JPS6230314A - 結晶性半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
結晶性半導体薄膜の製造方法Info
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- JPS6230314A JPS6230314A JP16885685A JP16885685A JPS6230314A JP S6230314 A JPS6230314 A JP S6230314A JP 16885685 A JP16885685 A JP 16885685A JP 16885685 A JP16885685 A JP 16885685A JP S6230314 A JPS6230314 A JP S6230314A
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- thin film
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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。
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〕
本発明は結晶性半導体薄膜の製造方法に関するものであ
って、絶縁性基板上に多結晶Ｓｉ膜を形成するのに用い
て最適なものである。
って、絶縁性基板上に多結晶Ｓｉ膜を形成するのに用い
て最適なものである。
本発明は、結晶性半導体薄膜の製造方法において、絶縁
性基板上に窒化シリコン膜を介して半導体薄膜を形成し
、この半導体薄膜にエネルギービームを照射することに
より結晶化させるようにすることによって、結晶化の際
に生ずるひずみを窒化シリコン膜により緩和し、これに
より膜質の良好な結晶性半導体薄膜を製造することがで
きるようにしたものである。
性基板上に窒化シリコン膜を介して半導体薄膜を形成し
、この半導体薄膜にエネルギービームを照射することに
より結晶化させるようにすることによって、結晶化の際
に生ずるひずみを窒化シリコン膜により緩和し、これに
より膜質の良好な結晶性半導体薄膜を製造することがで
きるようにしたものである。
従来、ガラス等の絶縁体基板上に例えばアモルファスＳ
ｔ膜を形成し、このアモルファス５ｉｌＱをレーザービ
ーム等のエネルギービームにより加熱して結晶化させる
技術が知られている。。
ｔ膜を形成し、このアモルファス５ｉｌＱをレーザービ
ーム等のエネルギービームにより加熱して結晶化させる
技術が知られている。。
しかしながら、Ｓｉ膜と基板との熱膨張係数や熱伝導度
が違うため、ビーム加熱による結晶化の際にＳｉ膜にひ
ずみや応力が生じて改質の良好な結晶性Ｓｉ膜を得るの
が難しいという問題がある。特にパルスレーザ−等によ
る短時間加熱によって結晶化を行う場合は、温度勾配が
非常に大きくなる結果熱的ひずみが大きくなり、このた
め膜質の良好な結晶性Ｓｊ膜を得るのが困難である。
が違うため、ビーム加熱による結晶化の際にＳｉ膜にひ
ずみや応力が生じて改質の良好な結晶性Ｓｉ膜を得るの
が難しいという問題がある。特にパルスレーザ−等によ
る短時間加熱によって結晶化を行う場合は、温度勾配が
非常に大きくなる結果熱的ひずみが大きくなり、このた
め膜質の良好な結晶性Ｓｊ膜を得るのが困難である。
本発明は、従来技術が有する上述のような欠点を是正し
た結晶性半導体薄膜の製造方法を提供することを目的と
する。
た結晶性半導体薄膜の製造方法を提供することを目的と
する。
本発明に係る結晶性半導体薄膜の製造方法は、絶縁性基
板（例えばガラス基板１）上に窒化シリコン膜（例えば
プラズマＣＶＤ法により形成された５ｉＪ４膜２）を介
して半導体薄膜（例えばａ−Ｓｉ：Ｈ膜３）を形成し、
次いでこの半導体薄膜にエネルギービーム（例えばＸｅ
Ｃ１エキシマ−レーザーによるレーザービーム４）を照
射することにより上記半導体薄膜を結晶化させるように
している。
板（例えばガラス基板１）上に窒化シリコン膜（例えば
プラズマＣＶＤ法により形成された５ｉＪ４膜２）を介
して半導体薄膜（例えばａ−Ｓｉ：Ｈ膜３）を形成し、
次いでこの半導体薄膜にエネルギービーム（例えばＸｅ
Ｃ１エキシマ−レーザーによるレーザービーム４）を照
射することにより上記半導体薄膜を結晶化させるように
している。
このようにすることによって、結晶化の際に半導体薄膜
に生ずるひずみを窒化シリコン膜により効果的に緩和す
ることができる。
に生ずるひずみを窒化シリコン膜により効果的に緩和す
ることができる。
以下本発明の実施例につき図面を参照しながら説明する
。
。
まず本発明を多結晶Ｓｉ膜の製造に適用した第１実施例
につき説明する。
につき説明する。
第１Ａ図に示すように、まず例えばガラス基板ｌ上にプ
ラズマＣＶＤ法により例えば基板温度２６０℃で膜厚６
００人のＳｉ３Ｎ４膜（窒化シリコン膜）２を形成し、
次いでこのＳｉＪ、膜２上に同じくプラズマＣＶＤ法に
より例えば膜厚１０００人のａ −５ｉ ： Ｈ膜（水
素化アモルファスＳｉ膜）３を形成する。
ラズマＣＶＤ法により例えば基板温度２６０℃で膜厚６
００人のＳｉ３Ｎ４膜（窒化シリコン膜）２を形成し、
次いでこのＳｉＪ、膜２上に同じくプラズマＣＶＤ法に
より例えば膜厚１０００人のａ −５ｉ ： Ｈ膜（水
素化アモルファスＳｉ膜）３を形成する。
次にＸｅＣｊ２エキシマ−レーザーによる波長３０８ｎ
ｍ、パルス幅３５ｎｓのレーザービーム４をａ −３ｉ
：Ｈ膜３に照射して加熱することにより常温で結晶化を
行って、第１Ｂ図に示すように多結晶Ｓｉ膜５を形成す
る。
ｍ、パルス幅３５ｎｓのレーザービーム４をａ −３ｉ
：Ｈ膜３に照射して加熱することにより常温で結晶化を
行って、第１Ｂ図に示すように多結晶Ｓｉ膜５を形成す
る。
このようにして得られた多結晶Ｓｉ膜５は、レーザーエ
ネルギー１５０ ２５０ｍＪ／ｃｆｆｌの範囲で特に均
一に結晶化が行われしかも表面の平滑性が良好な良質の
膜であった。一方、比較のためにＳｉ３Ｎ。
ネルギー１５０ ２５０ｍＪ／ｃｆｆｌの範囲で特に均
一に結晶化が行われしかも表面の平滑性が良好な良質の
膜であった。一方、比較のためにＳｉ３Ｎ。
膜２を形成しないで上述と同様にして結晶化を行った場
合は、レーザービーム照射によって表面の荒れが太き（
なり、ビーム照射領域全体を均一に結晶化することはで
きなかった。
合は、レーザービーム照射によって表面の荒れが太き（
なり、ビーム照射領域全体を均一に結晶化することはで
きなかった。
上述のように良質の多結晶Ｓｉ膜５が得られる原因は次
のように考えられる。すなわち、ガラス基板ｌとａ−５
ｉ：ｆ（膜３との間に形成したＳｉ３Ｎ４膜２の熱膨張
係数及び熱伝導率はＳｊに近いため、レーザービーム４
による加熱の際にａ Ｓｉ：Ｈ膜３に生ずる熱的なひ
ずみがこの５ｉ３Ｎａｌ１２２によって効果的に緩和さ
れるためであると考えられる。
のように考えられる。すなわち、ガラス基板ｌとａ−５
ｉ：ｆ（膜３との間に形成したＳｉ３Ｎ４膜２の熱膨張
係数及び熱伝導率はＳｊに近いため、レーザービーム４
による加熱の際にａ Ｓｉ：Ｈ膜３に生ずる熱的なひ
ずみがこの５ｉ３Ｎａｌ１２２によって効果的に緩和さ
れるためであると考えられる。
このように、上述の第１実施例によれば、ガラス基板ｌ
上に５ｉ３Ｎ４Ｊｌ！Ｊ２を介してａ−ｓｉ： ＨＩ＋
２３を形成し、次いでこのａ −３ｔ ： Ｈ膜３にレ
ーザービーム４を照射して加熱することにより結晶化を
行っているので、結晶化の際の熱的ひずみが緩和され、
従って均一に結晶化が行われしかも表面の平滑性が良好
な良質の多結晶Ｓｉ膜５を容易に得ることができる。の
みならずプラズマＣＶＤ法により低温で形成した上記Ｓ
ｉＪ、膜２中には多量の水素（約１０原子％）が含まれ
ているため結晶化の際にこの５ｉｆｆＬ膜２中の水素が
多結晶Ｓｉ膜中に拡散し、この結果この水素によって結
晶欠陥を減少させることができる。従って結晶欠陥が少
ないという意味においても良質の多結晶Ｓｉ膜５を得る
ことができる。
上に５ｉ３Ｎ４Ｊｌ！Ｊ２を介してａ−ｓｉ： ＨＩ＋
２３を形成し、次いでこのａ −３ｔ ： Ｈ膜３にレ
ーザービーム４を照射して加熱することにより結晶化を
行っているので、結晶化の際の熱的ひずみが緩和され、
従って均一に結晶化が行われしかも表面の平滑性が良好
な良質の多結晶Ｓｉ膜５を容易に得ることができる。の
みならずプラズマＣＶＤ法により低温で形成した上記Ｓ
ｉＪ、膜２中には多量の水素（約１０原子％）が含まれ
ているため結晶化の際にこの５ｉｆｆＬ膜２中の水素が
多結晶Ｓｉ膜中に拡散し、この結果この水素によって結
晶欠陥を減少させることができる。従って結晶欠陥が少
ないという意味においても良質の多結晶Ｓｉ膜５を得る
ことができる。
次に本発明を多結晶ＳｉＴ Ｆ Ｔの製造に適用した第
２実施例につき説明する。
２実施例につき説明する。
まず第１Ａ図及び第１Ｂ図に示すと同様にしてガラス基
板１上に膜厚６００人のＳｉ３Ｎ＜膜２及び膜厚１００
０人のａ−３ｉ：Ｉ（膜３を順次形成し、次いでＸｅＣ
Ｅエキシマ−レーザーによるレーザービーム４をエネル
ギー１８５ｔｎＪ／ ｃｔＡでこのａ −５ｉ：Ｈ１９
３に照射して結晶化を行うことにより多結晶Ｓｉ膜５を
形成する。
板１上に膜厚６００人のＳｉ３Ｎ＜膜２及び膜厚１００
０人のａ−３ｉ：Ｉ（膜３を順次形成し、次いでＸｅＣ
Ｅエキシマ−レーザーによるレーザービーム４をエネル
ギー１８５ｔｎＪ／ ｃｔＡでこのａ −５ｉ：Ｈ１９
３に照射して結晶化を行うことにより多結晶Ｓｉ膜５を
形成する。
次に第２Ａ図に示すように、この多結晶５ｉｌｐ１％５
に膜厚２００人の５ｉＪ４膜６、膜厚１５００人のＳｉ
Ｏ□膜７及び膜厚６０００人の所定形状を有するＭｏ膜
から成るゲート電極８を形成する。なお上記Ｓｉ３Ｎ＜
膜６及び５ｉｎ２膜７によりゲート絶縁膜が構成される
。この後、このゲート電極８をマスクとしてＰ゛を例え
ばエネルギー１３０ＫｅＶ、ドーズｆｆｉ １０ ”ｃ
ｍ−２の条件でＳｉＯ２ｉ７及び５ｉＪ４１１ｆｆ６を
介して多結晶Ｓｉ膜膜中中イオン注入し、次いで常温で
ＸｅＣＥエキシマ−レーザーによるレーザービーム（図
示せず）を照射して加熱することにより上記Ｐの活性化
を行って、第２Ａ図に示すようにｎ゛層から成るソース
領域９及びドレイン領域１０を形成する。
に膜厚２００人の５ｉＪ４膜６、膜厚１５００人のＳｉ
Ｏ□膜７及び膜厚６０００人の所定形状を有するＭｏ膜
から成るゲート電極８を形成する。なお上記Ｓｉ３Ｎ＜
膜６及び５ｉｎ２膜７によりゲート絶縁膜が構成される
。この後、このゲート電極８をマスクとしてＰ゛を例え
ばエネルギー１３０ＫｅＶ、ドーズｆｆｉ １０ ”ｃ
ｍ−２の条件でＳｉＯ２ｉ７及び５ｉＪ４１１ｆｆ６を
介して多結晶Ｓｉ膜膜中中イオン注入し、次いで常温で
ＸｅＣＥエキシマ−レーザーによるレーザービーム（図
示せず）を照射して加熱することにより上記Ｐの活性化
を行って、第２Ａ図に示すようにｎ゛層から成るソース
領域９及びドレイン領域１０を形成する。
次に第２Ｂ図に示すように、ＳｉＯ□膜７及び５ｉ３Ｎ
４ｎ莫６の所定部分をエツチング除去して開口１１．１
２を形成した後、これらの開口１１．１２を通じてＡＮ
から成る電極１３．１４を形成して、目的とするｎチャ
ネルの多結晶５ｉＴＦＴを完成させる。
４ｎ莫６の所定部分をエツチング除去して開口１１．１
２を形成した後、これらの開口１１．１２を通じてＡＮ
から成る電極１３．１４を形成して、目的とするｎチャ
ネルの多結晶５ｉＴＦＴを完成させる。
このようにして製造された。多結晶５ｉＴＦＴＯ特性を
測定した所、電子移動度は９６ｃｏｉ／Ｖｓと極めて高
く、またオン／オフ比も第３図に示すように従来（破線
で示す曲線）は１０３程度であったのに対し約１０５程
度と２桁高い優れた特性が得られていることがわかる。
測定した所、電子移動度は９６ｃｏｉ／Ｖｓと極めて高
く、またオン／オフ比も第３図に示すように従来（破線
で示す曲線）は１０３程度であったのに対し約１０５程
度と２桁高い優れた特性が得られていることがわかる。
このような優れた特性が得られるのは、第１実施例で述
べたようにＳｉ、Ｎ。
べたようにＳｉ、Ｎ。
膜２によって結晶化の際の熱的ひずのが緩和されたこと
と、プラズマＣＶＤ法により低温で形成した上記５ｉ３
Ｎａ膜２中の水素が結晶化の際に多結晶Ｓｉ膜中に拡散
して結晶欠陥が減少したこととによるものと考えられる
。
と、プラズマＣＶＤ法により低温で形成した上記５ｉ３
Ｎａ膜２中の水素が結晶化の際に多結晶Ｓｉ膜中に拡散
して結晶欠陥が減少したこととによるものと考えられる
。
このように、上述の第２実施例によ−れば、５ｔＪａ膜
２を介してガラス基板ｌ上に形成したａ −３ｔ ：Ｈ
膜３を結晶化させることにより得られた膜質の良好な多
結晶５１Ｍ５を用いて、特性の優れた多結晶５ｉＴＦＴ
を製造することができる。
２を介してガラス基板ｌ上に形成したａ −３ｔ ：Ｈ
膜３を結晶化させることにより得られた膜質の良好な多
結晶５１Ｍ５を用いて、特性の優れた多結晶５ｉＴＦＴ
を製造することができる。
以上本発明の実施例につき説明したが、本発明は上述の
２つの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術
的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述
の２つの実施例においてはＳｉ３Ｎ４膜２の膜厚を６０
０人に選定したが、必要に応してこれと異なる膜厚に選
定することも可能である。しかし、結晶化の際の熱的ひ
ずみを効果的に緩和するためには１００Å以上の膜厚で
あることが好ましい。またこのＳｉＪイ膜２を形成する
方法としては、上述の２つの実施例で用いたプラズマＣ
ＶＤ法の他にＬＰＣＶＤ法、スパッタリング法等を用い
ることも可能である。
２つの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術
的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述
の２つの実施例においてはＳｉ３Ｎ４膜２の膜厚を６０
０人に選定したが、必要に応してこれと異なる膜厚に選
定することも可能である。しかし、結晶化の際の熱的ひ
ずみを効果的に緩和するためには１００Å以上の膜厚で
あることが好ましい。またこのＳｉＪイ膜２を形成する
方法としては、上述の２つの実施例で用いたプラズマＣ
ＶＤ法の他にＬＰＣＶＤ法、スパッタリング法等を用い
ることも可能である。
さらにまた、上述の２つの実施例においては、加熱源と
してＸｅＣβエキシマ−レーザーによるレーザービーム
４を用いたが、必要に応じてＫｒＦエキシマ−レーザー
やＡｒレーザー、さらには電子ビーム、イオンビーム等
の各種エネルギービームを用いることが可能である。同
様に、ガラス基板１の代わりに石英基板その他の絶縁性
基板を用いることが可能である。
してＸｅＣβエキシマ−レーザーによるレーザービーム
４を用いたが、必要に応じてＫｒＦエキシマ−レーザー
やＡｒレーザー、さらには電子ビーム、イオンビーム等
の各種エネルギービームを用いることが可能である。同
様に、ガラス基板１の代わりに石英基板その他の絶縁性
基板を用いることが可能である。
また上述の２つの実施例においては、半導体薄膜として
ａ−５ｉ：ｌ（膜３を形成したが、このａ−５ｉｌｌ（
膜３の代わりに多結晶Ｓｉ膜を形成した後、これを上述
の２つの実施例と同様にして再結晶化させることも可能
である。
ａ−５ｉ：ｌ（膜３を形成したが、このａ−５ｉｌｌ（
膜３の代わりに多結晶Ｓｉ膜を形成した後、これを上述
の２つの実施例と同様にして再結晶化させることも可能
である。
なお上述の２つの実施例においては、本発明を多結晶Ｓ
ｉ膜５の製造に適用した場合につき説明したが、Ｓｉ以
外の各種半導体の結晶性薄膜の製造にも本発明を適用す
ることが可能である。
ｉ膜５の製造に適用した場合につき説明したが、Ｓｉ以
外の各種半導体の結晶性薄膜の製造にも本発明を適用す
ることが可能である。
本発明に係る結晶性半導体薄膜の製造方法によれば、半
導体薄膜の結晶化の際に生ずる熱的ひずみを窒化シリコ
ン膜によって効果的に緩和することができ、従って結晶
化が均一に行われしかも表面の平滑性が良好な良質の結
晶性半導体薄膜を製造することができる。
導体薄膜の結晶化の際に生ずる熱的ひずみを窒化シリコ
ン膜によって効果的に緩和することができ、従って結晶
化が均一に行われしかも表面の平滑性が良好な良質の結
晶性半導体薄膜を製造することができる。
第１Ａ図及び第１Ｂ図は本発明を多結晶Ｓｉ膜の製造に
適用した第１実施例を工程順に示す断面図、第２Ａ図及
び第２Ｂ図は本発明を多結晶５ｉＴＦＴの製造に適用し
た第２実施例を工程順に示す断面図、第３図は第２実施
例により製造された多結晶５ｉＴＦＴのドレイン電流−
ゲート電圧特性の一例を示すグラフである。 なお図面に用いた符号において、 １−−一一一・・−・・・−・−−−−一−ガラス基板
２−・−・−−−−−−−−−Ｓ ｉ ３Ｎ ４膜３−
・−・−−−−−−−−−−−−−ａ −Ｓｉ ： Ｈ
膜４−・−・−一−−−−−−・−レーザービーム５−
・−−一−−−−−−・・・−多結晶Ｓｉ膜８−−−−
−−−−−−−・−一一一−−−ゲート電極９−−−−
−−一・−−−−−−−・−ソース領域１０− ・−・
−・−・−一−−−ドレイン領域である。
適用した第１実施例を工程順に示す断面図、第２Ａ図及
び第２Ｂ図は本発明を多結晶５ｉＴＦＴの製造に適用し
た第２実施例を工程順に示す断面図、第３図は第２実施
例により製造された多結晶５ｉＴＦＴのドレイン電流−
ゲート電圧特性の一例を示すグラフである。 なお図面に用いた符号において、 １−−一一一・・−・・・−・−−−−一−ガラス基板
２−・−・−−−−−−−−−Ｓ ｉ ３Ｎ ４膜３−
・−・−−−−−−−−−−−−−ａ −Ｓｉ ： Ｈ
膜４−・−・−一−−−−−−・−レーザービーム５−
・−−一−−−−−−・・・−多結晶Ｓｉ膜８−−−−
−−−−−−−・−一一一−−−ゲート電極９−−−−
−−一・−−−−−−−・−ソース領域１０− ・−・
−・−・−一−−−ドレイン領域である。
Claims (1)
- 絶縁性基板上に窒化シリコン膜を介して半導体薄膜を形
成し、次いでこの半導体薄膜にエネルギービームを照射
することにより上記半導体薄膜を結晶化させるようにし
た結晶性半導体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60168856A JP2534980B2 (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | 結晶性半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60168856A JP2534980B2 (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | 結晶性半導体薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6230314A true JPS6230314A (ja) | 1987-02-09 |
| JP2534980B2 JP2534980B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=15875823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60168856A Expired - Lifetime JP2534980B2 (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | 結晶性半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2534980B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4992393A (en) * | 1989-06-01 | 1991-02-12 | Ricoh Company, Ltd. | Method for producing semiconductor thin film by melt and recrystallization process |
| US5254208A (en) * | 1990-07-24 | 1993-10-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device |
| US6008078A (en) * | 1990-07-24 | 1999-12-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device |
| KR100269349B1 (ko) * | 1992-05-04 | 2000-10-16 | 구본준 | 펄스레이저를이용한실리콘박막재결정방법 |
| US6429483B1 (en) | 1994-06-09 | 2002-08-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for forming the same |
| JP2004153232A (ja) * | 2002-10-30 | 2004-05-27 | Sharp Corp | 半導体素子の製造方法およびその方法により製造された半導体素子 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS5895814A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1985
- 1985-07-31 JP JP60168856A patent/JP2534980B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5895814A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
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| US8330165B2 (en) | 1994-06-09 | 2012-12-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for forming the same |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2534980B2 (ja) | 1996-09-18 |
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