JPS6233417A - 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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- JPS6233417A JPS6233417A JP17464785A JP17464785A JPS6233417A JP S6233417 A JPS6233417 A JP S6233417A JP 17464785 A JP17464785 A JP 17464785A JP 17464785 A JP17464785 A JP 17464785A JP S6233417 A JPS6233417 A JP S6233417A
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- silicon
- polycrystalline
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は３次元構成半導体装會の製造方法に関するもの
で、特に絶縁膜上に単結晶シリコン領域を高品位に且つ
高紹度に形成し蒋る多結晶または無定形シリコンの単結
晶化技術に関する。
で、特に絶縁膜上に単結晶シリコン領域を高品位に且つ
高紹度に形成し蒋る多結晶または無定形シリコンの単結
晶化技術に関する。
（従来の技術）
近来、窩密度集積回路装置の実現手段の一つとして３次
元栴成の半導体装置が注目でれている。
元栴成の半導体装置が注目でれている。
この半導体装置は、シリコン半導体基板上に絶縁膜を介
し複数個の単結晶シリコン層を形成して多リ、絶縁膜上
における多結晶または無定形シリコン膜の単結晶化技術
が多用される。
し複数個の単結晶シリコン層を形成して多リ、絶縁膜上
における多結晶または無定形シリコン膜の単結晶化技術
が多用される。
（発明が解決すべき問題点）
通常、多結晶または無定形シリコン膜は、光。
レーザ・ビームまたは電子ビームなどによる高エネルギ
粒子の照射によって単結晶膜に変換される。
粒子の照射によって単結晶膜に変換される。
この単結晶化現象の学理的究明は未だ充分ではないが、
単なる加熱によっても生ずるところから熱による結晶の
再配列現象と考えられている。
単なる加熱によっても生ずるところから熱による結晶の
再配列現象と考えられている。
しかしながら、この単結晶化技術では熱的制御がきわめ
て難しく、変換さｔた単結晶膜内には熱歪みによる結晶
転移などの欠陥が生じ易い。すなわち、きわめて欠陥の
多い低品位膜質のものが形成され易いので、３次元構成
の半導体装置の構成に著しい支障を与える。
て難しく、変換さｔた単結晶膜内には熱歪みによる結晶
転移などの欠陥が生じ易い。すなわち、きわめて欠陥の
多い低品位膜質のものが形成され易いので、３次元構成
の半導体装置の構成に著しい支障を与える。
（発明の目的）
本発明の目的は、絶縁膜上の多結晶または無定形シリコ
ン膜を高品位単結晶シリコン膜へ変換することのできる
工程を備えた半導体装置の製造方法を提供することであ
る。
ン膜を高品位単結晶シリコン膜へ変換することのできる
工程を備えた半導体装置の製造方法を提供することであ
る。
（発明の構成）
本発明の半導体装置の製造方法は、絶縁膜に縦方向の熱
抵抗が小なる領域を選択的に形成する工程と、前記絶縁
膜上に多結晶または無定形のシリコン膜を全面にわたり
形成する工程と、前記絶縁膜の熱抵抗低減領域を被覆す
る多結晶または無定形シリコン膜上に高エネルギ粒子に
対する遮蔽薄膜を選択的に形成する工程と、前記遮蔽薄
膜の載置面を含む前記シリコン膜全面に高エネルギ粒子
を照射する工程とを備えることを含む。
抵抗が小なる領域を選択的に形成する工程と、前記絶縁
膜上に多結晶または無定形のシリコン膜を全面にわたり
形成する工程と、前記絶縁膜の熱抵抗低減領域を被覆す
る多結晶または無定形シリコン膜上に高エネルギ粒子に
対する遮蔽薄膜を選択的に形成する工程と、前記遮蔽薄
膜の載置面を含む前記シリコン膜全面に高エネルギ粒子
を照射する工程とを備えることを含む。
（問題点を解決するための手段）
子なわち、本発明によれば、絶縁膜には、その全面に多
結晶または無定形シリコン膜が形成されるに先立ち、縦
方向の熱抵抗が他の部分より低い領域がまず形成される
。この領域は絶縁膜の一部を熱伝導率の高い絶縁膜質の
もので形成することによって形成できる。あるいは他の
部分より膜厚を薄くシ、その分シリコン層を４くするこ
と、絶縁膜を基板内に設けた縦溝内に形成することによ
って放熱面積を増大させることによっても形成出来る。
結晶または無定形シリコン膜が形成されるに先立ち、縦
方向の熱抵抗が他の部分より低い領域がまず形成される
。この領域は絶縁膜の一部を熱伝導率の高い絶縁膜質の
もので形成することによって形成できる。あるいは他の
部分より膜厚を薄くシ、その分シリコン層を４くするこ
と、絶縁膜を基板内に設けた縦溝内に形成することによ
って放熱面積を増大させることによっても形成出来る。
また、多結晶または無定形シリコンの一部領域上には、
これに光子または電子の高エネルギ粒子が照射きれるに
先立ち、粒子照射に対し遮蔽膜として機能する遮蔽薄膜
が形成される。この一部領域には層間絶縁膜の熱抵抗低
減領域を被覆する部位が選択されエネルギ粒子は遮蔽薄
膜をマスクとしてシリコン膜全面に照射される。
これに光子または電子の高エネルギ粒子が照射きれるに
先立ち、粒子照射に対し遮蔽膜として機能する遮蔽薄膜
が形成される。この一部領域には層間絶縁膜の熱抵抗低
減領域を被覆する部位が選択されエネルギ粒子は遮蔽薄
膜をマスクとしてシリコン膜全面に照射される。
この際、遮蔽薄膜は照射エネルギの５０％以上を遮蔽す
るのが好ましい、透過および側縁からの流れ込みによっ
て生じた熱量は下部の熱抵抗低減領域を介して外部（念
とえば絶縁膜が設けらｈてた基板）に放たれるので、多
結晶または無定形のシリコン膜は、この遮蔽薄膜の載償
されない領域のみが選択的に単結晶化される。この選択
的単結晶化プロセスにより、熱歪みによる結晶転移など
の欠陥は、多結晶または無定形シリコン膜のまま残され
た領域に吸収されるので、これ以外の領域には高品位の
単結晶シリコン膜が形成される。以下図面を参照して本
発明の詳細な説明する。
るのが好ましい、透過および側縁からの流れ込みによっ
て生じた熱量は下部の熱抵抗低減領域を介して外部（念
とえば絶縁膜が設けらｈてた基板）に放たれるので、多
結晶または無定形のシリコン膜は、この遮蔽薄膜の載償
されない領域のみが選択的に単結晶化される。この選択
的単結晶化プロセスにより、熱歪みによる結晶転移など
の欠陥は、多結晶または無定形シリコン膜のまま残され
た領域に吸収されるので、これ以外の領域には高品位の
単結晶シリコン膜が形成される。以下図面を参照して本
発明の詳細な説明する。
（５１加１侑１）
第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例を示す工程順
序図である。本実施例では、絶縁膜のうち熱抵抗の低い
領域は、熱伝導率の高い絶縁物質によって形成される。
序図である。本実施例では、絶縁膜のうち熱抵抗の低い
領域は、熱伝導率の高い絶縁物質によって形成される。
すなわち、準備され念シリコン基板１上には、シリコン
酸化膜（８ｉ０ｚ）２およびシリコン窒化ｔ！（Ｓｉｓ
Ｎ４） ３からなる絶縁膜がまず（ａ）図の如く形成さ
れる。ここで、シリコンの９化膜３および酸化膜２は通
常のＬＯＣＯ８技術で選択的に形成される。ついで（ｂ
）図に示すように絶絵勝上に多結晶シリコン膜４が光Ｃ
ＶＤ法などの手法で堆積され、シリコン学化膜３の上部
には金属薄膜５が選択的に形成される。この金属薄膜５
の材質には、例えばアルミニューム（Ａ／）。
酸化膜（８ｉ０ｚ）２およびシリコン窒化ｔ！（Ｓｉｓ
Ｎ４） ３からなる絶縁膜がまず（ａ）図の如く形成さ
れる。ここで、シリコンの９化膜３および酸化膜２は通
常のＬＯＣＯ８技術で選択的に形成される。ついで（ｂ
）図に示すように絶絵勝上に多結晶シリコン膜４が光Ｃ
ＶＤ法などの手法で堆積され、シリコン学化膜３の上部
には金属薄膜５が選択的に形成される。この金属薄膜５
の材質には、例えばアルミニューム（Ａ／）。
モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）およびタングス
テン（Ｗ）などを用い得る。この段階でレーザ光しか全
面にわたり走査し照射される。このレーザ光しはアルゴ
ン（Ａｒｌｌたはエキシマ・レーザ光による強さ１〜１
ＱＷａｔｔのもので、その状況は（ｃ）図に示される。
テン（Ｗ）などを用い得る。この段階でレーザ光しか全
面にわたり走査し照射される。このレーザ光しはアルゴ
ン（Ａｒｌｌたはエキシマ・レーザ光による強さ１〜１
ＱＷａｔｔのもので、その状況は（ｃ）図に示される。
この際、金属薄膜５はレーザ光ムの遮蔽薄膜として機能
し照射光の５０％以上を反射して直下の多結晶シリコン
膜４の温度上昇を抑制する。更に、シリコン窒化膜３の
熱伝導率が高いので、レーザ光乙の透過およびシリコン
酸化膜２の側縁からの流れ込みによって生ずる熱は、こ
のシリコン窒化膜３を通りシリコン基板１から外部に放
熱される。
し照射光の５０％以上を反射して直下の多結晶シリコン
膜４の温度上昇を抑制する。更に、シリコン窒化膜３の
熱伝導率が高いので、レーザ光乙の透過およびシリコン
酸化膜２の側縁からの流れ込みによって生ずる熱は、こ
のシリコン窒化膜３を通りシリコン基板１から外部に放
熱される。
従って、シリコン９化膜３を被覆する部位の多結晶シリ
コン膜４に対するレーザ光ムの加熱効果は著しく抑制さ
れて多結晶のまま残る。このプロセスにより多結晶シリ
コン領域６は熱歪による結晶転移などの欠陥を有効に吸
収して、シリコン酸化膜２の上部の多結晶シリコン膜４
のみを高品位の単結晶シリコン領域７に変換せしめ得る
。
コン膜４に対するレーザ光ムの加熱効果は著しく抑制さ
れて多結晶のまま残る。このプロセスにより多結晶シリ
コン領域６は熱歪による結晶転移などの欠陥を有効に吸
収して、シリコン酸化膜２の上部の多結晶シリコン膜４
のみを高品位の単結晶シリコン領域７に変換せしめ得る
。
以上は多結晶シリコン膜を用いた場合についてのみ説明
したが、無定形シリコン膜についても同様に実施し得る
。また、レーザ光の代わりに電子ビームその他の高エネ
ルギ粒子の照射手段を用いても同様の効果を奏し得る。
したが、無定形シリコン膜についても同様に実施し得る
。また、レーザ光の代わりに電子ビームその他の高エネ
ルギ粒子の照射手段を用いても同様の効果を奏し得る。
また更に、遮蔽薄膜の材質は、レーザ光の如を光照射く
よるときは反射率の高い金属材が最も有効であるが、電
子ビーム照射によるときは通常のＰ Ｒ一対を用いても
よい。
よるときは反射率の高い金属材が最も有効であるが、電
子ビーム照射によるときは通常のＰ Ｒ一対を用いても
よい。
また、屈折率の異なる複合材を用いわば遮蔽効果をより
一層高めることができる。
一層高めることができる。
第２図（ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施例を示す工程
順序図である。本実施例では、絶＆′膜の熱抵抗低減領
域が基板内部を縦方向に延びる縦溝構造によって形成さ
れる。この場合ＫＦｉ、シリコン窒化ｐ３けシリコン幕
板１に形成された縦溝８の内壁面に（ａ）図の如く形成
される。ここで、２はシリコン酸化膜である。以下１）
および（Ｃ）図に従い、多結晶または無定形のシリコン
恥４および金属薄膜５が順次形成さ力レーザ光ムが照射
される。
順序図である。本実施例では、絶＆′膜の熱抵抗低減領
域が基板内部を縦方向に延びる縦溝構造によって形成さ
れる。この場合ＫＦｉ、シリコン窒化ｐ３けシリコン幕
板１に形成された縦溝８の内壁面に（ａ）図の如く形成
される。ここで、２はシリコン酸化膜である。以下１）
および（Ｃ）図に従い、多結晶または無定形のシリコン
恥４および金属薄膜５が順次形成さ力レーザ光ムが照射
される。
この場合には、熱抵抗低減領域の熱放散面積がきわめて
大きいので、この部位に対するレーザ光乙の加熱効果は
より一層効果的に抑制さね、きわめて高品位の単結晶シ
リコン領域７が形成さｈる。
大きいので、この部位に対するレーザ光乙の加熱効果は
より一層効果的に抑制さね、きわめて高品位の単結晶シ
リコン領域７が形成さｈる。
また、縦溝８内にはレーザ光ムによる損傷をほとんど受
けない多結晶または無定形のシリコン層９が残るので、
例えば、ランダム・メモリ素子における容量素子領域と
して有効に活用し７得る。
けない多結晶または無定形のシリコン層９が残るので、
例えば、ランダム・メモリ素子における容量素子領域と
して有効に活用し７得る。
第３図および第４図には、本発明のその他の実施例図が
それぞれ示される。本実施例では、多結晶または無定形
のシリコン膜の単結晶化工程がシリコン半導体結晶を種
として行なわれる場合を示す。すなわち、シリコン酸化
膜２には予かじめ開口部１０がそわぞれ弁膜さｔｌ レ
ーザ光しなどによる単結晶変換工程は、この開口部１ｏ
を介し接触するシリコン基板１の結晶を種として進行さ
れるので、所要時間を短縮し得るのみならず、より高品
位の単結晶シリコン領域７を形成し得る。
それぞれ示される。本実施例では、多結晶または無定形
のシリコン膜の単結晶化工程がシリコン半導体結晶を種
として行なわれる場合を示す。すなわち、シリコン酸化
膜２には予かじめ開口部１０がそわぞれ弁膜さｔｌ レ
ーザ光しなどによる単結晶変換工程は、この開口部１ｏ
を介し接触するシリコン基板１の結晶を種として進行さ
れるので、所要時間を短縮し得るのみならず、より高品
位の単結晶シリコン領域７を形成し得る。
また、本実施例では金属薄膜５の下地にシリコン酸化膜
１１が形成される。このシリコン酸化膜１１はレーザ光
しにより加熱される金属薄膜５から縦方向に向から熱流
を制限するよう機能するので、本発明の効果を一層高め
ることができる。
１１が形成される。このシリコン酸化膜１１はレーザ光
しにより加熱される金属薄膜５から縦方向に向から熱流
を制限するよう機能するので、本発明の効果を一層高め
ることができる。
また、本実施例では縦溝内にシリコン酸化膜１２を形成
した場合が示されているが、こｔは容量素子の誘電体と
して窒化膜または酸化膜を適宜選択し得ることを示した
ものである。この場合熱抵抗低減効果に著しい差異を生
ずることは々い一上記実施例で設けた単結晶層上に層間
絶縁層を同様に形成してその上に多結晶または無定形シ
リコン膜と一部遮蔽膜を形成しこれに対して同様の単結
晶化工程をほどこすこともできる。
した場合が示されているが、こｔは容量素子の誘電体と
して窒化膜または酸化膜を適宜選択し得ることを示した
ものである。この場合熱抵抗低減効果に著しい差異を生
ずることは々い一上記実施例で設けた単結晶層上に層間
絶縁層を同様に形成してその上に多結晶または無定形シ
リコン膜と一部遮蔽膜を形成しこれに対して同様の単結
晶化工程をほどこすこともできる。
（発明の効果）
以上詳細に説明したように、本発明の選択的単結晶化手
法によれば、基板上または眉間の絶縁膜上の多結晶また
は無定形のシリコン膜をきわめて高品位の単結晶シリコ
ン膜に変換できるので、３次元半導体装置の製造に顕著
なる効果をあげ得る。
法によれば、基板上または眉間の絶縁膜上の多結晶また
は無定形のシリコン膜をきわめて高品位の単結晶シリコ
ン膜に変換できるので、３次元半導体装置の製造に顕著
なる効果をあげ得る。
第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施例を示す工程順
序図、第２１ｇ（ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施例を
示す工程順序図、ｖ３図および第４図は本発明のその他
の実施例図である。 １・・・・・・シリコンｆ＆、２．１１．１２・・・・
・・シリコン酸化膜、３・・・・・・シリコン窒化膜、
４・・・・・・多結晶または無定形シリコン膜、５・・
・・・・金属薄膜（遮蔽薄膜）、６・・・・・・多結ｒ
または無定形シリコン領域、７・・・・・・単結晶シリ
コン領域、８・・・・・・縦溝、９・・・・・・多結晶
または無定形シリコン層領域、１０°・・・・・開口部
、ム・・・・・・レーザ光。 代理人 弁理士 内 原 晋。 （スジ 猶１剖 （ｇ〕 々 早Ｚ旧
序図、第２１ｇ（ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施例を
示す工程順序図、ｖ３図および第４図は本発明のその他
の実施例図である。 １・・・・・・シリコンｆ＆、２．１１．１２・・・・
・・シリコン酸化膜、３・・・・・・シリコン窒化膜、
４・・・・・・多結晶または無定形シリコン膜、５・・
・・・・金属薄膜（遮蔽薄膜）、６・・・・・・多結ｒ
または無定形シリコン領域、７・・・・・・単結晶シリ
コン領域、８・・・・・・縦溝、９・・・・・・多結晶
または無定形シリコン層領域、１０°・・・・・開口部
、ム・・・・・・レーザ光。 代理人 弁理士 内 原 晋。 （スジ 猶１剖 （ｇ〕 々 早Ｚ旧
Claims (4)
- （１）縦方向の熱抵抗が小さい領域を一部に有する絶縁
膜構造を形成する工程と、前記絶縁膜上に多結晶または
無定形のシリコン膜を全面にわたり形成する工程と、前
記絶縁膜の前記領域上の多結晶または無定形シリコン膜
上に高エネルギ粒子に対する遮蔽薄膜を選択的に形成す
る工程と、前記遮蔽薄膜の載置面を含む前記シリコン膜
全面に高エネルギ粒子を照射する工程とを備えることを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - （２）前記絶縁膜の熱抵抗が小さい領域が他の部分より
大きな熱伝導率を有する絶縁膜で形成されていることを
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）前記絶縁膜の熱抵抗が小さい領域が下部に張り出
して面積を増加した構造で形成されていることを特徴と
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。 - （４）前記絶縁膜はシリコン半導体結晶上に設けられ、
かつ熱抵抗の小さい領域以外に開口部を有することを特
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 |
|---|---|---|---|
| JP60174647A JPH07105338B2 (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60174647A JPH07105338B2 (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6233417A true JPS6233417A (ja) | 1987-02-13 |
| JPH07105338B2 JPH07105338B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=15982250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60174647A Expired - Lifetime JPH07105338B2 (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105338B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6168980B1 (en) | 1992-08-27 | 2001-01-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for forming the same |
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| JPS57118648A (en) * | 1981-01-16 | 1982-07-23 | Matsushita Electronics Corp | Manufacture of semiconductor device |
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-
1985
- 1985-08-07 JP JP60174647A patent/JPH07105338B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07105338B2 (ja) | 1995-11-13 |
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