JPS6185816A - 単結晶薄膜の製造方法 - Google Patents

単結晶薄膜の製造方法

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JPS6185816A
JPS6185816A JP59209196A JP20919684A JPS6185816A JP S6185816 A JPS6185816 A JP S6185816A JP 59209196 A JP59209196 A JP 59209196A JP 20919684 A JP20919684 A JP 20919684A JP S6185816 A JPS6185816 A JP S6185816A
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thin film
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crystal thin
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Shinji Maekawa
真司 前川
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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】 〈発明の技術分野〉 本発明は非晶質基板上に形成された多結晶や非晶質等の
非単結晶薄膜にレーザ光を照射して単結晶化させる際の
レーザ光の照射方誌に改良を加えた単結晶薄膜の製造方
法に関するものである。
〈発明の技術的背景〉 近年、半導体集積回路の高密度化等の要望に伴なって、
非晶質基板上に形成された非晶質或いは多結晶の薄膜に
レーザ光を照射して、薄膜を溶融再結晶化させることに
より単結晶薄膜を形成する技術の開発が進められている
。例えばシリコン半導体基板上に絶縁性の非晶質酸化膜
が下地基板として形成され、この絶縁性非晶質上に再結
晶させるべき非晶質或いは多結晶薄膜が形成され、ごの
薄膜にレーザ光を照射して再結晶化が図られ、半導体Ａ
ｔ膜が形成される。
この再結晶化に用いられるレーザアニール装置の基本的
なブロック構成図を第２図に示す。
第２図において、１はレーザ光源、２，３は反射ミラー
、４はビームエキスパンダ、５は走査光・ア糸、６は試
料ＤＯ熱部、７は試料加熱部６上に・國ｉ′ａされた再
結晶化に供する試料であり、レーザ光。てビーム走査さ
れる。
通常、レーザ光８の強度分布は第３図に示すようにガウ
ス分布を呈しているため、このような強度分布を持つレ
ーザ光８を試料７に照射して走査を行なうと、試料７上
に形成された薄膜は溶融した後、溶融領域の中でより温
度の低い両端から多数の粒が中央部へ向って成長し、第
４図に示すように多結晶の集合となってしまう。なお第
４図において、１１は非溶融領域、１２は粒径の増大し
た多結晶領域、ａはレーザ走査方向を示している。
一方、走査方向に垂直な方向に中央部が弱く、その外側
に二つのピークを持つような第５図に示すような強度分
布のレーザ光を照射することにより、固化が溶融部の中
央から始まり外側に向かって単一の結晶が成長するため
、第６図に示すようにストライプ状の単結晶領域１３が
形成されることになるが、本発明者は、このような強度
分布のレーザ光を得る方法を、先に実願昭５９−３２１
４５１薄膜製造装置」として提案している。
本発明者が先に提案した方法はレーザ光の光路上にレー
ザ光を非単結晶薄膜に方向付けるミラーを配置し、この
ミラーは背面側に反射面が形成され、入射面側に透明領
域を残して一部にのみ反射膜が形成されており、透明領
域と反射膜との境界に跨ってレーザ光を照射して双峰型
レーザ光を形成するようにしたものである。
〈発明の目的〉 本発明は上記諸点に鑑みて成されたものであり、上記し
た単結晶薄膜形成に適したレーザ光の強度分布を効率よ
く得るようにした単結晶薄膜の製造方法を提供すること
を目的としている。
〈発明の構成〉 この目的を達成するため、本発明の単結晶薄膜の製造方
法は、非単結晶薄膜にレーザ光を照射して溶融させ、こ
のレーザ光を走査することにより上記の薄膜を単結晶化
させる方法において、上記の照射される強度分布がガウ
ス分布のレーザ光を中央で分割して、その各々をずらし
て重ね合せることにより、中央部が低くその両端にピー
クを持つ強度分布に変えて上記の非単結晶薄膜に照射せ
しめるように構成している。
また、本発明の実施態様によれば、照射面でのレーザ光
の強度分布を２個のＶ字形のミラーにより中央部が低く
走査方向に垂直な方向の両端にピークを持つ強度分布に
変えて照射するように成されている。
（発明の実施例〉 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
本発明を実施したレーザアニール装置は例えば第２図に
示したレーザアニール装置における反射ミラー３の手前
側に２個のＶ字形のミラーを挿入配置し、この２個の７
字形のミラーによってガウス分布のレーザ光を中央で分
割し、それぞれをずらして・Ｒね合わせることにより、
中央部が低くその両端にピークを持つ強度分布を形成す
るように成している。
第１図は本発明にしたがって配置される２個のＶ字形ミ
ラーによって所望の強度分布のレーザ光が得られる様子
を説明するための図である。
第１図において、２１及び２２はそれぞれ断面Ｖ字形の
反射面（ミラーＳｉｌ、Ｍ２）の形成されるガラス基板
であり、ガラス基板２１の一方の面に（に−２θ）の角
度を成してミラー面２１ａ及び２１ｂが形成され、ガラ
ス基板２２の一方の面にも同様に（π−２０）の角度を
成してミラー面２２ａ及び２２ｂが形成され、ガラス基
板２１及び２２はミラー面が対向するように配置される
と共にミラー面２１ａと２２ｂ及びミラー面２１ｂと２
２ａが平行に保持されるように配置されている。
このような構成により、ガウス分布のレーザ光２３はガ
ラス基板２１に形成されたミラー面２１ａ及び２１ｂに
よって中央で分割され、ミラー面２１ａの反射光がミラ
ー面２２ｂに入射され、ミラー面２１ｂの反射光がミラ
ー面２２ａに入射され、ガラス基板２２上のミラー面２
２ａ、２２ｂによって中央で分割されたレーザ光が、そ
の左右位置を入れ換えた形で合成され、中央部が低くそ
の両端にピークを持つ強度分布のレーザ晃２４に変換さ
れる。
即ち、ミラーＭｌ、Ｍ２間の距離を２とした場合、ガウ
ス分布のレーザ光２３がこのミラーＭｌ　、Ｍ２を通過
することにより、レーザ光２３の強度分布のピークが左
右に裏返して たけ分離されたレーザ光２４が得られる。
したがって、ストライプ状の単結晶領域を形成するには
この分離距離ｄをほぼレーザ光の径に等しくすれば良い
。
今、レーザ光２３の径を１．９　ＭＭとした場合の数値
例を示すと、通常このようなレーザ光２３の強度分布の
変換は、ビームエキスパンダでレーザ光２３の径を拡大
した方が容易であるため、本発明の実施に際しては第２
図の反射ミラー３の手前の「×」印で示した部分に本発
明に係るミラーＭ＋。
Ｍ２を挿入し、ビームエキスパンダ４の倍率を５倍、ミ
ラーＭｌ、Ｍ２のＶ字形の角度θ：２°とした場合、ミ
ラー間の距離２を約６８１ｍに設定すれば良い。
上記構造からなるミラーＭｌ　、Ｍ２によって反射され
たレーザ光２４は、中央部が低く、その両端にピークを
持つ強度分布になり、このような強度分布のレーザ光２
４を試料（例えばシリコン基板に１μｍの酸化膜を形成
し、その上に多結晶シリコンを６００ｎｍ、反射防止膜
として２６０ｎｍの酸化膜を形成した試料）に、レーザ
出力１０Ｗで約６０μｍに絞って走査して照射した場合
、溶融部の中央に幅約４０μｍのストライプ状単結晶領
域が形成された。
〈発明の効果〉 以りのように、本発明によれば、通常のレーザアニール
装置に簡単なミラーを追加する等の若干の変更を加える
だけで効率良く単結晶薄膜を形成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を実施するためのミラー構成をレーザ光
の光路と共に示す図、第２図はレーザアニール装置の基
本的なブロック構成を示す図、第３図はガウス分布のレ
ーザ光の強度分布を示す図、第４図はガウス分布のレー
ザ光の照射により得られる再結晶化の状態を示す図、第
５図はレーザ光の双峰形の強度分布を示す図、第６図は
双峰形の強度分布のレーザ光の照射により得られる再結
晶化の状態を示す図である。 １・・・レーザ光！、４・・・ビームエキスパンダ、５
・・・走査光学系、７・・・試料、２３・・・レーザ光
（ガウス分布）、２４・・・中央部が低くその両端にピ
ークを持つ強度分布に変換されたレーザ光、ＭＩ、Ｍ２
・・・Ｖ字形のミラー。 代理人　弁理士　福　士　愛　彦（他２名）■ 第１　図 ２Ｉ 第３１Ａ Ｉｌ：１２：ｌｌ 第４１！ｌ　　　　　　　　　蓼５図 １・ ６ｖａ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、非単結晶薄膜にレーザ光を照射して溶融させ、該レ
    ーザ光を走査することにより上記薄膜を単結晶化させる
    方法において、 上記照射される強度分布がガラス分布のレーザ光を中央
    で分割して、その各々をずらして重ね合せることにより
    、中央部が低くその両端にピークを持つ強度分布に変え
    て上記非単結晶薄膜に照射せしめるように成したことを
    特徴とする単結晶薄膜の製造方法。 ２、前記レーザ光の光路上に二個のＶ字形のミラーを配
    置し、該二個のＶ字形のミラーによって照射されるレー
    ザ光の強度分布を中央部が低く、その両端にピークを持
    つ強度分布に変えるように成したことを特徴とする特許
    請求の範囲第１項記載の単結晶薄膜の製造方法。
JP59209196A 1984-10-03 1984-10-03 単結晶薄膜の製造方法 Pending JPS6185816A (ja)

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JP59209196A JPS6185816A (ja) 1984-10-03 1984-10-03 単結晶薄膜の製造方法
US06/783,105 US4719183A (en) 1984-10-03 1985-10-02 Forming single crystal silicon on insulator by irradiating a laser beam having dual peak energy distribution onto polysilicon on a dielectric substrate having steps
DE8585307109T DE3581276D1 (de) 1984-10-03 1985-10-03 Verfahren zum herstellen von halbleiterbauelementen unter verwendung eines dual-peak-laserstrahls.
EP85307109A EP0184290B1 (en) 1984-10-03 1985-10-03 Process for the production of semiconductor devices using a dual peak laser beam

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