JP2631121B2 - 半導体薄膜のレーザー溶融再結晶化方法 - Google Patents
半導体薄膜のレーザー溶融再結晶化方法Info
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- JP2631121B2 JP2631121B2 JP63053289A JP5328988A JP2631121B2 JP 2631121 B2 JP2631121 B2 JP 2631121B2 JP 63053289 A JP63053289 A JP 63053289A JP 5328988 A JP5328988 A JP 5328988A JP 2631121 B2 JP2631121 B2 JP 2631121B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体ディバイスの作製技術に係わり、半
導体薄膜にレーザー光照射を行い、この半導体薄膜を溶
融および再結晶化させる方法に関するものである。
導体薄膜にレーザー光照射を行い、この半導体薄膜を溶
融および再結晶化させる方法に関するものである。
（従来の技術とその課題） 既に、半導体薄膜にレーザー光を照射して前記薄膜を
溶融再結晶化する技術が公知である。
溶融再結晶化する技術が公知である。
第３図は従来の半導体薄膜の溶融再結晶化の方法を示
すもので、前記薄膜の断面形状を模式図である。例え
ば、第３図において、半導体薄膜42は誘電体41と誘電体
43によって挟まれており、一方の誘電体41は機械的強度
を持つ基板として、また、他方の誘電体43は半導体の溶
融時の保護膜として用いられていた。半導体薄膜を溶融
するためのレーザー光は、保護膜としての誘電体43、即
ち気体と接する誘電体薄膜43を通して照射されていた。
基板としての誘電体41は、板状の誘電体もしくは半導体
基板が用いられ、その上に誘電体薄膜を形成して利用さ
れていた。誘電体43は、熱伝導率の悪い気体と接し、他
方の誘電体41は誘電体自体が比較的厚く形成されている
ために、レーザー光の照射による上記薄膜の局所的な加
熱による溶融部44は、冷却条件の悪い状況下に置かれて
おり、冷却が主として溶融領域の側面45に隣接する未溶
融半導体薄膜領域46側への熱放散によって行われてい
た。従って、従来のレーザー溶融再結晶化技術には、再
結晶化領域の結晶性が、側面に隣接する未溶融領域46に
よって影響される欠点があり、半導体ディバイス性能を
阻害するという問題があった。
すもので、前記薄膜の断面形状を模式図である。例え
ば、第３図において、半導体薄膜42は誘電体41と誘電体
43によって挟まれており、一方の誘電体41は機械的強度
を持つ基板として、また、他方の誘電体43は半導体の溶
融時の保護膜として用いられていた。半導体薄膜を溶融
するためのレーザー光は、保護膜としての誘電体43、即
ち気体と接する誘電体薄膜43を通して照射されていた。
基板としての誘電体41は、板状の誘電体もしくは半導体
基板が用いられ、その上に誘電体薄膜を形成して利用さ
れていた。誘電体43は、熱伝導率の悪い気体と接し、他
方の誘電体41は誘電体自体が比較的厚く形成されている
ために、レーザー光の照射による上記薄膜の局所的な加
熱による溶融部44は、冷却条件の悪い状況下に置かれて
おり、冷却が主として溶融領域の側面45に隣接する未溶
融半導体薄膜領域46側への熱放散によって行われてい
た。従って、従来のレーザー溶融再結晶化技術には、再
結晶化領域の結晶性が、側面に隣接する未溶融領域46に
よって影響される欠点があり、半導体ディバイス性能を
阻害するという問題があった。
（課題を解決するための手段） 本発明はこれらの欠点を解決するために、薄膜構造の
表面に溶融幅以上にわたって冷却媒体を設けた状態でレ
ーザー光を照射する。
表面に溶融幅以上にわたって冷却媒体を設けた状態でレ
ーザー光を照射する。
本発明に用いることができる冷媒とししては、一般に
表面活性剤として知られるポリエチレングリコール、ポ
リエチレンエーテル、ポリエチレンエステル、ポリプロ
ピレンオキシド等を用いることができる。
表面活性剤として知られるポリエチレングリコール、ポ
リエチレンエーテル、ポリエチレンエステル、ポリプロ
ピレンオキシド等を用いることができる。
（作 用） これにより、半導体薄膜の冷却媒体を設けた面方向へ
の熟放散が大きくなり、これにより再結晶化領域の結晶
性が側面に隣接する未溶融領域によって影響されない。
の熟放散が大きくなり、これにより再結晶化領域の結晶
性が側面に隣接する未溶融領域によって影響されない。
また、冷媒に用いるポリエチレングリコールはレーザ
ー光の熱によって水のように沸騰することがなく、前記
液膜は静穏な状態で保持されるため、気泡の発生による
薄膜の割れも生じない。
ー光の熱によって水のように沸騰することがなく、前記
液膜は静穏な状態で保持されるため、気泡の発生による
薄膜の割れも生じない。
（発明の効果） 本発明によって、結晶のグレイサイズは従来のレーザ
ー溶融再結晶化方法によるよりも著しく大きなグレイン
で再結晶化することが可能になり、種々の半導体薄膜素
子の高性能化が容易になった。
ー溶融再結晶化方法によるよりも著しく大きなグレイン
で再結晶化することが可能になり、種々の半導体薄膜素
子の高性能化が容易になった。
（実施例） 以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。
る。
第１図は、本発明を適用したシリコン薄膜のレ溶融再
結晶化方法の第１の実施例を示す図である。最初にシリ
コン基板結晶11を熱酸化して二酸化シリコン薄膜12を56
0nmの薄膜を形成した。次に、減圧CVD方（Chemical Vap
or Deposition）によりシリコン多結晶薄膜13を510nmの
薄膜で形成し、続いて窒化シリコン薄膜14を80nmの膜厚
で形成した。最後に冷却媒体として用いたポリエチグリ
コール15でサンプルの表面を覆った後に、光出力３ワッ
トのアルゴンイオンレーザーをレンズで集光してサンプ
ル表面に照射した。レーザー光を照射しながらサンプル
を移動させることにより、15−20μｍ幅のストライプ状
に、レーザー溶融再結晶化層を形成した。第１図に示さ
れるように、冷却媒体であるポリエチレングリコール15
は、溶融幅以上にわたって設けられている。
結晶化方法の第１の実施例を示す図である。最初にシリ
コン基板結晶11を熱酸化して二酸化シリコン薄膜12を56
0nmの薄膜を形成した。次に、減圧CVD方（Chemical Vap
or Deposition）によりシリコン多結晶薄膜13を510nmの
薄膜で形成し、続いて窒化シリコン薄膜14を80nmの膜厚
で形成した。最後に冷却媒体として用いたポリエチグリ
コール15でサンプルの表面を覆った後に、光出力３ワッ
トのアルゴンイオンレーザーをレンズで集光してサンプ
ル表面に照射した。レーザー光を照射しながらサンプル
を移動させることにより、15−20μｍ幅のストライプ状
に、レーザー溶融再結晶化層を形成した。第１図に示さ
れるように、冷却媒体であるポリエチレングリコール15
は、溶融幅以上にわたって設けられている。
この様にして得られた再結晶化層においては、グレイ
ンウォールが極端に少なく、グレインサイズの巨大化が
起こっていることが分かった。
ンウォールが極端に少なく、グレインサイズの巨大化が
起こっていることが分かった。
本発明のレーザー溶融再結晶化方法は、レーザー光照
射により生じたシリコンの溶融領域が窒化シリコン薄膜
を介して接するポリエチレングリコールの液膜により、
放熱面積の大きい表面方向から冷却が行えるような構成
になっているため、更にレーザー光照射により局所的な
加熱をポリエチレングリコールの液膜内に分散させ、冷
却効果が素子の全面に拡散して緩和されるので、溶融領
域の側面方向への熱放散が主となる従来法で生じる側面
方向からのグレインの成長が抑制される。
射により生じたシリコンの溶融領域が窒化シリコン薄膜
を介して接するポリエチレングリコールの液膜により、
放熱面積の大きい表面方向から冷却が行えるような構成
になっているため、更にレーザー光照射により局所的な
加熱をポリエチレングリコールの液膜内に分散させ、冷
却効果が素子の全面に拡散して緩和されるので、溶融領
域の側面方向への熱放散が主となる従来法で生じる側面
方向からのグレインの成長が抑制される。
第２図は、本発明を適用したシリコン薄膜のレーザー
溶融再結晶化方法の第２の実施例を示す膜の断面図であ
る。シリコン基板結晶21上への二酸化シリコン薄膜22、
シリコン多結晶薄膜23、窒化シリコン薄膜24の形成方法
は、第１の実施例と同じである。本実施例では窒化シリ
コン薄膜24の上に、減圧CVD法により、二酸化シリコン
薄膜25を100nmの膜厚で形成した。更に、本実施例で
は、ポリエチレングリコール26でサンプルの表面を覆っ
た後に、ポリエチレングリコールの表面に接して、光学
ガラス板27を設置した。第２図に示されるように、冷却
媒体であるポリエチレングリコール26は、溶融幅以上に
わたって設けられている。ポリエチレングリコールは、
窒化シリコンとにより、二酸化シリコンとの方が濡れ性
が良いこと、および光学ガラス板の装置により二液状の
ポリエチレングリコール層の厚さを均一にできたことが
原因となり、第１の実施例における効果を損なうことな
く、実験の再現性を著しく改善できた。
溶融再結晶化方法の第２の実施例を示す膜の断面図であ
る。シリコン基板結晶21上への二酸化シリコン薄膜22、
シリコン多結晶薄膜23、窒化シリコン薄膜24の形成方法
は、第１の実施例と同じである。本実施例では窒化シリ
コン薄膜24の上に、減圧CVD法により、二酸化シリコン
薄膜25を100nmの膜厚で形成した。更に、本実施例で
は、ポリエチレングリコール26でサンプルの表面を覆っ
た後に、ポリエチレングリコールの表面に接して、光学
ガラス板27を設置した。第２図に示されるように、冷却
媒体であるポリエチレングリコール26は、溶融幅以上に
わたって設けられている。ポリエチレングリコールは、
窒化シリコンとにより、二酸化シリコンとの方が濡れ性
が良いこと、および光学ガラス板の装置により二液状の
ポリエチレングリコール層の厚さを均一にできたことが
原因となり、第１の実施例における効果を損なうことな
く、実験の再現性を著しく改善できた。
第１図は、本発明を適用したシリコン薄膜のレーザー溶
融再結晶化方法の第１の実施例を示す断面図、 第２図は、本発明を適用したシリコン薄膜のレーザー溶
融再結晶化方法の第２の実施例を示す断面図、および 第３図は従来の半導体薄膜の溶融再結晶化の方法を示す
図である。 （符号の説明） 11、21……シリコン基板結晶、 12、22、25……二酸化シリコン薄膜、 13……シリコン多結晶薄膜、 14、24……窒化シリコン薄膜、 15、26……ポリエチレングリコール、 17……光学ガラス、 23……シリコン薄膜、 41、43……誘電体、 42……半導体薄膜、 16、28、44……溶融部、 45……溶融領域側面、 46……未溶融半導体薄膜領域。
融再結晶化方法の第１の実施例を示す断面図、 第２図は、本発明を適用したシリコン薄膜のレーザー溶
融再結晶化方法の第２の実施例を示す断面図、および 第３図は従来の半導体薄膜の溶融再結晶化の方法を示す
図である。 （符号の説明） 11、21……シリコン基板結晶、 12、22、25……二酸化シリコン薄膜、 13……シリコン多結晶薄膜、 14、24……窒化シリコン薄膜、 15、26……ポリエチレングリコール、 17……光学ガラス、 23……シリコン薄膜、 41、43……誘電体、 42……半導体薄膜、 16、28、44……溶融部、 45……溶融領域側面、 46……未溶融半導体薄膜領域。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体薄膜にレーザー光を照射し、この半
導体を溶融させた後、冷却してこの半導体を再結晶化す
る方法において、薄膜構造の表面に溶融幅以上にわたっ
て冷却媒体を設けた状態で前記レーザー光を照射するこ
とを特徴とする半導体薄膜のレーザー溶融再結晶化方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63053289A JP2631121B2 (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 半導体薄膜のレーザー溶融再結晶化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63053289A JP2631121B2 (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 半導体薄膜のレーザー溶融再結晶化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01227423A JPH01227423A (ja) | 1989-09-11 |
| JP2631121B2 true JP2631121B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=12938562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63053289A Expired - Lifetime JP2631121B2 (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 半導体薄膜のレーザー溶融再結晶化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2631121B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5173446A (en) * | 1988-06-28 | 1992-12-22 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor substrate manufacturing by recrystallization using a cooling medium |
| US5077235A (en) * | 1989-01-24 | 1991-12-31 | Ricoh Comany, Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having SOI structure |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6144785A (ja) * | 1984-08-08 | 1986-03-04 | Sony Corp | 半導体単結晶薄膜の製造方法 |
-
1988
- 1988-03-07 JP JP63053289A patent/JP2631121B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01227423A (ja) | 1989-09-11 |
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