JPH0758685B2 - Ｓｏｉ結晶成長法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電子ビームあるいはレーザビームを用いてポリ
シリコン膜の溶融固化を行なうことによりSOI膜を結晶
化する方法に関する。

（従来の技術） 電子ビームあるいはレーザビームを用いたSOI結晶成長
法において単結晶を得る場合、シードを有した試料構造
を用いることによりSOI結晶の結晶方位を基板の結晶方
位と同じにそろえることが可能である。この場合のシー
ド構造としては種々のものが用いられているが、通常は
ポリシリコン膜の膜厚に比べかなり幅の広いシードを１
ないし複数個用いている。

（発明が解決しようとする問題点） SOI膜作成時には膜にボイドが発生するという問題があ
り、この一因としてシード部と絶縁膜の熱伝導の違いに
よるシート近辺での急激な温度勾配が考えられる。シー
ド幅がポリシリコン膜の膜厚に比べかなり広い限りシー
ド部と絶縁膜の熱伝導の違いは大きくしたがってシード
近辺での温度勾配は大きくなってしまう。よって、従来
の技術によるとボイドの発生はさけられず、均一な膜厚
を有したSOI膜が得られないという問題点がある。シー
ド幅をポリシリコン膜の膜厚と同程度以下と小さくする
ことによりシード部の熱伝導率を絶縁膜の熱伝導率に近
づけることができボイドの発生を防ぐことができると思
われるが、幅の小さいシードは加工が困難である上に十
分なシーディング効果が得られない可能性がある。

（問題を解決するための手段） 本発明はポリシリコン膜の溶融固化を行なうことにより
SOI膜を単結晶化する場合、ビーム走査方向に幅の異な
る複数個のシードを幅の大きい方から小さい方に順次配
置して一組のシードとし、この幅の大きい方から小さい
方向にエネルギービームを走査して結晶化を行なうこと
を特徴としている。

（作用） シード幅をポリシリコン膜の膜厚に近づけることにより
序々にシード部の熱伝導率を絶縁膜の熱伝導率に近づけ
ることが可能である。したがって再結晶化を行うための
エネルギービームである電子ビームあるいはレーザビー
ムの走査方向に複数個のシードをその幅が序々に小さく
なるように配置することによりこの複数個のシード近辺
でのビーム走査方向の温度勾配を小さくすることができ
る。よってその結果ボイドの発生のない均一な膜厚を有
したSOI膜が得られる。

（実施例） 以下、本発明の実施例をもとに図面を参照しながら詳細
に説明する。第１図は本発明の実施例の試料構造の断面
図である。１は単結晶シリコン基板であり熱酸化により
その表面にシリコン酸化膜２を厚さ１μｍ形成した。そ
の後、写真食刻法を用いてこの酸化膜にビームの走査方
向の幅が2,1,0.5μｍのストライプ状の溝を５μｍ間隔
で開口した。次にこの開口部においてシリコンの選択エ
ピタキシャル成長を行ないその表面を酸化膜表面まで持
上げシード３を形成した。この上にポリシリコン膜４を
CVD法で厚さ0.5μｍ堆積し、さらにキャップ膜としてシ
リコン酸化膜キャップ５を0.5μｍ付着させた。この様
な構造をもつ試料に0.3mm×5mmの線状の形状を持つ電子
ビームを電子ビームの走査方向６（シードのストライプ
に直角な方向）に走査することによりポリシリコン膜の
溶融再結晶化を行った。この時の電子ビーム照射条件と
しては例えば加速電圧15kV、ビーム電流87mA、走査速度
70cm/sec、基板温度600℃とした。

上記に示した試料構造においてポリシリコン膜の溶融再
結晶化を行った場合、シード近辺でのビーム走査方向の
温度勾配は滑らかでありSOI膜にボイド発生のない均一
な膜厚を有したSOI膜を再現性良く作製することができ
た。

（発明の効果） 本発明のSOI結晶成長法によれば基板の結晶方位と同一
の方位を有し、またボイドの発生のない均一な膜厚をも
ったSOI膜を再現性良く作製することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の試料構造の断面図である。 図において、 １…シリコン基板、２…シリコン酸化膜 ３…シード、４…ポリシリコン膜 ５…シリコン酸化膜キャップ ６…電子ビームの走査方向 をそれぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリシリコン膜の溶融固化を行うことによ
   りSOI膜を単結晶化する場合、ビーム走査方向に幅の異
   なる複数個のシードを幅の大きい方から小さい方に順次
   配置して一組のシードとし、この幅の大きい方から小さ
   い方にエネルギービームを走査して結晶化を行うことを
   特徴としたSOI結晶成長方法。