JPS58156591A - 半導体単結晶薄膜の形成法 - Google Patents

半導体単結晶薄膜の形成法

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JPS58156591A
JPS58156591A JP3738682A JP3738682A JPS58156591A JP S58156591 A JPS58156591 A JP S58156591A JP 3738682 A JP3738682 A JP 3738682A JP 3738682 A JP3738682 A JP 3738682A JP S58156591 A JPS58156591 A JP S58156591A
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JP
Japan
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semiconductor
thin film
single crystal
electron beam
laser beam
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JP3738682A
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English (en)
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Shigeru Oikawa
及川 茂
Takashi Umigami
海上 隆
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B1/00Single-crystal growth directly from the solid state
    • C30B1/02Single-crystal growth directly from the solid state by thermal treatment, e.g. strain annealing

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

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】 本発明は、基板上に半導体薄膜を形成し、その半導体薄
膜に対するレーザビーム又は電子ビームを用いたアニー
ル処理により、その半導体薄膜から半導体単結晶薄膜を
形成する半導体単結晶薄膜の形成法の改良に関する。
断種半導体単結晶薄膜の形成法によれば、基板が非単結
晶絶縁基板でなり、又この為、半導体薄膜が半導体非単
結晶Imとして形成されても、その非単結晶絶縁基板で
なる基板上に、ず導体単結晶薄膜を形成することが出来
、そしてこの場合、基板が非単結晶絶縁基板でなるので
、その基板上に形成された半導体重結晶薄膜を用いて、
半導体集積回路装置を、基板が非単結晶絶縁基板でない
場合に於て考慮しなければならない考慮をなす必要なし
に、容易に構成することが出来、又基板が非単結晶絶縁
基板でなるので、その基板を廉価に入手し得、従って基
板上に、半導体単結晶薄膜が形成されてなる構成を、非
単結晶絶縁基板でない基板上に半導体単結晶fellが
形成されてなる構成の場合に比し、廉価に得ることが出
来る等の特徴を有するものである。
黙しながら、上述せる半導体単結晶薄膜の形成法に於て
、従来は、半導体薄膜を、レーザビーム又は電子ビーム
の径より十分大なる幅及び長さを有するものとして形成
し、そしてその半導体*mに対するレーザビーム又は電
子ビームを用いたアニール処理を、半導体薄膜を、その
全域が、レーザビーム又は電子ビームによる多数回の走
査によって走査される態様を以て、レーザビーム又は電
子ビームにて走査せしめることによってなさしめるのを
普通としていた。
この為、上述せる従来の半導体単結晶薄膜の形成法に於
ては、基板上に半導体単結晶5WIAが形成されるとし
ても、その半導体単結晶1111が、ある大いさの半導
体単結晶の多数が、相隣る半導体単結晶間に界面を形成
せる態様を以て並置配列されてなる構成を有するものと
して形成されるものであった。
従って、上述せる従来の半導体単結晶IIIの形成法に
よれば、それによって得ら1れる半導体単結晶薄膜を用
いて半導体集積回路を構成する場合に於て、上述せる多
数の半導体単結晶の相隣る半導体単結晶間に形成せる界
面の存する位置に、半導体集積回路を構成する半導体素
子が構成される慣れを有し、この為その半導体素子が所
期の特性を有するものとして形成されず、又、これに応
じて半導体集積回路が所期の特性を有するものとして構
成されない、という欠点を有していた。
依って、本発明は、上述、せる如くに、基板上に半導体
薄膜を形成し、その半導体1WIAに対するレーザビー
ム又は電子ビームを用いたアニール処理により、その半
導体薄膜から半導体単結晶薄膜を形成するというもので
あるが、この場合、上述せる従来の欠点を伴うことがな
いという、新規な半導体単結晶NIIの形成法を提案せ
んとするもので、以下、本発明の実施例を詳述する所よ
り明らかとなるであろう。
第1図〜第5図は、本発明による半導体単結晶Illの
形成法の一例を示し、縦横3CI11の方形状を有する
石英板でなる基板1を予め用意した(第1図)。然して
、その基板1上に、その全域に亘って一様に、基板1の
温度を600〜700℃に加熱せる状態で、それ自体は
公知のSiHガスとN2  ガスとを用いた減圧CVD
法によって、シリコン単結晶でなる半導体薄膜2を形成
した(第2図)。
次に、半導体11112より、(れ自体は公知のフォト
リソグラフィ法によって、後述するレーザビーム又は電
子ビームの径φより小なる縦辺の長さWを有する正方形
状の半導体薄膜3の多数を、マトリクス状に配列形成し
た(第3図)。
この場合、半導体薄IIj3の縦辺の長さWを、18μ
mという十分小なる絶対値を有するものとした。又、゛
多数の半導体薄膜3の相隣る半導体薄膜3のh側聞間隔
りを20μmとした。
次に、半導体薄[13の縦辺の長さWに比し大なる値の
径φを有するレーザビーム又は電子ビーム4を用いた多
数の半導体薄膜3に対するアニール処理を、行線上に配
された複数の半導体簿膜3毎に、各行線上に配列された
複数の半導体i1膜3がレーザビーム又は電子ビーム4
による打線に沿った一方向の一回の走査によって走査さ
れる態様を以て、レーザビーム又は電子ビーム4にて走
査せしめることによってなさしめ(第4図)、これによ
り多数の半導体1113から半導体単結晶i11!5を
形成したく第5図)。
この場合、レーザビーム又は電子ビームの径φを40μ
−とじ、又レーザビーム又は電子ビーム4のエネルギを
、基板1の表面上でみて1゜0〜2.0ジユ一ル/cm
の露光量が得られるものとした。
然るときは、透過形電子顕微鏡による観察の結果、半導
体単結晶i[5が、半導体単結晶の多数が相隣る半導体
単結晶間に界面を形成せる態様を以て並置配列されてな
るというがごとき構成を有さず、単一の半導体単結晶よ
りなる構成を有するものとして形成されていた。
以上が、本発明による半導体11結晶薄膜の形成法の一
例であるが、斯る本発明の方法によれ英板でなる)であ
っても、半導体単結晶1i1115を容易に形成するこ
とが出来、そしてこの場合、基板1が非単結晶絶縁基板
でなるので、その基板1上に形成された半導体単結晶簿
膜5を用いて、半導体集積回路を、基板1が非単結晶絶
縁基板でない場合に於て考慮しなければならない考慮を
なす必要なしに、容易に構成することが出来、又基板1
が非単結晶絶縁基板でなるので、その基板1を廉価に入
手し得、従って基板1上に半導体単結晶薄膜5が形成さ
れてなる構成を、非単結晶絶縁基板でない基板上に半導
体単結晶IIIが形成されてなる構成の場合に比し、廉
価に得ることが出来るものである。
又、第1図〜第5図にて上述せる本発明による半導体単
結晶Wj膜の形成法によれば、基板1上に半導体薄[1
3を爾後のアニール処理に用いるレーザビーム又は電子
ビーム4の径φより小なる最大幅(上側の場合W)を有
する半導体薄膜として形成し、然して斯る半導体薄膜3
に対するレーザビーム又は電子ビームを用いたアニール
処理を、半導体簿膜3を、その全域が、レーザビーム又
は電子ビーム4による1回の走査によって走査される態
様を以て、レーザビ“−ム又は電子ビーム4にて走査せ
しめることによってなさしめ、これにより半導体S膜3
から半導体単結品薄115を形成せしめているので、半
導体単結晶薄膜5が、単一の半導体単結晶よりなる構成
を有するものとして形成されるものである。この為、半
導体単結品薄1g!5を用いて半導体集積回路を構成す
る場合に於て、その半導体集積回路を構成する半導体素
子が、冒頭にて前述せる従来の方法によって得られる半
導体単結晶薄膜を用いて半導体集積回路を構成する場合
に於けるが如くに、多数の半導体単結晶の相隣る半導体
単結晶間に形成せる界面の存する位置に、形成されると
いうがごときことがなく、この為半導体素子が所期の特
性を有するものとして形成され、又、これに応じて半導
体集積回路を所期の特性を有するものとして構成LJ、
得る等の大なる特徴を有するもので・ある。
尚、上述に於ては、基板1上に形成される半導体薄膜3
を、爾後のアニール処理に用いられるレーザビーム又は
電子ビーム4の径φに比し小なる縦辺の長さWを有する
正方形の形状を有するものとして形成した場合につき述
べたが詳細説明はこれを省略するも、縦辺の長さをWと
せる矩形の形状を有するものとして形成し、これに応じ
て半導体単結晶薄膜5を矩形状を有するものとして形成
することも出来、又、第6図に示す如く、レーザビーム
又は電子ビーム4の径φに比し小なる幅Sを有するスト
ライプ状の形状を有するものとして形成し、然してその
半導体薄膜3に対するレーザビーム又は電子ビーム4を
用いたアニール処理を、第7図に示す如く、その半導体
111113を、その全域が、レーザビーム又は電子ビ
ーム4による半導体11113の延長方向に沿った走査
によって走査される態様を以て、レーザビーム又は電子
ビーム4にて走査せしめることによってなさしめ、これ
により半導体薄膜3から、第8図に示す如く、ストライ
ブ状の半導体単結晶薄膜5を形成する様になすことも出
来るものである。
又、基板1上に、第3゛図及び第6図にて上述せる形状
を以て形成される半導体薄膜3を、第9図及び第11図
に示す如く、爾後その半導体薄13が上述せる如くにレ
ーザビーム又は電子ビーム4にて走査せしめられてアニ
ール処理がなされるときの、そのレーザビーム又は電子
ビーム4の走査方向の一端側に於て、走査方向とは反対
方向に外方に到るに従い先細となっている突出延長部6
を有するものとして形成し、これにより、上述せるレー
ザビーム又は電子ビーム4を用いたアニール処理時に於
て、先ず半導体11113の突状延長部6を種となる半
導体単結晶でなるものとし、次でその秤となる半導体単
結晶をもとにして、半導体薄膜3の全域を半導体単結晶
でなるものとし、斯くて第10図及び第12図に示す如
く、突状延長部6に対応せる突状延長部7を有する半導
体単結晶薄膜5を形成することも出来るものである。尚
、爾後、必要に応じて突状延長部7はこれを基板1上よ
り除去しても良いものである。
又、第13図に示す如く、第3図にて上述せる正方形状
を有する半導体薄膜3を、−の行線上の相隣る半導体/
1I13間に、それに続く他の行線上の−の半導体薄膜
3が対向する態様を以て配列し、然して、第14図に示
す如く、レーザビーム又は電子ビーム4を行線と45°
の傾斜をなす線に沿って走査せしめることによる、半導
体111113に対するアニール処理をなさしめ、これ
により第9図及び第11図にて上述せる如くに半導体i
1N!3に突状延長部6を設けて、半導体薄膜3から半
導体単結晶薄膜5を形成せる場合と同様の効果を以て、
この場合の半導体薄I!I3から半導体薄膜5を形成す
る様になすことも出来るものである。
その他、本発明の精神を脱することなしに種々の変型変
更をなし得るであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図A及びB〜第第5八AびBは本発明による半導体
単結晶薄膜の形成法の一例を示す順次の工程に於ける路
線的平面図及びそのB−8線上の断面図である。 第6図〜第8図は本発明による半導体単結晶薄膜の形成
法の他の例を示す順次の工程に於ける路線的平面図であ
る。 第9図及び第10図は本発明による半導体単結晶薄膜の
形成法の更に伯の例を示す順次の工程に於ける路線的平
面図Cある。 第11図及び第12図は本発明による半導体単結晶薄膜
の形成法の尚更に他の例を示1順次の工程に於ける路線
的平面図である。 第13図及び第14図は本発明による半導体単結晶薄膜
の形成法の更に他の例を示す順次の工程に於ける路線的
平面図である。 1・・・・・・・・・・・・・・・基板2・・・・・・
・・・・・・・・・基板1上にその全域に亘り形成され
た半導体薄膜 3・・・・・・・・・・・・・・・半導体薄膜2より方
形乃至ス1〜ライブ状に形成された半導 体iW膜 4・・・・・・・・・・・・・・・レーザビーム又は電
子ビーム5・・・・・・・・・・・・・・・半導体/1
膜3から形成された半導体単結晶薄膜 6・・・・・・・・・・・・・・・半導体薄llll3
が有する突出延長部 7・・・・・・・・・・・・・・・半導体単結晶i11
!5が有する突出延長部 出願人  日本電信電話公社 第2図A 第8図A 第3図B

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板上に半導体薄膜を形成し、該半導体薄膜に対す
    るレーザビーム又は電子ビームを用いたアニール処理に
    より、当該半導体薄膜から半導体単結晶i1膜を形成す
    る半導体単結晶薄膜の形成法に於て、上記半導体i1膜
    を、上記レーザビーム又は電子ビームの径より小なる最
    大幅を有する半導体薄膜として形成し、上記半導体WJ
    IIIに対(るレーザビーム又は電子ビームを用いたア
    ニール処理を、上記半導体IIIを、その全域が、上記
    レーザビーム又は電子ビームによる1回の走査によって
    走査される態様を以て、上記レーザビーム又は電子ビー
    ムにて走査せしめることによってなさしめることを特徴
    とする半導体単結晶薄膜の形成法。 2、特許請求の範囲第1項所載の半導体中結晶S膜の形
    成法に於て、上記半導体Illが、上記レーザビーム又
    は電子ビームの径より小なる一辺の長さを有する方形乃
    至ストライプ状の形状を有することを特徴とする半導体
    単結晶1mlの形成法。 3、特許請求の範囲第1項所載の半導体単結晶1111
    1の形成法に於て、上記半導体11111が、上記レー
    ザビーム又は電子ビームの走査方向の一端側に於て外方
    に突出延長せる突状延長部を有することを特徴とする半
    導体単結晶Wl躾の形成法。
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