JPS6247113A - 単結晶薄膜の形成方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、絶縁基板上に形成された半導体薄膜に、エネ
ルギービームを照射してこの半導体薄膜を溶融した後、
これを再結晶化させて単結晶薄膜を形成するようにした
小結晶薄膜の形成方法に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、絶縁基板上に形成された半導体薄膜に、コー
不ルギービームを照射してこの半導体薄膜を溶融した後
、これを再結晶化させて単結晶薄膜を形成するようにし
た単結晶薄膜の形成方法に関し、半導体薄膜を、複数の
帯状体及びこの帯状体の隣接するもの同士を連結する連
結部から成る形状に形成することにより、面方位が四〇
〇）面の小結晶薄膜を、面ノｉ４Ｉ／が（１１］）面の
中結晶薄Ｈ史に比べて、多量に形成することができるよ
うにしたものである。

〔従来の技術〕

以丁に、第２図〜第４図を参照して、従来技術に１）い
て説明する。先ず、第２図を参照して、従来の加熱装置
について説明する。（１）はシリコンから成る半導体薄
膜（多結晶薄膜又は非晶質薄膜）で、石英から成る絶縁
基板（ＩＳ）十に被着形成されている。（２）はヒータ
板で、その上に、半導体薄膜の被着された絶縁基板（Ｉ
Ｓ）が載置されて予備加熱される。（３）は棒状の可動
ヒータ（グラファイトヒータ）で、半導体薄膜（１）１
−を直線方向ａに沿って移動して、半導体薄膜（１）を
１５００°Ｃに加熱して溶融する。

（ＩＭ）は、半導体薄膜（１）のｉ＋Ｊす」ヒータ（３
）によって溶融されたｌ８融領域である。半導体薄膜（
１）の溶融領域（ＩＭ）は、１Ｕ動ヒータ（３）の通過
によって自然冷却され、あるいは強制冷却されて、再結
晶化される。

この場合に於いて、ゝＩ４導体蒔股Ｃ１）が甲に均一な
薄膜であると、数■禦×数ｃＩｎのｒｎ結晶薄成膜シリ
コン薄膜）を得ることができるか、各々の粒界の発生場
所又は各々のグレインの面方位を制御することは、不可
能に近った。このため、この単結晶薄膜にＩ　Ｃを形成
しようとする場合、粒界にｆＪＩかったデバイスは完全
に動作しない。又、各々のグレインでの面方位のバラツ
キのために、特性のｔｌＩｊｉっだＩＣを形成すること
は困雌であった。

そごで、第３図に示す如く、半導体薄膜（１）を、互い
に平行な多数の帯状体（幅が１００〜４００μｍ、その
間のスペースは数μｍ〜数十μｒｎ）（ＩＡ）から成る
形状にすると共に、可動ヒータ（３）の延在方向と直角
の方向を、このこの帯状体（ＩＡ）の延在方向に対し、
例えば２０゛の角度を以て斜交するようにすることが、
従来から（に案されている。尚、可動ヒータ（３）の移
動力向ａは、帯状体（ＩＡ）の延在方向と一致している
。

このようにすることにより、発生するグレインバウンダ
リは、帯状体（ＩＡ）の縁部に押しやられ、帯状体（Ｉ
Ａ）の大部分は良好に単結晶化される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

とごろで、かかる従来の１Ｐ、結晶薄膜の形成方法に於
いては、次のような欠点があった。即ち、半導体薄膜日
）の再結晶化の初期に於いて、第３図に示す如く、好ま
しくない、面方位が（１］　１）面の中結晶薄１１ｉ（
１”）が形成され、帯状体（ＩＡ）全部が（１］　１）
面になってしまう場合も多々あった。この場合、好まし
い、面方位が（１００）面の単結晶薄膜（１°）と、面
方位が（］　］　ｌ）面の小結晶薄膜（１゛）との形成
される割合は、人体８０　：　２０である。

第４図は、上述の方法でｉ４られた単結晶薄膜上のキャ
ップ層を一部剥がして示したものである。

第４図に於いて、（Ｉ　Ｓ）は絶縁基板、（ｌ゛）は小
結晶薄膜、（ＩＣ）はキャップ層である。又、単結晶薄
膜（１゛）の帯状体（ＩＡ）の縁部にグレインが示され
ている。かかる面方位が（＋１１）面の小結晶薄膜（ｌ
゛）のキャップ層（ＩＣ）を剥がしたり、これにデバイ
スを形成した場合、クラックが帯状体（ＩＡ）の延在方
向に沿って無数に発生し、かかるデバイスは使いものに
ならない。

かかる点に鑑み本発明は、面方位が（１００）面の単結
晶薄膜を、面方位が（１１１）面の単結晶薄膜に比べて
、多量に形成することができるような、単結晶薄膜の形
成方法を提案しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による小結晶薄膜の形成方法は、絶縁基板（Ｉｓ
）１−に形成された半導体薄膜（１）に、エネルギービ
ームを照射してこの半導体薄膜（１）を溶融した後、こ
れを再結晶化させて単結晶薄膜（ビ）を形成するように
した小結晶薄膜の形成方法に於いて、半導体薄膜（１）
を、複数の帯状体（ＩＡ）及びこの帯状体くＩＡ）の隣
接するもの同士を連結する連結部（ＩＢ）から成る形状
に形成して成ることを特徴とするするものである。

〔作用〕

かかる本発明によれば、半導体薄膜（１）を、複数の帯
状体（Ｉ　Ａ）及びこの帯状体（ＩＡ）の隣接するもの
同士を連結する連結部（１１３）から成る形状に形成し
て成るので、絶縁基板（ＩＳ）上に形成された半一ダ体
薄膜（１）に、エネルギービームを照射してこの半導体
薄膜（１）を熔融した１多、これを再結晶化させて小結
晶薄膜（１”）を形成したとき、面方位が四〇〇）面の
単結晶薄膜を、面方位が（１１１）面の単結晶薄膜に比
ベて、多量に形成することができる。

（実施例〕 以Ｆに、第１図を参照して、本発明の一実施例を詳細に
説明するも、上述の第２図〜第４図と対応する部分には
、同一・符号を付して重複説明を省略する。（１）はシ
リコンから成る半導体薄膜（多結晶薄膜又は非晶質薄膜
）で、石英から成る絶縁基板（図示は省略さ才１ている
）−１，に被着形成されている。（ＩＭ）は、可動ヒー
タ（３）によって溶融された、半導体動１１０（１）の
熔融領域である。半導体薄膜（１）の溶融領域（ＬＭ）
は、可動ヒータ（３）の通過によって自然冷却され、あ
るいは強制冷却されて、再結晶化される。

しかして１、半導体薄膜（１）をエツチングにより、互
いに平行な多数の帯状体（幅が１００〜４００μｍ、そ
の間のスペースは数μｍ〜数十μｍ）（ＩＡ）及び帯状
体（ＩＡ）の隣接するもの同士を連結する連結部（幅が
数μｍ〜数士ｐｍ’）（Ｉ　Ｂ）から成る形状にする。

ごの半導体薄膜（＋）十には、第４図に示したように、
５ｉ０２から成るキャップ層を被着形成する。尚、半導
体動ｌＩ’；＋（１）に対する田１ｊヒータ（３）によ
る加熱は、キャップ層を介して行う。そして、ｉｉＪ動
ヒータ（３）の延在方向と直角のツノ向を、このこの帯
状体（ＩＡ）の延在ろ向に対し、例えば２０°の角度を
以て斜交するようにする。尚、可塑ノヒータ（３）の移
動方向ａは、帯状体（ＩＡ）の延在方向と一致しでいる
。可動ヒータ（３）の移動速度は、０．１〜５　ｍ　ｍ
　／　ｓ　ｅ　ｃ程度である。

このようにすることにより、発生するダレインバウンダ
リは、帯状体（ｌ　Ａ＞の縁部に押Ｕ７やられ、帯状体
（Ｉ　Ａ）の大部分は良好に単結晶化される。

又、このようにして半導体薄膜四）を再結晶化する場合
、再結晶化の初期に於いては、開方（ｉ７が（１１１）
面の単結晶薄膜（１°）が２０％程度発生するが、ｆｉ
Ｊ動ヒータ（３）の移動に従って、面方位が（１１１）
而の中結晶薄１？（１’）に対し優勢な、面方位が（１
００）面の単結晶薄膜（ｌｏ）が、隣りの帯状体（ＩＡ
）がら連結部（ＩＢ）を通してその帯状体（ＩＡ）に浸
入して来るので、その後は、優勢な面方位が（１００）
面の単結品薄１！１ｉ（１’）が連続して形成される。

又、半導体薄膜日）の帯状体（ＩＡ）に於いで、一旦面
方位が（１００）面の単結晶薄膜（１′）が形成されて
も、不純物、ピンホール等により、面方位が（１１１）
面の単結晶薄膜（１゛）が形成される場合がある。しか
し、この場合でも、可動ヒータ（３）の移動に従って、
面方位が（１１１）面の単結晶薄膜（１゛）に対し優勢
な、面方位が（１００）面の単結晶薄膜（１゛）が、隣
りの帯状体（ＩＡ）から連結部（ＩＢ）を通してその帯
状体（ＩＡ）に侵入して来るので、その後は、再び優勢
な面方位が（１００）面の単結品薄ＩＮ（１’）が連続
して形成される。

尚、エネルギービームとしては、熱エネルギーに限らず
、電子エネルギー、レーザビーム等でも良い。

〔発明の効果〕

上述せる本発明単結晶薄膜の形成方法によれば、面方位
が（１００）面の単結晶薄膜を、面方位が四１１）而の
単結晶薄膜に比べて、多量（９９％程度）に形成するこ
とができる。このため、がかる単結晶薄膜に、特性の揃
ったＩ　Ｃ３１，ｓｌ等のデバイスを作ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明に供する図、第２図は
従来の加熱装置を示す斜視図、第３図は従来例の説明に
供する図、第４図は従来の単結晶薄膜を示す斜視図であ
る。 （１）は半導体薄膜、（ＩＡ）は帯状体、（ＩＢ）は連
結部、（１゛）は単結晶薄膜、（２）はヒータ板、（３
）は可動ヒータである。 −ｉじ施　イ列　の　’Ｌ　　Ｅｌ、日　にイ共１１６
　Ｂコ第１図 ン　　　　、 °”ｆ８ｂ−９・　　　　　４ ’１Ｍ；１１＄＊＠ｚｊ ｌ単１）本・電ＩＩｉ　　　　　　　　’　　　　　　
ｙトーや末５イ芝釆　イダリ　の　説８月１こイ共１り
図第３図 −１−、ｙ−１７％Ｉｌ＆Ｊゝ−−−Ｌ７″−７′Ｉｕ
−従来の加熱Ｒ［翫Ｔ金＋ｉｔ図 第２図 イ芝束のｊ？、４＋も晶１月買左示す耐序塁、謹第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 絶縁基板上に形成された半導体薄膜に、エネルギービー
   ムを照射して該半導体薄膜を溶融した後、これを再結晶
   化させて単結晶薄膜を形成するようにした単結晶薄膜の
   形成方法に於いて、 上記半導体薄膜を、複数の帯状体及び該帯状体の隣接す
   るもの同士を連結する連結部から成る形状に形成して成
   ることを特徴とする単結晶薄膜の形成方法。