JPH0754797B2 - ビ−ムアニ−ル方法 - Google Patents
ビ−ムアニ−ル方法Info
- Publication number
- JPH0754797B2 JPH0754797B2 JP3627086A JP3627086A JPH0754797B2 JP H0754797 B2 JPH0754797 B2 JP H0754797B2 JP 3627086 A JP3627086 A JP 3627086A JP 3627086 A JP3627086 A JP 3627086A JP H0754797 B2 JPH0754797 B2 JP H0754797B2
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- semiconductor layer
- reflecting
- shape
- energy
- arc
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 絶縁物上の半導体層にエネルギー線ビームを掃引照射し
て半導体層を溶融再結晶化するビームアニールにおい
て、 照射領域が帯状になるエネルギー線ビームを用い、平行
に且つ円弧状に並べられられた複数の帯状平面反射面の
反射を介して半導体層を照射することより、 半導体層の溶融形状を円弧状にする際にビームエネルギ
ー線の有効利用を可能にしたものである。
て半導体層を溶融再結晶化するビームアニールにおい
て、 照射領域が帯状になるエネルギー線ビームを用い、平行
に且つ円弧状に並べられられた複数の帯状平面反射面の
反射を介して半導体層を照射することより、 半導体層の溶融形状を円弧状にする際にビームエネルギ
ー線の有効利用を可能にしたものである。
本発明は、絶縁物上の半導体層にエネルギー線ビームを
掃引照射して半導体層を溶融再結晶化するビームアニー
ル方法に係り、特に、照射ビームの形成方法に関す。
掃引照射して半導体層を溶融再結晶化するビームアニー
ル方法に係り、特に、照射ビームの形成方法に関す。
上記ビームアニールは、SOI（Silicon On Insulator）
技術における絶縁物上のシリコン単結晶形成に利用され
る。
技術における絶縁物上のシリコン単結晶形成に利用され
る。
SOI技術は、基体表面の絶縁物上にシリコン単結晶を形
成し、この単結晶に素子を形成する技術で、素子の分離
性向上や３次元回路形成による高集積化を可能にするも
のとして期待されている。
成し、この単結晶に素子を形成する技術で、素子の分離
性向上や３次元回路形成による高集積化を可能にするも
のとして期待されている。
従ってこのビームアニールに対しては、大きな単結晶の
形成を可能にすることが望まれる。
形成を可能にすることが望まれる。
第３図は本発明に係るビームアニール方法の説明斜視図
である。
である。
即ち、基体表面の絶縁物１上に堆積された多結晶シリコ
ンなどの半導体層２に対し、例えばアルゴンレーザ光な
どのエネルギー線ビーム３を掃引照射する。図では半導
体層２を矢印のように移動することによって掃引してい
る。
ンなどの半導体層２に対し、例えばアルゴンレーザ光な
どのエネルギー線ビーム３を掃引照射する。図では半導
体層２を矢印のように移動することによって掃引してい
る。
さすれば、半導体層２の照射部４が加熱されて溶融し、
ビーム３の移動によりその溶融領域が凝固する際に再結
晶化して帯状の再結晶化領域５が形成される。そしてこ
の再結晶化の際の単結晶化が利用されている。
ビーム３の移動によりその溶融領域が凝固する際に再結
晶化して帯状の再結晶化領域５が形成される。そしてこ
の再結晶化の際の単結晶化が利用されている。
ビーム３が通常のガウス分布である場合、第４図の説明
図における図（ａ）に示す如く照射部４の溶融形状６は
円形になる。このような場合には再結晶化領域５の幅の
両側から再結晶化が始まり内側に向けて結晶が成長す
る。その際、再結晶化開始点が再結晶化領域５の両縁に
位置して溶融されない半導体層２即ち多結晶シリコンに
接しているため、掃引中における成長の核は一つになり
得なくなる。このため単結晶は、掃引方向に繋がらず小
さなものになる。
図における図（ａ）に示す如く照射部４の溶融形状６は
円形になる。このような場合には再結晶化領域５の幅の
両側から再結晶化が始まり内側に向けて結晶が成長す
る。その際、再結晶化開始点が再結晶化領域５の両縁に
位置して溶融されない半導体層２即ち多結晶シリコンに
接しているため、掃引中における成長の核は一つになり
得なくなる。このため単結晶は、掃引方向に繋がらず小
さなものになる。
単結晶を大きくする方策として、溶融形状６を第４図
（ｂ）に示す如く円弧状（三日月形）にすれば良いこと
が知られている。ここで円弧状とは、円弧、楕円弧ない
し“く”の字状などを含んだ形状を指す。
（ｂ）に示す如く円弧状（三日月形）にすれば良いこと
が知られている。ここで円弧状とは、円弧、楕円弧ない
し“く”の字状などを含んだ形状を指す。
それは、再結晶化領域５の中央部が再結化開始点となる
ので掃引中における成長の核が一つになり、成長は両外
側に向かうと共に掃引方向に繋がる。そして幅が再結晶
化領域５の幅に近く且つ掃引方向に長い単結晶領域７が
得られるからである。
ので掃引中における成長の核が一つになり、成長は両外
側に向かうと共に掃引方向に繋がる。そして幅が再結晶
化領域５の幅に近く且つ掃引方向に長い単結晶領域７が
得られるからである。
このような円弧状をなす溶融形状６を実現するのに従来
は、例えば第５図に示す如く、円弧状透孔８を設けたマ
スク９をビーム３の通路に介在させ、照射部４に達する
断面形状を円弧状に規制する方法が用いられている。
は、例えば第５図に示す如く、円弧状透孔８を設けたマ
スク９をビーム３の通路に介在させ、照射部４に達する
断面形状を円弧状に規制する方法が用いられている。
しかしながらマスク９を用いる上記従来の方法では、ビ
ーム３の透孔８を通過した分のみが照射部４に達するの
で、半導体層２の加熱に寄与するエネルギーは、ビーム
３のエネルギーに比し極めて小さく例えば数分の１ない
し10分の１程度になり、ビームエネルギーの利用効率が
極めて悪い。
ーム３の透孔８を通過した分のみが照射部４に達するの
で、半導体層２の加熱に寄与するエネルギーは、ビーム
３のエネルギーに比し極めて小さく例えば数分の１ない
し10分の１程度になり、ビームエネルギーの利用効率が
極めて悪い。
このことは、再結晶化領域５の幅に制約を与えて、単結
晶領域７の幅の拡大を制限している。
晶領域７の幅の拡大を制限している。
〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点は、複数の帯状平面反射面が平行に且つ円弧
状に並べられ、更に各反射面が円弧状配置の中央に対し
略垂直な方向に揃って向いている反射手段を設け、照射
領域が帯状になるエネルギー線ビームを、上記平行の方
向と上記垂直な方向とを含む面に対し該ビームの帯状長
手方向を略直角に、且つ入射方向を該面に沿わせて上記
複数の反射面に斜めに入射させ、該反射面からの反射ビ
ームを溶融再結晶化する半導体層に掃引照射する本発明
のビームアニール方法によって解決される。
状に並べられ、更に各反射面が円弧状配置の中央に対し
略垂直な方向に揃って向いている反射手段を設け、照射
領域が帯状になるエネルギー線ビームを、上記平行の方
向と上記垂直な方向とを含む面に対し該ビームの帯状長
手方向を略直角に、且つ入射方向を該面に沿わせて上記
複数の反射面に斜めに入射させ、該反射面からの反射ビ
ームを溶融再結晶化する半導体層に掃引照射する本発明
のビームアニール方法によって解決される。
上記反射面の反射により、上記反射ビームは円弧状領域
に分布したものとなり、然もそのエネルギーは反射面に
入射する前にエネルギーと略同じになる。
に分布したものとなり、然もそのエネルギーは反射面に
入射する前にエネルギーと略同じになる。
従ってビームエネルギーの利用効率が従来に比して極め
て高くなり、再結晶化領域の幅を従来より大幅に拡大す
ることが可能になる。
て高くなり、再結晶化領域の幅を従来より大幅に拡大す
ることが可能になる。
そしてこれに伴い単結晶領域の幅も拡大される。
かくして、大きな幅の単結晶領域を形成することが可能
になる。
になる。
以下、本発明方法実施例の要部を示す第１図の斜視図お
よびその実施例に使用する多面反射鏡を示す第２図の斜
視図を用い、実施例について説明する。
よびその実施例に使用する多面反射鏡を示す第２図の斜
視図を用い、実施例について説明する。
第１図において、光源11から出射した断面形状がスポッ
ト状のレーザビーム3aが矢印の揺動方向に振動する反射
鏡12で反射して帯状ビーム3bとなり、これが第２図に詳
細を示す多面反射鏡20で反射して円弧状領域に分布する
円弧ビーム3cになる。そして円弧状ビーム3cは、レンズ
系13により集束円弧状ビーム3dとなり半導体層２の照射
部４を照射する。
ト状のレーザビーム3aが矢印の揺動方向に振動する反射
鏡12で反射して帯状ビーム3bとなり、これが第２図に詳
細を示す多面反射鏡20で反射して円弧状領域に分布する
円弧ビーム3cになる。そして円弧状ビーム3cは、レンズ
系13により集束円弧状ビーム3dとなり半導体層２の照射
部４を照射する。
多面反射鏡20は、先に述べた反射手段に該当するもので
第２図に示す如く、複数の帯状平面反射面21〜25が平行
に且つ凹形の円弧状に並べられ、更に各反射面21〜25が
円弧状配置の中央に対し略垂直な方向に揃って向いてな
っている。従って帯状ビーム3bが、上記平行の方向と上
記垂直な方向とを含む面に沿い、帯状長手方向をその面
に対し略垂直にして反射面21〜25に斜めに入射すると、
反射したビームは、上記の円弧状領域に分布する円弧ビ
ーム3cになる。
第２図に示す如く、複数の帯状平面反射面21〜25が平行
に且つ凹形の円弧状に並べられ、更に各反射面21〜25が
円弧状配置の中央に対し略垂直な方向に揃って向いてな
っている。従って帯状ビーム3bが、上記平行の方向と上
記垂直な方向とを含む面に沿い、帯状長手方向をその面
に対し略垂直にして反射面21〜25に斜めに入射すると、
反射したビームは、上記の円弧状領域に分布する円弧ビ
ーム3cになる。
以上のことから、照射部４における溶融形状は、第４図
（ｂ）の６に示す如き円弧状になり、然も照射部４に注
入されるビーム3dのエネルギーは、光源11から出射した
ビーム3aのエネルギーの殆ど全てが含まれたものとな
る。そしてこのことは、再結晶化領域５の幅を従来より
大幅に拡大することを可能にし、これに伴い極めて大き
な幅の単結晶領域７を形成することが出来る。
（ｂ）の６に示す如き円弧状になり、然も照射部４に注
入されるビーム3dのエネルギーは、光源11から出射した
ビーム3aのエネルギーの殆ど全てが含まれたものとな
る。そしてこのことは、再結晶化領域５の幅を従来より
大幅に拡大することを可能にし、これに伴い極めて大き
な幅の単結晶領域７を形成することが出来る。
本願発明者の確認によれば、従来方法で再結晶化領域５
の幅を10μｍ程度しか得られなかった光源11と幅が約20
mmの多面反射鏡20を用い、再結晶化領域５の幅を約50μ
ｍにして、幅が約40μｍで掃引方向に長い単結晶領域７
を得ることが出来た。
の幅を10μｍ程度しか得られなかった光源11と幅が約20
mmの多面反射鏡20を用い、再結晶化領域５の幅を約50μ
ｍにして、幅が約40μｍで掃引方向に長い単結晶領域７
を得ることが出来た。
なお上記実施例では、先に述べた反射手段に多面反射鏡
０を用いその反射面を21〜25の５段構成にしたが、この
構成は５段に限定されないこと、また反射面の配置が実
施例とは逆に凸型の円弧状であっても良いこと、更に
は、反射手段を多面反射鏡20と同様な反射面を有するプ
リズムにしても良いことは、本発明の原理から容易に類
推可能である。
０を用いその反射面を21〜25の５段構成にしたが、この
構成は５段に限定されないこと、また反射面の配置が実
施例とは逆に凸型の円弧状であっても良いこと、更に
は、反射手段を多面反射鏡20と同様な反射面を有するプ
リズムにしても良いことは、本発明の原理から容易に類
推可能である。
また照射部４をレンズ系13の焦点距離内に配置したが、
焦点距離外に配置して半導体層２を反対方向に移動させ
ても良い。
焦点距離外に配置して半導体層２を反対方向に移動させ
ても良い。
以上説明したように本発明の構成によれば、絶縁物上の
半導体層にエネルギー線ビームを掃引照射して半導体層
を溶融再結晶化するビームアニールにおいて、半導体層
の溶融形状を円弧状にする際にビームエネルギーの有効
利用を可能にして、単結晶領域幅の大幅拡大を可能にさ
せる効果がある。
半導体層にエネルギー線ビームを掃引照射して半導体層
を溶融再結晶化するビームアニールにおいて、半導体層
の溶融形状を円弧状にする際にビームエネルギーの有効
利用を可能にして、単結晶領域幅の大幅拡大を可能にさ
せる効果がある。
第１図は本発明方法実施例の要部を示す斜視図、 第２図は実施例に使用する多面反射鏡の斜視図、 第３図は本発明に係るビームアニール方法の説明斜視
図、 第４図はビームによる溶融形状の説明図（ａ）（ｂ）、 第５図は溶融形状を円弧状にする従来方法例の説明斜視
図、 である。 図において、 １は絶縁物、は半導体層、 ３、3a〜3dはビーム、４は照射部、 ５は再結晶化領域、６は溶融形状、 ７は単結晶領域、８は円弧状透孔、 ９はマスク、11は光源、 12は反射鏡、13はレンズ系、 20は多面反射鏡、21〜25は帯状平面反射面、 である。
図、 第４図はビームによる溶融形状の説明図（ａ）（ｂ）、 第５図は溶融形状を円弧状にする従来方法例の説明斜視
図、 である。 図において、 １は絶縁物、は半導体層、 ３、3a〜3dはビーム、４は照射部、 ５は再結晶化領域、６は溶融形状、 ７は単結晶領域、８は円弧状透孔、 ９はマスク、11は光源、 12は反射鏡、13はレンズ系、 20は多面反射鏡、21〜25は帯状平面反射面、 である。
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁物上の半導体層にエネルギー線ビーム
を掃引照射して該半導体層を溶融再結晶化するビームア
ニールを行うに際して、 複数の帯状平面反射面が平行に且つ円弧状に並べられ、
更に各反射面がその円弧状配置の中央に対し略垂直な方
向に揃って向いている反射手段を設け、 照射領域が帯状になるエネルギー線ビームを、上記平行
の方向と上記垂直な方向とを含む面に対し該ビームの帯
状長手方向を略直角に、且つ入射方向を該面に沿わせて
上記複数の反射面に斜めに入射させ、該反射面から反射
ビームを上記半導体層に照射することを特徴とするビー
ムアニール方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3627086A JPH0754797B2 (ja) | 1986-02-20 | 1986-02-20 | ビ−ムアニ−ル方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3627086A JPH0754797B2 (ja) | 1986-02-20 | 1986-02-20 | ビ−ムアニ−ル方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62194611A JPS62194611A (ja) | 1987-08-27 |
| JPH0754797B2 true JPH0754797B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=12465072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3627086A Expired - Fee Related JPH0754797B2 (ja) | 1986-02-20 | 1986-02-20 | ビ−ムアニ−ル方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0754797B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7858450B2 (en) * | 2004-01-06 | 2010-12-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optic mask and manufacturing method of thin film transistor array panel using the same |
-
1986
- 1986-02-20 JP JP3627086A patent/JPH0754797B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62194611A (ja) | 1987-08-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |