JPS6239009A - Ｓｏｉ基板形成方法 - Google Patents
Ｓｏｉ基板形成方法Info
- Publication number
- JPS6239009A JPS6239009A JP17765585A JP17765585A JPS6239009A JP S6239009 A JPS6239009 A JP S6239009A JP 17765585 A JP17765585 A JP 17765585A JP 17765585 A JP17765585 A JP 17765585A JP S6239009 A JPS6239009 A JP S6239009A
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- Japan
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- film
- crystal
- laser beam
- silicon nitride
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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、５ＯＩ（セミコンダクタ・オン・インシュレ
ータ、 Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｎ １ｎｓｕ
ｌａｔｏｒ）基板、レーザビームアニールする事によっ
て絶縁膜上にＳＯ■基板を形成する方法に関する。
ータ、 Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｎ １ｎｓｕ
ｌａｔｏｒ）基板、レーザビームアニールする事によっ
て絶縁膜上にＳＯ■基板を形成する方法に関する。
（従来の技術）
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膜を用い、ポリシリコン膜をレ
ーザアニールする事により、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においては、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、再結晶化領域は
多結晶となり、溶融した領域を単結晶化する事は出来な
い。（電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次の方法が用いられている。
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膜を用い、ポリシリコン膜をレ
ーザアニールする事により、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においては、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、再結晶化領域は
多結晶となり、溶融した領域を単結晶化する事は出来な
い。（電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次の方法が用いられている。
まず、第３図（ａ）、 （ｂ）の様に、ポリシリコン膜
３上にシリコン窒化膜４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を
ストライブ状にエツチングにより除去する。この際、シ
リコン窒化膜４の膜厚は、レーザ光に対する反射防止膜
となる膜厚とずろ１９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し、レーザアニールを行
なう。この方法によれば、再結晶化すべきポリシリコン
膜３に入射されるレーザのパワー分布を、ＳＯＴ巣結高
結晶成したい領域の端部の方が、その内側よりも大きい
分布に整形する下が出きる。つまり、５ＯＩＩ結品を形
成したい領域の温度の方が、その外側の温度より低くな
る。この結果、ＳＯＩ単結晶を形成１．−たい領域では
、その領域の内側から外側へと再結晶化が進み、領域は
単結晶領域となる。（ジＪ−・ピー・コリー・ン他（Ｊ
、Ｐ、ＣｏＣｏ１１ｎ、ｅｔ、、ａｌ、）アプライｉｊ
、フィジクス、レターズ（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌ
ｅｔｔ、）４１（１９８２）３４６）（発明が解決ｌ−
ようとする問題点） しかしながら、この方法においてはＳＯＩ単結晶を形成
したい個々の領域おいて、独立して再結晶化が始ま））
、このために再結晶化Ｓｉ単結晶の面方位を、それぞれ
の領域で一致さ・仕ることができない。つまり、シリコ
ン窒化膜４の下に位置するポリシリコン膜内に、アニー
ル後に結晶粒界が生じる。
３上にシリコン窒化膜４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を
ストライブ状にエツチングにより除去する。この際、シ
リコン窒化膜４の膜厚は、レーザ光に対する反射防止膜
となる膜厚とずろ１９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し、レーザアニールを行
なう。この方法によれば、再結晶化すべきポリシリコン
膜３に入射されるレーザのパワー分布を、ＳＯＴ巣結高
結晶成したい領域の端部の方が、その内側よりも大きい
分布に整形する下が出きる。つまり、５ＯＩＩ結品を形
成したい領域の温度の方が、その外側の温度より低くな
る。この結果、ＳＯＩ単結晶を形成１．−たい領域では
、その領域の内側から外側へと再結晶化が進み、領域は
単結晶領域となる。（ジＪ−・ピー・コリー・ン他（Ｊ
、Ｐ、ＣｏＣｏ１１ｎ、ｅｔ、、ａｌ、）アプライｉｊ
、フィジクス、レターズ（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌ
ｅｔｔ、）４１（１９８２）３４６）（発明が解決ｌ−
ようとする問題点） しかしながら、この方法においてはＳＯＩ単結晶を形成
したい個々の領域おいて、独立して再結晶化が始ま））
、このために再結晶化Ｓｉ単結晶の面方位を、それぞれ
の領域で一致さ・仕ることができない。つまり、シリコ
ン窒化膜４の下に位置するポリシリコン膜内に、アニー
ル後に結晶粒界が生じる。
（問題点を解決するための手段）
本発明を用いれば、レーザビームを用いるＳＯＩ基板形
成方法において、まず少な（とも表面に絶縁層を備えた
基板上に半導体膜を形成（−１その」二にレーザビーム
に対して反射防止膜となる膜厚を持つ絶縁膜のアイラン
ドが並んだ第Ｊの領域と、これに隣接し、前記反則防止
膜が設けられていない帯状の第２の領域と、第１の領域
とは反対側で第２の領域と隣接し、反射防止膜で覆われ
た第３の領域を形成１−た後、前記アイランドサイズよ
り太く、かつ前記第２の帯状の領域上り太い径を持つレ
ーザビームで、前記第２の領域を、その長手方向へ走査
して単結晶化し、その後、前記レーザビーム走査方向に
対して交差する方向へ、前記第１の領域を多数、回レー
ザビームを走査、アニールする事により、前記半導体膜
を単結晶化する事を特徴とするＳＯＩ基板形成方法が得
られる。
成方法において、まず少な（とも表面に絶縁層を備えた
基板上に半導体膜を形成（−１その」二にレーザビーム
に対して反射防止膜となる膜厚を持つ絶縁膜のアイラン
ドが並んだ第Ｊの領域と、これに隣接し、前記反則防止
膜が設けられていない帯状の第２の領域と、第１の領域
とは反対側で第２の領域と隣接し、反射防止膜で覆われ
た第３の領域を形成１−た後、前記アイランドサイズよ
り太く、かつ前記第２の帯状の領域上り太い径を持つレ
ーザビームで、前記第２の領域を、その長手方向へ走査
して単結晶化し、その後、前記レーザビーム走査方向に
対して交差する方向へ、前記第１の領域を多数、回レー
ザビームを走査、アニールする事により、前記半導体膜
を単結晶化する事を特徴とするＳＯＩ基板形成方法が得
られる。
一実施例）
以下、本発明について実施例を用いて説明す凶。本実施
例におにいては、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膜
を形成した基板、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。
例におにいては、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膜
を形成した基板、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（ａ）は、レーザアニールを施こす試料の斜視図
である。まず第１図（ａ）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１１１ｍ形成した後、この
上にポリシリコン膜３厚さ０．５ｐｍ形成する。この上
にシリコン窒化膜４を厚さ５００人形成する。この場合
、シリコン窒化膜４はＡｒレーザ光に対して反射防止膜
となる。つぎに、シリコン窒化膜４においで、］−５ｐ
ｍの幅を持つ帯状の領域７は、シリコン窒化膜４をエツ
チング除去し、領域７以外の領域は、シリコン窒化膜４
で、１５ｐｍ角のアイランド島を５ｐｍ間隔でエツチン
グにより形成する。その後、領域７をその幅より大きい
５０ｐｍのビーム幅を持つＡｒガスレーザビームを用い
て、領域７の長手方向に沿って一度、ビーム走査（レー
ザビーム走査方向５）シ、ポリシリコン膜３を溶融、ア
ニールする。この時、領域７以外の領域で、かつレーザ
ビームが照射された部分では、反射防止膜が試料表面の
大半と覆っているので、反射防止膜のない領域７よりも
大きなパワーのレーザビームが入射される。この為に、
領域７のポリシリコン膜３の温度は、領域７の外側に位
置するポリシリコン膜３の温度よりも低くなるので、結
晶成長は領域７の内側から始まり外へ向かって進行する
。その結果、領域７のポリシリコン膜３は単語結晶化さ
れる。
である。まず第１図（ａ）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１１１ｍ形成した後、この
上にポリシリコン膜３厚さ０．５ｐｍ形成する。この上
にシリコン窒化膜４を厚さ５００人形成する。この場合
、シリコン窒化膜４はＡｒレーザ光に対して反射防止膜
となる。つぎに、シリコン窒化膜４においで、］−５ｐ
ｍの幅を持つ帯状の領域７は、シリコン窒化膜４をエツ
チング除去し、領域７以外の領域は、シリコン窒化膜４
で、１５ｐｍ角のアイランド島を５ｐｍ間隔でエツチン
グにより形成する。その後、領域７をその幅より大きい
５０ｐｍのビーム幅を持つＡｒガスレーザビームを用い
て、領域７の長手方向に沿って一度、ビーム走査（レー
ザビーム走査方向５）シ、ポリシリコン膜３を溶融、ア
ニールする。この時、領域７以外の領域で、かつレーザ
ビームが照射された部分では、反射防止膜が試料表面の
大半と覆っているので、反射防止膜のない領域７よりも
大きなパワーのレーザビームが入射される。この為に、
領域７のポリシリコン膜３の温度は、領域７の外側に位
置するポリシリコン膜３の温度よりも低くなるので、結
晶成長は領域７の内側から始まり外へ向かって進行する
。その結果、領域７のポリシリコン膜３は単語結晶化さ
れる。
次に、前記と同じ５０ｐｍのビーム幅を持つＡｒレーザ
ビームを用いて、領域７の長手方向に垂直な方向ヘビー
ム走査をし、（レーザビーム走査方向６）領域７以外の
ポリシリコン膜３を溶融、アニールする。
ビームを用いて、領域７の長手方向に垂直な方向ヘビー
ム走査をし、（レーザビーム走査方向６）領域７以外の
ポリシリコン膜３を溶融、アニールする。
この場合アイランドがビーム内に必ず２つ含まれる。第
１図（ｂ）は、このアニールによる再結晶化時における
結晶成長方向を示した図である。シリコン窒化膜４はレ
ーザ光に対する反射防止膜になっているために、シリコ
ン窒化膜４に覆われていないポリシリコン膜３の再結晶
化時における温度は、シリコン窒化膜４に覆われている
部分よりも低くなる１、このため、結晶成長はまず第１
図（ｂ）の結晶成長方向８に沿って進み、シリコン窒化
膜４で覆われていないポリシリコン膜３が単結晶化され
る。この時点では、シリコン窒化膜４で覆われているポ
リシリコン膜３は溶けている６、次に、ウェハ全体の温
度が下がると、シリコン窒化膜４で覆われたポリシリコ
ン膜３の再結晶化が始まる。この時の結晶成長は、第る
ために、シリコン窒化膜４で覆われたポリシリコン膜３
も単結晶化される。つまりすべての領域が同じ単結晶領
域７をもとに単結晶化されるので、結晶粒界が存在しな
いＳＯＸ膜を形成できる。
１図（ｂ）は、このアニールによる再結晶化時における
結晶成長方向を示した図である。シリコン窒化膜４はレ
ーザ光に対する反射防止膜になっているために、シリコ
ン窒化膜４に覆われていないポリシリコン膜３の再結晶
化時における温度は、シリコン窒化膜４に覆われている
部分よりも低くなる１、このため、結晶成長はまず第１
図（ｂ）の結晶成長方向８に沿って進み、シリコン窒化
膜４で覆われていないポリシリコン膜３が単結晶化され
る。この時点では、シリコン窒化膜４で覆われているポ
リシリコン膜３は溶けている６、次に、ウェハ全体の温
度が下がると、シリコン窒化膜４で覆われたポリシリコ
ン膜３の再結晶化が始まる。この時の結晶成長は、第る
ために、シリコン窒化膜４で覆われたポリシリコン膜３
も単結晶化される。つまりすべての領域が同じ単結晶領
域７をもとに単結晶化されるので、結晶粒界が存在しな
いＳＯＸ膜を形成できる。
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膜を形成し
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
層を表面に備えた基板あるいは絶縁体基板、他の１−一
ザビーム、他の反射防止用絶縁膜を用いてもよい。
基板として、シリコン基板上にシリコン酸化膜を形成し
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
層を表面に備えた基板あるいは絶縁体基板、他の１−一
ザビーム、他の反射防止用絶縁膜を用いてもよい。
又、領域７の両性側は、絶縁膜のアイランドパターンで
敷きつめたが、二回目以降のレーザアニールにおいてレ
ーザ走査の上手に位置する、領Ｊ或７の外側（第１図で
は領域７の左側）は、他のパターンで敷きつめても問題
はない。
敷きつめたが、二回目以降のレーザアニールにおいてレ
ーザ走査の上手に位置する、領Ｊ或７の外側（第１図で
は領域７の左側）は、他のパターンで敷きつめても問題
はない。
又、絶縁層を表面に備えた基板として、ＳＯＩ結晶と同
じ材質からなる単結晶半導体基板を用いた場合において
、領域７内の半導体膜の一部分が、半導体基板と直接後
するようにしておけばＳＯＩ結晶の結晶配向性も制御で
きる。
じ材質からなる単結晶半導体基板を用いた場合において
、領域７内の半導体膜の一部分が、半導体基板と直接後
するようにしておけばＳＯＩ結晶の結晶配向性も制御で
きる。
さらに、第２図に示す様に、二回目以降のレーザアニー
ル方向を領域７の長手方向に対して鋭角にすると、結晶
成長は図中の方向８，９に従って進行する。この時、結
晶成長方向８に従って進む結晶成長においては、結晶成
長方向が９０°以内の角度でしか変化しない。結晶成長
方向の変化の度合が小さい程、結晶性は伝わりやすいの
で、より大きなＳＯＩ単結晶が得られる。
ル方向を領域７の長手方向に対して鋭角にすると、結晶
成長は図中の方向８，９に従って進行する。この時、結
晶成長方向８に従って進む結晶成長においては、結晶成
長方向が９０°以内の角度でしか変化しない。結晶成長
方向の変化の度合が小さい程、結晶性は伝わりやすいの
で、より大きなＳＯＩ単結晶が得られる。
（発明の効果）
本発明と従来法と用いた場合に得られた結果を比較する
と以下の様になる。
と以下の様になる。
従来法においては、単結晶化領域は、レーザビ・−ムの
走査方向に長くしか出来ず幅方向は太くできなかったが
、本発明によれば走査方向に長く形成できる上に幅方向
も太くでき、より大きな面積のＳＯＩ単結晶が得られる
。
走査方向に長くしか出来ず幅方向は太くできなかったが
、本発明によれば走査方向に長く形成できる上に幅方向
も太くでき、より大きな面積のＳＯＩ単結晶が得られる
。
第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例における試別
のそれぞれ斜視図、および平面図、第２図は本発明の別
の実施例における試料の平面図１．第３図（ａ）は従来
法における試料の斜視図、第３図（ｂ）は従来法におけ
る試料の平面図。 図中の番号は以下のものを示す。 ｌ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はシリコン窒化膜、５．６はレーザビ
ーム走査方向、 ７は一回目のレーザビーム走査で単結晶化される領域、 ８．９は結晶成長方向。 工業技術院長 第 １図 （ｂ）乙 ／、シリゴス基本久 ？ シリコ’ｒ
Ｍｋｓｔｆ３、木′リシリフン剛屹
４． シリコ＞”Ｚ化Ｒ１ｊ。 Ｓ、乙、し−サ゛ビーム走にη何 ７、−回目のし一τヒ゛−ムえ−４で中糸金品Ｉヒさ利
る４喫絨８．２．結晶成長方向 第２図 ψ シリボンぎイヒ１灸 ６、レゾ′ビームＬ表力向 ７−回目のレーナ゛ビームＡ−査Ｃ中程り鴇イヒさ汎る
冷ヴ封Ｎθ、？、米台品成長方向
のそれぞれ斜視図、および平面図、第２図は本発明の別
の実施例における試料の平面図１．第３図（ａ）は従来
法における試料の斜視図、第３図（ｂ）は従来法におけ
る試料の平面図。 図中の番号は以下のものを示す。 ｌ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はシリコン窒化膜、５．６はレーザビ
ーム走査方向、 ７は一回目のレーザビーム走査で単結晶化される領域、 ８．９は結晶成長方向。 工業技術院長 第 １図 （ｂ）乙 ／、シリゴス基本久 ？ シリコ’ｒ
Ｍｋｓｔｆ３、木′リシリフン剛屹
４． シリコ＞”Ｚ化Ｒ１ｊ。 Ｓ、乙、し−サ゛ビーム走にη何 ７、−回目のし一τヒ゛−ムえ−４で中糸金品Ｉヒさ利
る４喫絨８．２．結晶成長方向 第２図 ψ シリボンぎイヒ１灸 ６、レゾ′ビームＬ表力向 ７−回目のレーナ゛ビームＡ−査Ｃ中程り鴇イヒさ汎る
冷ヴ封Ｎθ、？、米台品成長方向
Claims (1)
- レーザビームを用いるＳＯＩ基板形成法において、まず
少なくとも表面に絶縁層を備えた基板上に半導体膜を形
成し、その上に、レーザビームに対して反射防止膜とな
る膜厚を持つ絶縁膜のアイランドが並んだ第１の領域と
、これに隣接し、前記反射防止膜が設けられていない帯
状の第２の領域と、第１の領域とは反対側で第２の領域
と隣接し、反射防止膜で覆われた第３の領域を形成した
後、第２の帯状の領域より大きい径を持つレーザビーム
で、前記第２の領域を、その長手方向へ走査して単結晶
化し、その後、前記レーザビーム走査方向に対して交差
する方向へ前記第１の領域を少なくとも一つのアイラン
ドを含むように多数回レーザビーム走査する事により、
前記半導体膜を単結晶化する事を特徴とするＳＯＩ基板
形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17765585A JPS6239009A (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | Ｓｏｉ基板形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17765585A JPS6239009A (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | Ｓｏｉ基板形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6239009A true JPS6239009A (ja) | 1987-02-20 |
| JPH0157491B2 JPH0157491B2 (ja) | 1989-12-06 |
Family
ID=16034784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17765585A Granted JPS6239009A (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | Ｓｏｉ基板形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6239009A (ja) |
-
1985
- 1985-08-14 JP JP17765585A patent/JPS6239009A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0157491B2 (ja) | 1989-12-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |