JPS5880829A - シリコン単結晶膜の形成法 - Google Patents

シリコン単結晶膜の形成法

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JPS5880829A
JPS5880829A JP56180147A JP18014781A JPS5880829A JP S5880829 A JPS5880829 A JP S5880829A JP 56180147 A JP56180147 A JP 56180147A JP 18014781 A JP18014781 A JP 18014781A JP S5880829 A JPS5880829 A JP S5880829A
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JP
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groove
single crystal
substrate
silicon
crystal film
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Masakazu Kimura
正和 木村
Koji Egami
江上　浩二
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NEC Corp
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NEC Corp
Nippon Electric Co 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】 本発明は非晶質絶縁体基板上にシリコン単結晶膜を形成
する方法に関するものである。
最近の著しいＬ８Ｉ技術の進展に伴い、ＭＯ８デバイス
の高速化や三次元化を目指し、非晶質絶縁体基板上にシ
リコン単結晶を形成する研究が盛んに行われるようにな
った。このような研究はレーザアニール技術の出現と共
に急速に活発化し、例え′ば、非晶質絶縁体幕板表面上
に；２μｍ程度の小さな溝を複数個形成し、その上に非
晶質シ゛リコン膜を堆積し、レーザアニールによりシリ
コン単結晶膜を形成するいわゆるグラフオエピタキシー
が報告されている。嬉１図はこの一同を示すものである
。溝加工が施された石英ガラス基板１上に非晶質シリコ
ン膜２を堆積したときの基板断面図の模式図で、このよ
うな状態でレーザアニールが施される。レーザアニール
により単結晶粒を大きくするには連続発振レーザ光が有
りであるが、アニール後のシリコン表面の平坦柱が悪く
なる。こｎはシリコンが溶融した時の融液の移りによる
もので、単結晶の島同志がつながってしまうこともしは
しば生ずる。
このような欠点を防ぐために、■乙は、第２図のような
方法が用いられる（特願昭５５−１．５Ａ２）。
この方法は溝の内部にのみシリコン［を形成した後、レ
ーザアニールを行うもので、レーザアニールによるシリ
コン融液の移動を低減すると同時に、溝による面内方位
の制御も可能となる。この方法では溝の大きさを２０μ
ｍ以上にすると、面内における結晶軸の配向性の劣化が
みられ、従っＣ％琲結晶サイズが大きく、かつ、面内配
同性も置れたシリコン４Ｌ結晶映を得ることは容易でな
い。
本発明ｊまこのような方法の欠点を改質し、面内配向性
が優れ、しかも、より大きなサイズのシリコン単結晶を
得ることのできる新しいシリコン奉結晶模形成法を提供
するものである。
不発明の特徴は非晶質絶縁体基板として、第２図で示さ
れるような溝の底部に更に微細な＃ｌを形成したものを
用い、レーザアニール法として、前記微−１な溝の長さ
方向と平行にレーザ光を走査することにある。
以下、実施列により本発明の詳細な説明する。
不発′明の実施例に柑いたシリコン膜を含む非晶質絶縁
体基板の断面図の模式図を第３図、＠４図に、基板表面
に形成された癖の千囲図の模式図を一５図１こ示す。
非晶質絶縁体基板として、石英ガラス１１シリコン暎と
して、多結晶シリコン膜２を用いた０表間が鏡Ｉｉ［ｉ
研磨された石英ガラスに、まず、矩形状の４甲を形成す
る。
鍔甲は通常の微細〃ｕ工技術により形成した０１１１１
壁５は基板平面６に垂直に形成される。纒の７１さとし
て２０１１ｍＸ１００ａｉｏ、深さ０．４ｆｉｍ’Ｅ−
用いた。
次に該辱甲の底部に小さな＃鴨を有する第２の複数個の
溝乙３を形成する。擲乙３は電子線をＨｊいたリソグラ
フィーにより形成され、溝壁４は鍔甲の底面に垂直であ
る。溝の深さとして０．１４ｍ。
溝幅として０．５μｍ、１μｍ、１．５μｍ、２μｍの
４他類を用いた。鍔間の大きさとしては溝幅と＋ＩＪ」
じものを用いた。このような碑甲と溝乙が形成された石
英ガラス基板上に化学気相堆積（ｅｖｎ）法により多結
晶シリコン膜２を堆積した。−３図は多結晶シリコン膜
を堆積した恢、石英ガラス基板に形成された溝甲、乙の
ＦＥ３部にのみシリコン膜をバターニングした状態、第
４図はパターニングせず、シリコン膜を堆積したままの
状態を示す。
次いで、第３図、鋪４図に示すような状態でレーザ光を
照射した。レーザ光として直径５００μｍ４！４度の連
続発振不オジウムヤグ（Ｊ’Ｊｄ：ＹＡｔｊ）を柑い、
例えば基板加熱温［３５０℃、走責連ｋｌＯ％／ｓｅｃ
の条件で照射したロレーザ元照射に除しては、レーザ光
の足置方間として、蒋乙の鍔斌４に平行及び垂直方向の
２通りを用いた。なお、第４図の場合には、レーザ光照
射をした後、通常の微細加工技術により溝甲、乙の内部
にシリコン眼を島状に形成した。この結果、いずれの構
造においても、溝乙の溝幅が０．５μｍ、１．０μｍの
ものではレーザ光の走査方向を婢乙３の溝壁４と平行に
返んだときに、２０μｍＸ１０（１ｍ＠度の大きさを射
する島状のシリコン単結晶が得られた。この単、１，１
狛膜Ｊ：！：Ｘ線回折法により評価した結果、基板面に
垂直方間及び基板面内でも溝壁４に平行方向及び垂直方
向に良好な（１００）配向が確認された。
しっ）しながら、レーザ走査方向が溝壁４に平行で４乙
３の溝幅が１，５μｍ、２．０μｍの場合、及び、レー
ザ走査方向が溝壁４に垂直な場合には、レーザ走査方向
が溝壁４に平行な場合に比べて、基板面内での（Ｚｏｏ
）配向性が劣化しており、単結晶粒の大きさが２０ｍｍ
以上の大きなものは容易に得られな力）った◎ξのよう
に、溝乙３の溝幅が１μｍ以下で、かつ、レーザ光を溝
壁４と平行に走倉することにより、従来の方法に比べて
、単結晶粒が大きく、かつ、基板面内での配向性が優れ
たシリコン単結晶映の形成を可能にした。
以上の実施例では非晶質絶縁体として、石英ガラス、シ
リコン膜として、多結晶シリコンを用いたが、例えば、
単結晶シリコンウェーハを熱ば化したものを基板として
用いても良く、シリコン膜としてシ結晶シリコン膜以外
に非晶質シリコン膜を用いても本発明は有効である。又
、レーザ光としては、連続発振レーザ光であれば、Ｎｄ
：ＹＡｕ以外のものでも良く、例えばアルゴンやクリプ
トンレーザを用いてもよい＝ 以上、述べたように本発明は連続発掘レーザ光を柑いて
、非晶質絶縁体基板上にシリコンＪＩＬ紬晶映を形成す
る場合、基板表面に所望の大きさの早結晶島と同程度の
大きさ０）、癖を形成して３き、この溝の底部に巣ｌこ
ＶＩＬ細な溝を形成したものを出い、更に、レーザ光を
照射する機会、倣細な−の艮ざ方向と平行にレーザ光を
走査することを＊ｍとしたもので、従来に比べ、基板Ｉ
Ｏ内の配向性が直れ、力）つ、大きな単結晶粒を形成す
ることかできる。
【図面の簡単な説明】
第１図、第２図は非晶質絶縁体上にンリコン早結晶を形
成する場合に用いられた従来の方法を示す基板断面間。 第３図〜第５図は不発明の詳細な説明するための図で、
第３図、第４図は多結晶ソリコン膜を有する基板断面図
ｓＫｓ図は丞板＆面普こ形成された溝の平向図。 ｌ・・・・・・石英ガラス、　　　２・・・・・・多結
晶シリコン候、３・・・・・・溝乙、　　　　　　４・
・・・・・縛乙の側壁、５・・・・・・婢甲の側壁、　
　　６・・・・・・基板表面。 第１図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、非晶質絶縁棒上ｌｃ弄晶買又は多結晶シリコン映を
    堆積させ、運＃ｉ発振レーザを照射することにより、非
    晶質絶縁体基板上に島状のシリコン嚇縮晶暎を形成する
    方法にεいて、基板表面に被数１１の島状の纒甲が形成
    されて８つ、さらに咳尚状の溝甲の紙面に被数個の一乙
    が形成されているよつな非晶實絶縁体麺板を用いること
    を特徴とするシリコン単結晶膜の落成法０ ２、前記島状の碑甲は非晶質絶縁体基板上面に世直で、
    かつ、隣り合う面が互いに直交する４つ以上の平面と１
    つの底面とで囲まれていることを特徴とする特許−求の
    範囲第１項記載のシリコン単結晶膜形成法。 ３、前記纒甲の底面に形成される榊乙は一回に垂直で、
    η１つ、瞬り会う面が互いに直交する４つの平面と底面
    に平行な１つの平向で囲まれており、−幅１μｍ以下で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシリ
    コン単結晶膜形成法。 ４、前記レーザ光の照射は溝乙における溝の長さ方向と
    平行に走査されることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載のシリコン単結晶膜形成性０
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63226913A (ja) * 1987-03-16 1988-09-21 Nippon Sheet Glass Co Ltd 半導体素子用ガラス基板
US5130296A (en) * 1990-03-29 1992-07-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of preparing an oxide superconducting thin film on a substrate with a plurality of grooves

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63226913A (ja) * 1987-03-16 1988-09-21 Nippon Sheet Glass Co Ltd 半導体素子用ガラス基板
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