JPS62296509A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS62296509A JPS62296509A JP14226386A JP14226386A JPS62296509A JP S62296509 A JPS62296509 A JP S62296509A JP 14226386 A JP14226386 A JP 14226386A JP 14226386 A JP14226386 A JP 14226386A JP S62296509 A JPS62296509 A JP S62296509A
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Landscapes
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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】
３、発明の詳細な説明
［概要］
非単結晶性半導体膜のビーム照射領域に超音波振動を加
えながらビームを照射し、単結晶化するＳＯＩ構造半導
体基板の製造方法である。超音波振動を加えれば、絶縁
性基板と単結晶半導体膜との接着性（濡れ性）が改善さ
れ、照射ビームパワーを大きくできて、高品質な準結晶
半導体膜が得られる。
えながらビームを照射し、単結晶化するＳＯＩ構造半導
体基板の製造方法である。超音波振動を加えれば、絶縁
性基板と単結晶半導体膜との接着性（濡れ性）が改善さ
れ、照射ビームパワーを大きくできて、高品質な準結晶
半導体膜が得られる。
［産業上の利用分野］
本発明は半導体装置の製造方法のうち、特に、Ｓｏｌ構
造半導体装置の単結晶半導体基板の形成方法に関する。
造半導体装置の単結晶半導体基板の形成方法に関する。
最近、Ｓ ＯＩ （Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎ５ｕｌ
ａｔｏｒ）構造の半導体装置が注目されており、それは
高速動作。
ａｔｏｒ）構造の半導体装置が注目されており、それは
高速動作。
耐放射線、高温動作に有利な半導体装置が作成できるか
らである。例えば、ＭＯＳＦＥＴを立体的（三次元）に
積層して、高度に高集積化すれば、絶縁基板のための寄
生容量が減少する効果が相乗して、高速動作の超Ｉ、Ｓ
Ｉが実現できる。
らである。例えば、ＭＯＳＦＥＴを立体的（三次元）に
積層して、高度に高集積化すれば、絶縁基板のための寄
生容量が減少する効果が相乗して、高速動作の超Ｉ、Ｓ
Ｉが実現できる。
しかし、このようなＳｏｌ構造の半導体装置は、可能な
限り結晶品質の良い基板」二に形成することが要望され
ている。
限り結晶品質の良い基板」二に形成することが要望され
ている。
［従来の技術と発明が解決しようとする問題点］さて、
従前より著名なｓｏｒ構造の半導体基板に、Ｓ ＯＳ
（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ ５ａｐｐｈｉｒｅ ）基板が
知られており、それはサファイヤ基板上にシリコンをエ
ピタキシャル成長して、単結晶シリコン膜を形成させた
基板であった。
従前より著名なｓｏｒ構造の半導体基板に、Ｓ ＯＳ
（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ ５ａｐｐｈｉｒｅ ）基板が
知られており、それはサファイヤ基板上にシリコンをエ
ピタキシャル成長して、単結晶シリコン膜を形成させた
基板であった。
しかし、サファイヤ基板は非常に高価であり、且つ、サ
ファイヤとシリコンとは類似の結晶構造であると云うも
のの、結晶学的にはやはり違いがあって、界面に結晶格
子のミスマツチが生じ、形成した単結晶シリコン膜に多
数の結晶欠陥が発生する。従って、従来の引き上げ法や
帯域精製法で作成したシリコン基板と比較すると、結晶
品質は決して良質のものではなく、そのため、ＳＯ８基
板は余り汎用されるに至っていない。
ファイヤとシリコンとは類似の結晶構造であると云うも
のの、結晶学的にはやはり違いがあって、界面に結晶格
子のミスマツチが生じ、形成した単結晶シリコン膜に多
数の結晶欠陥が発生する。従って、従来の引き上げ法や
帯域精製法で作成したシリコン基板と比較すると、結晶
品質は決して良質のものではなく、そのため、ＳＯ８基
板は余り汎用されるに至っていない。
一方、最近、提唱されているＳｏｌ構造の基板に、ビー
ムアニールして作成したｓｏＩ基板があり、その形成方
法を第２図ｆａｔ、 （ｂｌで説明する。まず、同図ｔ
ａ＋に示すように、シリコン基板１上に膜厚１μｍの二
酸化シリコン（ｓｉｏ２）膜２を生成し、その上に膜厚
５０００人の多結晶シリコン膜３を化学気相成長（ＣＶ
Ｄ）法によって被着する。また、この時、多結晶シリ
コン膜の代わりに、アモルファスシリコン膜を被着して
も良い。
ムアニールして作成したｓｏＩ基板があり、その形成方
法を第２図ｆａｔ、 （ｂｌで説明する。まず、同図ｔ
ａ＋に示すように、シリコン基板１上に膜厚１μｍの二
酸化シリコン（ｓｉｏ２）膜２を生成し、その上に膜厚
５０００人の多結晶シリコン膜３を化学気相成長（ＣＶ
Ｄ）法によって被着する。また、この時、多結晶シリ
コン膜の代わりに、アモルファスシリコン膜を被着して
も良い。
次いで、第２図（ｂｌに示すように、多結晶シリコン膜
３を、例えば、連続アルゴンレーザ（ＣＷ−Ａｒ Ｌａ
５ｅｒ）ビームで走査して加熱溶融しくこれがビームア
ニールで、本例はレーザアニールである）、多結晶シリ
コン膜を単結晶シリコン膜３に変成する。
３を、例えば、連続アルゴンレーザ（ＣＷ−Ａｒ Ｌａ
５ｅｒ）ビームで走査して加熱溶融しくこれがビームア
ニールで、本例はレーザアニールである）、多結晶シリ
コン膜を単結晶シリコン膜３に変成する。
このレーザアニール法（工程）の概要図を第３図に示し
ており、１０はレーザビーム、１１は被アニール基板（
シリコン基板１に同じ）、１２はレーザ光源、１３は絞
りレンズ、１４は加熱板で、レーザ光源１２から出たレ
ーザ光を絞りレンズ１３で縮小して３０〜１００ μｍ
φのレーザビーム１０とし、このレーザビーム１０をレ
ーザパワー１０ワツト、走査速度１０ω／ｓｅｃで被ア
ニール基板１１上をスキャンニングする。その時、加熱
板１４によって被アニール基板１１を２００〜５００℃
程度に加熱しておくが、そうすると、多結晶シリコン膜
３のビーム照射部分が溶融して、その部分が固化する時
に走査方向に結晶化が進行し、かくして、単結晶シリコ
ン膜３が形成される。
ており、１０はレーザビーム、１１は被アニール基板（
シリコン基板１に同じ）、１２はレーザ光源、１３は絞
りレンズ、１４は加熱板で、レーザ光源１２から出たレ
ーザ光を絞りレンズ１３で縮小して３０〜１００ μｍ
φのレーザビーム１０とし、このレーザビーム１０をレ
ーザパワー１０ワツト、走査速度１０ω／ｓｅｃで被ア
ニール基板１１上をスキャンニングする。その時、加熱
板１４によって被アニール基板１１を２００〜５００℃
程度に加熱しておくが、そうすると、多結晶シリコン膜
３のビーム照射部分が溶融して、その部分が固化する時
に走査方向に結晶化が進行し、かくして、単結晶シリコ
ン膜３が形成される。
しかし、この方法で作成したＳＯＩ基板も、必ずしも結
晶品質が余り良くない。その一原因としでは、溶融シリ
コンの５ｉ０２膜への濡れ性（ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ
）が良くなく、そのため、強いビームパワー（レーザ出
力）を加えると、溶融シリコン自体の表面張力によって
凝縮し、粒状となってしまったり、また、粒状にまで至
らなくても濡れが不十分なために全面に凹凸が生じる問
題がある。これを避けるために、従来は十分にビームパ
ワーを加えていない状態である。
晶品質が余り良くない。その一原因としでは、溶融シリ
コンの５ｉ０２膜への濡れ性（ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ
）が良くなく、そのため、強いビームパワー（レーザ出
力）を加えると、溶融シリコン自体の表面張力によって
凝縮し、粒状となってしまったり、また、粒状にまで至
らなくても濡れが不十分なために全面に凹凸が生じる問
題がある。これを避けるために、従来は十分にビームパ
ワーを加えていない状態である。
即ち、凝縮を防ぐためにビームパワーを低くして、低い
ビームパワーで照射して単結晶化しているのが現状であ
る。例えば、ビームパワーが９．５ワツトでは溶解せず
に、１０．５ワツトでは剥がれて粒状となる場合には、
１０ワツトで照射する方法が採られている。しかし、凝
縮しないならば、更にビームパワーを大きくして、１２
ワット程度で照射することが望ましく、その方が結晶品
質が一層良化する。
ビームパワーで照射して単結晶化しているのが現状であ
る。例えば、ビームパワーが９．５ワツトでは溶解せず
に、１０．５ワツトでは剥がれて粒状となる場合には、
１０ワツトで照射する方法が採られている。しかし、凝
縮しないならば、更にビームパワーを大きくして、１２
ワット程度で照射することが望ましく、その方が結晶品
質が一層良化する。
１つ、十分なビームパワーを加えずに、ビーム照射して
単結晶化する場合は、極めて高精度にパワーを調整する
必要があり、そうすれば、少しの調整外れによっても、
結晶欠陥が発生し易くなる。
単結晶化する場合は、極めて高精度にパワーを調整する
必要があり、そうすれば、少しの調整外れによっても、
結晶欠陥が発生し易くなる。
本発明は、このような問題点を解消させて、結晶品質の
良い単結晶半導体膜が再現性良く得られるＳＯＩ構造基
板の形成方法を堤案するものである。
良い単結晶半導体膜が再現性良く得られるＳＯＩ構造基
板の形成方法を堤案するものである。
［問題点を解決するための手段］
その目的は、非単結晶性半導体膜のビーム照射領域に超
音波振動を与えつつビームを照射し、単結晶化するよう
にした半導体装置の製造方法、例えば、基板を超音波振
動子の上に載置したり、または、照射ビームの周囲に超
音波振動子ホーンを配設したりして、超音波振動を与え
ながら、ビームを照射し、単結晶化するようにした半導
体装置の製造方法によって達成される。
音波振動を与えつつビームを照射し、単結晶化するよう
にした半導体装置の製造方法、例えば、基板を超音波振
動子の上に載置したり、または、照射ビームの周囲に超
音波振動子ホーンを配設したりして、超音波振動を与え
ながら、ビームを照射し、単結晶化するようにした半導
体装置の製造方法によって達成される。
［作用］
即ち、本発明は、非単結晶性半導体膜のビーム照射領域
に超音波振動を加えながら、ビームを照射し、単結晶化
するＳｏｌ構造半導体基板の製造方法で、かくすれば、
絶縁性基板と単結晶半導体膜との接着性が良くなり、そ
の結果、照射パワーを大きくできて、品質の良い単結晶
半導体膜が得られる。
に超音波振動を加えながら、ビームを照射し、単結晶化
するＳｏｌ構造半導体基板の製造方法で、かくすれば、
絶縁性基板と単結晶半導体膜との接着性が良くなり、そ
の結果、照射パワーを大きくできて、品質の良い単結晶
半導体膜が得られる。
［実施例１
以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
第１図（ａｌ、 （ｂｌは本発明にかかるレーザアニー
ル法の概要図を示しており、同図（ａｌは超音波振動イ
２０を被アニール基板１１と加熱板１４との間に介在さ
せた実施例である。その他の記号は第３図の部材と同一
部材に同一記号が付けである。
ル法の概要図を示しており、同図（ａｌは超音波振動イ
２０を被アニール基板１１と加熱板１４との間に介在さ
せた実施例である。その他の記号は第３図の部材と同一
部材に同一記号が付けである。
図のように、電極２１で挟んだ水晶振動板２２からなる
超音波振動子２０を、被アニール基板１１と加熱板１４
との間に配置して、超音波電源２３から周波数２ＫＨｚ
程度の超音波振動を加えながら、レーザビーム１０で照
射し、スキャンニングする。なお、超音波振動周波数は
２ＫＨ２程度に限るものではない。
超音波振動子２０を、被アニール基板１１と加熱板１４
との間に配置して、超音波電源２３から周波数２ＫＨｚ
程度の超音波振動を加えながら、レーザビーム１０で照
射し、スキャンニングする。なお、超音波振動周波数は
２ＫＨ２程度に限るものではない。
このようにしてアニールすれば、上記に説明した従来法
のような、レーザ照射時における溶融シリコン自体の凝
縮が防止できるために、十分に強いレーザパワーを印加
することができる。従って、強いレーザパワーで照射し
て十分に溶融させ、次に、徐々に固化させることによっ
て、結晶品質の良い単結晶シリコン膜を形成できる。
のような、レーザ照射時における溶融シリコン自体の凝
縮が防止できるために、十分に強いレーザパワーを印加
することができる。従って、強いレーザパワーで照射し
て十分に溶融させ、次に、徐々に固化させることによっ
て、結晶品質の良い単結晶シリコン膜を形成できる。
次に、第１図（ｂｌは本発明にかかるレーザアニール法
の他の例を示しており、本例は中空孔を有する楕円形の
超音波振動ホーン３０をレーザ照射光の周囲に取付けた
実施例で、その他の記号は第１障１（ａｌと同一部材に
同一記号が付けである。
の他の例を示しており、本例は中空孔を有する楕円形の
超音波振動ホーン３０をレーザ照射光の周囲に取付けた
実施例で、その他の記号は第１障１（ａｌと同一部材に
同一記号が付けである。
このような超音波振動ホーン３０に超音波振動？ＩＩ：
ｉ３１から振動を伝えて、このホーンからレーザビーム
で照射している被アニール基板１１の照射部に超音波振
動を与える。絞りレンズ１３と被アニール基板１１との
距離が５０鰭とすると、超音波振動ホーン３０と被アニ
ール基板１１との距離は１００ｎ程度にして、超音波振
動周波数ＩＭＩＩＺ程度の超音波を照射する。そして、
加熱板１４をＸＹステージの上に載せて、被アニール基
板を動かすことにより、超音波振動ホーン３０からビー
ム照射部に振動を与えながら、レーザビーム１０の照射
をスキャンニングする。
ｉ３１から振動を伝えて、このホーンからレーザビーム
で照射している被アニール基板１１の照射部に超音波振
動を与える。絞りレンズ１３と被アニール基板１１との
距離が５０鰭とすると、超音波振動ホーン３０と被アニ
ール基板１１との距離は１００ｎ程度にして、超音波振
動周波数ＩＭＩＩＺ程度の超音波を照射する。そして、
加熱板１４をＸＹステージの上に載せて、被アニール基
板を動かすことにより、超音波振動ホーン３０からビー
ム照射部に振動を与えながら、レーザビーム１０の照射
をスキャンニングする。
そうすれば、上記第１図（８１と同様に、レーザ照射時
における溶融シリコン自体の凝縮が防止できて、十分に
強いレーザパワーを加えることができ、従って、結晶品
質の良い単結晶シリコン膜が形成できる。
における溶融シリコン自体の凝縮が防止できて、十分に
強いレーザパワーを加えることができ、従って、結晶品
質の良い単結晶シリコン膜が形成できる。
上記例のように、本発明にかかるビームアニール法で形
成した単結晶シリコン膜３は、結晶欠陥が少なく、結晶
品質の高い単結晶シリコン膜が得られるが、更に、強い
レーザパワーを加えることによって、溶融幅をも広くし
てスループットを向上することができ、また、走査線の
間隙に溶は残こしがなくなって、品質の均一な単結晶シ
リコン膜が形成できる利点も得られる。
成した単結晶シリコン膜３は、結晶欠陥が少なく、結晶
品質の高い単結晶シリコン膜が得られるが、更に、強い
レーザパワーを加えることによって、溶融幅をも広くし
てスループットを向上することができ、また、走査線の
間隙に溶は残こしがなくなって、品質の均一な単結晶シ
リコン膜が形成できる利点も得られる。
［発明の効果］
以上の説明から明らかなように、本発明によれば高品質
なＳＯＩ構造の基板が得られて、そのＳＯＩ構造基板に
作成するＬＳＩの品質・信頼性を顕著に向上するもので
ある。
なＳＯＩ構造の基板が得られて、そのＳＯＩ構造基板に
作成するＬＳＩの品質・信頼性を顕著に向上するもので
ある。
第１図（ａｌ、 （ｂｌは本発明にかかるビームアニー
ル法の概要図、 第２図（ａ）〜（ｂｌはＳＯＩ基板の形成方法を示す図
、第３図は従来のビームアニール法の概要図である。 図において、 １はシリコン基板、 ２は５ｉ０２膜、３は多結晶シ
リコン膜又は単結晶シリコン膜、１０はレーザビーム、
１１は被アニール基板、１２はレーザ光源、
１３は絞りレンズ、１４は加熱板、 ２０は超音波振動子、 ３０は超音波振動ホーン を示している。 不発ＦＪＭ＋＝力・５＄突麺例１黴手国第１図
ル法の概要図、 第２図（ａ）〜（ｂｌはＳＯＩ基板の形成方法を示す図
、第３図は従来のビームアニール法の概要図である。 図において、 １はシリコン基板、 ２は５ｉ０２膜、３は多結晶シ
リコン膜又は単結晶シリコン膜、１０はレーザビーム、
１１は被アニール基板、１２はレーザ光源、
１３は絞りレンズ、１４は加熱板、 ２０は超音波振動子、 ３０は超音波振動ホーン を示している。 不発ＦＪＭ＋＝力・５＄突麺例１黴手国第１図
Claims (3)
- （１）絶縁性基板上の非単結晶性半導体膜にビームを照
射して、単結晶半導体膜を生成するＳＯＩ構造半導体基
板の製造方法であつて、前記非単結晶性半導体膜のビー
ム照射領域に超音波振動を与えつつビームを照射し、単
結晶化するようにしたことを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - （２）絶縁性基板を超音波振動子の上に載置して、超音
波振動を与えるようにしたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。 - （３）照射ビームの周囲に超音波振動子ホーンを配設し
て、超音波振動を与えるようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14226386A JPS62296509A (ja) | 1986-06-17 | 1986-06-17 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14226386A JPS62296509A (ja) | 1986-06-17 | 1986-06-17 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62296509A true JPS62296509A (ja) | 1987-12-23 |
Family
ID=15311274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14226386A Pending JPS62296509A (ja) | 1986-06-17 | 1986-06-17 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62296509A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5219790A (en) * | 1991-07-17 | 1993-06-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for forming metallization layer of wiring in semiconductor integrated circuits |
| JP2001354223A (ja) * | 2000-06-09 | 2001-12-25 | Toyo Seikan Kaisha Ltd | 脂肪族ポリエステル製容器 |
| JP2004179653A (ja) * | 2002-11-15 | 2004-06-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体膜の作製方法及び半導体装置の作製方法、並びにレーザー処理装置 |
| US8106330B2 (en) | 2002-11-15 | 2012-01-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor film and semiconductor device and laser processing apparatus |
| CN107104171A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-08-29 | 常州大学 | 一种微纳米结构铁酸铋光伏器件的制备方法 |
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| JPS58176929A (ja) * | 1982-04-09 | 1983-10-17 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS60117618A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-25 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1986
- 1986-06-17 JP JP14226386A patent/JPS62296509A/ja active Pending
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