JPS61116821A - 単結晶薄膜の形成方法 - Google Patents

単結晶薄膜の形成方法

Info

Publication number
JPS61116821A
JPS61116821A JP59239257A JP23925784A JPS61116821A JP S61116821 A JPS61116821 A JP S61116821A JP 59239257 A JP59239257 A JP 59239257A JP 23925784 A JP23925784 A JP 23925784A JP S61116821 A JPS61116821 A JP S61116821A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
single crystal
recrystallized
silicon film
thin film
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.)
Pending
Application number
JP59239257A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisao Hayashi
久雄 林
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP59239257A priority Critical patent/JPS61116821A/ja
Publication of JPS61116821A publication Critical patent/JPS61116821A/ja
Pending 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
    • H01L21/02656—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
    • 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
    • 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
    • H01L21/0242—Crystalline 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
    • H01L21/02518—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
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02689—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using particle 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
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02694—Controlling the interface between substrate and epitaxial layer, e.g. by ion implantation followed by annealing

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】 産業上の利用分野 本発明は単結晶薄膜の形成方法に関するものであって、
絶縁体基板上にシリコン単結晶薄膜を形成するのに用い
て最適なものである。
従来の技術 活性領域を例えば膜厚２００人程大の薄いシリコン膜で
構成した薄膜トランジスタ（ＴＰＴ）すなわち、いわゆ
る超薄膜トランジスタの製造に当たっては、通常、石英
基板等の上にまずＬＰＣＶＤ法により多結晶シリコン膜
を被着形成し、次いでイオン注入法によりこの多結晶シ
リコン膜の全体を非晶質化した後、熱処理により固相成
長を行わせてシリコン膜の結晶化を行うようにしている
。そして、このようにして結晶化されたシリコン膜を用
いてＴＰＴの製造を行っている。しかしながら、この方
法により結晶化されたシリコン膜は、ＬＰＣＶＤ法によ
る形成直後の多結晶シリコン膜中の結晶粒の大きさより
もその結晶粒の大きさが大きいものの、多結晶膜である
ことは変わりがないので、キャリヤの移動度は単結晶シ
リコン膜のそれに比べて数分の工程度と小さい。
一方、上述とは異なる方法として、まず石英基板上に多
結晶シリコン膜を形成し、次いでこの多結晶シリコン膜
を溶融再結晶させ、この再結晶シリコン膜を用いてＴＰ
Ｔを製造する方法が知られている。しかしながら、この
溶融再結晶法を用いた場合、得られる再結晶シリコン膜
のうちのこの再結晶シリコン膜と石英基板との界面に隣
接する部分は、熱応力のために他の部分に比べて結晶性
が悪い。特に上記界面から２００〜３００人の厚さの範
囲における再結晶シリコン膜の結晶性はかなり悪く、こ
のため移動度等が高くて良好な特性を有する超薄膜トラ
ンジスタを製造することは難しい。
なお超薄膜トランジスタに関する先行文献としては、日
本応用物理学会第４５回学術講演会予稿集、１４ｐ−Ａ
−４〜１４ｐ−Ａ−６（１９８４）が挙げられる。
発明が解決しようとする問題点 本発明は、上述の問題にかんがみ、従来の単結）　　　
　　　品薄膜の形成方法が有する上述のような欠点を是
［正した単結晶薄膜の形成方法を提供することを目的と
する。
問題点を解決するための手段 本発明に係る単結晶薄膜の形成方法は、所定の基板（例
えば石英基板１）上に多結晶半導体膜（例えば多結晶シ
リコン膜２）を形成する工程と、上記多結晶半導体膜を
溶融再結晶させることにより再結晶半導体膜（例えば再
結晶シリコン膜３）を形成する工程と、上記再結晶半導
体膜に所定のイオン（例えばＳｉ”）をイオン注入する
ことによりこの再結晶半導体膜のうちのこの再結晶半導
体膜と上記所定の基板との界面に隣接する部分を非晶質
化する工程と、熱処理を行うことにより上記再結晶半導
体膜のうちの上記非晶質化された部分を固相エピタキシ
ャル成長させる工程とをそれぞれ具備している。
実施例 以下本発明に係る単結晶薄膜の形成方法を超薄膜トラン
ジスタの製造に適用した一実施例を図面を参照しながら
説明する。
まず第１Ａ図に示すように、石英基板ｌ上に例えば膜厚
が５０００人の多結晶シリコン膜２をＬＰＣＶＤ法によ
り被着形成する。
次に例えばＹＡＧレーザー等によるレーザービームを照
射することにより上記多結晶シリコン膜２を溶融させた
後に再結晶させて、第１Ｂ図に示すように再結晶シリコ
ン膜３を形成する。この再結晶シリコン膜３は全体とし
ては単結晶であるが、この再結晶シリコン膜３のうちの
この再結晶シリコン膜３と石英基板ｌとの界面に隣接す
る部分３ａの結晶性は他の部分に比べて悪い。
次に熱酸化を行うことにより、第１Ｃ図に示すように上
記再結晶シリコン膜３の表面にＳｉＯ□膜４を形成する
と共に、この再結晶シリコン膜３を例えば１０００人程
度に薄膜化する。この後、Ｓｉｎｇ膜４をエツチング除
去する。
次に上述のようにして薄膜化された上記再結晶シリコン
Ｍｕ　３に比較的高いエネルギーで例えばＳｉｏをイオ
ン注入することにより、再結晶シリコン膜３のうちの上
記界面に隣接する部分３ａを非晶質化して、第１Ｄ図に
示すように非晶質層５を形成する。
次に５００〜６００℃程度で熱処理を行うことにより、
上記非晶質層５を上記再結晶シリコン膜３に固相エピタ
キシャル成長させて、第１Ｅ図に示すように、単結晶シ
リコン膜６を形成する。
次に第１Ｆ図に示すように、このようにして形成された
単結晶シリコン膜６の所定部分をエツチング除去して所
定形状の単結晶シリコン膜６ａを形成し、次いで熱処理
を行うことによりこの所定形状の単結晶シリコン膜６ａ
の表面に５ｉ０２膜４を形成すると共に、この単結晶シ
リコン膜６ａを例えば２００人に薄膜化する。この後、
第１Ｆ図に示すように全面にＤＯＰＯ３膜７　（不純物
をドープした多結晶シリコン膜）を被着形成する。
次に上記ＤＯＰＯ３膜７及び５ｉ０２膜４の所定部分を
順次エツチング除去して、第１Ｇ図に示すように所定形
状のＤＯＰＯ３膜から成るゲート電極８及び所定形状の
５ｉＯｚ膜から成るゲート絶縁膜９を形成する。この後
、全面にＰＳＧ膜１０を被着形成し、次いで１０００℃
程度で熱処理を行うことによりこのＰＳＧ膜１膜中０中
まれているリン（Ｐ）を上記単結晶シリコン膜６ａ中に
拡散させて、第１Ｈ図に示すようにｎ゛型のソース領域
１１及びドレイン領域１２を形成する。この後、ＰＳＧ
Ｓｉｏの所定部分をエツチング除去して開口ｔｏａ、ｉ
ｏｂを形成した後、これらの開口１０ａ、ｆｏｂを通じ
て＾ｌから成る電極１３゜１４を形成して、目的とする
ＴＦＴを完成させる。
上述の実施例によれば次のような利点がある。
すなわち、第１Ｄ図に示す工程において再結晶シリコン
膜３にＳｉｏをイオン注入することにより非晶質層５を
形成した後、熱処理を行うことにより固相エピタキシャ
ル成長させているので、得られる単結晶シリコン膜６の
うちのこの単結晶シリコン膜６と石英基板１との界面に
隣接する部分６ｂ（第１Ｅ図参照）の結晶性は従来に比
べて極めて良好である。このため、このように結晶性が
良好な単結晶シリコン膜６の上記部分６ｂを用いて製魅
　　　　　造されるＴＰＴの特性は極めて良好である。
「 なお上述の実施例においては、第１Ｅ図に示すよう゛に
単結晶シリコン膜６の膜厚を１０００人と薄くシている
ので、ＴＦＴ間の分離のために行うエツチングにより第
１Ｆ図に示すように単結晶シリコン膜６ａを形成するの
が容易であるのみならず、平坦化が可能であるので製造
プロセス上有利であるという利点もある。
以上本発明を実施例につき説明したが、本発明は上述の
実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想
に基づく種々の変形が可能である。
例えば、第１Ｃ図に示す工程において行う熱酸化は必要
に応じて省略可能である。この場合には、第１Ａ図に示
す工程において例えば膜厚が１０００人の多結晶シリコ
ン膜２を直接形成すればよい。また上述の実施例におい
ては、多結晶シリコン膜２を溶融させるためにレーザー
ビームを用いているが、必要に応じて電子ビーム、ヒー
タ等を用いることも可能である。なお多結晶シリコン膜
２の上にＳｉ０ｇ膜を形成した状態で溶融再結晶を行わ
せることも可能である。
さらに、第１Ｄ図に示す工程において再結晶シリコン膜
３の非晶質化のために行うイオン注入の条件（イオン種
、エネルギー、ドーズ量）は必要に応じて選択すること
が可能である。
あお上述の実施例においては、本発明を単結晶シリコン
膜６の形成に適用した場合につき説明したが、シリコン
以外の半導体薄膜の形成にも本発明を適用することが可
能である。
発明の効果 本発明に係る単結晶薄膜の形成方法によれば、特に、再
結晶半導体膜に所定のイオンをイオン注入することによ
りこの再結晶半導体膜のうちのこの再結晶半導体膜と所
定の基板との界面に隣接する部分を非晶質化する工程と
、熱処理を行うことにより上記再結晶半導体膜のうちの
上記非晶質化された部分を固相エピタキシャル成長させ
る工程とを具備しているので、上記界面に隣接する部分
の結晶性が従来に比べて極めて良好な単結晶薄膜を形成
することができる。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ図〜第Ｈ図は本発明に係る単結晶薄膜の形成方法
を超薄膜トランジスタの製造に適用した一実施例を工程
順に示す断面図である。 なお図面に用いた符号において、 ｌ−・−−−−−一一−−−−−−−・−・−石英基板
２−−−−−−−−−−−−−−−・−多結晶シリコン
膜３−−−−−−−−−−−−−−・−再結晶シリコン
膜５−・−・−−−−−−一一−−−−非晶質層６−−
−−−−−−−一〜−−−−−−−−単結晶シリコン膜
８−−−−一・−・・・−−−−−・−ゲート電極９−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−ゲート絶縁膜１
１−−−−−−一・−−ｍ−−−・ソース領域１２−−
−−−−−−−−−−−・ドレイン領域である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 所定の基板上に多結晶半導体膜を形成する工程と、上記
    多結晶半導体膜を溶融再結晶させることにより再結晶半
    導体膜を形成する工程と、上記再結晶半導体膜に所定の
    イオンをイオン注入することによりこの再結晶半導体膜
    のうちのこの再結晶半導体膜と上記所定の基板との界面
    に隣接する部分を非晶質化する工程と、熱処理を行うこ
    とにより上記再結晶半導体膜のうちの上記非晶質化され
    た部分を固相エピタキシャル成長させる工程とをそれぞ
    れ具備することを特徴とする単結晶薄膜の形成方法。
JP59239257A 1984-11-13 1984-11-13 単結晶薄膜の形成方法 Pending JPS61116821A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59239257A JPS61116821A (ja) 1984-11-13 1984-11-13 単結晶薄膜の形成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59239257A JPS61116821A (ja) 1984-11-13 1984-11-13 単結晶薄膜の形成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61116821A true JPS61116821A (ja) 1986-06-04

Family

ID=17042070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59239257A Pending JPS61116821A (ja) 1984-11-13 1984-11-13 単結晶薄膜の形成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61116821A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01138760A (ja) * 1987-11-25 1989-05-31 Nippon Denso Co Ltd 半導体装置の製造方法
US5457058A (en) * 1989-10-09 1995-10-10 Canon Kabushiki Kaisha Crystal growth method
US6383899B1 (en) * 1996-04-05 2002-05-07 Sharp Laboratories Of America, Inc. Method of forming polycrystalline semiconductor film from amorphous deposit by modulating crystallization with a combination of pre-annealing and ion implantation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01138760A (ja) * 1987-11-25 1989-05-31 Nippon Denso Co Ltd 半導体装置の製造方法
US5457058A (en) * 1989-10-09 1995-10-10 Canon Kabushiki Kaisha Crystal growth method
US6383899B1 (en) * 1996-04-05 2002-05-07 Sharp Laboratories Of America, Inc. Method of forming polycrystalline semiconductor film from amorphous deposit by modulating crystallization with a combination of pre-annealing and ion implantation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH02140915A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS6178119A (ja) 半導体の製造方法
JPH113860A (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
JPH02283036A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS61119079A (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
JPH1168109A (ja) 多結晶薄膜の製造方法及び薄膜トランジスタの製造方法
JPS61116821A (ja) 単結晶薄膜の形成方法
JPH0691109B2 (ja) 電界効果型トランジスタの製造方法
JPH02275641A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0770481B2 (ja) シリコン半導体層の形成方法
JP3287834B2 (ja) 多結晶半導体薄膜の熱処理方法
JPS61127117A (ja) 多結晶半導体薄膜の形成方法
JPH08316487A (ja) 薄膜半導体装置の製造方法
JP3141909B2 (ja) 半導体装置作製方法
JPS60164316A (ja) 半導体薄膜の形成方法
JP2981777B2 (ja) 半導体基板の製造方法
JP3216318B2 (ja) 半導体結晶の成長方法
JPS63174308A (ja) 半導体薄膜結晶層の製造方法
JP2867402B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPS63196032A (ja) 半導体薄膜の結晶化方法
KR0140665B1 (ko) 박막트랜지스터 제조방법
JPH02163942A (ja) Ｍｉｓトランジスタの製造方法
JPH03284831A (ja) 半導体薄膜の形成方法
JPS6341029A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2730905B2 (ja) 半導体装置の製造方法