JPS6170713A - シリコン膜再結晶化方法 - Google Patents

シリコン膜再結晶化方法

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JPS6170713A
JPS6170713A JP59191676A JP19167684A JPS6170713A JP S6170713 A JPS6170713 A JP S6170713A JP 59191676 A JP59191676 A JP 59191676A JP 19167684 A JP19167684 A JP 19167684A JP S6170713 A JPS6170713 A JP S6170713A
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silicon film
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silicon
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Masakazu Kimura
正和 木村
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザビームを用いて絶縁体上のシリコン膜を
再結晶化する方法に関するもので、ＬＳＩの高速化や三
次元化等に利用される。
〔従来技術とその問題点〕
絶縁体上に単結晶シリコン膜を形成する手法の一つとし
てレーザビーム照射にょ）非晶質又は多結晶シリコン膜
を一度溶融して再び固化するとｂう、−わゆる再結晶化
工程によシ単結晶シリコン膜を形成する方法が知られて
いる。
この場合、レーザビームとしては、連続発根のアルゴン
（Ａｒ）イオンガスレーザやネオジム・ヤグ（Ｎｄ：Ｙ
ＡＧ）レーザビームが４般ｔｃＭいられるがそれぞれ一
長一短がある。
Ａｒイオンガスレーザビームは、シリコンｉ中に効率良
く吸収されるために、シリコン膜を効率良く加熱するこ
とができ、波長のよシ大きいネオジム・ヤグレーザ（波
長１．０６μｍ）Ｋ比べて小さなパワー密度でシリコン
膜を再結晶化することができる。しかしアルゴンイオン
ガスレーザは、固体レーザであるネオジム・ヤグレーザ
に比べて電気−光変換効率が小さく、又、得られるレー
ザパワーもずっと小さい。このため、再結晶化において
ビーム径を大きくすることができず再結晶化に時間を要
する。
これに対して、ネオジム・ヤグレーザは得られるパワー
や、電気−光変換効率が大きいばかうでなく、ガラスフ
ァイバー中を通過させることによシレーザビームの径方
向の強度分布を平坦にできかつレーザビームを任意の所
へ容易に持ってくることができるという、再結晶化には
好都合な性質を有している。しかしこのレーザビームに
対するシリコン膜の光吸収係数は小さく、シリコン膜の
再結晶化に対しては効率的でないという欠点を有する。
さらに、第１図に示すように１表面に絶縁膜３を形成し
たシリコン基板４を用いて、該絶縁膜３上に堆積したシ
リコン膜２ｔ一連続発振ネオジム・ヤグレーザビーム１
で再結晶化させようとするとシリコン膜２中への吸収が
小さいために、該レーザビーム１の殆んどはシリコン基
板４内にまで侵入し、シリコン基板４自体が局所的に加
熱されて１　　　　　　しまう。この次め、シリコン基
板４内にスリ、プのような結晶欠陥や局所的変形が生ず
るという欠点をも友らす。
〔発明の目的〕 本発明の目的は従来のかかる欠点を改善し、連続発振ネ
オジム・ヤグレーザビームを用いて絶縁体上のシリコン
膜を効率良くしかも基板を高温に加熱することのない再
結晶化する方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、絶縁体の構造に工夫を施すことによシ光吸収
率の小さなネオジム・ヤグレーザビームでも効率良くシ
リコン膜を溶融して再結晶化することを可能としたもの
である。
前述したようＫ、従来の方法（第１図）では、レーザビ
ームの殆んどはシリコン膜を透過してシリコン基板中へ
侵入し結晶欠陥や局所的変形を誘起する。本発明は再結
晶化すべきシリコン膜と接する絶縁膜の下方にネオジム
・ヤグレーザビームを吸収するような中間層を設けるこ
とにより、レーザビームがシリコン基板中へ侵入するの
を防ぎ、かつそのような中間層の加熱により基板加熱と
同等の効果をもたらし、結果としてシリコン膜の光吸収
効率ヲ高めるという考え方に基づき、中間層としてゲル
マニウム（Ｇ＠）を用いているのが特徴である。
本発明を第２図と第３図を用いて更に説明する。
第２図は、シリコン基板４上に形成された絶縁膜３，６
の間にゲルマニウム層５がはさまれ念構造の基板を用い
、ネオジム・ヤグレーザビーム１を照射してシリコン膜
２を再結晶化する方法を示す。
ゲルマニウムは、ネオジム・ヤグレーザビームの発振波
長（１，０５μｍ）に対する光吸収係数は２×１０／α
以上と大きく、かつ融点も９５８℃と高い。シリコン膜
２１Ｃ吸収されずに絶縁膜６へ向って透過してきたレー
ザビーム１の多くは、このゲルマニウム層５に吸収され
、該ゲルマニウム層の温度は上昇する。ゲルマニウム層
５が加熱されることによシリコン基板電 ム・ヤグレーザビームに対する光吸収係数は増加し、そ
の結果、ゲルマニウム層５が無い場合に比べて低いパワ
ー密度でシリコン膜２を溶融するととができる。又、レ
ーザビーム１の殆んどはシリコン膜２およびゲルマニウ
ム層５とによシ吸収されるためシリコン基板４へ侵入す
る量は少なく、シリコン基板４内に結晶欠陥や局所的変
形が発生するのを防ぐことができる。
第３図はゲルマニウム層５とシリコン膜７との２層から
なる光吸収層を設けた場合を示したものである。シリコ
ンの融点は１４１５℃と高く、第２図の場合に比べてこ
の光吸収層を溶融せず（よシ高温に加熱することができ
る。
このように、再結晶化すべきシリコン膜と接している絶
縁膜の下方にゲルマニウム層を設けておくことにより効
率よくシリコン膜を溶融することができ、基板側へレー
ザビームが侵入することによる弊害をなくすことができ
る。
以下実施例によシ本発明の詳細な説明する。
〔実施例〕 第２図に示す場合を例にとって説明する。まずシリコン
基板表面の熱酸化と、ＣＶＤ法によシ２μｍの厚さの二
酸化シリコン（Ｓ１Ｏ，）を形成し絶縁膜３として用い
た。
次ニ、ゲルマン（ＧｅＨ４）ガスの熱分解を用いた減圧
化学気相堆積法によｆｉ４３０℃、　Ｉ　Ｔｏｒｒの条
・件で、１μｍの厚さのゲルマニウム層５を絶縁膜３上
に堆積した。
次にスパッター法によ、！ｌ）　０．２μｍの厚さの二
酸化シリコンからなる絶縁膜６をゲルマニウム層５上に
堆積した。
そしてさらに減圧化学気相堆積法により７００℃で０．
７μｍの厚さのシリコン膜２を絶縁膜６上に堆積した。
このような構造からなる基板に対して連続発揚ネオジム
・ヤグレーザビーム１を照射してシリコン膜２の再結晶
化をおこなった。基板全体を３００℃に加熱し、光ファ
イバーを通過させた直径約３００μｍの連続発振ネオジ
ム・ヤグレーザビーム１ｔ−シリコン膜２の面にほぼ垂
直に入射させ、基板を１０Ｗ１１／Ｓの速さで移動させ
ることによ）シリコン膜２の再結晶化をおこなった。
その結果、ゲルマニウム層５が無い場合に比べて半分て
いどのレーザパワーでシリコン膜２ｔ−Ｉｌ！融するこ
とができ、かつシリコン基板４にスリ。
プ等の欠陥や局所的変形を発生させることなくシリコン
膜２を再結晶化することができた。
本実施例では絶縁体として熱酸化したシリコン基板を用
いた例について説明したが、本発明は石英ガラスやす７
アイヤ等の他の絶縁体に対しても有効であることは言う
までもない。
〔発明の効果〕
本発明を用いることＫよシ従来の欠点であっ走光吸収効
率の悪さが改善され、かつシリコンを基板に用いた場合
に従来見られた欠陥や局所的変形を発生させることなく
シリコン膜を再結晶化することができ、本発明はＬＳＩ
の高速化や三次元化に多大の効果をも念らすものである
。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の再結晶化方法の一例を示す断面図Ｏ 第２図、第３図は、本発明における再結晶化方法を示す
断面図。 １・・連続発振ネオジム・ヤグレーザビーム２．７・・
・シリコン膜 ３．６・・絶縁膜 ４・・・シリコン基板 ５・・・ゲルマニウム層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　レーザビーム照射により、絶縁体上のシリコン膜を再
    結晶化する方法において、再結晶化すべきシリコン膜に
    接している絶縁膜の下方に少なくともゲルマニウム層を
    設けておき、連続発振ネオジム・ヤグレーザビームを照
    射して、該シリコン膜を再結晶化することを特徴とする
    シリコン膜再結晶化方法。
JP59191676A 1984-09-14 1984-09-14 シリコン膜再結晶化方法 Pending JPS6170713A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010541273A (ja) * 2007-10-01 2010-12-24 エス．オー．アイ．テック、シリコン、オン、インシュレター、テクノロジーズ 光束によるウェハの加熱方法
JP2012507878A (ja) * 2008-11-04 2012-03-29 ソイテック プライミングおよび光束によって板状体の層を加熱するための方法および装置

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