JPS63169022A - Ｓｏｉ基板の製造方法 - Google Patents
Ｓｏｉ基板の製造方法Info
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- JPS63169022A JPS63169022A JP60987A JP60987A JPS63169022A JP S63169022 A JPS63169022 A JP S63169022A JP 60987 A JP60987 A JP 60987A JP 60987 A JP60987 A JP 60987A JP S63169022 A JPS63169022 A JP S63169022A
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 40
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Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
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、ＳＯＩ基板の製造方法に関するものである。
（従来の技術）
従来基板の面積にたいしてＳＯＩの面積の割合が大きい
（ＳＯＩ面積率の大きい）ＳＯＩ基板の形成方法として
は、例えば、アプライド・フィツクス・レター（Ａｐｐ
ｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、第４１
巻３４６ページ（１９８２年）に記載されている、シリ
コン率化膜による選択反射防止膜法と呼ばれる方法があ
る。この方法で、ＳＯＩ基板の面方位を制御する最も一
般的な方法としては、例えば第３３回応用物理学関係連
合講演会講演予稿集５２７ページ１ａ−Ｑ−１に記載さ
れている様に、絶縁膜上に堆積した多結晶シリコン膜を
、基板の一部を種結晶として用いた横方向の帯域溶融エ
ピタキシャル成長法で再結晶化するＳＯＩ基板の形成方
法があった。
（ＳＯＩ面積率の大きい）ＳＯＩ基板の形成方法として
は、例えば、アプライド・フィツクス・レター（Ａｐｐ
ｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、第４１
巻３４６ページ（１９８２年）に記載されている、シリ
コン率化膜による選択反射防止膜法と呼ばれる方法があ
る。この方法で、ＳＯＩ基板の面方位を制御する最も一
般的な方法としては、例えば第３３回応用物理学関係連
合講演会講演予稿集５２７ページ１ａ−Ｑ−１に記載さ
れている様に、絶縁膜上に堆積した多結晶シリコン膜を
、基板の一部を種結晶として用いた横方向の帯域溶融エ
ピタキシャル成長法で再結晶化するＳＯＩ基板の形成方
法があった。
さらに、レーザビームアニールで、種結晶を用いずに基
板垂直方向が＜ １００ ＞に制御された結晶粒からな
るＳＯＩ基板を形成する方法としては、例えばマテリア
ル・リサーチ・ソサイエティー・シンポジウム・プロシ
ーディンゲス（Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｒｅ５ｅａｒｃｈ
ＳｏｃｉｅｔｙＳｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｐｒｏｃｅｅｄｉ
ｎｇｓ）、第３５巻６６９ページ（１９８５年）に記載
されている様に、溝状に掘られた５ｉ０２に埋め込まれ
た多結晶シリコンを２段階にレーザビームアニールする
方法があった。この方法では第１段階のアニールでＳｉ
ラメラと呼ばれる基板垂直方向に＜１００＞方位を持つ
人工的な種結晶を形成し、そのＳｉラメラを種結晶とし
て第２段階のアニールで単結晶粒を得る事に特徴がある
。
板垂直方向が＜ １００ ＞に制御された結晶粒からな
るＳＯＩ基板を形成する方法としては、例えばマテリア
ル・リサーチ・ソサイエティー・シンポジウム・プロシ
ーディンゲス（Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｒｅ５ｅａｒｃｈ
ＳｏｃｉｅｔｙＳｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｐｒｏｃｅｅｄｉ
ｎｇｓ）、第３５巻６６９ページ（１９８５年）に記載
されている様に、溝状に掘られた５ｉ０２に埋め込まれ
た多結晶シリコンを２段階にレーザビームアニールする
方法があった。この方法では第１段階のアニールでＳｉ
ラメラと呼ばれる基板垂直方向に＜１００＞方位を持つ
人工的な種結晶を形成し、そのＳｉラメラを種結晶とし
て第２段階のアニールで単結晶粒を得る事に特徴がある
。
（発明が解決しようとする問題点）
従来の技術のうち第１の方法は基板の種結晶領域からＳ
ＯＩ層に結晶方位を引きつぐ事が困難な上、種結晶領域
として余分な面積を確保する必要がある等の問題点があ
り望ましくない。しかも、この方法で基板を種結晶とし
て用いずにＳＯＩの方位を制御したという報告は未だな
い。
ＯＩ層に結晶方位を引きつぐ事が困難な上、種結晶領域
として余分な面積を確保する必要がある等の問題点があ
り望ましくない。しかも、この方法で基板を種結晶とし
て用いずにＳＯＩの方位を制御したという報告は未だな
い。
また第２の方法では第１の方法に比べて、ＳＯＩ面積率
が小さいという欠点がある。
が小さいという欠点がある。
本発明の目的は、この様な従来技術の問題点を解決する
ために、種結晶を用いずにＳＯＩ面積率が大きくて基板
垂直方向が＜１００＞に制御された単結晶粒からなるＳ
ＯＩ基板の製造方法を得る事にある。
ために、種結晶を用いずにＳＯＩ面積率が大きくて基板
垂直方向が＜１００＞に制御された単結晶粒からなるＳ
ＯＩ基板の製造方法を得る事にある。
（問題点を解決するための手段）
少なくとも表面に絶縁体層を備えた基板上に、レーザビ
ームアニールされるべき多結晶シリコン膜として基板垂
直方向に＜１００＞方位を持つ結晶粒を多数含む膜を堆
積し、該多結晶シリコン膜上に、一部領域で穴が開けら
れ多結晶シリコンが露出した構造のレーザ光の反射防止
膜ストライプを形成し、まず穴が開けられた領域でスト
ライプに垂直な方向にレーザビームを走査し、次にスト
ライプに平行あるいは斜めの方向にレーザビームを走査
して、基板垂直方向に＜１００〉方位を持ちレーザ光の
反射防止膜下の結晶粒界の間に囲まれたストライプ状の
単結晶粒を形成する事を特徴とするＳＯＩ基板の製造方
法が得られる。
ームアニールされるべき多結晶シリコン膜として基板垂
直方向に＜１００＞方位を持つ結晶粒を多数含む膜を堆
積し、該多結晶シリコン膜上に、一部領域で穴が開けら
れ多結晶シリコンが露出した構造のレーザ光の反射防止
膜ストライプを形成し、まず穴が開けられた領域でスト
ライプに垂直な方向にレーザビームを走査し、次にスト
ライプに平行あるいは斜めの方向にレーザビームを走査
して、基板垂直方向に＜１００〉方位を持ちレーザ光の
反射防止膜下の結晶粒界の間に囲まれたストライプ状の
単結晶粒を形成する事を特徴とするＳＯＩ基板の製造方
法が得られる。
（作用）
以下に本発明によって種結晶を用いずにＳＯＩ面積率が
大きくて基板垂直方向が＜１００＞に制御された単結晶
粒からなるＳＯＩ基板とその製造方法を得る事ができる
作用を述べる。
大きくて基板垂直方向が＜１００＞に制御された単結晶
粒からなるＳＯＩ基板とその製造方法を得る事ができる
作用を述べる。
本発明者が基板垂直方向に４００＞方位を持つ人工的な
種結晶として用いる事が可能なＳｉラメラの形成メカニ
ズムについて詳細に検討した結果によれば、多結晶シリ
コン中の微小結晶粒のうち基板垂直方向に＜１００＞方
位を持つものは他のものに比べてレーザ光の反射率がわ
ずかに大きい、従って適当なレーザパワーを選べば＜
１００ ＞方位を持つ微小結晶粒のみを残して他のもの
を溶解する事が可能である。この＜１００＞方位を持つ
微小結晶粒が種結晶となって溶液が固化したものがＳｉ
ラメラである。
種結晶として用いる事が可能なＳｉラメラの形成メカニ
ズムについて詳細に検討した結果によれば、多結晶シリ
コン中の微小結晶粒のうち基板垂直方向に＜１００＞方
位を持つものは他のものに比べてレーザ光の反射率がわ
ずかに大きい、従って適当なレーザパワーを選べば＜
１００ ＞方位を持つ微小結晶粒のみを残して他のもの
を溶解する事が可能である。この＜１００＞方位を持つ
微小結晶粒が種結晶となって溶液が固化したものがＳｉ
ラメラである。
従って、Ｓｉラメラを形成するためにはレーザ光の直接
照射で多結晶シリコンを溶解する事が必要条件である。
照射で多結晶シリコンを溶解する事が必要条件である。
この観点で、シリコン窒化膜による選択反射防止膜法の
構造を見直すと、この方法ではシリコン窒化膜によるレ
ーザ光の吸収効率が非常に大きいため、通常用いられて
いるシリコン窒化膜の間隔と幅ではレーザ光の直接照射
よりも、主にシリコン窒化膜下からの熱伝導が多結晶シ
リコンを溶解する原因となっている。この様に通常用い
られているシリコン窒化膜ストライプでは、Ｓｉラメラ
の形成には著しく不利であるが、他方ストライプに平行
な方向に長く安定に単結晶粒を形成するためには、通常
用いられているシリコン窒化膜ストライプが有利である
。
構造を見直すと、この方法ではシリコン窒化膜によるレ
ーザ光の吸収効率が非常に大きいため、通常用いられて
いるシリコン窒化膜の間隔と幅ではレーザ光の直接照射
よりも、主にシリコン窒化膜下からの熱伝導が多結晶シ
リコンを溶解する原因となっている。この様に通常用い
られているシリコン窒化膜ストライプでは、Ｓｉラメラ
の形成には著しく不利であるが、他方ストライプに平行
な方向に長く安定に単結晶粒を形成するためには、通常
用いられているシリコン窒化膜ストライプが有利である
。
そこで本発明では、Ｓｉラメラを形成する領域のみシリ
コン窒化膜のストライプ中に穴を設ける事によってレー
ザ光の直接照射の寄与が大きな条件で人工的種結晶を形
成し、そこを種結晶として通常のシリコン窒化膜による
選択反射防止膜法によるＳＯＩ形成を行う事によって、
基板垂直方向が＜１００＞である単結晶粒からなるＳＯ
Ｉ基板およびその製造方法を得る事が可能となる。
コン窒化膜のストライプ中に穴を設ける事によってレー
ザ光の直接照射の寄与が大きな条件で人工的種結晶を形
成し、そこを種結晶として通常のシリコン窒化膜による
選択反射防止膜法によるＳＯＩ形成を行う事によって、
基板垂直方向が＜１００＞である単結晶粒からなるＳＯ
Ｉ基板およびその製造方法を得る事が可能となる。
シリコン窒化膜ストライプ中に穴を設けた領域では、レ
ーザパワーの主入効率が他の領域に比べて低いため、第
二段階のアニールで既に形成されているＳｉラメラを破
壊する事なく種結晶を引き継ぎ、他の領域では、多結晶
シリコンを十分に溶融して、安定な再結晶化を行う事が
可能となる。
ーザパワーの主入効率が他の領域に比べて低いため、第
二段階のアニールで既に形成されているＳｉラメラを破
壊する事なく種結晶を引き継ぎ、他の領域では、多結晶
シリコンを十分に溶融して、安定な再結晶化を行う事が
可能となる。
（実施例）
第１図は、本発明の詳細な説明するための斜視図である
。試料はサファイア基板１０に５ｉ０２膜λ０をＣＶＤ
法で膜厚１ｐｍ堆積し、その上に基板温度７００°Ｃの
ＬＰ ＣＶＤ法で多結晶シリコン膜３０を０．５μｍ堆
積した。この多結晶シリコン膜は７００’Ｃ程度と通常
より高い温度で堆積しているので、堆積直後の状態で基
板垂直方向に＜ １００ ＞方位を持つ結晶粒が他のも
のに比べて２０倍以上の割合で存在し、強い＜１００＞
配向性を持ち、Ｓｉラメラの形成に有利である。さらに
厚さ０．０６ｐｍのシリコン窒化膜４０を堆積し、ピッ
チＷを１５ｐｍ、ストライプ幅５μｍ、一部領域にのみ
ストライプ中に輻２ｐｍ、長さ５０ｐｍの穴５０を設け
て多結晶シリコンを露出させたパターンを通常のフォト
リソグツイー技術で形成した。
。試料はサファイア基板１０に５ｉ０２膜λ０をＣＶＤ
法で膜厚１ｐｍ堆積し、その上に基板温度７００°Ｃの
ＬＰ ＣＶＤ法で多結晶シリコン膜３０を０．５μｍ堆
積した。この多結晶シリコン膜は７００’Ｃ程度と通常
より高い温度で堆積しているので、堆積直後の状態で基
板垂直方向に＜ １００ ＞方位を持つ結晶粒が他のも
のに比べて２０倍以上の割合で存在し、強い＜１００＞
配向性を持ち、Ｓｉラメラの形成に有利である。さらに
厚さ０．０６ｐｍのシリコン窒化膜４０を堆積し、ピッ
チＷを１５ｐｍ、ストライプ幅５μｍ、一部領域にのみ
ストライプ中に輻２ｐｍ、長さ５０ｐｍの穴５０を設け
て多結晶シリコンを露出させたパターンを通常のフォト
リソグツイー技術で形成した。
まず上記の試料のストライプ中に穴５０を設けた領域を
基板温度３００°Ｃ〜５００°Ｃ，レーザ径２０〜９０
ｐｍ、走査速度１〜３ｍｍ／ｓｅｅ、レーザパワー６〜
１３Ｗでストライプに垂直な方向に走査し、Ｓｉラメラ
を形成した。次に、ストライプに平行な方向あるいはス
トライプとなす角が６０度以内の方向に、基板温度３０
０°Ｃ〜５００°Ｃ、レーザ径５０〜１５０ｐｍ、走査
速度１０〜２００ｍｍ／ｓｅｅ、レーザパワー８〜１５
Ｗで単独走査あるいは重ね合わせての複数回の走査を行
い、前記Ｓｉラメラを種結晶としての単結晶粒の成長を
行った。
基板温度３００°Ｃ〜５００°Ｃ，レーザ径２０〜９０
ｐｍ、走査速度１〜３ｍｍ／ｓｅｅ、レーザパワー６〜
１３Ｗでストライプに垂直な方向に走査し、Ｓｉラメラ
を形成した。次に、ストライプに平行な方向あるいはス
トライプとなす角が６０度以内の方向に、基板温度３０
０°Ｃ〜５００°Ｃ、レーザ径５０〜１５０ｐｍ、走査
速度１０〜２００ｍｍ／ｓｅｅ、レーザパワー８〜１５
Ｗで単独走査あるいは重ね合わせての複数回の走査を行
い、前記Ｓｉラメラを種結晶としての単結晶粒の成長を
行った。
このＳＯＩ結晶の面方位の観察をＥＣＰ法で、結晶性の
評価を選択エッチ法で行った。すると、形成したＳｉラ
メラを種結晶として、シリコン窒化膜のストライプ方向
に１ｍｍ以上の長さをもち、基板垂直方向が＜１００＞
方位である単結晶粒からなるＳＯＩ基板が得られた。
評価を選択エッチ法で行った。すると、形成したＳｉラ
メラを種結晶として、シリコン窒化膜のストライプ方向
に１ｍｍ以上の長さをもち、基板垂直方向が＜１００＞
方位である単結晶粒からなるＳＯＩ基板が得られた。
またＳＯＩ面積率は１００％であり、従来の溝状に掘ら
れた５ｉ０２に埋め込まれた構造での最大７０％や、基
板を種結晶として用いた場合での最大９０％程度に比べ
て大きい。
れた５ｉ０２に埋め込まれた構造での最大７０％や、基
板を種結晶として用いた場合での最大９０％程度に比べ
て大きい。
本実施例ではサファイア基板を用いたがＳｉ基板等他の
基板を用いても同様な効果が得られる。また、シリコン
窒化膜の間隔、幅、ストライプ中にもうけた穴の大きさ
や形状、数も本実施例に限定されたものではない。
基板を用いても同様な効果が得られる。また、シリコン
窒化膜の間隔、幅、ストライプ中にもうけた穴の大きさ
や形状、数も本実施例に限定されたものではない。
（発明の効果）
本発明によって、ＳＯＩ面積率が大きくて、面方位が（
１００）に制御されたＳＯＩ基板を単結晶基板を種結晶
として用いる事なく得る事が可能となり、ＬＳＩの三次
元化に多大な効果を発揮するであろう。
１００）に制御されたＳＯＩ基板を単結晶基板を種結晶
として用いる事なく得る事が可能となり、ＬＳＩの三次
元化に多大な効果を発揮するであろう。
第１図は本発明の詳細な説明するための斜視図である。
図中の番号は以下のものを示す。
１０・・・サファイア基板 ２０・・・５ｉ０２膜゛
３０・・・多結晶シリコン膜 ４０・・・シリコン窒化
膜５０・・・穴
３０・・・多結晶シリコン膜 ４０・・・シリコン窒化
膜５０・・・穴
Claims (1)
- 少なくとも表面に絶縁体層を備えた基板上に、レーザビ
ームアニールされるべき多結晶シリコン膜として基板垂
直方向に〈１００〉方位を持つ結晶粒を多数含む膜を堆
積し、該多結晶シリコン膜上に、一部領域で穴が開けら
れ多結晶シリコンが露出した構造のレーザ光の反射防止
膜ストライプを形成し、まず穴が開けられた領域でスト
ライプに垂直な方向にレーザビームを走査し、次にスト
ライプに平行あるいは斜めの方向にレーザビームを走査
して、基板垂直方向に〈１００〉方位を持ちレーザ光の
反射防止膜下の結晶粒界の間に囲まれたストライプ状の
単結晶粒を形成する事を特徴とするＳＯＩ基板の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60987A JPH0777195B2 (ja) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | Ｓｏｉ基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60987A JPH0777195B2 (ja) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | Ｓｏｉ基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63169022A true JPS63169022A (ja) | 1988-07-13 |
| JPH0777195B2 JPH0777195B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=11478475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60987A Expired - Lifetime JPH0777195B2 (ja) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | Ｓｏｉ基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0777195B2 (ja) |
-
1987
- 1987-01-07 JP JP60987A patent/JPH0777195B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0777195B2 (ja) | 1995-08-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |