JPS5815226A - レ−ザアニ−リング法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 非晶質絶綾体基板上にシリコン単結晶膜を形成する方法
はデバイスの高速化やＬＳＩの５三次元化などから注１
されている。

このようなシリコン単結晶膜を形成する方法の一つとし
てレーザ光を用いる方法がある。、これは非晶質絶縁体
上に非晶質又は多結晶シリコン膜を堆積しておき、これ
にレーザ照射して単結晶に成長させる方法である。この
場合単結晶グレイン金穴きくする必要性から一般にレー
ザとしては連続発振レーザが用いられるφ本発明は連続
発掘レーザとしてネオジムレーザを用いて非晶質絶縁体
基板上にシリコン単結晶膜を形成する場合のレーザアニ
ーリング法に関するものである。連続発振レーザとして
ネオジムレーザを用いて非晶實絶麹体基板上にシリコン
単結晶膜を形成する場合に、非晶質絶縁体基板としてガ
ラスもしくはガラス上に二酸化ケイ素や窒イ仁ケイ素膜
等の非晶質絶縁膜を被覆したものｔ用いることが得策で
ある。（→顧昭５ｈ　−１７３ｂ為＞。連続発（ｈネオ
ジムレ　ザは、ネオジム（Ｎｄ３＋）イオン全母体結晶
にドープし、キセノンやクリプトンランプで励起して連
続的に１．０６μｎ】近傍のレーザ光を発振するもので
、用いる母体結晶によりレーザ光の波長はわずかながら
異っている０代表的なものにネオジム・ヤグ（Ｎｄ：Ｙ
Ａ（４＋ピザがある。この＋　ｔ　ｉ幻、　Ｌ、−ザの
発振波長は、レーザアニーリングによく用いられる他の
レーザ、例えばアルゴン（Ａｒ）　１．、−　　ザに比
べると波長が長く、従ってシリコ１ンＨｔ（ｔにＪ５け
る光吸収効率が小さい。

本発明は非晶質絶縁体基板が光学的１屹迅ｉ’Ｊｌであ
ることに着目し、基鈑裏面側に６　″：″ハズ：一：−
ウム。

金、銀のいずれか一つからなる光反射体を設け一ζアニ
ーリングすることを特徴と丈Ｅ）　４−）のτ゛、レー
ザアニーリング時におけるジ１１　］　：、／　膜の光
１投収効率を関め、アニーリングに必要なレーザパワー
を低減できるレーザアニーリング法を提供するものであ
る。

シリコンを対象としたレーリ′アーーー−−りングでは
基孜裏ｉ＊ｉ側におかれる物体のイ（“火皿ら通常の方
法では試料台の材質がアニーリングに’Ｓ’ｔ、　ｉ；
’ｆｆ　’（ｉ影響は殆んど無視できる。例えば、ラリ
−コン基板表向のイオン注入層をアニーリングす一イ）
鳩１１−ビ（：　Ｉｉ　＠通常アニーリングに用いられ
るｎＪ’　４Ｍ　ｉｓいし）１ス赤外領域の１・−ザ光
は、シリコン基鈑か通ｖＭ’ｔ　’−１ｊｉ　ｘｊｍと
）Ｈ９いため基板を透過しない。父、非晶質絶縁体上の
シリコン膜をアニーリングする場合でも、非晶質絶群体
として、シリコン単結晶基板を熱酸１ヒしまたもの金柑
いる鳩舎に１．ｔ１イオン注入層のアニー、１ｊングの
場合と同様レーザ光はシリコン基板内に吸収さり、　−
７：”　Ｉ、、、まうため試料台材質の影醤は殆んどな
い。この６よ−５にレーザアニーリングｅ（おける多く
の場合は、レーザ光に対して基板が不透明であるため％
基板裏面側におかれる物体の材質についでは特別な考１
（（Ｊ払われておらず、通常試料台としては耐熱性、耐
腐蝕性２価格等の点からステンレスやｊ＃銅などの材質
が用いられている。これに灯して、基板が例えば石英ガ
ラスのようにレーザ光に対（ッＣ透明で、しかもネオジ
ムレーザのようにシリコン膜における光吸収効率が小さ
いＬ／−ザ）を全用いる場合には、基板層ｍｉ側におか
ｔｌ、４）棒体、す（アニーリングに与える影響は大き
いわ。

＋発明は、レーザ光に？Ｊして透明な基＆？中いた場合
の基板裏面（１１１Ｊに貨がれる物体がアニーリングに
方才る影響の重力性全認識し７、基板瑳＋！ｊｒ側ＶＣ
ｆ＆、Ｉｔする材質を種々検Ｈ月また結撃、アルミニウ
ム。

金、銀のいずれか一つから４ｆるう１膜反引体を基板裏
面側に赦浦するこ古により刈葦（７Ｃ比べ“Ｃア−訃−
リングＶＣ要ｒるレーザパワーを、１０チ　Ｃ＋！１ｇ
’低・戎でき、かつ長時山１安定にアニーリング“・４
！き乙）ことかイー）かうた。

以下、実施例により本発”）ｊ　％・０（−解１１に説
１．ｊｌＪ・ｒる。

両回ｆＷ面研磨し７た厚さ４（Ｘ）μ？ｎ　の石英ガラ
ス基板上に化学気相堆積（ＣＶＩ）＋法により約６５愼
゛で厚さ０．４μｍの多結晶シリコ゛’　ＩＮを堆積し
て試料とした。このような試料の請板良聞側に神々の金
属からなる光反射体を収けて連続発振ネオジム・ヤグレ
ーザでシリコ４膜のアニリングを行った。

アルミニウム、鋼、金、銀は彼ｖ１．ｏ６μｍに対して
、ｔｊＯ％　以上の篩い反射・≠ケ有づ−ろ。木光朗に
おける一実施例を図凹により説明する。図で１はシリコ
ン膜、２は石英ガラス−ｊ／４１１．３は金魚瞭、４は
石英ガラス、５は試料６・である。試料台５はユＬ５常
使用されるステンレス製で、Ｘ東１１．Ｙ軸、駆動が可
能となっている。シリコンＭ＊　１か堆積さイシた石英
ガラス基板２と試料台５の間に金蒸着膜３をイ１する石
英ガラス基＆４を図に示すように金魚楡膜３を基板２の
裏面と相対するように設置し７た。

金魚４関３は、別″１ビの蒸着装置により形成し、約！
　３ｏｃ＋ｏＸＩ７）腹ｊヅのものを用いた。このよう
な状態で速続発振ネオジム・ヤグレーザによりシリコン
膜λ１のアニーリングを行、た。アニーリング条十１−
として、例えばスキャン速厭１０　Ｕｌ／　ｓｅｃ　、
　　ステップサイズｂＯμｍ、　ビームサイズ５００μ
Ｉｎφ、１４／ｌノ゛ノロ熱温度３００Ｕが用いられた
。その結果、８．５Ｖｖ　４′、！度でシリコン膜１を
浴融することができ、ｔＪらイ′またシリ」ンＩｆ！Ｊ
ｉ、！、光学顕ｆ３！鋭観察、Ｘ線回折評１１１Ｈから
、グＬ／インサイズ力月ＯｔｌＩｎ前恢と大傘く、７Ｊ
）つ基板■に垂直力１０］にほぼ−、１００〉が配向し
ている仁とがわかった。これに対して、金Ｓ着咬會イ史
用せず、従来のようにシリコン咬がル槓された石英ガラ
ス基板を＋＃接ステンレス製の試料台にのせで１／−ザ
アニーリングざ行った場合には１２Ｗ　　程雇でシリコ
ン膜か浴融した。このように金魚宥力Ｑ紮試料華敏の製
面飼Ｖｃ設置して、２ｉｉ！数を透過し”Ｃきたレーザ
光を金魚層峻′Ｃ反射させることにより、アニーリング
に必要なｌ／−ザパワーを従来に比べＣ約３０−　低減
すること宰できた。金魚着映のかわりにアルミニウムや
嫁の蒸着膜を用いてもほぼ同様な結果が得られた。これ
２らの金属のいずれか一つからなる光反射体は、窒素、
アルゴンのような不活性ガス及び空気、酸＊雰囲気でも
、５００υの＾温で安定であり、レーザアニーリングに
よる上と大きいが、Ｌ／−ザアニーリンク時あるい（Ｊ
長時間の空気中放；ｈで反、１−１率の劣化や腐蝕が見
ら４′ｊ。

た。！特に、湿気を含んだ空気中でのアニー・リジグで
緑青が発生し、反引率の者しい低下をまねいたこのよう
に１＃１は、本来箱い反射率ｒ有づ−るものの、レーザ
アニーリング時の環境では反射率の劣化が生じ、光反射
体の金属としては肩当でない。

以上から連続発振ネオジムレーザを用いたアニーリング
ーＣは基板裏面側に設匝４−る光度船体の金属としては
、反射率及び雰囲気に刈４る安定性の点でアルミニウム
、金、銀が適していることがわか−）１．：＋１ 本実施例では光反射体として石英ガラス上に被覆した金
鵬蒸看膜を用いて説明したが、金めつきや銀めっきした
ものでもよく、又、アルミニウム、金、銀の単体からな
る板を用いてもよい。めっきや蒸着膜を使用する場合に
基板として石英ガラス以外にステンレスや黄銅でもよい
。

以上述べたように、本発明は、レーザ光に対して透明１
ｉ非晶質絶縁体基板上に堆積された非晶質又は多結晶シ
リコン膜を連続発振ネオジムレーザ光でアニーリングす
る場合に、基板の裏面側にアルミニウム、金、銀のいず
れか一つからな毛光反躬体を設けることを特徴としたも
ので、゛本発明を用いることによりアニーリングに歎す
るレーザパワーを従来に比べ３０％　　程度低減するこ
とができ、非晶質絶縁体上のシリコン単結晶膜形成に本
発明は大きく貢献ｒる私のである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明における一実施例を説明するためのもので、
１はシリコン膜、２は不英ガラス、３１ｉｙ金蒸着膜、
４は石英ガラス、５は試料台である。 し−す′尤

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガラス壬）シ＜は非晶質絶縁膜が表面に被覆されたガラ
   スからなる非晶質絶縁体基板の表面に、非晶質もしくは
   多結晶からなるシーリコン膜を堆積し、連続発振ネオジ
   ムレーザで該シリコン膜をアニーリングする方法におい
   て、基板の裏面側に、アルミニウム、金、銀のいずれか
   一つからなる光反射体を基板裏面に相対して設置してレ
   ーザアニーリングを行うことを特徴とするレーザアニー
   リング法Ｏ