JPS5978999A - 半導体単結晶膜の製造方法 - Google Patents
半導体単結晶膜の製造方法Info
- Publication number
- JPS5978999A JPS5978999A JP18701282A JP18701282A JPS5978999A JP S5978999 A JPS5978999 A JP S5978999A JP 18701282 A JP18701282 A JP 18701282A JP 18701282 A JP18701282 A JP 18701282A JP S5978999 A JPS5978999 A JP S5978999A
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- JP
- Japan
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- film
- single crystal
- light
- silicon
- polycrystalline
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- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
- C30B13/16—Heating of the molten zone
- C30B13/22—Heating of the molten zone by irradiation or electric discharge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
- C30B13/16—Heating of the molten zone
- C30B13/22—Heating of the molten zone by irradiation or electric discharge
- C30B13/24—Heating of the molten zone by irradiation or electric discharge using electromagnetic waves
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体単結晶膜の製造方法、特に基板上に形
成した多結晶もしくは非晶質の斗°導体膜の単結晶化法
に関する。
成した多結晶もしくは非晶質の斗°導体膜の単結晶化法
に関する。
レーザ光照射による多結晶もしくけ非晶質の半導体膜の
単結晶化法は、一般にアルゴン（以下Ａｒと略す）レー
ザあるいはネオジウム・ヤグ（以下Ｎ（１：ＹＡＧと略
す）レーザなどを用い、単一のレーザ光で行われている
。
単結晶化法は、一般にアルゴン（以下Ａｒと略す）レー
ザあるいはネオジウム・ヤグ（以下Ｎ（１：ＹＡＧと略
す）レーザなどを用い、単一のレーザ光で行われている
。
シリコン膜を例にとると、Ａｒレーザはシリコン膜に対
し吸収係数が太きいためシリコン膜を溶融しやすい。し
かしながら例えば絶縁体上の多結晶シリコン膜を単結晶
化する場合、構造による差はあるものの、膜厚０．３〜
０，８μｍ程度が適用範囲であり、厚ければ層全体は溶
融できず、薄ければ膜が飛散しやすいという欠点がある
。一方Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長１．０６μｍ）を用い
た場合には、シリコンに対する吸収係数が小さいために
０．５μｍ以上の厚さでな（・と膜が飛散しやすいとい
う欠点があった。以上の例で分るように、単一のＣＷレ
ーザ光だけで再結晶化を行う場合、レーザ光の波長の半
導体膜に対する吸収係数によって膜厚方向の温度分布が
決ってしまうために、適切１よ膜厚からはずれる程適当
１工溶融が行いにくいという問題があった。
し吸収係数が太きいためシリコン膜を溶融しやすい。し
かしながら例えば絶縁体上の多結晶シリコン膜を単結晶
化する場合、構造による差はあるものの、膜厚０．３〜
０，８μｍ程度が適用範囲であり、厚ければ層全体は溶
融できず、薄ければ膜が飛散しやすいという欠点がある
。一方Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長１．０６μｍ）を用い
た場合には、シリコンに対する吸収係数が小さいために
０．５μｍ以上の厚さでな（・と膜が飛散しやすいとい
う欠点があった。以上の例で分るように、単一のＣＷレ
ーザ光だけで再結晶化を行う場合、レーザ光の波長の半
導体膜に対する吸収係数によって膜厚方向の温度分布が
決ってしまうために、適切１よ膜厚からはずれる程適当
１工溶融が行いにくいという問題があった。
絶縁基板上の多結晶シリコン膜の単結晶化法としてアブ
−ライド・フィジクス・レターズ（Ａｐｐ ｌ １ｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ）の第３７巻 （１
９８０年）４５４〜４５６ページ所載の論文「シリコン
グラフオエピタキシー ユーシング ア ストライプヒ
ータ オープン（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｇｒａｐｈｏｅｐ
ｉｔａｘｙ ｕｓｉｎｇ ａ ５ｔｒｉｐｅ −
ｈｅａｔｅｒ ｏｖｅｎ） Ｊにおいて、カーボンヒー
ターでシリコンを溶融させ、前記カーボンヒーターをス
キャンさせることにより、レーザな用いた場合より１０
倍以上大きなグレインが成長して（・ることを示した。
−ライド・フィジクス・レターズ（Ａｐｐ ｌ １ｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ）の第３７巻 （１
９８０年）４５４〜４５６ページ所載の論文「シリコン
グラフオエピタキシー ユーシング ア ストライプヒ
ータ オープン（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｇｒａｐｈｏｅｐ
ｉｔａｘｙ ｕｓｉｎｇ ａ ５ｔｒｉｐｅ −
ｈｅａｔｅｒ ｏｖｅｎ） Ｊにおいて、カーボンヒー
ターでシリコンを溶融させ、前記カーボンヒーターをス
キャンさせることにより、レーザな用いた場合より１０
倍以上大きなグレインが成長して（・ることを示した。
このことは、ヒーターを用いると、再結晶化の際の温度
変化が緩やかであるためと考えられるが、レーザを用い
た場合、ビームが通り過きた後急激に温度が下がること
により、グレインの大きさが限定されるという欠点があ
った。
変化が緩やかであるためと考えられるが、レーザを用い
た場合、ビームが通り過きた後急激に温度が下がること
により、グレインの大きさが限定されるという欠点があ
った。
本発明は、従来の単一レーザ光照射でみられる欠点を改
善するためのもので、基板上に形成した多結晶または非
晶質半導体膜にレーザ光および前記半導体膜に対し前記
レーザ光よりも吸収係数の大きな光を重ねて照射するこ
とにより前記半導体膜を単結晶化することを特徴とする
。
善するためのもので、基板上に形成した多結晶または非
晶質半導体膜にレーザ光および前記半導体膜に対し前記
レーザ光よりも吸収係数の大きな光を重ねて照射するこ
とにより前記半導体膜を単結晶化することを特徴とする
。
本発明の方法を用いれば、例えばシリコン膜に対するＮ
ｄ：ＹＡＧのように吸収係数の小、さい場合でも、吸収
係数を高めることによりＮａ：ＹＡＧのパワーを有効に
利用でき、従って従来よりも低いパワーで半導体膜を溶
融して単結晶化できる。その直接の効果として、レーザ
・ビームの径を拡大スることができ、グレインの巨大化
や全面をアニールするための時間の短縮という利点があ
る。また光とレーザ光が重なった領域を溶融することが
できるために、スリット等による照射領域の整形を行う
ことにより、面内の温度分布の制御ずなわち冷却方向の
制御が容易に行え、グレインを更に大きくできるという
利点がある。
ｄ：ＹＡＧのように吸収係数の小、さい場合でも、吸収
係数を高めることによりＮａ：ＹＡＧのパワーを有効に
利用でき、従って従来よりも低いパワーで半導体膜を溶
融して単結晶化できる。その直接の効果として、レーザ
・ビームの径を拡大スることができ、グレインの巨大化
や全面をアニールするための時間の短縮という利点があ
る。また光とレーザ光が重なった領域を溶融することが
できるために、スリット等による照射領域の整形を行う
ことにより、面内の温度分布の制御ずなわち冷却方向の
制御が容易に行え、グレインを更に大きくできるという
利点がある。
本発明の詳細を実施例を示す図面を参照して説明する。
第１図（ａ） （ｂ）は本発明の一実施例の断面図及び
照射領域の平面図である。基板の構造は第１図（ａ）に
限定されるわけではない。ガラス基板１の上に多結晶あ
るいは非晶質のシリコン膜２を堆積し、スリットで整形
したランプ光３とスリットで半月状にしたＣＷ Ｎｄ：
ＹＡＧレーザ４を重ねて照射する。シリコン膜２が溶融
する条件で照射を行い矢印５の方向にスキャンすると、
溶融したシリコン層６が固まりグレインの大きなシリコ
ン結晶７になる。
照射領域の平面図である。基板の構造は第１図（ａ）に
限定されるわけではない。ガラス基板１の上に多結晶あ
るいは非晶質のシリコン膜２を堆積し、スリットで整形
したランプ光３とスリットで半月状にしたＣＷ Ｎｄ：
ＹＡＧレーザ４を重ねて照射する。シリコン膜２が溶融
する条件で照射を行い矢印５の方向にスキャンすると、
溶融したシリコン層６が固まりグレインの大きなシリコ
ン結晶７になる。
第１図（ｂ）のようにランプ光３とＣＷＮｄ：ＹＡＧレ
ーザ４を重ねておくと、ランプ光３が照射されて（・る
領域では励起されたキャリアによって吸収係数が増加し
、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの吸収が高まるばかりでなく、Ｃ
Ｗ Ｎｄ：ＹＡＧレーザの照射されていない領域でも光
の吸収によってキャリアが存在づるために熱伝導率が高
まり溶融したシリコン６が門結晶化の除、よりゆるやか
な成長となり、グレインが大きくなる。従って方位が制
御された領域（典型的には午結晶シリコン基板上に絶縁
膜をＪＦ’成し、その、一部分をエツチング除去し、全
面に多結晶シリコン膜を形成したときの基板と多結晶シ
リコン膜の狼触部分）からの成長によって単結晶化する
領域を広げることができ、４０μｍＸ２００μ？ｎ程度
の大きなグレインサイズが得られた。
ーザ４を重ねておくと、ランプ光３が照射されて（・る
領域では励起されたキャリアによって吸収係数が増加し
、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの吸収が高まるばかりでなく、Ｃ
Ｗ Ｎｄ：ＹＡＧレーザの照射されていない領域でも光
の吸収によってキャリアが存在づるために熱伝導率が高
まり溶融したシリコン６が門結晶化の除、よりゆるやか
な成長となり、グレインが大きくなる。従って方位が制
御された領域（典型的には午結晶シリコン基板上に絶縁
膜をＪＦ’成し、その、一部分をエツチング除去し、全
面に多結晶シリコン膜を形成したときの基板と多結晶シ
リコン膜の狼触部分）からの成長によって単結晶化する
領域を広げることができ、４０μｍＸ２００μ？ｎ程度
の大きなグレインサイズが得られた。
ランプ光とレーザ光の重ね方の別の実施例を第２図に示
す。８がレーザ光の照射領域、９がランプ光の照射領域
である。重ねた状態で多結晶ないし非晶質の半導体膜に
照射し、たとえば半導体膜を矢印１０の方向にスキャン
すると、矢印１１の方向に再結晶化が進み、半導体膜上
をレーザ光の中心が通る線の部分が核となるために、大
きなグレインを得ることができた。
す。８がレーザ光の照射領域、９がランプ光の照射領域
である。重ねた状態で多結晶ないし非晶質の半導体膜に
照射し、たとえば半導体膜を矢印１０の方向にスキャン
すると、矢印１１の方向に再結晶化が進み、半導体膜上
をレーザ光の中心が通る線の部分が核となるために、大
きなグレインを得ることができた。
以、上述べたように、本発明は多結晶ないし非晶質の半
導体膜にレーザ光と、前記レーザ光よりも前記半導体膜
に対する吸収係数が大きな光とを重ねて照射することに
より、膜厚や構造に適応できるアニール方法を折供でき
る。また、半導体膜に対し吸収係数の／Ｊ％さ１工１／
−ザ光だけでアニールする場合に較べ、光を重ねて照射
することにより、レーザ光のパワーを有効に利用でき、
その結果、パワー密度がより低い状態で充分であること
がらレーザの照射面積を拡大できるため、単位面積当り
のアニール時間の短縮、グレインサイズの増大と（・う
点で多大の効果を発揮する。
導体膜にレーザ光と、前記レーザ光よりも前記半導体膜
に対する吸収係数が大きな光とを重ねて照射することに
より、膜厚や構造に適応できるアニール方法を折供でき
る。また、半導体膜に対し吸収係数の／Ｊ％さ１工１／
−ザ光だけでアニールする場合に較べ、光を重ねて照射
することにより、レーザ光のパワーを有効に利用でき、
その結果、パワー密度がより低い状態で充分であること
がらレーザの照射面積を拡大できるため、単位面積当り
のアニール時間の短縮、グレインサイズの増大と（・う
点で多大の効果を発揮する。
更に、レーザ光及び吸収係数を上げるための光はそれ自
体では半導体膜を溶かす程ではないため、スリット等に
よる整形が従来より容易である。
体では半導体膜を溶かす程ではないため、スリット等に
よる整形が従来より容易である。
第１図は本発明の一実施例を示し、（ａ）はその断面図
（ｂ）は照射領域の平面図で、ある。また、第２回目、
本発明の他の実施例の照射領域の平面図を示す１はガラ
ス基板、２け多結晶あるいは非晶質のシリコン膜、３は
レーザ光、４はランプ光、５はスキャン方向、６し１溶
融したシリコン、７は１Ｊ結晶化シリコン膜、＋！！？
Ｉ？−８はレーザ光の照射領域ｌ。 、 ９はランプ光の照射領域、１０は試別のスキャン方
向、１１は６結晶化の方向をそれぞれ示している。 ５２７− −、ユ 躬 Ｚ 図
（ｂ）は照射領域の平面図で、ある。また、第２回目、
本発明の他の実施例の照射領域の平面図を示す１はガラ
ス基板、２け多結晶あるいは非晶質のシリコン膜、３は
レーザ光、４はランプ光、５はスキャン方向、６し１溶
融したシリコン、７は１Ｊ結晶化シリコン膜、＋！！？
Ｉ？−８はレーザ光の照射領域ｌ。 、 ９はランプ光の照射領域、１０は試別のスキャン方
向、１１は６結晶化の方向をそれぞれ示している。 ５２７− −、ユ 躬 Ｚ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 基板上に形成した多結晶または非晶質半導体膜にレーザ
光お°よび前記半導体膜に対し前記レーザ光よりも吸収
係数の大きｔ【光を重ねて照射することにより前記半導
体膜を増結晶化することを特徴とする半導体単結晶膜の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18701282A JPS5978999A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 半導体単結晶膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18701282A JPS5978999A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 半導体単結晶膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5978999A true JPS5978999A (ja) | 1984-05-08 |
Family
ID=16198653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18701282A Pending JPS5978999A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 半導体単結晶膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5978999A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1314080C (zh) * | 1993-01-18 | 2007-05-02 | 株式会社半导体能源研究所 | Mis半导体器件的制造方法 |
-
1982
- 1982-10-25 JP JP18701282A patent/JPS5978999A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1314080C (zh) * | 1993-01-18 | 2007-05-02 | 株式会社半导体能源研究所 | Mis半导体器件的制造方法 |
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