JPH0325920A - 単結晶薄膜形成方法 - Google Patents
単結晶薄膜形成方法Info
- Publication number
- JPH0325920A JPH0325920A JP16141789A JP16141789A JPH0325920A JP H0325920 A JPH0325920 A JP H0325920A JP 16141789 A JP16141789 A JP 16141789A JP 16141789 A JP16141789 A JP 16141789A JP H0325920 A JPH0325920 A JP H0325920A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- beams
- total reflection
- crystal thin
- thin film
- 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.)
- Pending
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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】
（イ）産業上の利用分野
この発明は単結晶薄膜形成方法に関する。さらに詳しく
は、半導体装置を製造する分野でｆｌＪ用される絶碌膜
上に半導体層である単結晶薄膜を形成する方法であって
、絶縁膜下地上に形成した非品質または多結晶の非単結
晶半導体薄膜に、連続発振のレーザ光等のエネルギビー
ムを照射して非単結晶薄膜を溶融再結晶させて単結晶化
する方法に関する。
は、半導体装置を製造する分野でｆｌＪ用される絶碌膜
上に半導体層である単結晶薄膜を形成する方法であって
、絶縁膜下地上に形成した非品質または多結晶の非単結
晶半導体薄膜に、連続発振のレーザ光等のエネルギビー
ムを照射して非単結晶薄膜を溶融再結晶させて単結晶化
する方法に関する。
（ロ）従来の技術
従来より結晶性を有しない絶縁模の上に非品質または多
結晶等の非単結晶薄膜を形戎し、この非単結晶薄膜にエ
ネルギビーム照射を行ったリヒータ、ランプ等による加
熱を行って溶融再結晶化させることにより、単結晶化薄
膜を作製する方法（いわゆるＳ Ｏ （ ：Ｓｉｌｉｃ
ｏｎ Ｏｎ ＩｎｓｕｌａＬｏｒ）技術が提案されてい
る。
結晶等の非単結晶薄膜を形戎し、この非単結晶薄膜にエ
ネルギビーム照射を行ったリヒータ、ランプ等による加
熱を行って溶融再結晶化させることにより、単結晶化薄
膜を作製する方法（いわゆるＳ Ｏ （ ：Ｓｉｌｉｃ
ｏｎ Ｏｎ ＩｎｓｕｌａＬｏｒ）技術が提案されてい
る。
この方法の具体例としては、第４図に示すように、シリ
コン基板ｌ４上に絶縁膜１５を形成し、さらにその上に
非品質または多結晶の非単結晶シリコン薄膜ｌ６を堆積
し、光の反射防止用絶縁膜ｌ７及びストライブ状に非単
結晶シリコン膜ｌ８を形成した後、５００℃程度に熱し
たホットプレートにこの試料を入れ、石英蓋をしてガウ
ス分布１９を有するレーザビーム照射を行ったりヒータ
、ランプによる加熱を行ってシリコン層ｌ６の単結晶化
膜を得ている。
コン基板ｌ４上に絶縁膜１５を形成し、さらにその上に
非品質または多結晶の非単結晶シリコン薄膜ｌ６を堆積
し、光の反射防止用絶縁膜ｌ７及びストライブ状に非単
結晶シリコン膜ｌ８を形成した後、５００℃程度に熱し
たホットプレートにこの試料を入れ、石英蓋をしてガウ
ス分布１９を有するレーザビーム照射を行ったりヒータ
、ランプによる加熱を行ってシリコン層ｌ６の単結晶化
膜を得ている。
（ハ）発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記方法で得られるシリコン単結晶膜は
、シリコン基仮ｌ４に半導体素子や配線が形威されてい
る，場合は、レーザビーム照射やヒータ、ランプによる
加熱を行った際、吸収した熱の場所による違いにより、
ある場所ではシリコン膜がその沸点（２３３５℃）を越
えてしまい、飛散を起こして基坂上から消失してしまう
ことがあり、望む場所の単結晶膜を加工して半導体素子
を形成することができないばかりか、ＨＦ等によりウエ
ット処理を行うときに飛散した場所からＨＰ等が侵入し
、酸化膜を浸食する等プロセス的に半導体素子の形威を
困難にしている。
、シリコン基仮ｌ４に半導体素子や配線が形威されてい
る，場合は、レーザビーム照射やヒータ、ランプによる
加熱を行った際、吸収した熱の場所による違いにより、
ある場所ではシリコン膜がその沸点（２３３５℃）を越
えてしまい、飛散を起こして基坂上から消失してしまう
ことがあり、望む場所の単結晶膜を加工して半導体素子
を形成することができないばかりか、ＨＦ等によりウエ
ット処理を行うときに飛散した場所からＨＰ等が侵入し
、酸化膜を浸食する等プロセス的に半導体素子の形威を
困難にしている。
上記絶縁膜上のシリコン薄膜が飛散するのを回避するた
めに、飛赦する場所の上部の反射防止膜（通常単結晶化
しようとするシリコン膜の上部に反射防止膜を形成する
）を部分的に除去したり、飛散する場所の下層の構造を
単純化したり（すなわち試料の作り直し）して行ってい
るが、反射防止膜を除去するという作業はその場しのぎ
の策で根本的な解決とはならず、また試料の作り直しに
は多大な労力を要するという問題がある。
めに、飛赦する場所の上部の反射防止膜（通常単結晶化
しようとするシリコン膜の上部に反射防止膜を形成する
）を部分的に除去したり、飛散する場所の下層の構造を
単純化したり（すなわち試料の作り直し）して行ってい
るが、反射防止膜を除去するという作業はその場しのぎ
の策で根本的な解決とはならず、また試料の作り直しに
は多大な労力を要するという問題がある。
この発明はかかる状況に鑑み為されたものであり、絶縁
膜下の構造によらず絶縁膜上の非単結晶薄膜が飛散する
ことなく単結晶化しつる単結晶薄膜形成方法を提供しよ
うとするものである。
膜下の構造によらず絶縁膜上の非単結晶薄膜が飛散する
ことなく単結晶化しつる単結晶薄膜形成方法を提供しよ
うとするものである。
（二）課題を解決するための手段
かくしてこの発明によれば、絶縁膜で被覆された単結晶
基板の該絶縁膜上に形成された非単結晶薄膜をエネルギ
ビームの照射により単結晶化する単結晶薄膜形成．方法
において、エネルギビームが、照射の走査軸上で走査方
向の前方から後方に連続しかっ強度が同方向の前方から
後方に順に増大しろる強度分布を有する多数のスポット
群を、非単結晶薄膜の被照射部位に形成しうる強度の異
なる小ビーム群で構成されことを特徴とする単結晶薄膜
形成方法が提供される。
基板の該絶縁膜上に形成された非単結晶薄膜をエネルギ
ビームの照射により単結晶化する単結晶薄膜形成．方法
において、エネルギビームが、照射の走査軸上で走査方
向の前方から後方に連続しかっ強度が同方向の前方から
後方に順に増大しろる強度分布を有する多数のスポット
群を、非単結晶薄膜の被照射部位に形成しうる強度の異
なる小ビーム群で構成されことを特徴とする単結晶薄膜
形成方法が提供される。
この発明において、エネルギビームとしてはレーザビー
ムが好ましい。
ムが好ましい。
この発明において、エネルギビームは、非単結晶薄膜の
被照射部位において複数のスポット群を形成し得るよう
復敗の光路で導かれる。これら複数の光路は、上記スポ
ット群が、該エネルギビーム照射の走査軸上に配列され
るよう１こ形成される。
被照射部位において複数のスポット群を形成し得るよう
復敗の光路で導かれる。これら複数の光路は、上記スポ
ット群が、該エネルギビーム照射の走査軸上に配列され
るよう１こ形成される。
該配列は上記走査軸の走査方向の前方から後方に滑らか
に連続するように行われる。そしてこのように配列され
るスポット群が、各スポットにおけるビーム強度が走査
方向の前方から後方に順に増大しろろ強度分布を有する
ように、上記復数の光路においてそれぞれ光量凋節が行
われる。上記凋節には例えば減光フィルタ等を用いるこ
とができろ。この場合の好適な例としては、レーザ発振
管から照射されるレーザ光路をハーフミラーを介して分
光し、この分光光のうち一方を減光フィルタを介して減
光することにより、大小２つの強度に連続して分布され
た双峰型スポット群を、非単結晶薄膜の被照射部位に収
束して形成することを挙げることができる。この具体的
な構戊としては後述する実施例の記載か参照される。
に連続するように行われる。そしてこのように配列され
るスポット群が、各スポットにおけるビーム強度が走査
方向の前方から後方に順に増大しろろ強度分布を有する
ように、上記復数の光路においてそれぞれ光量凋節が行
われる。上記凋節には例えば減光フィルタ等を用いるこ
とができろ。この場合の好適な例としては、レーザ発振
管から照射されるレーザ光路をハーフミラーを介して分
光し、この分光光のうち一方を減光フィルタを介して減
光することにより、大小２つの強度に連続して分布され
た双峰型スポット群を、非単結晶薄膜の被照射部位に収
束して形成することを挙げることができる。この具体的
な構戊としては後述する実施例の記載か参照される。
（ホ）作用
この発明によれば、エネルギビームが走査される非単結
晶薄膜の被照射部位は、ビーム強度の小さいスポットか
ら強度の大きいスポットに連続して照射されることとな
り、その部はの温度は漸増して溶融されることとなる。
晶薄膜の被照射部位は、ビーム強度の小さいスポットか
ら強度の大きいスポットに連続して照射されることとな
り、その部はの温度は漸増して溶融されることとなる。
以下実施例によりこの発明を詳細に説明するが、これに
よりこの発明は限定されるものではない。
よりこの発明は限定されるものではない。
（へ）実施例
第ｌ図はこの発明の方法を実施するレーザ再結晶化装置
の一例の原理図である。該装置（１）は、レーザ発振管
（２）、全反射ミラー（３１Ｘ３２Ｘ３３）（３４）（
３５）、ビームエキスパンダ（４）、ハーフミラー（５
）、光減衰フィルタ（６）、収束レンズ（ア）、ホット
プレート本体（８）から主として構成されている。
の一例の原理図である。該装置（１）は、レーザ発振管
（２）、全反射ミラー（３１Ｘ３２Ｘ３３）（３４）（
３５）、ビームエキスパンダ（４）、ハーフミラー（５
）、光減衰フィルタ（６）、収束レンズ（ア）、ホット
プレート本体（８）から主として構成されている。
上記装置（１）においてレーザ発振管（２）から発生さ
れるレーザビームは、全反射ミラー（３１），（３２）
によりビームエキスパンダ（４）に導入され、拡大され
た後、ハーフミラー（５）により２分される。
れるレーザビームは、全反射ミラー（３１），（３２）
によりビームエキスパンダ（４）に導入され、拡大され
た後、ハーフミラー（５）により２分される。
このうち分光ビーム（イ）は、全反射ミラー（３４）
，（３５）、収束レンズ（７）、全反射ミラー（３６）
によりホットプレート本体（８）上に導かれろ。また一
方の分光ビーム（ロ）は、全反射ミラー（３３）、光減
衰フィルタ（６）、全反射ミラー（３４），（３５）、
収束レンズ（７）、全反射ミラー（３６）によりホット
プレート本体（８）上に導かれる。上記装置により、レ
ーザ発１１ｉ ！ （２）で発生したガウス分布を有す
るレーザビーム（ａ）は、ホットプレート本体（８）上
で双峰型分布を有するレーザビーム（ｂ）となる。
，（３５）、収束レンズ（７）、全反射ミラー（３６）
によりホットプレート本体（８）上に導かれろ。また一
方の分光ビーム（ロ）は、全反射ミラー（３３）、光減
衰フィルタ（６）、全反射ミラー（３４），（３５）、
収束レンズ（７）、全反射ミラー（３６）によりホット
プレート本体（８）上に導かれる。上記装置により、レ
ーザ発１１ｉ ！ （２）で発生したガウス分布を有す
るレーザビーム（ａ）は、ホットプレート本体（８）上
で双峰型分布を有するレーザビーム（ｂ）となる。
上記得られる双峰型分布を有するレーザビーム（ｂ）は
、光減衰フィルタ（６）及び収束レンズ（７）により、
所定の強度分布を有するよう調節される。
、光減衰フィルタ（６）及び収束レンズ（７）により、
所定の強度分布を有するよう調節される。
上記強度分布は、一例として第２図に示すように、レー
ザビームの走査方向（一の方向）においてその前方のレ
ーザビームの強度が後方の強度の約７割程度に押さえら
れている。
ザビームの走査方向（一の方向）においてその前方のレ
ーザビームの強度が後方の強度の約７割程度に押さえら
れている。
このようにビームの走査方向に対して強度分布をもたせ
ることにより、ホットプレート本体（８）上に載置され
る試料の非単結晶薄膜のビーム照射地点における温度の
時間変化は、第３図に示すように援やかになり、かつｔ
ｏ ｏ ｏ ’ｃ程度の温度を１５０ｍｓｅｃ以上保
持してからシリコン（Ｓｉ）の融点であろｌ４｛４℃に
達するため、急激な温度上昇からくるシリコン薄膜の飛
故による消失をなくすことかできる。
ることにより、ホットプレート本体（８）上に載置され
る試料の非単結晶薄膜のビーム照射地点における温度の
時間変化は、第３図に示すように援やかになり、かつｔ
ｏ ｏ ｏ ’ｃ程度の温度を１５０ｍｓｅｃ以上保
持してからシリコン（Ｓｉ）の融点であろｌ４｛４℃に
達するため、急激な温度上昇からくるシリコン薄膜の飛
故による消失をなくすことかできる。
（ト）発明の効果
この発明によれば、絶縁膜下の構造によらず絶縁膜上の
非単結晶薄膜が飛散することなく単結晶化することがで
きる。
非単結晶薄膜が飛散することなく単結晶化することがで
きる。
第１図はこの発明の方法を実施するレーザ再結晶化装置
の一例の原理図、第２図は第１図の装置によるレーザビ
ームの強度分布を示す模式図、第３図は第２図のレーザ
ビームの照射郎はにおけるシリコン薄膜の温度変化を示
すグラフ図、第４図は単結晶シリコン薄膜形成方法を説
明するための構戊説明図である。 （２）・・・・・・レーザ発振管、 （３１Ｘ３２Ｘ３３Ｘ３４Ｘ３５）（３６）・・・・・
・全反射ミラー（４）・・・・・・ビームエキスパンダ
、（５）・・・・・・ハーフミラー （６）・・・・・
・光減衰フィルタ、（７）・・・・・・収束レンズ、 （８）・・・・・・ホットプレ〜ト本体。 第１図 第２図 走査方向 第４図
の一例の原理図、第２図は第１図の装置によるレーザビ
ームの強度分布を示す模式図、第３図は第２図のレーザ
ビームの照射郎はにおけるシリコン薄膜の温度変化を示
すグラフ図、第４図は単結晶シリコン薄膜形成方法を説
明するための構戊説明図である。 （２）・・・・・・レーザ発振管、 （３１Ｘ３２Ｘ３３Ｘ３４Ｘ３５）（３６）・・・・・
・全反射ミラー（４）・・・・・・ビームエキスパンダ
、（５）・・・・・・ハーフミラー （６）・・・・・
・光減衰フィルタ、（７）・・・・・・収束レンズ、 （８）・・・・・・ホットプレ〜ト本体。 第１図 第２図 走査方向 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、絶縁膜で被覆された単結晶基板の該絶縁膜上に形成
された非単結晶薄膜をエネルギビームの照射により単結
晶化する単結晶薄膜形成方法において、 エネルギビームが、照射の走査軸上で走査方向の前方か
ら後方に連続しかつ強度が同方向の前方から後方に順に
増大しうる強度分布を有する多数のスポット群を、非単
結晶薄膜の被照射部位に形成しうる強度の異なる小ビー
ム群で構成されことを特徴とする単結晶薄膜形成方法。 ２、エネルギビームが、レーザ発振管からハーフミラー
を介して分光され、この分光光のうち一方は減光フィル
タを介して減衰され、非単結晶薄膜の被照射部位に大小
２つの強度中心を有して連続する双峰型スポット群を形
成しうるレーザビーム群で構成される請求項１記載の形
成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16141789A JPH0325920A (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 単結晶薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16141789A JPH0325920A (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 単結晶薄膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0325920A true JPH0325920A (ja) | 1991-02-04 |
Family
ID=15734703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16141789A Pending JPH0325920A (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 単結晶薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0325920A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6300176B1 (en) | 1994-07-22 | 2001-10-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser processing method |
| US6613619B2 (en) | 1994-12-16 | 2003-09-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for producing the same |
-
1989
- 1989-06-23 JP JP16141789A patent/JPH0325920A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6300176B1 (en) | 1994-07-22 | 2001-10-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser processing method |
| KR100297314B1 (ko) * | 1994-07-22 | 2001-11-30 | 야마자끼 순페이 | 반도체디바이스의레이저처리방법 |
| KR100321890B1 (ko) * | 1994-07-22 | 2002-01-26 | 야마자끼 순페이 | 반도체 디바이스의 레이저 처리 방법 |
| US6689651B2 (en) | 1994-07-22 | 2004-02-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser processing method |
| US7160792B2 (en) | 1994-07-22 | 2007-01-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser processing method |
| US6613619B2 (en) | 1994-12-16 | 2003-09-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for producing the same |
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