JPS5979518A - 半導体薄膜の形成方法 - Google Patents
半導体薄膜の形成方法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】
〔発明の利用分封〕
本発明に半導体薄膜の形成方法に係り、特に果槓系子等
の半導体素子の形成に好適な半導体薄膜の形成方法に関
する。
の半導体素子の形成に好適な半導体薄膜の形成方法に関
する。
非晶質絶脈坏基体上に半導体の単結晶ないし粗大結晶薄
膜kit與する方法は、いくつか知られてい/)、、、
シリコンについて述べれば、第一はシリコン単結晶基体
上に被層した非晶質杷縁体、例えば二数化シリコン膜上
に、非晶質ないし多結晶シリコン薄膜を被着し、帯溶融
法によシ再結晶させるものであシ SすS(シリコン・
オン・サファイ−/ )に代りうる方法として、台所で
開兄が進められている。仙の一つは非晶買絶縁吻すなわ
ち溶融石英ないしカラスを基体とする方法でめり、ディ
スフレイ光子の駆動部用半導体光子基体として適してい
ると3rシておシ、前記シリコン単結晶r基体とする場
合との優男゛は、l:Iげりにより異ると考えられる。
膜kit與する方法は、いくつか知られてい/)、、、
シリコンについて述べれば、第一はシリコン単結晶基体
上に被層した非晶質杷縁体、例えば二数化シリコン膜上
に、非晶質ないし多結晶シリコン薄膜を被着し、帯溶融
法によシ再結晶させるものであシ SすS(シリコン・
オン・サファイ−/ )に代りうる方法として、台所で
開兄が進められている。仙の一つは非晶買絶縁吻すなわ
ち溶融石英ないしカラスを基体とする方法でめり、ディ
スフレイ光子の駆動部用半導体光子基体として適してい
ると3rシておシ、前記シリコン単結晶r基体とする場
合との優男゛は、l:Iげりにより異ると考えられる。
本発明は上記の第2の方法に関連す/D%1のであるの
で、この場合について従来の技術の間組点を述べ/)。
で、この場合について従来の技術の間組点を述べ/)。
溶融石英を基板とする場合、溶融石英とシリコンとの熱
膨張年の贋が問題となる。即ち、シリコン薄膜は融解、
丹凝固によシ再紬晶化さnろ〃・、溶1触4.4央の熱
I第張率はシリコンよりはるかに小さいので、丹結晶層
甲には呈湿まで帝却する1−に大きな引張り応カケ生じ
、七のため再粕晶シリコン、1健f、J:割nyz生し
、大面積の連続した膜?形成することができない。また
、刀うスケ基体とする方法に2いて1J、割lLt防ぐ
ことは可能であめが、軟化温度が低いため基板を最適な
温度1で抽助加熱することが、基板の形状ケ保持する上
で困難であり、また、ノコラス中には一妓に、溶融石英
中より多量の、有否不純物特にナトリウムが含まnるが
、そのシリコン薄膜中への混入についても問題がある。
膨張年の贋が問題となる。即ち、シリコン薄膜は融解、
丹凝固によシ再紬晶化さnろ〃・、溶1触4.4央の熱
I第張率はシリコンよりはるかに小さいので、丹結晶層
甲には呈湿まで帝却する1−に大きな引張り応カケ生じ
、七のため再粕晶シリコン、1健f、J:割nyz生し
、大面積の連続した膜?形成することができない。また
、刀うスケ基体とする方法に2いて1J、割lLt防ぐ
ことは可能であめが、軟化温度が低いため基板を最適な
温度1で抽助加熱することが、基板の形状ケ保持する上
で困難であり、また、ノコラス中には一妓に、溶融石英
中より多量の、有否不純物特にナトリウムが含まnるが
、そのシリコン薄膜中への混入についても問題がある。
〔免明のl09〕
本発明の目的は、上記従来の問題?解決し、非晶質絶縁
俸基体上に面品質の単結晶半導体薄膜を形成し得な方法
ヶ提供することにあta。
俸基体上に面品質の単結晶半導体薄膜を形成し得な方法
ヶ提供することにあta。
本発明は高軟比点材料r基体の主部とすることによって
信逍的強度を保ちつつ、結晶會形成する表面付近に、枢
化献度の異る複数の材不・1による、制御さflた積層
構這勿該けることすこよって紹61′3薄膜甲の応力等
緒特性音制御するものである。
信逍的強度を保ちつつ、結晶會形成する表面付近に、枢
化献度の異る複数の材不・1による、制御さflた積層
構這勿該けることすこよって紹61′3薄膜甲の応力等
緒特性音制御するものである。
本発明の一実施例を第1図により説明する。同図におい
て記号1に溶融石英からなる基板であゐ。
て記号1に溶融石英からなる基板であゐ。
2は濃度10モル%のり〜ガラス虐であって、通常のC
Vi)法によって被着したものであり、厚さ1100n
であゐ。3は不純物のドーブケ行わずに堆積した5i0
2膜であり、CVi法により1.5μn】の厚さで被着
しtc、、4は同じ< T、PCVD法により被着した
厚さ600nmの多結晶Sl膜でめゐ。5は多結晶3i
層の単結晶化r帯溶+d法によって行なう味に陪−した
3層層の変形を防ぎ、4た、界囲気ガスのイ昆入?防止
する保順膜であって、不利物のドープのない(シVJ)
法によるSi(JzJMであり、厚さは2.0μmでめ
口っ 次に単結晶化の方法および乗件について説明し、その結
果VCついて運べる。本実施例Vこおいては単結晶化の
方法として二種類の刀体を行なった。
Vi)法によって被着したものであり、厚さ1100n
であゐ。3は不純物のドーブケ行わずに堆積した5i0
2膜であり、CVi法により1.5μn】の厚さで被着
しtc、、4は同じ< T、PCVD法により被着した
厚さ600nmの多結晶Sl膜でめゐ。5は多結晶3i
層の単結晶化r帯溶+d法によって行なう味に陪−した
3層層の変形を防ぎ、4た、界囲気ガスのイ昆入?防止
する保順膜であって、不利物のドープのない(シVJ)
法によるSi(JzJMであり、厚さは2.0μmでめ
口っ 次に単結晶化の方法および乗件について説明し、その結
果VCついて運べる。本実施例Vこおいては単結晶化の
方法として二種類の刀体を行なった。
単結晶化の第一の方法はレーザ照射による方法であ/)
、、連続mW(CνV)のアルゴンイオン・レーザr約
15 U X 70μmの楕円形とし、出力約3W、走
食述度約1crn/Sの条汁で走亘した。
、、連続mW(CνV)のアルゴンイオン・レーザr約
15 U X 70μmの楕円形とし、出力約3W、走
食述度約1crn/Sの条汁で走亘した。
単結晶比のもう−りの方法は、帯状のヒーター?用いて
カロ熱を何なう方法である。第2図に便用した装置の略
図7示す。基体6に弧状グラノアイ)ビー11−フ上i
/cd持され、1050 C(’) Wx 展に/Ju
熱ちnる。さらに、基体表面上1.5 rrtm K保
持さ17C帝状のグラファイト・ヒータ8に連成し、1
670Cに加熱し、基体表面との一短距離ヶ保9つつ一
方向に約2 rrun/ sの速度で移動した。
カロ熱を何なう方法である。第2図に便用した装置の略
図7示す。基体6に弧状グラノアイ)ビー11−フ上i
/cd持され、1050 C(’) Wx 展に/Ju
熱ちnる。さらに、基体表面上1.5 rrtm K保
持さ17C帝状のグラファイト・ヒータ8に連成し、1
670Cに加熱し、基体表面との一短距離ヶ保9つつ一
方向に約2 rrun/ sの速度で移動した。
以上のニガbx単一の溶融石英から煽る基体、および本
実施ylJの構造による基体上の半導体(S i)博g
vc通用し、膜質を比奴したところ、前者においては生
得体膜に無数の方向性のない亀裂が走り、膜は不定形の
不連続な領域に分割されているのに対し、本実施yuの
構造による膜は亀表ケ生ぜず連続で、任意の領域に菓子
を形成することがoJ能であった。半導体索子形成用の
薄膜として、このような膜が望ましいことは、百91で
もない。
実施ylJの構造による基体上の半導体(S i)博g
vc通用し、膜質を比奴したところ、前者においては生
得体膜に無数の方向性のない亀裂が走り、膜は不定形の
不連続な領域に分割されているのに対し、本実施yuの
構造による膜は亀表ケ生ぜず連続で、任意の領域に菓子
を形成することがoJ能であった。半導体索子形成用の
薄膜として、このような膜が望ましいことは、百91で
もない。
第2の実施列は巣3凶のような侮這tもつ基体を用いる
ものであ□。本基体横坑の出先材料lは前実施例と同じ
く溶融石英板である。9は通常のCVD法によって被着
した、20モル%の濃度の8203 ?]l−苫ム5i
Oz膜(以下B5Gmと略f)f厚ざ1100nい3μ
不純物?ドープしていないCvIJ−8iU2膜”’C
’厚す500’ n m Tあり、コノ2櫨類の膜から
成る構造勿2j−槓虐した上にLPCVu法により多結
晶51g42厚F600nm被層した。さらに、不利*
’にドープし〃いCVD−8iCh膜5 k 1.5μ
m被有し、市溶融時のSiノーの変形、雰囲気ガスのS
1層への混入の防止忙何なった。
ものであ□。本基体横坑の出先材料lは前実施例と同じ
く溶融石英板である。9は通常のCVD法によって被着
した、20モル%の濃度の8203 ?]l−苫ム5i
Oz膜(以下B5Gmと略f)f厚ざ1100nい3μ
不純物?ドープしていないCvIJ−8iU2膜”’C
’厚す500’ n m Tあり、コノ2櫨類の膜から
成る構造勿2j−槓虐した上にLPCVu法により多結
晶51g42厚F600nm被層した。さらに、不利*
’にドープし〃いCVD−8iCh膜5 k 1.5μ
m被有し、市溶融時のSiノーの変形、雰囲気ガスのS
1層への混入の防止忙何なった。
不慣逍盆@果21tg例における第2の方法によって蛍
浴融、再結晶δせたところ、前実施例におけゐのと10
J様に、亀裂を伴わない連続したdi薄膜ヶ得ることが
でき罠。そこで、BSGSaO2さ?種々皮更して再結
晶薄膜の電気特性tしっぺ(。
浴融、再結晶δせたところ、前実施例におけゐのと10
J様に、亀裂を伴わない連続したdi薄膜ヶ得ることが
でき罠。そこで、BSGSaO2さ?種々皮更して再結
晶薄膜の電気特性tしっぺ(。
測九は、再結晶、専属にPゝイオン’c l 20 K
e Vで5XIO”/crA打込み、屋素雰囲気中に
おいて980C,30分間のアニール7行った仮、ボー
ル測足および比抵抗測尾c何なった。
e Vで5XIO”/crA打込み、屋素雰囲気中に
おいて980C,30分間のアニール7行った仮、ボー
ル測足および比抵抗測尾c何なった。
弔4図はBSG膜厚と丹結晶膜甲の電子移動度I/、l
関赤を示しているが、このようにBSG膜厚によって膜
の嶋気符性τ制両しうるということは、本発明の特徴θ
一つである。図に示すように、BSGの厚さ?制御する
争によって電子移動度の高い領域(領域I)と低い領域
(領域■)r形成でさゐ。膜の電気特性制御μこの他、
g+1実施例のような2棟類の膜r一層績んだ構造に於
ても可能であり、またほう素(!11んでも同@)の!
腿の変更によっても可能であったが本実施例によルは特
に艮好な制御性?得ることができた。筐た、本実施例に
おける、880層にはさまれた不純吻?ドープしていな
い5iOz層の膜厚制御によっても、ある8度口丁能で
めった。こlしらパラメータμそ几ぞれに制御しゃ丁い
範囲tもってお・す、目的に応じて選択すべきでろ名が
、本発明の積ノ曽衣囲構造に起因する符頭でめる点は、
いずγしも同じである。
関赤を示しているが、このようにBSG膜厚によって膜
の嶋気符性τ制両しうるということは、本発明の特徴θ
一つである。図に示すように、BSGの厚さ?制御する
争によって電子移動度の高い領域(領域I)と低い領域
(領域■)r形成でさゐ。膜の電気特性制御μこの他、
g+1実施例のような2棟類の膜r一層績んだ構造に於
ても可能であり、またほう素(!11んでも同@)の!
腿の変更によっても可能であったが本実施例によルは特
に艮好な制御性?得ることができた。筐た、本実施例に
おける、880層にはさまれた不純吻?ドープしていな
い5iOz層の膜厚制御によっても、ある8度口丁能で
めった。こlしらパラメータμそ几ぞれに制御しゃ丁い
範囲tもってお・す、目的に応じて選択すべきでろ名が
、本発明の積ノ曽衣囲構造に起因する符頭でめる点は、
いずγしも同じである。
第3の実施例は、丹結晶Si膜のドーピングに関するも
のであめ。本実施例は、基体構造t45図に示すように
することで行なわrした。即ち、第5図の構造は基本的
には第1図の構造と類似であるが、Si層とそ几に接す
る不純物tドープしていない8j02との間に、不純吻
tドープした薄い5iO2膜rはさみ込んだ点に特徴が
ある。もちろんこの膜の形成は、順次CVD法による膜
の堆償被層r行なう過程で、各局に行なうことができる
。
のであめ。本実施例は、基体構造t45図に示すように
することで行なわrした。即ち、第5図の構造は基本的
には第1図の構造と類似であるが、Si層とそ几に接す
る不純物tドープしていない8j02との間に、不純吻
tドープした薄い5iO2膜rはさみ込んだ点に特徴が
ある。もちろんこの膜の形成は、順次CVD法による膜
の堆償被層r行なう過程で、各局に行なうことができる
。
具体νりとしては、シん濃度10モル%のPSG膜に2
0口m被看した時、得もつれた再結晶Si朕はn型で、
キャリア濃度約7 X 10 ” Cm−”であった。
0口m被看した時、得もつれた再結晶Si朕はn型で、
キャリア濃度約7 X 10 ” Cm−”であった。
以上、実施VUこおいては多結晶Siの再結晶化7例と
したか、出発材料として非晶質Slr用いることは差し
つかえない。また、本発明の原理lこもとつく基体悔遣
が、Si以外の半導体薄膜の育成17)場曾にt適用し
ン心ことは明らかであめ。
したか、出発材料として非晶質Slr用いることは差し
つかえない。また、本発明の原理lこもとつく基体悔遣
が、Si以外の半導体薄膜の育成17)場曾にt適用し
ン心ことは明らかであめ。
し#、明の効果〕
以上の如く本発明によ1しぽ非晶質絶縁体基板上に大面
積の手4.flf−結晶層τ脣性を制御して形成可能で
あるので、素子業績密度の向上および高子設計上の自由
度の同上ケ達成することがでキ向。
積の手4.flf−結晶層τ脣性を制御して形成可能で
あるので、素子業績密度の向上および高子設計上の自由
度の同上ケ達成することがでキ向。
第1図、第3図および第5図はぞn−f:n本発明の異
なる実施例?ホす断面図、第2図は本発明における加熱
方法の例r示す図、第4図はBSG膜厚と膜中の電子移
動度の関係r示す曲線図でめろ、。 1・・・溶融石英基体、2・・・CV’D法により被着
したりん7ノラス層、3・・・不純吻tドープしていシ
よいCV JJ・5jlJ2層、4・・・多紹晶SI渭
、5・・・衆面株、涜用の不純物?ドーグしていないC
Vj)−8i(J2層、6・・・第1図の構造による基
体、7・・・下部ヒータ、8・・・上19ヒータ・ 代理人弁理士薄 1)利 幸 第1図 冨 2 図 (0−ン (?)
なる実施例?ホす断面図、第2図は本発明における加熱
方法の例r示す図、第4図はBSG膜厚と膜中の電子移
動度の関係r示す曲線図でめろ、。 1・・・溶融石英基体、2・・・CV’D法により被着
したりん7ノラス層、3・・・不純吻tドープしていシ
よいCV JJ・5jlJ2層、4・・・多紹晶SI渭
、5・・・衆面株、涜用の不純物?ドーグしていないC
Vj)−8i(J2層、6・・・第1図の構造による基
体、7・・・下部ヒータ、8・・・上19ヒータ・ 代理人弁理士薄 1)利 幸 第1図 冨 2 図 (0−ン (?)
Claims (1)
- 互いに軟化点の共なる複数の膜と多結晶もしくン族を単
結晶化する工程r會むこと葡荷値とする半導体薄膜の製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57189048A JPS5979518A (ja) | 1982-10-29 | 1982-10-29 | 半導体薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57189048A JPS5979518A (ja) | 1982-10-29 | 1982-10-29 | 半導体薄膜の形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5979518A true JPS5979518A (ja) | 1984-05-08 |
Family
ID=16234412
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57189048A Pending JPS5979518A (ja) | 1982-10-29 | 1982-10-29 | 半導体薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5979518A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6466929A (en) * | 1987-08-11 | 1989-03-13 | Philips Nv | Method of forming defect-free single crystal thin layer of semiconductor material |
JPH0237713A (ja) * | 1988-06-17 | 1990-02-07 | Philips Gloeilampenfab:Nv | 絶縁体上に半導体材料の薄い無欠陥単結晶細条を形成する方法 |
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- 1982-10-29 JP JP57189048A patent/JPS5979518A/ja active Pending
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