JPS62179112A - Ｓｏｉ構造形成方法 - Google Patents
Ｓｏｉ構造形成方法Info
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- JPS62179112A JPS62179112A JP2067486A JP2067486A JPS62179112A JP S62179112 A JPS62179112 A JP S62179112A JP 2067486 A JP2067486 A JP 2067486A JP 2067486 A JP2067486 A JP 2067486A JP S62179112 A JPS62179112 A JP S62179112A
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- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 abstract description 25
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Landscapes
- 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、 ＳＯＩ （セミコンダクタ・オン・インシ
ュレーターＳｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｎ １ｎｓ
ｕｌａｔｏｒ）基板を、レーザビームアニールすること
によって絶縁膜上に単結晶Ｓｉ＃ｔ−形成する方法に関
する。
ュレーターＳｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｎ １ｎｓ
ｕｌａｔｏｒ）基板を、レーザビームアニールすること
によって絶縁膜上に単結晶Ｓｉ＃ｔ−形成する方法に関
する。
従来、ＳＯＩ構造を形成する際には、下地半導体基板と
してシリコン基板、絶縁膜としてシリコン酸化膜、半導
体膜としてポリシリコン族を用い、ポリシリコン膜をレ
ーザアニールすることにより、溶融、再結晶化させてい
た。しかしながら、レーザ発振管から出射されるレーザ
ビームの空間パワー分布はガウス分布であるので、ポリ
シリコン膜の溶融領域の端部の温度は、その領域内側よ
りも低温となる。このため、再結晶化は前記溶融領域の
端部から始まり、内側へと進む、この時、前記溶融領域
の外側はポリシリコン膜であるため、舟結晶化領域は多
結晶となり、浴融した領域を率釉晶化する事は出来ない
（を子通信学会技術研究報告ＣＰＭ８３−１３）。
してシリコン基板、絶縁膜としてシリコン酸化膜、半導
体膜としてポリシリコン族を用い、ポリシリコン膜をレ
ーザアニールすることにより、溶融、再結晶化させてい
た。しかしながら、レーザ発振管から出射されるレーザ
ビームの空間パワー分布はガウス分布であるので、ポリ
シリコン膜の溶融領域の端部の温度は、その領域内側よ
りも低温となる。このため、再結晶化は前記溶融領域の
端部から始まり、内側へと進む、この時、前記溶融領域
の外側はポリシリコン膜であるため、舟結晶化領域は多
結晶となり、浴融した領域を率釉晶化する事は出来ない
（を子通信学会技術研究報告ＣＰＭ８３−１３）。
この問題を解決するために従来より次の方法が用いられ
ている。まず、第２図（α）の様にシリコン基板１上に
シリコン酸化膜２が形成し、さらにその上に形成したポ
リシリコン膜３上にシリコン窒化Ｊｌｉ４’を形成し、
ポリシリコン膜３中で単結晶化したい領域の上に位置す
るシリコン窒化膜４をストライプ状にエツチングにより
除去する。この際、シリコン窒化ｐＡ４の膜厚は、レー
ザ光に対する反躬防止族となる膜厚とする。次にシリコ
ン窒化膜４のストライプパターンにそってレーザ走査１
３シ、レーザアニールを行う、この方法によれは、再結
晶化すべきポリシリコン族３に入射されるレーザのパワ
ー分布を、ポリシリコン換３中の単結晶を形成したい領
域６の端部の方が、その内側よりも大きい分布に整形す
る事が出きる。つまり、ポリシリコン膜３中の温度分布
は第２図（ｂ）のように、ＳＯＩ単結晶を形成したい領
域６０１点で最も低く、その外側の領域５で高い分布に
なる。この結果、ＳＯＩ単結晶を形成したい領域６では
、その領域６の内側の１点から外側へと再結晶化が進み
、領域６は単結晶領域となる。
ている。まず、第２図（α）の様にシリコン基板１上に
シリコン酸化膜２が形成し、さらにその上に形成したポ
リシリコン膜３上にシリコン窒化Ｊｌｉ４’を形成し、
ポリシリコン膜３中で単結晶化したい領域の上に位置す
るシリコン窒化膜４をストライプ状にエツチングにより
除去する。この際、シリコン窒化ｐＡ４の膜厚は、レー
ザ光に対する反躬防止族となる膜厚とする。次にシリコ
ン窒化膜４のストライプパターンにそってレーザ走査１
３シ、レーザアニールを行う、この方法によれは、再結
晶化すべきポリシリコン族３に入射されるレーザのパワ
ー分布を、ポリシリコン換３中の単結晶を形成したい領
域６の端部の方が、その内側よりも大きい分布に整形す
る事が出きる。つまり、ポリシリコン膜３中の温度分布
は第２図（ｂ）のように、ＳＯＩ単結晶を形成したい領
域６０１点で最も低く、その外側の領域５で高い分布に
なる。この結果、ＳＯＩ単結晶を形成したい領域６では
、その領域６の内側の１点から外側へと再結晶化が進み
、領域６は単結晶領域となる。
この方法においては、ＳＯＩ単結晶を形成したい個々の
領域６において、独立して再結晶化が始まり、シリコン
窒化膜４の下に位＃Ｌ″ｆるポリシリコン膜の領域５内
には、アニール後に結晶粒界が生じる。このため個々の
領域６は面方位の異なった帯状のＳＯＩ単結晶となる（
ジエー・ピー・コ１７−ンジ他（Ｊ、Ｐ、ＣｏＣｏ１１
ｎ、 ｅｔａｌ、）アプライド・フィジックス・レター
ズ（Ａｐｐｌ、 Ｐｈ）’ｓ、 Ｌｅｔｔ）、４１ （
１９８２）、３４６）−〔発明が解決しようとする問題
点〕 更に、この方法において、帯状の単結晶が形成されるが
、その帯の幅は、十数μｍと狭い、帝の幅を広くするた
めには、第３図（−のようにシリコン窒化膜４のストラ
イプパターンのピッチを広げなければならない、この時
にはポリシリコン膜３内の温度分布は！３図（ｂ）のよ
うに、ＳＯＩ単結晶を形成したい領域６内の温度が最も
低い部分に温度勾配が非常に小さく平坦に近い。このた
め、この領域６内の多数の位置から再結晶化が始″！１
す、領域６には多数の結晶粒界が存在する。
領域６において、独立して再結晶化が始まり、シリコン
窒化膜４の下に位＃Ｌ″ｆるポリシリコン膜の領域５内
には、アニール後に結晶粒界が生じる。このため個々の
領域６は面方位の異なった帯状のＳＯＩ単結晶となる（
ジエー・ピー・コ１７−ンジ他（Ｊ、Ｐ、ＣｏＣｏ１１
ｎ、 ｅｔａｌ、）アプライド・フィジックス・レター
ズ（Ａｐｐｌ、 Ｐｈ）’ｓ、 Ｌｅｔｔ）、４１ （
１９８２）、３４６）−〔発明が解決しようとする問題
点〕 更に、この方法において、帯状の単結晶が形成されるが
、その帯の幅は、十数μｍと狭い、帝の幅を広くするた
めには、第３図（−のようにシリコン窒化膜４のストラ
イプパターンのピッチを広げなければならない、この時
にはポリシリコン膜３内の温度分布は！３図（ｂ）のよ
うに、ＳＯＩ単結晶を形成したい領域６内の温度が最も
低い部分に温度勾配が非常に小さく平坦に近い。このた
め、この領域６内の多数の位置から再結晶化が始″！１
す、領域６には多数の結晶粒界が存在する。
本発明は少なくとも表面に絶縁膜が形成された基板上に
、多結晶または非晶質の半導体膜を形成し、その上に、
絶縁膜からなる第一の帯状バター／の群を形成し、次に
絶縁膜からなり、前記第一の帯状パターンよりも幅が広
い第二の帯状パターンで前記第一の帯状パターン全てを
覆い、かつ各パターンの膜厚は前記第一及び第二の帯状
パターンの両方で覆われた部分のレーザ光反射率Ｒ１、
前記第二の帯状パターンのみで覆われた部分のレーザ光
反射率Ｒ２、および前記第一、ＷＪ二の帯状パターンど
ちらにも覆われていない部分のレーザ光反射率Ｒ１の関
係が、Ｒ，＜鳥く鳥となるように設定し、次に前記第一
の帯状パターンを２本以上同時に照射できるビーム＃ｊ
１をもったレーザビームを照射して、前Δピ２本の第一
の帯状パターンの間に位置する前記半導体膜を単結晶化
することを特徴とするＳＯＩ構造形成方法である。
、多結晶または非晶質の半導体膜を形成し、その上に、
絶縁膜からなる第一の帯状バター／の群を形成し、次に
絶縁膜からなり、前記第一の帯状パターンよりも幅が広
い第二の帯状パターンで前記第一の帯状パターン全てを
覆い、かつ各パターンの膜厚は前記第一及び第二の帯状
パターンの両方で覆われた部分のレーザ光反射率Ｒ１、
前記第二の帯状パターンのみで覆われた部分のレーザ光
反射率Ｒ２、および前記第一、ＷＪ二の帯状パターンど
ちらにも覆われていない部分のレーザ光反射率Ｒ１の関
係が、Ｒ，＜鳥く鳥となるように設定し、次に前記第一
の帯状パターンを２本以上同時に照射できるビーム＃ｊ
１をもったレーザビームを照射して、前Δピ２本の第一
の帯状パターンの間に位置する前記半導体膜を単結晶化
することを特徴とするＳＯＩ構造形成方法である。
以下５本発明について実施例を用いて説明する。
本実施例においては、半導体膜としてポリシリコン膜、
絶縁層を備えた基板としてシリコン基板上にシリコン酸
化ａｔ形成した基板、反射防止用の絶縁膜としてシリコ
ン窒化膜、レーザビームとしてアルゴンガスレーザを用
いている。
絶縁層を備えた基板としてシリコン基板上にシリコン酸
化ａｔ形成した基板、反射防止用の絶縁膜としてシリコ
ン窒化膜、レーザビームとしてアルゴンガスレーザを用
いている。
第１図（α）は、レーザアニールを施す試料の斜視図で
ある。まず第１図（α）に示す様に、シリコン基板１上
にシリコン酸化膜２を厚さ１μｍ形成した後、この上に
ポリシリコン膜３を厚さ０．５μｍ形成する。
ある。まず第１図（α）に示す様に、シリコン基板１上
にシリコン酸化膜２を厚さ１μｍ形成した後、この上に
ポリシリコン膜３を厚さ０．５μｍ形成する。
この上にシリコン窒化膜７を厚さ２００人形成する。
つぎに、５μｍの幅を持つ帯状の領域を２０μｍピッチ
で残して、シリコン窒化膜７をパターンニングする。そ
の後、シリコン窒化膜８を厚さ４００大形成し、１０μ
ｍの幅を佇つ帯状の領域全２０μｍピッチで残して、シ
リコン窒化膜８をパターンニングする。この時、シリコ
ン窒化膜８の帯状パターンはシリコン窒化膜７の帯状パ
ターンを覆いかく丁ように配置する。これによりポリシ
リコン膜３は、七の表面に、シリコン窒化膜が６００λ
形成された帯状の領域９と、シリコン窒化膜が４００Ａ
形成された帯状の領域１０と、シリコン窒化膜が形成さ
れていない領域１１に区分される。
で残して、シリコン窒化膜７をパターンニングする。そ
の後、シリコン窒化膜８を厚さ４００大形成し、１０μ
ｍの幅を佇つ帯状の領域全２０μｍピッチで残して、シ
リコン窒化膜８をパターンニングする。この時、シリコ
ン窒化膜８の帯状パターンはシリコン窒化膜７の帯状パ
ターンを覆いかく丁ように配置する。これによりポリシ
リコン膜３は、七の表面に、シリコン窒化膜が６００λ
形成された帯状の領域９と、シリコン窒化膜が４００Ａ
形成された帯状の領域１０と、シリコン窒化膜が形成さ
れていない領域１１に区分される。
この時、基板表面において、シリコン窒化膜厚が６００
人の時、４００にの時、Ｏ＾の時のにガスレーザビーム
に対する各反射率はそれぞれ０．０５．０．１９゜０．
４０となるので、ポリシリコン膜３内に入射されるレー
ザビームのパワーは、領域９〉領域１０〉領域１１の関
係になる。
人の時、４００にの時、Ｏ＾の時のにガスレーザビーム
に対する各反射率はそれぞれ０．０５．０．１９゜０．
４０となるので、ポリシリコン膜３内に入射されるレー
ザビームのパワーは、領域９〉領域１０〉領域１１の関
係になる。
その後５０μｍのビーム幅ｆ、持つにガスレーザビーム
を用いてレーザビーム走査方向１３に沿って領域１１を
中心にしてレーザビームを走査し、少なくとも領域９．
１０，１１．１０．９のポリシリコン膜３を溶融、アニ
ールする。ポリシリコンｇＡａ内の温度分布を第１図（
ｂ）に示す。領域９．１０．１１におけるポリシリコン
膜３内の温度をそれぞれ、Ｔ、 、 Ｔ、。、Ｔ１．と
すると、％領域に入射されるレーザビームのパワーの大
小関係より、ポリシリコン膜３内の温度の関係は、Ｔｏ
＞ ＴＩ（＋ ＞ Ｔｌｌになる。従来の例では第３
図（ｂ）に示す様にポリシリコン膜３内の領域６におい
て、温度分布が平坦になり、その領域内の多数の位置か
ら結晶成長が始まるのに比べ、本発明においては、ポリ
シリコン膜３内の温度分布は第１図（ｂ）に示す様に、
温度分布が領域１１の中央から徐々に高くなり領域９に
おいてピークを持つ分布となる。
を用いてレーザビーム走査方向１３に沿って領域１１を
中心にしてレーザビームを走査し、少なくとも領域９．
１０，１１．１０．９のポリシリコン膜３を溶融、アニ
ールする。ポリシリコンｇＡａ内の温度分布を第１図（
ｂ）に示す。領域９．１０．１１におけるポリシリコン
膜３内の温度をそれぞれ、Ｔ、 、 Ｔ、。、Ｔ１．と
すると、％領域に入射されるレーザビームのパワーの大
小関係より、ポリシリコン膜３内の温度の関係は、Ｔｏ
＞ ＴＩ（＋ ＞ Ｔｌｌになる。従来の例では第３
図（ｂ）に示す様にポリシリコン膜３内の領域６におい
て、温度分布が平坦になり、その領域内の多数の位置か
ら結晶成長が始まるのに比べ、本発明においては、ポリ
シリコン膜３内の温度分布は第１図（ｂ）に示す様に、
温度分布が領域１１の中央から徐々に高くなり領域９に
おいてピークを持つ分布となる。
このため、結晶成長はまず領域１１の内側の１点から外
側へ同かつて進み、ポリシリコン膜３中の領域１１は単
結晶化される。この時、ポリシリコン膜３中の領域９，
１０は溶融している６次に、ウェハ全体の温度が下がる
と、ポリシリコン膜３中の領域１０の再結晶化が始まる
。この時の結晶成長は、領域１１側から領域９側へと進
む、この再結晶化において、ポリシリコンｐａａ中の領
域１１は単結晶化されているので、領域１０も領域１１
と同じ配向性を持った単結晶となる。さらにウェハ全体
の温度が下がると、ポリシリコン腺３中の領域９の再結
晶化が進む、すなわち、ポリシリコア［３中の温度分布
には、平坦な部分がないので、ポリシリコン膜３中では
再結晶化が領域１１から領域９へと順々に進む、その結
果、領域１１を中心とした領域１０、領域１１、領域１
０がシリコン単結晶となるので、従来よりモ幅の太いス
トライプ状のシリコン単結晶を絶縁膜上に形成できる。
側へ同かつて進み、ポリシリコン膜３中の領域１１は単
結晶化される。この時、ポリシリコン膜３中の領域９，
１０は溶融している６次に、ウェハ全体の温度が下がる
と、ポリシリコン膜３中の領域１０の再結晶化が始まる
。この時の結晶成長は、領域１１側から領域９側へと進
む、この再結晶化において、ポリシリコンｐａａ中の領
域１１は単結晶化されているので、領域１０も領域１１
と同じ配向性を持った単結晶となる。さらにウェハ全体
の温度が下がると、ポリシリコン腺３中の領域９の再結
晶化が進む、すなわち、ポリシリコア［３中の温度分布
には、平坦な部分がないので、ポリシリコン膜３中では
再結晶化が領域１１から領域９へと順々に進む、その結
果、領域１１を中心とした領域１０、領域１１、領域１
０がシリコン単結晶となるので、従来よりモ幅の太いス
トライプ状のシリコン単結晶を絶縁膜上に形成できる。
本実施例においては、少なくとも表面に絶縁層を備えた
基板として、シリコン基板上にシリコン酸化Ｊｌｌ形成
した基板を、レーザビームとしてアルゴンガスレーザを
、反射防止膜としてシリコン窒化膜を用いたが、他の絶
縁ｊ―を表面に備えた基板あるいは絶縁体基板、他のレ
ーザビーム、他の反射防止用絶縁族を用いてもよい。
基板として、シリコン基板上にシリコン酸化Ｊｌｌ形成
した基板を、レーザビームとしてアルゴンガスレーザを
、反射防止膜としてシリコン窒化膜を用いたが、他の絶
縁ｊ―を表面に備えた基板あるいは絶縁体基板、他のレ
ーザビーム、他の反射防止用絶縁族を用いてもよい。
以上のように本発明によれば、単結晶化領域をレーザビ
ームの走査力量に長く、しかもｌ！力向に太く形成でき
る効果を有するものである。
ームの走査力量に長く、しかもｌ！力向に太く形成でき
る効果を有するものである。
第１図（α）は本発明の一実施例における試料の斜視図
、第１図（ｂ）は１１９Ｔ［Ｉ！］図及び温度分布図、
第２図（−２第３図（α）は従来法における試料の斜視
図、第２図（ｂ）、第３図（ｂ）は従来法における試料
の断面図と試料の温度分布図である。 図中の番号は以下のものを示す。 １はシリコン基板、２はシリコン酸化膜、３はポリシリ
コン膜、 ４．７．８はシリコン窒化膜、１３はレーザ
ビーム走査方向、６．１０．１１は一回のレーザビーム
走査で単結晶化される領域、１２はポリシリコン膜３内
の温度分布。 特許出願人 日本電気株式会社 代理人 弁理士内原 孟０８．。 ７．８はシリコン窒化８梁 （σ９ 第１図 （ｂ） 第１図 （α） 第２図 （α） ￥３図 イぐ１ 置 第３図
、第１図（ｂ）は１１９Ｔ［Ｉ！］図及び温度分布図、
第２図（−２第３図（α）は従来法における試料の斜視
図、第２図（ｂ）、第３図（ｂ）は従来法における試料
の断面図と試料の温度分布図である。 図中の番号は以下のものを示す。 １はシリコン基板、２はシリコン酸化膜、３はポリシリ
コン膜、 ４．７．８はシリコン窒化膜、１３はレーザ
ビーム走査方向、６．１０．１１は一回のレーザビーム
走査で単結晶化される領域、１２はポリシリコン膜３内
の温度分布。 特許出願人 日本電気株式会社 代理人 弁理士内原 孟０８．。 ７．８はシリコン窒化８梁 （σ９ 第１図 （ｂ） 第１図 （α） 第２図 （α） ￥３図 イぐ１ 置 第３図
Claims (1)
- （１）少なくとも表面に絶縁膜が形成された基板上に、
多結晶または非晶質の半導体膜を形成し、その上に、絶
縁膜からなる第一の帯状パターンの群を形成し、次に絶
縁膜からなり、前記第一の帯状パターンよりも幅が広い
第二の帯状パターンで前記第一の帯状パターン全てを覆
い、かつ各パターンの膜厚は前記第一及び第二の帯状パ
ターンの両方で覆われた部分のレーザ光反射率Ｒ＿１、
前記第二の帯状パターンのみで覆われた部分のレーザ光
反射率Ｒ＿２、および前記第一、第二の帯状パターンど
ちらにも覆われていない部分のレーザ光反射率Ｒ＿３の
関係が、Ｒ＿１＜Ｒ＿２＜Ｒ＿３となるように設定し、
次に前記第一の帯状パターンを２本以上同時に照射でき
るビーム幅をもつたレーザビームを照射して、前記２本
の第一の帯状パターンの間に位置する前記半導体膜を単
結晶化することを特徴とするＳＯＩ構造形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2067486A JPS62179112A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | Ｓｏｉ構造形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2067486A JPS62179112A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | Ｓｏｉ構造形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62179112A true JPS62179112A (ja) | 1987-08-06 |
Family
ID=12033742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2067486A Pending JPS62179112A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | Ｓｏｉ構造形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62179112A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003168645A (ja) * | 2001-12-03 | 2003-06-13 | Hitachi Ltd | 半導体薄膜装置、その製造方法及び画像表示装置 |
| JP2007290010A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Ube Machinery Corporation Ltd | 押出成形装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59147424A (ja) * | 1983-02-10 | 1984-08-23 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 半導体結晶膜の形成方法 |
| JPS60150618A (ja) * | 1984-01-17 | 1985-08-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1986
- 1986-01-31 JP JP2067486A patent/JPS62179112A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59147424A (ja) * | 1983-02-10 | 1984-08-23 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 半導体結晶膜の形成方法 |
| JPS60150618A (ja) * | 1984-01-17 | 1985-08-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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