JPH0556316B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体単結晶薄膜の製造方法に関す
る。

従来の技術 従来の半導体単結晶薄膜の製造方法は、例えば
石英等からなる絶縁基板上に一定の幅の帯状の例
えばシリコンからなる多結晶半導体層を被着形成
し、その上にSiO₂層のごときキヤツプ層を被着
形成する。そして、この帯状の多結晶半導体層に
対し、キヤツプ層を介してカーボンヒータ、レー
ザビーム発生手段或いは電子ビーム発生手段の如
き線状加熱手段をその帯状方向に走査し、これに
よつてこの多結晶半導体層を加熱溶融した後、自
然冷却して固化することにより、半導体単結晶薄
膜を形成するようにしていた。

この場合は加熱手段の通過後、帯状の半導体単
結晶層の両側から冷却して行きその等温線は下に
凸の形状となり、両側から結晶化が始まりその中
央に結晶粒界が形成されるという欠点があつた。
又、加熱手段からの熱エネルギーの吸収の度合
は、半導体単結晶層の方が絶縁基板に比し、遥か
に大きいことから、得られた半導体単結晶薄膜に
クラツクを生じる可能性が高かつた。このため良
質な単結晶薄膜が形成され難く、半導体素子を有
効に形成し得る領域が少なくなるという欠点があ
つた。

発明が解決しようとする問題点 斯る点に鑑み本発明は、所望の領域に結晶性の
良い半導体単結晶薄膜を容易に形成することので
きる半導体単結晶薄膜の製造方法を提供しようと
するものである。

問題点を解決するための手段 本発明による半導体単結晶薄膜の製造方法は、
幹部及びこの幹部から突出する枝部から成り、こ
の枝部の幹部からの突出長をａ、この枝部の幹部
方向の幅をｂとするとき、ａ≧ｂなる関係を有す
る半導体層に対し、加熱手段を幹部方向に走査す
ることにより、半導体層を加熱溶融し、その後に
冷却固化することにより半導体単結晶薄膜を得る
ようにしたことを特徴とするものである。

作 用 斯る本発明によれば、幹部には結晶粒界、サブ
結晶粒界やクラツクが形成されるも、枝部にはこ
れらの結晶粒界及びクラツクが形成される虞が少
なく、結晶性の良い半導体単結晶薄膜を得ること
ができる。

実施例 以下に図面を参照して本発明の種々の実施例を
説明する。先ず第１図を参照して本発明の基本的
な一実施例を説明する。第１図において３は例え
ばシリコンからなる多結晶半導体層を示し、３ａ
はその幹部、３ｂはその幹部３ａから突出した枝
部である。

斯る多結晶半導体層は第２図または第３図のよ
うにして形成される。即ち第２図及び第３図にお
いて、１は石英等の絶縁基板である。又、この基
板１がシリコン基板であるとき（又は石英基板で
あるときも可）は、その上にSiO₂層のごとき絶
縁物層２を被着形成する。そして第２図の基板１
上または第３図の絶縁物層２上に上述の所定パタ
ーンの多結晶半導体層（例えば5000Å厚）３を、
減圧化学蒸着法により被着形成し、これを第１図
のように所定のパターンに形成する。そして第２
図又は第３図に示すごとくその上にSiO₂層の如
きキヤツプ層（例えば2000〜10000Å厚）４及び
又はSi₃N₄の如きキヤツプ層（例えば500〜1000
Å厚）５を二重に化学蒸着により被着形成する。

再び第１図に戻つて説明するに、第１図におい
てａは枝部３ｂの幹部３ａからの突出長を示し、
ｂは枝部３ｂの幹部３ａの方向の長さを示す。ｃ
は幹部３ａの幅を示す。ｄは隣接する枝部３ｂ間
の幹部３ａ方向の間隔である。そしてこの場合は
ａ及びｂの間において、ａ≧ｂの関係を満足する
ように、その寸法ａ，ｂを設定する。この場合ａ
としては、20〜80μm程度、ｂとしては20〜40μm
程度が可能である。更に具体的には、例えばａ＝
20μm、ｂ＝20μm；ａ＝80μm、ｂ＝40μm；ａ＝
50μm、ｂ＝20〜30μm等である。ｃは熱的勾配を
形成するに必要な、例えば10μm程度以上の寸法
であればよい。ｄは隣接する枝部３ｂ間において
熱的な干渉を受けない程度の幅、例えば数μm以
上であればよい。

第４図ＡのＯ−O′は加熱手段（アルゴレーザ
発生源等のレーザ発生源、電子ビーム発生源、カ
ーボンヒータ等）の延在方向を示し、斯る加熱手
段を幹部３ａの延在方向αに移動させる。この場
合の上述のＯ−O′線上の温度分布を第４図Ｂに
示す。Ｂ及びＣはＯ−O′線上の枝部３ｂの端部
及び幹部３ａの側縁を示す。

このように幹部３ａ方向に加熱手段が走査する
と、その部分が溶融し、それが通過するとその部
分が自然冷却により固化して再結晶化が行われ
る。この場合幹部３ａではその両側から冷却固化
による再結晶が開始されるので、幹部３ａの中央
部には第６図に示すごとく結晶粒界GBが形成さ
れ、その両側に多数のサブ結晶粒界SGBが形成
される。他方枝部３ｂにおいては第５図に示す如
く、枝部３ｂの角部Ａから再結晶化が開始し、こ
の枝部３ｂ全体が単結晶化される。尚、枝部３ｂ
中の曲線は等温線を示す。かくして破線Ｄで囲ま
れた枝部３ｂの大部分が単結晶領域と成り、幹部
３ａの枝部３ｂに接するる領域Ｅにクラツクが発
生する。しかして、この枝部３ｂに半導体素子を
形成することができる。

上述の多結晶半導体層３の形状は種々可能で、
第７図に示すごとく幹部３ａの両側の同一直線上
に直角に枝部３ｂ，３ｃが突出するようにしても
よく、或いは第８図に示すごとく片側の枝部３ｂ
の丁度中間の反対側に枝部３ｃが突出するように
してもよい。また第９図に示すごとく幹部３ａの
両側の枝部３ｂ，３ｃの幹部３ａに対する角度を
加熱手段の走査方向αに対し90゜以下にしてもよ
い。

第１０図の場合は枝部３ｂの角度を枝部３ｂの
延長方向にとがらせ、又、第１１図の場合は幹部
３ａの方向にとがらせて、夫々結晶核形成トリガ
ー部ｘを形成した場合である。

又、上述した如き幹部３ａ及び枝部３ｂからな
る多結晶半導体層３をその枝部３ｂにおいて合体
するように構成してもよい。その例を第１２図〜
第１４図に示す。従つて、これらの実施例の場合
は、幹部３ａから突出する各枝部３ｂが互いに連
結されたはしご状となつている。第１２図の場合
は、その枝部３ｂが幹部３ａに対して直交してい
るが枝部３ａの方向に三角形状のトリガー部ｘが
形成されている。第１３図は、そのトリガー部ｘ
が半円状の場合である。第１４図は枝部３ｂ全体
が幹部３ａの延在方向で加熱手段の走査方向と反
対方向に膨出している場合である。

第１５図は枝部３ｂが幹部３ａの延在方向で且
つ加熱手段の走査方向αに傾いた場合である。
尚、これら寸法ａ〜ｄは第１図の場合と同様であ
る。

第１６図は枝部３ｂ根元部を走査方向αの手前
側に太くした場合である。

第１７図は枝部３ｂの根元部を幹部３ａの両側
に対称に太くした場合である。

第１８図は、枝部３ｂの全体を幹部３ａに行く
に従つて非対称に太くした場合である。

第１９図は枝部３ｂの幅を対称に幹部３ａに近
づくにつれて太くした場合である。

第２０図は第１５図の実施例の場合の結晶の成
長の仕方を示し、幹部３ａにおいては第６図と同
様に結晶粒界GB、サブ結晶粒界SGBや形成され
ている。又、結晶化はこの場合は枝部３ｂの幹部
３ａ側の根元部Ｆから斜辺Ｇを進み、更にそこか
ら幹部３ａの延在方向で加熱手段の走査方向αに
沿う方向Ｈに結晶が成長する。尚、幹部３ａの枝
部３ｂに接する領域Ｉにはクラツクが発生してい
る。

発明の効果 上述せる本発明によれば、結晶粒界、サブ結晶
粒界、クラツクのない結晶性の良い半導体単結晶
領域を得ることのできる半導体単結晶薄膜の製造
方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す多結晶半導体
層のパターンを示すパターン図、第２図及び第３
図はその半導体装置の断面図、第４図は多結晶半
導体層の加熱手段による走査方向及び温度分布を
示す図、第５図及び第６図は本発明製造方法によ
る結晶の生成の説明に供する説明図、第７図〜第
１９図は本発明の異なる他の実施例を示す多結晶
半導体層のパターン図、第２０図は結晶の生成の
説明に供する説明図である。 １は基体、３は多結晶半導体層、３ａは幹部、
３ｂは枝部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 幹部及び該幹部から突出する枝部から成り、
   該枝部の上記幹部からの突出長をａ、該枝部の上
   記幹部方向の幅をｂとするとき、ａ≧ｂなる関係
   を有する半導体層に対し、加熱手段を上記幹部方
   向に走査することにより、上記半導体層を加熱溶
   融し、その後に冷却固化することにより半導体単
   結晶薄膜を得るようにしたことを特徴とする半導
   体単結晶薄膜の製造方法。