JPS61266387A - 半導体薄膜のレ−ザ再結晶化法 - Google Patents
半導体薄膜のレ−ザ再結晶化法Info
- Publication number
- JPS61266387A JPS61266387A JP10591185A JP10591185A JPS61266387A JP S61266387 A JPS61266387 A JP S61266387A JP 10591185 A JP10591185 A JP 10591185A JP 10591185 A JP10591185 A JP 10591185A JP S61266387 A JPS61266387 A JP S61266387A
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- laser
- laser beam
- thin film
- spot
- semiconductor thin
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- Pending
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-
- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Recrystallisation Techniques (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】
〔概 要〕
絶縁物上の半導体薄膜を単結晶化するためにレーザ照射
による再結晶化を行なう際に、レーザ照射を走査方向同
一直線上に配列した２つのレーザビームスポットで行な
う。
による再結晶化を行なう際に、レーザ照射を走査方向同
一直線上に配列した２つのレーザビームスポットで行な
う。
本発明は、半導体装置の製造、より詳しくは絶縁物上の
半導体薄膜をレーザ照射によって再結晶化する方法に関
するものである。本発明は、絶縁物上に単結晶半導体を
形成する技術＜ ＳＯｔ技術）でのレーザによる堆積半
導体薄膜の再結晶化法の改善に関するものでもある。
半導体薄膜をレーザ照射によって再結晶化する方法に関
するものである。本発明は、絶縁物上に単結晶半導体を
形成する技術＜ ＳＯｔ技術）でのレーザによる堆積半
導体薄膜の再結晶化法の改善に関するものでもある。
（従来の技術）
絶縁物（膜）上に堆積された多結晶又はアモルファスの
シリコン薄膜をレーザ照射して再結晶化し単結晶とする
ことは、３次元デバイス（集積回路）あるいは高速化を
図ったＳＯＩ （Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｏｎ Ｉ
ｎ５ｕｌａｔｏｒ ）構造のＣＭＯＳの製造に有効な技
術である。このようなレーザを用いた堆積半導体薄膜の
レーザ再結晶には種々のやり方が提案されている（例え
ば、中野元雄二 「３次元ＩＣＪ、電子材料Ｖｏ１．２
３．ｔｌｈ １ 、１９８４年１月号、 ＰＰ、５４
−６３、参照）。
シリコン薄膜をレーザ照射して再結晶化し単結晶とする
ことは、３次元デバイス（集積回路）あるいは高速化を
図ったＳＯＩ （Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｏｎ Ｉ
ｎ５ｕｌａｔｏｒ ）構造のＣＭＯＳの製造に有効な技
術である。このようなレーザを用いた堆積半導体薄膜の
レーザ再結晶には種々のやり方が提案されている（例え
ば、中野元雄二 「３次元ＩＣＪ、電子材料Ｖｏ１．２
３．ｔｌｈ １ 、１９８４年１月号、 ＰＰ、５４
−６３、参照）。
絶縁物膜上にＣＶＤ （科学的気相成長）法辷よって多
結晶又はアモルファス（非晶質）のシリコン薄膜を形成
しておき、このシリコン薄膜にレーザビームを走査照射
して加熱溶融し、冷却時に単結晶へと再結晶させるわけ
である。
結晶又はアモルファス（非晶質）のシリコン薄膜を形成
しておき、このシリコン薄膜にレーザビームを走査照射
して加熱溶融し、冷却時に単結晶へと再結晶させるわけ
である。
このようなレーザ再結晶化法では、１回の走査で溶融さ
せる幅が狭く、基板（ウェハ）１枚当りの処理時間がか
かる（言い換えると、スルーブツトがあがらない）問題
がある。このレーザによる溶融幅は、基板が常温では数
μ−程度と小さく、基板を約４５０℃に予熱しておけば
３０μ−程度にすることができるのであるが、これでも
溶融幅は狭い。基板の予熱温度が約４５０℃であるのは
、（１）基板搭載ステージをこれ以上に加熱することは
装置構造上むづかしい事、および（２）３次元ＩＣの下
層デバイスにおけるドープした不純物分布に影響を与え
ない（拡散が生じない）ため十分低い温度に保つ必要が
あるからである。また、溶融幅を大きくするためにレー
ザビームの出力を大きくすることも考えられるが、加熱
しすぎると溶融半導体が表面張力により球状化して薄膜
に切れ又は断線が発生することがあるので好ましくない
。
せる幅が狭く、基板（ウェハ）１枚当りの処理時間がか
かる（言い換えると、スルーブツトがあがらない）問題
がある。このレーザによる溶融幅は、基板が常温では数
μ−程度と小さく、基板を約４５０℃に予熱しておけば
３０μ−程度にすることができるのであるが、これでも
溶融幅は狭い。基板の予熱温度が約４５０℃であるのは
、（１）基板搭載ステージをこれ以上に加熱することは
装置構造上むづかしい事、および（２）３次元ＩＣの下
層デバイスにおけるドープした不純物分布に影響を与え
ない（拡散が生じない）ため十分低い温度に保つ必要が
あるからである。また、溶融幅を大きくするためにレー
ザビームの出力を大きくすることも考えられるが、加熱
しすぎると溶融半導体が表面張力により球状化して薄膜
に切れ又は断線が発生することがあるので好ましくない
。
レーザ再結晶化法での半導体薄膜のレーザビームによる
溶融幅すなわち再結晶幅を大きくするために、レーザ照
射を走査方向同一直線上に配列した２つのレーザビーム
スポットによって行なう。
溶融幅すなわち再結晶幅を大きくするために、レーザ照
射を走査方向同一直線上に配列した２つのレーザビーム
スポットによって行なう。
２つのレーザビームスポットの先行するほうが予熱を行
なって後者が溶融を行なう。予熱で８００℃程度まで加
熱し、すぐに溶融のために１４００℃以上に加熱するの
が好ましい。逆に同じ大きさの溶融幅を得ようとする場
合には基板の予熱を行なうことで、溶融レーザ照射の出
力（エネルギー密度）を小さくすることもできる。
なって後者が溶融を行なう。予熱で８００℃程度まで加
熱し、すぐに溶融のために１４００℃以上に加熱するの
が好ましい。逆に同じ大きさの溶融幅を得ようとする場
合には基板の予熱を行なうことで、溶融レーザ照射の出
力（エネルギー密度）を小さくすることもできる。
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい態様例によ
って本発明を説明する。
って本発明を説明する。
従来のひとつのレーザビームスポットに代えて本発明に
したがって走査方向同一直線上に配列した２つのレーザ
ビームスポットとすることは、第１図に示したような光
学系を有するレーザ照射装置によってできる。
したがって走査方向同一直線上に配列した２つのレーザ
ビームスポットとすることは、第１図に示したような光
学系を有するレーザ照射装置によってできる。
このレーザ照射装置は、第ル−ザ発振器１および第２レ
ーザ発振器２と、ビームスブリット３と、レンズ４とか
なり、レーザ発振器１．２とビームスプリッタ３との間
にはミラー５，６およびビームエキスパンダー（ビーム
径１１整器） ７． ８が備えられている。この装置に
おいて、第ル−ｆ発振器１からのレーザビーム１１がビ
ームエキスパンダー７、ミラー５、ビームスプリッタ３
およびレンズ４を介してレーザビームスポットＡとして
多結晶又はアモルファスのシリコン薄膜１５を照射し、
同時に第２レーザ発振器２からのレーザビーム１２がビ
ームエキスパンダー８、ミラー６、ビームスプリンタ３
およびレンズ４を介してレーザビームスポットＢとして
スポットＡから少し離れた場所のシリコン薄膜１５を照
射する。これらレーザビームスポットＡおよびＢの間隙
は離れすぎると冷却されて予熱効果がなくなるので、走
査速度、スポット径、レーザビームのエネルギー密度な
どにもよるが２０〜３００μ踊程度が好ましい。なお、
シリコン薄１１１５は、シリコン単結晶基板（ウェハ）
、１７上に形成された絶縁物膜（例えば、Ｓｉｎ、膜）
１６の上にＣＶＤ法によって堆積されたものである。
ーザ発振器２と、ビームスブリット３と、レンズ４とか
なり、レーザ発振器１．２とビームスプリッタ３との間
にはミラー５，６およびビームエキスパンダー（ビーム
径１１整器） ７． ８が備えられている。この装置に
おいて、第ル−ｆ発振器１からのレーザビーム１１がビ
ームエキスパンダー７、ミラー５、ビームスプリッタ３
およびレンズ４を介してレーザビームスポットＡとして
多結晶又はアモルファスのシリコン薄膜１５を照射し、
同時に第２レーザ発振器２からのレーザビーム１２がビ
ームエキスパンダー８、ミラー６、ビームスプリンタ３
およびレンズ４を介してレーザビームスポットＢとして
スポットＡから少し離れた場所のシリコン薄膜１５を照
射する。これらレーザビームスポットＡおよびＢの間隙
は離れすぎると冷却されて予熱効果がなくなるので、走
査速度、スポット径、レーザビームのエネルギー密度な
どにもよるが２０〜３００μ踊程度が好ましい。なお、
シリコン薄１１１５は、シリコン単結晶基板（ウェハ）
、１７上に形成された絶縁物膜（例えば、Ｓｉｎ、膜）
１６の上にＣＶＤ法によって堆積されたものである。
上述したレーザ照射装置を用いて、本発明のレーザ再結
晶化法を次のようにして行なった。
晶化法を次のようにして行なった。
まず、シリコン基板１７の絶縁物膜１６上にＣＶＤ法に
よって多結晶シリコン基板膜１５を形成したものをレー
ザ照射装置の照射位置にセットし、矢印Ｃの方向へ移動
させる（移動速度：５ａａ／秒）。
よって多結晶シリコン基板膜１５を形成したものをレー
ザ照射装置の照射位置にセットし、矢印Ｃの方向へ移動
させる（移動速度：５ａａ／秒）。
基板加熱による予熱を行なわない状態の常温にシリコン
単結晶基板１７を保った。アルゴンレーザ（ＬＯＷ）の
第２レーザビームスポツトＢを予熱のためにシリコン薄
膜１５に照射し、そのスポット径を１００μＩとした。
単結晶基板１７を保った。アルゴンレーザ（ＬＯＷ）の
第２レーザビームスポツトＢを予熱のためにシリコン薄
膜１５に照射し、そのスポット径を１００μＩとした。
アルゴンレーザ（１８Ｗ）の第２レーザビームスポツト
Ｂを溶融のためにスボットＡから４０μｍ離して照射し
、そのスポット径を５０Ｉｉｍとした。
Ｂを溶融のためにスボットＡから４０μｍ離して照射し
、そのスポット径を５０Ｉｉｍとした。
予熱照射によって約８００℃まで加熱され、そして溶融
照射で１４００℃以上に加熱され、１２０μ曙の溶融幅
が得られた。
照射で１４００℃以上に加熱され、１２０μ曙の溶融幅
が得られた。
本発明に係るレーザ再結晶化法によって従来よりも２倍
以上大きな溶融幅を得ることができ、基板当りの処理時
間を半分以下にすることができる。
以上大きな溶融幅を得ることができ、基板当りの処理時
間を半分以下にすることができる。
第１図は本発明に係る半導体薄膜のレーザ再結晶化法を
実施するためのレーザ照射装置の光学系略示図である。 １．２・・・レーザ発振器、 ３・・・ビームスプリット、 ４・・・レンズ、 ７．８・・・ビームエキスパンダー、 Ａ、Ｂ・・・レーザビームスポット、 １１．１２・・・レーザビーム、 １５・・・多結晶又はアモルファスのシリコン薄膜、１
６・・・絶縁物膜。
実施するためのレーザ照射装置の光学系略示図である。 １．２・・・レーザ発振器、 ３・・・ビームスプリット、 ４・・・レンズ、 ７．８・・・ビームエキスパンダー、 Ａ、Ｂ・・・レーザビームスポット、 １１．１２・・・レーザビーム、 １５・・・多結晶又はアモルファスのシリコン薄膜、１
６・・・絶縁物膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、絶縁物上に堆積された半導体薄膜をレーザ照射によ
って再結晶化する方法において、前記レーザ照射を走査
方向同一直線上に配列した２つのレーザビームスポット
によって行なうことを特徴とする半導体薄膜のレーザ再
結晶化法。 ２、前記２つのレーザビームスポットは一方が予熱レー
ザビームスポットであり、他方が溶融レーザビームスポ
ットであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のレーザ再結晶化法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10591185A JPS61266387A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 半導体薄膜のレ−ザ再結晶化法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10591185A JPS61266387A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 半導体薄膜のレ−ザ再結晶化法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61266387A true JPS61266387A (ja) | 1986-11-26 |
Family
ID=14420046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10591185A Pending JPS61266387A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 半導体薄膜のレ−ザ再結晶化法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61266387A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63207009A (ja) * | 1987-02-24 | 1988-08-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超電導体の作製方法 |
| JPS63207007A (ja) * | 1987-02-24 | 1988-08-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超電導体 |
| JPS63224318A (ja) * | 1987-03-13 | 1988-09-19 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 半導体基板の製造方法 |
| JPS63224117A (ja) * | 1987-03-12 | 1988-09-19 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超電導体の作製方法 |
| JPS6417330A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-20 | Semiconductor Energy Lab | Manufacture of superconductor |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS594435A (ja) * | 1982-06-28 | 1984-01-11 | Fujitsu Ltd | 電子ビ−ムアニ−ル方法 |
| JPS60145986A (ja) * | 1984-01-10 | 1985-08-01 | Sharp Corp | 薄膜結晶成長法 |
-
1985
- 1985-05-20 JP JP10591185A patent/JPS61266387A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS594435A (ja) * | 1982-06-28 | 1984-01-11 | Fujitsu Ltd | 電子ビ−ムアニ−ル方法 |
| JPS60145986A (ja) * | 1984-01-10 | 1985-08-01 | Sharp Corp | 薄膜結晶成長法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63207009A (ja) * | 1987-02-24 | 1988-08-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超電導体の作製方法 |
| JPS63207007A (ja) * | 1987-02-24 | 1988-08-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超電導体 |
| JPS63224117A (ja) * | 1987-03-12 | 1988-09-19 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超電導体の作製方法 |
| JPS63224318A (ja) * | 1987-03-13 | 1988-09-19 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 半導体基板の製造方法 |
| JPS6417330A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-20 | Semiconductor Energy Lab | Manufacture of superconductor |
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