JPS6025222A - Ｓｏｉ結晶形成法 - Google Patents

Ｓｏｉ結晶形成法

Info

Publication number
JPS6025222A
JPS6025222A JP58131958A JP13195883A JPS6025222A JP S6025222 A JPS6025222 A JP S6025222A JP 58131958 A JP58131958 A JP 58131958A JP 13195883 A JP13195883 A JP 13195883A JP S6025222 A JPS6025222 A JP S6025222A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polycrystalline silicon
silicon film
film
grooves
vapor phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP58131958A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6362892B2 (ja
Inventor
Koji Egami
江上　浩二
Masakazu Kimura
正和 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP58131958A priority Critical patent/JPS6025222A/ja
Publication of JPS6025222A publication Critical patent/JPS6025222A/ja
Publication of JPS6362892B2 publication Critical patent/JPS6362892B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02675—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02422—Non-crystalline insulating materials, e.g. glass, polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02441—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/0245—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02488—Insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02494—Structure
    • H01L21/02496—Layer structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02494—Structure
    • H01L21/02496—Layer structure
    • H01L21/02502—Layer structure consisting of two layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02587—Structure
    • H01L21/0259—Microstructure
    • H01L21/02598—Microstructure monocrystalline
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02609—Crystal orientation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02675—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
    • H01L21/02683—Continuous wave laser beam

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

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上のシリコン膜をレーザアニール
により単結晶化させる方法に関するものである。
非晶質絶縁体上に単結晶シリコン膜を形成する方法は低
消費電力、高速化デバイスの形成を目的とし、５Ｏ８（
！３ｉ　ｏｎ’５ａｐｐｂｉｒｅ）の代替や三次元化゛
デバイスなどから注目されている。このような形成法と
して、グラフォヱピタキシー（Ｍ。
Ｗ、　Ｇｅ１ｓ、Ｄ、　Ｃ，Ｆｌｏｎｄｅｒｓ、ａｎｄ
　Ｈｅｎｒｙ　Ｉ、Ｓｍ１ｔｈＡｐｐ１．　Ｐｈｙｓ、
Ｌｅｔｔ、３５．７１（１９７ｇ）。）を利用した形成
法やシリコン基板の一部を種子結晶として技術の目標は
均一性よく、大きなダレインサイズを有する単結晶シリ
コン膜を形成すること、さら結晶シリコン基板面を露出
させておかねばならず、多層化に対しては困難な点が多
い。反対に種子績１１ ｉｉ（を用いないＳＯＩ形成法は多層化に対して、種１
［ 熱し、再結晶化させるだけでは、単に大きなグレインサ
イズの単結晶シリコン膜が形成されることは可能でも、
そのデバイス特性の均一性を良（するために必要な単結
晶の結晶学的方位の制御は容易でない。
本発明はシリコン基板を種子結晶として用いずに、新た
に、非晶質絶縁体上に結晶学的方位を制御するための種
子結晶領域を形成し、次いで、該種子結晶の結晶学的方
位を維持しつつ、大きなグレインサイズを有する単結晶
シリコン膜を形成する方法を提供することを目的とする
ものである。
以下、一実施例を示し、図面を用いて、本発明の詳細な
説明する。
第１図は本発明に用いたＳＯＩ基板の模式図である。第
１ツ１（ａ）は概略平面図、第１図（ｂ）は概略断面図
である。基板の形成は次のように行った。先に溝幅Ｗ、
溝の分離幅ｄのストライプ状の平行溝１４−を１０Ｘ１
０Ｘ６”サイズの領域に形成した。溝の形成はｉ常の紫
外光を用いたリングラフィ技術、及びドライエツチング
技術を用いて行った。溝幅Ｗの大きさは１５μｍ、２５
μｍの２種類を用いた。また、溝分離＠ｄの大きさは１
５μｍとした。なお、溝の深さは０６μｍｎとした。次
いで、該溝加工が施された５１０１膜３表面上に減圧化
学気相成長法で多結晶シリコン膜を全面に堆積した。原
料ガスはモノシランガス（ＳｉＨ，）を用いた。成長温
度は７００℃で、膜厚は０６μｍとした。次に溝分離領
域上の不必要な多結晶シリコン膜のみをケミカルーメカ
ニカルポリシング技術により、研摩して取りのぞいた。
このケミカルーメカニカルポリシングでは、試料基板を
接着したポリシング定盤と、微小砥粒を含む弱アリカリ
系のボリシンダ液を含ませたポリ′シングクｐスとを接
触回転させて、研摩を行うものである。５は以上のごと
く形成された、平行溝４に埋め込まれた島状多結晶シリ
コン膜である。このような、多結晶シリコン膜２を備え
た再結晶化させる場合、大きなサイズのグレイン成長□
を効果的に行わせしめる。
次に、レーザ７二−ルカ法について訝、明する。
以上のごｌとく溝に埋め込まれた減圧化学気相成長多結
晶シリコン膜５をレーザ７二−ルして、結晶学的配向性
制御を行う基本概念は、先ず、海の一部に優先配向した
種子結晶領域を形成し、次いで結晶学的方位を維持し２
つ、グレイン成長な行わせしめるものである。
種子結晶領域の形成は、基板に対して垂直な方向２が＜
１００＞に優先配向する形成条件をめて行った。形成条
件としては、多結晶シリコンの堆学気相成長法で成長さ
せた多結晶シリコン膜をＣＷ−Ｎｄ：ＹＡＧ（波長１．
０６μｍ　）　Ｌｙ−ザ７二−ルで再結晶化させると、
基板垂直方向に＜：１００）優先配向した膜を形成でき
ることを見い出した。そこで、第１図（ａ）に示したよ
うに、ＣＷ−Ｎｄ：ＹＡＧしく／’Ｈ８ｅ　Ｃ１出カフ
Ｗである。第２図はこのような種子結晶領域を形成する
にあたり、本発明の目的を達成できるような多結晶シリ
コンの堆積条件、レー！　を 結、晶シリコンの成長温度、縦軸は基板垂直方向のノｌ
″゛１（ 、ぐ１００〉配向量をＸ線回折で評価した値を示す。
第２図に示したごとく、減圧化学気相成長法（ＬＰＧＶ
Ｄ）で成長させた多結晶シリコンの方が常圧化学り５相
成艮法（ＡＰＣＶＤ　）で成長させたものよりも＜ｉｏ
ｏ＞配向性が良いことが分った。また、レーザとして、
Ａｒ　レーザを用いて、アニールを施した結果は第２図
で示したＣＷ−Ｎａ：ＹＡＧ　７＝−ルの配向量よりも
劣っており、柚子結晶領域形成には効呆がなかった。第
２図に示したよう蹟、種子結晶領域形成には減圧化学気
相成長法で、成長温度が　６７０〜７２０°Ｃの年１１
囲で堆第１＜シた多結晶シリコン膜をＣＷ−Ｎｄ：ＹＡ
Ｇレーザで７ニールすることが効果的で、該成長温度範
囲の多結晶シリコンを用いた場合、最紹的に形成された
テバイス〜５，５Ｗである。Ａｒレーザパワーが低い場
合には、再結晶化不十分でグレイン成長がランダムに起
つそしま５が、Ａｒレーザパワーを増加させると、柚子
結晶領域の結晶学的方位を維持しつつ、グレイン成長が
起こることがわかった。
垂直方向２は（１００）であることが分った。第３図は
前記実施例で得られた再結晶化シリコン膜の基板垂直方
向が＜ｉ　ｏ　ｏ＞方位であることを示す電子線写真、
（電子チャキリンダパターンの写□□□である。この電
子チャリングパターン法は数ミクロン程度の微小領域の
結晶学的方位を知ることができ、写真の白黒パターンの
幾可学僕様はその方位なボしている。平行溝に埋め込ま
れた再結晶化シリコン膜を多数評価したところ、基板垂
直方向２は＜１００＞方位に制御されているが、基板面
内方位に関しては制御されていなかった。つまり１つの
溝の中では基板面内方位は同じであったが、ある本実施
例では絶縁体基板１として、石英ガラス°企声られた。
また、他の耐熱性のあるセラミ・り基板表面を非晶質絶
縁体膜で被横したものを用いても良い。
また前記実施例では満会し領域上の不必要な多結晶シリ
７ンｉｌｌ　’、ｒケミカルーメカニカルポリシングを
用いて除去したが、何もこれに限る必要はない。例えば
、宿分帥領紗以外をエツチングのマスクとなる膜で被い
、イζ必女な多結晶シリコン膜をエツチングで除去して
もよいし、また全面にレジスト等の有機膜等をコートし
、表面を平爪にしておき、多結晶シリコンと該有機膜等
のエツチングレートがほぼ等しくなるように″してドラ
イエッナングを行ない不必要な多結晶シリコンを除去し
てもよい。ただし前５己ダ４励例のようにボリシングを
用いる力？ノーの方か制イ１１性や経済性では優れてい
る。
以上、述べたように、本発明は、非晶質絶縁体基板上に
Ｊト晶／ｉ！ｔｋ・るいは多結晶シリコン膜が形成板を
用い、ＣＷ−Ｎｄ：ＹＡＧレーザで、平行溝の一子ｉ品
価域を含む、−ｒ行満中のシリコン膜をアーールし、基
板垂直方向が＜１００＞である単Ａ１鴇ｉ？ｌシリコン
膜を形成させることを特徴としたものである。このため
、Ｉ　Ｃ（ＩｎｔｅｇｒｃＬｔｅｄ　Ｃ１ｒｃｕｉｔｓ
　）の三次元化を考えた気合、基板として、牢結晶シリ
コンウェハーを用いて、その表面の一部を種子結晶とし
、て成長させる方法に比べ１，１１ｉ子となる単結晶シ
リコン面を常に野山させておく必要がなく、デバイス作
成上の煩しさがら茫放され、本発明はＬＳＴ（Ｔ＋ａｒ
ｇｅ　５ｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃ１ｒｃｕ
ｉｔｓ　）の三次元化に多大な効」を発Ｊ、νずＳもの
である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本ざ、を明を説明するために用いた基板＋Ｒ〕
゛造の概、略図、Ｑ；ｒ　２図は本発明の種子結晶領域
形成の効果について説明した図、２ｇ３図は本発明の詳
細な説明するために用いた試別の電子組写真。 １・・・・・・石莢ガラス基板、２・・・・・多あＳ晶
シリコン第１図 第２図 成長温度（０Ｃ）

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 非晶質絶縁体表面上の島状シリコン膜をレーザビームア
    ニールによって単結晶化させるＳＯＩ結晶形べ法におい
    て、少なくとも表面に絶縁体層を備えた基板上に非晶質
    シリフン膜あるいは多結晶された多結晶シリコンを除去
    し、次いでＣＷ−Ｎｄ　：、’ＹＡＧ　（波長１０６μ
    ｍ）レーザな前記の溝に埋め込基板垂直方向が＜１００
    ＞配向した単結晶シリコン膜を形成することを特幇とし
    たＳＯＩ結晶形成法。
JP58131958A 1983-07-21 1983-07-21 Ｓｏｉ結晶形成法 Granted JPS6025222A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58131958A JPS6025222A (ja) 1983-07-21 1983-07-21 Ｓｏｉ結晶形成法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58131958A JPS6025222A (ja) 1983-07-21 1983-07-21 Ｓｏｉ結晶形成法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6025222A true JPS6025222A (ja) 1985-02-08
JPS6362892B2 JPS6362892B2 (ja) 1988-12-05

Family

ID=15070186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58131958A Granted JPS6025222A (ja) 1983-07-21 1983-07-21 Ｓｏｉ結晶形成法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6025222A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0231469A (ja) * 1988-07-20 1990-02-01 Tokin Corp 静電誘導型トランジスタ装置の保護回路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0231469A (ja) * 1988-07-20 1990-02-01 Tokin Corp 静電誘導型トランジスタ装置の保護回路

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6362892B2 (ja) 1988-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1225571A (en) Growth of oriented single crystal semiconductor on insulator
JP7161158B2 (ja) ダイヤモンド基板層の製造方法
JP2660064B2 (ja) 結晶物品及びその形成方法
JPS6025222A (ja) Ｓｏｉ結晶形成法
JPH0351289B2 (ja)
JPH04181719A (ja) 結晶物品の形成方法
KR930000227B1 (ko) Sog를 이용한 soi 소자 제조방법
JPH01132116A (ja) 結晶物品及びその形成方法並びにそれを用いた半導体装置
JP2532252B2 (ja) Ｓｏｉ基板の製造方法
JPH0228560B2 (ja) Tanketsushoshirikonmakukeiseiho
JPH0324719A (ja) 単結晶膜の形成方法及び結晶物品
JPH0442358B2 (ja)
JPS59121823A (ja) 単結晶シリコン膜形成法
JP2737152B2 (ja) Ｓｏｉ形成方法
JPS61106484A (ja) 半導体装置用基板及びその製造方法
RU2096865C1 (ru) Способ изготовления кремний на изоляторе структур
JP2554336B2 (ja) 誘電体分離基板の製造方法
JPS63239186A (ja) 結晶物品およびその形成方法
JPS6091622A (ja) 半導体基板の製造方法
JP2000026199A (ja) 炭化珪素単結晶の製造方法および炭化珪素単結晶
JPH0354819A (ja) Ｓｏｉ基板の製造方法
JPS61270293A (ja) 半導体単結晶膜の製造法
JP2615629B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPS6115318A (ja) Ｓｏｉ結晶形成法
JPH11340141A (ja) 半導体基板の製造方法