JPS6213815B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6213815B2 JPS6213815B2 JP19352981A JP19352981A JPS6213815B2 JP S6213815 B2 JPS6213815 B2 JP S6213815B2 JP 19352981 A JP19352981 A JP 19352981A JP 19352981 A JP19352981 A JP 19352981A JP S6213815 B2 JPS6213815 B2 JP S6213815B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- oxygen
- crystal silicon
- silicon
- laser
- 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.)
- Expired
Links
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 27
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 16
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 14
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000005247 gettering Methods 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 7
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000005224 laser annealing Methods 0.000 claims description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
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
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/322—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections
- H01L21/3221—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections of silicon bodies, e.g. for gettering
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はレーザアニールによつてアモルフア
スシリコンから単結晶シリコンへと構造変換され
た薄膜内のプロセス誘起欠陥、重金属汚染などを
効果的にゲツターする新規な方法に関するもので
ある。
スシリコンから単結晶シリコンへと構造変換され
た薄膜内のプロセス誘起欠陥、重金属汚染などを
効果的にゲツターする新規な方法に関するもので
ある。
レーザアニール技術はデバイスパターンの微細
化に対応して、多結晶シリコン膜の低抵抗化（粒
径制御によつて）、シリコン基板裏面へレーザ照
射し積極的に転位を導入してシリコン基板内のパ
ルク微小欠陥や重金属をゲツターする、異種金属
間の相互反応促進・合金化・シリサイド化、多結
晶シリコンの単結晶シリコン化などをはじめとし
て幅広い応用が期待され、基礎技術の開発が活発
にされている。
化に対応して、多結晶シリコン膜の低抵抗化（粒
径制御によつて）、シリコン基板裏面へレーザ照
射し積極的に転位を導入してシリコン基板内のパ
ルク微小欠陥や重金属をゲツターする、異種金属
間の相互反応促進・合金化・シリサイド化、多結
晶シリコンの単結晶シリコン化などをはじめとし
て幅広い応用が期待され、基礎技術の開発が活発
にされている。
ところで、アモルフアスシリコンをレーザアニ
ールで融溶し単結晶化される場合、大きな問題点
が発生する。それはビームアニール後に多数誘起
される転位群であり、アニール雰囲気からの重金
属汚染である。レーザアニールで形成された単結
晶シリコン膜の表面に微細なデバイスを高密度に
配置し、かつ絶縁膜を介して単結晶シリコン膜を
三次元的に重層構造で重ね合わせ、それらを電気
的に相互結線して有機的に動作させる機能を有す
る新しいデバイスを実現させるうえで上記の問題
点の解決は重要な技術的課題である。
ールで融溶し単結晶化される場合、大きな問題点
が発生する。それはビームアニール後に多数誘起
される転位群であり、アニール雰囲気からの重金
属汚染である。レーザアニールで形成された単結
晶シリコン膜の表面に微細なデバイスを高密度に
配置し、かつ絶縁膜を介して単結晶シリコン膜を
三次元的に重層構造で重ね合わせ、それらを電気
的に相互結線して有機的に動作させる機能を有す
る新しいデバイスを実現させるうえで上記の問題
点の解決は重要な技術的課題である。
従来、プロセス誘起欠陥、重金属汚染などデバ
イスの電気的特性を著しく低下させるものをデバ
イスの活性領域から効果的に除去する方法とし
て、シリコン単結晶基板の裏面へSiO2粒子を衝
突させる、シリコンに比べ硬度の高い材料で裏面
を機械的に研削する、イオンを注入するなどで意
識的に裏面へ加工歪み、転位を導入し、これらの
結晶欠陥でデバイスの活性領域に存在する微小欠
陥、汚染を捕獲するなどの手段が講じられてき
た。しかし、これらの方法はシリコン単結晶基板
内のデバイスに対しては有効であるがSiO2、
Al2O3、Si3N4などの絶縁膜上に形成された２層目
以上の単結晶シリコン膜内の結晶欠陥、重金属汚
染に対しては全く効果が無いことは明らかであ
る。
イスの電気的特性を著しく低下させるものをデバ
イスの活性領域から効果的に除去する方法とし
て、シリコン単結晶基板の裏面へSiO2粒子を衝
突させる、シリコンに比べ硬度の高い材料で裏面
を機械的に研削する、イオンを注入するなどで意
識的に裏面へ加工歪み、転位を導入し、これらの
結晶欠陥でデバイスの活性領域に存在する微小欠
陥、汚染を捕獲するなどの手段が講じられてき
た。しかし、これらの方法はシリコン単結晶基板
内のデバイスに対しては有効であるがSiO2、
Al2O3、Si3N4などの絶縁膜上に形成された２層目
以上の単結晶シリコン膜内の結晶欠陥、重金属汚
染に対しては全く効果が無いことは明らかであ
る。
また、シリコン単結晶の代表的育成方法である
チヨクラルスキー（CZ）法ではるつぼとして石
英で内張りされたグラフアイト材を用いることか
ら石英の構成元素である酸素がシリコン融液中に
溶けこみ、結果的に酸素が過剰に固溶したシリコ
ン単結晶ができ上る。この酸素はシリコンウエハ
の高温熱処理プロセスの過程で積層欠陥、析出物
へと変質しCCDの画像欠陥、ダイナミツクRAM
のリフレツシユ不良、接合耐圧の低下などをもた
らすので一般的には嫌われた存在である。しか
し、この酸素を逆に活用して酸素析出物をゲツタ
サイトとして活性領域の無欠陥化をはかるいわゆ
るイントリンシツクゲツタリング法が注目をあび
るに及び、酸素の利点が一転してクローズアツプ
されている。しかしこのイントリンシツクゲツタ
リング法は単結晶シリコン中に酸素が固溶限であ
る4.15×1017atons／cm3以上含有されていてはじめ
てウエハプロセス適用可となる方法であつて、極
低酸素濃度であるFZ（Floating zove）シリコン
結晶には本来適さないことは言うまでもない。イ
ントリンシツクゲツタリングの物理的メカニズム
を考えれば、既に述べた絶縁膜上の単結晶シリコ
ン膜も酸素フリーでありFZ結晶のケースと同様
に単純にイントリンシツクゲツタリングを採用す
るわけにはいかない。
チヨクラルスキー（CZ）法ではるつぼとして石
英で内張りされたグラフアイト材を用いることか
ら石英の構成元素である酸素がシリコン融液中に
溶けこみ、結果的に酸素が過剰に固溶したシリコ
ン単結晶ができ上る。この酸素はシリコンウエハ
の高温熱処理プロセスの過程で積層欠陥、析出物
へと変質しCCDの画像欠陥、ダイナミツクRAM
のリフレツシユ不良、接合耐圧の低下などをもた
らすので一般的には嫌われた存在である。しか
し、この酸素を逆に活用して酸素析出物をゲツタ
サイトとして活性領域の無欠陥化をはかるいわゆ
るイントリンシツクゲツタリング法が注目をあび
るに及び、酸素の利点が一転してクローズアツプ
されている。しかしこのイントリンシツクゲツタ
リング法は単結晶シリコン中に酸素が固溶限であ
る4.15×1017atons／cm3以上含有されていてはじめ
てウエハプロセス適用可となる方法であつて、極
低酸素濃度であるFZ（Floating zove）シリコン
結晶には本来適さないことは言うまでもない。イ
ントリンシツクゲツタリングの物理的メカニズム
を考えれば、既に述べた絶縁膜上の単結晶シリコ
ン膜も酸素フリーでありFZ結晶のケースと同様
に単純にイントリンシツクゲツタリングを採用す
るわけにはいかない。
本発明は既に詳細に述べた従来のデバイス形成
技術の難点を克服するためになされたもので、絶
縁膜上に形成された単結晶シリコン膜においても
ゲツタリングの効果をもたせることのできる新し
いゲツタリング方法を提供することを目的として
いる。
技術の難点を克服するためになされたもので、絶
縁膜上に形成された単結晶シリコン膜においても
ゲツタリングの効果をもたせることのできる新し
いゲツタリング方法を提供することを目的として
いる。
以下、この発明の一実施例について図で説明す
る。第１図〜第４図は本発明方法を説明するため
の断面図である。第１図において、シリコン単結
晶基板１に接して形成された絶縁膜２の上にアモ
ルフアスシリコン膜３がデポジシヨンされてい
る。このアモルフアスシリコン膜３へ高ドーズの
酸素イオン４、ここでは同位体存在比の高い16O
を例えば、加速電圧150〜300KeV、ドーズ量１×
1016〜１×1017／cm2の条件で全面に均一に注入す
る。次いで、第２図の如くアモルフアスシリコン
膜３へ高出力のレーザ５、例えば、連続発振の
Arレーザを出力50W、ビーム径約20μｍで光学
的に細く絞つて全面に照射する。なお、YAG
（Nd）レーザを使用することもできる。これに伴
ないアモルフアスシリコン膜３は単結晶シリコン
膜６へと構造変換されるとともに既に注入されて
いた酸素イオンは単結晶シリコン膜６内へと均一
に拡散される。更に、第３図の如く上述の単結晶
シリコン膜６へ、単結晶化の条件とは異なる出力
のレーザ５′例えば、連続発振のArレーザ（出力
20〜30W、ビーム径50μｍ）を同様に照射する。
これによつて単結晶シリコン膜の最表面に存在し
ていた酸素は雰囲気中へ外部拡散され酸素フリー
の領域７が単結晶シリコン膜の表面に形成され
る。最後に第４図の如く単結晶シリコン膜を600
〜800℃の非酸化性雰囲気で低温アニールし、単
結晶シリコン膜６内に酸素析出を核とした微小欠
陥発生領域８と無欠陥領域９を同時に形成する。
このように、デバイスが形成される活性領域のみ
を無欠陥化し、もし活性領域に極微小の残留結晶
欠陥が新たに発生したり、重金属汚染があつても
内部に高密度に発生させた微小欠陥でこれらを効
果的にゲツタできる。
る。第１図〜第４図は本発明方法を説明するため
の断面図である。第１図において、シリコン単結
晶基板１に接して形成された絶縁膜２の上にアモ
ルフアスシリコン膜３がデポジシヨンされてい
る。このアモルフアスシリコン膜３へ高ドーズの
酸素イオン４、ここでは同位体存在比の高い16O
を例えば、加速電圧150〜300KeV、ドーズ量１×
1016〜１×1017／cm2の条件で全面に均一に注入す
る。次いで、第２図の如くアモルフアスシリコン
膜３へ高出力のレーザ５、例えば、連続発振の
Arレーザを出力50W、ビーム径約20μｍで光学
的に細く絞つて全面に照射する。なお、YAG
（Nd）レーザを使用することもできる。これに伴
ないアモルフアスシリコン膜３は単結晶シリコン
膜６へと構造変換されるとともに既に注入されて
いた酸素イオンは単結晶シリコン膜６内へと均一
に拡散される。更に、第３図の如く上述の単結晶
シリコン膜６へ、単結晶化の条件とは異なる出力
のレーザ５′例えば、連続発振のArレーザ（出力
20〜30W、ビーム径50μｍ）を同様に照射する。
これによつて単結晶シリコン膜の最表面に存在し
ていた酸素は雰囲気中へ外部拡散され酸素フリー
の領域７が単結晶シリコン膜の表面に形成され
る。最後に第４図の如く単結晶シリコン膜を600
〜800℃の非酸化性雰囲気で低温アニールし、単
結晶シリコン膜６内に酸素析出を核とした微小欠
陥発生領域８と無欠陥領域９を同時に形成する。
このように、デバイスが形成される活性領域のみ
を無欠陥化し、もし活性領域に極微小の残留結晶
欠陥が新たに発生したり、重金属汚染があつても
内部に高密度に発生させた微小欠陥でこれらを効
果的にゲツタできる。
なお上記実施例ではアモルフアスシリコンを単
結晶化させる熱源としてレーザを用いたが、代り
に電子ビームを適用しても同様の効果は得られ
る。
結晶化させる熱源としてレーザを用いたが、代り
に電子ビームを適用しても同様の効果は得られ
る。
以上のように本発明によれば、三次元素子を構
成する単結晶シリコン層のゲツタリングも可能と
なりデバイス特性の向上が一段と容易となる。
成する単結晶シリコン層のゲツタリングも可能と
なりデバイス特性の向上が一段と容易となる。
第１図〜第４図は本発明方法を説明するための
断面図である。図中１…シリコン単結晶基板、２
…絶縁膜、３…アモルフアスシリコン膜、４…酸
素イオン、５，５′…レーザ、６…単結晶シリコ
ン膜、７…酸素が外部拡散した単結晶シリコン
膜、８…微小欠陥発生領域、９…無欠陥領域であ
る。
断面図である。図中１…シリコン単結晶基板、２
…絶縁膜、３…アモルフアスシリコン膜、４…酸
素イオン、５，５′…レーザ、６…単結晶シリコ
ン膜、７…酸素が外部拡散した単結晶シリコン
膜、８…微小欠陥発生領域、９…無欠陥領域であ
る。
Claims (1)
- １ レーザアニールによつてアモルフアスシリコ
ンから単結晶シリコンへと構造変換された薄膜内
のプロセス誘起欠陥、重金属汚染などをゲツタリ
ングする方法において、レーザアニールする前に
アモルフアスシリコンに所望の加速電圧で酸素イ
オンを注入する工程、レーザをアモルフアスシリ
コンに照射するとともに、アモルフアスシリコン
を単結晶化させ、かつ固溶限以上の酸素を単結晶
シリコン内に拡散させる工程、レーザを単結晶シ
リコンの極表面に照射し前記の酸素を外部拡散さ
せる工程、前記単結晶シリコンを600〜800℃の非
酸化性雰囲気で低温アニールし単結晶シリコン膜
の表面に無欠陥層を形成させる工程から成る結晶
欠陥のゲツタリング法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19352981A JPS5892227A (ja) | 1981-11-28 | 1981-11-28 | 結晶欠陥のゲツタリング法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19352981A JPS5892227A (ja) | 1981-11-28 | 1981-11-28 | 結晶欠陥のゲツタリング法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5892227A JPS5892227A (ja) | 1983-06-01 |
| JPS6213815B2 true JPS6213815B2 (ja) | 1987-03-28 |
Family
ID=16309582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19352981A Granted JPS5892227A (ja) | 1981-11-28 | 1981-11-28 | 結晶欠陥のゲツタリング法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5892227A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6042838A (ja) * | 1983-08-19 | 1985-03-07 | Toshiba Corp | 半導体ウェハの処理方法 |
| JPH07118444B2 (ja) * | 1984-12-20 | 1995-12-18 | ソニー株式会社 | 半導体薄膜の熱処理方法 |
| JPH0795550B2 (ja) * | 1986-02-04 | 1995-10-11 | 富士通株式会社 | 半導体装置 |
-
1981
- 1981-11-28 JP JP19352981A patent/JPS5892227A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5892227A (ja) | 1983-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE10131249A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Films oder einer Schicht aus halbleitendem Material | |
| JPS63174355A (ja) | 半導体デバイス | |
| JPS6124240A (ja) | 半導体基板 | |
| JP2998330B2 (ja) | Ｓｉｍｏｘ基板及びその製造方法 | |
| JPS59124136A (ja) | 半導体ウエハの処理方法 | |
| JPS6031232A (ja) | 半導体基体の製造方法 | |
| JPS6213815B2 (ja) | ||
| JPS5918196A (ja) | 単結晶薄膜の製造方法 | |
| JPH026221B2 (ja) | ||
| JPH023539B2 (ja) | ||
| JP3093762B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3379054B2 (ja) | 半導体結晶の製造方法 | |
| JPH05102035A (ja) | 半導体結晶の成長方法 | |
| JPH05152304A (ja) | 半導体基板の製造方法 | |
| JPH0810669B2 (ja) | Ｓｏｉ膜の形成方法 | |
| JP3539738B2 (ja) | 不純物添加方法 | |
| JPS63283013A (ja) | 多結晶シリコン薄膜の形成方法 | |
| JP3024193B2 (ja) | 半導体基板の製造方法 | |
| JPS6276514A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2793241B2 (ja) | Ｓｏｉ形成法 | |
| JP2526380B2 (ja) | 多層半導体基板の製造方法 | |
| JPS6351646A (ja) | イントリンシツク・ゲツタリング法 | |
| JPS63278217A (ja) | 半導体基板の製造方法 | |
| JPH03293718A (ja) | シリコン単結晶基板の処理方法 | |
| JPH03295228A (ja) | 平面状高濃度不純物領域の形成方法 |