JPS58194799A - 単結晶シリコンの製造方法 - Google Patents

単結晶シリコンの製造方法

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JPS58194799A
JPS58194799A JP57075260A JP7526082A JPS58194799A JP S58194799 A JPS58194799 A JP S58194799A JP 57075260 A JP57075260 A JP 57075260A JP 7526082 A JP7526082 A JP 7526082A JP S58194799 A JPS58194799 A JP S58194799A
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Masanobu Miyao
正信 宮尾
Osamu Okura
理 大倉
Kayao Takemoto
一八男 竹本
Masao Tamura
田村　誠男
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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】 本発明は半導体素子の製造に関し、特に三次元構造の半
導体素子の製造に好適な単結晶シリコンの製造方法に関
する。
Ｓｉ単結晶基板を結晶成長の核とし、絶縁膜上に堆積し
た多結晶又は非晶質Ｓ１を結晶化する方法が提案されて
いる。（％開昭５５６−７３６９７ｉ、　Ｔａｍｕｒａ
　ｅｔ　ａｔ、　Ｊｐｎ、Ｊ、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ
、　１９　。
Ｌ２３，１９８０） この方法はブリッジングエピタキシャル法とよばれるも
ので、第１図に示したように単結晶基板１上に開口部２
を有する絶縁ＭＸａを被着し、さらに多結晶もしくは非
晶質シリコン膜４を被着したのである。しかし、この方
法は、１回の照射によって、単結晶Ｓｉを一層しか得る
ことができない。
従ってたとえば単結晶Ｓｉ／絶縁膜／単結晶Ｓｉ／絶縁
膜／８ｉ基板といった三層構造を得るには第１図に示し
た構造のものに一度、レーザー光又は電子ビーム光を照
射して単結晶成長した後に表面を酸化し、その上に更に
多結晶又は非晶質Ｓｆを堆積し更にレーザー光又は電子
ビーム光を照射することが必要である。このような方法
では成長させる単結晶Ｓ１層の層数だけレーザー光また
は電子ビーム光を照射することが必要で１プロセスが煩
雑であシ、これが第一の欠点となる。第二の欠点はレー
ザー光または電子ビーム照射後に生じる表面形状の変化
である。すなわちレーザー光又は電子ビームを走査照射
するとＳｉ表面層が一度融解し固化するために表面層に
凹凸が生じるのが通常の結果である。従って、その表面
層を酸化し、多結晶又は非晶質Ｓ１を堆積後にレーザー
光または電子ビームを照射すると更に表面層に凹凸が生
じる。すなわち、表面層の凹凸がレーザー光又は電子ビ
ームの照射回数の増加と共に増加されることになる。
本発明の目的は、上記従来の問題を解決し、−回のレー
ザー光又は電子ビーム光の走査・照射のみで単結晶Ｓｉ
と絶縁膜よシ構成される多層構造の実現を可能とする単
結晶シリコンの製造方法を提供することである。
上記目的を達成するため、本発明は、単結晶Ｓｉ基板上
に多結晶Ｓｉまたは非晶質Ｓｉと絶縁膜との系よりなる
層を多層に積み上げ、その後にレーザー光又は電子ビー
ム光を走査・照射するものである。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明において単結晶の成長は次の二つの工程よシ構成
される。第一の工程は、単結晶８１基板上に絶縁膜を形
成しその上に多結晶または非晶質ｓ五を堆積する工程を
くシ返し、多結晶または非晶質Ｓｉと絶縁膜とよシなる
多層構造を単結晶Ｓｉ層の上に形成する工程である。第
２図にその一例を示すが、絶縁膜３，３′の開孔部２．
２′の大きさは第一層（下層）３と第二層（上層）３′
とで異なる。第２図の場合は狭い方の開孔部、電子線ビ
ームを走査して照射し多結晶または非晶質８１層を単結
晶化する工程である。
この場合、上記工程１で堆積された多結晶または非晶質
Ｓｉ４，４・は、先ず共通の開孔部２で　　　　　゛゛
溶融固化し単結晶となる。
この単結晶成長はレーザー光または電子ビームの走査と
共に絶縁膜３，３′上へと進行する。その結果、上記上
層及び下層の多結晶または非晶質Ｓｉ膜４，４′は単結
晶となる。
実施例を用いて、さらに詳細に説明する。
第２図に示したように、単結晶Ｓｉ４板１の主表面上に
周知の製造方法によ、９ＳｉＯ，膜３，３′および多結
晶ｉ膜４，４′を形成した。上記ＳｉＯ！膜３−お−よ
び多結晶Ｓｉ膜４の膜厚はいずれも１０００人で、ある
、つぎに、１２Ｗの出力で発振しているＡｒレーザー光
を直径２０μｍに絞シ２０ｃｍ／秒の速度で走査・照射
した。得られたものを電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察を用い
調べたところ、上層の多結晶Ｓｉ膜４′が、Ｓｉｎ！膜
３′の端よ＃）Ｓ１０１膜３′上へと約８０μｍ結晶成
長していることがわかった。一方、下層の多結晶８ｉ膜
４は結晶化しているもののその結晶性は悪く、また、結
晶成長の巾も４０μｍ程度と短かかった。
この原因の一つとしては、Ａｒレーザーの波長（０，５
１μｍ）域において、ＳＩの吸収係数は極めて大きく、
従ってレーザー光は下ｊ−の多結晶Ｓｉ層ｊには到達せ
ず、一方、５ｉ０１膜の熱伝導率は極めて小さいため、
レーザーによシ熱せられた上層の多結晶５ｉ膜４′の熱
が充分には下層の多結晶Ｓｉ膜４までは到達しなかった
ためと推定される。
そこで８１の吸収係数の比較的小さいＹＡＧし下層の多
結晶Ｓｉ膜Ｌ　＃’を同時に加熱した。
すなわち、３０Ｗの出力で発儀するＹＡＧレーザー光を
直径２０μｍに絞り２０ｃｍ／秒の速度で矢印６の方向
に走査して照射した。このように処理したものをＴＥＭ
を用い観察したところ、上層及び下層の多結晶Ｓｉ層が
共に８１０！膜の端よシ８０μｍの領域にわたって結晶
化していることが確認された。また、Ａｒレーザー、Ｙ
ＡＧレーザーのいずれの走査・照射後においても表面の
凹凸は極めて少なかった。この理由としてはレーザー照
射中においても５１０３膜は溶融せず、そのため、Ｓｉ
９ｇ膜が多結晶Ｓｉの変形を防止したものと考えられる
。
上記方法によって得られる単結晶Ｓ１膜の寸法は、その
下に存在する８１０ｍ膜の端部からほぼ８０μｍである
。実際忙中導体装置を形成するためには、この寸法がで
きるだけ大きいことが好ましい。
多数の開孔部２．２′を有するようにすることによって
達成される。
第２図は、各開孔部２．２′が共通した場合を示し九が
、第３図に示したように、両者は必ずしも共通していな
くてもよい、ただし、共通した開孔部が存在することは
、実用上極めて好ましい。
＠３図において、多結晶８３換４，４′および５ＩＴｓ
膜３，３′の厚みは各々１０００人であシＳ　ｉ（ｈ　
８３，３’の巾はすべて４０／Ｊｍ以下とした。このよ
うに形成したものに１２Ｗの出力で発振するＡｒレーザ
ー元を直径２０μｍにしぼシ、２０副／秒の速度で定食
して照射した後、ＴＥＭ観察を用いて結晶性を評価した
ところ、クエハー全域にわたって単結晶８１が得られて
いることがＭ認された。
以上、レーザー光を照射に用いた場合について説明した
が、レーザー光のかわシに、電子ビームを用いて照射を
行なっても同様の結果が得られることはいうまでもない
。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の単結晶シリコン製造方法を説明するため
の模式図、第２図および第３−図は、それぞれ本発明の
異なる実施例を説明するための模式％式％

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 下記工程を含む単結晶シリコンの製造方法（１）単結晶
    シリコン基板の表面に、少なくとも一つの開孔部を有す
    る絶縁膜を形成する工程。 （２）　　多結晶もしくは非晶質シリコン膜を全面に形
    成する工程。 ０）上記少なくとも一つの開孔部を有する絶縁膜の形成
    と上記多結晶もしくは非晶質シリコン膜の形成を、さら
    に少なくとも１回行なう工程。 （４）　　レーザー光もしくは電子ビームを照射して上
    記多結晶もしくは非晶質シリコン膜を単結晶化する工程
    。
JP57075260A 1982-05-07 1982-05-07 単結晶シリコンの製造方法 Pending JPS58194799A (ja)

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