JPS62285412A - 半導体基板の製造方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は絶縁物上に単結晶半導体層が形成された構造の
基板、いわゆるＳ　ＯＩ　（Ｓｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　Ｉ
ｎ−５ｕｌａｔｏｒ）　　基板の製造方法に係り、特に
その製造過程で生ずる基板の反りを低減する方策に関す
る８〔従来の技術〕 絶縁物上に単結晶半導体層を形成する手段として、絶縁
物上の多結晶または非晶質半導体層を再結晶化する方法
が知られている。

再結晶化は熱源により、多結晶または非晶質半導体層を
溶融することにより行われる。広い面積の単結晶層を短
時間で得ようとする時には、カーボンストリップヒータ
や線状電子ビームによる再結晶化が優れている。

なお、この種の方法として関連するものには、例えば特
公昭５ｇ　−５００６０９号、特開昭５９−２２９８１
５号等が挙げられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、絶縁物上の多結晶シリコンを帯状に
溶融し、ｍ融帯を移動させて再結晶化させるという方式
で、短時間に広い面積に渡って再結晶化できるという特
徴がある。

しかしながら、基板の全表面がシリコンの融点（１４１
２℃）以上の温度に加熱されるので、再結晶シリコンの
支持体となっている基板自体が熱変形し、基板の反りが
生ずるという問題があった。

本発明の目的は、再結晶化処理過程で生ずる基板の反り
を低減することにある。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 再結晶化過程により反りが生ずる理由は、次のようであ
る。

まず、支持体である基板は主にシリコン基板であり、表
面を熱酸化して酸化膜を形成することにより絶縁基板と
している。この表面に多結晶或いは非晶質シリコンを堆
積した後再結晶化するときに、支持体のシリコン基板の
表面側、即ち酸化膜直下のシリコンも熱的影響を受け、
熱歪が生ずるが、熱歪は支持体の片面に大きく生じてい
るため、これが基板の反りとなって現われる。

本発明は、この熱歪みが基板の片側だけに大きく生じて
いる点に注目して、再結晶化処理後に反対側の面にも熱
歪みを生じさせて、更に炉中で加圧する方法により基板
の平坦性を取り戻すものである。

〔作用〕

第１図は本発明の主な工程を示したものである。

第１図（ａ）のように、シリコン基板１表面の酸化膜２
上の多結晶シリコン３をヒータなどの加熱源４によって
再結晶下する場合、熱を加えられた表面直下のシリコン
基板１が熱的影響を受け、熱歪層５が出来る。この熱歪
層５は基板の片側に生じ、熱によって膨張した塑性変形
であるので、基板は表面側が凸となるように反る。

次に第１図（ｂ）のように、基板の裏側を加熱し走査す
るとシリコン基板１の裏面側に熱歪層５が出来る。この
ときも熱膨張し、がっ塑性変形するが、基板の表面側に
生じた変形量と裏面側の変形量とが必ずしも等しくない
ため、基板は平坦性を取り戻すわけではなく、どちらが
の側に反っている。

次に、こうして両面に熱歪層をもつ基板６を第１図（Ｃ
）のように平板の間に挟んで加圧してアニールする。加
圧しながらアニールされることにより、熱歪層では転位
等の発生、消滅が生じ、最終的に平坦な状態になるよう
に熱歪層の歪が安定状態になり、加圧状態を取り去って
も基板は平坦性を保ったままとなる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図（ａ）の基板構造断面図に示す如く、シリコン基
板１の表面を熱酸化し、厚さ１ｎ１１の酸化膜２を形成
する。その後、気相成長法により多結晶シリコン３を０
．５１堆積する。更に多結晶シリコン３の表面をＣＶ　
Ｄ　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏ−ｓｉ
ｔｉｏｎ　：気相成長）による５ｉＯｚで被覆する。

（第１図（ａ）では図示されていない）このような構造
とした基板７を第２図の装置にて再結晶化した。

第２図は再結晶化処理装置の一例である。石英管８中の
石英支持台９の上にセットされたカーボンサセプタ１０
は、ワークコイル１１からの高周波の印加により発熱す
る。カーボンサセプタは中央に細長い突起１２を設けて
あり、他の部分には遮熱板１３を埋めであるため１表面
の温度分布は突起１２が高温になった分布となっている
。そこで基板７の表面側（多結晶シリコンを再結晶しよ
うとする側）を下向きにし、石英製の重し１４を載せた
上で押し捧１５により基板７をスライドさせる。基板７
の多結晶シリコンは突起１２上で溶融し、突起１２を通
過すると再結晶化する。なお。

基板７は、シリコンの溶融層がスライドに供う機械的な
ダメージを受けないように薄い石英板１６上に載せて搬
送する。

このような再結晶化処理では、先に述べたように、再結
晶シリコン下層のシリコン基板は熱歪を生じて基板７は
反ってしまう。重し１４は反りを少なくするためのもの
であるが、なお、１ｍｍ以上の反りを有していた。（直
径１００＋ｎｍの基板にて）そこで次に、同じ第２図の
装置で基板７を裏返しにして同様の処理をする。この処
理により、基板７の裏面にも熱歪層５が形成される。こ
の時、基板７の反りは、処理前の方向と同じであった。

そこで更に、この基板７を加圧してアニールした。第３
図はアニールの装置の一例で、先の再結晶化処理と同じ
高周波誘導加熱を利用している。

石英支持台９１上のカーボンサセプタ１０１上に薄い石
英板１６１を介して基板７をセットし、重し１４１（石
英製）を載せる。この場合、基板７は表面側を重し側と
した。高周波を印加し昇温した。アニール条件は１３０
０℃、２時間としアニール後は除冷した。

以上の方法によって作製された基板の反りは、直径１０
０ｍｍの基板において約２００ｍｍと少なくなっていた
。

上記の実施例では、再結晶化処理及び裏面の熱歪層形成
処理に高周波誘導加熱法を使用したが、カーボンストリ
ップヒータやハロゲンランプによる赤外線輻射による加
熱法でもよい。

また、最後のアニールは通常の電気炉アニールでも良い
。

更にまた、前記実施例では一度再結晶化処理をした後、
表裏を逆にして同一装置で熱歪層形成処理したが、第４
図に示す如く、表裏同時に加熱し、２つの処理を一度に
行っても良い。

・□　〔発明の効果〕 本発明によれば、再結晶化処理過程で生じる反りを低減
し、平坦化することができる。

本発明による平坦化前は、直径１１００ｎの基板で１＋
ａｍ以上の反りを有しており、後の素子作製工程で障害
となっていた。即ち、ホトリソグラフィ一工程での解像
度の低下、或いははなはだしい場合には、各半導体製造
装置での真空チャックが不可能になること等である。

本発明の平坦化法により、反りは約２００＋ｎ＋まで低
減できた。完全に平坦性を取り戻すことはできないが、
これにより素子作製プロセスに適用できるようになると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略を示す工程断面図、第２図は本発
明の一実施例の再結晶化処理工程の一例を示す図、第３
図は本発明の一実施例のアニール工程を示す図、第４図
は本発明の他の実施例の原理を示す断面図である。 １・・・シリコン基板、２・・・酸化膜、３・・・多結
晶シリコン、５・・・熱歪肝、７・・・基板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁物上に再結晶半導体層を形成する半導体基板製
   造方法において、該半導体基板の裏面側にも表面側と同
   じ加熱処理を与えた後、加圧して熱処理することを特徴
   とする半導体基板の製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記加熱処理が前
   記半導体基板の一部を加熱し、該加熱による加熱部分を
   前記半導体基板と相対的に移動する処理であることを特
   徴とする半導体基板の製造方法。