JPS6058611A - 半導体薄膜の結晶化方法 - Google Patents
半導体薄膜の結晶化方法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】
産業上の利用分野
本発明は、多結晶薄膜、非晶質薄膜を加熱溶融して再結
晶化させるいわゆるゾーンメルト法における半導体薄膜
の結晶化方法に関する。
晶化させるいわゆるゾーンメルト法における半導体薄膜
の結晶化方法に関する。
背景技術とその問題点
絶縁板又は絶縁層上に被着形成した多結晶又は非晶質の
半導体薄膜（例えば多結晶シリコン薄膜）をゾーンメル
ト法により再結晶化（いわゆる単結晶化）して半導体結
晶簿膜を作り、この結晶薄膜を用いて半導体集積回路等
を製作することが行われている。
半導体薄膜（例えば多結晶シリコン薄膜）をゾーンメル
ト法により再結晶化（いわゆる単結晶化）して半導体結
晶簿膜を作り、この結晶薄膜を用いて半導体集積回路等
を製作することが行われている。
このようなゾーンメルト法の一つとして、例えばカーデ
ン・ス） ＩＪツブヒータを使用した結晶化方法がある
。この結晶化方法において使用する基板に、第１同人に
示すような構成の基ｇｉ−（１）があり、この基板（り
を使Ｉ［イすることにより、帯状に分離された再結晶薄
膜を得ることができる。この基板（１）は、石英板（２
）上に幅約１端、長さ数士調の帯状多結晶シリコン薄膜
（３）を約１００μｍの間隔で複数本形成し、更にこの
上にキャップ層となるｓｔｏ２ｍ（４）と５１５Ｎ４層
（５）を順次積層して形成することにより構成されてい
る。本結晶化方法においては、第２図に示すように、こ
の基板（υをシート状の固定ヒータ（６）上に載置し、
この固定ヒータ（６）で基板（１）を予備加熱すると共
に、加熱したストリップヒータ（７）を基板（１）上に
所定間隔を保って平行移動させることにより、基板（１
）の帯状多結晶シＩＪ、コン薄膜（３）を浴融し、単結
晶シリコンに順次再結晶させるものである。Ｘがストリ
ップヒータの移動方向である。
ン・ス） ＩＪツブヒータを使用した結晶化方法がある
。この結晶化方法において使用する基板に、第１同人に
示すような構成の基ｇｉ−（１）があり、この基板（り
を使Ｉ［イすることにより、帯状に分離された再結晶薄
膜を得ることができる。この基板（１）は、石英板（２
）上に幅約１端、長さ数士調の帯状多結晶シリコン薄膜
（３）を約１００μｍの間隔で複数本形成し、更にこの
上にキャップ層となるｓｔｏ２ｍ（４）と５１５Ｎ４層
（５）を順次積層して形成することにより構成されてい
る。本結晶化方法においては、第２図に示すように、こ
の基板（υをシート状の固定ヒータ（６）上に載置し、
この固定ヒータ（６）で基板（１）を予備加熱すると共
に、加熱したストリップヒータ（７）を基板（１）上に
所定間隔を保って平行移動させることにより、基板（１
）の帯状多結晶シＩＪ、コン薄膜（３）を浴融し、単結
晶シリコンに順次再結晶させるものである。Ｘがストリ
ップヒータの移動方向である。
従来、このストリップヒータ（７）の帯状多結晶シリコ
ン薄膜（３）の長手方向に対する相対的移動角度は、垂
直即ち９００の角度をなしていたため、各帯状多結晶シ
リコン薄膜（３）の温度分布は、第１図Ｂの曲ｍ （Ｃ
）に示すように中央部が高く、両端部に近づくへに従っ
て低くなっていた。この結果、多結晶シリコン薄膜（３
）の再結晶化は、温度の低い両端部から始まり、温度の
高い中央部に向って進む。このように同じ帯状多結晶シ
リコン薄膜（３）内において、独立した種に基づく結晶
粒の方位が弄る単結晶シリコンが左右別個に成長し、中
央部分で両者の単結晶シリコンが交わることにより結晶
粒界が発生していた。従って、このような基板（１）を
使用して半導体素子を形成する場合、結晶粒界の存在は
素子設計上大きな障害となっていた。
ン薄膜（３）の長手方向に対する相対的移動角度は、垂
直即ち９００の角度をなしていたため、各帯状多結晶シ
リコン薄膜（３）の温度分布は、第１図Ｂの曲ｍ （Ｃ
）に示すように中央部が高く、両端部に近づくへに従っ
て低くなっていた。この結果、多結晶シリコン薄膜（３
）の再結晶化は、温度の低い両端部から始まり、温度の
高い中央部に向って進む。このように同じ帯状多結晶シ
リコン薄膜（３）内において、独立した種に基づく結晶
粒の方位が弄る単結晶シリコンが左右別個に成長し、中
央部分で両者の単結晶シリコンが交わることにより結晶
粒界が発生していた。従って、このような基板（１）を
使用して半導体素子を形成する場合、結晶粒界の存在は
素子設計上大きな障害となっていた。
発明の目的
本発明は、上述の点に鑑み、再結晶薄膜の結晶性を向上
させることができる半導体薄膜の結晶化方法を提供する
ものである。
させることができる半導体薄膜の結晶化方法を提供する
ものである。
発明の概要
本発明は、基板に形成された帯状半導体薄膜をヒータで
加熱溶融して再結晶化させる半導体薄膜の結晶化方法に
おいて、上記ヒータが上記帯状半導体薄膜の長手方向に
対して垂直以外の傾きをもって走査されることを特徴と
する半導体薄膜の結晶化方法である。
加熱溶融して再結晶化させる半導体薄膜の結晶化方法に
おいて、上記ヒータが上記帯状半導体薄膜の長手方向に
対して垂直以外の傾きをもって走査されることを特徴と
する半導体薄膜の結晶化方法である。
上記結晶化方法により、素子形成のために有効に利用で
きる領域を拡けることができる。
きる領域を拡けることができる。
実施例
本発明においては、先ず第３図に示すように、石英板（
２）上に帯状多結晶シリコン薄膜（３）を複数本形成し
、更にキャップ層となる５ＩＯ２層（４）と５ｔ３Ｎ４
層（５）を全面を覆うように順次積層して形成した基板
（１）、又は第４図に示すように石英板（２）上に帯状
多結晶シリコン薄膜（３）を複数本形成し、更にこの帯
状多結晶シリコン薄膜（３）の上部だけを覆うようにキ
ャップ層となる８１０２層（４）と５１５Ｎ４層（５）
を積層して形成した基板（６）を用意する。なお、第４
図の基板（６）の場合帯状多結晶シリコン薄膜（３）の
端面を熱酸化して、多結晶シリコンの流れ出しを防止し
ておく必要がある。（８）が熱酸化部である。帯状多結
晶シリコン薄膜（３）の形状、大きさについて特に限定
はないが、例えば膜厚は１．ＯＯｎｍ〜１μｍＸ幅はｉ
ｏｏμｍ〜２０００μｍ１長さは１覇〜１００咽帯状多
結晶シリコン薄膜（３）間の間隔は１０μｍ〜１００μ
ｍの範囲に設定する。キャップ層となる５ＩＯ２１’！
（３）の厚さは、例えば約２μｍ、 Ｓｌ、Ｎ４層（４
）の厚さは、例えば約５０μｍとする。この基板（１）
又は（６）を第２図に示すように固定ヒータ（６）上に
載置し、この固定ヒータ（６）で基板（１）を予備加熱
すると共に、加熱したストリップヒータ（７）で基板（
１）を加熱する際、ストリップヒータ（７）が帯状多結
晶シリコン薄膜（３）の長手方向に対して垂直以外の傾
きを持つようにストリップヒータ（７）を走査する。即
ち、第５図に示すように、帯状多結晶シリコン薄膜（３
）の長手方向りに対する垂直線をＰとすると、ストリッ
プヒータ（７）の長手方向ｔがこの垂直線Ｐに対しであ
る角度θ（０°くθ＜９０°）をもつようにストリップ
ヒータ（７ンを走査する。Ｘがそのストリップヒータ（
７）の走査方向である。なお、第５図のストリップヒー
タ（力は垂＠線Ｐに対して右上りの傾きをなしているが
、右下がシの傾きをなしている場合でも同様であシ、こ
の場ばには角度θが００〈θ〈−９０°の範囲になる。
２）上に帯状多結晶シリコン薄膜（３）を複数本形成し
、更にキャップ層となる５ＩＯ２層（４）と５ｔ３Ｎ４
層（５）を全面を覆うように順次積層して形成した基板
（１）、又は第４図に示すように石英板（２）上に帯状
多結晶シリコン薄膜（３）を複数本形成し、更にこの帯
状多結晶シリコン薄膜（３）の上部だけを覆うようにキ
ャップ層となる８１０２層（４）と５１５Ｎ４層（５）
を積層して形成した基板（６）を用意する。なお、第４
図の基板（６）の場合帯状多結晶シリコン薄膜（３）の
端面を熱酸化して、多結晶シリコンの流れ出しを防止し
ておく必要がある。（８）が熱酸化部である。帯状多結
晶シリコン薄膜（３）の形状、大きさについて特に限定
はないが、例えば膜厚は１．ＯＯｎｍ〜１μｍＸ幅はｉ
ｏｏμｍ〜２０００μｍ１長さは１覇〜１００咽帯状多
結晶シリコン薄膜（３）間の間隔は１０μｍ〜１００μ
ｍの範囲に設定する。キャップ層となる５ＩＯ２１’！
（３）の厚さは、例えば約２μｍ、 Ｓｌ、Ｎ４層（４
）の厚さは、例えば約５０μｍとする。この基板（１）
又は（６）を第２図に示すように固定ヒータ（６）上に
載置し、この固定ヒータ（６）で基板（１）を予備加熱
すると共に、加熱したストリップヒータ（７）で基板（
１）を加熱する際、ストリップヒータ（７）が帯状多結
晶シリコン薄膜（３）の長手方向に対して垂直以外の傾
きを持つようにストリップヒータ（７）を走査する。即
ち、第５図に示すように、帯状多結晶シリコン薄膜（３
）の長手方向りに対する垂直線をＰとすると、ストリッ
プヒータ（７）の長手方向ｔがこの垂直線Ｐに対しであ
る角度θ（０°くθ＜９０°）をもつようにストリップ
ヒータ（７ンを走査する。Ｘがそのストリップヒータ（
７）の走査方向である。なお、第５図のストリップヒー
タ（力は垂＠線Ｐに対して右上りの傾きをなしているが
、右下がシの傾きをなしている場合でも同様であシ、こ
の場ばには角度θが００〈θ〈−９０°の範囲になる。
ストリップヒータ（７）を上記方法により走査させた場
合、帯状多結晶シリコン薄膜（３）における温度分布が
ずれるため、第５図に示すように、同時に異る部位から
矢印Ｓ１． Ｓ２に示す方向に単結晶シリコンが成長し
、非対称の固液界面αＱが形成される。従って、左右異
った部位から始まり成長した両年結晶シリコンは、中央
力・らずれた端部において交わり、ここに結晶粒界（９
）が生じる。このように結晶粒界（９）が従来の中央部
から端部へ移動したことにより、素子形成のために有効
に利用できる単結晶シリコン領域を拡げることができる
。
合、帯状多結晶シリコン薄膜（３）における温度分布が
ずれるため、第５図に示すように、同時に異る部位から
矢印Ｓ１． Ｓ２に示す方向に単結晶シリコンが成長し
、非対称の固液界面αＱが形成される。従って、左右異
った部位から始まり成長した両年結晶シリコンは、中央
力・らずれた端部において交わり、ここに結晶粒界（９
）が生じる。このように結晶粒界（９）が従来の中央部
から端部へ移動したことにより、素子形成のために有効
に利用できる単結晶シリコン領域を拡げることができる
。
次に、本発明の他の実施例を説明する。
本発明においては、ストリップヒータ（７）が帯状多結
晶シリコン簿膜（３）の長手方向ＬＩＣ対して相対的に
垂直以外の傾きをもっていればよいのであり、この位置
関係を実現させるためＫは、上記実施例の他に大別して
（１）帯状多結晶シリコン薄膜（３）の形状を変える方
法と０１）ストリップヒータ（７）の形状を変える方法
の２通りがある。
晶シリコン簿膜（３）の長手方向ＬＩＣ対して相対的に
垂直以外の傾きをもっていればよいのであり、この位置
関係を実現させるためＫは、上記実施例の他に大別して
（１）帯状多結晶シリコン薄膜（３）の形状を変える方
法と０１）ストリップヒータ（７）の形状を変える方法
の２通りがある。
中の方法による帯状多結晶シリコン薄膜（３）の形状と
しては、例えば第６図に示すようにストリップヒータ（
７）が帯状多結晶シリコン薄膜（３）の長手方向りと垂
直になる線Ｐに対しである角度θをもつように、１回加
曲させたもの、又は第７図に示すように２回以上屈曲さ
せたものがある。
しては、例えば第６図に示すようにストリップヒータ（
７）が帯状多結晶シリコン薄膜（３）の長手方向りと垂
直になる線Ｐに対しである角度θをもつように、１回加
曲させたもの、又は第７図に示すように２回以上屈曲さ
せたものがある。
また、（ｉｉ）の方法によるストリップヒータ（７）の
形状としては、例えば第８図に示すようにストリップヒ
ータ（７）を１回加曲させたもの、又は第９図に示すよ
うに２回以上屈曲させたものがある。このように、屈曲
させたストリップヒータ（７）を走査することによって
も、ストリップヒータ（７）を帯状多結晶シリコン薄膜
（３）の長手方向りと垂直になる線Ｐに対しである角度
θをもたせることができる〇発明の効果 上記本発明によれば、ス） ＩＪツデヒータ（力の帯状
多結晶シリコン薄膜（３）の長手方向りと垂直になる線
ＰＫ対する角度θにも依存するが、結晶粒界の位置が薄
膜（３）を７＝３乃至８：２に内分する位置に移動する
ので、素子形成のために有効に利用できる単結晶シリコ
ン領域を拡げることができる。
形状としては、例えば第８図に示すようにストリップヒ
ータ（７）を１回加曲させたもの、又は第９図に示すよ
うに２回以上屈曲させたものがある。このように、屈曲
させたストリップヒータ（７）を走査することによって
も、ストリップヒータ（７）を帯状多結晶シリコン薄膜
（３）の長手方向りと垂直になる線Ｐに対しである角度
θをもたせることができる〇発明の効果 上記本発明によれば、ス） ＩＪツデヒータ（力の帯状
多結晶シリコン薄膜（３）の長手方向りと垂直になる線
ＰＫ対する角度θにも依存するが、結晶粒界の位置が薄
膜（３）を７＝３乃至８：２に内分する位置に移動する
ので、素子形成のために有効に利用できる単結晶シリコ
ン領域を拡げることができる。
第１図Ａは基板の断面図、第１図Ｂはストリップヒータ
を走査させたときの帯状多結晶シリコン薄膜における温
度分布を示す図、第２図は基板の加熱方法を示す斜視図
、第３図及び第４図は本発明において使用する基板の断
面図、第５図〜第９図は本発明におけるス） ＩＪツブ
ヒータの走査方法を示す実施例の平［ｒ図である。 （１） 、 （６）は基板、（３）は帯状多結晶シリコ
ン薄膜、（７）はストリップヒータである。 第１図 り 第２図 第３図 ！ ３ 第１ 。 第６図 第７図 第８図 第９図
を走査させたときの帯状多結晶シリコン薄膜における温
度分布を示す図、第２図は基板の加熱方法を示す斜視図
、第３図及び第４図は本発明において使用する基板の断
面図、第５図〜第９図は本発明におけるス） ＩＪツブ
ヒータの走査方法を示す実施例の平［ｒ図である。 （１） 、 （６）は基板、（３）は帯状多結晶シリコ
ン薄膜、（７）はストリップヒータである。 第１図 り 第２図 第３図 ！ ３ 第１ 。 第６図 第７図 第８図 第９図
Claims (1)
- 基板に形成された帯状半導体薄膜をヒータで加熱溶融し
て再結晶化させる半導体薄膜の結晶化方法において、上
記ヒータが上記帯状半導体薄膜の長手方向に討して垂直
以外の傾きをもって走査されることを特徴とする半導体
薄膜の結晶化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58167882A JPS6058611A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 半導体薄膜の結晶化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58167882A JPS6058611A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 半導体薄膜の結晶化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6058611A true JPS6058611A (ja) | 1985-04-04 |
Family
ID=15857824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58167882A Pending JPS6058611A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 半導体薄膜の結晶化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6058611A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0282518A (ja) * | 1988-09-20 | 1990-03-23 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体単結晶層の製造方法 |
| JP2003249461A (ja) * | 2001-12-20 | 2003-09-05 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザ光の照射方法 |
-
1983
- 1983-09-12 JP JP58167882A patent/JPS6058611A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0282518A (ja) * | 1988-09-20 | 1990-03-23 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体単結晶層の製造方法 |
| JP2003249461A (ja) * | 2001-12-20 | 2003-09-05 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザ光の照射方法 |
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