專利名稱：制造具有半導體層的半導體器件的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適于用在半導體器件成批生產中的、高生產率條件下能實現(xiàn)均勻退火的、高可靠的激光退火方法。更具體地說，本發(fā)明提供一種其晶性由于在諸如離子照射(ion irradiation)、離子注入和離子摻雜等工藝中受到損傷而嚴重地劣化的淀積薄膜的激光退火方法。
如今，對降低制造半導體器件中的加工溫度的方法正廣泛地進行研究。對低溫加工方法如此積極地研究的原因部分地歸因于在例如玻璃制造的絕緣襯底上制備半導體器件所提出的要求。激光退火技術被認為是有前途的主要低溫加工方法。
但是，激光退火的條件尚未確定，因為傳統(tǒng)的激光退火方法是各自獨立地在不同條件下進行的，這些條件取決于在每個方法中獨立地選擇的裝置和涂敷條件。這就使得許多人錯誤地認為，激光退火技術不能給出可靠和一致得足以使該方法實際可行的結果。因此，本發(fā)明的目的在于首次建立能給出高度再現(xiàn)的結果的激光退火方法的條件。
在制造半導體器件的方法中，淀積薄膜極大地受到諸如離子照射、離子注入和離子摻雜等工藝過程的損傷，并由此在晶性方面遭到破壞，從而產生遠非所說的半導體的非晶相或類似態(tài)。所以，為了將激光退火用于激活這種被損傷的薄膜，本發(fā)明人對如何使激光退火的條件最佳化進行了深入的研究。在該研究期間已發(fā)現(xiàn)，最佳條件的變化不僅受激光束的能量控制的影響，而且還受薄膜中所含有的雜質以及所加激光束的脈沖發(fā)射的次數(shù)的影響。
采用本發(fā)明的方法激活的淀積薄膜是那些含有作為主要成份的周期表的Ⅳ族元素，例如硅、鍺、硅和鍺的合金，或Ⅳ族元素的化合物如碳化硅的淀積薄膜。所淀積的薄膜的厚度為100至10000?？紤]到光傳輸，已完全確認，采用處于短波長范圍的特別是400nm或更短波長的激光束能很好地實現(xiàn)這種薄膜的激光退火。
本發(fā)明的方法包括以下步驟將具有400nm或更短波長和50nsec或更窄脈寬的激光脈沖照射到薄膜上，該薄膜含有從碳、硅、鍺、錫和鉛所構成的組中選出的Ⅳ族元素以及摻入其中的雜質離子。
其中在所說激光脈沖到達所述含有Ⅳ族元素的薄膜的路程中，在所述含有Ⅳ族元素的薄膜上形成厚度為3至300nm的透明薄膜，所述激光脈沖的每一個的能量密度E以mJ/cm2為單位和所述激光脈沖數(shù)N滿足關系式log10N≤-0.02(E-350)。
從由KrF激發(fā)物激光器、ArF激發(fā)物激光器、XeCl激發(fā)物激光器和XeF激發(fā)物激光器構成的組中選出的一種激光器發(fā)射激光脈沖。雜質離子的摻入是采用離子照射、離子注入和離子摻雜等工藝實現(xiàn)的。含有Ⅳ族元素的薄膜形成在絕緣襯底上，并且該絕緣襯底在照射步驟期間被保持在室溫至500℃的溫度。
業(yè)已確認，采用具有足夠高至激活的能量密度的激光束能降低薄層電阻。在含有作為雜質的磷的薄膜的情況下，這種趨勢必然能觀察到。然而，在含有作為雜質的硼的薄膜中，該薄膜由于這種高能量密度的激光的照射而受到損傷。此外，脈沖發(fā)射數(shù)的增加減少了激光退火薄膜的特性的波動被認為是理所當然的事。但是，這是不確切的，因為已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于增加發(fā)射數(shù)目使微觀波動增強，涂層的結構劣化了。
這可解釋為是由于重復加到薄膜上的激光束照射引起的涂層內的晶核生長所致。結果，在涂層內出現(xiàn)粒狀大小在0.1至1μm尺寸范圍內的分布，而該涂層以前是由均勻尺寸晶粒所組成的。當采用高能激光照射時，此現(xiàn)象尤其明顯。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，所淀積薄膜(即半導體薄膜)必須涂敷(覆蓋)3至300nm厚的光傳輸涂層，而不暴露在大氣中。從傳輸光束的觀點看，該光傳輸涂層優(yōu)先選用氧化硅或氮化硅制造。最好采用主要含有氧化硅的材料，因為通常它也可用作柵絕緣材料。無需說明，此光傳輸薄膜可以摻磷或硼，以鈍化可移動離子。如果含有Ⅳ族元素的薄膜未涂敷這種光傳輸涂層，將會發(fā)生均勻性以加速方式被破壞的現(xiàn)象。
還已發(fā)現(xiàn)，在上述條件下并且又滿足以下關系式時1og10N≤A(E-B)采用脈沖式激光束能獲得更為光滑(均勻)的涂層，這里E(mJ/cm2)是所照射的每一激光脈沖的能量密度，N(發(fā)射數(shù))是脈沖式激光的射數(shù)目。A和B的值取決于摻入涂層中的雜質。當磷作為雜質存在時，選A為-0.02，B為350，當采用硼作為雜質時，選A為-0.02，B為300。
采用透明的襯底替代透明的薄膜能得到相似的結果。也就是說，按照本發(fā)明的激光加工方法包括以下步驟將雜質摻入在透明襯底上形成的半導體薄膜中；并且將波長為400nm或更短和脈寬為50nsec或更窄的激光脈沖穿過所述透明襯底照射至所述半導體薄膜上；其中，單位為mJ/cm2的所述激光脈沖的每一個的能量密度E和所述激光脈沖的數(shù)目N滿足關系式1og10N≤-0.02(E-350)。
圖7(A)示出摻入步驟，圖7(B)示出照射步驟。參照數(shù)字71代表透明襯底，72代表半導體薄膜。
以下是附圖的簡要說明。


圖1是用于本發(fā)明的實施例中的激光退火裝置的原理圖；圖2是按照本發(fā)明的一個施例由激光退火所獲得的硅薄膜(摻磷，N型)的薄層電阻與所加的激光能量密度之間在改變脈沖發(fā)射的重復次數(shù)時的關系圖；圖3是按照本發(fā)明的一個實施例由激光退火所獲得的硅薄膜(摻磷和硼，P型)的薄層電阻與所加的激光能量密度之間在改變脈沖發(fā)射的重復次數(shù)時的關系圖；圖4是在本發(fā)明的一個實施例中獲得的硅薄膜的結構與所加的激光能量量密度以及脈沖發(fā)射的復次數(shù)之間的關系圖；圖5為用于本發(fā)明的實施例中的激光退火裝置的光學系統(tǒng)的原理圖；圖6示出按照本發(fā)明的激光退火方法；和圖7示出按照本發(fā)明的另一種激光退火方法。
下面參考非限制性實例，以更詳細的方式描述本發(fā)明，不過，應當指出，不能將本發(fā)明解釋成限于該實例。
在此實例中，將雜質摻入由Ⅳ族元素組成的薄膜中，以使其具有N型和P型導電的一種，將另一種雜質用掩模摻入該薄膜的一部分中，使所述部分具有N型和P型導電的其余一種。在圖1中，原理性地示出了用于本實施的激光退火裝置。激光束在發(fā)生器2中產生，在通過全反射鏡5和6之后，在放大器3中被放大，并在通過全反射鏡7和8之后被引入光學系統(tǒng)4。初始激光束具有約3×2cm2的矩形束面積，但借助光學系統(tǒng)4被加工成長光束，其長約為10至30cm，寬約0.1至1cm。通過此光學系統(tǒng)的激光的最大能量密度為1000mJ/單發(fā)射。
光學系統(tǒng)4中的光路示于圖5中。入射于光學系統(tǒng)4上的激光通過柱形凹透鏡A、柱形凸透鏡B、水平方向設置蠅眼透鏡C和垂直方向設置的蠅眼透鏡D。依靠蠅眼透鏡C和D，激光從初始的高斯分布變成矩形分布。接著，激光通過柱形凸透鏡E和F，并在反射鏡G(圖1中反射鏡9)上被反射，最后通過柱形透鏡H聚焦在樣品上。
在此實例中，圖5所示的距離X1和X2是固定的，而虛焦點I(由蠅眼透鏡的彎曲表面之間的差所產生)和反射鏡G之間的距離X3、距離X4和X5是變化的，以便調節(jié)放大率M和焦距F。即M=(X3+X4)/X51/F=1/(X2+X4)+1/X5。
在此實例中，光路的總長度X6為約1.3m。
如以上所述，初始光束被改進成長形光束，以改善其加工性能。更準確地說，在離開光學系統(tǒng)之后，通過全反射鏡9照射在樣品11上的矩形光束與樣品的寬度相比有更大的寬度，因此，樣品僅需沿一個方向運動。所以，裝載樣品的平臺和驅動裝置10可以做成簡單的結構，因此其維修工作能容易地完成。此外，在安裝樣品時調整工作也能大大地被簡化。
另一方面，若采用方形橫截面的光束，則由單個光束覆蓋整個襯底將是不可能的。于是，樣品應沿兩個方向作兩維運動。在此情況下，平臺的驅動裝置將變得復雜，同時調整也必須按二維的方式進行，這就帶來許多的困難。特別是以手工方式進行調整時，此工序要耗費相當多的時間，從而大大地降低了整個工藝過程的生產率。此外，這些裝置必須安裝在象抗振工作臺之類的穩(wěn)固的工作臺1上。
用在本實施例中的樣品是不同型號的玻璃襯底(例如，康寧(corning)#7059玻璃襯底)，其長度為100mm，寬度為100-300mm。在此加工方法中采用能發(fā)射248nm波長和50nsec或更窄脈寬的光的KrF激光器。
用等離子加速CVD(化學汽相淀積)工藝在玻璃襯底61上淀積100nm厚的非晶硅薄膜。所得到的薄膜在600℃下退火48小時，以獲得結晶薄膜，并且所得到的薄膜被構圖，以形成島形部分62和63(圖6(A))。進一步，用濺射法在上面淀積70nm厚的氧化硅薄膜(光傳輸涂層)64，并且襯底的整個表面用磷摻雜。在此步驟中采用通常所說的離子摻雜工藝(圖6(B))，使用磷化氫(PH3)作為等離子源和80KV的加速電壓。然后，將襯底的一部分65掩蓋住，用離子摻雜工藝注入硼(圖6(C))。在此步驟中采用乙硼烷(B2H6)作等離子源并在65KV電壓下加速。
更準確地說，通過光傳輸涂層，磷被注入(摻入)到所掩蓋的部分，從而獲得了具有N型導電的部分，而磷和硼通過光傳輸涂層被注入(摻入)到未掩蓋的部分，結果形成具有P型導電的部分。
其后，在改變能量密度和脈沖發(fā)射的數(shù)目的同時，將激光束照射到島形部分(半導體薄膜)上，以實現(xiàn)激光激活。對薄層電阻相應地進行測量，并通過光學顯微鏡觀察構成涂層的晶體的結構。在圖2至4中概括了得到的結果。
圖2示出了用磷離子摻雜的硅薄膜的薄層電阻在改變脈沖發(fā)射的重復數(shù)時與激光束的能量密度的關系圖。在2×1015cm-2的劑量下，將磷摻到硅薄膜中。采用在200mJ/cm2或更小的能量密度下運行的激光器，為激活薄層需要大量的發(fā)射數(shù)目，還會產生約10KΩ/sq．的高薄層電阻的不良結果。但是，采用具有200mJ/cm2或更高的能量密度的激光束，在1至10次發(fā)射的激光器運行條件下就可實現(xiàn)充分的激活。
圖3示出在4×1015cm-2劑量下激光激活由硼離子摻雜的硅薄膜的結果。在此情況下，采用200mJ/cm2或更小的能量密度，只能進行不充分的激活，對于充分的激活而言，需要大的脈沖發(fā)射數(shù)目。采用運行在200至300mJ/cm2的能量密度的激光束，通過1至10次發(fā)射就得到足夠低的薄層電阻。但是，從另一方面來說，采用運行在300mJ/cm2或更高的能量密度下的激光器，薄層電阻反而會增大。特別是，與采用200mJ/cm2或更低的激光束能量密度激活的情形相反，隨著增加脈沖發(fā)射的重復次數(shù)，薄層電阻會增加。這個現(xiàn)象可解釋成是由于薄膜的均勻性破壞使晶粒邊界生長所造成的，而薄膜均勻性的破壞是因為采用太多發(fā)射數(shù)的激光照射所致。
在實際工藝中，激光退火同時用于P型和N型區(qū)，如圖6(D)所示。這就意味著以350mJ/cm2的能量密度照射的激光束充分地激活N型區(qū)，但同時損害了P型區(qū)的性能。因此，在根據(jù)本實例的工藝中，激光優(yōu)選工作在200至300mJ/cm2的能量密度范圍內，最好在250至300mJ/cm2的范圍內。脈沖重復數(shù)最好在1至100個脈沖的范圍內。
如以上所述的那樣，淀積薄膜的構顯著地受到激光退火的影響。事實上，如圖4所示，脈沖發(fā)射的數(shù)目能夠與激光束能量密度和薄膜結構相聯(lián)系。在圖4中，用語“退火脈沖”是指激光束脈沖發(fā)射的數(shù)目。圖中的實心圓代表在摻磷的硅上觀察到表面結構變化的點，而空心圓代表在摻硼的硅上的相同情況。圖的右側上部區(qū)域相應于表面上出現(xiàn)不良結構(粗糙表面)的情況，而圖的左側下部區(qū)域相應于表面上出現(xiàn)良好結構(平滑表面)的情況。從該結果可以看出，摻磷的硅對激光照射具有強的耐性。因此，在不損傷表面結構的情況下進行激光退火的條件可以理解成是滿足關系式1og10N≤A(E-B)這里，E(mJ/cm2)是所照射的激光束的能量密度，N(發(fā)射數(shù))是脈沖式激光器的發(fā)射的數(shù)目。在磷作為雜質被摻入時，A和B的值是A=-0.02，B=350，而當硼作為雜質被摻入時，A=-0.02，B=300。
當?shù)矸e薄膜的結構受到相當大的損傷時，此特征值由于硅性能局部出現(xiàn)嚴重下降而呈現(xiàn)大的分散(Scattering)。事實上，在有缺陷的結構(粗糙表面)的硅薄膜上，觀察到薄層電阻的分散高達20％或更多。通過滿足以上的條件并將激光能量密度設定為適當?shù)闹担軌蛳@種分散。
例如，當激光能量密度設定為250mJ/cm2時，脈沖式激光束以10次或更低的頻率發(fā)射。如果能量密度提高到280mJ/cm2，激光束最好以1至3次的頻率發(fā)射。通過在這種條件下激光退火，薄層電阻的變化可控制在10％或更小的范圍內。
根據(jù)本發(fā)明，通過如前面所述的那樣設定激光退火的最佳條件，獲得了具有低的性能變化的高可靠半導體薄膜。因此可以看出，根據(jù)本發(fā)明的加工方法對半導體工業(yè)是有益的。
雖然參照特定實施例詳細地描述了本發(fā)明，但很明顯，對本領域的技術人員來說，在不脫離本發(fā)明的構思和范圍的情況下，可進行各種變換和修改。
權利要求
1．一種制造具有半導體層的半導體器件的方法，包括下列步驟發(fā)射激光束，激光束的橫截面具有一定的寬度和長度；用橫向“蠅眼”型透鏡使所述激光束的能量沿橫截面的寬度方向均勻分布；用垂直“蠅眼”型透鏡使所述激光束的能量沿橫截面的長度方向均勻分布；用第一圓柱形凹透鏡使所述激光束在通過所述橫向“蠅眼”型透鏡之后只沿寬度方向聚光；用第二圓柱形凸透鏡使所述激光束在通過所述第一垂直“蠅眼”型透鏡之后只沿長度方向聚光；用第三圓柱凸透鏡使激光束在通過所述第一和第二圓柱形凸透鏡之后只沿所述寬度方向聚光；和用通過所述第一、第二和第三圓柱形凸透鏡之后的激光束照射半導體層；其特征在于，所述第三圓柱形凸透鏡遠離所述第一圓柱形凸透鏡一段大于所述第一圓柱形凸透鏡焦距的距離配置；用經(jīng)所述第三圓柱形凸透鏡聚光的聚光激光束掃描所述半導體層，具體作法是使所述半導體層沿橫截面的寬度方向與所述聚光激光束相對運動。
2．如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述半導體層用所述經(jīng)所述第三圓柱形凸透鏡聚光的激光束加以韌化。
3．一種制造半導體器件的方法，包括下列步驟發(fā)射橫向截面為第一橫截面的激光束；用橫向“蠅眼”型透鏡使所述激光束的能量密度沿橫截面的寬度方向均化；用第一圓柱形凸透鏡使激光束在通過橫向“蠅眼”型透鏡之后只沿寬度方向聚光；用第二圓柱形凸透鏡使激光束在通過所述第一圓柱形凸透鏡之后只沿寬度方向聚光；用已透過所述第二圓柱形凸透鏡的激光束照射半導體層；其特征在于，所述第二圓柱形凸透鏡遠離所述第一圓柱形凸透鏡一段大于所述第一圓柱形凸透鏡焦距的距離配置；用激光束掃描所述半導體層，具體作法是使所述半導體層沿橫截面的寬度方向與所述聚光激光束相對運動。
4．一種制造半導體器件的方法，包括下列步驟發(fā)射具有第一橫截面的激光束；用橫向“蠅眼”型透鏡使所述激光束的能量密度沿橫截面的寬度方向均化；用第一圓柱形凸透鏡使激光束通過橫向“蠅眼”型透鏡之后只沿寬度方向聚光；用第二圓柱形凸透鏡使激光束通過所述第一圓柱形凸透鏡之后只沿寬度方向聚光；用已透過所述第二圓柱形凸透鏡的激光束照射半導體層；其特征在于，第二圓柱形凸透鏡的焦距F滿足下列條件1/F=1/(第一圓柱形凸透鏡和第二圓柱形凸透鏡的焦點之間的光路長度)+1/(第二圓柱形凸透鏡與半導體層之間的光路長度)；用經(jīng)所述第二圓柱形凸透鏡聚光的聚光激光束掃描所述半導體層，具體作法是使所述半導體層沿橫截面的寬度方向與所述第二圓柱形凸透鏡相對運動。
5．一種制造半導體器件的方法，包括下列步驟發(fā)射具有一垂直于傳播方向的橫截面的激光束；用橫向“蠅眼”型透鏡使所述激光束的能量沿橫截面的寬度方向均勻分布；用第一圓柱形凸透鏡使激光束通過橫向“蠅眼”型透鏡之后只沿寬度方向聚光；用第二圓柱形凸透鏡使激光束通過第一圓柱形凸透鏡之后只沿寬度方向聚光；用經(jīng)所述第二圓柱形凸透鏡聚光的激光束照射半導體層；其特征在于，放大率M滿足下列關系M=(所述第一圓柱形凸透鏡與第二圓柱形凸透鏡的焦點之間的光路長度)/(第二圓柱形凸透鏡與半導體層之間的光路長度)；用聚光激光束掃描所述半導體層，具體作法是使所述半導體層沿橫截面的寬度方向與所述聚光激光束相對運動。
6．一種制造具有半導體層的半導體器件的方法，包括下列步驟發(fā)射具有垂直于其傳播方向的矩形橫截面的激光束；用橫向“蠅眼”型透鏡改變所述激光束在橫截面的寬度方向的能量分布；用第一圓柱形凸透鏡使激光束通過所述橫向“蠅眼”型透鏡之后只沿寬方向聚光；用一面鏡子將通過所述第一圓柱形凸透鏡之后的所述激光束引向半導體層；用第二圓柱形凸透使所述激光束沿所述寬度方向聚光，所述第二圓柱形凸透鏡位于所述鏡子與所述半導體層之間的光路上；和用所述通過所述第二圓柱形凸透鏡之后的激光束照射所述半導體層；其特征在于，所述第一圓柱形凸透鏡的焦點與鏡子之間的間距X3、鏡子與所述第二圓柱形凸透鏡之間的間距X4和所述第二圓柱形凸透鏡與所述半導體層之間的間距X5滿足下列條件M=(X3+X4)/X5；其中M為放大率；且1/F=(X3+X4)+1/X5；其中F為第二圓柱凸透鏡的焦距。
7．一種制造半導體器件的方法，包括下列步驟發(fā)射具有垂直于其傳播方向的矩形橫截面的激光束；用橫向“蠅眼”透鏡改變所述激光束在橫截面的寬度方向的能量分布；用第一圓柱形凸透鏡使激光束通過所述橫向“蠅眼”型透鏡之后只沿寬度方向聚光；用一面鏡子將通過所述第一圓柱形凸透鏡之后的所述激光束引向半導體層；用第二圓柱形凸透鏡使所述激光束沿所述寬度方向聚光，所述第二圓柱形凸透鏡位于所述鏡子與所述半導體層之間的光路上；和用通過所述第二圓柱形凸透鏡之后的所述激光束照射所述半導體層；其特征在于，所述第一圓柱形凸透鏡的焦點與鏡子之間的間距X3、鏡子與所述第二圓柱形凸透鏡之間的間距X4和所述第二圓柱形凸透鏡與所述半導體層之間的間距X5滿足下列條件M=(X3+X4)/X5；其中M為放大率；用聚光的激光束掃描所述半導體層，具體作法是使所述半導體沿橫截面的寬度方向與所述聚光激光束相對運動。
8．一種制造半導體器件的方法，包括下列步驟發(fā)射具有垂直于其傳翻方向的矩形橫截面的激光束；用橫向“蠅眼”型透鏡改變所述激光束在橫截面寬度方向的能量分布；用第一圓柱形凸透鏡使激光束通過所述橫向“蠅眼”型透鏡之后只沿寬度方向聚光；用一面鏡子將所述通過所述第一圓柱形凸透鏡之后的激光束引向半導體層；用第二圓柱形凸透鏡使所述激光束沿所述寬度方向聚光，所述第二圓柱形凸透鏡位于所述鏡子與所述半導體層之間的光路上；且用所述已通過所述第二圓柱形凸透鏡的激光束照射所述半導體層；其特征在于，所述第一圓柱形凸透鏡的焦點與鏡子之間的間距X3、鏡子與所述第二圓柱形凸透鏡之間的間距X4和所述第二圓柱形凸透鏡與所述物體之間的間距X5滿足下列條件1/F=1/(X3+X4)+1/X5；其中F為第二圓柱形凸透鏡的焦距；用聚光激光束照射所述半導體層，具體作法是使所述半導體層沿橫截面的寬度方向與所述聚光激光束相對運動。
9．如權利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述激光束為準分子激光束。
10．如權利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述激光束的橫截面呈矩形。
11．如權利要求3、4、5、6或7所述的方法，其特征在于，所述半導體層用經(jīng)所述第二圓柱形凸透鏡聚光的激光束韌化。
12．一種制造具半導體層的半導體器件的方法，包括下列步驟發(fā)射具有一定寬度和長度的橫截面的激光束；用橫向“蠅眼”型透鏡改變所述激光束在橫截面寬度方向的能量分布；用垂直“蠅眼”型透鏡改變所述激光束在橫截面長度方向的能量分布；用第一圓柱形凸透鏡使激光束通過所述橫向“蠅眼”型透鏡之后只沿寬度方向聚光；用第二圓柱形凸透鏡使所述激光束通過所述第一圓柱形凸透鏡之后只沿寬度方向聚光；用第三圓柱形凸透鏡使激光束通過所述第一和第二圓柱形凸透鏡之后只沿所述寬度方向聚光；和用通過所述第一、第二和第三圓柱形凸透鏡之后的激光束照射半導體層；其特征在于，所述第三圓柱形凸透鏡遠離所述第一圓柱形凸透鏡一段大于所述第一圓柱形凸透鏡的焦距的距離配置；用經(jīng)所述第三圓柱形凸透鏡聚光的聚光激光束掃描所述半導體層，具體作法是使所述半導體層沿橫截面的寬度方向與所述聚光激光束相對運動。
13．一種制造半導體器件的方法，包括下列步驟發(fā)射具有第一橫截面的激光束；用橫向“蠅眼”型透鏡改變所述激光束在橫截面寬度方向的能量分布；用第一圓柱形凸透鏡使激光束通過橫向“蠅眼”透鏡之后只沿寬度方向聚光；用第二圓柱形凸透鏡使激光束通過所述第一圓柱形凸透鏡之后只沿寬度方向聚光；用已通過所述第二圓柱形凸透鏡的激光束照射半導體層；其特征在于，所述第二圓柱凸透鏡遠離所述第一圓柱形凸透鏡一段大于所述第一圓柱形凸透鏡焦距的距離配置；用激光束掃描所述半導體層，具體作法是使所述半導體層沿橫截面的寬度方向與所述聚光激光束相對運動。
14．一種制造半導體器件的方法，包括下列步驟發(fā)射具有第一橫截面的激光束；用橫向“蠅眼”型透鏡改變所述激光束在橫截面寬度方向的能量分布；用第一圓柱形凸透鏡使激光束通過橫向“蠅眼”型透鏡之后只沿寬度方向聚光；用第二圓柱形凸透鏡使激光束通過所述第一圓柱形凸透鏡之后只沿寬度方向聚光；用已通過所述第二圓柱形凸透鏡的激光束照射半導體層；其特征在于，第二圓柱形凸透鏡的焦距F滿足下列條件1/F=1/(第一圓柱形凸透鏡與第二圓柱形凸透鏡的焦點之間的光路長度)+1/(第二圓柱形凸透鏡與半導體層之間的光路長度)；用經(jīng)所述第二圓柱形凸透鏡聚光的聚光激光束掃描所述半導體層，具體作法是使所述半導體層沿橫截面的寬度方向與所述聚光激光束相對運動。
15．一種制造半導體器件的方法，包括下列步驟發(fā)射具有垂直于其傳播方向的橫截面的激光束；用橫向“蠅眼”型透鏡改變所述激光束在橫截面寬度方向的能量分布；用第一圓柱形凸透鏡使激光束通過橫向“蠅眼”型透鏡之后只沿寬度方向聚光；用第二圓柱形凸透鏡使激光束通過所述第一圓柱形凸透鏡之后只沿寬度方向聚光；用所述第二圓柱形凸透鏡聚光過的激光束照射半導體層；其特征在于，放大率M滿足下列關系M=(所述第一圓柱形凸透鏡與第二圓柱形凸透鏡的焦點之間的光路長度)/(第二圓柱形凸透鏡與半導體層之間的光路長度)；用聚光激光束掃描所述半導體層，具體作法是使所述半導體層沿橫截面的寬度方向與所述聚光激光束相對運動。
16．一種制造具有半導體層的半導體器件的方法，包括下列步驟發(fā)射橫截面長度為第一長度、寬度為第一寬度的激光束；用橫向“蠅眼”型透鏡改變所述激光束在橫面寬度方向的能量分布；用垂直“蠅眼”型透鏡改變所述激光束在橫截面長度方向的能量分布；用第一圓柱形凸透鏡使激光束通過所述橫向“蠅眼”型透鏡之后只沿寬度方向聚光；用第二圓柱形凸透鏡使激光束通過所述第一圓柱形凸透鏡之后只沿長度方向聚光；使激光束通過所述第一和第二圓柱形凸透鏡之后只沿所述寬度方向聚光；和用通過所述第一、第二和第三圓柱形凸透鏡之后的激光束照射半導體層；其特征在于，所述第三圓柱形凸透鏡遠離所述第一圓柱形凸透鏡一段大于所述第一圓柱形凸透鏡的焦距的距離配置；用經(jīng)所述第三圓柱形凸透鏡聚光過的聚光激光束掃描所述半導體層，具體作法是使所述半導體層沿橫截面的寬度方向與所述聚光激光束相對運動；所述激光束在所述半導體層的第二寬度小于所述第一寬度，第二長度大于所述第一長度。
全文摘要
一種用于恢復經(jīng)受結構損傷的硅之類的淀積半導體薄膜晶性的激光退火方法,所述方法包括通過用波長為400nm或更短和脈寬為50nsec或更窄的脈沖式激光束照射在薄膜的表面上激活半導體的步驟,其中,所述淀積薄膜被涂敷透明薄膜,如氧化硅之類的薄膜,其厚度為3至300nm,所采用的入射到所述涂層的激光束的能量密度為E(MJ/cm
文檔編號H01L21/324GK1284742SQ9912672
公開日2001年2月21日 申請日期1999年12月11日 優(yōu)先權日1992年6月26日
發(fā)明者山崎舜平, 張宏勇, 石原浩朗 申請人:株式會社半導體能源研究所