JPH0744149B2 - シリコン膜の単結晶化方法 - Google Patents
シリコン膜の単結晶化方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は大きな島状領域を安定して結晶化し得るシリコ
ン膜の単結晶化方法に関する。
ン膜の単結晶化方法に関する。
現在、半導体ICの製造方法として石英基板、或いはシリ
コン基板を酸化して表面を二酸化シリコン（SiO2）とし
て絶縁した基板を使用し、この上に気相成長法（略して
CVD法）を用いて多結晶シリコン（略してポリ・シリコ
ン）を成長させるか、或いはスパッタ法，グロー放電
法，プラズマCVD法などを用いて無定形シリコン（略し
てアモルファス・シリコン）からなる薄膜を形成し、こ
れにレーザ光を照射して結晶化し、この結晶膜を用いて
IC,LSIなどの半導体デバイスを形成する技術が普及して
おり、この技術はSOI（Semiconductor On Insulator）
技術と言われている。
コン基板を酸化して表面を二酸化シリコン（SiO2）とし
て絶縁した基板を使用し、この上に気相成長法（略して
CVD法）を用いて多結晶シリコン（略してポリ・シリコ
ン）を成長させるか、或いはスパッタ法，グロー放電
法，プラズマCVD法などを用いて無定形シリコン（略し
てアモルファス・シリコン）からなる薄膜を形成し、こ
れにレーザ光を照射して結晶化し、この結晶膜を用いて
IC,LSIなどの半導体デバイスを形成する技術が普及して
おり、この技術はSOI（Semiconductor On Insulator）
技術と言われている。
本発明はこのSOI技術を用いて複数のシリコン単結晶領
域を収率よく形成する方法に関するものである。
域を収率よく形成する方法に関するものである。
第２図は絶縁基板１の上に形成されている島状領域２を
模式的に示すもので、同図（Ａ）は平面図、また同図
（Ｂ）は断面図である。
模式的に示すもので、同図（Ａ）は平面図、また同図
（Ｂ）は断面図である。
すなわち、絶縁基板１の上にポリ・シリコン或いはアモ
ルファス・シリコンを成長させた後、写真蝕刻技術（フ
ォトリソグラフィ）を用いて選択エッチングを行い、複
数個の島状領域２を形成する。
ルファス・シリコンを成長させた後、写真蝕刻技術（フ
ォトリソグラフィ）を用いて選択エッチングを行い、複
数個の島状領域２を形成する。
こゝで、島状領域２の大きさは例えば20μｍ角と小さ
い。
い。
次に、結晶化するには島状領域２を覆う形でレーザスポ
ットを当てゝシリコン膜の温度を融点以上にまで上げ、
次にレーザスポット３を他の位置に移すことにより融体
を徐冷させて結晶化する。
ットを当てゝシリコン膜の温度を融点以上にまで上げ、
次にレーザスポット３を他の位置に移すことにより融体
を徐冷させて結晶化する。
こゝで、レーザスポット３の大きさは例えば直径が50μ
ｍであり、島状領域２の大きさに較べると遥かに大き
い。
ｍであり、島状領域２の大きさに較べると遥かに大き
い。
さて、島状領域２を単結晶化するには第３図に示すよう
に中心部の温度が周囲よりも低い温度プロフィルが成立
していることが必要であって、このような温度プロフィ
ルが存在せず、また結晶核も存在しない場合は多結晶化
してしまう。
に中心部の温度が周囲よりも低い温度プロフィルが成立
していることが必要であって、このような温度プロフィ
ルが存在せず、また結晶核も存在しない場合は多結晶化
してしまう。
第４図は第３図の破線で示す温度プロフィル４を実現す
る従来法の断面図であって、絶縁基板１の上に形成した
二個の島状領域２を示している。
る従来法の断面図であって、絶縁基板１の上に形成した
二個の島状領域２を示している。
かゝる従来の製造プロセスを具体的に示すと次のように
なる。
なる。
約400Åの厚さをもつ島状領域２のパターン形成が終わ
った絶縁基板１を大気中で加熱し、その表面に約360Å
の厚さの酸化シリコン膜５を作り、次にCVD法を用い、
前面に約800Åの厚さの窒化シリコン膜６を作り、この
上にCVD法を用いて約2500Åの厚さのシリコン膜７を作
る。
った絶縁基板１を大気中で加熱し、その表面に約360Å
の厚さの酸化シリコン膜５を作り、次にCVD法を用い、
前面に約800Åの厚さの窒化シリコン膜６を作り、この
上にCVD法を用いて約2500Åの厚さのシリコン膜７を作
る。
こゝで、酸化シリコン膜５と窒化シリコン膜６よりなる
二層膜を一般に分離層と言い、またシリコン膜７はレー
ザ吸収層と呼んでいる。
二層膜を一般に分離層と言い、またシリコン膜７はレー
ザ吸収層と呼んでいる。
かゝる構成の被覆層を備えた島状領域２にエネルギー線
例えばレーザスポット３を当てゝ加熱し、シリコンを溶
融した後に放冷すると、島状領域２の側面は上面に較べ
て側壁からも加熱されているので、中心部よりも高温に
なっており、図３に示すような温度プロフィル４が形成
される。
例えばレーザスポット３を当てゝ加熱し、シリコンを溶
融した後に放冷すると、島状領域２の側面は上面に較べ
て側壁からも加熱されているので、中心部よりも高温に
なっており、図３に示すような温度プロフィル４が形成
される。
そのため、島状領域の中心部に結晶核を生じて結晶化が
進行し、その結果、島状領域を単結晶化することができ
る。
進行し、その結果、島状領域を単結晶化することができ
る。
以上記したようにSOI技術を用いて島状シリコンを単結
晶化することができた。
晶化することができた。
然し、量産化を行う場合は必ずしも安定して結晶化が進
行せず、また、島状領域の面積が増すに従って収率が低
下しているのが問題である。
行せず、また、島状領域の面積が増すに従って収率が低
下しているのが問題である。
〔問題点を解決するための手段〕 上記の問題は絶縁基板上に多結晶シリコン或いは無定形
シリコン膜からなる分離された島状領域を複数個形成
し、この島状領域上に、比熱の高い分離層と光吸収層と
を順次積層して形成した後、島状領域にエネルギー線の
照射を行い、このエネルギー線によって光吸収層に与え
られた熱を分離層を介して熱伝導させて島状領域を加熱
し、この島状領域のシリコンを単結晶化する方法におい
て、島状領域の上面にある分離層をその側面に較べて厚
く形成することを特徴としてシリコン膜の単結晶化方法
を構成することにより解決することができる。
シリコン膜からなる分離された島状領域を複数個形成
し、この島状領域上に、比熱の高い分離層と光吸収層と
を順次積層して形成した後、島状領域にエネルギー線の
照射を行い、このエネルギー線によって光吸収層に与え
られた熱を分離層を介して熱伝導させて島状領域を加熱
し、この島状領域のシリコンを単結晶化する方法におい
て、島状領域の上面にある分離層をその側面に較べて厚
く形成することを特徴としてシリコン膜の単結晶化方法
を構成することにより解決することができる。
発明者は先に第４図に示したように絶縁基板上にポリ・
シリコン或いはアモルファス・シリコンよりなる島状領
域を複数個形成し、この上に分離層とレーザ吸収層を設
け、この島状領域にレーザスポットの照射を行い、島状
領域を単結晶化する方法を提案している。
シリコン或いはアモルファス・シリコンよりなる島状領
域を複数個形成し、この上に分離層とレーザ吸収層を設
け、この島状領域にレーザスポットの照射を行い、島状
領域を単結晶化する方法を提案している。
（特願昭58-076566,昭和58.04.30出願,Appl.Dhys.Lett.
44（10）,15 May 1984など） 然し、この方法による量産を行ってみると、島状領域が
大きくなるに従って単結晶化が難しくなり、また、島状
領域の大きさが20μｍ角程度と小さな場合でも、製造収
率を高めるには更に顕著な勾配をもつ温度プロフィルの
形成が必要なことが判った。
44（10）,15 May 1984など） 然し、この方法による量産を行ってみると、島状領域が
大きくなるに従って単結晶化が難しくなり、また、島状
領域の大きさが20μｍ角程度と小さな場合でも、製造収
率を高めるには更に顕著な勾配をもつ温度プロフィルの
形成が必要なことが判った。
そこで、本発明は島状領域の上に形成されている比熱の
高い分離層の上面部分を厚く形成することにより、上面
よりの熱伝導を横方向よりも少なくし、これにより島状
領域の中心部の温度が周辺部よりも顕著に低い温度プロ
フィルを実現したものである。
高い分離層の上面部分を厚く形成することにより、上面
よりの熱伝導を横方向よりも少なくし、これにより島状
領域の中心部の温度が周辺部よりも顕著に低い温度プロ
フィルを実現したものである。
第１図は本発明の実施法を示すもので、絶縁基板１の上
に従来と同様にポリ・シリコン或いはアモルファス・シ
リコンを膜形成した後、引き続いてCVD法または熱酸化
法により、この上に約200Åの厚さの酸化シリコン膜を
形成し、次に、写真蝕刻技術を用いて島状領域８を形成
する。
に従来と同様にポリ・シリコン或いはアモルファス・シ
リコンを膜形成した後、引き続いてCVD法または熱酸化
法により、この上に約200Åの厚さの酸化シリコン膜を
形成し、次に、写真蝕刻技術を用いて島状領域８を形成
する。
こゝで、従来と異なる点は、島状領域８形成法であっ
て、従来の方法はポリ・シリコン膜或いはアモルファス
・シリコン膜を形成した後に引き続いて行っていたのに
対し、本発明はこの上に酸化シリコン膜を形成した後に
行っている。
て、従来の方法はポリ・シリコン膜或いはアモルファス
・シリコン膜を形成した後に引き続いて行っていたのに
対し、本発明はこの上に酸化シリコン膜を形成した後に
行っている。
次に、熱酸化を行って島状領域８の周辺部にも酸化シリ
コン膜を形成することにより、島状領域８の上面のみ膜
厚の厚い酸化シリコン膜９を作ることができる。
コン膜を形成することにより、島状領域８の上面のみ膜
厚の厚い酸化シリコン膜９を作ることができる。
次に、従来と同じ条件でこの上に窒化シリコン膜6,シリ
コン膜７を順次に形成する。
コン膜７を順次に形成する。
このように形成された構造の島状領域に対してレーザス
ポットの照射を行うと、比熱の高い酸化シリコン膜９が
上面に厚く付いているため、島状領域８のシリコンの温
度は中心部が周辺部に較べて低くなり、その結果、第３
図の実線10で示すような温度プロフィル10を作ることが
できる。
ポットの照射を行うと、比熱の高い酸化シリコン膜９が
上面に厚く付いているため、島状領域８のシリコンの温
度は中心部が周辺部に較べて低くなり、その結果、第３
図の実線10で示すような温度プロフィル10を作ることが
できる。
なお、実施例においては島状領域に対し、レーザスポッ
トを順次に走査する場合について述べたが、絶縁基板の
全域に亙って高電圧のレーザ光を短時間照射しても個々
の島状領域に同様な温度プロフィルを作ることができる
し、またエネルギー線として高圧水銀ランプの紫外線を
用いても同様な効果を得ることができる。
トを順次に走査する場合について述べたが、絶縁基板の
全域に亙って高電圧のレーザ光を短時間照射しても個々
の島状領域に同様な温度プロフィルを作ることができる
し、またエネルギー線として高圧水銀ランプの紫外線を
用いても同様な効果を得ることができる。
以上記したように本発明は分離層の厚さを島状領域の上
面のみ厚く作ることにより中心部の温度が周辺部よりも
顕著に低い温度プロフィルを実現するもので、本発明の
実施により単結晶化が確実に行われて収率が向上すると
共に、面積の大きな島状領域に対しても単結晶化が可能
となる。
面のみ厚く作ることにより中心部の温度が周辺部よりも
顕著に低い温度プロフィルを実現するもので、本発明の
実施により単結晶化が確実に行われて収率が向上すると
共に、面積の大きな島状領域に対しても単結晶化が可能
となる。
第１図は本発明を適用した島状領域の断面構造図、 第２図は絶縁基板上に形成される島状領域の説明図で、
同図（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図、 第３図は温度プロフィルの説明図、 第４図は従来の島状領域の断面構造図、 である。 図において、 １は絶縁基板、2,8は島状領域、３はレーザスポット、
4,10は温度プロフィル、5,9は酸化シリコン膜、６は窒
化シリコン膜、７はシリコン膜、 である。
同図（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図、 第３図は温度プロフィルの説明図、 第４図は従来の島状領域の断面構造図、 である。 図において、 １は絶縁基板、2,8は島状領域、３はレーザスポット、
4,10は温度プロフィル、5,9は酸化シリコン膜、６は窒
化シリコン膜、７はシリコン膜、 である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−14524（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−138329（ＪＰ，Ａ) Ａｐｐｌ．Ｐｂｙｓ．Ｌｅｔｔ．44［10 ］，（1984−５−15），Ｐ．994〜996
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁基板上に多結晶シリコン或いは無定形
シリコン膜からなる分離された島状領域を複数個形成
し、該島状領域上に、比熱の高い分離層と光吸収層とを
順次積層して形成した後、該島状領域にエネルギー線の
照射を行い、該エネルギー線によって光吸収層に与えら
れた熱を分離層を介して熱伝導させて島状領域を加熱
し、該島状領域のシリコンを単結晶化する方法におい
て、前記島状領域の上面にある分離層をその側面に較べ
て厚く形成することを特徴とするシリコン膜の単結晶化
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59171144A JPH0744149B2 (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | シリコン膜の単結晶化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59171144A JPH0744149B2 (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | シリコン膜の単結晶化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6149412A JPS6149412A (ja) | 1986-03-11 |
| JPH0744149B2 true JPH0744149B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=15917799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59171144A Expired - Lifetime JPH0744149B2 (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | シリコン膜の単結晶化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0744149B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2534727B2 (ja) * | 1987-09-12 | 1996-09-18 | 株式会社豊田自動織機製作所 | 粗糸搬送システム |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5814524A (ja) * | 1981-07-17 | 1983-01-27 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS59138329A (ja) * | 1983-01-28 | 1984-08-08 | Hitachi Ltd | 絶縁基板上への単結晶薄膜形成方法 |
-
1984
- 1984-08-17 JP JP59171144A patent/JPH0744149B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ａｐｐｌ．Ｐｂｙｓ．Ｌｅｔｔ．４４［１０，（１９８４−５−１５），Ｐ．９９４〜９９６ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6149412A (ja) | 1986-03-11 |
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