JPH0611035B2 - 薄膜の加熱方法 - Google Patents
薄膜の加熱方法Info
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- JPH0611035B2 JPH0611035B2 JP58066601A JP6660183A JPH0611035B2 JP H0611035 B2 JPH0611035 B2 JP H0611035B2 JP 58066601 A JP58066601 A JP 58066601A JP 6660183 A JP6660183 A JP 6660183A JP H0611035 B2 JPH0611035 B2 JP H0611035B2
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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
- H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
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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、基板上に形成された単一または複数の薄膜の
うちの少くとも１つの単一薄膜中の加熱を必要とする部
分をレーザ光を用いて加熱してこの加熱必要部分に結晶
化、再結晶化、アニールなどの所定の処理を施すと共
に、上記単一薄膜中の加熱を必要としない部分を実質的
に加熱しないようにした薄膜の加熱方法に関するもので
ある。
うちの少くとも１つの単一薄膜中の加熱を必要とする部
分をレーザ光を用いて加熱してこの加熱必要部分に結晶
化、再結晶化、アニールなどの所定の処理を施すと共
に、上記単一薄膜中の加熱を必要としない部分を実質的
に加熱しないようにした薄膜の加熱方法に関するもので
ある。
背景技術とその問題点 例えば、基板上にポリシリコンの層を形成して熱処理を
行うことにより、結晶シリコン層を形成する場合などの
ように、基板上に堆積された薄膜を加熱して、その薄膜
の結晶化、再結晶化、アニールなどの処理を行う場合が
ある。このような場合に用いられる加熱方法として、従
来から、ヒータ加熱、ランプ照射加熱、電子線照射加
熱、レーザ光照射加熱などが知られている。
行うことにより、結晶シリコン層を形成する場合などの
ように、基板上に堆積された薄膜を加熱して、その薄膜
の結晶化、再結晶化、アニールなどの処理を行う場合が
ある。このような場合に用いられる加熱方法として、従
来から、ヒータ加熱、ランプ照射加熱、電子線照射加
熱、レーザ光照射加熱などが知られている。
しかし、ヒータ加熱やランプ照射加熱では、薄膜だけで
なく、それを堆積させている基板までも含めて加熱され
るために、熱に弱い材料を基板に用いたり、あるいは、
このような材料を基板に付着させることができない。ま
た、電子線照射加熱やレーザ光照射加熱では、薄膜のみ
の加熱が可能であるが、薄膜の表面部分のみが加熱され
るために、膜厚方向に全体的に加熱することが困難であ
る。また、複数の薄膜が積層されている場合、電子線照
射加熱では、所望の中間層のみを加熱することは不可能
である。さらに、レーザ光照射加熱では、レーザ光の波
長を被加熱薄膜に対して大きな光学吸収に得られる値に
選ぶようにしているが、上記のように中間層のみを加熱
する場合は、その中間層よりも照射側（上方側）にある
各層の光吸収が小さいものでなくてはならない。
なく、それを堆積させている基板までも含めて加熱され
るために、熱に弱い材料を基板に用いたり、あるいは、
このような材料を基板に付着させることができない。ま
た、電子線照射加熱やレーザ光照射加熱では、薄膜のみ
の加熱が可能であるが、薄膜の表面部分のみが加熱され
るために、膜厚方向に全体的に加熱することが困難であ
る。また、複数の薄膜が積層されている場合、電子線照
射加熱では、所望の中間層のみを加熱することは不可能
である。さらに、レーザ光照射加熱では、レーザ光の波
長を被加熱薄膜に対して大きな光学吸収に得られる値に
選ぶようにしているが、上記のように中間層のみを加熱
する場合は、その中間層よりも照射側（上方側）にある
各層の光吸収が小さいものでなくてはならない。
発明の目的 本発明は、基板上に単一の薄膜が形成されている場合
は、この単一薄膜中の加熱を必要とする部分のみをレー
ザ光を用いて選択的に加熱することができ、また、基板
上に複数の薄膜が形成されている場合も、所望の１つま
たは複数の薄膜中の加熱を必要とする部分のみをレーザ
光を用いて選択的に加熱することができる薄膜の加熱方
法を提供することを目的とするものである。
は、この単一薄膜中の加熱を必要とする部分のみをレー
ザ光を用いて選択的に加熱することができ、また、基板
上に複数の薄膜が形成されている場合も、所望の１つま
たは複数の薄膜中の加熱を必要とする部分のみをレーザ
光を用いて選択的に加熱することができる薄膜の加熱方
法を提供することを目的とするものである。
発明の概要 本発明の第１発明は、基板上に形成された単一または複
数の薄膜のうちの表面層（すなわち、最上層）を構成す
る単一薄膜中の加熱を必要とする第１の部分をレーザ光
を用いて加熱してこの第１の部分に結晶化、再結晶化、
アニールなどの所定の処理を施すと共に、上記単一薄膜
中の加熱を必要としない第２の部分を実質的に加熱しな
いようにした薄膜の加熱方法において、上記第１および
第２の部分を含む上記単一薄膜にレーザ光を照射したと
きに、レーザ光が干渉効果によって上記第１の部分に実
質的に最大に注入されると共に、上記第２の部分には実
質的に最小に注入されるように、上記第１の部分の膜厚
と上記第２の部分の膜厚とを互いに異なる所定の値にそ
れぞれ選定し、次いで、上記第１および第２の部分を含
む上記単一薄膜にレーザ光を照射することによって、上
記第２の部分を実質的に加熱することなく、上記第１の
部分を加熱してこの第１の部分に上記所定の処理を施す
ようにしている。
数の薄膜のうちの表面層（すなわち、最上層）を構成す
る単一薄膜中の加熱を必要とする第１の部分をレーザ光
を用いて加熱してこの第１の部分に結晶化、再結晶化、
アニールなどの所定の処理を施すと共に、上記単一薄膜
中の加熱を必要としない第２の部分を実質的に加熱しな
いようにした薄膜の加熱方法において、上記第１および
第２の部分を含む上記単一薄膜にレーザ光を照射したと
きに、レーザ光が干渉効果によって上記第１の部分に実
質的に最大に注入されると共に、上記第２の部分には実
質的に最小に注入されるように、上記第１の部分の膜厚
と上記第２の部分の膜厚とを互いに異なる所定の値にそ
れぞれ選定し、次いで、上記第１および第２の部分を含
む上記単一薄膜にレーザ光を照射することによって、上
記第２の部分を実質的に加熱することなく、上記第１の
部分を加熱してこの第１の部分に上記所定の処理を施す
ようにしている。
また、本発明の第２発明は、基板上に形成された複数の
薄膜のうちの表面層（すなわち、最上層）以外の層を構
成する単一薄膜中の加熱を必要とする第１の部分をレー
ザ光を用いて加熱してこの第１の部分に結晶化、再結晶
化、アニールなどの所定の処理を施すと共に、上記単一
薄膜中の加熱を必要としない第２の部分を実質的に加熱
しないようにした薄膜の加熱方法において、上記第１お
よび第２の部分を含む上記単一薄膜にレーザ光を照射し
たときに、レーザ光が干渉効果によって上記第１の部分
に実質的に最大に注入されると共に、上記複数の薄膜中
の上記単一薄膜以外の他の薄膜中において上記第１の部
分の上方に存在する第３の部分と、上記第２の部分とに
は実質的に最小に注入されるように、上記第１の部分の
膜厚と上記第２の部分の膜厚とを互いに異なる所定の値
にそれぞれ選定すると共に、上記第３の部分の膜厚を所
定の値に選定し、次いで、上記第１および第２の部分を
含む上記単一薄膜にレーザ光を照射することによって、
上記第２の部分を実質的に加熱することなく、上記第１
の部分を加熱してこの第１の部分に上記所定の処理を施
すようにしている。
薄膜のうちの表面層（すなわち、最上層）以外の層を構
成する単一薄膜中の加熱を必要とする第１の部分をレー
ザ光を用いて加熱してこの第１の部分に結晶化、再結晶
化、アニールなどの所定の処理を施すと共に、上記単一
薄膜中の加熱を必要としない第２の部分を実質的に加熱
しないようにした薄膜の加熱方法において、上記第１お
よび第２の部分を含む上記単一薄膜にレーザ光を照射し
たときに、レーザ光が干渉効果によって上記第１の部分
に実質的に最大に注入されると共に、上記複数の薄膜中
の上記単一薄膜以外の他の薄膜中において上記第１の部
分の上方に存在する第３の部分と、上記第２の部分とに
は実質的に最小に注入されるように、上記第１の部分の
膜厚と上記第２の部分の膜厚とを互いに異なる所定の値
にそれぞれ選定すると共に、上記第３の部分の膜厚を所
定の値に選定し、次いで、上記第１および第２の部分を
含む上記単一薄膜にレーザ光を照射することによって、
上記第２の部分を実質的に加熱することなく、上記第１
の部分を加熱してこの第１の部分に上記所定の処理を施
すようにしている。
また、上記第２発明の第１実施態様は、上記第１の単一
薄膜中の第１の部分に加えて、上記複数の薄膜のうちの
表面層を構成する第２の単一薄膜中の加熱を必要とする
第４の部分もレーザ光を用いて加熱してこの第４の部分
にも結晶化、再結晶化、アニールなどの所定の処理を施
すと共に、上記第２の単一薄膜中の加熱を必要としない
第５の部分を実質的に加熱しないようにした上記第２発
明の方法において、上記第４および第５の部分を含む上
記第２の単一薄膜にレーザ光を照射したときに、レーザ
光が干渉効果によって上記第４の部分に実質的に最大に
注入されると共に、上記第５の部分には実質的に最小に
注入されるように、上記第４の部分の膜厚と上記第５の
部分の膜厚とを互いに異なる所定の値にそれぞれ選定
し、次いで、上記第１および第２の部分を含む上記第１
の単一薄膜と上記第４および第５の部分を含む上記第２
の単一薄膜とにレーザ光を照射することによって、上記
第２および第５の部分を実質的に加熱することなく、上
記第１および第４の部分を加熱してこの第１および第４
の部分に上記所定の処理を施すようにしている。
薄膜中の第１の部分に加えて、上記複数の薄膜のうちの
表面層を構成する第２の単一薄膜中の加熱を必要とする
第４の部分もレーザ光を用いて加熱してこの第４の部分
にも結晶化、再結晶化、アニールなどの所定の処理を施
すと共に、上記第２の単一薄膜中の加熱を必要としない
第５の部分を実質的に加熱しないようにした上記第２発
明の方法において、上記第４および第５の部分を含む上
記第２の単一薄膜にレーザ光を照射したときに、レーザ
光が干渉効果によって上記第４の部分に実質的に最大に
注入されると共に、上記第５の部分には実質的に最小に
注入されるように、上記第４の部分の膜厚と上記第５の
部分の膜厚とを互いに異なる所定の値にそれぞれ選定
し、次いで、上記第１および第２の部分を含む上記第１
の単一薄膜と上記第４および第５の部分を含む上記第２
の単一薄膜とにレーザ光を照射することによって、上記
第２および第５の部分を実質的に加熱することなく、上
記第１および第４の部分を加熱してこの第１および第４
の部分に上記所定の処理を施すようにしている。
さらに、上記第２発明の第２実施態様は、上記第１の単
一薄膜中の第１の部分に加えて、上記複数の薄膜のうち
の上記第１の単一薄膜よりも下方の層を構成する第２の
単一薄膜中の加熱を必要とする第４の部分もレーザ光を
用いて加熱してこの第４の部分にも結晶化、再結晶化、
アニールなどの所定の処理を施すと共に、上記第２の単
一薄膜中の加熱を必要としない第５の部分を実質的に加
熱しないようにした上記第２発明の方法において、上記
第４および第５の部分を含む上記第２の単一薄膜にレー
ザ光を照射したときに、レーザ光が干渉効果によって上
記第４の部分に実質的に最大に注入されると共に、上記
複数の薄膜中の上記第２の単一薄膜以外の他の薄膜中に
おいて上記第４の部分の上方に存在する第６の部分と、
上記第５の部分とには実質的に最小に注入されるよう
に、上記第４の部分の膜厚と上記第５の部分の膜厚とを
互いに異なる所定の値にそれぞれ選定すると共に、上記
第６の部分の膜厚を所定の値に選定し、次いで、上記第
１および第２の部分を含む上記第１の単一薄膜と上記第
４および第５の部分を含む上記第２の単一薄膜とにレー
ザ光を照射することによって、上記第２および第５の部
分を実質的に加熱することなく、上記第１および第４の
部分を加熱してこの第１および第４の部分に上記所定の
処理を施すようにしている。
一薄膜中の第１の部分に加えて、上記複数の薄膜のうち
の上記第１の単一薄膜よりも下方の層を構成する第２の
単一薄膜中の加熱を必要とする第４の部分もレーザ光を
用いて加熱してこの第４の部分にも結晶化、再結晶化、
アニールなどの所定の処理を施すと共に、上記第２の単
一薄膜中の加熱を必要としない第５の部分を実質的に加
熱しないようにした上記第２発明の方法において、上記
第４および第５の部分を含む上記第２の単一薄膜にレー
ザ光を照射したときに、レーザ光が干渉効果によって上
記第４の部分に実質的に最大に注入されると共に、上記
複数の薄膜中の上記第２の単一薄膜以外の他の薄膜中に
おいて上記第４の部分の上方に存在する第６の部分と、
上記第５の部分とには実質的に最小に注入されるよう
に、上記第４の部分の膜厚と上記第５の部分の膜厚とを
互いに異なる所定の値にそれぞれ選定すると共に、上記
第６の部分の膜厚を所定の値に選定し、次いで、上記第
１および第２の部分を含む上記第１の単一薄膜と上記第
４および第５の部分を含む上記第２の単一薄膜とにレー
ザ光を照射することによって、上記第２および第５の部
分を実質的に加熱することなく、上記第１および第４の
部分を加熱してこの第１および第４の部分に上記所定の
処理を施すようにしている。
実施例 第１図に示すように、屈折率ｎ1およびｎ3をそれぞれ有
する層１および３の間に配された膜厚ｄおよび屈折率ｎ
2を有する薄膜２に、波長λの単色光４を層１側から照
射した場合、ｎ1およびｎ3＜ｎ2であるとすると、 を満足するとき、薄膜２に注入される光量が干渉効果に
より最大になる。また、 を満足するとき、薄膜２を透過する光量が干渉効果によ
り最大になる。
する層１および３の間に配された膜厚ｄおよび屈折率ｎ
2を有する薄膜２に、波長λの単色光４を層１側から照
射した場合、ｎ1およびｎ3＜ｎ2であるとすると、 を満足するとき、薄膜２に注入される光量が干渉効果に
より最大になる。また、 を満足するとき、薄膜２を透過する光量が干渉効果によ
り最大になる。
上記および式から、吸光係数が比較的小さくて干渉
効果が得られる場合、薄膜２の膜厚ｄを制御することに
よって、レーザ光の等しい入射光量に対して加熱のＯＮ
−ＯＦＦ制御が可能なことが判る。すなわち、加熱を必
要とする場合は上記式を満足するようにｄを選び、加
熱を必要としない場合は上記式を満足するようにｄを
選べばよい。また、膜厚の選択が自由に行えない場合
は、波長λを選択することで、上記式または式を満
足させるようにすることができる。
効果が得られる場合、薄膜２の膜厚ｄを制御することに
よって、レーザ光の等しい入射光量に対して加熱のＯＮ
−ＯＦＦ制御が可能なことが判る。すなわち、加熱を必
要とする場合は上記式を満足するようにｄを選び、加
熱を必要としない場合は上記式を満足するようにｄを
選べばよい。また、膜厚の選択が自由に行えない場合
は、波長λを選択することで、上記式または式を満
足させるようにすることができる。
以下において、上記方法を適用した種々の薄膜加熱方法
について述べる。
について述べる。
参考例１ 第２図に示すように、基板５に単一の薄膜６が堆積され
ている単層構造において、波長λのレーザ光７を薄膜６
に均一に照射する場合、前記式を満足するように膜厚
ｄを選ぶことによって、薄膜６の全体を加熱することが
できる。
ている単層構造において、波長λのレーザ光７を薄膜６
に均一に照射する場合、前記式を満足するように膜厚
ｄを選ぶことによって、薄膜６の全体を加熱することが
できる。
この方法は、従来の電子ビーム照射加熱やレーザ光照射
加熱と大差がないが、それらが表面部分のみの加熱しか
行わないのに対して、この参考例１の場合は、膜厚方向
に全体的に加熱することができる点で有利である。
加熱と大差がないが、それらが表面部分のみの加熱しか
行わないのに対して、この参考例１の場合は、膜厚方向
に全体的に加熱することができる点で有利である。
実施例１ 第３図に示すように、基板５に単一の薄膜８が堆積され
ている単層構造において、この薄膜８中の斜線を示す部
分８ａのみを選択的に加熱する場合は、上記斜線部分８
ａの膜厚ｄ1を前記式を満足するように選ぶと共に、
他の部分８ｂの膜厚ｄ2を前記式を満足するように選
べばよい。また、ｄ2は、前記式の条件の他に、 （ｎ：屈折率）を満足する値であってもよい。ｄ2がこ
の値のときには干渉が生じないので、前記式と同様に
最大透過光量が得られる。なお、薄膜８に対するｄ1お
よびｄ2の選定は、エッチングなどにより行うことがで
きる。
ている単層構造において、この薄膜８中の斜線を示す部
分８ａのみを選択的に加熱する場合は、上記斜線部分８
ａの膜厚ｄ1を前記式を満足するように選ぶと共に、
他の部分８ｂの膜厚ｄ2を前記式を満足するように選
べばよい。また、ｄ2は、前記式の条件の他に、 （ｎ：屈折率）を満足する値であってもよい。ｄ2がこ
の値のときには干渉が生じないので、前記式と同様に
最大透過光量が得られる。なお、薄膜８に対するｄ1お
よびｄ2の選定は、エッチングなどにより行うことがで
きる。
このように単層構造の薄膜８を選択的に加熱すること
は、従来の方法でも、光や電子ビームをＯＮ−ＯＦＦ制
御することにより可能であるが、加熱を必要とする部分
８ａが細かいパターンの場合は、加熱装置が大がかりな
ものとなる。これに対し、本発明の方法によれば、従来
公知のフォトリソグラフ技術などを併用することによっ
て、細かいパターンの加熱も容易に行うことができる。
は、従来の方法でも、光や電子ビームをＯＮ−ＯＦＦ制
御することにより可能であるが、加熱を必要とする部分
８ａが細かいパターンの場合は、加熱装置が大がかりな
ものとなる。これに対し、本発明の方法によれば、従来
公知のフォトリソグラフ技術などを併用することによっ
て、細かいパターンの加熱も容易に行うことができる。
参考例２ 第４図に示すように、３つの薄膜が（上層９、中間層１
０および下層１１）からなる多層構造において、中間層
１０のみを加熱する方法である。この場合、中間層１０
よりもレーザ光７の照射側にある層（すなわち、上層
９）での吸光係数が比較的小さくて干渉効果が得られる
ときには、上層９の膜厚ｄ1を前記式を満足するか、
あるいは、 を満足するように選ぶと共に、中間層１０の膜厚ｄ2を
前記式を満足するように選べばよい。なお、第４図は
３層構造の場合であるが、２層または４層以上の場合も
同様の考え方に基いて任意の中間層のみを加熱すること
ができる。また、第４図において、上層９のみを加熱す
る場合は、参考例１で述べた方法に従えばよい。さら
に、下層１１のみを加熱する場合は、ｄ1およびｄ2が前
記式を満足するか、あるいは、 および を満足するようにすると共に、ｄ3が前記式を満足す
るようにすればよい。
０および下層１１）からなる多層構造において、中間層
１０のみを加熱する方法である。この場合、中間層１０
よりもレーザ光７の照射側にある層（すなわち、上層
９）での吸光係数が比較的小さくて干渉効果が得られる
ときには、上層９の膜厚ｄ1を前記式を満足するか、
あるいは、 を満足するように選ぶと共に、中間層１０の膜厚ｄ2を
前記式を満足するように選べばよい。なお、第４図は
３層構造の場合であるが、２層または４層以上の場合も
同様の考え方に基いて任意の中間層のみを加熱すること
ができる。また、第４図において、上層９のみを加熱す
る場合は、参考例１で述べた方法に従えばよい。さら
に、下層１１のみを加熱する場合は、ｄ1およびｄ2が前
記式を満足するか、あるいは、 および を満足するようにすると共に、ｄ3が前記式を満足す
るようにすればよい。
上記方法によれば、従来技術では困難であった多層構造
のうちの中間層の加熱が可能になる。
のうちの中間層の加熱が可能になる。
次に、上述の参考例２のような多層構造において、最上
層を除く任意の層中の加熱を必要とする部分（すなわ
ち、加熱必要部分）のみを選択的に加熱する場合は、以
下に述べる実施例２〜５に記載の４つの方法の何れかを
用いることができる。
層を除く任意の層中の加熱を必要とする部分（すなわ
ち、加熱必要部分）のみを選択的に加熱する場合は、以
下に述べる実施例２〜５に記載の４つの方法の何れかを
用いることができる。
実施例２および３ これらの方法は、前述の第３図に示す実施例１と基本的
には共通するものであって、実施例２を示す第５図およ
び実施例３を示す第６図において、加熱必要部分１１ａ
および１０ａが存在する層１１および１０の膜厚を上記
加熱必要部分１１ａおよび１０ａにおいては部分的に変
えると共に、この層１１および１０よりも上方に存在す
る層（第５図に示す実施例２では中間層１０および上層
９、第６図に示す実施例３では上層９）の膜厚を所定の
値に選定している。すなわち、図中、ｄ2およびｄ3は前
記式を満足するように選定され、ｄ1 ＊、ｄ2 ＊および
ｄ3 ＊は前記式または を満足するように選定されている。
には共通するものであって、実施例２を示す第５図およ
び実施例３を示す第６図において、加熱必要部分１１ａ
および１０ａが存在する層１１および１０の膜厚を上記
加熱必要部分１１ａおよび１０ａにおいては部分的に変
えると共に、この層１１および１０よりも上方に存在す
る層（第５図に示す実施例２では中間層１０および上層
９、第６図に示す実施例３では上層９）の膜厚を所定の
値に選定している。すなわち、図中、ｄ2およびｄ3は前
記式を満足するように選定され、ｄ1 ＊、ｄ2 ＊および
ｄ3 ＊は前記式または を満足するように選定されている。
実施例４および５ 本実施例４および５では、第７図および第８図に示すよ
うに、加熱必要部分１１ａおよび１０ａが存在する層１
１および１０の膜厚と、それより上方に存在する層の膜
厚とをそれぞれ部分的に変えている。すなわち、図中、
ｄ2およびｄ3は前記式を満足するように選定され、ｄ
1 ＊、ｄ2 ＊およびｄ3 ＊は前記式または を満足するように選定されている。
うに、加熱必要部分１１ａおよび１０ａが存在する層１
１および１０の膜厚と、それより上方に存在する層の膜
厚とをそれぞれ部分的に変えている。すなわち、図中、
ｄ2およびｄ3は前記式を満足するように選定され、ｄ
1 ＊、ｄ2 ＊およびｄ3 ＊は前記式または を満足するように選定されている。
実施例６ この方法は、前述の実施例１〜５を組み合わせたもので
あって、第９図に示すように、各層９、１０および１１
の膜厚をそれぞれ所定の値に選定することによって、加
熱必要部分９ａ、１０ａおよび１１ａを選択的に加熱す
るようにしている。なお、図中、ｄ1およびｄ3 ＊は前記
式を満足するように選定され、ｄ1 ＊およびｄ2 ＊は前
記式または を満足するように選定されている。
あって、第９図に示すように、各層９、１０および１１
の膜厚をそれぞれ所定の値に選定することによって、加
熱必要部分９ａ、１０ａおよび１１ａを選択的に加熱す
るようにしている。なお、図中、ｄ1およびｄ3 ＊は前記
式を満足するように選定され、ｄ1 ＊およびｄ2 ＊は前
記式または を満足するように選定されている。
この方法によれば、多層構造における複数の層を１回の
照射で同時にかつ部分的に加熱することができる。
照射で同時にかつ部分的に加熱することができる。
実験例 ガラス基板に堆積させた非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）を
ＹＡＧレーザを用いて加熱（活性化、多結晶化）を行っ
た。加熱に要する装置や器具などは後述する２つの実験
例（すなわち、単層構造の場合および積層構造の場合）
において同じものを用いた。基板は、光学研摩を施した
無ソーダガラス基板（２ｉｎｃｈφ×０．５ｍｍｔ）を
用いた。薄膜ａ−ＳｉおよびＳｉＯ2はＧＤおよびＣＶ
Ｄ法により堆積させた。それぞれの作製条件は下表の通
りであった。
ＹＡＧレーザを用いて加熱（活性化、多結晶化）を行っ
た。加熱に要する装置や器具などは後述する２つの実験
例（すなわち、単層構造の場合および積層構造の場合）
において同じものを用いた。基板は、光学研摩を施した
無ソーダガラス基板（２ｉｎｃｈφ×０．５ｍｍｔ）を
用いた。薄膜ａ−ＳｉおよびＳｉＯ2はＧＤおよびＣＶ
Ｄ法により堆積させた。それぞれの作製条件は下表の通
りであった。
レーザ発振器としてはＹＡＧレーザを用い、波長１．０
６μ、ビーム径１００μｍ、パルス１２ＫHz、照射エネ
ルギー１Ｊ／cm2以下であった。基板ホルダーは真空チ
ャックにより基板を固定でき、パルスモーターによりＸ
−Ｙ方向に運動可能なものであった。レーザ光は基板に
対して垂直に入射するように固定し、基板を運動させる
ことで、全面に照射した。また、ａ−Ｓｉ層は堆積させ
ただけのものだけでなく、光学吸収を助けるようにＰイ
オンをイオン注入法により注入したものも用いた。ここ
で、イオン注入の条件は、加速電圧１００〜２５０Ｋｅ
Ｖ、ドーズ量２×１０15／cm2であった。このような装
置や器具を用いて次に示す単層構造および積層構造の２
例について実験を行った。
６μ、ビーム径１００μｍ、パルス１２ＫHz、照射エネ
ルギー１Ｊ／cm2以下であった。基板ホルダーは真空チ
ャックにより基板を固定でき、パルスモーターによりＸ
−Ｙ方向に運動可能なものであった。レーザ光は基板に
対して垂直に入射するように固定し、基板を運動させる
ことで、全面に照射した。また、ａ−Ｓｉ層は堆積させ
ただけのものだけでなく、光学吸収を助けるようにＰイ
オンをイオン注入法により注入したものも用いた。ここ
で、イオン注入の条件は、加速電圧１００〜２５０Ｋｅ
Ｖ、ドーズ量２×１０15／cm2であった。このような装
置や器具を用いて次に示す単層構造および積層構造の２
例について実験を行った。
(1)、単層構造の場合 第１０図に示すように、ガラス基板１５にａ−Ｓｉ層１
６だけを堆積させたものを用いた。このとき、膜厚ｄに
一様な勾配を与え、ｄ＝４００ｎｍ〜８００ｎｍに分布
させた。この試料に一定のエネルギー（０．６Ｊ／c
m2）でレーザ光を全面に照射すると、ｄ≒４５０ｎｍお
よびｄ≒６００ｎｍの膜厚付近の斜線部分だけが加熱さ
れているのが確認された。この加熱された部分は多結晶
化しているようであり、他の部分と斜線部分とでは、可
視光での透過率が変化しており、また、比抵抗も小さく
なっていた。ここで、基板全面に一様に照射したにもか
かわらず一部だけが加熱され、また、その部分が４５０
ｎｍおよび６００ｎｍ程度の膜厚であり、しかも、その
他の部分は全く変化しておらず、さらに、前記式でＮ
＝３および４にそれぞれ対応する膜厚であることから、
これは明らかに干渉効果によるものである。
６だけを堆積させたものを用いた。このとき、膜厚ｄに
一様な勾配を与え、ｄ＝４００ｎｍ〜８００ｎｍに分布
させた。この試料に一定のエネルギー（０．６Ｊ／c
m2）でレーザ光を全面に照射すると、ｄ≒４５０ｎｍお
よびｄ≒６００ｎｍの膜厚付近の斜線部分だけが加熱さ
れているのが確認された。この加熱された部分は多結晶
化しているようであり、他の部分と斜線部分とでは、可
視光での透過率が変化しており、また、比抵抗も小さく
なっていた。ここで、基板全面に一様に照射したにもか
かわらず一部だけが加熱され、また、その部分が４５０
ｎｍおよび６００ｎｍ程度の膜厚であり、しかも、その
他の部分は全く変化しておらず、さらに、前記式でＮ
＝３および４にそれぞれ対応する膜厚であることから、
これは明らかに干渉効果によるものである。
(2)、積層構造の場合 第１１図に示すように、基板１５にａ−Ｓｉ層１６を堆
積させ、その上にＳｉＯ2層１７を積層したものを用い
た。ここで、ＳｉＯ2層１７もａ−Ｓｉ層１６と同様に
膜厚に勾配を与えて、１００〜２００ｎｍに分布させ
た。この状態で一様な照射を行うと、やはり単層構造の
場合と同様にｄ≒４５０ｎｍおよびｄ≒６００ｎｍの膜
厚のａ−Ｓｉ層１６の部分が加熱されていることが確認
された。これまでは薄膜側からの照射であったが、ガラ
ス基板１５側からの照射に対しても同様な結果が得られ
た。ここで、積層したＳｉＯ2層１７は膜厚が１００〜
２００ｎｍであり、ＳｉＯ2の屈折率が１．４５である
ことから、この膜厚は を満足するもので、殆んど吸収のないものとなってい
る。
積させ、その上にＳｉＯ2層１７を積層したものを用い
た。ここで、ＳｉＯ2層１７もａ−Ｓｉ層１６と同様に
膜厚に勾配を与えて、１００〜２００ｎｍに分布させ
た。この状態で一様な照射を行うと、やはり単層構造の
場合と同様にｄ≒４５０ｎｍおよびｄ≒６００ｎｍの膜
厚のａ−Ｓｉ層１６の部分が加熱されていることが確認
された。これまでは薄膜側からの照射であったが、ガラ
ス基板１５側からの照射に対しても同様な結果が得られ
た。ここで、積層したＳｉＯ2層１７は膜厚が１００〜
２００ｎｍであり、ＳｉＯ2の屈折率が１．４５である
ことから、この膜厚は を満足するもので、殆んど吸収のないものとなってい
る。
発明の効果 (1)、従来のレーザ光照射加熱では、光吸収の弱い波長
を用いることができなかったが、本発明では、薄膜の膜
厚を制御することで、干渉効果により強い吸収が得られ
るから、光吸収の弱い波長のレーザ光による加熱が可能
となった。
を用いることができなかったが、本発明では、薄膜の膜
厚を制御することで、干渉効果により強い吸収が得られ
るから、光吸収の弱い波長のレーザ光による加熱が可能
となった。
(2)、ヒーター加熱やランプ照射加熱のように基板全面
を加熱するのではなく、薄膜中の加熱を必要とする部分
だけを優先的に加熱することができる。
を加熱するのではなく、薄膜中の加熱を必要とする部分
だけを優先的に加熱することができる。
(3)、従来のレーザ光照射加熱や電子線照射加熱では、
表面層のみの加熱であったが、本発明では、表面層より
も下方に存在する中間層や最下層の加熱も可能である。
表面層のみの加熱であったが、本発明では、表面層より
も下方に存在する中間層や最下層の加熱も可能である。
(4)、薄膜中に２次元的に分布する加熱を必要とする部
分と加熱を必要としない部分とをこれらの部分の少くと
も一方をエッチングすることなどにより互いに異なる所
定の膜厚とするだけで、薄膜の全面にレーザ光を照射す
れば、加熱必要部分を選択的に加熱することができるか
ら、従来のレーザ光照射加熱や電子線照射加熱のように
ビーム遮蔽膜を設ける必要がなく、また、ビームをＯＮ
−ＯＦＦ制御する必要もない。
分と加熱を必要としない部分とをこれらの部分の少くと
も一方をエッチングすることなどにより互いに異なる所
定の膜厚とするだけで、薄膜の全面にレーザ光を照射す
れば、加熱必要部分を選択的に加熱することができるか
ら、従来のレーザ光照射加熱や電子線照射加熱のように
ビーム遮蔽膜を設ける必要がなく、また、ビームをＯＮ
−ＯＦＦ制御する必要もない。
(5)、互いに積層された複数の薄膜中に加熱を必要とす
る部分が３次元的に分布している場合でも、全面に一様
に照射するだけで、３次元的に分布する加熱必要部分を
選択的に加熱することができ、これのような加熱は他の
加熱方法では不可能である。
る部分が３次元的に分布している場合でも、全面に一様
に照射するだけで、３次元的に分布する加熱必要部分を
選択的に加熱することができ、これのような加熱は他の
加熱方法では不可能である。
第１図は本発明の原理を説明するための薄膜の側面図、
第２図〜第９図は本発明の参考例および実施例における
基板に堆積された薄膜の構造を示す側面図であって、第
２図は参考例１を、第３図は実施例１を、第４図は参考
例２を、第５図〜第９図は実施例２〜６をそれぞれ示し
ている。第１０図および第１１図は実験に用いた薄膜の
構造をそれぞれ示す側面図である。 なお、図面に用いられた符号において、 ７……レーザ光 ８……薄膜 ８ａ……加熱必要部分 ９……上層 ９ａ……加熱必要部分 １０……中間層 １０ａ……加熱必要部分 １１……下層 １１ａ……加熱必要部分 である。
第２図〜第９図は本発明の参考例および実施例における
基板に堆積された薄膜の構造を示す側面図であって、第
２図は参考例１を、第３図は実施例１を、第４図は参考
例２を、第５図〜第９図は実施例２〜６をそれぞれ示し
ている。第１０図および第１１図は実験に用いた薄膜の
構造をそれぞれ示す側面図である。 なお、図面に用いられた符号において、 ７……レーザ光 ８……薄膜 ８ａ……加熱必要部分 ９……上層 ９ａ……加熱必要部分 １０……中間層 １０ａ……加熱必要部分 １１……下層 １１ａ……加熱必要部分 である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 碓井 節夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ −株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−53823（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】基板上に形成された単一または複数の薄膜
のうちの表面層を構成する単一薄膜中の加熱を必要とす
る第１の部分をレーザ光を用いて加熱してこの第１の部
分に結晶化、再結晶化、アニールなどの所定の処理を施
すと共に、上記単一薄膜中の加熱を必要としない第２の
部分を実質的に加熱しないようにした薄膜の加熱方法に
おいて、 上記第１および第２の部分を含む上記単一薄膜にレーザ
光を照射したときに、レーザ光が干渉効果によって上記
第１の部分に実質的に最大に注入されると共に、上記第
２の部分には実質的に最小に注入されるように、上記第
１の部分の膜厚と上記第２の部分の膜厚とを互いに異な
る所定の値にそれぞれ選定し、 次いで、上記第１および第２の部分を含む上記単一薄膜
にレーザ光を照射することによって、上記第２の部分を
実質的に加熱することなく、上記第１の部分を加熱して
この第１の部分に上記所定の処理を施すようにしたこと
を特徴とする薄膜の加熱方法。 - 【請求項２】基板上に形成された複数の薄膜のうちの表
面層以外の層を構成する単一薄膜中の加熱を必要とする
第１の部分をレーザ光を用いて加熱してこの第１の部分
に結晶化、再結晶化、アニールなどの所定の処理を施す
と共に、上記単一薄膜中の加熱を必要としない第２の部
分を実質的に加熱しないようにした薄膜の加熱方法にお
いて、 上記第１および第２の部分を含む上記単一薄膜にレーザ
光を照射したときに、レーザ光が干渉効果によって上記
第１の部分に実質的に最大に注入されると共に、上記複
数の薄膜中の上記単一薄膜以外の他の薄膜中において上
記第１の部分の上方に存在する第３の部分と、上記第２
の部分とには実質的に最小に注入されるように、上記第
１の部分の膜厚と上記第２の部分の膜厚とを互いに異な
る所定の値にそれぞれ選定すると共に、上記第３の部分
の膜厚を所定の値に選定し、 次いで、上記第１および第２の部分を含む上記単一薄膜
にレーザ光を照射することによって、上記第２の部分を
実質的に加熱することなく、上記第１の部分を加熱して
この第１の部分に上記所定の処理を施すようにしたこと
を特徴とする薄膜の加熱方法。 - 【請求項３】上記第１の単一薄膜中の第１の部分に加え
て、上記複数の薄膜のうちの表面層を構成する第２の単
一薄膜中の加熱を必要とする第４の部分もレーザ光を用
いて加熱してこの第４の部分にも結晶化、再結晶化、ア
ニールなどの所定の処理を施すと共に、上記第２の単一
薄膜中の加熱を必要としない第５の部分を実質的に加熱
しないようにした特許請求の範囲第２項に記載の方法に
おいて、 上記第４および第５の部分を含む上記第２の単一薄膜に
レーザ光を照射したときに、レーザ光が干渉効果によっ
て上記第４の部分に実質的に最大に注入されると共に、
上記第５の部分には実質的に最小に注入されるように、
上記第４の部分の膜厚と上記第５の部分の膜厚とを互い
に異なる所定の値にそれぞれ選定し、 次いで、上記第１および第２の部分を含む上記第１の単
一薄膜と上記第４および第５の部分を含む上記第２の単
一薄膜とにレーザ光を照射することによって、上記第２
および第５の部分を実質的に加熱することなく、上記第
１および第４の部分を加熱してこの第１および第４の部
分に上記所定の処理を施すようにしたことを特徴とする
方法。 - 【請求項４】上記第１の単一薄膜中の第１の部分に加え
て、上記複数の薄膜のうちの上記第１の単一薄膜よりも
下方の層を構成する第２の単一薄膜中の加熱を必要とす
る第４の部分もレーザ光を用いて加熱してこの第４の部
分にも結晶化、再結晶化、アニールなどの所定の処理を
施すと共に、上記第２の単一薄膜中の加熱を必要としな
い第５の部分を実質的に加熱しないようにした特許請求
の範囲第２項に記載の方法において、 上記第４および第５の部分を含む上記第２の単一薄膜に
レーザ光を照射したときに、レーザ光が干渉効果によっ
て上記第４の部分に実質的に最大に注入されると共に、
上記複数の薄膜中の上記第２の単一薄膜以外の他の薄膜
中において上記第４の部分の上方に存在する第６の部分
と、上記第５の部分とには実質的に最小に注入されるよ
うに、上記第４の部分の膜厚と上記第５の部分の膜厚と
を互いに異なる所定の値にそれぞれ選定すると共に、上
記第６の部分の膜厚を所定の値に選定し、 次いで、上記第１および第２の部分を含む上記第１の単
一薄膜と上記第４および第５の部分を含む上記第２の単
一薄膜とにレーザ光を照射することによって、上記第２
および第５の部分を実質的に加熱することなく、上記第
１および第４の部分を加熱してこの第１および第４の部
分に上記所定の処理を施すようにしたことを特徴とする
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58066601A JPH0611035B2 (ja) | 1983-04-15 | 1983-04-15 | 薄膜の加熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58066601A JPH0611035B2 (ja) | 1983-04-15 | 1983-04-15 | 薄膜の加熱方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59193022A JPS59193022A (ja) | 1984-11-01 |
| JPH0611035B2 true JPH0611035B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=13320596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58066601A Expired - Lifetime JPH0611035B2 (ja) | 1983-04-15 | 1983-04-15 | 薄膜の加熱方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0611035B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0817157B2 (ja) * | 1984-11-30 | 1996-02-21 | ソニー株式会社 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
| JPH0715881B2 (ja) * | 1984-12-20 | 1995-02-22 | ソニー株式会社 | 半導体薄膜の熱処理方法 |
| EP0620586B1 (en) * | 1993-04-05 | 2001-06-20 | Denso Corporation | Semiconductor device having thin film resistor |
| JP3886554B2 (ja) * | 1995-08-18 | 2007-02-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | レーザーアニール方法 |
| US6902616B1 (en) | 1995-07-19 | 2005-06-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method and apparatus for producing semiconductor device |
| US6242792B1 (en) | 1996-07-02 | 2001-06-05 | Denso Corporation | Semiconductor device having oblique portion as reflection |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5853823A (ja) * | 1981-09-26 | 1983-03-30 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1983
- 1983-04-15 JP JP58066601A patent/JPH0611035B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59193022A (ja) | 1984-11-01 |
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