JPS59217323A - 単結晶シリコンの製造方法 - Google Patents

単結晶シリコンの製造方法

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JPS59217323A
JPS59217323A JP58090687A JP9068783A JPS59217323A JP S59217323 A JPS59217323 A JP S59217323A JP 58090687 A JP58090687 A JP 58090687A JP 9068783 A JP9068783 A JP 9068783A JP S59217323 A JPS59217323 A JP S59217323A
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si3n4
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insulating film
crystal
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Masanobu Miyao
正信 宮尾
Osamu Okura
理 大倉
Kikuo Kusukawa
喜久雄 楠川
Masahiro Shigeniwa
昌弘 茂庭
Hideo Sunami
英夫 角南
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Hitachi Ltd
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は単結晶シリコンの製造方法に係り、特シリコン
の製造方法に関する。
〔発明の背景〕
シリコン（Ｓｔ）単結晶基板を結晶成長のシード（種）
とし、絶縁膜上に堆積した多結晶又は非晶質Ｓ１を結晶
化する方法には、たとえば、ブリッジングエピタキシャ
ル法が知られている。（特開昭５６−７３６９７７Ｍ、
Ｔａｍｕｒａ　　ｅｔ　　ａｌ。
Ｊｐｎ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、１９．Ｌ２３．１９
８０）。
この技術に於いては、第１図に示した構造の試料（１；
単結晶Ｓｋ基板、２；絶縁膜、５；堆積された多結晶又
は非晶質Ｓｉ）にレーザ光又は電子ビーム６を矢印７に
示した方向に走査し、照射する事によシ堆積層の一部全
溶融層４、とし、その冷却過程に於いて液相エピタキシ
ャル成長を横方向に生ぜしめ絶縁膜上に単結晶８ｉａ６
形成するものである。この場合、領域８、が結晶成長の
シードとなっている。しかしながら、第１図に示した構
造の試料を用いた場合、シード領域８に於いて発生した
結晶成長が絶縁膜上に迄継続するにあがらなければなら
ない。この要請が結晶成長に対する一つの障害となり、
第１図に示した構造の試料に於いて、結晶成長領域は絶
縁膜上、高々１０μｍ程度に制限される。
上記の欠点を解決する為に考案された一つの解決法が第
２図の構造の試料を用いた結晶成長法である。即ち、こ
の場合、絶縁膜２は基板単結晶１の内にうめ込まれた構
造となっている。その為、結晶成長時にビーム照射によ
＃）溶融したＳｉ層が、一度絶縁膜の壁をはい登る必要
がない。その結果、水沫に於いてはビーム・アニール後
に数１００μｍ程度の単結晶領域が絶縁膜上に実現され
ている。
し力゛しながら・結晶成長した単結晶薄膜をｗ子顕微鏡
等の手段を用いて詳細に検討した所、単結晶基板と絶縁
膜との境界領域（即ち、シード領域の端）の上に於いて
数多くの結晶欠陥が観察された。
本現象を結晶成長論的に調べだ所、欠陥発生の主たる原
因がシード領域端に於けるストレスに起因するものであ
る事が明らかとなった。即ち、この領域に於いては、基
板から絶縁膜への材料の移ジ変シが急に行なわれている
。一般に半導体基板の熱伝導係数は絶縁膜のそれよりも
２桁低い。その為に、この領域に於いてはビーム照射時
に大きな温度勾配が生じる事になる。従ってこの現象が
ストレスを引き起こし、その結果数多くの結晶欠陥が形
成された訳である。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記従来の欠点を排除し、結晶欠陥の
無い単結晶薄膜を絶縁膜上に形成する点にある。
〔発明の概要〕
本発明の基本的な考え方を第３図を用いて説明する。先
ず第１のポイントは絶縁膜２を基板単結晶１の中にうめ
込む点にある。この場合、絶縁膜の表面をシードとなる
基板単結晶の領域よりも低くする事により、第１図の構
造の際に問題となった、結晶成長時のはい上υを排除す
る事ができる。
第２のポイントは、基板から絶縁膜への物質の移シ変シ
をゆるやかにしく図３の場合、絶縁膜の厚さが次第に厚
くなっている。）、シード周辺領域に於けるストレスの
発生を低減する事にある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
第４図の工程（１）〜（５）迄は、第３図の如き構造の
試料を形成するプロセスの一例である。
先ず第１の行程に於いて（１）は単結晶成長のシードと
なる領域に５１０ｚ膜（５００人）１０゜ＳｉｓＮ４Ｍ
　（１２００人）１１及びレジスト膜１２を形成する。
第２の行程（２）はヒドラジン等の異方性エツチング液
を用い基板Ｓｉ９、をエツチングした後、レジスト膜１
２を除去する工程である。異方性エツチングを用いてい
る為、Ｓｉ基板は傾斜状にエッチされる。Ｓｉ基板９を
０．５μｍ程度エツチングするには６０Ｃで３０分間程
度のエツチングが適当でるる。第３の行程（３）は全面
を酸化し、８ｊＯｚ膜（５００人）１２及び８ｉｓＮ４
膜（１２００Ａ）１３を形成する工程である。続いて反
応性スパッタ等のＳｉ３Ｎ４の異方性エツチングを第４
行程（４）に於いて行なう。この場合、５ｊｓＮ４膜１
３は傾斜部を除いて完全に除去される事になる。従って
Ｓ　ｉ　ｓ　Ｎ４　膜としてはシード上に５ｉＢＮ４膜
１１が又Ｓｉの傾斜領域にＳｉ３Ｎ４膜１３が残る事に
なる。この状態で酸化を行なうのが第５の行程（５）で
ある。８ｊｓＮ４が酸化マスクとなる為、傾斜領域に於
いてＳｉＯ２膜の厚さが変り、その結果端部の膜厚が異
なる５ｊＯｚ膜１４が形成される。
その後、ＳｉＯ２膜１０，１２及びＳｉ３Ｎ４膜１１．
１３を除去する。尚、本実施例に於いてはＳｉＯ□膜１
４膜厚４は３０００Ａとした。第６の工程（６）は多結
晶Ｓｉ膜１５を堆積し、その後レーザ光１６を矢印１７
の方向に照射して走査する行程である。
レーザ光１Ｇを走査・照射した後の結晶性を電子顕微鏡
を用いて観察した所、全く無欠陥の単結晶８ｉ膜がシー
ドから５００μｍの領域にわたって存在している事が確
認され、本発明の有用性が明らかとなった。
分子線エピタキシャル成長技術を適用する事によシ、本
発明の応、用範囲を更に拡大化する事ができる。その実
施例を第５図に示す。この場合、酸化膜（膜厚１５００
Ａ）２は単結晶基板１の上に形成されている。超高真空
下（≦１０−”Ｔｏｒｒ）で基板を７０００に加熱しつ
つ分子線蒸着を行なうと酸化膜の開孔部、即ちシード領
域には単結晶５ｉ１９が成長した。この場合、酸化膜２
の水平部の上には多結晶５ｉ１８が形成されていた。従
って、本実施例に於いては、結晶成長の棟となる基板単
結晶表面が酸化膜表面より下部に位置していたものの、
Ｓｉを堆積した後では、単結晶ｓｉが酸化膜表面より上
部に位置した訳である。レーザ光を走査・照射した後の
結晶性を電子顕微鏡を用い評価した所、第４図の実施例
とほぼ同じ結果が得られた。
尚、上記の実施例に於いては、アニール手段としてレー
ザ光を用いたが、電子ビーム、線状ヒー１　　　　　　
ター、フラッシュ・ランプ等の手段を用いても、はぼ同
じ結果が得られている。又堆積するＳｉ層１５としては
多結晶ｓｉのみならず非晶質ｓｉを用いても良い事は自
明である。
〔発明の効果〕
上記説明から明らかなように、本発明によれば、絶縁膜
端部上にも、良好な単結晶シリコンを形成することが可
能であり、得られる利益は太きい。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図は従来法を示す模式図、第３図は本発
明を示す模式図、第４図は本発明を示す工程図、第５図
は本発明を示す模式図である。 １・・・シリコン基板、２・・・絶縁膜、３・・・多結
晶シリコン、４・・・溶解層、５・・・多結晶シ込コン
、６・・・し第　　１　　図 第　Ｚ　　図 ￥ｉ　　３　　図 ′￥３　４　　図 （＋　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　（Ｚ）（３ン　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　（４）第５図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、単結晶シリコン基板表面近傍に部分的に形成された
    絶縁膜、絶縁膜上及びンリコン表面上に堆積された多結
    晶シリコン又は非晶質シリコンからなる系に於いて、結
    晶成長のシードとなる単結晶シリコン基板の領域が、絶
    縁膜基板表面よりも高い位置にあや、かつ、単結晶シリ
    コン側から絶縁膜側に絶縁膜の厚さが次第に厚くなる特
    徴を有しており、かつその系にレーザー光。 電子ビーム、ストリップ・ヒーター、フラッシュ・ラン
    プの如き加熱源全走査しながら加熱し、当該多結晶又は
    非晶質シリコンの全部又はその一部を単結晶化する事を
    特徴とした単結晶シリコンの製造方法。
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