JPS6281709A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS6281709A JP60221891A JP22189185A JPS6281709A JP S6281709 A JPS6281709 A JP S6281709A JP 60221891 A JP60221891 A JP 60221891A JP 22189185 A JP22189185 A JP 22189185A JP S6281709 A JPS6281709 A JP S6281709A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装置の製造方法、特に絶縁゛　体上
に半導体単結晶膜を形成し、これを基板としてトランジ
スタを形成する方法の改良に関するものである。
〔従来の技術〕
半導体装置の高速化、高密度化のため、回路素子を誘電
体で分離して浮遊容量の少ない半導体集積回路を製造す
る試み、また、回路素子を立体的に積層する、いわゆる
三次元回路素子を製造する試みがなされており、その一
方法として絶縁体上に半導体層を形成し、その半導体結
晶中に回路素子を構成する方法がある。この半導体結晶
層を形成する方法として、絶縁体上に多結晶または非晶
質の半導体層を堆積し、その表面にレーザ光または電子
線等のエネルギー線を照射することによって表面層のみ
を加熱し、単結晶の半導体層を形成する方法がある。
従来、絶縁体層上に半導体単結晶を製造する方法として
第２図に示すものがあった。第２図において、１１は単
結晶シリコン基板、１２は厚さ１μｍの酸化シリコン膜
、１３は厚さ０．５μｍの多結晶シリコン膜、１４は多
結晶シリコン膜１３上゛に堆積され、幅５μｍ１間隔１
０μｍでパターニングされた厚さ５００人のシリコン窒
化膜である。酸化シリコン膜１２は熱酸化法で、多結晶
シリコン膜１３及びシリコン窒化膜１４は化学的気相成
長法（以下ＣＶＤ法と称する）で形成されている。
多結晶シリコンＭ’Ｊ１３は、直径１００μｍに絞られ
たアルゴンレーザ光を走査速度２５ｃｍ／ｓでシリコン
窒化膜１４のストライプに平行に走査しながら照射する
ことによって熔融、再結晶化する。この際、シリコン窒
化１＊１４はアルゴンレーザ光の反射防止膜として働く
ため、シリコン窒化膜１４の下の多結晶シリコン膜１３
の温度は、シリコン窒化膜１４のない領域の多結晶シリ
コン膜１３の温度より高く保たれる。多結晶シリコン膜
１３の固化再結晶化は、温度の低いシリコン窒化膜１４
のない領域から連続して起こり、シリコン窒化膜１４の
ストライプにはさまれた領域の多結晶シリコンＭ１３は
単結晶化する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように従来の絶縁体層上の半導体層にエネルギー線
を照射して単結晶化する方法においては、将来トランジ
スタなどのデバイスを作製する半導体層に直接エネルギ
ー線が照射されるので、エネルギー線のパワーのゆらぎ
によって半導体層中の温度分布がみだれ、その領域の所
定の位置以外に結晶粒界や欠陥が発生することのほか、
パワーが一定であっても、照射後の半導体層上には凹凸
が発生するなどの問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので１表面が平坦であり、かつ大面積にわたって単
結晶の半導体層を絶縁体層上に形成することのできる半
導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体装置の製造方法は、将来デバイス
を作製する第１の絶縁体層上の第１の半導体層上に、第
２の絶縁体層を介して第２の半導体層を設けてからエネ
ルギー線を照射し、その後上記第２の絶縁体層、第２の
半導体層を除去してから上記第１の半導体層上にトラン
ジスタを形成するようにしたものである。
〔作用〕
この発明においては、上層の第２の半導体層はエネルギ
ー線からのパワーを均質化し、ゆらぎを減衰させて下層
の第１の半導体層に伝達し、これを溶融、再結晶化させ
るから、該第１の半導体層においては結晶粒界、結晶欠
陥の発生がなくなる。
（実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１１は半導体シリコン基板、１２は厚さ１
μｍの酸化シリコン膜（第１の絶縁体層）、１３は厚さ
０．３μｍの多結晶シリコン膜（第１の半導体Ｉｆ）、
２１は厚さＹ＝　０．５μｍ　（ただし０．０５μｍ≦
Ｙ≦０．８μｍも可）の酸化シリコン膜（第２の絶縁体
層）、２２は厚さＸ−０，５μｍ（ただし０．２μｍ≦
Ｘ≦１μｍも可）の多結晶シリコン膜（第２の半導体層
）、１４は幅５μｍ、　間Ｍ１０μｍにパターニングさ
れた厚さＺ＝５００人（た）どし０．０３５μｍ≦Ｚ≦
Ｏ，’ｉ３μｍも可）のシリコン窒化膜（第３の膜）で
ある。酸化シリコン膜１２は熱酸化法で、酸化シリコン
膜２１および多結晶シリコン膜１３．２２およびシリコ
ン窒化膜１４はＣＶＤ法によって形成された膜である。
上記のような構造を有する半導体基板上に、直径１００
μｍに絞った連続発振のアルゴンレーザ光を窒化シリコ
ン膜１４のストライプに平行に第１図中に示した矢印の
方向に速度２５ＣＩＩｌ　／　５ｅｔ−で走査しながら
照射する。すると厚さＺ＝５００人（ただし０．０３５
μｍ≦Ｚ≦０．８μｍも可）のシリコン窒化膜１４はア
ルゴンレーザ光の反射防止膜として働くため、シリコン
窒化膜１４の下の多結晶シリコン膜２２の温度はシリコ
ン窒化膜１４のない領域の多結晶シリコン膜２２の温度
より高く保たれる。またこの際、レーザ光のパワーのゆ
らぎは、多結晶シリコン層２２の熱伝導率が大きいため
減衰し、多結晶シリコン層２２の温度分布は、窒化シリ
コン膜１４のストライプによって作られたものとなる。
多結晶シリコン膜２２中に吸収された熱は酸化シリコン
膜２１を通って多結晶シリコン膜１３を加熱する。この
際、ストライプ状にパターニングされた窒化シリコン膜
１４による多結晶シリコン膜２２中の温度分布がそのま
ま多結晶シリコン膜１３に転写されるため、固化再結晶
化は温度の低い窒化シリコン膜１４のない領域の多結晶
シリコン膜１３から連続して起るため、多結晶シリコン
膜１３は大面積の単結晶に成長する。さらに、多結晶シ
リコンｌｊ！１３はウェハ全面にわたって、酸化シリコ
ン膜２１．多結晶シリコン膜２２によって押さえられて
いるため、表面の凹凸も低減できる。
そしてレーザ光照射後、シリコン窒化膜１４、多結晶シ
リコン膜２２、酸化シリコン膜２１はエツチングによっ
て除去され、単結晶化した多結晶シリコン１３上にトラ
ンジスタなどのデバイスが作製される。
その場合はシリコン窒化膜は酸化シリコン膜の上にある
ことが望ましい。またエネルギー線は電子線であっても
よく、この場合はレーザ光照射の際と反対に厚さｂ　（
０，０５μｍ≦ｂ≦１μｍ）のタンｌ−ライブ状にパタ
ーニングしてもよく、また電子線自体に、周辺が高く中
央部分が小さい強度分布を形成しても同様の効果を奏す
る。
また上記実施例では半導体基板上に第１の絶縁体層、第
２の半導体層等を形成してい（場合を説明したが、三次
元回路素子を形成する場合にはすでにデバイス構造を有
する半導体ウェハ上に第１の絶縁体層、第１の半導体層
等を形成していけばよく、この場合本発明の工程により
第２の絶縁体層、第２の半導体層、第３の膜を除去した
のち、第１の半導体層を再結晶化した領域にトランジス
タを形成することになる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、将来デバイスを作製
する第１の絶縁体層上の第１の半導体層上に、第２の絶
縁膜を介してさらに第２の半導体層を設けてからエネル
ギー線を照射するようにしたので、第１の半導体層には
エネルギー線の強度のゆらぎによる結晶粒界、結晶欠陥
が発生せず、また表面の凹凸の少ない第１の半導体層が
第１の絶縁体層上に得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）、　（ｂ）はこの発明の一実施例による崖
導体装置の製造方法における再結晶化工程の際の半導体
基板の断面図および平面図、第２図（ａｌ、　ｆＬ＋１
は従来の方法の再結晶化工程の際の半導体基板の断面図
および平面図である。 １１は半導体基板、１２は酸化シリコンｌ！ｉ！　（第
１の絶縁体層）、１３は多結晶シリコン膜（第１の半導
体層）、１４はシリコン窒化膜（第３の膜）２１は酸化
シリコン膜（第２の絶縁体層）、２２は多結晶シリコン
膜（第２の半導体層）。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 出願人　　工業技術院長　　等々力　　達第１図 （Ｑ） 第２図 （Ｑ） （ｂ）　　　　　　　　　　　　　　　　　。 手　続　補　正　書（自発） 昭和乙′／年ｉ月５日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）半導体基板上又はすでにデバイス構造を有する半導
    体ウェハ上に第１の絶縁体層を形成する工程、 この第１の絶縁体層上に非晶質又は多結晶の第１の半導
    体層を形成する工程、 この第１の半導体層上に第２の絶縁体層を形成する工程
    、 この第２の絶縁体層上に第２の非晶質又は多結晶の半導
    体層を形成する工程、 この第２の半導体層上に照射されるべきエネルギー線の
    反射膜又は反射防止膜としての絶縁体からなる又は絶縁
    体と高融点金属またはそのシリサイド膜の二重構造から
    なる第３の膜を所定の位置に形成する工程、 該第３の膜を備えた上記第２の半導体層上にエネルギー
    線を照射する工程、 上記第２の絶縁体層、第２の半導体層、及び第３の膜を
    除去する工程、 上記第１の半導体層を再結晶化した領域にトランジスタ
    を形成する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の
    製造方法。 （２）上記半導体層は多結晶シリコンからなり、上記第
    ２の半導体層の厚さＸは０．２μｍ１≦Ｘ≦１μｍであ
    り、上記第２の絶縁体層は酸化シリコン層であってその
    厚さＹは０．０５μｍ≦Ｙ≦０．８μｍであることを特
    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）上記エネルギー線は連続発振のアルゴンイオンレ
    ーザであり、上記第３の膜は窒化シリコン膜からなる反
    射防止膜であってその厚さＺは０．０３５μｍ≦Ｚ≦０
    ．１６μｍであることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項または第２項記載の半導体装置の製造方法。 （４）上記エネルギー線は電子線であり、上記第３の膜
    は絶縁体と高融点金属がそれぞれシリコン窒化膜とタン
    グステンからなる反射膜であり、それぞれの厚さａ、ｂ
    が０．０１μｍ≦ａ≦０．３μｍ、０．０５μｍ≦ｂ≦
    １μｍであることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
    たは第２項記載の半導体装置の製造方法。 （６）上記第３の膜はストライプ状にパターニングした
    ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
    し第４項のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (6)

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