JPH0498825A - 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】 〔概　要〕 し 結晶性が良好で、膜厚が均一な単結晶半導体層を薄膜と
して得ることを目的とし。

半導体基板に溝を形成する工程と、前記基板全面に絶縁
膜を形成する工程と９選択的なエンチングを行い、前記
溝の底面のみに前記絶縁膜を残して他の部分の絶縁膜を
除去する工程と、前記基板全面に多結晶ないし非晶質半
導体層を堆積する工程と、該多結晶ないし非晶質半導体
層をエネルギービームを用いて、溶融再結晶化する工程
とを含むように構成する。

［産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造方法、特に絶縁膜上への単
結晶半導体層の形成方法に関する。

絶縁股上に形成した半導体層を用いて形成した集積回路
装置は、各回路素子間の完全絶縁分離を容易に行うこと
ができる。このため、超微細化や超高集積化などに好適
である。

特に、絶縁膜上に形成した半導体層を薄膜化すると、超
高速ＭＯ５型集積回路装置を実現するための理想的な基
板となる。

〔従来の技術〕

絶縁膜上に単結晶半導体層を形成するための技術は、こ
れまでに数多く提案されている。その中でも、エネルギ
ービームを用いた溶融再結晶化法は、下地絶縁膜と再結
晶化半導体層との界面の状態が良好であること、３次元
回路素子の形成に適していることなどの点から、特に有
力視されてきた。

以下に従来のエネルギービームを用いた溶融再結晶化法
の例を示す。

（第１従来例） 第６図は、第１従来例を示す図である。

本従来例は、シードなしエネルギービーム再結晶化法の
１例を示すものである。

以下、工程順に説明する。

１）半導体基板２１上に下地絶縁膜２２を堆積す２）下
地絶縁膜２２上に多結晶あるいは非晶質半導体層２３を
成長させる。

３）多結晶あるいは非晶質半導体層２３にエネルギービ
ーム２４を照射して溶融し、エネルギービーム２４を走
査することによって熔融部分を移動させながら再結晶化
を行う。

４）下地絶縁膜２２上に再結晶化半導体層２５が形成さ
れる。

（第２従来例） 第７図は、第２従来例を示す図である。

本従来例は、シードありエネルギービーム再結晶化法の
１例を示すものである。

以下、工程順に説明する。

１）半導体基板３１上に選択熱酸化法により、開口部３
３ａ、３３ｂ、３３ｃを有するような下地絶縁膜３２ａ
、３２ｂを形成する。

２）全面に多結晶あるいは非晶質半導体層３４を成長さ
せる。

３）多結晶あるいは非晶質半導体層３４にエネルギービ
ーム３５を照射して溶融し、エネルギービーム３５を走
査することによって溶融部分を移動させながら再結晶化
を行う。

この再結晶化は、下地絶縁膜３２に設けた開口部３３ａ
、３３ｂ、３３ｃに露出した半導体基板３１をシードと
するラテラルエビタキンーによって行われる。

４）半導体基板３１の開口部３３ａ、３３ｂ、３３ｃお
よび下地絶縁膜３２ａ、３２ｂ上に再結晶化半導体層３
６が形成される。

〔発明が解決しようとする課題〕

（１）第１従来例（第６図）の問題点 通常、下地絶縁膜２２は非晶質である。このため、再結
晶化半導体層２５中に大きな単結晶領域を形成すること
が困難である。

（２）第２従来例（第７図）の問題点 下地絶縁膜３２ａ、３２ｂのエンジ部３７ａ３７ｂ、３
７ｃにおいて、溶融再結晶化時に再結晶化半導体層３６
に剥がれが生しやすい、したがって、製造歩留りが悪い
。

本発明は、これらの問題点を解決して、結晶性が良好で
、膜厚が均一な単結晶半導体層を薄膜として得ることの
できる半導体装置の製造方法、特に絶縁膜上べの単結晶
半導体層の形成方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために２本発明に係る半導体装置
の製造方法、特に絶縁膜上への単結晶半導体層の形成方
法は、半導体基板に溝を形成する工程と、前記基板全面
に絶縁膜を形成する工程と選択的なエンチングを行い、
前記溝の底面のみに前記絶縁膜を残して他の部分の絶縁
膜を除去する工程と、前記基板全面に多結晶ないし非晶
質半導体層を堆積する工程と、該多結晶ないし非晶質半
導体層をエネルギービームを用いて、溶融再結晶化する
工程とを含むように構成する。

〔作　用〕 本発明は、絶縁膜上に単結晶半導体層を、結晶性が良好
で、均一な膜厚の薄膜として形成することを、その骨子
とする。

（１）膜厚について 本発明では、絶縁膜上に多結晶あるいは非晶質半導体層
を成長させ、これを溶融再結晶化しているので、多結晶
あるいは非晶質半導体の堆積膜厚を受は継いだ膜厚の均
一性に優れた再結晶化半導体層を得ることができる。

（２）結晶性について 結晶性の良好な再結晶化半導体層を得るためには９種結
晶からのシーディングエピタキシーを用いるのが良い。

その際、第２従来例（第７図）のように、下方の種結晶
からシーディングエピタキシーを行うよりも、単結晶化
しようとする多結晶あるいは非晶質半導体層と横方向に
接した種結晶からシーディングエピタキシーを行う方が
良い。というのは。

前者の場合１種結晶開口部のエツジから再結晶化半導体
層の剥がれが生しるおそれがあるからである。また、後
者による方が広い単結晶面が得られる。

本発明では、半導体基板に溝を設け、この溝の底面のみ
に絶縁膜を形成した後、全面に多結晶あるいは非晶質半
導体層を堆積している。したがって、多結晶あるいは非
晶質半導体層は溝の側壁において半導体基板と横方向に
接している。この結果、上記した単結晶化しようとする
多結晶あるいは非晶質半導体層と横方向に接した種結晶
からシーディングエピタキシーを実現することができる
。

この後、多結晶あるいは非晶質半導体層にエネルギービ
ームを照射して溶融再結晶化を行う、このとき、エネル
ギービームのパワーを適切にＪ訳することによって、多
結晶あるいは非晶質半導体層は、溝の外および溝の側壁
の半導体基板が露出している場所からシーディングエピ
タキシーによって単結晶化する。

半導体基板に設けた溝の側壁からのシーディングエピタ
キシーは、単結晶化の最も重要なポイントである。また
、溝の外におけるシーディングエピタキシーも補助的効
果として重要である。特に溝のエツジ部において、単結
晶化の連続性を確保するのに重要な役割を演じている。

〔実　施　例］ 第１図〜第５図は９本発明の一実施例の各工程を示す図
である。

以下、工程順に説明する。

（工程１．第１図参照） シリコンから成る半導体基板１に、ＲＩＥなどの異方性
エツチングによって深さ２μｍの溝２を掘った。

なお、溝の深さは２μｍに限らず、４μｍ程度以下の範
囲で適宜選択することができる。

（工程２．第２図参照） 熱酸化することによって、全面に厚さ６０００人のＳ　
ｉ　Ｏ＊から成る絶縁膜３を形成した。

ついで、全面に、エツチング防止剤４として粘度の低い
レジスト、例えば希釈したレジスト、または低分子量の
レジストをスピンコードして溝２の底面のみに被着させ
た。

（工程３．第２．３図参照） 炉中においてベータした後、フン酸溶液中で全面エツチ
ングを行った。この結果、溝２の底面のみに下地絶縁膜
３が形成された状態となった。

その後、エツチング防止剤４を除去した。

（工程４．第４図参照） 全面に、減圧ＣＶＤ法によって、多結晶シリコン層５を
１０００人の厚さに堆積した。

（工程５．第５図参照） ５００℃で基板加熱を行いながら、エネルギービーム６
としてパワー１．２ＷのＣＷ　−Ａ　ｒレーザを５０ｍ
ｍ／ｓｅｃの条件で走査することによって、ウェーハ全
面にわたり、多結晶シリコン層５を溶融再結晶化して、
再結晶化シリコン層７を形成した。

この際、溝２の外のシリコン基板１が露出した場所８か
ら上方にシーディングエピタキシーが起こり再結晶化シ
リコン層７が形成され始める０次いで、溝２のエツジ部
から側壁９に到り、この側壁９からのンーディングエピ
タキンーによって溝２の底面に設けられた下地絶縁膜３
上の多結晶ノリコン層５が溶融再結晶化されて再結晶化
シリコン層７が形成された。

以上の各工程を経て、溝２の底面に設けた下地絶縁膜３
上に形成された再結晶化シリコン層７を素子形成可能領
域とする基板構造を形成することができた。

である。

第１図〜第５図において ■＝半導体基板 ２：溝 ３：絶縁膜 ４：エンチング防止剤 ５：多結晶あるいは非晶質半導体層 ６：エネルギービーム ７：再結晶化半導体層 （発明の効果〕 本発明によれば、絶縁膜上へ、結晶性が良好で膜厚が均
一な単結晶半導体層を薄膜として形成することが可能に
なる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体基板に溝を形成する工程と、 前記基板全面に絶縁膜を形成する工程と、 選択的なエッチングを行い、前記溝の底面のみに前記絶
   縁膜を残して他の部分の絶縁膜を除去する工程と、 前記基板全面に多結晶ないし非晶質半導体層を堆積する
   工程と、 該多結晶ないし非晶質半導体層をエネルギービームを用
   いて、溶融再結晶化する工程 とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。