルファイバ束７を使用している。第２図（ａ）
は構造が簡単であシ大きな面積をカバーできるが、光強
度分布が一様ではない。又、第２図缶）は２個のレンズ
を使用しているが、平行光として光照射できるので照射
光の強度は略々一様であるが、照射光の範囲が制限され
るので多少の走査を行なうことが必要な場合もある。勿
論、直径の大きなレンズを使用することによ〕走査の必
要性を無くすことも可能である。第２図（ｅ）は、オグ
チカルファイバ束を上端側では集積させ下端側では互い
に離隔させて分散配置させたものである。この場合には
薄膜２０表面と平行に走査することが必要であるが、走
査の必要性を最小限に抑えることが可能である。その他
の例としてはシリンドリカルレンズも使用可能である。
第３図に示した如く、非晶質シリコン薄膜２側から光照
射を行なうと、非晶質シリコンは光学的禁止帯幅が約１
゜７ ＠Ｖと単結晶シリコンに比べて大きい為、照射光
のエネルギの吸収効率は低く、従って大部分の照射光は
非晶質シリコン薄膜２及び透明基板１を通過して、単結
晶シリコンからなるシリコンクエバ支持体３に吸収され
る。この吸収エネルギによシリコンウェハ３が加熱され
ると、接触面を介して矢印で示した如く熱伝等によって
透明基板ｌが加熱され、第４図（ａ）で示した如く、薄
膜２との界面で結晶化が起こる。この様な結晶化シリコ
ンはその光学的禁止帯幅が約１．１・Ｖと比較的小さい
のでそれ自身が照射光を効率良く吸収し、自己加熱によ
って加速度的に表面に向かって結晶化が進行する。この
様に薄膜２の基板１との界面側から照射表面側に向けて
結晶化が進行するので結晶化を極めて迅速に行なうこと
が可能である。第４図（ｂ）は薄膜２の全てが結晶化膜
２′とされた状態を示しておｌ） 、２ｍは結晶粒界を
示している。
射を行なうと、非晶質シリコンは光学的禁止帯幅が約１
゜７ ＠Ｖと単結晶シリコンに比べて大きい為、照射光
のエネルギの吸収効率は低く、従って大部分の照射光は
非晶質シリコン薄膜２及び透明基板１を通過して、単結
晶シリコンからなるシリコンクエバ支持体３に吸収され
る。この吸収エネルギによシリコンウェハ３が加熱され
ると、接触面を介して矢印で示した如く熱伝等によって
透明基板ｌが加熱され、第４図（ａ）で示した如く、薄
膜２との界面で結晶化が起こる。この様な結晶化シリコ
ンはその光学的禁止帯幅が約１．１・Ｖと比較的小さい
のでそれ自身が照射光を効率良く吸収し、自己加熱によ
って加速度的に表面に向かって結晶化が進行する。この
様に薄膜２の基板１との界面側から照射表面側に向けて
結晶化が進行するので結晶化を極めて迅速に行なうこと
が可能である。第４図（ｂ）は薄膜２の全てが結晶化膜
２′とされた状態を示しておｌ） 、２ｍは結晶粒界を
示している。
第４図（ｅ）は更にアニールを続行し結晶粒界２ａ間の
間隔、即ちグレンテイズが大きくなった状態を示してい
る。
間隔、即ちグレンテイズが大きくなった状態を示してい
る。
照射光の強度及び照射時間を適当に選択するととによっ
て、前述した如き結晶化によって薄膜２を少なくとも部
分的に単結晶化させたシ、又は微結晶（マイクロクリス
タライン）構造とさせたシすることが可能である。又、
第５図に示した如く、支持体３の載置面上に突起３１を
突設させ、絶縁性基板１を突起３１上に載置させてアニ
ールを行なうととくよって、薄膜２内の結晶化領域の分
布を制御することが可能である。
て、前述した如き結晶化によって薄膜２を少なくとも部
分的に単結晶化させたシ、又は微結晶（マイクロクリス
タライン）構造とさせたシすることが可能である。又、
第５図に示した如く、支持体３の載置面上に突起３１を
突設させ、絶縁性基板１を突起３１上に載置させてアニ
ールを行なうととくよって、薄膜２内の結晶化領域の分
布を制御することが可能である。
即ち、第５図に示した如く、突起３ａと接触する部分か
らの熱伝導が最も高いので基板１内に温度分布が形成さ
れ、突起３ａＫ対応する薄膜２０部分から結晶化が初ま
る。尚、第５図の実施例は第２図に示した如き光学系を
使用せずに、例えばレーザやタングステンハロゲンラン
プ等で直接的に光照射することも可能である・尚、具体
的な実施例としては、非晶質シリコンからなる薄膜２を
、ＲＦ ／＃クワ−ｔｓｏｗ）、ガス流量２０ ＳＣＣ
Ｍ 、 ｓｔｕ、 （ｔｏｏ ％ ）、圧力０．１Ｔｏ
ｒｒ 、基板温度２２０℃の条件下で厚さ０．５〜ｔ−
ｏμｍ（好適には、８．０００１ ）に形成する。絶縁
性基板１としては、厚さ０．３〜１．１絹の透明石
・英を使用する。支持体３としてのシリコンウェハは、
直径４インチで結晶配向（１００）であシ、厚さは０．
４〜０．５耀とする。レーザアニール装置としては例え
ばＣｗＡｒ＋レーザを使用し、レーザビームを拡大光学
系で拡大して光照射を行なう。この場合のアニールは、
Ｎ２．Ａｒ、Ｎｏ等の不活性ガス中で行なうと良い。
らの熱伝導が最も高いので基板１内に温度分布が形成さ
れ、突起３ａＫ対応する薄膜２０部分から結晶化が初ま
る。尚、第５図の実施例は第２図に示した如き光学系を
使用せずに、例えばレーザやタングステンハロゲンラン
プ等で直接的に光照射することも可能である・尚、具体
的な実施例としては、非晶質シリコンからなる薄膜２を
、ＲＦ ／＃クワ−ｔｓｏｗ）、ガス流量２０ ＳＣＣ
Ｍ 、 ｓｔｕ、 （ｔｏｏ ％ ）、圧力０．１Ｔｏ
ｒｒ 、基板温度２２０℃の条件下で厚さ０．５〜ｔ−
ｏμｍ（好適には、８．０００１ ）に形成する。絶縁
性基板１としては、厚さ０．３〜１．１絹の透明石
・英を使用する。支持体３としてのシリコンウェハは、
直径４インチで結晶配向（１００）であシ、厚さは０．
４〜０．５耀とする。レーザアニール装置としては例え
ばＣｗＡｒ＋レーザを使用し、レーザビームを拡大光学
系で拡大して光照射を行なう。この場合のアニールは、
Ｎ２．Ａｒ、Ｎｏ等の不活性ガス中で行なうと良い。
効 果
以上詳説した如く、本発明によれば、所望の結晶化構造
を持った比較的大面積の薄膜を短時間で且つ簡単に形成
することが可能である。特に、拡大光学系を使用するこ
とによって、光源としてレーザ等のビーム光源を使用し
たとしても、アニール時間が長くなった多処理特性が劣
化したシすることはない。
を持った比較的大面積の薄膜を短時間で且つ簡単に形成
することが可能である。特に、拡大光学系を使用するこ
とによって、光源としてレーザ等のビーム光源を使用し
たとしても、アニール時間が長くなった多処理特性が劣
化したシすることはない。
尚、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるべき
ものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなし
に種々の変形が可能であることは勿論である。
ものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなし
に種々の変形が可能であることは勿論である。
第１図は本発明の方法を実施する状態を示した概略斜視
図、第２図（１）乃至（ｅ）は拡大光学系の幾つかの例
を示した説明図、第３図は本発明方法の原理を示した断
面図、第４図（耐乃至（ｅ）は本発明方法の進行状況を
示した断面図、第５図は本発明の別の実施形態を示した
断面図、である。 （符号の説明） １：絶縁性基板 ２：薄 膜 ３：支持板 ５ ＝ ６ ｔ ７ ：拡大光学系 第１図 ｈシ 第２図 （ａ） （ｂ） （ｃ、）第３図 第４図 第５図
図、第２図（１）乃至（ｅ）は拡大光学系の幾つかの例
を示した説明図、第３図は本発明方法の原理を示した断
面図、第４図（耐乃至（ｅ）は本発明方法の進行状況を
示した断面図、第５図は本発明の別の実施形態を示した
断面図、である。 （符号の説明） １：絶縁性基板 ２：薄 膜 ３：支持板 ５ ＝ ６ ｔ ７ ：拡大光学系 第１図 ｈシ 第２図 （ａ） （ｂ） （ｃ、）第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、１表面上に半導体物質からなる薄膜を付着形成させ
た絶縁性基板を支持体上に載置し、前記支持体に対して
光吸収性の高い光を射出する光源から光学系を介して射
出光の照射面積を拡大して光照射を行なつて前記薄膜を
熱処理することを特徴とする薄膜形成方法。 ２、特許請求の範囲第１項において前記光源がレーザ光
源であることを特徴とする薄膜形成方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記熱処理によつ
て前記薄膜を少なくとも部分的に単結晶化させることを
特徴とする薄膜形成方法。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記熱処理によつ
て前記薄膜を少なくとも部分的に微結晶化させることを
特徴とする薄膜形成方法。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記支持体はその
表面上に凸設して複数個の突起が形成されており、前記
絶縁性基板は前記突起上に載置されることを特徴とする
薄膜形成方法。 ６、特許請求の範囲第１項において、前記半導体物質は
シリコンであり、前記支持体はシリコンウェハであるこ
とを特徴とする薄膜形成方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60003178A JPS61163631A (ja) | 1985-01-14 | 1985-01-14 | 薄膜形成方法 |
| US07/741,237 US5302230A (en) | 1980-02-27 | 1991-08-05 | Heat treatment by light irradiation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60003178A JPS61163631A (ja) | 1985-01-14 | 1985-01-14 | 薄膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61163631A true JPS61163631A (ja) | 1986-07-24 |
Family
ID=11550131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60003178A Pending JPS61163631A (ja) | 1980-02-27 | 1985-01-14 | 薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61163631A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0681316A3 (en) * | 1994-05-02 | 1998-01-07 | Sony Corporation | Method of processing a thin film on a substrate for display |
-
1985
- 1985-01-14 JP JP60003178A patent/JPS61163631A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0681316A3 (en) * | 1994-05-02 | 1998-01-07 | Sony Corporation | Method of processing a thin film on a substrate for display |
| US5888839A (en) * | 1994-05-02 | 1999-03-30 | Sony Corporation | Method of manufacturing semiconductor chips for display |
| US6248606B1 (en) | 1994-05-02 | 2001-06-19 | Sony Corporation | Method of manufacturing semiconductor chips for display |
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