JPS63168021A - 多結晶ＳｉＧｅ薄膜 - Google Patents
多結晶ＳｉＧｅ薄膜Info
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- JPS63168021A JPS63168021A JP31182786A JP31182786A JPS63168021A JP S63168021 A JPS63168021 A JP S63168021A JP 31182786 A JP31182786 A JP 31182786A JP 31182786 A JP31182786 A JP 31182786A JP S63168021 A JPS63168021 A JP S63168021A
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Landscapes
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は電子移動度が大きい半導体薄膜、特に多結晶Ｓ
ｉＧｅ薄膜に関する。
ｉＧｅ薄膜に関する。
従来、透過型液晶ディスプレイや、密着型イメージセン
サ等に用いられるスイッチングトランジスタとしては、
アモルファスシリコンや、多結晶シリコンを用いたもの
が多く使用されている。中でも、アモルファスシリコン
は、大面積にわたって一様に、しかも低温で成膜できる
ため、このような大面積にわたる応用に適している。
サ等に用いられるスイッチングトランジスタとしては、
アモルファスシリコンや、多結晶シリコンを用いたもの
が多く使用されている。中でも、アモルファスシリコン
は、大面積にわたって一様に、しかも低温で成膜できる
ため、このような大面積にわたる応用に適している。
しかし、このアモルファスシリコンを用いたトランジス
タでは、電子移動度がせいぜい１ａＪ／Ｖｓ程度でバル
クシリコンの１００分の１以下である。
タでは、電子移動度がせいぜい１ａＪ／Ｖｓ程度でバル
クシリコンの１００分の１以下である。
このため、マトリックスのスイッチング用としては充分
なスピードが得られても、駆動用周辺回路には十分なス
ピードが得られず、薄膜モノシリツクデバイスを得るこ
とはできない、また、多結晶シリコンを用いれば移動度
はかなり大きなものが得られ、周辺駆動回路の製作も可
能であるが、製作プロセスでの温度が高くこのため、使
用できるガラス基板が制限される。すなわち、石英ガラ
スのような高価なガラス基板しか使用できないにれは液
晶ディスプレイのような大面積基板を用いる場合には、
コスト的に大きな問題となる。
なスピードが得られても、駆動用周辺回路には十分なス
ピードが得られず、薄膜モノシリツクデバイスを得るこ
とはできない、また、多結晶シリコンを用いれば移動度
はかなり大きなものが得られ、周辺駆動回路の製作も可
能であるが、製作プロセスでの温度が高くこのため、使
用できるガラス基板が制限される。すなわち、石英ガラ
スのような高価なガラス基板しか使用できないにれは液
晶ディスプレイのような大面積基板を用いる場合には、
コスト的に大きな問題となる。
このため、ガラス基板を低温に保ちつつ、半導体層の表
面部分のみを局所的に加熱溶融し、高移動度の多結晶薄
膜を得ることができるアモルファス薄膜表面に紫外レー
ザ光照射を適用する方法が提案された（例えば、鮫島、
碓井；プロシーディングオブ固体素子材料コンファレン
スｐ２１）。
面部分のみを局所的に加熱溶融し、高移動度の多結晶薄
膜を得ることができるアモルファス薄膜表面に紫外レー
ザ光照射を適用する方法が提案された（例えば、鮫島、
碓井；プロシーディングオブ固体素子材料コンファレン
スｐ２１）。
この方法によれば、波長４００ｎｍ以下の光の半導体層
に対する吸収深さは、数百人であるため、薄膜半導体層
表面のみを加熱することができ、基板への熱の影響は少
ないと考えられたのである。しかしながら、多結晶化さ
せるためには高エネルギーのレーザパルスを照射する必
要があり、シリコン膜の熱伝導度が大きいため高いエネ
ルギー密度で長時間照射したときには基板温度の上昇は
避けられないという問題点があった。
に対する吸収深さは、数百人であるため、薄膜半導体層
表面のみを加熱することができ、基板への熱の影響は少
ないと考えられたのである。しかしながら、多結晶化さ
せるためには高エネルギーのレーザパルスを照射する必
要があり、シリコン膜の熱伝導度が大きいため高いエネ
ルギー密度で長時間照射したときには基板温度の上昇は
避けられないという問題点があった。
本発明の目的は上記の問題点を解決し、基板を低温に保
ちつつ電子の高移動度の多結晶ＳｉＧｅ薄膜を提供する
ことにある。
ちつつ電子の高移動度の多結晶ＳｉＧｅ薄膜を提供する
ことにある。
本発明は絶縁物基板上に堆積された厚さ５００Å以上５
０００Å以下の非晶質５ｉＧｏ薄膜表面に、紫外パルス
光等の照射により形成された多結晶構造を一定性さの範
囲にわたって有することを特徴とする多結晶ＳｉＧｅ薄
膜である。
０００Å以下の非晶質５ｉＧｏ薄膜表面に、紫外パルス
光等の照射により形成された多結晶構造を一定性さの範
囲にわたって有することを特徴とする多結晶ＳｉＧｅ薄
膜である。
アモルファスシリコンや、多結晶シリコンは、通常では
バルクシリコンに比べて電子移動度がかなり低い、これ
は主に結晶中の粒界界面や膜中に数多く存在するダング
リングボンドによる影響であるといわれている。このた
めアモルファスシリコンでは、水素化されたものを使っ
ている。この水素が膜中に存在するダングリングボンド
を不活性化させることにより実用可能な膜を得ている。
バルクシリコンに比べて電子移動度がかなり低い、これ
は主に結晶中の粒界界面や膜中に数多く存在するダング
リングボンドによる影響であるといわれている。このた
めアモルファスシリコンでは、水素化されたものを使っ
ている。この水素が膜中に存在するダングリングボンド
を不活性化させることにより実用可能な膜を得ている。
多結晶シリコンにおいても水素化し、結晶粒界でのダン
グリングボンドを不活性化することにより結晶粒界のバ
リアを下げることができれば、かなりの高移動度が期待
できる。しかし通常の方法では水素化した多結晶シリコ
ンを成膜することは難しい。これは、水素化されたアモ
ルファスシリコンの水素が、３００℃という比較的低い
温度で抜けてしまうからである。しかしながら、水素化
されたアモルファスシリコンを成膜し、これを短時間の
パルスレーザアニールにより水素が抜ける間もなく多結
晶化すれば、膜中に水素を残した水素化多結晶薄膜を成
膜することができる。この方法によると基板温度を上げ
ずに多結晶化することができ、水素化されているために
従来の多結晶膜よりも電子の高移動度膜が得られる。
グリングボンドを不活性化することにより結晶粒界のバ
リアを下げることができれば、かなりの高移動度が期待
できる。しかし通常の方法では水素化した多結晶シリコ
ンを成膜することは難しい。これは、水素化されたアモ
ルファスシリコンの水素が、３００℃という比較的低い
温度で抜けてしまうからである。しかしながら、水素化
されたアモルファスシリコンを成膜し、これを短時間の
パルスレーザアニールにより水素が抜ける間もなく多結
晶化すれば、膜中に水素を残した水素化多結晶薄膜を成
膜することができる。この方法によると基板温度を上げ
ずに多結晶化することができ、水素化されているために
従来の多結晶膜よりも電子の高移動度膜が得られる。
一方、ゲルマニウムはシリコンより融点が低いため、シ
リコンより低温で結晶化が起こることが知られている。
リコンより低温で結晶化が起こることが知られている。
ところがゲルマニウムのみでは安定性等の問題から実際
のデバイス応用は難しい。
のデバイス応用は難しい。
そこでゲルマニウムを含んだシリコン膜が考えられる。
ゲルマニウムを含有するシリコン膜は、膜中のゲルマニ
ウムが結晶成長を促し、同温度でアニールしたシリコン
膜よりも結晶粒が大きく、このため移動度が高い。しか
しながらＣＶＤ法等で形成されるシリコンゲルマニウム
は成長温度が高く、しかも先に述べたように水素による
パッシベーションが難しいという欠点がある０本発明で
はゲルマニウムを含んだアモルファスシリコンゲルマニ
ウムを成膜しこれを紫外パルス光照射により多結晶化す
る。
ウムが結晶成長を促し、同温度でアニールしたシリコン
膜よりも結晶粒が大きく、このため移動度が高い。しか
しながらＣＶＤ法等で形成されるシリコンゲルマニウム
は成長温度が高く、しかも先に述べたように水素による
パッシベーションが難しいという欠点がある０本発明で
はゲルマニウムを含んだアモルファスシリコンゲルマニ
ウムを成膜しこれを紫外パルス光照射により多結晶化す
る。
ゲルマニウムを含有するシリコン膜では、紫外光の膜中
に侵入する深さがシリコン膜より小さく、このため、よ
り表面層でのみのアニールが可能となり、より低温で効
率のよいアニールが可能になる。この結果、より薄い薄
膜トランジスタの製造が可能となりデバイス性能が向上
する。
に侵入する深さがシリコン膜より小さく、このため、よ
り表面層でのみのアニールが可能となり、より低温で効
率のよいアニールが可能になる。この結果、より薄い薄
膜トランジスタの製造が可能となりデバイス性能が向上
する。
以下添付の図面に示す実施例により更に詳細に本発明に
ついて説明する。第１図は本発明の実施例を示すもので
ある。図示するように絶縁基板１としてのガラス基板上
に、アモルファスシリコンゲルマニウム薄膜２をプラズ
マＣＶＤ法により５００Å以上５０００Å以下の厚味に
成膜する。この上から波長３０８ｎ ｍの紫外パルスレ
ーザ光３を照射し、アモルファスシリコンゲルマニウム
収２を深さ５００人の範囲にわたって多結晶化した。レ
ーザ照射は、真空中もしくは、不活性ガス中で行う必要
があり、大気中でのレーザ照射では膜が汚染されるため
良好な多結晶膜が得られなかった。また、基板温度は室
温でも十分であった。波長４００ｎ ｍ以下の紫外パル
ス光としては、大面積で均一光を得られる工キシマレー
ザが好適である。ここで用いた紫外パルスレーザ光は、
ＸｅＣｌエキシマレーザ、λ”３０８ｎｍである。この
他ＫｒＦ２４８ｎｍ、 ＡｒＦ１９３ｎｍ等がある。紫
外光領域で比較的高出力のパルス光が得られ、大面積に
わたるスループットの高いアニーリングが可能となる。
ついて説明する。第１図は本発明の実施例を示すもので
ある。図示するように絶縁基板１としてのガラス基板上
に、アモルファスシリコンゲルマニウム薄膜２をプラズ
マＣＶＤ法により５００Å以上５０００Å以下の厚味に
成膜する。この上から波長３０８ｎ ｍの紫外パルスレ
ーザ光３を照射し、アモルファスシリコンゲルマニウム
収２を深さ５００人の範囲にわたって多結晶化した。レ
ーザ照射は、真空中もしくは、不活性ガス中で行う必要
があり、大気中でのレーザ照射では膜が汚染されるため
良好な多結晶膜が得られなかった。また、基板温度は室
温でも十分であった。波長４００ｎ ｍ以下の紫外パル
ス光としては、大面積で均一光を得られる工キシマレー
ザが好適である。ここで用いた紫外パルスレーザ光は、
ＸｅＣｌエキシマレーザ、λ”３０８ｎｍである。この
他ＫｒＦ２４８ｎｍ、 ＡｒＦ１９３ｎｍ等がある。紫
外光領域で比較的高出力のパルス光が得られ、大面積に
わたるスループットの高いアニーリングが可能となる。
レーザ照射によりシリコンゲルマニウム膜は目視でもか
なり顕著に変化している。照射強度を、５０ｍＪ／ａｄ
から３００ｍＪ／ｄまでの範囲で、アニーリングを行っ
た結果かなりの変化がみられ、アニール効果の照射強度
による依存性が大きいことがａ８（ＩＩされた。照射強
度２００ｍＪ／ ｃｘ１以上ではシリコンゲルマニウム
膜が白っぽくみえ、表面の鏡面性が失われていることが
わかる。これは、ａ−３ｉＧｅ：Ｈ中のＨが抜けるため
表面が荒れる、あるいは１表面がすこし蒸散しかけてい
るものと思われ、その原因は照射強度が強過ぎると考え
られる。レーザ照射による膜の抵抗率、電子移動度等電
気特性評価は。
なり顕著に変化している。照射強度を、５０ｍＪ／ａｄ
から３００ｍＪ／ｄまでの範囲で、アニーリングを行っ
た結果かなりの変化がみられ、アニール効果の照射強度
による依存性が大きいことがａ８（ＩＩされた。照射強
度２００ｍＪ／ ｃｘ１以上ではシリコンゲルマニウム
膜が白っぽくみえ、表面の鏡面性が失われていることが
わかる。これは、ａ−３ｉＧｅ：Ｈ中のＨが抜けるため
表面が荒れる、あるいは１表面がすこし蒸散しかけてい
るものと思われ、その原因は照射強度が強過ぎると考え
られる。レーザ照射による膜の抵抗率、電子移動度等電
気特性評価は。
ファンデアボール法ホール効果測定により行った。
第２図のように１００ｍＪ／ａｊ以上の照射強度で抵抗
率は低くなっていることが観測された。照射強度の増加
と共に、抵抗率は減少し、ある点を越えて。
率は低くなっていることが観測された。照射強度の増加
と共に、抵抗率は減少し、ある点を越えて。
さらに照射強度を上げていくと、抵抗率が再び高くなり
、この時の照射強度では、照射された薄膜表面は膜質の
劣化が起こっているものと考えられるにれは表面が荒れ
ているところで発生することからも分かる。
、この時の照射強度では、照射された薄膜表面は膜質の
劣化が起こっているものと考えられるにれは表面が荒れ
ているところで発生することからも分かる。
また第３図に示すように照射強度を増加させると共に、
移動度も増加しており、ｌｏｏｍＪ／ａＪ以上の照射強
度で、高移動度な薄膜が得られることが観測された。さ
らに照射強度を増加させると移動度もある点を境に減少
しており、これは膜質の劣化が原因と考えられる。
移動度も増加しており、ｌｏｏｍＪ／ａＪ以上の照射強
度で、高移動度な薄膜が得られることが観測された。さ
らに照射強度を増加させると移動度もある点を境に減少
しており、これは膜質の劣化が原因と考えられる。
またゲルマニウムを５０％含有するシリコンゲルマニウ
ム薄膜をＺＯＯｗ、Ｊ／ｌｙｌの照射強度でアニールし
た場合に１表面は色調が変化しており、充分多結晶化が
おこっているが裏面よりみると何の変化もｗＡ測されず
、基板損傷は全くないものと推測された。シリコン膜を
同じ照射強度で照射した場合基板裏面より見ても変化が
観測され、この結果シリコンに比ベシリコンゲルマニウ
ム膜では基板に与える影響が少ないといえる。これは、
シリコンに比ベシリコンゲルマニウム膜ではガラス基板
温度を低く抑えられることが観測されたといえる。
ム薄膜をＺＯＯｗ、Ｊ／ｌｙｌの照射強度でアニールし
た場合に１表面は色調が変化しており、充分多結晶化が
おこっているが裏面よりみると何の変化もｗＡ測されず
、基板損傷は全くないものと推測された。シリコン膜を
同じ照射強度で照射した場合基板裏面より見ても変化が
観測され、この結果シリコンに比ベシリコンゲルマニウ
ム膜では基板に与える影響が少ないといえる。これは、
シリコンに比ベシリコンゲルマニウム膜ではガラス基板
温度を低く抑えられることが観測されたといえる。
またシリコン膜をレーザアニールした場合に結晶化がお
こり、移動度５０ａｌｌｖ−８程度を持つまでに要する
照射強度は、１５０ｍＪ／ａＪであるのに対し、シリコ
ンゲマニウム膜では同じ移動度を得るために１００ｍＪ
／ｃｄ シか要しなかった。この結果、シリコンに比ベ
シリコンゲルマニウム膜では少ないエネルギーで結晶化
がおこり、基板温度も低く抑えられることが観測された
。
こり、移動度５０ａｌｌｖ−８程度を持つまでに要する
照射強度は、１５０ｍＪ／ａＪであるのに対し、シリコ
ンゲマニウム膜では同じ移動度を得るために１００ｍＪ
／ｃｄ シか要しなかった。この結果、シリコンに比ベ
シリコンゲルマニウム膜では少ないエネルギーで結晶化
がおこり、基板温度も低く抑えられることが観測された
。
以上のように本発明によれば絶縁基板上に低温プロセス
で高移動度な薄膜を得ることができ、特に基材の材質は
高価な石英ガラスに制約されず、基板に自由な材質を選
定して大面積化を容易に実現でき、例えば液晶ディスプ
レイの大型化を容易に図ることができる効果を有するも
のである。
で高移動度な薄膜を得ることができ、特に基材の材質は
高価な石英ガラスに制約されず、基板に自由な材質を選
定して大面積化を容易に実現でき、例えば液晶ディスプ
レイの大型化を容易に図ることができる効果を有するも
のである。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図はレー
ザエネルギー密度による抵抗の変化を示す図、第３図は
レーザエネルギー密度による電子移動度の変化を示す図
である。
ザエネルギー密度による抵抗の変化を示す図、第３図は
レーザエネルギー密度による電子移動度の変化を示す図
である。
Claims (1)
- （１）絶縁物基板上に堆積された厚さ５００Å以上５０
００Å以下の非晶質ＳｉＧｅ薄膜表面に、紫外パルス光
等の照射により形成された多結晶構造を一定深さの範囲
にわたって有することを特徴とする多結晶ＳｉＧｅ薄膜
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31182786A JPS63168021A (ja) | 1986-12-29 | 1986-12-29 | 多結晶ＳｉＧｅ薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31182786A JPS63168021A (ja) | 1986-12-29 | 1986-12-29 | 多結晶ＳｉＧｅ薄膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63168021A true JPS63168021A (ja) | 1988-07-12 |
Family
ID=18021876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31182786A Pending JPS63168021A (ja) | 1986-12-29 | 1986-12-29 | 多結晶ＳｉＧｅ薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63168021A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5225371A (en) * | 1992-03-17 | 1993-07-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Laser formation of graded junction devices |
| US6566175B2 (en) | 1990-11-09 | 2003-05-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing gate insulated field effect transistors |
| US6723621B1 (en) | 1997-06-30 | 2004-04-20 | International Business Machines Corporation | Abrupt delta-like doping in Si and SiGe films by UHV-CVD |
| USRE43450E1 (en) | 1994-09-29 | 2012-06-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor thin film |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6356912A (ja) * | 1986-08-27 | 1988-03-11 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 再結晶半導体薄膜の製造方法 |
-
1986
- 1986-12-29 JP JP31182786A patent/JPS63168021A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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