JPH0116006B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0116006B2 JPH0116006B2 JP56067334A JP6733481A JPH0116006B2 JP H0116006 B2 JPH0116006 B2 JP H0116006B2 JP 56067334 A JP56067334 A JP 56067334A JP 6733481 A JP6733481 A JP 6733481A JP H0116006 B2 JPH0116006 B2 JP H0116006B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- annealing
- substrate
- laser beam
- preheating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P34/00—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体装置を製造する際に適用して
好結果が得られるレーザ・アニール法に関する。
好結果が得られるレーザ・アニール法に関する。
近年、レーザ・アニール法は多結晶シリコンの
単結晶化、イオン注入後のイオン活性化など多く
の用途に利用されている。
単結晶化、イオン注入後のイオン活性化など多く
の用途に利用されている。
一般に、レーザ・アニールはレーザ・ビームを
掃引して行なうが、レーザ・スポツトの横方向に
強度分布があるのでアニール効果が不均一となり
易い。
掃引して行なうが、レーザ・スポツトの横方向に
強度分布があるのでアニール効果が不均一となり
易い。
従来、前記不均一を防止する為、半導体基板を
例えば250〔℃〕に加熱しながらレーザ・アニール
することが行なわれている。その場合、基板全体
をヒータで加熱するようにしている。しかしなが
ら、このようにすると、アニールを必要としない
部分まで長時間に亘つて加熱されることになり、
素子の構造特性に悪影響を及ぼす。
例えば250〔℃〕に加熱しながらレーザ・アニール
することが行なわれている。その場合、基板全体
をヒータで加熱するようにしている。しかしなが
ら、このようにすると、アニールを必要としない
部分まで長時間に亘つて加熱されることになり、
素子の構造特性に悪影響を及ぼす。
本発明は、予備加熱もレーザ・ビームで行なう
ようにし、基板全体を加熱することに依る欠点を
解消しようとするものであり、以下これを詳細に
説明する。
ようにし、基板全体を加熱することに依る欠点を
解消しようとするものであり、以下これを詳細に
説明する。
本発明では、予備加熱用レーザ・ビームとし
て、アニール用レーザ・ビームの径より大なるそ
れを有するものを用い、それを斜め方向から照射
して長径が70〜200〔μｍ〕程度の楕円形スポツト
となるようにし、これをアニール用レーザ・ビー
ムに先行する状態で照射するものである。
て、アニール用レーザ・ビームの径より大なるそ
れを有するものを用い、それを斜め方向から照射
して長径が70〜200〔μｍ〕程度の楕円形スポツト
となるようにし、これをアニール用レーザ・ビー
ムに先行する状態で照射するものである。
第１図及び第２図は本発明一実施例に於けるレ
ーザ・ビームの照射状態を説明する為の要部説明
図である。
ーザ・ビームの照射状態を説明する為の要部説明
図である。
第１図に於いて、アニール用レーザ・ビーム
LAはミラーＭで反射され、レンズG1で集束され
基板Ｓを矢印Ｘ方向に走査する。予備加熱用レー
ザ・ビームLHはレンズG2で集束され基板Ｓを斜
め方向から照射する。
LAはミラーＭで反射され、レンズG1で集束され
基板Ｓを矢印Ｘ方向に走査する。予備加熱用レー
ザ・ビームLHはレンズG2で集束され基板Ｓを斜
め方向から照射する。
基板Ｓを照射するレーザ・ビームLAとLHの関
係が第２図に表わされている。レーザ・ビーム
LAのアニール・スポツトPAは円形であるが、レ
ーザ・ビームLHの予備加熱スポツトPHは楕円形
であり、そして、アニール・スポツトPAより先
行している。
係が第２図に表わされている。レーザ・ビーム
LAのアニール・スポツトPAは円形であるが、レ
ーザ・ビームLHの予備加熱スポツトPHは楕円形
であり、そして、アニール・スポツトPAより先
行している。
このようにすることに依り、アニールは基板Ｓ
の全体を予備加熱した場合と同様に良好に行なわ
れるが、本発明では予備加熱が局部的である為、
アニールを必要とする部分以外は加熱されず、既
に形成されている諸領域が悪影響を受けることは
ない。
の全体を予備加熱した場合と同様に良好に行なわ
れるが、本発明では予備加熱が局部的である為、
アニールを必要とする部分以外は加熱されず、既
に形成されている諸領域が悪影響を受けることは
ない。
ところで、予備加熱用レーザとは云え、基本的
にはアニール用レーザと同じである。
にはアニール用レーザと同じである。
従つて、レーザとして昇温効果が必要であるか
ら、レーザ装置としてはＱスイツチNdYAGパル
ス・レーザ或いはCWレーザであつて、波長が
1.06〔μｍ〕のものが好適であり、また、アルゴ
ン（Ar）CW多重波長レーザも使用可能である。
ら、レーザ装置としてはＱスイツチNdYAGパル
ス・レーザ或いはCWレーザであつて、波長が
1.06〔μｍ〕のものが好適であり、また、アルゴ
ン（Ar）CW多重波長レーザも使用可能である。
第３図はシリコンに対してイオン注入を行なつ
た場合の結晶性回復、或いは、多結晶シリコンの
単結晶化などを行なう際に予備加熱用レーザのエ
ネルギ密度をどの程度にしたら良いかを説明する
為のレーザ・エネルギ密度対基板加熱温度を表わ
す線図である。
た場合の結晶性回復、或いは、多結晶シリコンの
単結晶化などを行なう際に予備加熱用レーザのエ
ネルギ密度をどの程度にしたら良いかを説明する
為のレーザ・エネルギ密度対基板加熱温度を表わ
す線図である。
図に於いて、実線ａの上側（右側）の領域にレ
ーザ・エネルギ密度及び基板加熱温度を設定すれ
ばシリコンを溶融することができる。しかしなが
ら、実線ａと破線ｂとの間の領域では、レー
ザ・エネルギ密度が基板加熱条件に対して大きい
為、再結晶化シリコンが水滴状になり、また、同
じく、実線ａと破線ｂとの間の領域では、レー
ザ・エネルギ密度が基板加熱条件に対して低い
為、再結晶化が不均一になる。
ーザ・エネルギ密度及び基板加熱温度を設定すれ
ばシリコンを溶融することができる。しかしなが
ら、実線ａと破線ｂとの間の領域では、レー
ザ・エネルギ密度が基板加熱条件に対して大きい
為、再結晶化シリコンが水滴状になり、また、同
じく、実線ａと破線ｂとの間の領域では、レー
ザ・エネルギ密度が基板加熱条件に対して低い
為、再結晶化が不均一になる。
このようなことから、実際には、破線ｂの上側
（右側）の領域に於ける条件でアニールを行う必
要があり、基板加熱温度は250〔℃〕〜500〔℃〕程
度が最適である。そして、そのような基板加熱温
度が得られる予備加熱用レーザのエネルギ密度は
１〔Ｊ／cm2〕程度で充分である。
（右側）の領域に於ける条件でアニールを行う必
要があり、基板加熱温度は250〔℃〕〜500〔℃〕程
度が最適である。そして、そのような基板加熱温
度が得られる予備加熱用レーザのエネルギ密度は
１〔Ｊ／cm2〕程度で充分である。
第４図は多結晶シリコンに対してイオン注入な
どに依つて不純物をドープし、レーザ・アニール
した際の電気伝導向上性或いは結晶回復性を縦軸
に採り、横軸にレーザ・エネルギ密度を採つた線
図である。
どに依つて不純物をドープし、レーザ・アニール
した際の電気伝導向上性或いは結晶回復性を縦軸
に採り、横軸にレーザ・エネルギ密度を採つた線
図である。
図から明らかなように、レーザのエネルギ密度
が略１〔Ｊ／cm2〕以上であるとシリコンの結晶性
回復が開始される。従つて、前記レーザを予備加
熱用レーザとして使用する場合、そのエネルギ密
度を略１〔Ｊ／cm2〕以上すると実質的なアニール
用レーザとして作用するようになり、不所望の部
分までアニールされる虞がある。
が略１〔Ｊ／cm2〕以上であるとシリコンの結晶性
回復が開始される。従つて、前記レーザを予備加
熱用レーザとして使用する場合、そのエネルギ密
度を略１〔Ｊ／cm2〕以上すると実質的なアニール
用レーザとして作用するようになり、不所望の部
分までアニールされる虞がある。
前記したところから、予備加熱用レーザに於け
るエネルギ密度は１〔Ｊ／cm2〕以下にする必要が
ある。
るエネルギ密度は１〔Ｊ／cm2〕以下にする必要が
ある。
実験に依れば、予備加熱用レーザとしては、エ
ネルギ密度を0.1〜１〔Ｊ／cm2〕、スポツト・サイ
ズを200〜300〔μｍ〕φ、照射角度はアニール用
レーザ・ビームを基板に対して垂直としこれを0゜
としたときに45゜〜75゜として好結果が得られた。
そして、多結晶シリコンをレーザ・アニールした
ところ、シート抵抗が103〔Ω／cm2〕から７×10
〔Ω／cm2〕に低下した。また、欠陥については、
エツチ・ピツト密度が1/3に、積層欠陥が1/5にそ
れぞれ減少した。更にまた、単結晶化も良好に行
なうことができた。
ネルギ密度を0.1〜１〔Ｊ／cm2〕、スポツト・サイ
ズを200〜300〔μｍ〕φ、照射角度はアニール用
レーザ・ビームを基板に対して垂直としこれを0゜
としたときに45゜〜75゜として好結果が得られた。
そして、多結晶シリコンをレーザ・アニールした
ところ、シート抵抗が103〔Ω／cm2〕から７×10
〔Ω／cm2〕に低下した。また、欠陥については、
エツチ・ピツト密度が1/3に、積層欠陥が1/5にそ
れぞれ減少した。更にまた、単結晶化も良好に行
なうことができた。
以上の説明で判るように、本発明に依れば、レ
ーザ・アニールを行なう際の基板予備加熱をレー
ザ・ビームで行なうようにしているので、基板全
体が加熱されることはなくなり、基板に形成され
た素子用不純物導入領域などが熱に依る悪影響を
受けることを回避することができ、また、アニー
ルの結果も良好である。
ーザ・アニールを行なう際の基板予備加熱をレー
ザ・ビームで行なうようにしているので、基板全
体が加熱されることはなくなり、基板に形成され
た素子用不純物導入領域などが熱に依る悪影響を
受けることを回避することができ、また、アニー
ルの結果も良好である。
第１図及び第２図は本発明一実施例を説明する
為の説明図、第３図はレーザ・エネルギ密度対基
板加熱温度の関係を表わす線図、第４図は電気伝
導率向上性或いは結晶回復性対レーザ・エネルギ
密度の関係を表わす線図である。 図に於いて、LAはアニール用レーザ・ビーム、
LHは予備加熱用レーザ・ビーム、Ｍはミラー、
G1，G2はレンズ、Ｓは基板、PA，PHはスポツト
である。
為の説明図、第３図はレーザ・エネルギ密度対基
板加熱温度の関係を表わす線図、第４図は電気伝
導率向上性或いは結晶回復性対レーザ・エネルギ
密度の関係を表わす線図である。 図に於いて、LAはアニール用レーザ・ビーム、
LHは予備加熱用レーザ・ビーム、Ｍはミラー、
G1，G2はレンズ、Ｓは基板、PA，PHはスポツト
である。
Claims (1)
- １ アニール用レーザ・ビームで基板を走査しア
ニールを行つて結晶性を回復させる場合に於い
て、基板の結晶性回復が実質的に行われないエネ
ルギ密度であつて且つ前記アニール用レーザ・ビ
ーム径より大なるそれを有する予備加熱用レー
ザ・ビームを該アニール用レーザ・ビームの走査
に先行させて前記基板を照射し局部的予備加熱を
行うことを特徴とするレーザ・アニール法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56067334A JPS57183023A (en) | 1981-05-02 | 1981-05-02 | Laser annealing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56067334A JPS57183023A (en) | 1981-05-02 | 1981-05-02 | Laser annealing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57183023A JPS57183023A (en) | 1982-11-11 |
| JPH0116006B2 true JPH0116006B2 (ja) | 1989-03-22 |
Family
ID=13342012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56067334A Granted JPS57183023A (en) | 1981-05-02 | 1981-05-02 | Laser annealing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57183023A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58176929A (ja) * | 1982-04-09 | 1983-10-17 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| USRE33274E (en) * | 1985-09-13 | 1990-07-24 | Xerox Corporation | Selective disordering of well structures by laser annealing |
| JPH0360015A (ja) * | 1989-07-27 | 1991-03-15 | Sanyo Electric Co Ltd | レーザアニール装置 |
| JPH04364031A (ja) * | 1991-06-10 | 1992-12-16 | Ii & S:Kk | レーザアニール方法およびレーザアニール装置 |
| JP2004128421A (ja) | 2002-10-07 | 2004-04-22 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザ照射方法およびレーザ照射装置、並びに半導体装置の作製方法 |
| DE602004020538D1 (de) | 2003-02-28 | 2009-05-28 | Semiconductor Energy Lab | Verfahren und Vorrichtung zur Laserbestrahlung, sowie Verfahren zur Herstellung von Halbleiter. |
| JP4799825B2 (ja) * | 2003-03-03 | 2011-10-26 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | レーザ照射方法 |
| JP4481040B2 (ja) * | 2003-03-07 | 2010-06-16 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
| US7098155B2 (en) | 2003-09-29 | 2006-08-29 | Ultratech, Inc. | Laser thermal annealing of lightly doped silicon substrates |
| US7148159B2 (en) * | 2003-09-29 | 2006-12-12 | Ultratech, Inc. | Laser thermal annealing of lightly doped silicon substrates |
| TWI297521B (en) * | 2004-01-22 | 2008-06-01 | Ultratech Inc | Laser thermal annealing of lightly doped silicon substrates |
| JP2009032952A (ja) * | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Sharp Corp | レーザ照射装置、レーザ照射方法、結晶材料、および、機能素子 |
-
1981
- 1981-05-02 JP JP56067334A patent/JPS57183023A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57183023A (en) | 1982-11-11 |
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