JPH02192718A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH02192718A
JPH02192718A JP1266989A JP1266989A JPH02192718A JP H02192718 A JPH02192718 A JP H02192718A JP 1266989 A JP1266989 A JP 1266989A JP 1266989 A JP1266989 A JP 1266989A JP H02192718 A JPH02192718 A JP H02192718A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
silicon film
chip region
rectangular window
heating
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Pending
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JP1266989A
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English (en)
Inventor
Kazuo Hashimi
一生 橋見
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】 [4既要コ 半導体装置の製造方法のうち、特にSol基板の形成方
法に関し、 一層結晶品質の良い単結晶シリコン膜を形成させること
を目的とし、 非単結晶性シリコン膜を被着した絶縁性基板上に、1個
のチップ領域を露出させる方形窓を設けたビーム遮蔽マ
スクを間隙を介して配置し、該方形窓のY方向の一辺の
中心部から2つの加熱ビームを照射してX方向に同時に
走査し、該方形窓のY方向の他辺を通り越して前記ビー
ム遮蔽マスク上において走査を逆方向に折り返し、次い
で、X方向に逆に走査し、かくして、前記2つの加熱ビ
ームをいずれもジグザグに走行させ、前記2つの加熱ビ
ームがお互いに離反してそれぞれ前記方形窓のX方向の
両辺に近づくように前記方形窓内を全面走査して、前記
1個のチップ領域の非単結晶性シリコン膜を単結晶性シ
リコン膜に変成する工程が含まれることを特徴とする。
[産業上の利用分野] 本発明は半導体装置の製造方法のうち、特にSOI基板
の形成方法に関する。
S OI  (Silicon On In5ulat
or)基板上に構成したIC,LSIなどのSol構造
半導体装置が次世代の技術として期待されており、それ
は高速動作、耐放射線、高温動作に優れた半導体装置が
得られるからである。
しかし、このようなSol構造半導体装置はSOI基板
が絶縁膜上に良質の単結晶を生成することが必須条件と
なっており、更に高品質な結晶の作成が望まれている。
[従来の技術] 従来のSol基板の形成方法を第4図(al、 (bl
に示す工程順断面図によって説明する。まず、第4図(
alに示すように、シリコン基板1上に膜厚1μm程度
の5iOz  (二酸化シリコン)膜2を生成して(こ
れが絶縁性基板である)、そのSiO□膜2上に膜厚0
,5μmの多結晶シリコン膜3をCVD(化学気相成長
)法によって被着する。
次いで、第4図(blに示すように、その上方から多結
晶シリコン膜3を、例えば、連続アルゴンレーザ(CW
 −Ar La5er) ビームからなる加熱ビームL
Bで走査して加熱溶融させ、多結晶シリコン膜を単結晶
シリコン膜3′に変成させる。その際、加熱ビームLB
の走査は第5図に矢印で示しているように、シリコンウ
ェハー(シリコン基板)10をX方向に走査し、次にウ
ェハーの側端で折り返して、更に、逆方向に走査し、こ
のようにしてジグザクに走行して、シリコンウェハーの
全面を走査して加熱溶融させる。
しかる後、単結晶シリコン膜3′にMO3素子などから
なる半導体装置を形成する。なお、加熱ビームは上記レ
ーザビームの他に電子ビームなど、他の加熱ビームを用
いることもできる。また、多結晶シリコン膜3の代わり
に、アモルファスシリコン膜などを被着しても良く、要
するに、非単結品性のシリコン膜を被着して単結晶化さ
せるものである。
[発明が解決しようとする課題] ところで、上記のようなビームアニール法は走査して生
成した単結晶シリコン膜3′の結晶品質が未だ十分とは
いえない。例えば、レーザビームをジグザクに走行させ
るために走行速度に変化が起こって、−直線に走行する
位置では加速され、折り返し位置では減速が生じる。そ
のため、折り返し位置、即ち、ウェハーの周辺部分では
ビームの減速によって加熱エネルギーが過剰になり、単
結晶シリコン膜3′がウェハーの周囲から剥がれ易いと
いった不具合が起こる。
また、上記に説明したレーザアニール法の他、Sol基
板を形成する方法として、2つのシリコンウェハー表面
に5i02膜を生成した後、そのSiO□膜面を張り合
わせて、片方のシリコンウェハーを研磨除去して薄膜化
にする方法も提案されている。しかし、この方法は生産
性が低くてコストアンプする欠点がある。
本発明はそれらの問題点を軽減させ、−層結晶品質の良
い単結晶シリコン膜を形成できる製造方法を提案するも
のである。
[課題を解決するための手段] その課題は、第1図に示す実施例のように、非単結晶性
シリコン膜3を被着した絶縁性基板(SiO□IFJ 
2を設けたシリコン基板1)」二に、1個のチップ領域
を露出させる方形窓Wを設けたビーム遮蔽マスク11を
間隙りを介して配置し、該方形窓のX方向の一辺y1の
中心C部から2つの加熱ビーJ、B、、 B2を照射し
てX方向に同時に走査し、該方形窓のX方向の他辺Y2
を通り越して前記ビーム遮蔽マスク11上において走査
を逆方向に折り返し、次いで、X方向に逆に走査して、
かくして、前記2つの加熱ビームをいずれもジグザグに
走行させ、前記2つの加熱ビームがお互いに離反してそ
れぞれ前記方形窓のX方向の両辺Xi、 X2に近づく
ように前記方形窓内を全面走査して、前記1個のチソプ
領域の非単結晶性シリコン膜3を単結晶性シリコン膜3
゛に変成する工程が含まれる製造方法によって解決され
る。
[作用J 即ち、本発明は、従来のようにシリコンウェハーの全面
を加熱ビームによって走査走行するのではなく、1個の
チップ領域のみを走査してシリコン膜を単結晶化させる
方法であるが、その際、方形窓Wを設けたビーム遮蔽マ
スク11を用い、且つ、2つの加熱ビームを使用してY
方向の中心部よりX方向の両辺に向かってジグザグに走
行させる。
そうすれば、チップ領域はウェハーよりも面積が小さい
領域であるから熱が逃げない間に隣接部分を加熱ビーム
で加熱するために加熱効率が良く、しかも、中央から加
熱溶融して結晶を成長させるために品質の良い大きな単
結晶が得られる。しかも、ビーム走査が減速する折り返
し位置をビーム遮蔽マスク11上とすることができるか
ら走行速度の変化が少なくなって、そのため、過剰なエ
ネルギーが加わらずに、剥がれが起こり難くなる。
[実施例] 以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
第1図(a)、 (blは本発明にかかる実施例を示す
図で、同図fa)はシリコンウェハー面の1個のチップ
領域部分の平面図、同図(blは同図(a)のAA断面
図である。記号lはシリコン基板、2は5in2膜23
は多結晶シリコン膜、3゛は単結晶性シリコン膜、 1
1はビーム遮蔽マスク+ 81182は加熱ビーム。
Wは方形窓、Dは基板1とマスク11との間隙、 Yl
Y2は方形窓のY方向の辺、 Xi、 X2は方形窓の
X方向の辺、Cは辺Y1の中心である。
SiO□膜2(膜厚1μm)を生成したシリコン基板1
 (絶縁性基板)上にCVD法によって多結晶シリコン
膜3 (膜厚0.5μm)を被着してあり、その上に数
μmの距離りを離してビーム遮蔽マスク11を配置して
いる。このビーム遮蔽マスク11ば、例えば、タングス
テンで作成し、マスク内には方形窓Wを窓あけしである
。この方形窓内には5mmX 10mmの1チツプ領域
を露出することができる。
そのビーム遮蔽マスク11の上方から2つの加熱ビーム
B、、 B、を照射して走査するが、その加熱ビームは
、例えば、ビーム径50μm、出力10ワットスキャン
ニング速度15C[11/秒の連続アルゴンレーザビー
ムを用いて、一方、絶縁性基板は約450’Cに加熱し
た状態にしておく。
そうして、第1図(alに示すように、2つの加熱ビー
ムB、、 Bzを方形窓WのY方向の一辺Y1の中心C
部分から平行してX方向に同時に走査し、方形窓のY方
向の他辺Y2を通り越してビーム遮蔽マスクII上で走
査方向を折り返して逆行させ、次いで、同じく逆のX方
向に走査する。このようにして、2つの加熱ビームBl
、 8zを同速度で走査してジグザグに走行させる。そ
うすると、2つの加熱ビームB、、 B2はお互いに次
第に距離が離れて、それぞれは方形窓のX方向の両辺X
i、 X2に近づく方向に走査し、かくして、方形窓W
内を全面走査し終えると、前記1個のチップ領域の非単
結晶性シリコン膜3をすべて単結晶性シリコン膜3゛に
変成させることができる。
このようにして、1個のチップ領域の非単結晶性シリコ
ン膜3をすべて単結晶性シリコン膜3゛に変成させると
、次に、ビーム遮蔽マスク11またはシリコンウェハー
10を移動させて、次の1個のチップ領域に方形窓Wを
一致させる。そして、同様〕加熱ビームBll 82に
よるビーム照射走査を繰り返えす。第2図にシリコンウ
ェハー上の走査の一状態を示しているが、このような状
態のビーム遮蔽マスク11とシリコンウェハー10との
位置関係ハヒーム遮蔽マスク11あるいはシリコンウェ
ハー10を移動させることによっておこない、順次に移
動して、すべてのチップ領域の非単結晶性シリコン膜を
単結晶性シリコン膜に変成させるものである。
そうすると、チップ領域はウェハーよりも面積の小さい
領域であるから熱が逸散しない間に隣接部分が加熱ビー
ムにより加熱されて、熱効率が良いために結晶が大きく
成長し、しかも、中央から結晶が成長するから結晶粒界
の少ない品質の良い大形結晶が作成できる。しかも、ビ
ーム走査の減速が起きる折り返し位置をビーム遮蔽マス
ク11上にするために過剰なエネルギーが加わることが
少なくなって剥がれが減少する。
次に、第3図は本発明にかかる他の実施例を示す図で、
本例は5iOz膜/ S i 3 N a膜からなるキ
ャップ層12を多結晶シリコン膜上に被覆したもので、
このSiO□膜(膜厚500人)を介したSi* N4
膜(膜厚500人)からなるキャップ層12を被着する
と、ビーム照射時にビームの反射が防止されて加熱効率
が高くなることが知られているが、そのような公知のキ
ャップ層12を設ける方法にも本発明を適用できるもの
である。
[発明の効果コ 以上の実施例の説明から明らかなように、本発明によれ
ば1チツプ毎に2つの加熱ビームを走査して中央より結
晶化させるために、粒界の発生が少なくなって大きな単
結晶が作成され、且つ、剥がれが減少して高品質なSo
l基板を得ることができる。従って、Sol構造半導体
装置の品質・性能の向上に大きく役立つものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(al、 (b)は本発明にかかる実施例を示す
図、第2図はシリコンウェハー上の走査の一状態を示す
図、 第3図は本発明にかかる他の実施例を示す図、第4図(
al、 (b)は従来のsor基板の形成方法の工程順
断面図、 第5図は従来のレーザビームの走査を示す図である。 図において、 1はシリコン基板、   2はSiO□膜、3は多結晶
シリコン膜、 3’、3゛は単結晶シリコン膜、 IOはシリコンウェハー、11はビーム遮蔽マスク、1
2はキャップ層、 Wは方形窓、     LB、 EL、 fhは加熱ビ
ーム、XL X2は方形窓のX方向の辺、 Yl、 Y2は方形窓のY方向の辺、 Dは基板1とマスク11との間隙、 Cは辺Y1の中心 を示している。 7F亮all、=4.かゐ失あき今jf示すフ第1図 シリコノウェハー上の走−8、、−aa17Xjm第1
7 Xj

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 非単結晶性シリコン膜を被着した絶縁性基板上に、1個
    のチップ領域を露出させる方形窓を設けたビーム遮蔽マ
    スクを間隙を介して配置し、該方形窓のY方向の一辺の
    中心部から2つの加熱ビームを照射してX方向に同時に
    走査し、該方形窓のY方向の他辺を通り越して前記ビー
    ム遮蔽マスク上において走査を逆方向に折り返し、次い
    で、X方向に逆に走査し、かくして、前記2つの加熱ビ
    ームをいずれもジグザグに走行させ、前記2つの加熱ビ
    ームがお互いに離反してそれぞれ前記方形窓のX方向の
    両辺に近づくように前記方形窓内を全面走査して、前記
    1個のチップ領域の非単結晶性シリコン膜を単結晶性シ
    リコン膜に変成する工程が含まれてなることを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
JP1266989A 1989-01-20 1989-01-20 半導体装置の製造方法 Pending JPH02192718A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003528461A (ja) * 2000-03-16 2003-09-24 ザ トラスティース オブ コロンビア ユニバーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク 連続運動順次横方向凝固を実現する方法およびシステム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003528461A (ja) * 2000-03-16 2003-09-24 ザ トラスティース オブ コロンビア ユニバーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク 連続運動順次横方向凝固を実現する方法およびシステム
JP5000062B2 (ja) * 2000-03-16 2012-08-15 ザ トラスティース オブ コロンビア ユニバーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク 連続運動順次横方向凝固を実現する方法およびシステム

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