JPS6144786A - 半導体単結晶薄膜の製造方法 - Google Patents
半導体単結晶薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPS6144786A JPS6144786A JP16619284A JP16619284A JPS6144786A JP S6144786 A JPS6144786 A JP S6144786A JP 16619284 A JP16619284 A JP 16619284A JP 16619284 A JP16619284 A JP 16619284A JP S6144786 A JPS6144786 A JP S6144786A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- semiconductor layer
- layer
- single crystal
- semiconductor
- Prior art date
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- Granted
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (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。
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
本発明は半導体単結晶薄膜の製造方法に関する。
従来の技術
第３図は従来の半導体単結晶薄膜の製造方法に適用され
る製造装置の一例であって、（１）は半導体ウェハで、
これが予備加熱のだめの平板状カーぎンヒータ（２）上
に載置される。（３）は線状のカーボンヒータであって
、半導体ウエノ１（１）上を例えば矢印（３ａ）方向に
所定の速度をもって移動し得るようになされている。
る製造装置の一例であって、（１）は半導体ウェハで、
これが予備加熱のだめの平板状カーぎンヒータ（２）上
に載置される。（３）は線状のカーボンヒータであって
、半導体ウエノ１（１）上を例えば矢印（３ａ）方向に
所定の速度をもって移動し得るようになされている。
第４図に第３図の半導体ウェハの構造例を示し、以下こ
れについて説明する。（４）は例えば石英からなる絶縁
基板、（５）はその上に形成されたシリコン等からなる
多結晶半導体層、（６）はその上に被着形成された５Ｉ
０２層等からなるキャップ層である。尚、基板（４）と
しては、シリコン基板を設けその上に５１０２層の如き
絶縁層を被着形成したものを用いることができる。
れについて説明する。（４）は例えば石英からなる絶縁
基板、（５）はその上に形成されたシリコン等からなる
多結晶半導体層、（６）はその上に被着形成された５Ｉ
０２層等からなるキャップ層である。尚、基板（４）と
しては、シリコン基板を設けその上に５１０２層の如き
絶縁層を被着形成したものを用いることができる。
第３図の製造装置において、線状カーボンヒータ（３）
が矢印（３ａ）方向に移動するとき、第４図における多
結晶半導体層（５）は、第５図に示すごとくカーボンヒ
ータ（３）によって加熱されて溶融されている領域Ｍ、
未だ溶融されていない多結晶領域Ｐ及び溶融後自然冷却
されて同化冷却されて、単結晶化している領域ＲＣに分
けられる。又、領域Ｐ及びＭの中間位置をａ１領域Ｍ及
びＲＣの中間位置をｂとする。第５図のグラフでは横軸
をカーボンヒータ（３）の移動方向（３ａ）に沿う位置
とし、縦軸を温度とする。Ｔ、は板状カーボンヒータ（
２）の予備加熱渦度、ＴＭはシリコン多結晶半導体層（
５）の融点である。
が矢印（３ａ）方向に移動するとき、第４図における多
結晶半導体層（５）は、第５図に示すごとくカーボンヒ
ータ（３）によって加熱されて溶融されている領域Ｍ、
未だ溶融されていない多結晶領域Ｐ及び溶融後自然冷却
されて同化冷却されて、単結晶化している領域ＲＣに分
けられる。又、領域Ｐ及びＭの中間位置をａ１領域Ｍ及
びＲＣの中間位置をｂとする。第５図のグラフでは横軸
をカーボンヒータ（３）の移動方向（３ａ）に沿う位置
とし、縦軸を温度とする。Ｔ、は板状カーボンヒータ（
２）の予備加熱渦度、ＴＭはシリコン多結晶半導体層（
５）の融点である。
シカシテカー？ンヒータ（３）が移動するにつれテ多結
晶半導体層（５）が加熱され、その温度が高くなシ融点
ＴＭを超えると溶融し、カービンヒータ（３）が遠ざか
ると自然冷却されて徐々に固化冷却されて単結晶化（再
結晶化）される。この温度変化の曲線を８１として示す
。
晶半導体層（５）が加熱され、その温度が高くなシ融点
ＴＭを超えると溶融し、カービンヒータ（３）が遠ざか
ると自然冷却されて徐々に固化冷却されて単結晶化（再
結晶化）される。この温度変化の曲線を８１として示す
。
同、上述の線状加熱手段としては、レーザビーム発生手
段、電子ビーム発生手段或いはノ・ロケ゛ンランプ、Ｉ
Ｒランゾ等を用いることもできる。その場合は板状ヒー
タ（２）を用いなくても良い。
段、電子ビーム発生手段或いはノ・ロケ゛ンランプ、Ｉ
Ｒランゾ等を用いることもできる。その場合は板状ヒー
タ（２）を用いなくても良い。
しかして、多結晶半導体層（５）を加熱溶融し、その後
冷却固化して再結晶化させる場合、単結晶層にサブダレ
インバウンダリイと呼ばれる小傾角の結晶粒界が発生す
る場合が多い。この単結晶層にサブダレインバウンダリ
イが発生する原因については、現在のところ明確ではな
いが、多結晶半導体層（５）が溶融後、冷却固化して再
結晶化する時点で放出される潜熱がその原因の一つであ
ると考えられる。即ち、サブグレインノ々ウンダリイの
発生は、多結晶半導体層の溶融後の固化時に発生する潜
熱という系の自由エネルギを、結晶粒界の持つ界ｍｌエ
ネルギとして固定していることに起因すると推察できる
。この推察による仮定によれば、固液界面近傍での熱の
流れ刀を、この潜熱が優先的に固液境界近傍から外部へ
放出されるように制御することで、前述のサブグレイン
ノ々ウンダリイ 。
冷却固化して再結晶化させる場合、単結晶層にサブダレ
インバウンダリイと呼ばれる小傾角の結晶粒界が発生す
る場合が多い。この単結晶層にサブダレインバウンダリ
イが発生する原因については、現在のところ明確ではな
いが、多結晶半導体層（５）が溶融後、冷却固化して再
結晶化する時点で放出される潜熱がその原因の一つであ
ると考えられる。即ち、サブグレインノ々ウンダリイの
発生は、多結晶半導体層の溶融後の固化時に発生する潜
熱という系の自由エネルギを、結晶粒界の持つ界ｍｌエ
ネルギとして固定していることに起因すると推察できる
。この推察による仮定によれば、固液界面近傍での熱の
流れ刀を、この潜熱が優先的に固液境界近傍から外部へ
放出されるように制御することで、前述のサブグレイン
ノ々ウンダリイ 。
の発生を回避することができるものと考えられる。
発明が解決しようとする問題点
斯る点に鑑み本発明は、サブグレインノ々ウンダリイが
発生しに難く、高品質の半導体単結晶薄膜を得ることの
できる半導体単結晶薄膜の製造方法を提案しようとする
ものである。
発生しに難く、高品質の半導体単結晶薄膜を得ることの
できる半導体単結晶薄膜の製造方法を提案しようとする
ものである。
問題点を解決するための手段
本発明による半導体単結晶薄膜の製造方法は、半導体層
に対して加熱手段を走査させて、半導体層を溶融させた
後、固化冷却して半導体単結晶薄膜を形成するようにし
た半導体単結晶薄膜の製造方法において、加熱手段に後
続する冷却手段を設け、半導体層の溶融領域に続く再結
晶化領域の温度勾配を急峻にするようにしたものである
。
に対して加熱手段を走査させて、半導体層を溶融させた
後、固化冷却して半導体単結晶薄膜を形成するようにし
た半導体単結晶薄膜の製造方法において、加熱手段に後
続する冷却手段を設け、半導体層の溶融領域に続く再結
晶化領域の温度勾配を急峻にするようにしたものである
。
作用
斯る製造方法によれば、冷却手段によって半導体薄膜の
溶融領域に続く再結晶化領域の温度勾配が急峻となるの
で、溶融領域の潜熱が急速に外部へ放出され、これによ
υ溶融領域が急峻に冷却されて、サツダレインバウンダ
リイのごとき小傾角の結晶粒界の発生の可能性が低下す
るものである。
溶融領域に続く再結晶化領域の温度勾配が急峻となるの
で、溶融領域の潜熱が急速に外部へ放出され、これによ
υ溶融領域が急峻に冷却されて、サツダレインバウンダ
リイのごとき小傾角の結晶粒界の発生の可能性が低下す
るものである。
実施例
以下に第１図を参照して本発明の一実施例を説明するも
、第１図において第３図と対応する部分には同一符号を
付して重複説明を省略する。第１図の実施例も第３図と
同様にカーがンヒータ（３）を加熱手段として用いて半
導体ウェハ（１）を加熱して溶融し、これを固化冷却し
て半導体単結晶薄膜を形成する場合である。又、半導体
ウェハ（１）の具体的構成例は上述した第４図及びそれ
に関連した説明と同様である。
、第１図において第３図と対応する部分には同一符号を
付して重複説明を省略する。第１図の実施例も第３図と
同様にカーがンヒータ（３）を加熱手段として用いて半
導体ウェハ（１）を加熱して溶融し、これを固化冷却し
て半導体単結晶薄膜を形成する場合である。又、半導体
ウェハ（１）の具体的構成例は上述した第４図及びそれ
に関連した説明と同様である。
本発明においては線状加熱手段（３）に後続して、線状
の冷却手段（８）を設けるものである。この例の冷却手
段（８）は金属、グラスチック等のｔ４イブ（８ａ）の
下側に多数の孔を穿設し、このパイプにヘリウム、アル
ゴン等の冷却ガスを通過させ、加熱手段（３）に後続し
て、半導体ウエノ・（１）を走査させ、冷却ガスを半導
体ウエノ・（１）に吹き付けて加熱手段（３）によって
溶融された半導体多結晶薄膜を急速に同化冷却して、単
結晶薄膜を形成するものである。第５図に示す如く、点
すよシ右側の半導体薄膜（５）の再結晶領域の温度勾配
は、曲線Ｓ２として示すごとくその勾配が曲線Ｓ１に比
し急峻となる。この温度勾配は負の温度勾配である。
の冷却手段（８）を設けるものである。この例の冷却手
段（８）は金属、グラスチック等のｔ４イブ（８ａ）の
下側に多数の孔を穿設し、このパイプにヘリウム、アル
ゴン等の冷却ガスを通過させ、加熱手段（３）に後続し
て、半導体ウエノ・（１）を走査させ、冷却ガスを半導
体ウエノ・（１）に吹き付けて加熱手段（３）によって
溶融された半導体多結晶薄膜を急速に同化冷却して、単
結晶薄膜を形成するものである。第５図に示す如く、点
すよシ右側の半導体薄膜（５）の再結晶領域の温度勾配
は、曲線Ｓ２として示すごとくその勾配が曲線Ｓ１に比
し急峻となる。この温度勾配は負の温度勾配である。
かくすることによシ、加熱手段（３）によって溶融され
た多結晶半導体層（５）は冷却手段（８）によって急速
に固化冷却するので、その潜熱が急速に放散され、サブ
ダレインパウンタリイの如き小傾角の結晶粒界の発生が
頗る少なくなる。
た多結晶半導体層（５）は冷却手段（８）によって急速
に固化冷却するので、その潜熱が急速に放散され、サブ
ダレインパウンタリイの如き小傾角の結晶粒界の発生が
頗る少なくなる。
第２図は本発明の他の実施例であって冷却手段（８）と
して孔を設けていない金属製の・々イブ（８ａ）に冷媒
を通過させ加熱手段（３）に後続して、半導体ウェハ（
１）を走査させるようにするものである。この場合の冷
媒としては水等の液体或いはヘリウム、窒素等の液体又
は気体が可能である。伺、パイプ（８ａ）の表面を黒化
することによシ、冷却効率を上げることができる。この
場合も作用効果は第１図の場合と同様である。伺、第１
図及び第２図の実施例において、加熱手段（３）がカー
ビンヒータの場合はその走査速度は２ ｍ／ ｓｅｅ
、レーザービーム発生手段の場合は２０ ＋ｍａ／ｓｅ
ｅ 、電子ビーム発生手段の場合は２００ ｔｉｎ／
ｌ１ｅｅ程度が目安であシ、冷却手段（８）の走査速度
もそれに合わせるようにする。
して孔を設けていない金属製の・々イブ（８ａ）に冷媒
を通過させ加熱手段（３）に後続して、半導体ウェハ（
１）を走査させるようにするものである。この場合の冷
媒としては水等の液体或いはヘリウム、窒素等の液体又
は気体が可能である。伺、パイプ（８ａ）の表面を黒化
することによシ、冷却効率を上げることができる。この
場合も作用効果は第１図の場合と同様である。伺、第１
図及び第２図の実施例において、加熱手段（３）がカー
ビンヒータの場合はその走査速度は２ ｍ／ ｓｅｅ
、レーザービーム発生手段の場合は２０ ＋ｍａ／ｓｅ
ｅ 、電子ビーム発生手段の場合は２００ ｔｉｎ／
ｌ１ｅｅ程度が目安であシ、冷却手段（８）の走査速度
もそれに合わせるようにする。
発明の効果
上述せる本発明によれば、加熱手段に後続する冷却手段
を設けて半導体薄膜の溶融領域に続く再結晶化領域の温
度勾配を急峻にするようにしたので、半導体薄膜の加熱
手段によって溶融された後、同化冷却されて再結晶化さ
れる領域の潜熱の放散が急速に行われるので、サブダレ
インパウンダリイの如き小傾角の結晶粒界の発生が著し
く減少し、高品質の半導体単結晶薄膜を得ることができ
る。
を設けて半導体薄膜の溶融領域に続く再結晶化領域の温
度勾配を急峻にするようにしたので、半導体薄膜の加熱
手段によって溶融された後、同化冷却されて再結晶化さ
れる領域の潜熱の放散が急速に行われるので、サブダレ
インパウンダリイの如き小傾角の結晶粒界の発生が著し
く減少し、高品質の半導体単結晶薄膜を得ることができ
る。
第１図及び第２図は本発明による半導体単結晶薄膜の製
造方法を適用する製造装置の各側を示す斜視図、第３図
は従来の半導体単結晶薄膜の製造方法の適用される製造
装置の一例を示す斜視図、第４図は半導体ウェハの構造
を示す断面図、第５図は第３図の製造装置の説明に供す
る説明図であム（１）は半導体薄膜を有する半導体ウエ
ノ・、（２）は加熱板、（３）は加熱手段、（８）は冷
却手段、（４）は基板、（５）は半導体薄膜、（６）は
キャップ層である。 同 松隈秀盛・、″毛５ ゛、 ニー、′、ｐ −゛Ｊコし 第３図
造方法を適用する製造装置の各側を示す斜視図、第３図
は従来の半導体単結晶薄膜の製造方法の適用される製造
装置の一例を示す斜視図、第４図は半導体ウェハの構造
を示す断面図、第５図は第３図の製造装置の説明に供す
る説明図であム（１）は半導体薄膜を有する半導体ウエ
ノ・、（２）は加熱板、（３）は加熱手段、（８）は冷
却手段、（４）は基板、（５）は半導体薄膜、（６）は
キャップ層である。 同 松隈秀盛・、″毛５ ゛、 ニー、′、ｐ −゛Ｊコし 第３図
Claims (1)
- 半導体層に対して加熱手段を走査させて、上記半導体層
を溶融させた後、固化冷却して半導体単結晶薄膜を形成
するようにした半導体単結晶薄膜の製造方法に於いて、
上記加熱手段に後続する冷却手段を設け、上記半導体層
の溶融領域に続く再結晶化領域の温度勾配を急峻にする
ようにしたことを特徴とする半導体単結晶薄膜の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16619284A JPS6144786A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 半導体単結晶薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16619284A JPS6144786A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 半導体単結晶薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6144786A true JPS6144786A (ja) | 1986-03-04 |
| JPH0556315B2 JPH0556315B2 (ja) | 1993-08-19 |
Family
ID=15826791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16619284A Granted JPS6144786A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 半導体単結晶薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6144786A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02112227A (ja) * | 1988-10-21 | 1990-04-24 | Masakuni Suzuki | 半導体結晶層の製造方法 |
| JPH0311727A (ja) * | 1989-06-09 | 1991-01-21 | Ricoh Co Ltd | 半導体薄膜の製造方法 |
| US6073876A (en) * | 1998-11-25 | 2000-06-13 | Kabushiki Kaisha Tokyo Kikai Seisakusho | Tension control device for paper web in a rotary printing machine |
| WO2009094124A3 (en) * | 2008-01-25 | 2009-10-15 | Nanogram Corporation | Zone melt recrystallization for inorganic films |
| JP2020077757A (ja) * | 2018-11-08 | 2020-05-21 | 住友重機械工業株式会社 | ウエハ保持装置及びレーザアニール方法 |
-
1984
- 1984-08-08 JP JP16619284A patent/JPS6144786A/ja active Granted
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02112227A (ja) * | 1988-10-21 | 1990-04-24 | Masakuni Suzuki | 半導体結晶層の製造方法 |
| JPH0311727A (ja) * | 1989-06-09 | 1991-01-21 | Ricoh Co Ltd | 半導体薄膜の製造方法 |
| US6073876A (en) * | 1998-11-25 | 2000-06-13 | Kabushiki Kaisha Tokyo Kikai Seisakusho | Tension control device for paper web in a rotary printing machine |
| WO2009094124A3 (en) * | 2008-01-25 | 2009-10-15 | Nanogram Corporation | Zone melt recrystallization for inorganic films |
| EP2243153A2 (en) * | 2008-01-25 | 2010-10-27 | Nanogram Corporation | Zone melt recrystallization for inorganic films |
| JP2011510515A (ja) * | 2008-01-25 | 2011-03-31 | ナノグラム・コーポレイション | 無機膜のゾーンメルト再結晶 |
| EP2243153A4 (en) * | 2008-01-25 | 2011-08-03 | Nanogram Corp | ZONE FUSION RECRYSTALLIZATION FOR INORGANIC FILMS |
| JP2020077757A (ja) * | 2018-11-08 | 2020-05-21 | 住友重機械工業株式会社 | ウエハ保持装置及びレーザアニール方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0556315B2 (ja) | 1993-08-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |