JPH02153523A - 半導体基板の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は半導体基板の形成方法に関する。さらに詳し
くは、非晶質下地上に形成した非晶質もしくは多結晶等
の非単結晶シリコン薄層を単結晶化する方法の改良に関
する。

（ロ）従来の技術 単結晶シリコン基板上に、絶縁層及び非単結晶シリコン
薄層の溶融再結晶化による単結晶シリコン薄層をこの順
に交互に積層し、表面に該単結晶シリコン薄層を有する
半導体基板を製造する場合、各絶縁層が形成される毎に
それぞれに一部穿孔部を設け、１つの絶縁層上に形成さ
れろ非晶質または多結晶等の非単結晶シリコン薄層をそ
の絶縁層の穿孔部で下地層と接触さけ、この非単結晶シ
リコン薄層に、レーザーや電子ビーム等のエネルギービ
ーム照射を上記穿孔部に相当する位置から一方向に走査
して溶融再結晶化させることにより、最下層である単結
晶シリコン基板と結晶方位の一致した単結晶シリコン薄
層を交互に積層することが提案されている。

具体的には、第３図（ａ）及び（ｂ）に示すように、ま
ず、単結晶シリコン基板ｌＯ上に一部穿孔部１０ａを有
する絶縁層１１を形成し、さらにこの絶縁層ｌｌ上に単
結晶化すべき非晶質あるいは多結晶等の非単結晶シリコ
ン薄層を形成した後、レーザー等の光ビーム１３の照射
を、この薄層が単結晶基［１０の露出部分（すなわち穿
孔部１０ａ　）と直接接した領域から所定方向に走査さ
せることにより、単結晶シリコン基板ＩＯを結晶成長の
種として非単結晶シリコン薄層を単結晶化して単結晶シ
リコン基板ＬＯと結晶方位の一致した単結晶シリコン薄
層１２にする（同図（ａ））。

次いで上記と同様に上記単結晶シリコン薄層１２上に、
一部穿孔部１２ａを有する絶縁層１４を形成し、その上
に非単結晶シリコン薄層を形成しｒこ後、レーザー等の
光ビーム１６の照射を、この薄層が単結晶シリコン薄層
１２の露出部分（すなわち穿孔部１２ａ）と直接接した
領域から同図（ａ）と同一走査方向で行うことにより、
単結晶シリコン薄層１２を結晶成長の種として非単結晶
シリコン薄層を単結晶化して単結晶シリコン基板ＩＯと
結晶方位の一致した第２の単結晶シリコン薄層１５が得
られる（同図（ｂ））。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしながら上述した方法では、穿孔部１２ａの近傍で
は単結晶シリコン基板ＩＯと結晶方位の一致した単結晶
シリコン薄層が得られるものの、第２図の特性（ａ）に
示すように、穿孔部１２ａから離れるに従って、穿孔部
１２ａからレーザー等の光ビーム照射１６の走査方向に
結晶方位が大きく回転していくという問題点が見いださ
れた。この回転の度合いが大きくなると、単結晶薄層内
に欠陥等が発生する等の不都合が生ずる。

この発明はかかる状況に鑑みなされたものであり、エネ
ルギービーム照射またはヒーターもしくはランプ等の加
熱による溶融再結晶化の際に生ずる結晶方位の回転を利
用することにより、この回転に伴う弊害を抑制しうる半
導体基板の形成方法を提供しようとするものである。

（ニ）課題を解決するための手段 かくしてこの発明によれば、単結晶シリコン基板上に、
一部に窓開き部分が設けられた絶縁層を下地層として形
成された非単結晶シリコン薄層を、上記窓開き部分を起
点として加熱走査を行うことにより溶融再結晶化して単
結晶シリコン薄層とする工程を繰り返して、絶縁層と単
結晶シリコン薄層とをこの順に交互に積層する半導体基
板の製造方法において、上記交互に積層される各絶縁層
に、上記窓開き部分を加熱走査軸方向において分散して
設け、各非単結晶シリコン薄層への加熱走査を交互に逆
方向に行うことを特徴とする半導体基板の形成方法が提
供される。

この発明の主要な点は、上記単結晶シリコン基板上に絶
縁層と所定の非単結晶シリコン薄層とを交互に積層して
いく過程において、絶縁層を下地層として形成される非
晶質または多結晶等の非単結晶シリコン薄層上に、エネ
ルギービーム照射またはヒーターもしくはランプ等の加
熱による加熱走査して該薄層を単結晶化するときに走査
方向に沿って生ずる結晶軸の回転を、近接する各非単結
晶シリコン薄層毎に互い逆方向に振り分けて積層するこ
とにより、最下層である単結晶シリコン基板の結晶軸に
対して、最上層に形成される単結晶シリコン薄層の結晶
軸の回転を一定の範囲内に抑制しうろことである。

この発明において、非単結晶シリコン薄層の溶融再結晶
化には、通常の方法に従って行われろ。

すなわち下地層である絶縁層に設けられた窓開き部分（
いわゆる穿孔部）を通じて該絶縁層の下地層となる結晶
を種結晶として、その部分を起点として溶融領域を移動
させていく方法が用いられろ。

ここでは穿孔部の位置が移動させる溶融領域の起点とな
るため、従ってこの発明の方法においては、下地層とな
る絶縁層に設けられる窓開き部分は、交互に形成されろ
絶縁層において、走査方向上で交互に分散するように設
定される。詳しくは後述する実施例の記載が参照されろ
。

この発明の方法において、上記のごとく溶融領域の移動
方向を逆にして行う以外は、当該分野で公知の材料、方
法等をそのまま用いることができる。

（ホ）作用 この発明によれば、単結晶シリコン基吸上に絶縁層を介
して形成される非単結晶シリコン薄層を溶融再結晶化す
ると、上記シリコン基板を種結晶として得られる単結晶
シリコン薄層の結晶軸は、単結晶シリコン基板の結晶軸
に対して溶融領域の移動方向に伴って一定方向に回転す
る。この溶融再結晶化単結晶ソリコン薄層上に絶縁層を
介して形成される非単結晶シリコン薄層を、上記とは逆
方向から溶融領域を移動さけて再結晶化すると、上記溶
融再結晶化単結晶シリコン薄層を種結晶として得られる
単結晶シリコン薄層の結晶軸は、上記溶融再結晶化単結
晶シリコン薄層の回転した結晶軸に対して、逆の方向に
回転するため、最下層の単結晶シリコン基板の結晶軸に
対しては結晶軸回転が抑制された溶融再結晶化単結晶シ
リコン薄層が得られることとなる。

以下実施例によりこの発明の詳細な説明するが、これに
よりこの発明は限定される乙のではない。

（へ）実施例 第１図（ａ）〜（ｈ）はこの発明の方法の一実施例を断
面構成説明図により説明する工程説明図である。

まず単結晶シリコン基板ｌ（第１図（ａ））上に、絶縁
層である５ｉＯｙ層２を１．０μｍの厚さで形成しく第
２図（ｂ））、さらにこのＳｉＯ＊層２を単結晶シリコ
ン基１１ｆｆｌか露出するようにエツチングして一部穿
孔部１ａを形成する（第１図（Ｃ））。

次に非単結晶シリコン薄層３を０．７μｍの厚さで形成
しく第１図（ｄ））　、エネルギービーム照射またはヒ
ーターらしくはランプによる加熱５を単結晶シリコン基
板１の露出部（すなわち穿孔部！ａ）の領域から行い、
穿孔部１ａの単結晶シリコン基板１を種として、非単結
晶シリコン薄層３を単結晶化し、基板Ｉと結晶方位の一
致した、また徐々に結晶軸回転をちった単結晶シリコン
薄層４を得ろ（第１図（ｅ））。

次に上記単結晶シリコン薄層４上に絶縁層であるＳｉＯ
ｘ層６を１．０μｍの厚さで形成し、このＳｉ０ｇ層６
に単結晶シリコン薄層４が露出するように一部穿孔部４
ａを設ける（第１図（ｆ））。この上に非単結晶シリコ
ン薄層７を０．７μｍの厚さで形成しく第１図（ｇ））
、この薄層７上からエネルギービーム照射またはヒータ
ーもしくはランプによる加熱９を、単結晶シリコン薄層
４の露出部（すなわち穿孔部４ａ）の領域から、第１図
（ｅ）の場合とは逆方向に行い、穿孔部４ａの結晶軸の
傾いた単結晶ソリコン薄層４を種として非単結晶シリコ
ン薄層７を単結晶化し、単結晶シリコン薄層８を得る（
第１図（ｈ））。

以上の方法により第２の単結晶シリコン薄層８は、単結
晶ソリコン基板ｌと結晶方位か一致して得られることと
なる。

上述の実施例で得られた構造において、第１図（ｈ）に
示すように、単結晶シリコン薄層４の〔Ｏ１Ｏ〕軸の〜
２０°傾いた位置に穿孔部４ａを形成することで、第２
図（ｂ）のように１つの種結晶で素子特性に影響を与え
ない良質な結晶が第２図（ａ）に比べて２倍の領域にわ
たり形成することができ、単結晶シリコン薄層４へ、過
大なストレスを与えろ穿孔部４ａの数も減らすことがで
きる。

（ト）発明の効果 この発明によれば、エネルギービームまたきヒーターら
しくはランプ等の加熱源の走査方向に生じる結晶軸回転
を利用し、結晶軸が傾いた種結晶を用いることにより、
大面積にわたりトランジスタに影響を与えない高品質で
、かつ基板と結晶方位の一致した単結晶シリコン薄層を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｈ）は、この発明の方法の一実施例を
断面構成説明図により説明する工程説明図、第２図は、
この発明の方法による結晶軸回転量を従来例と共に示す
グラフ図、第３図は従来例の方法による工程の一部を説
明する断面構成説明図である。 ｌ・・・・・・単結晶シリコン基板、 ｌａ　４ａ・・・・・・穿孔部、　　　２．６・・・・
・・絶縁層、３．７・・・・・・非単結晶シリコン薄層
、４８・・・・・・単結晶シリコン薄層、５．９・・・
・・・エネルギービーム照射またはヒーターもしくはラ
ンプ等による加熱。 笥 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、単結晶シリコン基板上に、一部に窓開き部分が設け
   られた絶縁層を下地層として形成された非単結晶シリコ
   ン薄層を、上記窓開き部分を起点として加熱走査を行う
   ことにより溶融再結晶化して単結晶シリコン薄層とする
   工程を繰り返して、絶縁層と単結晶シリコン薄層とをこ
   の順に交互に積層する半導体基板の製造方法において、 上記交互に積層される各絶縁層に、上記窓開き部分を加
   熱走査軸方向において分散して設け、各非単結晶シリコ
   ン薄層への加熱走査を交互に逆方向に行うことを特徴と
   する半導体基板の形成方法。