JP2643204B2 - 単結晶薄膜の形成方法 - Google Patents
単結晶薄膜の形成方法Info
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- JP2643204B2 JP2643204B2 JP62320920A JP32092087A JP2643204B2 JP 2643204 B2 JP2643204 B2 JP 2643204B2 JP 62320920 A JP62320920 A JP 62320920A JP 32092087 A JP32092087 A JP 32092087A JP 2643204 B2 JP2643204 B2 JP 2643204B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、SOIのための単結晶薄膜の形成方法に関す
る。
る。
〔発明の概要〕 本発明は、単結晶薄膜の形成方法であり、非単結晶薄
膜上にこの非単結晶薄膜をエテネルギービームによって
選択的に加熱するマスクを形成し、これを利用して非単
結晶薄膜に選択的にシード領域を形成したを後、固相成
長させて単結晶薄膜を得るようにしたものである。
膜上にこの非単結晶薄膜をエテネルギービームによって
選択的に加熱するマスクを形成し、これを利用して非単
結晶薄膜に選択的にシード領域を形成したを後、固相成
長させて単結晶薄膜を得るようにしたものである。
従来、絶縁基板又は絶縁層上に単結晶Si薄膜を形成す
るための種々の方法が提案されている。例えば、特開昭
57−170,518号公報に係る発明は、Si基板上に形成した
絶縁膜上にポリSi層を形成した後に、選択エツチング
（又は選択酸化）によりポリSiの島領域を形成し、この
後部分的にSiO2より成るマスクで被覆し、Siのイオン注
入を行なつてアモルフアス化し、次に熱処理を施してマ
スクの下のイオン未照射部から固相エピタキシヤル成長
させて粒径の大きな単結晶Si薄膜を作製する方法であ
る。
るための種々の方法が提案されている。例えば、特開昭
57−170,518号公報に係る発明は、Si基板上に形成した
絶縁膜上にポリSi層を形成した後に、選択エツチング
（又は選択酸化）によりポリSiの島領域を形成し、この
後部分的にSiO2より成るマスクで被覆し、Siのイオン注
入を行なつてアモルフアス化し、次に熱処理を施してマ
スクの下のイオン未照射部から固相エピタキシヤル成長
させて粒径の大きな単結晶Si薄膜を作製する方法であ
る。
また、三次元化に対応させるため、非単結晶薄膜上に
絶縁膜を形成し、この絶縁膜に開口部を設けてレーザビ
ーム等を用いたアニール後の冷却速度を制御することに
より、結果として結晶成長該の位置と成長方向の制御を
行うことができるようにした構成も提案されている（特
開昭58−184,720号公報参照）。
絶縁膜を形成し、この絶縁膜に開口部を設けてレーザビ
ーム等を用いたアニール後の冷却速度を制御することに
より、結果として結晶成長該の位置と成長方向の制御を
行うことができるようにした構成も提案されている（特
開昭58−184,720号公報参照）。
上述した、ポリSiの島領域を形成した後、アモルフア
ス化し、次に固相アニールによつてマスク下のイオン未
照射部からエピタキシヤル成長させる方法によれば、作
製される単結晶領域の形状、大きさが限られるという欠
点がある。また、半導体薄膜上に開口部を有する絶縁膜
を形成した後、アニールを施す方法によれば、半導体薄
膜の周辺部では良好に放熱しても中央部においては放熱
しにくいため、必ずしも全部分にわたつてシードの位置
が制御されず、グレインの大きさも均一になりにくいと
いう欠点がある。
ス化し、次に固相アニールによつてマスク下のイオン未
照射部からエピタキシヤル成長させる方法によれば、作
製される単結晶領域の形状、大きさが限られるという欠
点がある。また、半導体薄膜上に開口部を有する絶縁膜
を形成した後、アニールを施す方法によれば、半導体薄
膜の周辺部では良好に放熱しても中央部においては放熱
しにくいため、必ずしも全部分にわたつてシードの位置
が制御されず、グレインの大きさも均一になりにくいと
いう欠点がある。
本発明は、上記問題点を解決することができる単結晶
薄膜の形成方法を提供するものである。
薄膜の形成方法を提供するものである。
本発明に係る単結晶薄膜の形成方法によれば、絶縁基
板（１）上に形成した非単結晶薄膜（２）上に、この非
単結晶薄膜（２）をエネルギービーム（５）によつて選
択的に加熱するマスク（3a）〜（3c），（７）を形成し
た後、エネルギービーム（５）を照射して非単結晶薄膜
（２）を選択手に溶融、再結晶化することによりシード
領域（4a）〜（4c）を形成し、次に熱処理を施して固相
成長させることにより、単結晶領域（4d）〜（4f）を作
製する。
板（１）上に形成した非単結晶薄膜（２）上に、この非
単結晶薄膜（２）をエネルギービーム（５）によつて選
択的に加熱するマスク（3a）〜（3c），（７）を形成し
た後、エネルギービーム（５）を照射して非単結晶薄膜
（２）を選択手に溶融、再結晶化することによりシード
領域（4a）〜（4c）を形成し、次に熱処理を施して固相
成長させることにより、単結晶領域（4d）〜（4f）を作
製する。
非単結晶薄膜（２）をエネルギービーム（５）によつ
て選択的に加熱するマスク（3a）〜（3c），（７）は、
レーザビーム（５）の波長によつて例えばSi、SiO2、Si
N等の反射率又は吸収率が異なることを利用して形成す
ることができる。
て選択的に加熱するマスク（3a）〜（3c），（７）は、
レーザビーム（５）の波長によつて例えばSi、SiO2、Si
N等の反射率又は吸収率が異なることを利用して形成す
ることができる。
非単結晶薄膜（２）形成するマスク（3a）〜（3c），
（７）の種類を選ぶと共に照射するエネルギービーム
（５）の波長を調整することにより、上にマスク（3a）
〜（3c）が形成された部分の非単結晶薄膜（２）又は上
マスク（７）が形成されていない部分の非単結晶薄膜
（２）を選択的に溶融してシード領域（4a）〜（4c）を
制御性良く形成することができるため、固相アニールを
施す際に、これらのシード領域（4a）〜（4c）からエピ
タキシヤル成長が順調に進行して、粒径の揃つた単結晶
領域（4d）〜（4f）が得られる。
（７）の種類を選ぶと共に照射するエネルギービーム
（５）の波長を調整することにより、上にマスク（3a）
〜（3c）が形成された部分の非単結晶薄膜（２）又は上
マスク（７）が形成されていない部分の非単結晶薄膜
（２）を選択的に溶融してシード領域（4a）〜（4c）を
制御性良く形成することができるため、固相アニールを
施す際に、これらのシード領域（4a）〜（4c）からエピ
タキシヤル成長が順調に進行して、粒径の揃つた単結晶
領域（4d）〜（4f）が得られる。
図面を参照して本発明の実施例を説明する。
先ず第１図Ａに示すように、石英基板（又はSi基板上
に形成されたSiO2層）（１）上に減圧下CVD法により厚
さ約800ÅのSi膜（２）を形成した後、この上に厚さ530
ÅのSiO2層（３）を形成する。
に形成されたSiO2層）（１）上に減圧下CVD法により厚
さ約800ÅのSi膜（２）を形成した後、この上に厚さ530
ÅのSiO2層（３）を形成する。
次に第１図Ｂに示すように、反応性イオンエツチング
（RIE）によりSi膜（２）上に適当な部分のみに選択的
にSiO2の島領域（3a）〜（3c）を形成する。
（RIE）によりSi膜（２）上に適当な部分のみに選択的
にSiO2の島領域（3a）〜（3c）を形成する。
次に第１図Ｃに示すように、エキシマレーザを使用し
て308nmのレーザビーム（５）を照射することにより、S
iO2の島領域（3a）〜（3c）の下のSiのみを溶融し、こ
の部分のSiを選択的に単結晶化してシード領域（4a）〜
（4c）を形成する。これは、第３図に示すように、Si
（曲線Ａ）表面の反射率とSiO2（曲線Ｂ）表面の反射率
は、波長によつて異なり、308nmではSiO2表面の方がSi
表面より反射率が小さい、即ち光エネルギーの吸収率が
大きいということを利用したものである。従つて、308n
mのレーザビーム（５）を照射してSiO2の方がエネルギ
ーをより多く吸収した結果、この熱が伝達された下のSi
のみは選択的に溶融して単結晶化するが、同じエネルギ
ーではSiの吸収率が小さく、溶けるまでには到らないの
で、上にSiO2の島領域（3a）〜（3c）のない部分におい
ては元のSiのまま存在する。
て308nmのレーザビーム（５）を照射することにより、S
iO2の島領域（3a）〜（3c）の下のSiのみを溶融し、こ
の部分のSiを選択的に単結晶化してシード領域（4a）〜
（4c）を形成する。これは、第３図に示すように、Si
（曲線Ａ）表面の反射率とSiO2（曲線Ｂ）表面の反射率
は、波長によつて異なり、308nmではSiO2表面の方がSi
表面より反射率が小さい、即ち光エネルギーの吸収率が
大きいということを利用したものである。従つて、308n
mのレーザビーム（５）を照射してSiO2の方がエネルギ
ーをより多く吸収した結果、この熱が伝達された下のSi
のみは選択的に溶融して単結晶化するが、同じエネルギ
ーではSiの吸収率が小さく、溶けるまでには到らないの
で、上にSiO2の島領域（3a）〜（3c）のない部分におい
ては元のSiのまま存在する。
次に第１図Ｄに示すように、SiO2の島領域（3a）〜
（3c）をマスクとしてSi+を例えば40KeV、２×1015/cm2
の条件でイオン注入することにより、Si膜（２）をアモ
ルフアス化する。
（3c）をマスクとしてSi+を例えば40KeV、２×1015/cm2
の条件でイオン注入することにより、Si膜（２）をアモ
ルフアス化する。
次に第１図Ｅに示すように、約600℃のアニールを施
してシード領域（4a）〜（4c）から固相成長させて、そ
れぞれシード領域（4a）〜（4c）を中心として単結晶領
域（4d）〜（4f）を形成する。
してシード領域（4a）〜（4c）から固相成長させて、そ
れぞれシード領域（4a）〜（4c）を中心として単結晶領
域（4d）〜（4f）を形成する。
次に第１図Ｆに示すように、SiO2の島領域（3a）〜
（3c）を除去してSOI基板（６）を得る。この後、Siの
単結晶領域（4d）〜（4f）における上にSiO2の島領域
（3a）〜（3c）があつた部分を中心として所望の半導体
装置を作製する。
（3c）を除去してSOI基板（６）を得る。この後、Siの
単結晶領域（4d）〜（4f）における上にSiO2の島領域
（3a）〜（3c）があつた部分を中心として所望の半導体
装置を作製する。
次に第２図を参照して他の実施例を説明する。
先ず第２図Ａに示すように、石英基板（又はSi基板上
に形成されたSiO2層）（１）上に減圧CVD法により厚さ
約800ÅのSi膜（２）を形成した後、Si+を例えば40Ke
V、２×1015/cm2の条件でイオン注入することにより、S
i膜（２）をアモルフアス化させる。
に形成されたSiO2層）（１）上に減圧CVD法により厚さ
約800ÅのSi膜（２）を形成した後、Si+を例えば40Ke
V、２×1015/cm2の条件でイオン注入することにより、S
i膜（２）をアモルフアス化させる。
次に第２図Ｂに示すように、Ｐ−SiNを堆積して、厚
さ約2000ÅのSiN膜（７）を形成する。
さ約2000ÅのSiN膜（７）を形成する。
次に第２図Ｃに示すように、SiN膜（７）の適当な場
所に直径例えば0.5μ程の窓部（8a），（8b）を形成し
た後、ArFエキシマレーザを使用して波長193nmのレーザ
ビーム（５）を照射してアニールを施す（例えば200mJ/
cm2）．第４図に示すように、Ｐ−SiN（曲線Ｃ）は、波
長によつて透過率が異なり、200nm以下ではレーザビー
ム（５）を透過しない。従つて、この基板（１）に対し
て193nmの波長のレーザビーム（５）を照射した場合、
窓部（8a），（8b）が設けられた部分のSi膜（２）のの
みが選択的に溶融して再結晶化するため、その領域にシ
ード領域（4a），（4b）が形成することができる。
所に直径例えば0.5μ程の窓部（8a），（8b）を形成し
た後、ArFエキシマレーザを使用して波長193nmのレーザ
ビーム（５）を照射してアニールを施す（例えば200mJ/
cm2）．第４図に示すように、Ｐ−SiN（曲線Ｃ）は、波
長によつて透過率が異なり、200nm以下ではレーザビー
ム（５）を透過しない。従つて、この基板（１）に対し
て193nmの波長のレーザビーム（５）を照射した場合、
窓部（8a），（8b）が設けられた部分のSi膜（２）のの
みが選択的に溶融して再結晶化するため、その領域にシ
ード領域（4a），（4b）が形成することができる。
次に第２図Ｄに示すように、約600℃のアニールを施
し、シード領域（4a），（4b）を中心に固相成長させて
単結晶領域（4d），（4e）を形成する。
し、シード領域（4a），（4b）を中心に固相成長させて
単結晶領域（4d），（4e）を形成する。
次に第２図に示すように、SiN膜（７）をエツチング
除去して、SOI基板（６）を得る。この後、これらの単
結晶領域（4d），（4e）に所望の半導体装置を作製す
る。
除去して、SOI基板（６）を得る。この後、これらの単
結晶領域（4d），（4e）に所望の半導体装置を作製す
る。
本発明によれば、シード領域を制御性良く形成するこ
とができるため、アニールを施して固相成長させた際に
単結晶化が順調に進行して粒径の揃つた単結晶領域が得
られる。
とができるため、アニールを施して固相成長させた際に
単結晶化が順調に進行して粒径の揃つた単結晶領域が得
られる。
第１図は実施例の工程図、第２図は他の実施例の工程
図、第３図と第４図は物質の反射率と透過率を測定した
グラフである。 （１）は石英基板、（２）はSi膜、（３），（3a）〜
（3c）はSiO2層、（4a）〜（4c）はシード領域、（５）
はレーザビーム、（６）はSOI基板、（７）はSiN膜、
（8a），（8b）は窓部である。
図、第３図と第４図は物質の反射率と透過率を測定した
グラフである。 （１）は石英基板、（２）はSi膜、（３），（3a）〜
（3c）はSiO2層、（4a）〜（4c）はシード領域、（５）
はレーザビーム、（６）はSOI基板、（７）はSiN膜、
（8a），（8b）は窓部である。
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁基板上に形成した非単結晶薄膜上に、
該非単結晶薄膜をエネルギービームによって選択的に加
熱するマスクを形成し、 上記エネルギービームを照射することにより、上記非単
結晶薄膜の選択的に加熱された領域を選択的に結晶化し
た後、 熱処理を行って、上記選択的に結晶化された領域から上
記非単結晶薄膜の結晶化を進行させることを特徴とする
単結晶薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62320920A JP2643204B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 単結晶薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62320920A JP2643204B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 単結晶薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01161823A JPH01161823A (ja) | 1989-06-26 |
| JP2643204B2 true JP2643204B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=18126750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62320920A Expired - Fee Related JP2643204B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 単結晶薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2643204B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2695462B2 (ja) * | 1989-03-31 | 1997-12-24 | キヤノン株式会社 | 結晶性半導体膜及びその形成方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62213114A (ja) * | 1986-03-13 | 1987-09-19 | Nec Corp | 高耐圧トランジスタの活性領域の再結晶化法 |
| JPS62216368A (ja) * | 1986-03-18 | 1987-09-22 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1987
- 1987-12-18 JP JP62320920A patent/JP2643204B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01161823A (ja) | 1989-06-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |