JPS58212124A - 単結晶薄膜の製造方法 - Google Patents

単結晶薄膜の製造方法

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JPS58212124A
JPS58212124A JP57094440A JP9444082A JPS58212124A JP S58212124 A JPS58212124 A JP S58212124A JP 57094440 A JP57094440 A JP 57094440A JP 9444082 A JP9444082 A JP 9444082A JP S58212124 A JPS58212124 A JP S58212124A
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film
polycrystalline silicon
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laser
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Masao Tamura
田村 誠男
Nobuyoshi Kashu
夏秋 信義
Naoji Yoshihiro
吉広 尚次
Shizunori Ooyu
大湯 静憲
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Hitachi Ltd
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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、単結晶基板表面とその上に設けられまた絶縁
膜の所定の領域を連続して覆う単結晶薄膜の製造方法に
関する。
最近における各種半導体製造装置の著しい発展に伴なっ
て絶縁物など非晶質物質上にも単結晶薄膜を形成するこ
とが強く望まれるようになり、そのための研究が広く行
なわれている。
本出願人は既に特願昭54−150080号においてブ
リッジング エピタキシと呼ぶ方法によって絶縁膜上に
単結晶シリコンの薄膜を形成する方法を提案し、その有
効性を確認した。この方法は、絶縁膜を被着したシリコ
ン基板上に一部露出部分を形成し、この試料全面に多結
晶膜または非晶質膜を被着し、しかる後、レーザ光を照
射して被着膜を融解し、シリコン基板上の液相エピタキ
シャル成長層を種として絶縁膜上に単結晶領域を延長さ
せる方法である。
この方法では、レーザ照射によりシリコン上の堆積膜を
融解すると同時に、絶i膜上の堆積膜も融解する必要が
ある。この時の問題点は、Siと5I02の熱伝導率が
約−相異なるため、Slおよび絶縁膜上の堆積膜を融解
するのに必要なレーザ照射のエネルギが異なることおよ
び基板上の絶縁膜によって段差が生じ、得られた単結晶
Si膜の使用がやや限定されてしまうことである。
本発明の目的は、前述した異なる下地(例えば8iとS
iO□)上の堆積膜を融解するのに必要なレーザ照射エ
ネルギの大きさを近づけ、ブリッジングエピタキシ法に
よって上面が実質的に平坦になるように単結晶薄膜を容
易に得ることを可能にする単結晶薄膜の製造方法を提供
することである。
上記目的を達成するために、本発明による冒頭に述べた
種類の単結晶薄膜の製造方法は、単結晶シリコン基板表
面の所定の領域に絶縁膜を被着し、上記、絶縁膜の少な
くとも一部および上記単結晶シリコン基板の少なくとも
一部を連続して覆うように多結晶または非晶質シリコン
膜を被着し、さらにその上の少なくとも凹部内に810
2膜またはSi3N。
膜を上面が平坦となるようにiする工程と、このように
して得られる試料の一部にレーザ照射を行ない、被照射
部の多結晶または非晶質シリコン膜を単結晶化し、上記
単結晶シリコン基板表面と上記絶縁膜の所定の領域を連
続して覆うようにシリコン単結晶薄膜を形成する工程と
を含むことを要旨とする。
すなわち、前述したレーザ照射条件の制限を解 ・決す
るとともに段差による障害を除去する方法として、こ\
では堆積膜上にレーザ光に対し透明な膜を少なくとも凹
部内に被着し、この膜をレーザ光の反射防止膜として用
いることにより、基板シIJ コン上の堆積膜に照射さ
れるレーザ・エネルギを絶縁膜上の堆積膜に照射される
レーザ・エネルギに対して相対的に高めるとともに段差
を除去することが提案される。
例えば、SiO□膜がレーザ光に対する反射防止膜とし
て有効なことは良く知られており、SiO2膜を通して
基板上に到達するレーザ光の強度は、第1図に示すよう
に、周期、的に変化する。図がらも分るように、適当な
厚さの5in2膜に対してレーザ光の強度は最大30%
変化することが分る。
図の結果は、Arレーザ(波長z500 n rn )
に対する計算結果であるか、他のレーザ、例えばルビー
(波長:690nm)、YAG(波長z 1.06@m
 )の場合も周期が異なるだけで全体的な傾向は全く同
じである。
図は、反射率に対する結果であり、反射率が最小の時、
基板に入射するレーザ光の強度が最大になるから、入射
光の強度が最大になる酸化膜厚は一250/3 X (
2N−1) nm    =41)最小になる酸化膜厚
は 500/3 X (N−1) nm    −(2)(
いずれもNは正の整数)と表わすことができる。・した
がって、例えば、この式のNを適当に選びそれによって
得られる適当な厚さの酸化膜をSi上の堆積膜の上に被
着し、この上からレーザ照射を実行すれば、入射光の強
度を酸化膜が被着されていない領域に比して約30%増
加させることができる。これによって、Sl上の堆積膜
と5in2上の堆積膜を融解するのに必要なレーザ光の
強度を、入射強度一定の条件のもとで変化させることに
よりそろえることが可能となる。しかも、このような膜
を、基板上の、絶縁膜に起因する凹部内に被着すれば、
表面の平坦化も同時に達成される。
第2図に示すように、SI基板1の(ion)面上に幅
4μm、膜厚275nm の熱酸化膜2を通常のホトリ
ソグラフィ技術によって2μmの間隔で形成した。
つぎに公知のCVD技術を用いて膜厚550 nmの多
結晶シリコン膜6を全面に被着した。この試料の上部か
ら、連続発振Arレーザを、ビーム径70μm。
7Wのエネルギで2015の速度で走査しながら照射し
た。その結果、熱酸化膜2上の多結晶シリコン膜は融解
し、グレイン・サイズが拡大したが、Si上の多結晶シ
リコン膜は融解せず、ブ’J yジング エピタキシは
生じなかった。
つぎに第3図に示すように、適当なマスク・パターンを
用いてSi上の多結晶シリコンの上部(四部)のみに5
in2膜4を公知のCVDの技術により堆積した。この
SiO□膜の厚さは、第1図または式(1)から得られ
る膜厚であればいかなるものでもよいが、こ\では25
0 nmのものを選んだ。この試料の上部から前記照射
条件と同一条件で連続発振Arレーザ照射を行なった。
この結果、S!02上の多結晶シリコンのみならずSi
上に堆積された多結晶シリコンも融解し、Si基板上で
液相エピタキシャル成長すると同時にブリッジング エ
ピタキシが生じ、SiO□膜上の多結晶シリコンは完全
に単結晶化し、しかも上面が平坦になった。
第1図からも分るように、2501mの8102膜を被
着することにより、Sl上の多結晶シリコンに到達する
レーザ光の強度が約30%増加し、9Wのエネルギを持
つArレーザが照射されたことと等価になり、多結晶シ
リコンが融解されたと考えられるO 一 つぎに、第2図の試料の表面全面に公知のスピン オン
 グラス法(SOO法)によって5IO2膜4を被着し
た。この方法によ、れば、線基板上の四部′□ − が埋められるように5in2を堆積するしとが可能であ
り、第4図に示すように、試料表面は平坦な5102膜
で被着され、た。このS10□膜の厚さは3i上の多結
晶シリコンに対してレーザ光の強度が最大になると同時
にl、 5in2上の多結晶シリコンに対して゛強度が
最小になるような条件を満たす必要がある。
このためには、(1)式と(2)式を同時に満たすよう
な膜厚を選べば良い。−例として、こ\では5in2上
で2401m の膜厚を選んだ。これ1tSi上では5
15nmの5IO2膜が堆積される条件になる。
この試料上に出カフWのレーザ光を前記照射条件と同一
条件で照射したところ、やはりブリッジング・エピタキ
シが生じ、8i02上の多結晶シリコンは完全に単結晶
化することが分った。
ブリッジング・エピタキシは、レーザのビーム径、光査
速度、などによっても影1を受け、上記エネルギ範囲は
主として、入射エネルギ7W、ビーム径70μm、光査
速度2 D cJ Sの条件のもとで成立つものである
。したがって、ビーム径、光査速度を変化させれば、ブ
リッジング・エピタキシが起るエネルギ範囲もふ化し、
i5Wまでのエネルギ照射でも良好な結果を得ることが
できた。
レーザ照射によって単結晶化し得る堆積膜は、CV、D
法による多結晶シリコンの他、真空蒸着などによって形
成される非晶質膜でも良く、膜厚は1〜2μm程度まで
は単結晶化することができた。
本発明においては、レーザは多結晶もしくは非晶質シリ
コンを融解できれば良いので、これらを融解できるレー
ザをすべて用い得ることは言うまでもない。たKし、レ
ーザの波長によって(1)、 (2+式が異なるため、
波長に応じて5102膜厚を選択する必要がある。また
、堆積膜上に被着する反射防止膜もSiO□の他レーザ
光に対して透明な物質ならばSi3N、 、 A12Q
、などを選ぶことも可能である。
また、絶縁膜は、第2,3および4図ではシリコン基板
10表面に堆積されているが、シリコン基板の上部に形
成された構造としても、本発明は同様に適用できること
はいうまでもない。
以上説明した通り、本発明によれば、非常に多様な照射
条件でブリッジング エピタキシを行なうことができる
という利点が得られる。
反射防止のために被着される5in2もしくはS i3
N。
腰の膜厚を、反射防止・の観点から選定すると、上面が
完全には平坦にならないこともある。しかし、この場合
であっても、段差が著るしく減少しご′実質的に平坦に
なるため、断線などの障害が恐れはない。また、この上
にさらに単結晶シリコン膜を形成して、いわゆる三次元
デバイスデバイスを形成するためにも極めて有効である
【図面の簡単な説明】
第1図はシリコン基板上に形成された5I02膜による
反射率と5in2膜の膜厚の関係を示すダイヤグラム、
第2図は従来の方法を説明するための模式図、第6図お
よび第4図は本発明による方法を説明するための模式図
である。 1・・・3i基板、2,4・・・絶縁膜、乙・・・多結
晶(または非晶質)シリコン膜。 代理人弁理士 中 村 純之助 中1 図 第2図 ′4P3図 ′4p4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 翠結晶シリコン基板表面の所定の領域に絶縁膜を被
    着し、上記絶縁膜の少なくとも一部および上記単結晶シ
    リコン基板の少なくとも一部を連続して覆うように多結
    晶または非晶質シリコン膜を被着し、さらに少なくとも
    上記多結晶または非晶質シリコン膜上の凹部内にSiO
    □膜または813N4膜を上面が実質的に平坦になるよ
    うに被着する工程と、このようにして得られる試料の一
    部にレーザ照射を行ない、被照射部の多結晶または非晶
    質シリコン膜を単結晶化し、上記単結晶シリコン基板表
    面と上記絶縁膜の所定の領域を連続して覆うようにシリ
    フン単結晶薄膜を形成する工程とを含むことを特徴とす
    る、単結晶薄膜の製造方法。
JP57094440A 1982-06-02 1982-06-02 単結晶薄膜の製造方法 Pending JPS58212124A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006295097A (ja) * 2004-06-04 2006-10-26 Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd 結晶化方法、薄膜トランジスタの製造方法、被結晶化基板、薄膜トランジスタおよび表示装置
US7943936B2 (en) 2004-06-04 2011-05-17 Advanced Lcd Technologies Development Center Co., Ltd. Crystallizing method, thin-film transistor manufacturing method, thin-film transistor, and display device

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