JPS592171B2 - 光による熱処理方法 - Google Patents
光による熱処理方法Info
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- 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
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Links
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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
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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 |
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