JPH038101B2 - - Google Patents
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- JPH038101B2 JPH038101B2 JP56209764A JP20976481A JPH038101B2 JP H038101 B2 JPH038101 B2 JP H038101B2 JP 56209764 A JP56209764 A JP 56209764A JP 20976481 A JP20976481 A JP 20976481A JP H038101 B2 JPH038101 B2 JP H038101B2
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- laser
- electron beam
- preheating
- laser annealing
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/2636—Bombardment with radiation with high-energy radiation for heating, e.g. electron beam heating
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
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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製造におけるレーザーアニ
ール技術に関する。
ール技術に関する。
(2) 技術の背景
イオン打ち込み層をアニールするためにレーザ
ー照射法を利用することが1974年に提案されて以
来、半導体表面の結晶欠陥を回復させる新しい手
段として、大出力レーザーによる光照射法が急速
に脚光を浴びてきた。この方法は、レーザーアニ
ールと呼ばれるが、レーザーの光エネルギーを固
体表面で吸収させ、熱エネルギーの形に変換して
表面層の加熱に利用する技術と言うことができ
る。
ー照射法を利用することが1974年に提案されて以
来、半導体表面の結晶欠陥を回復させる新しい手
段として、大出力レーザーによる光照射法が急速
に脚光を浴びてきた。この方法は、レーザーアニ
ールと呼ばれるが、レーザーの光エネルギーを固
体表面で吸収させ、熱エネルギーの形に変換して
表面層の加熱に利用する技術と言うことができ
る。
レーザーアニールは、短時間加熱、表面層のみ
の加熱、局部加熱可能、表面が溶融する等を特長
とし、前述のようにイオン打ち込み層への応用の
ほか、欠陥を消去すること、多結晶層の層抵抗を
減らすこと、非晶質薄膜を結晶化させること、不
純物を基板へドープすること、金属との合金層を
形成すること、損傷を与えてゲツタ作用を持たせ
ること、などの用途が考えられている。
の加熱、局部加熱可能、表面が溶融する等を特長
とし、前述のようにイオン打ち込み層への応用の
ほか、欠陥を消去すること、多結晶層の層抵抗を
減らすこと、非晶質薄膜を結晶化させること、不
純物を基板へドープすること、金属との合金層を
形成すること、損傷を与えてゲツタ作用を持たせ
ること、などの用途が考えられている。
(3) 従来技術と問題点
例えば、レーザーでシリコンなどをアニールす
る場合、光の吸収係数はシリコンの温度、不純物
濃度と共に増大する。特に連続発振（CW）レー
ザーでシリコンなどを溶融する（液相エピタキシ
ヤル成長）場合には基板を予備加熱しなければな
らない。
る場合、光の吸収係数はシリコンの温度、不純物
濃度と共に増大する。特に連続発振（CW）レー
ザーでシリコンなどを溶融する（液相エピタキシ
ヤル成長）場合には基板を予備加熱しなければな
らない。
従来、この予備加熱は基板を保持しているステ
ージを電気的にヒーター加熱している。しかし、
可動ステージを余り高温に保つことは困難であ
り、勢々500〜600℃程度まで可能であつたにすぎ
ない。
ージを電気的にヒーター加熱している。しかし、
可動ステージを余り高温に保つことは困難であ
り、勢々500〜600℃程度まで可能であつたにすぎ
ない。
(4) 発明の目的
本発明は上述のような従来技術に於ける不十分
な予備加熱という問題を解決するために高温の予
備加熱を実現することを含み、レーザーアニール
の有用性を拡大することを目的とする。
な予備加熱という問題を解決するために高温の予
備加熱を実現することを含み、レーザーアニール
の有用性を拡大することを目的とする。
(5) 発明の構成
本発明は、基板表面層の絶縁膜に形成された半
導体層の再結晶化領域に第１のスポツト径を有す
るレーザービームを走査して当該半導体層を選択
的に溶融するレーザーアニール方法において、該
第１のスポツト径よりも大きい第２のスポツト径
を有する電子ビームを当該レーザービームと同時
に該溶融領域を含む再結晶化領域の周辺部に照射
し、該再結晶化領域を含む周辺領域に厚さに対し
て均一に予備加熱を行うことを特徴とするレーザ
ーアニール方法を提供することによつて達成する
ものである。
導体層の再結晶化領域に第１のスポツト径を有す
るレーザービームを走査して当該半導体層を選択
的に溶融するレーザーアニール方法において、該
第１のスポツト径よりも大きい第２のスポツト径
を有する電子ビームを当該レーザービームと同時
に該溶融領域を含む再結晶化領域の周辺部に照射
し、該再結晶化領域を含む周辺領域に厚さに対し
て均一に予備加熱を行うことを特徴とするレーザ
ーアニール方法を提供することによつて達成する
ものである。
電子ビーム自体は必要であれば2000℃又はそれ
以上の温度をもつくり出すことが可能である。従
つて、例えば、非単結晶Siの（再）結晶化処理の
レーザーアニールにおける予備加熱に電子ビーム
を利用すると、Siの融点（1414℃）近傍の例えば
約1000℃程度の予備加熱が可能となる。
以上の温度をもつくり出すことが可能である。従
つて、例えば、非単結晶Siの（再）結晶化処理の
レーザーアニールにおける予備加熱に電子ビーム
を利用すると、Siの融点（1414℃）近傍の例えば
約1000℃程度の予備加熱が可能となる。
こうした予備加熱を達成するためには、アニー
ル処理されるべき試料に対するレーザー光線の照
射領域よりも予備加熱のための電子線の照射領域
を広くして、後者の領域が前者の領域を含んでし
まうようにする必要がある。それはこれら両ビー
ムが瞬時加熱、急速冷却という性質を有している
ことに基づくものである。しかし、両ビームの照
射領域の具体的寸法自体は特に限定はなく、装置
や試料の種類、処理の目的、等に応じて選択する
ことができる。
ル処理されるべき試料に対するレーザー光線の照
射領域よりも予備加熱のための電子線の照射領域
を広くして、後者の領域が前者の領域を含んでし
まうようにする必要がある。それはこれら両ビー
ムが瞬時加熱、急速冷却という性質を有している
ことに基づくものである。しかし、両ビームの照
射領域の具体的寸法自体は特に限定はなく、装置
や試料の種類、処理の目的、等に応じて選択する
ことができる。
本方法に於いて、電子ビーム及びレーザービー
ムを照射するための装置の構成は、通常は、第１
図に見られるように、ホルダー１０上の試料１１
に対して鉛直方向下向きに電子ビーム２１を照射
すると共にレーザービーム２０を斜め方向から照
射し、他方ホルダーを可動させて試料全面へのア
ニールを確保することになろう。しかし、これら
両ビームの照射角度、あるいはビームの走査方式
に発明の本質上特別の限定があるわけではない。
ムを照射するための装置の構成は、通常は、第１
図に見られるように、ホルダー１０上の試料１１
に対して鉛直方向下向きに電子ビーム２１を照射
すると共にレーザービーム２０を斜め方向から照
射し、他方ホルダーを可動させて試料全面へのア
ニールを確保することになろう。しかし、これら
両ビームの照射角度、あるいはビームの走査方式
に発明の本質上特別の限定があるわけではない。
同様に、レーザーの種類や、両ビームの発生手
段自体の構成等も用途に応じて選択することがで
きる。
段自体の構成等も用途に応じて選択することがで
きる。
(6) 発明の実施例
約500μの厚さのシリコンウエハ上に約1μの
SiO2酸化膜を形成後、0.5〜1μのシリコンCVD層
を作成した。この試料をステージに載置し、ヒー
ター加熱で約500℃の温度にし、市販の連続発振
（CW）Ar+レーザーを用いて（10W）アニールし
た。この処理の結果、平均結晶寸法500Åの前記
CVDによる多結晶シリコンが再結晶化され、平
均結晶寸法約10μの多結晶シリコンの層が得られ
た。
SiO2酸化膜を形成後、0.5〜1μのシリコンCVD層
を作成した。この試料をステージに載置し、ヒー
ター加熱で約500℃の温度にし、市販の連続発振
（CW）Ar+レーザーを用いて（10W）アニールし
た。この処理の結果、平均結晶寸法500Åの前記
CVDによる多結晶シリコンが再結晶化され、平
均結晶寸法約10μの多結晶シリコンの層が得られ
た。
上記と同じ試料をステージに載置し、試作の電
子ビーム（30kV）で約1000℃に予備加熱しなが
ら、上記と同じCWAr+レーザー（10W）を用い
てアニールした。その結果、平均結晶寸法が約
100μ〜１mmの多結晶の層が得られた。これは上
記のヒーターを用いた予備加熱に依るものと較べ
て10〜100倍の結晶寸法に当る。本発明に係る電
子ビームによる補助加熱を併用したレーザーアニ
ールの有利さの一例を示していることは明らかで
あろう。
子ビーム（30kV）で約1000℃に予備加熱しなが
ら、上記と同じCWAr+レーザー（10W）を用い
てアニールした。その結果、平均結晶寸法が約
100μ〜１mmの多結晶の層が得られた。これは上
記のヒーターを用いた予備加熱に依るものと較べ
て10〜100倍の結晶寸法に当る。本発明に係る電
子ビームによる補助加熱を併用したレーザーアニ
ールの有利さの一例を示していることは明らかで
あろう。
(7) 発明の効果
レーザーアニールにおける電子ビームを用いた
補助的な加熱がもたらす技術的作用（効果）とし
ては次のものを挙げることができる。
補助的な加熱がもたらす技術的作用（効果）とし
ては次のものを挙げることができる。
(イ) 補助的加熱例えば予備加熱が局所瞬時である
ため高温にできる。例えば、前述のSiの（再）
結晶化では予備加熱温度が高いと結晶寸法の大
きいものが得られることが判明したが、こうし
た場合に有利に利用することができる。
ため高温にできる。例えば、前述のSiの（再）
結晶化では予備加熱温度が高いと結晶寸法の大
きいものが得られることが判明したが、こうし
た場合に有利に利用することができる。
(ロ) 電子線は深部まで侵入し、厚さに対して均一
に発光する。普通のレーザービームに依るとき
は表面層の例えば約2000Å程度が溶融し、その
熱が下方向へ伝達される形で例えば約5000Åの
深さに（溶融層として）達するので、温度傾斜
のある加熱である。均一な加熱は温度制御を容
易にするので、補助加熱の利用度を高めるであ
ろう。
に発光する。普通のレーザービームに依るとき
は表面層の例えば約2000Å程度が溶融し、その
熱が下方向へ伝達される形で例えば約5000Åの
深さに（溶融層として）達するので、温度傾斜
のある加熱である。均一な加熱は温度制御を容
易にするので、補助加熱の利用度を高めるであ
ろう。
(ハ) 予備加熱のみならず、レーザービームが去つ
た後の冷却速度をコントロールすることが可能
である。従来のヒーター加熱では高々約500℃
の温度が得られるにすぎないので、レーザービ
ームで溶融した試料はレーザービームが去つた
後必然的に急速冷却されていた。これに対し
て、電子ビームでは所望の温度を達成すること
が可能であるため、例えば単結晶成長に於いて
溶融体の冷却速度をコントロールして大きな単
結晶を成長させることが可能となるなどの有利
さがある。
た後の冷却速度をコントロールすることが可能
である。従来のヒーター加熱では高々約500℃
の温度が得られるにすぎないので、レーザービ
ームで溶融した試料はレーザービームが去つた
後必然的に急速冷却されていた。これに対し
て、電子ビームでは所望の温度を達成すること
が可能であるため、例えば単結晶成長に於いて
溶融体の冷却速度をコントロールして大きな単
結晶を成長させることが可能となるなどの有利
さがある。
以上の説明した如くして、電子ビームによる補
助加熱を併用したレーザーアニール方法はレーザ
ーアニールの利用分野をさらに前進させるもので
ある。
助加熱を併用したレーザーアニール方法はレーザ
ーアニールの利用分野をさらに前進させるもので
ある。
第１図は本発明に依る電子ビームを併用したレ
ーザーアニールの様子を示す概略図である。 １０……ステージ、１１……試料、２０……レ
ーザービーム、２１……電子ビーム。
ーザーアニールの様子を示す概略図である。 １０……ステージ、１１……試料、２０……レ
ーザービーム、２１……電子ビーム。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板表面の絶縁膜に形成された半導体層の再
結晶化領域に第１のスポツト径を有するレーザー
ビームを走査して当該半導体層を選択的に溶融す
るレーザーアニール方法において、 該第１のスポツト径よりも大きい第２のスポツ
ト径を有する電子ビームを当該レーザービームと
同時に該溶融領域を含む再結晶化領域の周辺部に
照射し、該再結晶化領域を含む周辺領域に厚さに
対して均一に予備加熱を行うことを特徴とするレ
ーザーアニール方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20976481A JPS58114435A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | レザ−アニ−ル方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20976481A JPS58114435A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | レザ−アニ−ル方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58114435A JPS58114435A (ja) | 1983-07-07 |
| JPH038101B2 true JPH038101B2 (ja) | 1991-02-05 |
Family
ID=16578232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20976481A Granted JPS58114435A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | レザ−アニ−ル方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58114435A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6050166A (ja) * | 1983-08-26 | 1985-03-19 | Res Dev Corp Of Japan | プラズマ蒸着法及びその装置 |
| JPS60211078A (ja) * | 1984-04-05 | 1985-10-23 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 導電膜の形成方法 |
| US7622374B2 (en) | 2005-12-29 | 2009-11-24 | Infineon Technologies Ag | Method of fabricating an integrated circuit |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55148430A (en) * | 1979-05-09 | 1980-11-19 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
-
1981
- 1981-12-28 JP JP20976481A patent/JPS58114435A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55148430A (en) * | 1979-05-09 | 1980-11-19 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58114435A (ja) | 1983-07-07 |
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