JPH0454370B2 - - Google Patents
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- JPH0454370B2 JPH0454370B2 JP58076566A JP7656683A JPH0454370B2 JP H0454370 B2 JPH0454370 B2 JP H0454370B2 JP 58076566 A JP58076566 A JP 58076566A JP 7656683 A JP7656683 A JP 7656683A JP H0454370 B2 JPH0454370 B2 JP H0454370B2
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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、特に絶縁層上
の分離された非単結晶半導体領域をエネルギ線照
射により単結晶化する製造方法に関する。
の分離された非単結晶半導体領域をエネルギ線照
射により単結晶化する製造方法に関する。
(b) 技術の背景
絶縁層上に相互に分離された半導体素子を形成
するSOI（Silicon On Insulating substrate）構
造は、半導体集積回路装置の集積度向上を目的と
するいわゆる三次元構造を実現するための有力な
手段である。
するSOI（Silicon On Insulating substrate）構
造は、半導体集積回路装置の集積度向上を目的と
するいわゆる三次元構造を実現するための有力な
手段である。
SOI構造においては半導体素子を形成する単結
晶半導体領域を絶縁層もしくは絶縁性基板上に形
成することが必要であつて、まず絶縁層上に非晶
質もしくは多結晶状態の半導体積を形成し、この
半導体層から意図する半導体素子を形成する領域
を相互に分離して形成し、これらの各半導体領域
を一旦融解して再結晶させることによつて単結晶
半導体領域に変換することがしばしば行なわれて
いる。
晶半導体領域を絶縁層もしくは絶縁性基板上に形
成することが必要であつて、まず絶縁層上に非晶
質もしくは多結晶状態の半導体積を形成し、この
半導体層から意図する半導体素子を形成する領域
を相互に分離して形成し、これらの各半導体領域
を一旦融解して再結晶させることによつて単結晶
半導体領域に変換することがしばしば行なわれて
いる。
(c) 従来技術と問題点
絶縁層上に形成されたシリコン（Si）非単結晶
領域を融解し再結晶させる従来方法の例を第１図
に示す。
領域を融解し再結晶させる従来方法の例を第１図
に示す。
図において、１はシリコン基板、２は例えば二
酸化シリコン（SiO2）よりなる絶縁膜、３は窒
化シリコン（SiNx）膜、４は多結晶シリコン領
域、５は二酸化シリコン膜である。
酸化シリコン（SiO2）よりなる絶縁膜、３は窒
化シリコン（SiNx）膜、４は多結晶シリコン領
域、５は二酸化シリコン膜である。
ただし本従来例において、窒化シリコン膜３は
融解状態のシリコンの絶縁膜との濡れ性向上のた
めに、また二酸化シリコン膜５は多結晶シリコン
領域４の加熱融解後の表面形状の乱れを防止し、
かつ加熱をレーザ等の光照射で行なう場合の反射
を抑制する目的で設けている。
融解状態のシリコンの絶縁膜との濡れ性向上のた
めに、また二酸化シリコン膜５は多結晶シリコン
領域４の加熱融解後の表面形状の乱れを防止し、
かつ加熱をレーザ等の光照射で行なう場合の反射
を抑制する目的で設けている。
シリコンに選択的に吸収されるエネルギ線とし
て、例えばアルゴン（Ar）レーザ光を照射する
ことによつて領域４の多結晶シリコンは融解され
て再び結晶化する。しかしながらこの領域４の冷
却過程においてはその中央部分に比較して周辺部
分が温度が低く、周辺部分から結晶化が開始され
るために、領域４が１つの単結晶を形成すること
は極めて困難である。
て、例えばアルゴン（Ar）レーザ光を照射する
ことによつて領域４の多結晶シリコンは融解され
て再び結晶化する。しかしながらこの領域４の冷
却過程においてはその中央部分に比較して周辺部
分が温度が低く、周辺部分から結晶化が開始され
るために、領域４が１つの単結晶を形成すること
は極めて困難である。
この問題に対処する手段として、例えば照射光
の反射防止を目的として設けられる二酸化シリコ
ン膜５の領域４の中央部分を選択的に除去し、こ
の中央部分のエネルギ吸収を周辺部分より抑制す
ることによつて、領域４の中央部分から再結晶化
を進行させる製造方法、或いは領域４の中央部分
の下方の基板に周囲より低熱抵抗の熱伝導路を設
けることによつて領域４の温度低下を促進する製
造方法などが既に提供されている。
の反射防止を目的として設けられる二酸化シリコ
ン膜５の領域４の中央部分を選択的に除去し、こ
の中央部分のエネルギ吸収を周辺部分より抑制す
ることによつて、領域４の中央部分から再結晶化
を進行させる製造方法、或いは領域４の中央部分
の下方の基板に周囲より低熱抵抗の熱伝導路を設
けることによつて領域４の温度低下を促進する製
造方法などが既に提供されている。
しかしながら、前記方法のうち後者は３次元構
造には適せず、また前者もリソグラフイ法等の選
択手段が必要であつて、製造工程が煩雑となる。
SOI構造の実用化のためには更に容易に非単結晶
半導体領域を単結晶化することが可能な製造方法
が要求されている。
造には適せず、また前者もリソグラフイ法等の選
択手段が必要であつて、製造工程が煩雑となる。
SOI構造の実用化のためには更に容易に非単結晶
半導体領域を単結晶化することが可能な製造方法
が要求されている。
(d) 発明の目的
本発明は、絶縁層上に形成された非単結晶半導
体領域の単結晶化を工業的に容易に実施すること
ができる製造方法を提供することを目的とする。
体領域の単結晶化を工業的に容易に実施すること
ができる製造方法を提供することを目的とする。
(e) 発明の構成
本発明の前記目的は、絶縁膜層上に非単結晶半
導体よりなる島状の半導体領域を形成する工程、
次いで、少なくとも前記半導体領域の上表面およ
び側面を被覆し、且つエネルギ線を吸収する皮膜
を形成する工程、前記皮膜にエネルギ線を照射し
て該皮膜を加熱し、前記半導体領域の周辺部分に
おいては、該上表面を被覆する皮膜と該側面を被
覆する皮膜とを熱源として加熱を行ない、前記半
導体領域の中心部においては、該上表面を被覆す
る皮膜を熱源として加熱を行い、前記半導体領域
の中心部で低く、周辺部で高い温度分布を持たせ
て、前記半導体領域を融解し、単結晶化する工程
を含む半導体装置の製造方法により達成される。
導体よりなる島状の半導体領域を形成する工程、
次いで、少なくとも前記半導体領域の上表面およ
び側面を被覆し、且つエネルギ線を吸収する皮膜
を形成する工程、前記皮膜にエネルギ線を照射し
て該皮膜を加熱し、前記半導体領域の周辺部分に
おいては、該上表面を被覆する皮膜と該側面を被
覆する皮膜とを熱源として加熱を行ない、前記半
導体領域の中心部においては、該上表面を被覆す
る皮膜を熱源として加熱を行い、前記半導体領域
の中心部で低く、周辺部で高い温度分布を持たせ
て、前記半導体領域を融解し、単結晶化する工程
を含む半導体装置の製造方法により達成される。
(f) 発明の実施例
以下本発明を実施例により図面を参照して具体
的に説明する。
的に説明する。
第２図ａ乃至ｂは本発明の実施例を示す断面図
である。
である。
第２図ａ参照
シリコン基板１１上に、熱酸化法等によつて
二酸化シリコン層１２を厚さ例えば１〔μｍ〕
程度に形成し、次いで例えば化学気相成長法に
よつて窒化シリコン膜１３を厚さ例えば50〔ｎ
ｍ〕程度形成する。この窒化シリコン膜１３は
前記従来例と同様の目的で設けている。この窒
化シリコン膜１３上に例えば化学気相成長法に
よつてシリコン膜１４を厚さ例えば400〔ｎｍ〕
程度に形成する。このシリコン膜１４は粒子の
細かい多結晶状態となる。
二酸化シリコン層１２を厚さ例えば１〔μｍ〕
程度に形成し、次いで例えば化学気相成長法に
よつて窒化シリコン膜１３を厚さ例えば50〔ｎ
ｍ〕程度形成する。この窒化シリコン膜１３は
前記従来例と同様の目的で設けている。この窒
化シリコン膜１３上に例えば化学気相成長法に
よつてシリコン膜１４を厚さ例えば400〔ｎｍ〕
程度に形成する。このシリコン膜１４は粒子の
細かい多結晶状態となる。
第２図ｂ参照
前記多結晶シリコン膜１４にリソグラフイ法
及び液相エツチング法等を実施して多結晶シリ
コンよりなる半導体領域１４′を設ける。
及び液相エツチング法等を実施して多結晶シリ
コンよりなる半導体領域１４′を設ける。
次いで熱酸化法によつて半導体領域１４′の
表出面に厚さ例えば40〔ｎｍ〕程度の二酸化シ
リコン膜１５を形成する。
表出面に厚さ例えば40〔ｎｍ〕程度の二酸化シ
リコン膜１５を形成する。
第２図ｃ参照
窒化シリコン膜１６を厚さ例えば30乃至50
〔ｎｍ〕程度に形成し、次いで多結晶シリコン
膜１７を厚さ例えば350〔ｎｍ〕程度に形成す
る。その後熱酸化法によつて、エネルギ線を吸
収する多結晶シリコン膜１７の一部を酸化して
厚さ300〔ｎｍ〕程度の二酸化シリコン膜１８を
形成し、更に窒化シリコン膜１９を厚さ例えば
50〔ｎｍ〕程度に形成する。
〔ｎｍ〕程度に形成し、次いで多結晶シリコン
膜１７を厚さ例えば350〔ｎｍ〕程度に形成す
る。その後熱酸化法によつて、エネルギ線を吸
収する多結晶シリコン膜１７の一部を酸化して
厚さ300〔ｎｍ〕程度の二酸化シリコン膜１８を
形成し、更に窒化シリコン膜１９を厚さ例えば
50〔ｎｍ〕程度に形成する。
ただし、窒化シリコン膜１６は窒化シリコン
膜１３と同様に融解したシリコンの濡れ性を向
上することを目的とするものであり、また二酸
化シリコン膜１８及び窒化シリコン膜１９は照
射光の反射防止及び融解後の多結晶シリコン膜
の形状の安定を目的とするキヤツプ層であつ
て、何れも必ずしも必要ではないが、これらを
設けることが望ましい。
膜１３と同様に融解したシリコンの濡れ性を向
上することを目的とするものであり、また二酸
化シリコン膜１８及び窒化シリコン膜１９は照
射光の反射防止及び融解後の多結晶シリコン膜
の形状の安定を目的とするキヤツプ層であつ
て、何れも必ずしも必要ではないが、これらを
設けることが望ましい。
次いでエネルギ線照射を行つて多結晶シリコ
ン膜１７を選択的に加熱する。エネルギ線とし
て本実施例においては連続波アルゴン（Ar）
レーザ光を用い、出力５〔Ｗ〕程度、ビーム径
約30〔μｍ〕のアルゴンレーザ光を約５〔cm／
sec〕の速度で走査している。
ン膜１７を選択的に加熱する。エネルギ線とし
て本実施例においては連続波アルゴン（Ar）
レーザ光を用い、出力５〔Ｗ〕程度、ビーム径
約30〔μｍ〕のアルゴンレーザ光を約５〔cm／
sec〕の速度で走査している。
このアルゴンレーザ光はシリコンに選択的に
吸収されて熱を発生し、この熱によつて膜１７
及び半導体領域１４′の多結晶シリコンが融解
される。しかしながら基板上のエネルギ線照射
密度は一定であるのに対して、半導体領域１
４′が島状に存在する部分はこれが存在しない
部分に比較して熱容量が大きく、半導体領域１
４′が存在する部分はその周囲より低温となり、
融解したシリコンの温度が低下する過程におい
て半導体領域１４′の中央部分の温度が最も低
温となつて結晶化がここから開始されて、周辺
方向に結晶が成長する。更に、半導体領域の上
表面及び側面にはレーザ光を吸収する皮膜が設
けられており、これも熱源となるため、半導体
領域の周辺部分（ふち）は、側面に設けられた
皮膜と、上表面に設けられた皮膜とによつて加
熱されるのに対して、半導体領域の中心部はそ
の上表面に設けられた皮膜のみによつて加熱さ
れることになるため、半導体領域の中心部分
は、半導体領域の周辺部分に対して温度が低く
なり、更に前記島状に形成した効果が補える。
この様にして結晶シリコンよりなる半導体領域
１４″が形成される。
吸収されて熱を発生し、この熱によつて膜１７
及び半導体領域１４′の多結晶シリコンが融解
される。しかしながら基板上のエネルギ線照射
密度は一定であるのに対して、半導体領域１
４′が島状に存在する部分はこれが存在しない
部分に比較して熱容量が大きく、半導体領域１
４′が存在する部分はその周囲より低温となり、
融解したシリコンの温度が低下する過程におい
て半導体領域１４′の中央部分の温度が最も低
温となつて結晶化がここから開始されて、周辺
方向に結晶が成長する。更に、半導体領域の上
表面及び側面にはレーザ光を吸収する皮膜が設
けられており、これも熱源となるため、半導体
領域の周辺部分（ふち）は、側面に設けられた
皮膜と、上表面に設けられた皮膜とによつて加
熱されるのに対して、半導体領域の中心部はそ
の上表面に設けられた皮膜のみによつて加熱さ
れることになるため、半導体領域の中心部分
は、半導体領域の周辺部分に対して温度が低く
なり、更に前記島状に形成した効果が補える。
この様にして結晶シリコンよりなる半導体領域
１４″が形成される。
第２図ｄ参照
窒化シリコン膜１９乃至二酸化シリコン膜１
５をエツチング除去することによつて単結晶シ
リコンよりなる半導体領域１４′が絶縁層上に
表出する半導体基体が形成される。
５をエツチング除去することによつて単結晶シ
リコンよりなる半導体領域１４′が絶縁層上に
表出する半導体基体が形成される。
前記膜のエツチング除去は、例えば窒化シリ
コン膜１９及び１６は加熱燐酸（H3PO4）、二
酸化シリコン膜１８及び１５は弗酸（HF）、
シリコン膜１７は弗酸、硝酸（HNO3）、燐酸
（H3PO4）、過塩素酸（HelO4）混合エツチング
液によつて他種の膜に対して選択的に実施する
ことができる。なおこのエツチングは前記の各
膜をそれぞれ全面にわたつて除去するものであ
つて、リングラフイ法等の選択手段を必要とし
ないためにその実施は容易である。
コン膜１９及び１６は加熱燐酸（H3PO4）、二
酸化シリコン膜１８及び１５は弗酸（HF）、
シリコン膜１７は弗酸、硝酸（HNO3）、燐酸
（H3PO4）、過塩素酸（HelO4）混合エツチング
液によつて他種の膜に対して選択的に実施する
ことができる。なおこのエツチングは前記の各
膜をそれぞれ全面にわたつて除去するものであ
つて、リングラフイ法等の選択手段を必要とし
ないためにその実施は容易である。
なお先に述べた如く本実施例においてはエネ
ルギ線としてアルゴンレーザ光を用いている
が、シリコンに選択的に吸収されるレーザ光と
して例えばNd：YAGレーザ光を用いることが
できる。またレーザ光以外の光源を用いてもよ
い。更に前記多結晶シリコン膜１７もしくはこ
れに相当するエネルギ線吸収層に即して選択さ
れたエネルギを有する電子ビームを用いてもよ
い。
ルギ線としてアルゴンレーザ光を用いている
が、シリコンに選択的に吸収されるレーザ光と
して例えばNd：YAGレーザ光を用いることが
できる。またレーザ光以外の光源を用いてもよ
い。更に前記多結晶シリコン膜１７もしくはこ
れに相当するエネルギ線吸収層に即して選択さ
れたエネルギを有する電子ビームを用いてもよ
い。
更に前記実施例においてはエネルギ線吸収層
を半導体領域１４′と同じく多結晶シリコンに
よつて形成しているが、この両者が同一材料で
ある必要はなく、それぞれ独立して選択するこ
とが可能である。
を半導体領域１４′と同じく多結晶シリコンに
よつて形成しているが、この両者が同一材料で
ある必要はなく、それぞれ独立して選択するこ
とが可能である。
(g) 発明の効果
以上説明した如く本発明によれば、絶縁層上に
配設された非単結晶半導体よりなる島状の半導体
領域をエネルギ線照射によつて融解再結晶させる
製造方法において、結晶成長を該半導体領域の中
央から周辺方向に進行させて単結晶化を実現する
ことができ、かつ本発明を実施するために設けら
れる皮膜の形成及び除去にはリングラフイ法等の
選択手段を必要とせずその実施が容易である。
配設された非単結晶半導体よりなる島状の半導体
領域をエネルギ線照射によつて融解再結晶させる
製造方法において、結晶成長を該半導体領域の中
央から周辺方向に進行させて単結晶化を実現する
ことができ、かつ本発明を実施するために設けら
れる皮膜の形成及び除去にはリングラフイ法等の
選択手段を必要とせずその実施が容易である。
第１図はエネルギ線照射による非単結晶半導体
よりなる半導体領域の融解、再結晶の従来方法の
例を示す断面図、第２図ａ乃至ｄは本発明の実施
例を示す断面図である。 図において、１１はシリコン基板、１２は二酸
化シリコン層、１３は窒化シリコン膜、１４は非
単結晶シリコン膜、１４′は非単結晶シリコン領
域、１４″は単結晶シリコン領域、１５は二酸化
シリコン膜、１６は窒化シリコン膜、１７は多結
晶シリコン膜、１８は二酸化シリコン膜、１９は
窒化シリコン膜を示す。
よりなる半導体領域の融解、再結晶の従来方法の
例を示す断面図、第２図ａ乃至ｄは本発明の実施
例を示す断面図である。 図において、１１はシリコン基板、１２は二酸
化シリコン層、１３は窒化シリコン膜、１４は非
単結晶シリコン膜、１４′は非単結晶シリコン領
域、１４″は単結晶シリコン領域、１５は二酸化
シリコン膜、１６は窒化シリコン膜、１７は多結
晶シリコン膜、１８は二酸化シリコン膜、１９は
窒化シリコン膜を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 絶縁膜層上に非単結晶半導体よりなる島状の
半導体領域を形成する工程、 次いで、少なくとも前記半導体領域の上表面お
よび側面を被覆し、且つエネルギ線を吸収する皮
膜を形成する工程、 前記皮膜にエネルギ線を照射して該皮膜を加熱
し、 前記半導体領域の周辺部分においては、該上表
面を被覆する皮膜と該側面を被覆する皮膜とを熱
源として加熱を行ない、 前記半導体領域の中心部分においては、該上表
面を被覆する皮膜を熱源として加熱を行い、 前記半導体領域の中心部で低く、周辺部で高い
温度分布を持たせて、前記半導体領域を融解し、
単結晶化する工程を含む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 |
|---|---|---|---|
| JP58076566A JPS59205712A (ja) | 1983-04-30 | 1983-04-30 | 半導体装置の製造方法 |
| US06/604,719 US4543133A (en) | 1983-04-30 | 1984-04-27 | Process for producing single crystalline semiconductor island on insulator |
| EP84302856A EP0127323B1 (en) | 1983-04-30 | 1984-04-27 | A process for producing a single crystal semiconductor island on an insulator |
| DE8484302856T DE3466910D1 (en) | 1983-04-30 | 1984-04-27 | A process for producing a single crystal semiconductor island on an insulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58076566A JPS59205712A (ja) | 1983-04-30 | 1983-04-30 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59205712A JPS59205712A (ja) | 1984-11-21 |
| JPH0454370B2 true JPH0454370B2 (ja) | 1992-08-31 |
Family
ID=13608777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58076566A Granted JPS59205712A (ja) | 1983-04-30 | 1983-04-30 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4543133A (ja) |
| EP (1) | EP0127323B1 (ja) |
| JP (1) | JPS59205712A (ja) |
| DE (1) | DE3466910D1 (ja) |
Families Citing this family (29)
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| JPS60117613A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-25 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS60150618A (ja) * | 1984-01-17 | 1985-08-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6115319A (ja) * | 1984-07-02 | 1986-01-23 | Sharp Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US4719183A (en) * | 1984-10-03 | 1988-01-12 | Sharp Kabushiki Kaisha | Forming single crystal silicon on insulator by irradiating a laser beam having dual peak energy distribution onto polysilicon on a dielectric substrate having steps |
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| US6582996B1 (en) | 1998-07-13 | 2003-06-24 | Fujitsu Limited | Semiconductor thin film forming method |
| JP2005347765A (ja) * | 1999-08-31 | 2005-12-15 | Sharp Corp | 半導体装置及びその製造方法並びにシリコン薄膜の形成方法 |
| JP2001127302A (ja) * | 1999-10-28 | 2001-05-11 | Hitachi Ltd | 半導体薄膜基板、半導体装置、半導体装置の製造方法および電子装置 |
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| US7697121B1 (en) * | 2005-11-30 | 2010-04-13 | Kotura, Inc. | Sensing system having wavelength reflectors that receive modulated light signals |
| JPWO2008132862A1 (ja) * | 2007-04-25 | 2010-07-22 | シャープ株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| US8668961B2 (en) * | 2008-07-31 | 2014-03-11 | Guardian Industries Corp. | Titania coating and method of making same |
| KR101233275B1 (ko) * | 2010-05-20 | 2013-02-25 | (주)오비티 | 채종유를 이용한 진균성 식물병 방제제 조성물과 그 제조방법 및 이를 이용한 방제방법 |
| WO2013121926A1 (ja) * | 2012-02-13 | 2013-08-22 | 東京エレクトロン株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
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| JPS56126914A (en) * | 1980-03-11 | 1981-10-05 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPS56157019A (en) * | 1980-05-08 | 1981-12-04 | Fujitsu Ltd | Manufacture of substrate for semiconductor device |
| US4372990A (en) * | 1980-06-23 | 1983-02-08 | Texas Instruments Incorporated | Retaining wall technique to maintain physical shape of material during transient radiation annealing |
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| US4409724A (en) * | 1980-11-03 | 1983-10-18 | Texas Instruments Incorporated | Method of fabricating display with semiconductor circuits on monolithic structure and flat panel display produced thereby |
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| JPS5891621A (ja) * | 1981-11-26 | 1983-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US4461670A (en) * | 1982-05-03 | 1984-07-24 | At&T Bell Laboratories | Process for producing silicon devices |
-
1983
- 1983-04-30 JP JP58076566A patent/JPS59205712A/ja active Granted
-
1984
- 1984-04-27 DE DE8484302856T patent/DE3466910D1/de not_active Expired
- 1984-04-27 EP EP84302856A patent/EP0127323B1/en not_active Expired
- 1984-04-27 US US06/604,719 patent/US4543133A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0127323A1 (en) | 1984-12-05 |
| JPS59205712A (ja) | 1984-11-21 |
| DE3466910D1 (en) | 1987-11-26 |
| US4543133A (en) | 1985-09-24 |
| EP0127323B1 (en) | 1987-10-21 |
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