JPS58191420A - 単結晶シリコン膜形成法 - Google Patents

単結晶シリコン膜形成法

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JPS58191420A
JPS58191420A JP57074876A JP7487682A JPS58191420A JP S58191420 A JPS58191420 A JP S58191420A JP 57074876 A JP57074876 A JP 57074876A JP 7487682 A JP7487682 A JP 7487682A JP S58191420 A JPS58191420 A JP S58191420A
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silicon film
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film
single crystal
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Masakazu Kimura
正和 木村
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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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】 非晶質絶縁体上に単結晶シリコン膜￥ｒ形成する方法は
デバイスＯ搗速化や三次元化などから注目されて−る。
このようｔ＊成法む−っとして基板ｏ−ｓｒ種子結晶と
して利用し、非晶質絶縁体上に単結晶シリコンを成長さ
せる方法がある。こ〇−例ｖｖＩｊ４１図に示す一第１
図は単結晶化する前の基板断面０構造を示す４むで、単
結晶シ１１コｙｌＯ上に二酸化シリコン膜２を形成し、
そ０−ｓｔ帯状に除去して単結晶シリコン面ｔ’ｓ出し
、さらにその上べ多結晶ンリコン膜３を堆を名ぜる。そ
して例えば直径６０μＩ１１　程度のスポット状Ｏアル
ゴン（Ａ「）レーザビーム４を用いて、帯の長さ方向に
対して垂直方向にレーザビームを往復走査することに↓
す、広い面積髪結晶化する（第２図）−こり方法では単
結晶シリコン上り多結晶シリコンはエピタキシャル成長
し、これｔ種子にして１−１−ビタキ７ｖＡ／成長が二
酸化シリロン膜上に進行する。父、レーザビームの形状
がスポット状であるため、広い面積を結晶化するには、
走査方向に対して―直方向にビームｔ一定距離すらし＆
＄ら往復走査子ゐ、こむ結果、レーザビームのｉｔｔ＊
−ｃ工４．走査方向に平行で周期的な境界が発生し、ダ
レインυ大きさが制限畜れた９１表面の凹凸がが発生し
ｔｔｅする−これに対して、第３図に示す１うに、加熱
法として細長ｉ棒状むカーダンヒーターを用い、帯の長
さ方向に平行に棒状ヒーター５を置きこのヒーターｔｉ
ｔｏ長さ方向に対して口直方向に移動させることにより
４１時間で結晶化が行われる。この方法では第２図に示
したスポット状のレーザビームを用いπ場合と比べると
ビームの重なりがないために粒境界の発生が低減され、
帯に沿って境界υない大きな面積の単結晶シリコン膜が
形成できる。しかしながら、この方法では基板全体ｔ−
１１００〜１３００℃に加熱しておかねばなら１に騎−
基板金体髪このような高温にさら丁ことは不純物混入０
点で好１しくなく又、三次元デバイスυＬ５に多層に成
長？ぜる場＠−にも望１しくない。
本発明は、このような従来の欠点を改曽するためＶ新し
い単結晶シリコン膜の形成ｆｆ１ｋ提供するも０で、加
熱処理手段としてビーム形状がスリット状υレーザビー
ムｔｊｔｌｖｚｈ　ビーム形状の長さ方向を基板上に形
成さｎた二酸化シリコン膜の帯υ長さ方向に一致させ、
帯の長さ方向に対して喬直な一方向にレーザビーム又は
基板を移動して基板上のシ１１コン嗅を加熱処４するこ
とｒｔ特特徴するものである１本発明の方法では、加熱
処理手段として、レーザビーム忙用いてお９．しかもビ
ーム形状がスリット状のもりτ用いているｔめ、第３図
で示【−覆工うに幕板全体２１（１００℃以上に加熱す
る必着がな（，５００℃程度の加熱で済み、又第２図で
外したようなレーザビーム０重な０による表面の凹凸や
粒境界の発生が石けらｎ心という利点を有する− 以下実＠例を用いて不発明の詳細な説明する・アニール
前（／Ｊ溝構造しては第１図に示し罠ものと基本的に同
じものが用いらｆＬる。基板に用いたシリコンの単結晶
面が露出している帯の幅は例えば２＃霞程＆、二酸化シ
リコン膜は厚さｌ＃鴫程度にシＩＩコン表面を熱酸化し
たもむが用いられる。
又、二酸化シリコン膜の帯として例えば０．５Ｘ！１ｔ
９−関コか用いらｎる・アニーヤ手段として高出方の連
続発振レーザビームが得ら扛るネオジムΦヤグ（Ｎｄ：
ＹムＧ）レーず【用い、レンズ系によりビーム形状ｔス
ポット状からスリット状に変換する―ネオジム・ヤグレ
ーず框母体結晶としてイツトリウム、アルミニウムガー
ネット（ＹＩＡＩ　ＢＯｌｔ）が用いられ、ネオジム（
Ｎｄ”）イオンを母体結晶にドープし、キセノン−やク
リプトンランプで励起して連続的ｉ１ｃ　１．０６μ鱈
近傍υレーザ光を発振する・・＠振出力ｉ母体結晶の長
さおよび径を大きくすることにより大きくでき、アルゴ
ンやクリプトンなどυガスレーザに比べて桁違いの高出
力か得られる。又、レーザｔ２台結合することによ！１
２倍近くの出力ｔ′４々こともで１＆ルーこのため、ネ
オジム・ヤグレーザではマルチモードで５００Ｗという
高出力む連＆１発振も可能となり、このような高出力レ
ーザを用ｉ４とレンズ系ｖｃＬ９長さ５０鴎園。
幅５０＃調０スリット状のビームに変換しても、非晶償
絶縁体膜上υ多結晶シリコン膜ｔ−溶融することがで１
４．ＣのＬ５なスリット状のネオジム・ヤグレーザビー
ムを用いて加熱処理する不発明の方法を纂４図に示す、
纂４図で、破線で示した矩形領域６はスリット状りレー
ザビームの形状【示す、矢印は基板に対丁心レーザビー
ムの走査万陶ｗ＝−ｒ、レーザビームは、二酸化シリコ
ン膜の帯の長さ方向とスリット状のレーザビーム６む長
さ方向を一致さ＋！：１帯Ｖ長さ方向Ｋｆｉ［Ｋ走査さ
れる−こｑノヨウナレーザピームを用いた方法では。
例えば基板ｙｓｏｏ’ｃ程度に加熱してお１！、走査速
ｆ　２０　ｒｎ喝／ｓｅｃが用いられる。直径５０禦ｍ
程度の基板にＩ・１シては、スリット状のレーザビーム
により３秒程区で一枚りウェーハ葡処理することかでｔ
Ｉゐ、レーザ出力？大きく丁れば５０　ｍｍ＋以上の大
きな基板でも数秒で処理できる。與１図で示される多結
晶シリコン模３　（１）上に数百へ程度の二酸化シリコ
ンミτ被榎しておくと、多結晶シリコン膜３に入射丁々
レーザエネルギーを増加させることかでさ、かつアニー
ル後Ｄシ１）コン膜表面の凹凸を低減することができ有
効である。又、多結晶シリコン膜のかわりに非晶質シリ
コン膜を用いて４本発明り方法に有効であ６゜ 以上述べたエラに１本発明は、非晶質絶縁体上の非晶質
又は多結晶シリコン模を単結晶化する場合、７１０熱処
１手段として細長い棒状のカーボンヒーターを用いる従
来の方法とは異なり、ビーム形状がスリット状のレーザ
ビームを用いるこ♂を特徴ξする４ので、基板１度を従
来のようにｔｏｏｏ℃以上の高温にする必ｇ１がなく、
５００℃程寂に程度化できる利点ｒｉｆ６．このため、
９１えばＬ８１デバイスの三次元化等を考えた場合に、
（冴に形放しｔ素子特性に熱的な悪影響を及ぼ丁ことな
く多層に単結晶シリコン膜を形成することが可能となり
本発明はＬ８Ｉの三次元化に多大な効果を発揮するｔの
である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、基板の一部を種子納品として利用し。 非晶質絶縁体上に単結晶シリコンｗｘｔ形属させるこさ
の基板断面の一例を示す模式図である６第２図は、第１
図の構造を基板面に垂直方向からみた因である０図では
多結晶シリコン膜は示されてなく、加熱処理手段として
用いら几るスポット状のレーザビームが破線の円で示さ
れている。 ９３図は、第２図と同じ平面図であるが、加熱処理手段
として用いられる棒状のヒーＩ−が矩形Ｏ破線で示さｎ
ている・ 矢印＃：ｒ基板に対するヒーターの移動方向である。 第４図は１本発明の方法奮示す図で、加熱処理手段とし
て用いらｎるスリット状のレーザビームが矩形の破線で
示されている。 ｌ・・・・−単結晶シリコン ２・・・・−・二酸化シリコン膜 ３・・・−多結晶シリコン模 ４・・・…スポット状のレーザビーム ５・・・−・棒状ヒーター ６・・・・・・スリット状のレーザビームオ１記 一と 第３記 第４胆

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 単結晶シリコン上１ｃ弗晶質絶縁体＊ｒｖし、皺非晶質
    絶縁体膜Ｏ一部が帯状に除去されてシリコンの単結晶ｍ
    が露出しているよう造構造を有する基板上に堆積された
    非晶質又は多結晶膜ｔｍ熱処理にＬｊ単結晶化する方法
    において、１ｘＪ熱処理手段として、ビーム形状がスリ
    ット状のレーザビームを用い、ビーム形状における長名
    号向を前記Ｗの長さ方向に一歇させ、帯の長さ方向に対
    して！＆蓋方向にレーザビーム又は基板を移動石ぜるこ
    とｔ特徴とする単結晶シリコン膜形成法。
JP57074876A 1982-05-04 1982-05-04 単結晶シリコン膜形成法 Pending JPS58191420A (ja)

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