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J-GLOBAL ID：200903016860635762
レーザーアニール方法およびレーザーアニール装置
Inventor：
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Applicant, Patent owner：
Gazette classification：公開公報
Application number (International application number)：1996352140
Publication number (International publication number)：1998172911
Application date： Dec. 12, 1996
Publication date： Jun. 26, 1998
Summary：
【要約】【課題】 半導体膜に対するレーザーアニールの効果を高める。【解決手段】 半導体膜に対してレーザー光を照射する際に雰囲気中に水分を意図的に含有させる。こうすることで、レーザー光の照射時に半導体膜の表面に水蒸気でなる保温層が形成され、アニールを効果的に行うことができる。
Claim (excerpt)：
非単結晶半導体膜に対してレーザービームを照射してレーザーアニールを行うに際し、レーザー光の照射面側に気体又は液体の熱の保温層を造りつつ、レーザービームを照射することを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項2 】請求項1記載の保温層は、非単結晶半導体膜の結晶化を助長させるものであることを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項3 】請求項1記載の保温層は、水又は水蒸気からなるものであることを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項4】請求項1記載の保温層は、非単結晶半導体膜の結晶化を助長させる、水又は水蒸気からなるものであることを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項5】非単結晶半導体膜に対してレーザービームを照射してレーザーアニールを行うに際し、少なくとも半導体膜表面内外近傍に酸素と水素とを分布させた状態でレーザー光を照射し、前記酸素と水素とを該レーザー光により反応せしめて水を半導体膜結晶化と同時に形成することを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項6】結晶のグレインサイズの分布がσで±20%以内に収まっている多結晶半導体膜を作製することを特徴とする請求項1または5記載のレーザーアニール方法。【請求項7】多結晶で構成される半導体膜表面の、AFM により測定される平均粗さの面内バラツキが±40%以内に収まっている多結晶半導体膜を作製することを特徴とする請求項1または5記載のレーザーアニール方法。【請求項8】非単結晶半導体膜に対して線状に加工されたレーザービームを照射してレーザーアニールを行うに際し、レーザー光の照射面側に気体又は液体の熱の保温層を造りつつ、レーザービームを照射することを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項9】請求項8記載の保温層は、非単結晶半導体膜の結晶化を助長させるものであることを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項10】請求項8記載の保温層は、水又は水蒸気からなるものであることを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項11】請求項8記載の保温層は、非単結晶半導体膜の結晶化を助長させる、水又は水蒸気からなるものであることを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項12】非単結晶半導体膜に対して線状に加工されたレーザービームを照射してレーザーアニールを行うに際し、少なくとも半導体膜表面内外近傍に酸素と水素とを分布させた状態でレーザー光を照射し、前記酸素と水素とを該レーザー光により反応せしめて水を半導体膜結晶化と同時に形成することを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項13】非単結晶半導体膜に対してレーザービームを照射してレーザーアニールを行うに際し、意図的に、該非単結晶半導体膜表面を水素にて終端させた状態にし、少なくとも酸素を含有する雰囲気とし、前記非単結晶半導体膜に対してレーザービームを照射することを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項14】非単結晶半導体膜に対してレーザービームを照射してレーザーアニールを行うに際し、雰囲気制御の可能なレーザー照射室内を、少なくとも水分子を含有する雰囲気とし、前記レーザー照射室内において、前記非単結晶半導体膜に対してレーザービームを照射することを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項15】非単結晶半導体膜に対してレーザービームを照射してレーザーアニールを行うに際し、雰囲気制御の可能なレーザー照射室内を、少なくとも酸素と水素を含有する雰囲気とした状態で、前記レーザー照射室内において、前記非単結晶半導体膜に対してレーザー光を照射し、前記酸素と水素とを該レーザー光により反応せしめて水を半導体膜結晶化と同時に形成することを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項16】請求項15記載の非単結晶半導体膜は、レーザー光照射前に、意図的に該非単結晶半導体膜表面を水素にて終端させた状態にあることを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項17】非単結晶半導体膜に対してレーザービームを照射してレーザーアニールを行うに際し、水分子で構成された層を該非単結晶半導体膜表面上から該表面の極近傍までの範囲に形成しつつ、前記非単結晶半導体膜に対してレーザービームを照射することを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項18】非単結晶半導体膜に対してレーザービームを照射してレーザーアニールを行うに際し、水分子で構成された層を該非単結晶半導体膜表面上から該表面の極近傍までの範囲に形成した状態で、前記非単結晶半導体膜に対してレーザービームを照射することを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項19】請求項1〜18のいずれかにおいて、レーザーアニールは、基板温度-10°C〜100°Cの範囲に保たれている状態で行われることを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項20】非単結晶半導体膜に対してレーザービームを照射してレーザーアニールを行うに際し、水分子を含んだガスを前記非単結晶半導体膜に吹き付けつつ、前記非単結晶半導体膜に対してレーザービーム、を照射することを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項21】非単結晶半導体膜に対してレーザービームを照射してレーザーアニールを行うに際し、酸素と水素とを含んだガスを前記非単結晶半導体膜に吹き付けつつ、前記非単結晶半導体膜に対してレーザービームを照射することを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項22】請求項20または21において、レーザーアニールは、基板温度-10°C〜100°Cの範囲に保たれている状態で行われることを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項23】請求項20または21において、レーザーアニールは、雰囲気制御可能なレーザー照射室内で行われることを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項24】請求項13〜18、20、21のいずれかにおいて、レーザービームの照射は、被照射面における断面形状が、スポット状または線状のレーザービームを走査して行われることを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項25】請求項1、5、8、12〜18、20、21のいずれかにおいて、レーザービームは、パルスレーザーを光源とするものであることを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項26】請求項1、5、8、12〜18、20、21のいずれかにおいて、レーザービームは、エキシマレーザーを光源とするものであることを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項27】非単結晶半導体膜に対して線状に加工されたレーザービームを照射してレーザーアニールを行うに際し、水分子を含んだガスでエアナイフ状のガス流を形成し、前記非単結晶半導体膜に該エアナイフ状のガス流を吹き付けつつ、前記非単結晶半導体膜の該エアナイフ状のガス流吹き付け部分に対してレーザービームを照射することを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項28】非単結晶半導体膜に対して線状に加工されたレーザービームを照射してレーザーアニールを行うに際し、酸素と水素とを含んだガスでエアナイフ状のガス流を形成し、前記非単結晶半導体膜に該エアナイフ状のガス流を吹き付けつつ、前記非単結晶半導体膜の該エアナイフ状のガス流吹き付け部分に対してレーザービームを照射することを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項29】請求項27または28において、レーザーアニールは、基板温度-10°C〜100°Cの範囲に保たれている状態で行われることを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項30】請求項27または28において、レーザーアニールは、雰囲気制御可能なレーザー照射室内で行われることを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項31】請求項27または28において、レーザービームは、パルスレーザーを光源とするものであることを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項32】請求項27または28において、レーザービームは、エキシマレーザーを光源とするものであることを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項33】請求項1〜32のいずれかにおいて、非単結晶半導体膜は非単結晶珪素膜であることを特徴とするレーザーアニール方法。【請求項34】結晶のグレインサイズの分布がσで±20%以内に収まっている多結晶半導体膜を作製することを特徴とする請求項8〜33のいずれかに記載のレーザーアニール方法。【請求項35】多結晶で構成される半導体膜表面の、AFM により測定される平均粗さの面内バラツキが±40%以内に収まっている多結晶半導体膜を作製することを特徴とする請求項8〜33のいずれかに記載のレーザーアニール方法。【請求項36】雰囲気制御可能なレーザー照射室内において、非単結晶半導体膜にレーザーアニールを施すレーザーアニール装置であって、前記レーザー照射室内へ、少なくとも水分子を含むガスを供給する手段を有すること を特徴とするレーザーアニール装置。【請求項37】雰囲気制御可能なレーザー照射室内において、非単結晶半導体膜にレーザーアニールを施すレーザーアニール装置であって、前記レーザー照射室内へ、少なくとも水素と酸素とを含むガスを供給する手段を有すること を特徴とするレーザーアニール装置。【請求項38】非単結晶半導体膜にレーザーアニールを施すレーザーアニール装置であって、少なくとも水分子を含むガスを、該レーザーアニール装置の形成するレーザービームが該非単結晶半導体膜に照射されている部分に、供給する手段を有することを特徴とするレーザーアニール装置。【請求項39】非単結晶半導体膜にレーザーアニールを施すレーザーアニール装置であって、少なくとも水素と酸素を含むガスを、該レーザーアニール装置の形成するレーザービームが該非単結晶半導体膜に照射されている部分に、供給する手段を有することを特徴とするレーザーアニール装置。【請求項40】非単結晶半導体膜にレーザーアニールを施すための線状に加工されたレーザービームを形成するレーザーアニール装置であって、少なくとも水分子を含むガスでエアナイフ状のガス流を形成する手段と、該レーザーアニール装置の形成するレーザービームが該非単結晶半導体膜に照射されている部分に、前記エアナイフ状のガス流を形成しているガスを供給する手段と、を有することを特徴とするレーザーアニール装置。【請求項41】非単結晶半導体膜にレーザーアニールを施すための線状に加工されたレーザービームを形成するレーザーアニール装置であって、少なくとも水素と酸素とを含むガスでエアナイフ状のガス流を形成する手段と、該レーザーアニール装置の形成するレーザービームが該非単結晶半導体膜に照射されている部分に、前記エアナイフ状のガス流を形成しているガスを供給する手段と、を有することを特徴とするレーザーアニール装置。【請求項42】請求項36〜41のいずれかにおいて、レーザービームは、パルスレーザーを光源とするものであることを特徴とするレーザーアニール装置。【請求項43】請求項36〜41のいずれかにおいて、レーザービームは、エキシマレーザーを光源とするものであることを特徴とするレーザーアニール装置。【請求項44】請求項36〜43のいずれかにおいて、非単結晶半導体膜は非単結晶珪素膜であることを特徴とするレーザーアニール装置。
IPC (2)：
FI (2)：
H01L 21/20
, H01L 21/268 G
