[其他]絕緣層上多晶硅的激光加熱再結(jié)晶方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85103942
• 申請日: 1985-05-16
• 公開（公告）號: CN85103942B
• 公開（公告）日: 1988-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林成魯;鄒世昌;沈宗雍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海冶金所
• 主分類號: H01L21/268
• 分類號: H01L21/268;H01L21/428
• 代理公司: 中國科學(xué)院上海專利事務(wù)所
• 代理人: 季良赳

　　　　　　絕緣層上多晶硅的激光加熱再結(jié)晶方法

本發(fā)明是絕緣層上多晶硅(Silicon on Insulator-SOI)的激光加熱再結(jié)晶方法。屬于半導(dǎo)體器件及集成電路的制造工藝。

絕緣層上多晶硅的激光再結(jié)晶所制備的SOI材料可用于制造高速、抗輻照器件、復(fù)合功能電路及三維結(jié)構(gòu)的集成電路，它具有易于隔離，縮小電路尺寸、提高集成度，寄生電容小，提高器件速度及工作頻率，抗輻照能力強(qiáng)、可靠性高以及與常規(guī)的集成電路工藝相容等優(yōu)點，價格也比SOS（SilicononSapphire）材料低。

激光加熱再結(jié)晶制備SOI材料是在熱氧化后的Si材料上，用低壓化學(xué)汽相淀積（LPCVD）多晶Si層，然后用激光束輻照加熱，使多晶硅層局部熔化再結(jié)晶。由于再結(jié)晶過程是局部熔化-固化的過程，因而材料表面不易平整，使器件制造工藝發(fā)生困難。改進(jìn)SOI材料的表面質(zhì)量采用的方法是使激光束整形和改變激光掃描的方式。前者是改變激光束強(qiáng)度分布的剖面，如日本專利特開昭57-128024，59-121822及T.J.Stulte等人在Appl.Phys.Lett.，39，6，498（1981）上發(fā)表的文章，通過光學(xué)系統(tǒng)或兩臺激光器使激光束的強(qiáng)度分布變成彎月形或雙峰狀等，從而得到較好的再結(jié)晶表面。但使用兩臺激光器投資大，光學(xué)系統(tǒng)的使用又導(dǎo)致激光功率的損失，而且效果也不理想。日本專利特開昭58-56316及美國專利US4466179采用改變激光掃描的方式，即先后兩次垂直方向的掃描以提高材料表面質(zhì)量，但這種方式使效率降低一倍。另外，J.Sakurai等人通過淀積不同厚度的SiO₂和Si，N。二層薄膜作保護(hù)層（Appl.Phys.Lett.，41，1，64，1982）來改善表面質(zhì)量，但對不同層的厚度要求相匹配，工藝復(fù)雜，難度比較大。

本發(fā)明的目的在于采用簡單的方法，使激光加熱再結(jié)晶制備的SOI材料具有良好的表面質(zhì)量，可供常規(guī)的集成電路工藝線用于制造SOI器件與集成電路。

本發(fā)明是在單晶Si上用熱氧化方法生長一層SiO₂，然后用低壓化學(xué)汽相淀積一層多晶Si，在激光加熱再結(jié)晶以前，再在多晶Si上以化學(xué)汽相淀積一層SiO₂，形成SiO₂夾層，利用Si與SiO₂的熔點不同（Si為1415℃，SiO₂約為1610℃），采用連續(xù)氬離子激光器，控制氬離子激光束的功率及掃描速度，使得多晶Si層完全熔化，而SiO₂不熔化，保持了局部液相區(qū)域的穩(wěn)定性，限制了Si熔化時的表面張力，從而得到表面質(zhì)量良好的SOI材料。

使用本發(fā)明的方法不僅可以使制得的SOI材料具有適合于半導(dǎo)體器件及集成電路制造的良好的表面質(zhì)量，而且由于SiO₂的折射率比Si低，因而多晶Si層上的SiO₂層起到了光學(xué)增透膜的作用，適當(dāng)選擇與所用激光波長相匹配的SiO₂層的厚度，可使復(fù)蓋膜層的反射率為極小，從而提高了激光能量的利用率。

圖1是激光再結(jié)晶制備SOI材料的樣品結(jié)構(gòu)，圖中1是單晶Si襯底，2是熱氧化的SiO₂層，3是用低壓化學(xué)汽相淀積的多晶Si層，4是化學(xué)汽相淀積的SiO₂層。

以下是一種實施方法：