JPS62145721A - 単結晶薄膜の製造方法 - Google Patents
単結晶薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPS62145721A JPS62145721A JP28543885A JP28543885A JPS62145721A JP S62145721 A JPS62145721 A JP S62145721A JP 28543885 A JP28543885 A JP 28543885A JP 28543885 A JP28543885 A JP 28543885A JP S62145721 A JPS62145721 A JP S62145721A
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- Japan
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- thin film
- crystal silicon
- single crystal
- silicon thin
- film
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- Pending
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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」二の利用分野〉
本発明は半導体装置を製造する分野で利用される単結晶
薄膜の製造方法に関し、さらに詳細には非晶質下地」二
ニ形成した非晶質あるいは多結晶等の非単結晶薄膜に元
ビーム照射を行って、非単結晶薄膜を単結晶化する方法
の改良に関するものである。
薄膜の製造方法に関し、さらに詳細には非晶質下地」二
ニ形成した非晶質あるいは多結晶等の非単結晶薄膜に元
ビーム照射を行って、非単結晶薄膜を単結晶化する方法
の改良に関するものである。
〈従来の技術〉
従来より、単結晶シリコン基板上に形成した、一部間口
部を有する絶縁膜の上に非晶質あるいは多結晶等の非単
結晶シリコン薄膜を形成し、この非単結晶シリコン薄膜
にレーザ等の元ビーム照射を行って溶融再結晶化させる
ことにより、単結晶シリコン基板と結晶方位の一致した
単結晶シリコン薄膜を作製する方法が提案されている。
部を有する絶縁膜の上に非晶質あるいは多結晶等の非単
結晶シリコン薄膜を形成し、この非単結晶シリコン薄膜
にレーザ等の元ビーム照射を行って溶融再結晶化させる
ことにより、単結晶シリコン基板と結晶方位の一致した
単結晶シリコン薄膜を作製する方法が提案されている。
この従来より提案されている方法は、通常第２図（ａ）
、 （ｂ） Ｋ示すように単結晶シリコン基板１０」
二に一部開口部１０ａを有する絶縁膜１１を形成し、さ
らにその上に単結晶化すべき非晶質あるいは多結晶の非
単結晶シリコン薄膜１２を形成した後、レーザ等の光ビ
ーム１３の照射を薄膜Ｉ２が単結晶シリコン基板ＩＯの
露出部分１０ａと直接接した領域から行なうことにより
単結晶シリコン基板ＩＯを結晶成長の種として非単結晶
シリコン薄膜１２を単結晶化して単結晶シリコン基板ｌ
Ｏと結晶方位の一致した単結晶シリコン薄膜１４にして
いる。
、 （ｂ） Ｋ示すように単結晶シリコン基板１０」
二に一部開口部１０ａを有する絶縁膜１１を形成し、さ
らにその上に単結晶化すべき非晶質あるいは多結晶の非
単結晶シリコン薄膜１２を形成した後、レーザ等の光ビ
ーム１３の照射を薄膜Ｉ２が単結晶シリコン基板ＩＯの
露出部分１０ａと直接接した領域から行なうことにより
単結晶シリコン基板ＩＯを結晶成長の種として非単結晶
シリコン薄膜１２を単結晶化して単結晶シリコン基板ｌ
Ｏと結晶方位の一致した単結晶シリコン薄膜１４にして
いる。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかし、上記した従来の方法では、単結晶シリコン基板
１０と単結晶化しようとする非単結晶シリコン膜１２と
の間の絶縁膜■１の厚さが１μｍ以上になると単結晶シ
リコン基板１０の露出部分１０ａ周辺に生じる急峻かつ
大きな段差のため、単結晶シリコン基板ＩＯと接した領
域の非単結晶シリコン薄膜１２から絶縁膜Ｉｌ上の非単
結晶シリコン薄膜１２に結晶成長が連続して起こらなく
なる。そのため単結晶シリコン基板１０の結晶方位と一
致した単結晶シリコン薄膜１４を得ることができない等
の問題がある。
１０と単結晶化しようとする非単結晶シリコン膜１２と
の間の絶縁膜■１の厚さが１μｍ以上になると単結晶シ
リコン基板１０の露出部分１０ａ周辺に生じる急峻かつ
大きな段差のため、単結晶シリコン基板ＩＯと接した領
域の非単結晶シリコン薄膜１２から絶縁膜Ｉｌ上の非単
結晶シリコン薄膜１２に結晶成長が連続して起こらなく
なる。そのため単結晶シリコン基板１０の結晶方位と一
致した単結晶シリコン薄膜１４を得ることができない等
の問題がある。
本発明はこのような点に鑑みて創案されたもので、レー
ザ等の光ビーム照射により、結晶方位の制御された良質
な単結晶薄膜を形成する単結晶薄膜の製造方法を提供す
ることを目的としている。
ザ等の光ビーム照射により、結晶方位の制御された良質
な単結晶薄膜を形成する単結晶薄膜の製造方法を提供す
ることを目的としている。
〈問題点を解決するだめの手段〉
上記の問題点を解決するため、本発明の単結晶シリコン
薄膜の製造方法は、絶縁膜で覆われた単結晶シリコン基
板を露出させる領域の大きさを一ケ所につき４μｍ角以
下にし、この領域にのみ捷ず絶縁膜の厚さとほぼ同等膜
厚で非単結晶シリコン薄膜を埋込み形成し、さらに全面
に活性層となる非単結晶シリコン薄膜を形成する。次に
反射防止膜を形成し、その上に単結晶シリコン基板露出
部を覆うようにストライプ状の非単結晶シリコン薄膜を
形成する。このストライプ状非単結晶シリコン薄膜のス
トライプ幅より広い光ビームを照射することにより絶縁
膜上に単結晶シリコン基板と結晶方位の一致した単結晶
シリコン膜を得るように構成している。
薄膜の製造方法は、絶縁膜で覆われた単結晶シリコン基
板を露出させる領域の大きさを一ケ所につき４μｍ角以
下にし、この領域にのみ捷ず絶縁膜の厚さとほぼ同等膜
厚で非単結晶シリコン薄膜を埋込み形成し、さらに全面
に活性層となる非単結晶シリコン薄膜を形成する。次に
反射防止膜を形成し、その上に単結晶シリコン基板露出
部を覆うようにストライプ状の非単結晶シリコン薄膜を
形成する。このストライプ状非単結晶シリコン薄膜のス
トライプ幅より広い光ビームを照射することにより絶縁
膜上に単結晶シリコン基板と結晶方位の一致した単結晶
シリコン膜を得るように構成している。
〈作 用〉
絶縁膜上の非単結晶シリコン薄膜と、基板露出部に埋込
み形成した非単結晶シリコン薄膜上の弁部の形状がスト
ライプ状であったり、４μｍ角を超える大きさになると
、開口部を埋め込んだ非単結晶シリコン薄膜を通して基
板へ逃げる熱量が大きくなり、開口部上の非単結晶シリ
コン薄膜が溶融しなくなる。この開口部上の非単結晶シ
リコン薄膜が溶融するまでレーザパワーを上げると絶縁
上のストライプ状非単結晶シリコン薄膜に飛散が生じて
しまい、単結晶化に好ましい温度分布が得られなくなる
。このような問題は、単結晶シリコン基板上に形成され
る絶縁膜が厚くなると、より一層顕著なものとなる。
み形成した非単結晶シリコン薄膜上の弁部の形状がスト
ライプ状であったり、４μｍ角を超える大きさになると
、開口部を埋め込んだ非単結晶シリコン薄膜を通して基
板へ逃げる熱量が大きくなり、開口部上の非単結晶シリ
コン薄膜が溶融しなくなる。この開口部上の非単結晶シ
リコン薄膜が溶融するまでレーザパワーを上げると絶縁
上のストライプ状非単結晶シリコン薄膜に飛散が生じて
しまい、単結晶化に好ましい温度分布が得られなくなる
。このような問題は、単結晶シリコン基板上に形成され
る絶縁膜が厚くなると、より一層顕著なものとなる。
本発明においては、この開口部の大きさを４μｍ角以下
にすることにより、この部分を通して基板に逃げる熱量
が小さくなり、周囲からの熱伝導で開口部上の非単結晶
シリコン薄膜の温度と絶縁膜上の非単結晶シリコン薄膜
の温度の差が小さくなって両部を同時に飛散なく溶融で
きるようＫなる。
にすることにより、この部分を通して基板に逃げる熱量
が小さくなり、周囲からの熱伝導で開口部上の非単結晶
シリコン薄膜の温度と絶縁膜上の非単結晶シリコン薄膜
の温度の差が小さくなって両部を同時に飛散なく溶融で
きるようＫなる。
以上の作用によって絶縁膜が厚くなっても安定して基板
開口部からの単結晶引上げができるようになる。
開口部からの単結晶引上げができるようになる。
〈実施例〉
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１図（ａ）乃至（ｈ）はそれぞれ本発明の一実施例を
説明するだめの工程図である。
説明するだめの工程図である。
３μｍ角とする。具体的には単結晶シリコン基板１」二
に、寸ず厚さ２０μｍの５ｉ０２膜を例えば熱酸化法に
より形成し、単結晶シリコン基板１を露出すべき部分の
みをホトエツチング法により選択エツチングして３μｍ
角の開口部＋ａを形成する。
に、寸ず厚さ２０μｍの５ｉ０２膜を例えば熱酸化法に
より形成し、単結晶シリコン基板１を露出すべき部分の
みをホトエツチング法により選択エツチングして３μｍ
角の開口部＋ａを形成する。
次にこの単結晶シリコン基板１が露出した領域Ｉａにの
み、第１図（ｃ）に示すように絶縁膜２の厚さとほぼ等
しい厚さの非単結晶シリコン薄膜３を埋め込み形成する
。具体的には、開口部ｔａを有する絶縁膜２上に減圧Ｃ
ＶＤ法により非単結晶シリコン薄膜を形成し、次に開口
部１ａ部分とその他の部分に対応して表面に凸凹の出現
して形成された上記の非単結晶シリコン薄膜上に有機塗
布膜材料を表面が平坦になるように塗布して有機塗布膜
を形成した後、有機塗布膜表面からシリコン薄膜との等
速エツチングを行なって、当初の有機塗布膜の平坦な表
面を転写すると共に、このエツチングを上記絶縁膜２が
露出しだ時点で停止させて、絶縁膜２の開口部１ａに非
単結晶シリコン薄膜３を埋め込み形成する。
み、第１図（ｃ）に示すように絶縁膜２の厚さとほぼ等
しい厚さの非単結晶シリコン薄膜３を埋め込み形成する
。具体的には、開口部ｔａを有する絶縁膜２上に減圧Ｃ
ＶＤ法により非単結晶シリコン薄膜を形成し、次に開口
部１ａ部分とその他の部分に対応して表面に凸凹の出現
して形成された上記の非単結晶シリコン薄膜上に有機塗
布膜材料を表面が平坦になるように塗布して有機塗布膜
を形成した後、有機塗布膜表面からシリコン薄膜との等
速エツチングを行なって、当初の有機塗布膜の平坦な表
面を転写すると共に、このエツチングを上記絶縁膜２が
露出しだ時点で停止させて、絶縁膜２の開口部１ａに非
単結晶シリコン薄膜３を埋め込み形成する。
なお、このとき埋め込んだ非単結晶シリコン薄膜３の表
面と絶縁膜２の表面の段差が１．０μｍ以下であるよう
にする。
面と絶縁膜２の表面の段差が１．０μｍ以下であるよう
にする。
次に第１図（ｄ）に示すように薄膜３の上部および絶縁
膜２の上部の両域に薄さ０６μｍの活性層となる非単結
晶シリコン薄膜４を減圧ＣＶＤ法によって形成し、さら
に第１図（ｅ）に示すように反射防止膜５として作用す
る５ｉ（ｈ膜を厚さ８５０Ａに常圧ＣＶＤ法によって形
成する。
膜２の上部の両域に薄さ０６μｍの活性層となる非単結
晶シリコン薄膜４を減圧ＣＶＤ法によって形成し、さら
に第１図（ｅ）に示すように反射防止膜５として作用す
る５ｉ（ｈ膜を厚さ８５０Ａに常圧ＣＶＤ法によって形
成する。
次に、この反射防止膜５の」二に厚さ０６μｍの非単結
晶シリコン薄膜を減圧ＣＶＤ法により形成し、ホトエツ
チング法により選択エツチングして第１−ザバヮー１２
Ｗのレーザビーム７の走査をストライプ状非単結晶シリ
コン薄膜６の長手方向に走査速度１００ｍｍ／ｓｅｃ
で、非単結晶シリコン薄膜３が単結晶シリコン基板ｌ
の露出部分１ａに直接接した領域から行い、基板ｌの露
出部分１ａを種として非単結晶シリコン薄膜３を単結晶
化して単結晶シリコン薄膜８を得るとともに、この単結
晶シリコン薄膜８を種として活性層となる非単結晶シリ
コン薄膜４を単結晶化して単結晶化シリコン薄膜９を得
る。このようにして単結晶シリコン基鈑ｌと結晶方位の
一致した単結晶シリコン薄膜９を得る。
晶シリコン薄膜を減圧ＣＶＤ法により形成し、ホトエツ
チング法により選択エツチングして第１−ザバヮー１２
Ｗのレーザビーム７の走査をストライプ状非単結晶シリ
コン薄膜６の長手方向に走査速度１００ｍｍ／ｓｅｃ
で、非単結晶シリコン薄膜３が単結晶シリコン基板ｌ
の露出部分１ａに直接接した領域から行い、基板ｌの露
出部分１ａを種として非単結晶シリコン薄膜３を単結晶
化して単結晶シリコン薄膜８を得るとともに、この単結
晶シリコン薄膜８を種として活性層となる非単結晶シリ
コン薄膜４を単結晶化して単結晶化シリコン薄膜９を得
る。このようにして単結晶シリコン基鈑ｌと結晶方位の
一致した単結晶シリコン薄膜９を得る。
また、比較のため、開口部１ａの大きさを４μｍ角及び
５μｍ角とし、その他については上記第１図（ａ）〜（
ｈ）に示した同じ工程にて非単結晶シリコン薄膜４の単
結晶化を行なったところ、開口部１ａの大きさを４μｍ
角としたものについては単結晶シリコン基板１と結晶方
位の揃った良質な単結晶薄膜を得ることが出来たが、開
口部１ａの大きさを５μｍ角としたものについては単結
晶シリコン基板１と結晶方位の一致した単結晶化シリコ
ン薄膜を得ることが出来なかった。
５μｍ角とし、その他については上記第１図（ａ）〜（
ｈ）に示した同じ工程にて非単結晶シリコン薄膜４の単
結晶化を行なったところ、開口部１ａの大きさを４μｍ
角としたものについては単結晶シリコン基板１と結晶方
位の揃った良質な単結晶薄膜を得ることが出来たが、開
口部１ａの大きさを５μｍ角としたものについては単結
晶シリコン基板１と結晶方位の一致した単結晶化シリコ
ン薄膜を得ることが出来なかった。
即ち、本発明においては、第３図（ａ）及び（ｂ）に示
すように、単結晶シリコン基板ｌの露出領域１ａの大き
さを一ケ所あたり４μｍ角以下と小さくして基板１への
熱の逃げを小さくシ、その領域Ｉａ上にのみ絶縁膜２の
厚さとほぼ等しい厚さの非単結晶シリコン薄膜３をあら
かじめ形成しておき、さらに活性層とすべき非単結晶シ
リコン薄膜４上に反射防止膜５を介してストライプ状非
単結晶シリコン薄膜６を形成した後、光ビーム７を照射
することにより、単結晶シリコン基板１の露出部１ａの
周辺の段差を低減し、かつ２層の非単結晶シリコン薄膜
４及び６内の熱伝導２０．２１で単結晶シリコン基板ｌ
の露出部ｌａ上と絶縁膜２」二で非単結晶シリコン薄膜
４内の温度差を小さくしている。
すように、単結晶シリコン基板ｌの露出領域１ａの大き
さを一ケ所あたり４μｍ角以下と小さくして基板１への
熱の逃げを小さくシ、その領域Ｉａ上にのみ絶縁膜２の
厚さとほぼ等しい厚さの非単結晶シリコン薄膜３をあら
かじめ形成しておき、さらに活性層とすべき非単結晶シ
リコン薄膜４上に反射防止膜５を介してストライプ状非
単結晶シリコン薄膜６を形成した後、光ビーム７を照射
することにより、単結晶シリコン基板１の露出部１ａの
周辺の段差を低減し、かつ２層の非単結晶シリコン薄膜
４及び６内の熱伝導２０．２１で単結晶シリコン基板ｌ
の露出部ｌａ上と絶縁膜２」二で非単結晶シリコン薄膜
４内の温度差を小さくしている。
したがって絶縁膜２の厚さが１．０μｍ以上の例えば５
．０μｍ程度に厚くなっても単結晶シリコン基板１と結
晶方位の一致した良質な単結晶シリコン薄膜９を得るこ
とが出来る。
．０μｍ程度に厚くなっても単結晶シリコン基板１と結
晶方位の一致した良質な単結晶シリコン薄膜９を得るこ
とが出来る。
〈発明の効果〉
以上のように、本発明によれば、単結晶シリコン基板上
に例えば１．０μｍ以上の厚い絶縁膜が被覆されていて
も、その絶縁膜上に単結晶シリコン基板と結晶方位の一
致した良質な単結晶シリコン薄膜を形成することができ
る。
に例えば１．０μｍ以上の厚い絶縁膜が被覆されていて
も、その絶縁膜上に単結晶シリコン基板と結晶方位の一
致した良質な単結晶シリコン薄膜を形成することができ
る。
第１図（ａ）乃至（ｈ）はそれぞれ本発明の一実施例を
説明するための試料断面等を示しだ工程図、第２図（ａ
）及び（ｂ）はそれぞれ従来の単結晶薄膜形成法を説明
するだめの試料断面を示す模式図、第３図（ａ）及び（
ｂ）はそれぞれ本発明の詳細な説明するだめの試料断面
を示す模式図である。 １・・・単結晶シリコン基板、 １ａ・・・露出部分、 ２・・・絶縁膜、 ３・・・非単結晶シリコン薄膜、 ４・・・活性層となる非単結晶シリコン薄膜、５・・・
反射防止膜、 ６・・・ストライプ状非単結晶シリコン薄膜、７・・・
レーザ等の光ビーム照射、 ８・・・単結晶化シリコン薄膜、 ９・・・活性層となる単結晶化シリコン薄膜、２０、２
１・・熱の流れ。 特許出願人 工業技術院長 等々力 達第１図
説明するための試料断面等を示しだ工程図、第２図（ａ
）及び（ｂ）はそれぞれ従来の単結晶薄膜形成法を説明
するだめの試料断面を示す模式図、第３図（ａ）及び（
ｂ）はそれぞれ本発明の詳細な説明するだめの試料断面
を示す模式図である。 １・・・単結晶シリコン基板、 １ａ・・・露出部分、 ２・・・絶縁膜、 ３・・・非単結晶シリコン薄膜、 ４・・・活性層となる非単結晶シリコン薄膜、５・・・
反射防止膜、 ６・・・ストライプ状非単結晶シリコン薄膜、７・・・
レーザ等の光ビーム照射、 ８・・・単結晶化シリコン薄膜、 ９・・・活性層となる単結晶化シリコン薄膜、２０、２
１・・熱の流れ。 特許出願人 工業技術院長 等々力 達第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、単結晶シリコン基板の一部が露出するように該単結
晶シリコン基板上に４μｍ角以下の開口部を有する絶縁
膜で被覆する工程と、 上記単結晶シリコン基板の一部露出した上記絶縁膜の開
口部に非単結晶シリコンを埋め込む工程と、 開口部に非単結晶シリコンの埋め込まれた上記絶縁膜上
に単結晶化すべき非単結晶シリコン薄膜を形成する工程
と、 上記非単結晶シリコン薄膜上に反射防止膜を形成する工
程と、 上記反射防止膜上にストライプ状のシリコン被膜を上記
開口部位置を含むように形成する工程と、 上記シリコン被膜部分を覆って光ビームを照射すること
により上記単結晶シリコン基板の露出部を種として、上
記非単結晶シリコン薄膜を単結晶化する工程と、 を含んでなることを特徴とする単結晶薄膜の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28543885A JPS62145721A (ja) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | 単結晶薄膜の製造方法 |
| DE8686117799T DE3685732T2 (de) | 1985-12-20 | 1986-12-19 | Verfahren zur herstellung einer monokristallinen duennen schicht. |
| US06/943,428 US4801351A (en) | 1985-12-20 | 1986-12-19 | Method of manufacturing monocrystalline thin-film |
| EP86117799A EP0227076B1 (en) | 1985-12-20 | 1986-12-19 | Method of manufacturing monocrystal thin-film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28543885A JPS62145721A (ja) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62145721A true JPS62145721A (ja) | 1987-06-29 |
Family
ID=17691522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28543885A Pending JPS62145721A (ja) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62145721A (ja) |
-
1985
- 1985-12-20 JP JP28543885A patent/JPS62145721A/ja active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| APPL.PHYS.LETT.=1981 * |
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