JPS5840331B2 - アニ−リング処理に関する半導体の検査方法 - Google Patents
アニ−リング処理に関する半導体の検査方法Info
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- JPS5840331B2 JPS5840331B2 JP4038380A JP4038380A JPS5840331B2 JP S5840331 B2 JPS5840331 B2 JP S5840331B2 JP 4038380 A JP4038380 A JP 4038380A JP 4038380 A JP4038380 A JP 4038380A JP S5840331 B2 JPS5840331 B2 JP S5840331B2
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-
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体のアニーリングプロセスに釦ける検査方
法に関する。
法に関する。
近年半導体材料の作成プロセス及びデバイスへの加工プ
ロセスには、様々の新しい方法及び技術が導入されてい
る。
ロセスには、様々の新しい方法及び技術が導入されてい
る。
半導体へのイオン注入法はその一つで、当業者には十分
周知の技術である。
周知の技術である。
半導体にイオンを打込むと、イオンが打込捷れた領域及
び表面領域の半導体の構造は、著しく乱されることが知
られている。
び表面領域の半導体の構造は、著しく乱されることが知
られている。
イオンを注入する前の半導体が単結晶である場合、イオ
ン注入後、半導体の表面領域は無定形又は多結晶になっ
ている。
ン注入後、半導体の表面領域は無定形又は多結晶になっ
ている。
捷た、半導体中に注入された不純物イオンも、単に半導
体中に導入されただけではドナあるいはアクセプタなど
電気的に活性なキャリアとしての働きをしない。
体中に導入されただけではドナあるいはアクセプタなど
電気的に活性なキャリアとしての働きをしない。
そこで、イオン注入により生じた損傷を回復させ、注入
した不純物を電気的に活性なものとするため、いわゆる
アニーリングが行われる。
した不純物を電気的に活性なものとするため、いわゆる
アニーリングが行われる。
半導体のアニーリングは従来電気炉の中などで熱を加え
ることにより行われていたが最近レーザビームを半導体
に照射することにより行ういわゆるレーザアニーリング
法が開発された。
ることにより行われていたが最近レーザビームを半導体
に照射することにより行ういわゆるレーザアニーリング
法が開発された。
レーザビーム以外に電子ビームを用いたアニーリング方
法も開発されている。
法も開発されている。
これら半導体のアニーリング工程にかいて、損傷を回復
させかつ注入された不純物を活性化するためには、一定
のエネルギーを半導体材料に与える必要があるが、あ捷
り過剰のエネルギーを加えすぎると、かえって結晶構造
を乱すばかりでなく、材料又はデバイスの加工プロセス
上も不利である。
させかつ注入された不純物を活性化するためには、一定
のエネルギーを半導体材料に与える必要があるが、あ捷
り過剰のエネルギーを加えすぎると、かえって結晶構造
を乱すばかりでなく、材料又はデバイスの加工プロセス
上も不利である。
従って、アニーリングと同時あるいはアニーリングを一
時中断した短時間の間に、更にあるいはアニーリング終
了後半導体の結晶構造の乱れあるいは不純物の活性化の
程度を評価する方法があれば、アニーリングを適切な段
階で停止させることができる。
時中断した短時間の間に、更にあるいはアニーリング終
了後半導体の結晶構造の乱れあるいは不純物の活性化の
程度を評価する方法があれば、アニーリングを適切な段
階で停止させることができる。
一方、安価な太陽電池などの開発に関連し、金属、ガラ
スなど各種基板の上に、シリコン（Ｓｉ）をはじめとす
る各種無定形半導体を形成する研究が盛んに行われてい
る。
スなど各種基板の上に、シリコン（Ｓｉ）をはじめとす
る各種無定形半導体を形成する研究が盛んに行われてい
る。
この場合にも無定形半導体の特性改善や結晶化の目的で
、イオン注入゛の場合と同様の方法でアニーリングが行
われる。
、イオン注入゛の場合と同様の方法でアニーリングが行
われる。
しかも、アニーリング中に半導体の結晶性などに関する
情報を得ることがきわめて車重しいことは、イオン注入
法の場合と全く同様である。
情報を得ることがきわめて車重しいことは、イオン注入
法の場合と全く同様である。
本発明は半導体のラマン効果を利用し、半導体のアニー
リングプロセスに督ける半導体の緒特性をモニタし、ア
ニーリングの程度又は良否を判定検査する方法に関する
ものであり、特にイオン注入量（イオンドーズ量）の少
い半導体あるいは各種無定形半導体のアニーリングの際
に用いて好適な検査方法に関する。
リングプロセスに督ける半導体の緒特性をモニタし、ア
ニーリングの程度又は良否を判定検査する方法に関する
ものであり、特にイオン注入量（イオンドーズ量）の少
い半導体あるいは各種無定形半導体のアニーリングの際
に用いて好適な検査方法に関する。
本発明は半導体表面にレーザ光を照射した時発生するラ
マン散乱光が、半導体の構造的な乱れに関する情報を含
んであ・す、半導体のアニールの程度により、該半導体
に固有のフォノンによるラマンバンドのピーク強度及び
バンド巾が変化することを見出したことに基づいている
。
マン散乱光が、半導体の構造的な乱れに関する情報を含
んであ・す、半導体のアニールの程度により、該半導体
に固有のフォノンによるラマンバンドのピーク強度及び
バンド巾が変化することを見出したことに基づいている
。
以下図面を用いて本発明を詳説する。
第１図はＧ ａ Ａ ｓ単結晶の（１００）面にレーザ
光を照射した場合に得られるラマンスペクトルで、波数
約２９２ｃｍ’ に一つのピークＰ１が観測される。
光を照射した場合に得られるラマンスペクトルで、波数
約２９２ｃｍ’ に一つのピークＰ１が観測される。
このピークはＧａＡｓのＬＯフォノンによるラマンバン
ドに対応するものであることが知られてｐす、比較的完
全性の高いＧａ Ａ ｓ単結晶の（１００）面からは、
ＬＯフォノンによるもののみがラマン光として観測され
、その波数はＧ ａ Ａ ｓ単結晶に固有のものである
。
ドに対応するものであることが知られてｐす、比較的完
全性の高いＧａ Ａ ｓ単結晶の（１００）面からは、
ＬＯフォノンによるもののみがラマン光として観測され
、その波数はＧ ａ Ａ ｓ単結晶に固有のものである
。
第２図は本発明の実施例に用いたラマン効果モニタを兼
ねたレーザアニーリング装置の構成を示す。
ねたレーザアニーリング装置の構成を示す。
ラマン効果は市販のレーザラマン分光光度計１（日本電
子株式会社製 ＪＲ８−４００Ｔ）を使用して測定し、
測定結果はレコーダ２又は陰極線管表示装置３によって
表示される。
子株式会社製 ＪＲ８−４００Ｔ）を使用して測定し、
測定結果はレコーダ２又は陰極線管表示装置３によって
表示される。
１個のアルゴンレーザ発振器４を半導体試料５のアニー
リング及びレーザラマン効果測定の両方の目的に使用し
た。
リング及びレーザラマン効果測定の両方の目的に使用し
た。
アルゴンレーザの波長は５１４５人又は４８８０人に変
えることができ、最大出力は２Ｗである。
えることができ、最大出力は２Ｗである。
レーザのビーム径は５０μｍ以下から数１０間１で変化
させることができる。
させることができる。
第３図は半絶縁性のＧａＡｓ単結晶の表面化に比較的少
い量具体的にはイオンドーズ量２×１０１２／−のＳｉ
をイオン注入した試料を第２図の装置でレーザアニール
する過程でのラマンスペクトルピークの強度変化を示す
。
い量具体的にはイオンドーズ量２×１０１２／−のＳｉ
をイオン注入した試料を第２図の装置でレーザアニール
する過程でのラマンスペクトルピークの強度変化を示す
。
イオン注入及び測定を行った面は（１００）面である。
具体的には４８８０人のレーザ光を出力２Ｗで試料に照
射してレーザアニーリングを行い、それと同時に（１０
０）面に特有のＬＯフォノンによるラマンバンドのピー
クＰ１ の波数２９２ｃｍ’ に分光光度計１を固定し
てピーク強度の変化を測定した。
射してレーザアニーリングを行い、それと同時に（１０
０）面に特有のＬＯフォノンによるラマンバンドのピー
クＰ１ の波数２９２ｃｍ’ に分光光度計１を固定し
てピーク強度の変化を測定した。
第４図は同じ試料について上述したレーザアニーリング
装置を用いてアニーリングを行う過程でのＬＯフォノン
によるラマンバンドのバンド巾の変化を示す。
装置を用いてアニーリングを行う過程でのＬＯフォノン
によるラマンバンドのバンド巾の変化を示す。
具体的にはレーザ出力２Ｗでアニーリングを行いその途
中でピークＰ１ の半値巾の測定を行ったが、測定時は
レーザ出力５００ｍＷに減少させてアニーリングを実質
的に停止させた状態で波数を掃引し、半値巾を求めた。
中でピークＰ１ の半値巾の測定を行ったが、測定時は
レーザ出力５００ｍＷに減少させてアニーリングを実質
的に停止させた状態で波数を掃引し、半値巾を求めた。
第３図及び第４図から、アニーリング開始後約２分１で
のＴ１０期間はピーク強度が増大すると共に半値巾は減
少し、イオン注入されたＧａＡｓの構造がより単結晶に
近づいていること、すなわちアニーリングが進行してい
ることがわかる。
のＴ１０期間はピーク強度が増大すると共に半値巾は減
少し、イオン注入されたＧａＡｓの構造がより単結晶に
近づいていること、すなわちアニーリングが進行してい
ることがわかる。
それ以後約１０分捷での期間Ｔ２はピーク強度、半値巾
とも略一定の値を示し、ＧａＡｓの構造が殆んど変化し
ていないことがわかる。
とも略一定の値を示し、ＧａＡｓの構造が殆んど変化し
ていないことがわかる。
そしてその後の期間Ｔ３にはピーク強度は減少し、半値
巾は増大を始めるが、とのＴ３に釦ける変化は過度のア
ニーリングにより結晶構造が破壊され始めたことに起因
していることが確認された。
巾は増大を始めるが、とのＴ３に釦ける変化は過度のア
ニーリングにより結晶構造が破壊され始めたことに起因
していることが確認された。
従って半導体をアニーリングすると共に該半導体に固有
のフォノンによるラマンバンド幅をモニタし、アニーリ
ング時間に対してバンド幅が減少した後変化がなくなっ
たこと換言すれば略一定になったことを検出すれば、ア
ニーリングが完了したと判断することができる。
のフォノンによるラマンバンド幅をモニタし、アニーリ
ング時間に対してバンド幅が減少した後変化がなくなっ
たこと換言すれば略一定になったことを検出すれば、ア
ニーリングが完了したと判断することができる。
その時、同時にピーク強度もモニタし、ピーク強度の上
昇が終り略一定になったことも併せて考慮すれば、アニ
ーリング完了の判断は更に確度の高いものとなる。
昇が終り略一定になったことも併せて考慮すれば、アニ
ーリング完了の判断は更に確度の高いものとなる。
第３図及び第４図の例では２分強程度のアニーリングを
行えば十分である。
行えば十分である。
上記はイオン注入した試料についての例であるが、その
他の半導体例えば無定形シリコンのアニーリングの場合
でも同様である。
他の半導体例えば無定形シリコンのアニーリングの場合
でも同様である。
金属基板上に高周波スパッタリング法などにより形成さ
れた無定形シリコン層を上記と同様に第２図の装置でレ
ーザアニーリングし、それに伴うラマンスペクトルの変
化を調べたところ、波数約５２０〜５３０ｃｍ ’の
位置に現われるシリコンＳｉ固有のフォノンによるラマ
ンスペクトルピークは第３図及び第４図と殆んど同形の
ピーク強度変化及びバンド巾変化を示した。
れた無定形シリコン層を上記と同様に第２図の装置でレ
ーザアニーリングし、それに伴うラマンスペクトルの変
化を調べたところ、波数約５２０〜５３０ｃｍ ’の
位置に現われるシリコンＳｉ固有のフォノンによるラマ
ンスペクトルピークは第３図及び第４図と殆んど同形の
ピーク強度変化及びバンド巾変化を示した。
即ちアニーリングが進行するに従いピーク強度は増大す
ると共にバンド巾は減少し、アニーリングが完了すると
略一定値となり、やがてアニーリング過剰になるとピー
ク強度は減少し、バンド巾も増大し始める。
ると共にバンド巾は減少し、アニーリングが完了すると
略一定値となり、やがてアニーリング過剰になるとピー
ク強度は減少し、バンド巾も増大し始める。
従って無定形シリコンの場合でも該シリコンに固有のフ
ォノンによるラマンバンドのバンド幅をモニタし、その
値がアニーリング時間に拘わらす略一定になったことを
検出すれば、アニーリング完了を知ることができる。
ォノンによるラマンバンドのバンド幅をモニタし、その
値がアニーリング時間に拘わらす略一定になったことを
検出すれば、アニーリング完了を知ることができる。
その時同時にピーク強度もモニタし、その値も略一定に
なったことも併せて考慮すればアニーリング完了の判断
が更に確度の高いものになることは言う１でもない。
なったことも併せて考慮すればアニーリング完了の判断
が更に確度の高いものになることは言う１でもない。
第５図はこの様な考え方に基づき、アニーリングを自動
的に停止させる様にしたレーザアニーリング装置の一例
を示す。
的に停止させる様にしたレーザアニーリング装置の一例
を示す。
同図に釦いてＳｌ、Ｓ２、・・・・・・は処理を受ける
イオン注入済の半導体基板であり、該基板は移動ベルト
６上に載置されている。
イオン注入済の半導体基板であり、該基板は移動ベルト
６上に載置されている。
７はアニーリング専用パルスレーザ発振器、８は検査専
用のレーザ発振器である。
用のレーザ発振器である。
発振器８からの検査用レーザ光照射により発生したラマ
ン光はラマン分光光度計９に導入される。
ン光はラマン分光光度計９に導入される。
１０は該分光光度計９より得られたスペクトル信号に基
づいて上記半導体Ｓ２、Ｓ２、・・・・・・に固有のフ
ォノンによるラマンバンドのバンド巾（本例では半値巾
）を検出する回路であり、該検出回路１０から得られる
半値巾信号は制御用コンピュータ１１へ送られる。
づいて上記半導体Ｓ２、Ｓ２、・・・・・・に固有のフ
ォノンによるラマンバンドのバンド巾（本例では半値巾
）を検出する回路であり、該検出回路１０から得られる
半値巾信号は制御用コンピュータ１１へ送られる。
該コンピュータ１１は半値巾信号に基づいてレーザ発振
器７及び分光光度計９を制御する。
器７及び分光光度計９を制御する。
上述の如き構成に訃いて、コンピュータ１１はレーザ発
振器７を作動させて基板Ｓ３ヘアニール用レーザ光を照
射してアニーリングを行うと共に、所定期間毎に発振器
７を停止させ、そのたびに分光光度計９の波数掃引を行
いラマンスペクトル信号を得る。
振器７を作動させて基板Ｓ３ヘアニール用レーザ光を照
射してアニーリングを行うと共に、所定期間毎に発振器
７を停止させ、そのたびに分光光度計９の波数掃引を行
いラマンスペクトル信号を得る。
そしてコンピュータはそのたびに半値巾検出回路１０か
ら得られる半値巾信号をモニタし、該半値巾信号が第４
図に示す様にアニーリングに伴なって減少し、その後ア
ニーリングに拘らず略〜定となったことを確認したなら
ば処理完了と判断し発振器７を停止させる。
ら得られる半値巾信号をモニタし、該半値巾信号が第４
図に示す様にアニーリングに伴なって減少し、その後ア
ニーリングに拘らず略〜定となったことを確認したなら
ば処理完了と判断し発振器７を停止させる。
この様にして基板Ｓ３のアニーリングが終了したならば
、ベルト６を移動させて次の基板をレーザ光照射位置へ
配置し、再び同様の処理が行われる。
、ベルト６を移動させて次の基板をレーザ光照射位置へ
配置し、再び同様の処理が行われる。
尚、上記実施例では半値幅のみをモニタしたが、半値巾
検出回路１０に加えてピーク強度検出器を用いてピーク
強度も併せてモニタし、両者の出力がアニーリングに拘
わらす略一定になったことを確認して処理完了と判断す
れば、判断の確度を更に高めることができる。
検出回路１０に加えてピーク強度検出器を用いてピーク
強度も併せてモニタし、両者の出力がアニーリングに拘
わらす略一定になったことを確認して処理完了と判断す
れば、判断の確度を更に高めることができる。
又上記実施例では本発明をレーザアニーリング装置に応
用したが、それに限らすレーザを使用しない他の方式の
アニーリング装置に応用しても良いことは言う１でもな
い。
用したが、それに限らすレーザを使用しない他の方式の
アニーリング装置に応用しても良いことは言う１でもな
い。
以上詳述した如く本発明によれば、ラマン効果を利用す
ることにより半導体のアニーリングプロセスにかけるア
ニーリングの完了又はアニーリングの進行度合を判定検
査することができる。
ることにより半導体のアニーリングプロセスにかけるア
ニーリングの完了又はアニーリングの進行度合を判定検
査することができる。
第１図はＧａＡｓ単結晶（１０６）面のラマンスペクト
ルを示す図、第２図はラマン効果モニタを兼ねたレーザ
アニーリング装置の構成を示す図、第３図、第４図はア
ニーリング過程にかけるＰ。 の強度、Ｐｌの半値巾の変化を示す図、第５図は本発明
の一実施例の構成を示す図である。 １．９・・・・・・レーザラマン分光光度計、４，８・
・・・・・レーザ発振器、５・・・・・・試料、１０・
・・・・・バンド巾検出回路、１１・・・・・・コンピ
ュータ。
ルを示す図、第２図はラマン効果モニタを兼ねたレーザ
アニーリング装置の構成を示す図、第３図、第４図はア
ニーリング過程にかけるＰ。 の強度、Ｐｌの半値巾の変化を示す図、第５図は本発明
の一実施例の構成を示す図である。 １．９・・・・・・レーザラマン分光光度計、４，８・
・・・・・レーザ発振器、５・・・・・・試料、１０・
・・・・・バンド巾検出回路、１１・・・・・・コンピ
ュータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アニーリング処理過程にある半導体表面にレーザ光
を照射し、それによって生じるラマン光を分光光度計に
導入し、該ラマン光のスペクトル中の上記半導体に固有
のフォノンに対応するラマンバンドのバンド幅を異なっ
た時刻に測定し、該バンド幅が略一定になったことを検
出することを特徴とするアニーリング処理に関する半導
体の検査方法。 ２ アニーリング処理過程にある半導体表面にレーザ光
を照射し、それによって生じるラマン光を分光光度計に
導入し、該ラマン光のスペクトル中の上記半導体に固有
のフォノンに対応するラマンバンドのバンド幅及びピー
ク強度を異なった時刻に測定し、該バンド幅及びピーク
強度が略一定になったことを検出することを特徴とする
アニーリング処理に関する半導体の検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4038380A JPS5840331B2 (ja) | 1980-03-31 | 1980-03-31 | アニ−リング処理に関する半導体の検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4038380A JPS5840331B2 (ja) | 1980-03-31 | 1980-03-31 | アニ−リング処理に関する半導体の検査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56137641A JPS56137641A (en) | 1981-10-27 |
| JPS5840331B2 true JPS5840331B2 (ja) | 1983-09-05 |
Family
ID=12579124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4038380A Expired JPS5840331B2 (ja) | 1980-03-31 | 1980-03-31 | アニ−リング処理に関する半導体の検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5840331B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0128990Y2 (ja) * | 1984-10-31 | 1989-09-04 | ||
| JPH0366094B2 (ja) * | 1985-09-06 | 1991-10-16 | Olympus Optical Co |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6562672B2 (en) | 1991-03-18 | 2003-05-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor material and method for forming the same and thin film transistor |
| JPH0824104B2 (ja) | 1991-03-18 | 1996-03-06 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体材料およびその作製方法 |
-
1980
- 1980-03-31 JP JP4038380A patent/JPS5840331B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0128990Y2 (ja) * | 1984-10-31 | 1989-09-04 | ||
| JPH0366094B2 (ja) * | 1985-09-06 | 1991-10-16 | Olympus Optical Co |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56137641A (en) | 1981-10-27 |
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