JPS6235511A

JPS6235511A - 半導体薄膜結晶層の製造方法

Info

Publication number: JPS6235511A
Application number: JP17405385A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yoshimi; 信吉見
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1985-08-09
Filing date: 1985-08-09
Publication date: 1987-02-16
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: JPH0817153B2

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】〔発明の技術分野〕本発明は、絶縁膜上に単結晶層、特に半導体単結晶層を
成長させる半導体薄Ｉｌｌ結晶層の製造方法に関する。

（発明の技術的背現とその問題点）絶縁膜上に単結晶シリコン層を成長させる、所謂５ｏｌ
（絶縁膜上のシリコン層）技術は、３次元ＩＣを実現す
る上で最も重要な技術である。

Ｓｏｌ技術の中でも、電子ビームを用いたアニール技術
は、大面積をアニールできる点で極めて有望である。し
かしながら、電子ビームアニール技術では基板を真空中
に配置する必要があり、このため、以下に述べるような
問題を生じていた。

第４図（ａ）（ｂ）は従来の電子ビームアニール方法を
説明するための断面図である。この方法では、まず第４
図（ａ）に示す如く、８１基板４１上に開孔部４２ａを
有する５ｉＯ２１１４２を形成し、この上に多結晶５ｉ
ｌｌ１４３を形成する。

次いで、この多結晶５ｉｌｌ１４３上に電子ビーム４４
を照射し、該ビーム４４を一方向に走査する。

開孔部４２ａは、基板４１の単結晶領域からの結晶情報
を多結晶Ｓ：膜４３に伝搬する、所ｖＲｆＩ結晶領域と
なる。この種結晶領域の情報が間断なく多結、ｆｆ１ｓ
ｉｌ！４３に伝搬するには、電子ビーム４４の照射で溶
融した溶融層が種結晶に近い方から順に固化していく必
要がある。例えば、第４図（ａ）において、Ａ−ＩＢ−
＋Ｃの順に固化していく必要がある。

しかしながら、電子ビームアニール技術においては、系
が真空中に置かれるため、必ずしも上記Ａ−Ｂ−Ｃの順
に固化するための温度分布が得られないと云う問題があ
る。即ち、第４図（ａ）に矢印４５．４６で示す如く、
溶融した多結晶Ｓｉ。

膜４３の熱は、絶縁膜４２を伝わる熱伝導４６或いは多
結晶５ｉ１４３の表面からの熱放射４５によって拡散し
ていくが、絶縁ｇ１４２の熱伝導率はそもそも低く、更
に熱放射４５は前記熱伝導４６による熱散逸より小さい
。その結果、多結晶３ｉ摸４３中で熱が溜って固化し難
くなり、場合によっては種結晶Ｗ４域より遠くにあるに
も拘らず、絶縁膜上にある基板に形成した素子形状によ
っては熱伝導の多少良い地点では速く固化が起こる。こ
のため、第４図（ｂ）に示す如く、単結晶がとぎれ多結
ａ領Ｒ４７が生じると云う問題があった。

（発明の目的）本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、ビームアニールによる溶融領域の種結
晶に近い側から順に固化させることができ、安定した単
結晶化を行い得る半導体単結晶層の製造方法を提供する
ことにある。

〔発明の概要）本発明の骨子は、熱の吸収体を用い、この熱吸収体をビ
ーム照射領域の近傍に配置して、溶融領域の種結晶に近
い側から順に冷部することにある。

即ち本発明は、絶縁膜上に堆積した非晶質若しくは多結
晶の半導体簿膜にエネルギーご−ムを照射し、該薄膜を
アニールして再結晶化する半導体Ｎ膜結晶層の製造方法
において、前記エネルギービームの照射領域近傍に前記
半導体薄膜の熱の一部を吸収する熱吸収体を配置し、前
記試料を前記ビーム照射領域に対し上記熱吸収体側に移
動するようにした方法である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電子ビームの移動（試料に対する相対
的な移１７１）と共に移動する熱吸収体により、溶融状
態にある半導体膜表面から効果的に熱を吸収し、半導体
膜を種結晶領域から近い順に固化させることができる。

このため、単結晶がとぎれることもなく、安定した単結
晶化を行い得る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビームア
ニール装置を示す概略構成図である。図中１１は電子銃
であり、この電子銃１１からｔｉ１射された電子ビーム
は磁気レンズ１２，１３．１４により集束されステージ
１５上に載置された試料１６上に照射される。１７は電
子ビームを０Ｎ−ＯＦＦするブランキング電極である。

１８は電子ビームの照射領域近傍にその先端が設けられ
た熱吸収体である。この熱吸収体１８は、例えば第２図
に示す如く、内部に冷却水を流すステンレス管２１を有
したセラミックス体２２なるものであり、その先端が前
記ビーム照射点から’ＦＪ１０［μｍ１離れ、且つ基板
表面から約５［μｍ］の高さに位置するものとなってい
る。

なお、上記試料１６は、単結晶Ｓｉ基板３１上に開孔部
３２ａを有するＳｉＯ２膜（絶縁膜）電子ビームの加速
電圧を１０［ＫＶ］、ビーム電流を１　［ｍＡ］とし、
第３図（ａ）に示す如くビーム３４が試料１６に対し矢
印方向に相対的に走査されるよう、試料１６を該矢印と
逆方向に移動する。この時の移動速度は、１０　［ｎ／
ｓｅｃ　］とした。また、前記熱吸収体１８の温度は、
２０［”Ｃ］に保持するようにした。

その結果、多結晶３を膜３３の溶融流域は、熱吸収体１
８により種結晶（開孔部３２ａ）に近い側から順に強制
的に冷却されることになる。つまり、第３図（ｂ）に示
す如く、多結晶Ｓｉ膜３３の溶融領域は、常にＡ−Ｂ−
Ｃの順に固化される温度分布を持つことになる。このた
め、単結晶がとぎれ多結晶領域が生じる等の不都合もな
く、良質の単結晶層を得ることができた。

このように本実施例方法によれば、熱吸収体１８を用い
、この熱吸収体１８を電子ビーム３４の照射領域近傍に
配置し、試料１６を熱吸収体１８側に移動することによ
り、ビームアニールによる多結晶Ｓｉｎ！３３の溶融領
域の種結晶に近い側から順に固化させることができる。

このため、るものではない。例えば、前記熱吸収体は試
料か−らの熱の吸収を促進するものであればよく、その
材質や構造等は、適宜変更可能である。また、前記ビー
ムアニールすべき半導体薄膜は多結晶Ｓ１−一に限るも
のではなく、非晶質５ｉｌｌｌであってもよく、さらに
他の半導体を用いることも可能である。

また、本発明は電子ビームアニールに最も有効であるが
、レーザビームアニール或いはカーボンヒータアニール
に適用することも可能である。また、試料を移動する代
りに、ビーム照射点及び熱吸収体を一体的に移動するこ
とも可能である。この場合の試料とビーム照射領域との
相対的な移動方向は、ビーム照射点に対し試料が熱吸収
体側に移動する必要がある。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビームア
ニール装置を示す概略構成図、第２図は上記装置に用い
た熱吸収体の具体的構造を示す断面図、第３図（ａ）（
ｂ）は上記装置を用いたＳｉ単結晶層の製造工程を示す
断面図、第４図（ａ）（ｂ）は従来のビームアニール法
の問題点を説明するための断面図である。１１・・・電子銃、１２．〜．１４・・・電磁レンズ、
°１５・・・試料ステージ、１６・・・試料、１７・・
・ブランキング電極、１８・・・熱吸収体、２１・・・
ステンレス管、２２・・・セラミックス体、３１・・・
単結晶３ｉ基板、３２−８ｉ○２１１１（絶縁ｍ）、３
２ａ−・・開孔部、３３・・・多結晶３ｉ膜（半導体薄
膜）、３４・・・電子ビーム。出願人　工業技術院長　等々力　達第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁膜上に堆積した非晶質若しくは多結晶の半導
体薄膜にエネルギービームを照射し、該薄膜をアニール
して再結晶化する半導体薄膜結晶層の製造方法において
、前記エネルギービームの照射領域近傍に前記半導体薄
膜の熱の一部を吸収する熱吸収体を配置し、前記試料を
前記ビーム照射領域に対し上記熱吸収体側に移動するこ
とを特徴とする半導体薄膜結晶層の製造方法。
（２）前記エネルギービームとして、電子ビームを用い
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
薄膜結晶層の製造方法。
（３）前記半導体薄膜として、シリコンを用いたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体薄膜結晶
層の製造方法。