JPH0719745B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JPH0719745B2
JPH0719745B2 JP60159859A JP15985985A JPH0719745B2 JP H0719745 B2 JPH0719745 B2 JP H0719745B2 JP 60159859 A JP60159859 A JP 60159859A JP 15985985 A JP15985985 A JP 15985985A JP H0719745 B2 JPH0719745 B2 JP H0719745B2
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laser beam
crystal
wave plate
plate
semiconductor device
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伸夫 佐々木
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Fujitsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 光軸に対して回転可能であるようにセットされた1/2波
長板と複屈折板を用いて行うレーザビームを分離し、分
離された2つのビーム強度の調整を行う。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Outline] A laser beam is separated using a half-wave plate and a birefringent plate set so as to be rotatable with respect to an optical axis, and two separated beam intensities are separated. Adjustment.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は半導体装置の製造方法に関するもので、さらに
詳しく言えば、シリコン・オン・インシュレータ(Sili
con On Insualator,SOI)の単結晶化のためのレーザビ
ーム照射方法に関するものである。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more specifically, a silicon-on-insulator (Silicon
con On Insualator (SOI) single-crystal laser beam irradiation method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体集積回路の形成において、絶縁物例えば半導体基
板上に多結晶シリコン(ポリシリコン)を堆積し、この
ポリシリコンにエネルギービーム、例えばレーザビーム
を照射してポリシリコンを溶融し再結晶化させて半導体
基板上に単結晶シリコン層を形成し、そこに素子を形成
することが行われる。
In the formation of a semiconductor integrated circuit, polycrystalline silicon (polysilicon) is deposited on an insulator, for example, a semiconductor substrate, and the polysilicon is irradiated with an energy beam, for example, a laser beam to melt and recrystallize the polysilicon to form a semiconductor. A single crystal silicon layer is formed on a substrate and an element is formed thereon.

上記したレーザビームの照射は第3図に示される如くに
してなされ、ガウス型、直線偏光したレーザビーム31
(レーザビーム31の上方の曲線はレーザビームがガウス
型であることを模式的に示す)を1/4波長板32を通し、
直線偏光を円偏光に直してガスス型、円偏光レーザビー
ム31aを得、このレーザビーム31aを水晶複屈折板33に通
し偏光の向きによって複屈折させ、ガウス型でなく2つ
の峰をもったレーザビーム31b、すなわち2つの同じ大
きさと強さのレーザスポットが作られる。このレーザビ
ーム31bを前記したポリシリコンに照射すると、レーザ
ビームの2つの峰の間の部分に結晶性が良くなった、す
なわちレーザビーム31を直接ポリシリコンに照射したと
きより結晶欠陥の少ないシリコン単結晶が得られる。
Irradiation of the laser beam described above is performed as shown in FIG. 3, and a Gauss type, linearly polarized laser beam 31 is used.
(The upper curve of the laser beam 31 schematically indicates that the laser beam is Gaussian) and passes through the 1/4 wavelength plate 32,
A linearly polarized light is converted into circularly polarized light to obtain a gas-type circularly polarized laser beam 31a. The laser beam 31a is passed through a quartz crystal birefringent plate 33 to be birefringent according to the direction of polarized light. A laser having two peaks instead of a Gauss type. Beam 31b, ie two laser spots of the same size and intensity are created. When this polysilicon is irradiated with the laser beam 31b, the crystallinity is improved in the portion between the two peaks of the laser beam, that is, the silicon single crystal with fewer crystal defects is directly irradiated with the laser beam 31. Crystals are obtained.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記したレーザビームの多数回の走査によって第4図の
平面図に示されるポリシリコン41を単結晶化して単結晶
シリコン42の領域を広げて行こうとすると、かかるレー
ザビーム31bでは矢印I方向の走査のつなぎ目に結晶粒
界(grain boundary)43が作られ、そこに結晶欠陥が存
在することが認められる。
When the polysilicon 41 shown in the plan view of FIG. 4 is monocrystallized by expanding the region of the monocrystalline silicon 42 by scanning the laser beam a number of times as described above, the laser beam 31b is directed in the direction of arrow I. A grain boundary 43 is formed at the joint between the scans, and it is recognized that a crystal defect exists there.

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、2つ
のスポットをもったレーザビームでポリシリコンを走査
して再結晶化するプロセスにおいて、従来の結晶粒界を
なくすレーザビーム走査方法を提供することを目的とす
る。
The present invention was created in view of the above point, and in the process of scanning and recrystallizing polysilicon with a laser beam having two spots, a conventional laser beam scanning method for eliminating crystal grain boundaries is provided. The purpose is to provide.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記問題点は、非単結晶シリコンを再結晶化し単結晶シ
リコンを得る方法において、ガウス形、直線偏光したレ
ーザビームを1/2波長板に通し、1/2波長板から出るレー
ザビームを水晶複屈折板に通し、水晶複屈折板から出る
レーザビームを1/2波長板と水晶複屈折板の回転により
調整して得られる走査方向に対して斜めに分離した2つ
強度の異なるレーザスポットのうち、強度の弱いスポッ
トを先行させた走査により非単結晶シリコンを単結晶化
しそこに素子を形成することを特徴とする半導体装置の
製造方法を提供することによって解決される。
The above problem is that in the method of recrystallizing non-single-crystal silicon to obtain single-crystal silicon, a Gaussian, linearly polarized laser beam is passed through a half-wave plate, and a laser beam emitted from the half-wave plate is mixed with a quartz crystal. Of the two laser spots with different intensities, which are obliquely separated with respect to the scanning direction, obtained by adjusting the laser beam emitted from the crystal birefringent plate through the refraction plate by rotating the half-wave plate and the crystal birefringent plate. The problem is solved by providing a method for manufacturing a semiconductor device, characterized by forming non-single-crystal silicon into a single crystal by scanning with a spot having a low intensity first and then forming an element therein.

〔作用〕[Action]

第1図は本発明実施例を説明するための図、第2図は本
発明の原理を説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the present invention.

第1図において、ガウス型、直線偏光したレーザビーム
11は回転する1/2波長板12に通され、1/2波長板12を出る
レーザビーム11aは回転する水晶複屈折板13に通され、
水晶複屈折板を出るレーザビーム11bがSOIに照射して単
結晶化し、単結晶シリコンに素子を形成する。
In Figure 1, a Gaussian, linearly polarized laser beam
11 is passed through a rotating half-wave plate 12, the laser beam 11a exiting the half-wave plate 12 is passed through a rotating quartz birefringent plate 13,
The laser beam 11b exiting the quartz crystal birefringent plate irradiates the SOI to form a single crystal, thereby forming an element on the single crystal silicon.

前記した方法で、レーザビーム11bは第2図に示される
如く、スポット14とそれより大なるスポット15からな
り、スポット14と15とは斜め方向に配置されている。こ
こでレーザビームを矢印IIに示す方向に走査すると、再
結晶における結晶成長は第2図に線16で示す方向に進
み、既に再結晶した領域より走査方向に対し斜めに結晶
が成長するので、走査のつなぎ目において、結晶粒界が
発生し難くなるのである。
In the above-described method, the laser beam 11b is composed of the spot 14 and the spot 15 larger than the spot 14 as shown in FIG. 2, and the spots 14 and 15 are obliquely arranged. Here, when the laser beam is scanned in the direction indicated by the arrow II, the crystal growth in recrystallization proceeds in the direction indicated by line 16 in FIG. 2, and the crystal grows obliquely with respect to the scanning direction from the already recrystallized region. It is difficult for grain boundaries to occur at the joints of scanning.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図を参照すると、ガウス型、直線偏光したレーザビ
ーム11(レーザビーム11の上方の曲線はレーザビームが
ガウス型であることを模式的に示す)は、1/2波長板12
を通される。1/2波長板を用いることにより、直線偏光
したレーザビーム11を、直線偏光ではあるが偏光面が11
とは異なる11aを得る。この偏光面の回転角度は、1/2波
長板をレーザビームのまわりに回転させることによって
任意に制御できる。従来の1/4波長板を用いた場合には
直線偏光は円偏光に変り、1/4波長板を用いたときは試
料面上において等分にしか分解されないのに対し、1/2
波長板を用いることにより分解比を変えることができ
る。
Referring to FIG. 1, a Gaussian, linearly polarized laser beam 11 (the upper curve of the laser beam 11 schematically indicates that the laser beam is Gaussian) is a half-wave plate 12.
Be passed through. By using a 1/2 wavelength plate, a linearly polarized laser beam 11 can
You get a different 11a. The rotation angle of this plane of polarization can be arbitrarily controlled by rotating the half-wave plate around the laser beam. When the conventional 1/4 wave plate is used, linearly polarized light changes to circularly polarized light, and when the 1/4 wave plate is used, it is decomposed only equally on the sample surface.
The decomposition ratio can be changed by using a wave plate.

1/2波長板12を出たレーザビーム11aは水晶複屈折板13に
通され、2つの異なった大きさと強さの2つのスポット
14,15をもったレーザビーム11bが得られる(第2図)。
2つのスポットの分離する向きは、水晶複屈折板13のレ
ーザビーム入射軸に対する回転によって制御される。2
つのスポットの相対強度は、水晶複屈折板13に対するレ
ーザビーム11aの偏光面の方向により決定される。な
お、第2図において、17は絶縁物上のポリシリコンの
層、18はレーザビーム照射によって作られた単結晶シリ
コンの層を示す。
The laser beam 11a emitted from the half-wave plate 12 is passed through the crystal birefringent plate 13 and two spots of two different sizes and intensities are obtained.
A laser beam 11b having 14, 15 is obtained (Fig. 2).
The direction in which the two spots are separated is controlled by rotating the quartz birefringent plate 13 with respect to the laser beam incident axis. Two
The relative intensity of the two spots is determined by the direction of the plane of polarization of the laser beam 11a with respect to the crystal birefringent plate 13. In FIG. 2, 17 is a polysilicon layer on the insulator, and 18 is a single crystal silicon layer formed by laser beam irradiation.

1/2波長板12の回転によって、水晶複屈折板13により分
離される2本のビームの相対的強度を変え、また水晶屈
折板13の回転により、走査方向に対するビームの分離方
向を変えることができるので、第2図の理想的なビーム
が得られるよう1/2波長板12と水晶複屈折板13の回転を
調整する。
Rotation of the half-wave plate 12 can change the relative intensity of the two beams separated by the crystal birefringence plate 13, and rotation of the crystal refraction plate 13 can change the beam separation direction with respect to the scanning direction. Therefore, the rotations of the half-wave plate 12 and the crystal birefringent plate 13 are adjusted so that the ideal beam shown in FIG. 2 can be obtained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べてきたように、本発明によれば、SOIの再結晶
化において、結晶欠陥の少ない単結晶シリコンが得ら
れ、半導体装置製造の歩留りと信頼性を向上させるに効
果大である。
As described above, according to the present invention, single crystal silicon with few crystal defects can be obtained in recrystallization of SOI, and it is effective in improving the yield and reliability of semiconductor device manufacturing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明実施例を示す部分的断面図、 第2図は本発明の原理を示す平面図、 第3図は第1図に類似の従来例の部分的断面図、 第4図は従来例の問題を示す平面図である。 第1図と第2図において、 11,11a,11bはレーザビーム、 12は1/2波長板、 13は水晶複屈折板、 14と15はレーザスポット、 16は結晶成長方向を示す線、 17はポリシリコン層、 18は単結晶シリコン層である。 1 is a partial sectional view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing the principle of the present invention, FIG. 3 is a partial sectional view of a conventional example similar to FIG. 1, and FIG. It is a top view which shows the problem of a prior art example. In FIGS. 1 and 2, 11, 11a and 11b are laser beams, 12 is a half-wave plate, 13 is a crystal birefringent plate, 14 and 15 are laser spots, 16 is a line indicating the crystal growth direction, 17 Is a polysilicon layer and 18 is a single crystal silicon layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】非単結晶シリコン(17)を再結晶化し単結
晶シリコン(18)を得る方法において、 ガウス形、直線偏光したレーザビーム(11)を1/2波長
板(12)に通し、 1/2波長板(12)から出るレーザビーム(11a)を水晶複
屈折板(13)に通し、 水晶複屈折板(13)から出るレーザビーム(11b)を1/2
波長板(12)と水晶複屈折板(13)の回転により調整し
て得られる走査方向に対して斜めに分離した2つの強度
の異なるレーザスポットのうち、強度の弱いスポットを
先行させた走査により非単結晶シリコンを単結晶化しそ
こに素子を形成することを特徴とする半導体装置の製造
方法。
1. A method of recrystallizing non-single crystal silicon (17) to obtain single crystal silicon (18), wherein a Gaussian, linearly polarized laser beam (11) is passed through a half-wave plate (12), The laser beam (11a) emitted from the half-wave plate (12) is passed through the crystal birefringent plate (13), and the laser beam (11b) emitted from the crystal birefringent plate (13) is halved.
Of the two laser spots with different intensities separated obliquely with respect to the scanning direction obtained by adjusting the rotation of the wave plate (12) and the crystal birefringent plate (13), the spot with the weaker intensity is scanned first. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises monocrystallizing non-single-crystal silicon to form an element thereon.
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