JPS6170714A - シリコン膜再結晶化方法 - Google Patents
シリコン膜再結晶化方法Info
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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。
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。
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。
絶縁体上のシリコン膜を再結晶化する手法の一つとして
、レーザビームを照射して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いういわゆるレーザ再結
晶化法が知られている。
、レーザビームを照射して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いういわゆるレーザ再結
晶化法が知られている。
この場合、レーザとしては一般に連続発振９アルゴン（
Ａｒ）イオンレーザやネオジム・ヤグ（Ｎｄ：ＹＡＧ）
レーザが用いられているが照射される試料構造との組み
合わせにより一長一短がある。
Ａｒ）イオンレーザやネオジム・ヤグ（Ｎｄ：ＹＡＧ）
レーザが用いられているが照射される試料構造との組み
合わせにより一長一短がある。
４ｓｓｏｉの発撥波長を有するアルゴンイオンレーザは
、シリコン膜中によく吸収されるため、波長のよシ長い
ネオジム・ヤグレーザ（発振波長１．０６μｍ）に比べ
て小さなレーザパワー密度でシリコン膜を再結晶化する
ことができる。又、レーザパワーの安定度もネオジム・
ヤグレーザよシも良いという利点を有する。然しなから
、゛アルゴンイオンレーザはガスレーザであるため固体
レーザであるネオジム・ヤグレーザに比べて電気エネル
ギーを光に変換する効率が小さく、又得られるレーザパ
ワーもずっと少ない。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、クエーハ全面を再結晶
化するのに時間′ｔ−要する。
、シリコン膜中によく吸収されるため、波長のよシ長い
ネオジム・ヤグレーザ（発振波長１．０６μｍ）に比べ
て小さなレーザパワー密度でシリコン膜を再結晶化する
ことができる。又、レーザパワーの安定度もネオジム・
ヤグレーザよシも良いという利点を有する。然しなから
、゛アルゴンイオンレーザはガスレーザであるため固体
レーザであるネオジム・ヤグレーザに比べて電気エネル
ギーを光に変換する効率が小さく、又得られるレーザパ
ワーもずっと少ない。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、クエーハ全面を再結晶
化するのに時間′ｔ−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
電気エネ化ギーを元に変換する効率が大きいばかシでな
く、ガラスファイバーの中を通過させることにより簡単
にビーム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伝送することができるという利
点を有する。
電気エネ化ギーを元に変換する効率が大きいばかシでな
く、ガラスファイバーの中を通過させることにより簡単
にビーム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伝送することができるという利
点を有する。
しかし、ネオジム・ヤグレーザビームに対するシリコン
膜の吸収率が小さく、シリコン膜の再結晶化に対してエ
ネルギー的に効率が悪いという欠点を有する。
膜の吸収率が小さく、シリコン膜の再結晶化に対してエ
ネルギー的に効率が悪いという欠点を有する。
さらにシリコン基板表面を熱酸化したものをＳｏｌ形成
用の基板として用い之場合には、シリコン膜を透過し九
ネオジム・ヤグレーザビームがシリコン基板内に侵入し
、シリコン基板自体も局所１ 的に加熱され
、このためシリコン基板にスリ、プ等の結晶欠陥や局所
的な変形が生ずるという欠点をももたらす。
用の基板として用い之場合には、シリコン膜を透過し九
ネオジム・ヤグレーザビームがシリコン基板内に侵入し
、シリコン基板自体も局所１ 的に加熱され
、このためシリコン基板にスリ、プ等の結晶欠陥や局所
的な変形が生ずるという欠点をももたらす。
シリコンを基板として用いる場合には、基板衣ｆにあら
かじめデバイスを形成しておくことができ、ＬＳＩの三
次元化に有効である。従ってＬＳＩの三次元化を考えた
場合には、アルゴンイオンレーザが有用である。しかし
前述し念ようにアルゴンイオンレーザは固体レーザに比
べて出力が小さく、従ってシリコン膜を溶融するにはビ
ーム径を大きくできずクエーハ全面を再結晶化するのに
長時間を要する。基板全体ｆｔ７００℃ていど以上の高
温に加熱すればシリコン膜の光吸収係数は大きくなるた
め低いパワー密度でもシリコン膜を溶融することが可能
とな）大きなビーム径で再結晶化をおこなうことができ
る。しかし基板全体を高温にすると、三次元化の場合に
は既に形成され几デバイスを破壊したシ特性を劣化させ
てしまうことから再結晶化時の基板加熱温度を高くする
ことができなｈｏ 〔発明の目的〕 本発明の目的はレーザビームで杷縁体上のシリコン膜を
再結晶化する方法における従来のかかる欠点を改善し、
基板全体を高温で加熱することなしに低いレーザパワー
密度でもシリコン膜を再結晶化することが可能な方法を
提供することにある。
かじめデバイスを形成しておくことができ、ＬＳＩの三
次元化に有効である。従ってＬＳＩの三次元化を考えた
場合には、アルゴンイオンレーザが有用である。しかし
前述し念ようにアルゴンイオンレーザは固体レーザに比
べて出力が小さく、従ってシリコン膜を溶融するにはビ
ーム径を大きくできずクエーハ全面を再結晶化するのに
長時間を要する。基板全体ｆｔ７００℃ていど以上の高
温に加熱すればシリコン膜の光吸収係数は大きくなるた
め低いパワー密度でもシリコン膜を溶融することが可能
とな）大きなビーム径で再結晶化をおこなうことができ
る。しかし基板全体を高温にすると、三次元化の場合に
は既に形成され几デバイスを破壊したシ特性を劣化させ
てしまうことから再結晶化時の基板加熱温度を高くする
ことができなｈｏ 〔発明の目的〕 本発明の目的はレーザビームで杷縁体上のシリコン膜を
再結晶化する方法における従来のかかる欠点を改善し、
基板全体を高温で加熱することなしに低いレーザパワー
密度でもシリコン膜を再結晶化することが可能な方法を
提供することにある。
本発明は絶縁体基板の構造に工夫を施し、かつ連続発振
アルゴンイオンレーザビームと連続発揚ネオジム・ヤグ
レーザビームの両方を同時に照射するととくよシ従来よ
シも大きなビーム径でシリコン膜を再結晶化することを
可能とするものである。
アルゴンイオンレーザビームと連続発揚ネオジム・ヤグ
レーザビームの両方を同時に照射するととくよシ従来よ
シも大きなビーム径でシリコン膜を再結晶化することを
可能とするものである。
本発明の方法の一例を第２図に示す。シリコン基板４上
に形成された違縁膜３，６０間にゲルマニウム層５ｔ−
設けた構造の基板を用いる。シリコン膜２の再結晶化に
際してアルゴンイオンレーザビーム１とネオジム・ヤグ
レーザビーム７を同時に重ねて照射する。ネオジム・ヤ
グレーザビーム７はシリコン膜２にはあｔｂ吸収されな
いがゲルマニウム層５には殆んど吸収されてしまう。一
方アルゴンイオンレーザビーム１の大部分はシリコン膜
２に吸収される。即ちネオジム・ヤグレーザビーム７は
主にゲルマニウム層５ｔ−加熱し、アルゴンイオンレー
ザビーム１は主にシリコン膜２を加熱する効果を有する
。
に形成された違縁膜３，６０間にゲルマニウム層５ｔ−
設けた構造の基板を用いる。シリコン膜２の再結晶化に
際してアルゴンイオンレーザビーム１とネオジム・ヤグ
レーザビーム７を同時に重ねて照射する。ネオジム・ヤ
グレーザビーム７はシリコン膜２にはあｔｂ吸収されな
いがゲルマニウム層５には殆んど吸収されてしまう。一
方アルゴンイオンレーザビーム１の大部分はシリコン膜
２に吸収される。即ちネオジム・ヤグレーザビーム７は
主にゲルマニウム層５ｔ−加熱し、アルゴンイオンレー
ザビーム１は主にシリコン膜２を加熱する効果を有する
。
従って、これら２つのレーザビームを用いることによプ
、再結晶化すべきシリコン膜２および該シリコン膜２と
シリコン基板４との中間領域の加熱状態をほぼ独立に制
御することが可能となる。
、再結晶化すべきシリコン膜２および該シリコン膜２と
シリコン基板４との中間領域の加熱状態をほぼ独立に制
御することが可能となる。
ネオジム・ヤグレーザビーム７によってゲルマニウム層
５が加熱されることによりリコン基板くなるに２れ光吸
収率も大きくなるｔめシリコン膜２を溶融する沈めに必
要なアルゴンイオンレーザ１のパワー密度は従来（第１
図）よりも小さくてすみ、その分ビーム径を大きくする
ことができる。
５が加熱されることによりリコン基板くなるに２れ光吸
収率も大きくなるｔめシリコン膜２を溶融する沈めに必
要なアルゴンイオンレーザ１のパワー密度は従来（第１
図）よりも小さくてすみ、その分ビーム径を大きくする
ことができる。
このように本発明はゲルマニウム層を含む新規な基板構
造音用い、かつアルゴンイオンレーザビームとネオジム
・ヤグレーザビームの２つを同時に照射することｔ−特
徴としたもので従来の方法とは異なった再結晶化方法を
提供するものでちる。
造音用い、かつアルゴンイオンレーザビームとネオジム
・ヤグレーザビームの２つを同時に照射することｔ−特
徴としたもので従来の方法とは異なった再結晶化方法を
提供するものでちる。
第２図に示すような構造の基板作成についてまず説明す
る。シリコン基板表面の熱酸化とＣＶＤ法によ）２μｍ
の厚さの二酸化シリコン（Ｓｉｎ、）を形放し、絶縁膜
３として用いた。
る。シリコン基板表面の熱酸化とＣＶＤ法によ）２μｍ
の厚さの二酸化シリコン（Ｓｉｎ、）を形放し、絶縁膜
３として用いた。
次ニ、ゲルマン（ＧａＨ，）ガスの熱分解を用いた減圧
化学気相堆積法により４３０℃＋ Ｉ Ｔｏｒｒの条件
で０．４μｍの厚さのゲルマニウム層５ｔ−該絶縁膜３
上に堆積した。
化学気相堆積法により４３０℃＋ Ｉ Ｔｏｒｒの条件
で０．４μｍの厚さのゲルマニウム層５ｔ−該絶縁膜３
上に堆積した。
次にスバ、ター法によ５０．２μｍの厚さの二酸化シリ
コンからなる絶縁膜６を該ゲルマニウム層５上に堆積し
た。そしてざらに減圧化学気相堆積法によ、９７００℃
で０．７μｍの厚さのポリシリコン膜２を該Ｐａ膜６上
に堆積した。
コンからなる絶縁膜６を該ゲルマニウム層５上に堆積し
た。そしてざらに減圧化学気相堆積法によ、９７００℃
で０．７μｍの厚さのポリシリコン膜２を該Ｐａ膜６上
に堆積した。
次に、このような構造の基板に対して連続発振ネオジム
・ヤグレーザビーム７と連続発振アルゴンイオンレーザ
ビーム１とを同時に照射してシリコン膜２の再結晶化を
おこなった。ネオジム・ヤグレーザビーム７の照射領域
はアルゴンイオンレーザビーム１の照射領域を完全に包
含している。
・ヤグレーザビーム７と連続発振アルゴンイオンレーザ
ビーム１とを同時に照射してシリコン膜２の再結晶化を
おこなった。ネオジム・ヤグレーザビーム７の照射領域
はアルゴンイオンレーザビーム１の照射領域を完全に包
含している。
ネオジム・ヤグレーザビーム７としてはレーザ発撮器か
らでてき次マルチモードのレーザビームをコア径３００
μｍ、長さ１０ｍの元ファイバー中を通過させたものを
用いた。＋７アイバー中を通過させた後（ネオジム・ヤ
グレーザビームとアルゴンイオンレーザビームとの光路
を同一にした。
らでてき次マルチモードのレーザビームをコア径３００
μｍ、長さ１０ｍの元ファイバー中を通過させたものを
用いた。＋７アイバー中を通過させた後（ネオジム・ヤ
グレーザビームとアルゴンイオンレーザビームとの光路
を同一にした。
基板全体を３００℃程度に加熱し、２つのレーザビーム
をシリコン膜２の面にほぼ垂直に入射させ、基板を毎秒
１０１Ｉｌｌの速度で移動させることにょシシリコン＠
２の再結晶化をおこなっ九。
をシリコン膜２の面にほぼ垂直に入射させ、基板を毎秒
１０１Ｉｌｌの速度で移動させることにょシシリコン＠
２の再結晶化をおこなっ九。
その結果、従来の方法（第１図）に比べて１／３程度の
アルゴンイオンレーザパワーでシリコン膜２ｔ−溶融す
ることができ、かつシリコン基板４にスリップ等の欠陥
や局所的な変形を生じ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。
アルゴンイオンレーザパワーでシリコン膜２ｔ−溶融す
ることができ、かつシリコン基板４にスリップ等の欠陥
や局所的な変形を生じ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。
又、この方法によりリコン基板
めのアルゴンイオンレーザのビーム径を従来の８０／Ｊ
ｍから１４０μｍに広げることができた。
ｍから１４０μｍに広げることができた。
本発明を用いることにより基板全体を高温に加熱しなく
とも、再結晶化すべきシリコン膜の直下をネオジム・ヤ
グレーザビームにより局所的に加熱することができ、そ
のような高温状態のシリコンＩｌｌアルゴンイオンレー
ザビームで溶融するため従来よりも小さなパワー密度で
、すなわち一度に大面積を再結晶化することができる。
とも、再結晶化すべきシリコン膜の直下をネオジム・ヤ
グレーザビームにより局所的に加熱することができ、そ
のような高温状態のシリコンＩｌｌアルゴンイオンレー
ザビームで溶融するため従来よりも小さなパワー密度で
、すなわち一度に大面積を再結晶化することができる。
またシリコン膜２の溶融状態をパワー変動の小サナアル
ゴンイオンレーザビームで行なうためネオジム・ヤグレ
ーザビームのみで再結晶化した場合に比べて、再結晶化
シリコン膜表面の平坦性（表面凹凸が１／２ていどにな
る）、単結晶粒の大きさく２倍以上になる）の点で優れ
ている。
ゴンイオンレーザビームで行なうためネオジム・ヤグレ
ーザビームのみで再結晶化した場合に比べて、再結晶化
シリコン膜表面の平坦性（表面凹凸が１／２ていどにな
る）、単結晶粒の大きさく２倍以上になる）の点で優れ
ている。
また本発明はシリコン基板表面にあらかじめデバイスを
形成しておいても、このデバイスを破壊することなくシ
リコン膜直下を局所的に加熱できるため積層デバイス用
基板の製造に対しても有効であ５ＬＳＩの高速化や三次
元化に多大の効果をもたらすものである。
形成しておいても、このデバイスを破壊することなくシ
リコン膜直下を局所的に加熱できるため積層デバイス用
基板の製造に対しても有効であ５ＬＳＩの高速化や三次
元化に多大の効果をもたらすものである。
第１図は従来の方法の一例を示すための断面図。
第２図は本発明の方法の一例を示すための断面図。
１・・・アルゴンイオンレーザビーム
２・・・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)
- 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・ヤグレーザビームと連続発
振アルゴンイオンレーザビームとを重ねて同時に照射し
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59191677A JPS6170714A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | シリコン膜再結晶化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59191677A JPS6170714A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | シリコン膜再結晶化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6170714A true JPS6170714A (ja) | 1986-04-11 |
| JPH0114689B2 JPH0114689B2 (ja) | 1989-03-14 |
Family
ID=16278615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59191677A Granted JPS6170714A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | シリコン膜再結晶化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6170714A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
-
1984
- 1984-09-14 JP JP59191677A patent/JPS6170714A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0114689B2 (ja) | 1989-03-14 |
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