JPS6265411A - 単結晶薄膜形成方法 - 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〉 本発明は半導体装置を製造する分野で利用される単結晶
薄膜の形成方法に関し、さらに詳細には非晶質下地上に
形成した非晶質あるいは多結晶等の非単結晶薄膜にＣＷ
レーザ光や電子ビーム等のエネルギービームを照射した
り、ヒータやランプ等による加熱で非単結晶薄膜を単結
晶化する方法の改良に関するものである。

〈従来の技術〉 従来より、結晶性を有しない絶縁膜の上に、非晶質ある
いは多結晶等の非単結晶薄膜を形成し、この非単結晶薄
膜にエネルギービーム照射を行ったり、ヒータやランプ
等による加熱を行って溶融再結晶化させることにより単
結晶薄膜を作製する方法（いわゆるＳｏｌ　（Ｓｉｌ　
１ｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）技術が提案され
ている。従来より提案されている方法として、通常は第
３図（ａ）、　（ｂ）に示すようにシリコン基板１０の
上に絶縁膜１１を形成し、さらにその上に非晶質あるい
は多結晶の非単結晶シリコン薄膜１２を形成した後（第
３図（ａ）　）　、エネルギービーム照射を行ったりヒ
ータやランプによる加熱１３を行って、非単結晶シリコ
ン薄膜１２を単結晶化して単結晶化膜１４を得ている（
第３図（ｂ））。

しかし、このような方法で得られるシリコン単結晶膜１
４の結晶方位を制御することは大変困難である。

そこで、第２図（ａ）、　（ｂ）に示すような単結晶シ
リコン基板１０の一部１０ａを露出させた状態に絶縁膜
１５を形成した後、非単結晶シリコン膜】６を形成し、
エネルギービーム照射やヒータやランプによる加熱１３
を、非単結晶シリコン膜１６が単結晶シリコン基板ｌＯ
の露出部分１０ａと直接接した領域から行うことにより
単結晶シリコン基板１０を結晶成長の種として非単結晶
シリコン薄膜１６を単結晶化して、単結晶シリコン基板
１０と結晶方位の一致した良質な単結晶シリコン薄膜１
０を得ている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、上記した方法では、単結晶シリコン基板１０と
単結晶化しようとする非単結晶シリコン膜１６との間の
絶縁膜１５の厚さが１μｍ以上になると、単結晶シリコ
ン基板１０の露出部分１０ａに生じる急峻かつ大きな段
差のため、単結晶シリコン基板１０と接した領域の非単
結晶シリコン薄膜１６から絶縁膜夏５上の非単結晶シリ
コン薄膜に結晶成長が連続して起こらなくなる。そのた
め単結晶基板１０の結晶方位と一致した単結晶シリコン
薄膜を得ることができない等の問題がある。

本発明はこのような点に鑑みて創案されたもので、エネ
ルギービーム照射やヒータ、ラングによる加熱で、結晶
方位の制御された良質な単結晶薄膜を形成する単結晶薄
膜形成方法を提供することを目的としている。

く問題点を解決するための手段〉 上記の問題点を解決するため、本発明の単結晶薄膜形成
方法は単結晶基板の露出した領域上にのみ、まず絶縁膜
の厚さとほぼ同等膜厚で非単結晶薄膜を形成し、さらに
全面に活性層となる非単結晶薄膜を形成する。次にこの
上からエネルギービームを照射したり、ヒータやランプ
等で加熱して絶縁膜上に単結晶薄膜を得るように構成し
ている。

く作用〉 単結晶基板露出領域上にのみ絶縁膜の厚さとほぼ等しい
厚さの非単結晶薄膜をあらかじめ形成することにより、
絶縁膜の厚さが１．０μｍ以上の例えば５．０μｍ程度
に厚くなっても単結晶基板と結晶方位の揃った良質な単
結晶薄膜が得られる。

〈実施例〉 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図（ａ）乃至（ｅ）は本発明の一実施例を説明する
ための工程図である。

まず、第１図（ａ）ＶＣ示す単結晶シリコン基板ｌ上に
第１図（ｂ）に示すように単結晶シリコン基板ｌを一部
露出させて（露出部分１ａ）絶縁膜２を形成する。次に
この単結晶シリコン基板１が露出した領域１ａにのみ第
１図（ｃ）に示すように絶縁膜２の厚さとほぼ等しい厚
さの非単結晶シリコン薄膜３を埋め込み形成する。なお
、このとき形成する非単結晶シリコン薄膜３の厚さは絶
縁膜２の厚さとの差が１．０μｍ以下であるようにする
。次に第１図（ｄ）に示すように薄膜３の上部及び絶縁
膜２の上部の画成に活性層となる非単結晶シリコン薄膜
４を形成し、エネルギービーム照射あるいはヒータやラ
ンプ等による加熱５を第１図（ｅ）に示すように非単結
晶シリコン膜３が単結晶シリコン基板１の露出部分１ａ
に直接接した領域から行ない、基板１の露出部分１ａを
種として非単結晶シリコン薄膜３を単結晶化して単結晶
シリコン薄膜７を得ると共に、この単結晶シリコン薄膜
７を種として活性層となる非単結晶シリコン薄膜４を単
結晶化して単結晶化シリコン薄膜６を得る。

このようにして単結晶シリコン基板ｌと結晶方位の一致
した単結晶シリコン薄膜６を得る。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明によれば、単結晶基板上に例えば
１．０μｍ以上の厚い絶縁膜が被覆されていても、その
絶縁膜上に単結晶基板と結晶方位の揃った良質な単結晶
薄膜をスループットが高い状態で形成することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｅ）はそれぞれ本発明の一実施例を
説明するための試料断面を示した工程図、第２図（ａ）
、（ｂ）および第３図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の
単結晶薄膜形成法を説明するための試料断面を示す模式
図である。 ｌ・・・単結晶シリコン基板、Ｉａ・・・露出部分、２
・・・絶縁膜、３・・・非単結晶シリコン薄膜、４・・
・活性層となる非単結晶シリコン膜、５・・・エネルギ
ービーム照射あるいはヒータ、ランプ等による加熱。 ６・・・活性層となる単結晶化シリコン薄膜、７・・・
単結晶化シリコン薄膜。 第１図　　　　　　　第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、単結晶基板の一部が露出するように該単結晶基板上
   に絶縁膜を被覆する工程と、 上記単結晶基板の一部露出した領域のみに非単結晶薄膜
   を形成する工程と、 該形成した薄膜の上部および上記絶縁膜上部の両域にわ
   たり活性層となる非単結晶薄膜を形成する工程と、 エネルギービーム照射あるいはヒータ、ランプ等の加熱
   により上記単結晶基板露出部を種として、上記薄膜を単
   結晶化する工程とを含んでなることを特徴とする単結晶
   薄膜形成方法。 ２、前記単結晶基板の露出した領域に形成する非単結晶
   薄膜の厚さと、前記単結晶基板を被覆する絶縁膜の厚さ
   との差が１．０μｍ以下であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の単結晶薄膜形成方法。 ３、前記単結晶基板がシリコン単結晶でかつ単結晶化さ
   れるべき前記薄膜がシリコン薄膜であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の単結晶薄膜形成方法。