JPS58139423A - ラテラルエピタキシヤル成長法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）発明の技術分野 本発明はラテラルエピタキシャル成長法に関するもので
、特に非単結晶シリコン層への電子ビーム照射を行う際
の被覆材に関するものである。

（ｂ）技術の背景 近年、多層集積回路或いは三次元集積回路を実現する為
の技術として、ラテラルエピタキシャル成長が注目され
ている。

これは、例えば二酸化珪素層上に非晶質シリコン層を被
着し、その一箇所から再結晶化を開始して全域に及ぼす
もので、単結晶化が水平方向に進行することからラテラ
ルエピタキシャル成長と呼ばれている。Ｊ＃単結晶シリ
コン層は部分的にではあるが、順次溶融状態となるので
、表面形状が変化しないように二酸化珪素等の皮膜を被
せおくことが行われる。この被覆層はキャップと称せら
れる。

非単結晶シリコン層を単結晶化させる為の加熱手段とし
ては、レーザ光、電子ビーム等を走査的に照射するのが
一般的であるが、棒状の赤外し−タが用いられることも
ある。

ラテラルエピタキシャル成長は又、第１図（ａ）に示す
ような、選択的に絶縁物を被着した単結晶シリコン基板
上に実施されることもある。この場合、新に形成される
単結晶層は、単結晶シリコン１上では基板結晶の結晶方
位を受は継ぎ、絶縁物２上ではそれ迄に成長した単結晶
層の結晶方位を受は継ぐ事になる。このラテラルエピタ
キシャル成長の目的は、ｊｌＩ１図（ｂ）に示す構造の
集積回路基板を得ることであり、絶縁物２は二酸化珪素
である場合が通常である。

（Ｃ）従来技術と問題点 前記単結晶化にレーザ光を使用する場合は、二酸化珪素
層７の吸収が殆ど無いので、二酸化珪素層をキャップに
用いても、キャンプ自身が軟化変形することはないが、
電子ビームを使用する場合は、電子ビームのエネルギー
は二酸化珪素層にも吸収される為、二酸化珪素層の軟化
が起り、基板表面形状の維持という目的は果されない。

また、非単結晶シリコン層の単結晶化温度に関しても、
シリコン基板上で単結晶化が十分に進む程度に非単結晶
シリコン層の温度を上げると、熱伝導度の低い二酸化珪
素層上では温度が上がり過ぎて「はかれ」が起り、温度
を下げてこの「はがれ」を避けようとすると、シリコン
基板上での温度上昇が不足となり、非単結晶シリコンが
単結晶化されない事態が起る。

（ｄ）発明の目的 本発明の目的は、電子ビーム照射による非単結晶シリコ
ンの単結晶化に於て、基板の表面形状の維持という目的
に適したキャップを提供し、更に、シリコン基板上と二
酸化珪素層上での非単結晶シリコン層の温度上昇の差を
減少せしめ、「はがれ」を避けながら、単結晶化を十分
に進行せしめる方法を提供することである。

（ｅ）発明の構成 本発明のラテラルエピタキシャル成長法では、表面領域
に選択的に第一の絶縁物層が形成された単結晶シリコン
基板上に、非単結晶シリコン層、第二の絶縁物層、高融
点金属層を順次被着した後、前記第一の絶縁物層上方の
前記高融点金属層表面に対する電子ビームの照射量を、
前記第一の絶縁物層が形成されない前記単結晶シリコン
基板上方の前記高融点金属層表面に対する電子ビームの
照射量よりも減少させることによって、前記非単結晶シ
リコン層が単結晶化される。

（ｆ）発明の実施例 第２図に本発明の一実施例を示す、第１図の場合と同様
に、シリコン基板ｌの表面に二酸化珪素層２が選択的に
形成されており、それを覆って多結晶シリコン層３　（
厚さ４００ｎｍ）が被着されている０本発明ではさらに
その上に５Ｑｎｍの窒化珪素層４と４０ｎｍのタングス
テン層５が被着形成されている。なお、３はアモルファ
スシリコンであってもよく、窒化珪素層４は二酸化珪素
層であってもよい、更に、５は他の高融点金属、例えば
モリブデン、白金等、であってもよい。此等各層の被着
形成は従来技術によって実施し得るものである。

タングステン層５は、後の工程で多結晶シリコン層が部
分的に溶融状態となったとき、表面形状が変化するのを
防ぐ為のものであり、窒化珪素層４は該状況に於て多結
晶シリコン層３とタングステン層５とが反応するのを防
ぐ為のものである。

該層４は薄いものであり、表面形状の維持はタングステ
ン層に依存することから、二酸化珪素のように軟化し易
い材料も使用可能である。また、タングステン層は、後
の電子ビーム照射工程に於て基板表面が帯電するのを防
ぐ役割も果す。

次いで、第２図（ｂ）に示すように、二酸化珪素層２上
の表面領域に、第二の窒化珪素層６（厚さ５０ｎｍ）が
選択的に被着形成される。該窒化珪素層６は二酸化珪素
層２上の多結晶シリコンにたいする電子ビーム照射量を
減衰させる為のものであり、他の手段によって該目的を
達成することも本発明の技術軛囲に含まれる。このよう
な処理が施された基板表面に電子ビー□ム７を走査的に
照射する。８は電子銃である。電子ビームの加速電圧は
、前記窒化珪素層４．タングステン層５を透過して多結
晶シリコン層に大部分のエネルギーが吸収されるように
設定される。

電子ビームの照射強度は単結晶シリコン上の多結晶シリ
コン層の温度が融点直上となるように制御される。既述
したように、二酸化珪素層上の多結晶シリコン層は同じ
照射条件ではより高温となるが、本実施例の如く、窒化
珪素層６により適度に編められた電子ビーム照射が行わ
れた場合には、両者の差は僅かである。従って、単結晶
シリコン上で多結晶シリコン層の単結晶化が十分進行す
る条件でも、二酸化珪素層上の多結晶シリコン層の温度
が過渡に上昇することはなく、「はがれ」が起ることも
ない。

上述の実施例は窒化珪素層によって電子ビーム照射を弱
めたが、この目的に使用される減衰用材料は基板表面に
被着されたものである必要はなく、適当なマスクを使用
して電子ビームを選択的に減衰してもよい、更に、二酸
化珪素層２のパターンに関する情報を電気的な信号とし
て利用し得る場合には、電子ビームの電流値を該電気信
号によって制御し、所望の照射量を実現することができ
る。

（ｇ）発明の詳細 な説明したように本発明によれば、電子ビームの照射に
よっても軟化変形することのないキャップが使用される
ので基板表面の平坦性が確保され、更に二酸化珪素層上
で「はがれ」を起すことのない、電子ビームを用いたラ
テラルエピタキシャル成長を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はラテラルエピタキシャル成長が行われるシリコ
ン基板の形状を示す図、第２図は本発明を説明する図で
あって、図に於て１はシリコン基板、２は二酸化珪素層
、３は非単結晶シリコン層、４は窒化珪素層、５はタン
グステン層、６は第二の窒化珪素層である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面領域に選択的に第一の絶縁物層が形成された
   単結晶シリコン基板上に、非単結晶シリコン層、第二の
   絶縁物層、高融点金属層を順次被着した後、前記第一の
   絶縁物層上方の釣記高融点金属層表函に対する電子ビー
   ムの照射量を、前記第一の絶縁物層が形成されない前記
   単結晶シリコン基板上方の前記高融点金属層表面に対す
   る電子ビームの照射量よりも減少させて、前記非単結晶
   シリコン層を単結晶化することを特徴とするラテラルエ
   ピタキシャル成長法。
2. （２）前記第一の絶縁物層上の前記高融点金属層表面に
   、第三の絶縁物層を被着することによって、該領域の非
   単結晶シリコン層に対する電子ビーム照射量を減少させ
   ることを特徴とする特許請求の一一第１項記載のラテラ
   ルエピタキシャル成長法。