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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- Japan
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- laser
- laser beam
- thin film
- spot
- semiconductor thin
- Prior art date
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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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- 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 |
---|---|---|---|---|
JPS63207007A (ja) * | 1987-02-24 | 1988-08-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超電導体 |
JPS63207009A (ja) * | 1987-02-24 | 1988-08-26 | 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 |
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 |
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JPS63207007A (ja) * | 1987-02-24 | 1988-08-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超電導体 |
JPS63207009A (ja) * | 1987-02-24 | 1988-08-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超電導体の作製方法 |
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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