JPH03114220A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH03114220A JPH03114220A JP11973190A JP11973190A JPH03114220A JP H03114220 A JPH03114220 A JP H03114220A JP 11973190 A JP11973190 A JP 11973190A JP 11973190 A JP11973190 A JP 11973190A JP H03114220 A JPH03114220 A JP H03114220A
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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】
（１）発明の技術分野
本発明は半導体装置の製造方法、詳しくは半導体ウェハ
の熱処理により該ウェハ上の非単結晶シリコンを単結晶
化する方法に関する。
の熱処理により該ウェハ上の非単結晶シリコンを単結晶
化する方法に関する。
（２）技術の背景
ウェハ上に絶縁膜を介して設けた多結晶シリコン層を熱
処理により溶融し、多結晶シリコンを再結晶化して単結
晶シリコン層を形成すること〔シリコン・オン・インシ
ュレータ（ＳＯυ〕が行われている。
処理により溶融し、多結晶シリコンを再結晶化して単結
晶シリコン層を形成すること〔シリコン・オン・インシ
ュレータ（ＳＯυ〕が行われている。
かかる半導体ウェハの熱処理は、例えばその直径が１０
０μｍ程度もしくはそれ以下のほぼ円形のスポットのレ
ーザビームをウェハに照射することによりなされるが、
それに代ってビームの断面形状がビーム走査方向に直角
な方向に長く延びた棒状であるエネルギービームを用い
、所望の熱処理を均一になすことが試みられている。
０μｍ程度もしくはそれ以下のほぼ円形のスポットのレ
ーザビームをウェハに照射することによりなされるが、
それに代ってビームの断面形状がビーム走査方向に直角
な方向に長く延びた棒状であるエネルギービームを用い
、所望の熱処理を均一になすことが試みられている。
（３）従来技術と問題点
前記した断面形状が棒状のエネルギービームは、棒状の
ランプまたはカーボンヒータ等の如き光源によって発生
されるが、かかる光源はその両端部から冷却され、棒状
光源の中央部分が両端部より高温になる。棒状光源の長
さがウェハ径に比べて十分大であっても、ウェハ周辺部
から早く冷却される。その結果、多結晶シリコン層の単
結晶化は、第１図（ａ）に矢印Ｒで示されるように周辺
から中央部へと進み、ウェハは多（の結晶粒（グレイン
）の集ったものとなる。なお、第１図（ａ）は棒状エネ
ルギービームでアニールされているウェハの平面図で、
同図において、１はウェハ、２は棒状ビーム、矢印Ｓｃ
は棒状ビーム２の走査方向、Ｌはウェハの液相部分、Ｓ
はその固相部分を示す。いいかえると、図示の如く棒状
ビーム２をウェハの図に見て左から右に走査すると、液
相部分りは棒状ビーム２の中央部で後に尾を引いたよう
な形状をとる。なお、同図（ｂ）はビーム強度（１）分
布図、（Ｃ）はウェハ上の温度（Ｔ）分布図である。多
結晶シリコン層が図示の如くに再結晶化したのではそれ
の単結晶化は完全とはいえない。
ランプまたはカーボンヒータ等の如き光源によって発生
されるが、かかる光源はその両端部から冷却され、棒状
光源の中央部分が両端部より高温になる。棒状光源の長
さがウェハ径に比べて十分大であっても、ウェハ周辺部
から早く冷却される。その結果、多結晶シリコン層の単
結晶化は、第１図（ａ）に矢印Ｒで示されるように周辺
から中央部へと進み、ウェハは多（の結晶粒（グレイン
）の集ったものとなる。なお、第１図（ａ）は棒状エネ
ルギービームでアニールされているウェハの平面図で、
同図において、１はウェハ、２は棒状ビーム、矢印Ｓｃ
は棒状ビーム２の走査方向、Ｌはウェハの液相部分、Ｓ
はその固相部分を示す。いいかえると、図示の如く棒状
ビーム２をウェハの図に見て左から右に走査すると、液
相部分りは棒状ビーム２の中央部で後に尾を引いたよう
な形状をとる。なお、同図（ｂ）はビーム強度（１）分
布図、（Ｃ）はウェハ上の温度（Ｔ）分布図である。多
結晶シリコン層が図示の如くに再結晶化したのではそれ
の単結晶化は完全とはいえない。
（４）発明の目的
本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、ウェハの径より
大なる長さの棒状のエネルギービームを用いる半導体ウ
ェハ上の非単結晶シリコンの熱処理において、ウェハ周
辺がその中央部より高温になるような方法を提供し、多
結晶シリコンを単結晶化する方法を提供するにある。
大なる長さの棒状のエネルギービームを用いる半導体ウ
ェハ上の非単結晶シリコンの熱処理において、ウェハ周
辺がその中央部より高温になるような方法を提供し、多
結晶シリコンを単結晶化する方法を提供するにある。
（５）発明の構成
そしてこの目的は本発明によれば、少なくとも表面が絶
縁層からなるウェハ上の非単結晶半導体層を該ウェハの
径より大なる長さの棒状のエネルギービームで該ウェハ
の一方の端面から相対する端面まで走査し、該ウェハの
非単結晶半導体層を単結晶化するにおいて、該エネルギ
ービームのウェハ上でのエネルギー密度を該ウェハ中央
部では低（周辺部では高くすることにより、ビーム通過
後の冷却過程で該ウェハの中央部の温度が周辺部の温度
よりも先に低くなるようにすることを特徴とする半導体
装置の製造方法によって達成される。
縁層からなるウェハ上の非単結晶半導体層を該ウェハの
径より大なる長さの棒状のエネルギービームで該ウェハ
の一方の端面から相対する端面まで走査し、該ウェハの
非単結晶半導体層を単結晶化するにおいて、該エネルギ
ービームのウェハ上でのエネルギー密度を該ウェハ中央
部では低（周辺部では高くすることにより、ビーム通過
後の冷却過程で該ウェハの中央部の温度が周辺部の温度
よりも先に低くなるようにすることを特徴とする半導体
装置の製造方法によって達成される。
（６）発明の実施例
以下、本発明実施例を図面により詳細に説明する。
第１図を再び参照すると、ウェハ１の中央がその周辺よ
り高温で、液相部分りが中央部で尾を引いた形状になる
理由は、棒状ビーム２の強度■が同図ら）に示される如
き分布状態にあり、また、ウェハの熱処理すべき非単結
晶半導体層の厚さもウェハ全面にわたってほぼ均一であ
るので、ウェハに吸収されるエネルギーの分布も第２図
ω）をほぼそのまま反映したものとなり、それに応じて
ウェハ表面の温度Ｔが周辺（Ｃ）に示される分布をとる
事実に本発明者は着目した。
り高温で、液相部分りが中央部で尾を引いた形状になる
理由は、棒状ビーム２の強度■が同図ら）に示される如
き分布状態にあり、また、ウェハの熱処理すべき非単結
晶半導体層の厚さもウェハ全面にわたってほぼ均一であ
るので、ウェハに吸収されるエネルギーの分布も第２図
ω）をほぼそのまま反映したものとなり、それに応じて
ウェハ表面の温度Ｔが周辺（Ｃ）に示される分布をとる
事実に本発明者は着目した。
従って、ウェハ周辺をその中央部より高温に保つには、
ビームの強度が中央部より周辺で高くするなどして、ウ
ェハに吸収されるエネルギーの量がその中央部より周辺
部で多くなるようにすればよい。
ビームの強度が中央部より周辺で高くするなどして、ウ
ェハに吸収されるエネルギーの量がその中央部より周辺
部で多くなるようにすればよい。
第２図を参照すると（第２図において第１図に示された
部分と同じ部分は同一符号で示す。）、ウェハ１の表面
の温度Ｔの分布が同図（Ｃ）に示される如き分布であれ
ば、ウェハｌの周辺の温度が中央部の温度より高くなる
。そのような状態を得るためには、第１図ら）と対比し
て、棒状ビーム２の強度！の分布が第２図（ロ）に示さ
れる如きものとする。事実、以下に説明する方法で第２
図（ｂ）と（Ｃ）に示される状態を現出したところ、す
なわち同図（ａ）に示されるようにウェハ１を棒状ビー
ム２によって図に見て左端から右方向に照射を続けて行
ったところ、ウェハ上の多結晶シリコン層の再結晶化は
、ウェハの棒状ビームによって最初に照射された部分３
から図に矢印Ｒで進む方向に進行し、ウェハ１の単結晶
化が実現された。このようにウェハで吸収されるエネル
ギーの量が、その中央部より周辺部で多くなるようにす
る方法について以下に詳述する。
部分と同じ部分は同一符号で示す。）、ウェハ１の表面
の温度Ｔの分布が同図（Ｃ）に示される如き分布であれ
ば、ウェハｌの周辺の温度が中央部の温度より高くなる
。そのような状態を得るためには、第１図ら）と対比し
て、棒状ビーム２の強度！の分布が第２図（ロ）に示さ
れる如きものとする。事実、以下に説明する方法で第２
図（ｂ）と（Ｃ）に示される状態を現出したところ、す
なわち同図（ａ）に示されるようにウェハ１を棒状ビー
ム２によって図に見て左端から右方向に照射を続けて行
ったところ、ウェハ上の多結晶シリコン層の再結晶化は
、ウェハの棒状ビームによって最初に照射された部分３
から図に矢印Ｒで進む方向に進行し、ウェハ１の単結晶
化が実現された。このようにウェハで吸収されるエネル
ギーの量が、その中央部より周辺部で多くなるようにす
る方法について以下に詳述する。
本発明者は実験により、補助加熱によってウェハ周辺部
を高温に保持しうることを確認した。第３図にはリボン
状のウェハ１１が示され、ウェハ１１は図に矢印で示す
方向に進められ、棒状ビーム１２によって照射される。
を高温に保持しうることを確認した。第３図にはリボン
状のウェハ１１が示され、ウェハ１１は図に矢印で示す
方向に進められ、棒状ビーム１２によって照射される。
図に１３で示す補助ヒータを配置してウェハ１１の両縁
部を加熱するか、または補助ヒータ１３の位置に付加的
に棒状ビームを照射する。ウェハ１１の表面には図示の
如き液相部分りが発生し、図に１１’で示す部分が単結
晶化される。
部を加熱するか、または補助ヒータ１３の位置に付加的
に棒状ビームを照射する。ウェハ１１の表面には図示の
如き液相部分りが発生し、図に１１’で示す部分が単結
晶化される。
本発明の実施例では、エネルギービーム（光線）発生源
のエネルギー発生量をウェハの中央部で周辺部のそれよ
りも低くする。断面形状が棒状ビームは棒状の光源によ
って発生されるから、この棒状光源の電流密度を両端部
で高く中央部で低くすると、ビームの強度Ｉの分布は第
２図（ｂ）に示す如きものとなり、上記した結果が得ら
れる。
のエネルギー発生量をウェハの中央部で周辺部のそれよ
りも低くする。断面形状が棒状ビームは棒状の光源によ
って発生されるから、この棒状光源の電流密度を両端部
で高く中央部で低くすると、ビームの強度Ｉの分布は第
２図（ｂ）に示す如きものとなり、上記した結果が得ら
れる。
その具体的方法を本発明の第１の実施例の図である第４
図を参照して説明すると、同図に示される例では、比抵
抗分布が均一なカーボンヒータ３１では、横幅（厚み）
を一定にし、縦方向の高さを中央では周辺より高くする
。そのときの温度分布は周囲の下方に示されるように、
中央で低く周辺で高くなる。
図を参照して説明すると、同図に示される例では、比抵
抗分布が均一なカーボンヒータ３１では、横幅（厚み）
を一定にし、縦方向の高さを中央では周辺より高くする
。そのときの温度分布は周囲の下方に示されるように、
中央で低く周辺で高くなる。
また、本発明の第２実施例の図である第５図に示される
ように、ハロゲンガス封入タングステンフィラメントラ
ンプ（棒状ランプ）３２を光源に用いる場合には、タン
グステンフィラメント３３のコイル間隔を周辺で密に、
中央で疎にすればフィラメントそのものに流す電流密度
は一定であっても、棒状ランプ３２の単位長さ当りのエ
ネルギー発生■は中央より周辺で大になる。なお第５図
において、３４はモリブデン（ＭＯ）電極端子、３５は
石英ガラス管、３６はアンカーである。
ように、ハロゲンガス封入タングステンフィラメントラ
ンプ（棒状ランプ）３２を光源に用いる場合には、タン
グステンフィラメント３３のコイル間隔を周辺で密に、
中央で疎にすればフィラメントそのものに流す電流密度
は一定であっても、棒状ランプ３２の単位長さ当りのエ
ネルギー発生■は中央より周辺で大になる。なお第５図
において、３４はモリブデン（ＭＯ）電極端子、３５は
石英ガラス管、３６はアンカーである。
第３の実施例として、第６図に示されるように、ウェハ
３７に垂直なＵ字形のタングステンフィラメント３３を
多数近接して並べ、周辺では電流ｉ、を中央における電
流１２よりも多く流す（ｉ＋ ＞ ｉＺ ）。
３７に垂直なＵ字形のタングステンフィラメント３３を
多数近接して並べ、周辺では電流ｉ、を中央における電
流１２よりも多く流す（ｉ＋ ＞ ｉＺ ）。
すなわち、図示の円板状ウェハ３２を矢印Ａ方向に動か
すと、走査に伴い常に周辺部のみが高温になるように、
電流１１と１２をｉ、＞ ｉｚになるように制御するの
である。この場合、雰囲気は不活性ガスまたはガス真空
が望ましい。
すと、走査に伴い常に周辺部のみが高温になるように、
電流１１と１２をｉ、＞ ｉｚになるように制御するの
である。この場合、雰囲気は不活性ガスまたはガス真空
が望ましい。
このように、ウェハ３７の周辺が中央より単位面積当た
り常に多くのエネルギーを受けて高温に保持され、固相
部分Ｓと液相りの固液界面が周辺に延在し、固化が周辺
に向かって進行する。
り常に多くのエネルギーを受けて高温に保持され、固相
部分Ｓと液相りの固液界面が周辺に延在し、固化が周辺
に向かって進行する。
かくして、ウェハ３７の中央部では結晶成長は走査の向
き（矢印六方向）に、他方周辺部では中央から周辺へ向
けて進行するので、周辺まで中央と同じ結晶方法の単結
晶薄膜が形成され易くなる。
き（矢印六方向）に、他方周辺部では中央から周辺へ向
けて進行するので、周辺まで中央と同じ結晶方法の単結
晶薄膜が形成され易くなる。
（７）発明の効果
以上詳細に説明したように、本発明のウェハ熱処理方法
によるときは、断面形状が棒状のエネルギービームの走
査によりＳｏｌを形成するに際し、ビーム走査後の冷却
過程においてウェハ周辺部の温度を中央部の温度よりも
より高く保持することにより、ウェハ中央部から周辺部
に向かって再結晶化が進むことが実現され、それによっ
て非単結晶半導体相の単結晶化が均−且つ確実に達成さ
れる効果がある。
によるときは、断面形状が棒状のエネルギービームの走
査によりＳｏｌを形成するに際し、ビーム走査後の冷却
過程においてウェハ周辺部の温度を中央部の温度よりも
より高く保持することにより、ウェハ中央部から周辺部
に向かって再結晶化が進むことが実現され、それによっ
て非単結晶半導体相の単結晶化が均−且つ確実に達成さ
れる効果がある。
第１図は断面形状棒状のエネルギービームを用いてウェ
ハを照射するときの状態を示す図で、その（ａ）はウェ
ハの平面図、（ｂ）と（Ｃ）とはそれぞれ当該ビームの
強度分布とウェハ表面の温度分布を示す線図、第２図（
ａ）、（ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ本発明の方法を実施す
る場合の第１図（ａ）、し）、（Ｃ）に類似の図、第３
図は本発明者による実験結果を示す平面図、第４図、第
５図、第６図はそれぞれ本発明節１、第２、第３実施例
の図である。 １．１１．３７・・・ウェハ、 ２．１２・・・棒状ビーム、 １３・・・補助ヒータ、 Ｒ・・・再結晶化の進む方向、 Ｓｃ・・・棒状ビームの走査方向、 １１′ ・・・単結晶化した部分、 Ｌ・・・液相部分、 Ｓ・・・固相部分、 ３１・・・カーボンヒータ、 ３２・・・タングステンフィラメントランプ（棒状ラン
プ） ３３・ ３４・ ３５・ ３６・ ・タングステンフィラメント、 ・Ｍｏ電極端子、 ・石英ガラス管、 ・アンカー
ハを照射するときの状態を示す図で、その（ａ）はウェ
ハの平面図、（ｂ）と（Ｃ）とはそれぞれ当該ビームの
強度分布とウェハ表面の温度分布を示す線図、第２図（
ａ）、（ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ本発明の方法を実施す
る場合の第１図（ａ）、し）、（Ｃ）に類似の図、第３
図は本発明者による実験結果を示す平面図、第４図、第
５図、第６図はそれぞれ本発明節１、第２、第３実施例
の図である。 １．１１．３７・・・ウェハ、 ２．１２・・・棒状ビーム、 １３・・・補助ヒータ、 Ｒ・・・再結晶化の進む方向、 Ｓｃ・・・棒状ビームの走査方向、 １１′ ・・・単結晶化した部分、 Ｌ・・・液相部分、 Ｓ・・・固相部分、 ３１・・・カーボンヒータ、 ３２・・・タングステンフィラメントランプ（棒状ラン
プ） ３３・ ３４・ ３５・ ３６・ ・タングステンフィラメント、 ・Ｍｏ電極端子、 ・石英ガラス管、 ・アンカー
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 少なくとも表面が絶縁層からなるウェハ上の非単結晶半
導体層を該ウェハの径より大なる長さの棒状のエネルギ
ービームで該ウェハの一方の端面から相対する端面まで
走査し、該ウェハの非単結晶半導体層を単結晶化するに
おいて、 該エネルギービームのウェハ上でのエネルギー密度を該
ウェハ中央部では低く周辺部では高くすることにより、
ビーム通過後の冷却過程で該ウェハの中央部の温度が周
辺部の温度よりも先に低くなるようにすることを特徴と
する半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11973190A JPH03114220A (ja) | 1990-05-11 | 1990-05-11 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11973190A JPH03114220A (ja) | 1990-05-11 | 1990-05-11 | 半導体装置の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2083082A Division JPS58138036A (ja) | 1982-02-12 | 1982-02-12 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03114220A true JPH03114220A (ja) | 1991-05-15 |
Family
ID=14768731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11973190A Pending JPH03114220A (ja) | 1990-05-11 | 1990-05-11 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03114220A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6528397B1 (en) | 1997-12-17 | 2003-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor thin film, method of producing the same, apparatus for producing the same, semiconductor device and method of producing the same |
-
1990
- 1990-05-11 JP JP11973190A patent/JPH03114220A/ja active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| APPL.PHYS.LETT * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6528397B1 (en) | 1997-12-17 | 2003-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor thin film, method of producing the same, apparatus for producing the same, semiconductor device and method of producing the same |
| US6806498B2 (en) | 1997-12-17 | 2004-10-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor thin film, method and apparatus for producing the same, and semiconductor device and method of producing the same |
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