JPS60106124A - 絶縁基板上への半導体薄膜形成方法 - Google Patents

絶縁基板上への半導体薄膜形成方法

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JPS60106124A
JPS60106124A JP21385083A JP21385083A JPS60106124A JP S60106124 A JPS60106124 A JP S60106124A JP 21385083 A JP21385083 A JP 21385083A JP 21385083 A JP21385083 A JP 21385083A JP S60106124 A JPS60106124 A JP S60106124A
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JP
Japan
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film
cracks
thin film
holes
polycrystalline
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Application number
JP21385083A
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English (en)
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Akira Fukami
深見 彰
Yutaka Kobayashi
裕 小林
Susumu Murakami
進 村上
Takaya Suzuki
誉也 鈴木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656Special treatments
    • H01L21/02664Aftertreatments
    • H01L21/02667Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
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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〕 本発明は絶縁基板上への高品質半導体薄膜形成方法に関
するものである。
〔発明の背景〕
絶縁基板上へ高結晶品質の半導体薄膜を形成する方法と
して、絶縁基板上へ多結晶または非晶質半導体1裔を堆
積し、この層をレーデビームや電子ビーム等のエネルギ
ービーム、あるいはカーボンヒータや高周波誘導加熱法
によって加熱溶融し、再結晶化される方法が試みられて
いる。この方法は半導体層を主に絶縁基板の基板面に対
して水平な方向に再結晶成長させることにより、大きな
グレインザイズの結晶や単結晶を形成する方法である。
しかしながら、この方法では、半導体層は再結晶化した
後、融点直下から室温まで冷却されることになシ、冷却
後半導体1脅中に熱応力が生じると半導体層中にクラッ
クが発生することがある。
例えば絶縁基板として石英、半導体層としてシリコン(
以下Biと表示する)を使用した場合、石英とSiとで
は熱膨張係数が約1桁異るため、石英と81とがSiの
融点直下から冷却されると、Si層中に引張応力が生じ
クラックが生じる。石英がSiはど高温にならないよう
に加熱した場合も同様に引張応力のためクラックが発生
する。このようなりラックの発生したSi層中にトラン
ジスタ等の素子を作製すると、素子中にクラックの存在
する場合があシ、クラックを有する素子はその素子とし
ての正常な特性を示さない。これに対する方策としては
、クラック発生のない半導体層を形成する方法や、ある
いはクラックが発生しても素子中にはクラックが入らな
いようにすることができるように所定の位置にクラック
の発生を誘起する方法が考えられる。
クラック発生のない半導体層を形成する一つの方法は、
半導体層中に発生する引張応力を緩和するために半導体
層を島状に分離する方法である。
3i層を島状に分離した後溶融再結晶化するとある大き
さ以下の島ではクラックは発生しない。ところが島の大
きさが小さいため、個々の島内で前述した水平方向の再
結晶成長を行わせることは難しい。個々の島は瞬時に島
全体が凝固し、そのため水平方向に再結晶成長した場合
とは結晶性が異ったり、またSi層表面に突起が点々と
形成されたりするという欠点があった。
上記欠点を僻けるには島状化しない方法がよい。
この場合上述したようにクラックが発生するが、クラッ
クが発生しても素子中にクラックが人らなければよい。
そこで素子中にクラックが入らないようにすることがで
きるように、再結晶半導体薄膜内の新案の位置にクラッ
クを発生させる方法がめられていた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、溶融再結晶化法によって絶縁基板上に
高品質半導体薄膜を形成する場合に、絶縁基板上の再結
晶半導体薄膜内でのクラックの発生を所定の位置に誘起
させ、半導体薄膜内に作製する素子中にはクラックが存
在しないようにした絶縁基板上への半導体薄膜形成方法
を提供することにある。
〔発明の概要〕
このような目的を達成するために1本発明は、再結晶半
導体薄膜内でのクラックの発生を所定の位置に誘起する
ために、再結晶半導体薄膜の特定の位置に応力が集中す
るような構造を、半導体薄膜の再結晶化処理前にあらか
じめ設けるようにしたものである。そしてこの特定の応
力集中点を作るために、半導体薄膜内ある麿は半導体薄
膜の上または下の層に特定のパターンを形成するように
したものである。このパ)−ンによって、再結晶化処理
後の半導体薄膜内の特定の位置に応力が集中すると、そ
こがクラック発生の起点となシ、他の応力集中点へとク
ラックがつながるため、所定の位置へクラックの発生を
誘起することか可能になるものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第1図(a)において、絶縁基板の一例である溶融石英
基板1上KCVD (Chemical Vapor、
1)eposition:化学気相成長法)によって多
結晶Si膜2が堆積され、多結晶Si膜2には孔3があ
けられている。第1図(b)は孔3のパターンを示した
平面図である。孔3の間隔は一例として50μmであり
、これは通常のホトエツチング法を使用してあけること
ができる。ξの後、多結晶si膜2を溶融し再結晶成長
するが、加熱溶融時の保護のために、多結晶3i膜2上
をシリコン酸化膜(以下5ift膜と称する)等の膜で
被覆する。溶融再結晶成長の方法としては、たとえば多
結晶f3i膜2を帯状に溶融し、ウェハ(多結晶si膜
2を堆積した溶融石英基板1)の一端から他端へと溶融
帯を移動させる、いわゆるゾーンメルティング法がある
。ゾーンメルティング法は棒状のカーボンヒータや、高
周波誘導加熱装置などKよって実現できる。溶融再結晶
成長後ウェハを室温まで冷却すると、Btの熱膨張係数
が石英の0.4×l Q−6C−1に比ヘテ3.6X 
10−6r−1と太きいため、再結晶Si膜4中に引張
応力が生じる。この引張応力に応じてクラックが発生す
るが、仮に、再結晶化処理前の多結晶Si膜2中に孔3
がなければ、クラックの発生個所はランタムである。し
かしながら本実施例に示したように孔3をあけておくと
、再結晶Si膜4中に生ずる引張応力は孔3のまわシで
大きくなり、ここがクラック6を生の起点となシ、第2
図に示すように各孔3間をつなぐ形でクラック5が発生
する。このようにクラック5が規則的にあるいは所定の
位置に発生するので、クラック5の発生していない領域
のみに素子ヲ作製することが可能である。
第1図では孔3の形状は円形であるが、クラック5を第
2図のように所定の位置に発生させることができるなら
ばどんな形状でもよいことはもちろんである。第3図は
孔3が正方形の場合を示すものである。
第4図は第3図に示すパターンで実施した結果ヲ示す顕
微鏡写真で、このことから再結晶Si膜中に各孔3をつ
なぐ形でクラックが発生していることが判る。
第5図(a)は本発明の他の実施例を示すもので、第1
図と異なる構成は孔3が形成される領域に5jCh6が
形成されているところにある。第5図(b)は5iOZ
6のパターンを示した平面図である。
s r Q26を形成したところでは多結晶Si膜2が
除去されているという点では第1図に示した実施例と同
一であり、同じ効果が得られる。なお、81(h6を形
成するには、周知のいわゆるLOCO8酸化法を適用す
ればよい。
上述した各実施例は□、孔3をあけたシ5iO26を形
成するなど多結晶Br膜2を完全になくしてしまう個所
を設けることによって応力集中点を作る方法である。し
かしクラック発生の源となる個所を設ければよいのであ
るから、第6図(a)の断面図で示すように、完全な孔
とせずに凹部7を多結晶Si膜2内に形成することによ
ってもクラック発生を所定の個所に誘起することができ
る。この場合の凹部7のパターンは第6図(b)のよう
にこれまでと同様のものでよいが、第7図の平面図に示
すように各凹部7を連結させた格子状のものとしてもよ
い。
第8図(a) 、 (b)はさらに本発明の他の実施例
を示すものである。これまでの実施例では多結晶Si膜
2中に孔3や凹部7などを設けたが、多結晶SI膜2中
にこのようなパターンを設ける代わりに、その上方ある
いは下方に所定のノ(ター/を有する層を介在させてク
ランクを誘起することができる。
第8図(a)において、溶融石英基板1には凹部8が設
けられ、溶融石英基板1上に多結晶Br膜2が形成され
ている。第8図(b)は溶融石英基板1に設けた凹部8
のパターンを示した平面図である。
この場合、溶融再結晶化処理後、クラックは凹部8を起
点として発生し、凹部8間をつなぐような形でクラック
が発生する。また凹部8のパターンは第9図に示すよう
に凹部8がつながったものでもよい。なおこの実施例で
は、溶融石英基板1にiを接凹凸パターンを形成したが
、凹凸パターンを有する層、たとえば5i02層などを
、溶融石英基板1と多結晶Si膜2の間に介在させても
よい。
第10図(a)はさらに本発明の他の実施例を示すもの
である。この実施例は、多結晶Si膜2の上方に所定の
パターンの凹凸を1する8 i02膜9を形成すること
によってクラックを所定の個所に発生させるものである
。第10図(b)はs iOz膜9における凹部10の
パターンを示した平面図である。
5ICh膜9は加熱溶融の際の保護膜となるが、凹部1
0では他の個所よシもs i 02膜9が薄く、クラッ
ク発生の源となり凹部10をつなぐような形のクラック
が発生する。また凹部10のパターンは第11図のよう
に連結したものであってもよい。
第12図(a) 、 (b)は上述の実施例の変形例で
、第10図(a) 、 (b)における凹部10の代わ
りに孔11としたものである。
それぞれの実施例による効果を比較すると以下の様にな
ることが判った。
まず、第1の実施例の多結晶8i2に孔3をあけること
と第2の実施例の多結晶S12に81026を形成する
方法では効果は同じである。そこでとれらをまとめて、
第1の実施例とし、第1実施例の多結晶Si2に孔3を
あける方法、第3の実施例の多結晶Si2に凹部7を設
ける方法、第4の実施例の絶縁基板1に四部8を設ける
方法、第6の実施例の5tO2膜10に凹部11を設け
る方法、及び第7の実施例の8102膜10に孔12を
あける方法を比較すると第13図の様になった。
評価欄の記号は発生させようとした所定の位置にではな
く他の個所に発生してしまったクラックがウェハの中で
どれだけの割合を占めているかを示したものである。す
なわち、図のクラック13てはなくクラック14がどれ
だけ発崖したかで分類したものである。この様に、多結
晶Si2中に直接孔3をあけたものでは余分なりラック
や期待した位置では逅い所に発生したクラックは少なく
、最も優れている。次いで第14図は、第3の実施例の
多結晶Si2に凹部7を設ける方法、及び第6の実施例
の5ioz膜10に凹部1工を設ける方法において、凹
部′を不連続に分布させたものと連続的につなげたもの
とでその効果を比較したものである。評価欄の記号は第
13図と同じでおる。
このように多結晶8i2に凹部7を設ける方法ではその
効果にあまシ差はなく良好であるが、810z膜10に
凹部11を設ける方法では凹部11を連続的にした方が
凹部に沿ってクラックが誘発されやすいといえる。
以上上述した実施例において、多結晶Si膜2の上方あ
るいは下方にパターニングした層を介在させる場合には
介在層として5io2膜を例としたが、他の膜、たとえ
ばシリコン窒化膜(s i3N4膜)などでもよい。
また溶融再結晶化処理の方法としては、先にゾーンメル
ティング法を例にとったが、レーザや電子ビームを使用
して溶融部を作シ、それを走査する方法でもよい。
さらにまた絶縁基板としては溶融石英基板lを例とした
が、他の基板、たとえばガラス基板などでもよい。特に
Siなどの半導体層と熱膨張係数が大きく異る基板の場
合に効果がある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、絶縁基板上に、ランダムではなく所定
の位置にクラックが発生した、高品質の半導体薄膜を形
成することができ、した力;って、半導体素子を形成す
る場合、前Meクラックを容易に避けて形成する!こと
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明の一実施例になる所定の位置にク
ラックの発生が誘起される再結晶半導体薄膜を絶縁基板
上へ形成する前の状態を示す断面図、第1図(b)は第
1図(a)における多結晶siに設はパターンの平面図
、第2図は第1図の一実施例によシ所定の位置にクラッ
クの発生した再結晶半導体薄膜が得られた状態を示す平
面図、第3図は第1図(a) 、 (b)における多結
晶Si膜のパターン形状の他の形状を示す平面図、第4
図は第3図の一実施例によシ所定の位置にクラックの発
生した再結晶Si膜が得られた状態を表わす鵡微鏡写真
、第5図(a) 、 (b)はそれぞれ本発明の他の実
施例になる再結晶半導体薄膜がイ析られる前の状態を示
す断面図および平面図、第6図(a) 、 (b)はさ
らに本発明の他の実施例になる再結晶半導体薄膜が得ら
れる前の状態を示す断面図および平面図、第7図は第6
図における多結晶Si膜のパターン形状の他の形状を示
す平面図、第8図(a) 、 (b)はそれぞれさらに
本発明の他の実施例になる再結晶半導体薄膜が得られる
前の状態を示す断面図および平面図、第9図は第8図(
b)における溶融石英基板のパターン形状の他の形状を
示す平面図、第10図(a) 、 (b)はそれぞれさ
らに本発明の他の実施例になる再結晶半導体薄膜が得ら
れる前の状態を示す断面図および平面図、第11図は第
10図(b)における5i(h膜のパターン形状の他の
形状を示す平面図、第12図(a) 、 (b)はそれ
ぞれさらに本発明の他の実施例になる再結晶半導体薄膜
が得られる前の状態を示す断面図および平面図、第13
図および第14図は本、、明の各実施例における効果の
比較を示した図である。 1・・・溶融石英基板、2・・・多結晶Si膜、3.1
1・・・孔、4・・・再結晶Si膜、5・・・クラック
、6・・・8102.7.8 、10・・・凹部、9−
8102m。 代理人 ブ1゛理士 鵜沼辰之 茅 ノ 目 (a)3 / <b) 琴2 図 茅3b41 茅 4 固 $5 凹 (d) 、1 第1−ρ] 、・7 〈bン 哨’7図 第91ン〕 謄+oI!1 (b) 栖+II] 逮12色 (、b) 察13区 第 +4 ffi

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、絶縁基板上に多結晶あるいは非晶質の半導体薄膜を
    形成した後、前記半導体薄膜を溶融し再結晶成長させる
    ことにより、再結晶半導体薄膜を形成する方法において
    、再結晶成長前の前記半導体薄膜面においてその半導体
    素子形成領域以外の領域で少なくとも前記半導体素子形
    成領域の4角に応力集中手段を設けることを特徴とする
    絶縁基板上への半導体薄膜形成方法。
JP21385083A 1983-11-14 1983-11-14 絶縁基板上への半導体薄膜形成方法 Pending JPS60106124A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62224946A (ja) * 1986-03-27 1987-10-02 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体基体の製造方法
JPS635513A (ja) * 1986-06-25 1988-01-11 Matsushita Electric Works Ltd 半導体基板

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62224946A (ja) * 1986-03-27 1987-10-02 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体基体の製造方法
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