JPS61244020A

JPS61244020A - 欠陥が局限された配向された単結晶シリコンフイルムを絶縁支持体上に製造する方法

Info

Publication number: JPS61244020A
Application number: JP61089856A
Authority: JP
Inventors: ミツシエル　アオン
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-04-19
Filing date: 1986-04-18
Publication date: 1986-10-30
Also published as: DE3661945D1; EP0199638B1; US4773964A; FR2580673B1; FR2580673A1; EP0199638A1

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】発明の背景本発明は、欠陥が局限され、配向された単結晶シリコン
フィルムを絶縁支持体上に製造する方法に係るものであ
る。

特定的には、本発明は、特に高速で動作し、電離放射及
び高電圧動作の両方或は何れか一方に耐え、そして大電
力レベルを消散させることが可能なＭＯＳ或はバイポー
ラ集積回路製造分野に適用される。また本発明は、マト
リックスフラットスクリーンの制御回路を硝子のような
非晶質サブストレート上に製造することにも適用される
。

絶縁材上のシリコン（シリコンオンインシコラント）技
術は、集積回路の能動成分を単結晶固態シリコンサブス
トレート上に直接製造する標準技術に比して重要な改善
をもたらすものである。即ち、絶縁材料を使用するため
に、集積回路の能動素子のソースとサブストレートとの
間、及びドレインとサブストレートとの間の寄生容量が
大巾に減少し、従って回路の動作速度が早められること
になる。

更に、この技術によれば、集積回路の接合のブレークダ
ウンによるラフチアツブを避けることができるため、集
積回路の集積密度を増大させることが可能である。最後
に、この技術は集積回路の製造プロセスを大巾に簡易化
し、これらの集積回路の耐圧を高めるようになる。

ｌ８半導体フィルム、特にシリコンフィルムを絶縁支持
体上に作ることは、フラットスクリーン及びそれらの制
御回路を透明な非晶質サブストレート上に製造する目的
で研究されて来ている。

レーザビーム或は電子ビームを用いた最初の実験で、シ
リコン粒子を加熱、特に沈着させたシリコンをゾ゛−ン
マイクロ溶解の結果として溶解することによってシリコ
ン粒子を成長させ得ることが分ってから、絶縁支持体上
に単結晶シリコンフィルムを製造する試みが活発になっ
て来た。

これは、迅速に工業用シリコンウェーハを処理可能なら
しめる方法が探究、並びにレーザ源或は電子銃よりも低
価格の加熱デバイスの探究に運なっている。例えば、グ
ラファイト抵抗（フィラメント）或はアークランプが使
用されたこともあった。これらの加熱デバイスに関して
は、１９８０年５月のアプライド　フィジックス　レタ
ーズ４５４ページに所載のＭ、Ｗ、ゲイズ等の論文、及
び１９８２年９月７日付フランス国特許出願第２．５３
２，７８３号に記載されている。

不幸にも、これら従来の加熱方法によって製造された工
業的寸法（直径１００ａｕａ）のシリコンウェーハは全
表面に欠陥を有する単結晶シリコンフィルムとなる。

実験を重ねて見れば分るように、１回の通過でシリコン
ウェーハ全体を再結晶させることができる非コヒーレン
トビームを用いても、粒子境界及び副境界或は他のディ
スロケーションのような残留欠陥を排除することは困難
である。これはシリコンフィルムが薄い、即ち０．５μ
ｍ以下の厚さであることから尚更である。

更に、再結晶した半導体フィルムを配向させるために、
１９７９年７月のアプライド　フィジックス　レターズ
、Ｈ３５，７１〜７４ページに所載のゲイズ等の論文「
人工表面−浮彫り格子及びレーザ結晶法を用いた非晶質
サブストレート上のシリコンの結晶学的配向」に記載さ
れているようにして、絶縁支持体にエツチングされた微
細な格子を使用する試みがなされている。不幸にも、ゲ
イズの論文及び前記特許出願第２．５３２，７８３号に
記載されているようなシリコンゾーン溶解に用いられて
いる方法では完全に配向された欠陥のない再結晶シリコ
ンウェーハを得ることはできない。

絶縁支持体上に単結晶シリコンフィルムを得るために最
も屡々用いられている方法の１つは、与えられた配向の
単結晶シリコンサブストレート上に特に熱酸化によって
シリコン酸化物フィルムを形成させ、次でこのフィルム
上に単結晶シリコンフィルムを沈着させ、最後にシリコ
ンを再結晶させるためにフィルムにフィルムの溶解ゾー
ンの走査のような熱処理を施す諸段階からなっている。

この方法では、再結晶するフィルムを配向させ、且つ粒
子境界及び副境界発生の主因であるディスオリエンテー
ションを防ぐために、単結晶サブストレートを再結晶の
種或は核として使用するべくシリコン酸化物に開口を設
けることが考慮されている。この結晶核生成プロセスは
１９８１年のアプライド　フィジックス　レターズ３８
の３６５ページに所載のＭ、フェンの論文に詳述されて
いる。

この方法では、初期配向が失われないようにシリコン酸
化物フィルム内にいわゆる核生成開口を短かい周期（５
００μｍ以下）で再生する必要がある。しかし、これは
、再結晶した半導体フィルムを単結晶サブストレートか
ら絶縁するために、またシリコン　オン　インシニラン
ト技術と対比されるような前述の長所の使用を可能なら
しめるために、シリコンフィルムを再結晶させた後に前
記核生成ゾーンの局部的酸化段階が必要となる欠陥を招
来する。更に、これらの酸化ゾーン上に互に絶縁卒れて
いる集積回路を製造することはで−きないので、これら
の酸化ゾーンはスペース損失になる。

更に、集積回路の能動ゾーン（トランジスタゾーン）を
製造しない狭いゾーン内に粒子境界及び副境界を局限す
る方法を発見するために、これらの欠陥の形成に関する
研究が行われて来た。即ち、溶解したシリコンゾーンを
走査して絶縁支持体上の半導体フィルムを再結晶させる
ことによって、粒子の境界及び副境界がゾーン内に形成
され、これらは溶解ゾーンの通過後、最初に凝固するこ
とが分った。

この再結晶法にエネルギを極めて狭いスペクトルに集中
できるレーザ源を用いることによって、半導体フィルム
にレーザビームのエネルギを幾分か結合してフィルムの
特定ゾーンを別のゾーンに比して幾分か加熱することが
可能である。これはフランス国特許出願８３　１６３９
６号に開示されているようにして実施することができる
。この出願によれば、結晶させるシリコンフィルム上に
結晶遅延手段として働らく反反射性平行ス）　前記反反
射性ストリップを用い、シリコンフィルムと相互作用す
るレーザビームのエネルギを調整するために反反射性ス
トリップと反射性ストリップ（シリコンストリップ）の
厚さを計算するようになっている。

しかし、非コヒーレント光源の場合にはその放出スペク
トルが広いために、構造に当る光波を同相ならしめるよ
うに反射性及び反反射性ス）　ＩＪブブの厚さを調整す
ることは困難である。しかし１９８３年５月の電気化学
学会誌：ソリッド　ステート　サイエンス　アンド　テ
クノロジ　１３０の１１７８〜１１８３ページに所載の
ゲイズ等の論文ｒｓ１ｏｚ上のＳｉのゾーン溶解再結晶
内の副境界を飛沫同伴させる凝固前線調整」に示されて
いるように、黒体或は金属層が、広いスペクトルに右け
るそれらの反射特性を利用するために使用されている。

同じように、１９８３年６月２３日付のエレクトロニク
ス　レターズ第１９巻１３号の４６４〜４６６ページに
所載のり、ベンサエル等の論文「ハロゲンランプを用い
た選択性再結晶によるＳＩＯフィルム上の欠陥の局限法
」では、限定された較正された厚みを用いることなく異
なる屈折率の沈着層を粗屈折率適合手段として用いてい
る。

再結晶シリコンフィルム内の残留欠陥を局限化する別の
プロセスでは、下方に位置するサブストレート内の熱の
選択性拡散を用いて半導体溶解ゾーンの等混線を調整し
、半導体フィルムを支持しているシリコン酸化物フィル
ムの厚さを変化させている。熱源としてレーザ源を用い
るこのプロセスは１９８３年３月１５日のアプライド　
フィジックス誌５５（６）の１６０７〜１６０９ページ
に所載のＳ、カワムラ等の論文「ヒートシンク構造を用
いた５ｉｎ２上のＳｉのレーザ再結晶法」に記述されて
いる。

上述のようにシリコンフィルムの異なる再結晶欠陥を局
限化することができる場合に残される主問題は、再結晶
フィルムの結晶方位である。もし非コヒーレントエネル
ギビームを用いて再結晶フィルムの特性がフィルムの面
に直角なく１００＞であれば、レーザビームの場合には
このフィルムは一般的には配向されず、シリコン酸化物
フィルム内に作られた単結晶サブストレートに向かう種
生成開口を使用する必要がある。しかし、非コヒーレン
トエネルギビームの場合にはシリコンフィルムの面内で
は配向されないままである。このディスオリエンテーシ
ョンは溶解ゾーンの変位方向に対して約３０°である。

非コヒーレントエネルギビームの場合には他の問題、特
にゾーン溶解中の半導体フィルムの挙動の問題が残され
ている。即ち、シリコンが液態であって、絶縁支持体と
して一般に用いられているシリコン酸化物と接触してい
る場合、シリコンは絶縁体に濡れることがなく、滴を形
成する傾向を有している。更に、効果的な「カプセル材
」、即ち半導体フィルムを包囲してそれを絶縁支持体に
接触させ続けさせ、従ってシリコン滴の形成を阻止した
シリコンの質量転送を制限できるような要素を見出すこ
とが必要である。

現在では、シリコンフィルムを厚いシリコン酸化物或は
シリコン窒化物層（０，５μｍのシリコンフィルムに対
して２μｍ厚）でカバーすることによって滴の形成を防
ぐことが試みられている。しかし、このような材料厚を
用いてさえシリコンが小滴を形成することがあるので、
完全に使用できないシリコンウェー八が作られてしまう
。

発明の概要本発明は、上述の欠点を解消できる絶縁支持体上の単結
晶シリコンフィルムの製造方法に関するものである。単
結晶半導体フィルムを形成するためにゾーン溶解法を用
いる本方法によれば、結晶欠陥を精密に局限し、シリコ
ンフィルムの面に直角に配向されたシリコン単結晶を形
成することが可能である。

詳述すれば、絶縁支持体上に単結晶シリコンフィルムを
製造するための本発明による方法は：ａ）絶縁支持体内
をエツチングすることによってこの絶縁支持体内に平行
で且つ交互している複数の突出た絶縁ストリップと複数
の凹んだ絶縁ストリップを設け、突出たストリップの巾
を凹んだストリップの巾よりも小さくし；ｂ）先行段階で得られた構造上にシリコンフィルムを沈
着させ；Ｃ）前記シリコンフィルムをカプセル材料の層でカバー
し；ｄ）前記シリコンフィルムを単結晶形状に再結晶させる
ため、シリコンフィルムを前記絶縁ストリップに直角な
線の形状に局部的に溶解してこの溶解ゾーンを絶縁スト
リップに平行に移動させるような熱処理を先行段階で得
られた構造に対して遂行し：そしてｅ）カプセル材料層を除去する連続語段階からなっている。

絶縁支持体をエツチングすることによって互に他方に対
して平行な突出た及び凹んだストリップを設けると、シ
リコンフィルムの残留結晶欠陥を良好に局限することが
可能となる。

即ち、突出たストリップ即ち突出た部分が結晶前線の等
温線を変更する結果として、粒子の境界及び副境界を局
限するのである。厚い絶縁材と薄い絶縁材との間の熱伝
導度の差のために、最も厚い絶縁ゾーン（突出た部分）
にあける凝固が遅延される。従って結晶欠陥がこれらの
絶縁段の直上に局限されることになる。

更に、突出たストリップ及び凹んだストリップの形状の
ために、絶縁材がシリコン酸化物である場合には溶解し
たシリコンが絶縁材上に滴を形成するのを防ぐことがで
き、これによって先行技術よりも厚いカプセル材料層の
使用が可能となる。

しかし、たまたまシリコンが滴を形成したとしても、液
は２つの突出た部分の間に閉じ込められたままとなり、
これらの突出た部分即ち段を越えることは困難である。

突出たストリップと凹んだストリップが等間隔となるよ
うに、周期的形態を使用すると有利である。熱処理中、
これによってシリコンフィルム内においてまた絶縁スト
リップに直角な溶解ゾーンに沿って吸収され拡散される
エネルギの分布を均一にすることができるからである。

周期的形態を採用することは、爾後の技術的処理の理由
（集積回路の製造）から特に興味を引く点である。即ち
、集積回路設計者は何等の欠陥を持たない最大可能な単
結晶領域を求めるものである。凹んだ絶縁部分の臨界的
な巾が決定された場合、この巾が減少した時のスペース
損失を避けるために、或はこの巾が増大した時の欠陥の
出現を避けるために、この巾を反覆させることが好まし
い。更に、周期的形態は周期的に生産される回路或は成
分（マトリックス、メモリ、予め拡散させた格子等）の
製造にとっても重要である。

再結晶欠陥の局限化を援助するために、前述の段階ｄ）
に先立って、カプセル材料層の上に及び各突出たストリ
ップの上に、突出たストリップと同じ巾の例えばシリコ
ン窒化物のような反反射性ストリップを有利に形成させ
ることができる。これらの反反射性ストリップは結晶化
を遅延させ、また凝固前線上の等温線の変更を援助する
のに役立つ。

再結晶シリコンフィルムの結晶配向を案内するために、
溶解ゾーンは低速で、即ち０．５ｍｍ／Ｓ以下で移動さ
せる。好ましくは、溶解ゾーン変位速度は０．１乃至０
．２ｍｍ／Ｓの範囲である。

有利なことには、完成した構造に対して突出た及び凹ん
だ絶縁ストリップに直角なエネルギラインを作用させ、
このラインをこれらのストリップと平行に移動させるこ
とによってこれらのストリップに直角なラインの形状の
溶解したシリコンゾーンが得られる。好ましくは、この
エネルギラインは楕円反射器の焦点に配置した線形ラン
プのエネルギを焦束させることによって与える。また、
レーザビーム或は電子ビームを用いてカプセル材料層の
表面を絶縁ストリップに直角な方向に迅速に走査するこ
とによって形成させてもよい。

本プロセスの好ましい実施例によれば、絶縁支持体をエ
ツチングすることによって各凹んだ部分内に少なくとも
１つのノツチを形成させてあり、これらのノツチは互に
平行で且つ突出た部分に対して平行にしである。好まし
くは、各ノツチは凹んだ部分の中心に形成する。

これらのノツチは、始めに凝固するシリコンゾーン内の
グラフオ・エピタキシ効果のために、シリコンフィルム
の配向を溶解ゾーンの変位方向に平行にするのに大いに
貢献する。これらのノツチを含むゾーンはストリップに
平行な正しい＜１００＞の配向を有する核を供給する。

再結晶フィルムの配向は、酸化物と＜１００＞に配向さ
れたシリコン（即ち＜ｉｏｏ＞面が酸化物表面に平行）
との間のエネルギを最小化した結果である。即ち、エネ
ルギ最小化の結果としてノツチ部分の底及び側がノツチ
ストリップに平行なく１００＞に配向された核を供給す
るので、ノツチストリップは突出た及び凹んだ絶縁スト
リップに平行な長手方向の核生成のための源核を形成す
る。これらの核は、溶解の開始時に溶解ゾーンの境界で
固態として残る。

この配向選択の効力は、沈着フィルムが非晶質シリコン
であり、そして沈着フィルムがノツチの寸法に比して小
さい粒子を有する多結晶シリコンである場合、或は何れ
か一方の場合に増大する。

必要ならば、沈着シリコンフィルムの表面を、再結晶さ
せる前に、平坦化即ちレベル化するこ−とが可能である
。これは、いわゆるプレーナリゼーション法によって遂
行することができる。この方法は、シリコンフィルムを
絶縁材料、特に写真食刻において一般的に用いられてい
る型の樹脂の層でカバーし、絶縁材とシリコンフィルム
の浮彫り部分とが除去されるまで絶縁材とシリコンとに
対して同一のエツチング速度で絶縁材料層とシリコンフ
ィルムとを同時にエツチングすることからなっている。

周期的形態及びノツチの両方或は何れか一方を形成する
ための絶縁支持材のエツチングを反応性イオンエツチン
グによって遂行し、絶縁支持体面に直角な正確にエツチ
ングされた縁を得ることができるようにすると有利であ
る。これらの正確な縁は絶縁支持体への液態シリコンの
濡れを改善し、溶解シリコンの小滴形成を阻止する。更
に、これらは凝固するシリコンの結晶方位に影響を与え
ることができる。

好ましい実施例の詳細な説明第１図に示すように、プロセスの第１段階は単結晶シリ
コンサブストレート２の表面２ａを絶縁材料層４で完全
にカバーすることである。シリコンサブストレート２の
結晶方位は例えば＜１００　＞、即ちサブストレート表
面２ａに対して直角な向きである。絶縁材料層４はシリ
コン酸化物或はシリコン窒化物の何れかであってよい。

絶縁材料層４がシリコン酸化物である場合には、この層
は８００乃至１１００℃の温度の乾或は湿酸素の下でサ
ブストレート２を熱酸化させることによって得ることが
できる。酸化物層４の厚さは例えば０．５乃至１．５μ
ｍである。

次に絶縁層４の上にエツチングマスク６を形成し、絶縁
層４内に設けられる突出た部分即ち段の位置及び寸法を
限定できるようにする。マスク６は例えばありふれた写
真食刻プロセスに従って得られる樹脂マスクである。

第２図に示すようにこのマスク６を通して絶縁層４の第
１のエツチングを遂行し、樹脂にカバーされていない絶
縁材の領域を高さく深さ）Ｈだけ除去する。シリコン酸
化物層４の厚さが１μｍの場合には、この高さＨは２０
０乃至５００ｎｍとすることができる。

直線的にエツチングされた縁を得るために、絶縁材層が
シリコン酸化物層の場合にはエツチング材として四弗化
炭素或はトリフルオロメタンプラズマを用いた反応性イ
オンエツチングプロセスによって異方的に絶縁層のエツ
チングを遂行することができる。

絶縁材層４のこのエツチングによって、同じような複数
の突出た部分即ち段８、並びに同じような複数の凹んだ
部分１０を有する（好ましくは）周期的な形態を形成さ
せることができる。これらの突出た部分８及び凹んだ部
分１０は（好ましくは）規則正しく離間した平行絶縁ス
トリップの形状である。絶縁ストリップ８．１０は構造
の一方の縁から他方の縁まで伸びており、絶縁層の面内
に位置している。

集積回路の能動ゾーンを製造することができる凹んだ部
分１０の巾りは突出た部分即ち段８の巾βを超えている
。例えば、製造される単結晶シリコンフィルムの結晶欠
陥（粒子境界及び副境界）が局限される突出た部分８の
巾ｌは、３から６μｍまで変化することができる。凹ん
だゾーンの巾りは、直径１００ｍｍのサブストレートに
おいて２０から１００μｍであってよい。

絶縁層４のエツチングに続いて、例えばエツチング材と
してアセトン、或は硝酸、或は酸素プラズマを用いて化
学的に樹脂マスク６を除去する。

得られた構造（第２図）上に、随意ではあるがありふれ
た写真食刻プロセスに従って例えば樹脂の第２のエツチ
ングマスク１２を設け、随意ではあるが絶縁層４の凹ん
だ部分即ちストリップ１０の中に設けられるノツチの位
置及び寸法を限定できるようにする。

第３図に示すように、この後に絶縁層４の第２のエツチ
ングを行って樹脂でカバーされていない絶縁層４０部分
を高さく深さ）ｈに亘って除去する。前述のように、こ
のエツチングは正確な縁を形成させるために異方的に遂
行することが好ましい。このエツチングは、例えばシリ
コン酸化物層４の場合にはエツチング材として四弗化炭
素或はトリフルオロメタンを用いた反応性イオンエツチ
ングである。絶縁層４のこのエツチングは５０から１１
００ｎの範囲の高さｈに亘って遂行することができる。

得られたノツチ１４は平行なストリップの形状であり、
これらはまた絶縁層４の絶縁ストリップ８．１０にも平
行である。ノツチ１４は、段８及び凹んだ部分１０と同
じように、絶縁層４の一方の端から他方の端まで伸ばす
と有利である。これらのノツチの巾は１００乃至１１０
００ｎである。

シリコンフィルムの再結晶中、特に再結晶させるタメに
非コヒーレントエネルギビームを用いる場合、これらの
ノツチ１４によって絶縁用の凹んだ部分１０全体の中の
シリコンフィルムに同じ配向を与えることができる。

これらのノツチ１４は凹んだ部分１０の中心に配置する
必要はないが、シリコンを対称的に成長させる理由から
中心に配置することが好ましい。

各ノツチは、周期が上述の基本的ノツチによって構成さ
れているエツチングされた周期的な格子或は網によって
置換することができる。

ノツチ１４を作った後、例えばアセトン或は硝酸、或は
酸素プラズマを化学的エツチング材として化学的に樹脂
マスク８を除去する。

第３図に示すように、プロセスの次の段階は全構造をシ
リコンフィルム１６でカバーすることであり、このシリ
コンは非晶質シリコン或は多結晶シリコンの何れであっ
てもよい。シリコンフィルム１６の厚みは０．２乃至１
μｍである。沈着させるシリコンが多結晶シリコンであ
る場合には、ＳｉＨ，の熱分解によって６２５℃の温度
における低圧化学的蒸気相沈着プロセス（ＬＰＧＶＤ）
によってシリコンフィルムを得ることができる。

シリコンフィルム１６が平らな表面を有していない場合
（第３図）には（これは突出た部分即ち段８がシリコン
フィルムの厚みに比して比較的高い場合に生ずる）１．
この表面を平坦化プロセスによって平らにすることがで
きる。シリコンフィルム１６の表面のこの平坦化即ちレ
ベリングは、シリコン・二酸化シリコン界面のエネルギ
貢献を最早無視することができないことから、シリコン
フィルムの再結晶中に介在する欠陥の局限化を援助する
効果を有している。

このシリコンフィルム１６の表面の平坦化（第４図或は
第７図）は、例えば第３図に示すようにフィルム１６を
絶縁材料層１８でカバーして、フィルム１６の凹凸を除
くことによって行うことができる。この絶縁層１８は好
ましくは現在写真食刻法で用いられているような樹脂で
作る。特定的には数μｍの厚みにこの樹脂を沈着させた
後、樹脂層１８の良好な広がりを得るために例えば約１
００℃の温度で３０分に亘って熱処理を行うことができ
る。

熱処理に続いて、樹脂層１８及びシリコンフィルム１６
の浮彫りゾーンが完全に除去される（第４図）まで、樹
脂及びシリコンに対して同じエツチング速度で、樹脂層
１８及びシリコンフィルム１６を同時にエツチングする
。このエツチングは好ましくはエツチング材として六弗
化硫黄及び酸素を用いた（弗酸化合物はシリコンを、ま
た酸素は樹脂をエツチングするのに用いられる）反応性
イオンエツチングプロセスによって、異方的に遂行する
。

プロセスの次の段階は、随意的に平坦化されたシリコン
フィルム１６を、例えばシリコン酸ｌ或はシリコン窒化
物の、或は２層材料の形状のカプセル層２０によってカ
バーすることである。このカプセル材料層２０の特定の
厚みはｌ乃至１．５μｍである。

これは、この層がシリコン酸化物である場合は例えばＳ
ｉＨ４＋０２の熱分解による４３０℃における低温、低
圧化学的蒸気相沈着プロセスによって、或はこの層がシ
リコン窒化物である場合は陰極スパッタリングによって
沈着させることができる。

第５図に示すように、次の段階は随意ではあるがカプセ
ル層２０の上に、絶縁層４の突出た部分８に一致する反
反射性ストリップ２２を形成させることである。各現反
応性ストリップ２２は絶縁用の突出た部分８の上に位置
している。これらの現反応性ストリップ２２は構造を真
直ぐに横切って伸びており、それらの巾は突出た部分即
ち段８の巾と同一である。これらのストリップ２２は、
前述の電気化学学会誌のゲイズの論文に記載されている
型の炭素含有樹脂、或はシリコン窒化物で作ることがで
きる。

第４図に示すようなシリコン窒化物ストリップの場合に
は、これらはカプセル層２０の上に８０乃至１５０ｎｌ
ｌｌの厚さのシリコン窒化物層２３を沈着させることに
よって作ることができる。このシリコン窒化物層２３は
、例えば８００℃の温度での化学的蒸気相沈着プロセス
によって、或はカプセル層２０がシリコン酸化物である
場合には、この酸化物を約９５０℃の温度で窒化させる
ことによって得ることができる。

次の段階は、例えばありふれた写真食刻プロセスを用い
て樹脂のエツチングマスク２４を窒化物層２３上に設け
ることである。このエツチングマスク２４によって設け
るべき反反射性ストリップ２２の位置及び寸法を限定す
ることが可能となる。

マスク２４は、突出た及び凹んだ絶縁部分８及び１０を
形成するために酸化物層４をエツチングするのに用いた
樹脂マスク６と同一である。

シリコン窒化物層２３は、樹脂によってカバーされない
部分が完全に除去されるまでマスク２４を通してエツチ
ングする。このエツチングはエツチング材として正燐酸
を用いて化学的に、或はエツチング材として六弗化硫黄
を用いた反応性イオンエツチングによって遂行すること
ができる。第５図に示すように、このエツチングによっ
て突出た部分８と同じパターンの反反射性ストリップ２
２を得ることができる。

これら反反射性ストリップ２２の効果は、再結晶段階中
に結晶欠陥（粒子境界及び副境界）を突出た部分８上に
局限するのを援助することである。

これらの屈折率適合用前回結晶遅延用ストリップ２４に
よって突出た部分８の高さＨを減少させることができる
のでシリコンフィルム１６の表面は平坦になって来るか
ら、前述の平坦化プロセス（第３図）を省略することが
可能になる。　　−フロセスの次の段階は、シリコンフ
ィルム１６を単結晶シリコンに再結晶可能ならしめるた
めに、第５図の構造を熱処理することである。

この熱処理は、先ず予熱段階からなっており、この段階
では完全構造を炉内に配置し、その温度をシリコンの融
点（１４１０℃）より低い点まで上昇させる。例えば、
構造を８００乃至１２００℃まで加熱することができる
。非晶質シリコンフィルム１６の場合には、この予熱段
階によってその結晶をノツチ１４の縁に平行及び直角な
く１００＞に配向された大きい多結晶シリコン粒子にす
ることができる。これらの大きい粒子は単結晶に再結晶
させる際の、及びシリコンを配向させるための核として
役立つようになる。これらの大きいシリコン粒子の配向
は主としてノツチ１４の存在によるものである。

この予熱段階に続いてシリコンフィルム１６の局部溶解
を行い、このようにして得られる溶解ゾーンを、反反射
性ストリップ２２が用いられている場合には、これらの
ストリップに平行な、或はより好ましくは絶縁ストリッ
プ８に平行なＸ方向（第６図）に比較的低速で、特定的
には０．５ｍｍ／Ｓ以下で移動させる。好ましくは、溶
解ゾーンの走査速度は０．１から０．２ｍｍ／Ｓまでの
範囲である。

溶解したシリコンゾーンは例えば２乃至５ＩＩ１ｍｌ巾
の線の形状であり、その長さは少なくとも工業用シリコ
ンウェーハ（直径１００＋ａ＋ｅ）の長さに等しい。こ
の溶解ゾーンの線は、第６図に示すように、構造の表面
を、絶縁ストリップ８或は存在している場合には反反射
性ストリップ２２に直角な方向Ｙに配向されているエネ
ルギライン２８にさらすことによって実現することがで
きる。このエネルギライン２８はストリップに平行なＸ
方向に移動させるのである。

エネルギライン２８は、構造の表面上に集束している高
パワーエネルギービームの援助により、特定的にはフラ
ンス国特許出願８３　１６３９６号に記載されているよ
うに構造の表面、特定的にはカプセル材料層２０をレー
ザ或は電子ビームを用いて絶縁ストリップ８或は反反射
性ストリップ２２に直角なＹ方向に迅速に走査すること
によって得ることができる。レーザビームの場合には、
Ｙ方向への高速走査は１０ＫＨｚを超える周波数で遂行
することができる。更に使用されるレーザパワーは１０
乃至２５Ｗの範囲とすることができる。

第７図に示すように、プロセスの次の段階は、反反射性
ストリップがシリコン窒化物である場合には、例えば化
学的に正燐酸浴を用いて考え得る反反射性ストリップ２
２を除去することである。

同じように、カプセル材料の層２０がシリコン酸化物で
ある場合には、この層を弗化水素酸浴内で化学的にエツ
チングすることによって除去する。

最終構造を第７図に示す。

上記プロセスによれば、例えば巾４０μｍ１長さ１００
ｍｍ、方位＜１００＞であって、その上に集積回路の能
動ゾーン、特にＭＯＳ或はバイポーラ回路を製造するこ
とが可能な欠陥の無い広い単結晶シリコンのストリップ
（凹んだ部分１０）を得ることができる。粒子の境界及
び副境界或は他のディスロケーションのような、シリコ
ンフィルムの結晶中には除くことができない残留欠陥は
単結晶ストリップの間、即ち段８のレベルに、そして典
型的には４μｍ巾で１０ｍｍ長内に排他的に位置するよ
うになる。

本発明によるプロセスの諸段階は簡単で、再現が容易で
、そしてエキスパートによる制御が容易であるという長
所を有している。

以上の説明は明らかに例示に過ぎず、本発明の範囲から
逸脱することなく多くの変更が可能である。即ち、各種
の層の厚さ、それらの材質、及び沈着及びエツチングプ
ロセスは変更可能である。

同じように、絶縁ストリップ８．１０、ノツチ１４及び
反反射性ストリップの寸法も変更可能である。更にそれ
らの配列は周期的構造である必要はない。

更に、プロセスの若干の段階は省略できる場合がある。

例えば、絶縁支持体内にノツチ１４を設ける段階は、こ
の支持体上に沈着させるシリコンフィルムが多結晶シリ
コンフィルムである場合には、不要である。

同様に、突出た部分即ち段８が比較的大きい高さＨ１即
ち１μｍの絶縁層に対して０．５μｍを超えるＨを有し
ていれば、絶縁段８にシリコン結晶欠陥の局限化を可能
にするための屈折率適合用或は凝固遅延用ストリップ２
２の使用は不要であろう。しかし、相当に高い段８を用
いた場合、完全に平坦な表面を有するシリコンフィルム
（第７図）を望むのであれば、平坦化段階が必要になっ
て来る。厚い（約１μｍ）シリコンフィルムの場合には
、公知の種々のシリコン沈着方法によって、平坦化段階
を用いることなく充分に平坦な表面を有するフィルムを
得ることができる。

更に、シリコンフィルムの結晶化を可能ならしめる熱処
理は、説明したものとは異なるプロセスで遂行すること
が可能である。即ち、構造の予熱、及び絶縁段８に直角
なＹ方向へのレーザ或は電子ビームの高速走査は、フラ
ンス国特許出願第２．５３２．７８３号に記載の加熱デ
バイスを用いて遂行することができる。

最後に、配向サブストレート上での絶縁されたシリコン
フィルムの再結晶に関して説明したが、他の配向も考案
可能である。多結晶サブストレートの使用さえも考案可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は、本発明による単結晶シリコンフィ
ルムの製造プロセスの諸段階を示すものであって、第１
図乃至第５図及び第７図は縦方向断面図であり、そして
第６図は平面図である。２・・・・・・単結晶シリコンサブストレート４．１８
・・・・・・絶縁材料層６．１２．２４・・・・・・エツチングマスク８・・・
・・・突出た部分（段）１０・・・・・・凹んだ部分　　１４・・・・・・ノツ
チ１６……シリコンフイルム２０・・・・・・カプセル材料層２２・・・・・・反反射性ストリップ２３・・・・・・シリコン窒化物層２８・・・・・・エネルギラインｒ　　　　　　　　　　　　　　（’Ｊ（Ｙ）　　　　
　　　　　ｗ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）単結晶シリコンフィルムを絶縁支持体上に製造す
る方法であって：ａ）絶縁支持体をエッチングすることによってこの絶縁
支持体内に平行で且つ交互している複数の突出た絶縁ス
トリップと複数の凹んだ絶縁ストリップとを設け、突出
たストリップの巾を凹んだストリップの巾よりも小さく
し；ｂ）先行段階で得られた構造上にシリコンフィルムを沈
着させ；ｃ）前記シリコンフィルムをカプセル材料層でカバーし
；ｄ）前記シリコンフィルムを単結晶形状に再結晶させる
ため、シリコンフィルムを前記絶縁ストリップに直角な
線の形状に局部的に溶解してこの溶解ゾーンを絶縁スト
リップに平行に移動させるような熱処理を先行段階で得
られた構造に対して遂行し；そしてｅ）カプセル材料層を除去する連続段階を具備することを特徴とする製造方法。
（２）前記突出たストリップ及び凹んだストリップが周
期的形態に従って配列されていることを特徴とする特許
請求の範囲１に記載の製造方法。
（３）前記ｄ）段階に先立って、カプセル材料層上及び
突出たストリップ上に、突出たストリップと同じ巾の反
反射性ストリップを形成させることを特徴とする特許請
求の範囲１に記載の製造方法。
（４）前記溶解ゾーンを０．５ｍｍ／Ｓ以下の速度で変
位させることを特徴とする特許請求の範囲１に記載の製
造方法。
（５）前記溶解ゾーンを０．１乃至０．５ｍｍ／Ｓの速
度で変位させることを特徴とする特許請求の範囲１に記
載の製造方法。
（６）前記熱処理が、絶縁ストリップに直角なエネルギ
ラインを作用させ、このラインを前記ストリップと平行
に移動させることによって遂行されることを特徴とする
特許請求の範囲１に記載の製造方法。
（７）前記カプセル材料層の表面を、エネルギビームで
絶縁ストリップに直角な方向に迅速に走査することによ
ってエネルギラインを形成させることを特徴とする特許
請求の範囲５に記載の製造方法。
（８）前記絶縁支持体をエッチングすることによって各
凹んだ部分内に少なくとも１つのノッチを形成させ、こ
れらのノッチが前記突出たストリップに平行なストリッ
プの形状であることを特徴とする特許請求の範囲１に記
載の製造方法。
（９）前記各ノッチが各凹んだ部分の中心に設けられて
いることを特徴とする特許請求の範囲８に記載の製造方
法。
（１０）前記反反射性ストリップが、カプセル材料層を
反反射性材料の層でカバーし、この材料を突出たストリ
ップと同一のパターンでエッチングすることによって形
成されることを特徴とする特許請求の範囲３に記載の製
造方法。
（１１）前記シリコンフィルムの表面を平坦にするため
に、ｃ）段階の前に、シリコンフィルム上に絶縁材料の
層を沈着させてシリコンフィルムの凹凸を埋め、次で絶
縁材料層及びシリコンの凹凸部分が除去されるまで絶縁
材及びシリコンに対して同一エッチング速度で絶縁材料
層及びシリコンフィルムを同時にエッチングすることを
特徴とする特許請求の範囲１に記載の製造方法。
（１２）前記絶縁支持体を反応性イオンエッチングプロ
セスによってエッチングして凹んだストリップ及びノッ
チの両方或は何れか一方を形成させることを特徴とする
特許請求の範囲８に記載の製造方法。
（１３）前記絶縁支持体及びカプセル材料層の両方或は
何れか一方がシリコン酸化物で作られていることを特徴
する特許請求の範囲１に記載の製造方法。
（１４）前記ｂ）段階が、非晶質或は多結晶シリコンフ
ィルムを沈着させることからなっていることを特徴とす
る特許請求の範囲１に記載の製造方法。
（１５）前記熱処理が、得られた構造をシリコンの融点
以下の温度で予熱する段階を含んでいることを特徴する
特許請求の範囲１乃至１４の何れかに記載の製造方法。
（１６）前記反反射性ストリップがシリコン窒化物スト
リップであることを特徴とする特許請求の範囲３に記載
の製造方法。