JP2898360B2 - 半導体膜の製造方法 - Google Patents
半導体膜の製造方法Info
- Publication number
- JP2898360B2 JP2898360B2 JP15819790A JP15819790A JP2898360B2 JP 2898360 B2 JP2898360 B2 JP 2898360B2 JP 15819790 A JP15819790 A JP 15819790A JP 15819790 A JP15819790 A JP 15819790A JP 2898360 B2 JP2898360 B2 JP 2898360B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- silicon film
- substrate
- silicon
- amorphous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電子回路を形成するために、絶縁下地上に形
成された単結晶半導体膜、いわゆるSOI（Silicon on In
sulator）構造と称される単結晶シリコン膜の製造方法
に関し、一般には再結晶化法と称される方法に属する方
法に関するものである。
成された単結晶半導体膜、いわゆるSOI（Silicon on In
sulator）構造と称される単結晶シリコン膜の製造方法
に関し、一般には再結晶化法と称される方法に属する方
法に関するものである。
本発明方法により製造される単結晶シリコン膜はアク
ティブマトリックス型液晶ディスプレー装置、高集積LS
I、高耐圧デバイス、耐放射線デバイス、三次元集積回
路など多くの分野に利用することができる。
ティブマトリックス型液晶ディスプレー装置、高集積LS
I、高耐圧デバイス、耐放射線デバイス、三次元集積回
路など多くの分野に利用することができる。
（従来の技術） SOI構造形成技術には、再結晶化法、エピタキシャル
成長法、絶縁層埋込み法、張り合せ法などがある。SOI
構造形成技術の全般的な説明は「SOI構造形成技術」
（産業図書株式会社発行、昭和62年）に詳しく述べられ
ている。
成長法、絶縁層埋込み法、張り合せ法などがある。SOI
構造形成技術の全般的な説明は「SOI構造形成技術」
（産業図書株式会社発行、昭和62年）に詳しく述べられ
ている。
再結晶化法のうち、レーザビーム再結晶化法では、絶
縁下地上に形成した非晶質又は多結晶のシリコン膜をレ
ーザビームのエネルギーで溶融し、その溶融部分を移動
させながら結晶成長を行なわせる。
縁下地上に形成した非晶質又は多結晶のシリコン膜をレ
ーザビームのエネルギーで溶融し、その溶融部分を移動
させながら結晶成長を行なわせる。
レーザビーム照射による非晶質又は多結晶の膜内の温
度分布を改善して単結晶膜を得るために次のような試み
がなされている。
度分布を改善して単結晶膜を得るために次のような試み
がなされている。
（ａ）光学系又は複数のレーザ光源を用いることによっ
てレーザビームのスポット内の温度分布を改善する。
てレーザビームのスポット内の温度分布を改善する。
（ｂ）試料膜表面に反射防止膜や光吸収膜を設け、入射
するレーザビームの吸収を変化させて温度分布を改善す
る。
するレーザビームの吸収を変化させて温度分布を改善す
る。
（ｃ）試料の構造を変化させることにより場所的な熱放
散を変化させて温度分布を改善する。
散を変化させて温度分布を改善する。
（発明が解決しようとする課題） ガラス基板や絶縁膜上にシリコン膜を形成し、溶融さ
せ単結晶化させる場合、単結晶のシードになる部分がな
いため、単結晶膜の結晶軸が回転するなど、結晶軸制御
が困難である。
せ単結晶化させる場合、単結晶のシードになる部分がな
いため、単結晶膜の結晶軸が回転するなど、結晶軸制御
が困難である。
本発明は外部からシードを与えることにより単結晶膜
の結晶軸制御を行なって結晶性を向上させることのでき
る単結晶シリコン膜の製造方法を提供することを目的と
するものである。
の結晶軸制御を行なって結晶性を向上させることのでき
る単結晶シリコン膜の製造方法を提供することを目的と
するものである。
（課題を解決するための手段） 本発明では、絶縁膜を有する第１の基板と、格子定数
がシリコンの格子定数に近い化合物上に非晶質又は多結
晶のシリコン膜を形成した第２の基板とを、前記絶縁膜
とシリコン膜が互いに接触するように密着させた状態で
前記シリコン膜を溶融させ単結晶化させた後、両基板を
引き離す。
がシリコンの格子定数に近い化合物上に非晶質又は多結
晶のシリコン膜を形成した第２の基板とを、前記絶縁膜
とシリコン膜が互いに接触するように密着させた状態で
前記シリコン膜を溶融させ単結晶化させた後、両基板を
引き離す。
第１の基板の絶縁膜上にも非晶質又は多結晶のシリコ
ン膜を形成しておいてもよい。
ン膜を形成しておいてもよい。
第１の基板は例えばガラス基板上にシリコン窒化膜や
シリコン酸化膜を形成したものである。
シリコン酸化膜を形成したものである。
第２の基板に用いられる格子定数がシリコンの格子定
数に近い化合物としては、サファイアの他に、CaF2など
のアルカリ土類金属フッ化物や、シリコン基板上にヘテ
ロエピタキシャル成長させたMgO・Al2O3（マグネシア・
スピネル）などが挙げられる。
数に近い化合物としては、サファイアの他に、CaF2など
のアルカリ土類金属フッ化物や、シリコン基板上にヘテ
ロエピタキシャル成長させたMgO・Al2O3（マグネシア・
スピネル）などが挙げられる。
（作用） 絶縁膜と非晶質又は多結晶のシリコン膜が互いに接触
するように密着させた状態でシリコン膜を溶融させ単結
晶化させると、溶融したシリコン膜が冷却して単結晶化
するときシリコン膜の下地になっているシリコンの格子
定数に近い格子定数をもつ化合物がシードとなってその
化合物の結晶方向を引き継ぎ、結晶軸方向の制御された
単結晶シリコン膜が形成される。
するように密着させた状態でシリコン膜を溶融させ単結
晶化させると、溶融したシリコン膜が冷却して単結晶化
するときシリコン膜の下地になっているシリコンの格子
定数に近い格子定数をもつ化合物がシードとなってその
化合物の結晶方向を引き継ぎ、結晶軸方向の制御された
単結晶シリコン膜が形成される。
（実施例） 第１図は一実施例を表わす。
（Ａ）ガラス基板１上にCVD法により約100〜200Åの厚
さのシリコン窒化膜２を堆積させ、これとは別に、サフ
ァイア基板４上に非晶質シリコン膜５を約3000Åの厚さ
にCVD法により形成する。
さのシリコン窒化膜２を堆積させ、これとは別に、サフ
ァイア基板４上に非晶質シリコン膜５を約3000Åの厚さ
にCVD法により形成する。
（Ｂ）シリコン窒化膜２の表面及び非晶質シリコン膜５
の表面を清浄にするために適当な前処理を施す。前処理
として、例えばバッファド・フッ酸等で洗浄する。これ
によりシリコン窒化膜２上や非晶質シリコン膜５上に形
成された自然酸化膜が除去される。
の表面を清浄にするために適当な前処理を施す。前処理
として、例えばバッファド・フッ酸等で洗浄する。これ
によりシリコン窒化膜２上や非晶質シリコン膜５上に形
成された自然酸化膜が除去される。
前処理後、シリコン窒化膜２と非晶質シリコン膜５が
密着するように直ちに両基板を重ね合わせる。
密着するように直ちに両基板を重ね合わせる。
ガラス基板１の裏面側から出力4W程度のアルゴンイオ
ン・レーザビーム７を照射し、走査して被照射部６のシ
リコン膜を溶融させ単結晶化させる。
ン・レーザビーム７を照射し、走査して被照射部６のシ
リコン膜を溶融させ単結晶化させる。
（Ｃ）ガラス基板１とサファイヤ基板４を引き離す。
ガラス基板１上のシリコン窒化膜２上には単結晶シリ
コン膜6aが形成される。
コン膜6aが形成される。
レーザビーム７の照射はガラス基板１側からに限ら
ず、サファイヤ基板４側から行なうようにしてもよい。
レーザビーム７をサファイア基板側から照射するとき
は、レーザパワーなどはサファイアの吸収係数や厚さな
どを考慮して決定すればよい。
ず、サファイヤ基板４側から行なうようにしてもよい。
レーザビーム７をサファイア基板側から照射するとき
は、レーザパワーなどはサファイアの吸収係数や厚さな
どを考慮して決定すればよい。
ガラス基板にシリコン膜を溶融単結晶化させる場合は
レーザビーム照射により行なうのが好都合である。これ
は、ガラスの融点は材料によって異なるが、石英ガラス
で約1600℃であり、シリコンの融点1410℃に近く、低温
プロセスが望まれるためである。レーザビームを照射す
る方法であれば、局所的に加熱され、ガラス基板までは
高温に加熱されない。
レーザビーム照射により行なうのが好都合である。これ
は、ガラスの融点は材料によって異なるが、石英ガラス
で約1600℃であり、シリコンの融点1410℃に近く、低温
プロセスが望まれるためである。レーザビームを照射す
る方法であれば、局所的に加熱され、ガラス基板までは
高温に加熱されない。
第２図は第２の実施例を表わす。
第１図と同様に試料を用意する。レーザビーム７を照
射する際、サファイア基板４の裏面に接して液状冷却媒
体８を設ける。冷却媒体８としては比較的高温まで蒸発
しない液状有機化合物、例えば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
られるものを用いる。
射する際、サファイア基板４の裏面に接して液状冷却媒
体８を設ける。冷却媒体８としては比較的高温まで蒸発
しない液状有機化合物、例えば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
られるものを用いる。
冷却媒体８を設けることにより、ガラス基板１側から
の放熱効果よりもサファイア基板４側からの放熱効果の
方がよくなり、溶融部分６が冷却する際にサファイア基
板４と溶融部分６との界面の方が溶融部分６とシリコン
窒化膜２との界面よりも早く温度が下がる。そのため、
サファイア基板４と溶融部分６との界面からエピタキシ
ャルに結晶成長することとなる。
の放熱効果よりもサファイア基板４側からの放熱効果の
方がよくなり、溶融部分６が冷却する際にサファイア基
板４と溶融部分６との界面の方が溶融部分６とシリコン
窒化膜２との界面よりも早く温度が下がる。そのため、
サファイア基板４と溶融部分６との界面からエピタキシ
ャルに結晶成長することとなる。
上記の実施例においてガラス基板１上に絶縁膜として
シリコン窒化膜２を設けている。シリコン窒化膜２はシ
リコン膜に対して濡れ性がよいので、シリコン膜が溶融
単結晶化した後、ガラス基板１とサファイア基板４とを
引き離す際に、単結晶シリコン膜がサファイア基板側に
移るのを防ぐことができる。ここで、「濡れ性がよい」
という用語は、シリコン膜との親和性が大きく、シリコ
ン窒化膜との密着力が強いことを意味している。濡れ性
のよい絶縁膜の他の例としては、シリコン酸化膜上にシ
リコン窒化膜を形成したものでもよい。その場合、例え
ばシリコン酸化膜の厚さを約1000Å、シリコン窒化膜の
厚さを約100Åとすればよい。シリコン窒化膜よりは濡
れ性は劣るが、シリコン酸化膜のみでもよく、その場合
のシリコン酸化膜の厚さは例えば約1000Åとする。
シリコン窒化膜２を設けている。シリコン窒化膜２はシ
リコン膜に対して濡れ性がよいので、シリコン膜が溶融
単結晶化した後、ガラス基板１とサファイア基板４とを
引き離す際に、単結晶シリコン膜がサファイア基板側に
移るのを防ぐことができる。ここで、「濡れ性がよい」
という用語は、シリコン膜との親和性が大きく、シリコ
ン窒化膜との密着力が強いことを意味している。濡れ性
のよい絶縁膜の他の例としては、シリコン酸化膜上にシ
リコン窒化膜を形成したものでもよい。その場合、例え
ばシリコン酸化膜の厚さを約1000Å、シリコン窒化膜の
厚さを約100Åとすればよい。シリコン窒化膜よりは濡
れ性は劣るが、シリコン酸化膜のみでもよく、その場合
のシリコン酸化膜の厚さは例えば約1000Åとする。
レーザビーム７は走査することにより線状に単結晶膜
を形成することができる。レーザビームの走査を広い面
積に渡って行なえば広い面積の単結晶膜を得ることがで
きる。
を形成することができる。レーザビームの走査を広い面
積に渡って行なえば広い面積の単結晶膜を得ることがで
きる。
サファイア基板４はガラス基板に比べて高価である。
サファイア基板４上に非晶質シリコン膜５を形成したも
のをガラス基板１上のシリコン窒化膜２に密着させて溶
融単結晶化を行なうと、サファイア基板４上の非晶質シ
リコン膜５はなくなるので、サファイア基板４上の残り
の非晶質シリコン膜５を全て除去した後、再び非晶質シ
リコン膜５をCVD法で成膜することにより、非晶質シリ
コン膜５を再生して使用することができる。
サファイア基板４上に非晶質シリコン膜５を形成したも
のをガラス基板１上のシリコン窒化膜２に密着させて溶
融単結晶化を行なうと、サファイア基板４上の非晶質シ
リコン膜５はなくなるので、サファイア基板４上の残り
の非晶質シリコン膜５を全て除去した後、再び非晶質シ
リコン膜５をCVD法で成膜することにより、非晶質シリ
コン膜５を再生して使用することができる。
第１の基板（例えばガラス基板）上に絶縁膜を介して
非晶質又は多結晶のシリコン膜を形成し、第２の基板
（例えばサファイア基板）上には非晶質又は多結晶のシ
リコン膜を形成し、第２の基板のシリコン膜を第１の基
板のシリコン膜上に密着させ、両シリコン膜を溶融単結
晶化させてもよい。
非晶質又は多結晶のシリコン膜を形成し、第２の基板
（例えばサファイア基板）上には非晶質又は多結晶のシ
リコン膜を形成し、第２の基板のシリコン膜を第１の基
板のシリコン膜上に密着させ、両シリコン膜を溶融単結
晶化させてもよい。
溶融させ単結晶化させようとするシリコン膜は非晶質
又は多結晶のいずれでもあってもよい。
又は多結晶のいずれでもあってもよい。
サファイア基板上に単結晶シリコン膜をエピタキシャ
ル成長させる技術（SOS技術）は一般に知られている
が、このときサファイア（Al2O3）中のAlが単結晶シリ
コン膜中に導入される弊害がある。シリコン膜をエピタ
キシャル成長させるには少なくとも950℃以上の温度が
必要だからである。ところが、本発明では、サファイア
基板上にCVD法で低温（例えば650℃）で非晶質又は多結
晶のシリコン膜を堆積すればよいので、サファイア中の
Alが単結晶シリコン膜中に導入される問題は少なくな
る。非晶質又は多結晶のシリコン膜をプラズマCVD法で
堆積すれば、温度をさらに下げて、例えば200〜400℃と
することができ、サファイア中のAlが単結晶シリコン膜
中に導入される問題はさらに少なくなる。
ル成長させる技術（SOS技術）は一般に知られている
が、このときサファイア（Al2O3）中のAlが単結晶シリ
コン膜中に導入される弊害がある。シリコン膜をエピタ
キシャル成長させるには少なくとも950℃以上の温度が
必要だからである。ところが、本発明では、サファイア
基板上にCVD法で低温（例えば650℃）で非晶質又は多結
晶のシリコン膜を堆積すればよいので、サファイア中の
Alが単結晶シリコン膜中に導入される問題は少なくな
る。非晶質又は多結晶のシリコン膜をプラズマCVD法で
堆積すれば、温度をさらに下げて、例えば200〜400℃と
することができ、サファイア中のAlが単結晶シリコン膜
中に導入される問題はさらに少なくなる。
非晶質又は多結晶のシリコン膜を形成する第２の基板
の化合物としてCaF2を用いることができる。その場合に
は例えば、CaF2結晶上に非晶質シリコン膜を堆積させ、
その非晶質シリコン膜にガラス基板上の絶縁膜を密着さ
せて、ガラス基板側のみからレーザビームを照射して非
晶質シリコン膜を溶融させ単結晶化させる。
の化合物としてCaF2を用いることができる。その場合に
は例えば、CaF2結晶上に非晶質シリコン膜を堆積させ、
その非晶質シリコン膜にガラス基板上の絶縁膜を密着さ
せて、ガラス基板側のみからレーザビームを照射して非
晶質シリコン膜を溶融させ単結晶化させる。
（発明の効果） 本発明では絶縁膜を有し、又はさらにその上に非晶質
もしくは多結晶のシリコン膜を有する第１の基板と、非
晶質又は多結晶のシリコン膜を形成したサファイア基板
などの第２の基板とを、絶縁膜とシリコン膜が接触する
ように密着させた状態でシリコン膜を溶融させ単結晶化
させるので、シリコン膜が単結晶化する部分にサファイ
ア基板などの第２の基板の結晶性が伝達されて結晶軸方
向の制御された単結晶シリコン膜を得ることができる。
もしくは多結晶のシリコン膜を有する第１の基板と、非
晶質又は多結晶のシリコン膜を形成したサファイア基板
などの第２の基板とを、絶縁膜とシリコン膜が接触する
ように密着させた状態でシリコン膜を溶融させ単結晶化
させるので、シリコン膜が単結晶化する部分にサファイ
ア基板などの第２の基板の結晶性が伝達されて結晶軸方
向の制御された単結晶シリコン膜を得ることができる。
第１図は一実施例を示す工程断面図、第２図は他の実施
例における途中工程を示す断面図である。 １……ガラス基板、２……シリコン窒化膜、４……サフ
ァイア基板、５……非晶質シリコン膜、６……溶融部
分、6a……単結晶化されたシリコン膜、７……レーザビ
ーム。
例における途中工程を示す断面図である。 １……ガラス基板、２……シリコン窒化膜、４……サフ
ァイア基板、５……非晶質シリコン膜、６……溶融部
分、6a……単結晶化されたシリコン膜、７……レーザビ
ーム。
Claims (2)
- 【請求項１】絶縁膜を有する第１の基板と、格子定数が
シリコンの格子定数に近い化合物上に非晶質又は多結晶
のシリコン膜を形成した第２の基板とを、前記絶縁膜と
シリコン膜が互いに接触するように密着させた状態で前
記シリコン膜を溶融させ単結晶化させた後、両基板を引
き離す半導体膜の製造方法。 - 【請求項２】第１の基板の絶縁膜上にも非晶質又は多結
晶のシリコン膜を形成しておく請求項１に記載の半導体
膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15819790A JP2898360B2 (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 半導体膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15819790A JP2898360B2 (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 半導体膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0453123A JPH0453123A (ja) | 1992-02-20 |
| JP2898360B2 true JP2898360B2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=15666397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15819790A Expired - Fee Related JP2898360B2 (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 半導体膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2898360B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0153823B1 (ko) * | 1995-10-17 | 1998-12-01 | 구자홍 | 반도체 소자 제조 방법 |
| JP2000089249A (ja) * | 1998-09-09 | 2000-03-31 | Sony Corp | 電気光学装置、電気光学装置用の駆動基板、及びこれらの製造方法 |
| JP4366732B2 (ja) * | 1998-09-30 | 2009-11-18 | ソニー株式会社 | 電気光学装置の製造方法及び電気光学装置用の駆動基板の製造方法 |
| JP2004260145A (ja) * | 2003-02-03 | 2004-09-16 | Mitsubishi Electric Corp | 結晶膜の製造方法 |
-
1990
- 1990-06-15 JP JP15819790A patent/JP2898360B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0453123A (ja) | 1992-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4751193A (en) | Method of making SOI recrystallized layers by short spatially uniform light pulses | |
| Fan et al. | Lateral epitaxy by seeded solidification for growth of single‐crystal Si films on insulators | |
| EP0127323B1 (en) | A process for producing a single crystal semiconductor island on an insulator | |
| JP2898360B2 (ja) | 半導体膜の製造方法 | |
| JPH027415A (ja) | Ｓｏｉ薄膜形成方法 | |
| JP2840081B2 (ja) | 半導体薄膜の製造方法 | |
| JP2692138B2 (ja) | 単結晶薄膜の製造方法 | |
| JP2857480B2 (ja) | 半導体膜の製造方法 | |
| JPS6147627A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS5983993A (ja) | 単結晶半導体層の成長方法 | |
| JPH0442358B2 (ja) | ||
| EP0431685A1 (en) | Method of forming thin defect-free strips of monocrystalline silicon on insulators | |
| JPH02177534A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH03108715A (ja) | 半導体膜の製造方法 | |
| Givargizov et al. | Defect engineering in SOI films prepared by zone-melting recrystallization | |
| JPH0524113B2 (ja) | ||
| JP2834801B2 (ja) | 半導体薄膜の製造方法 | |
| JPH0449250B2 (ja) | ||
| JPS6126598A (ja) | ゲルマニウム薄膜結晶の製造方法 | |
| JPH03138925A (ja) | 半導体膜の結晶化法 | |
| JPH0287519A (ja) | 単結晶半導体薄膜の製造方法 | |
| JPS6234716B2 (ja) | ||
| JPS5886716A (ja) | 単結晶半導体膜形成法 | |
| JPS60191090A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0775223B2 (ja) | 半導体単結晶層の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |