JPH0834179B2 - 半導体単結晶薄膜の形成方法 - Google Patents
半導体単結晶薄膜の形成方法Info
- Publication number
- JPH0834179B2 JPH0834179B2 JP63226548A JP22654888A JPH0834179B2 JP H0834179 B2 JPH0834179 B2 JP H0834179B2 JP 63226548 A JP63226548 A JP 63226548A JP 22654888 A JP22654888 A JP 22654888A JP H0834179 B2 JPH0834179 B2 JP H0834179B2
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- Japan
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- single crystal
- scanning
- crystal thin
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、半導体薄膜の所定領域にエネルギービー
ムを走査しこの領域を溶融させ冷却時の再結晶化により
半導体単結晶薄膜を形成する方法に関するものである。
ムを走査しこの領域を溶融させ冷却時の再結晶化により
半導体単結晶薄膜を形成する方法に関するものである。
（従来の技術） 半導体集積回路を三次元的に形成出来れば、より高集
積化された半導体装置やより高機能化された半導体装置
を得ることが出来る。しかし、これを実現するためには
確立しなければならない種々の技術がある。絶縁体上に
半導体単結晶薄膜を形成する技術もその一つであり、従
ってこの技術に関する研究が従来から精力的に行われて
いる。
積化された半導体装置やより高機能化された半導体装置
を得ることが出来る。しかし、これを実現するためには
確立しなければならない種々の技術がある。絶縁体上に
半導体単結晶薄膜を形成する技術もその一つであり、従
ってこの技術に関する研究が従来から精力的に行われて
いる。
この種の結晶成長技術としては絶縁体上に形成された
半導体薄膜をエネルギービームによりアニールし再結晶
化するものがあり、このエネルギビームとして電子ビー
ムを擬似線状化したものを用いた例が例えば文献（エク
ステンディド アブストラクツ オブ ジ 18th カン
ファレンス オン ソリッド ステート デバイセズ
アンド マティアリアルズ，東京（Extended Abstracts
Conference on Solid State Devices and Materials,T
okyo），（1986）pp.573−576）に開示されている。第
３図は、この文献に開示された電子ビームアニール法に
おける擬似線状ビーム形成用の装置を概略的に示したブ
ロック図である。以下、この図を参照してこの方法につ
き簡単に説明する。
半導体薄膜をエネルギービームによりアニールし再結晶
化するものがあり、このエネルギビームとして電子ビー
ムを擬似線状化したものを用いた例が例えば文献（エク
ステンディド アブストラクツ オブ ジ 18th カン
ファレンス オン ソリッド ステート デバイセズ
アンド マティアリアルズ，東京（Extended Abstracts
Conference on Solid State Devices and Materials,T
okyo），（1986）pp.573−576）に開示されている。第
３図は、この文献に開示された電子ビームアニール法に
おける擬似線状ビーム形成用の装置を概略的に示したブ
ロック図である。以下、この図を参照してこの方法につ
き簡単に説明する。
この方法によれば、電子ビーム11は高周波信号が印加
された偏向板により変調され擬似線状ビームとされる。
そして磁界発生装置12に第４図に示すようなランプ波形
の信号を供給し磁界をリニアに変化させて擬似線状ビー
ムを一定速度で図中Ｙで示す方向に走査し、試料台14上
の試料15のアニールを行う。さらにこの方法では、擬似
線状ビーム形成のための高周波信号として変調波形が正
弦波である高周波信号を用い、この信号を２組の偏向板
13a,13bに印加して走査方向（Ｙ方向）に対しある角度
を有する線状ビームを形成している。この方法によれ
ば、再結晶中に生じるサブバウンダリーグレインを抑制
出来、良好な再結晶化が行えると云う。
された偏向板により変調され擬似線状ビームとされる。
そして磁界発生装置12に第４図に示すようなランプ波形
の信号を供給し磁界をリニアに変化させて擬似線状ビー
ムを一定速度で図中Ｙで示す方向に走査し、試料台14上
の試料15のアニールを行う。さらにこの方法では、擬似
線状ビーム形成のための高周波信号として変調波形が正
弦波である高周波信号を用い、この信号を２組の偏向板
13a,13bに印加して走査方向（Ｙ方向）に対しある角度
を有する線状ビームを形成している。この方法によれ
ば、再結晶中に生じるサブバウンダリーグレインを抑制
出来、良好な再結晶化が行えると云う。
また、この出願人に係る特開昭62−7113号公報に開示
されている半導体単結晶薄膜を形成する従来の方法によ
れば、擬似線状ビームの幅方向の端部においてビームの
走査速度（Ｘ方向の走査速度）を遅くし端部におけるビ
ームの滞在時間を変調し即ち長くし、半導体薄膜の再結
晶化に最適な温度プロファイルを実現している。この方
法によれば良好な結晶性を有する半導体薄膜が得られて
いる。
されている半導体単結晶薄膜を形成する従来の方法によ
れば、擬似線状ビームの幅方向の端部においてビームの
走査速度（Ｘ方向の走査速度）を遅くし端部におけるビ
ームの滞在時間を変調し即ち長くし、半導体薄膜の再結
晶化に最適な温度プロファイルを実現している。この方
法によれば良好な結晶性を有する半導体薄膜が得られて
いる。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したいずれの方法においても、エ
ネルギービームの走査速度（上述の例では擬似線状ビー
ムのＹ方向の走査速度）は一定であった。従って、アニ
ール開始時には適正であった試料（例えば半導体薄膜を
有する基板）のアニール条件が、ビーム走査が進むにつ
れて上昇する試料温度の影響を受け、むしろ過度なもの
になってしまうという問題点があった。
ネルギービームの走査速度（上述の例では擬似線状ビー
ムのＹ方向の走査速度）は一定であった。従って、アニ
ール開始時には適正であった試料（例えば半導体薄膜を
有する基板）のアニール条件が、ビーム走査が進むにつ
れて上昇する試料温度の影響を受け、むしろ過度なもの
になってしまうという問題点があった。
このような問題点があると、半導体薄膜が溶け過ぎて
しまいしばしば半導体の凝集が起こり再結晶化がうまく
行われなくなり、この結果、結晶性が均一でかつ大面積
の単結晶薄膜を得ることが困難となってしまう。
しまいしばしば半導体の凝集が起こり再結晶化がうまく
行われなくなり、この結果、結晶性が均一でかつ大面積
の単結晶薄膜を得ることが困難となってしまう。
この発明は、このような点に鑑みなされたものであ
り、従ってこの発明の目的は、上述の問題点を解決し、
結晶性の良い大面積の半導体単結晶薄膜の製造方法を提
供することにある。
り、従ってこの発明の目的は、上述の問題点を解決し、
結晶性の良い大面積の半導体単結晶薄膜の製造方法を提
供することにある。
（課題を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明によれば、エネ
ルギービームで半導体薄膜を走査しこの半導体薄膜の走
査領域を溶融再結晶化して半導体単結晶薄膜を形成する
に当たり、前述の走査の速度を単結晶化に適したエネル
ギーが供給されるように時間の経過と共に連続的に変調
することを特徴とする。
ルギービームで半導体薄膜を走査しこの半導体薄膜の走
査領域を溶融再結晶化して半導体単結晶薄膜を形成する
に当たり、前述の走査の速度を単結晶化に適したエネル
ギーが供給されるように時間の経過と共に連続的に変調
することを特徴とする。
なおここで云うエネルギービームで半導体薄膜を走査
してとは、半導体薄膜が形成された試料は固定しておき
エネルギービームのみを移動させる走査であっても良
く、その逆に試料のみ具体的には試料を載置するＸ−Ｙ
ステージのみを移動させる走査であっても良く、または
両者を共に移動させる走査であっても良い。
してとは、半導体薄膜が形成された試料は固定しておき
エネルギービームのみを移動させる走査であっても良
く、その逆に試料のみ具体的には試料を載置するＸ−Ｙ
ステージのみを移動させる走査であっても良く、または
両者を共に移動させる走査であっても良い。
また、エネルギービームの走査速度を単結晶化に適し
たエネルギーが供給されるように変調するとは、アニー
ルするべき試料の物性やアニール条件に応じて走査速度
を変化させることである。具体例で説明すれば、例えば
ビーム走査が進むにつれ試料温度が上昇するような場合
であれば、試料の単位面積当たりのビーム照射量が低下
するように即ち走査速度が早まるように変調を行うこと
である。
たエネルギーが供給されるように変調するとは、アニー
ルするべき試料の物性やアニール条件に応じて走査速度
を変化させることである。具体例で説明すれば、例えば
ビーム走査が進むにつれ試料温度が上昇するような場合
であれば、試料の単位面積当たりのビーム照射量が低下
するように即ち走査速度が早まるように変調を行うこと
である。
（作用） この発明の半導体単結晶薄膜の形成方法によれば、試
料への熱の過剰流入が防止され試料温度の上昇が抑制さ
れるようになるから、エネルギービームで半導体薄膜を
長時間走査した場合でも再結晶化に好適な温度が維持さ
れ続ける。
料への熱の過剰流入が防止され試料温度の上昇が抑制さ
れるようになるから、エネルギービームで半導体薄膜を
長時間走査した場合でも再結晶化に好適な温度が維持さ
れ続ける。
（実施例） 以下、図面を参照しかつエネルギービームを電子ビー
ムを擬似線状化したものとした例により、この発明の半
導体単結晶薄膜の形成方法の実施例の説明を行う。な
お、以下の説明に用いる各図は単なる例示にすぎずさら
にまたこの発明が理解できる程度に概略的に示してある
にすぎず、従って、この発明がこれら図示例のみに限定
されるものでないことは理解されたい。
ムを擬似線状化したものとした例により、この発明の半
導体単結晶薄膜の形成方法の実施例の説明を行う。な
お、以下の説明に用いる各図は単なる例示にすぎずさら
にまたこの発明が理解できる程度に概略的に示してある
にすぎず、従って、この発明がこれら図示例のみに限定
されるものでないことは理解されたい。
第１図は実施例の半導体単結晶薄膜の形成方法の実施
に好適な装置を概略的に示した図である。
に好適な装置を概略的に示した図である。
電子銃21から出た電子ビーム23は、第一信号源25の信
号に応じ駆動される偏向板27により、図中Ｘで示す方向
に擬似線状化され擬似線状ビーム23aとなる。そしてこ
の擬似線状ビーム23aは、第二信号源29の信号に応じ駆
動される偏向板31により図中Ｙで示す方向に走査され、
Ｘ−Ｙ試料ステージ33上に載置されている試料35を照射
する。なお、この試料35は、例えばシリコン基板、SiO2
膜（絶縁膜）及びポリシリコンをこの順で有する積層体
とか、シリコン基板、SiO2膜（絶縁膜）及びゲルマニウ
ムをこの順で有する積層体とかであり、所謂、三次元集
積回路の基本構造体であることが出来る。
号に応じ駆動される偏向板27により、図中Ｘで示す方向
に擬似線状化され擬似線状ビーム23aとなる。そしてこ
の擬似線状ビーム23aは、第二信号源29の信号に応じ駆
動される偏向板31により図中Ｙで示す方向に走査され、
Ｘ−Ｙ試料ステージ33上に載置されている試料35を照射
する。なお、この試料35は、例えばシリコン基板、SiO2
膜（絶縁膜）及びポリシリコンをこの順で有する積層体
とか、シリコン基板、SiO2膜（絶縁膜）及びゲルマニウ
ムをこの順で有する積層体とかであり、所謂、三次元集
積回路の基本構造体であることが出来る。
ここで第二信号源29に供給される走査信号は、従来は
第４図に示したようなランプ波形の信号でありこのため
走査速度は一定であったが、この実施例では、例えばｆ
（ｔ）＝atn＋btで示されるような第２図に示す波形の
信号としている。従って擬似線状ビームの走査速度をVs
としたときこのVsは Vs＝∂ｆ（ｔ）／∂ｔ＝natn-1＋ｂ となるから、擬似線状ビームの走査する時間の経過と共
に連続的にVsは増す。従って、擬似線状ビームの走査時
間の経過と共に、試料の単位面積当たりのビーム照射密
度は低下するから、走査時間の経過に伴い試料温度が上
昇してしまうような試料に対して、試料温度の上昇を抑
制することが出来る。なお、この走査信号は、上述の関
数にのみ限定されるものではなく、単結晶化しようとす
る試料の材質や物性等を考慮して適正なものにする。従
って、場合によっては走査速度を徐々に遅くするような
関数等となることも考えられる。
第４図に示したようなランプ波形の信号でありこのため
走査速度は一定であったが、この実施例では、例えばｆ
（ｔ）＝atn＋btで示されるような第２図に示す波形の
信号としている。従って擬似線状ビームの走査速度をVs
としたときこのVsは Vs＝∂ｆ（ｔ）／∂ｔ＝natn-1＋ｂ となるから、擬似線状ビームの走査する時間の経過と共
に連続的にVsは増す。従って、擬似線状ビームの走査時
間の経過と共に、試料の単位面積当たりのビーム照射密
度は低下するから、走査時間の経過に伴い試料温度が上
昇してしまうような試料に対して、試料温度の上昇を抑
制することが出来る。なお、この走査信号は、上述の関
数にのみ限定されるものではなく、単結晶化しようとす
る試料の材質や物性等を考慮して適正なものにする。従
って、場合によっては走査速度を徐々に遅くするような
関数等となることも考えられる。
また、上述の例では、試料35を固定状態にしておき擬
似線状ビームを偏向させることにより走査を行ってい
る。しかし、擬似線状ビームを固定しておき試料35を載
置しているＸ−Ｙステージ33の移動速度を上述の如く変
調させても同様な効果を得ることが出来る。また、擬似
線状ビーム及びＸ−Ｙステージ33を共に移動させる構造
の装置であるならば、相対的な走査速度を上述のように
変調したものとすれば同様な効果を得ることが出来る。
似線状ビームを偏向させることにより走査を行ってい
る。しかし、擬似線状ビームを固定しておき試料35を載
置しているＸ−Ｙステージ33の移動速度を上述の如く変
調させても同様な効果を得ることが出来る。また、擬似
線状ビーム及びＸ−Ｙステージ33を共に移動させる構造
の装置であるならば、相対的な走査速度を上述のように
変調したものとすれば同様な効果を得ることが出来る。
また、擬似線状ビーム自体を先に説明した文献のよう
にＹ方向の走査線に対しある角度を有するようなものに
しても勿論良いし、さらに、特開昭62−7113号公報に開
示されているように擬似線状ビームの幅方向の端部にお
いてビームの走査速度（Ｘ方向の走査速度）を遅くし端
部におけるビームの滞在時間を長くするようにしても勿
論良く、さらに両者を共に実施しても勿論良い。
にＹ方向の走査線に対しある角度を有するようなものに
しても勿論良いし、さらに、特開昭62−7113号公報に開
示されているように擬似線状ビームの幅方向の端部にお
いてビームの走査速度（Ｘ方向の走査速度）を遅くし端
部におけるビームの滞在時間を長くするようにしても勿
論良く、さらに両者を共に実施しても勿論良い。
また、上述の実施例はエネルギービームを電子ビーム
の擬似線状化ビームとした例で説明している。しかし、
エネルギービームを他の好適なもの、例えば電子ビーム
を真に線状化した線状ビーム、或いはレーザビーム、ま
たストリップヒータ等を用いた帯溶融法（ZMR法）で得
られるビームとした場合にもこの発明を適用出来ること
は明らかである。
の擬似線状化ビームとした例で説明している。しかし、
エネルギービームを他の好適なもの、例えば電子ビーム
を真に線状化した線状ビーム、或いはレーザビーム、ま
たストリップヒータ等を用いた帯溶融法（ZMR法）で得
られるビームとした場合にもこの発明を適用出来ること
は明らかである。
（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明の半導
体単結晶薄膜の形成方法によれば、エネルギービームの
走査速度を時間の経過と共に連続的に変化させるように
したため、試料への熱の過剰流入が防止出来試料温度の
上昇が抑制出来る。このため、エネルギービームで半導
体薄膜を長時間走査した場合でも再結晶化に好適な温度
が維持され続けるから安定に再結晶化が行える。
体単結晶薄膜の形成方法によれば、エネルギービームの
走査速度を時間の経過と共に連続的に変化させるように
したため、試料への熱の過剰流入が防止出来試料温度の
上昇が抑制出来る。このため、エネルギービームで半導
体薄膜を長時間走査した場合でも再結晶化に好適な温度
が維持され続けるから安定に再結晶化が行える。
これがため、一度の走査で結晶性の良い大面積の半導
体単結晶薄膜が得られる。
体単結晶薄膜が得られる。
第１図は、この発明の半導体単結晶薄膜の形成方法の説
明に供する図であり、この方法の実施に好適な装置例を
示した図、 第２図は、この発明の半導体単結晶薄膜の形成方法の説
明に供する図であり、擬似線状ビームの走査信号波形の
一例を示す図、 第３図及び第４図は、従来技術の説明に供する図であ
る。 21……電子銃、23……電子ビーム 23a……エネルギービーム（擬似線状ビーム） 25……第一信号源、27,31……偏向板 29……第二信号源、33……Ｘ−Ｙ試料ステージ 35……試料。
明に供する図であり、この方法の実施に好適な装置例を
示した図、 第２図は、この発明の半導体単結晶薄膜の形成方法の説
明に供する図であり、擬似線状ビームの走査信号波形の
一例を示す図、 第３図及び第４図は、従来技術の説明に供する図であ
る。 21……電子銃、23……電子ビーム 23a……エネルギービーム（擬似線状ビーム） 25……第一信号源、27,31……偏向板 29……第二信号源、33……Ｘ−Ｙ試料ステージ 35……試料。
Claims (1)
- 【請求項１】エネルギービームで半導体薄膜を走査し該
半導体薄膜の走査領域を溶融再結晶化して半導体単結晶
薄膜を形成するに当たり、 前記走査の速度を、単結晶化に適したエネルギーが供給
されるように、時間の経過と共に連続的に変調すること を特徴とする半導体単結晶薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63226548A JPH0834179B2 (ja) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | 半導体単結晶薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63226548A JPH0834179B2 (ja) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | 半導体単結晶薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0276220A JPH0276220A (ja) | 1990-03-15 |
| JPH0834179B2 true JPH0834179B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=16846880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63226548A Expired - Lifetime JPH0834179B2 (ja) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | 半導体単結晶薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0834179B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5745920A (en) * | 1980-09-02 | 1982-03-16 | Fujitsu Ltd | Forming method for semiconductor single crystal by energy beam emission |
| JPS605513A (ja) * | 1983-06-23 | 1985-01-12 | Fujitsu Ltd | 電子ビ−ムアニ−ル装置 |
-
1988
- 1988-09-12 JP JP63226548A patent/JPH0834179B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0276220A (ja) | 1990-03-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |