JP3545061B2 - 配向性膜の形成方法 - Google Patents
配向性膜の形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3545061B2 JP3545061B2 JP22768094A JP22768094A JP3545061B2 JP 3545061 B2 JP3545061 B2 JP 3545061B2 JP 22768094 A JP22768094 A JP 22768094A JP 22768094 A JP22768094 A JP 22768094A JP 3545061 B2 JP3545061 B2 JP 3545061B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- orientation
- substrate
- film forming
- forming layer
- film
- 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
Images
Description
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体装置の製造工程で、基板上に配向性膜を形成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
所定の結晶面を同一方向に配向させてなる配向性膜を基板上に形成するには、上記基板の配向性の影響下で膜形成材料を堆積させ、これによって当該基板の配向性を引き継いだ配向性膜を形成する方法がある。
また、特開平5−25618に開示されるように、基板表面に対して特定の入射角度からイオンビームを照射しながら堆積膜を形成することによって、上記イオンビームの照射に対してチャネリングが生じる方向に配向した結晶粒で上記堆積膜を構成して配向性膜とする薄膜形成方法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の配向性膜の形成方法には、以下のような課題があった。
すなわち、基板の結晶性を利用する方法は、配向性の制御が難しく、また配向していない多結晶や非晶質からなる基板上には上記配向性膜を形成できない。
さらに、イオンビームを照射しながら堆積膜を形成する方法では、堆積膜の形成とイオンビームの照射とを同時に行うことができる専用の成膜装置を利用しなければならない。
【0004】
そこで本発明は、特別な装置を用いることなくかつあらゆる膜質の基板上に精度良く配向した配向性膜を形成できる方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
目的を達成するための本発明の配向性膜の形成方法は、以下の手順で行う。先ず、第1工程で基板上に多結晶性の配向性膜形成層を形成する。次の第2工程では、この配向性膜形成層にイオンビームを照射し、当該配向性膜形成層のうちでイオンビームの照射によってチャネリングが生じる結晶粒を残してその外の部分を非晶質化する。この際、入射角度θ=35.3度の一定方向から、配向性膜形成層の下層部分に達する第1の注入エネルギーでイオンビームを照射し、次いで配向性膜の上層部分に対する第1の注入エネルギーよりも低い第2の注入エネルギーでイオンビームを照射し、前記基板の表面と平行をなす面が{111}面で構成された配向性を有する前記結晶粒を選択的に残して前記配向性膜形成層を非晶質化する。さらに、第3工程では、熱処理を行うことによって上記結晶粒の配向性を引き継いで上記配向性膜形成層を再結晶させる。
【0006】
【作用】
上記配向性膜の形成方法では、配向性膜形成層中の所望の配向性を有するの結晶粒がチャネリングを発生する方向からイオンビームを照射することによって、上記結晶粒を残して上記配向性膜形成層を非晶質化し、その後熱処理によって上記結晶粒の配向性を引き継いで上記配向性膜形成層を再結晶させる。このことから、基板上には、所望の配向性を有する結晶粒の配向性を引き継いだ配向性膜が形成される。
したがって、基板上には、イオンビームの照射方向によって配向方向が制御された配向性膜が形成される。
また、上記配向性膜は、既存の成膜方法,イオン注入方法及び熱処理方法とを順次行うことで形成される。
【0007】
【実施例】
以下、本発明の第1実施例を図1に基づいて説明する。
第1実施例では、表面層が酸化シリコンからなる基板10上に、シリコンからなる配向性膜を形成する場合を説明する。上記配向性膜は、基板10の表面に対して平行にシリコン結晶の{111}面を配置してなる膜とする。
【0008】
上記配向性膜の形成は、以下のように行う。
先ず、図1(1)に示す第1工程では、例えば成膜温度を610℃に保ったLP(Low Pressure) −CVD法によって、基板10上に100nmの膜厚でシリコンを堆積させる。これによって、基板10上に多結晶性シリコンからなる配向性膜形成層11を形成する。この配向性膜形成層11は、シリコン結晶の配向性が不ぞろいなっている。
尚、配向性膜形成層11は、その膜厚が面内で均一に成膜され、その表面は基板10の表面に対して平行に形成されていることとする。
【0009】
次に、図1(2)に示す第2工程では、配向性膜形成層11表面に対して一定の照射方向から所定の入射角度θを保ってイオンビーム12を照射する。
この際、入射角度θは、配向性膜形成層11を構成するシリコン結晶のうちで所望の配向性を有する結晶粒でチャネリングが生じる角度に設定する。ここで、上記結晶粒は、この実施例で形成したい配向性膜と同じ方向に配向するものとする。
【0010】
上記配向性膜は、図中A部の拡大図に示すように面心立方晶からなるシリコン結晶の{111}面aを基板10の表面と平行に配置してなる膜である。上記面心立方晶では、上記{111}面aと35.3度の角度を成して配置される{110}面bに垂直な入射方向からイオンビームが入射した際に最もチャネリングが生じ易い。したがって、イオンビーム12を、配向性膜形成層11の表面に対して入射角度θ=35.3度に設定して照射する。
【0011】
また、イオンビーム12の注入エネルギーは、イオン注入で非晶質化される層の深さtが100nmになるように、例えばLSS理論から導かれた式t=Rp+κ×ΔRp,2≦κ≦5から算出する。ここで、Rpは投影飛程でありΔRpは投影飛程偏差である。そして、例えば、κ=2.5とした場合、上記注入エネルギーは41keVに設定される。
また、イオンビーム12の照射量は、上記チャネリングが発生した結晶を残して配向性膜形成層11中のその外の結晶が全て非晶質化されるように、例えば1×1013ions/cm2のシリコンイオンが注入されるように設定する。
【0012】
上記のようにして配向性膜形成層11に対してイオンビーム12を照射し、配向性膜形成層11を構成するシリコン結晶を非晶質化する。これと共に、上記配向性膜形成層11を構成するシリコン結晶のうちで、基板10表面と平行をなす面が{111}面である結晶粒14でチャネリングを発生させる。そして、上記配向性膜形成層11中に、チャネリング現象によって結晶構造の崩壊を免れたシリコン結晶を結晶粒14として残す。
【0013】
次に、図1(3)に示す第3工程では、配向性膜形成層11を熱処理する。この際、例えば基板10を窒素ガスの雰囲気中に保ち600℃で10時間の熱処理を行う。
これによって、結晶粒14の配向性を引き継いで配向性膜形成層11を再結晶させ、配向性膜15を形成する。
【0014】
上記第1実施例の配向性膜の形成方法では、イオンビーム12の照射によって所定の配向方向に配向した結晶粒14を残してその外の部分の配向性膜形成層11を非晶質化し、熱処理によって上記結晶粒14の配向性を引き継いで上記非晶質化した配向性膜形成層11を再結晶させて配向性膜15を形成する。
このことから、基板10上には、イオンビーム12の照射方向によって配向方向が制御された配向性膜15が形成される。
また、上記配向性膜15は、既存のCVD,スパッタ及び蒸着法等の成膜方法とイオン注入方法と熱処理方法とを順次行うことで形成される。
【0015】
次に、第2実施例を図2に基づいて説明する。
第2実施例では、表面層が酸化シリコンからなる基板10上に、膜厚が400nmのアルミニウム−シリコンからなる配向性膜を形成する場合を説明する。上記配向性膜は、基板10の表面に対して平行にアルミニウムの{111}面を配置してなる膜とする。
【0016】
上記配向性膜の形成は、以下のように行う。
先ず、図2(1)に示す第1工程では、例えば基板温度を150℃に保ったスパッタ法によって、基板20上に400nmの膜厚でアルミニウムを堆積させる。これによって、基板20上に多結晶性の配向性膜形成層21を形成する。
尚、配向性膜形成層21は、その膜厚が面内で均一に成膜され、その表面は基板20の表面に対して平行であることとする。
【0017】
次に、第2工程では、先ず図2(2)−aに示すように、配向性膜形成層21表面に対して第1の注入ネルギーE1 で、かつ一定の照射方向から所定の入射角度θを保ってシリコンイオンで構成されるイオンビーム22を照射する。
この際、上記入射角度θは、配向性膜形成層21を構成するアルミニウムの結晶構造が上記第1実施例のシリコンの結晶構造と同じ面心立方晶であることから、上記第1実施例と同様に設定する。
【0018】
また、上記第1の注入エネルギーE1 は、上記第1実施例と同様にして、イオンビーム22の注入によって非晶質化される深さtが上記配向性膜形成層21の下層部分21aである200〜400nmに達するように、例えば240keVに設定する。
また、イオンビーム22の照射量は、上記チャネリングが発生した結晶を残して配向性膜形成層21の下層部分21a中のその外の結晶が全て非晶質化するように、例えば1×1014ions/cm2のシリコンイオンが注入されるように設定する。
【0019】
上記のようにして配向性膜形成層21の表面に対してイオンビーム22を照射し、配向性膜形成層21の下層部分21aを構成するアルミニウム結晶を非晶質化する。これと共に、配向性膜形成層21の下層部分21aを構成する結晶のうちで基板20の表面と平行をなす面が{111}面である結晶でチャネリングを発生させる。そして、下層部分21a中に、チャネリング現象によって結晶構造の崩壊を免れたアルミニウム結晶を結晶粒23として残す。
【0020】
次に、図2(2)−bに示すように、第2の注入エネルギーでかつ上記と同様の方向から上記配向性膜形成層21に対してイオンビーム22を照射する。
上記第2の注入エネルギーE2 は、 イオンビーム22の注入によって非晶質化される深さtが上記配向性膜形成層21の上層部分21bである表面から200nmに達するように、例えば40keVに設定する。
また、イオンビーム22の照射量は、例えば上記図2(2)−aで示した工程と同じ値に設定する。
【0021】
上記のようにして配向性膜形成層21の表面に対してイオンビーム22を照射し、配向性膜形成層21の上層部分21bを構成するアルミニウム結晶を非晶質化する。これと共に、上記アルミニウム結晶のうちで基板20の表面と平行をなす面が{111}面である結晶でチャネリングを発生させる。そして、上層部分21b中に、上記と同様の結晶粒23を残す。
【0022】
次に、図2(3)に示す第3工程では、配向性膜形成層21を熱処理する。この際、例えば基板20をアルゴンガスの雰囲気中に保ち400℃で10時間の熱処理を行う。
これによって、基板20上に上記結晶粒23の配向性を引き継いで配向性膜形成層21を再結晶させた配向性膜25を形成する。
【0023】
上記第2実施例の配向性膜の形成方法では、上記第1実施例と同様の手順で配向性膜25を形成するため、イオンビーム22の照射方向によって配向方向が制御された配向性膜25が形成され、この配向性膜25は、既存の成膜方法,イオン注入方法及び熱処理方法とを順次行うことで形成される。
さらに、配向性膜形成層21には、シリコンイオンからなるイオンビーム22を照射したので、イオンビーム22の照射によってアルミニウム−シリコンからなる配向性膜25を形成することができる。上記配向性膜25は、アルミニウムに1%のシリコンを添加した構成になっている。
また、投影飛程と投影飛程偏差とから、イオンビーム22の注入によって非晶質化される深さを制御しているため、イオンビームの注入が可能な膜厚であれば、膜厚を制限することなく配向性膜の形成が可能である。
【0024】
尚、上記各実施例では、表面層が酸化シリコンからなる基板表面に対して面心立方晶の{111}面を平行に配置してなる配向性膜を形成する場合を説明した。
しかし、基板表面の材質は、上記酸化シリコンに限るものではなく、耐熱性材料であれば無配向な多結晶及び非晶質材料等のいづれの材料でも良い。
また、配向性膜を構成する結晶性材料は、面心立方晶に限るものではない。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の配向性膜の形成方法によれば、イオンビームの照射でチャネリングを起こす結晶粒を残して多結晶性の配向性膜形成層を非晶質化し、熱処理によって上記結晶粒の配向性を引き継いで再結晶させることで、イオンビームの入射角度で配向方向を制御できる配向性膜の形成が可能になる。また、上記配向性膜は、既存の成膜方法とイオン注入方法と熱処理方法とを順次行うことによって形成できる。
したがって、特別な装置を用いることなくかつあらゆる膜質の基板上に精度良く配向した配向性膜を形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例を示す工程図である。
【図2】第2実施例を示す工程図である。
【符号の説明】
10,20 基板
11,21 配向性膜形成層
12,22 イオンビーム
14,23 結晶粒
15,25 配向性膜
Claims (1)
- 基板上に、当該基板の表面と平行をなす面が{111}面で構成された配向性膜を形成する方法であって、
前記基板上に、結晶粒の配向性が不揃いな多結晶性のアルミニウムからなる配向性膜形成層を形成する第1工程と、
前記配向性膜形成層の表面に対して入射角度θ=35.3度の一定方向から、配向性膜形成層の下層部分に達する第1の注入エネルギーでシリコンイオンで構成されるイオンビームを照射し、次いで配向性膜の上層部分に対する第1の注入エネルギーよりも低い第2の注入エネルギーでシリコンイオンで構成されるイオンビームを照射し、前記基板の表面と平行をなす面が{111}面で構成された配向性を有する前記結晶粒を選択的に残して前記配向性膜形成層を非晶質化する第2工程と、
前記配向性膜形成層の熱処理を行なうことによって前記結晶粒の配向性を引き継いで当該配向性膜形成層を再結晶させて前記基板の表面と平行をなす面が{111}面で構成された配向性膜を形成する第3工程とを行なう
ことを特徴とする配向性膜の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22768094A JP3545061B2 (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 配向性膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22768094A JP3545061B2 (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 配向性膜の形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0897146A JPH0897146A (ja) | 1996-04-12 |
JP3545061B2 true JP3545061B2 (ja) | 2004-07-21 |
Family
ID=16864654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22768094A Expired - Fee Related JP3545061B2 (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 配向性膜の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3545061B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7285473B2 (en) * | 2005-01-07 | 2007-10-23 | International Business Machines Corporation | Method for fabricating low-defect-density changed orientation Si |
-
1994
- 1994-09-22 JP JP22768094A patent/JP3545061B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0897146A (ja) | 1996-04-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2011503883A5 (ja) | ||
JPH02177443A (ja) | 薄膜トランジスタの製造方法 | |
JP3545061B2 (ja) | 配向性膜の形成方法 | |
JP2746606B2 (ja) | 大粒子多結晶質膜の製造方法 | |
JPS5918196A (ja) | 単結晶薄膜の製造方法 | |
JP2696818B2 (ja) | 半導体層の結晶成長方法 | |
KR930010093B1 (ko) | 반도체박막의 형성방법 | |
JPH059099A (ja) | 結晶の成長方法 | |
JP2550968B2 (ja) | 半導体薄膜の結晶化方法 | |
KR100244428B1 (ko) | 이온빔을 이용한 강유전체 박막 형성 방법 | |
JP3059195B2 (ja) | 多結晶質シリコン層の製造方法 | |
JPH07111107A (ja) | 強誘電体薄膜製造方法 | |
JP3332645B2 (ja) | 多結晶半導体の製造方法 | |
JP2536472B2 (ja) | 多結晶半導体膜の固相成長方法 | |
JP2706770B2 (ja) | 半導体基板の製造方法 | |
JP2844601B2 (ja) | 半導体薄膜の形成方法 | |
JPH03250728A (ja) | 多結晶シリコンの製造方法 | |
JPH03250621A (ja) | 半導体膜の製造方法 | |
JPH02188499A (ja) | 結晶粒径の大きい多結晶シリコン膜の製法 | |
JPH05343345A (ja) | 強誘電体素子の製造方法 | |
JPS60164316A (ja) | 半導体薄膜の形成方法 | |
JPH02185019A (ja) | 結晶粒径の大きい多結晶シリコン膜を製造する方法 | |
JP2000031401A (ja) | 強誘電体素子の製造方法及び半導体記憶装置 | |
JPS6144181A (ja) | シリコン膜形成法 | |
JPS63252419A (ja) | 半導体基板の製造法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20031219 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040305 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040407 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080416 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090416 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090416 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100416 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |