JPS6047239B2 - 単結晶シリコン薄膜の製造方法 - Google Patents
単結晶シリコン薄膜の製造方法Info
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- JPS6047239B2 JPS6047239B2 JP57191811A JP19181182A JPS6047239B2 JP S6047239 B2 JPS6047239 B2 JP S6047239B2 JP 57191811 A JP57191811 A JP 57191811A JP 19181182 A JP19181182 A JP 19181182A JP S6047239 B2 JPS6047239 B2 JP S6047239B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/60—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は集積回路や半導体装置等の製造に用いられる
単結晶シリコン薄膜の製造方法に関する。
単結晶シリコン薄膜の製造方法に関する。
近年、半導体集積回路の高密度化が進むに伴い半導体集
積回路の各素子寸法の微細化をはかつて横方向の集積度
を向上させる他に、いつたん形成された素子構造の上に
絶縁膜を全面にわたつて形成し、さらにこの絶縁膜上に
シリコン薄膜を設け−−、會 一 、、 ゛ ｔｃｉ
、、ィ マ ナ 二１！二■一、士斗 １Ｌｈうような
いわゆる三次元構造が盛んに研究開発されている。
積回路の各素子寸法の微細化をはかつて横方向の集積度
を向上させる他に、いつたん形成された素子構造の上に
絶縁膜を全面にわたつて形成し、さらにこの絶縁膜上に
シリコン薄膜を設け−−、會 一 、、 ゛ ｔｃｉ
、、ィ マ ナ 二１！二■一、士斗 １Ｌｈうような
いわゆる三次元構造が盛んに研究開発されている。
とくに絶縁膜上に形成した多結晶シリコン膜をレーザビ
ームにより照射し、再結晶化させる方法が注目されてい
る。又、半導体集積回路の高速化が進むに伴い半導体集
積回路の各素子あるいは配線部分とシリコン基板との電
子容量を小さくすることが重要な課題となつている。こ
れまでによく用いられているｐｎ接合分離と比較すると
、絶縁膜上に形成したシリコン膜を用いれば寄生容量を
小さくできるので、この意味でもレーザビームによる再
結晶化技術すなわちレーザアニーリング技術が注目され
ている。なかでも絶縁膜の一部に窓をあけ、下部基板と
して用いるシリコン単結晶と絶縁膜上の多結晶シリコン
膜とが相接するようにした試料をレーザアニーリングし
た場合には、下部シリコン単結晶を結晶成長の種子とし
て使えるため、絶縁膜上の多結晶シリコン膜が単結晶し
やすく、また、結晶方位を制御しやすいという利点があ
る。しかし現在の段階ては、半導体集積回路を形成する
に際して重要な条件である半導体表面の平坦度の点では
十分良好な状況に至つておらず、とくにシート部と絶縁
膜部との境界において大きな段差を生じている。以上説
明したシート部と絶縁膜部との境界に大きな段差が生す
る原因の一つは第１図に示すように多結晶シリコン膜３
０がシート部でも絶縁膜部でも同一の厚さを有し、多結
晶シリコン膜の表面凹凸は下のシート部と絶縁膜部との
段差をそのまま反映しており、これがレーザアニーリン
グ後にＩおいても残存しているためである。
ームにより照射し、再結晶化させる方法が注目されてい
る。又、半導体集積回路の高速化が進むに伴い半導体集
積回路の各素子あるいは配線部分とシリコン基板との電
子容量を小さくすることが重要な課題となつている。こ
れまでによく用いられているｐｎ接合分離と比較すると
、絶縁膜上に形成したシリコン膜を用いれば寄生容量を
小さくできるので、この意味でもレーザビームによる再
結晶化技術すなわちレーザアニーリング技術が注目され
ている。なかでも絶縁膜の一部に窓をあけ、下部基板と
して用いるシリコン単結晶と絶縁膜上の多結晶シリコン
膜とが相接するようにした試料をレーザアニーリングし
た場合には、下部シリコン単結晶を結晶成長の種子とし
て使えるため、絶縁膜上の多結晶シリコン膜が単結晶し
やすく、また、結晶方位を制御しやすいという利点があ
る。しかし現在の段階ては、半導体集積回路を形成する
に際して重要な条件である半導体表面の平坦度の点では
十分良好な状況に至つておらず、とくにシート部と絶縁
膜部との境界において大きな段差を生じている。以上説
明したシート部と絶縁膜部との境界に大きな段差が生す
る原因の一つは第１図に示すように多結晶シリコン膜３
０がシート部でも絶縁膜部でも同一の厚さを有し、多結
晶シリコン膜の表面凹凸は下のシート部と絶縁膜部との
段差をそのまま反映しており、これがレーザアニーリン
グ後にＩおいても残存しているためである。
本発明の目的は、シート部と絶縁膜部との境界において
十分良好な平坦度を実現【７つつ絶縁膜上のシリコン薄
膜を形成できるような半導体薄膜の製造方法を提供する
ことにある。
十分良好な平坦度を実現【７つつ絶縁膜上のシリコン薄
膜を形成できるような半導体薄膜の製造方法を提供する
ことにある。
本発明によれば、単結晶シリコン基板上に部分的に絶縁
体薄膜を形成することにより、あるいは前縁絶縁体薄膜
を形成したのち露出した部分の前記シリコン基板をエッ
チングするかあるいは選択エピタキシャル成長法を用い
て前記シリコン基板が露出した部分にエピタキシャルシ
リコン薄膜を形成することにより、前記絶縁体薄膜と前
記シリコン基板あるいは前記絶縁体薄膜と前記エピタキ
シャルシリコン薄膜の段差をその後前記絶縁体薄膜上に
形成する多結晶シリコン薄膜の膜厚の１０〜２０％とな
し、次いでモノシランガスを原料ガスとし堆積温度を１
０００〜１１００℃とする化学気相成長法を用いて、前
記シリコン基板あるいは前記エピタキシャルシリコン薄
膜が露出した部分では単結晶シリコン薄膜を、前記絶縁
体薄膜上では多結晶シリコン薄膜を同時に形成し、次い
でエネルギー線を照射することによつて前記多結晶シリ
コン薄膜を再結晶化することを特徴とする単結晶シリコ
ン薄膜の製造方法が得られる。
体薄膜を形成することにより、あるいは前縁絶縁体薄膜
を形成したのち露出した部分の前記シリコン基板をエッ
チングするかあるいは選択エピタキシャル成長法を用い
て前記シリコン基板が露出した部分にエピタキシャルシ
リコン薄膜を形成することにより、前記絶縁体薄膜と前
記シリコン基板あるいは前記絶縁体薄膜と前記エピタキ
シャルシリコン薄膜の段差をその後前記絶縁体薄膜上に
形成する多結晶シリコン薄膜の膜厚の１０〜２０％とな
し、次いでモノシランガスを原料ガスとし堆積温度を１
０００〜１１００℃とする化学気相成長法を用いて、前
記シリコン基板あるいは前記エピタキシャルシリコン薄
膜が露出した部分では単結晶シリコン薄膜を、前記絶縁
体薄膜上では多結晶シリコン薄膜を同時に形成し、次い
でエネルギー線を照射することによつて前記多結晶シリ
コン薄膜を再結晶化することを特徴とする単結晶シリコ
ン薄膜の製造方法が得られる。
次に本発明の一実施例について図面を参照して説明する
。
。
この発明の一実施例は、まず第２図に示すように、単結
晶シリコン基板１０の表面にＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａＩ
ＶａｐＯｕｒＤｅｐＯｓｉｔｉＯｎ）法等により窒化シ
リコン膜２０を形成し、不要部分を除去し、島状構造と
し、次いでシリコン膜を全面にわたつて形成する。この
とき単結晶シリコン基板１０が表面に露呈している部分
ではエピタキシャル成長による単結晶シリコン膜３１が
形成され、かつ、窒化シリコン膜２０の存在している部
分では、多結晶シリコン膜３２がほぼ等しい膜厚で形成
されるようにする。このための条件としては、モノシラ
ン（ＳｊＦ［４）を形成用ガスとして用い、形成温度を
１００００Ｃ以上１１００℃以下とすれはよい。このと
き、窒化シリコン膜２０の膜厚すなわち単結晶シリコン
膜３１と多結晶シリコン膜３２との段差の高さを多結晶
シリコン膜の膜厚の１０〜２０％と，なるよう設定する
ことが重要な点である。最後に、適当な条件のもとで該
多結晶シリコン膜３２をレーザアニールすれば第３図に
示すようにエピタキシャル成長した単結晶シリコン膜３
１を種子結晶として該多結晶シリコン膜３２が容易に単
結晶化し、かつ多結晶シリコン膜は、前記形成条件下で
形成した際に内部に含まれた微小空孔が、つぶれて単結
晶化するため膜厚が約１５％減少し、その結果前述の単
結晶シリコン膜３１と多結晶シリコン膜３２との間の段
差は、ほぼ解消され、表面を平坦化することができる。
晶シリコン基板１０の表面にＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａＩ
ＶａｐＯｕｒＤｅｐＯｓｉｔｉＯｎ）法等により窒化シ
リコン膜２０を形成し、不要部分を除去し、島状構造と
し、次いでシリコン膜を全面にわたつて形成する。この
とき単結晶シリコン基板１０が表面に露呈している部分
ではエピタキシャル成長による単結晶シリコン膜３１が
形成され、かつ、窒化シリコン膜２０の存在している部
分では、多結晶シリコン膜３２がほぼ等しい膜厚で形成
されるようにする。このための条件としては、モノシラ
ン（ＳｊＦ［４）を形成用ガスとして用い、形成温度を
１００００Ｃ以上１１００℃以下とすれはよい。このと
き、窒化シリコン膜２０の膜厚すなわち単結晶シリコン
膜３１と多結晶シリコン膜３２との段差の高さを多結晶
シリコン膜の膜厚の１０〜２０％と，なるよう設定する
ことが重要な点である。最後に、適当な条件のもとで該
多結晶シリコン膜３２をレーザアニールすれば第３図に
示すようにエピタキシャル成長した単結晶シリコン膜３
１を種子結晶として該多結晶シリコン膜３２が容易に単
結晶化し、かつ多結晶シリコン膜は、前記形成条件下で
形成した際に内部に含まれた微小空孔が、つぶれて単結
晶化するため膜厚が約１５％減少し、その結果前述の単
結晶シリコン膜３１と多結晶シリコン膜３２との間の段
差は、ほぼ解消され、表面を平坦化することができる。
以上の説明では単結晶シリコン基板１０の表面に島状構
造の窒化シリコン膜２０を形成した後、直ちにエピタキ
シャル成長による単結晶シリコン膜３１と多結晶シリコ
ン膜３２とを形成しており、このとき該単結晶シリコン
膜３１と多結晶シリコン膜３２の膜厚はほぼ等しいため
、単結晶シリコン膜３１と多結晶シリコン膜３２との間
の段差の高さは前記窒化シリコン膜２０の膜厚にほぼ等
しくなつており、従つて前述のごとく単結晶シリコン膜
３１と多結晶シリコン膜３２との段差の高さを多結晶シ
リコン膜３２の膜厚の１０〜２０％とするには前記窒化
シリコン膜２０の膜厚は、多結晶シリコン膜３２の膜厚
の１０〜２０％としなければならない。
造の窒化シリコン膜２０を形成した後、直ちにエピタキ
シャル成長による単結晶シリコン膜３１と多結晶シリコ
ン膜３２とを形成しており、このとき該単結晶シリコン
膜３１と多結晶シリコン膜３２の膜厚はほぼ等しいため
、単結晶シリコン膜３１と多結晶シリコン膜３２との間
の段差の高さは前記窒化シリコン膜２０の膜厚にほぼ等
しくなつており、従つて前述のごとく単結晶シリコン膜
３１と多結晶シリコン膜３２との段差の高さを多結晶シ
リコン膜３２の膜厚の１０〜２０％とするには前記窒化
シリコン膜２０の膜厚は、多結晶シリコン膜３２の膜厚
の１０〜２０％としなければならない。
しかし、窒化シリコン膜２０の膜厚が多結晶シリコン膜
３２の膜厚の１０〜２０％の値よりも小さな場合にも大
きな場合にもこの発明の方法は適用できるのであつて、
例えば、窒化シリコン膜２０の膜厚が多結晶シリコン膜
３２の膜厚の１０〜２０％の値よりも小さな場合には、
第４図に示すように、窒化シリコン膜２０を島状構造と
した後、単結晶シリコン基板１０が露呈した部分のみに
ついて単結晶シリコン基板１０を反応性スパッタエッチ
ング等の方法でエッチングする。このとき、単結晶シリ
コン基板のエッチング深さと窒化シリコン膜２０の膜厚
との和が多結晶シリコン膜３２の膜厚の１０〜２０％と
なるようにエッチング深さを決定すればよい。また、窒
化シリコン膜２０の膜厚が多結晶シリコン膜３２の膜厚
の１０〜２０％の値よりも大きな場合には第５図に示す
ように、窒化シリコン膜２０を島状構造とした後、ジク
ロルシラン等のガスを用いた選択エピタキシャル法によ
つて単結晶シリコン基板１０が露呈した部分のみについ
て単結晶シリコン膜３３を成長させる。このとき、窒化
シリコン膜２０の膜厚と選択成長させた単結晶シリコン
膜３３の膜厚との差が多結晶シリコン膜３２の膜厚の１
０〜２０％となるように選択成長の膜厚を決定すればよ
い。また、以上の説明では、単結晶シリコン基板１０の
表面に島状構造の窒化シリコン膜２０を形成しているが
、これは必ずしも窒化シリコン膜に限られることはなく
、酸化シリコン膜あるいは酸化シリコン膜と窒化シリコ
ン膜との二層膜などその他の絶縁膜でもよいことはいう
までもない。
３２の膜厚の１０〜２０％の値よりも小さな場合にも大
きな場合にもこの発明の方法は適用できるのであつて、
例えば、窒化シリコン膜２０の膜厚が多結晶シリコン膜
３２の膜厚の１０〜２０％の値よりも小さな場合には、
第４図に示すように、窒化シリコン膜２０を島状構造と
した後、単結晶シリコン基板１０が露呈した部分のみに
ついて単結晶シリコン基板１０を反応性スパッタエッチ
ング等の方法でエッチングする。このとき、単結晶シリ
コン基板のエッチング深さと窒化シリコン膜２０の膜厚
との和が多結晶シリコン膜３２の膜厚の１０〜２０％と
なるようにエッチング深さを決定すればよい。また、窒
化シリコン膜２０の膜厚が多結晶シリコン膜３２の膜厚
の１０〜２０％の値よりも大きな場合には第５図に示す
ように、窒化シリコン膜２０を島状構造とした後、ジク
ロルシラン等のガスを用いた選択エピタキシャル法によ
つて単結晶シリコン基板１０が露呈した部分のみについ
て単結晶シリコン膜３３を成長させる。このとき、窒化
シリコン膜２０の膜厚と選択成長させた単結晶シリコン
膜３３の膜厚との差が多結晶シリコン膜３２の膜厚の１
０〜２０％となるように選択成長の膜厚を決定すればよ
い。また、以上の説明では、単結晶シリコン基板１０の
表面に島状構造の窒化シリコン膜２０を形成しているが
、これは必ずしも窒化シリコン膜に限られることはなく
、酸化シリコン膜あるいは酸化シリコン膜と窒化シリコ
ン膜との二層膜などその他の絶縁膜でもよいことはいう
までもない。
なお、また、多結晶シリコン膜３２をレーザアニールす
るかわりに他のエネルギー線例えば電子ビーム等の照射
してもよいことはいうまでもない。
るかわりに他のエネルギー線例えば電子ビーム等の照射
してもよいことはいうまでもない。
第１図〜第５図はこの発明の実施例を説明するための概
略断面図である。 図において、１０・・・・・単結晶シリコン基板、２０
・・・・・・窒化シリコン膜、３０・・・・・・多結晶
シリコン膜、３１・・・・・エピタキシャル成長した単
結晶シリコン膜、３２・・・・・・多結晶シリコン膜、
３３・・・・・・選択成長した単結晶シリコン膜、４０
・・・・・ルーザアニール後単結晶化した多結晶シリコ
ン膜。
略断面図である。 図において、１０・・・・・単結晶シリコン基板、２０
・・・・・・窒化シリコン膜、３０・・・・・・多結晶
シリコン膜、３１・・・・・エピタキシャル成長した単
結晶シリコン膜、３２・・・・・・多結晶シリコン膜、
３３・・・・・・選択成長した単結晶シリコン膜、４０
・・・・・ルーザアニール後単結晶化した多結晶シリコ
ン膜。
Claims (1)
- １ 単結晶シリコン基板上に部分的に絶縁体薄膜を形成
することにより、あるいは前記絶縁体薄膜を形成したの
ち露出した部分の前記シリコン基板をエッチングするか
あるいは選択エピタキシャル成長法を用いて前記シリコ
ン基板が露出した部分にエピタキシャルシリコン薄膜を
形成することにより、前記絶縁体薄膜と前記シリコン基
板あるいは前記絶縁体薄膜と前記エピタキシャルシリコ
ン薄膜の段差をその後前記絶縁体薄膜上に形成する多結
晶シリコン薄膜の膜厚の１０〜２０％となし、次いでモ
ノシランガスを原料ガスとし堆積温度を１０００〜１１
００℃とする化学気相成長法を用いて前記シリコン基板
あるいは前記エピタキシャルシリコン薄膜が露出した部
分では単結晶シリコン薄膜を、前記絶縁体薄膜上では多
結晶シリコン薄膜を同時に形成し、次いでエネルギー線
を照射することによつて前記多結晶シリコン薄膜を再結
晶化することを特徴とする単結晶シリコン薄膜の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57191811A JPS6047239B2 (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | 単結晶シリコン薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57191811A JPS6047239B2 (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | 単結晶シリコン薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5983998A JPS5983998A (ja) | 1984-05-15 |
| JPS6047239B2 true JPS6047239B2 (ja) | 1985-10-21 |
Family
ID=16280912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57191811A Expired JPS6047239B2 (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | 単結晶シリコン薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6047239B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6388962U (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-09 | ||
| CN102776566A (zh) * | 2011-05-11 | 2012-11-14 | 深圳光启高等理工研究院 | 基于多晶硅的超材料制备方法和基于多晶硅的超材料 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60152024A (ja) * | 1984-01-19 | 1985-08-10 | Nec Corp | 気相エピタキシヤル成長法 |
| EP0307108A1 (en) * | 1987-08-24 | 1989-03-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of forming crystal |
| JPH0851109A (ja) * | 1994-04-11 | 1996-02-20 | Texas Instr Inc <Ti> | 酸化物でパターン化されたウェーハの窓内にエピタキシャルシリコンを成長させる方法 |
| CN103456608B (zh) * | 2012-06-04 | 2016-04-13 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 在半导体基底上同时生长单晶和多晶的方法 |
-
1982
- 1982-11-02 JP JP57191811A patent/JPS6047239B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6388962U (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-09 | ||
| CN102776566A (zh) * | 2011-05-11 | 2012-11-14 | 深圳光启高等理工研究院 | 基于多晶硅的超材料制备方法和基于多晶硅的超材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5983998A (ja) | 1984-05-15 |
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