JPS5850731A - 半導体単結晶膜の作製方法 - Google Patents
半導体単結晶膜の作製方法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】
この発明は、絶縁体上に半導体単結晶膜を形成する方法
改良に関するものである。
改良に関するものである。
半導体装置の高速動作化、高密度化のため、回路素子を
誘電体で分離する方法がある。その一方法として、絶縁
体上に半導体単結晶を形成し、その半導体単結晶により
回路系子を構成する方法が考えられている。この半導体
単結晶を形成する方法として、絶縁体上に多結晶または
非晶質の半導体を堆積し、その表面にレーザ光、電子線
などのエネルギー線を照射することにより表面層のみを
加熱、し、単結晶の半導体膜を形成する方法がある。
誘電体で分離する方法がある。その一方法として、絶縁
体上に半導体単結晶を形成し、その半導体単結晶により
回路系子を構成する方法が考えられている。この半導体
単結晶を形成する方法として、絶縁体上に多結晶または
非晶質の半導体を堆積し、その表面にレーザ光、電子線
などのエネルギー線を照射することにより表面層のみを
加熱、し、単結晶の半導体膜を形成する方法がある。
このような従来の方法の一例の中間工程におけるウェー
ハの断面構造を第１図に示す。第１図において、（１１
はシリコン基板などからなる基板、（２）は絶縁体、（
３３ｔＪ絶縁体（２）に底面および側面を囲まれて島状
に形成された多結晶または非晶質の半導体膜である。基
板（１１，絶縁体（２）および半導体膜（３）によって
ウェーハが構成されている。
ハの断面構造を第１図に示す。第１図において、（１１
はシリコン基板などからなる基板、（２）は絶縁体、（
３３ｔＪ絶縁体（２）に底面および側面を囲まれて島状
に形成された多結晶または非晶質の半導体膜である。基
板（１１，絶縁体（２）および半導体膜（３）によって
ウェーハが構成されている。
上記のような断面構造を有するウェーハにレーザ光、電
子線などを走査しつつ照射することにより、レーザ光、
電子線などのパワーが一定値を越えると多結晶または非
晶質の、半導体膜１３】が溶融し、照射されなくなると
再結晶化することにより、島状の半導体単結晶膜を得る
ことができる。
子線などを走査しつつ照射することにより、レーザ光、
電子線などのパワーが一定値を越えると多結晶または非
晶質の、半導体膜１３】が溶融し、照射されなくなると
再結晶化することにより、島状の半導体単結晶膜を得る
ことができる。
ところが、従来の方法において、レーザ光、電子線など
を走査しつつ照射すると、半導体膜【３」め被照射部分
のみが加熱され、その温度分布に基づいて、表面張力そ
の他の力が溶融状態の半導体に働き、ｉの結果、島状の
半導体単結晶膜の両端に凹凸ができるなど表面形状が平
坦にならないという欠点があった。＃Ｉ２図にそのよう
な状態の一例の断面図を示す。第２図はレーザ光などの
照射線の走査方向と平行な断面を示したものである。第
２図において、（１）は基板、（２）は絶縁体、（３ａ
）は半導体単結晶膜である。第２図に示すように、半導
体単結晶膜（３ａ）の表面に凹凸ができている。
を走査しつつ照射すると、半導体膜【３」め被照射部分
のみが加熱され、その温度分布に基づいて、表面張力そ
の他の力が溶融状態の半導体に働き、ｉの結果、島状の
半導体単結晶膜の両端に凹凸ができるなど表面形状が平
坦にならないという欠点があった。＃Ｉ２図にそのよう
な状態の一例の断面図を示す。第２図はレーザ光などの
照射線の走査方向と平行な断面を示したものである。第
２図において、（１）は基板、（２）は絶縁体、（３ａ
）は半導体単結晶膜である。第２図に示すように、半導
体単結晶膜（３ａ）の表面に凹凸ができている。
また、多結晶または非晶質の半導体膜［３３が単なる長
方形の島形状であれば、エネルギー線の照射開始位置に
よっては、溶融→固化が島状構造の周辺部から始まるが
、この周辺部には結晶核が多過ぎて、単一の単結晶にな
らないという欠点があったＯ この発明は、上記のような従来の方法の欠点を除去する
ためになされたものであり、島状の多結晶または非晶質
の半導体膜の両端部に表面の凹凸を吸収する領域を設け
ることによって、再結晶した半導体膜の中央部の表面を
平坦にすること、および局部加熱によって溶融が開始さ
れる場所を限定することによって良質の半導体単結晶膜
を得ることを目的としたものである。
方形の島形状であれば、エネルギー線の照射開始位置に
よっては、溶融→固化が島状構造の周辺部から始まるが
、この周辺部には結晶核が多過ぎて、単一の単結晶にな
らないという欠点があったＯ この発明は、上記のような従来の方法の欠点を除去する
ためになされたものであり、島状の多結晶または非晶質
の半導体膜の両端部に表面の凹凸を吸収する領域を設け
ることによって、再結晶した半導体膜の中央部の表面を
平坦にすること、および局部加熱によって溶融が開始さ
れる場所を限定することによって良質の半導体単結晶膜
を得ることを目的としたものである。
以下、実施例に基づいてこの発明を説明する。
第３図はこの発明による半導体単結晶膜の作製方法の中
間工程にお′けるウエーノ１を示す図であり、Ｗｃｓ図
ムは平面図、第３図Ｂは第３図ムの［［Ｂ −１１Ｂ線
における断面図である。第３図において、（１）は基体
、（２）は絶縁体、ｔ３ｊは単結晶化したときにそこに
半導体素子を形成する基幹領域の多結晶または非晶質の
半導体膜、 （４ａ）および（４ｂ）はそれぞれ半導
体領域（３Ｂが再結晶したときにその表面に凹凸が生じ
ないようにするために、半導体ＩＩＩ（３３の照射が開
始される端部および照射が終了する端部に接して設けら
れたａｇｌおよび第２の付加領域である多結晶または非
晶質の半導体膜である。半導体膜（３１および半導体膜
（４ａ）、 （４ｂ）によって島状の半導体膜を構成し
ている。第３図に示す場合は、半導体膜（４ａ）、（３
）＃ （４１））の配列方向に−直な方向の半導体膜（
”）ｓ （’ｂ）の幅が一様であり、かつ半導体膜（３
」の同一方向の幅より広くなっている。
間工程にお′けるウエーノ１を示す図であり、Ｗｃｓ図
ムは平面図、第３図Ｂは第３図ムの［［Ｂ −１１Ｂ線
における断面図である。第３図において、（１）は基体
、（２）は絶縁体、ｔ３ｊは単結晶化したときにそこに
半導体素子を形成する基幹領域の多結晶または非晶質の
半導体膜、 （４ａ）および（４ｂ）はそれぞれ半導
体領域（３Ｂが再結晶したときにその表面に凹凸が生じ
ないようにするために、半導体ＩＩＩ（３３の照射が開
始される端部および照射が終了する端部に接して設けら
れたａｇｌおよび第２の付加領域である多結晶または非
晶質の半導体膜である。半導体膜（３１および半導体膜
（４ａ）、 （４ｂ）によって島状の半導体膜を構成し
ている。第３図に示す場合は、半導体膜（４ａ）、（３
）＃ （４１））の配列方向に−直な方向の半導体膜（
”）ｓ （’ｂ）の幅が一様であり、かつ半導体膜（３
」の同一方向の幅より広くなっている。
上記のような構造を有する島状の半導体膜に、例えばレ
ーザ光を半導体＠ （４ａ）→半導体膜（３］→半導体
膜（４ｂ）の経路で走査しながら照射する〔レーザ光線
による照射スポットの径は通常、半導体膜（４ａ）＋
＋３３． （４ｂ）の走査方向に垂直な方向の幅（以下
、単に「幅」という）より大きい〕と半導体ＩＩＩ （
４ａ）。
ーザ光を半導体＠ （４ａ）→半導体膜（３］→半導体
膜（４ｂ）の経路で走査しながら照射する〔レーザ光線
による照射スポットの径は通常、半導体膜（４ａ）＋
＋３３． （４ｂ）の走査方向に垂直な方向の幅（以下
、単に「幅」という）より大きい〕と半導体ＩＩＩ （
４ａ）。
＋３１ 、 （４１））は溶融し、照射されなくなると
再結晶する４゜溶融した半導体！一様でない温度分布の
ため、表面張力その他の力が半導体に働くことによって
再結晶した半導体膜の表面に凹凸が生じる。
再結晶する４゜溶融した半導体！一様でない温度分布の
ため、表面張力その他の力が半導体に働くことによって
再結晶した半導体膜の表面に凹凸が生じる。
例えば、半導体＠ （４ａ）、（８３、（４ｂ）の表面
を下問ｉに保持し、下方よりレーザ光を照射した場合に
は、敢初に照射される半導体膜（４ａ）の領域に「へこ
み」が生じ、敢後に照射される半導体［（４１））の領
域に「もり上がり」が生じる。しかしながら、中間の半
導体膜（３］の領域の表面は全（平坦になる。これは、
溶融した半導体の移動による半導体体積の変化は、両端
の半導体＠ （４ａ） 、 （４ｂ）の領域で吸収する
ためである。若し、このようにしてできた半導体膜（４
ａ）、 （４ｂ）が半纏体膜ｔｅｌに半導体系子を形成
する際に妨げとなるならば、半導体膜＋３３の傾城に単
結晶膜作製後に半導体＠ （４ａ）、 （４ｂ）の領域
の半導体を写真食刻法などにより除去すればよい。
を下問ｉに保持し、下方よりレーザ光を照射した場合に
は、敢初に照射される半導体膜（４ａ）の領域に「へこ
み」が生じ、敢後に照射される半導体［（４１））の領
域に「もり上がり」が生じる。しかしながら、中間の半
導体膜（３］の領域の表面は全（平坦になる。これは、
溶融した半導体の移動による半導体体積の変化は、両端
の半導体＠ （４ａ） 、 （４ｂ）の領域で吸収する
ためである。若し、このようにしてできた半導体膜（４
ａ）、 （４ｂ）が半纏体膜ｔｅｌに半導体系子を形成
する際に妨げとなるならば、半導体膜＋３３の傾城に単
結晶膜作製後に半導体＠ （４ａ）、 （４ｂ）の領域
の半導体を写真食刻法などにより除去すればよい。
上記の実施例では、表面の凹凸を吸収する半導体領域と
して、第３図に示す形状の半導体膜（４ａ）。
して、第３図に示す形状の半導体膜（４ａ）。
（４ｂ）を用いた場合について述べたが、＃Ｉ４図Ａに
示す半導体膜（４ｃ）、 （４ａ）、同図Ｂに示す半導
体膜（４ｅ）、 （４ｆ） 、同図０に示す半導体ＩＩ
Ｉ （４ｇ）、 （４ｈ）のような形状のものであって
もよい。要するに半導体素子を形成する半導体単結晶膜
の凹凸を吸収することのできる半導体膜であればよく、
その形状は特に限定されない。凹凸を吸収する半導体膜
の幅が半導体素子を形成する半導体膜の幅より狭くても
よい。例えば、第４図Ｃに示すように、最初に照射され
る半導体膜（＠）の幅が半導体膜（３３の幅より狭い場
合は、島状構造の結晶成長核の少ない中心に沿って溶融
→固化が進むようにできるため、半導体ＩＩＩ ＋３３
の領域においては、常に単結晶を得ることができる。
示す半導体膜（４ｃ）、 （４ａ）、同図Ｂに示す半導
体膜（４ｅ）、 （４ｆ） 、同図０に示す半導体ＩＩ
Ｉ （４ｇ）、 （４ｈ）のような形状のものであって
もよい。要するに半導体素子を形成する半導体単結晶膜
の凹凸を吸収することのできる半導体膜であればよく、
その形状は特に限定されない。凹凸を吸収する半導体膜
の幅が半導体素子を形成する半導体膜の幅より狭くても
よい。例えば、第４図Ｃに示すように、最初に照射され
る半導体膜（＠）の幅が半導体膜（３３の幅より狭い場
合は、島状構造の結晶成長核の少ない中心に沿って溶融
→固化が進むようにできるため、半導体ＩＩＩ ＋３３
の領域においては、常に単結晶を得ることができる。
上記の説明では、下方よりレーザ光を照射する場合につ
いて述べたが、照射方向は下方からと限られるわけでは
なく、いずれの方向から照射してもよい。照射方向が異
なる場合は表面の凹凸の形状が変化するだけで、中央部
の半導体領域では表面が平坦な半導体単結晶膜を得るこ
とができる。
いて述べたが、照射方向は下方からと限られるわけでは
なく、いずれの方向から照射してもよい。照射方向が異
なる場合は表面の凹凸の形状が変化するだけで、中央部
の半導体領域では表面が平坦な半導体単結晶膜を得るこ
とができる。
また、上記の実施例では、レーザ光を走置しながら照射
して半導体を溶融させる場合について述べたが、（子線
、半導体に対する不純物となる重金属のイオンビームな
どのエネルギー線を走ｆｇせながら照射してもよく、ま
た、他の局部的に加熱・溶融させてその加熱領域を移動
させる方法、例えば微小なヒータで加熱・溶融させてそ
のヒータを移動させる方法であってもよい。
して半導体を溶融させる場合について述べたが、（子線
、半導体に対する不純物となる重金属のイオンビームな
どのエネルギー線を走ｆｇせながら照射してもよく、ま
た、他の局部的に加熱・溶融させてその加熱領域を移動
させる方法、例えば微小なヒータで加熱・溶融させてそ
のヒータを移動させる方法であってもよい。
以上詳述したように、この発明による半導体単結晶膜の
作製方法においては、島状の多結晶または多結晶の半導
体領域の溶融の進行方間ｄ両端部に凹凸を吸収する領域
を設けたので、中央部に表面が平坦である良質の半導体
単結晶膜を得ることができる。
作製方法においては、島状の多結晶または多結晶の半導
体領域の溶融の進行方間ｄ両端部に凹凸を吸収する領域
を設けたので、中央部に表面が平坦である良質の半導体
単結晶膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来方法を説明するための断面図、第２図は従
来方法によって半導体膜に凹凸が生じた状態を示す断面
図、＃！３図ＡおよびＢはそれぞれこの発明の実施例の
方法を説明するための平面図および断面図、第４図ム、
ＢおよびＣはそれぞれこの発明のそれぞれ異なる他の実
施例における半導体膜古を示す平面図である。 図において、（２）は絶縁体、（３Ｊは基幹領域である
半導体膜、（４ａ）’＊ （４ｃ）＊ （ａｅ）ｔ （
４ｇ）は第１の付加領域である半導体膜、（４ｂ）、
（４ｄ）、 （４ｆ）、 （４ｈ）は第２の゛付加領域
である半導体膜である。 なお、図中同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示
す。 代理人 葛野信−（外１名） 第１図 第３図 第４図
来方法によって半導体膜に凹凸が生じた状態を示す断面
図、＃！３図ＡおよびＢはそれぞれこの発明の実施例の
方法を説明するための平面図および断面図、第４図ム、
ＢおよびＣはそれぞれこの発明のそれぞれ異なる他の実
施例における半導体膜古を示す平面図である。 図において、（２）は絶縁体、（３Ｊは基幹領域である
半導体膜、（４ａ）’＊ （４ｃ）＊ （ａｅ）ｔ （
４ｇ）は第１の付加領域である半導体膜、（４ｂ）、
（４ｄ）、 （４ｆ）、 （４ｈ）は第２の゛付加領域
である半導体膜である。 なお、図中同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示
す。 代理人 葛野信−（外１名） 第１図 第３図 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） 絶縁体上に形成され同日も絶縁体によって取
り囲まれた島状の多結晶または非晶質の半纏体膜を局部
加熱により局部的に浴融させその加熱部分を上記半導体
膜の一方の端部から他方の端部へ移動させる方法におい
て、上記の島状の半導体膜を単結晶膜となったときに半
導体系゛子が形成されるべき基幹領域とこの基幹領域の
一方の一部に接して局部加熱が開始される第１の付加領
域とこの基幹領域の一他方の端部に接して局部加熱が終
了するＭ２の付加領域とにより構成し、上記基幹領域に
表面が平坦である良質の半導体単結晶膜を得るようにし
たことを特徴とする半導体単結晶膜の作製方法。 （２） 局部加熱をレーザ光によって行うことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の半導体単結晶膜の作
製方法。 （３１局部加熱を電子線によって行うことを特徴とする
特許請求の範囲＃ｉ１項記載の半導体単結晶膜の作製方
法。 （４）局部加熱の進行方向に！１ｉＩＩＩな方向の幅を
付加領域においては基幹領域におけるよりも広くしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
ずれかに記載の半導体単結晶膜の作製方法。 （６）局部加熱の進行方向に垂直な方向の幅を第１の付
加領域においては基幹領域におけるよりも狭くシ、第２
の付加領域においては基幹領域におけるよりも広くした
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の
いずれかに記載の半導体単結晶膜の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56148213A JPS5850731A (ja) | 1981-09-19 | 1981-09-19 | 半導体単結晶膜の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56148213A JPS5850731A (ja) | 1981-09-19 | 1981-09-19 | 半導体単結晶膜の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5850731A true JPS5850731A (ja) | 1983-03-25 |
| JPH0330285B2 JPH0330285B2 (ja) | 1991-04-26 |
Family
ID=15447794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56148213A Granted JPS5850731A (ja) | 1981-09-19 | 1981-09-19 | 半導体単結晶膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5850731A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61202418A (ja) * | 1985-03-05 | 1986-09-08 | Hitachi Ltd | 薄膜半導体素子の形成方法 |
-
1981
- 1981-09-19 JP JP56148213A patent/JPS5850731A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| J.APPL.PHYS.=1966 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61202418A (ja) * | 1985-03-05 | 1986-09-08 | Hitachi Ltd | 薄膜半導体素子の形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0330285B2 (ja) | 1991-04-26 |
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