JPS62165908A - 単結晶薄膜の形成方法 - Google Patents

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８′ｒ−綱な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体層の熔融領域内に発生ずる微細結晶（
ラメラという）を利用した単結品薄ｊ模の形成方法に関
する。

〔発明の概要〕

本発明ば、ラメラの種結晶を用いて結晶成長を行う単結
晶薄膜の形成方法において、その照射するエネルギービ
ームパワーを変化させてカメラ種結晶部と結晶成長部を
形成することによって、連続したエネルギービーム走査
で単結晶８膜を形成できるようにしたものである。

〔従来の技術〕

絶縁基板上に形成した多結晶シリコン薄１１Ｑを曲結晶
化させＣｆｆ１結晶シリコンを形成するいわゆるＳ　Ｏ
Ｉ　　（ｓｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　１ｎｓｕｔａｔｏｒ）
技術の開発が進められている。

絶縁股上に形成した多結晶シリコン映にレーザ光等の放
射光を１１（４射して加熱溶融すると、熔融領域内に細
長い微細な同相、ｂｂ領領域いわゆるラメラ）が存在す
る状態がある。このラメラは（１００）面を（模向方位
としてもつ単結晶であり、ラメラの長手方向が＜１１０
＞方位であることが知られている。

このラメラを種結晶として用いて絶縁）１俯上に結晶方
位の揃った単結晶？Ｗ　ＩＱを形成するごとが考えられ
ζいる。この場合、先ずラメラ種結晶を形成するための
再結晶化を行い、次にこの種結晶を用いて単結晶を成長
させる方法が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし乍ら、上記の方法は２段階の再結晶化を必要とし
工程が坊雑である。又、−回のラメラ種結晶で基板の端
から端まで結晶方位をほぼ一定に維持して単結晶を成長
させることは困難である。

本発明は、」二連の点に鑑み、連続したエネルギービー
ム走査で単結晶薄膜を形成することができる単結晶薄膜
の形成方法を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

エネルギービームを照射して半導体層を加熱溶融したと
きのラメラの発生現象をみると、エネルギービームパワ
ーが半導体層の融点程度の時にラメラが発生し易く、又
エネルギービームパワーが大きいときにはラメラの発生
に時間遅れが観察され、即ちエネルギービームの走査速
度が遅い方が発生し易い。

本発明は、この現象を利用し２、絶縁性基板（２）上に
形成した半導体１＠　（３１にエネルギービームを照射
して溶融した後、再結晶化させてなる単結晶薄膜の形成
方法において、エネルギービームによる半導体）Ｐｉ　
（３＋の溶融領域の少なくとも一部を半導体１＠（３）
の融点程度としてその一部の領域（１３）を単結晶化し
た後、この単結晶領域（１３）を種結晶として隣接する
半導体ｍ（１３）を連続して再結晶化して単結晶ｉｆｆ
を形成するようになす。

上記一部の領域即ち種結晶部（１２）ではエネルギービ
ームパワーを半導体１＃　（３１の融点程度になるよう
にし、種結晶部（１２）と隣接する半導体層即ち単結晶
成長部（１３）ではラメラを発生させないようなエネル
ギービームパワーにして、エネルギービームを走査せし
める。又、同時にエネルギービームの走査速度を種結晶
部（１２）では遅く、単結晶成長部（１３）で速（する
ようになすこともできる。

さらに、エネルギービームパワー、エネルギービーム走
査速度の変化を周期的に行うようにするを口Ｊとする。

〔作用〕

エネルギービームを走査したとき、種結晶部（１２）で
はエネルギービームパワーが半導体層（３）の融点程度
であるためにラメラが発生し、種結晶が形成され、続く
種結晶より単結晶が成長される部分即ら単結晶成長部（
１３）ではエネルギービームパワーが大きくなるために
、ラメラが発生されることなく丙結晶化されて単結晶薄
膜が形成される。従って、一方向の連続したエネルギー
ビームの走査でラメラ種結晶を形成し、且つこれより再
結晶化して単結品薄ｌＩりを形成するごとができる。

又、エネルギービームパワーを周期的に変化させ種結晶
部（■２）をくり返し発生させて結晶成長を行うときは
、基板全曲にわたって、確実に結晶方位の揃った単結晶
薄膜が形成される。

さらにエネルギービームパワーと、エネルギーと一部の
走査速度とを同時に変化せしめれば史にに記作用が’４
ＨＨ著となり、より蒲実に単結晶薄膜が得られる。

〔実施例〕

以Ｆ、図面を参照して本発明による単結晶薄膜の形成方
法の例を説明する。

本例においては、第１図及び第２図にネオようにＳｉ基
板（１）上に絶縁膜例えば厚さ１μｍ程度の５ｉ（ｈ　
１ｌｆ２１をＣＶＤ　（化学気相成長）法により被着形
成する。次にごの５ｔ０２膜上に厚さ　０．５μｍ程度
の多結晶Ｓ　ｉ股（３）を減圧ＣＶＤ法により被着形成
し、更にこの多結晶Ｓ　ｉ膜＋３１上にキャップ層（４
）とし“（５ｉ（ｈ　ｌ！Ｊ’（５１又は／及び５ｊ３
Ｎ４欣（６）（本例では５ｔ０２１模の厚さは２００八
程度、Ｓ＋３Ｎ４膜の厚さは３００人程度）を被着形成
し、試料（７）を作成する。

第１図において、（８）及び（９）は各デバイスチップ
（１０）毎に分割するためのスクライブラインを示す。

この試料（７）に対して、レーザビームを！！＜４射さ
せながら第３図Ａにボず如く一方向ａに走査させる。

このとき、第３しＩＢに不ずようにＳｉ基板（１）の一
方のスクライブライン（８１に対応する部分ではレーザ
パワーを多結晶Ｓｉ膜（３）の融点近くまで減少させて
多結晶Ｓ　ｉ　睦（３１にラメラを発生させ、ここに種
結晶部（１２）を形成し、次にレーザビームがスクライ
ブライン（８）を越えて後はレーザパワーを多結晶Ｓｉ
膜（３）が十分に熔融するような最初のパワーレベルに
し、種結晶部（１２）に隣接する多結晶Ｓｉ欣（３）を
再結晶化し、即ち種結晶部（１２）から結晶成長させ、
単結晶成長部（１３）を形成する。そしてレーザビーム
の一走査の間に第：（図Ｂにボずようにレーザパワーを
周期的に変化させ、レーザビームを試料（７）の全面に
順次走査させることによって試料（７）の全面わたって
結晶方位の揃ったＳｉｉ結晶薄映が得られる。この場合
、レーザビームとしては、ラメラの長平方向をビーム走
査方向に合わせ、且つビーム周辺よりの核より結晶成長
することを抑えるために、双峰型エネルギー分布をもつ
レーザビームを用いるを＋ｉＪとする。但し、試料（７
）の構造に双峰型熱分布が出来るように工夫すればガウ
ス型エネルギー分布をもつレーザビームでも良い。

又、ラメラ種結晶部（１２）の形成はレーザビームの走
査速度を１・げても得られるので、第３しＩＣにボずよ
うにスクライブライン（８）に対応する位置でレーザビ
ームの走査速度を遅くするように変化させ”（もよい。

従って、レーザビームのパワーと、走査速度を同時に周
期的に変化させるときは、確実にラメラ種結晶部（１２
）を発生させ、且つこれより再結晶化を行うことができ
る。

上述の方法によれば、ラメラ種結晶部（１２）の形成と
、その後の単結晶成長部（１３）の形成を一回のレーザ
ビーム走査で行うことができる。そして、このレーザビ
ームの走査途中で、ｈｌｔ結晶部（１２）と単結晶成長
部（１３）と周期的に行わせることにより、試料（７）
の全面に面方位が（１００）で、面内の結晶方位が＜１
１０＞に揃った５ｉｆｆｌ結晶薄映を蒲実に形成するこ
とができる。しかＪ）、この場合、種結晶部（１２）が
スクライブライン（８）の位置に対応しているので、こ
の種結晶部（１２）が素子形成に支障を来すことがない
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ラメラの発生現象を利用して、エネル
ギービームのパワーを変化させることにより、従来の種
結晶部と、これよりの単結晶成長という２段階の再結晶
化を行うことなく、連続したエネルギービームの走査で
種結晶部とそれに続く単結晶成長部が形成され、膜面方
位及び面内方位の揃った単結晶薄膜が形成される。また
連続の工不ルキービーム走査内で種結晶の形成と単結晶
成長を周期的に行わせるときは、基板全面に目ｌって（
ｉ（１：実に単結晶薄膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の単結晶薄膜の形成方法に通用される試
料の平面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線にのｌＶｉ而図
面第３図は本発明の単結晶薄膜の形成方法の例を示す説
明図である。 ｆｌ）はＳｉ基扱、（２）は絶縁膜、（３）は多結晶Ｓ
ｉ腺、（４）はキ中ツブ層、ｆａ）はレーザビーム走査
方向である。 第１図 ４Ａ気プ層 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ、絶縁性基板上に形成した半導体層にエネルギービー
   ムを照射して溶融した後、再結晶化させてなる単結晶薄
   膜の形成方法において、 ｂ、上記エネルギービームによる上記半導体層の溶融領
   域の少なくとも一部を該半導体層の融点程度として該一
   部の領域を単結晶化した後、ｃ、該単結晶領域を種結晶
   として隣接する上記半導体層を連続して再結晶化するこ
   とを特徴とする単結晶薄膜の形成方法。