JPH0335826B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0335826B2 JPH0335826B2 JP56058954A JP5895481A JPH0335826B2 JP H0335826 B2 JPH0335826 B2 JP H0335826B2 JP 56058954 A JP56058954 A JP 56058954A JP 5895481 A JP5895481 A JP 5895481A JP H0335826 B2 JPH0335826 B2 JP H0335826B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- impurities
- impurity
- solid
- laser
- 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 - Lifetime
Links
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
- Element Separation (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はレーザによる固体処理方法に関する。
従来よりレーザ光を用いた、熱処理方法、ある
いは加工方法が開発され、特に半導体製造プロセ
スに応用されている。これらレーザ光などを用い
たプロセスにおいては、微細な加工が可能であ
り、局所的に加熱することも可能である。したが
つて、半導体装置の製造プロセスにおいては、イ
オン注入層の熱処理を始めとして、非結晶シリコ
ン層の局部結晶化、電極金属の接触などの分野で
利用されている。
いは加工方法が開発され、特に半導体製造プロセ
スに応用されている。これらレーザ光などを用い
たプロセスにおいては、微細な加工が可能であ
り、局所的に加熱することも可能である。したが
つて、半導体装置の製造プロセスにおいては、イ
オン注入層の熱処理を始めとして、非結晶シリコ
ン層の局部結晶化、電極金属の接触などの分野で
利用されている。
さらに特殊な応用としては、集積回路における
トリミング、もしくは、読出専用記憶回路の書き
込みなどに応用されている。これらの応用に於い
ては、レーザ光の照射における局部的温度上昇の
効果を利用した熱処理か、もしくは、局部に大エ
ネルギーを照射する機械的破壊の効果を利用した
ものに限られている。
トリミング、もしくは、読出専用記憶回路の書き
込みなどに応用されている。これらの応用に於い
ては、レーザ光の照射における局部的温度上昇の
効果を利用した熱処理か、もしくは、局部に大エ
ネルギーを照射する機械的破壊の効果を利用した
ものに限られている。
一方、レーザ光を用いて固体表面に所定の不純
物を拡散させる方法、もしくは固体表面の化学組
成を変える方法も、従来より数多く開発されてい
る。しかしながら、固体表面の限られた表面のみ
において上記の要求にこたえる場合には、熱的に
安定で、化学的にも安定なSi3N4膜などをマスク
材として用いてレーザ照射が行なわれている。
物を拡散させる方法、もしくは固体表面の化学組
成を変える方法も、従来より数多く開発されてい
る。しかしながら、固体表面の限られた表面のみ
において上記の要求にこたえる場合には、熱的に
安定で、化学的にも安定なSi3N4膜などをマスク
材として用いてレーザ照射が行なわれている。
半導体集積回路の製造を例にとり、レーザによ
る固体処理方法、具体的にはレーザによる不純物
拡散法の従来例を説明する。通常行なわれている
Siの基板表面に選択的に不純物拡散を行う場合に
は、基板表面に安定な誘電体を形成し、不純物拡
散を行う所定の領域のみ、その誘電体を取り除
く。この基板表面に、所定の不純物を含む拡散源
となりうる物質（例えばリンケイ酸ガラス
（PSG））を被着し、そして高温保持によつて拡
散を行い、所定の不純物拡散を行う。また拡散源
として、BN（ボロンナイトライド）などの固体
板を隣接する方法などもある。
る固体処理方法、具体的にはレーザによる不純物
拡散法の従来例を説明する。通常行なわれている
Siの基板表面に選択的に不純物拡散を行う場合に
は、基板表面に安定な誘電体を形成し、不純物拡
散を行う所定の領域のみ、その誘電体を取り除
く。この基板表面に、所定の不純物を含む拡散源
となりうる物質（例えばリンケイ酸ガラス
（PSG））を被着し、そして高温保持によつて拡
散を行い、所定の不純物拡散を行う。また拡散源
として、BN（ボロンナイトライド）などの固体
板を隣接する方法などもある。
この様な固体不純物源を使用する以外の不純物
拡散方法、例えばイオン注入による場合にもマス
ク材、および、その後の熱処理などが必要であ
る。
拡散方法、例えばイオン注入による場合にもマス
ク材、および、その後の熱処理などが必要であ
る。
この様な従来例においては製造工程が多く、ま
た熱処理時において、基板全体を高温に保持する
ために、前工程において形成された、不純物濃度
分布などが変化してしまう。これらの不純物拡散
の方法では、工程が複雑で制御性は高くない。
た熱処理時において、基板全体を高温に保持する
ために、前工程において形成された、不純物濃度
分布などが変化してしまう。これらの不純物拡散
の方法では、工程が複雑で制御性は高くない。
本発明は前記従来の欠点を除去するレーザによ
る固体処理方法を提供するものであり、その１例
をあげればレーザ光をSi基板などに局所的に照射
し、所定の領域のSi基板温度を上昇せしめ、Si基
板表面をおおう雰囲気気体より所定量の不純物を
混入する方法で、従来に比べて不純物混入のため
の手数は大幅に減少し、さらに、温度上昇が所定
の領域以外ではほとんど起きず、前工程で形成さ
れた状態を保つことが可能である。
る固体処理方法を提供するものであり、その１例
をあげればレーザ光をSi基板などに局所的に照射
し、所定の領域のSi基板温度を上昇せしめ、Si基
板表面をおおう雰囲気気体より所定量の不純物を
混入する方法で、従来に比べて不純物混入のため
の手数は大幅に減少し、さらに、温度上昇が所定
の領域以外ではほとんど起きず、前工程で形成さ
れた状態を保つことが可能である。
本発明の一実施例におけるレーザによる固体処
理方法を第１図を用いて詳しく説明する。この実
施例においては、Si基板上の所定の領域への不純
物混入する場合を例に説明を行う。
理方法を第１図を用いて詳しく説明する。この実
施例においては、Si基板上の所定の領域への不純
物混入する場合を例に説明を行う。
第１図は雰囲気気体１中にSi基板２が配置さ
れ、このSi基板上にレーザ光源３が配置された状
態を示す。レーザ光源３から発せられたレーザ光
４は、Si基板上の所定の表面５に照射され、表面
５の直下の領域６を加熱する。ここでレーザ光４
の強度、および波長によつて領域６は溶融する。
このときレーザ光４の強度は、領域６の溶融基板
Siが飛散しない様に制御する。この制御は雰囲気
気体の圧力によつて行ないうる。
れ、このSi基板上にレーザ光源３が配置された状
態を示す。レーザ光源３から発せられたレーザ光
４は、Si基板上の所定の表面５に照射され、表面
５の直下の領域６を加熱する。ここでレーザ光４
の強度、および波長によつて領域６は溶融する。
このときレーザ光４の強度は、領域６の溶融基板
Siが飛散しない様に制御する。この制御は雰囲気
気体の圧力によつて行ないうる。
領域６の溶融Siは雰囲気気体１に表面において
接触しているために、雰囲気気体１として、例え
ばアルシンガス、あるいはフオスフインガスを用
いると、これらのガスは溶融Siとの接触面におい
て分解し、溶融Si中に溶け込む。この領域６の溶
融Siは、弱く対流している事が十分に期待できる
し、さらに、溶融Si中の不純物の拡散速度は十分
に大きく、短時間で混入される。混入されたヒ
素、あるいはリンはSi結晶中でドナ−不純物とな
るため、レーザ光４を遮断することによつて、溶
融Siは固相となり、既に一般に知られている様に
単結晶状態にもどる。したがつて混入された不純
物は領域６で活性化し、領域６はｎ型となる。基
板２にＰ型のSi基板を用いれば本実施例の不純物
混入方法において領域６に分離されたｎ型の島領
域が形成できる。
接触しているために、雰囲気気体１として、例え
ばアルシンガス、あるいはフオスフインガスを用
いると、これらのガスは溶融Siとの接触面におい
て分解し、溶融Si中に溶け込む。この領域６の溶
融Siは、弱く対流している事が十分に期待できる
し、さらに、溶融Si中の不純物の拡散速度は十分
に大きく、短時間で混入される。混入されたヒ
素、あるいはリンはSi結晶中でドナ−不純物とな
るため、レーザ光４を遮断することによつて、溶
融Siは固相となり、既に一般に知られている様に
単結晶状態にもどる。したがつて混入された不純
物は領域６で活性化し、領域６はｎ型となる。基
板２にＰ型のSi基板を用いれば本実施例の不純物
混入方法において領域６に分離されたｎ型の島領
域が形成できる。
本発明の実施例における不純物混入方法におい
ては、領域６は、レーザ光照射によつて溶融する
が、領域６の溶融深さは、照射に用いられたレー
ザ光の波長と、レーザ光の強度と、照射時間によ
つて決定される。したがつて、これらレーザ光の
波長、強度照射時間を所定条件に決定することに
よつて、所定の深さの不純物層が得られる。また
領域６の不純物濃度は、雰囲気気体１の不純物気
体の分圧で決定されるため、雰囲気気体１として
例えばアルシンガスと、水素ガスの所定の分圧比
を有する混合ガスを使用することによつて、所定
の濃度が得られる。
ては、領域６は、レーザ光照射によつて溶融する
が、領域６の溶融深さは、照射に用いられたレー
ザ光の波長と、レーザ光の強度と、照射時間によ
つて決定される。したがつて、これらレーザ光の
波長、強度照射時間を所定条件に決定することに
よつて、所定の深さの不純物層が得られる。また
領域６の不純物濃度は、雰囲気気体１の不純物気
体の分圧で決定されるため、雰囲気気体１として
例えばアルシンガスと、水素ガスの所定の分圧比
を有する混合ガスを使用することによつて、所定
の濃度が得られる。
既に報告されている様に、レーザ光などで瞬時
に溶融そして、固相状態にもどる過程においては
固相中の不純物拡散が無視できる。この様な過程
において、不純物の濃度分布は平衡偏折係数を用
いた解析がなされている（例えばChikawa et.al.
J.J.A.P19L159（1980）を参照）これらの解析によ
れば、不純物濃度分布は、液相と固相の界面の移
動速度即ち、再結晶化する速度と、液相中での不
純物の拡散係数と偏析係数によつて決定される。
に溶融そして、固相状態にもどる過程においては
固相中の不純物拡散が無視できる。この様な過程
において、不純物の濃度分布は平衡偏折係数を用
いた解析がなされている（例えばChikawa et.al.
J.J.A.P19L159（1980）を参照）これらの解析によ
れば、不純物濃度分布は、液相と固相の界面の移
動速度即ち、再結晶化する速度と、液相中での不
純物の拡散係数と偏析係数によつて決定される。
しかしこれらの解析は、レーザ照射前、固相中
に一様に分布する不純物のレーザ照射およびその
後の再結晶化にともなう不純物の再分布の解析で
あつて、気相中の不純物との間の関係は考慮され
ていない。気相中からの液相中への不純物の溶け
込みを考慮に入れると、本発明による不純物濃度
分布は上記の報告されたものとは異なる。
に一様に分布する不純物のレーザ照射およびその
後の再結晶化にともなう不純物の再分布の解析で
あつて、気相中の不純物との間の関係は考慮され
ていない。気相中からの液相中への不純物の溶け
込みを考慮に入れると、本発明による不純物濃度
分布は上記の報告されたものとは異なる。
しかしいずれにしても溶融された領域６の不純
物は固相中への拡散がないために、領域６が固相
化した後の不純物分布は界面で急峻となる。また
領域６の様に溶融された状態での不純物の飽和溶
解度は、固相のそれと比べると十分に大きく、領
域６において、固溶度以上の不純物の活性化が可
能である。この点で従来の熱平衡状態における不
純物濃度の限界がとり除かれ、十分に広い範囲で
の不純物濃度の制御が可能となる。
物は固相中への拡散がないために、領域６が固相
化した後の不純物分布は界面で急峻となる。また
領域６の様に溶融された状態での不純物の飽和溶
解度は、固相のそれと比べると十分に大きく、領
域６において、固溶度以上の不純物の活性化が可
能である。この点で従来の熱平衡状態における不
純物濃度の限界がとり除かれ、十分に広い範囲で
の不純物濃度の制御が可能となる。
第２図に本発明のレーザによる固体処理方法を
実施するための具体的な装置を示す。同装置にお
いて例えばSi基板等の基板２１は、気密容器２２
内に設置される。気密容器２２には光などを通す
窓２３が設けられ、気密容器２２外からレーザ光
２４が基板２１に照射される。気密容器２２には
さらに吸気口２５と排気口２６が設けられ、排気
口２６は所定の排気処理設備などに導かれる。吸
気口２５は、所定の気体源２７に接続され、圧力
及び流量が制御される。
実施するための具体的な装置を示す。同装置にお
いて例えばSi基板等の基板２１は、気密容器２２
内に設置される。気密容器２２には光などを通す
窓２３が設けられ、気密容器２２外からレーザ光
２４が基板２１に照射される。気密容器２２には
さらに吸気口２５と排気口２６が設けられ、排気
口２６は所定の排気処理設備などに導かれる。吸
気口２５は、所定の気体源２７に接続され、圧力
及び流量が制御される。
本発明のレーザによる固体処理方法を用いるこ
とによつて、固体全体を高温にすることなく、均
一で、しかも界面で急峻な不純物濃度を有する不
純物混入層を得ることが可能となり、また固溶度
以上の不純物濃度を可能にする。上記はSi基板に
不純物混入する場合を例に上げて説明したが、一
般に固体を酸化性気体中におけば、固体の酸化物
を形成したり、また、固体中に含まれる不純物を
取り除くことも可能である。さらに本発明ではレ
ーザ光を照射した例で説明したが、電子線でも同
様の効果が期待できる。
とによつて、固体全体を高温にすることなく、均
一で、しかも界面で急峻な不純物濃度を有する不
純物混入層を得ることが可能となり、また固溶度
以上の不純物濃度を可能にする。上記はSi基板に
不純物混入する場合を例に上げて説明したが、一
般に固体を酸化性気体中におけば、固体の酸化物
を形成したり、また、固体中に含まれる不純物を
取り除くことも可能である。さらに本発明ではレ
ーザ光を照射した例で説明したが、電子線でも同
様の効果が期待できる。
第１図は本発明の一実施例におけるレーザによ
る固体処理方法を説明するための図、第２図は本
発明のレーザによる固体処理方法を実施するため
の装置の構成例を示す図である。 １……気体、２……固体（Si基板）、３……レ
ーザ光源、４……レーザ光。
る固体処理方法を説明するための図、第２図は本
発明のレーザによる固体処理方法を実施するため
の装置の構成例を示す図である。 １……気体、２……固体（Si基板）、３……レ
ーザ光源、４……レーザ光。
Claims (1)
- １ 不純物原子もしくは分子を含む気体を少なく
とも含む気体雰囲気中に半導体基板を設置し、レ
ーザ光を前記半導体基板表面上に照射することに
より前記半導体基板表面を選択的に溶融せしめる
と同時に前記不純物を溶融領域に導入し、前記レ
ーザ光の強度と波長によつて前記基板の前記溶融
領域の溶融深さを制御して、前記不純物を導入
し、さらに前記不純物原子もしくは分子を含む気
体の分圧によつて前記溶融領域への不純物導入量
を決定することを特徴とするレーザによる個体処
理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56058954A JPS57173937A (en) | 1981-04-17 | 1981-04-17 | Treatment for solid by laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56058954A JPS57173937A (en) | 1981-04-17 | 1981-04-17 | Treatment for solid by laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57173937A JPS57173937A (en) | 1982-10-26 |
| JPH0335826B2 true JPH0335826B2 (ja) | 1991-05-29 |
Family
ID=13099225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56058954A Granted JPS57173937A (en) | 1981-04-17 | 1981-04-17 | Treatment for solid by laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57173937A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5823255A (ja) * | 1981-08-01 | 1983-02-10 | Nippon Denso Co Ltd | 内燃機関のアイドリング回転速度制御方法 |
| JP2605268B2 (ja) * | 1987-01-30 | 1997-04-30 | ソニー株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54131866A (en) * | 1978-04-05 | 1979-10-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Heat treatment device |
-
1981
- 1981-04-17 JP JP56058954A patent/JPS57173937A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57173937A (en) | 1982-10-26 |
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