JPS592171B2 - 光による熱処理方法 - Google Patents
光による熱処理方法Info
- Publication number
- JPS592171B2 JPS592171B2 JP54072283A JP7228379A JPS592171B2 JP S592171 B2 JPS592171 B2 JP S592171B2 JP 54072283 A JP54072283 A JP 54072283A JP 7228379 A JP7228379 A JP 7228379A JP S592171 B2 JPS592171 B2 JP S592171B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- workpiece
- heat treatment
- laser
- light spot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 20
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 claims description 9
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 6
- 238000005224 laser annealing Methods 0.000 description 5
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、レーザ光等の照射による半導体試料の熱処
理方法に関するものである。
理方法に関するものである。
レーザ光の照射による半導体試料のアニーリング法(以
下、レーザ・アニーリングという)は、半導体表面を物
質の拡散が進行しない程度の短時間(10−8〜106
sec)にのみ1000℃あるいはそれ以上の高温状態
としてイオン注入された不純物の活性化、表面層の溶融
と凝固による再結晶化、固相間の反応等を起させる熱処
理法であつて、半導体装置の製造にあたつてあらかじめ
設計通沙に作られた不純物分布を変化させることなく、
上記各種の熱処理を施ナことが可能であるため、最近集
中的に開発が行われている。
下、レーザ・アニーリングという)は、半導体表面を物
質の拡散が進行しない程度の短時間(10−8〜106
sec)にのみ1000℃あるいはそれ以上の高温状態
としてイオン注入された不純物の活性化、表面層の溶融
と凝固による再結晶化、固相間の反応等を起させる熱処
理法であつて、半導体装置の製造にあたつてあらかじめ
設計通沙に作られた不純物分布を変化させることなく、
上記各種の熱処理を施ナことが可能であるため、最近集
中的に開発が行われている。
しかしながら、例えば実際にLSI等に最も多く用いら
れるシリコンSiとその表面に形成したシリコン酸化S
iO2膜とからなる構造物にレーザ・アニーリングを施
した場合、急激な加熱と冷却に伴つて、SiとSiO2
の熱膨張係数の相違のためにレーザ光照射部分およびそ
の周辺に局所的に熱応力が発生し、SiO2膜に亀裂が
入る等の変質、劣化が起ることが見られている。
れるシリコンSiとその表面に形成したシリコン酸化S
iO2膜とからなる構造物にレーザ・アニーリングを施
した場合、急激な加熱と冷却に伴つて、SiとSiO2
の熱膨張係数の相違のためにレーザ光照射部分およびそ
の周辺に局所的に熱応力が発生し、SiO2膜に亀裂が
入る等の変質、劣化が起ることが見られている。
この発明は、上記のレーザ・アニーリングの特徴を失う
ことなく、被加工物表面、例えば半導体試料表面に生じ
る熱応力を軽減する方法を提案するものである。
ことなく、被加工物表面、例えば半導体試料表面に生じ
る熱応力を軽減する方法を提案するものである。
以下第1図〜第4図に従つてこの発明の一実施例を説明
する。この発明の特徴は、通常のレーザ・スポットの強
度分布が第1図aの実線で示すような単一のガウス分布
であるのに対し、同図に−伊lとして破線で示すように
裾の部分に平坦部あるいは勾配の緩やかな部分を設けた
レーザ・スポットを用いることにある。
する。この発明の特徴は、通常のレーザ・スポットの強
度分布が第1図aの実線で示すような単一のガウス分布
であるのに対し、同図に−伊lとして破線で示すように
裾の部分に平坦部あるいは勾配の緩やかな部分を設けた
レーザ・スポットを用いることにある。
レーザ照射による半導体試料表面の最高到達温度は光強
度に比例するので、第1図aの縦軸は最高到達温度で目
盛つてある。
度に比例するので、第1図aの縦軸は最高到達温度で目
盛つてある。
なお、横軸は中心oからの距離を表わす。さらに、この
強度分布は縦軸を中心に軸対称に近い形であることが望
ましい。一般にレーザ・アニーリングの方法としてはパ
ルス発振するレーザで照射しつつ光スポットを移動させ
る方法と、連続発振するレーザで照射しつつ光スポツト
を移動させて連続加熱を行う方法とがある。前者の場合
、第1図aの実線のようなレーザ・パルスで照射を行う
と、半導体試料表面の温度分布は第1図aの実線と同じ
になね、試料表面の熱応力分布は第1図bの実線で示す
ようになり、表面劣化を生じやすい危険レベルC,σを
越える領域の長さは同図のAd訃よびA2d7になる。
これに対し、強度分布を第1図aの破線のような形にし
ておけば熱応力分布は第1図bに破線で示すようになり
、危険レベルを越える領域の長さはAdおよびa′d′
となつて、前記の従来法の場合より短くなり、劣化の危
険性が軽減できる。なお、単一のガウス分布でも第1図
の一点鎖線のようにビーム径を拡げれば、500′C程
度の温度領域での温度勾配を破線の場合と同程度にする
ことはできるが、微小な領域に選択的にアニーリングを
施すことが難しくなジ、また第1図の斜線を施した部分
に相当するだけ余分のエネルギーを要する。後者の連続
発振するレーザで照射する場合も、スポツトの移動方向
と直角な方向ではほぼ第1図に従つた温度分布が発生す
るので、同じく第1図の破線のような分布にすることに
よつて熱応力は軽減される。な}、これらの場合に、半
導体試料表面の一点が500′C程度の中間温度にある
時間は従来法に比べて数Ms延長されるが、この程度の
温度ならばこの間に拡散が進行することはない。次に、
第1図aの破線のような強度分布を実現する具体例を第
2図に示す。第2図にあ・いては1レーザ光1の一部を
半透明鏡2で分岐させ、さらに半透明鏡3ふ・よび反射
鏡4で反射させ、半導体試料5の表面にあ一けるレーザ
光1の本来の入射点6に隣接する点7および8に入射さ
せている。
強度分布は縦軸を中心に軸対称に近い形であることが望
ましい。一般にレーザ・アニーリングの方法としてはパ
ルス発振するレーザで照射しつつ光スポットを移動させ
る方法と、連続発振するレーザで照射しつつ光スポツト
を移動させて連続加熱を行う方法とがある。前者の場合
、第1図aの実線のようなレーザ・パルスで照射を行う
と、半導体試料表面の温度分布は第1図aの実線と同じ
になね、試料表面の熱応力分布は第1図bの実線で示す
ようになり、表面劣化を生じやすい危険レベルC,σを
越える領域の長さは同図のAd訃よびA2d7になる。
これに対し、強度分布を第1図aの破線のような形にし
ておけば熱応力分布は第1図bに破線で示すようになり
、危険レベルを越える領域の長さはAdおよびa′d′
となつて、前記の従来法の場合より短くなり、劣化の危
険性が軽減できる。なお、単一のガウス分布でも第1図
の一点鎖線のようにビーム径を拡げれば、500′C程
度の温度領域での温度勾配を破線の場合と同程度にする
ことはできるが、微小な領域に選択的にアニーリングを
施すことが難しくなジ、また第1図の斜線を施した部分
に相当するだけ余分のエネルギーを要する。後者の連続
発振するレーザで照射する場合も、スポツトの移動方向
と直角な方向ではほぼ第1図に従つた温度分布が発生す
るので、同じく第1図の破線のような分布にすることに
よつて熱応力は軽減される。な}、これらの場合に、半
導体試料表面の一点が500′C程度の中間温度にある
時間は従来法に比べて数Ms延長されるが、この程度の
温度ならばこの間に拡散が進行することはない。次に、
第1図aの破線のような強度分布を実現する具体例を第
2図に示す。第2図にあ・いては1レーザ光1の一部を
半透明鏡2で分岐させ、さらに半透明鏡3ふ・よび反射
鏡4で反射させ、半導体試料5の表面にあ一けるレーザ
光1の本来の入射点6に隣接する点7および8に入射さ
せている。
半透明鏡2,3の透過率と半透明鏡3}よび反射鏡4の
角度を適宜に設定することにより、もしくは半透明鏡3
}よび反射鏡4を凸面鏡にして光ビームを拡げることに
より熱応力を軽減するのに最適な所望の強度分布を得る
ことができる。第3図A,bは強度分布を軸対称形に近
づけるための実施例を示す光学系の構成例で、第3図a
は一部を省略した側面図、第3図bは平面図である。
角度を適宜に設定することにより、もしくは半透明鏡3
}よび反射鏡4を凸面鏡にして光ビームを拡げることに
より熱応力を軽減するのに最適な所望の強度分布を得る
ことができる。第3図A,bは強度分布を軸対称形に近
づけるための実施例を示す光学系の構成例で、第3図a
は一部を省略した側面図、第3図bは平面図である。
すなわち、レーザ光1を紙面と直角方向に分岐させるも
う一つの半透明鏡2′を設け、さらに半透明鏡3訃よび
反射鏡4と同等の働きをする半透明鏡3′および反射鏡
1によつてレーザ光1を第4図に示す半導体試料5上の
点7′訃よび8′にも入射させる。第4図はこのように
して得られる強度分布を平面的に描いたもので、分布は
最高到達温度の等温線で示されている。な訃、この発明
の光による熱処理方法はレーザ光によるアニーリングの
みならず、フラツシユ光その他の強い光スポツトによる
アニーリングに広く適用することができる。
う一つの半透明鏡2′を設け、さらに半透明鏡3訃よび
反射鏡4と同等の働きをする半透明鏡3′および反射鏡
1によつてレーザ光1を第4図に示す半導体試料5上の
点7′訃よび8′にも入射させる。第4図はこのように
して得られる強度分布を平面的に描いたもので、分布は
最高到達温度の等温線で示されている。な訃、この発明
の光による熱処理方法はレーザ光によるアニーリングの
みならず、フラツシユ光その他の強い光スポツトによる
アニーリングに広く適用することができる。
以上説明したようにこの発明は、入射光の一部の進路を
変更し、被加工物表面にふ・いて直進光とは入射位置を
ずらせて重ね合わせるようにしたので、半導体装置の製
造に利用されるレーザ等の強力な光によるアニーリング
の特徴を失うことなく試料表面に訃ける熱応力の発生を
軽減させることができ、工業上重要な価値を有するもの
である。
変更し、被加工物表面にふ・いて直進光とは入射位置を
ずらせて重ね合わせるようにしたので、半導体装置の製
造に利用されるレーザ等の強力な光によるアニーリング
の特徴を失うことなく試料表面に訃ける熱応力の発生を
軽減させることができ、工業上重要な価値を有するもの
である。
第1図aはレーザ・アニールに用いられる光の強度分布
を示す図、第1図bはこのビームの照射により試料表面
に惹起される熱応力分布を示す図、第2図はこの発明の
方法を実現させるための具体例を示す構成図、第3図A
,bはこの発明の一実施例を示す構成図で、第3図aは
」部を省略した側面図、第3図bは平面図、第4図はこ
の発明によつて得られたレーザ・アニールの強度分布を
平面的に描いた図である。 図中、1はレーザ光、2,2′,3,3質半透明鏡、4
,4′は反射鏡、5は半導体試料、6はレーザ光本来の
入射点、7,7′,8,8社分岐されたレーザ光の入射
点である。
を示す図、第1図bはこのビームの照射により試料表面
に惹起される熱応力分布を示す図、第2図はこの発明の
方法を実現させるための具体例を示す構成図、第3図A
,bはこの発明の一実施例を示す構成図で、第3図aは
」部を省略した側面図、第3図bは平面図、第4図はこ
の発明によつて得られたレーザ・アニールの強度分布を
平面的に描いた図である。 図中、1はレーザ光、2,2′,3,3質半透明鏡、4
,4′は反射鏡、5は半導体試料、6はレーザ光本来の
入射点、7,7′,8,8社分岐されたレーザ光の入射
点である。
Claims (1)
- 1 光スポットを被加工物表面に照射し前記被加工物に
熱処理を施す方法において、入射光の一部の進路を変更
し、前記被加工物表面において直進光とは入射位置をず
らせて重ね合わせることによつて、前記光スポットの半
径方向の強度分布が前記光スポットの中心部分において
はガウス分布であり、かつ前記光スポットの辺縁部分に
おいては前記ガウス分布よりも緩い強度勾配を有するよ
うに前記光スポットを形成し、この光スポットを用いて
前部被加工物表面における熱応力を軽減しつつ前記被加
工物に熱処理を施すことを特徴とする光による熱処理方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP54072283A JPS592171B2 (ja) | 1979-06-11 | 1979-06-11 | 光による熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP54072283A JPS592171B2 (ja) | 1979-06-11 | 1979-06-11 | 光による熱処理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS55165639A JPS55165639A (en) | 1980-12-24 |
JPS592171B2 true JPS592171B2 (ja) | 1984-01-17 |
Family
ID=13484793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP54072283A Expired JPS592171B2 (ja) | 1979-06-11 | 1979-06-11 | 光による熱処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS592171B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI226139B (en) | 2002-01-31 | 2005-01-01 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method to manufacture a semiconductor-component |
CN100530705C (zh) * | 2003-01-31 | 2009-08-19 | 奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司 | 用于制造一个半导体元器件的方法 |
-
1979
- 1979-06-11 JP JP54072283A patent/JPS592171B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS55165639A (en) | 1980-12-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS583478B2 (ja) | レ−ザ加熱方法および装置 | |
US4692583A (en) | Surface heat treating apparatus | |
US4484334A (en) | Optical beam concentrator | |
JPS6045247B2 (ja) | 高エネルギ−ビ−ムによる鋼製品表面の熱処理方法 | |
JPS5891422A (ja) | 光ビ−ム均一化装置 | |
JP2008537334A (ja) | 2波長熱流束レーザアニール | |
US6545248B2 (en) | Laser irradiating apparatus | |
JP7182456B2 (ja) | レーザ加工方法、及び、半導体部材製造方法 | |
JPS60257511A (ja) | 熱処理方法及びそれに用いる熱処理装置 | |
US4719183A (en) | Forming single crystal silicon on insulator by irradiating a laser beam having dual peak energy distribution onto polysilicon on a dielectric substrate having steps | |
JPS592171B2 (ja) | 光による熱処理方法 | |
JPH0116006B2 (ja) | ||
JPH03253025A (ja) | 加工基板及びシリコン異方性エッチング方法 | |
JPS6267834A (ja) | レ−ザ処理方法 | |
JPH0420254B2 (ja) | ||
JPH04142030A (ja) | 半導体膜の製造方法 | |
JP3019059B2 (ja) | ブラインドビアホール加工方法 | |
JPS63212084A (ja) | レ−ザ加工装置 | |
JPS60236483A (ja) | レ−ザ加熱装置 | |
JPH04143092A (ja) | レーザ加工装置 | |
JPH083123B2 (ja) | レーザ焼入れ方法 | |
JPS62216216A (ja) | 三日月ビ−ムホモジナイザ− | |
JPS60215715A (ja) | 熱処理装置 | |
JPS60245720A (ja) | 焼入装置 | |
JPS58133A (ja) | レ−ザアニ−リング用マスク |