JPH0142127B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0142127B2 JPH0142127B2 JP55124823A JP12482380A JPH0142127B2 JP H0142127 B2 JPH0142127 B2 JP H0142127B2 JP 55124823 A JP55124823 A JP 55124823A JP 12482380 A JP12482380 A JP 12482380A JP H0142127 B2 JPH0142127 B2 JP H0142127B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- crystal semiconductor
- scanning
- semiconductor layer
- energy beam
- 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
- H10P34/40—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation
- H10P34/42—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation with electromagnetic radiation, e.g. laser annealing
Landscapes
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、非単結晶層の単結晶化方法に係りシ
リコン基板上に設けた酸化膜上（SiO2）の非単
結晶の多結晶シリコンを単結晶化させるようにし
た結晶化方法に関する。
リコン基板上に設けた酸化膜上（SiO2）の非単
結晶の多結晶シリコンを単結晶化させるようにし
た結晶化方法に関する。
従来よりイオン打ち込み等によつて生じた半導
体基板の損傷層等に高出力レーザ光を照射するこ
とで、上記損傷層が結晶回復され単結晶化するこ
とが知られている。このような結晶回復機能はパ
ルスレーザの照射では主に液相エピタキシヤル機
構により、CW（連続励起）レーザの照射では主
に固相エピタキシヤル機構によるものとされてい
るがCWレーザでも充分にエネルギー密度が高け
れば液相エピタキシヤル成長が可能である。
体基板の損傷層等に高出力レーザ光を照射するこ
とで、上記損傷層が結晶回復され単結晶化するこ
とが知られている。このような結晶回復機能はパ
ルスレーザの照射では主に液相エピタキシヤル機
構により、CW（連続励起）レーザの照射では主
に固相エピタキシヤル機構によるものとされてい
るがCWレーザでも充分にエネルギー密度が高け
れば液相エピタキシヤル成長が可能である。
上述の如きレーザアニーリングはレーザ光にと
どまらず粒子線等をも含んで考えられ本発明では
これらを含めてエネルギー線として説明を進め
る。
どまらず粒子線等をも含んで考えられ本発明では
これらを含めてエネルギー線として説明を進め
る。
本出願人は先にエネルギー線アニール方法とし
て、第１図に示すような多結晶シリコンを基板シ
リコンを核にメルトさせつつ一定方向に上記エネ
ルギー線を走査させて単結晶化する方法を提案し
た。
て、第１図に示すような多結晶シリコンを基板シ
リコンを核にメルトさせつつ一定方向に上記エネ
ルギー線を走査させて単結晶化する方法を提案し
た。
即ち、第１図に於いて、シリコン基板１上に熱
酸化による酸化膜２（SiO2）を形成し該酸化膜
上に多結晶シリコン又は非晶質シリコン層３を例
えばCVD法等により形成する。尚、本発明では
多結晶シリコン又は非晶質シリコンを含めて以後
非単結晶シリコンとして説明を進める。
酸化による酸化膜２（SiO2）を形成し該酸化膜
上に多結晶シリコン又は非晶質シリコン層３を例
えばCVD法等により形成する。尚、本発明では
多結晶シリコン又は非晶質シリコンを含めて以後
非単結晶シリコンとして説明を進める。
更に酸化膜２の１部をエツチング等により除去
４して基板１の単結晶層を露出させ、該露出部分
よりエネルギー線５を矢印で示すように５′の位
置迄走査させることで非単結晶シリコン層３をメ
ルト６して単結晶化させるようにしたものであ
る。上述の如くエネルギー線を基板の単結晶を核
のように働かせ該核を出発点として走査させた場
合に、非単結晶シリコン層と隣接するエネルギー
線の両端部は単結晶化されないことを、本発明者
は見出した。これら状態を第２図Ａ，Ｂを用いて
説明する。第２図Ａは非単結晶層上をエネルギー
線が走査する過程を示す平面図第２図Ｂは側断面
を示すものであり、第２図Ｂは第１図と同様に基
板１上に酸化膜２を形成し、該酸化膜を露呈４さ
せて単結晶成長時の核となしこれらの上に非単結
晶シリコン３を被覆する。該核を出発点としてレ
ーザー等のエネルギー線５を第２図Ａの矢印Ｘ方
向に走査させる。エネルギー線はスポツト直径Ｄ
に相当する巾で非結晶層のシリコン３表面を順次
メルト６させる。この時、エネルギー線５の中心
部５ａの頂部は単結晶化されるが、非単結晶層シ
リコン３と接しているエネルギー線５の両端面
ａ，ｂ部分では非単結晶が成長してしまう。これ
は、エネルギー線スポツトの移動に伴つて、非単
結晶シリコンがメルトされてできた溶液が順次冷
却され再結晶化していくとき、その溶液のエネル
ギー線の進行方向に対して後方にあたる部分は単
結晶に接しているものの、溶液の他の方向は非単
結晶シリコンと接しているが故に、単結晶を核と
する結晶成長と同時に非単結晶を核とする結晶成
長も並行しておこるためである。従つて、エネル
ギー線の進行方向と平行な側面付近をも単結晶化
するためには、前記溶液の側面も単結晶に接して
いることが好ましい。
４して基板１の単結晶層を露出させ、該露出部分
よりエネルギー線５を矢印で示すように５′の位
置迄走査させることで非単結晶シリコン層３をメ
ルト６して単結晶化させるようにしたものであ
る。上述の如くエネルギー線を基板の単結晶を核
のように働かせ該核を出発点として走査させた場
合に、非単結晶シリコン層と隣接するエネルギー
線の両端部は単結晶化されないことを、本発明者
は見出した。これら状態を第２図Ａ，Ｂを用いて
説明する。第２図Ａは非単結晶層上をエネルギー
線が走査する過程を示す平面図第２図Ｂは側断面
を示すものであり、第２図Ｂは第１図と同様に基
板１上に酸化膜２を形成し、該酸化膜を露呈４さ
せて単結晶成長時の核となしこれらの上に非単結
晶シリコン３を被覆する。該核を出発点としてレ
ーザー等のエネルギー線５を第２図Ａの矢印Ｘ方
向に走査させる。エネルギー線はスポツト直径Ｄ
に相当する巾で非結晶層のシリコン３表面を順次
メルト６させる。この時、エネルギー線５の中心
部５ａの頂部は単結晶化されるが、非単結晶層シ
リコン３と接しているエネルギー線５の両端面
ａ，ｂ部分では非単結晶が成長してしまう。これ
は、エネルギー線スポツトの移動に伴つて、非単
結晶シリコンがメルトされてできた溶液が順次冷
却され再結晶化していくとき、その溶液のエネル
ギー線の進行方向に対して後方にあたる部分は単
結晶に接しているものの、溶液の他の方向は非単
結晶シリコンと接しているが故に、単結晶を核と
する結晶成長と同時に非単結晶を核とする結晶成
長も並行しておこるためである。従つて、エネル
ギー線の進行方向と平行な側面付近をも単結晶化
するためには、前記溶液の側面も単結晶に接して
いることが好ましい。
本発明は上述の点に鑑みて、エネルギー線の進
行方向と平行な側面付近での単結晶化を阻害する
弊害をエネルギー線の走査方法によつて、極めて
簡単に解決することを目的とする。
行方向と平行な側面付近での単結晶化を阻害する
弊害をエネルギー線の走査方法によつて、極めて
簡単に解決することを目的とする。
本発明の特徴とするところは、絶縁物上の非単
結晶層にエネルギー線を照射して、結晶化する方
法に於て、単結晶化すべき非単結晶層の一部が単
結晶に接するように配置し、これにまずエネルギ
ー線のスポツトが非単結晶と単結晶にまたがるよ
うにしてエネルギー線を走査した後、順次、エネ
ルギー線のスポツトがそれに先立つ走査により形
成された単結晶化領域にオーバラツプするように
走査して、非単結晶層を単結晶化するところにあ
る。
結晶層にエネルギー線を照射して、結晶化する方
法に於て、単結晶化すべき非単結晶層の一部が単
結晶に接するように配置し、これにまずエネルギ
ー線のスポツトが非単結晶と単結晶にまたがるよ
うにしてエネルギー線を走査した後、順次、エネ
ルギー線のスポツトがそれに先立つ走査により形
成された単結晶化領域にオーバラツプするように
走査して、非単結晶層を単結晶化するところにあ
る。
以下、本発明の実施例を第３図乃至第９図につ
いて詳記する。
いて詳記する。
本発明の実施例に於て、非単結晶層を広い範囲
に渡つて単結晶化させるようにするために、第３
図に示すように単結晶化しようとする領域を単結
晶部分でとり囲み該単結晶部分を核として、エネ
ルギー線の走査を開始させるようにする。照射す
るエネルギー線５の出力はCWアルゴンレーザで
10W乃至18W程度でよい。即ち図に於て、非単結
晶層３よりなるポリシリコンを形成した領域内の
少くとも２辺３ａ，３ｂに単結晶を有し、その結
晶方位は例えば（100）と同一となるように選択
する。即ち、上記、第１及び第２の辺３ａ，３ｂ
の断面Ｙ−Y′及びＺ−Z′は第４図ａの如く構成さ
れ、非単結晶層３の下端は基板１に直接的に接
し、該基板と非単結晶層３とが接する面１ａの基
板は単結晶よりなり、その面方向の結晶方位は同
一であるようにする。更に辺３ａにおいて、多結
晶が成長するのを防ぐために、第４図ｂの如く、
基板面ａ上で非単結晶層３を選択酸化層２ａで分
断してもよい。
に渡つて単結晶化させるようにするために、第３
図に示すように単結晶化しようとする領域を単結
晶部分でとり囲み該単結晶部分を核として、エネ
ルギー線の走査を開始させるようにする。照射す
るエネルギー線５の出力はCWアルゴンレーザで
10W乃至18W程度でよい。即ち図に於て、非単結
晶層３よりなるポリシリコンを形成した領域内の
少くとも２辺３ａ，３ｂに単結晶を有し、その結
晶方位は例えば（100）と同一となるように選択
する。即ち、上記、第１及び第２の辺３ａ，３ｂ
の断面Ｙ−Y′及びＺ−Z′は第４図ａの如く構成さ
れ、非単結晶層３の下端は基板１に直接的に接
し、該基板と非単結晶層３とが接する面１ａの基
板は単結晶よりなり、その面方向の結晶方位は同
一であるようにする。更に辺３ａにおいて、多結
晶が成長するのを防ぐために、第４図ｂの如く、
基板面ａ上で非単結晶層３を選択酸化層２ａで分
断してもよい。
今、第３図に示す如く、エネルギー線５を矢印
Ｘ方向に走査していけば、単結晶を構成する１辺
３ｂの出発点Ｓでは非単結晶層がエネルギー線で
メルトされ、基板１の単結晶の結晶方位と同一の
単結晶の成長が開始される。次にエネルギー線５
を単結晶を構成する他辺３ａの縁に沿うか或は辺
３ａにオーバラツプするように走査を行えば、該
辺３ａ上の非単結晶層３はメルトされてエネルギ
ー線５の中心線５ａより上側の辺５ｂ部分では辺
３ａの単結晶を核として結晶化が進むため単結晶
化され、下側の辺５ｃではこれと接している非単
結晶を核とした結晶成長のため多結晶化が進むこ
とになる。そこで本実施例では第５図に示すよう
には１本目の走査線が単結晶化した部分５ｂを残
して２本目以後の走査線は多結晶化されている部
分５ｃをメルトするようにオーバラツプし、且つ
上記単結晶化された部分５ｂに沿つて走査を進め
る。２回目以後の走査は１回目の走査線巾に50％
〜60％以上重ねて、走査する必要がある。このよ
うに走査を行うと、前回の走査で単結晶化されな
かつた非単結晶化部分５ｃは次の走査で単結晶化
され、最終的には単結晶化したい領域の最下端線
３ｅ上を走査し終ることで全領域を単結晶化する
ことが出来る。
Ｘ方向に走査していけば、単結晶を構成する１辺
３ｂの出発点Ｓでは非単結晶層がエネルギー線で
メルトされ、基板１の単結晶の結晶方位と同一の
単結晶の成長が開始される。次にエネルギー線５
を単結晶を構成する他辺３ａの縁に沿うか或は辺
３ａにオーバラツプするように走査を行えば、該
辺３ａ上の非単結晶層３はメルトされてエネルギ
ー線５の中心線５ａより上側の辺５ｂ部分では辺
３ａの単結晶を核として結晶化が進むため単結晶
化され、下側の辺５ｃではこれと接している非単
結晶を核とした結晶成長のため多結晶化が進むこ
とになる。そこで本実施例では第５図に示すよう
には１本目の走査線が単結晶化した部分５ｂを残
して２本目以後の走査線は多結晶化されている部
分５ｃをメルトするようにオーバラツプし、且つ
上記単結晶化された部分５ｂに沿つて走査を進め
る。２回目以後の走査は１回目の走査線巾に50％
〜60％以上重ねて、走査する必要がある。このよ
うに走査を行うと、前回の走査で単結晶化されな
かつた非単結晶化部分５ｃは次の走査で単結晶化
され、最終的には単結晶化したい領域の最下端線
３ｅ上を走査し終ることで全領域を単結晶化する
ことが出来る。
第５図に示す場合は右側下面に単結晶よりなる
辺３ｂの有る場合で右上端より走査を開始させた
が、第６図の如く左側に単結晶よりなる辺３ｃを
配せば左上端より走査を開始させ辺３ａに沿つて
１本目の走査を行ない、以後の走査を第５図と同
様に行うことが出来る。
辺３ｂの有る場合で右上端より走査を開始させた
が、第６図の如く左側に単結晶よりなる辺３ｃを
配せば左上端より走査を開始させ辺３ａに沿つて
１本目の走査を行ない、以後の走査を第５図と同
様に行うことが出来る。
第７図に示すものは単結晶化しようとする領域
の３辺３ａ〜３ｃに単結晶の辺を有する場合、走
査開始点は右上方又は左上方より始め、走査方向
を左（右）から右（左）とその走査方向を順次変
換して走査することが可能となる。
の３辺３ａ〜３ｃに単結晶の辺を有する場合、走
査開始点は右上方又は左上方より始め、走査方向
を左（右）から右（左）とその走査方向を順次変
換して走査することが可能となる。
更に、第８図に示すものは単結晶化しようとす
る非結晶化領域の周囲に、図では４つの辺３ａ〜
３ｄを単結晶化された辺で囲繞させたもので走査
方法としては第５図乃至第７図の走査方法は勿
論、辺３ａ又は辺３ｄより辺３ｄ又は３ａ側に上
から下又は下から上に或は上下に交互の走査して
もよく、更に第８図示の如く渦巻状の走査をなし
てもよい。
る非結晶化領域の周囲に、図では４つの辺３ａ〜
３ｄを単結晶化された辺で囲繞させたもので走査
方法としては第５図乃至第７図の走査方法は勿
論、辺３ａ又は辺３ｄより辺３ｄ又は３ａ側に上
から下又は下から上に或は上下に交互の走査して
もよく、更に第８図示の如く渦巻状の走査をなし
てもよい。
更に第９図に示す様に中心に単結晶となる核３
ｆを配し、該核に沿つて渦巻状にエネルギー線を
走査してもよい。上記各実施例では単結晶化しよ
うとする領域が長方形又は正方形状のものについ
て述べたが、これらの形状は円形や多角形状でも
よいことは明白である。
ｆを配し、該核に沿つて渦巻状にエネルギー線を
走査してもよい。上記各実施例では単結晶化しよ
うとする領域が長方形又は正方形状のものについ
て述べたが、これらの形状は円形や多角形状でも
よいことは明白である。
本発明は、以上説明したように、エネルギー線
スポツトの最初の走査で、それ以降の走査の核と
なる広い単結晶領域が確実に得られ、しかも、前
の走査で多結晶化した部分を完全に融かすように
順次オーバーラツプして走査していくので、エネ
ルギー線の進行方向と平行な側面付近をも残らず
単結晶化していくことができ、よつて非単結晶層
を広領域にわたつて確実に単結晶化させることが
できるという効果を有するものである。
スポツトの最初の走査で、それ以降の走査の核と
なる広い単結晶領域が確実に得られ、しかも、前
の走査で多結晶化した部分を完全に融かすように
順次オーバーラツプして走査していくので、エネ
ルギー線の進行方向と平行な側面付近をも残らず
単結晶化していくことができ、よつて非単結晶層
を広領域にわたつて確実に単結晶化させることが
できるという効果を有するものである。
第１図は従来の非単結晶層を単結晶化する方法
を説明するための基板の側断面図、第２図Ａ，Ｂ
は非単結晶層上をエネルギー線が走査する過程を
示す、従来の説明用平面図、第２図Ｂは第２図Ａ
の側断面図、第３図は本発明のエネルギー線走査
方法を説明するための平面図、第４図は第３図Ｙ
−Y′、Ｚ−Z′方向矢視断面図、第５図は本発明の
エネルギー線の走査順序を示す平面図、第６図、
第７，８図及び第９図は本発明のエネルギー線の
走査順序を示す他の実施例の平面図である。 １…基板、２…絶縁層、３…非単結晶層、４…
エツチング部、５…エネルギー線、６…メルト
部、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…単結晶部である。
を説明するための基板の側断面図、第２図Ａ，Ｂ
は非単結晶層上をエネルギー線が走査する過程を
示す、従来の説明用平面図、第２図Ｂは第２図Ａ
の側断面図、第３図は本発明のエネルギー線走査
方法を説明するための平面図、第４図は第３図Ｙ
−Y′、Ｚ−Z′方向矢視断面図、第５図は本発明の
エネルギー線の走査順序を示す平面図、第６図、
第７，８図及び第９図は本発明のエネルギー線の
走査順序を示す他の実施例の平面図である。 １…基板、２…絶縁層、３…非単結晶層、４…
エツチング部、５…エネルギー線、６…メルト
部、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…単結晶部である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 絶縁物上に形成した非単結晶半導体層にエネ
ルギー線を照射して単結晶半導体層を核として前
記非単結晶半導体層を単結晶化する方法に於い
て、 前記非単結晶半導体層を前記単結晶半導体領域
に対してその屈曲部を介して少なくとも２方向に
おいて接するように形成し、その後、前記単結晶
半導体領域の屈曲部上の前記非単結晶半導体層か
ら、少なくとも前記単結晶半導体領域を含むよう
にして前記単結晶半導体領域に沿つてエネルギー
線スポツトを走査して、前記単結晶半導体領域に
接する単結晶化された半導体層領域を形成し、次
いで、順次、それに先立つエネルギー線スポツト
の走査により形成されて成る単結晶化された半導
体層領域にその一部がまたがるようにエネルギー
線スポツトを走査することを特徴とする非単結晶
半導体層の単結晶化方法。 ２ 前記単結晶半導体領域が、前記非単結晶半導
体層にとりかこまれるように配置され、前記単結
晶半導体領域から渦巻状に前記エネルギー線スポ
ツトを走査することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の非単結晶半導体層の単結晶化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55124823A JPS5749225A (en) | 1980-09-09 | 1980-09-09 | Single-crystallizing method for non-single crystalline semiconductor layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55124823A JPS5749225A (en) | 1980-09-09 | 1980-09-09 | Single-crystallizing method for non-single crystalline semiconductor layer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5749225A JPS5749225A (en) | 1982-03-23 |
| JPH0142127B2 true JPH0142127B2 (ja) | 1989-09-11 |
Family
ID=14894982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55124823A Granted JPS5749225A (en) | 1980-09-09 | 1980-09-09 | Single-crystallizing method for non-single crystalline semiconductor layer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5749225A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59194423A (ja) * | 1983-04-20 | 1984-11-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体結晶層の製造方法 |
| JP7699561B2 (ja) * | 2022-03-22 | 2025-06-27 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体製造装置 |
-
1980
- 1980-09-09 JP JP55124823A patent/JPS5749225A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5749225A (en) | 1982-03-23 |
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