JPS58212124A - 単結晶薄膜の製造方法 - Google Patents
単結晶薄膜の製造方法Info
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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
。
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
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)
- 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57094440A JPS58212124A (ja) | 1982-06-02 | 1982-06-02 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57094440A JPS58212124A (ja) | 1982-06-02 | 1982-06-02 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58212124A true JPS58212124A (ja) | 1983-12-09 |
Family
ID=14110312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57094440A Pending JPS58212124A (ja) | 1982-06-02 | 1982-06-02 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58212124A (ja) |
Cited By (2)
| 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 |
-
1982
- 1982-06-02 JP JP57094440A patent/JPS58212124A/ja active Pending
Cited By (2)
| 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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