JPH04294523A - 半導体装置の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、特にエネルギ−ビ−ムにより非単結晶シリコン
を溶融，再結晶化させて単結晶シリコン膜を形成する単
結晶シリコンの形成方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より単結晶シリコン膜の形成方法と
して、シリコン基板上に開口部が設けられた絶縁膜とな
る二酸化シリコン膜を介して堆積された多結晶シリコン
膜にエネルギ−ビ−ム、例えば、電子ビ−ムを照射して
融解し、シリコン基板を種結晶として横方向エピタキシ
ャル結晶成長を行なわせて単結晶シリコン膜を形成する
方法が用いられていた。

【０００３】この場合、電子ビ−ムの出力強度をビ−ム
走査に合わせて調整するのが困難なため、図１に示すよ
うに、照射パタ−ン，エネルギ−密度（単位面積辺の面
積）が一定の電子ビ−ム１を走査することになり、後で
走査される部分の多結晶シリコン膜３ほど予熱される。 このため、多結晶シリコン膜３に温度むらが生じ均一な
単結晶シリコン膜が形成されないという問題が生じる。

【０００４】また、二酸化シリコン膜の開口部を介して
シリコン基板と多結晶シリコン膜とが接続する部分、す
なわち、種結晶部においては、多結晶シリコンの熱伝導
率がシリコン酸化膜のそれより高いため、そこから多く
の熱がシリコン基板へ逃げ多結晶シリコン膜をその融点
以上に加熱できなくなる。これは電子ビ−ム１の出力強
度を上げれば解決できるが、そうすると種結晶部以外の
部分の多結晶シリコン膜が必要以上に加熱され、二酸化
シリコン膜から大量の酸素が多結晶シリコン膜に混入し
、亜粒界と呼ばれる結晶欠陥が発生する。

【０００５】即ち、図２に示すように、シリコン基板７
上に二酸化シリコン膜５を介して堆積された多結晶シリ
コン膜３を電子ビ−ム１を用いて溶融，凝固させ単結晶
シリコン膜９を形成する場合、結晶成長の先端に固相の
シリコン１０と液相のシリコン１１とが共存できる過冷
却領域１２が生じるので結晶成長が進むに従い結晶成長
が特に遅いファセット面と呼ばれる＜１１１＞結晶面が
固液界面１３となり、このファセット面の交差する部分
１７が最後に凝固するため亜粒界１９と呼ばれる結晶欠
陥が形成されて亜粒界１９に酸素等の不純物が偏析する
。このため、亜粒界１９が生じた領域に素子が形成され
ると移動度の低下やしきい値電圧の変動が起こり、特性
のばらついた素子が形成されるという問題が生じる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く従来の単結
晶シリコン膜の形成方法では、多結晶シリコン膜を所定
の温度に加熱するのが困難であった。その結果、多結晶
シリコン膜が必要以上に加熱されたり、温度むら生じ高
品質の単結晶シリコン膜を得られないという問題があっ
た。

【０００７】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、高品質の単結晶膜を得
ることできる単結晶膜の形成工程を有する半導体装置の
製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、エネル
ギ−ビ−ムの出力強度を制御するのではなく、エネルギ
−ビ−ムの照射面積を制御することで試料の温度を一定
に保つことにある。

【０００９】即ち、上記の目的を達成するために、本発
明の半導体装置の製造方法は、絶縁膜上に非単結晶膜が
形成されてなる試料基板にエネルギ−ビ−ムを走査して
単結晶膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法
において、前記エネルギ−ビ−ムの出力強度を一定にす
ると共にこのエネルギ−ビ−ムの照射面積を制御するこ
とで前記非単結晶膜の温度を一定に保ちながら前記単結
晶膜を形成することを特徴とする。

【００１０】なお、前記絶縁膜，前記非単結晶膜にそれ
ぞれシリコン酸化膜，非単結晶シリコン膜を用いた場合
、この非単結晶シリコン膜中の酸素濃度を２×１０１９
ａｔｏｍ／ｃｍ３　以下に抑えながら前記単結晶膜を形
成することが望ましい。

【００１１】なお、前記非単結晶シリコン膜中の酸素濃
度を２×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３　以下に抑えるには
、圧力が１×１０−２Ｐａ以下の雰囲気中で前記単結晶
シリコン膜の形成を行なうと共にシリコンの融点（１４
１４℃）以上１５００℃以下の温度に前記非単結晶シリ
コン膜を前記エネルギ−ビ−ムで加熱することが望まし
い。

【００１２】

【作用】本発明の半導体装置の製造方法では、エネルギ
−ビ−ムの出力強度が一定なのでエネルギ−ビ−ムの照
射面積を変えることで照射部分の照射エネルギ−密度を
制御することができる。このため、例えば、照射面積を
小さくしてエネルギ−ビ−ムの照射部分のみを選択的に
強く加熱しても、照射部分の全照射エネルギ−は一定な
ので他の部分が不要に加熱されることはない。したがっ
て、非単結晶膜を均一に溶融再結晶することができ、均
一な単結晶膜を得ることができる。

【００１３】また、非単結晶シリコン膜中の酸素濃度を
２×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３　以下に抑えると、過冷
却領域が十分に小さくなる。その結果、結晶欠陥の発生
を防止できるので特性のばらつきが小さい素子を得るこ
とができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明する
。

【００１５】先ず、ＣＶＤ法、例えば、熱ＣＶＤ法を用
いて（１００）方位の単結晶シリコン基板上に厚さ約２
．０μｍの二酸化シリコン膜，厚さ約０．８μｍの多結
晶シリコン膜，厚さ０．５μｍの二酸化シリコン膜を順
次堆積して試料基板を形成する。

【００１６】次に、図３に示すように、照射パタ−ンが
長方形の電子ビ−ム１を二酸化シリコン膜２１上の表面
に照射した後、電子ビ−ム１を走査速度１０ｃｍ／ｓで
もって照射面積を広くしながら左から右に走査してシリ
コン膜（二酸化シリコン膜２１，多結晶シリコン膜）を
溶融，再結晶化させて単結晶シリコン膜を形成する。

【００１７】なお、照射面積は照射開始時点で４００×
５０００μｍ，この後、電子ビ−ム１の照射部分の中心
が１０ｍｍ右側に移動した時点で６５０×５０００μｍ
となるようにした。

【００１８】以上の方法で電子ビ−ム１の照射により再
結晶化が進む最中の試料基板表面のシリコン膜の表面温
度を光温度計を用いて求め、シリコン膜の表面温度と電
子ビ−ム位置との関係を調べた。

【００１９】図４はその結果であり、比較のため、図１
で説明した方法を用いた従来の場合のシリコン膜の表面
温度と電子ビ−ム位置との測定結果も示した。なお、図
中、電子ビ−ム位置が０ｍｍのところが電子ビ−ムの照
射開始位置である。

【００２０】この図から分かるように、従来の方法の場
合、電子ビ−ムの出力強度を最初に電子ビ−ムを照射す
る部分のシリコン膜を溶融させるのに適したものにする
と、電子ビ−ムは一定の照射面積で走査されているので
走査が進むにしたがって電子ビ−ムの照射部分より右側
のシリコン膜が予熱されるため、蓄熱量が徐々に大きく
なりシリコン膜が必要以上に加熱されオ−バ−ヒ−トし
てしまう。

【００２１】一方、本実施例の方法の場合、照射面積を
調整することで電子ビ−ムが照射される部分の照射エネ
ルギ−密度をシリコン膜を溶融させるのに適したものに
している。

【００２２】即ち、照射面積を小さくして最初に電子ビ
−ムが照射される部分の照射エネルギ−密度を高くし、
その部分の温度をシリコン膜の融点（１４１４℃）以上
にすると共に電子ビ−ムの走査が進むにしたがい照射面
積を徐々に大きくし、予熱に相当する分だけの低い照射
エネルギ−密度で電子ビ−ムを照射する。

【００２３】したがって、表面温度が一定に保たれ再結
晶成長が均一に進み良質な単結晶シリコン膜が形成され
る。

【００２４】また、本実施例では多結晶シリコン膜の上
に二酸化シリコン膜を堆積したので再結晶化の過程で多
結晶シリコン膜表面が粒状になるということがなく、平
坦性の良い単結晶シリコン膜を得ることができる。

【００２５】更にまた、エネルギ−ビ−ムとして電子ビ
−ムを採用しているため、照射面積の可変を電気的に行
なえるので照射面積を高速且つ正確に制御でき、１μｍ
程度の微小領域でも選択的に加熱することができるとい
う利点がある。

【００２６】なお、本実施例では走査速度を１０ｃｍ／
ｓとしたが、これより遅い走査速度で電子ビ−ム１を走
査してもよい。しかし、電子ビ−ム１の照射部分より右
側の部分の予熱効果が大きくなるため、電子ビ−ム１の
走査が進むにしたがって照射面積をより広く変化させて
表面温度を一定にする必要がある。

【００２７】例えば、走査速度が８ｃｍ／ｓの場合には
、照射部分の中央部が１０ｍｍ右に移動した後に照射面
積を７８０×５０００μｍにすれば表面温度を一定にで
きる。このとき実際にシリコン膜の表面温度を測定しな
がら走査速度，照射面積の最適化を行なった。何故なら
、シリコン膜の表面温度は予測可能であるが、試料構造
などの影響でときどき予測した表面温度と実際の表面温
度との差が許容範囲以上になるからである。

【００２８】図５には本発明の第２の実施例に係る単結
晶シリコン膜の形成方法を示す図が示されている。これ
は本発明を種結晶部２３が多結晶シリコン膜の中央部に
ある試料基板に適用したものである。

【００２９】この場合、走査速度１０ｃｍ／ｓｅｃの電
子ビ−ム１を種結晶部２３で照射面積が小さくになるよ
うに左から種結晶部２３に向かい走査し、種結晶部２３
を過ぎたらもとの大きさの照射面積で右方向に走査した
。具体的には、照射開始時点の表照射面積を６５０×５
０００μｍとし、電子ビ−ム１の照射部分の中心が種結
晶部２３の前後０．５ｍｍに位置する間だけ照射面積を
３５０×５０００μｍとした。

【００３０】図６は先の実施例の図４に相当するシリコ
ン膜の表面温度と電子ビ−ム位置との関係を示す図であ
る。なお、種結晶部２３はビ−ム照射開始位置から５ｍ
ｍ離れたところに位置している。

【００３１】この図から分かるように従来例の場合、即
ち、照射エネルギ−密度が一定の場合には、種結晶部２
３の近傍で表面温度が低下している。これは種結晶部２
３が位置する多結晶シリコン膜下部の二酸化シリコン膜
には開口部が設けられているので他の部分より熱が逃げ
やすいからである。

【００３２】一方、本実施例の場合にはシリコン膜の表
面温度が一定に保たれている。これは種結晶部２３の近
傍では照射面積が小さいので照射エネルギ−密度が高く
なり、開口部を介して逃げる熱による温度低下が補正さ
れているからである。

【００３３】このようにして本実施例では熱が逃げやす
い種結晶部２３の近傍の照射エネルギ−密度を選択的に
高くすることできるのでシリコン膜の再結晶化を均一に
行なうことができ、先の実施例と同様な効果が得られる
。

【００３４】図７は上述した方法で形成した単結晶シリ
コン膜中の酸素濃度と溶融しているシリコン膜の温度と
の関係を示す測定結果である。なお、酸素濃度はＳＩＭ
Ｓ分析法を用いて測定し、温度は光温度計を用いて測定
した。

【００３５】単結晶シリコン膜中に酸素が混入したのは
シリコン基板上に絶縁膜として形成した二酸化シリコン
膜の酸素が拡散したからだと考えられる。

【００３６】この図から分かるようにシリコン膜の温度
がシリコンの融点（１４１４℃）より１５０℃程オ−バ
−ヒ−トしただけで酸素混入量が４倍になっている。し
たがって本実施例の方法を用いてオーバーヒートを防止
すれば酸素の混入量が十分小さい単結晶シリコン膜を得
ることができる。

【００３７】また、このようにして得られた単結晶シリ
コン膜を用いてｎ型のＭＯＳトランジスタを形成しその
移動度を調べたところ、その値は５５０ｃｍ２　／Ｖ・
ｓとなり良好な結果が得られた。一方、従来の方法を用
いて形成したｎ型のＭＯＳトランジスタの移動度の値は
、酸素混入などの影響で３２０ｃｍ２　／Ｖ・ｓ程度に
しかならなかった。

【００３８】なお、本実施例では走査速度を１０ｃｍ／
ｓとしたが、これより遅い走査速度で電子ビ−ム１を走
査してもよい。この場合、照射面積の変化が少なくてす
み、例えば、電子ビ−ムの走査速度が８ｃｍ／ｓｅｃの
場合、照射開始時点の照射面積を４５０×５０００μｍ
にすることで表面温度を一定にすることができた。なお
、先の実施例と同じ理由でこの場合も実際にシリコン膜
の表面温度を測定しながら走査速度，照射面積の最適化
を行なった図８は照射面積の制御方法の一例を示す図で
ある。

【００３９】これはＴ．Ｈａｍａｓａｋｉ　　ｅｔ　　
ａｌ．，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５９（１９８６）２
９７１．に報告されている電子ビ−ムの走査方法を用い
たもので、スポット状の電子ビームを高速偏向させて照
射面積を制御する例である。

【００４０】ビ−ム光源２５から出射した半値幅１５０
μｍのスポットビ−ム３５は、発振器２７で板間電圧が
制御される偏向板２９により、図９に示すように周波数
３６ＭＨｚの正弦波３０を周波数１００ｋＨｚの変調波
３１で振幅変調された板間電圧を加えられＸ方向に偏向
されると共に、発振器３２で板間電圧が制御される偏向
板３３により同様にＹ方向に偏向され、照射パタ−ンが
長方形の電子ビ−ム１が得られる。このときビ−ム加速
電圧が１０ｋＶ，ビ−ム電流が３２ｍＡ，電子ビ−ムの
Ｘ方向の長さが約５ｍｍとなるべく制御した。更に偏向
されたスポットビームのＸ方向における滞在確率が最適
になるように計算機により波形を設計した。

【００４１】次いで電子ビ−ム１を例えばコイル等から
なる磁場発生器（不図示）で発生した磁場により速度１
０ｃｍ／ｓでＹ方向（Ｘ方向に垂直な方向）に走査する
と共に発振器３２により偏向板３３間の電圧を上げてい
き電子ビ−ム１のＹ方向の長さを０．１ｓ間で４００μ
ｍから６５０μｍまで変化させ、照射面積を徐々に広く
していく。このようにして図４に示したように溶融した
シリコン膜の表面温度を一定に保ったまま再結晶化を行
なうことができた。

【００４２】なお、本実施例では電子ビ−ム１の照射パ
タ−ンを長方形としたが、他の照射パタ−ン、例えば、
複数の角を持った多角形，楕円，多角形と楕円とを組み
合わせたものでも本実施例と同様の効果を得ることがで
きる。このようなパタ−ンは偏向板に与える電気的な偏
向波を１つあるいは２つ以上の波形の組み合わせにより
作成できる。

【００４３】次に本発明の第３の実施例に係る単結晶シ
リコン膜の形成方法を説明する。

【００４４】先ず、図１０に示すように（１００）方位
の単結晶シリコン基板７上にＣＶＤ法により厚さ約２．
０μｍの二酸化シリコン膜５を堆積する。

【００４５】次に圧力が１×１０−２Ｐａ以下の雰囲気
中で、シラン（ＳｉＨ４　）の熱分解を用いたＣＶＤ法
により厚さ約０．８μｍの多結晶シリコン膜３を二酸化
シリコン膜５の上部に堆積する。

【００４６】次に図８で説明した方法を用いて電子ビ−
ムで多結晶シリコン膜３を加熱して単結晶シリコン膜９
を形成する。このとき、電子ビームの出力及び溶融して
いるシリコン膜の温度をモニタして１５１０℃を越えな
い一定の温度にシリコン膜を保つ。

【００４７】以上の方法を用いると過冷却領域の幅Ｘ０
　は０．１ｎｍ程度という小さな値になるため、多結晶
シリコン膜３の再結晶化中にファセット面が形成されな
くなる。その結果、亜粒界の形成や不純物の偏析が抑制
され、広い範囲にわたって移動度やリ−ク電流が改善さ
れ良質な単結晶シリコン膜９を得ることができる。

【００４８】この単結晶シリコン膜９を用いてｎ型，ｐ
型のＭＯＳトランジスタを形成したところ、移動度は各
々３００，１０００ｃｍ２　／Ｖ・ｓとなり、シリコン
基板７のそれとほぼ同等の値が得られた。

【００４９】次に過冷却領域１２が小さくなった理由を
説明する。

【００５０】図１１にはＳｉ−Ｏ二元系の状態図が示さ
れている。この状態図からわかるように酸素を含んだ液
体状態のシリコンを温度を下げて固相と液相との２相状
態にすると、酸素は液相のシリコンと固相のシリコンと
に分配される。このとき液相のシリコン中の酸素濃度が
固相のシリコンのそれより高くなる。また、固相のシリ
コンは酸素濃度が高いほど融点が低下する。

【００５１】図１２は図１１の状態図において酸素が低
い部分を拡大した状態図である。この状態図からわかる
ように酸素濃度が低いときは、固相線、液相線はともに
直線で表わされる。したがって、液相のシリコン中の酸
素濃度をＣ０とすると、この状態図から液相線の傾きｍ
は１００／℃、平衡偏析係数ｋは０．１となる。

【００５２】図１３は液相のシリコン中の酸素の濃度分
布を示す図である。

【００５３】これは固体状態のシリコンを電子ビ−ムに
より加熱し、シリコンを固相と液相との２相状態にして
調べたものである。なお、走査速度Ｒは０．０３ｃｍ／
ｓ，拡散係数Ｄは１×１０−４ｃｍ２　／ｓである。こ
の図からわかるように、液相のシリコン中の酸素濃度は
固液界面から離れるほど低くなっている。これは固相の
シリコン中の酸素が拡散して徐々に液相のシリコン中に
入り込むからである。

【００５４】図１１，図１２を用いて液相のシリコンの
固液界面からの距離と液相のシリコンの凝固温度との関
係を求めると図１４中の曲線ａのようになる。固液界面
に近い液相のシリコン中ほど固相のシリコンから拡散し
た酸素が溜まりやすいので凝固温度は図示の如く大きく
低下する。一方、液相のシリコンの実際の温度分布は図
１３中の直線ｂで示されるようになっている。したがっ
て、過冷却領域１２は直線ｂと曲線ａとの各交点の間と
なる。このような過冷却領域を形成する過冷却は不純物
の混入により現われるので組織的過冷却と呼ばれている
。

【００５５】この過冷却領域の幅Ｘ０　（ｃｍ）は、温
度勾配Ｇ（℃／ｃｍ）、エネルギ−ビ−ム走査速度Ｒ（
ｃｍ／ｓ）、シリコン中の酸素濃度Ｃ０　をパラメ−タ
として次のように表せられる。

【００５６】Ｘ０　＝ｍＣ０　（１−ｋ）［１−ｅｘｐ
（−Ｘ０　Ｒ／Ｄ）］／ｋＧ・・・（１）なお、ｍは液
相線の傾き，ｋは平衡偏析係数，Ｄは拡散係数である。

【００５７】ここで、低酸素濃度におけるＳｉ−Ｏ系の
液相線の傾きｍ，平衡偏析係数ｋはそれぞれ１００／℃
，０．１となる。また、液体状態のシリコン中の酸素の
拡散係数Ｄは５×１０−５ｃｍ２　／ｓである。

【００５８】図１５（ａ），（ｂ）は本実施例の単結晶
シリコン膜９の形成と同じ条件の下で求めた温度分布の
シミュレ―ション結果である。同図（ｂ）は同図（ａ）
の上部を拡大したものである。これを用いて温度勾配Ｇ
を求めると７０００℃／ｃｍとなる。

【００５９】以上の値を式（１）に代入すると、過冷却
領域の幅Ｘ０　と液体状態のシリコン中の酸素濃度Ｃ０
　／ｋとの関係は図１６に示されるように、過冷却領域
の幅Ｘ０　は酸素濃度Ｃ０　に対して直線的に変化する
。また、この図から液体状態のシリコン中の酸素濃度Ｃ
０　／ｋが１×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３　（モル分率
で４×１０−２），固体状態の酸素濃度Ｃ０　に換算す
ると１×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３　以下になると過冷
却領域の幅Ｘは０　０．１ｎｍ以下になることがわかる
。したがって、酸素濃度が低くなると過冷却領域の幅が
原子オ−ダになりファセット面は現れなくなる。

【００６０】上述した単結晶シリコン膜９は、酸素濃度
が低い雰囲気中で形成した多結晶シリコン膜３を、液相
のシリコン１１の温度がシリコンの融点（１４１４℃）
より１００℃以上高くならないように電子ビ−ムで加熱
し、二酸化シリコン７中の酸素が入り込まないようにし
て形成したものである。

【００６１】したがって、液相のシリコン１１の酸素濃
度が十分小さくなったので過冷却領域の幅Ｘ０　が０．
１ｎｍ程度になったと考えられる。

【００６２】なお、酸素濃度が２×１０１９ａｔｏｍ／
ｃｍ３であっても過冷却領域の幅Ｘは十分小さいので従
来に比べてはるかに優れた品質の単結晶シリコン膜を得
ることができる。

【００６３】過冷却領域１２は、ラテラルシ−ディング
による結晶成長中に突然ランダムな核発生による成長が
起こり成長を途切れさす要因にもなり、この制御はきわ
めて困難であるが、本実施例のように、過冷却領域を極
めて小さくすると安定した成長を継続することが可能に
なり、１０ｍｍ程度の半導体単結晶膜を連続して安定に
製造することができた。

【００６４】なお、走査速度Ｒは多結晶シリコン膜３下
部の膜へダメ−ジを与えずまた結晶成長を途切れさせな
いことを考慮し実験的に求めると１０ｃｍ／ｓ程度が適
していることがわかった。また、酸素以外の他の不純物
についても同様の効果がみられた。また、先の実施例の
ように多結晶シリコン膜３上に二酸化シリコン膜を堆積
しても同様な効果が得られる。

【００６５】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。上記実施例ではエネルギービームとし
て電子ビ−ムを用いた場合について説明したが、他のエ
ネルギービームを用いても同様な効果が得られる。例え
ば、レ−ザ光を用いた場合、反射鏡あるいスリットなど
を用いて照射面積を可変にできるようにビームを偏向さ
せるか、エネルギー密度を可変にすれば同様の効果を得
ることができる。

【００６６】また、多結晶シリコン膜の代わりにアモル
ファスシリコン膜を用いても同様の効果が得られる。そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して
実施できる。

【００６７】

【発明の効果】以上述べたように本発明の半導体装置の
製造方法によれば、非単結晶膜の任意の領域を所望の温
度に加熱することができるので高品質な単結晶膜を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の単結晶シリコン膜の形成方法を示す図。

【図２】従来の単結晶シリコン膜の形成方法の問題を説
明するための図。

【図３】本発明の第１の実施異例に係る単結晶シリコン
膜の形成方法を示す図。

【図４】シリコン膜の表面温度とエネルギ−ビ−ム位置
との関係を示す図。

【図５】本発明の第２の実施異例に係る単結晶シリコン
膜の形成方法を示す図。

【図６】シリコン膜の表面温度とエネルギ−ビ−ム位置
との関係を示す図。

【図７】シリコン膜中の酸素濃度とシリコン膜の温度と
の関係を示す図。

【図８】照射面積の制御方法の一例を示す図。

【図９】電子ビ−ムの偏向に用いる変調波を示す図。

【図１０】本発明の第３の実施例に係る単結晶シリコン
膜の形成方法を説明するための図。

【図１１】Ｓｉ−Ｏ二元系の状態図。

【図１２】図１１の状態図の酸素の少ない領域を拡大し
た状態図。

【図１３】液体状のシリコン中の酸素の濃度分布を示す
図。

【図１４】液相のシリコンの固液界面からの距離と液相
のシリコンの凝固温度との関係を示す図。

【図１５】温度分布のシミュレ―ション結果。

【図１６】酸素濃度と組織的過冷却領域との関係を示す
図。

【符号の説明】 １…電子ビ−ム、３…多結晶シリコン膜、５…二酸化シ
リコン膜、７…単結晶シリコン基板、９…単結晶シリコ
ン膜、１０…固相のシリコン，１１…液相のシリコン，
１２…過冷却領域、１３…固液界面、１７…ファセット
面の交差する部分、１９…亜粒界、２１…二酸化シリコ
ン膜、２３…種結晶部、２５…ビ−ム光源、２７…発振
器、２９…偏向板、３０…正弦波、３１…変調波、３２
…発振器、３３…偏向板、３５…スポットビ−ム。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁膜上に非単結晶膜が形成されてなる試
   料基板にエネルギ−ビ−ムを走査して単結晶膜を形成す
   る工程を有する半導体装置の製造方法において、前記エ
   ネルギ−ビ−ムの出力強度を一定にすると共に、このエ
   ネルギ−ビ−ムの照射面積を制御することを特徴とする
   半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】絶縁膜上に非単結晶膜が形成されてなる試
   料基板にエネルギ−ビ−ムを走査して単結晶膜を形成す
   る工程を有する半導体装置の製造方法において、前記エ
   ネルギ−ビ−ムの出力強度を一定にすると共に、このエ
   ネルギ−ビ−ムの照射面積が前記エネルギ−ビ−ムの走
   査が進むにしたがい大きくなるように制御することを特
   徴とする半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】種結晶部となる基板と、開口部を有する絶
   縁膜を介して前記基板上に非単結晶膜が形成されてなる
   試料基板にエネルギ−ビ−ムを走査して単結晶膜を形成
   する工程を有する半導体装置の製造方法において、前記
   エネルギ−ビ−ムの出力強度を一定にすると共に、この
   エネルギ−ビ−ムの照射面積が前記開口部上で他の部分
   より小さくなるように制御することを特徴とする半導体
   装置の製造方法。
4. 【請求項４】前記絶縁膜はシリコン酸化膜，前記非単結
   晶膜は非単結晶シリコン膜からなり、非単結晶シリコン
   膜中の酸素濃度を２×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３　以下
   に抑えながら前記単結晶膜を形成することを特徴とする
   請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置の
   製造方法。