JPS61136219A - 単結晶シリコン膜の形成方法 - Google Patents
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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〕
本発明は単結晶シリコン膜の形成方法に関する〔従来の
技術〕 従来の単結晶シリコン膜の形成方法は、特開59−1
t 4815 、 、T 、 Appl、Physi、
5uppl。
技術〕 従来の単結晶シリコン膜の形成方法は、特開59−1
t 4815 、 、T 、 Appl、Physi、
5uppl。
20−1 、pp59−42(1981) の様にス
トリップヒータまたはレーザビームまたは電子ビームの
みによる非単結晶シリコン層の加熱溶融単結晶化であっ
た・ 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、前述の従来技術では、ストリップヒーターのみ
による加熱溶融結晶化においては、ストリップヒーター
下の非単結晶シリコン層を含むすべての膜が非単結晶シ
リコン層の溶融温度近傍の高温にさらされることになり
、3次元集積回路の如くすでに不純物拡散を行ないデバ
イスを形成した層がある場合には、その層上での結晶化
となるので下層デバイスにおける不純物の再拡散の結果
、所望のデバイス特性からのずれが生じ、さらにデバイ
スの熱による特性劣化へとつながる。またL/−fビー
ムまたは電子ビームのみによる溶融単結晶化においては
、各ビームが比較的光面近くに吸収される為、溶融は狭
面近傍にのみ生ずる。したがって、結晶成長の際、種と
なる単結晶が下層に存在するような非単結晶シリコン層
の単結晶化では、種結晶に達するような溶融が不可能に
なり、3次元集積回路のように、多層にデノくイスを形
成する際の半導体層の結晶性は下層の半導体層の結晶性
より悪くなる為、デバイス間のばらつき、特性の不均一
性が生ずるという問題を有する。
トリップヒータまたはレーザビームまたは電子ビームの
みによる非単結晶シリコン層の加熱溶融単結晶化であっ
た・ 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、前述の従来技術では、ストリップヒーターのみ
による加熱溶融結晶化においては、ストリップヒーター
下の非単結晶シリコン層を含むすべての膜が非単結晶シ
リコン層の溶融温度近傍の高温にさらされることになり
、3次元集積回路の如くすでに不純物拡散を行ないデバ
イスを形成した層がある場合には、その層上での結晶化
となるので下層デバイスにおける不純物の再拡散の結果
、所望のデバイス特性からのずれが生じ、さらにデバイ
スの熱による特性劣化へとつながる。またL/−fビー
ムまたは電子ビームのみによる溶融単結晶化においては
、各ビームが比較的光面近くに吸収される為、溶融は狭
面近傍にのみ生ずる。したがって、結晶成長の際、種と
なる単結晶が下層に存在するような非単結晶シリコン層
の単結晶化では、種結晶に達するような溶融が不可能に
なり、3次元集積回路のように、多層にデノくイスを形
成する際の半導体層の結晶性は下層の半導体層の結晶性
より悪くなる為、デバイス間のばらつき、特性の不均一
性が生ずるという問題を有する。
そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、高性能なデバイス・特性を必要
とする多層構造による多機能素子における如く、単結晶
化する非単結晶シリコン層が種となる結晶から、各種用
途に必要な眉により隔てられて存在する場合にも下層部
の結晶化したシリコン膜と特性上差のない均一な層の形
成方法を提供することにある。
の目的とするところは、高性能なデバイス・特性を必要
とする多層構造による多機能素子における如く、単結晶
化する非単結晶シリコン層が種となる結晶から、各種用
途に必要な眉により隔てられて存在する場合にも下層部
の結晶化したシリコン膜と特性上差のない均一な層の形
成方法を提供することにある。
本発明の単結晶シリコン膜の形成方法は、非単結晶シリ
コン膜のストリップヒーターによる溶融およびレーザビ
ームまたは電子ビームによる溶融を併用して、非単結晶
シリコン膜を単結晶化することを特徴とする。
コン膜のストリップヒーターによる溶融およびレーザビ
ームまたは電子ビームによる溶融を併用して、非単結晶
シリコン膜を単結晶化することを特徴とする。
本発明の上記の構成によれば、ス) IJツプヒー
・ターによる加熱により、上層の非単結晶シリコン膜か
ら下層の種結晶シリコン層まで溶融が可能となり、かつ
レーザビームまたは電子ビームでは、基板面方向の表面
の非単結晶シリコン膜のみの溶融が可能となるので、下
層のデバイスへの熱的形υを与えることなく、上層の非
単結晶シリコン膜は種結晶の結晶性を受は継ぎながら成
長するものである。
・ターによる加熱により、上層の非単結晶シリコン膜か
ら下層の種結晶シリコン層まで溶融が可能となり、かつ
レーザビームまたは電子ビームでは、基板面方向の表面
の非単結晶シリコン膜のみの溶融が可能となるので、下
層のデバイスへの熱的形υを与えることなく、上層の非
単結晶シリコン膜は種結晶の結晶性を受は継ぎながら成
長するものである。
第1図は、本発明の実施例における、非単結晶シリコン
層の結晶化を示す図であって、シリコン基板1上に、結
晶成長の際の種となる種部2上はエツチングにより除去
した絶縁層3上に非単結晶シリコン層4を形成する。非
単結晶シリコン膜の溶融には種部2上をカーピンストリ
ップヒーター5により、絶縁層5上の非単結晶シリコン
膜4の加熱溶融には、レーザビーム6あるいは電子ビー
ム6を使用する。
層の結晶化を示す図であって、シリコン基板1上に、結
晶成長の際の種となる種部2上はエツチングにより除去
した絶縁層3上に非単結晶シリコン層4を形成する。非
単結晶シリコン膜の溶融には種部2上をカーピンストリ
ップヒーター5により、絶縁層5上の非単結晶シリコン
膜4の加熱溶融には、レーザビーム6あるいは電子ビー
ム6を使用する。
ここでストリップヒーター5は、非単結晶シリコン膜4
@が主たるヒーターとなり、非単結晶シリコンの融点以
上の温度を保ち種部2上の非単結晶シリコンを溶融する
、基板側のヒーターは、融点より低い温度に保つことに
より、基板からの熱の放散をおさえ非単結晶シリコン膜
が均一に溶融するようにする。
@が主たるヒーターとなり、非単結晶シリコンの融点以
上の温度を保ち種部2上の非単結晶シリコンを溶融する
、基板側のヒーターは、融点より低い温度に保つことに
より、基板からの熱の放散をおさえ非単結晶シリコン膜
が均一に溶融するようにする。
レーザビーム6または電子ビーム6による絶縁層5上の
非単結晶シリコン膜4の溶融が始まった後はストリップ
ヒーター5の温度を下げ種部2の結晶性を受は継ぎなが
ら単結晶化を進める。
非単結晶シリコン膜4の溶融が始まった後はストリップ
ヒーター5の温度を下げ種部2の結晶性を受は継ぎなが
ら単結晶化を進める。
第2図に、レーザビーム加熱溶融の際のビームの形状お
よび光エネルギー強度を示す。tlEz図の如く双峰型
エネルギー密度分布を得るためには、2つのレーザビー
ムを使用する方法、あるいは1つのレーザビームをレン
ズ系もしくは水晶複屈折板を使用して2つに分割する。
よび光エネルギー強度を示す。tlEz図の如く双峰型
エネルギー密度分布を得るためには、2つのレーザビー
ムを使用する方法、あるいは1つのレーザビームをレン
ズ系もしくは水晶複屈折板を使用して2つに分割する。
第3図には、電子ビーム加熱溶融で使用するビームの形
状と、それを達成する方法を示す。
状と、それを達成する方法を示す。
y方向に数KHz以上の高周波をのせて高速偏向をさせ
ることにより電子ビームを線状化する。この線状ビーム
を第4図に示す如くx方向に走査することにより帯状に
溶融部が形成される。またこの際の結晶化領域の温度分
布は、′N2図に示す如くの分布となる。
ることにより電子ビームを線状化する。この線状ビーム
を第4図に示す如くx方向に走査することにより帯状に
溶融部が形成される。またこの際の結晶化領域の温度分
布は、′N2図に示す如くの分布となる。
第2図に示す温度分布を実現することにより、中心部で
は温度が低く、周辺部では高い双峰型の温度分布となる
ので、中心付近から周辺部へ向かって結晶が成長するの
で、走査方向に結晶化が進み大面積の結晶化が可能とな
る。ス) リップヒータによる加熱では種部2上の最上
層の非単結晶シリコン膜から最下層の非単結菖シリコン
膜までの溶融が可能となるので、結晶化では常に、種結
晶の結晶性を受は継ぎながら非単結晶シリコン層を結晶
化することができるので、各結晶化シリコン層は、特性
の均一な層となる。一方レーザビームまたは電子ビーム
による加熱溶融では、熱の吸収はほとんど懺面の非単結
晶シリコンN4で生ずるので、光面の非単結晶シリコン
膜4のみ溶融し下層への熱の影響を与えることはない。
は温度が低く、周辺部では高い双峰型の温度分布となる
ので、中心付近から周辺部へ向かって結晶が成長するの
で、走査方向に結晶化が進み大面積の結晶化が可能とな
る。ス) リップヒータによる加熱では種部2上の最上
層の非単結晶シリコン膜から最下層の非単結菖シリコン
膜までの溶融が可能となるので、結晶化では常に、種結
晶の結晶性を受は継ぎながら非単結晶シリコン層を結晶
化することができるので、各結晶化シリコン層は、特性
の均一な層となる。一方レーザビームまたは電子ビーム
による加熱溶融では、熱の吸収はほとんど懺面の非単結
晶シリコンN4で生ずるので、光面の非単結晶シリコン
膜4のみ溶融し下層への熱の影響を与えることはない。
したがって、下層にデバイスが形成しである場合にも、
熱によるデバイスの破壊あるいは不純物の再拡散による
デバイスの特性のばらつきは押えられ、各層に均一なデ
バイスの形成を可能にする。
熱によるデバイスの破壊あるいは不純物の再拡散による
デバイスの特性のばらつきは押えられ、各層に均一なデ
バイスの形成を可能にする。
第4図は、絶縁基板上に形成する非単結晶シリコン膜の
単結晶化を示す図である。絶縁基板上には絶縁基板を加
工してレリーフを形成しである。このレリーフは絶縁基
板上に絶縁層を形成し、絶縁層をエツチングして形成す
ることも可能である。
単結晶化を示す図である。絶縁基板上には絶縁基板を加
工してレリーフを形成しである。このレリーフは絶縁基
板上に絶縁層を形成し、絶縁層をエツチングして形成す
ることも可能である。
レリーフを形成した絶縁基板上の非単結晶シリコン展4
を加熱溶融径結晶化すると、結晶方位を規制することが
でき、均一な層を形成できる。結晶方位はレリーフ形状
により異なり、第4図の如く形状のレリーフでは<IQ
O>方向の単結晶化が可能となる。したがってレリーフ
形状を決定して、前述のシリコン単結晶基板と同様に単
結晶化を実行することで、各結晶化シリコン膜間で、特
性のばらつきのない均一な結晶化シリコン膜の形成が可
能となる。
を加熱溶融径結晶化すると、結晶方位を規制することが
でき、均一な層を形成できる。結晶方位はレリーフ形状
により異なり、第4図の如く形状のレリーフでは<IQ
O>方向の単結晶化が可能となる。したがってレリーフ
形状を決定して、前述のシリコン単結晶基板と同様に単
結晶化を実行することで、各結晶化シリコン膜間で、特
性のばらつきのない均一な結晶化シリコン膜の形成が可
能となる。
以上述べたように本発明によれば、結晶性を決定する種
部上の非単結晶シリコン膜の加熱溶融にはス) IJツ
ブヒーターを使用し、絶縁層上の非単結晶シリコンの加
熱溶融には、双峰型の温度分布を形成するように構成し
たレーザビームまたは電子ビームを使用して非単結晶シ
リコン膜の単結晶化を行なうことにより、5次元集積回
路の如く層状に絶縁層と非単結晶シリコン膜を形成する
場合の非単結晶シリコン膜の単結晶化の場合にも、種部
上では結晶化毎に、最上層の非単結晶シリコン膜から最
下層の非単結晶シリコン膜まで加熱溶融し、その後レー
ザビームまたは亀子ビームで絶縁層上の非単結晶シリコ
ン膜を加熱溶融して単結晶化を行なうので、常に種部の
結晶性を受は継ぎながら単結晶化できることになり、各
単結晶化シリコン膜間の結晶性は均一となる。また、絶
縁層上の非単結晶シリコン膜の単結晶化では、レーザビ
ームまたは電子ビームの使用により、下層への熱的な影
響を廃除しているので、下層の単結晶化シリコン膜に形
成したデバイス特性に影響を与えることなく単結晶化を
実行できる。加えて、絶縁基板にレリーフ加工をするこ
とにより、加熱溶融後の結晶化で、結晶方位をそろえる
ことが可能となるので、本発明の製造方法により、絶縁
基板上での非単結晶シリコン膜の単結晶化を可能にする
。
部上の非単結晶シリコン膜の加熱溶融にはス) IJツ
ブヒーターを使用し、絶縁層上の非単結晶シリコンの加
熱溶融には、双峰型の温度分布を形成するように構成し
たレーザビームまたは電子ビームを使用して非単結晶シ
リコン膜の単結晶化を行なうことにより、5次元集積回
路の如く層状に絶縁層と非単結晶シリコン膜を形成する
場合の非単結晶シリコン膜の単結晶化の場合にも、種部
上では結晶化毎に、最上層の非単結晶シリコン膜から最
下層の非単結晶シリコン膜まで加熱溶融し、その後レー
ザビームまたは亀子ビームで絶縁層上の非単結晶シリコ
ン膜を加熱溶融して単結晶化を行なうので、常に種部の
結晶性を受は継ぎながら単結晶化できることになり、各
単結晶化シリコン膜間の結晶性は均一となる。また、絶
縁層上の非単結晶シリコン膜の単結晶化では、レーザビ
ームまたは電子ビームの使用により、下層への熱的な影
響を廃除しているので、下層の単結晶化シリコン膜に形
成したデバイス特性に影響を与えることなく単結晶化を
実行できる。加えて、絶縁基板にレリーフ加工をするこ
とにより、加熱溶融後の結晶化で、結晶方位をそろえる
ことが可能となるので、本発明の製造方法により、絶縁
基板上での非単結晶シリコン膜の単結晶化を可能にする
。
第1図は本発明の単結晶シリコン膜の形成方法の一実施
例を示す主要断面図。 第21¥1はレーザビームの形状およびその温度分布を
示す図。 第3図は電子ビームを線状化する方法を示す図第4図は
本発明を絶縁基板上で実施した場合の一実施例を示す図
。 1・・・・・・シリコン単結晶基板 2・・・・・・種 部 3・・・・・・絶縁層 4・・・・・・非単結晶シリコン膜 5・・・・・・ストリップヒーター 6・・・・・・レーザビームまたは電子ヒ−!7・・・
・・・溶融部 8・・・・・・レーザビーム 9・・・・・・温度分布 10・・・電子ビーム 11・・・偏向コイル 12・・・・・・絶縁基板 第1 図 支l″2i角 ↑ 第2図 第3図 第4図
例を示す主要断面図。 第21¥1はレーザビームの形状およびその温度分布を
示す図。 第3図は電子ビームを線状化する方法を示す図第4図は
本発明を絶縁基板上で実施した場合の一実施例を示す図
。 1・・・・・・シリコン単結晶基板 2・・・・・・種 部 3・・・・・・絶縁層 4・・・・・・非単結晶シリコン膜 5・・・・・・ストリップヒーター 6・・・・・・レーザビームまたは電子ヒ−!7・・・
・・・溶融部 8・・・・・・レーザビーム 9・・・・・・温度分布 10・・・電子ビーム 11・・・偏向コイル 12・・・・・・絶縁基板 第1 図 支l″2i角 ↑ 第2図 第3図 第4図
Claims (4)
- (1)非単結晶シリコン膜を加熱溶融した後単結晶化さ
せる単結晶シリコン膜の形成方法において、前記非単結
晶シリコン膜のストリップヒーターによる加熱溶融およ
びレーザビームまたは電子ビームによる加熱溶融を併用
して、前記非単結晶シリコン膜を単結晶化させることを
特徴とする単結晶シリコン膜の形成方法。 - (2)前記ストリップヒーターは、種結晶上の前記非単
結晶シリコン膜を局部的に加熱溶融し単結晶化すること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の単結晶シリコ
ン膜の製造方法。 - (3)前記レーザビームは、2つのビームまたは1つの
ビームを2つに分割し、双峰型エネルギー密度分布を形
成して、前記非単結晶シリコン膜を加熱溶融し、単結晶
化することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の単
結晶シリコン膜の形成方法。 - (4)前記電子ビームは、数KHz以上の周波数による
高速偏向によりビームを線状にして前記非単結晶シリコ
ン膜を加熱溶融し単結晶化することを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の単結晶シリコン膜の形成方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59258164A JPH0738377B2 (ja) | 1984-12-06 | 1984-12-06 | 単結晶シリコン膜の成形方法 |
JP4161243A JPH0777196B2 (ja) | 1984-12-06 | 1992-06-19 | 単結晶シリコン膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59258164A JPH0738377B2 (ja) | 1984-12-06 | 1984-12-06 | 単結晶シリコン膜の成形方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4161243A Division JPH0777196B2 (ja) | 1984-12-06 | 1992-06-19 | 単結晶シリコン膜の形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61136219A true JPS61136219A (ja) | 1986-06-24 |
JPH0738377B2 JPH0738377B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=17316417
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59258164A Expired - Lifetime JPH0738377B2 (ja) | 1984-12-06 | 1984-12-06 | 単結晶シリコン膜の成形方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0738377B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6336515A (ja) * | 1986-07-30 | 1988-02-17 | Sony Corp | 半導体単結晶薄膜の製造方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58147024A (ja) * | 1982-02-24 | 1983-09-01 | Fujitsu Ltd | ラテラルエピタキシヤル成長法 |
-
1984
- 1984-12-06 JP JP59258164A patent/JPH0738377B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58147024A (ja) * | 1982-02-24 | 1983-09-01 | Fujitsu Ltd | ラテラルエピタキシヤル成長法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6336515A (ja) * | 1986-07-30 | 1988-02-17 | Sony Corp | 半導体単結晶薄膜の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0738377B2 (ja) | 1995-04-26 |
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