JPS6185816A - 単結晶薄膜の製造方法 - Google Patents
単結晶薄膜の製造方法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】
〈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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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+。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- 【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。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59209196A JPS6185816A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6185816A true JPS6185816A (ja) | 1986-05-01 |
Family
ID=16568939
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59209196A Pending JPS6185816A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6185816A (ja) |
-
1984
- 1984-10-03 JP JP59209196A patent/JPS6185816A/ja active Pending
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