JPH0779082B2 - 半導体単結晶層の製造方法 - Google Patents
半導体単結晶層の製造方法Info
- Publication number
- JPH0779082B2 JPH0779082B2 JP62320108A JP32010887A JPH0779082B2 JP H0779082 B2 JPH0779082 B2 JP H0779082B2 JP 62320108 A JP62320108 A JP 62320108A JP 32010887 A JP32010887 A JP 32010887A JP H0779082 B2 JPH0779082 B2 JP H0779082B2
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- film
- crystal layer
- thin film
- semiconductor thin
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、絶縁膜上に半導体単結晶層を形成する技術に
係わり、特に再結晶化すべき半導体薄膜上に保護膜を形
成し、エネルギービームの走査により再結晶化を行う半
導体単結晶層の製造方法に関する。
係わり、特に再結晶化すべき半導体薄膜上に保護膜を形
成し、エネルギービームの走査により再結晶化を行う半
導体単結晶層の製造方法に関する。
（従来の技術） 従来、絶縁膜上に半導体単結晶層を製造するには、絶縁
膜上に堆積された多結晶シリコン膜を、エネルギービー
ムの走査により溶融・再結晶化する方法が行われてい
る。この際、シリコン再結晶層の均一性を確保するた
め、多結晶シリコン膜の上に保護膜を形成する方法が採
用されている。
膜上に堆積された多結晶シリコン膜を、エネルギービー
ムの走査により溶融・再結晶化する方法が行われてい
る。この際、シリコン再結晶層の均一性を確保するた
め、多結晶シリコン膜の上に保護膜を形成する方法が採
用されている。
しかしながら、この種の方法にあっては次のような問題
があった。即ち、エネルギービームにより多結晶シリコ
ン膜を溶融・再結晶化する際、最初にエネルギービーム
が照射されシリコンが溶融する部分では、シリコンが溶
融するとき体積が減少することから空洞が生じる。この
空洞内部では、１酸化硅素ガスが発生し、再結晶化過程
でこの空洞を成長させる。このため、再結晶化層の一部
が剥離し、均一な膜が形成できないと云う問題が生じ
る。
があった。即ち、エネルギービームにより多結晶シリコ
ン膜を溶融・再結晶化する際、最初にエネルギービーム
が照射されシリコンが溶融する部分では、シリコンが溶
融するとき体積が減少することから空洞が生じる。この
空洞内部では、１酸化硅素ガスが発生し、再結晶化過程
でこの空洞を成長させる。このため、再結晶化層の一部
が剥離し、均一な膜が形成できないと云う問題が生じ
る。
この問題を第２図を参照して簡単に説明する。まず、第
２図（ａ）に示す如く、単結晶シリコン基板20上に絶縁
膜21,多結晶シリコン膜22及び保護膜23を形成し、この
状態で電子ビーム25を照射すると共に走査する。このと
き、最初に電子ビーム25が照射されシリコンが溶融する
部分26では、シリコンが溶融するときの体積減少により
空洞28が生じる。この空洞28の内部では１酸化硅素ガス
が発生するが、多結晶シリコン膜22が絶縁膜21及び保護
膜23で挟まれているので、１酸化硅素ガスは逃げ場がな
い。このため、第２図（ｂ）に示す如く電子ビームを走
査した場合、再結晶化過程で上記空洞28がビーム走査方
向に沿って成長する。従って、第２図（ｃ）に示す如
く、再結晶化後の単結晶シリコン層27の内部に大きな空
洞28が残ることになる。この空洞28は均一な膜形成の障
害になると共に、素子形成領域として使えない。
２図（ａ）に示す如く、単結晶シリコン基板20上に絶縁
膜21,多結晶シリコン膜22及び保護膜23を形成し、この
状態で電子ビーム25を照射すると共に走査する。このと
き、最初に電子ビーム25が照射されシリコンが溶融する
部分26では、シリコンが溶融するときの体積減少により
空洞28が生じる。この空洞28の内部では１酸化硅素ガス
が発生するが、多結晶シリコン膜22が絶縁膜21及び保護
膜23で挟まれているので、１酸化硅素ガスは逃げ場がな
い。このため、第２図（ｂ）に示す如く電子ビームを走
査した場合、再結晶化過程で上記空洞28がビーム走査方
向に沿って成長する。従って、第２図（ｃ）に示す如
く、再結晶化後の単結晶シリコン層27の内部に大きな空
洞28が残ることになる。この空洞28は均一な膜形成の障
害になると共に、素子形成領域として使えない。
（発明が解決しようとする問題点） このように従来、多結晶シリコン膜上に保護膜を形成し
てビームアニールする方法では、シリコンの溶融時の体
積減少に起因して空洞が発生し、この空洞がビーム走査
に沿って成長し、大きな空洞が生じる問題があった。
てビームアニールする方法では、シリコンの溶融時の体
積減少に起因して空洞が発生し、この空洞がビーム走査
に沿って成長し、大きな空洞が生じる問題があった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、半導体薄膜の溶融時の体積減少に起因
する空洞発生を防止することができ、絶縁膜上の半導体
薄膜を均一に単結晶化することのできる半導体単結晶層
の製造方法を提供することにある。
とするところは、半導体薄膜の溶融時の体積減少に起因
する空洞発生を防止することができ、絶縁膜上の半導体
薄膜を均一に単結晶化することのできる半導体単結晶層
の製造方法を提供することにある。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の骨子は、単結晶化すべき半導体薄膜の体積減少
に起因する空洞発生を防ぐため、保護膜の一部を除去す
ることにある。
に起因する空洞発生を防ぐため、保護膜の一部を除去す
ることにある。
即ち本発明は、絶縁膜上に多結晶若しくは非晶質の半導
体薄膜を形成し、この半導体薄膜上に保護膜を形成した
状態で、エネルギービームの走査により該半導体薄膜を
溶融・再結晶化する半導体単結晶層の製造方法におい
て、エネルギービームが最初に照射される場所の半導体
薄膜上の保護膜を予め除去しておくようにした方法であ
る。
体薄膜を形成し、この半導体薄膜上に保護膜を形成した
状態で、エネルギービームの走査により該半導体薄膜を
溶融・再結晶化する半導体単結晶層の製造方法におい
て、エネルギービームが最初に照射される場所の半導体
薄膜上の保護膜を予め除去しておくようにした方法であ
る。
（作用） 半導体薄膜を単結晶化する際、エネルギービームにより
半導体薄膜を溶融すると半導体薄膜の体積が減少する。
保護膜と下層絶縁膜に挟まれた半導体薄膜は、この体積
収縮により空洞を生じる。この空洞は、半導体薄膜を更
に溶融していく間に成長し、均一な膜形成の障害とな
る。そこで本発明では、最初にエネルギービームが照射
され半導体薄膜が溶融する部分の保護膜を除くことによ
り、この体積収縮を半導体薄膜の表面変化により吸収さ
せることができる。その結果、空洞が生じなくなり、均
一な再結晶化が可能となる。
半導体薄膜を溶融すると半導体薄膜の体積が減少する。
保護膜と下層絶縁膜に挟まれた半導体薄膜は、この体積
収縮により空洞を生じる。この空洞は、半導体薄膜を更
に溶融していく間に成長し、均一な膜形成の障害とな
る。そこで本発明では、最初にエネルギービームが照射
され半導体薄膜が溶融する部分の保護膜を除くことによ
り、この体積収縮を半導体薄膜の表面変化により吸収さ
せることができる。その結果、空洞が生じなくなり、均
一な再結晶化が可能となる。
（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第１図は本発明の一実施例に係わるシリコン単結晶層の
製造工程を示す断面図である。まず、第１図（ａ）に示
す如く、（100）面方位の単結晶シリコン基板10上にCVD
法により厚さ２μｍのSiO2膜（絶縁膜）11を堆積し、そ
の上にシラン（SiH4）の熱分解を用いたCVD法により厚
さ0.4μｍの多結晶シリコン膜（半導体薄膜）12を堆積
し、更にその上にCVD法により厚さ0.5μｍのSiO2（保護
膜）13を堆積した。その後、線状電子ビーム15の長さ方
向に100μｍの幅に線状にSiO2膜13を除去して溝14を形
成した。なお、図には示さないが、絶縁膜11の一部にラ
テラルエピタキシャル成長時のシードとなる開口部を設
けた。
製造工程を示す断面図である。まず、第１図（ａ）に示
す如く、（100）面方位の単結晶シリコン基板10上にCVD
法により厚さ２μｍのSiO2膜（絶縁膜）11を堆積し、そ
の上にシラン（SiH4）の熱分解を用いたCVD法により厚
さ0.4μｍの多結晶シリコン膜（半導体薄膜）12を堆積
し、更にその上にCVD法により厚さ0.5μｍのSiO2（保護
膜）13を堆積した。その後、線状電子ビーム15の長さ方
向に100μｍの幅に線状にSiO2膜13を除去して溝14を形
成した。なお、図には示さないが、絶縁膜11の一部にラ
テラルエピタキシャル成長時のシードとなる開口部を設
けた。
このようにして形成した試料に、エネルギービームとし
て後述する疑似線状電子ビーム15を照射し、溝14を起点
として図中矢印方向に走査し、多結晶シリコン膜12の溶
融・再結晶化を行った。このとき、最初に電子ビーム15
が照射されて溶融する部分16の保護膜13が除去されてい
るので、シリコンの溶融時の体積減少に起因する空洞の
発生はなかった。そして、ビームを走査しても第１図
（ｂ）に示す如く、初期時に空洞がないことから空洞が
成長することはなく、さらにシリコンの体積収縮はシリ
コン表面の変化により吸収されることになり、安定して
再結晶化することができた。その結果、第１図（ｃ）に
示す如く、空洞等の素子形成に使えない無駄な領域が発
生することもなく、均一な単結晶層17を形成することが
できた。
て後述する疑似線状電子ビーム15を照射し、溝14を起点
として図中矢印方向に走査し、多結晶シリコン膜12の溶
融・再結晶化を行った。このとき、最初に電子ビーム15
が照射されて溶融する部分16の保護膜13が除去されてい
るので、シリコンの溶融時の体積減少に起因する空洞の
発生はなかった。そして、ビームを走査しても第１図
（ｂ）に示す如く、初期時に空洞がないことから空洞が
成長することはなく、さらにシリコンの体積収縮はシリ
コン表面の変化により吸収されることになり、安定して
再結晶化することができた。その結果、第１図（ｃ）に
示す如く、空洞等の素子形成に使えない無駄な領域が発
生することもなく、均一な単結晶層17を形成することが
できた。
なお、電子ビーム15の走査は、T.Hamasakiet al.,J.App
l.Phys.59（1986）2971による方法を用いた。即ち、36M
Hzの振幅変調した正弦波により半値幅約150μｍのスポ
ットビームを一方向（Ｙ方向）に高速偏向することによ
り、長さ約5mmに疑似的に線状化したものを用いた。振
幅変調には、周波数10KHzで線状化ビームの長さ方向強
度分布を均一化するために計算機制御された波形を持つ
変調波を用いた。この線状化されたビームをビーム加速
電圧12KV、ビーム電流9.5mA、走査速度100mm/sで線状化
ビームと直角な方向（Ｘ方向）に走査した。１回のＸ方
向走査が終わると、線状化ビームはＹ方向にずらして溝
14に戻され、次のＸ方向走査がなされ、以後試料全面を
終えるまで繰返される。
l.Phys.59（1986）2971による方法を用いた。即ち、36M
Hzの振幅変調した正弦波により半値幅約150μｍのスポ
ットビームを一方向（Ｙ方向）に高速偏向することによ
り、長さ約5mmに疑似的に線状化したものを用いた。振
幅変調には、周波数10KHzで線状化ビームの長さ方向強
度分布を均一化するために計算機制御された波形を持つ
変調波を用いた。この線状化されたビームをビーム加速
電圧12KV、ビーム電流9.5mA、走査速度100mm/sで線状化
ビームと直角な方向（Ｘ方向）に走査した。１回のＸ方
向走査が終わると、線状化ビームはＹ方向にずらして溝
14に戻され、次のＸ方向走査がなされ、以後試料全面を
終えるまで繰返される。
かくして本実施例方法によれば、１回のビーム走査領域
において最初にビーム照射される部分で保護膜13を除去
しておくことにより、シリコンの体積減少に起因する空
洞の発生を未然に防止することができ、シリコンを均一
に溶融・再結晶化することができる。このため、絶縁膜
11上に均一なシリコン単結晶層17を形成することがで
き、３次元ICの製造等に極めて有効である。また、保護
膜13に設ける溝14は全体の面積に比べて僅かで済み、ま
た空洞が生じないことから、ビームアニール領域の略全
面を素子形成に使用することができ、ウェハ利用効率の
向上をはかり得る。
において最初にビーム照射される部分で保護膜13を除去
しておくことにより、シリコンの体積減少に起因する空
洞の発生を未然に防止することができ、シリコンを均一
に溶融・再結晶化することができる。このため、絶縁膜
11上に均一なシリコン単結晶層17を形成することがで
き、３次元ICの製造等に極めて有効である。また、保護
膜13に設ける溝14は全体の面積に比べて僅かで済み、ま
た空洞が生じないことから、ビームアニール領域の略全
面を素子形成に使用することができ、ウェハ利用効率の
向上をはかり得る。
なお、本発明は上述した実施例方法に限定されるもので
はない。例えば、前記保護膜に形成する溝は連続したも
のである必要はなく、点線状に形成してもよい。さら
に、溝をウェハのスクライブラインに形成することによ
り、ウェハ利用効率のより一層の向上をはかることが可
能である。また、半導体薄膜としては多結晶シリコンに
限るものではなく、非晶質シリコンを用いることがで
き、さらに他の半導体を用いることも可能である。ま
た、エネルギービームとして、電子ビームの代りにレー
ザビームを用いることも可能である。その他、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが
できる。
はない。例えば、前記保護膜に形成する溝は連続したも
のである必要はなく、点線状に形成してもよい。さら
に、溝をウェハのスクライブラインに形成することによ
り、ウェハ利用効率のより一層の向上をはかることが可
能である。また、半導体薄膜としては多結晶シリコンに
限るものではなく、非晶質シリコンを用いることがで
き、さらに他の半導体を用いることも可能である。ま
た、エネルギービームとして、電子ビームの代りにレー
ザビームを用いることも可能である。その他、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが
できる。
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、保護膜の一部に溝
を形成することにより、半導体薄膜の溶融時における空
洞発生を防止することができ、均一な単結晶層を形成す
ることができる。
を形成することにより、半導体薄膜の溶融時における空
洞発生を防止することができ、均一な単結晶層を形成す
ることができる。
第１図は本発明の一実施例方法に係わるシリコン単結晶
層の製造工程を示す断面図、第２図は従来方法の問題点
を説明するための断面図である。 10…単結晶シリコン基板、11…SiO2膜（絶縁膜）、12…
多結晶シリコン膜（半導体薄膜）、13…SiO2膜（保護
膜）、14…溝、15…電子ビーム（エネルギービーム）、
16…溶融部、17…再結晶化層、28…空洞部。
層の製造工程を示す断面図、第２図は従来方法の問題点
を説明するための断面図である。 10…単結晶シリコン基板、11…SiO2膜（絶縁膜）、12…
多結晶シリコン膜（半導体薄膜）、13…SiO2膜（保護
膜）、14…溝、15…電子ビーム（エネルギービーム）、
16…溶融部、17…再結晶化層、28…空洞部。
Claims (4)
- 【請求項１】絶縁膜上に多結晶若しくは非晶質の半導体
薄膜を形成し、この半導体薄膜上に保護膜を形成した状
態で、エネルギービームを一方向に走査させて該半導体
薄膜を溶融・再結晶化する半導体単結晶層の製造方法に
おいて、前記エネルギービーム走査の際にエネルギービ
ームが最初に照射させる場所の半導体薄膜上の保護膜の
みを予め除去することを特徴とする半導体単結晶層の製
造方法。 - 【請求項２】前記保護膜を除去する範囲を、前記エネル
ギービームにより溶融される領域以下の面積の円、線状
又は点線状としたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の半導体単結晶層の製造方法。 - 【請求項３】前記エネルギービームとして、電子ビーム
又はレーザビームを用いたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の半導体単結晶層の製造方法。 - 【請求項４】前記絶縁膜は単結晶半導体基板上に設けら
れたものであり、前記保護膜の除去する部分を該半導体
基板のスクライブライン上としたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の半導体単結晶層の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62320108A JPH0779082B2 (ja) | 1987-12-19 | 1987-12-19 | 半導体単結晶層の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62320108A JPH0779082B2 (ja) | 1987-12-19 | 1987-12-19 | 半導体単結晶層の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01162321A JPH01162321A (ja) | 1989-06-26 |
| JPH0779082B2 true JPH0779082B2 (ja) | 1995-08-23 |
Family
ID=18117790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62320108A Expired - Lifetime JPH0779082B2 (ja) | 1987-12-19 | 1987-12-19 | 半導体単結晶層の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0779082B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004140399A (ja) * | 2003-12-24 | 2004-05-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 薄膜トランジスタの作製方法 |
| JP4296214B1 (ja) | 2007-12-27 | 2009-07-15 | 株式会社東芝 | 表示装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62165907A (ja) * | 1986-01-17 | 1987-07-22 | Sony Corp | 単結晶薄膜の形成方法 |
-
1987
- 1987-12-19 JP JP62320108A patent/JPH0779082B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01162321A (ja) | 1989-06-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |