JPH065538A - 半導体層のアニール方法 - Google Patents
半導体層のアニール方法Info
- Publication number
- JPH065538A JPH065538A JP18566692A JP18566692A JPH065538A JP H065538 A JPH065538 A JP H065538A JP 18566692 A JP18566692 A JP 18566692A JP 18566692 A JP18566692 A JP 18566692A JP H065538 A JPH065538 A JP H065538A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser light
- annealing
- semiconductor layer
- laser
- layer
- Prior art date
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- Pending
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- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 パルスレーザ光の照射によりアモルファスシ
リコン層を結晶化してポリシリコン層とする際、ポリシ
リコンの結晶粒径を大きくする。 【構成】 パルスレーザ源１から出射された出射レーザ
光２はメニスカス凸レンズ３で発散され、両面凸レンズ
４およびメニスカス凸レンズ５で収束される。この場
合、発散度合の小さいものと大きいものとで光路が異な
り、大きいものほど光路長が長くなり、このため収束さ
れたレーザ光のパルス波形が時間的に積分されて裾を引
く波形に整形されることになる。これにより得られたア
ニール用レーザ光６は、レーザ強度が時間軸に対して広
がりを持ち、ある時点以降のレーザ強度がシリコンの凝
固点に対応する強度以下のレーザ光となる。したがっ
て、このアニール用レーザ光６を半導体層（アモルファ
スシリコン層）７に照射すると、一度溶融したシリコン
の凝固速度を遅くすることができ、ひいては結晶粒径を
大きくすることができる。
リコン層を結晶化してポリシリコン層とする際、ポリシ
リコンの結晶粒径を大きくする。 【構成】 パルスレーザ源１から出射された出射レーザ
光２はメニスカス凸レンズ３で発散され、両面凸レンズ
４およびメニスカス凸レンズ５で収束される。この場
合、発散度合の小さいものと大きいものとで光路が異な
り、大きいものほど光路長が長くなり、このため収束さ
れたレーザ光のパルス波形が時間的に積分されて裾を引
く波形に整形されることになる。これにより得られたア
ニール用レーザ光６は、レーザ強度が時間軸に対して広
がりを持ち、ある時点以降のレーザ強度がシリコンの凝
固点に対応する強度以下のレーザ光となる。したがっ
て、このアニール用レーザ光６を半導体層（アモルファ
スシリコン層）７に照射すると、一度溶融したシリコン
の凝固速度を遅くすることができ、ひいては結晶粒径を
大きくすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体層のアニール方
法に関する。
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜トランジスタ等の半導体装置の技術
分野では、ＣＷ(continuous wave)レーザ光やパルスレ
ーザ光を照射してアニールすることにより、アモルファ
スシリコン層を結晶化してポリシリコン層としたり、ポ
リシリコン層を再結晶化して単結晶シリコン層としたり
することがある。
分野では、ＣＷ(continuous wave)レーザ光やパルスレ
ーザ光を照射してアニールすることにより、アモルファ
スシリコン層を結晶化してポリシリコン層としたり、ポ
リシリコン層を再結晶化して単結晶シリコン層としたり
することがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＷレ
ーザ光照射によるアニールの場合には、基板温度を５０
０〜６００℃程度と高くしなければならず、このため基
板としてガラス基板を用いることとすると、高価なガラ
ス基板を用いる必要がある。一方、パルスレーザ光照射
によるアニールの場合には、例えばＸｅＣｌエキシマレ
ーザで３０８ｎｍというように数百ｎｍのレーザ光を数
〜数十ｎｍのパルス幅で照射することになるので、短時
間の照射で液相成長による（再）結晶化が行なわれるこ
ととなり、このため一度溶融したシリコンの凝固速度が
速く、ひいては結晶粒径をある程度以上に大きくするこ
とができない。この結果、例えばアモルファスシリコン
層を結晶化してなるポリシリコン層を活性層とする薄膜
トランジスタの場合、ポリシリコンの結晶粒径が小さい
と、移動度を高くすることができないことになる。この
発明の目的は、パルスレーザ光照射によるアニールにお
いて、結晶粒径を大きくすることのできる半導体層のア
ニール方法を提供することにある。
ーザ光照射によるアニールの場合には、基板温度を５０
０〜６００℃程度と高くしなければならず、このため基
板としてガラス基板を用いることとすると、高価なガラ
ス基板を用いる必要がある。一方、パルスレーザ光照射
によるアニールの場合には、例えばＸｅＣｌエキシマレ
ーザで３０８ｎｍというように数百ｎｍのレーザ光を数
〜数十ｎｍのパルス幅で照射することになるので、短時
間の照射で液相成長による（再）結晶化が行なわれるこ
ととなり、このため一度溶融したシリコンの凝固速度が
速く、ひいては結晶粒径をある程度以上に大きくするこ
とができない。この結果、例えばアモルファスシリコン
層を結晶化してなるポリシリコン層を活性層とする薄膜
トランジスタの場合、ポリシリコンの結晶粒径が小さい
と、移動度を高くすることができないことになる。この
発明の目的は、パルスレーザ光照射によるアニールにお
いて、結晶粒径を大きくすることのできる半導体層のア
ニール方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、パルスレー
ザ源から出射された出射レーザ光をアモルファスシリコ
ンやポリシリコン等からなる半導体層に照射して該半導
体層をアニールする際、前記パルスレーザ源から出射さ
れた出射レーザ光を複数のレンズによって発散させた後
収束することにより、レーザ強度が時間軸に対して広が
りを持つレーザ光を形成し、該レーザ光を前記半導体層
に照射するようにしたものである。
ザ源から出射された出射レーザ光をアモルファスシリコ
ンやポリシリコン等からなる半導体層に照射して該半導
体層をアニールする際、前記パルスレーザ源から出射さ
れた出射レーザ光を複数のレンズによって発散させた後
収束することにより、レーザ強度が時間軸に対して広が
りを持つレーザ光を形成し、該レーザ光を前記半導体層
に照射するようにしたものである。
【０００５】
【作用】この発明によれば、レーザ強度が時間軸に対し
て広がりを持つので、長時間の照射で液相成長による結
晶化が行なわれることとなり、このため一度溶融したシ
リコンの凝固速度を遅くすることができ、したがって結
晶粒径を大きくすることができる。
て広がりを持つので、長時間の照射で液相成長による結
晶化が行なわれることとなり、このため一度溶融したシ
リコンの凝固速度を遅くすることができ、したがって結
晶粒径を大きくすることができる。
【０００６】
【実施例】図１はこの発明の一実施例における半導体層
のアニール方法で使用するアニール装置の概略構成を示
したものである。このアニール装置では、パルスレーザ
源１から出射された出射レーザ光２を、入射側が凹とな
るメニスカス凸レンズ３、両面凸レンズ４、入射側が凸
となるメニスカス凸レンズ５の順で通過させ、これによ
り得られたアニール用レーザ光６を半導体層７の表面に
照射するようになっている。
のアニール方法で使用するアニール装置の概略構成を示
したものである。このアニール装置では、パルスレーザ
源１から出射された出射レーザ光２を、入射側が凹とな
るメニスカス凸レンズ３、両面凸レンズ４、入射側が凸
となるメニスカス凸レンズ５の順で通過させ、これによ
り得られたアニール用レーザ光６を半導体層７の表面に
照射するようになっている。
【０００７】すなわち、このアニール装置では、パルス
レーザ源１から出射された出射レーザ光２をメニスカス
凸レンズ３で発散し、両面凸レンズ４およびメニスカス
凸レンズ５で収束し、これにより得られたアニール用レ
ーザ光６を半導体層７の表面に照射するようになってい
る。この場合、出射レーザ光２をメニスカス凸レンズ３
で発散し、両面凸レンズ４およびメニスカス凸レンズ５
で収束しているので、発散度合の小さいものと大きいも
のとで光路が異なり、大きいものほど光路長が長くな
り、このため収束されたレーザ光のパルス波形が時間的
に積分されて裾を引く波形に整形されることになる。
レーザ源１から出射された出射レーザ光２をメニスカス
凸レンズ３で発散し、両面凸レンズ４およびメニスカス
凸レンズ５で収束し、これにより得られたアニール用レ
ーザ光６を半導体層７の表面に照射するようになってい
る。この場合、出射レーザ光２をメニスカス凸レンズ３
で発散し、両面凸レンズ４およびメニスカス凸レンズ５
で収束しているので、発散度合の小さいものと大きいも
のとで光路が異なり、大きいものほど光路長が長くな
り、このため収束されたレーザ光のパルス波形が時間的
に積分されて裾を引く波形に整形されることになる。
【０００８】このようにして得られたアニール用レーザ
光６は、図２に示すように、レーザ強度が時間軸に対し
て広がりを持ち、Ｔの時点までのレーザ強度がＰ（シリ
コンの融点または凝固点に対応する強度）以上となり、
Ｔの時点以降のレーザ強度がＰ以下となる。したがっ
て、レーザ強度が時間軸に対して広がりを持ち、ある時
点以降のレーザ強度がシリコンの凝固点に対応する強度
以下であるアニール用レーザ光６が半導体層７に照射さ
れ、長時間の照射で液相成長による（再）結晶化が行な
われることとなり、しかもある時点以降のレーザ強度が
シリコンの凝固点に対応する強度以下となり、このため
一度溶融したシリコンの凝固速度を遅くすることがで
き、ひいては結晶粒径を大きくすることができる。この
結果、例えばアモルファスシリコン層を結晶化してなる
ポリシリコン層を活性層とする薄膜トランジスタの場
合、ポリシリコンの結晶粒径を大きくすることができる
ので、移動度を高くすることができる。
光６は、図２に示すように、レーザ強度が時間軸に対し
て広がりを持ち、Ｔの時点までのレーザ強度がＰ（シリ
コンの融点または凝固点に対応する強度）以上となり、
Ｔの時点以降のレーザ強度がＰ以下となる。したがっ
て、レーザ強度が時間軸に対して広がりを持ち、ある時
点以降のレーザ強度がシリコンの凝固点に対応する強度
以下であるアニール用レーザ光６が半導体層７に照射さ
れ、長時間の照射で液相成長による（再）結晶化が行な
われることとなり、しかもある時点以降のレーザ強度が
シリコンの凝固点に対応する強度以下となり、このため
一度溶融したシリコンの凝固速度を遅くすることがで
き、ひいては結晶粒径を大きくすることができる。この
結果、例えばアモルファスシリコン層を結晶化してなる
ポリシリコン層を活性層とする薄膜トランジスタの場
合、ポリシリコンの結晶粒径を大きくすることができる
ので、移動度を高くすることができる。
【０００９】なお、上記実施例では、半導体層を（再）
結晶化する場合について説明したが、この発明はこれに
限らず、例えば半導体層に注入した不純物を活性化する
場合に適用し、拡散層の深さを自由に制御することがで
きる。
結晶化する場合について説明したが、この発明はこれに
限らず、例えば半導体層に注入した不純物を活性化する
場合に適用し、拡散層の深さを自由に制御することがで
きる。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、レーザ強度が時間軸に対して広がりを持つので、一
度溶融したシリコンの凝固速度を遅くすることができ、
したがって結晶粒径を大きくすることができる。この結
果、例えばアモルファスシリコン層を結晶化してなるポ
リシリコン層を活性層とする薄膜トランジスタの場合、
ポリシリコンの結晶粒径を大きくすることができるの
で、移動度を高くすることができる。
ば、レーザ強度が時間軸に対して広がりを持つので、一
度溶融したシリコンの凝固速度を遅くすることができ、
したがって結晶粒径を大きくすることができる。この結
果、例えばアモルファスシリコン層を結晶化してなるポ
リシリコン層を活性層とする薄膜トランジスタの場合、
ポリシリコンの結晶粒径を大きくすることができるの
で、移動度を高くすることができる。
【図１】この発明の一実施例における半導体層のアニー
ル方法で使用するアニール装置の概略構成図。
ル方法で使用するアニール装置の概略構成図。
【図２】この一実施例におけるアニール用レーザ光のレ
ーザ強度の時間変化を示す図。
ーザ強度の時間変化を示す図。
１ パルスレーザ源 ２ 出射レーザ光 ３ メニスカス凸レンズ ４ 両面凸レンズ ５ メニスカス凸レンズ ６ アニール用レーザ光 ７ 半導体層
Claims (1)
- 【請求項１】 パルスレーザ源から出射された出射レー
ザ光をアモルファスシリコンやポリシリコン等からなる
半導体層に照射して該半導体層をアニールする際、前記
パルスレーザ源から出射された出射レーザ光を複数のレ
ンズによって発散させた後収束することにより、レーザ
強度が時間軸に対して広がりを持つレーザ光を形成し、
該レーザ光を前記半導体層に照射するようにしたことを
特徴とする半導体層のアニール方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18566692A JPH065538A (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 半導体層のアニール方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18566692A JPH065538A (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 半導体層のアニール方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH065538A true JPH065538A (ja) | 1994-01-14 |
Family
ID=16174748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18566692A Pending JPH065538A (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 半導体層のアニール方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065538A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102262282A (zh) * | 2010-05-31 | 2011-11-30 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 紫外激光聚焦镜头、激光打标机及激光刻划机 |
-
1992
- 1992-06-22 JP JP18566692A patent/JPH065538A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102262282A (zh) * | 2010-05-31 | 2011-11-30 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 紫外激光聚焦镜头、激光打标机及激光刻划机 |
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