JPS6158879A - シリコン薄膜結晶の製造方法 - Google Patents
シリコン薄膜結晶の製造方法Info
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- JPS6158879A JPS6158879A JP17968484A JP17968484A JPS6158879A JP S6158879 A JPS6158879 A JP S6158879A JP 17968484 A JP17968484 A JP 17968484A JP 17968484 A JP17968484 A JP 17968484A JP S6158879 A JPS6158879 A JP S6158879A
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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)
本発明はシリコン薄膜結晶の製造方法に関するものであ
る。
る。
(従来技術とその問題点)
絶縁基板上や絶縁膜上に形成されたシリコン薄膜結晶(
80I:5ilicon on In5ulatorと
も呼ばれる)は、集積回路用の新しい基板として注目さ
れている。このシリコン薄膜結晶の形成方法の一つとし
て固相エピタキシャル成長法が知られている。
80I:5ilicon on In5ulatorと
も呼ばれる)は、集積回路用の新しい基板として注目さ
れている。このシリコン薄膜結晶の形成方法の一つとし
て固相エピタキシャル成長法が知られている。
従来、シリコンの固相エピタキシャル成長を用いた絶縁
膜上にシリコン薄膜結晶を形成する方法においては、第
3図に示T様lこ、シリコン単結晶基板31上に形成き
れた?J縁膜32に設けられた開口33(正方形、長方
形1円形、直線状、もしくは島状の絶縁層の周囲を取り
囲んだ濠状等の)部において該単結晶シリコン基板31
と接触する均質な非晶質シリコン膜あを形成した後、5
50C程度以上の温度で熱処理を行うことによりシリコ
ン単結晶基板31と接触する部分から固相エピタキシャ
ル成長機購lこよって非晶質ノリコン膜34を単結晶又
は結晶粒径の大きい多結晶に結晶化するものである。
膜上にシリコン薄膜結晶を形成する方法においては、第
3図に示T様lこ、シリコン単結晶基板31上に形成き
れた?J縁膜32に設けられた開口33(正方形、長方
形1円形、直線状、もしくは島状の絶縁層の周囲を取り
囲んだ濠状等の)部において該単結晶シリコン基板31
と接触する均質な非晶質シリコン膜あを形成した後、5
50C程度以上の温度で熱処理を行うことによりシリコ
ン単結晶基板31と接触する部分から固相エピタキシャ
ル成長機購lこよって非晶質ノリコン膜34を単結晶又
は結晶粒径の大きい多結晶に結晶化するものである。
この際、非晶質シリコン膜34としては、不純物をドー
プしていないものかあるいは、トランジスタを形成する
際iこ最低のドーピング濃度となる領域のドーピング濃
度以下(通常10c!rL 程度以下)の低湿度ドー
ピングしたものが用いられてきたが、最近故意1こリン
等のドーパント不純物を高濃度(10工 台に導入し
た非晶質シリコン膜を用いると、種結晶となる開口部か
らの横方向への単結晶化の距離は25μm程度ζこまで
拡大されることが明らかζこされた(山本浩はか、第3
1回応用物理学関係連合講演会講演予稿集、 P、44
7 )。しかし、この方法では、ドーパント不純物が非
晶質シリコ。
プしていないものかあるいは、トランジスタを形成する
際iこ最低のドーピング濃度となる領域のドーピング濃
度以下(通常10c!rL 程度以下)の低湿度ドー
ピングしたものが用いられてきたが、最近故意1こリン
等のドーパント不純物を高濃度(10工 台に導入し
た非晶質シリコン膜を用いると、種結晶となる開口部か
らの横方向への単結晶化の距離は25μm程度ζこまで
拡大されることが明らかζこされた(山本浩はか、第3
1回応用物理学関係連合講演会講演予稿集、 P、44
7 )。しかし、この方法では、ドーパント不純物が非
晶質シリコ。
ン膜中に、従って、結晶化したシリコン膜中に10cT
IL 台という極めて高い濃度で存在するので、この
膜を用いて所望の特性のトランジスタを形成することが
できないという問題がある。
IL 台という極めて高い濃度で存在するので、この
膜を用いて所望の特性のトランジスタを形成することが
できないという問題がある。
また、これらの従来法においては、非晶質ソリコン膜は
膜厚方向にもほぼ均一不純物濃度、従って均一結晶化速
度、のものが用いられているが、これは、まず開口部で
縦方向(膜厚方向)に固相エビタキノヤル底長させた後
、開口外の横方向へは膜厚方向で一定の結晶化速度で横
方向同相エビタキノヤル成長させることを意図したもの
である。
膜厚方向にもほぼ均一不純物濃度、従って均一結晶化速
度、のものが用いられているが、これは、まず開口部で
縦方向(膜厚方向)に固相エビタキノヤル底長させた後
、開口外の横方向へは膜厚方向で一定の結晶化速度で横
方向同相エビタキノヤル成長させることを意図したもの
である。
しかし、実際には、非晶質シリコンと下地の絶縁層との
界面では固相エピタキシャル成長速度が遅いため界面近
傍でファセット(Facet )が生じ、横方向の単結
晶化距離が長くならないという問題や、界面での何らか
の不均一性等に起因する結晶核発生の影響を直接受けて
多結晶化が生じるという問題がある。
界面では固相エピタキシャル成長速度が遅いため界面近
傍でファセット(Facet )が生じ、横方向の単結
晶化距離が長くならないという問題や、界面での何らか
の不均一性等に起因する結晶核発生の影響を直接受けて
多結晶化が生じるという問題がある。
(発明の目的)
本発明は、この様な従来法の欠点を除去した新規なシリ
コン薄膜結晶の製造方法を提供することである。
コン薄膜結晶の製造方法を提供することである。
(発明の構成)
本発明ζこよれば、単結晶シリコン基板上fこ形成され
た絶縁膜に設けられた開口部において該単結晶シリコン
基板と接触し、かつ表面1こn型またはp型の不純物が
高濃度にドープされた非晶質シリコン薄膜を前記絶縁膜
上に形成する工程と、熱処理すること正こより単結晶シ
リコン基板に接触する領域より該単結ンリコン基板を種
として同相エピタキシャル成長させるCとにより非晶質
シリコン薄膜と結晶化する工程と、該結晶化されたシリ
コン薄膜における高濃度に不純物がドープされた表面層
を工、チング除去する工程、とを含むことを特徴とする
シリコン薄膜結晶の製造方法が得られる。
た絶縁膜に設けられた開口部において該単結晶シリコン
基板と接触し、かつ表面1こn型またはp型の不純物が
高濃度にドープされた非晶質シリコン薄膜を前記絶縁膜
上に形成する工程と、熱処理すること正こより単結晶シ
リコン基板に接触する領域より該単結ンリコン基板を種
として同相エピタキシャル成長させるCとにより非晶質
シリコン薄膜と結晶化する工程と、該結晶化されたシリ
コン薄膜における高濃度に不純物がドープされた表面層
を工、チング除去する工程、とを含むことを特徴とする
シリコン薄膜結晶の製造方法が得られる。
(構成の詳細な説明)
本発明は上述の方法をとることにより従来技術の問題点
を解決した。従来の方法ζこおいては、結晶化丁べき非
晶質シリコン膜として均質な非晶質シリコンが用いられ
ていたのに対し、本発明による方法は、トランジスタ製
作への応用に適した不純物をドープしていないかもしく
は低濃度しかドープしていない非晶質シリコン層の上に
、結晶化速度の大きい高濃度にドーパント不純物をドー
プした非晶質層を重ねて堆積した、あるいは非晶質シリ
コン層の表面にイオン注入法等でドープして形成した2
層構造を用いるこdを特徴としている。
を解決した。従来の方法ζこおいては、結晶化丁べき非
晶質シリコン膜として均質な非晶質シリコンが用いられ
ていたのに対し、本発明による方法は、トランジスタ製
作への応用に適した不純物をドープしていないかもしく
は低濃度しかドープしていない非晶質シリコン層の上に
、結晶化速度の大きい高濃度にドーパント不純物をドー
プした非晶質層を重ねて堆積した、あるいは非晶質シリ
コン層の表面にイオン注入法等でドープして形成した2
層構造を用いるこdを特徴としている。
第1図に断面略図を示したその様な溝造を用い、望まし
くは550〜700C程度で熱処理を行うことlこより
、先ず単結晶ンリコン基板11と絶縁膜12との接する
部分(餌口13部)において非晶質シリコン膜14 、
15の単結晶化が始まり、単結晶化が膜厚方向の表面側
に進み表面にまで達すると、表面にはリン等のドーパン
ト不純物を高濃度にドープ結晶化速度の大きい非晶質シ
リコン層15があるので、結晶化(ま主として表面の高
濃度不純物ドーグ層15中を横方向に進行する。次いで
この結晶化した高濃度ドープ層15を穏として表面から
深さ方向ζこ向って非ドープ又は低湿度ドープR/J1
4の結晶化が進む。従って、従来法において述べた結晶
化トこおいて生じる非晶質シリコン膜と絶縁膜との界面
に起因する問題が著しく軽減される。結晶化は550℃
より低い温度でも行うことができるが長い時間が必要で
ある。この様にして非晶質シリコン薄膜14゜15の結
晶化を行った後、トランジスタ等のデバイス製造に不適
切な表面の高濃度不純物ドープN15をエツチング除去
することにより結晶化した非ドーグ又はis度ドープシ
リコン層14を得ることができる。
くは550〜700C程度で熱処理を行うことlこより
、先ず単結晶ンリコン基板11と絶縁膜12との接する
部分(餌口13部)において非晶質シリコン膜14 、
15の単結晶化が始まり、単結晶化が膜厚方向の表面側
に進み表面にまで達すると、表面にはリン等のドーパン
ト不純物を高濃度にドープ結晶化速度の大きい非晶質シ
リコン層15があるので、結晶化(ま主として表面の高
濃度不純物ドーグ層15中を横方向に進行する。次いで
この結晶化した高濃度ドープ層15を穏として表面から
深さ方向ζこ向って非ドープ又は低湿度ドープR/J1
4の結晶化が進む。従って、従来法において述べた結晶
化トこおいて生じる非晶質シリコン膜と絶縁膜との界面
に起因する問題が著しく軽減される。結晶化は550℃
より低い温度でも行うことができるが長い時間が必要で
ある。この様にして非晶質シリコン薄膜14゜15の結
晶化を行った後、トランジスタ等のデバイス製造に不適
切な表面の高濃度不純物ドープN15をエツチング除去
することにより結晶化した非ドーグ又はis度ドープシ
リコン層14を得ることができる。
(実施例)
以下本発明の実施例を第2図を参照して説明する。
第2図(a)の断面略図に示された様に、抵抗率数Ω・
α、面方位(100)のp型(100)シリコン単結晶
基板21の表面を標準的な選択酸化LLOOO8)法を
用いて熱酸化し、島状のシリコン酸化膜22を形成する
。この際、シリコン酸化膜の島22とシリコン単結晶の
露出部(開口)23との境界は< 110 >。
α、面方位(100)のp型(100)シリコン単結晶
基板21の表面を標準的な選択酸化LLOOO8)法を
用いて熱酸化し、島状のシリコン酸化膜22を形成する
。この際、シリコン酸化膜の島22とシリコン単結晶の
露出部(開口)23との境界は< 110 >。
方向となる様に島22の方向を選び、かつ島22の大き
さを20μm角、島22を取り囲むシリコン単結晶基板
の露出823の幅を5μmとした。
さを20μm角、島22を取り囲むシリコン単結晶基板
の露出823の幅を5μmとした。
次いで第2図中ハこ示した様にシラン(SjH,)ガス
を成長ガスとして用い基板温夏を575℃とし、標準的
な化学蒸着(OVD)法により膜厚0.4μmの不純物
をドープしていない非晶質シリコン層24及びこの上に
膜厚O01μmのリンを高濃度(5X10cIL)にド
ープした非晶質シリコンff!25を連続的Iこ堆積し
た。リンのドーピングガスとしては、フォスフイン(P
Ha )ガスを用いた。次に第2図(b丹こ示した構造
を600℃の蟹素ガス雰囲気中で8時間熱処理を行い非
晶質シリコン層24 、25を結晶化させ、酸化シリコ
ン膜22上のシリコン膜を単結晶、又は大粒径の多結晶
とした。次に標準的な工、チング法(湿式又は乾式)を
用いて表面のリンを高濃度lこ含む結晶層25をエツチ
ング除去することにより、第2図<C)に示した様な、
絶縁膜上に不純物をドープしていないシリコン結晶薄膜
を形成した構造を形成することかできた。
を成長ガスとして用い基板温夏を575℃とし、標準的
な化学蒸着(OVD)法により膜厚0.4μmの不純物
をドープしていない非晶質シリコン層24及びこの上に
膜厚O01μmのリンを高濃度(5X10cIL)にド
ープした非晶質シリコンff!25を連続的Iこ堆積し
た。リンのドーピングガスとしては、フォスフイン(P
Ha )ガスを用いた。次に第2図(b丹こ示した構造
を600℃の蟹素ガス雰囲気中で8時間熱処理を行い非
晶質シリコン層24 、25を結晶化させ、酸化シリコ
ン膜22上のシリコン膜を単結晶、又は大粒径の多結晶
とした。次に標準的な工、チング法(湿式又は乾式)を
用いて表面のリンを高濃度lこ含む結晶層25をエツチ
ング除去することにより、第2図<C)に示した様な、
絶縁膜上に不純物をドープしていないシリコン結晶薄膜
を形成した構造を形成することかできた。
本実施例に2いては、非晶質シリコン膜の結晶化を促進
するためにドーズした不純物としてリンの場合について
述べたが、ヒ素やアンチモンやホウ素を用いた場合にも
同様の効果が得られた。またこれらの不純物のドープ法
としては、イオン注入法で非晶質シリコン膜表面fこ注
入する方法でもよい。
するためにドーズした不純物としてリンの場合について
述べたが、ヒ素やアンチモンやホウ素を用いた場合にも
同様の効果が得られた。またこれらの不純物のドープ法
としては、イオン注入法で非晶質シリコン膜表面fこ注
入する方法でもよい。
(発明の効果)
上述の実施例において示された如く、本発明lこよる方
法を用いることにより、トランジスタ等のデバイスの製
作に必要な不純物をドープしていないか、又は低濃度に
不純物をドープした高品質の単結晶又は大粒径のシリコ
ン結晶粒を絶縁膜上に再現性良く形成することができる
。
法を用いることにより、トランジスタ等のデバイスの製
作に必要な不純物をドープしていないか、又は低濃度に
不純物をドープした高品質の単結晶又は大粒径のシリコ
ン結晶粒を絶縁膜上に再現性良く形成することができる
。
第1図は本発明による方法を実施する場合の試料断面略
図。第2図(a)〜(C)は、本発明による方法の実施
例における主要工程での試料断面略図。第3図は、従来
法における試料断面略図。 図中の番号はそれぞれ以下のものを示す。 11 、21 、31・・・シリコン単結晶基板、12
、22 、32・・・絶縁膜、13 、23 、33
・・・開口、14 、24・・・非ドープ又は低濃度ド
ープ非晶質シリコン層、15 、25・・・高濃度ドー
プ非晶質シリコン層、34・・・非晶質シリコン膜 1
起 寥 2 起
図。第2図(a)〜(C)は、本発明による方法の実施
例における主要工程での試料断面略図。第3図は、従来
法における試料断面略図。 図中の番号はそれぞれ以下のものを示す。 11 、21 、31・・・シリコン単結晶基板、12
、22 、32・・・絶縁膜、13 、23 、33
・・・開口、14 、24・・・非ドープ又は低濃度ド
ープ非晶質シリコン層、15 、25・・・高濃度ドー
プ非晶質シリコン層、34・・・非晶質シリコン膜 1
起 寥 2 起
Claims (1)
- 単結晶シリコン基板上に形成された絶縁膜に設けられた
開口において該単結晶シリコン基板と接触し、かつ表面
にn型またはp型の不純物が高濃度にドープされた非晶
質シリコン薄膜を前記絶縁膜上に形成する工程と、熱処
理することにより単結晶シリコン基板に接触する領域よ
り該単結晶シリコン基板を種として固相エピタキシャル
成長させることにより非晶質シリコン薄膜を結晶化する
工程と、該結晶化されたシリコン薄膜における高濃度に
不純物がドープされた表面層をエッチング除去する工程
、とを含むことを特徴とするシリコン薄膜結晶の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17968484A JPS6158879A (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | シリコン薄膜結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17968484A JPS6158879A (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | シリコン薄膜結晶の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6158879A true JPS6158879A (ja) | 1986-03-26 |
JPH0563439B2 JPH0563439B2 (ja) | 1993-09-10 |
Family
ID=16070060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17968484A Granted JPS6158879A (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | シリコン薄膜結晶の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6158879A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02211616A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-22 | Sanyo Electric Co Ltd | Soi構造の形成方法 |
JPH02219214A (ja) * | 1989-02-20 | 1990-08-31 | Sanyo Electric Co Ltd | Soi膜の形成方法 |
JPH02246210A (ja) * | 1989-03-20 | 1990-10-02 | Sanyo Electric Co Ltd | Soi膜の形成方法 |
FR2646860A1 (fr) * | 1989-05-15 | 1990-11-16 | Sanyo Electric Co | Procede pour la formation d'une structure soi |
US6232156B1 (en) | 1994-02-03 | 2001-05-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
US6413805B1 (en) | 1993-03-12 | 2002-07-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device forming method |
US6465284B2 (en) | 1993-07-27 | 2002-10-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP2007329200A (ja) * | 2006-06-06 | 2007-12-20 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2013258188A (ja) * | 2012-06-11 | 2013-12-26 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理方法と半導体装置の製造方法、および基板処理装置 |
JP2021106217A (ja) * | 2019-12-26 | 2021-07-26 | 東京エレクトロン株式会社 | 膜形成方法及び膜形成装置 |
-
1984
- 1984-08-29 JP JP17968484A patent/JPS6158879A/ja active Granted
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02211616A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-22 | Sanyo Electric Co Ltd | Soi構造の形成方法 |
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JPH02246210A (ja) * | 1989-03-20 | 1990-10-02 | Sanyo Electric Co Ltd | Soi膜の形成方法 |
FR2646860A1 (fr) * | 1989-05-15 | 1990-11-16 | Sanyo Electric Co | Procede pour la formation d'une structure soi |
US6413805B1 (en) | 1993-03-12 | 2002-07-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device forming method |
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US6232156B1 (en) | 1994-02-03 | 2001-05-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
US6417031B2 (en) | 1994-02-03 | 2002-07-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
JP2007329200A (ja) * | 2006-06-06 | 2007-12-20 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2013258188A (ja) * | 2012-06-11 | 2013-12-26 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理方法と半導体装置の製造方法、および基板処理装置 |
JP2021106217A (ja) * | 2019-12-26 | 2021-07-26 | 東京エレクトロン株式会社 | 膜形成方法及び膜形成装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0563439B2 (ja) | 1993-09-10 |
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