JPS58135629A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS58135629A JPS58135629A JP1866782A JP1866782A JPS58135629A JP S58135629 A JPS58135629 A JP S58135629A JP 1866782 A JP1866782 A JP 1866782A JP 1866782 A JP1866782 A JP 1866782A JP S58135629 A JPS58135629 A JP S58135629A
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- Japan
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- electron beam
- single crystal
- irradiation
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
- C30B13/16—Heating of the molten zone
- C30B13/22—Heating of the molten zone by irradiation or electric discharge
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ｌａｌ 発明の技術分野
本発明は絶縁物とに設けられた非単結晶半導体ｌＩｌヲ
、電子ビーム照射により雫結晶化する半導体ｇ宜の製造
方法に関す。
、電子ビーム照射により雫結晶化する半導体ｇ宜の製造
方法に関す。
ｆｂｌ 従来技術と問題点
表面が例えば二酸化シリ１ン（Ｓｉｎ、）などの絶縁物
よりなる基板上に、多結晶シリコンもしくは非晶質シリ
コンすなわち非単結晶シリコンよりなる半導体層管設け
、骸非単結晶シリコン層を単結晶化して、半導体素子を
形成する半導体装置の製造方法が既に知られている。
よりなる基板上に、多結晶シリコンもしくは非晶質シリ
コンすなわち非単結晶シリコンよりなる半導体層管設け
、骸非単結晶シリコン層を単結晶化して、半導体素子を
形成する半導体装置の製造方法が既に知られている。
この種の半導体装置の製造方法において、非単結晶シリ
コンｌ１ｔ−単結晶化する方法としては、通常、電子ビ
ームもしくはレーザ光等のエネｌレギ線ビームを照射す
ることにより、非単結晶シリコンを加熱融解して、結晶
を液相エピダキシャＩし成長せしめること力５行われて
いる。
コンｌ１ｔ−単結晶化する方法としては、通常、電子ビ
ームもしくはレーザ光等のエネｌレギ線ビームを照射す
ることにより、非単結晶シリコンを加熱融解して、結晶
を液相エピダキシャＩし成長せしめること力５行われて
いる。
前記のエネルギ腺ビーム照射による単結晶形成法に就い
て既に多くの方法が提案されているが、これには多くの
問題が残されている。
て既に多くの方法が提案されているが、これには多くの
問題が残されている。
まず、単結晶化しようとする非単結晶シリコン領域が、
照射に使用するビーム径より大きい場合には、該非孝結
晶領域をエネｌレギ線ビームにより走査することが必要
となる。この走査を第１図に示す如く、左より右に到る
横方向の走査線を順次縦方向に送る通常の方式とした場
合に、縦方向のビーム送りピッチ間隔と等しい間隔を有
する第１図中符号ｌで示す横縞状となす結晶不整合もし
くは多結晶部、更にけ表面の凹凸等が含まれる結果とな
る。
照射に使用するビーム径より大きい場合には、該非孝結
晶領域をエネｌレギ線ビームにより走査することが必要
となる。この走査を第１図に示す如く、左より右に到る
横方向の走査線を順次縦方向に送る通常の方式とした場
合に、縦方向のビーム送りピッチ間隔と等しい間隔を有
する第１図中符号ｌで示す横縞状となす結晶不整合もし
くは多結晶部、更にけ表面の凹凸等が含まれる結果とな
る。
この場合には、これらの横縞状の部分ｌｔ−避けて半導
体素子管形成することが必要となり、パターン形成が大
幅に制限されることとなる。
体素子管形成することが必要となり、パターン形成が大
幅に制限されることとなる。
また、前述の場合もしくは、予め非単結晶シリコン領域
を島状に分離してエネＩレギ線ビーム照射により各非単
結晶領域毎に単結晶化を行う場合においても、シリコン
融鱗後の結晶成長の核が相互に無関係に複数備所に発生
した場合には、再結晶後に多結晶とな抄本結晶化の目的
を達成し１い。
を島状に分離してエネＩレギ線ビーム照射により各非単
結晶領域毎に単結晶化を行う場合においても、シリコン
融鱗後の結晶成長の核が相互に無関係に複数備所に発生
した場合には、再結晶後に多結晶とな抄本結晶化の目的
を達成し１い。
従って結晶成長の核の発生を制御することが必要である
。
。
＋ｃ＋ 発明の目的
本発明は、表面ｆｉ５絶縁物よりなる基体上に設けられ
た非単結晶半導体層を単結晶化する半導体製電の製造方
法において、該非単結晶半導体１の所要の領域毎に、結
晶成長の開始位置を制御しつつ単結晶化する半導体装営
の製造方法を提供するこ（ｄｌ 発明の構成 本発明の前記目的は、非単結晶半導体層の単結晶化させ
る領域毎に、結晶成長を開始させる位置を電子ビーム照
射開始位置とし、該照射開始位置を周回しつつ、該照射
開始位置より次［Ｋ遠ざかる走査軌跡で電子ビーム照射
を実施することＫより達成される。
た非単結晶半導体層を単結晶化する半導体製電の製造方
法において、該非単結晶半導体１の所要の領域毎に、結
晶成長の開始位置を制御しつつ単結晶化する半導体装営
の製造方法を提供するこ（ｄｌ 発明の構成 本発明の前記目的は、非単結晶半導体層の単結晶化させ
る領域毎に、結晶成長を開始させる位置を電子ビーム照
射開始位置とし、該照射開始位置を周回しつつ、該照射
開始位置より次［Ｋ遠ざかる走査軌跡で電子ビーム照射
を実施することＫより達成される。
［ｅｌ 発明；１１寒の実施例
以下本発明を実施例により図面！参照して具体的に説明
する。
する。
第２図は半導体集積回路について本発明の一実置決め指
標、１２はチップ１個の有効範囲、１３はトランジスタ
群等が形成される領域を示す。この領域１３は例えば−
辺がｌ■糧変度以下矩形で １、あり、本
実施例においては、この領域１３毎に単結晶化を以下に
説明する如〈実施した。
標、１２はチップ１個の有効範囲、１３はトランジスタ
群等が形成される領域を示す。この領域１３は例えば−
辺がｌ■糧変度以下矩形で １、あり、本
実施例においては、この領域１３毎に単結晶化を以下に
説明する如〈実施した。
基体上ＫＭ縁層を介して設けられている非単結晶シリコ
ン面上に、位置決め指標ｌｉｔ形成した後に電子ビーム
照射処理装置Ｋ１１１着する。位置決め指標１１により
、基体のＸ、Ｙ方向及び回転の位置合せ及び拡大もしく
け縮少率を調整する。
ン面上に、位置決め指標ｌｉｔ形成した後に電子ビーム
照射処理装置Ｋ１１１着する。位置決め指標１１により
、基体のＸ、Ｙ方向及び回転の位置合せ及び拡大もしく
け縮少率を調整する。
本実施例においてｉ照射する電子ビームの偏向ｔ−２段
階で行りている。すなわち、第一偏向器により電子ビー
ムを、単結晶化させる領域内の単結晶成長を開始嘔せる
位置すなわち電子ビーム照射開始位置に偏向させる。更
に第二偏向器は電子ビーム（前記照射開始位置を基準と
してこれを周回しつつ１次第に照射開始位置より遠ざけ
る偏向を与えるものである。第３図は連続して第ｎ及び
第ｎ＋１領域に電子ビーム照射を行う場合を模式的に表
わしているが、第二偏向器による偏向の大きさは第一偏
向器のそれより拡大して表わされている。
階で行りている。すなわち、第一偏向器により電子ビー
ムを、単結晶化させる領域内の単結晶成長を開始嘔せる
位置すなわち電子ビーム照射開始位置に偏向させる。更
に第二偏向器は電子ビーム（前記照射開始位置を基準と
してこれを周回しつつ１次第に照射開始位置より遠ざけ
る偏向を与えるものである。第３図は連続して第ｎ及び
第ｎ＋１領域に電子ビーム照射を行う場合を模式的に表
わしているが、第二偏向器による偏向の大きさは第一偏
向器のそれより拡大して表わされている。
本実施例においては、後に説明する如く第一偏向器は電
磁偏向、第二偏向器は静電偏向であり、第二偏向器には
基本周波数４０ＭＨｚの偏向電圧を印加した。偏向電圧
の波形及振幅は単結晶化する領域の形状に応じて適当な
ものを選択する。
磁偏向、第二偏向器は静電偏向であり、第二偏向器には
基本周波数４０ＭＨｚの偏向電圧を印加した。偏向電圧
の波形及振幅は単結晶化する領域の形状に応じて適当な
ものを選択する。
第４図１ａｌ乃至（ｃｌは非単結晶シリコン領域面上の
電子ビーム照射の状況を示す模式平面図であり、−辺５
００μ港の正方形の領域の中央を電子ビーム照射開始位
置として、直径１００μｌの電子ビーム（照射位置の例
を円形で示す）が正方形走査を行いつつ照射開始位置よ
り次第に遠ざかる例を示し、第４図（ａｌは照射開始直
後、第４図１ａｌは照射開始より若干の時間経過後、第
４図（ＣＩは更に時間が経過した後の状況を示す。
電子ビーム照射の状況を示す模式平面図であり、−辺５
００μ港の正方形の領域の中央を電子ビーム照射開始位
置として、直径１００μｌの電子ビーム（照射位置の例
を円形で示す）が正方形走査を行いつつ照射開始位置よ
り次第に遠ざかる例を示し、第４図（ａｌは照射開始直
後、第４図１ａｌは照射開始より若干の時間経過後、第
４図（ＣＩは更に時間が経過した後の状況を示す。
また、第５図ｆａ）乃至（ｃｌは、第４図（ｊｌ）乃至
（ｃｌにそれぞれ対応して、第４図（暑）乃至＋ＣＩの
断面Ｙ−Ｙ／上の温度分布を示し、図中点ＩＩＩは非単
結晶シリコンの融解温度、点ｉｌｌは融解したシリコン
の結晶化温度を示す。
（ｃｌにそれぞれ対応して、第４図（暑）乃至＋ＣＩの
断面Ｙ−Ｙ／上の温度分布を示し、図中点ＩＩＩは非単
結晶シリコンの融解温度、点ｉｌｌは融解したシリコン
の結晶化温度を示す。
電子ビーム照射開始直後においては、第４図（１）に示
す如く電子ビームは照射開始位置の近傍にあって、温度
は第５図（ａｔの如く分布し、非単結晶シリコンの融点
以上の部分は融解している。
す如く電子ビームは照射開始位置の近傍にあって、温度
は第５図（ａｔの如く分布し、非単結晶シリコンの融点
以上の部分は融解している。
電子ビームの第二偏向電圧は高周波であって、電子ビー
ムの一走査間期毎の照射位置のずれは、第４１／ｆｂｌ
中に′ＦｉＩＩＮと！Ｉ！線の円で示すよ抄も更に僅か
ではあるが、照射開始より若干の時間が経過すれば、電
子ビームは照射開始位置を外れるようになり、第５図１
ｂ＋に示す如く照射開始位置の温度が急激に低下し、そ
の中心が結晶化温度に最初に到達して結晶となり、ここ
より結晶が周囲に向って成長する。
ムの一走査間期毎の照射位置のずれは、第４１／ｆｂｌ
中に′ＦｉＩＩＮと！Ｉ！線の円で示すよ抄も更に僅か
ではあるが、照射開始より若干の時間が経過すれば、電
子ビームは照射開始位置を外れるようになり、第５図１
ｂ＋に示す如く照射開始位置の温度が急激に低下し、そ
の中心が結晶化温度に最初に到達して結晶となり、ここ
より結晶が周囲に向って成長する。
時間の経過とともに電子ビームの照射位置は第４図（Ｃ
）に示す如く次第に領域の周辺に近づき、温度は＠５図
１ｃ）に示す如く分布して、照射開始位置の中心から開
始された結晶化は次第に領域の周辺に及んで領域全部の
電子ビーム照射が終了すれば、全領域が単結晶化される
。
）に示す如く次第に領域の周辺に近づき、温度は＠５図
１ｃ）に示す如く分布して、照射開始位置の中心から開
始された結晶化は次第に領域の周辺に及んで領域全部の
電子ビーム照射が終了すれば、全領域が単結晶化される
。
前記実施例においては、単結晶成長を開始させる位置を
単に単結晶化しよろとする領域の中心としたが、非単結
晶シリコン層がＳｉｎ、等σ）絶縁層を介して単結晶シ
リコン基板上に形成されてＧする場合等においては、中
間の絶縁σ〕絶絶縁に予め例えば直径１０乃至２０μ＠
１１ｆσ）開口を設けて非単結晶シリコン層を形成し、
この位置よ抄電子ビーム照射を開始することにより、本
発明の方法によね形成される単結晶領域の結晶を、基板
の単結晶に整合させることが可能である。
単に単結晶化しよろとする領域の中心としたが、非単結
晶シリコン層がＳｉｎ、等σ）絶縁層を介して単結晶シ
リコン基板上に形成されてＧする場合等においては、中
間の絶縁σ〕絶絶縁に予め例えば直径１０乃至２０μ＠
１１ｆσ）開口を設けて非単結晶シリコン層を形成し、
この位置よ抄電子ビーム照射を開始することにより、本
発明の方法によね形成される単結晶領域の結晶を、基板
の単結晶に整合させることが可能である。
また、前記の絶縁層に開口を設ける位置は、単結晶化し
ようとする領域の中央に限られるものではな（、半導体
装置のパターンに応じて中央から偏位してもよい。この
場合には第二偏向器に印加する電圧の振幅を非対称形に
伸長もしくは圧縮する。
ようとする領域の中央に限られるものではな（、半導体
装置のパターンに応じて中央から偏位してもよい。この
場合には第二偏向器に印加する電圧の振幅を非対称形に
伸長もしくは圧縮する。
また第二偏向器に印加する偏向電圧の基本周波数を、前
記実施例では４０ＭＨｚとしたが、この基本周波数はＩ
ＭＨｚから１００ＭＨｚ＠［が望ましい。
記実施例では４０ＭＨｚとしたが、この基本周波数はＩ
ＭＨｚから１００ＭＨｚ＠［が望ましい。
本実施例に使用した電子ビーム照射処理装置の概要を第
６図に示す。第６図に２いて２１及び２１’が第一偏向
器の主要部であって、ダイナミックフォーカス２２及び
ダイナミックスラ千ダ２３は２１及び２１′による偏向
を補正するために設けられ、これらによって、電磁偏向
による第一偏向器が構成される。また２４′は第二偏向
器の静電偏向電極を示す。
６図に示す。第６図に２いて２１及び２１’が第一偏向
器の主要部であって、ダイナミックフォーカス２２及び
ダイナミックスラ千ダ２３は２１及び２１′による偏向
を補正するために設けられ、これらによって、電磁偏向
による第一偏向器が構成される。また２４′は第二偏向
器の静電偏向電極を示す。
本装置の第二偏向電圧波形形成部は、第−偏向電流等と
同様に、本処理装置の中央処理部によ多制御される。
同様に、本処理装置の中央処理部によ多制御される。
な２、前記電子ビーム照射処理装置は、第一偏向器を電
磁偏向、第二偏向器を静電偏向としたが、これ全静電偏
向に統一して一体とし、前記第一偏向電圧に、前記第二
偏向の高周波偏向電圧を電気的に重畳することによって
も、同様の効果を得ることができる。
磁偏向、第二偏向器を静電偏向としたが、これ全静電偏
向に統一して一体とし、前記第一偏向電圧に、前記第二
偏向の高周波偏向電圧を電気的に重畳することによって
も、同様の効果を得ることができる。
１ｆ・）発明ぎずの効果
本発明は、表面が絶縁物よ抄なる基体上に設けられた非
単幀晶半導体署を、所要の単結晶化させる領域毎に、結
晶成長管開始させる位置を電子ビーム照射開始位置とし
、骸照射開始位置を周回しつつ、該照射開始位置よシ次
第に遠ざかる走査軌跡で電子ビーム照射を行うことＫよ
り、所定の結晶開始位置より結晶を開始させて、所要の
領域を確実に単結晶化させる半導体装置の製造方法を提
供するものでｔ９、基板等との結晶の整合も可能であっ
て、三次元構造の半導体集積回路、Ｓ ＯＩ（８ｉ１ｉ
ｃｏｎｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ８ｕｂｓｔｒａｔ
ｅ ）構造の半導体装置等の製造に大きい効果を有する
。
単幀晶半導体署を、所要の単結晶化させる領域毎に、結
晶成長管開始させる位置を電子ビーム照射開始位置とし
、骸照射開始位置を周回しつつ、該照射開始位置よシ次
第に遠ざかる走査軌跡で電子ビーム照射を行うことＫよ
り、所定の結晶開始位置より結晶を開始させて、所要の
領域を確実に単結晶化させる半導体装置の製造方法を提
供するものでｔ９、基板等との結晶の整合も可能であっ
て、三次元構造の半導体集積回路、Ｓ ＯＩ（８ｉ１ｉ
ｃｏｎｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ８ｕｂｓｔｒａｔ
ｅ ）構造の半導体装置等の製造に大きい効果を有する
。
第１図は従来技術による実施例を示す平面図、第２図は
本発明の実施例のパターンを示す平面図、第３図は本発
明の実施例の電子ビーム偏向のＸ。 Ｙ成分を示す図、第４図ｆａｌ乃至＋ｃ＋は電子ビーム
照射の状況を示す模式平面図、第５図ｆａｌ乃至ｆｃｌ
ｄ第４図ｆａｌ乃至［ＣＩにそれぞれ対応する温度分
布を示す図、第６図は本発明の実施例に使用した電子ビ
ーム照射処理装置の概要を示す図である。 図において、１は結晶不整合線もしくは多結晶部、１１
は位置決め指標、１２はチップの有効範囲、１３はトラ
ンジスダ群形成領域、２１及び２１／は第一偏向器の主
要部、２２はタイナミツクフォーカス、２３はダイナミ
ックスライダ、２４は第二偏向器の電極を示す。
本発明の実施例のパターンを示す平面図、第３図は本発
明の実施例の電子ビーム偏向のＸ。 Ｙ成分を示す図、第４図ｆａｌ乃至＋ｃ＋は電子ビーム
照射の状況を示す模式平面図、第５図ｆａｌ乃至ｆｃｌ
ｄ第４図ｆａｌ乃至［ＣＩにそれぞれ対応する温度分
布を示す図、第６図は本発明の実施例に使用した電子ビ
ーム照射処理装置の概要を示す図である。 図において、１は結晶不整合線もしくは多結晶部、１１
は位置決め指標、１２はチップの有効範囲、１３はトラ
ンジスダ群形成領域、２１及び２１／は第一偏向器の主
要部、２２はタイナミツクフォーカス、２３はダイナミ
ックスライダ、２４は第二偏向器の電極を示す。
Claims (1)
- 表記が絶縁物よりなる基板ｈＫ設けられた非単結晶半導
体層を単結晶化するに際し、該非単結晶半導体層の所要
の領域毎に、結晶成長全開始させる位置を電子ビーム照
射開始位置とし、該照射開始位置を周回しつつ、該照射
開始位置より次第に遠ざかる走査軌跡で電子ビーム照射
を行うことＫよって、該領域の非単結晶中導体を単結晶
化することｆ％徴とする半導体装置の＃遣方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1866782A JPS58135629A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1866782A JPS58135629A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58135629A true JPS58135629A (ja) | 1983-08-12 |
| JPH0235451B2 JPH0235451B2 (ja) | 1990-08-10 |
Family
ID=11977955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1866782A Granted JPS58135629A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58135629A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61234034A (ja) * | 1985-04-10 | 1986-10-18 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体単結晶層の製造方法 |
| JPH0242717A (ja) * | 1988-08-03 | 1990-02-13 | Hitachi Ltd | エネルギービーム照射方法 |
| US5322589A (en) * | 1989-02-09 | 1994-06-21 | Fujitsu Limited | Process and apparatus for recrystallization of semiconductor layer |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55150238A (en) * | 1979-05-10 | 1980-11-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of irradiating laser beam |
-
1982
- 1982-02-08 JP JP1866782A patent/JPS58135629A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55150238A (en) * | 1979-05-10 | 1980-11-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of irradiating laser beam |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61234034A (ja) * | 1985-04-10 | 1986-10-18 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体単結晶層の製造方法 |
| JPH0242717A (ja) * | 1988-08-03 | 1990-02-13 | Hitachi Ltd | エネルギービーム照射方法 |
| US5322589A (en) * | 1989-02-09 | 1994-06-21 | Fujitsu Limited | Process and apparatus for recrystallization of semiconductor layer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0235451B2 (ja) | 1990-08-10 |
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