JPH0614511B2 - 半導体薄膜の結晶化方法 - Google Patents

半導体薄膜の結晶化方法

Info

Publication number
JPH0614511B2
JPH0614511B2 JP58081251A JP8125183A JPH0614511B2 JP H0614511 B2 JPH0614511 B2 JP H0614511B2 JP 58081251 A JP58081251 A JP 58081251A JP 8125183 A JP8125183 A JP 8125183A JP H0614511 B2 JPH0614511 B2 JP H0614511B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
layer
substrate
silicon
crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP58081251A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS59205713A (ja
Inventor
尚 冨田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP58081251A priority Critical patent/JPH0614511B2/ja
Publication of JPS59205713A publication Critical patent/JPS59205713A/ja
Publication of JPH0614511B2 publication Critical patent/JPH0614511B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/0242—Crystalline insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02488—Insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02587—Structure
    • H01L21/0259—Microstructure
    • H01L21/02598—Microstructure monocrystalline
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02675—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02689—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using particle beams

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、多結晶薄膜、非晶質薄膜を加熱溶融して再結
晶化させるいわゆるゾーンメルト法における半導体薄膜
の結晶化方法に関する。
背景技術とその問題点 絶縁基板又は絶縁層上に被着形成した多結晶又は非晶質
の半導体薄膜（例えばシリコン薄膜）をゾーンメルト法
により結晶化（いわゆる単結晶化）して半導体結晶薄膜
を作り、この結晶薄膜を用いて半導体集積回路等を製作
することが行われている。
このようなゾーンメルト法の一つとして、例えばカーボ
ン・ヒータを使用した結晶化方法がある。この結晶化方
法では、まず基板として、第１図に示すように厚さ0.5m
mの石英板(2)上にCVD法（化学気相成長法）で堆積した
0.5μｍ厚のSiO2層(3)、減圧CVDで堆積した0.5μｍ厚の
多結晶シリコン薄膜(4)、CVDで堆積した2μｍ厚のSiO2
層(5)、減圧CVD（又はスパッタリング）で堆積した50ｎ
ｍのSi3N4膜(6)を順次積層して形成した基板(1)を用意
する。そして、第２図に示すように、この基板(1)をシ
ート状の固定ヒータ(7)上に載置し、また基板(1)上には
約１mmの間隔を保ちながら平行に移動するストリップヒ
ータ(8)を配し、この固定ヒータ(7)で基板(1)を約1200
℃まで予備加熱すると共に、ストリップヒータ(8)を約1
600℃に加熱し、このストリップヒータ(8)を移動させな
がら基板(1)の多結晶シリコン薄膜(4)を溶融し、単結晶
シリコンに順次再結晶化させるものである。なお、この
CVDで堆積したSiO2層(5)とCVD(又はスパッタリング）で
堆積したSi3N4膜(6)からなるキヤップ層はシリコン薄膜
(4)を平滑化させるとともに、その消失を阻止するため
のものであり、この構成は、Appl.Phys.Lett.Vol.40、
P.158（1982）に示されている。
このような従来の基板(1)を使用して多結晶シリコン薄
膜(4)への加熱を行った場合、加熱温度が所要温度以上
（過剰加熱）になると溶融した多結晶シリコンの粘性が
低下して、表面張力により溶融した多結晶シリコン薄膜
(4)が破れ、多結晶シリコンが粒状になったり、或いは
基板(1)の両端へ流れ去ったりする。この多結晶シリコ
ンが流れ去る現象は、僅かな過剰加熱によっても発生
し、特に問題となるのは、条件を一定にして同一基板を
加熱した場合であっても、再結晶化する領域と流れ去る
領域とが周期的に発生し、均一に再結晶化された大面積
の結晶薄膜を得ることが困難なことである。このような
現象が生ずるのは、多結晶シリコンが再結晶化するとき
の潜熱が余剰の熱となって多結晶シリコン薄膜(4)内に
蓄積し、過剰加熱となって多結晶シリコンを流れ出さ
せ、更にこの余剰の熱が多結晶シリコンと共に移動する
ために再び再結晶化が始まるためである。
発明の目的 本発明は、上述の点に鑑み、半導体薄膜を再結晶化させ
る際、多少の過剰加熱状態があっても安定した結晶性を
有する半導体薄膜を得ることができる結晶化方法を提供
するものである。
発明の概要 本発明は、基板上に第１のシリコン酸化膜を形成し、こ
のシリコン酸化膜上に非単結晶シリコンを形成し、更
に、非単結晶シリコン上に第２の酸化シリコンを形成し
た後、非単結晶シリコンを加熱溶融し、単結晶化する方
法において、第１及び／又は第２のシリコン酸化物層と
非単結晶シリコンの間に、酸素原子の含有量が、シリコ
ン酸化物層から非単結晶シリコン層に向かって、連続的
に減少する遷移層を形成し、非単結晶シリコン層を、第
２の酸化シリコン上に基板とほぼ同じ長さ若しくは基板
より長い高温加熱した棒状ヒータを近接保持し、移動さ
せることで、加熱溶融して単結晶化させることを特徴と
する半導体装置の結晶化方法である。
上記発明により、大面積の半導体薄膜を均一に再結晶化
させることが可能になる。
実施例 本発明においては、多結晶又は非晶質の半導体薄膜例え
ば多結晶シリコン薄膜とこの多結晶シリコン薄膜を挟ん
でいる第１及び第２のシリコン酸化物(SiO2)層との間の
両方又は一方に化学組成が連続的に変化する遷移層を形
成した基板を使用することを特徴とするものである。こ
こで化学組成が連続的に変化する遷移層とは、第６図Ａ
に示すように多結晶シリコン薄膜(11)とSiO2層(12)とに
挟まれた層(13)が、多結晶シリコン薄膜(11)側からSiO2
層(12)側に向かって酸素の含有率が漸増していくSiOx層
を意味する。第６図Ｂにおいて、酸素の増加率を直線状
に示しているが、曲線状であることもありうるし、また
層(13)の横方向において組成が不均一になっていること
もありうる。なお、この遷移層(13)の厚さは、適宜選定
することができる。遷移層(13)の形成方法としては、酸
素雰囲気での熱酸化、プラズマ陽極酸化、各膜を積層し
た後の界面への酸素のイオン注入及び熱酸化、CVD、プ
ラズマCVD、スパッタリング等がある。
本発明の実施例に使用する基板としては、第３図に示す
ように石英板(14)上にCVDによるSiO2層(15)と減圧CVDに
よる多結晶シリコン薄膜(16)を堆積した後、この多結晶
シリコン薄膜(16)を酸素雰囲気中で熱酸化して遷移層(1
7)を適当な厚さに形成し、更にこのようにCVDによるSiO
2層(18)と減圧CVD(又はスパッタリング）によるSi3N4膜
(19)を堆積した基板(20)を使用する。SiO2層(18)は結晶
化した単結晶膜の表面を保護するためのものでもある。
なお、この多結晶シリコン薄膜(16)の表面側のみの遷移
層(17)の形成は、上記酸素雰囲気中の熱酸化の他に、例
えばプラズマ陽極酸化、により行うこともできる。
第４図に示す他の実施例は、石英板(14)上にSiO2層(1
5)、多結晶シリコン薄膜(16)、SiO2層(18)、Si3N4膜(1
9)を順次堆積した後、多結晶シリコン薄膜(16)と上下の
SiO2層(15)，(18)との界面に酸素をイオン注入し、その
後熱酸化して遷移層(21)及び(22)を形成し、この両者の
遷移層(21)及び(22)によって多結晶シリコン薄膜(16)が
挟まれるように構成した基板(23)である。
また、第５図に示す他の実施例は、石英板(14)上にCVD
(又はプラズマCVD、スパッタリング）によりSiO2層(15)
を堆積させる工程に連続してSiO2の酸素の含有率を漸減
させていって一方の遷移層(21)を形成し、次に酸素を全
く含まない状態である多結晶シリコン薄膜(16)を所要の
厚さ分形成した後、連続的に今度は酸素の含有率を漸増
させていって他方の遷移層(22)を形成し、その後SiO2層
(18)とSi3N4膜(19)を順次堆積した基板(24)である。
本発明においては、上記実施例の基板(20)又は(23)，(2
4)をカーボン・ヒータ（他に例えば赤外線）で加熱する
ことにより多結晶シリコン薄膜(16)を溶融し、単結晶シ
リコンに再結晶化させるものである。
上述の本発明によれば、上記構成の基板(20)又は(23)，
(24)を使用することにより、基板(20)又は(23)，(24)の
加熱時、多少の過剰加熱の状態があっても遷移層(17)，
(21)，(22)が多結晶シリコンとSiO2との接着性を高めて
いるので、溶融した多結晶シリコンの流れ出しを抑制す
ることができる。
発明の効果 本発明によれば、半導体薄膜を再結晶化させるための加
熱時、多少の過剰加熱の状態があっても、遷移層が形成
されていることにより、溶融した半導体薄膜即ち非単結
晶シリコン層が流れ出すのを阻止することができ、従っ
て結晶性の優れた大面積の結晶薄膜を得ることができ
る。また、遷移層があるので、均一な半導体薄膜を得る
ことができる過剰加熱の温度範囲が広がり、この結果再
結晶化の際の加熱温度の制御が容易になる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の結晶化方法において使用されている基板
の断面図、第２図はカーボン・ヒータを使用した結晶化
方法を示す斜視図、第３図、第４図及び第５図は本発明
に使用する基板の断面図、第６図は本発明に係る基板の
遷移層を説明するための図である。 (15)，(18)はSiO2層、(16)は多結晶シリコン薄膜、(1
7)，(21)，(22)は遷移層である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板上に第１のシリコン酸化膜を形成し、
    該シリコン酸化膜に非単結晶シリコンを形成し、更に、
    該非単結晶シリコン上に第２の酸化シリコンを形成した
    後、非単結晶シリコンを加熱溶融し、単結晶化する方法
    において、 前記第１及び／又は第２のシリコン酸化物層と前記非単
    結晶シリコンの間に、酸素原子の含有量が、前記シリコ
    ン酸化物層から前記非単結晶シリコン層に向かって、連
    続的に減少する遷移層を形成し、前記非単結晶シリコン
    層を、前記第２の酸化シリコン上に前記基板とほぼ同じ
    長さ若しくは基板より長い高温加熱した棒状ヒータを近
    接保持し、移動させることで、加熱溶融して単結晶化さ
    せることを特徴とする半導体薄膜の結晶化方法。
JP58081251A 1983-05-10 1983-05-10 半導体薄膜の結晶化方法 Expired - Lifetime JPH0614511B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58081251A JPH0614511B2 (ja) 1983-05-10 1983-05-10 半導体薄膜の結晶化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58081251A JPH0614511B2 (ja) 1983-05-10 1983-05-10 半導体薄膜の結晶化方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59205713A JPS59205713A (ja) 1984-11-21
JPH0614511B2 true JPH0614511B2 (ja) 1994-02-23

Family

ID=13741168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58081251A Expired - Lifetime JPH0614511B2 (ja) 1983-05-10 1983-05-10 半導体薄膜の結晶化方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0614511B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61248446A (ja) * 1985-04-25 1986-11-05 Fujitsu Ltd 半導体装置
JPS61270812A (ja) * 1985-05-22 1986-12-01 エヌ・ベ−・フイリツプス・フル−イランペンフアブリケン 半導体装置の製造方法
JPH061772B2 (ja) * 1986-03-12 1994-01-05 富士通株式会社 配線層の形成方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5814529A (ja) * 1981-07-17 1983-01-27 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．４０，１５Ｊａｎ．１９８２Ｎｏ．２，ＰＰ．１５８〜１６０

Also Published As

Publication number Publication date
JPS59205713A (ja) 1984-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4853076A (en) Semiconductor thin films
JPH0614511B2 (ja) 半導体薄膜の結晶化方法
EP0087426B1 (en) Lateral epitaxial growth by seeded solidification
JP3221251B2 (ja) 非晶質シリコンの結晶化方法および薄膜トランジスタの製造方法
JPS6046539B2 (ja) シリコン結晶膜の製造方法
JPH027415A (ja) Ｓｏｉ薄膜形成方法
JPH0411722A (ja) 半導体結晶化膜の形成方法
JPS6144785A (ja) 半導体単結晶薄膜の製造方法
JPH0232527A (ja) 単結晶薄膜形成法
JPS6119116A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2817613B2 (ja) 結晶シリコン膜の形成方法
JPS6083322A (ja) 半導体薄膜の結晶化方法
JP2532252B2 (ja) Ｓｏｉ基板の製造方法
JPS61264716A (ja) 絶縁基板上多結晶シリコンの再結晶化方法
JPH11145484A (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
JPH0354819A (ja) Ｓｏｉ基板の製造方法
JPS6076117A (ja) 半導体薄膜の結晶化方法
JPS5825220A (ja) 半導体基体の製作方法
JPH02150017A (ja) 薄膜半導体
JPH027414A (ja) Ｓｏｉ薄膜形成方法
JPH0118575B2 (ja)
JPS6352407A (ja) 半導体基板の製造方法
JP2892321B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH03286520A (ja) 結晶性半導体薄膜の製造方法
JPH03284831A (ja) 半導体薄膜の形成方法