JP2745055B2 - 単結晶半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
単結晶半導体薄膜の製造方法Info
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- JP2745055B2 JP2745055B2 JP24140088A JP24140088A JP2745055B2 JP 2745055 B2 JP2745055 B2 JP 2745055B2 JP 24140088 A JP24140088 A JP 24140088A JP 24140088 A JP24140088 A JP 24140088A JP 2745055 B2 JP2745055 B2 JP 2745055B2
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- semiconductor thin
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- film
- crystal semiconductor
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体集積回路装置を製造するための単結晶
半導体薄膜を製造する方法に関し、特に多結晶又は非晶
質の半導体薄膜にレーザビームなどのエネルギを照射し
て溶融させ、その溶融部分を移動させることにより単結
晶化させる方法に関するものである。
半導体薄膜を製造する方法に関し、特に多結晶又は非晶
質の半導体薄膜にレーザビームなどのエネルギを照射し
て溶融させ、その溶融部分を移動させることにより単結
晶化させる方法に関するものである。
（従来の技術） 単結晶半導体薄膜を製造する方法としては、半導体薄
膜を帯状に溶融させる線状加熱型帯状溶融再結晶化法、
エネルギとしてレーザビームを照射して半導体薄膜を溶
融させるレーザビーム再結晶化法、エネルギとして電子
ビームを照射する電子ビーム再結晶化法などが知られて
いる。
膜を帯状に溶融させる線状加熱型帯状溶融再結晶化法、
エネルギとしてレーザビームを照射して半導体薄膜を溶
融させるレーザビーム再結晶化法、エネルギとして電子
ビームを照射する電子ビーム再結晶化法などが知られて
いる。
それらの再結晶化法においては、誘電体膜などの下地
上に多結晶又は非晶質の半導体薄膜を形成し、レーザビ
ームなどのエネルギを照射する。
上に多結晶又は非晶質の半導体薄膜を形成し、レーザビ
ームなどのエネルギを照射する。
（発明が解決しようとする課題） エネルギの照射による局部的な溶融部分からの熱の放
散は主として未溶融状態の半導体薄膜方向に行なわれ
る。半導体薄膜の表面側は気体と接するため熱伝導が悪
く、下地側には厚い誘電体が存在することが多く、熱伝
導が悪いためである。そして、従来の方法により形成さ
れる単結晶半導体薄膜の結晶性は十分なものではない。
散は主として未溶融状態の半導体薄膜方向に行なわれ
る。半導体薄膜の表面側は気体と接するため熱伝導が悪
く、下地側には厚い誘電体が存在することが多く、熱伝
導が悪いためである。そして、従来の方法により形成さ
れる単結晶半導体薄膜の結晶性は十分なものではない。
下地上に全面に単結晶半導体薄膜を形成した場合、例
えばトランジスタを形成するには素子分離を行なう必要
があるので、素子分離のために単結晶半導体薄膜をパタ
ーン化する必要がある。単結晶半導体薄膜のパターン化
は多結晶又は非晶質の半導体薄膜のパターン化よりも困
難である。
えばトランジスタを形成するには素子分離を行なう必要
があるので、素子分離のために単結晶半導体薄膜をパタ
ーン化する必要がある。単結晶半導体薄膜のパターン化
は多結晶又は非晶質の半導体薄膜のパターン化よりも困
難である。
また、下地上に全面に単結晶化を行なおうとすればレ
ーザなどのエネルギを照射する領域が広くなり、素子分
離領域などのように単結晶化する必要のない部分までエ
ネルギを照射するため、時間がかかる。
ーザなどのエネルギを照射する領域が広くなり、素子分
離領域などのように単結晶化する必要のない部分までエ
ネルギを照射するため、時間がかかる。
本発明は再結晶化法により単結晶半導体薄膜を製造す
る際に溶融部分からの熱の放散を改善することによって
結晶性の優れた単結晶半導体薄膜を形成し、また、単結
晶半導体薄膜に素子分離用のパターン化を施すことを不
要にすることを目的とするものである。
る際に溶融部分からの熱の放散を改善することによって
結晶性の優れた単結晶半導体薄膜を形成し、また、単結
晶半導体薄膜に素子分離用のパターン化を施すことを不
要にすることを目的とするものである。
（課題を解決するための手段） 本発明では、多結晶又は非晶質の半導体薄膜を島状に
形成し、他の部分を絶縁物として半導体薄膜と絶縁物の
表面を同一高さにし、前記半導体薄膜及び絶縁物上に冷
却媒体を設けた状態でエネルギを照射して前記半導体薄
膜を溶融させ、その溶融部分を移動させることにより結
晶化させる。
形成し、他の部分を絶縁物として半導体薄膜と絶縁物の
表面を同一高さにし、前記半導体薄膜及び絶縁物上に冷
却媒体を設けた状態でエネルギを照射して前記半導体薄
膜を溶融させ、その溶融部分を移動させることにより結
晶化させる。
冷却媒体としてはポリエチレングリコール、ポリエチ
レンエーテル、ポリエチレンエステル、ポリプロピレン
オキシドなど一般に表面活性剤として知られるものを使
用することができる。
レンエーテル、ポリエチレンエステル、ポリプロピレン
オキシドなど一般に表面活性剤として知られるものを使
用することができる。
エネルギはレーザビームその他の光ビーム、電子ビー
ム、熱線などのエネルギービームを用いることができ
る。
ム、熱線などのエネルギービームを用いることができ
る。
（作用） 単結晶化しようとする半導体薄膜上に冷却媒体が存在
するので、エネルギの照射による溶融領域から冷却媒体
へ熱が放散し、形成される単結晶薄膜の結晶性が向上す
る。
するので、エネルギの照射による溶融領域から冷却媒体
へ熱が放散し、形成される単結晶薄膜の結晶性が向上す
る。
単結晶化しようとする半導体薄膜は島状に形成されて
いるので、不要な領域にエネルギを照射しなくてすみ、
エネルギを照射する時間が短縮される。
いるので、不要な領域にエネルギを照射しなくてすみ、
エネルギを照射する時間が短縮される。
また、多結晶又は非晶質の状態の半導体薄膜を島状に
形成するので、単結晶化された後の半導体薄膜を島状に
パターン化するのに比べると容易である。
形成するので、単結晶化された後の半導体薄膜を島状に
パターン化するのに比べると容易である。
（実施例） 第１図は一実施例を表わす。
単結晶シリコン基板２の表面を酸化して約１μｍの厚
さのシリコン酸化膜（SiO2）４を形成したものを下地と
して使用する。しかし、下地はこのようなものに限らな
い。例えば層４が高融点金属膜であってもよく、また、
シリコン基板２にはトランジスタなどの素子が形成され
ていてもよい。下地としてはまた、ガラスやセラミッ
ク、又は表面をポリイミド膜などの誘電体膜で被った金
属基板などを使用することもできる。
さのシリコン酸化膜（SiO2）４を形成したものを下地と
して使用する。しかし、下地はこのようなものに限らな
い。例えば層４が高融点金属膜であってもよく、また、
シリコン基板２にはトランジスタなどの素子が形成され
ていてもよい。下地としてはまた、ガラスやセラミッ
ク、又は表面をポリイミド膜などの誘電体膜で被った金
属基板などを使用することもできる。
下地上に減圧CVD法により多結晶シリコン薄膜６を500
0Å〜１μｍの厚さに島状に形成する。８は絶縁物のシ
リコン酸化膜である。多結晶シリコン薄膜６を島状に形
成する方法は後述する。
0Å〜１μｍの厚さに島状に形成する。８は絶縁物のシ
リコン酸化膜である。多結晶シリコン薄膜６を島状に形
成する方法は後述する。
多結晶シリコン薄膜６及び絶縁物８の上に減圧CVD法
によりシリコン窒化膜（Si3N4）10を約800Åの厚さに堆
積する。さらにその上に減圧CVD法によりシリコン酸化
膜12を約1000Åの厚さに堆積し、その表面に冷却媒体と
してのポリエチレングリコール層14を形成する。ポリエ
チレングリコール層14上には光学ガラス板16を載せる。
によりシリコン窒化膜（Si3N4）10を約800Åの厚さに堆
積する。さらにその上に減圧CVD法によりシリコン酸化
膜12を約1000Åの厚さに堆積し、その表面に冷却媒体と
してのポリエチレングリコール層14を形成する。ポリエ
チレングリコール層14上には光学ガラス板16を載せる。
第１図のように積層した後、例えば光出力3W程度のア
ルゴンレーザビーム18をレンズで集光して多結晶シリコ
ン薄膜６に照射し、レーザビーム18を図では右方向に走
査することにより多結晶シリコン薄膜６の溶融部分20を
移動させて結晶成長させ、単結晶シリコン薄膜22を形成
する。
ルゴンレーザビーム18をレンズで集光して多結晶シリコ
ン薄膜６に照射し、レーザビーム18を図では右方向に走
査することにより多結晶シリコン薄膜６の溶融部分20を
移動させて結晶成長させ、単結晶シリコン薄膜22を形成
する。
その後、光学ガラス板16、ポリエチレングリコール層
14、シリコン酸化膜12及びシリコン窒化膜10を除去す
る。
14、シリコン酸化膜12及びシリコン窒化膜10を除去す
る。
第１図におけるシリコン酸化膜12と光学ガラス板16は
無くても単結晶シリコン薄膜22の形成は可能であるが、
ポリエチレングリコール14はシリコン窒化膜10上に直接
形成するよりもシリコン酸化膜12を介して形成する方が
濡れ性がよくなる。また、光学ガラス板16を載せること
によりポリエチレングリコール層14の厚さを均一にする
ことができる。
無くても単結晶シリコン薄膜22の形成は可能であるが、
ポリエチレングリコール14はシリコン窒化膜10上に直接
形成するよりもシリコン酸化膜12を介して形成する方が
濡れ性がよくなる。また、光学ガラス板16を載せること
によりポリエチレングリコール層14の厚さを均一にする
ことができる。
このようにして、第２図に示されるように下地４上に
島状に単結晶半導体薄膜22が形成されたものが得られ
る。
島状に単結晶半導体薄膜22が形成されたものが得られ
る。
次に、下地上に多結晶又は非晶質の半導体薄膜６を島
状に形成する方法について説明する。
状に形成する方法について説明する。
下地４上に絶縁膜８を形成する。絶縁膜８がシリコン
酸化膜の場合は堆積又は高圧酸化などの方法によって形
成する。多結晶又は非晶質の半導体薄膜を形成する領域
を設けるために写真製版と異方性エッチングによってそ
の領域の絶縁膜８を除去する。多結晶又は非晶質の半導
体薄膜６を絶縁膜８の膜厚より厚目に堆積する。その上
からレジストなどの有機物の層を表面が平坦になるよう
に塗布し、有機物と半導体薄膜６のエッチング速度が等
しくなる条件でエッチバックを施して絶縁膜８の開口部
に半導体薄膜６を埋め込む。
酸化膜の場合は堆積又は高圧酸化などの方法によって形
成する。多結晶又は非晶質の半導体薄膜を形成する領域
を設けるために写真製版と異方性エッチングによってそ
の領域の絶縁膜８を除去する。多結晶又は非晶質の半導
体薄膜６を絶縁膜８の膜厚より厚目に堆積する。その上
からレジストなどの有機物の層を表面が平坦になるよう
に塗布し、有機物と半導体薄膜６のエッチング速度が等
しくなる条件でエッチバックを施して絶縁膜８の開口部
に半導体薄膜６を埋め込む。
他の方法では、下地４上にまず多結晶シリコンなどの
半導体薄膜６を堆積し、シリコン酸化膜などの絶縁物８
を形成する領域を写真製版と異方性エッチングによって
除去する。除去された部分に絶縁膜８を埋め込む。絶縁
膜８を埋め込むには、半導体薄膜６の厚さより厚く絶縁
膜８を堆積し、レジストなどの有機物膜を塗布して表面
を平坦にした後、エッチバックを行なう。
半導体薄膜６を堆積し、シリコン酸化膜などの絶縁物８
を形成する領域を写真製版と異方性エッチングによって
除去する。除去された部分に絶縁膜８を埋め込む。絶縁
膜８を埋め込むには、半導体薄膜６の厚さより厚く絶縁
膜８を堆積し、レジストなどの有機物膜を塗布して表面
を平坦にした後、エッチバックを行なう。
このようにして島状に素子分離された単結晶半導体薄
膜22が形成されるので、単結晶半導体薄膜22にトランジ
スタなどの素子を形成すればよい。
膜22が形成されるので、単結晶半導体薄膜22にトランジ
スタなどの素子を形成すればよい。
（発明の効果） 本発明によれば、単結晶化しようとする半導体薄膜上
に冷却媒体を設けた状態で溶融再結晶化させるので、得
られる単結晶半導体薄膜の結晶性が向上する。
に冷却媒体を設けた状態で溶融再結晶化させるので、得
られる単結晶半導体薄膜の結晶性が向上する。
単結晶化しようとする半導体薄膜を予め島状に形成し
ておくので、レーザビームなどのエネルギを照射する時
間が短縮される。また、半導体薄膜を単結晶化した後に
パターン化するのに比べて、素子分離工程が容易にな
る。
ておくので、レーザビームなどのエネルギを照射する時
間が短縮される。また、半導体薄膜を単結晶化した後に
パターン化するのに比べて、素子分離工程が容易にな
る。
第１図は一実施例を示す断面図、第２図は本発明により
得られる単結晶半導体薄膜を概略的に示す断面図であ
る。 ６……多結晶又は非晶質の半導体薄膜、８……絶縁物、
14……冷却媒体であるポリエチレングリコール、20……
溶融部分、22……単結晶半導体薄膜。
得られる単結晶半導体薄膜を概略的に示す断面図であ
る。 ６……多結晶又は非晶質の半導体薄膜、８……絶縁物、
14……冷却媒体であるポリエチレングリコール、20……
溶融部分、22……単結晶半導体薄膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小坂 大介 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 中山 春夫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 昭61−44785（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−227423（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】多結晶又は非晶質の半導体薄膜を島状に形
成し、他の部分を絶縁物として半導体薄膜と絶縁物の表
面を同一高さにし、前記半導体薄膜及び絶縁物上に冷却
媒体を設けた状態でエネルギを照射して前記半導体薄膜
を溶融させ、その溶融部分を移動させることにより結晶
化させる単結晶半導体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24140088A JP2745055B2 (ja) | 1988-09-24 | 1988-09-24 | 単結晶半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24140088A JP2745055B2 (ja) | 1988-09-24 | 1988-09-24 | 単結晶半導体薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0287519A JPH0287519A (ja) | 1990-03-28 |
| JP2745055B2 true JP2745055B2 (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=17073717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24140088A Expired - Lifetime JP2745055B2 (ja) | 1988-09-24 | 1988-09-24 | 単結晶半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2745055B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5440168A (en) * | 1993-02-22 | 1995-08-08 | Ryoden Semiconductor System Engineering Corporation | Thin-film transistor with suppressed off-current and Vth |
-
1988
- 1988-09-24 JP JP24140088A patent/JP2745055B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0287519A (ja) | 1990-03-28 |
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