JPH0410216B2 - - Google Patents
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- H01L21/26—Bombardment with radiation
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Description
【発明の詳細な説明】
(a) 発明の技術分野
本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に半
導体装置を製造する際に於ける非単結晶半導体層
の単結晶化に用いられる半導体層の熱処理方法に
関する。
導体装置を製造する際に於ける非単結晶半導体層
の単結晶化に用いられる半導体層の熱処理方法に
関する。
(b) 技術の背景
近時半導体装置として、素子形成が高密度化で
きるので素子の高集積化に適している、分離浮遊
容量が小さいので素子動作の高速化が図れる等の
利点からSOIS（Silicon On Insulating
Substrate）構造或るいはSOS（Silicon On
Sapphire）構造の半導体装置が注目されている。
きるので素子の高集積化に適している、分離浮遊
容量が小さいので素子動作の高速化が図れる等の
利点からSOIS（Silicon On Insulating
Substrate）構造或るいはSOS（Silicon On
Sapphire）構造の半導体装置が注目されている。
これらのSOIS或るいはSOS構造に於ては、二
酸化シリコン（SiO2）等の絶縁膜或るいはサフ
アイア上に形成された非単結晶シリコン（Si）層
を溶融することにより単結晶化し、該単結晶Si層
にトランジスタ、抵抗等の機能素子が形成され
る。
酸化シリコン（SiO2）等の絶縁膜或るいはサフ
アイア上に形成された非単結晶シリコン（Si）層
を溶融することにより単結晶化し、該単結晶Si層
にトランジスタ、抵抗等の機能素子が形成され
る。
そして上記非単結晶Si層を溶融して単結晶化す
る際には光線輻射による加熱方式が用いられる。
る際には光線輻射による加熱方式が用いられる。
(c) 従来技術と問題点
第１図は従来の赤外線加熱方法を模式的に示し
たもので、イは上面図、ロは断面図である。
たもので、イは上面図、ロは断面図である。
即ち従来の光（赤外）線加熱方法に於ては同図
に示すように、1500〜1600〔℃〕程度に通電加熱
された棒状のカーボン・ヒータ１を、例えばSi基
板２上に二酸化シリコン（SiO2）層３を介して
形成されている多結晶Si層４の上面に近付け、Si
基板２或るいはカーボン・ヒータ１を、カーボ
ン・ヒータ１の軸に直角方向に移動することによ
り、該カーボン・ヒータ１から照射される帯状の
光（赤外）線ビームで走査し、多結晶Si層４を一
方向から順次溶融再結晶せしめて単結晶Si層５を
形成していた。なお同図に於て、６はSi融液、７
は移動ステージ、８は走査方向矢印である。
に示すように、1500〜1600〔℃〕程度に通電加熱
された棒状のカーボン・ヒータ１を、例えばSi基
板２上に二酸化シリコン（SiO2）層３を介して
形成されている多結晶Si層４の上面に近付け、Si
基板２或るいはカーボン・ヒータ１を、カーボ
ン・ヒータ１の軸に直角方向に移動することによ
り、該カーボン・ヒータ１から照射される帯状の
光（赤外）線ビームで走査し、多結晶Si層４を一
方向から順次溶融再結晶せしめて単結晶Si層５を
形成していた。なお同図に於て、６はSi融液、７
は移動ステージ、８は走査方向矢印である。
しかし上記従来方法に於ては、カーボン・ヒー
タ１が多結晶Si層４面に沿つて一方向のみに移動
するので、カーボン・ヒータ１に温度むらや微小
な凹凸等が存在する場合には、融液内の温度分布
が乱れるために第２図に示すようにSi融液６と再
結晶する単結晶Si層５との境界面９がジグザグに
なる（１はカーボン・ヒータ、４は多結晶Si層、
８は走査方向矢印し）。そしてこの境界面の屈曲
点を起点にして単結晶Si層５内に小さい単結晶Si
粒１０や双晶Si粒１１が発生し、単結晶Si層の品
質が損なわれる。そのために該単結晶Si層を素子
形成基体として用いる半導体装置の性能や製造歩
留りが低下するという問題があつた。
タ１が多結晶Si層４面に沿つて一方向のみに移動
するので、カーボン・ヒータ１に温度むらや微小
な凹凸等が存在する場合には、融液内の温度分布
が乱れるために第２図に示すようにSi融液６と再
結晶する単結晶Si層５との境界面９がジグザグに
なる（１はカーボン・ヒータ、４は多結晶Si層、
８は走査方向矢印し）。そしてこの境界面の屈曲
点を起点にして単結晶Si層５内に小さい単結晶Si
粒１０や双晶Si粒１１が発生し、単結晶Si層の品
質が損なわれる。そのために該単結晶Si層を素子
形成基体として用いる半導体装置の性能や製造歩
留りが低下するという問題があつた。
(d) 発明の目的
本発明の目的は、帯状光（赤外）線ビーム走査
による非単結晶半導体層の単結晶化を小結晶粒や
双晶粒の発生を抑えて行う方法を提供し、前記問
題点を除去することにある。
による非単結晶半導体層の単結晶化を小結晶粒や
双晶粒の発生を抑えて行う方法を提供し、前記問
題点を除去することにある。
(e) 発明の構成
即ち本発明は、帯状の照射領域を有する光線ビ
ームにより、非単結晶半導体層の面を、該照射領
域の長手方向と直角な方向に走査的に照射し、該
半導体層を一方の端から順次溶融して単結晶化し
て行くに際し、該光線ビームと該半導体層との相
対位置を、該照射領域の長手方向に振動させなが
ら、前記走査的に照射を行うことを特徴とする半
導体装置の製造方法。
ームにより、非単結晶半導体層の面を、該照射領
域の長手方向と直角な方向に走査的に照射し、該
半導体層を一方の端から順次溶融して単結晶化し
て行くに際し、該光線ビームと該半導体層との相
対位置を、該照射領域の長手方向に振動させなが
ら、前記走査的に照射を行うことを特徴とする半
導体装置の製造方法。
(f) 発明の実施例
以下本発明を実施例について、図を用いて詳細
に説明する。
に説明する。
ここで、第３図は本発明の方法に用いる光（赤
外）線加熱方法に於ける一実施例を示す上面模式
図イ及び断面模式図ロ、第４図は本発明の方法を
用いて形成した半導体装置の一実施例に於ける断
面図である。
外）線加熱方法に於ける一実施例を示す上面模式
図イ及び断面模式図ロ、第４図は本発明の方法を
用いて形成した半導体装置の一実施例に於ける断
面図である。
本発明の方法により、例えば多結晶Si層の単結
晶化を行うに際しては、例えば第３図に示すよう
に、Si基板２上に１〜２〔μｍ〕程度の二酸化シ
リコン（SiO2）絶縁膜３が形成され、更にその
上部に１〜２〔μｍ〕程度の気相成長多結晶Si層
４が形成されてなる被処理基板をXYステージ７
上に平置搭載する。そして被処理基板の上面即ち
気相成長多結晶Si層４の表面から１〔mm〕程度の
高さに1500〜1600〔℃〕程度に通電加熱された棒
状カーボン・ヒータ１を近ずけ、被処理基板をカ
ーボン・ヒータ１の軸方向例えばＹ方向に振幅１
〔mm〕、振動数１〔ＫHz〕程度で振動させた（１２
は振動方向矢印し）状態で、棒状カーボン・ヒー
タ１から照射される帯状の光（赤外）線ビームに
より多結晶Si層４上をＸ方向に１〔mm／秒〕程度
の速度で走査し（１３は走査方向矢印し）、前記
多結晶Si層４を一端部から順次溶融再結晶化し単
結晶Si層５を形成する。なお上記振動及び走査に
際しては被処理基板、カーボン・ヒータ１のいず
れを動かしても良い。図中６はSi融液を示す。
晶化を行うに際しては、例えば第３図に示すよう
に、Si基板２上に１〜２〔μｍ〕程度の二酸化シ
リコン（SiO2）絶縁膜３が形成され、更にその
上部に１〜２〔μｍ〕程度の気相成長多結晶Si層
４が形成されてなる被処理基板をXYステージ７
上に平置搭載する。そして被処理基板の上面即ち
気相成長多結晶Si層４の表面から１〔mm〕程度の
高さに1500〜1600〔℃〕程度に通電加熱された棒
状カーボン・ヒータ１を近ずけ、被処理基板をカ
ーボン・ヒータ１の軸方向例えばＹ方向に振幅１
〔mm〕、振動数１〔ＫHz〕程度で振動させた（１２
は振動方向矢印し）状態で、棒状カーボン・ヒー
タ１から照射される帯状の光（赤外）線ビームに
より多結晶Si層４上をＸ方向に１〔mm／秒〕程度
の速度で走査し（１３は走査方向矢印し）、前記
多結晶Si層４を一端部から順次溶融再結晶化し単
結晶Si層５を形成する。なお上記振動及び走査に
際しては被処理基板、カーボン・ヒータ１のいず
れを動かしても良い。図中６はSi融液を示す。
この方法によれば、棒状カーボン・ヒータ１と
多結晶Si層４面の相対位置がカーボン・ヒータ１
の軸方向に沿つて繰り返えし移動されるので、カ
ーボン・ヒータ１の温度むら及びカーボン・ヒー
タ１表面の細かい凹凸に起因する帯状ビームの温
度むらが均一化されるので、Si融液６内の温度分
布が一様になつて該Si層の固液界面が滑らかな直
線状になり、小さい単結晶Si粒や双晶Si粒等を含
まない良質の単結晶Si層５が周縁部を除いた殆ん
どの領域に形成される。なお図中１４は結晶粒析
出領域を示す。
多結晶Si層４面の相対位置がカーボン・ヒータ１
の軸方向に沿つて繰り返えし移動されるので、カ
ーボン・ヒータ１の温度むら及びカーボン・ヒー
タ１表面の細かい凹凸に起因する帯状ビームの温
度むらが均一化されるので、Si融液６内の温度分
布が一様になつて該Si層の固液界面が滑らかな直
線状になり、小さい単結晶Si粒や双晶Si粒等を含
まない良質の単結晶Si層５が周縁部を除いた殆ん
どの領域に形成される。なお図中１４は結晶粒析
出領域を示す。
例えばMOSトランジスタを具備するSOIS構造
の半導体ICの製造に当つては、上記工程を終つ
た後、例えば前記単結晶Si層に硼素Ｂをイオン注
入して、アニール処理を施して該単結晶Si層を
P-型とし、次いで例えばエツチング或るいは選
択酸化等の方法により該P-型単結晶Si層を複数
の領域に分離して、P-型単結晶Si層からなる複
数のメサ型素子配設基体を形成する。次いで例え
ば通常のMOSトランジスタの製造方法に従つて、
熱酸化等により前記素子配設基体上にゲート酸化
膜を形成し、次いで化学気相成長、選択エツチン
グ工程を経て前記ゲート酸化膜上に多結晶Siゲー
ト電極を形成し、次いで該Siゲート電極をマスク
にして砒素（As）イオンの選択注入を行い、次
いでアニール処理を行つて、第４図に示すように
前記メサ型素子配設基体にMOSトランジスタを
形成する。
の半導体ICの製造に当つては、上記工程を終つ
た後、例えば前記単結晶Si層に硼素Ｂをイオン注
入して、アニール処理を施して該単結晶Si層を
P-型とし、次いで例えばエツチング或るいは選
択酸化等の方法により該P-型単結晶Si層を複数
の領域に分離して、P-型単結晶Si層からなる複
数のメサ型素子配設基体を形成する。次いで例え
ば通常のMOSトランジスタの製造方法に従つて、
熱酸化等により前記素子配設基体上にゲート酸化
膜を形成し、次いで化学気相成長、選択エツチン
グ工程を経て前記ゲート酸化膜上に多結晶Siゲー
ト電極を形成し、次いで該Siゲート電極をマスク
にして砒素（As）イオンの選択注入を行い、次
いでアニール処理を行つて、第４図に示すように
前記メサ型素子配設基体にMOSトランジスタを
形成する。
第４図は上記MOSトランジスタの形成を終つ
た状態を示しており、図中２はSi基板、３は
SiO2絶縁膜、１３はメサ型素子配設領域、１４
はP-型Si活性領域、１５はゲート酸化膜、１６
は多結晶Siゲート電極、１７はN+型ソース領域、
１８はN+型ドレイン領域を表わしている。
た状態を示しており、図中２はSi基板、３は
SiO2絶縁膜、１３はメサ型素子配設領域、１４
はP-型Si活性領域、１５はゲート酸化膜、１６
は多結晶Siゲート電極、１７はN+型ソース領域、
１８はN+型ドレイン領域を表わしている。
そして通常通り絶縁膜の形成、配線等がなされ
て、MOSトランジスタを具備するSOIS構造の半
導体ICが提供される。
て、MOSトランジスタを具備するSOIS構造の半
導体ICが提供される。
(g) 発明の効果
以上説明したように、本発明によれば絶縁膜上
に小さな結晶粒或るいは双晶等を含まない良質の
単結晶シリコン層を形成することができる。
に小さな結晶粒或るいは双晶等を含まない良質の
単結晶シリコン層を形成することができる。
そして本発明の方法によれば前記実施例に示し
た二酸化シリコン絶縁膜以外の絶縁膜或るいはサ
フアイア、石英等の絶縁基板上にも良質の単結晶
シリコン層の形成が可能である。
た二酸化シリコン絶縁膜以外の絶縁膜或るいはサ
フアイア、石英等の絶縁基板上にも良質の単結晶
シリコン層の形成が可能である。
従つて本発明は、SOIS或いはSOS構造の半導
体ICの品質及び歩留まり向上に極めて有効であ
る。
体ICの品質及び歩留まり向上に極めて有効であ
る。
更に又本発明は、半導体層のアニール処理にも
適用できる。
適用できる。
第１図は従来の光（赤外）線加熱方法を示す上
面模式図イ及び断面模式図ロ、第２図は従来の単
結晶化状態模式図、第３図は本発明の方法に用い
る光（赤外）線加熱方法に於ける一実施例を示す
上面模式図イ及び断面模式図ロ、第４図は本発明
の方法を用いて形成した半導体装置に於ける一実
施例の断面図である。 図に於て、１は棒状カーボン・ヒータ、２はシ
リコン基板、３は二酸化シリコン絶縁膜、４は気
相成長多結晶シリコン層、５は単結晶シリコン
層、６はシリコン融液、７はXYステージ、１２
は振動方向矢印し、１３は走査方向矢印しを示
す。
面模式図イ及び断面模式図ロ、第２図は従来の単
結晶化状態模式図、第３図は本発明の方法に用い
る光（赤外）線加熱方法に於ける一実施例を示す
上面模式図イ及び断面模式図ロ、第４図は本発明
の方法を用いて形成した半導体装置に於ける一実
施例の断面図である。 図に於て、１は棒状カーボン・ヒータ、２はシ
リコン基板、３は二酸化シリコン絶縁膜、４は気
相成長多結晶シリコン層、５は単結晶シリコン
層、６はシリコン融液、７はXYステージ、１２
は振動方向矢印し、１３は走査方向矢印しを示
す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 帯状の照射領域を有する光線ビームにより、
非単結晶半導体層の面を、該照射領域の長手方向
と直角な方向に走査的に照射し、該半導体層を一
方の端から順次溶融して単結晶化して行くに際
し、 該光線ビームと該半導体層との相対位置を、該
照射領域の長手方向に振動させながら、前記走査
的に照射を行うことを特徴とする半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57059249A JPS58176929A (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | 半導体装置の製造方法 |
| DE8383302004T DE3381126D1 (de) | 1982-04-09 | 1983-04-08 | Verfahren zur herstellung einer monokristallinen halbleiterschicht. |
| EP83302004A EP0091806B1 (en) | 1982-04-09 | 1983-04-08 | A method for producing a single crystalline semiconductor layer |
| US06/837,318 US4784723A (en) | 1982-04-09 | 1986-03-03 | Method for producing a single-crystalline layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57059249A JPS58176929A (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58176929A JPS58176929A (ja) | 1983-10-17 |
| JPH0410216B2 true JPH0410216B2 (ja) | 1992-02-24 |
Family
ID=13107915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57059249A Granted JPS58176929A (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4784723A (ja) |
| EP (1) | EP0091806B1 (ja) |
| JP (1) | JPS58176929A (ja) |
| DE (1) | DE3381126D1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1982
- 1982-04-09 JP JP57059249A patent/JPS58176929A/ja active Granted
-
1983
- 1983-04-08 DE DE8383302004T patent/DE3381126D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1983-04-08 EP EP83302004A patent/EP0091806B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-03-03 US US06/837,318 patent/US4784723A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56108231A (en) * | 1980-02-01 | 1981-08-27 | Ushio Inc | Annealing method of semiconductor wafer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4784723A (en) | 1988-11-15 |
| EP0091806A2 (en) | 1983-10-19 |
| DE3381126D1 (de) | 1990-02-22 |
| JPS58176929A (ja) | 1983-10-17 |
| EP0091806B1 (en) | 1990-01-17 |
| EP0091806A3 (en) | 1986-11-20 |
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