JPS5891621A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS5891621A
JPS5891621A JP56190228A JP19022881A JPS5891621A JP S5891621 A JPS5891621 A JP S5891621A JP 56190228 A JP56190228 A JP 56190228A JP 19022881 A JP19022881 A JP 19022881A JP S5891621 A JPS5891621 A JP S5891621A
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pattern
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film
layer
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Tadashi Nishimura
正 西村
Yoji Masuko
益子　洋治
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Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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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】 この発明は半導体装置の製造方法、特に絶縁体上に半導
体単結晶膜を形成する方法に関するものである。
半導体装置の烏速化、高ｖＲ度化の丸め、Ｌｇｌ路襦子
をｌＩ鴫体で分離して浮遊容量の少ない半導体集積回路
を製造する試みがなされており、その一方法として絶縁
体上に島状の半導体結晶を形成し、その半導体結晶中に
回路系子を構成する方法がある。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
導体膜を堆積し、その表面にレーザ光もしくは“鑵子繊
等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を作製方法を図に示しなが
ら説明する。第１図（ａ）において、叫は基板となるべ
、き石英基板（Ｓｌｏｗ　）、（川はその上に通常の減
圧ＣＶＤ法によってたい積させられた厚さ一５００ＯＡ
のポリシリコンをホす。これを−１図（切に示すように
９５０℃の酸化ふんい気で成長させた６００Ａの酸化１
１Ｈｅ、減圧ＣＶＤ法によってたーい積させられた１Ｏ
ＯＯＡｏ′１ｉｌｌ化膜霞によっておおい、写真製版工
程を経て、第１図（Ｃ）のごとく窒化ｆＩＩｌｌ：ｌｌ
をパターニングする。これを９５０℃の酸化ふん囲気に
長時間ざらし、盪化膜（Ｉｌのパターンのない部分をす
べて酸化してしまつ友後、窒化（−とその下敷の酸化ｍ
μ匂を除去すれば、５１ｉ１図（ｄ）に示すごとくポリ
シリコンが周囲と下部を絶縁物である二酸化シリコンす
なわち石英ガラスで囲まれた形状を得ることができる。
しかし、このままではポリシリコンがデバイス形成可能
な結晶性をもたないため、細くしぼったレーザ光あるい
は電子ビーム等のエネルギー線で、このポリシリコンを
溶融させ単結晶化ないしは大きな粒径のポリシリコンに
する必要があもところが従来の方法ではエネルギー線を
照射してもポリシリコンを囲む絶縁層において下部方向
と周囲方向の熱放散が制御されないため、往々にして周
辺から早く循却され結晶核が多く生じ、単結晶化はおろ
か大きな粒径を得ることも比較的固−（、、、ありえ。
。ｔ’ｉ、ｅ　ａｓオ、ヵよよ、工、２−、ヵを使用す
る場合には、絶縁物、例えば１００ＯＡ　１１　ｊｉＥ
の窒化膜ｉｌｌを′Ｉｓ１図＋ｅ）に示すようにたい積
させることにより熱伝導状態を劃−して単結晶を得るこ
とができる。しかし、この方法ではす゛べてのエネルギ
ー線への使用は困＃ＡＣあり、またレーザ光を使用する
場合にもこの窒化膜０りが反射防止膜となるためにこの
膜の厚みの微小な変化が照射されるパワーの変動となり
再現性の上で１！ｌ趙ρｆある。第２図はこの再結晶化
された島状のシリコン層を出発材料としてＭＯ８−）ラ
ンジスタを形成する４６合の形成方法の一例を示してい
る。７リコンゲートのＭ０８トランジスタ形成プロセス
は公知であるので詳しくは述べないが、先ず問題は第２
図（ｂ）に示すゲート威化膜（２）において生じる。す
なわち、再結晶化された島状シリコン層の粒径、結晶軸
り制御がされていないため、形＃ｆｃされた酸化Ａ厚に
ノくラツキが生じる。また界面罐荷も一様Ｃはない。
このため、得られたＭＯ８トランジスタ特性がウェハ内
あるいはウエノ’ｆｆ１ｌ′ｒ！バラツクことになる。
ちなみに、４２図（Ｃ）は写真製版されたポリシリコン
ゲート四、第２図（ｄ）はソースドレイン−が形成され
ているところを示し、＄２図（８）で層間絶縁１！１１
Ｇ！４゜アルミニウムによる配線に）９表Ｅｉｉ保−膜
四が形成されデバイスが完成されることを示している。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、半導体層を形成するｌこあたって
、それに先がけ下地の絶縁ノー上に少なくとも１個所以
上の凸部を形成しておき、エネルギー線による半導体、
拝一時に熱伝導状順を制御し、再結晶化した半導体層の
膜質の向上と均′貢比を９詣とすることを目的としてい
る。
以下、この発明の一実施例を図により説明する。
８３図（ａ）は石英基板ｃｌ（ｌを示す。これに第３図
（１））のようにレジストでライン幅２μｍ、ライン間
隔ｄμｍのパターン形成を行う。これをしかるべきエツ
チングガス中での反応性イオンエツチングを行い、石英
基板に深さ３Ｃ１００Ａのダレイテイグパクー／トシて
形成し、レジストを除去したものｌバ第３図（Ｃ）であ
る。この後は第１図で述べた方法と同様に第３図（ｄ）
に示ｒように減圧ＯＶＤ法でポリシリコン層（１１）を
５００ＯＡたい積し、第３図（ｅ）に示すように９５０
℃で酸化して酸化１ｌＩ（１２）を形成し、減圧ＯＶＤ
法による窒化＠Ｏ′４をたい積し、写真製版によるこの
窒化膜０：４のパターニングを行う、これを第３図（ｆ
）に承すように９５０’Ｃ１ｌ化ふんい気に長時間さら
した後、バクー二ングされた窒化膜霞および酸化ｓａｇ
を除去する。１８３図（ｇ）　（ｈ）は第３図（θ）の
平面図を示す。
＠３図伝）に示す島状ポリシリコン層１１１）のパター
ンの大きさは短辺４０μｍ、長辺８０μｍで、条溝を４
本ふくんでいる。＃！３図但）に示すパターンは短辺１
０μｍ、長辺８０μｍで条溝が１本だけパターン中心部
に設けられている。条溝の幅１間隔はエネルギー線のス
ポットサイズ、すなわち照射時にｆ１１１１！ｌする面
積によって決められるもので、この例では直径５０〜６
０μｍｌのレーザ光を用いるので、条溝の幅と間隔はそ
の和がレーザ光の直径の１１５程度となるよう、幅２μ
ｍ９間隔８μｍを用いる。第３図（ｆ）の構造をレーザ
光を走査しながら照射する。この時走査方間は条溝と並
行でも直角でもよいが、パターンの大きさが、スポット
径を越える場合は長手方向に走査するのがよい。このよ
うにレーザ光を照射すると、ポリシリコン層（ＩＩ）は
溶融するが、固化にあたっては、条溝の凸の部分の上部
のシリコンが他に比べてうすいため早（冷えるので、結
１化の核になる。また、この条溝の壁面が結晶軸を現定
し、小さなパタ−ンでは全面単結晶に、大きなパターン
でも非常に大きな結晶粒をもった再結晶層となる。この
後のデバイス形成方法については従来方法と同じである
。
なお、上記実施例では、レーザをエネルギー線として用
い゛たが、電子ビーム゛の場合も同様の効果が得られる
ことはいうまでもない。
また、条溝の形成にあたっては、全面に形成したが、マ
スク合せによって部分的にパターン部のみメζ形成して
もよく、その断面形状が矩形である必要はない。適当な
傾きをも之せることにより、面方位の制（至）が−Ｔ能
である。
以上のようにこの発明によれば、半辱体ｍを絶（織物で
周囲と下部を囲むに峰して、熱伝導制御のための５１４
褥を下部絶縁体表面に形成しているのでエネにギー線に
よる溶融後の再結晶化ｉこおいて単結晶または非常に大
きな結晶粒をもつ次半導体層が再現性よく形成され、こ
れにより形成されるデバイスの特性が向上かつ安定化す
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１ｒｇは従来の島状半導体層を形成する方法を示す工
程別断面図、＃！２図は従来の島状半導体層を用いてＭ
ＯＳ　−トランジスタを形成する方法を示す工程別断面
図、ａｇ３図はこの発明の一実施例による島状半導体層
を形成する方法を示す工程別断面図である。 閣は石英基板、（！りはポリシリコン層、ｔＩｚは酸化
膜、　（１１は電化膜、（１４は（＋１）のポリシリコ
ンがすべて酸化されて形成された酸化膜、Ｏｏは電化膜
、３υはゲート酸化膜、ｑはゲートポリシリコン電極、
瞬は砒素をドーピングして形成したソースドレイン領域
、鱒は層間絶縁膜、に）は配線用Ａｔ層、…は　　　　
□表面保１ｋ［、■はレジストによるダレイティングパ
ターン。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示九第１図 Ｃａ） 第２ｒ２１ （ｊり

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）絶縁体上に形成され周囲を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導体層を局部加熱
    により、局部的にｍ−する方法において、上記島状の半
    導体層の下地となる絶縁体上に少なくとも１個所以上の
    凸部を半導体層形成に先がけて、あらかじめ形成してお
    （ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. （２）　　局部加熱はレーザ光または電子ビームによっ
    て行なわれることを特徴とする特１ＦＦａｌ！求の範囲
    第１項記載の半導体装置の製造方法。
  3. （３）　　局部加熱はレーザ光または電子ビームを半導
    体層に対して相対的に移動することにより行なわれるこ
    とを特徴とする特＃Ｆ＃ｌｌ求の範囲第１項または第２
    項のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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