JPS6380521A - 半導体薄膜結晶層の製造方法 - Google Patents
半導体薄膜結晶層の製造方法Info
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- JPS6380521A JPS6380521A JP22519286A JP22519286A JPS6380521A JP S6380521 A JPS6380521 A JP S6380521A JP 22519286 A JP22519286 A JP 22519286A JP 22519286 A JP22519286 A JP 22519286A JP S6380521 A JPS6380521 A JP S6380521A
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Landscapes
- 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】
（産業上の利用分野）
本発明は絶縁層上の半導体薄膜結晶層の製造方法の改良
に関するものである。
に関するものである。
（従来の技術）
単結晶シリコン基板ヲ酸化して形成したＳ１０！層上に
シリコン薄膜を堆積した所謂ＳＯＩ基板があり、これに
レーザービームや電子ビームをシリコン薄膜上全走査し
てこの膜を溶融、再凝固せしめ、結晶粒径を大きくした
り、単結晶層を形成することが可能となりＭＯＳトラン
ジスターに用いられている。この方法により得られた素
子においては、小さな面積のトランジスタになると移動
度にバラツキがあり、またリーク電流の多い素子がある
。これらの素子は下地絶縁層とシリコン簿膜との境界面
から表面に向けて多くの格子欠陥の存在が原因であるこ
とが判りこれを改良するため、半導体薄膜に吸収される
第１のレーザービーム（Ａｒレーザー）を基板上方から
薄膜に照射し、同時に半導体基板を透過し、絶縁層に吸
収される第２のレーザービーム（ＣＯ！ レーザー）
を基板下方から照射してアニールする方法（特開昭６１
−４１１０９号、昭和６１年５月５日公開）が開発され
た。
シリコン薄膜を堆積した所謂ＳＯＩ基板があり、これに
レーザービームや電子ビームをシリコン薄膜上全走査し
てこの膜を溶融、再凝固せしめ、結晶粒径を大きくした
り、単結晶層を形成することが可能となりＭＯＳトラン
ジスターに用いられている。この方法により得られた素
子においては、小さな面積のトランジスタになると移動
度にバラツキがあり、またリーク電流の多い素子がある
。これらの素子は下地絶縁層とシリコン簿膜との境界面
から表面に向けて多くの格子欠陥の存在が原因であるこ
とが判りこれを改良するため、半導体薄膜に吸収される
第１のレーザービーム（Ａｒレーザー）を基板上方から
薄膜に照射し、同時に半導体基板を透過し、絶縁層に吸
収される第２のレーザービーム（ＣＯ！ レーザー）
を基板下方から照射してアニールする方法（特開昭６１
−４１１０９号、昭和６１年５月５日公開）が開発され
た。
この方法は半導体薄膜をアニールすると同時に下地であ
る絶縁層のみ加熱するレーザービームを用いて絶縁層を
基板側から加熱して半導体薄膜の急冷による格子欠陥の
発生を防止するものである。
る絶縁層のみ加熱するレーザービームを用いて絶縁層を
基板側から加熱して半導体薄膜の急冷による格子欠陥の
発生を防止するものである。
しかしこの方法においては熱分布の関係から半導体膜と
絶縁層の境界に充分に加熱できない場合があり、例えば
絶縁層が厚い場合などレーザービームのパワー層上げる
と絶縁層に熱応力が加わり歪もしくは破壊を与えること
もあった。
絶縁層の境界に充分に加熱できない場合があり、例えば
絶縁層が厚い場合などレーザービームのパワー層上げる
と絶縁層に熱応力が加わり歪もしくは破壊を与えること
もあった。
（問題点を解決するための手段および作用）本発明は上
記の問題に鑑みなされたもので半導体基板上に形成され
た絶縁層上に半導体薄膜全形成シ、この半導体薄膜をレ
ーザービームアニールにより溶融、再結晶化せしめる半
導体薄膜結晶層の製造方法において、半導体膜に吸収さ
れる第１のレーサービームおよび半導体膜全透過し、絶
縁層に吸収される第２のレーザービーム全同時に基板上
面から垂直あるいは略垂直状態から入射して半導体薄膜
全面にわたって照射することを特徴とする半導体薄膜結
晶層の製造方法である。
記の問題に鑑みなされたもので半導体基板上に形成され
た絶縁層上に半導体薄膜全形成シ、この半導体薄膜をレ
ーザービームアニールにより溶融、再結晶化せしめる半
導体薄膜結晶層の製造方法において、半導体膜に吸収さ
れる第１のレーサービームおよび半導体膜全透過し、絶
縁層に吸収される第２のレーザービーム全同時に基板上
面から垂直あるいは略垂直状態から入射して半導体薄膜
全面にわたって照射することを特徴とする半導体薄膜結
晶層の製造方法である。
そして半導体基板として単結晶シリコン基板、絶縁層と
してシリコン酸化膜、半導体薄膜として多結晶シリコン
もしくは非晶質シリコンを用いるものであり、また第１
のレーザーとしてＡｒレーザー、第２のレーザーとして
ＣＯ２ レーザー出力い、さらに半導体層を薄く堆層し
てアニーリング全施し結晶化させた後、その上に再度半
導体層を堆積し、所要の厚さが得られたときアニーリン
グを施すものである。
してシリコン酸化膜、半導体薄膜として多結晶シリコン
もしくは非晶質シリコンを用いるものであり、また第１
のレーザーとしてＡｒレーザー、第２のレーザーとして
ＣＯ２ レーザー出力い、さらに半導体層を薄く堆層し
てアニーリング全施し結晶化させた後、その上に再度半
導体層を堆積し、所要の厚さが得られたときアニーリン
グを施すものである。
すなわち本発明は半導体に吸収される第１のレーザービ
ームと半導体膜を透過し、絶縁層に吸収される第２のレ
ーザービーム全同時に基板上面から垂直あるいは略垂直
状態から入射して半導体薄膜全面にわたって走査しアニ
ーリングするものである。本発明によれば半導体薄膜側
から第１のレーザーおよび第２のレーザーを入射するの
で直接下地である絶縁層特に絶縁層と半導体膜との界面
部分を局部加熱することになり、このためレーザーパワ
ーの出力が小さくとも充分に加熱されるものである。ま
た絶縁層に与える熱応力も非常に小さくなり、歪や破壊
を防止するものである。本発明はさらに特に厚い半導体
薄膜の製造に適するもすなわち半導体薄膜を一度堆梼し
念後、第１のレーサービームと第２のレーザービームに
ょリアれる。最後にこれにレーザーアニールを施せば結
晶性の比較的厚い膜が歩留りよく製造できる。
ームと半導体膜を透過し、絶縁層に吸収される第２のレ
ーザービーム全同時に基板上面から垂直あるいは略垂直
状態から入射して半導体薄膜全面にわたって走査しアニ
ーリングするものである。本発明によれば半導体薄膜側
から第１のレーザーおよび第２のレーザーを入射するの
で直接下地である絶縁層特に絶縁層と半導体膜との界面
部分を局部加熱することになり、このためレーザーパワ
ーの出力が小さくとも充分に加熱されるものである。ま
た絶縁層に与える熱応力も非常に小さくなり、歪や破壊
を防止するものである。本発明はさらに特に厚い半導体
薄膜の製造に適するもすなわち半導体薄膜を一度堆梼し
念後、第１のレーサービームと第２のレーザービームに
ょリアれる。最後にこれにレーザーアニールを施せば結
晶性の比較的厚い膜が歩留りよく製造できる。
（実施例）
以下に本発明の一実施例について説明する。
実施例１
第１図に示すように単結晶シリコン基板（１）上に直接
酸化によりＳ１０！膜の０５μｍの絶縁層（２）を設け
、この上に多結晶のシリコン薄膜を設ける。次いでこれ
に第１のレーザービームとしてシリコン膜に吸収する０
５μｍの波長域のＡｒレーザービーム（４）ヲ略垂直に
、また第２のレーザービームとしてシリコン膜を透過し
、５ｉｎｓ層に吸収する波長域１０．６μｍのＣＯｔレ
ーザービーム（５）を略垂直にレーザー出力Ｌｏｗとし
て第２図に示すよう絞られたスポット（６）全試料全面
にわたりＸ方向およびＹ方向に走査して多結晶シリコン
薄膜（３）の全面をアニールした。この結果ＳｉＯを層
上に格子欠陥の少ない単結晶シリコン薄膜を製造できた
。
酸化によりＳ１０！膜の０５μｍの絶縁層（２）を設け
、この上に多結晶のシリコン薄膜を設ける。次いでこれ
に第１のレーザービームとしてシリコン膜に吸収する０
５μｍの波長域のＡｒレーザービーム（４）ヲ略垂直に
、また第２のレーザービームとしてシリコン膜を透過し
、５ｉｎｓ層に吸収する波長域１０．６μｍのＣＯｔレ
ーザービーム（５）を略垂直にレーザー出力Ｌｏｗとし
て第２図に示すよう絞られたスポット（６）全試料全面
にわたりＸ方向およびＹ方向に走査して多結晶シリコン
薄膜（３）の全面をアニールした。この結果ＳｉＯを層
上に格子欠陥の少ない単結晶シリコン薄膜を製造できた
。
実施例２
第３図（ａ）に示すように単結晶シリコン基板（１）上
に５ｌｏｔ膜の絶縁層（２）ヲ設けこの上にα５μｍの
シリコン薄膜を設け、これを実施例１と同様にＡｒし−
ザービームおよびＣｏｔレーザービームによりアニール
を行ない、この上に第３図（ｂ）に示すようにシリコン
薄膜をスパッタリングにより２μｍまで堆積し、再度上
記の方法により第３図（（４）のようにアニールを行な
い比較的厚い結晶方位が制御された単結晶シリコン薄膜
全得た。
に５ｌｏｔ膜の絶縁層（２）ヲ設けこの上にα５μｍの
シリコン薄膜を設け、これを実施例１と同様にＡｒし−
ザービームおよびＣｏｔレーザービームによりアニール
を行ない、この上に第３図（ｂ）に示すようにシリコン
薄膜をスパッタリングにより２μｍまで堆積し、再度上
記の方法により第３図（（４）のようにアニールを行な
い比較的厚い結晶方位が制御された単結晶シリコン薄膜
全得た。
なお本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、
例えば前記半導体薄膜は多結晶シリコンに限らず非晶質
シリコンでもよい、さらにシリコンに限らず各種の半導
体薄膜を用いることができる。同様に下地基板や絶縁層
の材質は適宜変更可能である。また前記第１のレーザー
ビームとしては半導体薄膜に良く吸収される波長を有す
るものであればよい。さらに前記第２のレーザービーム
としては、半導体薄膜を透過し、絶縁層に吸収される波
長全有するものであればよい。
例えば前記半導体薄膜は多結晶シリコンに限らず非晶質
シリコンでもよい、さらにシリコンに限らず各種の半導
体薄膜を用いることができる。同様に下地基板や絶縁層
の材質は適宜変更可能である。また前記第１のレーザー
ビームとしては半導体薄膜に良く吸収される波長を有す
るものであればよい。さらに前記第２のレーザービーム
としては、半導体薄膜を透過し、絶縁層に吸収される波
長全有するものであればよい。
また前記のレーザービームを走査する代りに試して実施
することができる。
することができる。
（効 果）
以上に説明したように本発明によれば絶縁層上に格子欠
陥の少ない半導体薄膜結晶膜が得られ、かつ比較的厚い
薄膜の製造を可能としたもので工業上大きな効果を発揮
するものである。
陥の少ない半導体薄膜結晶膜が得られ、かつ比較的厚い
薄膜の製造を可能としたもので工業上大きな効果を発揮
するものである。
第１図〜第３図は本発明の一実施例を示す図であり、第
１図および第３図は試料断面およびレーザービーム照射
方法を示す模式図、第２図はレーザービーム走査方法を
示す模式図である。
１図および第３図は試料断面およびレーザービーム照射
方法を示す模式図、第２図はレーザービーム走査方法を
示す模式図である。
Claims (4)
- （１）半導体基板上に形成された絶縁層上に半導体薄膜
を形成し、この半導体薄膜をレーザービームアニールに
より溶融、再結晶化せしめる半導体薄膜結晶層の製造方
法において、半導体膜に吸収される第１のレーザービー
ムおよび半導体膜を透過し、絶縁層に吸収される第２の
レーザービームを同時に基板上面から垂直あるいは略垂
直状態から入射して半導体薄膜全面にわたって照射する
ことを特徴とする半導体薄膜結晶層の製造方法。 - （２）半導体基板として単結晶シリコン基板、絶縁層と
してシリコン酸化膜、半導体薄膜として多結晶シリコン
もしくは非晶質シリコンを用いることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の半導体薄膜結晶層の製造方法。 - （３）第１のレーザーとしてＡｒレーザー、第２のレー
ザーとしてＣＯ＿２レーザーを用いることを特徴とする
特許請求の範囲第１項または第２項記載の半導体薄膜結
晶層の製造方法。 - （４）半導体層を薄く堆層してアニーリングを施し結晶
化させた後、その上に再度半導体層を堆積し、所要の厚
さが得られたときアニーリングを施すことを特徴とする
特許請求の範囲第１項、第２項、または第３項記載の半
導体薄膜結晶層の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22519286A JPS6380521A (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 半導体薄膜結晶層の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22519286A JPS6380521A (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 半導体薄膜結晶層の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6380521A true JPS6380521A (ja) | 1988-04-11 |
Family
ID=16825411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22519286A Pending JPS6380521A (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 半導体薄膜結晶層の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6380521A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006113100A1 (en) | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Applied Materials, Inc. | Dual wavelength thermal flux laser anneal |
| JP2007507897A (ja) * | 2003-09-29 | 2007-03-29 | ウルトラテック インク | 低濃度ドープシリコン基板のレーザー熱アニール |
-
1986
- 1986-09-24 JP JP22519286A patent/JPS6380521A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007507897A (ja) * | 2003-09-29 | 2007-03-29 | ウルトラテック インク | 低濃度ドープシリコン基板のレーザー熱アニール |
| WO2006113100A1 (en) | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Applied Materials, Inc. | Dual wavelength thermal flux laser anneal |
| EP1872397A1 (en) * | 2005-04-13 | 2008-01-02 | Applied Materials, Inc. | Dual wavelength thermal flux laser anneal |
| EP1872397A4 (en) * | 2005-04-13 | 2009-05-06 | Applied Materials Inc | THERMAL FLUX LASER RECEIVER WITH DOUBLE WAVE LENGTH |
| US7595208B2 (en) | 2005-04-13 | 2009-09-29 | Applied Materials, Inc. | Method of laser annealing using two wavelengths of radiation |
| US7772134B2 (en) | 2005-04-13 | 2010-08-10 | Applied Materials, Inc. | Method of annealing using two wavelengths of continuous wave laser radiation |
| US8242407B2 (en) | 2005-04-13 | 2012-08-14 | Applied Materials, Inc. | Annealing apparatus using two wavelengths of continuous wave laser radiation |
| US20120238111A1 (en) * | 2005-04-13 | 2012-09-20 | Dean Jennings | Annealing apparatus using two wavelengths of continuous wave laser radiation |
| US20120234801A1 (en) * | 2005-04-13 | 2012-09-20 | Dean Jennings | Annealing apparatus using two wavelengths of continuous wave laser radiation |
| US8907247B2 (en) * | 2005-04-13 | 2014-12-09 | Applied Materials, Inc. | Annealing apparatus using two wavelengths of laser radiation |
| US9839976B2 (en) | 2005-04-13 | 2017-12-12 | Applied Materials, Inc. | Annealing apparatus using two wavelengths of radiation |
| US10857623B2 (en) | 2005-04-13 | 2020-12-08 | Applied Materials, Inc. | Annealing apparatus using two wavelengths of radiation |
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